(57)【要約】【課題】回路素子の温度特性や個体差の影響で被電力供給部に電力供給ができない状態になることを低減することができる電源装置を提供する。【解決手段】電源装置３において、ＥＣＵ２０は、プリチャージリレー１１をオンにした後、第１設定時間が経過するまでにコンデンサ１５の端子間電圧が第１電圧閾値以上にならなかった場合であっても、第１設定時間が経過したときに所定条件が成立した場合は、更に第２設定時間が経過するまで端子間電圧と第１電圧閾値とを比較し、端子間電圧が第１電圧閾値以上になったとき、メインリレー１２をオンにし、次いでプリチャージリレー１１をオフにする。所定条件は、第１設定時間が経過したときのコンデンサ１５の端子間電圧が、第１電圧閾値より小さい第２電圧閾値以上であることとする。【選択図】図１
2016046851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給部と被電力供給部との間の電力供給ラインに設けられたコンデンサと、
前記電力供給ラインにおける前記電力供給部と前記コンデンサとの間に設けられたメインリレーと、
前記電力供給ラインにおける前記電力供給部と前記コンデンサとの間に前記メインリレーをバイパスするよう設けられ、抵抗が直列に接続されたプリチャージリレーと、
前記コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出部と、
前記メインリレーおよび前記プリチャージリレーを制御するリレー制御部とを備え、
前記リレー制御部が、
前記プリチャージリレーをオンにしてから第１設定時間が経過するまで前記端子間電圧と第１電圧閾値とを比較し、前記端子間電圧が第１電圧閾値以上になったとき前記メインリレーをオンにし、次いで前記プリチャージリレーをオフにする電源装置において、
前記リレー制御部は、
前記第１設定時間が経過するまでに前記端子間電圧が前記第１電圧閾値以上にならなかった場合であっても、第１設定時間が経過したときに所定条件が成立した場合は、
更に第２設定時間が経過するまで前記端子間電圧と第１電圧閾値とを比較する第２設定時間比較処理を実行し、前記端子間電圧が前記第１電圧閾値以上になったとき、前記メインリレーをオンにし、次いでプリチャージリレーをオフにすることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記所定条件は、前記第１設定時間が経過したときの前記端子間電圧が、前記第１電圧閾値より小さい第２電圧閾値以上であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記所定条件は、前記第１設定時間が経過したときの前記端子間電圧の変化率が、第１電圧変化率閾値以上であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記リレー制御部は、
前記第２設定時間比較処理において、前記端子間電圧が前記第１電圧閾値以上にならなかった場合であっても、
前記第２設定時間が経過したときの前記端子間電圧の変化率が第２電圧変化率閾値以上であった場合は、
前記第２設定時間比較処理を再度実行し、前記端子間電圧が前記第１電圧閾値以上になったとき、前記メインリレーをオンにし、次いでプリチャージリレーをオフにすることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記リレー制御部は、
前記第２設定時間比較処理の直前に、前記プリチャージリレーを一旦オフにして再度オンにすることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給部から被電力供給部に突入電流が流れることを防止する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電源等の電力供給部と電気負荷等の被電力供給部との間には電源装置が設けられており、この電源装置は、交流電力を整流回路により整流するとともに、整流された電流をコンデンサにより平滑化している。
【０００３】
従来のこの種の電源装置としては、メインリレーと並列にプリチャージリレーを設け、このプリチャージリレーに直列に抵抗が接続されたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の電源装置は、予めプリチャージリレーをオンにして抵抗により制限された電流でコンデンサを充電しておいてから、メインリレーをオンにして電気負荷に電力供給を開始することで、メインリレーをオンにしたときにコンデンサに突入電流が流れることを防止している。
【０００５】
この電源装置は、プリチャージリレーをオンにしてから所定時間の経過までにコンデンサの端子間電圧が判定用電圧閾値を超えなかった場合、電源装置に故障が発生していると判断して故障報知を行うとともに、メインリレーをオンにすることによる負荷への電源供給を行わないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７８４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の電源装置は、回路素子の温度特性や個体差に起因して、電源装置が故障していない場合であっても所定時間が経過するまでにコンデンサの端子間電圧が判定用電圧閾値を超えないことがある。
【０００８】
このため、特許文献１に記載の電源装置は、回路素子の温度特性や個体差に影響されて被電力供給部に電力供給を行うことができないことがあるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、回路素子の温度特性や個体差の影響で被電力供給部に電力供給ができない状態になることを低減することができる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電源装置は、電力供給部と被電力供給部との間の電力供給ラインに設けられたコンデンサと、前記電力供給ラインにおける前記電力供給部と前記コンデンサとの間に設けられたメインリレーと、前記電力供給ラインにおける前記電力供給部と前記コンデンサとの間に前記メインリレーをバイパスするよう設けられ、抵抗が直列に接続されたプリチャージリレーと、前記コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出部と、前記メインリレーおよび前記プリチャージリレーを制御するリレー制御部とを備え、前記リレー制御部が、前記プリチャージリレーをオンにしてから第１設定時間が経過するまで前記端子間電圧と第１電圧閾値とを比較し、前記端子間電圧が第１電圧閾値以上になったとき前記メインリレーをオンにし、次いで前記プリチャージリレーをオフにする電源装置において、前記リレー制御部は、前記第１設定時間が経過するまでに前記端子間電圧が前記第１電圧閾値以上にならなかった場合であっても、第１設定時間が経過したときに所定条件が成立した場合は、更に第２設定時間が経過するまで前記端子間電圧と第１電圧閾値とを比較する第２設定時間比較処理を実行し、前記端子間電圧が前記第１電圧閾値以上になったとき、前記メインリレーをオンにし、次いでプリチャージリレーをオフにするものから構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、プリチャージリレーがオンになってから第１設定時間が経過するまでに、コンデンサの端子間電圧が第１電圧閾値以上にならなかった場合であっても、所定条件が成立し、かつ、更に第２設定時間が経過するまでに端子間電圧が第１電圧閾値以上になった場合はリレー制御部によりメインリレーがオンにされる。
【００１２】
これにより、被電力供給部に電力を供給できる可能性を増加させることができる。したがって、回路素子の温度特性や個体差の影響で被電力供給部に電力供給ができない状態になることを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る電源装置を備える充電システムのブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係る電源装置においてメインリレーおよびプリチャージリレーが制御されるときのフローチャートを示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態に係る電源装置においてプリチャージリレーのオン状態が延長されるときのコンデンサの端子間電圧と判定結果を示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態に係る電源装置においてプリチャージリレーが一旦オフにされ再度オンにされるときのコンデンサの端子間電圧と判定結果を示すタイムチャートである。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態に係る電源装置においてリトライ処理が行われたときのコンデンサの端子間電圧の変化率と判定結果を示す図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施の形態に係る電源装置を備える負荷システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１から図６を参照しながら本発明の一実施の形態に係る電源装置について説明する。
【００１５】
まず、構成を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る電源装置を備える充電システムのブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、充電システム１は、商用電源２と、電源装置３と、高圧蓄電池４とを含んで構成されており、電力供給部としての商用電源２から供給される交流電気を、電源装置３によって整流および平滑して直流電気に変換し、変換された直流電気を被電力供給部としての高圧蓄電池４に蓄電する。
【００１７】
電源装置３は、電力供給ライン９、１０、整流回路１４、コンデンサ１５、電圧検出回路１６、充電器回路１７、メインリレー１２、プリチャージリレー１１およびＥＣＵ２０が設けられている。
【００１８】
電力供給ライン９、１０は商用電源２と高圧蓄電池４とを電気的に接続している。電力供給ライン９、１０の商用電源２側には入力端子５、６が設けられており、この入力端子５、６から商用電源２の交流電気が電源装置３に供給される。
【００１９】
電力供給ライン９、１０の高圧蓄電池４側には出力端子７、８が設けられており、電源装置３で直流に変換された電気は、この出力端子７、８から高圧蓄電池４に供給される。
【００２０】
電力供給ライン９、１０の一方は正極側のラインであり、他方は負極側のラインである。
【００２１】
整流回路１４およびコンデンサ１５は電力供給ライン９、１０に対してそれぞれ並列に接続されている。整流回路１４は商用電源２から供給された交流電気を整流する。コンデンサ１５は整流回路１４で整流された電気を平滑化する。
【００２２】
電圧検出回路１６は、電力供給ライン９、１０に並列に設けられており、コンデンサ１５の端子間電圧を検出して検出信号（電圧信号）をＥＣＵ２０に出力する。電圧検出回路１６は、本発明における電圧検出部を構成する。
【００２３】
充電器回路１７は、電力供給ライン９、１０に直列に設けられており、整流回路１４で整流されるとともにコンデンサ１５で平滑化された電気を高圧蓄電池４に充電する。充電器回路１７はＥＣＵ２０に電気的に接続されており、ＥＣＵ２０からの充電器駆動信号によって駆動される。
【００２４】
メインリレー１２は、電力供給ライン９における商用電源２とコンデンサ１５との間に設けられている。プリチャージリレー１１は、電力供給ライン９における商用電源２とコンデンサ１５との間に、メインリレー１２をバイパスするように設けられている。プリチャージリレー１１には抵抗１３が直列に接続されている。
【００２５】
メインリレー１２およびプリチャージリレー１１はＥＣＵ２０に電気的に接続されており、ＥＣＵ２０によってオンまたはオフに制御される。ここで、メインリレー１２およびプリチャージリレー１１において、オンとは、接点が閉じて電力供給ライン９を導通させる状態であり、オフとは、接点が開いて電力供給ライン９を遮断する状態をいう。
【００２６】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力インタフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されている。
【００２７】
ＥＣＵ２０において、ＲＯＭには、プログラムおよび各種制御定数等が予め記憶されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。
【００２８】
ＥＣＵ２０は、電圧検出回路１６により検出されたコンデンサ１５の端子間電圧に基づいて、メインリレー１２およびプリチャージリレー１１をそれぞれオンまたはオフに制御する。したがって、ＥＣＵ２０はリレー制御部２１を備えている。
【００２９】
次に、動作を説明する。図２は、ＥＣＵ２０がプリチャージリレー１１およびメインリレー１２を制御するときのフローチャートである。
【００３０】
図２に示すように、最初に、ＥＣＵ２０は、プリチャージリレー１１をオンにする（ステップＳ１）。これにより、コンデンサ１５は、プリチャージリレー１１に直列に設けられた抵抗１３を通過して電流が制限された電気で充電される。コンデンサ１５に充電が開始されると、コンデンサ１５の端子間電圧は漸次増加する。
【００３１】
次いで、ＥＣＵ２０は、プリチャージリレー１１がオンにされてから第１設定時間が経過するまで、電圧検出回路１６により検出されたコンデンサ１５の端子間電圧と第１電圧閾値とを比較し、端子間電圧が第１電圧閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ２）。
【００３２】
ステップＳ２で端子間電圧が第１電圧閾値以上であるとき、ＥＣＵ２０は、メインリレー１２をオンにする（ステップＳ８）。ここでは、ＥＣＵ２０は、メインリレー１２をオンにするとともに、充電器駆動信号を充電器回路１７に供給し、高圧蓄電池４への充電を開始する。
【００３３】
次いで、ＥＣＵ２０は、プリチャージリレー１１をオフにして（ステップＳ７）、このフローチャートの処理を終了する。
【００３４】
ステップＳ２で第１設定時間が経過するまでコンデンサ１５の端子間電圧が第１電圧閾値以上にならなかった場合、ＥＣＵ２０は、所定条件が成立したか否かを判別する（ステップＳ３）。ステップＳ３における所定条件は、第１設定時間が経過したときのコンデンサ１５の端子間電圧が第２電圧閾値以上であるという条件である。第２電圧閾値は第１電圧閾値より小さい値である。
【００３５】
なお、ステップＳ３における所定条件は、第１設定時間が経過したときのコンデンサ１５の端子間電圧の変化率が第１電圧変化率閾値以上であるという条件でもよい。
【００３６】
ステップＳ３で所定条件が成立しないと判別したとき、ＥＣＵ２０は、電源装置３が故障していると判定し、プリチャージリレー１１をオフにして（ステップＳ７）、このフローチャートの処理を終了する。
【００３７】
この場合、高圧蓄電池４への充電は行われない。なお、ステップＳ３で所定条件が成立しないと判別したとき、ＥＣＵ２０は、電源装置３が故障している旨を報知してもよい。
【００３８】
ステップＳ３で所定条件が成立したと判別したとき、ＥＣＵ２０は、リトライ処理を行う（ステップＳ４）。このリトライ処理では、ＥＣＵ２０は、プリチャージリレー１１のオン状態を延長することを決定する。
【００３９】
なお、ＥＣＵ２０は、リトライ処理において、プリチャージリレー１１のオン状態を継続することに加え、プリチャージリレー１１を一旦オフにして再度オンにしてもよい。
【００４０】
次いで、ＥＣＵ２０は、更に第２設定時間が経過するまでコンデンサ１５の端子間電圧と第１電圧閾値とを比較し、端子間電圧が第１電圧閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ５）。ここで、第２設定時間の始点は、第１設定時間の終点である。ステップＳ５の処理は、本発明における第２設定時間比較処理に対応する。以下、ステップＳ５の処理を第２設定時間比較処理ともいう。
【００４１】
ステップＳ５で端子間電圧が第１電圧閾値以上であるとき、ＥＣＵ２０は、ステップＳ８に処理を移行する。これにより、メインリレー１２がオンにされる。
【００４２】
ステップＳ５で第２設定時間が経過するまでコンデンサ１５の端子間電圧が第１電圧閾値以上にならなかった場合、ＥＣＵ２０は、第２設定時間が経過したときの端子間電圧の変化率が第２電圧変化率閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ６）。
【００４３】
ステップＳ６で端子間電圧の変化率が第２電圧変化率閾値未満であるとき、ＥＣＵ２０は、電源装置３が故障していると判定し、プリチャージリレー１１をオフにして（ステップＳ７）、このフローチャートの処理を終了する。
【００４４】
ステップＳ６で端子間電圧の変化率が第２電圧変化率閾値以上であるとき、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４に処理を戻す。これにより、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４の後のステップＳ５で、更に第２設定時間が経過するまで端子間電圧と第１電圧閾値とを再び比較する。
【００４５】
図３のタイミングチャートにおいて、端子間電圧が実線Ｖｃ１の態様で変化した場合、第１設定時間が経過するまでに端子間電圧が第１電圧閾値以上になり、電源装置３が正常動作しているため、メインリレー１２がオンにされる。
【００４６】
また、端子間電圧が破線Ｖｃ２の態様で変化した場合、第１設定時間が経過するまでに端子間電圧が第１電圧閾値以上にならなかったが、第２電圧閾値以上になっているため、プリチャージリレー１１のオン状態が延長されている。その後、第２設定時間が経過するまでに端子間電圧が第１電圧閾値以上になっているので、メインリレー１２がオンにされる。
【００４７】
また、端子間電圧が破線Ｖｃ３の態様で変化した場合、第１設定時間が経過するまでに端子間電圧が第１電圧閾値以上になっておらず、かつ、第２電圧閾値以上にもなっていない。このため、電源装置３が故障であると判定され、高圧蓄電池４への充電は行われない。
【００４８】
図４のタイミングチャートにおいて、端子間電圧が実線Ｖｃ４の態様で変化した場合、第１設定時間が経過するまでに端子間電圧が第１電圧閾値以上になり、電源装置３が正常動作しているため、メインリレー１２がオンにされる。
【００４９】
また、端子間電圧が破線Ｖｃ５の態様で変化した場合、第１設定時間が経過するまでに端子間電圧が第１電圧閾値以上にならなかったが第２電圧閾値以上になっている。そして、第１設定時間が経過したときにプリチャージリレー１１が一旦オフされた後、再度オンにされている。その後、第２設定時間が経過するまでに端子間電圧が第１電圧閾値以上になっているため、メインリレー１２がオンにされる。
【００５０】
また、端子間電圧が破線Ｖｃ６の態様で変化した場合、第１設定時間が経過するまでに端子間電圧が第１電圧閾値以上になっておらず、かつ、第２電圧閾値以上にもなっていない。このため、電源装置３が故障であると判定され、高圧蓄電池４への充電は行われない。
【００５１】
上記のステップＳ６では、図５に示すように、端子間電圧の変化率と所定値（第２電圧変化率閾値）との比較により、電源装置３が正常動作しているか異常であるかが判別される。
【００５２】
次に効果を説明する。上記の実施の態様に係る電源装置３において、ＥＣＵ２０は、第１設定時間が経過するまでにコンデンサ１５の端子間電圧が第１電圧閾値以上にならなかった場合であっても、第１設定時間が経過したときに所定条件が成立した場合は、更に第２設定時間が経過するまで端子間電圧と第１電圧閾値とを比較する第２設定時間比較処理（ステップＳ５）を実行し、端子間電圧が第１電圧閾値以上になったとき、メインリレー１２をオンにし、次いでプリチャージリレー１１をオフにする。
【００５３】
これにより、プリチャージリレー１１がオンになってから第１設定時間が経過するまでに、コンデンサ１５の端子間電圧が第１電圧閾値以上にならなかった場合であっても、所定条件が成立し、かつ、更に第２設定時間が経過するまでに端子間電圧が第１電圧閾値以上になった場合は、ＥＣＵ２０によりメインリレーがオンにされる。これにより、高圧蓄電池４に電力を供給できる可能性を増加させることができる。
【００５４】
したがって、回路素子の温度特性や個体差の影響で高圧蓄電池４に電力供給ができない状態になることを低減することができる。
【００５５】
また、上記の実施の態様に係る電源装置３において、所定条件は、第１設定時間が経過したときのコンデンサ１５の端子間電圧が、第１電圧閾値より小さい第２電圧閾値以上であること、としている。
【００５６】
これにより、第１設定時間が経過したときのコンデンサ１５の端子間電圧が第２電圧閾値以上であるときは、更に第２設定時間が経過するまでに端子間電圧と第１電圧閾値との比較結果に応じてメインリレー１２がオンにされる可能性がある。
【００５７】
このため、ＥＣＵ２０は、コンデンサ１５の端子間電圧が第１電圧閾値より大きくなる可能性を、第１設定時間が経過したときに第２電圧閾値に基づいて好適に判断することができる。
【００５８】
また、上記の実施の態様に係る電源装置３において、所定条件は、第１設定時間が経過したときのコンデンサ１５の端子間電圧の変化率が、第１電圧変化率閾値以上であること、としている。
【００５９】
これにより、第１設定時間が経過したときのコンデンサ１５の端子間電圧の変化率が第１電圧変化率閾値以上であるときは、更に第２設定時間が経過するまでに端子間電圧と第１電圧閾値との比較結果に応じてメインリレー１２がオンにされる可能性がある。
【００６０】
このため、ＥＣＵ２０は、コンデンサ１５の端子間電圧が第１電圧閾値より大きくなる可能性を、第１設定時間が経過したときに第１電圧変化率閾値基づいて好適に判断することができる。
【００６１】
また、上記の実施の態様に係る電源装置３において、ＥＣＵ２０は、更に第２設定時間が経過するまでコンデンサ１５の端子間電圧と第１電圧閾値とを比較した結果、端子間電圧が第１電圧閾値以上にならなかった場合であっても、第２設定時間が経過したときの端子間電圧の変化率が第２電圧変化率閾値以上であった場合は、更に第２設定時間が経過するまで端子間電圧と第１電圧閾値とを再び比較する。すなわち、ステップＳ５の第２設定時間比較処理を再度実行する。そして、ＥＣＵ２０は、端子間電圧が第１電圧閾値以上になったとき、メインリレー１２をオンにし、次いでプリチャージリレー１１をオフにする。
【００６２】
これにより、更に第２設定時間が経過するまでにコンデンサ１５の端子間電圧が第１電圧閾値以上にならなかった場合であっても、第２設定時間が経過したときの端子間電圧の変化率が第２電圧変化率閾値以上であった場合は、更に第２設定時間が経過するまでの端子間電圧と第１電圧閾値との再度の比較結果に応じてメインリレー１２がオンにされる可能性がある。
【００６３】
このため、ＥＣＵ２０は、コンデンサ１５の端子間電圧が第１電圧閾値より大きくなる可能性を第２電圧変化率閾値に基づいて好適に判断することができる。
【００６４】
また、上記の実施の態様に係る電源装置３において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ５の第２設定時間比較処理の直前に、ステップＳ４のリトライ処理として、プリチャージリレー１１を一旦オフにして再度オンにする。
【００６５】
これにより、プリチャージリレー１１の接触不良によりコンデンサ１５の端子間電圧の上昇が妨げられていた場合であっても、ＥＣＵ２０がプリチャージリレー１１を一旦オフにして再度オンにすることで、プリチャージリレー１１の接触不良を解消することができる。
【００６６】
上述の通り、本発明の実施の形態について説明したが、当業者によって本発明の範囲を逸脱することなく変更、修正または改変が加えられうることは明白である。そのような変更、修正または改変したものおよび等価物が特許請求の範囲に含まれることは意図されている。
【００６７】
本発明は図６に示す負荷システム３０に設けられた電源装置３３にも適用することができる。図６において、負荷システム３０は、電力供給部としての直流電源３１と、電源装置３３と、被電力供給部としての負荷３２とからなり、直流電源３１から供給される直流を電源装置３３がインバータ３４により交流に変換して負荷３２に供給している。
【００６８】
この電源装置３３は、図１の電源装置３と同様に、プリチャージリレー１１、メインリレー１２、コンデンサ１５および電圧検出回路１６を備えている。また、電源装置３３のＥＣＵ３５は図１の電源装置３と同様にリレー制御部２１を備えている。電源装置３３のＥＣＵ３５は、図１の電源装置３のＥＣＵ２０と同様にプリチャージリレー１１およびメインリレー１２を制御する。
【符号の説明】
【００６９】
２     商用電源（電力供給部）
３     電源装置
４     高圧蓄電池（被電力供給部）
９     電力供給ライン
１１   プリチャージリレー
１２   メインリレー
１３   抵抗
１５   コンデンサ
１６   電圧検出回路（電圧検出部）
２１   リレー制御部
【図１】
2016046851.tif 000003
【図２】
2016046851.tif 000004
【図３】
2016046851.tif 000005
【図４】
2016046851.tif 000006
【図５】
2016046851.tif 000007
【図６】
2016046851.tif 000008