(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用バッテリ(1)の正負の出力側に接続されている負荷(20)への電力供給を制御するコンタクター(2)、(32)と、このコンタクター(2)、(32)のオフ状態において、負荷(20)のコンデンサー(21)をプリチャージするプリチャージ抵抗(6)、(36)とプリチャージリレー(7)、(37)との直列回路からなるプリチャージ回路(3)、(33)と、このプリチャージリレー(7)、(37)とコンタクター(2)、(32)のオンオフを制御する制御回路(4)とを備え、プリチャージ回路(3)、(33)のプリチャージリレー(7)、(37)をオンに切り換えてコンデンサー(21)をプリチャージした後、コンタクター(2)、(32)をオンに切り換えるようにしてなる車両用の電源装置であって、
前記制御回路(4)が、コンデンサー(21)のプリチャージ状態の異常を検出する異常検出部(8)と、この異常検出部(8)がプリチャージ異常を検出すると、コンタクター(2)、(32)をオフに切り換えてから所定の遅延時間後にプリチャージリレー(7)、(37)をオフに切り換える遅延制御部(9)とを備えており、
コンデンサー(21)のプリチャージ状態において、異常検出部(8)がプリチャージ異常を検出すると、前記制御回路(4)は、コンタクター(2)、(32)をオフに切り換えて電流を遮断すると共に、遅延制御部(9)がコンタクター(2)、(32)をオフに切り換えて所定の遅延時間後にプリチャージリレー(7)、(37)をオフに切り換えるようにしてなる車両用の電源装置。
【請求項２】
前記プリチャージ回路(3)が走行用バッテリ(1)のプラス側に接続しているプラス側のコンタクター(2A)と並列に接続されており、前記異常検出部(8)がプリチャージ異常を検出する状態で、前記制御回路(4)がマイナス側のコンタクター(2B)をオフに切り換えて電流を遮断した後、遅延制御部(9)がプリチャージリレー(7)をオフに切り換える請求項１に記載される車両用の電源装置。
【請求項３】
前記プリチャージ回路(33)が走行用バッテリ(1)のマイナス側に接続しているマイナス側のコンタクター(32B)と並列に接続されており、前記異常検出部(8)がプリチャージ異常を検出する状態で、前記制御回路(4)がプラス側のコンタクター(32A)をオフに切り換えて電流を遮断した後、遅延制御部(9)がプリチャージリレー(37)をオフに切り換える請求項１に記載される車両用の電源装置。
【請求項４】
前記遅延制御部(9)がコンタクター(2)、(32)を切り換えてからプリチャージリレー(7)、(37)をオフに切り換える遅延時間が５ｍｓｅｃないし５０ｍｓｅｃである請求項１に記載される車両用の電源装置。
【請求項５】
前記異常検出部(8)が負荷(20)の短絡を検出する請求項１に記載される車両用の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される走行用バッテリでもって、負荷に並列に接続している大容量のコンデンサーをプリチャージ回路でプリチャージした状態で、コンタクターをオンに切り換える車両用の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電源装置は、大容量コンデンサーを並列に接続している負荷に電力を供給する。この電源装置は、走行用バッテリの出力側に接続しているコンタクターをオンに切り換えて負荷に電力を供給する。コンタクターは、異常時にオフに切り換えられて、出力を遮断する。また、車両を使用しない状態、たとえば自動車のイグニッションスイッチをオフにする状態でオフに切り換えられて出力を遮断する。コンデンサーをプリチャージすることなくコンタクターがオンに切り換えられると、走行用バッテリから大容量のコンデンサーをチャージするために、瞬間的に極めて大きなチャージ電流が流れる。大きなチャージ電流は、コンタクターの接点に損傷を与える。とくに、大きなチャージ電流でコンタクターの接点が溶着することがある。接点が溶着すると、コンタクターはオフに切り換えて電流を遮断できなくなる。この弊害を防止するために、コンタクターをオンに切り換える前に、コンデンサーをプリチャージするプリチャージ回路を備える電源装置が開発されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１２８３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の公報には、プリチャージ回路を備える電源装置が記載される。プリチャージ回路は、チャージ電流を制限しながらコンデンサーをプリチャージする。このプリチャージ回路は、電流を制限するためのプリチャージ抵抗と、このプリチャージ抵抗に直列に接続しているプリチャージリレーとを備える。プリチャージ回路は、コンタクターと並列に接続している。プリチャージ回路は、プリチャージリレーをオンして負荷に接続しているコンデンサーをプリチャージする。コンデンサーがプリチャージされた後、コンタクターをオンに切り換えて、走行用バッテリを負荷に接続する。コンタクターをオンに切り換えた後、プリチャージリレーをオフに切り換える。
【０００４】
以上のプリチャージ回路は、コンデンサーを正常にプリチャージできるときは、図１に示すように、チャージ電流が次第に減少する。しかしながら、負荷が異常な状態になるとコンデンサーをプリチャージできなくなる。たとえば、負荷がショートしていると、図２に示すように、プリチャージ回路に流れる電流が減少せず、コンデンサーをプリチャージできなくなる。負荷がショートして流れるショート電流は、走行用バッテリの電圧に比例して、プリチャージ抵抗と負荷の電気抵抗に反比例する。走行用バッテリの電圧は数百Ｖと相当に高く、プリチャージ抵抗の電気抵抗とショート状態にある負荷の電気抵抗は小さいことから、ショート電流は相当に大きくなる。たとえば、走行用バッテリの電圧を３００Ｖ、プリチャージ抵抗の電気抵抗を１０Ωとすれば、ショート電流は約３０Ａと相当に大きくなる。この状態になると、コンデンサーのプリチャージを停止するために、プリチャージリレーとコンタクターの両方がオフに切り換えられる。プリチャージ回路をプラス側のコンタクターと並列に接続している電源装置は、マイナス側のコンタクターをオンに切り換える状態でプリチャージリレーをオンに切り換えてコンデンサーをプリチャージするので、プリチャージを停止するには、マイナス側のコンタクターとプリチャージリレーをほぼ同時にオフに切り換えている。
【０００５】
プリチャージリレーとコンタクターの両方がほぼ同時に、もしくはプリチャージリレーが先にオフに切り換えられるとき、プリチャージリレーの接点が劣化（例えば、溶着や接点不良等）する弊害がある。それは、通常、プリチャージリレーの設定容量がコンタクターよりも小さく、またコンタクターに比較して電流遮断能力が要求されないからである。コンタクターは、大電流が流れる状態で使用され、さらに異常な状態になると、大電流を速やかに遮断する優れた大電流遮断能力が要求される。これに対して、プリチャージリレーは、コンデンサーをプリチャージしてコンタクターをオンに切り換えた後にオフに切り換えられるので、電流を遮断する能力は要求されない。また、プリチャージ抵抗で電流を制限しながらコンデンサーをプリチャージするので、接点の電流容量もコンタクターに比較して小さく設計される。さらに、プリチャージリレーは、瞬間的にはコンデンサーをプリチャージする大電流が流れるが、このプリチャージ電流は、図１に示すように速やかに減少することから、接点に要求される定格電流容量はプリチャージするピーク電流に比較して相当に小さく設計できる。この特性のプリチャージリレーがコンタクターと一緒にオフに切り換えられることから、従来の電源装置は、プリチャージ異常でプリチャージを停止するときに、プリチャージリレーの接点が劣化するなど弊害が発生した。
【０００６】
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。本発明の重要な目的は、プリチャージ異常における電流遮断において、プリチャージリレーの接点の劣化を効果的に防止できる車両用の電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両用の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
車両用の電源装置は、走行用バッテリ１の正負の出力側に接続されている負荷２０への電力供給を制御するコンタクター２、３２と、このコンタクター２、３２のオフ状態において、負荷２０のコンデンサー２１をプリチャージするプリチャージ抵抗６、３６とプリチャージリレー７、３７との直列回路からなるプリチャージ回路３、３３と、このプリチャージリレー７、３７とコンタクター２、３２のオンオフを制御する制御回路４とを備える。電源装置は、プリチャージ回路３、３３のプリチャージリレー７、３７をオンに切り換えてコンデンサー２１をプリチャージした後、コンタクター２、３２をオンに切り換える。制御回路４は、コンデンサー２１のプリチャージ状態の異常を検出する異常検出部８と、この異常検出部８がプリチャージ異常を検出すると、コンタクター２、３２をオフに切り換えてから所定の遅延時間後にプリチャージリレー７、３７をオフに切り換える遅延制御部９とを備えている。電源装置は、コンデンサー２１のプリチャージ状態において、異常検出部８がプリチャージ異常を検出すると、制御回路４がコンタクター２、３２をオフに切り換えて電流を遮断すると共に、遅延制御部９がコンタクター２、３２をオフに切り換えて所定の遅延時間後にプリチャージリレー７、３７をオフに切り換える。
【０００８】
本発明の請求項２の車両用の電源装置は、プリチャージ回路３を、走行用バッテリ１のプラス側に接続しているプラス側のコンタクター２Ａと並列に接続しており、異常検出部８がプリチャージ異常を検出する状態で、制御回路４がマイナス側のコンタクター２Ｂをオフに切り換えて電流を遮断した後、遅延制御部９がプリチャージリレー７をオフに切り換えている。
【０００９】
本発明の請求項３の車両用の電源装置は、プリチャージ回路３３を、走行用バッテリ１のマイナス側に接続しているマイナス側のコンタクター３２Ｂと並列に接続しており、異常検出部８がプリチャージ異常を検出する状態で、制御回路４がプラス側のコンタクター３２Ａをオフに切り換えて電流を遮断した後、遅延制御部９がプリチャージリレー３７をオフに切り換えている。
【００１０】
本発明の請求項４の車両用の電源装置は、遅延制御部９がコンタクター２、３２を切り換えてからプリチャージリレー７、３７をオフに切り換える遅延時間を５ｍｓｅｃないし５０ｍｓｅｃとしている。さらに、本発明の請求項５の車両用の電源装置は、異常検出部８が負荷２０の短絡を検出している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両用の電源装置は、プリチャージ異常で走行用バッテリの電流を遮断するときに、プリチャージリレーの接点の劣化を確実に防止できる特徴がある。それは、コンデンサーのプリチャージ異常において、オン状態のコンタクターをオフにして電流を遮断し、電流が遮断された状態でプリチャージリレーをオフに切り換えるからである。この状態でオンからオフに切り換えられるプリチャージリレーは、大電流を遮断することがなく、大電流を遮断して接点が劣化するのを確実に阻止できる。とくに、本発明の車両用の電源装置は、プリチャージリレーを遅れてオフに切り換える簡単な回路で、接点の劣化を確実に阻止できる。コンタクターは、大電流を遮断するための電流遮断器として使用されることから、大電流の遮断能力が高く、プリチャージ異常においてプリチャージ抵抗にて制限されている程度の電流を遮断しても接点の劣化はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用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。
【００１３】
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、実施例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、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
図３に示す車両用の電源装置は、ハイブリッドカーに搭載され、あるいは電気自動車に搭載されて、モーター２２を駆動して車両を走行させる。この図の電源装置は、走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の正負の出力側に接続されて、負荷２０への電力供給を制御するコンタクター２と、このコンタクター２をオンに切り換えるに先だって、負荷２０のコンデンサー２１をプリチャージするプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３とコンタクター２を制御する制御回路４とを備える。
【００１５】
負荷２０は、大容量のコンデンサー２１と、このコンデンサー２１に並列に接続されたＤＣ／ＡＣインバータ２３と、このＤＣ／ＡＣインバータ２３を介して接続されるモーター２２である。コンデンサー２１は、コンタクター２をオンに切り換える状態で、走行用バッテリ１と両方からＤＣ／ＡＣインバータ２３に電力を供給する。とくに、コンデンサー２１からは、ＤＣ／ＡＣインバータ２３に瞬間的に大電力を供給する。このため、走行用バッテリ１に並列にコンデンサー２１を接続することで、ＤＣ／ＡＣインバータ２３に供給できる瞬間電力を大きくできる。コンデンサー２１からＤＣ／ＡＣインバータ２３に供給できる電力は、静電容量に比例するので、このコンデンサー２１には、たとえば３０００〜６０００μＦと極めて大きい静電容量のものが使用される。放電状態にある大容量のコンデンサー２１が、出力電圧の高い走行用バッテリ１に接続されると、瞬間的に極めて大きいチャージ電流が流れる。コンデンサー２１のインピーダンスが極めて小さいからである。
【００１６】
走行用バッテリ１は、ＤＣ／ＡＣインバータ２３を介して、車両を走行させるモーター２２を駆動する。モーター２２に大電力を供給できるように、走行用バッテリ１は多数の二次電池１０を直列に接続して出力電圧を高くしている。二次電池１０は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池が使用される。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。走行用バッテリ１は、モーター２２に大電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を２５０〜４００Ｖと高くしている。ただし、電源装置は、負荷のＤＣ／ＡＣインバータでもって走行用バッテリの電圧を昇圧して、モーター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、走行用バッテリの出力電圧を低くできる。したがって、走行用バッテリは、たとえば出力電圧を１５０〜４００Ｖとすることができる。
【００１７】
プリチャージ回路３は、プリチャージ電流を制限しながらコンデンサー２１をプリチャージする。このプリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６とプリチャージリレー７を直列に接続している。プリチャージ抵抗６は、負荷２０のコンデンサー２１のプリチャージ電流を制限する。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６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６を１０Ω、走行用バッテリ１の出力電圧を３００Ｖとする電源装置は、プリチャージ電流のピーク値が３０Ａとなる。プリチャージ抵抗６は、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６が大きくなると、コンデンサー２１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６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、好ましくは６〜１８Ω、さらに好ましくは６〜１５Ωに設定される。
【００１８】
プリチャージ回路３は、コンタクター２の接点に並列に接続される。プリチャージ回路３は、プリチャージリレー７をオンにして、コンデンサー２１をプリチャージする。図の電源装置は、プラス側とマイナス側の両方にコンタクター２を設けて、プラス側のコンタクター２Ａの接点と並列にプリチャージ回路３を接続している。この電源装置は、マイナス側のコンタクター２Ｂをオンに切り換える状態で、プリチャージリレー７をオンにしてコンデンサー２１をプリチャージする。プリチャージ回路３でコンデンサー２１がプリチャージされると、プラス側のコンタクター２Ａをオンに切り換えて、プリチャージ回路３のプリチャージリレー７をオフに切り換える。
【００１９】
コンタクター２は、機械的に可動する接点を有するリレーである。コンタクター２は、コンデンサー２１をプリチャージするとき、第１の接点（図３においてはプラス側の接点）をオフに保持して、第２の接点（図３においてはマイナス側の接点）のみをオンに切り換える。この状態で、プリチャージ回路３のプリチャージリレー７をオンに切り換えてコンデンサー２１をプリチャージする。コンデンサー２１がプリチャージされた後、第１の接点（図３においてはプラス側の接点）をオフからオンに切り換えて、走行用バッテリ１を負荷２０に接続する。その後、プリチャージ回路３のプリチャージリレー７をオフに切り換える。オン状態のコンタクター２をオフに切り換えるときは、両方の接点を同時にオフにする。
【００２０】
制御回路４は、コンデンサー２１のプリチャージ状態の異常を検出する異常検出部８と、この異常検出部８がプリチャージ異常を検出すると、コンタクター２をオフに切り換えてから所定の遅延時間後にプリチャージリレー７をオフに切り換える遅延制御部９とを備える。
【００２１】
異常検出部８は、プリチャージリレー７をオンに切り換えて、コンデンサー２１のプリチャージを開始した後、設定時間経過した後に、電流または電圧を検出するタイミングを特定するスタートタイマー（図示せず）と、走行用バッテリ１に流れる電流を検出する電流検出回路１１と、コンタクター２の走行用バッテリ側の電圧である１次側の電圧（Ｖｔ）と、コンタクター２の負荷側の電圧である２次側の電圧（Ｖｉ）との電圧差を検出する電圧検出回路１２とを備える。スタートタイマーの設定時間は、プリチャージ抵抗６にショート電流が流れても焼損しない時間であって、プリチャージ電流がピーク電流から減少する電流となる時間、たとえば５０ｍｓｅｃに設定される。ただし、このスタートタイマーの設定時間は、２０〜２００ｍｓｅｃ、好ましくは３０〜１５０ｍｓｅｃ、さらに好ましくは３０〜１００ｍｓｅｃに設定することができる。
【００２２】
スタートタイマーは、プリチャージを開始してから、走行用バッテリ１に流れる電流を検出するタイミングを特定する。スタートタイマーは、プリチャージ回路３がプリチャージを開始するタイミング、すなわちプリチャージリレー７がオンに切り換えられるタイミングでカウントを開始する。異常検出部８は、スタートタイマーがタイムアップするタイミングで、電流検出回路１１で走行用バッテリ１の電流を検出し、あるいは電圧検出回路１２でプラス側コンタクター２の１次側と２次側の電圧差を検出して、プリチャージ異常を検出する。
【００２３】
異常検出部８は、スタートタイマーがタイムアップするタイミングにおける走行用バッテリ１の電流値、または１次側と２次側の電圧差からプリチャージ異常を判定するが、１次側と２次側の電圧差は、実質的には走行用バッテリ１の電流値に相当する。それは、１次側と２次側の電圧差は、プリチャージ抵抗の電圧降下となり、この電圧降下はプリチャージ抵抗の電気抵抗と電流の積に比例するからである。すなわち、１次側と２次側の電圧差は、走行用バッテリ１の電流に比例することから、電圧差と電流とは特定の比率となる。したがって、異常検出部８は、走行用バッテリ１の電流、または１次側と２次側の電圧差のいずれかから、あるいは両方からプリチャージ異常を判定できる。
【００２４】
電流検出回路１１は、走行用バッテリ１の電流を検出する。電流検出回路１１は、コンタクター２の出力側に接続される。ただし、電流検出回路は、走行用バッテリと出力端子の間であって、コンデンサーをプリチャージする状態で走行用バッテリとプリチャージ抵抗に流れる電流を検出できる位置に連結こともできる。図の電流検出回路１１は、プリチャージ抵抗６の電圧を検出して電流を検出する。さらに、図示しないが、コンタクターと出力端子との間に、電気抵抗の小さい電流検出抵抗を接続し、この電流検出抵抗の電圧を検出して、電流を検出することもできる。
【００２５】
異常検出部８の電圧検出回路１２は、コンタクター２の１次側と２次側との電圧差を検出する。電圧検出回路１２は、コンタクター２の１次側の電圧（Ｖｔ）と２次側の電圧（Ｖｉ）を検出し、これらより１次側と２次側の電圧差を検出する。また、プリチャージ抵抗６の両端の電圧を検出して、１次側と２次側の電圧差を検出することもできる。
【００２６】
異常検出部８は、スタートタイマーがタイムアップするタイミングで、走行用バッテリ１の電流を設定電流に比較し、あるいはプラス側のコンタクター２Ａの１次側と２次側の電圧差を設定電圧に比較してプリチャージ異常を検出する。異常検出部８は、プリチャージ異常を判定する設定電流と設定電圧を記憶している。記憶される設定電流は、完全に放電されたコンデンサー２１をプリチャージする状態において、スタートタイマーがタイムアップするタイミングにおける正常なプリチャージ電流よりも大きく設定される。また、設定電圧は、このプリチャージ電流がプリチャージ抵抗６に流れる状態におけるプリチャージ抵抗６の電圧降下に設定される。正常な状態でプリチャージされるコンデンサー２１のプリチャージ電流は、図１に示すように時間とともに減少する。この図は、プリチャージリレー７がオンになって電流が減少する状態を示している。負荷がショートし、あるいはショートに近い状態となってプリチャージ異常になると、図２に示すように、プリチャージ回路に流れる電流が正常なプリチャージ電流よりも大きくなる。したがって、異常検出部８は、スタートタイマーがタイムアップするタイミングにおいて、走行用バッテリ１の電流を設定電流に比較し、あるいは、１次側と２次側の電圧差を設定電圧に比較してプリチャージ異常を判定する。
【００２７】
制御回路４は、異常検出部８がプリチャージ異常を検出しない状態、いいかえると、コンデンサー２１が正常にプリチャージされたことを検出して、プリチャージ回路３と並列に接続しているプラス側のコンタクター２Ａをオンに切り換える。その後、プリチャージリレー７はオフに切り換えられる。
【００２８】
制御回路４は、異常検出部８でプリチャージ異常を検出すると、遅延制御部９でもってオンに切り換えているマイナス側のコンタクター２Ｂをオフに切り換えて電流を遮断した後、プリチャージリレー７をオフに切り換える。遅延制御部９は、コンタクター２をオフに切り換えてからプリチャージリレー７をオフに切り換える遅延時間を記憶している。遅延制御部９が記憶する遅延時間は、たとえば１０ｍｓｅｃに設定される。ただ、この遅延時間は、５ｍｓｅｃないし５０ｍｓｅｃとすることもできる。遅延時間が短すぎると、コンタクター２をオフにして電流を完全に遮断しない状態でプリチャージリレー７がオフに切り換えられることになって、プリチャージリレー７が劣化しやすくなる。反対に遅延時間が長すぎると、プリチャージリレー７をオフに切り換えるのに時間がかかる。このため、遅延時間は、コンタクター２で完全に電流を遮断しながら、速やかにプリチャージリレー７をオフに切り換えられるタイミングに設定される。
【００２９】
遅延制御部９は、異常検出部８がプリチャージ異常を検出すると、先にオン状態にあるマイナス側のコンタクター２Ｂをオフに切り換えて走行用バッテリ１の電流を遮断し、その後、遅延時間を経過した後、プリチャージリレー７をオフに切り換える。
【００３０】
さらに、制御回路４は、プリチャージの終了を判定するプリチャージタイマー（図示せず）も備えている。スタートタイマーとプリチャージタイマーを備える制御回路４は、スタートタイマーの設定時間をプリチャージタイマーの設定時間よりも短くして、速やかにプリチャージ異常を検出できる。この制御回路４は、スタートタイマーがタイムアップするタイミングで、プリチャージ異常を検出すると、速やかにプリチャージを停止する。また、この制御回路４は、正常にプリチャージされて、プリチャージが完了したことを検出すると、プリチャージ回路３と並列に接続しているプラス側のコンタクター２Ａをオンに切り換えてプリチャージを終了する。ただ、本発明の電源装置は、スタートタイマーとプリチャージリレーとをひとつのタイマーとすることもできる。
【００３１】
プリチャージタイマーの設定時間は、たとえば、６００ｍｓｅｃとしている。このプリチャージタイマーは、プリチャージを開始するタイミングにカウントを開始して、６００ｍｓｅｃ経過するとタイムアップする。プリチャージタイマーの設定時間は、完全に放電されたコンデンサー２１をプリチャージ抵抗６でプリチャージできる時間に設定され、あるいはプリチャージ時間よりも長く設定される。プリチャージタイマーの設定時間が短すぎると、コンデンサー２１を完全にプリチャージした後、プラス側のコンタクター２Ａをオンに切り換えできなくなり、反対に長すぎると、正常なプリチャージの検出に時間がかかってしまう。このため、このプリチャージタイマーの設定時間は、完全に放電されたコンデンサー２１をプリチャージできる時間に設定される。
【００３２】
コンデンサー２１のプリチャージ時間は、コンデンサー２１の静電容量とプリチャージ抵抗６の電気抵抗で特定される。静電容量が大きくなることと、プリチャージ抵抗６の電気抵抗が大きくなることは、コンデンサー２１のプリチャージ時間を長くする。反対にコンデンサー２１の静電容量とプリチャージ抵抗６の電気抵抗を小さくして、プリチャージ時間を短縮できる。したがって、プリチャージタイマーの設定時間は、コンデンサー２１の静電容量とプリチャージ抵抗６の電気抵抗と設定電圧を考慮して最適値に設定され、たとえば、４００〜１０００ｍｓｅｃ、好ましくは４５０〜８００ｍｓｅｃ、さらに好ましくは５００〜７００ｍｓｅｃに設定される。
【００３３】
コンデンサー２１のプリチャージ時間をカウントするプリチャージタイマーを有する制御回路４は、プリチャージタイマーがタイムアップする状態で、プリチャージが完了したかどうかを判定し、かつプリチャージ異常も検出するために、第２の設定電流を異常検出部８に記憶している。この異常検出部８は、プリチャージタイマーがタイムアップするタイミングで、走行用バッテリ１の電流を第２の設定電流に比較する。走行用バッテリ１の電流が、第２の設定電流よりも小さいと、制御回路４の異常検出部８はコンデンサー２１のプリチャージが完了したと判定する。この状態で、制御回路４は、プラス側のコンタクター２Ａをオンに切り換えた後、プリチャージリレー７をオフに切り換える。走行用バッテリ１の電流が第２の設定電流よりも大きいと、異常検出部８はプリチャージ異常と判定する。プリチャージ異常と判定されると、前述と同様に、遅延制御部９が、マイナス側のコンタクター２をオフに切り換えて電流を遮断した後、プリチャージリレー７をオフに切り換えて、プリチャージを停止する。
【００３４】
以上の電源装置は、図４のフローチャートで、プリチャージ異常を検出してプリチャージを停止し、また、コンデンサー２１が正常にプリチャージされて、プリチャージが完了したことを検出すると、コンタクター２をオンに切り換えて、走行用バッテリ１から負荷２０に電力を供給できる状態とする。なお、図５は、コンデンサー２１が正常にプリチャージされる状態における、時間と電流の関係を示している。
【００３５】
［ｎ＝１のステップ］
制御回路４がコンデンサー２１のプリチャージを開始する。
［ｎ＝２のステップ］
このステップで、制御回路４は、マイナス側のコンタクター２Ｂをオンに切り換える。このステップにおいて、プラス側のコンタクター２Ａはオフに保持される。
［ｎ＝３のステップ］
制御回路４が、プリチャージリレー７をオンに切り換える。この状態になると、走行用バッテリ１は、プリチャージ抵抗６を介してコンデンサー２１に接続される。プリチャージ抵抗６は、プリチャージ電流を制限しながら、走行用バッテリ１でコンデンサー２１のプリチャージを開始する。
［ｎ＝４のステップ］
プリチャージリレー７がオンに切り換えられて、コンデンサー２１のプリチャージが開始されると、スタートタイマーとプリチャージタイマーがカウントを開始する。
［ｎ＝５のステップ］
異常検出部８のスタートタイマーがタイムアップするまで、このステップをループして設定時間（図５では５０ｍｓｅｃ）を経過させる。
［ｎ＝６のステップ］
スタートタイマーの設定時間が経過すると、異常検出部８がプリチャージ異常を判定する。異常検出部８は、このステップにおいて、電流検出回路１１でもって、コンデンサー２１を充電する電流、すなわち走行用バッテリ１の電流を検出し、検出電流を設定電流（図５では１５Ａ）に比較する。異常検出部８は、スタートタイマーがタイムアップするタイミングにおいて、走行用バッテリ１またはプリチャージ抵抗６の電流が設定電流よりも小さいと、負荷２０に過大な電流が流れることなく正常にプリチャージされている、すなわちプリチャージ異常でないと判定する。また、異常検出部８は、検出電流が設定電流よりも大きいと、負荷２０に過大な電流が流れているプリチャージ異常と判定する。
ただ、異常検出部８は、このステップにおいて、電圧検出回路１２で検出されるプラス側のコンタクター２Ａの１次側と２次側の電圧差を設定電圧に比較してプリチャージ異常を判定することもできる。この異常検出部８は、スタートタイマーがタイムアップするタイミングで、１次側と２次側の電圧差であるプリチャージ抵抗６の電圧降下を設定電圧に比較し、プリチャージ抵抗６の電圧降下が設定電圧よりも低いと、正常にプリチャージされていると判定し、設定電圧よりも高いとプリチャージ異常と判定する。
［ｎ＝７ないし９のステップ］
異常検出部８がプリチャージ異常と判定すると、遅延制御部９は、マイナス側のコンタクター２をオフに切り換えて電流を遮断した後、遅延時間経過してからプリチャージリレー７をオフに切り換えて、プリチャージを停止する。プリチャージ異常になると、プリチャージを強制的に停止するので、プラス側のコンタクター２Ａはオンに切り換えられない。
［ｎ＝１０のステップ］
コンデンサー２１が正常にプリチャージされていると判定されると、プリチャージタイマーがタイムアップするまで、このステップをループして設定時間（図５では６００ｍｓｅｃ）を経過させる。
［ｎ＝１１のステップ］
プリチャージタイマーがタイムアップするタイミングで、異常検出部８は、電流検出回路１１で走行用バッテリ１の電流を検出し、第２の設定電流（図５では２Ａ）に比較する。
異常検出部８は、電流検出回路１１が検出する走行用バッテリ１の検出電流が第２の設定電流よりも小さいと、コンデンサー２１のプリチャージが完了したと判定し、検出電流が第２の設定電流よりも大きいと、プリチャージ異常と判定する。
［ｎ＝１２ないし図１４のステップ］
異常検出部８がプリチャージ異常と判定すると、遅延制御部９は、マイナス側のコンタクター２をオフに切り換えて電流を遮断した後、遅延時間経過してからプリチャージリレー７をオフに切り換えて、プリチャージを停止する。プリチャージ異常になると、プリチャージを強制的に停止するので、プラス側のコンタクター２Ａはオンに切り換えられない。
［ｎ＝１５、１６のステップ］
コンデンサー２１のプリチャージが完了したと判定されると、プラス側のコンタクター２Ａをオンに切り換えた後、プリチャージリレー７をオフに切り換えて、プリチャージを終了する。
【００３６】
以上の異常検出部８は、走行用バッテリ１の電流を第２の設定電流に比較して、コンデンサー２１のプリチャージ完了とプリチャージ異常を判定するが、プリチャージ抵抗の両端の電圧降下でプリチャージ完了とプリチャージ異常を判定することもできる。この異常検出部は、第２の設定電圧を記憶しており、プリチャージタイマーがタイムアップするタイミングで、プリチャージ抵抗の電圧を第２の設定電圧に比較する。この異常検出部は、プリチャージタイマーがタイムアップするタイミングでプリチャージ抵抗の電圧降下が第２の設定電圧よりも低いと、コンデンサーのプリチャージ完了と判定し、第２の設定電圧よりも高いとプリチャージ異常と判定する。
【００３７】
さらに、図の車両用の電源装置は、プリチャージ回路３をプラス側のコンタクター２Ａと並列に接続しているので、マイナス側のコンタクター２Ｂをオン、プラス側のコンタクター２Ａをオフとする状態で、プリチャージリレー７をオンに切り換えてコンデンサー２１をプリチャージする。したがって、異常検出部８がコンデンサー２１のプリチャージ異常を検出するときに、マイナス側のコンタクター２Ｂをオフに切り換えて走行用バッテリ１の電流を遮断する。プラス側のコンタクター２Ａはオフ状態にあるからである。また、コンデンサー２１のプリチャージが完了した後は、プリチャージ回路３と並列に接続しているプラス側のコンタクター２Ａをオンに切り換える。ただ、本発明の車両用の電源装置は、図６に示すように、マイナス側のコンタクター３２Ｂと並列にプリチャージ回路３３を接続することもできる。この電源装置は、プラス側のコンタクター３２Ａをオン、マイナス側のコンタクター３２Ｂをオフとする状態で、プリチャージリレー３７をオンにしてコンデンサー２１をプリチャージする。プリチャージが完了すると、マイナス側のコンタクター３２Ｂをオンに切り換えた後、プリチャージリレー３７をオフに切り換える。プリチャージ異常が検出されると、プラス側のコンタクター３２Ａをオフに切り換えて電流を遮断した後、所定の遅延時間後にプリチャージリレー３７をオフに切り換える。なお、この図において、３２はコンタクターを、３６はプリチャージ抵抗を示している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】コンデンサーを正常にプリチャージする電流特性を示すグラフである。
【図２】プリチャージ異常における電流特性を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。
【図４】図３に示す電源装置がコンデンサーをプリチャージする工程を示すフローチャートである。
【図５】図３に示す電源装置でコンデンサーを正常にプリチャージする電流特性を示すグラフ３ある。
【図６】本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…走行用バッテリ
２…コンタクター                ２Ａ…プラス側のコンタクター
２Ｂ…マイナス側のコンタクター
３…プリチャージ回路
４…制御回路
６…プリチャージ抵抗
７…プリチャージリレー
８…異常検出部
９…遅延制御部
１０…二次電池
１１…電流検出回路
１２…電圧検出回路
２０…負荷
２１…コンデンサー
２２…モーター
２３…ＤＣ／ＡＣインバータ
３２…コンタクター              ３２Ａ…プラス側のコンタクター
３２Ｂ…マイナス側のコンタクター
３３…プリチャージ回路
３６…プリチャージ抵抗
３７…プリチャージリレー
【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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