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WO2012164643A1 - 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

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 Download PDF

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WO2012164643A1
WO2012164643A1 PCT/JP2011/062208 JP2011062208W WO2012164643A1 WO 2012164643 A1 WO2012164643 A1 WO 2012164643A1 JP 2011062208 W JP2011062208 W JP 2011062208W WO 2012164643 A1 WO2012164643 A1 WO 2012164643A1
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WO
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power
relay
switchgear
capacitor
storage device
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2011/062208
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
義信 杉山
沖 良二
遠齢 洪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to JP2013517710A priority patent/JP5672378B2/ja
Priority to PCT/JP2011/062208 priority patent/WO2012164643A1/ja
Priority to EP11866851.6A priority patent/EP2717416B1/en
Priority to CN201180071161.4A priority patent/CN103563205B/zh
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    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system, a vehicle including the power supply system, and a control method for the power supply system. More specifically, the power storage device mounted on the vehicle can be charged from an external power source, and an external load can be supplied from the power storage device.
  • the present invention relates to a technique for suppressing an inrush current during external power feeding in a power supply system.
  • Patent Document 1 discloses external charging that receives AC power from an external commercial power supply outside the vehicle, converts it to DC power, and charges the high-voltage power storage device.
  • a power storage device charging pack having a function and an external power supply function that converts DC power of a high-voltage power storage device into AC power and supplies the AC power to an external load when an external AC load requires AC power.
  • the This power storage device charging pack includes a high voltage connection terminal connected to a high voltage circuit to which high voltage power is transferred, an external connection terminal connected to an external commercial power source or an external AC load, and a high voltage connection to the high voltage power storage device.
  • a system main relay section provided between the terminals, a switching relay section for switching the connection between the high voltage connection terminal or the external connection terminals for the high voltage power storage device, and both AC load AC power and DC power And an AC / DC bi-directional charger that can convert the direction.
  • the system main relay unit includes a positive side relay, a negative side relay, and a precharge relay unit in which a precharge relay and a precharge resistor are connected in series.
  • the switching relay unit includes a positive side switching relay and a negative side switching relay.
  • the AC / DC bidirectional charger is connected to a connection point between the positive electrode of the high-voltage power storage device and the positive electrode side relay of the system main relay unit via the positive electrode side switching relay of the switching relay unit.
  • the negative electrode of the high voltage power storage device is connected to the connection point between the negative electrode side relay and the precharging relay of the system main relay unit via the negative electrode side switching relay of the unit. Accordingly, when external power feeding is started, that is, when each switching relay of the switching relay unit is connected, a large inrush current may flow from the high-voltage power storage device to the AC / DC bidirectional charger.
  • a precharge relay and a precharge resistor are connected in series with the switching relay unit, as in the system main relay unit. It is necessary to further add a precharge relay unit connected to the. Then, in a predetermined period after the start of external power feeding, the switching relay connected in parallel with the precharging relay unit is cut off, while the precharging relay is put in the connected state, thereby rushing by the precharging resistor.
  • the current can be limited.
  • the circuit configuration of the power supply system is enlarged and complicated by arranging the switching relay unit having the same configuration as the system main relay unit.
  • an object of the present invention is to provide a power supply system capable of suppressing an inrush current at the time of external power feeding with a simple circuit configuration, and a vehicle and a power supply including the same It is to provide a system control method.
  • a power supply system is connected between a chargeable / dischargeable power storage device, a first power line pair connected to the power storage device via a first switchgear, and a first power line pair.
  • First capacitor to be connected, a second power line pair connected to the power storage device via the second switchgear, a second capacitor connected between the second powerline pair, and the first switchgear
  • a third opening / closing device for opening / closing an energization path between the second opening / closing device and the power storage device.
  • the first switchgear includes a first relay connected between one electrode of the power storage device and one power line of the first power line pair, and the other electrode of the power storage device and the other power line of the first power line pair.
  • the power supply system closes the second switchgear after charging the first capacitor by turning on the first relay and the second relay and closing the third switchgear. And a control device for charging the second capacitor by opening the third switchgear.
  • the power storage device includes a plurality of storage batteries connected in series.
  • the third switchgear is provided between the plurality of storage batteries.
  • the power supply system further includes a power converter for performing bidirectional power conversion between the power storage device and the outside via the second power line pair.
  • the second capacitor is provided between the second switchgear and the power converter.
  • the control device turns on the first relay and the second relay and closes the third switching device to charge the first capacitor. Later, the second capacitor is charged by closing the second switchgear and opening the third switchgear.
  • the power supply system includes an AC motor for generating vehicle driving force, and a power conversion unit for performing bidirectional power conversion between the power storage device and the AC motor via the first power line pair. Further prepare.
  • the first capacitor is provided between the first switchgear and the power conversion unit.
  • the control device charges the first capacitor by turning on the first relay and the second relay and closing the third switching device. To do.
  • the power storage device includes a plurality of storage batteries connected in series.
  • the third switchgear is provided between the plurality of batteries.
  • the second switchgear includes a third relay connected between one pole of the power storage device and one power line of the second power line pair, the other pole of the power storage device and the other power line of the second power line pair.
  • a fifth relay connected between the connection point of the third switchgear and the other power line of the second power line pair.
  • the control device charges the first capacitor by turning on the first relay, the second relay, the fourth relay, and the fifth relay, and opening the third switching device.
  • a third period in which the first capacitor is charged by turning on the relay and the second relay and closing the third switching device; and the third relay and the fourth relay after the third period And a fourth period for charging the second capacitor by opening the third switchgear.
  • a vehicle includes a power supply system and an electric motor that generates a vehicle driving force when supplied with electric power from the power supply system.
  • the power supply system includes a chargeable / dischargeable power storage device, a first power line pair connected to the power storage device via the first switchgear, a first capacitor connected between the first power line pair, A second power line pair connected to the power storage device via two switchgears, a second capacitor connected between the second power line pair, the first switchgear, the second switchgear, and the power storage device A third opening / closing device for opening / closing the energization path between the first and the second.
  • the first switchgear includes a first relay connected between one electrode of the power storage device and one power line of the first power line pair, and the other electrode of the power storage device and the other power line of the first power line pair.
  • a second relay and a resistor connected in series with each other.
  • the power supply system closes the second switchgear after charging the first capacitor by turning on the first relay and the second relay and closing the third switchgear.
  • a controller for charging the second capacitor by opening the third switchgear.
  • the power supply system includes a chargeable / dischargeable power storage device and a first power line pair connected to the power storage device via a first switchgear.
  • a first capacitor connected between the first power line pair, a second power line pair connected to the power storage device via the second switchgear, and a second capacitor connected between the second power line pair. 2 capacitors, and a first switchgear and a third switchgear for opening and closing the energization path between the second switchgear and the power storage device.
  • the first switchgear includes a first relay connected between one electrode of the power storage device and one power line of the first power line pair, and the other electrode of the power storage device and the other power line of the first power line pair.
  • a second relay and a resistor connected in series with each other.
  • the control method includes a step of charging the first capacitor by turning on the first relay and the second relay and closing the third switchgear, and after charging the first capacitor, And closing the switchgear and charging the second capacitor by opening the third switchgear.
  • the inrush current at the start of power supply from the in-vehicle power storage device to the external load outside the vehicle can be limited by the resistance provided to limit the inrush current at the time of starting the power supply system.
  • an inrush current at the start of external power feeding can be suppressed with a simple configuration without disposing a current limiting resistor between the power storage device and the external load.
  • FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle equipped with a power supply system according to an embodiment of the present invention. It is a figure for demonstrating operation
  • FIG. 1 It is a figure for demonstrating operation
  • FIG. It is a timing chart for demonstrating on-off control of the relay at the time of the start of external electric power feeding.
  • FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle 100 equipped with a power supply system according to an embodiment of the present invention.
  • vehicle 100 includes a DC power supply 110, a PCU (Power Control Unit) 120 that is a drive device, motor generators 130 and 135, power transmission gear 140, drive wheels 150, and engine 160. And a control device 300.
  • PCU Power Control Unit
  • DC power supply 110 includes a power storage device B and a system main relay (hereinafter also referred to as SMR (System Main Relay)) 115.
  • the power storage device B is a power storage element configured to be chargeable / dischargeable, and typically, a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery is applied. Or you may comprise the electrical storage apparatus B by electric power electrical storage elements other than batteries, such as an electric double layer capacitor.
  • power storage device B includes a plurality of storage batteries connected in series.
  • the power storage device B is connected to the PCU 120 for driving the motor generators 130 and 135 via the SMR 115. Then, the power storage device B supplies the PCU 120 with electric power for generating the driving force of the vehicle 100. Power storage device B stores the electric power generated by motor generators 130 and 135.
  • the one end of the relay included in SMR 115 is connected to the positive terminal and the negative terminal of power storage device B, respectively.
  • the other end of the relay included in SMR 115 is connected to positive bus PL1 and negative bus NL1 connected to PCU 120, respectively.
  • SMR 115 controls the supply of power between power storage device B and PCU 120 by controlling the conduction state (on) / non-conduction state (off) in accordance with control signal SE1 provided from control device 300. Switch off and on.
  • the SMR 115 is used as a representative example of a “first switchgear” that can cut off the electrical connection between the power storage device B and the PCU 120. That is, any type of switching device can be applied in place of the SMR 115.
  • the PCU 120 is configured to bi-directionally convert power between the motor generators 130 and 135 and the DC power source 110.
  • PCU 120 includes a converter (CONV) 121, and a first inverter (INV1) 122 and a second inverter (INV2) 123 associated with motor generators 130 and 135, respectively.
  • Converter 121 is configured to perform bidirectional DC voltage conversion between DC power supply 110 and positive bus PL2 that transmits the DC link voltage of inverters 122 and 123. That is, the input / output voltage of power storage device B and the DC voltage between positive bus PL2 and negative bus NL1 are boosted or lowered in both directions. Negative bus NL1 extends through inverter 121 toward inverters 122 and 123. The step-up / step-down operation in converter 121 is controlled according to switching command PWC from control device 300.
  • Capacitor C1 is connected between positive bus PL1 and negative bus NL1, and reduces voltage fluctuation between positive bus PL1 and negative bus NL1.
  • Capacitor C2 is connected between positive bus PL2 and negative bus NL1, and reduces voltage fluctuation between positive bus PL2 and negative bus NL1.
  • First inverter 122 and second inverter 123 perform bidirectional power conversion between DC power of positive bus PL2 and negative bus NL1 and AC power input / output to / from motor generators 130 and 135.
  • first inverter 122 converts AC power generated by motor generator 130 by the output of engine 160 into DC power in response to switching command PWI1 from control device 300, and supplies the DC power to positive bus PL2 and negative bus NL1. .
  • power storage device B can be actively charged by the output of engine 160 even while the vehicle is traveling.
  • the first inverter 122 converts DC power from the DC power supply 110 into AC power and supplies it to the motor generator 130 in response to the switching command PMI1 from the control device 300 when the engine 160 is started. Thereby, engine 160 can be started using motor generator 130 as a starter.
  • the second inverter 123 converts the DC power supplied via the positive bus PL2 and the negative bus NL1 into AC power according to the switching command PWI2 from the control device 300, and supplies the AC power to the motor generator 135. Thereby, motor generator 135 generates driving force of vehicle 100.
  • the motor generator 135 generates AC power as the drive wheels 150 are decelerated.
  • second inverter 123 converts AC power generated by motor generator 135 into DC power in response to switching command PWI2 from ECU 300, and supplies the DC power to positive bus PL2 and negative bus NL1.
  • power storage device B is charged during deceleration or downhill travel.
  • the control device 300 is typically an electronic control device mainly composed of a CPU (Central Processing Unit), a memory area such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), and an input / output interface. (ECU: Electronic Control Unit) And the control apparatus 300 performs control which concerns on vehicle driving
  • FIG. 1 illustrates battery data (battery voltage VB, battery current IB, and battery temperature TB) from a monitoring unit (not shown) as information input to the control device 300.
  • a DC voltage detection value by a voltage sensor (not shown) arranged between positive bus PL2 and negative bus NL1 a current detection value of each phase of motor generators 130 and 135, and motor generators 130 and 135
  • the detected rotation angle value is also input to the control device 300.
  • Motor generators 130 and 135 are AC rotating electric machines, for example, permanent magnet type synchronous motors having a rotor in which permanent magnets are embedded. Output torques of motor generators 130 and 135 are transmitted to drive wheels 150 and engine 160 via power transmission gear 140 constituted by a speed reducer and a power split mechanism, and vehicle 100 is caused to travel.
  • the motor generator 135 can generate power by the rotational force of the drive wheels 150 during regenerative braking of the vehicle 100. Then, the generated power is converted into charging power for power storage device B by PCU 120.
  • motor generator 130 is operated exclusively as a generator for generating electric power driven by engine 160
  • motor generator 135 is operated as an electric motor for driving vehicle 100 exclusively by driving drive wheels 150. It shall be operated.
  • a configuration in which two pairs of motor generators and inverters are provided is shown as an example.
  • the number of motor generators and inverters may be one or more than two. .
  • vehicle 100 is described as an example of a hybrid vehicle.
  • the configuration of vehicle 100 is a vehicle equipped with an electric motor for generating vehicle driving force using electric power from power storage device B. If so, the configuration is not limited. That is, the vehicle 100 includes, in addition to a hybrid vehicle that generates vehicle driving force by an engine and an electric motor as shown in FIG.
  • the vehicle power supply system is configured by the parts of the illustrated vehicle 100 excluding the motor generators 130 and 135, the power transmission gear 140, the engine 160, and the drive wheels 150.
  • the power supply system has a function of charging power storage device B using electric power from external power supply 500. Furthermore, the power supply system has a function of supplying power stored in the power storage device B to the external load when an external load (not shown) requests power. That is, the power supply system is configured to be able to charge the power storage device B from the external power supply 500 (external charging) and to supply power from the power storage device B to the external load (external power supply).
  • the power supply system further includes a charging device 200, a charging relay (CHR) 210, and a connection unit 220 as a configuration for performing external charging of the power storage device B and external power feeding by the power storage device B.
  • a charging device 200 a charging relay (CHR) 210
  • a connection unit 220 as a configuration for performing external charging of the power storage device B and external power feeding by the power storage device B.
  • connection unit 220 is provided on the body of the vehicle 100.
  • vehicle 100 receives power from external power supply 500
  • charging connector 410 of charging cable 400 is connected to connecting portion 220.
  • the plug 420 of the charging cable 400 is connected to the outlet 510 of the external power supply 500, whereby the power from the external power supply 500 is transmitted to the vehicle 100 via the electric wire portion 430 of the charging cable 400.
  • a discharge outlet (not shown) of a power feeding cable is connected to the connection unit 220. Then, by connecting the plug of the external load to the discharge outlet of the power supply cable, the power supplied from the vehicle 100 is supplied to the external load via the electric wire portion of the power supply cable.
  • the charging device 200 is connected to the connection unit 220 via the power lines ACL1 and ACL2.
  • Charging device 200 is connected to power storage device B via CHR 210.
  • Charging device 200 converts AC power supplied from external power supply 500 into DC power and supplies it to power storage device B in response to control signal PWD from control device 300 during external charging.
  • charging device 200 converts DC power supplied from power storage device B into AC power and supplies it to an external load in response to control signal PWD from control device 300. It is noted that charging device 200 reduces bidirectional AC / DC converter for performing bidirectional power conversion between AC power and DC power, and voltage fluctuation between positive bus PL3 and negative bus NL3. And a capacitor C3 (see FIG. 2).
  • CHR 210 One end of the relay included in CHR 210 is connected to the positive terminal and the negative terminal of power storage device B, respectively.
  • the other end of the relay included in CHR 210 is connected to positive bus PL3 and negative bus NL3 connected to charging device 200, respectively.
  • CHR 210 supplies power between power storage device B and charging device 200 by controlling the conduction state (on) / non-conduction state (off) in accordance with control signal SE2 from control device 300. And switching off.
  • the CHR 210 is used as a representative example of a “second opening / closing device” that can cut off the electrical connection between the power storage device B and the charging device 200. That is, any type of switching device can be applied in place of the CHR 210.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the power supply system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • DC power supply 110 includes two battery packs BAT1, BAT2 connected in series between positive bus PL1 and negative bus NL1.
  • Battery pack BAT1 includes a storage battery B1 composed of a plurality of secondary battery cells connected in series, and relays SMRB1, SMRG1.
  • Relay SMRB1 is connected between a positive terminal of storage battery B1 and positive bus PL1.
  • Relay SMRG1 is connected between negative electrode terminal of storage battery B1 and relay SMRB2 in battery pack BAT2.
  • Relay SMRB1 is turned on / off based on control signal SEB1 from control device 300 (FIG. 1).
  • Relay SMRG1 is turned on / off based on control signal SEG1 from control device 300.
  • the battery pack BAT2 includes a storage battery B2 composed of a plurality of secondary battery cells connected in series, relays SMRB2, SMRP, SMRG2, and a resistor R1.
  • Relay SMRB2 is connected between relay SMRG1 in battery pack BAT1 and the positive terminal of storage battery B2.
  • Relay SMRG2 is connected between negative electrode terminal of storage battery B2 and negative bus NL1.
  • Relay SMRP and resistor R1 connected in series are connected in parallel to relay SMRG2.
  • Relay SMRB2 is turned on / off based on control signal SEB2 from control device 300.
  • Relay SMRG2 is turned on / off based on control signal SEG2 from control device 300.
  • Relay SMRP is turned on / off based on control signal SEP from control device 300.
  • Relays SMRG1 and SMRB2 are turned on / off based on control signals SEG1 and SEB2 from control device 300, respectively, thereby switching electrical connection and disconnection between power storage device B and SMR 115 and CHR 210.
  • Relays SMRG ⁇ b> 1 and SMRB ⁇ b> 2 are used as a representative example of “third switchgear” capable of blocking the charge / discharge path of power storage device B. That is, any type of switchgear can be applied in place of relays SMRG1 and SMRB2.
  • the voltage sensor 105 is provided in the monitoring unit and detects a DC voltage (battery voltage) VB output from the power storage device B.
  • Relay SMRB1 inserted and connected to positive bus PL1, relay SMRG2 inserted and connected to negative bus NL1, and relay SMRP and resistor R1 connected in series constitute SMR 115 shown in FIG.
  • the control device 300 when the activation of the power supply system is requested by turning on the ignition key, the control device 300 turns on the relays SMRB1 and SMRP included in the SMR 115 to turn on the capacitor. C1 is precharged.
  • the precharge current of the capacitor C1 can be limited by the resistor R1. Since the resistor R1 causes a power loss after the system startup is completed, the relay SMRP is turned off to disconnect the resistor R1 from the negative bus NL1, and the relay SMRG2 is turned on to store the power without passing through the resistor R1.
  • the apparatus B is configured to supply power.
  • the charging device 200 includes a bidirectional AC / DC converter 215 and a capacitor C3.
  • Bidirectional AC / DC converter 215 performs bidirectional power conversion between positive bus PL3 and negative bus NL3 and power line ACL1 and power line ACL2 based on control signal PWD from control device 300.
  • Capacitor C3 is connected between positive bus PL3 and negative bus NL3, and reduces voltage fluctuation between positive bus PL3 and negative bus NL3.
  • CHR 210 includes a relay CHRB and a relay CHRG.
  • Relay CHRB is connected between a positive terminal of storage battery B1 and positive bus PL3.
  • Relay CHRG is connected between negative electrode terminal of storage battery B2 and negative bus NL3.
  • Relay CHRB is turned on / off based on control signal CEB from control device 300.
  • Relay CHRG is turned on / off based on control signal CEG from control device 300.
  • the voltage sensor 125 detects the voltage across the capacitor C1, that is, the DC voltage VL, and outputs the detected value to the control device 300.
  • Voltage sensor 205 detects the voltage across capacitor C 3, that is, DC voltage VC, and outputs the detected value to control device 300.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining processing related to precharging of the capacitor C3 executed by the control device 300.
  • the process of this flowchart is called and executed from a predetermined main routine every predetermined time or every time a predetermined condition is satisfied.
  • Each step in the flowchart of FIG. 3 is realized by software processing (execution of the stored program by the CPU) or hardware processing (operation of the dedicated electronic circuit) by the control device 300.
  • control device 300 determines whether an external load is connected to connection unit 220 based on a signal from connection unit 220. When it is determined that the external load is not connected to connection unit 220 (NO in step S01), control device 300 ends the process without performing a series of subsequent processes.
  • control device 300 activates control signals SEG1 and SEB2 to H (logic high) level in step S02. As a result, relays SMRG1 and SMRB2 are turned on. Thereby, storage battery B1 and storage battery B2 are electrically connected. Power storage device B is electrically connected to SMR 115 and CHR 210.
  • control device 300 detects DC voltage output from power storage device B, that is, battery voltage VB, by voltage sensor 105. Then, control device 300 determines whether or not the detected value of battery voltage VB is within the normal range. Note that the normal range of the battery voltage VB is set in advance based on the voltages of the battery packs BAT1 and BAT2. If it is determined that battery voltage VB is outside the normal range (NO determination in step S03), control device 300 ends the process without performing a series of subsequent processes.
  • control device 300 activates control signals SEB1 and SEP to H level in step S04, thereby Turn on SMRB1 and SMRP. Thereby, power supply from DC power supply 110 to positive bus PL1 and negative bus NL1 is started.
  • Capacitor C1 is charged by the electric power supplied to positive bus PL1 and negative bus NL1.
  • control device 300 charges capacitor C1 to a preset voltage Vth1 based on DC voltage VL detected by voltage sensor 125.
  • control device 300 When DC voltage VL reaches voltage Vth1, control device 300 inactivates control signals SEG1 and SEB2 to L (logic low) level in step S06, thereby turning off relays SMRG1 and SMRB2. Thereby, the electrical connection of storage battery B1 and storage battery B2 is interrupted
  • control device 300 activates control signals CEB and CEG to H level to turn on relays CHRB and CHRG.
  • positive bus PL1 and negative bus NL1 are electrically connected to positive bus PL3 and negative bus NL3.
  • a DC voltage is supplied from capacitor C1 to capacitor C3 via positive bus PL1, relays SMRB1, CHRB and positive bus PL3, so that capacitor C3 is charged.
  • control device 300 charges capacitor C3 to a preset voltage Vth2 based on DC voltage VC detected by voltage sensor 205.
  • control device 300 deactivates relays SMRB1 and SMRP by deactivating control signals SEB1 and SEP to L level in step S09. Thereby, power storage device B is disconnected from positive bus PL1 and negative bus NL1.
  • control device 300 activates control signals SEG1 and SEB2 to H level to turn on relays SMRG1 and SMRB2. Thereby, power storage device B is electrically connected to positive bus PL3 and negative bus NL3.
  • control device 300 generates control signal PWD for converting the DC power supplied from power storage device B into AC power that can be supplied to the external load.
  • This control signal PWD is output to bidirectional AC / DC converter 215. Thereby, power supply from power storage device B to the external load is started.
  • the voltage Vth1 in step S05 is for determining whether or not the capacitor C1 is charged until the voltage VL of the capacitor C1 becomes substantially equal to the battery voltage VB.
  • a value within a range where the absolute value of the difference from the battery voltage VB is equal to or less than a predetermined threshold can be used.
  • control device 300 determines that the charging completion condition for capacitor C1 is satisfied, and blocks the discharge path of power storage device B in step S06.
  • step S07 the capacitor C3 is charged using the power stored in the capacitor C1.
  • the voltage Vth2 in step S08 is for determining whether or not the capacitor C3 is charged until the voltage VC of the capacitor C3 becomes substantially equal to the battery voltage VB.
  • a value within a range where the absolute value of the difference from the battery voltage VB is equal to or less than a predetermined threshold can be used.
  • the voltage VC of the capacitor C3 and the voltage VL of the capacitor C1 are both substantially equal to the battery voltage VB.
  • the voltage VC of the capacitor C3 reaches a voltage lower than the voltage Vth1.
  • the voltage VC at this time is determined by the capacitance ratio of the capacitors C1 and C3.
  • step S06 the discharge path of power storage device B is cut off by turning off relays SMRG1 and SMRB2, but the discharge path may be cut off by turning off only one of relays SMRG1 and SMRB2.
  • FIG. 4 is a timing chart for explaining relay ON / OFF control at the start of external power feeding.
  • connection unit 220 when an external load is connected to connection unit 220 at time t1, relays SMRG1 and SMRB2 are turned on at time t2. Subsequently, when relays SMRB1 and SMRP are turned on at time t3, charging of capacitor C1 is started by supplying DC voltage VB supplied from power storage device B to capacitor C1 via relays SMRB1 and SMRP. The At this time, the voltage VL of the capacitor C1 gradually increases after time t3 when charging of the capacitor C1 is started.
  • the capacitor C3 provided in the charging device 200 is changed from the capacitor C1 provided in the PCU 120 to the capacitor C1. It is charged by a DC voltage supplied via a relay SMRP for precharging C1 and a resistor R1.
  • the precharge current of the capacitor C3 can be limited by the precharge resistor R1 of the capacitor C1.
  • the resistor R1 as a current limiting element for the capacitors C1 and C3, it is not necessary to newly install a precharging resistor in the CHR 210.
  • the configuration of the power supply system can be simplified.
  • Embodiment 2 In Embodiment 2 of the present invention, when the DC power supply includes three battery packs connected in series between positive bus PL1 and negative bus NL1, capacitor C3 executed by control device 300 is provided. Processing related to precharging will be described. Since the configuration of the power supply system according to the second embodiment of the present invention is the same as that of FIGS. 1 and 2 except for DC power supply 110A, detailed description will not be repeated.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the power supply system according to the second embodiment of the present invention.
  • DC power supply 110A includes three battery packs BAT1 to BAT3 connected in series between positive bus PL1 and negative bus NL1.
  • Battery pack BAT1 includes a storage battery B1 composed of a plurality of secondary battery cells connected in series, and relays SMRB1, SMRG1.
  • Relay SMRB1 is connected between a positive terminal of storage battery B1 and positive bus PL1.
  • Relay SMRG1 is connected between negative electrode terminal of storage battery B1 and relay SMRB3 in battery pack BAT3.
  • Relay SMRB1 is turned on / off based on control signal SEB1 from control device 300.
  • Relay SMRG1 is turned on / off based on control signal SEG1 from control device 300.
  • the battery pack BAT2 includes a storage battery B2 composed of a plurality of secondary battery cells connected in series, relays SMRB2, SMRP, SMRG2, and a resistor R1.
  • Relay SMRB2 is connected between relay SMRG3 in battery pack BAT3 and the positive terminal of storage battery B2.
  • Relay SMRG2 is connected between negative electrode terminal of storage battery B2 and negative bus NL1.
  • Relay SMRP and resistor R1 connected in series are connected in parallel to relay SMRG2.
  • Relay SMRB2 is turned on / off based on control signal SEB2 from control device 300.
  • Relay SMRG2 is turned on / off based on control signal SEG2 from control device 300.
  • Relay SMRP is turned on / off based on control signal SEP from control device 300.
  • Battery pack BAT3 includes a storage battery B3 including a plurality of secondary battery cells connected in series, and relays SMRB3 and SMRG3.
  • Relay SMRB3 is connected between a positive terminal of storage battery B3 and relay SMRG1 in battery pack BAT1.
  • Relay SMRG3 is connected between negative electrode terminal of storage battery B3 and relay SMRB2 in battery pack BAT2.
  • Relay SMRB3 is turned on / off based on control signal SEB3 from control device 300.
  • Relay SMRG3 is turned on / off based on control signal SEG3 from control device 300.
  • the voltage sensor 105 detects a DC voltage (battery voltage) VB output from the power storage device B.
  • Relay SMRB1 inserted and connected to positive bus PL1, relay SMRG2 inserted and connected to negative bus NL1, relay SMRG2 connected in series and resistor R1 constitute SMR 115 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining processing relating to precharging of the capacitor C3 executed by the control device 300 in the second embodiment. The process of this flowchart is called and executed from a predetermined main routine every predetermined time or every time a predetermined condition is satisfied. Each step in the flowchart of FIG. 6 is realized by software processing or hardware processing by the control device 300.
  • control device 300 determines whether or not an external load is connected to connection unit 220 based on a signal from connection unit 220. When it is determined that the external load is not connected to connection unit 220 (when NO is determined in step S11), control device 300 ends the process without performing a series of subsequent processes.
  • control device 300 activates control signals SEG1 and SEB2 to H level in step S12, thereby relaying SMRG1 and SMRB2 are turned on. Control device 300 further activates control signals SEB3 and SEG3 to H level to turn on relays SMRB3 and SMRG3. Thereby, storage battery B1, B2, B3 is electrically connected. Power storage device B is electrically connected to SMR 115 and CHR 210.
  • step S13 the control device 300 determines whether or not the battery voltage VB detected by the voltage sensor 105 is within the normal range. If it is determined that battery voltage VB is outside the normal range (NO determination in step S13), control device 300 ends the process without performing a series of subsequent processes.
  • control device 300 activates control signals SEB1 and SEP to H level in step S14, thereby relaying Turn on SMRB1 and SMRP. Thereby, power supply from DC power supply 110A to positive bus PL1 and negative bus NL1 is started.
  • Capacitor C1 is charged by the electric power supplied to positive bus PL1 and negative bus NL1.
  • control device 300 charges capacitor C1 to a preset voltage Vth1 based on DC voltage VL detected by voltage sensor 125.
  • control device 300 When DC voltage VL reaches voltage Vth1, control device 300 inactivates control signals SEG1 and SEB2 to L level in step S16 to turn off relays SMRG1 and SMRB2. Control device 300 further deactivates relays SMRB3 and SMRG3 by deactivating control signals SEB3 and SEG3 to L level. As a result, the electrical connection between the storage batteries B1 to B3 is interrupted. Further, the electrical connection between power storage device B and SMR 115 and CHR 210 is interrupted, whereby the discharge path of power storage device B is interrupted.
  • control device 300 turns on relays CHRB and CHRG by activating control signals CEB and CEG to H level in step S17.
  • positive bus PL1 and negative bus NL1 are electrically connected to positive bus PL3 and negative bus NL3.
  • a DC voltage is supplied from capacitor C1 to capacitor C3 via positive bus PL1, relays SMRB1, CHRB and positive bus PL3, so that capacitor C3 is charged.
  • control device 300 charges capacitor C3 to a preset voltage Vth2 based on DC voltage VC detected by voltage sensor 205.
  • control device 300 turns off relays SMRB1 and SMRP by deactivating control signals SEB1 and SEP to L level in step S19. Thereby, power storage device B is disconnected from positive bus PL1 and negative bus NL1.
  • control device 300 activates control signals SEG1 and SEB2 to H level to turn on relays SMRG1 and SMRB2.
  • Control device 300 further activates control signals SEB3 and SEG3 to H level to turn on relays SMRB3 and SMRG3.
  • power storage device B is electrically connected to positive bus PL3 and negative bus NL3.
  • control device 300 generates control signal PWD for converting the DC power supplied from power storage device B into AC power that can be supplied to the external load.
  • This control signal PWD is output to bidirectional AC / DC converter 215. Thereby, power supply from power storage device B to the external load is started.
  • step S16 the discharge path of power storage device B is cut off by turning off relays SMRG1, SMRB2, SMRB3, and SMRG3. However, the discharge path is cut off by turning off at least one of these relays. Also good.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the power supply system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • CHR 212 includes a relay CHRB, a relay CHRG, and a relay CHRG2.
  • Relay CHRB is connected between a positive terminal of storage battery B1 and positive bus PL3.
  • Relay CHRG is connected between negative electrode terminal of storage battery B2 and negative bus NL3.
  • Relay CHRB is turned on / off based on control signal CEB from control device 300.
  • Relay CHRG is turned on / off based on control signal CEG from control device 300.
  • Relay CHRG2 is connected between the connection point of battery pack BAT1 and battery pack BAT2 and negative bus NL3. Relay CHRG2 is turned on / off based on control signal CEG2 from control device 300.
  • the power supply system according to the third embodiment electrically connects the connection point between the plurality of storage batteries B1 and B2 and the negative bus NL3 to the charging relay CHR.
  • the difference is that a relay CHRG2 to be connected or disconnected is newly added.
  • control device 300 when DC power from power storage device B (storage batteries B1 and B2) is supplied to an external load, control device 300 further performs on / off control of relay CHRG2 to provide capacitor C3. Is precharged step by step.
  • FIG. 8 and FIG. 9 are flowcharts for explaining processing related to precharging of the capacitor C3 executed by the control device 300 in the third embodiment.
  • the process of this flowchart is called and executed from a predetermined main routine every predetermined time or every time a predetermined condition is satisfied.
  • 8 and 9 are realized by software processing or hardware processing by the control device 300.
  • control device 300 determines whether an external load is connected to connection unit 220 based on a signal from connection unit 220. When it is determined that the external load is not connected to connection unit 220 (NO in step S21), control device 300 ends the process without performing a series of subsequent processes.
  • control device 300 activates control signals SEB1 and SEG1 to H level in step S22, thereby relaying SMRB1 and SMRG1 are turned on.
  • Control device 300 activates control signals CEG2 and CEG to H level to turn on relays CHRG2 and CHRG.
  • Controller 300 further activates control signal SER to H level to turn on relay SMRP.
  • a power path including relays SMRG1, CHRG2, CHRG, and SMRP, positive bus PL1, and negative buses NL1, NL3 is formed between storage battery B1 of battery pack BAT1 and capacitor C1. .
  • control device 300 charges capacitor C1 to a preset voltage Vth3 based on DC voltage VL detected by voltage sensor 125.
  • control device 300 deactivates relays CHRG2 and SMRG1 by deactivating control signals CEG2 and SEG1 to L level in step S24. Thereby, the discharge path of storage battery B1 is interrupted.
  • control device 300 activates control signal CEB to H level to turn on relay CHRB.
  • positive bus PL1 and negative bus NL1 are electrically connected to positive bus PL3 and negative bus NL3.
  • a DC voltage is supplied from capacitor C1 to capacitor C3 via positive bus PL1, relays SMRB1, CHRB and positive bus PL3, so that capacitor C3 is charged.
  • control device 300 charges capacitor C3 to preset voltage Vth4 based on DC voltage VC detected by voltage sensor 205. The charging of the capacitor C3 at this time corresponds to the first stage of the two stages described above.
  • control device 300 turns off relays CHRB and CHRG by deactivating control signals CEB and CEG to L level in step S27.
  • Control device 300 further deactivates relays SMRB1 and SMRP by inactivating control signals SEB1 and SEP to the L level.
  • control device 300 activates control signals SEG1 and SEB2 to H level in step S28 to turn on relays SMRG1 and SMRB2. Thereby, storage battery B1 and storage battery B2 are electrically connected. Power storage device B is electrically connected to SMR 115 and CHR 210.
  • step S29 the control device 300 determines whether or not the battery voltage VB detected by the voltage sensor 105 is within a normal range. When it is determined that battery voltage VB is out of the normal range (when NO is determined in step S29), control device 300 ends the process without performing a series of subsequent processes.
  • control device 300 activates control signals SEB1 and SEP to H level in step S30, thereby relaying Turn on SMRB1 and SMRP. Thereby, power supply from DC power supply 110 to positive bus PL1 and negative bus NL1 is started.
  • Capacitor C1 is charged by the electric power supplied to positive bus PL1 and negative bus NL1.
  • control device 300 charges capacitor C1 to a preset voltage Vth1 based on DC voltage VL detected by voltage sensor 125.
  • control device 300 turns off relays SMRG1 and SMRB2 by deactivating control signals SEG1 and SEB2 to the L level in step S32. Thereby, the electrical connection of storage battery B1 and storage battery B2 is interrupted
  • control device 300 activates control signals CEB and CEG to H level to turn on relays CHRB and CHRG.
  • positive bus PL1 and negative bus NL1 are electrically connected to positive bus PL3 and negative bus NL3.
  • a DC voltage is supplied from capacitor C1 to capacitor C3 via positive bus PL1, relays SMRB1, CHRB and positive bus PL3, so that capacitor C3 is charged.
  • control device 300 charges capacitor C3 to a preset voltage Vth2 based on DC voltage VC detected by voltage sensor 205. The charging of the capacitor C3 at this time corresponds to the second stage following the first stage described above.
  • control device 300 turns off relays SMRB1 and SMRP by deactivating control signals SEB1 and SEP to L level in step S35. Thereby, power storage device B is disconnected from positive bus PL1 and negative bus NL1.
  • control device 300 activates control signals SEG1 and SEB2 to H level to turn on relays SMRG1 and SMRB2. Thereby, power storage device B is electrically connected to positive bus PL3 and negative bus NL3.
  • control device 300 generates control signal PWD for converting the DC power supplied from power storage device B into AC power that can be supplied to the external load.
  • This control signal PWD is output to bidirectional AC / DC converter 215. Thereby, power supply from power storage device B to the external load is started.
  • the voltage Vth3 in step S23 is for determining whether or not the capacitor C1 is charged until the voltage VL of the capacitor C1 becomes substantially equal to the DC voltage output from the storage battery B1.
  • a value within a range where the absolute value of the difference from the voltage of the storage battery B1 is equal to or less than a predetermined threshold can be used.
  • control device 300 determines that the first charging completion condition for capacitor C1 is satisfied, and blocks the discharge path of power storage device B in step S24.
  • step S25 the capacitor C3 is charged using the electric power stored in the capacitor C1.
  • the voltage Vth4 in step S26 is for determining whether or not the first stage of charging the capacitor C3 has been completed.
  • the voltage Vth4 is set based on the voltage Vth3 and the capacitances of the capacitors C1 and C3.
  • the voltage Vth2 in step S34 is for determining whether or not the second stage of charging the capacitor C3 has been completed.
  • the voltage Vth2 is also used to determine whether or not the capacitor C3 is charged until the voltage VC of the capacitor C3 becomes substantially equal to the battery voltage VB, as described in the first embodiment.
  • step S36 By charging capacitor C3 until it is substantially equal to battery voltage VB, even if relays SMRG1 and SMRB2 are turned on in step S36, the voltage difference between voltage VC of capacitor C3 and battery voltage VB is small. It can be prevented from occurring.
  • FIG. 10 is a timing chart for explaining relay ON / OFF control at the start of external power feeding.
  • connection unit 220 when an external load is connected to connection unit 220 at time t6, relays SMRB1, SMRG1, SMRP, CHRG, and CHRG2 are turned on at time t7. Thereby, the charging of the capacitor C1 is started by supplying the DC voltage supplied from the storage battery B1 to the capacitor C1 via the precharging resistor R1. The voltage VL of the capacitor C1 gradually increases after time t7 when charging of the capacitor C1 is started.
  • the capacitor C3 is precharged in two stages in correspondence with the DC power supply 110 being constituted by the two battery packs BAT1 and BAT2.
  • the capacitor C3 is charged by electric power supplied from the capacitor C1 that is charged by output power of the battery pack BAT1 (storage battery B1).
  • the capacitor C3 is charged with electric power supplied from the capacitor C1 that is charged with the output power of the battery pack BAT1 (storage battery B1) and the battery pack BAT2 (storage battery B2).
  • the precharge relay SMRP and the resistor R1 provided in the battery pack BAT2 are used as current limiting elements for the capacitors C1 and C3.
  • the resistance value of the precharge resistor R1 for limiting the precharge current of the capacitor C3 can be kept small. Therefore, when the number of battery packs constituting the DC power supply 110 is increased, for example, even when the battery pack BAT2 is changed to two battery packs BAT1 and BAT2, the precharge provided in the battery pack BAT2 is provided.
  • the capacitor C3 can be precharged by using the resistor R1 as it is (that is, without increasing the resistance value). As a result, an increase in power loss in the precharging resistor R1 can be suppressed, and the configuration of the power supply system can be simplified.
  • positive bus PL1 and negative bus NL1 correspond to the “first power line pair” in the present invention
  • capacitor C1 corresponds to the “first power line” in the present invention
  • capacitor C3 corresponds to the “second capacitor” in the present invention
  • SMR115 (relays SMRB1, SMRG2, SMRP, R1) corresponds to the “first switchgear” in the present invention
  • CHR210 (relays CHRB, CHRG) corresponds to the “second switchgear” in the present invention.
  • Relays SMRG1 and SMRB2 correspond to the “third switchgear” in the present invention.
  • the load of the power supply system is not particularly limited, and it is described in a confirming manner that the configuration of FIG. 1 is merely an example.
  • the vehicle to which the power supply system is applied may also be configured to drive an electric motor other than an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • the present invention can be applied to a power supply system for an electric vehicle that can supply electric power from an in-vehicle power storage device to an external load.

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Abstract

 第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)は、蓄電装置(B1,B2)と第1の電力線対(PL1,NL1)との間に接続される。第2の開閉装置(CHRB,CHRG)は、蓄電装置(B1,B2)と第2の電力線対(PL3,NL3)との間に接続される。第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)は、第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)および第2の開閉装置(CHRB,CHRG)と蓄電装置(B1,B2)との間の通電経路を開閉する。制御装置は、外部給電を開始するときには、第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)および第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を閉成することにより第1の電力線対(PL1,NL1)間に接続される第1のコンデンサ(C1)を充電した後に、第2の開閉装置(CHRB,CHRG)を閉成し、かつ第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を開成することにより第2の電力線対(PL3,NL3)間に接続された第2のコンデンサ(C3)を充電する。

Description

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
 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、ECU300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(B)と、
     第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)を介して前記蓄電装置(B)と接続される第1の電力線対(PL1,NL1)と、
     前記第1の電力線対(PL1,NL1)間に接続される第1のコンデンサ(C1)と、
     第2の開閉装置(CHRB,CHRG)を介して前記蓄電装置(B)と接続される第2の電力線対(PL3,NL3)と、
     前記第2の電力線対(PL3,NL3)間に接続される第2のコンデンサ(C3)と、
     前記第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)および前記第2の開閉装置(CHRB,CHRG)と前記蓄電装置(B)との間の通電経路を開閉するための第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)とを備え、
     前記第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)は、
     前記蓄電装置(B)の一方極と前記第1の電力線対(PL1,NL1)の一方の電力線との間に接続される第1のリレー(SMRB1)と、
     前記蓄電装置(B)の他方極と前記第1の電力線対(PL1,NL1)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(SMRP)および抵抗(R1)とを含み、
     前記第1のリレー(SMRB1)および前記第2のリレー(SMRP)をオンし、かつ前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を閉成することにより前記第1のコンデンサ(C1)を充電した後に、前記第2の開閉装置(CHRB,CHRG)を閉成し、かつ前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を開成することにより前記第2のコンデンサ(C3)を充電するための制御装置(300)をさらに備える、電源システム。
  2.  前記蓄電装置(B)は、直列に接続された複数の蓄電池(B1,B2)により構成され、
     前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)は、前記複数の蓄電池(B1,B2)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(PL3,NL3)を介して前記蓄電装置(B)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(215)をさらに備え、
     前記第2のコンデンサ(C3)は、前記第2の開閉装置(CHRB,CHRG)と前記電力変換器(215)との間に設けられ、
     前記制御装置(300)は、前記蓄電装置(B)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(SMRB1)および前記第2のリレー(SMRP)をオンし、かつ前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を閉成することにより前記第1のコンデンサ(C1)を充電した後に、前記第2の開閉装置(CHRB,CHRG)を閉成し、かつ前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を開成することにより前記第2のコンデンサ(C3)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(135)と、
     前記第1の電力線対(PL1,NL1)を介して前記蓄電装置(B)と前記交流電動機(135)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(120)とをさらに備え、
     前記第1のコンデンサ(C1)は、前記第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)と前記電力変換ユニット(120)との間に設けられ、
     前記制御装置(300)は、前記蓄電装置(B)から前記電力変換ユニット(120)へ電力の供給を開始するときには、前記第1のリレー(SMRB1)および前記第2のリレー(SMRP)をオンし、かつ前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を閉成することにより前記第1のコンデンサ(C1)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(B)は、直列に接続された複数の蓄電池(B1,B2)により構成され、
     前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)は、前記複数の蓄電池(B1,B2)間に設けられ、
     前記第2の開閉装置(CHRB,CHRG,CHRG2)は、
     前記蓄電装置(B)の一方極と前記第2の電力線対(PL3,NL3)の一方の電力線との間に接続される第3のリレー(CHRB)と、
     前記蓄電装置(B)の他方極と前記第2の電力線対(PL3,NL3)の他方の電力線との間に接続される第4のリレー(CHRG)と、
     前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)の接続点と前記第2の電力線対(PL3,NL3)の他方の電力線との間に接続される第5のリレー(CHRG2)とを含む、請求項1に記載の電源システム。
  6.  前記制御装置(300)は、前記第1のリレー(SMRB1)、前記第2のリレー(SMRP)、前記第4のリレー(CHRG)および前記第5のリレー(CHRG2)をオンし、かつ前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を開成することにより前記第1のコンデンサ(C1)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(CHRB)をオンし、かつ前記第5のリレー(CHRG2)をオフすることにより前記第2のコンデンサ(C3)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(SMRB1)および前記第2のリレー(SMRP)をオンし、かつ前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を閉成することにより前記第1のコンデンサ(C1)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3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を開成することにより前記第2のコンデンサ(C3)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(B)と、
     第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)を介して前記蓄電装置(B)と接続される第1の電力線対(PL1,NL1)と、
     前記第1の電力線対(PL1,NL1)間に接続される第1のコンデンサ(C1)と、
     第2の開閉装置(CHRB,CHRG)を介して前記蓄電装置(B)と接続される第2の電力線対(PL3,NL3)と、
     前記第2の電力線対(PL3,NL3)間に接続される第2のコンデンサ(C3)と、
     前記第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)および前記第2の開閉装置(CHRB,CHRG)と前記蓄電装置(B)との間の通電経路を開閉するための第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)とを含み、
     前記第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)は、
     前記蓄電装置(B)の一方極と前記第1の電力線対(PL1,NL1)の一方の電力線との間に接続される第1のリレー(SMRB1)と、
     前記蓄電装置(B)の他方極と前記第1の電力線対(PL1,NL1)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(SMRP)および抵抗(R1)とを含み、
     前記電源システムは、前記第1のリレー(SMRB1)および前記第2のリレー(SMRP)をオンし、かつ前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を閉成することにより前記第1のコンデンサ(C1)を充電した後に、前記第2の開閉装置(CHRB,CHRG)を閉成し、かつ前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を開成することにより前記第2のコンデンサ(C3)を充電するための制御装置(300)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(B)と、
     第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)を介して前記蓄電装置(B)と接続される第1の電力線対(PL1,NL1)と、
     前記第1の電力線対(PL1,NL1)間に接続される第1のコンデンサ(C1)と、
     第2の開閉装置(CHRB,CHRG)を介して前記蓄電装置(B)と接続される第2の電力線対(PL3,NL3)と、
     前記第2の電力線対(PL3,NL3)間に接続される第2のコンデンサ(C3)と、
     前記第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)および前記第2の開閉装置(CHRB,CHRG)と前記蓄電装置(B)との間の通電経路を開閉するための第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)とを含み、
     前記第1の開閉装置(SMRB1,SMRG2,SMRP,R1)は、
     前記蓄電装置(B)の一方極と前記第1の電力線対(PL1,NL1)の一方の電力線との間に接続される第1のリレー(SMRB1)と、
     前記蓄電装置(B)の他方極と前記第1の電力線対(PL1,NL1)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(SMRP)および抵抗(R1)とを含み、
     前記制御方法は、
     前記第1のリレー(SMRB1)および前記第2のリレー(SMRP)をオンし、かつ前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を閉成することにより前記第1のコンデンサ(C1)を充電するステップと、
     前記第1のコンデンサ(C1)を充電した後に、前記第2の開閉装置(CHRB,CHRG)を閉成し、かつ前記第3の開閉装置(SMRG1,SMRB2)を開成することにより前記第2のコンデンサ(C3)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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