(57)【要約】【課題】プリチャージ回路とコンデンサーとで構成されるコンデンサー抵抗回路の故障を確実に検出する。【解決手段】電源装置は、出力スイッチ３と、この出力スイッチ３を介して負荷２０に接続されるバッテリ１と、この負荷２０の入力側に並列に接続されたコンデンサー９を、出力スイッチ３のオフ状態でプリチャージするプリチャージ回路４とを備えており、さらに、プリチャージ回路４の抵抗成分Ｒとコンデンサー９の容量成分Ｃから特定される時定数τを、プリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性から検出し、検出される時定数τに基づいてプリチャージ回路４とコンデンサー９とからなるコンデンサー抵抗回路１０の故障を判定する故障検出回路７を備えている。【選択図】図１
2013205257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力スイッチと、該出力スイッチを介して負荷に接続されるバッテリと、前記負荷の入力側に並列に接続されたコンデンサーを、前記出力スイッチのオフ状態でプリチャージするプリチャージ回路とを備える電源装置であって、
さらに、前記プリチャージ回路の抵抗成分と前記コンデンサーの容量成分から特定される時定数τを、プリチャージされる前記コンデンサーの電圧上昇特性から検出し、検出される時定数τに基づいて前記プリチャージ回路と前記コンデンサーとからなるコンデンサー抵抗回路の故障を判定する故障検出回路を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記故障検出回路が、プリチャージしている前記コンデンサーの電圧を所定の時間間隔で複数回検出し、検出電圧から前記時定数τを演算する請求項１に記載される電源装置。
【請求項３】
前記故障検出回路が、バッテリ電圧を検出すると共に、プリチャージしている前記コンデンサーの電圧を所定の時間間隔で２回検出し、検出電圧から以下の数１９で前記時定数τを演算する請求項２に記載される電源装置。
【数１９】
2013205257.tif 000021
ただし、数１９において、
Ｙ１は検出タイミングｘ１におけるコンデンサーの電圧、
Ｙ２は検出タイミングｘ２におけるコンデンサーの電圧、
Ｖ２はバッテリ電圧、
Δｘはｘ２−ｘ１である。
【請求項４】
前記故障検出回路が、プリチャージしている前記コンデンサーの電圧を所定の時間間隔で３回検出し、検出電圧から以下の数２０で前記時定数τを演算する請求項２に記載される電源装置。
【数２０】
2013205257.tif 000022
ただし、数２０において、
Ｙ１は検出タイミングｘ１におけるコンデンサーの電圧、
Ｙ２は検出タイミングｘ２におけるコンデンサーの電圧、
Ｙ３は検出タイミングｘ３におけるコンデンサーの電圧、
Δｘ＝ｘ２−ｘ１＝ｘ３−ｘ２である。
【請求項５】
前記コンデンサーが完全に放電された状態からプリチャージされる状態において、前記故障検出回路が、前記コンデンサーの電圧がバッテリ電圧に対して所定の割合まで上昇する時間から前記時定数τを検出する請求項１に記載される電源装置。
【請求項６】
前記プリチャージ回路が、プリチャージ抵抗とプリチャージスイッチの直列回路からなり、
前記故障検出回路が、検出する前記時定数τから前記プリチャージ抵抗の電気抵抗Ｒを演算し、演算する電気抵抗Ｒから前記プリチャージ回路の故障を検出する請求項１ないし５のいずれかに記載される電源装置。
【請求項７】
前記コンデンサーに並列に接続されて、前記コンデンサーを放電する放電抵抗と放電スイッチとの直列回路からなる放電回路を備え、
前記放電回路が前記コンデンサーを放電する状態で、前記故障検出回路が、前記放電回路の抵抗成分と前記コンデンサーの容量成分から特定される放電時定数τｄを、前記コンデンサーの電圧降下特性から検出し、検出される放電時定数τｄから前記コンデンサーと放電回路とで構成されるディスチャージ回路の故障を検出する請求項１ないし６のいずれかに記載される電源装置。
【請求項８】
前記故障検出回路が、前記放電時定数τｄから前記コンデンサーの静電容量Ｃを演算して、前記コンデンサーの故障を判定する請求項７に記載される電源装置。
【請求項９】
前記故障検出回路が、前記コンデンサー抵抗回路が故障しない状態における前記時定数τの正常範囲と、前記ディスチャージ回路が故障しない状態における前記放電時定数τｄの正常範囲を記憶しており、
検出される前記時定数τが正常範囲外で、かつ検出される前記放電時定数τｄが正常範囲内にある状態で前記プリチャージ回路の故障と判定し、
検出される前記時定数τが正常範囲内で、かつ検出される前記放電時定数τｄが正常範囲外にある状態で前記放電回路の故障と判定し、
検出される前記時定数τと検出される前記放電時定数τｄの両方が正常範囲外にある状態で前記コンデンサーの故障と判定する請求項７に記載される電源装置。
【請求項１０】
前記バッテリが、車両を走行させるモータに電力を供給する走行用バッテリである請求項１ないし９のいずれかに記載される電源装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の電源装置を搭載してなる車両。
【請求項１２】
請求項１ないし９のいずれかに記載の電源装置を備える蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷と並列に接続しているコンデンサーのプリチャージ回路を備える電源装置における、プリチャージ回路とコンデンサーの接続回路で構成されるコンデンサー抵抗回路の故障を検出する電源装置とこの電源装置を備える車両並びに蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリから直流電力が供給される負荷は、並列にコンデンサーが接続されることで、バッテリの電圧変動を少なくしながら安定して電力が供給される。このことを実現するために、たとえば車両用の電源装置では、車両負荷にコンデンサーを並列に接続している。さらに、電源装置では、リレーや半導体スイッチング素子などの出力スイッチが設けられて、コンデンサーと負荷がバッテリに接続されている。出力スイッチは、バッテリを負荷に接続する状態でオン、負荷に接続しない状態でオフに切り換えられる。車両用の電源装置では、車両のメインスイッチであるイグニッションスイッチのオンオフに連動して、この出力スイッチがオンオフに切り換えられている。すなわち、イグニッションスイッチのオン状態で出力スイッチをオン、イグニッションスイッチのオフ状態で出力スイッチをオフに切り換えている。こうした電源装置では、出力スイッチをオンに切り換えた場合、コンデンサーが充電されるために、接続当初には瞬間的に極めて大きなチャージ電流が流れる。過大なチャージ電流は、出力スイッチのリレー接点を損傷し、あるいは半導体スイッチング素子を故障させる原因となる。
【０００３】
この問題を防止するために、プリチャージ回路を設け、このプリチャージ回路を経由してコンデンサーをチャージした後、出力スイッチをオンに切り換える電源装置が開発されている。（特許文献１及び２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９０９７８号公報
【特許文献２】特開２００９−３８９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これ等の公報の電源装置は、プリチャージ回路でコンデンサーをプリチャージしてコンデンサーに電荷をチャージした後、出力スイッチをオンに切り換えることで、出力スイッチのオン状態における過大電流を抑制できる。ただ、プリチャージ抵抗が故障して使えなくなると、コンデンサーを正常にプリチャージできなくなる。ここで言うプリチャージ抵抗の故障とは、プリチャージ抵抗が、想定される機能を満たさない状態へ抵抗値が上昇または減少など過大に変化してしまった故障状態、すなわち、プリチャージ抵抗の抵抗値が、抵抗器として正常に動作する範囲外にアウトレンジした状態を意味している。例えば、プリチャージ抵抗の抵抗値が範囲外にアウトレンジしている場合（以下、アウトレンジ故障と呼ぶ）、バッテリからコンデンサーを正常にプリチャージできず、この状態で出力スイッチをオン状態とすると、過電流が流れ、出力スイッチの接点や半導体スイッチング素子の故障、ヒューズ溶断および電池故障などにいたる可能性がある。プリチャージ抵抗は、繰り返し使用することで経時的に劣化が進行してアウトレンジ故障にいたる場合が多い。したがって、プリチャージ抵抗がアウトレンジ故障にいたる前に、劣化進行の兆候であるインレンジ故障（範囲内の故障）を検出して、アウトレンジ故障を推測することが大切である。
【０００６】
従来の電源装置は、出力スイッチの出力側の電圧、すなわちプリチャージされるコンデンサーの電圧を検出するので、コンデンサーがプリチャージされるかどうかの故障は判定できる。しかしながら、インレンジ故障や、コンデンサーの静電容量が減少する、プリチャージ回路とコンデンサーとの接続回路で構成されるコンデンサー抵抗回路の故障を判定できない欠点がある。
【０００７】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の目的は、プリチャージ回路とコンデンサーとで構成されるコンデンサー抵抗回路の故障、とくにインレンジ故障をも確実に検出できる電源装置とこの電源装置を備える車両並びに蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
本発明の電源装置は、出力スイッチ３と、この出力スイッチ３を介して負荷２０に接続されるバッテリ１と、この負荷２０の入力側に並列に接続されたコンデンサー９を、出力スイッチ３のオフ状態でプリチャージするプリチャージ回路４とを備えており、さらに、プリチャージ回路４の抵抗成分Ｒとコンデンサー９の容量成分Ｃから特定される時定数τを、プリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性から検出し、検出される時定数τに基づいてプリチャージ回路４とコンデンサー９とからなるコンデンサー抵抗回路１０の故障を判定する故障検出回路７を備えている。
【０００９】
以上の電源装置は、プリチャージ回路とコンデンサーとで構成されるコンデンサー抵抗回路の故障、とくに時定数τから電気抵抗Ｒや静電容量Ｃを演算することで、インレンジ故障をも確実に検出できる特徴を実現する。それは、プリチャージ回路の電気抵抗Ｒとコンデンサーの静電容量Ｃとで構成されるＲＣ回路の時定数τを、プリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性から検出して、検出される時定数τから抵抗成分Ｒと静電容量Ｃを算出するからである。
【００１０】
以上の電源装置は、プリチャージ回路とコンデンサーとで構成されるコンデンサー抵抗回路の故障を検出するが、プリチャージ回路とコンデンサーのいずれが故障しても時定数τが変化するので、時定数τからプリチャージ回路とコンデンサーの故障を判定できる。
【００１１】
さらに、コンデンサーの電圧上昇特性から検出する時定数τに基づいて故障を検出する電源装置は、検出する時定数τが正常時定数よりも大きいか小さいかで、プリチャージ回路とコンデンサーの故障を判別することもできる。それは、一般に、プリチャージ回路は、プリチャージ抵抗が劣化すると電気抵抗Ｒが増加し、コンデンサーは劣化すると静電容量Ｃが減少するからである。この特性から、一例として、検出する時定数τが正常時定数よりも大きいとプリチャージ抵抗の故障と判定し、正常時定数よりも小さいとコンデンサーの故障と判定することもできる。この方法では、検出する時定数τが正常時定数よりも大きい状態にあっては、検出する時定数τから劣化したプリチャージ抵抗の電気抵抗Ｒを演算してプリチャージ抵抗の故障を判定できる。また、検出する時定数τが正常時定数よりも小さい状態にあっては、劣化したコンデンサーの静電容量Ｃを演算して、コンデンサーの故障を判定できる。プリチャージ抵抗の電気抵抗Ｒやコンデンサーの静電容量Ｃを演算して故障判定する電源装置は、劣化したプリチャージ抵抗やコンデンサーのインレンジ故障をも判定できる。
【００１２】
本発明の電源装置は、故障検出回路７が、プリチャージしているコンデンサー９の電圧を所定の時間間隔で複数回検出して、検出電圧から時定数τを演算することができる。
以上の電源装置は、所定の時間間隔でコンデンサーの電圧を複数回検出することで、プリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性から時定数τを演算できる。
【００１３】
本発明の電源装置は、故障検出回路７が、バッテリ電圧Ｖ２を検出すると共に、プリチャージしているコンデンサー９の電圧Ｖ(t)を所定の時間間隔で２回検出し、検出電圧から以下の数１で時定数τを演算することができる。
【００１４】
【数１】
2013205257.tif 000003
ただし、数１において、
Ｙ１は検出タイミングｘ１におけるコンデンサーの電圧、
Ｙ２は検出タイミングｘ２におけるコンデンサーの電圧、
Ｖ２はバッテリ電圧、
Δｘはｘ２−ｘ１である。
【００１５】
以上の電源装置は、バッテリ電圧を検出すると共に、コンデンサーの電圧を所定の時間間隔で２回測定することで時定数τを演算できる。
【００１６】
本発明の電源装置は、故障検出回路７が、プリチャージしているコンデンサー９の電圧Ｖ(t)を所定の時間間隔で３回検出し、検出電圧から以下の数２で時定数τを演算することができる。
【００１７】
【数２】
2013205257.tif 000004
ただし、数２において、
Ｙ１は検出タイミングｘ１におけるコンデンサーの電圧、
Ｙ２は検出タイミングｘ２におけるコンデンサーの電圧、
Ｙ３は検出タイミングｘ３におけるコンデンサーの電圧、
Δｘ＝ｘ２−ｘ１＝ｘ３−ｘ２である。
【００１８】
以上の電源装置は、バッテリ電圧を検出することなく、コンデンサーの電圧を３回検出することで時定数τを演算できる。
【００１９】
本発明の電源装置は、コンデンサー９が完全に放電された状態からプリチャージされる状態において、故障検出回路７が、コンデンサー９の電圧がバッテリ電圧Ｖ２に対して所定の割合まで上昇する時間から時定数τを検出することができる。
以上の電源装置は、コンデンサーの電圧から複雑な数式を用いて時定数τを演算することなく、コンデンサーの電圧がバッテリ電圧に対して所定の割合まで上昇する時間から時定数τを検出するので、複雑な数式や演算回路を使用することなく時定数τを検出できる。
【００２０】
本発明の電源装置は、プリチャージ回路４がプリチャージ抵抗５とプリチャージスイッチ６との直列回路からなり、故障検出回路７が検出する時定数τからプリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒを演算し、演算する電気抵抗Ｒからプリチャージ回路４の故障を検出してもよい。
以上の電源装置は、プリチャージ抵抗やプリチャージスイッチの接触抵抗などのアウトレンジ故障や、インレンジ故障を検出できる。
【００２１】
本発明の電源装置は、コンデンサー９に並列に接続されて、コンデンサー９を放電する放電抵抗１１と放電スイッチ１２との直列回路からなる放電回路８を備えて、放電回路８がコンデンサー９を放電する状態で、故障検出回路７が、放電回路８の抵抗成分Ｒｄとコンデンサー９の容量成分Ｃから特定される放電時定数τｄを、コンデンサー９の電圧降下特性から検出し、検出される放電時定数τｄからコンデンサー９と放電回路８とで構成されるディスチャージ回路１３の故障を検出することができる。
【００２２】
以上の電源装置は、時定数τからプリチャージ回路とコンデンサーの故障を検出すると共に、放電時定数τｄから放電回路とコンデンサーの故障を検出するので、放電回路の故障を検出する状態で、プリチャージ回路とコンデンサーのいずれが故障したかをより確実に特定できる。それは、コンデンサー抵抗回路が故障してディスチャージ回路が故障しない状態では、プリチャージ回路の故障と判定し、コンデンサー抵抗回路とディスチャージ回路の両方が故障する状態ではコンデンサーの故障と判定し、コンデンサー抵抗回路が故障しない状態で、ディスチャージ回路が故障する状態では、放電回路の故障と判定できるからである。
【００２３】
本発明の電源装置は、放電時定数τｄからコンデンサー９の静電容量Ｃを演算して、コンデンサー９の故障を判定してもよい。
以上の電源装置は、放電時定数τｄからコンデンサーの静電容量Ｃが減少する故障を検出できる。
【００２４】
本発明の電源装置は、故障検出回路７が、コンデンサー抵抗回路１０が故障しない状態における時定数τの正常範囲と、ディスチャージ回路１３が故障しない状態における放電時定数τｄの正常範囲を記憶して、検出される時定数τが正常範囲外で、かつ検出される放電時定数τｄが正常範囲内にある状態でプリチャージ回路４の故障と判定し、検出される時定数τが正常範囲内で、かつ検出される放電時定数τｄが正常範囲外にある状態で放電回路８の故障と判定し、検出される時定数τと検出される放電時定数τｄの両方が正常範囲外にある状態でコンデンサー９の故障と判定することができる。
以上の電源装置は、検出される時定数τと放電時定数τｄとを正常範囲に比較することによって、プリチャージ回路の故障と、放電回路の故障と、コンデンサーの故障を判別できる。
【００２５】
本発明の電源装置は、バッテリ１が車両を走行させるモータ２２に電力を供給する走行用バッテリとしてもよい。
以上の電源装置は、車両に搭載されて、コンデンサー抵抗回路や放電回路等の故障を確実に検出できる。
【００２６】
本発明の車両は、上記のいずれかの電源装置を搭載することができる。
【００２７】
本発明の蓄電装置は、上記のいずれかの電源装置を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電源装置の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る電源装置の一例を示すブロック図である。
【図３】プリチャージ回路とコンデンサーとで構成されるコンデンサー抵抗回路の等価回路図である。
【図４】時定数τが異なるコンデンサー抵抗回路のコンデンサーの電圧上昇特性を示すグラフである。
【図５】コンデンサーの電圧を所定の時間間隔で２回検出する状態を示す図である。
【図６】コンデンサーの電圧を所定の時間間隔で３回検出する状態を示す図である。
【図７】完全に放電されたコンデンサーをプリチャージする状態における、時間とコンデンサーの電圧の割合の関係を示すグラフである。
【図８】放電時定数τｄが異なるディスチャージ回路のコンデンサーの電圧低下特性を示すグラフである。
【図９】コンデンサー抵抗回路の故障を判定するフローチャートの一例である。
【図１０】コンデンサー抵抗回路の故障を判定するフローチャートの他の一例である。
【図１１】コンデンサー抵抗回路の故障を判定するフローチャートの他の一例である。
【図１２】コンデンサー抵抗回路の故障を判定するフローチャートの他の一例である。
【図１３】コンデンサー抵抗回路とディスチャージ回路の故障を判定するフローチャートの一例である。
【図１４】エンジンとモータで走行するハイブリッドカーに電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図１５】モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図１６】蓄電装置に電源装置を使用する例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。
【００３０】
本発明の電源装置は、電動車両に搭載され、あるいは太陽電池や風力発電などの自然エネルギーを蓄えて、負荷に電力を供給する用途に使用される。図１と図２は、車両に搭載される電源装置を例示するが、本発明の電源装置は、この用途には特定しない。
【００３１】
（電源装置）
図１と図２の電源装置は、バッテリ１とプリチャージ回路４とを備える。バッテリ１は、複数の電池２を直列に接続している。このバッテリ１は、出力スイッチ３を介して負荷２０に接続されている。プリチャージ回路４は、プリチャージ抵抗５とプリチャージスイッチ６との直列回路からなる。プリチャージ回路４は、負荷２０の入力側に接続しているコンデンサー９を、出力スイッチ３がオンに切り換えられる前に、すなわち出力スイッチ３のオフ状態でプリチャージする。さらに、図の電源装置は、出力スイッチ３とプリチャージスイッチ６をオンオフに制御するために故障検出回路７と、コンデンサー９を放電する放電回路８とを備えている。
【００３２】
（バッテリ１）
バッテリ１は、負荷２０に電力を供給する。図の電源装置は、バッテリ１からＤＣ／ＡＣインバータ２１を介してモーター２３に電力を供給する。負荷２０のモーター２２に大電力を供給するために、バッテリ１は多数の二次電池２を直列に接続して出力電圧を高くしている。二次電池２は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池である。ただ、二次電池には、ニッケルカドミウム電池など充電できる全ての電池を使用できる。バッテリ１は、負荷２０に大電力を供給できるように、上述のように、たとえば、出力電圧を２００〜４００Ｖと高くしている。ただし、電源装置は、バッテリの出力側に昇圧回路（図示せず）を接続して、バッテリの電圧を昇圧して、負荷に電力を供給することもできる。この電源装置は、直列に接続する二次電池の個数を少なくして、バッテリの出力電圧を低くできる。したがって、バッテリは、たとえば出力電圧を１００〜４００Ｖとすることができる。
【００３３】
（負荷２０）
図１と図２の電源装置の負荷２０は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１と、このＤＣ／ＡＣインバータ２１の出力側に接続しているモータ２２と発電機２３とを備える。ＤＣ／ＡＣインバータ２１は、バッテリ１の直流を交流に変換してモータ２２に電力を供給し、発電機２３の交流を直流に変換してバッテリ１を充電する。自然エネルギーを蓄える電源装置は、図１６に示すように、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介して負荷の電気機器に接続される。
【００３４】
（コンデンサー９）
出力スイッチ３の出力側であって、負荷２０の入力側には、並列にコンデンサー９を接続している。コンデンサー９は、静電容量を、例えば３００μＦ〜３０００μＦとする大容量の電解コンデンサである。電解コンデンサは、容積に対する静電容量を大きくできる。コンデンサーは、電解コンデンサに代わって積層セラミックコンデンサなど、他の静電容量の大きいコンデンサーを使用することもできる。
【００３５】
大容量のコンデンサー９は、出力スイッチ３をオフに切り換えた後、速やかに放電して電圧を低下させるために、放電回路８が並列に接続されている。放電回路８は、放電抵抗１１と放電スイッチ１２との直列回路で構成される。放電回路８は、出力スイッチ３がオフに切り換えられた後、放電スイッチ１２がオンに切り換えられてコンデンサー９を放電する。放電スイッチ１２は、出力スイッチ３のオン状態ではオフ状態に保持される。放電回路８は、コンデンサー９と並列に接続されて、放電回路８とコンデンサー９とでディスチャージ回路１３を構成している。
【００３６】
コンデンサー９は、経時的に静電容量が次第に減少してインレンジ故障し、あるいは急激に静電容量が減少してアウトレンジ故障することもある。放電スイッチ１２は、リレーや半導体スイッチング素子が使用されるが、リレーにあっては接点の接触抵抗が増加して、インレンジ故障やアウトレンジ故障し、半導体スイッチング素子にあっても故障することがある。ディスチャージ回路１３の故障は、後述する放電時定数τｄから判定される。
【００３７】
（プリチャージ回路４）
プリチャージ回路４は、電流を制限しながらコンデンサー９をプリチャージする。プリチャージ回路４は、出力スイッチ３と並列に接続される。図１と図２の電源装置は、バッテリ１の正負の出力側に、第１出力スイッチ３Ａと第２出力スイッチ３Ｂを接続している。第１出力スイッチ３Ａは、バッテリ１のプラス側に接続されており、第２出力スイッチ３Ｂは、バッテリ１のマイナス側に接続されている。図の電源装置は、第１出力スイッチ３Ａと並列にプリチャージ回路４を接続している。この電源装置は、第２出力スイッチ３Ｂをオンに切り換える状態で、プリチャージ回路４でコンデンサー９をプリチャージする。プリチャージ回路４がコンデンサー９をプリチャージした後、第１出力スイッチ３Ａをオンに切り換えて、プリチャージ回路４のプリチャージスイッチ６をオフに切り換える。
【００３８】
プリチャージ回路４は、プリチャージスイッチ６がオンに切り換えられて、コンデンサー９をプリチャージする。プリチャージスイッチ６は、リレー等の機械的な接点を有するスイッチである。ただ、プリチャージスイッチには、トランジスターやＦＥＴ等の半導体スイッチング素子も使用できる。
【００３９】
第１出力スイッチ３Ａと第２出力スイッチ３Ｂは、機械的に可動する接点を有するリレーである。出力スイッチ３は、第１出力スイッチ３Ａがオフに保持されて、第２出力スイッチ３Ｂのみがオンに切り換えられる。この状態で、プリチャージ回路４でコンデンサー９をプリチャージする。コンデンサー９がプリチャージされた後、第１出力スイッチ３Ａがオフからオンに切り換えられて、バッテリ１が負荷２０に接続される。その後、プリチャージ回路４のプリチャージスイッチ６がオフに切り換えられる。オン状態の出力スイッチ３がオフに切り換えられるときは、第１出力スイッチ３Ａと第２出力スイッチ３Ｂの両方の接点がオフに切り換えられる。
【００４０】
このプリチャージ回路４は、プリチャージ抵抗５とプリチャージスイッチ６が直列に接続されている。プリチャージ抵抗５は、負荷２０のコンデンサー９のプリチャージ電流を制限する。プリチャージ回路４は、プリチャージ抵抗５の電気抵抗を大きくしてプリチャージ電流を小さくできる。たとえば、プリチャージ抵抗５を１０Ω、バッテリ１の出力電圧を４００Ｖとする電源装置は、プリチャージ電流の最大値が４０Ａとなる。プリチャージ抵抗５は、電気抵抗を大きくしてプリチャージ電流の最大値を小さくできる。ただ、プリチャージ抵抗の電気抵抗が大きくなると、コンデンサーをプリチャージする時間が長くなる。プリチャージ電流が小さくなるからである。プリチャージ抵抗５の電気抵抗は、プリチャージ電流とプリチャージ時間とを考慮して、たとえば、５〜２０Ωに設定される。
【００４１】
（プリチャージ抵抗５）
プリチャージ抵抗５は、コンデンサー９の予備充電（プリチャージ）において電力を消費する。この消費電力は、ジュール熱でプリチャージ抵抗５を発熱させる。プリチャージ抵抗５の発熱は、プリチャージ抵抗５を劣化させて故障の原因となる。プリチャージ回路４は、出力スイッチ３がオンに切り換えられる前にコンデンサー９をプリチャージする。すなわち、出力スイッチ３がオンに切り換えられる毎に、コンデンサー９がプリチャージされてプリチャージ抵抗５は発熱する。したがって、頻繁に出力スイッチ３がオンに切り換えられる状態では、プリチャージ抵抗５の発熱量が大きくなる。したがって、プリチャージ抵抗５は使用状態、すなわち出力スイッチ３がオンに切り換えられる頻度や時間、時間間隔等で劣化状態が変化する。
【００４２】
また、プリチャージ抵抗５の発熱量は、電流の二乗と電気抵抗の積に比例して大きくなる。たとえば、電気抵抗を１０Ω、プリチャージ電流を４０Ａとするプリチャージ抵抗５６の瞬時電力は、１６０００Ｗと極めて大きくなる。ただ、プリチャージ電流は、ピーク電流を４０Ａとしても、時間とともに急激に減少する。このことから、プリチャージ抵抗５には、たとえば３０Ｗ程度のセメント抵抗が使用される。定格電力を３０Ｗとするプリチャージ抵抗５は、瞬間的には、１６０００Ｗの電力で加熱される。すなわち、定格電力の５００倍もの電力で加熱される。このため、プリチャージ抵抗５の温度は急激に上昇する。その後、コンデンサー９が予備充電（プリチャージ）されるに従って電流が減少するので、発熱量は電流の二乗に比例にして急激に小さくなって、温度は速やかに低下する。
【００４３】
プリチャージ抵抗５は、コンデンサー９をプリチャージするごとに発熱する。プリチャージ回路４がコンデンサー９をプリチャージする頻度が高く、プリチャージ抵抗５が充分に冷却される以前に再びコンデンサー９がプリチャージされると、プリチャージ抵抗５の温度はさらに上昇する。すなわち、コンデンサー９をプリチャージする時間間隔が短いと、プリチャージ抵抗５は、温度上昇が大きくなって劣化しやすくなる。プリチャージ抵抗５が劣化して、電気抵抗が大きくなると、コンデンサー９を所定の時間にプリチャージできなくなる。コンデンサー９をプリチャージできない状態で、出力スイッチ３がオンに切り換えられると、出力スイッチ３に過大な瞬間電流が流れて故障の原因となる。
【００４４】
（プリチャージスイッチ６）
プリチャージスイッチ６は、故障検出回路７でオンオフに切り換えられて、コンデンサー９をプリチャージする。故障検出回路７は、プリチャージスイッチ６をオンに切り換えて、コンデンサー９をプリチャージした後、出力スイッチ３をオンに切り換えてバッテリ１を負荷２０に接続する。出力スイッチ３は、コンデンサー９をプリチャージしてオン状態に切り換えられるので、コンデンサー９をチャージする過大な瞬間電流は流れない。プリチャージスイッチ６と出力スイッチ３がオンに切り換えられるタイミングは、故障検出回路７でコントロールされる。
【００４５】
（故障検出回路７）
故障検出回路７は、負荷側のメイン制御回路２７から入力されるオン信号で、出力スイッチ３とプリチャージスイッチ６を制御して、バッテリ１を負荷２０に接続する。メイン制御回路２７からオフ信号が入力されると、第１出力スイッチ３Ａと第２出力スイッチ３Ｂをオフに切り換えて、バッテリ１を負荷２０から切り離す。その後、メイン制御回路２７は、放電スイッチ１２をオンに切り換えて、コンデンサー９を放電させる。故障検出回路７は、出力スイッチ３のオン状態で放電スイッチ１２をオフ状態に保持する。
【００４６】
さらに、故障検出回路７は、プリチャージ回路４とコンデンサー９とで構成されるコンデンサー抵抗回路１０と、コンデンサー９と放電回路８とで構成されるディスチャージ回路１３の故障を検出するために、コンデンサー９の電圧を検出する電圧検出回路１４と、この電圧検出回路１４から入力される信号から故障を検出する判定回路１５と、出力スイッチ３及びプリチャージスイッチ６を制御する駆動回路１６とを備えている。駆動回路１６は、前述した動作で、プリチャージスイッチ６と出力スイッチ３をオンオフにコントロールする。さらに、図１に示す電源装置の故障検出回路７は、バッテリ１の総電圧であるバッテリ電圧Ｖ２を検出するために、サブ電圧検出回路１８も備えている。
【００４７】
（電圧検出回路１４）
電圧検出回路１４は、コンデンサー９をプリチャージするタイミングにおいて、すなわち、コンデンサー９のプリチャージが開始されると、一定のサンプリング周期でコンデンサー９の電圧を検出する。電圧検出回路１４は、コンデンサー９のプリチャージが完了されるまでに、複数回に電圧を検出する。たとえば、プリチャージ回路４がコンデンサー９のプリチャージを１００ｍｓｅｃ〜６００ｍｓｅｃで終了させる電源装置は、電圧検出回路１４のサンプリング周期を１０ｍｓｅｃとして、プリチャージするタイミングにおいて、１０回〜６０回、コンデンサー９の電圧を検出する。
【００４８】
（サブ電圧検出回路１８）
図１に示すサブ電圧検出回路１８は、バッテリ１の総電圧であるバッテリ電圧Ｖ２を検出する。このサブ電圧検出回路１８は、例えば、コンデンサー９のプリチャージを開始する前のタイミングにおいて、すなわち、プリチャージスイッチ６がオンに切り換えられる前に、バッテリ電圧Ｖ２を検出する。サブ電圧検出回路１８は、バッテリ電圧Ｖ２を検出する専用の回路とすることもできるが、バッテリ１の保護や残容量の検出のために電源装置に実装されて、バッテリ１の電圧を検出する電圧検出回路を兼用することもできる。また、電源装置は、専用のサブ電圧検出回路を備えることなく、前述の電圧検出回路１４をサブ電圧検出回路に兼用することもできる。この電源装置は、バッテリ１の正負の出力側に接続された検出ラインを、電圧検出回路１４に入力し、この電圧検出回路１４の入力ラインを切り換えてバッテリ電圧Ｖ２を検出することができる。
【００４９】
（時定数τ）
図３は、プリチャージ回路４とコンデンサー９とで構成されるコンデンサー抵抗回路１０の等価回路を示している。この図のコンデンサー抵抗回路１０は、プリチャージスイッチ６を介してバッテリ１が接続されて、コンデンサー９を充電すると、図４に示すように、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)が上昇する。コンデンサー抵抗回路１０は、時定数τによって、コンデンサー９の電圧上昇特性が変化する。図４の曲線Ａと曲線Ｂは、時定数τが異なるコンデンサー抵抗回路１０のコンデンサー９の電圧Ｖ(t)の上昇特性を示している。曲線Ａは、曲線Ｂよりも時定数τが小さいコンデンサー抵抗回路１０において、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)が上昇する電圧上昇特性を示している。時定数τによって、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)が上昇する特性が変化するので、コンデンサー９の電圧上昇特性から、後述する方法でコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを検出する。
【００５０】
図３の等価回路において、抵抗成分Ｒは、プリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒ、コンデンサーの容量成分Ｃは、コンデンサー９の静電容量Ｃとなる。抵抗成分Ｒと容量成分Ｃとで特定されるコンデンサー抵抗回路１０の時定数τは、抵抗成分Ｒと容量成分Ｃの積となる。すなわち、コンデンサー抵抗回路１０の時定数τは、以下の式で表される。
τ＝Ｒ×Ｃ
【００５１】
（時定数τの検出方法）
コンデンサー抵抗回路１０の時定数τは、プリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性から検出される。故障検出回路７は、プリチャージされるコンデンサー９の電圧Ｖ(t)を、電圧検出回路１４で一定のサンプリング周期で検出して、検出される電圧を判定回路１５に入力する。図１に示す故障検出回路７の判定回路１５は、一定のサンプリング周期で検出される複数の検出電圧Ｖ(t)と、バッテリ電圧Ｖ２から、コンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算する。図２に示す故障検出回路７の判定回路１５は、一定のサンプリング周期で検出される複数の検出電圧Ｖ(t)２から、コンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算する。
【００５２】
（電圧を２回検出して時定数τを演算する方法）
図１に示す電源装置の故障検出回路７は、以下のようにしてコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算する。
図５に示すように、状態がＶ１からＶ２へ指数関数的に変化するとき、以下の数３が成り立つ。
【００５３】
【数３】
2013205257.tif 000005
【００５４】
上記数３より、ｔ＝ｘ１，ｘ２のときのＶ(t)の値をＹ１，Ｙ２とすると、以下の数４が得られる。
【００５５】
【数４】
2013205257.tif 000006
【００５６】
上記数４を変形してｘ１、ｘ２について解くと、以下の数５が得られる。
【００５７】
【数５】
2013205257.tif 000007
【００５８】
ここで、Δｘ＝ｘ２−ｘ１とすると、以下の数６が成り立つ。
【００５９】
【数６】
2013205257.tif 000008
【００６０】
上記数６を変形してτについて解くと、以下の数７が得られる。
【００６１】
【数７】
2013205257.tif 000009
【００６２】
以上の方法は、所定のサンプリング周期でプリチャージされるコンデンサー９の電圧Ｖ(t)を２回検出すると共に、バッテリ電圧Ｖ２を検出して、コンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算できる。
【００６３】
（電圧を３回検出して時定数τを演算する方法）
図２に示す電源装置の故障検出回路７は、以下のようにしてコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算する。
図６に示すように、状態がＶ１からＶ２へ指数関数的に変化するとき、以下の数８が成り立つ。
【００６４】
【数８】
2013205257.tif 000010
【００６５】
上記数８より、ｔ＝ｘ１，ｘ２，ｘ３のときのＶ(t)の値を、それぞれＹ１，Ｙ２，Ｙ３とすると、以下の数９が得られる。ただし、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３とする。
【００６６】
【数９】
2013205257.tif 000011
【００６７】
上記数９を、前述の数５と同様に変形して、ｘ１、ｘ２、ｘ３について解くと、以下の数１０が得られる。
【００６８】
【数１０】
2013205257.tif 000012
【００６９】
ここで、Δｘ＝ｘ２−ｘ１＝ｘ３−ｘ２とすると、以下の数１１、数１２が成り立つ。
【００７０】
【数１１】
2013205257.tif 000013
【００７１】
【数１２】
2013205257.tif 000014
【００７２】
上記数１１を変形してＶ２について解くと、以下の数１３が得られる。
【００７３】
【数１３】
2013205257.tif 000015
【００７４】
同様に、上記数１２を変形してＶ２について解くと、以下の数１４が得られる。
【００７５】
【数１４】
2013205257.tif 000016
【００７６】
上記数１３と数１４からＶ２を消去して変形すると、以下の数１５が得られる。
【００７７】
【数１５】
2013205257.tif 000017
【００７８】
上記数１５を変形してτについて解くと、以下の数１６が得られる。
【００７９】
【数１６】
2013205257.tif 000018
【００８０】
ここで、上記数１６の分母を計算するにあたり、以下の数１７に示す近似式で表されるｌｎ（１＋ａ）のマクローリン展開を用いて演算してもよい。すなわち、以下の数１７において、ａの値として、以下の数１８で得られる値を代入することで、上記数１６の分母を近似的に演算することができる。
なお、数１７においては、第２項もしくは第３項までを演算することで、近似値として良好な精度をとることが可能である。
また、前述の数７の計算についても、同様に、以下の数１７に示す近似式を用いて演算できることは言うまでもない。
ただし、近似式を利用して演算する方法としては、マクローリン展開による近似式には特定しない。
【００８１】
【数１７】
2013205257.tif 000019
【００８２】
【数１８】
2013205257.tif 000020
【００８３】
以上の方法は、一定のサンプリング周期でプリチャージされるコンデンサー９の電圧Ｖ(t)を３回検出し、バッテリ電圧Ｖ２を検出することなく、コンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算できる。
【００８４】
以上の方法は、バッテリ電圧Ｖ２と、プリチャージされるコンデンサー９の電圧を２点検出し、あるいは、プリチャージされるコンデンサー９の電圧を３点検出して、時定数τを演算する。以上の方法は、プリチャージが開始されるコンデンサー９の電圧によらず、時定数τを演算できるので、完全に放電されたコンデンサー９をプリチャージして時定数τを演算できるのみならず、完全に放電されないで所定の電圧にあるコンデンサー９のプリチャージを開始して、時定数τを演算することができる。
【００８５】
ただ、本発明の電源装置は、プリチャージされるコンデンサー９の電圧を検出する回数を、２回または３回には特定しない。それは、数１９及び数２０での演算に用いるコンデンサー９の電圧として、２個または３個の電圧値を使用するが、これらの電圧値を得るために、コンデンサー９の電圧を３回または４回以上検出することもできるからである。すなわち、上述の数１９を用いて時定数τを演算する場合においては、数１９での演算に使用するコンデンサー９の電圧値は２個であるが、これらの２個の電圧値を得るために、コンデンサー９の電圧を３回以上検出してもよい。例えば、コンデンサー９の電圧を３回以上検出し、これらの検出値のうち任意の検出タイミング１及び検出タイミング２で特定される２個の検出値をコンデンサー９の電圧値として、数１９に基づいて時定数τを演算することができ、あるいは、コンデンサーの電圧を３回以上検出し、その平均値を検出タイミング１及び検出タイミング２で特定される２個の電圧値として、数１９に基づいて時定数τを演算することもできる。同様に、上述の数２０を用いて時定数τを演算する場合においても、数２０での演算に使用するコンデンサー９の電圧値は３個であるが、これらの３個の電圧値を得るために、コンデンサー９の電圧を４回以上検出してもよい。例えば、コンデンサー９の電圧を４回以上検出し、これらの検出値のうち、所定の時間間隔である検出タイミング１、検出タイミング２、及び検出タイミング３で特定される３個の検出値を電圧値として、数２０に基づいて時定数τを演算することができ、あるいは、コンデンサーの電圧を４回以上検出し、その平均値を所定の時間間隔である検出タイミング１、検出タイミング２、及び検出タイミング３で特定される３個の電圧値として、数２０に基づいて時定数τを演算することもできるからである。
【００８６】
（コンデンサーの電圧が所定の割合まで上昇する時間から時定数τを検出する方法）
ただ、本発明は、時定数τを検出する方法を以上の方法に特定しない。時定数τは、たとえば、完全に放電されたコンデンサー９をプリチャージする状態においては、コンデンサー９の電圧がバッテリ電圧Ｖ２の約６３％に上昇するまでの時間から検出することもできる。
【００８７】
一般に、時定数τは、システムの最終値の約６３％に達するまでの時間を示しており、ＲＣ回路における時定数τは、図７に示すように、完全に放電されたコンデンサー９をプリチャージする状態において、コンデンサー９の電圧がバッテリ電圧Ｖ２の約６３％に上昇するまでの時間から検出できる。コンデンサー９がプリチャージされるとき、時定数τに相当する時間ｔで、コンデンサー９の電圧がバッテリ電圧Ｖ２の約６３％となるからである。したがって、故障検出回路７は、完全放電されたコンデンサー９をプリチャージするタイミングにおいて、サブ電圧検出回路１８または電圧検出回路１４で、バッテリ電圧Ｖ２を予め検出すると共に、コンデンサー９のプリチャージが開始されると、電圧検出回路１４でもって、一定のサンプリング周期でコンデンサー９の電圧を検出し、電圧検出回路１４で検出されるコンデンサー９の電圧がバッテリ電圧Ｖ２の約６３％となるまでの時間ｔから時定数τを検出することができる。ただ、故障検出回路７は、時定数τを検出するためのコンデンサーの電圧を、必ずしもバッテリ電圧Ｖ２の約６３％とする必要はなく、バッテリ電圧Ｖ２の約６０％〜約６５％とすることもできる。以上の方法は、時定数τの値が、例えば、数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃとなるコンデンサー抵抗回路１０において、電圧検出回路１４がコンデンサー９の電圧を検出するサンプリング周期Δｔを、数μｓｅｃ〜数百μｓｅｃのマイクロオーダーとして、時定数τを精度よく検出できる。
【００８８】
以上のように、コンデンサー９の電圧上昇特性から演算される時定数τは、抵抗成分Ｒと静電容量Ｃとの積（τ＝Ｒ×Ｃ）となるので、コンデンサー９の電圧上昇特性から時定数τが検出されて、抵抗成分Ｒと静電容量Ｃのいずれか一方が特定されると、他方が演算できる。すなわち、プリチャージ抵抗５とコンデンサー９のいずれか一方が故障するとき、故障するプリチャージ抵抗５の抵抗成分Ｒやコンデンサー９の静電容量Ｃを時定数τから演算できる。
【００８９】
（判定回路１５）
判定回路１５は、プリチャージスイッチ６がオンに切り換えられて、プリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性から、プリチャージ回路４の抵抗成分Ｒとコンデンサー９の容量成分Ｃから特定される時定数τを検出して、検出される時定数τに基づいて、プリチャージ回路４とコンデンサー９とで構成されるコンデンサー抵抗回路１０の故障を判定する。判定回路１５は、故障しないコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを正常時定数としてメモリ１７に記憶しており、検出する時定数τを正常時定数に比較してコンデンサー抵抗回路１０の故障を判定する。判定回路１５は、故障しないプリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒを正常な電気抵抗（以下、正常電気抵抗と呼ぶ）として記憶し、また、故障しないコンデンサー９の静電容量Ｃを正常な静電容量（以下、正常静電容量と呼ぶ）としてメモリ１７に記憶している。
【００９０】
プリチャージ抵抗５は劣化すると電気抵抗Ｒが増加し、コンデンサー９は劣化すると静電容量Ｃが減少する。したがって、プリチャージ抵抗５が劣化すると、検出される時定数τは増加し、コンデンサー９が劣化すると検出される時定数τは減少する。したがって、判定回路１５は、一例として、検出する時定数τが正常時定数よりも大きいか小さいかで、プリチャージ抵抗５とコンデンサー９の故障を判別することができる。ただ、時定数τが正常時定数よりも大きいと、プリチャージ抵抗５の故障と限定し、時定数τが正常時定数よりも小さいと、コンデンサー９の故障と限定するものではない。例えば、プリチャージ抵抗５の故障は、電気抵抗が増加する故障のみには限定されず、反対に、故障して電気抵抗が減少することもある。しかしながら、プリチャージ抵抗５の電気抵抗が減少する故障が発生する確率は、電気抵抗が増加する故障が発生する確率に比べて極めて低いため、時定数τが正常時定数よりも大きいとプリチャージ抵抗５の故障と判定することもできる。  
【００９１】
判定回路１５は、例えば、検出する時定数τが正常時定数よりも大きくなると、プリチャージ抵抗５の故障と判定する。この状態においては、コンデンサー９の静電容量Ｃが正常な値にあるとして、静電容量Ｃと時定数τからプリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒを演算する。また、判定回路１５は、検出する時定数τが正常時定数よりも小さくなって、コンデンサー９の故障と判定するときは、プリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒが正常な値にあるとして、電気抵抗Ｒと時定数τからコンデンサー９の静電容量Ｃを演算する。
【００９２】
判定回路１５は、コンデンサー９が故障しないと仮定して、検出する時定数τとコンデンサー９の静電容量Ｃからプリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒを演算し、演算する抵抗成分Ｒを正常電気抵抗に比較して、プリチャージ抵抗５の故障を判定することもできる。また、判定回路１５は、プリチャージ抵抗５が故障しないと仮定して、検出する時定数τとプリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒからコンデンサーの静電容量Ｃを演算し、演算する静電容量Ｃを正常静電容量に比較して、コンデンサー９の故障を判定することもできる。
【００９３】
時定数τが、プリチャージ回路４の抵抗成分Ｒとコンデンサーの容量成分Ｃの積で特定されるので、コンデンサー９の電圧上昇特性から時定数τが演算されると、演算される時定数τから、プリチャージ回路４の抵抗成分Ｒとコンデンサーの容量成分Ｃとの積が決定される。
【００９４】
演算される時定数τが正常時定数よりも大きくなって、プリチャージ抵抗５の故障と判定されるとき、時定数τからプリチャージ抵抗５の抵抗成分Ｒは以下の式で特定される。
Ｒ＝τ／Ｃ
【００９５】
したがって、コンデンサー９が故障しない状態、いいかえるとコンデンサー９の静電容量Ｃが一定の値の状態にあっては、プリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒは、時定数τと静電容量Ｃから演算できる。演算されるプリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒは、正常電気抵抗に比較されて、プリチャージ抵抗５の故障が判定される。正常電気抵抗は、所定範囲の電気抵抗として、あらかじめ故障検出回路７のメモリ１７に記憶されている。時定数τと静電容量Ｃから演算されるプリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒが、正常電気抵抗よりも大きいと故障と判定される。また、時定数τから演算される電気抵抗Ｒが、正常電気抵抗よりも大きい状態で、その電気抵抗Ｒの相違によりインレンジ故障とアウトレンジ故障も判定される。故障検出回路７は、インレンジ故障と判定する電気抵抗の範囲も、あらかじめメモリ１７に記憶している。
【００９６】
コンデンサー抵抗回路１０の抵抗成分Ｒは、プリチャージ抵抗５の電気抵抗にプリチャージスイッチ６のオン抵抗も加算される。したがって、プリチャージスイッチ６のオン抵抗が大きい状態においては、プリチャージ抵抗５の電気抵抗とプリチャージスイッチ６のオン抵抗が加算された電気抵抗Ｒが、時定数τとコンデンサー９の静電容量Ｃから演算される。このことから、プリチャージスイッチ６のオン抵抗が正常範囲よりも大きくなる故障も、時定数τから演算される電気抵抗Ｒを正常電気抵抗に比較して検出できる。ただ、時定数τから演算される電気抵抗が、正常電気抵抗よりも大きくなる状態においては、プリチャージ抵抗５とプリチャージスイッチ６のいずれの故障かを特定できない。しかしながら、プリチャージスイッチ６に比較してプリチャージ抵抗５が故障する割合が大きいことから、プリチャージ抵抗５の故障として処理して、ほぼ正確に故障判定できる。また、プリチャージ抵抗５とプリチャージスイッチ６のいずれが故障しても、コンデンサー９を正常にプリチャージできなくなるので、いずれが故障したかを特定することなく、プリチャージ回路４の故障と判定して、出力スイッチ３をオンに切り換えない状態に制御できる。
【００９７】
演算される時定数τが正常時定数よりも小さくなって、コンデンサー９の故障と判定されるとき、検出される時定数τとプリチャージ抵抗５の抵抗成分Ｒから、コンデンサー９の静電容量Ｃは以下の式で特定される。
Ｃ＝τ／Ｒ
【００９８】
演算されるコンデンサー９の静電容量Ｃは、正常静電容量に比較されて、コンデンサー９の故障が判定される。正常静電容量は、所定範囲の静電容量として、あらかじめ故障検出回路７のメモリ１７に記憶している。時定数τとプリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒから演算されるコンデンサー９の静電容量Ｃが、正常静電容量よりも小さいと故障と判定される。また、検出される時定数τから演算される静電容量Ｃが、正常静電容量よりも小さい状態で、その静電容量Ｃの相違によりインレンジ故障とアウトレンジ故障も判定される。故障検出回路７は、インレンジ故障と判定する静電容量の範囲も、あらかじめメモリ１７に記憶している。
【００９９】
（コンデンサー９の放電回路８）
コンデンサー９の故障は、コンデンサー９を放電するときの放電時定数τｄからも判定できる。図１と図２の電源装置は、コンデンサー９と放電回路８とからなるディスチャージ回路１３を備えている。故障検出回路７は、時定数τを検出するのと同じようにして、ディスチャージ回路１３の放電時定数τｄを検出して、放電時定数τｄから放電回路８とコンデンサー９の故障を判定する。放電時定数τｄは、コンデンサー９を放電するときの電圧低下特性から演算する。放電時定数τｄによって、図８に示すように、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)が低下する低下カーブが異なるからである。
【０１００】
図８の曲線Ｃと曲線Ｄは、放電時定数τｄが異なるディスチャージ回路１３のコンデンサー９の電圧Ｖ(t)の低下特性を示している。曲線Ｄは、曲線Ｃよりも放電時定数τｄが小さいディスチャージ回路１３において、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)が降下する電圧低下特性を示している。放電時定数τｄによって、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)が低下する特性が変化するので、コンデンサー９の電圧上昇特性から、時定数τを演算するのと同じようにして、ディスチャージ回路１３の放電時定数τｄは演算される。
【０１０１】
放電時定数τｄが、放電回路８の抵抗成分Ｒｄとコンデンサー９の容量成分Ｃの積で特定されるので、コンデンサー９の電圧低下特性から放電時定数τｄが演算されると、演算される放電時定数τｄから、放電抵抗１１の抵抗成分Ｒｄとコンデンサー９の静電容量Ｃとの積が決定される。したがって、放電抵抗１１の電気抵抗Ｒｄが変化しないとすれば、放電時定数τｄからコンデンサー９の静電容量Ｃが以下の式で特定される。
静電容量Ｃ＝τｄ／Ｒ
【０１０２】
したがって、放電抵抗１１が故障しない状態、いいかえると放電抵抗１１の電気抵抗Ｒｄが一定の値の状態にあっては、コンデンサー９の静電容量Ｃが、放電時定数τｄと放電抵抗１１の電気抵抗Ｒｄから演算できる。放電抵抗１１が故障する確率は、コンデンサー９が故障する確率に比較して極めて低いので、放電時定数τｄが正常範囲にない状態において、とくに、放電時定数τｄが正常範囲よりも小さくなる状態においては、コンデンサー９の故障と判定できる。
【０１０３】
検出される放電時定数τｄから演算されるコンデンサー９の静電容量Ｃは、正常静電容量に比較されて、コンデンサー９の故障が判定される。正常静電容量は、所定範囲の静電容量として、あらかじめ故障検出回路７のメモリ１７に記憶している。放電時定数τｄと放電抵抗１１の電気抵抗Ｒｄから演算されるコンデンサー９の静電容量Ｃが、正常静電容量よりも小さいと故障と判定される。また、放電時定数τｄから演算される静電容量Ｃが、正常静電容量よりも小さい状態で、その静電容量Ｃの相違によりインレンジ故障とアウトレンジ故障も判定される。故障検出回路７は、インレンジ故障と判定する静電容量の範囲も、あらかじめメモリ１７に記憶している。
【０１０４】
ディスチャージ回路１３の放電時定数τｄは、抵抗成分Ｒｄと静電容量Ｃの積となるので、放電時定数τｄが正常範囲にない状態においては、放電回路８とコンデンサー９のいずれかの故障と判定できる。ただ、コンデンサー９は劣化して静電容量Ｃが減少する性質があるので、検出される放電時定数τｄが正常範囲よりも小さい状態でコンデンサー９の故障と判定できる。したがって、判定回路１５は、一例として、放電時定数τｄを正常範囲に比較し、正常範囲よりも小さい状態では、コンデンサー９の故障と判別することができる。判定回路１５が放電時定数τｄを正常範囲に比較する故障検出回路７は、放電時定数τｄの正常範囲をメモリ１７に記憶している。
【０１０５】
故障検出回路７が、コンデンサー抵抗回路１０の時定数τを検出し、さらにディスチャージ回路１３の放電時定数τｄを検出して、プリチャージ抵抗５とコンデンサー９の故障を判定する電源装置は、プリチャージ抵抗５とコンデンサー９の故障を確実に判定できる。それは、プリチャージ抵抗５が故障して、コンデンサー９が故障しない状態では、検出される時定数τが正常時定数よりも大きく、かつ検出される放電時定数τｄが正常範囲となるので、時定数τと放電時定数τｄからプリチャージ抵抗５の故障と特定できる。また、コンデンサー９が故障してプリチャージ抵抗５が故障しない状態は、検出される時定数τと放電時定数τｄの両方が正常範囲よりも小さくなるので、時定数τと放電時定数τｄからコンデンサー９の故障と特定できる。さらに、放電抵抗１１が故障すると、時定数τが正常範囲にあって、放電時定数τｄが正常範囲とならないので、この状態で放電抵抗１１の故障と確定できる。
【０１０６】
以上のようにして、判定回路１５が、プリチャージ抵抗５の故障と判定し、あるいはコンデンサー９の故障と判定し、あるいはまた放電抵抗１１の故障と判定すると、故障検出回路７は、各々の故障に対応した制御を行う。例えば、図１と図２に示すように、車両に搭載される電源装置においては、プリチャージ抵抗５、コンデンサー９、放電抵抗１１のいずれかが故障と判定されると、故障検出回路７がこのことを車両側のメイン制御回路２７に通信する。メイン制御回路２７は、これらの故障をユーザーに表示すると共に、これらの故障の程度に応じて、電源装置の使用状態を制限する。さらに、電源装置側においても、プリチャージ抵抗５やコンデンサー９が故障する状態では、故障検出回路７が、これらの故障の程度に応じてコンデンサー９のプリチャージを禁止し、あるいは制限する。また、放電抵抗１１が故障する状態においても、故障検出回路７は、プリチャージされたコンデンサー９の放電を禁止し、あるいは制限する。さらにまた、故障検出回路７やメイン制御回路２７は、これらの故障の程度をメモリに記憶し、あるいは、メモリに記憶されるデータと比較して、故障と判定された部材の劣化の度合いを判定して、アウトレンジ故障にいたるのを未然に防止する。
【０１０７】
以上の故障検出回路７は、図９ないし図１２に示すフローチャートで、以下のようにしてコンデンサー抵抗回路１０の故障を判定する。
なお、以下に示すフローチャートは、コンデンサー抵抗回路１０の故障判定のみならず、プリチャージ抵抗５とコンデンサー９のいずれが故障しているのかを判定する状態を示している。ただ、故障検出回路は、必ずしもプリチャージ抵抗とコンデンサーのいずれの故障かを特定することなく、コンデンサー抵抗回路の故障のみを判定することもできる。
【０１０８】
（電圧の２回検出による故障判定のフローチャート）
図１に示す電源装置の故障検出回路７は、図９のフローチャートに示すように、バッテリ１の総電圧であるバッテリ電圧Ｖ２を検出すると共に、コンデンサー９の電圧を２回検出してコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算し、演算された時定数τからコンデンサー抵抗回路１０の故障を判定する。
【０１０９】
［ｎ＝１のステップ］
コンデンサー９のプリチャージを開始する。故障検出回路７は、プリチャージ回路４が並列に接続されたプラス側の出力スイッチ３である第１出力スイッチ３Ａをオフに保持して、マイナス側の出力スイッチ３である第２出力スイッチ３Ｂをオンに切り換える。その後、故障検出回路７は、プリチャージスイッチ６をオンに切り換えてコンデンサー９のプリチャージを開始する。この状態で、バッテリ１はプリチャージ抵抗５を介してコンデンサー９に接続される。プリチャージ抵抗５は、プリチャージ電流を制限しながらコンデンサー９をプリチャージする。
［ｎ＝２、３のステップ］
コンデンサー９のプリチャージが開始されると、故障検出回路７は、バッテリ電圧Ｖ２とコンデンサー９の電圧Ｖ(t)を検出する。このとき、バッテリ電圧Ｖ２は、サブ電圧検出回路１８または電圧検出回路１４で検出される。また、故障検出回路７の電圧検出回路１４は、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)を所定の時間間隔Δｘで２回検出する。すなわち、ｔ＝ｘ１，ｘ２の検出タイミングにおいて、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)を検出し、検出された電圧をそれぞれＹ１，Ｙ２とする。ここで、Δｘ＝ｘ２−ｘ１である。
［ｎ＝４のステップ］
判定回路１５は、検出されたバッテリ電圧Ｖ２と、コンデンサーの電圧Ｙ１，Ｙ２と、時間間隔Δｘから、前述の数１（数７）に基づいてコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算する。
［ｎ＝５、６のステップ］
さらに、判定回路１５は、検出された時定数τを正常時定数に比較してコンデンサー抵抗回路１０の故障を判定する。ｎ＝５のステップにおいて、判定回路１５は、時定数τが正常時定数よりも大きいかどうかを判別する。時定数τが正常時定数よりも大きい場合には、プリチャージ抵抗５の故障と判定し、ｎ＝６のステップに進む。プリチャージ抵抗５の故障と判定されると、故障検出回路７は、プリチャージ抵抗５の故障に対応した制御を行う。
［ｎ＝７、８のステップ］
ｎ＝５のステップで、プリチャージ抵抗５が正常であると判定されると、ｎ＝７のステップにおいて、判定回路１５は、時定数τが正常時定数よりも小さいかどうかを判別する。時定数τが正常時定数よりも小さい場合には、コンデンサー９の故障と判定し、ｎ＝８のステップに進む。コンデンサー９の故障と判定されると、故障検出回路７は、コンデンサー９の故障に対応した制御を行う。
［ｎ＝９のステップ］
ｎ＝５、７のステップにおいて、時定数τが正常な範囲にあると、コンデンサー抵抗回路１０が正常であると判定する。
【０１１０】
さらに、故障検出回路７は、図１０のフローチャートに示すように、バッテリ電圧Ｖ２を検出すると共に、コンデンサー９の電圧を２回検出してコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算し、演算された時定数τからコンデンサー抵抗回路１０の抵抗成分Ｒやコンデンサーの容量成分Ｃを演算してコンデンサー抵抗回路１０の故障を判定することもできる。
【０１１１】
［ｎ＝１のステップ］
コンデンサー９のプリチャージを開始する。故障検出回路７は、プリチャージ回路４が並列に接続されたプラス側の出力スイッチ３である第１出力スイッチ３Ａをオフに保持して、マイナス側の出力スイッチ３である第２出力スイッチ３Ｂをオンに切り換える。その後、故障検出回路７は、プリチャージスイッチ６をオンに切り換えてコンデンサー９のプリチャージを開始する。この状態で、バッテリ１はプリチャージ抵抗５を介してコンデンサー９に接続される。プリチャージ抵抗５は、プリチャージ電流を制限しながらコンデンサー９をプリチャージする。
［ｎ＝２、３のステップ］
コンデンサー９のプリチャージが開始されると、故障検出回路７は、バッテリ電圧Ｖ２とコンデンサー９の電圧Ｖ(t)を検出する。このとき、バッテリ電圧Ｖ２は、サブ電圧検出回路１８または電圧検出回路１４で検出される。また、故障検出回路７の電圧検出回路１４は、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)を所定の時間間隔Δｘで２回検出する。すなわち、ｔ＝ｘ１，ｘ２の検出タイミングにおいて、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)を検出し、検出された電圧をそれぞれＹ１，Ｙ２とする。ここで、Δｘ＝ｘ２−ｘ１である。
［ｎ＝４のステップ］
判定回路１５は、検出されたバッテリ電圧Ｖ２と、コンデンサーの電圧Ｙ１，Ｙ２と、時間間隔Δｘから、前述の数１（数７）に基づいてコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算する。
［ｎ＝５のステップ］
さらに、判定回路１５は、検出された時定数τを正常時定数に比較する。このステップにおいて、判定回路１５は、時定数τが正常時定数よりも大きいかどうかを判別する。時定数τが正常時定数よりも大きい場合にはｎ＝６のステップに進み、時定数τが正常時定数よりも大きくない場合にはｎ＝９のステップに進む。
［ｎ＝６〜８のステップ］
ｎ＝６のステップにおいて、判定回路１５は、プリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒを演算する。ここで、プリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒは、検出された時定数τとコンデンサー９の静電容量Ｃから演算される。さらに、ｎ＝７のステップにおいて、演算された電気抵抗Ｒが所定の範囲にあるかどうかを判別する。電気抵抗Ｒが所定の範囲外であると、プリチャージ抵抗５の故障と判定してｎ＝８のステップに進み、故障検出回路７がプリチャージ抵抗５の故障に対応した制御を行う。電気抵抗Ｒが所定の範囲にあると、プリチャージ抵抗５が正常であると判定し、ｎ＝１３のステップに進む。
［ｎ＝９のステップ］
このステップにおいて、判定回路１５は、時定数τが正常時定数よりも小さいかどうかを判別する。時定数τが正常時定数よりも小さい場合にはｎ＝１０のステップに進む。
［ｎ＝１０〜１２のステップ］
ｎ＝１０のステップにおいて、判定回路１５は、コンデンサー９の静電容量Ｃを演算する。ここで、コンデンサー９の静電容量Ｃは、検出された時定数τとプリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒから演算される。さらに、ｎ＝１１のステップにおいて、演算された静電容量Ｃが所定の範囲にあるかどうかを判別する。静電容量Ｃが所定の範囲外であると、コンデンサー９の故障と判定してｎ＝１２のステップに進み、故障検出回路７がコンデンサー９の故障に対応した制御を行う。静電容量Ｃが所定の範囲にあると、コンデンサー９が正常であると判定し、ｎ＝１３のステップに進む。
［ｎ＝１３のステップ］
ｎ＝５、９のステップにおいて、時定数τが正常な範囲にあると判別され、あるいは、ｎ＝７のステップにおいて、電気抵抗Ｒが所定の範囲にあると判別され、あるいはまた、ｎ＝１１のステップにおいて、静電容量Ｃが所定の範囲にあると判別されると、コンデンサー抵抗回路１０が正常であると判定する。
【０１１２】
（電圧の３回検出による故障判定のフローチャート）
図２に示す電源装置の故障検出回路７は、図１１のフローチャートに示すように、コンデンサー９の電圧を所定の時間間隔で３回検出してコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算し、演算された時定数τからコンデンサー抵抗回路１０の故障を判定する。
【０１１３】
［ｎ＝１のステップ］
コンデンサー９のプリチャージを開始する。故障検出回路７は、プリチャージ回路４が並列に接続されたプラス側の出力スイッチ３である第１出力スイッチ３Ａをオフに保持して、マイナス側の出力スイッチ３である第２出力スイッチ３Ｂをオンに切り換える。その後、故障検出回路７は、プリチャージスイッチ６をオンに切り換えてコンデンサー９のプリチャージを開始する。この状態で、バッテリ１はプリチャージ抵抗５を介してコンデンサー９に接続される。プリチャージ抵抗５は、プリチャージ電流を制限しながらコンデンサー９をプリチャージする。
［ｎ＝２のステップ］
コンデンサー９のプリチャージが開始されると、故障検出回路７は、電圧検出回路１４で、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)を所定の時間間隔Δｘで３回検出する。すなわち、ｔ＝ｘ１，ｘ２，ｘ３の検出タイミングにおいて、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)を検出し、検出された電圧をそれぞれＹ１，Ｙ２，Ｙ３とする。ここで、Δｘ＝ｘ２−ｘ１＝ｘ３−ｘ２である。
［ｎ＝３のステップ］
判定回路１５は、検出されたコンデンサーの電圧Ｙ１，Ｙ２，Ｙ２と、時間間隔Δｘから、前述の数２（数１６）に基づいてコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算する。
［ｎ＝４、５のステップ］
さらに、判定回路１５は、検出された時定数τを正常時定数に比較してコンデンサー抵抗回路１０の故障を判定する。ｎ＝４のステップにおいて、判定回路１５は、時定数τが正常時定数よりも大きいかどうかを判別する。時定数τが正常時定数よりも大きい場合には、プリチャージ抵抗５の故障と判定し、ｎ＝５のステップに進む。プリチャージ抵抗５の故障と判定されると、故障検出回路７は、プリチャージ抵抗５の故障に対応した制御を行う。
［ｎ＝６、７のステップ］
ｎ＝４のステップで、プリチャージ抵抗５が正常であると判定されると、ｎ＝６のステップにおいて、判定回路１５は、時定数τが正常時定数よりも小さいかどうかを判別する。時定数τが正常時定数よりも小さい場合には、コンデンサー９の故障と判定し、ｎ＝７のステップに進む。コンデンサー９の故障と判定されると、故障検出回路７は、コンデンサー９の故障に対応した制御を行う。
［ｎ＝８のステップ］
ｎ＝４、６のステップにおいて、時定数τが正常な範囲にあると、コンデンサー抵抗回路１０が正常であると判定する。
【０１１４】
さらに、故障検出回路７は、図１２のフローチャートに示すように、コンデンサー９の電圧を所定の時間間隔で３回検出してコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算し、演算された時定数τからコンデンサー抵抗回路１０の抵抗成分Ｒやコンデンサーの容量成分Ｃを演算してコンデンサー抵抗回路１０の故障を判定することもできる。
【０１１５】
［ｎ＝１のステップ］
コンデンサー９のプリチャージを開始する。故障検出回路７は、プリチャージ回路４が並列に接続されたプラス側の出力スイッチ３である第１出力スイッチ３Ａをオフに保持して、マイナス側の出力スイッチ３である第２出力スイッチ３Ｂをオンに切り換える。その後、故障検出回路７は、プリチャージスイッチ６をオンに切り換えてコンデンサー９のプリチャージを開始する。この状態で、バッテリ１はプリチャージ抵抗５を介してコンデンサー９に接続される。プリチャージ抵抗５は、プリチャージ電流を制限しながらコンデンサー９をプリチャージする。
［ｎ＝２のステップ］
コンデンサー９のプリチャージが開始されると、故障検出回路７は、電圧検出回路１４で、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)を所定の時間間隔Δｘで３回検出する。すなわち、ｔ＝ｘ１，ｘ２，ｘ３の検出タイミングにおいて、コンデンサー９の電圧Ｖ(t)を検出し、検出された電圧をそれぞれＹ１，Ｙ２，Ｙ３とする。ここで、Δｘ＝ｘ２−ｘ１＝ｘ３−ｘ２である。
［ｎ＝３のステップ］
判定回路１５は、検出されたコンデンサーの電圧Ｙ１，Ｙ２，Ｙ２と、時間間隔Δｘから、前述の数２（数１６）に基づいてコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算する。
［ｎ＝４のステップ］
さらに、判定回路１５は、検出された時定数τを正常時定数に比較する。このステップにおいて、判定回路１５は、時定数τが正常時定数よりも大きいかどうかを判別する。時定数τが正常時定数よりも大きい場合にはｎ＝５のステップに進み、時定数τが正常時定数よりも大きくない場合にはｎ＝８のステップに進む。
［ｎ＝５〜７のステップ］
ｎ＝５のステップにおいて、判定回路１５は、プリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒを演算する。ここで、プリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒは、検出された時定数τとコンデンサー９の静電容量Ｃから演算される。さらに、ｎ＝６のステップにおいて、演算された電気抵抗Ｒが所定の範囲にあるかどうかを判別する。電気抵抗Ｒが所定の範囲外であると、プリチャージ抵抗５の故障と判定してｎ＝７のステップに進み、故障検出回路７がプリチャージ抵抗５の故障に対応した制御を行う。電気抵抗Ｒが所定の範囲にあると、プリチャージ抵抗５が正常であると判定し、ｎ＝１２のステップに進む。
［ｎ＝８のステップ］
このステップにおいて、判定回路１５は、時定数τが正常時定数よりも小さいかどうかを判別する。時定数τが正常時定数よりも小さい場合にはｎ＝９のステップに進む。
［ｎ＝９〜１１のステップ］
ｎ＝９のステップにおいて、判定回路１５は、コンデンサー９の静電容量Ｃを演算する。ここで、コンデンサー９の静電容量Ｃは、検出された時定数τとプリチャージ抵抗５の電気抵抗Ｒから演算される。さらに、ｎ＝１０のステップにおいて、演算された静電容量Ｃが所定の範囲にあるかどうかを判別する。静電容量Ｃが所定の範囲外であると、コンデンサー９の故障と判定してｎ＝１１のステップに進み、故障検出回路７がコンデンサー９の故障に対応した制御を行う。静電容量Ｃが所定の範囲にあると、コンデンサー９が正常であると判定し、ｎ＝１２のステップに進む。
［ｎ＝１２のステップ］
ｎ＝４、８のステップにおいて、時定数τが正常な範囲にあると判別され、あるいは、ｎ＝６のステップにおいて、電気抵抗Ｒが所定の範囲にあると判別され、あるいはまた、ｎ＝１０のステップにおいて、静電容量Ｃが所定の範囲にあると判別されると、コンデンサー抵抗回路１０が正常であると判定する。
【０１１６】
（コンデンサー抵抗回路１０とディスチャージ回路１３の故障判定）
さらに、故障検出回路７は、図１３に示すフローチャートで、以下のようにしてコンデンサー抵抗回路１０とディスチャージ回路１３の故障を判定することもできる。
【０１１７】
［ｎ＝１のステップ］
コンデンサー９のプリチャージを開始する。故障検出回路７は、プリチャージ回路４が並列に接続されたプラス側の出力スイッチ３である第１出力スイッチ３Ａをオフに保持して、マイナス側の出力スイッチ３である第２出力スイッチ３Ｂをオンに切り換える。その後、故障検出回路７は、プリチャージスイッチ６をオンに切り換えてコンデンサー９のプリチャージを開始する。
［ｎ＝２、３のステップ］
コンデンサー９のプリチャージが開始されると、電圧検出回路１４が所定の時間間隔Δｘでコンデンサー９の電圧を複数回検出する。さらに、判定回路１５が、コンデンサー９の電圧上昇特性からコンデンサー抵抗回路１０の時定数τを演算する。
［ｎ＝４のステップ］
コンデンサー９のプリチャージが終了した後、プリチャージスイッチ６と出力スイッチ３をオフに切り換える。その後、放電スイッチ１２をオンに切り換えて、放電回路８でコンデンサー９の放電を開始する。
［ｎ＝５、６のステップ］
コンデンサー９の放電が開始されると、電圧検出回路１４が所定の時間間隔Δｘでコンデンサー９の電圧を複数回検出する。さらに、判定回路１５が、コンデンサー９の電圧低下特性からディスチャージ回路１３の放電時定数τｄを演算する。
［ｎ＝７のステップ］
判定回路１５は、検出された時定数τが所定の範囲内にあるかどうかを判別する。時定数τが所定の範囲外にあると、コンデンサー抵抗回路１０が正常でないと判定してｎ＝８のステップに進む。時定数τが所定の範囲内にあると、コンデンサー抵抗回路１０が正常であると判定してｎ＝１１のステップに進む。
み、放電時定数τｄが所定の範囲内にあるかどうかを判別する。
［ｎ＝８〜１０のステップ］
ｎ＝８のステップにおいて、判定回路１５は、検出された放電時定数τｄが所定の範囲内にあるかどうかを判別する。
放電時定数τｄが所定の範囲内にあると、ディスチャージ回路１３が正常であると判定し、プリチャージ抵抗５の故障と判定する。プリチャージ抵抗５の故障と判定されると、ｎ＝９のステップに進み、故障検出回路７がプリチャージ抵抗５の故障に対応した制御を行う。
放電時定数τｄが所定の範囲外にあると、ディスチャージ回路１３が正常でないと判定し、コンデンサー９の故障と判定する。コンデンサー９の故障と判定されると、ｎ＝１０のステップに進み、故障検出回路７がコンデンサー９の故障に対応した制御を行う。
［ｎ＝１１〜１３のステップ］
ｎ＝１１のステップにおいて、判定回路１５は、検出された放電時定数τｄが所定の範囲内にあるかどうかを判別する。
放電時定数τｄが所定の範囲外にあると、ディスチャージ回路１３が正常でないと判定し、放電抵抗１１の故障と判定する。放電抵抗１１の故障と判定されると、ｎ＝１２のステップに進み、故障検出回路７が放電抵抗１１の故障に対応した制御を行う。
放電時定数τｄが所定の範囲内にあると、ディスチャージ回路１３が正常であると判定してｎ＝１３のステップに進む。この状態で、判定回路１５は、コンデンサー抵抗回路１０とディスチャージ回路１３が共に正常であると判定する。
【０１１８】
以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
【０１１９】
（ハイブリッド車用電源装置）
図１４に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン２４及び走行用のモータ２２と、モータ２２に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池を充電する発電機２３とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介してモータ２２と発電機２３に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池を充放電しながらモータ２２とエンジン２３の両方で走行する。モータ２２は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ２２は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機２３は、エンジン２４で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
【０１２０】
（電気自動車用電源装置）
また、図１５に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ２２と、このモータ２２に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池を充電する発電機２３とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介してモータ２２と発電機２３に接続している。モータ２２は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機２３は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
【０１２１】
（蓄電用電源装置）
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、載置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力などで充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源などにも利用できる。このような例を図１６に示す。この図に示す電源装置１００は、商用電源の深夜電力や太陽電池等の充電用電源５１から供給される電力をＤＣ／ＤＣコンバータ５６で所定の電圧に調整してバッテリ１の電池２を充電し、バッテリ１からＤＣ／ＡＣインバータ２１を介して負荷５０に電力を供給する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。ＤＣ／ＡＣインバータ２１と充電用電源５１は、それぞれ、放電スイッチ５２及び充電スイッチ５３を介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチ５２及び充電スイッチ５３のＯＮ／ＯＦＦは、メイン制御回路２７によって切り替えられる。充電モードにおいては、メイン制御回路２７は充電スイッチ５３をＯＮに、放電スイッチ５２をＯＦＦに切り替えて、充電用電源５１から電源装置１００への充電を許可する。また、充電が完了して満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で、メイン制御回路２７は充電スイッチ５３をＯＦＦに、放電スイッチ５２をＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００からＤＣ／ＡＣインバータ２１への放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチ５３をＯＮに、放電スイッチ５２をＯＮにして、ＤＣ／ＡＣインバータ２１への電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
【０１２２】
電源装置１００から電力が供給されるＤＣ／ＡＣインバータ２１は、放電スイッチ５２を介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、メイン制御回路２７が放電スイッチ５２をＯＮに切り替えて、ＤＣ／ＡＣインバータ２１に接続し、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介して電源装置１００からの電力を負荷５０である電気機器５４に供給する。放電スイッチ５２のＯＮ／ＯＦＦは、メイン制御回路２７によって制御される。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明の電源装置は、コンデンサー９を並列に接続している負荷２０にバッテリ１から電力を供給する電源装置において、コンデンサー９をプリチャージし、あるいはディスチャージする回路の故障、とくにインレンジ故障をも速やかに検出できる装置に使用できる。こうした電源装置は、電動車両や、載置型蓄電装置等に適用しうる。
【符号の説明】
【０１２４】
１００…電源装置
１…バッテリ
２…電池
３…出力スイッチ                    ３Ａ…第１出力スイッチ
３Ｂ…第２出力スイッチ
４…プリチャージ回路
５…プリチャージ抵抗
６…プリチャージスイッチ
７…故障検出回路
８…放電回路
９…コンデンサー
１０…コンデンサー抵抗回路
１１…放電抵抗
１２…放電スイッチ
１３…ディスチャージ回路
１４…電圧検出回路
１５…判定回路
１６…駆動回路
１７…メモリ
１８…サブ電圧検出回路
２０…負荷
２１…ＤＣ／ＡＣインバータ
２２…モータ
２３…発電機
２４…エンジン
２７…メイン制御回路
５０…負荷
５１…充電用電源
５２…放電スイッチ
５３…充電スイッチ
５４…電気機器
５６…ＤＣ／ＤＣコンバータ
ＨＶ…車両
ＥＶ…車両
【図１】
2013205257.tif 000023
【図２】
2013205257.tif 000024
【図３】
2013205257.tif 000025
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013205257.tif 000029
【図８】
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【図９】
2013205257.tif 000031
【図１０】
2013205257.tif 000032
【図１１】
2013205257.tif 000033
【図１２】
2013205257.tif 000034
【図１３】
2013205257.tif 000035
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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