JP5741687B2

JP5741687B2 - 電源システムおよびそれを備えた車両ならびに電源システムの制御方法

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Publication number: JP5741687B2
Application number: JP2013520389A
Authority: JP
Inventors: 英聖坂本; ワンリンアン
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: EP2722961A4; US20140132226A1; JPWO2012172685A1; EP2722961A1; CN103620905A; WO2012172685A1

Description

この発明は、電源システムおよびそれを備えた車両および電源システムの制御方法に関し、より特定的には、搭載された蓄電装置を外部電源から充電可能な電源システムにおいて、電源投入時の突入電流を抑制するための技術に関する。

この種の電源システムとして、たとえば特開２０１０−１２４５３６号公報（特許文献１）には、複数の蓄電装置と、当該複数の蓄電装置に車両外部の電源（以下、「外部電源」とも称する）によって充電を行なうための充電装置とを搭載した車両の電源システムが開示される。この特許文献１では、複数の蓄電装置は、各々が充放電可能な蓄電装置であり、正極ラインおよび負極ラインに対して互いに並列に接続される。複数の蓄電装置の各々と正極ラインおよび負極ラインとの間には接続部が設けられている。そして、各接続部が制御装置から与えられる信号に応じて導通状態および非導通状態が制御されることにより、各蓄電部と正極ラインおよび負極ラインとの電気的接続および遮断が行なわれる。

特開２０１０−１２４５３６号公報特開２００１−４５６７３号公報

上記の特許文献１では、各接続部は、対応する蓄電装置の正極と正極ラインとの間に接続されるシステムメインリレーＳＲＢと、該蓄電装置の負極と負極ラインとの間に接続されるシステムメインリレーＳＲＧと、該蓄電装置の負極と負極ラインとの間に直列に接続され、かつシステムメインリレーＳＲＧと並列に設けられるシステムメインリレーＳＲＰおよび制限抵抗とを含んで構成される。そして、蓄電装置を対応するコンバータに接続する場合には、蓄電装置の正極側のシステムメインリレーＳＲＢをオンするとともに、蓄電装置の負極側のシステムメインリレーＳＲＧをオンする。これにより、コンバータへの突入電流（代表的には、コンデンサのプリチャージ電流）を制限抵抗によって制限する。

しかしながら、特許文献１に開示された電源システムでは、蓄電装置を対応するコンバータに接続するときには、対応する接続部の接続処理によってコンデンサのプリチャージ電流を制限できるものの、複数の接続部の各々に制限抵抗を配置する必要がある。そのため、電源システムの回路構成を大型化および複雑化させることとなる。

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な回路構成によって、電源投入時の突入電流を抑制可能な電源システムおよびそれを備えた車両および電源システムの制御方法を提供することである。

この発明のある局面に従えば、電源システムは、各々が充放電可能に構成された第１および第２の蓄電部と、第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第１の電力線対と、第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第２の電力線対と、第１の蓄電部と第１の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第１の開閉器と、第２の蓄電部と第１の電力線対を結ぶ経路上に介挿される第２の開閉器と、第１の蓄電部と第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第３の開閉器と、第２の蓄電部と第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第４の開閉器と、第１の電力線対間に接続されるコンデンサと、第１から第４の開閉器の開閉を制御するための制御装置（３００）とを備える。第１の開閉器は、第１の蓄電部と第１の電力線対との間に直列接続されたプリチャージ用リレーおよび制限抵抗を含む一方で、第２の開閉器は、第２の蓄電部と第１の電力線対との間に、プリチャージ用リレーおよび制限抵抗を含まない構成とされる。制御装置は、第２の蓄電部からの電力を用いてコンデンサを充電する場合には、第２の蓄電部とコンデンサとの間にプリチャージ用リレーおよび制限抵抗を経由する通電経路を形成するように、第１から第４の開閉器の開閉を制御する。
好ましくは、制御装置は、第１の蓄電部からの電力を用いてコンデンサを充電する第１の充電動作と、第２の蓄電部からの電力を用いてコンデンサを充電する第２の充電動作とを選択的に実行可能に構成される。制御装置は、第１の充電動作時には、第２から第４の開閉器を開成するとともに、第１の蓄電部とコンデンサとの間にプリチャージ用リレーおよび制限抵抗を経由する通電経路を形成するように第１の開閉器の開閉を制御する。制御装置は、第２の充電動作時には、第２の蓄電部とコンデンサとの間にプリチャージ用リレーおよび制限抵抗を経由する通電経路を形成するように第１から第４の開閉器の開閉を制御する。

好ましくは、第１の開閉器は、第１の蓄電部の一方極と第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第１のリレーと、第１の蓄電部の他方極と第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第２のリレーとをさらに含む。プリチャージ用リレーおよび制限抵抗は、第２のリレーに並列に接続される。第２の開閉器は、第２の蓄電部の一方極と第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第３のリレーと、第２の蓄電部の他方極と第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第４のリレーとを含む。第３の開閉器は、第１の蓄電部の一方極と第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第５のリレーと、第１の蓄電部の他方極と第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第６のリレーとを含む。第４の開閉器は、第２の蓄電部の一方極と第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第７のリレーと、第２の蓄電部の他方極と第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第８のリレーとを含む。制御装置は、第２の充電動作時には、第３、第６、第８のリレーおよびプリチャージ用リレーをオンし、かつ、第１、第２、第４、第５、第７のリレーをオフするように、第１から第４の開閉器の開閉を制御する。

好ましくは、第１の開閉器は、第１の蓄電部の一方極と第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第１のリレーと、第１の蓄電部の他方極と第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第２のリレーとをさらに含む。プリチャージ用リレーおよび制限抵抗は、第２のリレーに並列に接続される。第２の開閉器は、第２の蓄電部の一方極と第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第３のリレーと、第２の蓄電部の他方極と第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第４のリレーとを含む。第３の開閉器は、第１の蓄電部の一方極と第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第５のリレーと、第１の蓄電部の他方極と第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第６のリレーとを含む。第４の開閉器は、第２の蓄電部の一方極と第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第７のリレーと、第２の蓄電部の他方極と第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第８のリレーとを含む。制御装置は、第２の充電動作時には、第１、第５から第８のリレーおよびプリチャージ用リレーをオンし、かつ、第２から第４のリレーをオフするように、第１から第４の開閉器の開閉を制御する。

好ましくは、第１の開閉器は、第１の蓄電部の一方極と第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第１のリレーと、第１の蓄電部の他方極と第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第２のリレーとをさらに含む。プリチャージ用リレーおよび制限記抵抗は、第２のリレーに並列に接続される。第２の開閉器は、第２の蓄電部の一方極と第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第３のリレーと、第２の蓄電部の他方極と第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第４のリレーとを含む。第３の開閉器は、第１の蓄電部の一方極と第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第５のリレーと、第１の蓄電部の他方極と第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第６のリレーとを含む。第４の開閉器は、第２の蓄電部の一方極と第５のリレーとの間に接続される第７のリレーと、第２の蓄電部の他方極と第６のリレーとの間に接続される第８のリレーとを含む。制御装置は、第２の充電動作時には、第３、第８のリレーおよびプリチャージ用リレーをオンし、かつ、第１、第２、第４、第５から第７のリレーをオフするように、第１から第４の開閉器の開閉を制御する。

好ましくは、第１の電力線対は、第１および第２の蓄電部と負荷との間に配設される。第２の電力線対は、第１および第２の蓄電部と、外部電源からの電力を第１および第２の蓄電部に供給するための充電装置との間に配設される。

この発明の別の局面に従えば、車両は、電源システムと、電源システムから電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動機とを備える。電源システムは、各々が充放電可能に構成された第１および第２の蓄電部と、第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第１の電力線対と、第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第２の電力線対と、第１の蓄電部と第１の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第１の開閉器と、第２の蓄電部と第１の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第２の開閉器と、第１の蓄電部と第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第３の開閉器と、第２の蓄電部と第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第４の開閉器と、第１の電力線対間に接続されるコンデンサと、第１の蓄電部からの電力を用いてコンデンサを充電する第１の充電動作と、第２の蓄電部からの電力を用いてコンデンサを充電する第２の充電動作とを選択的に実行可能に構成された制御装置とを含む。第１の開閉器は、第１の蓄電部と第１の電力線対との間に直列接続された第１のリレーおよび抵抗を含む。制御装置は、第１の充電動作時には、第２から第４の開閉器を開成するとともに、第１の蓄電部とコンデンサとの間に抵抗を経由する通電経路を形成するように第１の開閉器の開閉を制御し、第２の充電動作時には、第２の蓄電部とコンデンサとの間に抵抗および第２の電力線対を経由する通電経路を形成するように第１から第４の開閉器の開閉を制御する。

この発明の別の局面に従えば、電源システムの制御方法であって、電源システムは、各々が充放電可能に構成された第１および第２の蓄電部と、第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第１の電力線対と、第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第２の電力線対と、第１の蓄電部と第１の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第１の開閉器と、第２の蓄電部と第１の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第２の開閉器と、第１の蓄電部と第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第３の開閉器と、第２の蓄電部と第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第４の開閉器と、第１の電力線対間に接続されるコンデンサとを含む。電源システムは、第１の蓄電部からの電力を用いてコンデンサを充電する第１の充電動作と、第２の蓄電部からの電力を用いてコンデンサを充電する第２の充電動作とを選択的に実行可能に構成される。制御方法は、第１の充電動作時には、第２から第４の開閉器を開成するとともに、第１の蓄電部とコンデンサとの間に抵抗を経由する通電経路を形成するように第１の開閉器の開閉を制御するステップと、第２の充電動作時には、第２の蓄電部とコンデンサとの間に抵抗および第２の電力線対を経由する通電経路を形成するように第１から第４の開閉器の開閉を制御するステップとを備える。

本発明によれば、車載される複数の蓄電部の間でコンデンサの電流制限要素としての抵抗を共用することにより、蓄電部ごとに開閉器にプリチャージ用抵抗を設置する必要がなくなる。この結果、簡易な構成よって、複数の蓄電部のうちの１つの蓄電部から電源システムへの電力供給開始時における突入電流を抑制することができる。

本発明の実施の形態に従う電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。図１の電源システムに含まれるＳＭＲおよびＣＨＲの詳細な構成を説明する図である。本発明の実施の形態１による制御装置で実行されるコンデンサのプリチャージに関する処理を説明するための図である。本発明の実施の形態１による制御装置で実行されるコンデンサのプリチャージに関する処理を説明するためのフローチャートである。本発明の実施の形態１の変更例による制御装置で実行されるコンデンサのプリチャージに関する処理を説明するための図である。本発明の実施の形態１の変更例による制御装置で実行されるコンデンサのプリチャージに関する処理を説明するためのフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る電源システムに含まれるＳＭＲおよびＣＨＲの詳細な構成を説明する図である。本発明の実施の形態２による制御装置で実行されるコンデンサのプリチャージに関する処理を説明するための図である。本発明の実施の形態２による制御装置で実行されるコンデンサのプリチャージに関する処理を説明するためのフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
［車両の基本構成］
図１は、本発明の実施の形態に従う電源システムを搭載した車両１００の全体ブロック図である。

図１を参照して、車両１００は、代表的にハイブリッド車両であり、内燃機関（エンジン）１６０と電動機（ＭＧ：Motor Generator）とを搭載し、それぞれからの駆動力を最適な比率に制御して走行する。さらに、車両１００は、このモータジェネレータに電力を供給するための複数（たとえば２個）の蓄電部を搭載する。これらの蓄電部は、車両１００のシステム起動状態（以下、「ＩＧオン状態」とも記す）において、エンジンの作動により生じる動力を受けて充電可能であるとともに、車両１００のシステム停止中（以下、「ＩＧオフ状態」とも記す）において、接続部２２０を介して外部電源５００と電気的に接続されて充電可能である。以下の説明では、それぞれの充電動作を区別するために、外部電源５００による蓄電部の充電を「外部充電」とも記し、エンジン１６０の作動による蓄電部の充電を「内部充電」とも記す。

車両１００は、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２と、システムメインリレー（以下、ＳＭＲ（System Main Relay）とも称する）１１０，１１２と、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、エンジン１６０と、制御装置３００とを備える。

第１蓄電部ＢＡＴ１および第２蓄電部ＢＡＴ２は、いずれも充放電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にリチウムイオン電池やニッケル水素などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子で構成される。

第１蓄電部ＢＡＴ１は、第１ＳＭＲ（ＳＭＲ１）１１０を介して、モータジェネレータ１３０，１３５を駆動するためのＰＣＵ１２０に接続される。そして、第１蓄電部ＢＡＴ１は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、第１蓄電部ＢＡＴ１は、モータジェネレータ１３０，１３５で発電された電力を蓄積する。

第１ＳＭＲ１１０に含まれるリレーの一方端は、第１蓄電部ＢＡＴ１の正極端子および負極端子にそれぞれ接続される。第１ＳＭＲ１１０に含まれるリレーの他方端は、ＰＣＵ１２０に接続される正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１にそれぞれ接続される。そして、第１ＳＭＲ１１０は、制御装置３００から与えられる制御信号ＳＥ１に応じて導通状態（オン）／非導通状態（オフ）が制御されることにより、第１蓄電部ＢＡＴ１とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。第１ＳＭＲ１１０は、第１蓄電部ＢＡＴ１とＰＣＵ１２０との電気的接続を遮断可能な「第１の開閉器」の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉器を第１ＳＭＲ１１０に代えて適用することができる。

第２蓄電部ＢＡＴ２は、第２ＳＭＲ（ＳＭＲ２）１１２を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、第２蓄電部ＢＡＴ２は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、第２蓄電部ＢＡＴ２は、モータジェネレータ１３０，１３５で発電された電力を蓄積する。

第２ＳＭＲ１１２に含まれるリレーの一方端は、第２蓄電部ＢＡＴ２の正極端子および負極端子にそれぞれ接続される。第１ＳＭＲ１１０に含まれるリレーの他方端は、ＰＣＵ１２０に接続される正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１にそれぞれ接続される。そして、第２ＳＭＲ１１２は、制御装置３００から与えられる制御信号ＳＥ２に応じてオン／オフが制御されることにより、第２蓄電部ＢＡＴ２とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。第２ＳＭＲ１１２は、第２蓄電部ＢＡＴ２とＰＣＵ１２０との電気的接続を遮断可能な「第２の開閉器」の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉器を第２ＳＭＲ１１２に代えて適用することができる。

なお、第１ＳＭＲ１１０と第２ＳＭＲ１１２とは、構成するリレーの個数が異なっている。後に詳述するように、第２ＳＭＲ１１２は、蓄電部ＢＡＴ２の負極端子と負母線ＮＬ２との間に直列に接続されるリレーおよび抵抗を含まない点において、第１のＳＭＲ１１０とは異なる。

ＰＣＵ１２０は、モータジェネレータ１３０，１３５と蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２との間で双方向に電力変換するように構成される。ＰＣＵ１２０は、コンバータ（ＣＯＮＶ）１２１と、モータジェネレータ１３０および１３５にそれぞれ対応付けられた第１インバータ（ＩＮＶ１）１２２および第２インバータ（ＩＮＶ２）１２３とを含む。

コンバータ１２１は、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２とインバータ１２２，１２３の直流リンク電圧を伝達する正母線ＰＬ２との間で、双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。すなわち、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の入出力電圧と、正母線ＰＬ２および負母線ＮＬ１間の直流電圧とは、双方向に昇圧または降圧される。負母線ＮＬ１は、コンバータ１２１の中を通ってインバータ１２２，１２３側に延びている。コンバータ１２１における昇降圧動作は、制御装置３００からのスイッチング指令ＰＷＣに従ってそれぞれ制御される。

コンデンサＣ１は、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１の間に接続され、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。コンデンサＣ２は、正母線ＰＬ２および負母線ＮＬ１の間に接続され、正母線ＰＬ２および負母線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

第１インバータ１２２および第２インバータ１２３は、正母線ＰＬ２および負母線ＮＬ１の直流電力と、モータジェネレータ１３０および１３５に入出力される交流電力との間の双方向の電力変換を実行する。主として、第１インバータ１２２は、制御装置３００からのスイッチング指令ＰＷＩ１に応じて、エンジン１６０の出力によってモータジェネレータ１３０が発生する交流電力を直流電力に変換し、正母線ＰＬ２および負母線ＮＬ１へ供給する。これにより、車両走行中にも、エンジン１６０の出力によって蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を能動的に充電できる。

また、第１インバータ１２２は、エンジン１６０の始動時には、制御装置３００からのスイッチング指令ＰＭＩ１に応じて、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ１３０へ供給する。これにより、エンジン１６０は、モータジェネレータ１３０をスタータとして始動することができる。

第２インバータ１２３は、制御装置３００からのスイッチング指令ＰＷＩ２に応じて、正母線ＰＬ２および負母線ＮＬ１を介して供給される直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ１３５へ供給する。これによりモータジェネレータ１３５は、車両１００の駆動力を発生する。

一方、車両１００の回生制動時には、モータジェネレータ１３５は、駆動輪１５０の減速に伴って交流電力を発電する。このとき、第２インバータ１２３は、制御装置３００からのスイッチング指令ＰＷＩ２に応じて、モータジェネレータ１３５が発生する交流電力を直流電力に変換し、正母線ＰＬ２よび負母線ＮＬ１へ供給する。これにより、減速時や降坂走行時に蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２が充電される。

制御装置３００は、代表的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリ領域と、入出力インターフェイスとを主体として構成された電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により構成される。そして、制御装置３００は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読出して実行することによって、車両走行および充放電に係る制御を実行する。なお、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

制御装置３００に入力される情報として、図１には、図示しない監視ユニットからの電池データを例示する。電池データには、第１蓄電部ＢＡＴ１の電池電圧ＶＢ１、電池電流ＩＢ１および電池温度ＴＢ１と、第２蓄電部ＢＡＴ２の電池電圧ＶＢ２、電池電流ＩＢ２および電池温度ＴＢ２とが含まれる。図示しないが、正母線ＰＬ１と負母線ＮＬ１との線間に配置された電圧センサ（図示せず）による直流電圧検出値、モータジェネレータ１３０，１３５の各相の電流検出値およびモータジェネレータ１３０，１３５の回転角検出値についても、制御装置３００に入力される。

また、制御装置３００は、イグニッションキー（図示せず）から信号ＩＧを受ける。信号ＩＧは、イグニッションキーのオン期間にはＨ（論理ハイ）レベルに設定され、イグニッションキーのオフ期間にはＬ（論理ロー）レベルに設定される。制御装置３００は、イグニッションキーがオフからオンに操作されることにより信号ＩＧがＨレベルに立ち上がると、後述する方法により、ＳＭＲ１１０，１１２およびＣＨＲ２１０，２１２に含まれるリレーのオンオフを制御する。

モータジェネレータ１３０，１３５は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０およびエンジン１６０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の充電電力に変換される。本実施の形態においては、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０によって駆動されて発電するための発電機として動作させ、モータジェネレータ１３５を、専ら駆動輪１５０を駆動して車両１００を走行させるための電動機として動作させるものとする。

なお、本実施の形態においては、モータジェネレータおよびインバータの対が２つ設けられる構成を一例として示すが、モータジェネレータおよびインバータの対は１つであっても、２つより多く備える構成としてもよい。

また、本実施の形態においては、車両１００は、ハイブリッド自動車を例として説明するが、車両１００の構成は、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの電力を用いて車両駆動力を発生するための電動機を搭載する車両であればその構成は限定されない。すなわち、車両１００は、図１のようなエンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車の他に、エンジンを搭載しない電気自動車あるいは燃料電池自動車などを含む。

図示された車両１００の構成から、モータジェネレータ１３０，１３５、動力伝達ギヤ１４０、エンジン１６０および駆動輪１５０を除いた部分によって、車両の電源システムが構成される。

本実施の形態による電源システムは、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を外部電源５００からの電力を用いて充電する機能を有する。すなわち、電源システムは、外部電源５００から蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の充電（外部充電）が可能に構成される。

具体的には、電源システムは、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の外部充電を行なうための構成として、充電装置２００と、充電リレー（以下、ＣＨＲとも称する）２１０，２１２と、接続部２２０とをさらに備える。

接続部２２０は、車両１００のボディに設けられる。車両１００が外部電源５００からの電力を受ける場合には、接続部２２０には、充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０が接続される。そして、充電ケーブル４００のプラグ４２０が、外部電源５００のコンセント５１０に接続されることによって、外部電源５００からの電力が、充電ケーブル４００の電線部４３０を介して車両１００に伝達される。

充電装置２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して接続部２２０に接続される。また、充電装置２００は、第１ＣＨＲ（ＣＨＲ１）２１０を介して第１蓄電部ＢＡＴ１と接続される。充電装置２００はさらに、第２ＣＨＲ（ＣＨＲ２）２１２を介して第２蓄電部ＢＡＴ２と接続される。そして、充電装置２００は、外部充電時には、制御装置３００からの制御信号ＰＷＤに応じて、外部電源５００から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２へ供給する。なお、充電装置２００は、このような交流電力と直流電力との間で電力変換を行なうためのＡＣ／ＤＣ変換器（図示せず）を含んでいる。

第１ＣＨＲ２１０に含まれるリレーの一方端は、第１蓄電部ＢＡＴ１の正極端子および負極端子にそれぞれ接続される。第１ＣＨＲ２１０に含まれるリレーの他方端は、充電装置２００に接続される正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３にそれぞれ接続される。そして、第１ＣＨＲ２１０は、制御装置３００からの制御信号ＣＥ１に応じて導通状態（オン）／非導通状態（オフ）が制御されることにより、第１蓄電部ＢＡＴ１と充電装置２００との間で電力の供給および遮断を切換える。第１ＣＨＲ２１０は、第１蓄電部ＢＡＴ１と充電装置２００との電気的接続を遮断可能な「第３の開閉器」の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉器を第１ＣＨＲ２１０に代えて適用することができる。

第２ＣＨＲ２１２に含まれるリレーの一方端は、第２蓄電部ＢＡＴ２の正極端子および負極端子にそれぞれ接続される。第２ＣＨＲ２１２に含まれるリレーの他方端は、充電装置２００に接続される正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３にそれぞれ接続される。そして、第２ＣＨＲ２１２は、制御装置３００からの制御信号ＣＥ２に応じてオン／オフが制御されることにより、第２蓄電部ＢＡＴ２と充電装置２００との間で電力の供給および遮断を切換える。第２ＣＨＲ２１２は、第２蓄電部ＢＡＴ２と充電装置２００との電気的接続を遮断可能な「第４の開閉器」の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉器を第２ＣＨＲ２１２に代えて適用することができる。

［実施の形態１］
本発明の実施の形態による電源システムにおいて、蓄電部ＢＡＴ１およびＢＡＴ２は、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１に対して互いに並列に接続される。これにより、ＰＣＵ１２０のコンバータ１２１は、蓄電部ＢＡＴ１およびＢＡＴ２から電力の供給を受ける。コンバータ１２１は、制御装置３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１と正母線ＰＬ２および負母線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。

その一方で、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２のうちの一方に異常（たとえば、断線やヒューズ切れなど）が生じた場合には、当該一方の蓄電部が使用不能となるため、当該一方の蓄電部からの電力供給が不能となる。このように一方の蓄電部の異常時には、電源システムは、該一方の蓄電部の充放電経路を遮断して、他方の蓄電部に蓄えられた電力を用いた退避走行が可能である。

退避走行時には、制御装置３００は、蓄電部の異常が検出された後にイグニッションキーがオンに操作されることによってシステム起動が要求されたときには、以下に説明する図２〜図４に従ってＳＭＲ１１０，１１２およびＣＨＲ２１０，２１２に含まれるリレーのオンオフを制御することにより、コンデンサＣ１の初期充電（プリチャージ）制御を実行する。

図２は、図１の電源システムに含まれるＳＭＲおよびＣＨＲの詳細な構成を説明する図である。

図２を参照して、第１ＳＭＲ１１０は、リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧ１と、抵抗Ｒ１と含む。リレーＳＭＲＢ１は、第１蓄電部ＢＡＴ１の正極端子と正母線ＰＬ１との間に接続される。リレーＳＭＲＧ１は、第１蓄電部ＢＡＴ１の負極端子と負母線ＮＬ１との間に接続される。直列接続されたリレーＳＭＲＰおよび抵抗Ｒ１は、リレーＳＭＲＧ１に並列に接続される。リレーＳＭＲＢ１は、制御装置３００（図１）からの制御信号ＳＥＢ１に基づいてオンオフされる。リレーＳＭＲＧ１は、制御装置３００からの制御信号ＳＥＧ１に基づいてオンオフされる。リレーＳＭＲＰは、制御装置３００からの制御信号ＳＥＰに基づいてオンオフされる。上記のように、第１ＳＭＲ１１０は本発明での「第１の開閉器」に対応する。

第２ＳＭＲ１１２は、リレーＳＭＲＢ２およびＳＭＲＧ２を含む。リレーＳＭＲＢ２は、第２蓄電部ＢＡＴ２の正極端子と正母線ＰＬ１との間に接続される。リレーＳＭＲＧ２は、第２蓄電部ＢＡＴ２の負極端子と負母線ＮＬ１との間に接続される。リレーＳＭＲＢ２は、制御装置３００からの制御信号ＳＥＢ２に基づいてオンオフされる。リレーＳＭＲＧ２は、制御装置３００からの制御信号ＳＥＧ２に基づいてオンオフされる。上記のように、第２ＳＭＲ１１２は本発明での「第２の開閉器」に対応する。

第１ＣＨＲ２１０は、リレーＣＨＲＢ１およびＣＨＲＧ１を含む。リレーＣＨＲＢ１は、第１蓄電部ＢＡＴ１の正極端子と正母線ＰＬ３との間に接続される。リレーＣＨＲＧ１は、第１蓄電部ＢＡＴ１の負極端子と負母線ＮＬ３との間に接続される。リレーＣＨＲＢ１は、制御装置３００からの制御信号ＣＥＢ１に基づいてオンオフされる。リレーＣＨＲＧ１は、制御装置３００からの制御信号ＣＥＧ１に基づいてオンオフされる。上記のように、第１ＣＨＲ２１０は本発明での「第３の開閉器」に対応する。

第２ＣＨＲ２１２は、リレーＣＨＲＢ２およびＣＨＲＧ２を含む。リレーＣＨＲＢ２は、第２蓄電部ＢＡＴ２の正極端子と正母線ＰＬ３との間に接続される。リレーＣＨＲＧ２は、第２蓄電部ＢＡＴ２の負極端子と負母線ＮＬ３との間に接続される。リレーＣＨＲＢ２は、制御装置３００からの制御信号ＣＥＢ２に基づいてオンオフされる。リレーＣＨＲＧ２は、制御装置３００からの制御信号ＣＥＧ２に基づいてオンオフされる。上記のように、第２ＣＨＲ２１２は本発明での「第４の開閉器」に対応する。

電圧センサ１２５は、正母線ＰＬ１と負母線ＮＬ１との間に配置される。電圧センサ１２５は、コンデンサＣ１の両端の電圧、すなわち直流電圧ＶＬを検出し、その検出値を制御装置３００へ出力する。

図１および図２に示す構成において、イグニッションキーのオフ期間（信号ＩＧのＬレベル期間）には、制御装置３００は、ＳＭＲ１１０，１１２に含まれるリレーをオフする。すなわち、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２から正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１への電力供給は遮断されている。制御装置３００はさらに、ＣＨＲ２１０，２１２に含まれるリレーをオフする。すなわち、充電装置２００は、電源システムから切り離されている。

そして、イグニッションキーがオフからオンへ操作されることによって信号ＩＧがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、これに応答して、電源システムにおいて電源が投入され、蓄電部ＢＡＴ１およびＢＡＴ２のうちの正常と診断された蓄電部から正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１への電力供給が開始される。なお、異常と診断された蓄電部から正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１への電力供給は遮断されたままとする。

具体的には、制御装置３００は、信号ＩＧがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、ＳＭＲ１１０，１１２およびＣＨＲ２１０，２１２のオンオフを制御することにより、コンデンサＣ１のプリチャージを実行する。図３は、制御装置３００で実行されるコンデンサＣ１のプリチャージに関する処理を説明するための図である。図３（ａ）は、第２蓄電部ＢＡＴ２に異常が生じた場合のコンデンサＣ１のプリチャージに関する処理を示し、図３（ｂ）は、第１蓄電部ＢＡＴ１に異常が生じた場合のコンデンサＣ１のプリチャージに関する処理を示す。

図３（ａ）を参照して、制御装置３００は、信号ＩＧがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、制御信号ＳＥＢ１をＨレベルに設定してリレーＳＭＲＢ１をオンするとともに、制御信号ＳＥＰをＨレベルに設定してリレーＳＭＲＰをオンする。これにより、第１蓄電部ＢＡＴ１とコンデンサＣ１との間には、抵抗Ｒ１が介挿された通電経路ｋ１が形成される。そして、この通電経路ｋ１を経由して第１蓄電部ＢＡＴ１から電力が供給されることにより、コンデンサＣ１が充電される。このとき通電経路ｋ１を流れる電流は抵抗Ｒ１によって制限されるため、コンデンサＣ１への突入電流を抑制できる。

なお、コンデンサＣ１の電圧ＶＬが予め設定された電圧に到達すると、制御装置３００は、コンデンサＣ１の充電完了条件が成立したと判断して、制御信号ＳＥＧ１をＨレベルに設定してリレーＳＭＲＧ１をオンするとともに、制御信号ＳＥＰをＬレベルに設定してリレーＳＭＲＰをオフする。

これに対して、図３（ｂ）を参照して、第１蓄電部ＢＡＴ１に異常が生じた場合には、制御装置３００は、信号ＩＧがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、制御信号ＳＥＢ２をＨレベルに設定してリレーＳＭＲＢ２をオンするとともに、制御信号ＳＥＰをＨレベルに設定してリレーＳＭＲＰをオンする。制御装置３００はさらに、制御信号ＣＥＧ１をＨレベルに設定してリレーＣＨＲＧ１をオンするとともに、制御信号ＣＥＧ２をＨレベルに設定してリレーＣＨＲＧ２をオンする。これにより、第２蓄電部ＢＡＴ２とコンデンサＣ１との間には、抵抗Ｒ１が介挿された通電経路ｋ２が形成される。そして、この通電経路ｋ２を経由して第２蓄電部ＢＡＴ２から電力が供給されることにより、コンデンサＣ１が充電される。このとき通電経路ｋ２を流れる電流は抵抗Ｒ１によって制限されるため、コンデンサＣ１への突入電流を抑制できる。

また、第１蓄電部ＢＡＴ１に対応する第１の開閉器（第１ＳＭＲ１１０）に含まれる抵抗Ｒ１をプリチャージ用抵抗（制限抵抗）として、第１蓄電部ＢＡＴ１および第２蓄電部ＢＡＴ２で共用することにより、第２の開閉器（第２ＳＭＲ１１２）にプリチャージ用抵抗を新たに設置する必要がなくなる。この結果、電源システムの構成を簡素化することができる。

なお、コンデンサＣ１の電圧ＶＬが予め設定された電圧に到達すると、制御装置３００は、コンデンサＣ１の充電完了条件が成立したと判断して、制御信号ＳＥＧ２をＨレベルに設定してリレーＳＭＲＧ２をオンするとともに、制御信号ＳＥＰ，ＣＥＧ１，ＣＥＧ２をＬレベルに設定してリレーＳＭＲＰ，ＣＨＲＧ１，ＣＨＲＧ２をそれぞれオフする。

図４は、制御装置３００で実行されるコンデンサＣ１のプリチャージに関する処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼び出されて実行される。また、図４のフローチャートの各ステップは、制御装置３００によるソフトウェア処理（格納プログラムのＣＰＵによる実行）あるいはハードウェア処理（専用電子回路の作動）によって実現されるものとする。

図４を参照して、制御装置３００は、ステップＳ０１では、イグニッションキーからの信号ＩＧに基づき、イグニッションキーがオンされたか否かを判定する。制御装置３００は、イグニッションキーがオンされていないと判定すると（ステップＳ０１のＮＯ判定時）、以降の一連の処理を行なうことなく処理を終了する。

一方、イグニッションキーがオンされたと判定されると（ステップＳ０１のＹＥＳ判定時）、制御装置３００は、ステップＳ０２により、第１蓄電部ＢＡＴ１が正常であるか否かを判定する。第１蓄電部ＢＡＴ１が正常であると判定されると（ステップＳ０２のＹＥＳ判定時）、制御装置３００は、ステップＳ０３により、第１蓄電部ＢＡＴ１から供給される電力によりコンデンサＣ１をプリチャージする。

具体的には、ステップＳ０４では、制御装置３００は、ＳＭＲ１１０，１１２およびＣＨＲ２１０，２１２に含まれるリレーのオンオフを制御する。制御装置３００は、図３（ａ）で説明したように、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰをオンすることにより、第１蓄電部ＢＡＴ１とコンデンサＣ１との間には、抵抗Ｒ１が介挿された通電経路ｋ１を形成する。この通電経路ｋ１を経由して第１蓄電部ＢＡＴ１から電力が供給されることにより、コンデンサＣ１が充電される。

ステップＳ０５では、制御装置３００は、電圧センサ１２５により検出される直流電圧ＶＬが予め設定された電圧Ｖｔｈに到達したか否かを判定する。直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈを下回る場合（ステップＳ０５のＮＯ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０３およびＳ０４によりコンデンサＣ１を引き続きプリチャージする。

一方、直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈに到達した場合（ステップＳ０５のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０６により、コンデンサＣ１の充電完了条件が成立したと判断して、リレーＳＭＲＧ１をオンするとともに、リレーＳＭＲＰをオフする。

以上のように、第１蓄電部ＢＡＴ１が正常である場合（ステップＳ０２のＹＥＳ判定時）には、第１蓄電部ＢＡＴ１から抵抗Ｒ１を経由して供給される電力によりコンデンサＣ１がプリチャージされる。これに対して、第１蓄電部ＢＡＴ１に異常が生じた場合（ステップＳ０２のＮＯ判定時）には、制御装置３００はさらに、ステップＳ０７により、第２蓄電部ＢＡＴ２が正常であるか否かを判定する。第２蓄電部ＢＡＴ２に異常が生じた場合（ステップＳ０７のＮＯ判定時）、すなわち、蓄電部ＢＡＴ１およびＢＡＴ２に異常が生じた場合には、制御装置３００は、退避走行が実行不能であると判断して退避走行を指示することなく、退避走行に関する制御処理を終了する。

これに対して、第２蓄電部ＢＡＴ２が正常であると判定されると（ステップＳ０２のＹＥＳ判定時）、制御装置３００は、ステップＳ０８により、第２蓄電部ＢＡＴ２から供給される電力によりコンデンサＣ１をプリチャージする。

具体的には、ステップＳ０９では、制御装置３００は、ＳＭＲ１１０，１１２およびＣＨＲ２１０，２１２に含まれるリレーのオンオフを制御する。制御装置３００は、図３（ｂ）で説明したように、リレーＳＭＲＢ２，ＳＭＲＰ，ＣＨＲＧ１およびＣＨＲＧ２をオンすることにより、第２蓄電部ＢＡＴ２とコンデンサＣ１との間には、抵抗Ｒ１が介挿された通電経路ｋ２を形成する。この通電経路ｋ２を経由して第２蓄電部ＢＡＴ２から電力が供給されることにより、コンデンサＣ１が充電される。

ステップＳ１０では、制御装置３００は、電圧センサ１２５により検出される直流電圧ＶＬが予め設定された電圧Ｖｔｈに到達したか否かを判定する。直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈを下回る場合（ステップＳ１０のＮＯ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０８およびＳ０９によりコンデンサＣ１を引き続きプリチャージする。

一方、直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈに到達した場合（ステップＳ１０のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ１１により、コンデンサＣ１の充電完了条件が成立したと判断して、リレーＳＭＲＧ２をオンするとともに、リレーＳＭＲＰ，ＣＨＲＧ１，ＣＨＲＧ２をオフする。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、車載される複数の蓄電部のうちの１つの蓄電部に蓄えられた電力を用いた退避走行を行なう場合には、ＰＣＵ１２０に設けられるコンデンサＣ１は、当該複数の蓄電部に対して共通に設けられたプリチャージ用のリレーＳＭＲＰおよび抵抗Ｒ１を経由して供給される直流電圧によって充電される。これにより、複数の蓄電部のうちのいずれの蓄電部が電源に選択されても、コンデンサＣ１のプリチャージ電流をプリチャージ用抵抗Ｒ１によって制限することができる。このように抵抗Ｒ１をコンデンサＣ１の電流制限要素として複数の蓄電部間で共用することにより、蓄電部ごとに開閉器にプリチャージ用抵抗を設置する必要がなくなる。この結果、電源システムの構成を簡素化することができる。

（変更例）
なお、第２蓄電部ＢＡＴ２に蓄えられた電力を用いて退避走行を行なう場合には、第２蓄電部ＢＡＴ２およびコンデンサＣ１の間に、図３（ｂ）で説明した通電経路ｋ２に代えて、図５に示すような通電経路ｋ３を形成することも可能である。

図５を参照して、制御装置３００は、信号ＩＧがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、制御信号ＳＥＢ１をＨレベルに設定してリレーＳＭＲＢ１をオンするとともに、制御信号ＳＥＰをＨレベルに設定してリレーＳＭＲＰをオンする。制御装置３００はさらに、制御信号ＣＥＢ１およびＣＥＧ１をＨレベルに設定してリレーＣＨＲＢ１およびＣＨＲＧ１をオンするとともに、制御信号ＣＥＢ２およびＣＥＧ２をＨレベルに設定してリレーＣＨＲＢ２およびＣＨＲＧ２をオンする。これにより、第２蓄電部ＢＡＴ２とコンデンサＣ１との間には、抵抗Ｒ１が介挿された通電経路ｋ３が形成される。そして、この通電経路ｋ３を経由して第２蓄電部ＢＡＴ２から電力が供給されることにより、コンデンサＣ１が充電される。このとき通電経路ｋ３を流れる電流は抵抗Ｒ１によって制限されるため、コンデンサＣ１への突入電流を抑制できる。

以上のように、本変更例においても、第１蓄電部ＢＡＴ１に対応する第１の開閉器（第１ＳＭＲ１１０）に含まれる抵抗Ｒ１をプリチャージ用抵抗として、第１蓄電部ＢＡＴ１および第２蓄電部ＢＡＴ２で共用することにより、第２の開閉器（第２ＳＭＲ１１２）にプリチャージ用抵抗を新たに設置する必要がなくなる。この結果、電源システムの構成を簡素化することができる。

なお、コンデンサＣ１の電圧ＶＬが予め設定された電圧に到達すると、制御装置３００は、コンデンサＣ１の充電完了条件が成立したと判断して、制御信号ＳＥＢ２およびＳＥＧ２をＨレベルに設定してリレーＳＭＲＢ２およびＳＭＲＧ２をオンするとともに、制御信号ＳＥＢ１，ＳＥＰ，ＣＥＢ１，ＣＥＧ１，ＣＥＢ２，ＣＥＧ２をＬレベルに設定してリレーＳＭＲＢ１、ＳＭＲＰ，ＣＨＲＢ１，ＣＨＲＧ１，ＣＨＲＢ２，ＣＨＲＧ２をそれぞれオフする。

図６は、本発明の実施の形態１の変更例に係る電源システムにおいて、制御装置３００で実行されるコンデンサＣ１のプリチャージに関する処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼び出されて実行される。また、図６のフローチャートの各ステップは、制御装置３００によるソフトウェア処理あるいはハードウェア処理によって実現されるものとする。

図６のフローチャートは、上記の図４のフローチャートと比較して、第２蓄電部ＢＡＴ２によるたコンデンサＣ１のプリチャージを行なう際のリレーのオンオフ制御を示すステップＳ０９およびＳ１１を、ステップＳ０９１およびＳ１１１にそれぞれ変更したものである。よって、図６においては、図４と重複するステップの詳細な説明は繰り返さない。

図６を参照して、制御装置３００は、第２蓄電部ＢＡＴ２から供給される電力によりコンデンサＣ１をプリチャージするときには（ステップＳ０８）、ステップＳ０９１により、ＳＭＲ１１０，１１２およびＣＨＲ２１０，２１２に含まれるリレーのオンオフを制御する。制御装置３００は、図６で説明したように、リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＰ，ＣＨＲＢ１，ＣＨＲＧ１，ＣＨＲＢ２およびＣＨＲＧ２をオンすることにより、第２蓄電部ＢＡＴ２とコンデンサＣ１との間には、抵抗Ｒ１が介挿された通電経路ｋ３を形成する。この通電経路ｋ３を経由して第２蓄電部ＢＡＴ２から電力が供給されることにより、コンデンサＣ１が充電される。

ステップＳ１０では、制御装置３００は、電圧センサ１２５により検出される直流電圧ＶＬが予め設定された電圧Ｖｔｈに到達したか否かを判定する。直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈを下回る場合（ステップＳ１０のＮＯ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０８およびＳ０９１によりコンデンサＣ１を引き続きプリチャージする。

一方、直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈに到達した場合（ステップＳ１０のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ１１１により、コンデンサＣ１の充電完了条件が成立したと判断して、リレーＳＭＲＢ２およびＳＭＲＧ２をオンするとともに、リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＰ，ＣＨＲＢ１，ＣＨＲＧ１，ＣＨＲＢ２，ＣＨＲＧ２をオフする。

［実施の形態２］
実施の形態１では、充電装置２００と蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２との間に設けられる第３および第４の開閉器として、第１ＣＨＲ２１０と第２ＣＨＲ２１２とが充電装置２００に対して互いに並列に接続される構成について例示したが、図１および図２とは異なる構成の開閉器についても、本発明は適用可能である。

図７は、本発明の実施の形態２に係る電源システムに含まれるＳＭＲおよびＣＨＲの詳細な構成を説明する図である。図７のＳＭＲおよびＣＨＲの構成は、実施の形態１の図２で説明されたＳＭＲおよびＣＨＲの構成と比較して、ＣＨＲの構成のみが異なっている。したがって、図７においては、ＳＭＲの詳細な説明は繰り返さない。

図７を参照して、第１ＣＨＲ２１０は、リレーＣＨＲＢ１およびＣＨＲＧ１を含む。リレーＣＨＲＢ１は、第１蓄電部ＢＡＴ１の正極端子と正母線ＰＬ３との間に接続される。リレーＣＨＲＧ１は、第１蓄電部ＢＡＴ１の負極端子と負母線ＮＬ３との間に接続される。リレーＣＨＲＢ１は、制御装置３００からの制御信号ＣＥＢ１に基づいてオンオフされる。リレーＣＨＲＧ１は、制御装置３００からの制御信号ＣＥＧ１に基づいてオンオフされる。上記のように、第１ＣＨＲ２１０は本発明での「第３の開閉器」に対応する。

第２ＣＨＲ２１２は、リレーＣＨＲＢ２およびＣＨＲＧ２を含む。リレーＣＨＲＢ２は、第２蓄電部ＢＡＴ２の正極端子とリレーＣＨＲＢ１との間に接続される。リレーＣＨＲＧ２は、第２蓄電部ＢＡＴ２の負極端子とリレーＣＨＲＧ１との間に接続される。リレーＣＨＲＢ２は、制御装置３００からの制御信号ＣＥＢ２に基づいてオンオフされる。リレーＣＨＲＧ２は、制御装置３００からの制御信号ＣＥＧ２に基づいてオンオフされる。上記のように、第２ＣＨＲ２１２は本発明での「第４の開閉器」に対応する。

図７に示す構成においても、イグニッションキーがオフからオンへ操作されることによって信号ＩＧがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、これに応答して、電源システムにおいて電源が投入され、蓄電部ＢＡＴ１およびＢＡＴ２のうちの正常と診断された蓄電部から正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１への電力供給が開始される。制御装置３００は、信号ＩＧがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、ＳＭＲ１１０，１１２およびＣＨＲ２１０，２１２のオンオフを制御することにより、コンデンサＣ１のプリチャージを実行する。図８は、本発明の実施の形態２による制御装置３００で実行されるコンデンサＣ１のプリチャージに関する処理を説明するための図である。なお、第２蓄電部ＢＡＴ２に異常に生じた場合のコンデンサＣ１のプリチャージについては、実施の形態１の図３（ａ）で示されたものと同様の処理が行なわれるため、図８では、第１蓄電部ＢＡＴ１に異常が生じた場合のコンデンサＣ１のプリチャージに関する処理のみが示される。

図８を参照して、第１蓄電部ＢＡＴ１に異常が生じた場合には、制御装置３００は、信号ＩＧがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、制御信号ＳＥＢ２をＨレベルに設定してリレーＳＭＲＢ２をオンするとともに、制御信号ＳＥＰをＨレベルに設定してリレーＳＭＲＰをオンする。制御装置３００はさらに、制御信号ＣＥＧ２をＨレベルに設定してリレーＣＨＲＧ２をオンする。これにより、第２蓄電部ＢＡＴ２とコンデンサＣ１との間には、抵抗Ｒ１が介挿された通電経路ｋ４が形成される。そして、この通電経路ｋ４を経由して第２蓄電部ＢＡＴ２から電力が供給されることにより、コンデンサＣ１が充電される。このとき通電経路ｋ４を流れる電流は抵抗Ｒ１によって制限されるため、コンデンサＣ１への突入電流を抑制できる。

また本実施の形態２においても、第１蓄電部ＢＡＴ１に対応する第１の開閉器（第１ＳＭＲ１１０）に含まれる抵抗Ｒ１をプリチャージ用抵抗として、第１蓄電部ＢＡＴ１および第２蓄電部ＢＡＴ２で共用することにより、第２の開閉器（第２ＳＭＲ１１２）にプリチャージ用抵抗を新たに設置する必要がなくなる。この結果、電源システムの構成を簡素化することができる。

なお、コンデンサＣ１の電圧ＶＬが予め設定された電圧に到達すると、制御装置３００は、コンデンサＣ１の充電完了条件が成立したと判断して、制御信号ＳＥＧ２をＨレベルに設定してリレーＳＭＲＧ２をオンするとともに、制御信号ＳＥＰ，ＣＥＧ２をＬレベルに設定してリレーＳＭＲＰ，ＣＨＲＧ２をそれぞれオフする。

図９は、本発明の実施の形態２に係る電源システムにおいて、制御装置３００で実行されるコンデンサＣ１のプリチャージに関する処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼び出されて実行される。また、図９のフローチャートの各ステップは、制御装置３００によるソフトウェア処理あるいはハードウェア処理によって実現されるものとする。

図９のフローチャートは、実施の形態１の図４のフローチャートと比較して、第２蓄電部ＢＡＴ２によるたコンデンサＣ１のプリチャージを行なう際のリレーのオンオフ制御を示すステップＳ０９およびＳ１１を、ステップＳ０９２およびＳ１１２にそれぞれ変更したものである。よって、図９においては、図４と重複するステップの詳細な説明は繰り返さない。

図９を参照して、制御装置３００は、第２蓄電部ＢＡＴ２から供給される電力によりコンデンサＣ１をプリチャージするときには（ステップＳ０８）、ステップＳ０９２により、ＳＭＲ１１０，１１２およびＣＨＲ２１０，２１２に含まれるリレーのオンオフを制御する。制御装置３００は、図８で説明したように、リレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＢ２，ＣＨＲＧ２をオンすることにより、第２蓄電部ＢＡＴ２とコンデンサＣ１との間には、抵抗Ｒ１が介挿された通電経路ｋ４を形成する。この通電経路ｋ４を経由して第２蓄電部ＢＡＴ２から電力が供給されることにより、コンデンサＣ１が充電される。

ステップＳ１０では、制御装置３００は、電圧センサ１２５により検出される直流電圧ＶＬが予め設定された電圧Ｖｔｈに到達したか否かを判定する。直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈを下回る場合（ステップＳ１０のＮＯ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０８およびＳ０９２によりコンデンサＣ１を引き続きプリチャージする。

一方、直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈに到達した場合（ステップＳ１０のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ１１２により、コンデンサＣ１の充電完了条件が成立したと判断して、リレーＳＭＲＧ２をオンするとともに、リレーＳＭＲＰ，ＣＨＲＧ２をオフする。

ここで、図８に示される通電経路ｋ４を、実施の形態１の図３（ｂ）に示される通電経路ｋ２と比較すると、通電経路に介挿されるリレーの個数は通電経路ｋ４の方が通電経路ｋ２よりも少ない。このように通電経路に介挿されるリレーの個数を減らしたことによって、本実施の形態２では、第２蓄電部ＢＡＴ２からコンデンサＣ１へ電力を供給するときに発生する電力損失を低減することが可能となる。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、車載される複数の蓄電部のうちの１つの蓄電部に蓄えられた電力を用いた退避走行を行なう場合には、ＰＣＵ１２０に設けられるコンデンサＣ１は、当該複数の蓄電部に対して共通に設けられたプリチャージ用のリレーＳＭＲＰおよび抵抗Ｒ１を経由して供給される直流電圧によって充電される。これにより、複数の蓄電部のうちのいずれの蓄電部が電源に選択されても、コンデンサＣ１のプリチャージ電流をプリチャージ用抵抗Ｒ１によって制限することができる。このように抵抗Ｒ１をコンデンサＣ１の電流制限要素として複数の蓄電部間で共用することにより、蓄電部ごとに開閉器にプリチャージ用抵抗を設置する必要がなくなる。この結果、電源システムの構成を簡素化することができる。

さらにこの発明の実施の形態２によれば、電源として選択された蓄電部とコンデンサとの間に形成される通電経路に介挿されるリレーの個数を減らすことができるため、コンデンサのプリチャージの実行中に当該通電経路で発生する電力損失を低減できる。

なお、実施の形態１および２において蓄電部の個数をさらに増やす場合には、新たに追加される蓄電部に対応させて、ＳＭＲおよびＣＨＲを追加するとともに、第１ＳＭＲ１１０に含まれる抵抗Ｒ１を経由するように当該蓄電部とコンデンサＣ１との間に通電経路を形成することにすれば、同様の効果を得ることができる。

本実施の形態と本発明の構成との対応関係については、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１が本発明での「第１の電力線対」に対応し、コンデンサＣ１が本発明での「コンデンサ」に対応し、正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３が本発明での「第２の電力線対」に対応する。さらに、第１ＳＭＲ１１０（リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＧ１，ＳＭＲＰ，Ｒ１）が本発明での「第１の開閉器」に対応し、第２ＳＭＲ１１２（リレーＳＭＲＢ２，ＳＭＲＧ２）が本発明での「第２の開閉器」に対応する。また、第１ＣＨＲ２１０（リレーＣＨＲＢ１，ＣＨＲＧ１）が本発明での「第３の開閉器」に対応し、第２ＣＨＲ２１２（リレーＳＨＲＢ２，ＣＨＲＧ２）が本発明での「第４の開閉器」に対応する。また、リレーＳＭＲＰが本発明での「プリチャージ用リレー」に対応し、抵抗Ｒ１が本発明での「制限抵抗」に対応する。

なお、実施の形態１，２では、直列接続されたプリチャージ用リレーＳＭＲＰおよび抵抗Ｒ１が、第１蓄電部ＢＡＴ１の負極側に接続されるリレーＳＭＲＧ１に並列接続される構成について例示したが、第１蓄電部ＢＡＴ１の正極側に接続されるリレーＳＭＲＢ１に並列接続される構成についても本発明を適用可能である。この場合においても、第２蓄電部ＢＡＴ２とコンデンサＣ１との間には、プリチャージ用抵抗Ｒ１および正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３を経由する通電経路が形成されるように、ＳＭＲおよびＣＨＲのオンオフが制御される。

なお、電源システムの負荷については特に限定されるものではなく、図１の構成は例示に過ぎないことを確認的に記載する。また、電源システムが適用される車両についても、ハイブリッド自動車または電気自動車等の電動車両以外の電動機を駆動する構成のものであってもよい。

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請求の範囲によって示され、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。

この発明は、外部電源から車載される複数の蓄電部を充電可能な電動車両の電源システムに適用することができる。

１００車両、１１０，１１２ＳＭＲ、１２１コンバータ、１２２，１２３インバータ、１２５電圧センサ、１３０，１３５モータジェネレータ、１４０動力伝達ギヤ、１５０駆動輪、１６０エンジン、２００充電装置、２１０，２１２ＣＨＲ、２２０接続部、３００制御装置、４００充電ケーブル、４１０充電コネクタ、４２０プラグ、４３０電線部、５００外部電源、５１０コンセント、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２電力線、ＢＡＴ１，ＢＡＴ２蓄電部、Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、ＮＬ１，ＮＬ２，ＮＬ３負母線、ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３正母線、Ｒ１抵抗。

Claims

各々が充放電可能に構成された第１および第２の蓄電部と、
前記第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第１の電力線対と、
前記第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第２の電力線対と、
前記第１の蓄電部と前記第１の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第１の開閉器と、
前記第２の蓄電部と前記第１の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第２の開閉器と、
前記第１の蓄電部と前記第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第３の開閉器と、
前記第２の蓄電部と前記第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第４の開閉器と、
前記第１の電力線対間に接続されるコンデンサと、
前記第１から第４の開閉器の開閉を制御するための制御装置とを備え、
前記第１の開閉器は、前記第１の蓄電部と前記第１の電力線対との間に直列接続されたプリチャージ用リレーおよび制限抵抗を含む一方で、前記第２の開閉器は、前記第２の蓄電部と前記第１の電力線対との間に、前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗を含まない構成とされ、
前記制御装置は、前記第２の蓄電部からの電力を用いて前記コンデンサを充電する場合には、前記第２の蓄電部と前記コンデンサとの間に前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗を経由する通電経路を形成するように、前記第１から第４の開閉器の開閉を制御する、電源システム。
前記制御装置は、前記第１の蓄電部からの電力を用いて前記コンデンサを充電する第１の充電動作と、前記第２の蓄電部からの電力を用いて前記コンデンサを充電する第２の充電動作とを選択的に実行可能に構成され、
前記第１の充電動作時には、前記第２から前記第４の開閉器を開成するとともに、前記第１の蓄電部と前記コンデンサとの間に前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗を経由する通電経路を形成するように前記第１の開閉器の開閉を制御し、
前記第２の充電動作時には、前記第２の蓄電部と前記コンデンサとの間に前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗を経由する通電経路を形成するように前記第１から第４の開閉器の開閉を制御する、請求項１に記載の電源システム。
前記第１の開閉器は、前記第１の蓄電部の一方極と前記第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第１のリレーと、前記第１の蓄電部の他方極と前記第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第２のリレーとをさらに含み、
前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗は、前記第２のリレーに並列に接続され、
前記第２の開閉器は、前記第２の蓄電部の一方極と前記第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第３のリレーと、前記第２の蓄電部の他方極と前記第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第４のリレーとを含み、
前記第３の開閉器は、前記第１の蓄電部の一方極と前記第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第５のリレーと、前記第１の蓄電部の他方極と前記第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第６のリレーとを含み、
前記第４の開閉器は、前記第２の蓄電部の一方極と前記第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第７のリレーと、前記第２の蓄電部の他方極と前記第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第８のリレーとを含み、
前記制御装置は、前記第２の充電動作時には、前記第３、第６、第８のリレーおよび前記プリチャージ用リレーをオンし、かつ、前記第１、第２、第４、第５、第７のリレーをオフするように、前記第１から第４の開閉器の開閉を制御する、請求項２に記載の電源システム。
前記第１の開閉器は、前記第１の蓄電部の一方極と前記第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第１のリレーと、前記第１の蓄電部の他方極と前記第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第２のリレーとをさらに含み、
前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗は、前記第２のリレーに並列に接続され、
前記第２の開閉器は、前記第２の蓄電部の一方極と前記第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第３のリレーと、前記第２の蓄電部の他方極と前記第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第４のリレーとを含み、
前記第３の開閉器は、前記第１の蓄電部の一方極と前記第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第５のリレーと、前記第１の蓄電部の他方極と前記第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第６のリレーとを含み、
前記第４の開閉器は、前記第２の蓄電部の一方極と前記第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第７のリレーと、前記第２の蓄電部の他方極と前記第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第８のリレーとを含み、
前記制御装置は、前記第２の充電動作時には、前記第１、第５から第８のリレーおよび前記プリチャージ用リレーをオンし、かつ、前記第２から第４のリレーをオフするように、前記第１から第４の開閉器の開閉を制御する、請求項２に記載の電源システム。
前記第１の開閉器は、前記第１の蓄電部の一方極と前記第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第１のリレーと、前記第１の蓄電部の他方極と前記第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第２のリレーとをさらに含み、
前記プリチャージ用リレーおよび前記制限記抵抗は、前記第２のリレーに並列に接続され、
前記第２の開閉器は、前記第２の蓄電部の一方極と前記第１の電力線対の一方の電力線との間に接続される第３のリレーと、前記第２の蓄電部の他方極と前記第１の電力線対の他方の電力線との間に接続される第４のリレーとを含み、
前記第３の開閉器は、前記第１の蓄電部の一方極と前記第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第５のリレーと、前記第１の蓄電部の他方極と前記第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第６のリレーとを含み、
前記第４の開閉器は、前記第２の蓄電部の一方極と前記第５のリレーとの間に接続される第７のリレーと、前記第２の蓄電部の他方極と前記第６のリレーとの間に接続される第８のリレーとを含み、
前記制御装置は、前記第２の充電動作時には、前記第３、第８のリレーおよび前記プリチャージ用リレーをオンし、かつ、前記第１、第２、第４、第５から第７のリレーをオフするように、前記第１から第４の開閉器の開閉を制御する、請求項２に記載の電源システム。
前記第１の電力線対は、前記第１および第２の蓄電部と負荷との間に配設され、
前記第２の電力線対は、前記第１および第２の蓄電部と、外部電源からの電力を前記第１および第２の蓄電部に供給するための充電装置との間に配設される、請求項１に記載の電源システム。
電源システムと、
前記電源システムから電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動機とを備え、
前記電源システムは、
各々が充放電可能に構成された第１および第２の蓄電部（ＢＡＴ１，ＢＡＴ２）と、
前記第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第１の電力線対と、
前記第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第２の電力線対と、
前記第１の蓄電部と前記第１の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第１の開閉器と、
前記第２の蓄電部と前記第１の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第２の開閉器と、
前記第１の蓄電部と前記第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第３の開閉器と、
前記第２の蓄電部と前記第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第４の開閉器と、
前記第１の電力線対間に接続されるコンデンサと、
前記第１の蓄電部からの電力を用いて前記コンデンサを充電する第１の充電動作と、前記第２の蓄電部からの電力を用いて前記コンデンサを充電する第２の充電動作とを選択的に実行可能に構成された制御装置とを含み、
前記第１の開閉器は、前記第１の蓄電部と前記第１の電力線対との間に直列接続されたプリチャージ用リレーおよび制限抵抗を含む一方で、前記第２の開閉器は、前記第２の蓄電部と前記第１の電力線対との間に、前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗を含まない構成とされ、
前記制御装置は、
前記第１の充電動作時には、前記第２から前記第４の開閉器を開成するとともに、前記第１の蓄電部と前記コンデンサとの間に前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗を経由する通電経路を形成するように前記第１の開閉器の開閉を制御し、
前記第２の充電動作時には、前記第２の蓄電部と前記コンデンサとの間に前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗を経由する通電経路を形成するように前記第１から第４の開閉器の開閉を制御する、車両。
電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
各々が充放電可能に構成された第１および第２の蓄電部と、
前記第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第１の電力線対と、
前記第１および第２の蓄電部が互いに並列に接続される第２の電力線対と、
前記第１の蓄電部と前記第１の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第１の開閉器と、
前記第２の蓄電部と前記第１の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第２の開閉器と、
前記第１の蓄電部と前記第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第３の開閉器と、
前記第２の蓄電部と前記第２の電力線対とを結ぶ経路上に介挿される第４の開閉器と、
前記第１の電力線対間に接続されるコンデンサとを含み、
前記第１の開閉器は、前記第１の蓄電部と前記第１の電力線対との間に直列接続されたプリチャージ用リレーおよび制限抵抗を含む一方で、前記第２の開閉器は、前記第２の蓄電部と前記第１の電力線対との間に、前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗を含まない構成とされ、
前記電源システムは、前記第１の蓄電部からの電力を用いて前記コンデンサを充電する第１の充電動作と、前記第２の蓄電部からの電力を用いて前記コンデンサを充電する第２の充電動作とを選択的に実行可能に構成され、
前記制御方法は、
前記第１の充電動作時には、前記第２から前記第４の開閉器を開成するとともに、前記第１の蓄電部と前記コンデンサとの間に前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗を経由する通電経路を形成するように前記第１の開閉器の開閉を制御するステップと、
前記第２の充電動作時には、前記第２の蓄電部と前記コンデンサとの間に前記プリチャージ用リレーおよび前記制限抵抗を経由する通電経路を形成するように前記第１から第４の開閉器の開閉を制御するステップとを備える、電源システムの制御方法。