JP5672378B2 - 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 - Google Patents

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、車両に搭載された蓄電装置を外部電源から充電し、また外部負荷に蓄電装置から給電可能な電源システムにおいて、外部給電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２０１０−２５９２７４号公報（特許文献１）には、車両外部の外部商用電源から交流電力を受け取って直流電力に変換して高電圧蓄電装置を充電する外部充電機能と、外部交流負荷が交流電力を要求しているときに、高電圧蓄電装置の直流電力を交流電力に変換して外部負荷に供給する外部給電機能とを備えた蓄電装置充電パックが開示される。この蓄電装置充電パックは、高電圧電力を授受する対象の高電圧回路に接続する高電圧接続端子と、外部商用電源または外部交流負荷と接続する外部接続端子と、高電圧蓄電装置と高電圧接続端子との間に設けられるシステムメインリレー部と、高電圧蓄電装置に対し、高電圧接続端子または外部接続端子との接続を切替えるための切替リレー部と、交流負荷交流電力と直流電力とを双方向に変換可能な交直双方向充電器とを備える。

この特許文献１によれば、システムメインリレー部は、正極側リレーと、負極側リレーと、プリチャージ用リレーおよびプリチャージ用抵抗が直列に接続されるプリチャージ用リレー部とを含む。また、切替リレー部は、正極側切替リレーと、負極側切替リレーとを含む。そして、高電圧蓄電装置を外部充電する場合、または、高電圧蓄電装置の電力を外部給電する場合には、システムメインリレー部の各リレーが遮断状態にされ、切替リレー部の正極側切替リレーおよび負極側切替リレーが接続状態とされる。これにより、外部充電時には、外部商用電源からの交流電力が交直双方向充電器によって直流電力に変換され、切替リレー部を経由して直接的に高電圧蓄電装置に供給される。また、外部給電時には、高電圧蓄電装置の直流電力が交直双方向充電器によって交流電力に変換され、切替リレー部を経由して外部交流負荷に供給される。

特開２０１０−２５９２７４号公報

上記の特許文献１では、交直双方向充電器は、切替リレー部の正極側切替リレーを介して高電圧蓄電装置の正極とシステムメインリレー部の正極側リレーとの接続点に接続され、切替リレー部の負極側切替リレーを介して高電圧蓄電装置の負極とシステムメインリレー部の負極側リレーおよびプリチャージ用リレーと相互の接続点に接続される。したがって、外部給電を開始する際、すなわち、切替リレー部の各切替リレーを接続状態とする際には、高電圧蓄電装置から交直双方向充電器に大きな突入電流が流れる虞がある。

このような外部給電開始時における交直双方向充電器への突入電流を制限するためには、切替リレー部に対して、システムメインリレー部と同様に、プリチャージ用リレーおよびプリチャージ用抵抗が直列に接続されるプリチャージ用リレー部をさらに追加する必要がある。そして、外部給電開始後の所定期間において、プリチャージ用リレー部と並列に接続される切替リレーを遮断状態とする一方で、プリチャージ用リレーを接続状態とすることにより、プリチャージ用抵抗によって突入電流を制限することができる。

しかしながら、その一方で、システムメインリレー部と同様の構成からなる切替リレー部を配置したことによって、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、外部給電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、充放電可能な蓄電装置と、第１の開閉装置を介して蓄電装置と接続される第１の電力線対と、第１の電力線対間に接続される第１のコンデンサと、第２の開閉装置を介して蓄電装置と接続される第２の電力線対と、第２の電力線対間に接続される第２のコンデンサと、第１の開閉装置および第２の開閉装置と蓄電装置との間の通電経路を開閉するための第３の開閉装置とを備える。第１の開閉装置は、蓄電装置の一方極と第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、蓄電装置の他方極と第１の電力線対の他方の電力線との間に直列に接続される第２のリレーおよび抵抗とを含む。電源システムは、第１のリレーおよび第２のリレーをオンし、かつ第３の開閉装置を閉成することにより第１のコンデンサを充電した後に、第２の開閉装置を閉成し、かつ第３の開閉装置を開成することにより第２のコンデンサを充電するための制御装置をさらに備える。

好ましくは、蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電池により構成される。第３の開閉装置は、複数の蓄電池間に設けられる。

好ましくは、電源システムは、第２の電力線対を介して蓄電装置と外部との間で双方向の電力変換を行なうための電力変換器をさらに備える。第２のコンデンサは、第２の開閉装置と電力変換器との間に設けられる。制御装置は、蓄電装置から外部負荷へ電力の供給を開始するときには、第１のリレーおよび第２のリレーをオンし、かつ第３の開閉装置を閉成することにより第１のコンデンサを充電した後に、第２の開閉装置を閉成し、かつ第３の開閉装置を開成することにより第２のコンデンサを充電する。

好ましくは、電源システムは、車両駆動力を発生するための交流電動機と、第１の電力線対を介して蓄電装置と交流電動機との間で双方向の電力変換を行なうための電力変換ユニットとをさらに備える。第１のコンデンサは、第１の開閉装置と電力変換ユニットとの間に設けられる。制御装置は、蓄電装置から電力変換ユニットへ電力の供給を開始するときには、第１のリレーおよび第２のリレーをオンし、かつ第３の開閉装置を閉成することにより第１のコンデンサを充電する。

好ましくは、蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電池により構成される。第３の開閉装置は、複数の電池間に設けられる。第２の開閉装置は、蓄電装置の一方極と第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第３のリレーと、蓄電装置の他方極と第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第４のリレーと、第３の開閉装置の接続点と第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第５のリレーとを含む。

好ましくは、制御装置は、第１のリレー、第２のリレー、第４のリレーおよび第５のリレーをオンし、かつ第３の開閉装置を開成することにより第１のコンデンサを充電する第１の期間と、第１の期間の後に第３のリレーをオンし、かつ第５のリレーをオフすることにより第２のコンデンサを充電する第２の期間と、第２の期間の後に第１のリレーおよび第２のリレーをオンし、かつ第３の開閉装置を閉成することにより第１のコンデンサを充電する第３の期間と、第３の期間の後に第３のリレーおよび第４のリレーをオンし、かつ第３の開閉装置を開成することにより第２のコンデンサを充電する第４の期間とを設けるように構成される。

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、充放電可能な蓄電装置と、第１の開閉装置を介して蓄電装置と接続される第１の電力線対と、第１の電力線対間に接続される第１のコンデンサと、第２の開閉装置を介して蓄電装置と接続される第２の電力線対と、第２の電力線対間に接続される第２のコンデンサと、第１の開閉装置および第２の開閉装置と蓄電装置との間の通電経路を開閉するための第３の開閉装置とを含む。第１の開閉装置は、蓄電装置の一方極と第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、蓄電装置の他方極と第１の電力線対の他方の電力線との間に直列に接続される第２のリレーおよび抵抗とを含む。電源システムは、第１のリレーおよび第２のリレーをオンし、かつ第３の開閉装置を閉成することにより第１のコンデンサを充電した後に、第２の開閉装置を閉成し、かつ第３の開閉装置を開成することにより第２のコンデンサを充電するための制御装置をさらに含む。

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、充放電可能な蓄電装置と、第１の開閉装置を介して蓄電装置と接続される第１の電力線対と、第１の電力線対間に接続される第１のコンデンサと、第２の開閉装置を介して蓄電装置と接続される第２の電力線対と、第２の電力線対間に接続される第２のコンデンサと、第１の開閉装置および第２の開閉装置と蓄電装置との間の通電経路を開閉するための第３の開閉装置とを含む。第１の開閉装置は、蓄電装置の一方極と第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、蓄電装置の他方極と第１の電力線対の他方の電力線との間に直列に接続される第２のリレーおよび抵抗とを含む。制御方法は、第１のリレーおよび第２のリレーをオンし、かつ第３の開閉装置を閉成することにより第１のコンデンサを充電するステップと、第１のコンデンサの充電した後に、第２の開閉装置を閉成し、かつ第３の開閉装置を開成することにより第２のコンデンサを充電するステップとを備える。

本発明によれば、車載の蓄電装置から車両外部の外部負荷への電力供給開始時における突入電流を、電源システム起動時の突入電流を制限するために設けられた抵抗によって制限することができる。その結果、蓄電装置と外部負荷との間に電流制限用の抵抗を配置することなく、簡易な構成によって外部給電開始時の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。 本発明の実施の形態１による電源システムの動作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。 外部給電の開始時におけるリレーのオンオフ制御を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２による電源システムの動作を説明するための図である。 本実施の形態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。 本発明の実施の形態３による電源システムの動作を説明するための図である。 本実施の形態３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。 本実施の形態３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。 外部給電の開始時におけるリレーのオンオフ制御を説明するためのタイミングチャートである。

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、直流電源１１０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。

直流電源１１０は、蓄電装置Ｂと、システムメインリレー（以下、ＳＭＲ（System Main Relay）とも称する）１１５とを含む。蓄電装置Ｂは、充放電可能に構成された電力貯蔵要素であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池が適用される。あるいは、電気二重層キャパシタなどの電池以外の電力蓄電要素によって、蓄電装置Ｂを構成してもよい。なお、本実施の形態による電源システムにおいて、蓄電装置Ｂは、直列に接続された複数の蓄電池を含む。

蓄電装置Ｂは、ＳＭＲ１１５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、蓄電装置Ｂ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、蓄電装置Ｂ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。

ＳＭＲ１１５に含まれるリレーの一方端は、蓄電装置Ｂの正極端子および負極端子にそれぞれ接続される。ＳＭＲ１１５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、ＳＭＲ１１５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、蓄電装置ＢとＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。ＳＭＲ１１５は、蓄電装置ＢとＰＣＵ１２０との電気的接続を遮断可能な「第１の開閉装置」の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉装置をＳＭＲ１１５に代えて適用することができる。

ＰＣＵ１２０は、モータジェネレータ１３０，１３５と直流電源１１０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、直流電源１１０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、蓄電装置Ｂ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装置Ｂ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、直流電源１１０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および負母線ＮＬ１へ供給する。これにより、減速時や降坂走行時に蓄電装置Ｂ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（電池電圧ＶＢ、電池電流ＩＢおよび電池温度ＴＢ）を例示する。図示しないが、正母線ＰＬ２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。

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によって蓄電装置Ｂ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、蓄電装置Ｂ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、蓄電装置Ｂ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。さらに、電源システムは、外部負荷（図示せず）が電力を要求しているときには蓄電装置Ｂに蓄えられた電力を外部負荷に供給できる機能を有する。すなわち、電源システムは、外部電源５００から蓄電装置Ｂの充電（外部充電）が可能であるとともに、蓄電装置Ｂから外部負荷への給電（外部給電）が可能に構成される。

具体的には、電源システムは、蓄電装置Ｂの外部充電および蓄電装置Ｂによる外部給電を行なうための構成として、充電装置２００と、充電リレー（ＣＨＲ）２１０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。

一方、車両１００から外部負荷に電力を供給するときには、接続部２２０には、給電ケーブルの放電コンセント（図示せず）が接続される。そして、外部負荷のプラグが、給電ケーブルの放電コンセントに接続されることによって、車両１００から供給される電力が、給電ケーブルの電線部を介して外部負荷に供給される。

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、ＣＨＲ２１０を介して蓄電装置Ｂ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装置Ｂへ供給する。また、外部給電時には、充電装置２００は、制御装置３００からの制御信号ＰＷＤに応じて、蓄電装置Ｂから供給される直流電力を交流電力に変換して外部負荷へ供給する。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双方向に電力変換を行なうための双方向ＡＣ／ＤＣ変換器と、正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３間の電圧変動を減少させるためのコンデンサＣ３とを含んでいる（図２参照）。

ＣＨＲ２１０に含まれるリレーの一方端は、蓄電装置Ｂの正極端子および負極端子にそれぞれ接続される。ＣＨＲ２１０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、ＣＨＲ２１０は、制御装置３００からの制御信号ＳＥ２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、蓄電装置Ｂと充電装置２００との間での電力の供給および遮断を切換える。ＣＨＲ２１０は、蓄電装置Ｂと充電装置２００との電気的接続を遮断可能な「第２の開閉装置」の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉装置をＣＨＲ２１０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、蓄電装置Ｂからの直流電力を交流電力に変換して外部負荷に供給する場合には、以下に説明する図２〜図４に従ってＳＭＲ１１５およびＣＨＲ２１０に含まれるリレーのオンオフを制御することにより、充電装置２００に含まれるコンデンサＣ３の初期充電（プリチャージ）制御を実行する。

図２は、本発明の実施の形態１による電源システムの動作を説明するための図である。
図２を参照して、本実施の形態１による電源システムにおいて、直流電源１１０は、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１の間に直列に接続された２個の電池パックＢＡＴ１，ＢＡＴ２を含んでいる。

電池パックＢＡＴ１は、直列に接続された複数の二次電池セルからなる蓄電池Ｂ１と、リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＧ１とを含む。リレーＳＭＲＢ１は、蓄電池Ｂ１の正極端子と正母線ＰＬ１との間に接続される。リレーＳＭＲＧ１は、蓄電池Ｂ１の負極端子と電池パックＢＡＴ２内部のリレーＳＭＲＢ２との間に接続される。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。

電池パックＢＡＴ２は、直列に接続された複数の二次電池セルからなる蓄電池Ｂ２と、リレーＳＭＲＢ２，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧ２と、抵抗Ｒ１とを含む。リレーＳＭＲＢ２は、電池パックＢＡＴ１内部のリレーＳＭＲＧ１と蓄電池Ｂ２の正極端子との間に接続される。リレーＳＭＲＧ２は、蓄電池Ｂ２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ＳＭＲＧ２に並列に接続される。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。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。

なお、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオンすることによって、電池パックＢＡＴ１の蓄電池Ｂ１と電池パックＢＡＴ２の蓄電池Ｂ２とは直列に接続される。蓄電池Ｂ１および蓄電池Ｂ２は、図１に示す蓄電装置Ｂを構成する。リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２は、制御装置３００からの制御信号ＳＥＧ１およびＳＥＢ２に基づいてそれぞれオンオフすることにより、蓄電装置ＢとＳＭＲ１１５およびＣＨＲ２１０との電気的接続および遮断を切換える。リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２は、蓄電装置Ｂの充放電経路を遮断可能な「第３の開閉装置」の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉装置をリレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２に代えて適用することができる。

電圧センサ１０５は、監視ユニット内に設けられており、蓄電装置Ｂが出力する直流電圧（電池電圧）ＶＢを検出する。また、正母線ＰＬ１に介挿接続されるリレーＳＭＲＢ１、負母線ＮＬ１に介挿接続されるリレーＳＭＲＧ２、および直列接続されるリレーＳＭＲＰおよび抵抗Ｒ１は、図１に示すＳＭＲ１１５を構成する。

ここで、図２に示す構成において、イグニッションキーがオンに操作されることによって電源システムの起動が要求されたときには、制御装置３００は、ＳＭＲ１１５に含まれるリレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰをオンさせることにより、コンデンサＣ１をプリチャージする。コンデンサＣ１のプリチャージ時にリレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰをオンすることで、コンデンサＣ１のプリチャージ電流を抵抗Ｒ１によって制限することができる。なお、システム起動完了後は、抵抗Ｒ１が電力損失を生じさせることから、リレーＳＭＲＰをオフして抵抗Ｒ１を負母線ＮＬ１から切離すとともに、リレーＳＭＲＧ２をオンすることによって、抵抗Ｒ１を介さず蓄電装置Ｂから電力を供給する構成としている。

充電装置２００は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２１５と、コンデンサＣ３とを含む。双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２１５は、制御装置３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３と電力線ＡＣＬ１および電力線ＡＣＬ２との間で双方向に電力変換を行なう。コンデンサＣ３は、正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３の間に接続され、正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３間の電圧変動を減少させる。

ＣＨＲ２１０は、リレーＣＨＲＢと、リレーＣＨＲＧとを含む。リレーＣＨＲＢは、蓄電池Ｂ１の正極端子と正母線ＰＬ３との間に接続される。リレーＣＨＲＧは、蓄電池Ｂ２の負極端子と負母線ＮＬ３との間に接続される。リレーＣＨＲＢは、制御装置３００からの制御信号ＣＥＢに基づいてオンオフされる。リレーＣＨＲＧは、制御装置３００からの制御信号ＣＥＧに基づいてオンオフされる。

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。電圧センサ２０５は、コンデンサＣ３の両端の電圧、すなわち、直流電圧ＶＣ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、蓄電装置Ｂ（蓄電池Ｂ１およびＢ２）からの直流電力を外部負荷へ供給する場合には、制御装置３００は、コンデンサＣ３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Ｃ３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３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３を参照して、制御装置３００は、ステップＳ０１では、接続部２２０からの信号に基づき、外部負荷が接続部２２０に接続されたか否かを判定する。制御装置３００は、外部負荷が接続部２２０に接続されていないと判定されると（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、外部負荷が接続部２２０に接続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、制御信号ＳＥＧ１およびＳＥＢ２をＨ（論理ハイ）レベルに活性化することにより、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオンする。これにより、蓄電池Ｂ１および蓄電池Ｂ２が電気的に接続される。また、蓄電装置Ｂは、ＳＭＲ１１５およびＣＨＲ２１０と電気的に接続される。

次に、制御装置３００は、ステップＳ０３では、電圧センサ１０５により、蓄電装置Ｂが出力する直流電圧、すなわち電池電圧ＶＢを検出する。そして、制御装置３００は、電池電圧ＶＢの検出値が正常範囲内であるか否かを判定する。なお、電池電圧ＶＢの正常範囲は、電池パックＢＡＴ１，ＢＡＴ２の各々の電圧に基づいて予め設定されている。電池電圧ＶＢが正常範囲外であると判定されると（ステップＳ０３のＮＯ判定時）、制御装置３００は、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、電池電圧ＶＢが正常範囲内であると判定されると（ステップＳ０３のＹＥＳ判定時）、制御装置３００は、ステップＳ０４により、制御信号ＳＥＢ１およびＳＥＰをＨレベルに活性化することにより、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰをオンする。これにより、直流電源１１０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。

正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１に供給された電力によりコンデンサＣ１が充電される。制御装置３００は、ステップＳ０５により、電圧センサ１２５により検出される直流電圧ＶＬに基づいて、コンデンサＣ１を予め設定された電圧Ｖｔｈ１まで充電する。

そして、直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈ１に到達すると、制御装置３００は、ステップＳ０６により、制御信号ＳＥＧ１およびＳＥＢ２をＬ（論理ロー）レベルに非活性化することにより、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオフする。これにより、蓄電池Ｂ１と蓄電池Ｂ２との電気的接続が遮断される。また、蓄電装置ＢとＳＭＲ１１５およびＣＨＲ２１０との電気的接続が遮断されることにより、蓄電装置Ｂの放電経路が遮断される。

さらに、制御装置３００は、ステップＳ０７により、制御信号ＣＥＢおよびＣＥＧをＨレベルに活性化することにより、リレーＣＨＲＢおよびＣＨＲＧをオンする。これにより、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１と正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３とは電気的に接続される。そして、正母線ＰＬ１、リレーＳＭＲＢ１，ＣＨＲＢおよび正母線ＰＬ３を経由してコンデンサＣ１からコンデンサＣ３へ直流電圧が供給されることにより、コンデンサＣ３が充電される。制御装置３００は、ステップＳ０８により、電圧センサ２０５により検出される直流電圧ＶＣに基づいて、コンデンサＣ３を予め設定された電圧Ｖｔｈ２まで充電する。

そして、直流電圧ＶＣが電圧Ｖｔｈ２に到達すると、制御装置３００は、ステップＳ０９により、制御信号ＳＥＢ１およびＳＥＰをＬレベルに非活性化させることにより、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰをオフする。これにより、蓄電装置Ｂが正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１から遮断される。また、制御装置３００は、ステップＳ１０により、制御信号ＳＥＧ１およびＳＥＢ２をＨレベルに活性化させることにより、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオンする。これにより、蓄電装置Ｂが正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３に電気的に接続される。

次に、制御装置３００は、蓄電装置Ｂから供給される直流電力を外部負荷に供給可能な交流電力に変換するための制御信号ＰＷＤを生成する。この制御信号ＰＷＤは、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２１５へ出力される。これにより、蓄電装置Ｂから外部負荷への電力供給が開始される。

ここで、ステップＳ０５における電圧Ｖｔｈ１は、コンデンサＣ１の電圧ＶＬが電池電圧ＶＢに略等しくなるまで、コンデンサＣ１が充電されたか否かを判定するためのものである。この電圧Ｖｔｈ１としては、電池電圧ＶＢとの差の絶対値が所定の閾値以下となる範囲内の値を用いることができる。制御装置３００は、コンデンサＣ１の電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈ１に到達したときには、コンデンサＣ１の充電完了条件が成立したものと判断して、ステップＳ０６により蓄電装置Ｂの放電経路を遮断させる。そして、ステップＳ０７により、コンデンサＣ１に蓄えられた電力を用いてコンデンサＣ３を充電する。

また、ステップＳ０８における電圧Ｖｔｈ２は、コンデンサＣ３の電圧ＶＣが電池電圧ＶＢに略等しくなるまで、コンデンサＣ３が充電されたか否かを判定するためのものである。この電圧Ｖｔｈ２としては、電池電圧ＶＢとの差の絶対値が所定の閾値以下となる範囲内の値を用いることができる。このようにコンデンサＣ３を電池電圧ＶＢに略等しくなるまで充電することによって、ステップＳ１０にてリレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオンしても、コンデンサＣ３の電圧ＶＣと電池電圧ＶＢとの電圧差が小さいため、突入電流が発生するのを防止できる。

なお、ステップＳ０８におけるコンデンサＣ３の充電完了条件の成立時には、コンデンサＣ３の電圧ＶＣおよびコンデンサＣ１の電圧ＶＬはともに電池電圧ＶＢに略等しくなる。その一方で、コンデンサＣ３は、ステップＳ０５によってコンデンサＣ１に蓄えられた電力により充電されることから、コンデンサＣ３の電圧ＶＣは電圧Ｖｔｈ１よりも低い電圧に到達する。このときの電圧ＶＣはコンデンサＣ１およびＣ３の容量比によって決まる。この容量比に起因してコンデンサＣ３の電圧ＶＣが電圧Ｖｔｈ２に到達しない場合には、制御装置３００は、電圧ＶＣが電圧Ｖｔｈ２に到達するまで、上述したコンデンサＣ１の充電およびコンデンサＣ３の充電を繰り返し実行する。

また、ステップＳ０６では、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオフすることにより蓄電装置Ｂの放電経路を遮断したが、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２のいずれか一方のみをオフすることにより放電経路を遮断してもよい。

図４は、外部給電の開始時におけるリレーのオンオフ制御を説明するためのタイミングチャートである。

図４を参照して、時刻ｔ１において接続部２２０に外部負荷が接続されると、時刻ｔ２において、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２がオンされる。続いて時刻ｔ３において、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰがオンされると、蓄電装置Ｂから供給される直流電圧ＶＢをリレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰを経由してコンデンサＣ１へ供給することにより、コンデンサＣ１の充電が開始される。このとき、コンデンサＣ１の電圧ＶＬは、コンデンサＣ１の充電が開始される時刻ｔ３以降において徐々に増加する。

時刻ｔ４において電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈ１に到達すると、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２がオフされるとともに、時刻ｔ５においてリレーＣＨＲＢおよびＣＨＲＧがオンされる。コンデンサＣ１の直流電圧ＶＬが正母線ＰＬ１、リレーＳＭＲＢ１およびＣＨＲＢ、正母線ＰＬ３を経由してコンデンサＣ３へ供給されることにより、コンデンサＣ１の放電およびコンデンサＣ３の充電が開始される。これにより、時刻ｔ５以降では、電圧ＶＬが低下する一方で、電圧ＶＣが上昇する。

時刻ｔ６において電圧ＶＣが電圧Ｖｔｈ２に到達すると、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰがオフされるとともに、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２が再びオンされる。これにより、蓄電装置Ｂは正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３と電気的に接続される。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、車載の蓄電装置Ｂから外部負荷に給電する場合には、充電装置２００に設けられるコンデンサＣ３は、ＰＣＵ１２０に設けられるコンデンサＣ１から、コンデンサＣ１の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、コンデンサＣ３のプリチャージ電流を、コンデンサＣ１の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およびＣ３の電流制限要素として共用することにより、ＣＨＲ２１０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。

［実施の形態２］
本発明の実施の形態２では、直流電源が、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１の間に直列に接続された３個の電池パックを含んでいる場合に、制御装置３００で実行されるコンデンサＣ３のプリチャージに関する処理について説明する。なお、本発明の実施の形態２による電源システムの構成は、直流電源１１０Ａを除いて、図１および図２と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。

図５は、本発明の実施の形態２による電源システムの動作を説明するための図である。
図５を参照して、本実施の形態２による電源システムにおいて、直流電源１１０Ａは、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１の間に直列に接続された３個の電池パックＢＡＴ１〜ＢＡＴ３を含んでいる。

電池パックＢＡＴ１は、直列に接続された複数の二次電池セルからなる蓄電池Ｂ１と、リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＧ１とを含む。リレーＳＭＲＢ１は、蓄電池Ｂ１の正極端子と正母線ＰＬ１との間に接続される。リレーＳＭＲＧ１は、蓄電池Ｂ１の負極端子と電池パックＢＡＴ３内部のリレーＳＭＲＢ３との間に接続される。リレーＳＭＲＢ１は、制御装置３００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。

電池パックＢＡＴ２は、直列に接続された複数の二次電池セルからなる蓄電池Ｂ２と、リレーＳＭＲＢ２，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧ２と、抵抗Ｒ１とを含む。リレーＳＭＲＢ２は、電池パックＢＡＴ３内部のリレーＳＭＲＧ３と蓄電池Ｂ２の正極端子との間に接続される。リレーＳＭＲＧ２は、蓄電池Ｂ２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ＳＭＲＧ２に並列に接続される。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。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。

電池パックＢＡＴ３は、直列に接続された複数の二次電池セルからなる蓄電池Ｂ３と、リレーＳＭＲＢ３，ＳＭＲＧ３とを含む。リレーＳＭＲＢ３は、蓄電池Ｂ３の正極端子と電池パックＢＡＴ１内部のリレーＳＭＲＧ１との間に接続される。リレーＳＭＲＧ３は、蓄電池Ｂ３の負極端子と電池パックＢＡＴ２内部のリレーＳＭＲＢ２との間に接続される。リレーＳＭＲＢ３は、制御装置３００からの制御信号ＳＥＢ３に基づいてオンオフされる。リレーＳＭＲＧ３は、制御装置３００からの制御信号ＳＥＧ３に基づいてオンオフされる。

本実施の形態２では、リレーＳＭＲＧ１，ＳＭＲＢ３，ＳＭＲＧ３およびＳＭＲＢ２をオンすることによって、電池パックＢＡＴ１の蓄電池Ｂ１、電池パックＢＡＴ３の蓄電池Ｂ２および電池パックＢＡＴ２の蓄電池Ｂ２は直列に接続される。蓄電池Ｂ１，Ｂ２およびＢ３は、図１に示す蓄電装置Ｂを構成する。リレーＳＭＲＧ１，ＳＭＲＢ３，ＳＭＲＧ３およびＳＭＲＢ２は、本発明での「第３の開閉装置」に対応する。なお、任意の形式の開閉装置をリレーＳＭＲＧ１，ＳＭＲＢ３，ＳＭＲＧ３およびＳＭＲＢ２に代えて適用することができる。

電圧センサ１０５は、蓄電装置Ｂが出力する直流電圧（電池電圧）ＶＢを検出する。また、正母線ＰＬ１に介挿接続されるリレーＳＭＲＢ１、負母線ＮＬ１に介挿接続されるリレーＳＭＲＧ２、および直列接続されるリレーＳＭＲＧ２および抵抗Ｒ１は、図１に示すＳＭＲ１１５を構成する。

図５に示す構成において、蓄電装置Ｂ（蓄電池Ｂ１〜Ｂ３）からの直流電力を外部負荷へ供給する場合には、制御装置３００は、コンデンサＣ３のプリチャージを実行する。図６は、本実施の形態２において、制御装置３００で実行されるコンデンサＣ３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を参照して、制御装置３００は、ステップＳ１１では、接続部２２０からの信号に基づき、外部負荷が接続部２２０に接続されたか否かを判定する。制御装置３００は、外部負荷が接続部２２０に接続されていないと判定されると（ステップＳ１１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、外部負荷が接続部２２０に接続されたと判定されると（ステップＳ１１のＹＥＳ判定時）、制御装置３００は、ステップＳ１２により、制御信号ＳＥＧ１およびＳＥＢ２をＨレベルに活性化することにより、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオンする。制御装置３００はさらに、制御信号ＳＥＢ３およびＳＥＧ３をＨレベルに活性化することにより、リレーＳＭＲＢ３およびＳＭＲＧ３をオンする。これにより、蓄電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が電気的に接続される。また、蓄電装置Ｂは、ＳＭＲ１１５およびＣＨＲ２１０と電気的に接続される。

次に、制御装置３００は、ステップＳ１３では、電圧センサ１０５により検出される電池電圧ＶＢが正常範囲内であるか否かを判定する。電池電圧ＶＢが正常範囲外であると判定されると（ステップＳ１３のＮＯ判定時）、制御装置３００は、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、電池電圧ＶＢが正常範囲内であると判定されると（ステップＳ１３のＹＥＳ判定時）、制御装置３００は、ステップＳ１４により、制御信号ＳＥＢ１およびＳＥＰをＨレベルに活性化することにより、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰをオンする。これにより、直流電源１１０Ａ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。

正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１に供給された電力によりコンデンサＣ１が充電される。制御装置３００は、ステップＳ１５により、電圧センサ１２５により検出される直流電圧ＶＬに基づいて、コンデンサＣ１を予め設定された電圧Ｖｔｈ１まで充電する。

そして、直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈ１に到達すると、制御装置３００は、ステップＳ１６により、制御信号ＳＥＧ１およびＳＥＢ２をＬレベルに非活性化することにより、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオフする。制御装置３００はさらに、制御信号ＳＥＢ３およびＳＥＧ３をＬレベルに非活性化することにより、リレーＳＭＲＢ３およびＳＭＲＧ３をオフする。これにより、蓄電池Ｂ１〜Ｂ３間の電気的接続が遮断される。また、蓄電装置ＢとＳＭＲ１１５およびＣＨＲ２１０との電気的接続が遮断されることにより、蓄電装置Ｂの放電経路が遮断される。

さらに、制御装置３００は、ステップＳ１７により、制御信号ＣＥＢおよびＣＥＧをＨレベルに活性化することにより、リレーＣＨＲＢおよびＣＨＲＧをオンする。これにより、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１と正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３とは電気的に接続される。そして、正母線ＰＬ１、リレーＳＭＲＢ１，ＣＨＲＢおよび正母線ＰＬ３を経由してコンデンサＣ１からコンデンサＣ３へ直流電圧が供給されることにより、コンデンサＣ３が充電される。制御装置３００は、ステップＳ１８により、電圧センサ２０５により検出される直流電圧ＶＣに基づいて、コンデンサＣ３を予め設定された電圧Ｖｔｈ２まで充電する。

そして、直流電圧ＶＣが電圧Ｖｔｈ２に到達すると、制御装置３００は、ステップＳ１９により、制御信号ＳＥＢ１およびＳＥＰをＬレベルに非活性化させることにより、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰをオフする。これにより、蓄電装置Ｂが正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１から遮断される。また、制御装置３００は、ステップＳ２０により、制御信号ＳＥＧ１およびＳＥＢ２をＨレベルに活性化させることにより、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオンする。制御装置３００はさらに、制御信号ＳＥＢ３およびＳＥＧ３をＨレベルに活性化させることにより、リレーＳＭＲＢ３およびＳＭＲＧ３をオンする。これにより、蓄電装置Ｂが正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３に電気的に接続される。

次に、制御装置３００は、蓄電装置Ｂから供給される直流電力を外部負荷に供給可能な交流電力に変換するための制御信号ＰＷＤを生成する。この制御信号ＰＷＤは、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２１５へ出力される。これにより、蓄電装置Ｂから外部負荷への電力供給が開始される。

なお、ステップＳ１６では、リレーＳＭＲＧ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＢ３およびＳＭＲＧ３をオフすることにより蓄電装置Ｂの放電経路を遮断したが、これらのリレーのうちの少なくとも１つをオフすることにより放電経路を遮断してもよい。

［実施の形態３］
本発明の実施の形態３では、コンデンサＣ３を段階的にプリチャージするための電源システムの構成および当該電源システムにおけるコンデンサＣ３のプリチャージに関する処理について説明する。本実施の形態３ではその一例として、コンデンサＣ３のプリチャージを２段階に分けて行なうものとする。なお、本発明の実施の形態３による電源システムの構成は、充電リレー（ＣＨＲ２１２）を除いて、図１および図２と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。

図７は、本発明の実施の形態３による電源システムの動作を説明するための図である。
図７を参照して、本実施の形態３による電源システムにおいて、ＣＨＲ２１２は、リレーＣＨＲＢと、リレーＣＨＲＧと、リレーＣＨＲＧ２とを含む。リレーＣＨＲＢは、蓄電池Ｂ１の正極端子と正母線ＰＬ３との間に接続される。リレーＣＨＲＧは、蓄電池Ｂ２の負極端子と負母線ＮＬ３との間に接続される。リレーＣＨＲＢは、制御装置３００からの制御信号ＣＥＢに基づいてオンオフされる。リレーＣＨＲＧは、制御装置３００からの制御信号ＣＥＧに基づいてオンオフされる。

リレーＣＨＲＧ２は、電池パックＢＡＴ１および電池パックＢＡＴ２の接続点と負母線ＮＬ３との間に接続される。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。

本実施の形態３による電源システムは、図２に示される本実施の形態１による電源システムと比較して、充電リレーＣＨＲに、複数の蓄電池Ｂ１，Ｂ２間の接続点と負母線ＮＬ３とを電気的に接続または遮断するリレーＣＨＲＧ２が新たに追加された点が異なる。本実施の形態３では、蓄電装置Ｂ（蓄電池Ｂ１およびＢ２）からの直流電力を外部負荷へ供給する場合には、制御装置３００は、このリレーＣＨＲＧ２のオンオフ制御をさらに実行することにより、コンデンサＣ３を段階的にプリチャージする。

図８および図９は、本実施の形態３において、制御装置３００で実行されるコンデンサＣ３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８および図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８を参照して、制御装置３００は、ステップＳ２１では、接続部２２０からの信号に基づき、外部負荷が接続部２２０に接続されたか否かを判定する。制御装置３００は、外部負荷が接続部２２０に接続されていないと判定されると（ステップＳ２１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、外部負荷が接続部２２０に接続されたと判定されると（ステップＳ２１のＹＥＳ判定時）、制御装置３００は、ステップＳ２２により、制御信号ＳＥＢ１およびＳＥＧ１をＨレベルに活性化することにより、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＧ１をオンする。また、制御装置３００は、制御信号ＣＥＧ２およびＣＥＧをＨレベルに活性化することにより、リレーＣＨＲＧ２およびＣＨＲＧをオンする。制御装置３００はさらに、制御信号ＳＥＲをＨレベルに活性化することにより、リレーＳＭＲＰをオンする。これにより、電源システム内では、電池パックＢＡＴ１の蓄電池Ｂ１とコンデンサＣ１との間に、リレーＳＭＲＧ１，ＣＨＲＧ２，ＣＨＲＧおよびＳＭＲＰと、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１，ＮＬ３とからなる電力経路が形成される。そして、蓄電池Ｂ１から出力される直流電圧が当該電力経路を経由してコンデンサＣ１へ供給されることにより、コンデンサＣ１が充電される。制御装置３００は、ステップＳ２３により、電圧センサ１２５により検出される直流電圧ＶＬに基づいて、コンデンサＣ１を予め設定された電圧Ｖｔｈ３まで充電する。

そして、直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈ３に到達すると、制御装置３００は、ステップＳ２４により、制御信号ＣＥＧ２およびＳＥＧ１をＬレベルに非活性化することにより、リレーＣＨＲＧ２およびＳＭＲＧ１をオフする。これにより、蓄電池Ｂ１の放電経路が遮断される。

次に、制御装置３００は、ステップＳ２５により、制御信号ＣＥＢをＨレベルに活性化することにより、リレーＣＨＲＢをオンする。これにより、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１と正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３とは電気的に接続される。そして、正母線ＰＬ１、リレーＳＭＲＢ１，ＣＨＲＢおよび正母線ＰＬ３を経由してコンデンサＣ１からコンデンサＣ３へ直流電圧が供給されることにより、コンデンサＣ３が充電される。制御装置３００は、ステップＳ２６により、電圧センサ２０５により検出される直流電圧ＶＣに基づいて、コンデンサＣ３を予め設定された電圧Ｖｔｈ４まで充電する。このときのコンデンサＣ３の充電は、上述した２段階のうちの第１段階に相当する。

そして、直流電圧ＶＣが電圧Ｖｔｈ４に到達すると、制御装置３００は、ステップＳ２７により、制御信号ＣＥＢおよびＣＥＧをＬレベルに非活性化させることにより、リレーＣＨＲＢおよびＣＨＲＧをオフする。制御装置３００はさらに、制御信号ＳＥＢ１およびＳＥＰをＬレベルに非活性化させることにより、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰをオフする。

次に図９を参照して、制御装置３００は、ステップＳ２８により、制御信号ＳＥＧ１およびＳＥＢ２をＨレベルに活性化することにより、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオンする。これにより、蓄電池Ｂ１および蓄電池Ｂ２が電気的に接続される。また、蓄電装置Ｂは、ＳＭＲ１１５およびＣＨＲ２１０と電気的に接続される。

次に、制御装置３００は、ステップＳ２９では、電圧センサ１０５により検出される電池電圧ＶＢが正常範囲内であるか否かを判定する。電池電圧ＶＢが正常範囲外であると判定されると（ステップＳ２９のＮＯ判定時）、制御装置３００は、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、電池電圧ＶＢが正常範囲内であると判定されると（ステップＳ２９のＹＥＳ判定時）、制御装置３００は、ステップＳ３０により、制御信号ＳＥＢ１およびＳＥＰをＨレベルに活性化することにより、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰをオンする。これにより、直流電源１１０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。

正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１に供給された電力によりコンデンサＣ１が充電される。制御装置３００は、ステップＳ３１により、電圧センサ１２５により検出される直流電圧ＶＬに基づいて、コンデンサＣ１を予め設定された電圧Ｖｔｈ１まで充電する。

そして、直流電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈ１に到達すると、制御装置３００は、ステップＳ３２により、制御信号ＳＥＧ１およびＳＥＢ２をＬレベルに非活性化することにより、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオフする。これにより、蓄電池Ｂ１と蓄電池Ｂ２との電気的接続が遮断される。また、蓄電装置ＢとＳＭＲ１１５およびＣＨＲ２１０との電気的接続が遮断されることにより、蓄電装置Ｂの放電経路が遮断される。

さらに、制御装置３００は、ステップＳ３３により、制御信号ＣＥＢおよびＣＥＧをＨレベルに活性化することにより、リレーＣＨＲＢおよびＣＨＲＧをオンする。これにより、正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１と正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３とは電気的に接続される。そして、正母線ＰＬ１、リレーＳＭＲＢ１，ＣＨＲＢおよび正母線ＰＬ３を経由してコンデンサＣ１からコンデンサＣ３へ直流電圧が供給されることにより、コンデンサＣ３が充電される。制御装置３００は、ステップＳ３４により、電圧センサ２０５により検出される直流電圧ＶＣに基づいて、コンデンサＣ３を予め設定された電圧Ｖｔｈ２まで充電する。このときのコンデンサＣ３の充電は、上述した第１段階に続く第２段階に相当する。

そして、直流電圧ＶＣが電圧Ｖｔｈ２に到達すると、制御装置３００は、ステップＳ３５により、制御信号ＳＥＢ１およびＳＥＰをＬレベルに非活性化させることにより、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰをオフする。これにより、蓄電装置Ｂが正母線ＰＬ１および負母線ＮＬ１から遮断される。また、制御装置３００は、ステップＳ３６により、制御信号ＳＥＧ１およびＳＥＢ２をＨレベルに活性化させることにより、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオンする。これにより、蓄電装置Ｂが正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３に電気的に接続される。

次に、制御装置３００は、蓄電装置Ｂから供給される直流電力を外部負荷に供給可能な交流電力に変換するための制御信号ＰＷＤを生成する。この制御信号ＰＷＤは、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２１５へ出力される。これにより、蓄電装置Ｂから外部負荷への電力供給が開始される。

ここで、ステップＳ２３における電圧Ｖｔｈ３は、コンデンサＣ１の電圧ＶＬが蓄電池Ｂ１から出力される直流電圧に略等しくなるまで、コンデンサＣ１が充電されたか否かを判定するためのものである。この電圧Ｖｔｈ３としては、蓄電池Ｂ１の電圧との差の絶対値が所定の閾値以下となる範囲内の値を用いることができる。制御装置３００は、コンデンサＣ１の電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈ３に到達したときには、コンデンサＣ１の第１の充電完了条件が成立したものと判断して、ステップＳ２４により蓄電装置Ｂの放電経路を遮断させる。そして、ステップＳ２５により、コンデンサＣ１に蓄えられた電力を用いてコンデンサＣ３を充電する。

また、ステップＳ２６における電圧Ｖｔｈ４は、コンデンサＣ３の充電の第１段階が完了したか否かを判定するためのものである。この電圧Ｖｔｈ４は、上記の電圧Ｖｔｈ３とコンデンサＣ１，Ｃ３の容量などに基づいて設定される。さらに、ステップＳ３４における電圧Ｖｔｈ２は、コンデンサＣ３の充電の第２段階が完了したか否かを判定するためのものである。なお、この電圧Ｖｔｈ２は、実施の形態１で説明したように、コンデンサＣ３の電圧ＶＣが電池電圧ＶＢに略等しくなるまで、コンデンサＣ３が充電されたか否かを判定するためのものでもある。コンデンサＣ３を電池電圧ＶＢに略等しくなるまで充電することによって、ステップＳ３６にてリレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２をオンしても、コンデンサＣ３の電圧ＶＣと電池電圧ＶＢとの電圧差が小さいため、突入電流が発生するのを防止できる。

図１０は、外部給電の開始時におけるリレーのオンオフ制御を説明するためのタイミングチャートである。

図１０を参照して、時刻ｔ６において接続部２２０に外部負荷が接続されると、時刻ｔ７において、リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＧ１，ＳＭＲＰ，ＣＨＲＧ，ＣＨＲＧ２がオンされる。これにより、蓄電池Ｂ１から供給される直流電圧をプリチャージ用の抵抗Ｒ１を経由してコンデンサＣ１へ供給することにより、コンデンサＣ１の充電が開始される。コンデンサＣ１の電圧ＶＬは、コンデンサＣ１の充電が開始される時刻ｔ７以降において徐々に増加する。

時刻ｔ８において電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈ３に到達すると、リレーＳＭＲＧ１およびＣＨＲＧ２がオフされるとともに、リレーＣＨＲＢがオンされる。コンデンサＣ１の直流電圧ＶＬが正母線ＰＬ１、リレーＳＭＲＢ１およびＣＨＲＢ、正母線ＰＬ３を経由してコンデンサＣ３へ供給されることにより、コンデンサＣ１の放電およびコンデンサＣ３の充電が開始される。これにより、時刻ｔ８以降では、電圧ＶＬが低下する一方で、電圧ＶＣが上昇する。このときのコンデンサＣ３の充電は、図８のステップＳ２６に示される第１段階に相当する。

時刻ｔ９において電圧ＶＣが電圧Ｖｔｈ４に到達すると、リレーＣＨＲＢおよびＣＨＲＧがオンされる。続いて時刻ｔ１０において、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰがオフされる。これにより、第１段階が終了する。

次に、時刻ｔ１１において、リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＧ１，ＳＭＲＢ２およびＳＭＲＰがオンされると、蓄電装置Ｂ（蓄電池Ｂ１およびＢ２）から供給される直流電圧ＶＢをリレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰを経由してコンデンサＣ１へ供給することにより、コンデンサＣ１の充電が開始される。このとき、コンデンサＣ１の電圧ＶＬは、コンデンサＣ１の充電が開始される時刻ｔ１１以降において徐々に増加する。

時刻ｔ１２において電圧ＶＬが電圧Ｖｔｈ１に到達すると、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２がオフされるとともに、リレーＣＨＲＢおよびＣＨＲＧがオンされる。コンデンサＣ１の直流電圧ＶＬが正母線ＰＬ１、リレーＳＭＲＢ１およびＣＨＲＢ、正母線ＰＬ３を経由してコンデンサＣ３へ供給されることにより、コンデンサＣ１の放電およびコンデンサＣ３の充電が開始される。これにより、時刻ｔ１２以降では、電圧ＶＬが低下する一方で、電圧ＶＣが上昇する。このときのコンデンサＣ３の充電は、図８のステップＳ３４に示される第２段階に相当する。

時刻ｔ１３において電圧ＶＣが電圧Ｖｔｈ２に到達すると、リレーＳＭＲＢ１およびＳＭＲＰがオフされるとともに、リレーＳＭＲＧ１およびＳＭＲＢ２が再びオンされる。これにより、第２段階が終了するとともに、蓄電装置Ｂは正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３と電気的に接続される。

以上のように、この発明の実施の形態３では、直流電源１１０が２個の電池パックＢＡＴ１，ＢＡＴ２で構成されることに対応して、コンデンサＣ３のプリチャージが２段階で行なわれる。第１段階として、コンデンサＣ３は、電池パックＢＡＴ１（蓄電池Ｂ１）の出力電力により充電されるコンデンサＣ１から供給される電力により充電される。そして第１段階に続く第２段階では、コンデンサＣ３は、電池パックＢＡＴ１（蓄電池Ｂ１）および電池パックＢＡＴ２（蓄電池Ｂ２）の出力電力により充電されるコンデンサＣ１から供給される電力により充電される。

上記の第１段階および第２段階のいずれにおいても、電池パックＢＡＴ２に設けられたプリチャージ用のリレーＳＭＲＰおよび抵抗Ｒ１が、コンデンサＣ１およびＣ３の電流制限要素として用いられる。コンデンサＣ３のプリチャージを２段階に分けたことにより、コンデンサＣ３のプリチャージ電流を制限するためのプリチャージ用抵抗Ｒ１の抵抗値を小さく抑えることができる。そのため、直流電源１１０の構成する電池パックを増やした場合、たとえば、単一の電池パックＢＡＴ２から２個の電池パックＢＡＴ１およびＢＡＴ２に変更した場合であっても、電池パックＢＡＴ２に設けられたプリチャージ用抵抗Ｒ１をそのまま用いて（すなわち、抵抗値を増加させることなく）、コンデンサＣ３をプリチャージすることが可能となる。この結果、プリチャージ用抵抗Ｒ１における電力損失の増加を抑えるとともに、電源システムの構成を簡素化することができる。

なお、直流電源１１０を構成する電池パックをさらに増やす場合には、新たに追加される電池パックに対応させて、ＣＨＲ２１２にリレーＣＨＲＧ２を追加すれば、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「第１のコンデンサ」に対応する。また、正母線ＰＬ３および負母線ＮＬ３が本発明での「第２の電力線対」に対応し、コンデンサＣ３が本発明での「第２のコンデンサ」に対応する。さらに、ＳＭＲ１１５（リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＧ２，ＳＭＲＰ，Ｒ１）が本発明での「第１の開閉装置」に対応し、ＣＨＲ２１０（リレーＣＨＲＢ，ＣＨＲＧ）が本発明での「第２の開閉装置」に対応し、リレーＳＭＲＧ１，ＳＭＲＢ２が本発明での「第３の開閉装置」に対応する。

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、車載蓄電装置から外部負荷に電力供給が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、１０５，１２５，２０５ 電圧センサ、１１０，１１０Ａ 直流電源、１２１ コンバータ、１２２，１２３ インバータ、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、２１０，２１２ ＣＨＲ、２１５ 双方向ＡＣ／ＤＣ変換器、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、Ｂ 蓄電装置、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 蓄電池、ＢＡＴ１，ＢＡＴ２，ＢＡＴ３ 電池パック、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ、ＣＨＲＢ，ＣＨＲＧ，ＣＨＲＧ２，ＳＭＲＢ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＢ３，ＳＭＲＧ１，ＳＭＲＧ２，ＳＭＲＧ３，ＳＭＲＰ リレー、Ｒ１ 抵抗。

Claims (8)

1. 充放電可能な蓄電装置と、
   第１の開閉装置を介して前記蓄電装置と接続される第１の電力線対と、
   前記第１の電力線対間に接続される第１のコンデンサと、
   第２の開閉装置を介して前記蓄電装置と接続される第２の電力線対と、
   前記第２の電力線対間に接続される第２のコンデンサと、
   前記第１の開閉装置および前記第２の開閉装置と前記蓄電装置との間の通電経路を開閉するための第３の開閉装置とを備え、
   前記第１の開閉装置は、
   前記蓄電装置の一方極と前記第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、
   前記蓄電装置の他方極と前記第１の電力線対の他方の電力線との間に直列に接続される第２のリレーおよび抵抗とを含み、
   前記第１のリレーおよび前記第２のリレーをオンし、かつ前記第３の開閉装置を閉成することにより前記第１のコンデンサを充電した後に、前記第２の開閉装置を閉成し、かつ前記第３の開閉装置を開成することにより前記第２のコンデンサを充電するための制御装置をさらに備える、電源システム。
2. 前記蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電池により構成され、
   前記第３の開閉装置は、前記複数の蓄電池間に設けられる、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記第２の電力線対を介して前記蓄電装置と外部との間で双方向の電力変換を行なうための電力変換器をさらに備え、
   前記第２のコンデンサは、前記第２の開閉装置と前記電力変換器との間に設けられ、
   前記制御装置は、前記蓄電装置から外部負荷へ電力の供給を開始するときには、前記第１のリレーおよび前記第２のリレーをオンし、かつ前記第３の開閉装置を閉成することにより前記第１のコンデンサを充電した後に、前記第２の開閉装置を閉成し、かつ前記第３の開閉装置を開成することにより前記第２のコンデンサを充電する、請求項１または２に記載の電源システム。
4. 車両駆動力を発生するための交流電動機と、
   前記第１の電力線対を介して前記蓄電装置と前記交流電動機との間で双方向の電力変換を行なうための電力変換ユニットとをさらに備え、
   前記第１のコンデンサは、前記第１の開閉装置と前記電力変換ユニットとの間に設けられ、
   前記制御装置は、前記蓄電装置から前記電力変換ユニットへ電力の供給を開始するときには、前記第１のリレーおよび前記第２のリレーをオンし、かつ前記第３の開閉装置を閉成することにより前記第１のコンデンサを充電する、請求項３に記載の電源システム。
5. 前記蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電池により構成され、
   前記第３の開閉装置は、前記複数の蓄電池間に設けられ、
   前記第２の開閉装置は、
   前記蓄電装置の一方極と前記第２の電力線対の一方の電力線との間に接続される第３のリレーと、
   前記蓄電装置の他方極と前記第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第４のリレーと、
   前記第３の開閉装置の接続点と前記第２の電力線対の他方の電力線との間に接続される第５のリレーとを含む、請求項１に記載の電源システム。
6. 前記第３の開閉装置は、前記複数の蓄電池のうちの第１の蓄電池と、前記第１の蓄電池に接続される第２の蓄電池との間に直列に接続される第６のリレーおよび第７のリレーを含み、
   前記第５のリレーは、前記第６のリレーおよび前記第７のリレーの接続点と前記第２の電力線対の他方の電力線との間に接続され、
   前記制御装置は、前記第１のリレー、前記第２のリレー、前記第４のリレー、前記第５のリレーおよび前記第６のリレーをオンし、かつ前記第７のリレーをオフすることにより前記第１のコンデンサを充電する第１の期間と、前記第１の期間の後に前記第３のリレーをオンし、かつ前記第５のリレーおよび前記第６のリレーをオフすることにより前記第２のコンデンサを充電する第２の期間と、前記第２の期間の後に前記第１のリレーおよび前記第２のリレーをオンし、かつ前記第６のリレーおよび前記第７のリレーをオンすることにより前記第１のコンデンサを充電する第３の期間と、前記第３の期間の後に前記第３のリレーおよび前記第４のリレーをオンし、かつ前記第６のリレーおよび前記第７のリレーをオフすることにより前記第２のコンデンサを充電する第４の期間とを設けるように構成される、請求項５に記載の電源システム。
7. 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、
   充放電可能な蓄電装置と、
   第１の開閉装置を介して前記蓄電装置と接続される第１の電力線対と、
   前記第１の電力線対間に接続される第１のコンデンサと、
   第２の開閉装置を介して前記蓄電装置と接続される第２の電力線対と、
   前記第２の電力線対間に接続される第２のコンデンサと、
   前記第１の開閉装置および前記第２の開閉装置と前記蓄電装置との間の通電経路を開閉するための第３の開閉装置とを含み、
   前記第１の開閉装置は、
   前記蓄電装置の一方極と前記第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、
   前記蓄電装置の他方極と前記第１の電力線対の他方の電力線との間に直列に接続される第２のリレーおよび抵抗とを含み、
   前記電源システムは、前記第１のリレーおよび前記第２のリレーをオンし、かつ前記第３の開閉装置を閉成することにより前記第１のコンデンサを充電した後に、前記第２の開閉装置を閉成し、かつ前記第３の開閉装置を開成することにより前記第２のコンデンサを充電するための制御装置をさらに含む、車両。
8. 電源システムの制御方法であって、
   前記電源システムは、
   充放電可能な蓄電装置と、
   第１の開閉装置を介して前記蓄電装置と接続される第１の電力線対と、
   前記第１の電力線対間に接続される第１のコンデンサと、
   第２の開閉装置を介して前記蓄電装置と接続される第２の電力線対と、
   前記第２の電力線対間に接続される第２のコンデンサと、
   前記第１の開閉装置および前記第２の開閉装置と前記蓄電装置との間の通電経路を開閉するための第３の開閉装置とを含み、
   前記第１の開閉装置は、
   前記蓄電装置の一方極と前記第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、
   前記蓄電装置の他方極と前記第１の電力線対の他方の電力線との間に直列に接続される第２のリレーおよび抵抗とを含み、
   前記制御方法は、
   前記第１のリレーおよび前記第２のリレーをオンし、かつ前記第３の開閉装置を閉成することにより前記第１のコンデンサを充電するステップと、
   前記第１のコンデンサを充電した後に、前記第２の開閉装置を閉成し、かつ前記第３の開閉装置を開成することにより前記第２のコンデンサを充電するステップとを備える、電源システムの制御方法。

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