(57)【要約】【課題】製造コスト増加を抑制しつつ直流電源の数を増やせる電源システムを提供する。【解決手段】電源システム１は、直流電源２０と、電圧コンバータ２２，２８と、複数の直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎと、複数の直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎのうちの１つを選択的に電圧コンバータ２８に接続するための接続部４１とを備える。接続部４１は、各複数の直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎを内部ノードＮ１に接続する複数のリレーＡＳＭＲ１Ｇ〜ＡＳＭＲｎＧと、制限抵抗ＲＣと、内部ノードＮ１と電圧コンバータ２８とを制限抵抗ＲＣを介在させて接続する状態と内部ノードＮ１と電圧コンバータ２８との間の抵抗値が制限抵抗ＲＣの抵抗値よりも小さくなる状態とを切替えるためのリレーＡＳＭＲＣとを含む。【選択図】図１
2012090421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１直流電源と、
前記第１直流電源の電圧を変換し電気負荷に供給するための第１電圧コンバータと、
複数の第２直流電源と、
前記複数の第２直流電源のいずれかの電圧を変換し前記電気負荷に供給するための第２電圧コンバータと、
前記複数の第２直流電源のうちの１つを選択的に前記第２電圧コンバータに接続するための接続部とを備え、
前記接続部は、
前記複数の第２直流電源にそれぞれ対応して設けられ、各前記複数の第２直流電源を内部ノードに接続する複数の第１のリレーと、
制限抵抗と、
前記内部ノードと前記第２電圧コンバータとを前記制限抵抗を介在させて接続する状態と前記内部ノードと前記第２電圧コンバータとの間の抵抗値が前記制限抵抗の抵抗値よりも小さくなる状態とを切り替えるための第２のリレーとを含む、電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電源システムに関し、特に、複数の直流電源と複数の電圧コンバータとを備える電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車等の走行用モータを駆動するためのバッテリを搭載する車両において、走行距離を延ばすために複数のバッテリを搭載することが検討されている。
【０００３】
図１１は、３つのバッテリを搭載する電源システムの検討例を示した回路図である。
図１１を参照して、この電源システム１００は、通常時は、メイン直流電源２０およびメインコンバータ２２ならびにサブ直流電源２４およびサブコンバータ２８によって負荷２００を駆動する。この場合において、サブ直流電源２４に異常などが生じた場合には、サブ直流電源２４からサブ直流電源２６に切換えて用いることが望まれる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような場合に、補助側のサブ直流電源２４とサブ直流電源２６との間に短絡がないようにした上で、これらの電源をより早く切換えることができる電源システムとする必要がある。
【０００６】
このために、図１１に示した構成では、サブ直流電源２４、２６にそれぞれ制限抵抗Ｒ２，Ｒ３を設けている。たとえば、サブ直流電源２４からサブ直流電源２６へ切換える際には、まずサブ直流電源２４を切り離し、そして制限抵抗を介してサブ直流電源２６を接続しコンデンサＣｆ２の両端電圧とサブ直流電源２６との間の電位差がなくなってから制限抵抗Ｒ３を介在させない状態でリレーＳＭＲ３Ｇを接続させるようにしていた。
【０００７】
図１１に示した構成では、直流電源を追加する毎にリレーと制限抵抗とを増やす必要があるので、走行距離を延ばす等の要求によって電源を追加する毎にコストが高くなってしまう。
【０００８】
この発明の目的は、製造コストが低減された電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、要約すると、電源システムであって、第１直流電源と、第１直流電源の電圧を変換し電気負荷に供給するための第１電圧コンバータと、複数の第２直流電源と、複数の第２直流電源のいずれかの電圧を変換し電気負荷に供給するための第２電圧コンバータと、複数の第２直流電源のうちの１つを選択的に第２電圧コンバータに接続するための接続部とを備える。接続部は、複数の第２直流電源にそれぞれ対応して設けられ、各複数の第２直流電源を内部ノードに接続する複数の第１のリレーと、制限抵抗と、内部ノードと第２電圧コンバータとを制限抵抗を介在させて接続する状態と内部ノードと第２電圧コンバータとの間の抵抗値が制限抵抗の抵抗値よりも小さくなる状態とを切り替えるための第２のリレーとを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、使用可能時間を延ばすために電源容量を増やす場合においても、制限抵抗を追加する必要がないので製造コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における電源システム１の構成を示した回路図である。
【図２】電源システム１の制御について説明するための動作波形図である。
【図３】電源システム１において実行される電源システムの準備の処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ１０の処理の詳細を説明するためのフローチャート（前半部）である。
【図５】図３のステップＳ１０の処理の詳細を説明するためのフローチャート（後半部）である。
【図６】サブ直流電源の切換の処理を説明するためのフローチャート（前半部）である。
【図７】サブ直流電源の切換の処理を説明するためのフローチャート（後半部）である。
【図８】直流電源の切換の例および直流電源の遮断の例を示した動作波形図である。
【図９】直流電源の遮断の際の処理を説明するためのフローチャート（前半部）である。
【図１０】直流電源の遮断の際の処理を説明するためのフローチャート（後半部）である。
【図１１】３つのバッテリを搭載する電源システムの検討例を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一または対応する要素には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態における電源システム１の構成を示した回路図である。
図１を参照して、電源システム１は、メイン直流電源２０と、メインコンバータ２２と、サブ直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎと、サブコンバータ２８と、制御装置３０とを含んで構成される。メイン直流電源２０、サブ直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や、燃料電池を適用することができる。
【００１４】
メイン直流電源２０は、接続部４０によってメインコンバータ２２に選択的に接続される。接続部４０は、リレーＳＭＲ１Ｂと、ＳＭＲ１Ｇと、リレーＳＭＲＰ、制限抵抗Ｒ１とを含む。
【００１５】
メイン直流電源２０の正極は、リレーＳＭＲ１Ｂを介してインダクタＬ１の一端およびコンデンサＣｆ１の一端に接続される。インダクタＬ１の他端は、メインコンバータ２２の入力端ＣＴ１に接続される。メイン直流電源２０の負極は、リレーＳＭＲ１Ｇを介してコンデンサＣｆ１の他端に接続されるとともに、メインコンバータ２２の入力端ＣＴ２に接続される。直列接続されたリレーＳＭＲ１Ｐおよび抵抗Ｒ１は、リレーＳＭＲ１Ｇ対して並列に接続される。
【００１６】
メインコンバータ２２は、出力端ＣＴ３と出力端ＣＴ４との間に直列に接続される上アーム２２ａと下アーム２２ｂとを含む。上アーム２２ａは、スイッチング素子ＴＲ１ａと、スイッチング素子ＴＲ１ａと並列に逆接続されたダイオードＤ１ａとを含む。下アーム２２ｂは、スイッチング素子ＴＲ１ｂと、スイッチング素子ＴＲ１ｂと並列に逆接続されたダイオードＤ１ｂとを含む。なお、メインコンバータ２２の内部で、入力端ＣＴ２と出力端ＣＴ４とは接続されている。
【００１７】
出力端ＣＴ３，ＣＴ４の間に負荷２００が接続される。また、出力電圧を安定化させるために、出力端ＣＴ３，ＣＴ４の間には、平滑コンデンサＣｍが負荷２００と並列に接続される。
【００１８】
サブ直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎは、接続部４１によってサブコンバータ２８に選択的に接続される。接続部４１は、リレーＡＳＭＲ１Ｂ〜ＡＳＭＲｎＢと、ＡＳＭＲ１Ｇ〜ＡＳＭＲｎＧと、リレーＡＳＭＲＣと、制限抵抗ＲＣとを含む。
【００１９】
サブ直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎの正極は、それぞれリレーＡＳＭＲ１Ｂ〜ＡＳＭＲｎＢを介してインダクタＬ２の一端およびコンデンサＣｆ２の一端に接続される。インダクタＬ２の他端は、サブコンバータ２８の入力端ＣＴ５に接続される。サブ直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎの負極は、それぞれリレーＡＳＭＲ１Ｇ〜ＡＳＭＲｎＧを介してリレーＡＳＭＲＣの一端へ接続される。リレーＡＳＭＲＣの他端は、コンデンサＣｆ２の他端に接続されるとともに、サブコンバータ２８の入力端ＣＴ６に接続される。さらに、リレーＡＳＭＲＣには制限抵抗ＲＣが並列に接続される。
【００２０】
サブコンバータ２８は、メインコンバータ２２と同様な構成を有する。サブコンバータ２８は、出力端ＣＴ７，ＣＴ８の間に直列に接続された上アーム２８ａと下アーム２８ｂとを含む。上アーム２８ａは、スイッチング素子ＴＲ２ａと、スイッチング素子ＴＲ２ａと並列に逆接続されたダイオードＤ２ａとを含む。下アーム２８ｂは、スイッチング素子ＴＲ２ｂと、スイッチング素子ＴＲ２ｂと並列に逆接続されたダイオードＤ２ｂとを含む。なお、入力端ＣＴ６と出力端ＣＴ８はサブコンバータ２８の内部で接続されている。
【００２１】
出力端ＣＴ７，ＣＴ８の間には負荷２００が接続される。制御装置３０は、マイコンおよびメモリなどを内蔵した電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。制御装置３０は、電圧センサからの電圧値Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２を受けて、それらの電圧値信号に応じてリレーＳＭＲ１Ｂ，ＳＭＲ１Ｇ，ＳＭＲ１Ｐ，ＡＳＭＲ１Ｂ〜ＡＳＭＲｎＢ，ＡＳＭＲ１Ｇ〜ＡＳＭＲｎＧ，ＡＳＭＲＣの開閉を制御する。
【００２２】
また、制御装置３０は、メインコンバータ２２およびサブコンバータ２８のスイッチングを制御する。たとえば、負荷２００がインバータを含む車両用のモータである場合、制御装置３０は、イグニッションスイッチ（図示せず）、アクセルペダル（図示せず）、ブレーキペダル（図示せず）等の操作状況を受けて内蔵されたメモリに格納された制御プログラムを実行する。これにより、制御装置３０は、モータのトルク指令値、モータ回転数、必要電力等に応じてメインコンバータ２２およびサブコンバータ２８に対して昇圧制御信号や降圧制御信号を出力する。
【００２３】
具体的には、リレーＳＭＲ１Ｂが閉状態であり、かつリレーＳＭＲ１ＧまたはＳＭＲ１Ｐが閉状態になっている場合には、制御装置３０は、スイッチング素子ＴＲ１ａ，ＴＲ１ｂをスイッチング制御することによって、メイン直流電源２０から負荷２００へ電力を供給させ、または、負荷２００からメイン直流電源２０へ電力を回生させることができる。
【００２４】
同様に、リレーＡＳＭＲ１ＢとリレーＡＳＭＲ１ＧとリレーＡＳＭＲＣとが閉状態となっている場合には、制御装置３０は、スイッチング素子ＴＲ２ａ，ＴＲ２ｂをスイッチング制御することによって、サブ直流電源ＡＢ１から負荷２００へ電力を供給させ、または、負荷２００からサブ直流電源ＡＢへ電力を回生させることができる。
【００２５】
また、リレーＡＳＭＲ２ＢとリレーＡＳＭＲ２ＧとリレーＡＳＭＲＣとが閉状態となっている場合には、制御装置３０は、スイッチング素子ＴＲ２ａ，ＴＲ２ｂをスイッチング制御することによって、サブ直流電源ＡＢ２から負荷２００へ電力を供給させ、または、負荷２００からサブ直流電源ＡＢ２へ電力を回生させることができる。
【００２６】
以下同様に、リレーＡＳＭＲｎＢとリレーＡＳＭＲｎＧとリレーＡＳＭＲＣとが閉状態となっている場合には、制御装置３０は、スイッチング素子ＴＲ２ａ，ＴＲ２ｂをスイッチング制御することによって、サブ直流電源ＡＢｎから負荷２００へ電力を供給させ、または、負荷２００からサブ直流電源ＡＢｎへ電力を回生させることができる。
【００２７】
但し、制御装置３０は、その際に、サブ直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎが同時にサブコンバータ２８に接続されないように制御を行なう。
【００２８】
［電源システムの起動準備］
図２は、電源システム１の制御について説明するための動作波形図である。
【００２９】
図１、図２を参照して、電源システム１の起動準備の様子を説明する。イグニッションスイッチ（図示せず）がオンされるなどの操作に応じて、電源システム１が起動される。
【００３０】
制御装置３０は、電源システム１の各リレーを接続状態にする信号を出力する前に、リレーＳＭＲ１ＢおよびリレーＳＭＲ１ＧまたはＳＭＲ１Ｐが溶着していないかを調査する。また、リレーＡＳＭＲ１ＢおよびリレーＡＳＭＲ１Ｇか、リレーＡＳＭＲ２ＢおよびリレーＡＳＭＲ２Ｇか、…、リレーＡＳＭＲｎＢおよびリレーＡＳＭＲｎＧが溶着していないかも調査する。
【００３１】
電圧センサの電圧値Ｖ１が高ければ、リレーＳＭＲ１ＢおよびリレーＳＭＲ１ＧまたはリレーＳＭＲ１Ｐが溶着していると判定される。また、電圧センサの電圧値Ｖ２が高ければ、リレーＡＳＭＲ１ＢおよびリレーＡＳＭＲ１Ｇか、リレーＡＳＭＲ２ＢおよびリレーＡＳＭＲ２Ｇか、…、リレーＡＳＭＲｎＢおよびリレーＡＳＭＲｎＧが溶着していると判定される。
【００３２】
リレーに上記の両極溶着が発生していると判定された場合には、制御装置３０は、エラー信号を外部へ出力して制御を終了する。制御を終了する際には、メインコンバータ２２およびサブコンバータ２８のスイッチング制御を停止させ、リレーＳＭＲ１Ｂ，ＳＭＲ１Ｐ，ＳＭＲ１Ｇ，ＡＳＭＲ１Ｂ，ＡＳＭＲ１Ｇ，ＡＳＭＲ２Ｂ，ＡＳＭＲ２Ｇ，…，ＡＳＭＲｎＢ，ＡＳＭＲｎＧに非接続信号を出力する。また、エラー信号によって、車両のタブ分の制御を行なったり、ユーザに異常を知らせる処理を行なったりすることができる。なお、このようなエラー発生時の制御終了時の処理は、以下の説明においても同様である。
【００３３】
リレーに両極溶着が発生していなかった場合には、時刻ｔ１において、制御装置３０はリレーＡＳＭＲ１Ｇへ接続信号を出力する。これにより、リレーＡＳＭＲ１Ｇが非接続状態で固着していなければリレーＡＳＭＲ１Ｇは正常に接続状態となる。この状態において、リレーＡＳＭＲ１Ｂが接続状態で溶着しているか否かが判定される。
【００３４】
制御装置３０は、リレーＡＳＭＲ１Ｇへの接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし、電圧値Ｖ２に上昇が見られるか否かを調べる。電圧値Ｖ２に上昇が見られる場合には、リレーＡＳＭＲ１Ｂが接続状態で溶着していると判定され、そうでない場合には、リレーＡＳＭＲ１Ｂは接続状態で溶着してはいないと判定される。
【００３５】
リレーＡＳＭＲ１Ｂが溶着していると判定された場合には、制御装置３０は、エラー信号を外部へ出力して制御を終了する。リレーＡＳＭＲ１Ｂが非接続状態であることが確認できた場合には、制御装置３０は、時刻ｔ２でリレーＡＳＭＲ１Ｇへ非接続信号を出力してリレーＡＳＭＲ１Ｇを非接続状態とする。
【００３６】
図３は、電源システム１において実行される電源システムの準備の処理を説明するためのフローチャートである。
【００３７】
図２、図３を参照して、時刻ｔ１までの間にステップＳ１〜ステップＳ４の処理が実行される。時刻ｔ１〜ｔ２においてステップＳ５〜ステップＳ９の処理が実行される。そして時刻ｔ３以降にステップＳ１０の処理が実行される。
【００３８】
図４、図５は、図３のステップＳ１０の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【００３９】
図２、図４を参照して、時刻ｔ３以降はメイン直流電源２０およびサブ直流電源ＡＢ１を用いて負荷２００を駆動する制御に移行する。制御装置３０は、時刻ｔ３において、リレーＳＭＲ１ＢおよびリレーＡＳＭＲ１Ｂへ接続信号を出力する（ステップＳ２１）。この状態で、リレーＳＭＲ１ＢおよびリレーＡＳＭＲ１Ｂが非接続状態で固着していなければリレーＳＭＲ１ＢおよびリレーＡＳＭＲ１Ｂは接続状態となる。この状態において、リレーＳＭＲ１ＧまたはリレーＳＭＲ１Ｐが接続状態で溶着しているか否かおよびリレーＡＳＭＲ１Ｇが接続状態で溶着しているか否かが判定される。
【００４０】
制御装置３０は、リレーＳＭＲ１Ｂへの接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ１をモニタし、電圧値Ｖ１に上昇が見られるか否かを調べる（ステップＳ２２，Ｓ２３）。電圧値Ｖ１に上昇が見られる場合にはリレーＳＭＲ１ＧまたはＳＭＲ１Ｐが接続状態で溶着していると判定される（ステップＳ２４）。そうでない場合はリレーＳＭＲ１ＧおよびＳＭＲ１Ｐは接続状態では溶着していないと判定される（ステップＳ２３でＮＯ）。
【００４１】
また、制御装置３０は、リレーＡＳＭＲ１Ｂへの接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし（ステップＳ２２）、電圧値Ｖ２に上昇が見られるか否かを調べる（ステップＳ２５）。電圧値Ｖ２に上昇が見られる場合には、リレーＡＳＭＲ１Ｇが接続状態で溶着していると判定される（ステップＳ２６）、そうでない場合には、リレーＡＳＭＲ１Ｇは接続状態では溶着していないと判定される（ステップＳ２５でＮＯ）。
【００４２】
リレーＳＭＲ１Ｇ，ＳＭＲ１Ｐ，ＡＳＭＲ１Ｇのいずれかが溶着していると判定された場合には、制御装置３０はエラー信号を外部へ出力して制御を終了する。
【００４３】
一方、リレーＳＭＲ１Ｇ，ＳＭＲ１Ｐ，ＡＳＭＲ１Ｇがいずれも非接続状態であることが確認できた場合には、制御装置３０は、時刻ｔ４においてリレーＳＭＲ１ＰおよびＡＳＭＲ１Ｇへ接続信号を出力する（ステップＳ２７）。リレーＳＭＲ１ＰおよびＡＳＭＲ１Ｇが非接続状態で固着していなければ、これらのリレーが接続状態となる。この状態で、リレーＳＭＲ１ＢおよびＳＭＲ１ＰならびにリレーＡＳＭＲ１ＢおよびＡＳＭＲ１Ｇが非接続状態で固着しているか否か、またリレーＡＳＭＲＣが接続状態で溶着しているか否かが判定される（ステップＳ２８〜Ｓ３４）。
【００４４】
制御装置３０は、リレーＳＭＲ１Ｐへの接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ１をモニタし（ステップＳ２８）、電圧値Ｖ１に上昇が見られるか否かを調べる（ステップＳ２９）。電圧値Ｖ１に上昇が見られる場合にはリレーＳＭＲ１ＢおよびＳＭＲ１Ｐが正常に接続状態になっていると判定され、そうでない場合にはリレーＳＭＲ１ＢまたはＳＭＲ１Ｐが非接続状態で固着していると判定される（ステップＳ３０）。
【００４５】
また制御装置３０は、リレーＡＳＭＲ１Ｇへの接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし（ステップＳ２８）、電圧値Ｖ２に上昇が見られるか否かを調べる（ステップＳ３１）。電圧値Ｖ２に上昇が見られる場合にはリレーＡＳＭＲ１ＢおよびＡＳＭＲ１Ｇが正常に接続状態となっていると判定される。そうでない場合にはリレーＡＳＭＲ１ＢまたはＡＳＭＲ１Ｇが非接続状態で固着していると判定される（ステップＳ３２）。さらに、電圧値Ｖ２が急激に上昇すれば、リレーＡＳＭＲＣが接続状態で溶着していると判定され（ステップＳ３４）、時間とともにゆっくりと上昇すればリレーＡＳＭＲＣが接続状態では溶着していないと判定される（ステップＳ３５へ）。
【００４６】
リレーＳＭＲ１Ｂ，ＳＭＲ１Ｐ，ＡＳＭＲ１Ｂ，ＡＳＭＲ１Ｇのいずれかが非接続状態で固着していると判定された場合、または、リレーＡＳＭＲＣが接続状態で溶着していると判定された場合には、制御装置３０は、エラー信号を外部へ出力して制御を終了する。
【００４７】
以上説明したように、リレーＳＭＲ１ＢおよびリレーＳＭＲ１Ｐがいずれも正常であった場合には、メイン直流電源は抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣｆ１に接続される（ステップＳ２７）。これにより、メイン直流電源２０からコンデンサＣｆ１への急激な充電が防止され、起動時の異常の発生を抑制することができる。
【００４８】
また、リレーＡＳＭＲ１Ｂ，ＡＳＭＲ１Ｇ，ＡＳＭＲＣがいずれも正常であった場合には、サブ直流電源ＡＢ１は制限抵抗ＲＣを介してコンデンサＣｆ２に接続される（ステップＳ２７）。これにより、サブ直流電源ＡＢ１からコンデンサＣｆ２への急激な充電が防止され、起動時の異常の発生を抑制することができる。
【００４９】
次に図２、図５を参照して、時刻ｔ５において制御装置３０は、リレーＳＭＲ１ＧおよびリレーＡＳＭＲＣへ接続信号を出力する（ステップＳ３５）。さらに、時刻ｔ６において、リレーＳＭＲ１Ｐへ非接続信号を出力する（ステップＳ３６）。これにより、リレーＳＭＲ１Ｇが非接続状態で固着していなければリレーＳＭＲ１ＰからリレーＳＭＲ１Ｇへと接続が切換えられる。
【００５０】
この状態において、制御装置３０は、メインコンバータ２２およびサブコンバータ２８をスイッチング制御し（ステップＳ３７）、電圧値Ｖ１に減少が見られるか否かを調べる（ステップＳ３８，Ｓ３９）。電圧値Ｖ１に減少が見られる場合には、リレーＳＭＲ１Ｇが正常に接続状態になっていないと判定され（ステップＳ４０）、そうでない場合にはリレーＳＭＲ１Ｇが正常に接続状態となっていると判定される。
【００５１】
また、制御装置３０は、電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし（ステップＳ３８）、電圧値Ｖ２に減少が見られるか否かを調べる（ステップＳ４１）。電圧値Ｖ２に減少が見られる場合にはリレーＡＳＭＲＣが正常に接続状態となっていないと判定され（ステップＳ４２）、そうでない場合にはリレーＡＳＭＲ２Ｇが正常に接続状態となっていると判定される。
【００５２】
メイン直流電源２０とメインコンバータ２２とが正常に接続され、サブ直流電源ＡＢ１とサブコンバータ２８とが正常に接続されていると判定された場合（ステップＳ４３）、制御装置３０は、メインコンバータ２２およびサブコンバータ２８をスイッチング制御し、メイン直流電源２０およびサブ直流電源ＡＢ１から負荷２００へ電力を供給させる。また、必要に応じて、負荷２００側からメイン直流電源２０およびサブ直流電源ＡＢ２へ電力を回生させることもできる。
【００５３】
［サブ直流電源の切換：ＡＢ１→ＡＢ２］
図２の時刻ｔ７以降には直流電源切換（ＡＢ１→ＡＢ２）の様子が示されている。
【００５４】
以下、サブ直流電源ＡＢ１からサブ直流電源ＡＢ２へ切換える際の処理について説明する。この処理は、サブ直流電源ＡＢ１に異常が生じ、サブ直流電源ＡＢ２を予備電源として利用する場合等に行なうことができる。以下の処理を開始する前にサブコンバータ２８のスイッチング制御を停止させることが好適である。
【００５５】
図６、図７は、サブ直流電源の切換の処理を説明するためのフローチャートである。
図２、図６を参照して、時刻ｔ７において、制御装置３０は、リレーＡＳＭＲＣへ非接続信号を出力する（ステップＳ６１）。これにより、リレーＡＳＭＲＣが接続状態で溶着していなければ、リレーＡＳＭＲＣが非接続状態となる。
【００５６】
この状態で、制御装置３０は、サブコンバータ２８の下アームをスイッチング制御してコンデンサＣｆ２をディスチャージして（ステップＳ６２）、リレーＡＳＭＲＣが接続状態で溶着しているか否かを判定する。
【００５７】
制御装置３０は、コンデンサＣｆ２をディスチャージする処理を開始した前後における電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし（ステップＳ６３）、電圧値Ｖ２に減少が見られるか否かを調べる（ステップＳ６４）。電圧値Ｖ２に減少が見られない場合にはリレーＡＳＭＲＣが接続状態で溶着していると判定され（ステップＳ６５）、そうでない場合にはリレーＡＳＭＲＣは接続状態では溶着していないと判定される。
【００５８】
リレーＡＳＭＲＣが接続状態で溶着していると判定された場合には、制御装置３０は、エラー信号を外部へ出力して制御を終了する。
【００５９】
リレーＡＳＭＲＣが正常と判定された場合には、時刻ｔ８において制御装置３０は、サブコンバータ２８のスイッチング制御を停止し、コンデンサＣｆ２のディスチャージを止める（ステップＳ６６）。さらに、リレーＡＳＭＲ１Ｂへ非接続信号を出力する（ステップＳ６７）。これにより、リレーＡＳＭＲ１Ｂが接続状態で溶着していなければ、リレーＡＳＭＲ１Ｂは非接続状態となる。
【００６０】
この状態で制御装置３０は、リレーＡＳＭＲ１Ｂが接続状態で溶着しているか否かを判定する。
【００６１】
まず制御装置３０は、リレーＡＳＭＲ１Ｂへの非接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし（ステップＳ６８）、電圧値Ｖ２に上昇が見られるか否かを調べる（ステップＳ６９）。電圧値Ｖ２に上昇が見られる場合にはリレーＡＳＭＲ１Ｂが接続状態で溶着していると判定され（ステップＳ７０）、そうでない場合にはリレーＡＳＭＲ１Ｂは接続状態では溶着していないと判定される。
【００６２】
リレーＡＳＭＲ１Ｂが接続状態で溶着していると判定された場合には、制御装置３０はエラー信号を外部へ出力して制御を終了する。
【００６３】
リレーＡＳＭＲ１Ｂが正常と判定された場合には、時刻ｔ９において制御装置３０は、リレーＡＳＭＲ１Ｇへ非接続信号を出力するとともに（ステップＳ７１）、リレーＡＳＭＲ２Ｇへ接続信号を出力して（ステップＳ７２）リレーＡＳＭＲ２Ｂが接続状態で溶着しているか否かを判定する。
【００６４】
制御装置３０は、リレーＡＳＭＲ２Ｇへの接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし（ステップＳ７３）、電圧値Ｖ２に上昇が見られるか否かを調べる（ステップＳ７４）。電圧値Ｖ２に上昇が見られる場合にはリレーＡＳＭＲ２Ｂが接続状態で溶着していると判定され（ステップＳ７５）、そうでない場合にはリレーＡＳＭＲ２Ｂは接続状態では溶着していないと判定される。
【００６５】
リレーＡＳＭＲ２Ｂが溶着していると判定された場合には、制御装置３０はエラー信号を外部へ出力して制御を終了する。
【００６６】
図２、図７を参照して、リレーＡＳＭＲ２Ｂが非接続状態であることが確認できた場合、時刻ｔ１０で制御装置３０はリレーＡＳＭＲ２Ｇへ非接続信号を出力してリレーＡＳＭＲ２Ｇを非接続状態とする（ステップＳ７６）。
【００６７】
またリレーＡＳＭＲ２Ｂが正常と判定された場合には、時刻ｔ１１においてリレーＡＳＭＲ２Ｂへ接続信号を出力する（ステップＳ７７）。この状態でリレーＡＳＭＲ２Ｂが非接続状態で固着していなければリレーＡＳＭＲ２Ｂは接続状態になる。この状態において制御装置３０は、リレーＡＳＭＲ２Ｇが接続状態で溶着しているか否かを判定する。
【００６８】
制御装置３０は、リレーＡＳＭＲ２Ｂへの接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし（ステップＳ７８）、電圧値Ｖ２に上昇が見られるか否かを調べる（ステップＳ７９）。電圧値Ｖ２に上昇が見られる場合にはリレーＡＳＭＲ２Ｇが接続状態で溶着していると判定され（ステップＳ８０）、そうでない場合にはリレーＡＳＭＲ２Ｇは接続状態では溶着していないと判定される。
【００６９】
リレーＡＳＭＲ２Ｇが溶着していると判定された場合には、制御装置３０はエラー信号を外部へ出力して制御を終了する。
【００７０】
リレーＡＳＭＲ２Ｇが非接続状態であることが確認できた場合には、制御装置３０は、時刻ｔ１２においてリレーＡＳＭＲ２Ｇへ接続信号を出力する（ステップＳ８１）。リレーＡＳＭＲ２Ｇが非接続状態で固着していなければこのリレーが接続状態となる。この状態で、リレーＡＳＭＲ２ＢおよびリレーＡＳＭＲ２Ｇが非接続状態で固着していないかおよびリレーＡＳＭＲＣが溶着しているか否かを判定する。
【００７１】
制御装置３０は、リレーＡＳＭＲ２Ｇへの接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし（ステップＳ８２）電圧値Ｖ２に上昇が見られるか否かを調べる（ステップＳ８３）。
【００７２】
電圧値Ｖ２に上昇が見られる場合にはリレーＡＳＭＲ２ＢおよびリレーＡＳＭＲ２Ｇが正常に接続状態となっていると判定され、そうでない場合にはリレーＡＳＭＲ２ＢまたはＡＳＭＲ２Ｇが非接続状態で固着していると判定される（ステップＳ８４）。
【００７３】
リレーＡＳＭＲ２Ｂ，ＡＳＭＲ２Ｇのいずれかが非接続状態で固着していると判定された場合には制御装置３０は、エラー信号を外部へ出力して制御を終了する。
【００７４】
リレーＡＳＭＲ２ＢおよびリレーＡＳＭＲ２Ｇがいずれも正常であった場合には、サブ直流電源ＡＢ２は制限抵抗ＲＣを介してコンデンサＣｆ２に接続される（ステップＳ８５）。これにより、サブ直流電源ＡＢ２からコンデンサＣｆ２への急激な充電が防止され、起動時の異常の発生を抑制することができる。
【００７５】
次に時刻ｔ１３において制御装置３０は、リレーＡＳＭＲＣへ接続信号を出力する（ステップＳ８５）。
【００７６】
この状態で制御装置３０はサブコンバータ２８をスイッチング制御し（ステップＳ８６）、サブ直流電源ＡＢ２とサブコンバータ２８とが接続されているか否かを判定する。制御装置３０は、電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし（ステップＳ８７）、電圧値Ｖ２に減少が見られるか否かを調べる（ステップＳ８８）。電圧値Ｖ２に減少が見られる場合にはリレーＡＳＭＲＣが正常に接続状態になっていないと判定され（ステップＳ８９）、そうでない場合にはリレーＡＳＭＲＣが正常に接続状態となっていると判定される。
【００７７】
サブ直流電源ＡＢ２とサブコンバータ２８とが正常に接続されていると判定された場合には（ステップＳ９０）、制御装置３０は、サブコンバータ２８のスイッチング制御を再開し、メイン直流電源に加えてサブ直流電源ＡＢ２から負荷２００へ電力を供給させることができる。また、必要に応じて負荷２００側からメイン直流電源２０およびサブ直流電源ＡＢ２へ電力を回生させることもできる。
【００７８】
［サブ直流電源の切換：ＡＢ２→ＡＢｎ］
図８は、直流電源の切換の例および直流電源の遮断の例を示した動作波形図である。
【００７９】
図８の時刻ｔ１４〜ｔ２０において直流電源の切換（ＡＢ２→ＡＢｎ）の様子が示されている。なお処理の流れは、サブ直流電源の切換：ＡＢ１→ＡＢ２とほぼ同様であるので説明は繰返さない。
【００８０】
［直流電源の遮断］
図８の時刻ｔ２１以降に直流電源の遮断の様子が示される。
【００８１】
図９、図１０は、直流電源の遮断の際の処理を説明するためのフローチャートである。
図８、図９を参照して、電源システム１を停止させる場合の処理について説明する。制御装置３０は、イグニッションスイッチ（図示せず）がオフされる等の操作に応じて電源システム１を停止させる。
【００８２】
時刻ｔ２１において、制御装置３０は、リレーＳＭＲ１ＧおよびリレーＡＳＭＲＣに非接続信号を接続する（ステップＳ１０１）。これにより、リレーＳＭＲ１ＧおよびリレーＡＳＭＲＣが接続状態で溶着していなければ、リレーＳＭＲ１ＧおよびリレーＡＳＭＲＣが非接続状態に切換えられる。
【００８３】
この状態において、制御装置３０は負荷２００を駆動してコンデンサＣｆ１およびコンデンサＣｆ２をディスチャージし（ステップＳ１０２）、リレーＳＭＲ１ＧおよびリレーＡＳＭＲＣが接続状態で溶着しているか否かを判定する。
【００８４】
制御装置３０は、リレーＳＭＲ１Ｇへの非接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ１をモニタし（ステップＳ１０３）、電圧値Ｖ１に減少が見られるか否かを調べる（ステップＳ１０４）。電圧値Ｖ１に減少が見られない場合にはリレーＳＭＲ１Ｇが接続状態で溶着していると判定され（ステップＳ１０５）、そうでない場合にはリレーＳＭＲ１Ｇは接続状態で溶着していないと判定される。
【００８５】
また、制御装置３０は、リレーＡＳＭＲＣへの非接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし（ステップＳ１０３）、電圧値Ｖ２に減少が見られるか否かを調べる（ステップＳ１０６）。電圧値Ｖ２に減少が見られない場合にはリレーＡＳＭＲＣが接続状態で溶着していると判定され（ステップＳ１０７）、そうでない場合にはリレーＡＳＭＲＣは接続状態では溶着していないと判定される。
【００８６】
リレーＳＭＲ１Ｇ，ＡＳＭＲＣのいずれかが溶着していると判定された場合には、制御装置３０は、エラー信号を外部へ出力して制御を終了する。
【００８７】
リレーＳＭＲ１Ｇ，ＡＳＭＲＣが正常と判定された場合には、時刻ｔ２２において制御装置３０は、負荷２００の駆動を停止し（ステップＳ１０８）、コンデンサＣｆ１およびコンデンサＣｆ２のディスチャージを止める。さらにリレーＳＭＲ１ＢおよびリレーＡＳＭＲｎＢに非接続信号を出力する（ステップＳ１０９）。これにより、リレーＳＭＲ１ＢおよびリレーＡＳＭＲｎＢが接続状態で溶着していなければ、リレーＳＭＲ１ＢおよびリレーＡＳＭＲｎＢが非接続状態となる。この状態で制御装置３０はリレーＡＳＭＲｎＢが正常に非接続状態になっているか否かを判定する。
【００８８】
制御装置３０は、リレーＡＳＭＲｎＢへの非接続信号の出力前後における電圧センサの電圧値Ｖ２をモニタし（ステップＳ１１０）、電圧値Ｖ２に上昇が見られるか否かを調べる（ステップＳ１１１）。電圧値Ｖ２に上昇が見られる場合にはリレーＡＳＭＲｎＢが接続状態で溶着していると判定され（ステップＳ１１２）、そうでない場合にはリレーＡＳＭＲｎＢは接続状態では溶着していないと判定される。
【００８９】
時刻ｔ２３において、制御装置３０は、リレーＡＳＭＲｎＧに非接続信号を出力して、リレーＡＳＭＲｎＧを非接続状態にする（ステップＳ１１３）。
【００９０】
図８、図１０を参照して、さらに、時刻ｔ２４では、制御装置３０は、リレーＳＭＲ１Ｐに接続信号を出力する（ステップＳ１１４）。この状態において、電圧センサの電圧値Ｖ１をモニタし（ステップＳ１１５）、リレーＳＭＲ１Ｐへの接続信号の出力前後で電圧値Ｖ１が上昇するか否かを調べる（ステップＳ１１６）。電圧値Ｖ１が上昇した場合にはリレーＳＭＲ１Ｂが接続状態で溶着していると判定され（ステップＳ１１７）、時刻ｔ２４においてリレーＳＭＲ１Ｂが非接続状態にならなかったと判定される。一方、電圧値Ｖ１が上昇しなかった場合には、リレーＳＭＲ１Ｂは正常に非接続状態になっていると判定される。
【００９１】
時刻ｔ２５では、制御装置３０は、リレーＳＭＲ１Ｐに非接続信号を出力して、リレーＳＭＲ１Ｐを非接続状態にする（ステップＳ１１８）。以上で直流電源の遮断の処理が完了する。
【００９２】
最後に、再び図１を参照して本実施の形態について総括する。電源システム１は、メイン直流電源２０と、メイン直流電源２０の電圧を変換し電気負荷に供給するためのメインコンバータ２２と、複数のサブ直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎと、複数のサブ直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎのいずれかの電圧を変換し電気負荷に供給するためのサブコンバータ２８と、複数のサブ直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎのうちの１つを選択的にサブコンバータ２８に接続するための接続部４１とを備える。接続部４１は、複数のサブ直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎにそれぞれ対応して設けられ、各複数のサブ直流電源ＡＢ１〜ＡＢｎを内部ノードＮ１に接続する複数のリレーＡＳＭＲ１Ｇ〜ＡＳＭＲｎＧと、制限抵抗ＲＣと、内部ノードＮ１とサブコンバータ２８とを制限抵抗ＲＣを介在させて接続する状態と内部ノードＮ１とサブコンバータ２８との間の抵抗値が制限抵抗ＲＣの抵抗値よりも小さくなる状態とを切替えるためのリレーＡＳＭＲＣとを含む。
【００９３】
このような構成を採用することにより、複数のサブ電源側において制限抵抗およびリレーを共用できるので、サブ電源の数を増やす場合において制限抵抗やリレーの数を減らすことができコスト的に有利な電源システムを実現できる。
【００９４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９５】
１，１００  電源システム、２０  メイン直流電源、２２  メインコンバータ、２２ａ，２８ａ  上アーム、２２ｂ，２８ｂ  下アーム、２４，２６，ＡＢ１〜ＡＢｎ  サブ直流電源、２８  サブコンバータ、３０  制御装置、４０，４１  接続部、２００  負荷、ＡＳＭＲ１Ｂ〜ＡＳＭＲｎＢ，ＡＳＭＲ１Ｇ〜ＡＳＭＲｎＧ，ＡＳＭＲＣ，ＳＭＲ１Ｂ，ＳＭＲ１Ｇ，ＳＭＲ１Ｐ  リレー、Ｃｆ１，Ｃｆ２  コンデンサ、Ｃｍ  平滑コンデンサ、Ｄ１ｂ，Ｄ１ａ，Ｄ２ｂ，Ｄ２ａ  ダイオード、Ｌ１，Ｌ２  インダクタ、Ｎ１  内部ノード、Ｒ１〜Ｒ３，ＲＣ  制限抵抗、ＴＲ１ａ，ＴＲ１ｂ，ＴＲ１ａ，ＴＲ１ｂ，ＴＲ２ａ，ＴＲ２ｂ，ＴＲ２ａ，ＴＲ２ｂ  スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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