JP2006129691A - 電源制御装置、電源制御方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストかつ長寿命で、短時間で高精度なコンタクタ溶着検出を行う電源制御装置を提供する。
【解決手段】 組電池と、組電池の一端及び他端にそれぞれ接続された一端を有する第１及び第２のコンタクタとを備えた電源装置のための電源制御装置であって、各コンタクタをオン・オフすることにより、第１及び第２のコンタクタの各他端間に接続されたコンデンサの両端から負荷に電源を供給することを制御する制御部を備え、制御部は、各コンタクタをオフになるように制御し、かつ、組電池の一端と、組電池の他端と、組電池内の各二次電池間の各接続点とのいずれか１つの入力端子に交流信号を印加したときに、コンデンサの一端と他端のいずれか１つの出力端子から出力される出力信号に基づいて、各コンタクタの溶着を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源制御装置、電源制御方法、プログラム及び記録媒体に関する。

近年、電気自動車（「ＰＥＶ」：Pure Electric Vehicle）や、ハイブリッド車輌（「ＨＥＶ」：Hybrid Electric Vehicle）等の電動車輌において、エネルギー密度の高いニッケル−金属水素化物電池（以下、「ニッケル−水素電池」と言う。）等の二次電池を用いた電源装置が、モータの動力源及び各種負荷の駆動源として用いられている。電動車輌に用いる電源装置は、１００Ｖ〜３５０Ｖ程度の総電圧を必要とする。電源装置を構成する組電池の最小単位である単電池（セル）の出力電圧は１．２Ｖ程度であるため、通常、複数個（例えば１００個）の単電池を直列接続することによって所望の総電圧を得る。

電源装置とモータとの間には、電源の接続及び遮断を行うためのコンタクタ（リレー）が設けられている。例えば、ＰＥＶにおいて運転者がイグニションキーを操作することによってイグニションがオンとなり電源が投入されると、コンタクタは導通状態となり、電源装置とモータとを接続し、モータを回転駆動する。また、イグニッションがオフとなった場合、コンタクタは電源装置とモータとを遮断し、モータは停止する。

一般に、ＰＥＶやＨＥＶにおいては、モータに安定して電圧を供給するために、出力電圧を平滑にするコンデンサが備えられている。上記のように、電源装置の総電圧は非常に高い故に、コンデンサの電荷が無い状態の時にコンタクタが導通状態となると、コンタクタの通電接点間に瞬間的に大電流が流れる。これが繰り返されると、接点が加熱して溶け、その後加圧されることで接点同士が溶着する可能性がある。コンタクタの溶着は、装置全体の機能不全の要因となる。このコンタクタの溶着を検出するための電源制御装置の従来例が、特許文献１に開示されている。

図１４及び図１５を参照して、上記従来例の電源制御装置について説明する。図１４は、従来例における、電源制御装置を備えた電気自動車の構成を示すブロック図である。図１４において、組電池１は、複数個の単電池を直列接続して構成されている。組電池１の正極側には、第１のコンタクタ２が接続され、負極側には第２のコンタクタ３が接続される。また、第３のコンタクタ４は、制限抵抗５と共に直列回路を構成し、直列回路は第１のコンタクタ２と並列に接続されている。

第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４は、各々可動接点と固定接点とを有する。各コンタクタは、制御部８からの制御信号によって接点間の導通状態及び遮断状態を切り替える。

インバータ３２は、複数個のトランジスタ及びダイオードから構成され、電源電圧をモータ３４の各相に順次印加してモータ３４を回転駆動する。コンデンサ６は、インバータ３２に安定して電圧が供給されるようにするための平滑用コンデンサである。また、電圧検出器７は、インバータ３２の両端に印加される電圧Ｖ_ｉｎｖ（以下、「インバータ電圧Ｖ_ｉｎｖ」と言う。）を検出する。

制御部８は、操作入力部３６からの入力信号を受け、各コンタクタの導通状態及び遮断状態を制御する。また、制御部８は、電圧検出器７からインバータ電圧Ｖ_ｉｎｖを読み出し、各コンタクタの制御状態に応じて、各コンタクタの溶着を検出する。制御部８は、いずれかのコンタクタが溶着していると判定した場合、表示出力部３８に溶着発生を通知する表示情報を出力して表示する。

操作入力部３６は、例えば操作者（電気自動車の運転者）によって操作されるイグニションキー等である。表示出力部３８は、例えばＬＥＤ等の点灯装置である。表示出力部３８は、制御部８がいずれかのコンタクタが溶着していると判定した場合に、制御部８からの指示によって点灯されてコンタクタに溶着が起こっていることを操作者に通知する。

図１５を参照して、従来例の電源制御装置におけるコンタクタの溶着検出処理について説明する。図１５は、電気自動車の電源制御装置における一般的な動作について、制御部８から第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４への制御信号５２、５３及び５４を示したタイミングチャートである。

時刻Ｔ_０において、操作者が操作入力部３６のイグニションキーを操作して、イグニションがオンとなり、電源が投入される。この時、各コンタクタ２〜４はオフ状態に制御されているため、どのコンタクタにも溶着が発生していなければ、時刻Ｔ_０からＴ_１の期間、電圧検出器７で検出されるインバータ電圧Ｖ_ｉｎｖはゼロである。すなわち、もしこの期間に、電圧検出器７で検出されるインバータ電圧Ｖ_ｉｎｖが上昇すれば、第１及び第３のコンタクタ２、４のうち少なくとも１つ、及び第２のコンタクタ３に溶着が発生していることが判る。

次に、時刻Ｔ_１において、第３のコンタクタ４をオンにする。どのコンタクタにも溶着が発生していなければ、時刻Ｔ_１からＴ_２の期間、電圧検出器７で検出されるインバータ電圧Ｖ_ｉｎｖはゼロである。もしこの期間に、電圧検出器７で検出されるインバータ電圧Ｖ_ｉｎｖが上昇すれば、第２のコンタクタ３が溶着していることが判る。

時刻Ｔ_２において、第３のコンタクタ４をオフにし、続いて時刻Ｔ_３において、第２のコンタクタ３をオンにする。時刻Ｔ_３からＴ_４の期間、どのコンタクタにも溶着が発生していなければ、電圧検出器７で検出されるインバータ電圧Ｖ_ｉｎｖはゼロである。もしこの期間に、電圧検出器７で検出されるインバータ電圧Ｖ_ｉｎｖが上昇すれば、第１及び第３のコンタクタ２、４のうち少なくとも１つが溶着していることが判る。

時刻Ｔ_４において、第２のコンタクタ３をオンにしたままの状態で、第３のコンタクタ４を再度オンにする。コンデンサ６のプリチャージが開始される。この時、制限抵抗５が設けられている故に、第３のコンタクタ４の接点間に大電流が流れることは無い。コンデンサ６に十分な電荷が蓄積された時刻Ｔ_５において、第１のコンタクタ２がオンとなり、インバータ３２に組電池１の電圧が印加され、モータ３４の回転駆動が開始される。時刻Ｔ_６において、第３のコンタクタ４をオフにする。

さらに、時刻Ｔ_７において、操作者によってイグニションがオフとなる。これとともに、モータの回転駆動を停止させるために第１のコンタクタ２をオフにする。どのコンタクタにも溶着が発生していなければ、時刻Ｔ_７からＴ_８の期間、電圧検出器７で検出されるインバータ電圧Ｖ_ｉｎｖは下降する。もしこの期間に、電圧検出器７で検出されるインバータ電圧Ｖ_ｉｎｖが下降せず、組電池１の両端電圧とインバータ電圧Ｖ_ｉｎｖとが略等しければ、第１のコンタクタ２が溶着していることが判る。時刻Ｔ_８において、第２のコンタクタ３をオフにする。以上のようにして、従来例の電源制御装置は、どのコンタクタで溶着が発生しているかを検出する。

特開２０００−１３４７０７号公報。

しかしながら、従来例の電源制御装置は、図１５からもわかるとおり、第２のコンタクタ３の溶着検出を行うために、時刻Ｔ_１からＴ_２の期間で第３のコンタクタ４をオンにしなければならない。これによって、溶着検出を行わない場合に比べて第３のコンタクタ４のオン／オフの回数は２倍になる。このことは、第３のコンタクタ４の寿命低下、ひいては電動車輌全体の寿命低下につながる。

また、インバータ電圧Ｖ_ｉｎｖを計測する場合、インバータ電圧Ｖ_ｉｎｖを計測するための回路やワイヤーハーネスを必要とし、コストが掛かる。さらに、インバータを制御する別のユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）からインバータ電圧値を読み出す場合は通信時間が掛かり、溶着検出の短時間化に不利である。

また、図１５の時刻Ｔ_７からＴ_８の期間において、第１のコンタクタ２の溶着を検出するためには、安全面上、平滑用コンデンサ（図１４におけるコンデンサ６）に蓄積された電荷を放電する必要があり、そのための待ち時間（通常、１０分以上）が掛かる。短時間で電荷を抜くための負荷を別途設ける場合は、構成部品数が増加してコストが掛かる。

本発明の電源制御装置は、上記問題の少なくとも１つを解決するためになされたものであり、低コストかつ長寿命で、短時間で高精度なコンタクタ溶着検出を行う電源制御装置を提供することを課題とする。

上記問題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。本発明の第１の態様に係る電源制御装置は、少なくとも１つの二次電池を直列に接続してなる組電池と、上記組電池の一端に接続された一端を有する第１のコンタクタと、上記組電池の他端に接続された一端を有する第２のコンタクタとを備えた電源装置のための電源制御装置であって、上記電源制御装置は、上記各コンタクタをオン・オフすることにより、上記組電池から、上記第１のコンタクタの他端と上記第２のコンタクタの他端との間に接続されたコンデンサを介して負荷に電源を供給することを制御する制御部を備え、上記制御部は、上記各コンタクタをオフになるように制御し、かつ、上記組電池の一端と、上記組電池の他端と、上記組電池内の各二次電池間の各接続点とのいずれか１つの入力端子に交流信号を印加したときに、上記コンデンサの一端と他端のいずれか１つの出力端子から出力される出力信号に基づいて、上記各コンタクタが溶着しているか否かを検出する。なお、交流信号としては、例えば、正弦波、矩形波、パルス波等を用いることができる。

この発明は、インバータ電圧を計測せずにコンタクタの溶着検出を可能とするため、従来必要であったインバータ電圧を計測するための回路やワイヤーハーネスを必要とせず、低コストである。また、この発明におけるコンタクタ溶着検出は、電源制御装置内での閉じた処理である故に、外部のユニットとの通信を必要とせず、従来通信に掛かっていた時間を短縮できる。また、第１のコンタクタの溶着検出において、コンデンサに蓄積された電荷を抜く必要がない故に、溶着検出に要する時間を短くできる。電荷を抜くための負荷も必要としない。この発明によれば、低コストで、従来に比べて短時間でコンタクタ溶着検出を行う電源制御装置を実現できる。

本発明の第２の態様に係る電源制御方法は、少なくとも１つの二次電池を直列に接続してなる組電池と、上記組電池の一端に接続された一端を有する第１のコンタクタと、上記組電池の他端に接続された一端を有する第２のコンタクタとを備えた電源装置のための電源制御方法であって、上記各コンタクタをオン・オフすることにより、上記組電池から、上記第１のコンタクタの他端と上記第２のコンタクタの他端との間に接続されたコンデンサを介して負荷に電源を供給することを制御する制御ステップを含み、上記制御ステップは、上記各コンタクタをオフになるように制御し、かつ、上記組電池の一端と、上記組電池の他端と、上記組電池内の各二次電池間の各接続点とのいずれか１つの入力端子に交流信号を印加したときに、上記コンデンサの一端と他端のいずれか１つの出力端子から出力される出力信号に基づいて、上記各コンタクタが溶着しているか否かを検出する。従って、この発明によれば、低コストかつ短時間でコンタクタ溶着検出を行うことができる。

本発明の第３の態様に係るプログラムは、上記電源制御方法の制御ステップを含む。この発明によれば、低コストかつ短時間でコンタクタ溶着検出を行うことができる。

本発明の第４の態様に係る記録媒体は、上記プログラムを格納する。この発明によれば、低コストかつ短時間でコンタクタ溶着検出を行うことができる。

本発明に係る電源制御装置及び電源制御方法によれば、インバータ電圧を計測せずにコンタクタの溶着検出を可能とするため、インバータ電圧を計測するための回路やワイヤーハーネスを必要とせず、低コストである。また、コンタクタの溶着検出において、外部のユニットとの通信を必要としないため、通信に掛かる時間を短縮できる。また、第１のコンタクタの溶着検出において、コンデンサに蓄積された電荷を抜く必要がない故に、従来に比べて短時間でコンタクタ溶着検出を行う。本発明によれば、低コストかつ短時間でコンタクタ溶着検出を行う電源制御装置を実現できるという効果を奏する。

以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。

《実施の形態１》
図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態１に係る電源制御装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る電源制御装置を備えた電気自動車（ＰＥＶ）の構成を示すブロック図である。図１において、電気自動車は、電源装置１０、制御部２０、コンデンサ６、インバータ３２、モータ３４、操作入力部３６及び表示出力部３８を有する。電源装置１０は、組電池１、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、第３のコンタクタ４、及び制限抵抗５を有する。

組電池１は、定格が１．２Ｖの電圧である二次電池（例えば、ニッケル−水素電池）を複数個（例えば２５０個）直列接続して構成される、総電圧３００Ｖの電源である。組電池１の正極側には、第１のコンタクタ２が接続され、負極側には第２のコンタクタ３が接続される。また、第３のコンタクタ４は、制限抵抗５と共に直列回路を構成し、当該直列回路は第１のコンタクタ２と並列に接続される。第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４は、各々可動接点と固定接点とを有し、さらに可動接点を動作させるためのコイルを有する。各コイルは一端が接地電位に接続される。各コンタクタは、制御部２０の制御信号によって接点間の導通状態及び遮断状態を切り替える。

インバータ３２は、例えば、複数組のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の高速スイッチングが可能なトランジスタ及びダイオードから構成される。インバータ３２は、直流電源を交流に変換して、モータ３４の各相に電源電圧を順次印加することによって、モータ３４を回転駆動する。モータ３４は、三相駆動方式のモータである。モータ３４は、例えば、ロータ内部に埋め込まれた磁石が、ステータコイルに印加された電圧によって回転力を与えられることによって回転する。コンデンサ６は、定格１０００μＦ〜３０００μＦ程度の平滑用コンデンサであって、インバータ３２に印加される電圧の変動を抑え、安定して電圧を供給するために設けられる。

制御部２０は、操作入力部３６からの入力信号を受け、各コンタクタ２〜４を制御する、また、制御部２０は、所定のタイミングで溶着検出を行う。制御部２０は、組電池１の負極側に接続され、各コンタクタの溶着検出のための交流信号を電源装置１０に送り出すための入力端子Ｔ１と、第２のコンタクタ３のインバータ側の一端に接続され、電源装置１０に送り出した交流信号を帰還するための出力端子Ｔ２とに接続され、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４に溶着が起こっているか否かを検出する（詳細は後述）。また、制御部２０は、溶着が発生していると判定した場合に、表示出力部３８に溶着発生を通知する表示情報を出力して表示する。

操作入力部３６は、例えば操作者（電気自動車の運転者）によって操作されるイグニションキー等である。表示出力部３８は、例えばＬＥＤ、液晶パネル、スピーカ等であり、コンタクタの溶着が検出された場合に、制御部２０からの指示によって表示又は音声等により操作者にコンタクタに溶着が起こっていることを通知する。

次に、図２を参照して、制御部２０の構成及び動作について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る、制御部２０の詳細構成を示すブロック図である。図２において、制御部２０は、第１の端子２３、第２の端子２４、第１のカップリングコンデンサ１７、出力インピーダンス１６、バッファ回路１４、交流電圧発生器２９、ＣＰＵ１３、交流電圧検出器３５、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band-Pass Filter）１５、第２のカップリングコンデンサ１８、及び、ＲＡＭ（Random Access Memory／記憶部）１２を有する。

第１の端子２３は、図１の入力端子Ｔ１に接続される。第２の端子２４は、図１の出力端子Ｔ２に接続される。第１のカップリングコンデンサ１７の一端は、第１の端子２３に接続される。出力インピーダンス１６は、第１のカップリングコンデンサ１７と直列に接続される。バッファ回路１４は、出力端が出力インピーダンスに接続される。交流電圧発生器２９は、出力端がバッファ回路１４の入力端に接続される。交流電圧検出器３５は、出力端がＣＰＵ１３の入力端に接続される。バンドパスフィルタ１５は、出力端が交流電圧検出器３５の入力端に接続される。第２のカップリングコンデンサ１８は、ＢＰＦ１５と第２の端子２４との間に接続される。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１３に接続される。

交流電圧発生器２９には、ＣＰＵ１３からの周波数と電圧を示すデジタル信号が入力され、交流電圧発生器２９は、これに応答して、示された周波数（例えば、１Ｈｚ）の正弦波交流電圧（例えば、５Ｖ）Ｖ_ＡＣを発生して出力する。交流電圧検出器３５は、ＢＰＦ１５から入力される入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡを測定してＣＰＵ１３に出力する。

ＣＰＵ１３は、例えば、マイクロコンピュータである。ＣＰＵ１３は、交流電圧発生器２９に交流電圧Ｖ_ＡＣの出力を指示する処理、交流電圧検出器３５によって測定された入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡによってコンタクタの溶着が起こっているか否かを判定する処理、操作入力部３６からの入力信号の処理、及び各コンタクタ２、３及び４及び表示出力部３８を制御する処理等を実行するプログラムを格納する。ＣＰＵ１３は、操作入力部３６からの入力信号を受け、各コンタクタ２〜４を制御する。ＣＰＵ１３は、所定のタイミングでコンタクタの溶着検出を実行し、いずれかのコンタクタに溶着が起こっていると判定した場合に、表示出力部３８に溶着発生を通知する表示情報を出力して表示する。

バッファ回路１４は、回路素子間の電気的相互作用を防ぐ目的で設けられる。出力インピーダンス１６は、例えば抵抗器であり、制御部２０に所定のインピーダンスを与える。第１のカップリングコンデンサ１７及び第２のカップリングコンデンサ１８は、信号の直流成分を阻止して交流成分を通過させる。

図３は、本発明の実施の形態１に用いる、ＢＰＦ１５の詳細構成を示す回路図である。図３において、ＢＰＦ１５は、抵抗１５０及び１５１、コンデンサ１５２及び１５３、及びオペアンプ１５４によって構成されるＬＰＦ（Low-Pass Filter）１５Ａと、コンデンサ１５５、抵抗１５６及び１５７、基準電源１５８、及びオペアンプ１５９によって構成されるＨＰＦ（High-Pass Filter）１５Ｂと、を有する。ＬＰＦ１５Ａ及びＨＰＦ１５Ｂは直列接続される。

ＢＰＦ１５は、第２のカップリングコンデンサ１８を介して入力した信号のうち、予め決定された遮断周波数（下限側と上限側がある。）間の帯域内の周波数を有する信号成分のみを通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させる。これにより、信号に含まれるノイズを除去する。ＢＰＦ１５を構成する各抵抗の抵抗値及び／又はコンデンサの容量を調整することで、遮断周波数を任意に変更可能である。ＢＰＦ１５の構成及び動作については、種々のものが公知であるので、詳細な説明は省略する。なお、図３において、ＢＰＦ１５は、ＬＰＦ及びＨＰＦを組み合わせて構成されているが、ＬＰＦのみ又はＨＰＦのみで構成することも可能である。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１３がコンタクタの溶着検出を行う際に用いる所定の閾値Ａ_ｔｈを記憶している。

以下に、図４を参照して、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４のいずれかに溶着が起こっている場合の、本実施の形態に係る電源制御装置の動作について、説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る、溶着検出処理を示すフローチャートである。

電気自動車の運転者が操作入力部３６のイグニションキーを操作してイグニションがオンとなり、電源が投入される。その後、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４が全てオフであるタイミングで、ＣＰＵ１３は溶着検出を行う。ＣＰＵ１３は、交流電圧発生器２９に指示して所定の周波数（例えば、１Ｈｚ）の交流電圧（正弦波）Ｖ_ＡＣを出力させる（Ｓ１）。

第１のコンタクタ２が溶着している場合、交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、バッファ回路１４、出力インピーダンス１６、第１のカップリングコンデンサ１７、組電池１、第１のコンタクタ２、コンデンサ６、第２のカップリングコンデンサ１８及びＢＰＦ１５を介して、入力電圧Ｖ_ｉｎとして交流電圧検出器３５に入力される。また、第２のコンタクタ３が溶着している場合、交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、バッファ回路１４、出力インピーダンス１６、第１のカップリングコンデンサ１７、第２のコンタクタ３、第２のカップリングコンデンサ１８及びＢＰＦ１５を介して、入力電圧Ｖ_ｉｎとして交流電圧検出器３５に入力される。さらに、第３のコンタクタ４が溶着している場合、交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、バッファ回路１４、出力インピーダンス１６、第１のカップリングコンデンサ１７、組電池１、第３のコンタクタ４、制限抵抗５、コンデンサ６、第２のカップリングコンデンサ１８及びＢＰＦ１５を介して、入力電圧Ｖ_ｉｎとして交流電圧検出器３５に入力される。

上記いずれの場合も、交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、第２の端子２４を介して、入力電圧Ｖ_ｉｎとして交流電圧検出器３５に入力され、交流電圧検出器３５によって入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡが測定される（Ｓ２）。ＣＰＵ１３は、振幅レベルＡが、ＲＡＭ１２から読み出した所定の閾値Ａ_ｔｈ以上か否かを調べる（Ｓ３）。上記のように各コンタクタが溶着している場合、振幅レベルＡは所定の閾値Ａ_ｔｈ以上であるため（Ｓ３のＹＥＳ）、ＣＰＵ１３は、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４のいずれかに溶着が起こっていると判定する（Ｓ４）。

一方、どのコンタクタにも溶着が起こっていない場合は、交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、経路の途中で遮断される。そのため、ステップＳ３において、交流電圧検出器３５で測定される入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡは、ほぼゼロであり、所定の閾値Ａ_ｔｈよりも小さくなる（Ｓ３のＮＯ）。ＣＰＵ１３は、どのコンタクタにも溶着は起こっていないと判定する（Ｓ５）。ＣＰＵ１３は、ステップＳ４及びＳ５での溶着判定結果に応じて、表示出力部３８に表示情報を出力して、コンタクタに溶着が起こっているか否かを操作者に通知する（Ｓ６）。

図５は、本実施の形態に係る電源制御装置における制御部２０から第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４への制御信号５２、５３、及び５４を表したタイミングチャートである。なお、横軸上のＴ_０〜Ｔ_８は、比較のため、従来例の説明における図１５と同じとした。

時刻Ｔ_０において、電気自動車の運転者が操作入力部３６のイグニションキーを操作して、イグニションがオンとなり、電源が投入される。制御部２０は、コンタクタ２〜４が全てオフであるので、このタイミングで、上記のように、所定の周波数の交流電圧Ｖ_ＡＣを出力し、コンタクタの溶着を検出する。

時刻Ｔ_４において、第２のコンタクタ３及び第３のコンタクタ４をオンにする。コンデンサ６のプリチャージが開始される。この時、制限抵抗５が設けられている故に、第３のコンタクタ４の接点間に大電流が流れることは無い。

コンデンサ６に十分な電荷が蓄積された時刻Ｔ_５において、第１のコンタクタ２がオンとなり、インバータ３２に組電池１の電圧が印加されてモータ３４の回転駆動を開始する。時刻Ｔ_６において、第３のコンタクタ４をオフにする。

さらに、時刻Ｔ_７において、電気自動車の運転者によって操作入力部３６が操作され、イグニションがオフとなる。これとともに、モータの回転駆動を停止させるために第１のコンタクタ２及び第２のコンタクタ３をオフにする。

本実施の形態に係る電源制御装置は、コンタクタ溶着検出において、第２のコンタクタ３の溶着判定のために時刻Ｔ_１からＴ_２において第３のコンタクタ４をオン／オフする必要がない。（図５における第３のコンタクタ４のオン／オフの回数は、図１５のそれよりも少ない。）したがって、本実施の形態に係る電源制御装置は、第３のコンタクタ４の寿命低下を防ぐため、従来よりも長寿命である。

また、溶着検出にインバータ電圧を用いる必要が無いため、インバータ電圧を計測するための回路やワイヤーハーネスを必要とせず低コストである。

さらに、電源制御装置の外部ユニットによってインバータ電圧が計測される場合、外部ユニットと通信する必要が無く、短時間でコンタクタの溶着検出を行うことができる。

またさらに、イグニションがオフとなった時に、第１のコンタクタ２の溶着検出のために、時刻Ｔ_７からＴ_８の期間で第１のコンタクタ２のみをオフとする必要が無いので、コンデンサに蓄積された電荷を抜く必要がなく、溶着検出に要する時間を短くできる。電荷を抜くための負荷も必要としない。

以上の実施の形態において、図１に示すように、３つのコンタクタを有するが、本発明はこれに限らず、図６に示すように、２つのみのコンタクタを有する構成、具体的には、図１の構成からプリチャージ用の第３のコンタクタ４及び制限抵抗５を除いた構成でもよい。この場合、コンデンサ６のプリチャージ動作が行われない。そのため、電気自動車の起動時にコンデンサ６が十分に充電されているか否かを確認した上で、あるいは、コンデンサ６を充電するための別の手段を用いてコンデンサ６を十分に充電した上で、第１のコンタクタ２及び第２のコンタクタ３をオンとすればよい。この構成によれば、低コストに短時間で第１のコンタクタ２及び第２のコンタクタ３の溶着を検出することができる。

《実施の形態２》
図７及び図８を参照して、本発明の実施の形態２に係る電源制御装置について説明する。実施の形態２に係る電源制御装置は、図１に示す実施の形態１の制御部２０に代えて制御部６２０を有する点においてのみ実施の形態１とは異なる。図７は、本実施の形態に係る制御部６２０の詳細構成を示すブロック図である。図７の制御部６２０は、図２に示した実施の形態１に係る制御部２０のＢＰＦ１５に代えてＢＰＦ回路６５を有し、ＣＰＵ１３に代えてＣＰＵ６３を有し、交流電圧発生器２９に代えて交流電圧発生器２９Ａを有する。それ以外の点においては、実施の形態１と同様であり、同一または均等な構成要素については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

交流電圧発生器２９Ａには、ＣＰＵ６３からの周波数と電圧を示すデジタル信号が入力され、交流電圧発生器２９Ａは、これに応答して、示された周波数で正弦波交流電圧（例えば、５Ｖ）Ｖ_ＡＣを発生して出力する。交流電圧発生器２９Ａは、上記デジタル信号に応じて、２つの周波数のうち、いずれか１つの周波数を有する交流電圧を選択的に発生して出力する。２つの周波数とは、例えば、１Ｈｚと１０Ｈｚである。交流電圧検出器３５は、例えば、ＢＰＦ回路６５から入力される入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルを測定してＣＰＵ６３に出力する。

ＣＰＵ６３は、例えば、マイクロコンピュータである。ＣＰＵ６３は、交流電圧発生器２９Ａに交流電圧Ｖ_ＡＣの出力を指示する処理、交流電圧検出器３５によって測定された入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルによってコンタクタの溶着が起こっているか否かを判定する処理、操作入力部３６からの入力信号の処理、及び各コンタクタ２、３及び４及び表示出力部３８を制御する処理等を実行するプログラムを格納する。ＣＰＵ６３は、操作入力部３６からの入力信号を受け、各コンタクタ２〜４を制御する。ＣＰＵ６３は、２段階の周波数のうちの選択されている周波数に応じて、ＢＰＦ回路６５の遮断周波数を変更する。ＣＰＵ６３は、所定のタイミングでコンタクタの溶着検出を実行し、いずれかのコンタクタに溶着が起こっていると判定した場合に、表示出力部３８に溶着発生を通知する表示情報を出力して表示する。

ＢＰＦ回路６５は、ＢＰＦ６６、ＢＰＦ６７、及びスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、及びＳＷ４を有する。ＢＰＦ６６は、少なくとも１Ｈｚの周波数を有する信号を通過させる。ＢＰＦ６７は、少なくとも１０Ｈｚの周波数を有する信号を通過させる。

ＣＰＵ６３は、ＢＰＦ回路６５のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、及びＳＷ４を制御し、ＢＰＦ６６又はＢＰＦ６７を選択する。即ち、ＣＰＵ６３は、交流電圧発生器２９Ａが１Ｈｚの周波数の交流電圧Ｖ_ＡＣを出力する場合は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフとし、信号がＢＰＦ６６を通過するように制御する。一方、ＣＰＵ６３は、交流電圧発生器２９Ａが１０Ｈｚの周波数の交流電圧Ｖ_ＡＣを出力する場合は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオンとし、信号がＢＰＦ６７を通過するように制御する。

ＢＰＦ６６及びＢＰＦ６７は、第２のカップリングコンデンサ１８を介して入力した電圧信号に含まれるノイズを除去する。

以下に、図８を参照して、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４のいずれかに溶着が起こっている場合の、本実施の形態に係る電源制御装置の動作について説明する。図８は、本実施の形態に係る、溶着検出処理を示すフローチャートである。

電気自動車の運転者が操作入力部３６のイグニションキーを操作してイグニションがオンとなり、電源が投入される。その後、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４が全てオフであるタイミングで、ＣＰＵ６３は溶着検出を行う。ＣＰＵ６３は、まず、交流電圧発生器２９Ａに指示して高い周波数（例えば、１０Ｈｚ）の交流電圧Ｖ_ＡＣを出力させる（Ｓ１１）。この時、ＣＰＵ６３は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオンとし、ＢＰＦ６７を選択する。交流電圧発生器２９Ａから出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、バッファ回路１４、出力インピーダンス１６、及び第１のカップリングコンデンサ１７を介して図１の入力端子Ｔ１に入力される。各コンタクタが溶着している場合の通電経路については、実施の形態１において詳述したので、ここでは省略する。

交流電圧検出器３５は、ＢＰＦ回路６５からの入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡ_１を測定する（Ｓ１２）。ＣＰＵ６３は、振幅レベルＡ_１が、ＲＡＭ１２から読み出した所定の閾値Ａ_ｔｈ以上であるか否かを調べる（Ｓ１３）。ＣＰＵ６３は、振幅レベルＡ_１が所定の閾値Ａ_ｔｈよりも小さい場合（Ｓ１３のＮＯ）、どのコンタクタにも溶着は発生していないと判定する（Ｓ１８）。

ステップＳ１３において、振幅レベルＡ_１が所定の閾値Ａ_ｔｈ以上である場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、ＣＰＵ６３は、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３及び第３のコンタクタ４のいずれかに溶着が発生している可能性があると判定する。ＣＰＵ６３は、次に交流電圧発生器２９Ａに指示して低い周波数（例えば１Ｈｚ）の交流電圧Ｖ_ＡＣを出力させる（Ｓ１４）。この時、ＣＰＵ６３は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフとし、ＢＰＦ６６を選択する。交流電圧発生器２９Ａから出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、バッファ回路１４、出力インピーダンス１６、及び第１のカップリングコンデンサ１７を介して図１の入力端子Ｔ１に入力される。

交流電圧検出器３５は、ＢＰＦ回路６５からの入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡ_２を測定する（Ｓ１５）。ＣＰＵ６３は、振幅レベルＡ２が、ＲＡＭ１２から読み出した所定の閾値Ａ_ｔｈ以上であるか否かを調べる（Ｓ１６）。ＣＰＵ６３は、振幅レベルＡ_２が所定の閾値Ａ_ｔｈよりも小さい場合（Ｓ１６のＮＯ）、どのコンタクタにも溶着は発生していないと判定する（Ｓ１８）。

ステップＳ１６において、振幅レベルＡ_２が所定の閾値Ａ_ｔｈ以上である場合（Ｓ１６のＹＥＳ）、ＣＰＵ６３は、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３及び第３のコンタクタ４のいずれかに溶着が発生していると判定する（Ｓ１７）。ＣＰＵ６３は、ステップＳ１７及びＳ１８の溶着判定結果に応じて、表示出力部３８に表示あるいは音声を出力することによって、コンタクタに溶着が起こっているか否かを操作者に通知する（Ｓ１９）。

本実施の形態に係る電源制御装置は、どのコンタクタにも溶着が発生していない場合、コンタクタの溶着検出に掛かる時間が短い。また、最初に高い周波数で交流電圧Ｖ_ＡＣを出力し、入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルが所定の閾値以上である場合には、ノイズの影響による誤判定を回避するために、次に低い周波数で再度検出を行う。これにより、従来に比べて高精度なコンタクタ溶着検出を可能とする。

本実施の形態に係る電源制御装置は、ノイズの多少、コンタクタの溶着検出を行うタイミングに応じて、周波数の大小を２段階で可変し、最適なコンタクタ溶着検出を行う。周波数は、高いほど溶着検出に要する時間を短縮できるが、ノイズの影響を受けやすい。例えば、電源制御装置の起動時は、ユーザの待ち時間を少なくするために、高い周波数とし、電源制御装置の終了時は、低い周波数とする等の制御が可能である。この発明によれば、短時間でコンタクタ溶着検出を行う電源制御装置を実現可能である。

なお、本実施の形態において、制御部６２０は、出力する交流電圧Ｖ_ＡＣの周波数を１Ｈｚ及び１０Ｈｚの２段階で可変したが、これに限らず、３段階以上の複数段階で切り替えてもよく、また、周波数を連続的に変化させるものであってもよい。

また、ＢＰＦ回路６５は、少なくとも１Ｈｚの周波数を有する信号を通過させるＢＰＦ６６と、少なくとも１０Ｈｚの周波数を有する信号を通過させるＢＰＦ６７とを有し、ＣＰＵ６３の制御に応じてＢＰＦ６６とＢＰＦ６７とを切り替える構成であった。しかし、これに代えて、１つのＢＰＦ内で、少なくとも１Ｈｚの周波数を有する信号を通過させる遮断周波数と、少なくとも１０Ｈｚの周波数を有する信号を通過させる遮断周波数とを切り替える構成としてもよく、本実施例と同等の効果を奏する。

《実施の形態３》
図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態３に係る電源制御装置について説明する。実施の形態３に係る電源制御装置は、図１に示す実施の形態１の制御部２０に代えて制御部８２０を有する点においてのみ実施の形態１とは異なる。図９は、本実施の形態に係る制御部８２０の詳細構成を示すブロック図である。制御部８２０は、図２に示した実施の形態１に係る制御部２０の構成に加えて、溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１をさらに有し、ＣＰＵ１３に代えてＣＰＵ８３を有する。ＣＰＵ８３は、その溶着判定方法において、ＣＰＵ１３とは異なる。それ以外の点においては、実施の形態１と同様であり、同一または均等な構成要素については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１は、第２の端子２４と第２のカップリングコンデンサ１８との接続点及び接地電位を接続するインピーダンス素子である。

以下、図１０を参照して、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４のいずれかに溶着が起こっている場合の、本実施の形態に係る電源制御装置の動作について説明する。図１０は、本実施の形態に係る溶着検出処理を示すフローチャートである。

電気自動車の運転者が操作入力部３６のイグニションキーを操作してイグニションがオンとなり、電源が投入される。その後、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４が全てオフであるタイミングで、ＣＰＵ８３は溶着検出を行う。ＣＰＵ８３は、交流電圧発生器２９に指示して所定の周波数の交流電圧（正弦波）Ｖ_ＡＣを出力させる（Ｓ２１）。交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、バッファ回路１４、出力インピーダンス１６、第１のカップリングコンデンサ１７を介して図１の入力端子Ｔ１に入力される。

第１のコンタクタ２が溶着している場合、交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、バッファ回路１４、出力インピーダンス１６、第１のカップリングコンデンサ１７、組電池１、第１のコンタクタ２、コンデンサ６、第２のカップリングコンデンサ１８及びＢＰＦ１５の接続体（但し第２の端子２４と第２のカップリングコンデンサ１８の接続点を接地する溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１の枝路を含む）を介して、交流電圧検出器３５に入力される。この時、交流電圧検出器３５で検出される入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡ_ｔｈ２は、次式（１）で表される。

なお、以下の式において、Ｚ_１を出力インピーダンス１６及び第１のカップリングコンデンサ１７によって構成される直列回路のインピーダンス、Ｚ_２を溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１のインピーダンス、Ｚ_３をコンデンサ６のインピーダンス、Ｒを制限抵抗５の抵抗値とし、インバータ３２及びモータ３４の負荷はこれらに比べて十分大きいものとする。

［数１］
Ａ_ｔｈ２＝｛Ｚ_２／（Ｚ_１＋Ｚ_２＋Ｚ_３）｝Ｖ_ＡＣ ・・・・・・（１）

第２のコンタクタ３が溶着している場合、交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、バッファ回路１４、出力インピーダンス１６、第１のカップリングコンデンサ１７、第２のコンタクタ３、第２のカップリングコンデンサ１８及びＢＰＦ１５の接続体（但し第２のコンタクタ３と第２のカップリングコンデンサ１８の接続点を接地する溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１の枝路を含む）を介して、交流電圧検出器３５に入力される。この時、交流電圧検出器３５で検出される入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡ_ｔｈ３は、次式（２）で表される。

［数２］
Ａ_ｔｈ３＝｛Ｚ_２／（Ｚ_１＋Ｚ_２）｝Ｖ_ＡＣ ・・・・・・（２）

第３のコンタクタ４が溶着している場合、交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、バッファ回路１４、出力インピーダンス１６、第１のカップリングコンデンサ１７、組電池１、第３のコンタクタ４、制限抵抗５及びコンデンサ６、第２のカップリングコンデンサ１８及びＢＰＦ１５の接続体（但しコンデンサ６と第２のカップリングコンデンサ１８の接続点を接地する溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１の枝路を含む）を介して、交流電圧検出器３５に入力される。この時、交流電圧検出器３５で検出される入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡ_ｔｈ４は、次式（３）で表される。

［数３］
Ａ_ｔｈ４＝｛Ｚ_２／（Ｚ_１＋Ｚ_２＋Ｚ_３＋Ｒ）｝Ｖ_ＡＣ ・・・・・・（３）

但し、上記式（１）〜（３）において、各インピーダンス値Ｚ_１、Ｚ_２、Ｚ_３、及び制限抵抗５の抵抗値Ｒは、各振幅レベルＡ_ｔｈ２、Ａ_ｔｈ３、及びＡ_ｔｈ４がそれぞれ異なる値となるように予め設定されているものとする。

交流電圧検出器３５は、ＢＰＦ１５から入力される入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡを測定する（Ｓ２２）。ＣＰＵ８３は、振幅レベルＡが、ＲＡＭ１２から読み出した所定の閾値Ａ_ｔｈ以上か否かを調べる（Ｓ２３）。上記のように各コンタクタが溶着している場合、交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、第２の端子２４に帰還され、振幅レベルＡが所定の閾値Ａ_ｔｈ以上となる（Ｓ２３のＹＥＳ）。振幅レベルＡが所定の閾値Ａ_ｔｈを下回る場合（Ｓ２３のＮＯ）、溶着は起こっていないと判定する（Ｓ３０）。

交流電圧検出器３５で測定される振幅レベルＡ_ｔｈ２、Ａ_ｔｈ３及びＡ_ｔｈ４は、上記式（１）〜（３）に示されるように、溶着が起こっているコンタクタに応じて夫々異なる。ＣＰＵ８３は、これらの振幅レベルの相違によって、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４のいずれのコンタクタで溶着が起こっているかを判定する。即ち、上記ステップＳ２３において振幅レベルＡが所定の閾値Ａ_ｔｈ以上であった場合、まず、ＣＰＵ８３は、測定した振幅レベルＡと、上記式（１）によって求められる振幅レベルＡ_ｔｈ２とほぼ等しいか否かを調べる（Ｓ２４）。振幅レベルＡが振幅レベルＡ_ｔｈ２とほぼ等しい場合（Ｓ２４のＹＥＳ）、ＣＰＵ８３は、第１のコンタクタ２が溶着していると判定する（Ｓ２７）。そうでない場合（Ｓ２４のＮＯ）、次に、ＣＰＵ８３は、測定した振幅レベルＡと、上記式（２）によって求められる振幅レベルＡ_ｔｈ３とほぼ等しいか否かを調べる（Ｓ２５）。振幅レベルＡが振幅レベルＡ_ｔｈ３とほぼ等しい場合（Ｓ２５のＹＥＳ）、ＣＰＵ８３は、第２のコンタクタ３が溶着していると判定する（Ｓ２８）。そうでない場合（Ｓ２５のＮＯ）、次に、ＣＰＵ８３は、測定した振幅レベルＡと、上記式（３）によって求められる振幅レベルＡ_ｔｈ４とほぼ等しいか否かを調べる（Ｓ２６）。振幅レベルＡが振幅レベルＡ_ｔｈ４とほぼ等しい場合（Ｓ２６のＹＥＳ）、ＣＰＵ８３は、第３のコンタクタ４が溶着していると判定する（Ｓ２９）。そうでない場合（Ｓ２６のＮＯ）、溶着は起こっていないと判定する（Ｓ３０）。

なお、上述の構成において、２つ以上のコンタクタが溶着している場合は、より小さいインピーダンス値を有する経路に含まれるいずれか１つのコンタクタの溶着が検出される。例えば、第１のコンタクタ２及び第２のコンタクタ３が共に溶着している場合、第２のコンタクタ３の溶着が検出される。また、第２のコンタクタ３及び第３のコンタクタ４が共に溶着している場合、第２のコンタクタ３の溶着が検出される。また、第１のコンタクタ２及び第３のコンタクタ４が共に溶着している場合、第１のコンタクタ２の溶着が検出される。また、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４の全てが溶着している場合、第２のコンタクタ３の溶着が検出される。

ＣＰＵ８３は、ステップＳ２７〜Ｓ３０での溶着判定結果に応じて、表示出力部３８に表示あるいは音声を出力することによって、コンタクタに溶着が起こっているか否か、及び／又は、溶着が起こっている場合は、溶着しているコンタクタを操作者に通知する（Ｓ３１）。

本実施の形態に係る電源制御装置において、いずれかのコンタクタに溶着が発生している場合、溶着が発生しているコンタクタに応じて前記交流電圧検出器３５で測定される入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡの値が異なる。ＣＰＵ８３は、この振幅レベルＡと、上記式（１）〜（３）によって求められる振幅レベルＡ_ｔｈ２、Ａ_ｔｈ３及びＡ_ｔｈ４とを比較することで、溶着が発生しているコンタクタを特定できる。この発明によれば、高精度にコンタクタ溶着検出を行う電源制御装置を実現可能である。

本実施の形態において、溶着したコンタクタを特定するために、溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１を用いた。しかし、これに限らず、コンデンサに代えて抵抗を用いても、本実施の形態を同等の効果を奏する。

本実施の形態において、実施の形態１に係る制御部２０に溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１を追加した構成を例にとって説明した。しかし、これに限らず、実施の形態２の制御部６２０に溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１を追加する構成としても、本実施の形態を同等の効果を奏する。

また、本実施の形態において、制御部８２０の第２の端子２４を、図１の出力端子Ｔ２に代えて、第１のコンタクタ２と第３のコンタクタ４及び制限抵抗５の直列回路との並列回路の組電池とは反対側の一端に接続してもよい。その場合、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３及び第３のコンタクタ４の各々が溶着した場合の通電経路が異なる。即ち上記式（１）〜（３）に代えて、以下の式（４）〜（６）を用いればよい。

［数４］
Ａ_ｔｈ２＝｛Ｚ_２／（Ｚ_１＋Ｚ_２）｝Ｖ_ＡＣ ・・・・・・（４）
［数５］
Ａ_ｔｈ３＝｛Ｚ_２／（Ｚ_１＋Ｚ_２＋Ｚ_３）｝Ｖ_ＡＣ ・・・・・・（５）
［数６］
Ａ_ｔｈ４＝｛Ｚ_２／（Ｚ_１＋Ｚ_２＋Ｒ）｝Ｖ_ＡＣ ・・・・・・（６）

この場合においても上記と同様に、振幅レベルＡと、上記式（４）〜（６）によって求められる振幅レベルＡ_ｔｈ２、Ａ_ｔｈ３及びＡ_ｔｈ４とをそれぞれ比較することで、溶着しているコンデンサを特定できる。

《実施の形態４》
図１１及び図１２を参照して、本発明の実施の形態４に係る電源制御装置について説明する。実施の形態４に係る電源制御装置は、図９に示した実施の形態３の制御部８２０に代えて制御部９２０を有する点においてのみ実施の形態３とは異なる。図１１は、本実施の形態に係る制御部９２０の詳細構成を示すブロック図である。制御部９２０は、図９に示した実施の形態３に係る制御部８２０のＣＰＵ８３に代えてＣＰＵ９３を有し、交流電圧検出器３５に代えて交流電圧検出器３５Ａを有する。ＣＰＵ９３は、その溶着判定方法において、ＣＰＵ８３とは異なる。それ以外の点においては、実施の形態３と同様であり、同一または均等な構成要素については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

交流電圧検出器３５Ａは、入力した入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡを測定することに加えて、交流電圧発生器２９から出力される交流電圧Ｖ_ＡＣとＢＰＦ１５から入力される交流電圧Ｖ_ｉｎに対応する交流電流との位相差Ｄを測定する。本実施の形態に係る電源制御装置では、電流が溶着コンデンサ毎に異なる通電経路を通過することに着目し、電流が通過するインダクタンスやコンデンサ等のインピーダンス素子によって、電流信号の位相が、最初に印加された電圧信号の位相から偏移することを利用する。

以下に、図１２を参照して、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３及び第３のコンタクタ４のいずれかに溶着が発生している場合の、制御部９２０の溶着検出方法について説明する。図１２は、交流電圧発生器２９から出力される交流電圧（正弦波）Ｖ_ＡＣ、及び、各コンタクタ２、３及び４のそれぞれが溶着している場合の交流電圧検出器３５Ａに入力される入力電圧Ｖ_ｉｎに対応する交流電流Ｉ_ｉｎ２、Ｉ_ｉｎ３、及びＩ_ｉｎ４をそれぞれ示す図である。なお、交流電流Ｉ_ｉｎ２、Ｉ_ｉｎ３、及びＩ_ｉｎ４は、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３及び第３のコンタクタ４のいずれかに溶着が発生している場合の入力電圧Ｖ_ｉｎに基づいて算出されるものとする。

電気自動車の運転者が操作入力部３６のイグニションキーを操作してイグニションがオンとなり、電源が投入される。その後、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４が全てオフであるタイミングで、ＣＰＵ９３は溶着検出を行う。ＣＰＵ９３は、交流電圧発生器２９に指示して所定の周波数の交流電圧Ｖ_ＡＣを出力させる。

第１のコンタクタ２が溶着している場合、交流電圧Ｖ_ＡＣの印加により生ずる電流は、その通電経路において、出力インピーダンス１６、第１のカップリングコンデンサ１７、コンデンサ６、第２のカップリングコンデンサ１８及び溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１を通過する。そのため、交流電流Ｉ_ｉｎ２の位相は、溶着コンデンサ毎に異なる通電経路における各インピーダンス素子の値に応じて、交流電圧Ｖ_ＡＣの位相に対して位相差Ｄ_２だけ偏移する。また、第２のコンタクタ３が溶着している場合、交流電圧Ｖ_ＡＣの印加により生ずる電流は、その通電経路において、出力インピーダンス１６、第１のカップリングコンデンサ１７、第２のカップリングコンデンサ１８及び溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１を通過する。そのため、交流電流Ｉ_ｉｎ３の位相は、溶着コンデンサ毎に異なる通電経路における各インピーダンス素子の値に応じて、交流電圧Ｖ_ＡＣの位相に対して位相差Ｄ_３だけ偏移する。さらに、第３のコンタクタ４が溶着している場合、交流電圧Ｖ_ＡＣの印加により生ずる電流は、その通電経路において、出力インピーダンス１６、第１のカップリングコンデンサ１７、制限抵抗５、コンデンサ６、第２のカップリングコンデンサ１８及び溶着コンタクタ判定用コンデンサ８１を通過する。そのため、交流電流Ｉ_ｉｎ４の位相は、溶着コンデンサ毎に異なる通電経路における各インピーダンス素子の値に応じて、交流電圧Ｖ_ＡＣの位相に対して位相差Ｄ_４だけ偏移する。

なお、各コンタクタが溶着している場合の入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡの測定、及び上記式（１）〜（３）によって求められる振幅レベルＡ_ｔｈ２、Ａ_ｔｈ３及びＡ_ｔｈ４との比較については、実施の形態３において詳述したので、ここでは説明を省略する。

以上に示されるように、いずれのコンタクタが溶着しているかに応じて、交流電圧Ｖ_ＡＣの印加により生ずる電流信号が通過するインピーダンス素子は夫々異なる。即ち、いずれのコンタクタが溶着しているかに応じて、交流電圧検出器３５Ａで測定される位相差Ｄ_２、Ｄ_３及びＤ_４は夫々異なる。

ＣＰＵ９３は、測定した入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡと、上記式（１）〜（３）によって求められる振幅レベルＡ_ｔｈ２、Ａ_ｔｈ３及びＡ_ｔｈ４とをそれぞれ比較することに加えて、交流電圧発生器２９から出力される交流電圧Ｖ_ＡＣとＢＰＦ１５に入力される入力電圧Ｖ_ｉｎに対応する電流信号との位相差Ｄを、上記位相差Ｄ_２、Ｄ_３、及びＤ_４と比較する。これにより、ＣＰＵ９３は、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３、及び第３のコンタクタ４のいずれのコンタクタで溶着が起こっているかを判定する。ＣＰＵ９３は、溶着検出結果に応じて、表示出力部３８に表示あるいは音声を出力することによって、コンタクタに溶着が起こっているか否か、及び／又は、溶着が起こっている場合は、溶着しているコンタクタを操作者に通知する。本実施の形態に係る電源制御装置は、より高精度に溶着が発生したコンタクタを特定できる。

本実施の形態に係る電源制御装置は、このようにインピーダンス素子を設けることにより、いずれかのコンタクタに溶着が発生している場合、溶着が発生しているコンタクタに応じて前記交流電圧検出器３５Ａに入力される入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡの値、及び、交流電圧Ｖ_ＡＣと入力電圧Ｖ_ｉｎに対応する交流電流との位相差Ｄが異なる。ＣＰＵ９３は、この振幅レベルＡ及び位相差Ｄによって、溶着が発生しているコンタクタをより正確に特定できる。この発明によれば、より高精度にコンタクタ溶着検出を行う電源制御装置を実現可能である。

《実施の形態５》
図１３を参照して、本発明の実施の形態５に係る電源制御装置について説明する。実施の形態５に係る電源制御装置は、制御部２０に代えて制御部１０２０を有する点においてのみ実施の形態１とは異なる。図１３は、本実施の形態に係る制御部１０２０の詳細構成を示すブロック図である。制御部１０２０は、図２に示した実施の形態１に係る制御部２０の構成に加えて、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６を有し、ＣＰＵ１３に代えてＣＰＵ１０３を有し、ＲＡＭ１２に代えてＲＡＭ１２Ａを有する。それ以外の点においては、実施の形態１と同様であり、同一または均等な構成要素については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

スイッチＳＷ５は、一端が出力インピーダンス１６と第１のカップリングコンデンサとの間の接続点に接続され、他端がＢＰＦ１５の入力端に接続される。スイッチＳＷ６は、スイッチＳＷ５とＢＰＦ１５との接続点と第２のカップリングコンデンサ１８との間に設けられる。スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６は、相補的にオン／オフするよう、ＣＰＵ１０３によって制御される。

ＣＰＵ１０３は、例えば、マイクロコンピュータである。ＣＰＵ１０３は、交流電圧発生器２９に交流電圧Ｖ_ＡＣの出力を指示する処理、交流電圧検出器３５によって測定された入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルによってコンタクタの溶着が起こっているか否かを判定する処理、交流電圧検出器３５によって測定された入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルによって電気自動車内で漏電が起こっているか否かを判定する処理、操作入力部３６からの入力信号の処理、及び各コンタクタ２、３及び４及び表示出力部３８を制御する処理等を実行するプログラムを格納する。ＣＰＵ１０３は、操作入力部３６からの入力信号を受け、各コンタクタ２〜４を制御する。ＣＰＵ１０３は、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６を相補的に制御してオン状態及びオフ状態を切り替える。ＣＰＵ１０３は、第１のモードにおいて、スイッチＳＷ５をオン状態、スイッチＳＷ６をオフ状態とし、電気自動車の漏電検出を行う。ＣＰＵ１０３は、第２のモードにおいて、スイッチＳＷ５をオフ状態、スイッチＳＷ６をオン状態とし、コンタクタの溶着検出を行う。ＣＰＵ１０３は、漏電が起こっていると判定した場合、及び、いずれかのコンタクタに溶着が起こっていると判定した場合に、表示出力部３８に漏電又は溶着発生を通知する表示情報を出力して表示する。

ＲＡＭ１２Ａは、ＣＰＵ１０３がコンタクタの溶着検出を行う際に用いる所定の閾値Ａ_ｔｈと、ＣＰＵ１０３が電気自動車の漏電検出を行う際に用いる、振幅レベルの所定の許容量Ａ_ａｌｗとを記憶している。

第２のモード（スイッチＳＷ５がオフ状態、スイッチＳＷ６がオン状態）におけるコンタクタ溶着検出の動作については、実施の形態１と同様であるので説明を省く。以下、第１のモード（スイッチＳＷ５がオン状態、スイッチＳＷ６がオフ状態）における漏電検出の動作について説明する。

電気自動車の運転者が操作入力部３６のイグニションキーを操作してイグニションがオンとなり、電源が投入される。その後、ＣＰＵ１０３は漏電検出を行う。制御部１０２０と電源装置１０とを切り離した状態で、ＣＰＵ１０３は、交流電圧発生器２９に指示して、１Ｈｚで所定の振幅レベル（例えば５Ｖ程度）の交流電圧Ｖ_ＡＣを出力させる。この時、コンデンサ６の電荷が十分充電された状態で第１のコンタクタ２及び第２のコンタクタ３がオンに制御されていることが好ましい。

交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、バッファ回路１４、出力インピーダンス１６、スイッチＳＷ５、及びＢＰＦ１５を介して、入力電圧Ｖ_ｉｎとして交流電圧検出器３５に入力される。このときの交流電圧検出器３５で検出された入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルを基準振幅レベルＡ_ｒｅｆとして、ＲＡＭ１２Ａに格納する。この基準振幅レベルＡ_ｒｅｆを検出する処理は、制御部１０２０と電源装置１０とを切り離す必要があるため、出荷時に１回のみ行われることが好ましいが、制御部１０２０と電源装置１０とを切り離すための追加のスイッチを設けて、出荷後に基準振幅レベルＡ_ｒｅｆを更新できる構成としてもよい。

次に、制御部１０２０と電源装置１０とを接続した状態で、ＣＰＵ１０３は、再度交流電圧発生器２９に指示して、１Ｈｚで所定の振幅レベル（例えば５Ｖ程度）の交流電圧Ｖ_ＡＣを出力させる。交流電圧発生器２９から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣは、バッファ回路１４、出力インピーダンス１６、スイッチＳＷ５、及びＢＰＦ１５を介して、入力電圧Ｖ_ｉｎとして交流電圧検出器３５に入力される。このときの交流電圧検出器３５で検出された入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルをＡとする。

電気自動車内において漏電が発生していない場合、組電池１、各コンタクタ２、３及び４、制限抵抗５、コンデンサ６、インバータ３２及びモータ３４から構成される電源回路の絶縁抵抗値は、一般に十分大きくなるよう設計されている。そのため、制御部１０２０と電源装置１０とを接続した状態で交流電圧検出器３５が測定した入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡと制御部１０２０と電源装置１０とを切り離した状態で交流電圧検出器３５が測定した入力電圧Ｖ_ｉｎの基準振幅レベルＡ_ｒｅｆとは、ほぼ同等のレベルとなる。

一方、電気自動車内において漏電が発生している場合、電源回路の絶縁抵抗値は小さくなる。そのため、制御部１０２０と電源装置１０とを接続した状態で交流電圧検出器３５が測定した入力電圧Ｖ_ｉｎの振幅レベルＡは、制御部１０２０と電源装置１０とを切り離した状態で交流電圧検出器３５が測定した入力電圧Ｖ_ｉｎの基準振幅レベルＡ_ｒｅｆに比べて減衰している。

ＣＰＵ１０３は、ＲＡＭ１２Ａに格納された基準振幅レベルＡ_ｒｅｆと交流電圧検出器３５によって測定された振幅レベルＡとを比較する。振幅レベルＡが基準振幅レベルＡ_ｒｅｆよりも、ＲＡＭ１２Ａから読み出した所定の許容量Ａ_ａｌｗ以上減衰している場合（即ち、Ａ_ｒｅｆ−Ａ≧Ａ_ａｌｗ）、電気自動車内で漏電が発生していると判定する。ＣＰＵ１０３は、上記の漏電検出結果に応じて、表示出力部３８に表示あるいは音声を出力することによって、漏電が発生しているか否かを操作者に通知する。

本実施の形態に係る電源制御装置は、コンタクタ溶着検出回路の構成要素を漏電検出回路と構成要素を共用することにより、低コストにコンタクタ溶着検出を行う電源制御装置を実現することができる。ＣＰＵ１０３は、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６を相補的に切り替えることによって、電源制御装置のコンタクタの溶着を検出する機能と、電気自動車の漏電を検出する機能とを兼ね備える。この発明によれば、その構成要素の一部を、漏電検出を行うための回路と共有することで、コストを大幅に削減し、より低コストにコンタクタ溶着検出を行う電源制御装置を実現可能である。

本実施の形態において、実施の形態１の制御部２０の構成にスイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６を追加した構成を例にとって説明した。しかし、これに限らず、実施の形態２、３及び４の制御部にスイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６を追加する構成としても、本実施の形態を同等の効果を奏する。

実施の形態１、２、３、４、及び５において、交流電圧発生器は、正弦波交流電圧を出力するとしたが、これに限らず、正弦波に代えて矩形波又はパルス波でもよい。また、ＰＷＭ信号にＬＰＦを通過させることによって正弦波を出力してもよい。

実施の形態１、２、３、４、及び５において、制御部の第１の端子２３を図１の入力端子Ｔ１に接続したが、これに限らず、組電池の正極側もしくは組電池を構成する任意の単電池（セル）間の１点に接続してもよい。また、制御部の第２の端子２４を図１の出力端子Ｔ２に接続したが、これに限らず、第１のコンタクタ２と第３のコンタクタ４及び制限抵抗５の直列回路との並列回路の組電池１とは反対側の一端に接続してもよい。

実施の形態１、２、３、４、及び５において、コンタクタの溶着検出は、イグニションオンの直後に行われた。しかし、これに限らず、イグニションオフの直後、あるいは、イグニションオンの直後及びイグニションオフの直後の両方、あるいは、全てのコンタクタがオフである他のタイミングで行ってもよく、実施の形態１、２、３、４、及び５と同様の効果を奏する。

実施の形態１、２、３、４、及び５において、コンタクタに溶着が発生した場合、表示出力部３８で表示あるいは音声によって操作者に通知するものとした。しかし、これに限らず、電源制御装置の外部のユニット（例えば、車輌ＥＣＵ等）に通知するものとしてもよい。

実施の形態１、２、３、４、及び５において、第１のコンタクタ２、第２のコンタクタ３及び第３のコンタクタ４の全てに対して溶着検出を行ったが、これに限らず、３つのコンタクタのうちいずれか１つ又は２つのコンタクタのみに対して溶着検出を行ってもよい。例えば、第２のコンタクタ３及び第３のコンタクタ４は従来のインバータ電圧を計測して溶着検出を行い、第１のコンタクタ２のみ上記の実施の形態に係るコンタクタ溶着検出方法を用いてもよい。

本発明は、例えば、電気自動車（ＰＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、燃料電池と二次電池とを有するハイブリッド電気自動車等の電動車輌に用いられる電源制御装置、電源制御方法、プログラム、及び記録媒体として利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る、電源制御装置を備えた電気自動車の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る、制御部２０の詳細構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る、ＢＰＦ１５の詳細構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態１に係る、溶着検出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、溶着検出処理を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、電源制御装置を備えた電気自動車の別の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る、制御部６２０の詳細構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る、溶着検出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る、制御部８２０の詳細構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る、溶着検出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係る、制御部９２０の詳細構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る、溶着判定のための電圧信号及び電流信号を示す図である。 本発明の実施の形態５に係る、制御部１０２０の詳細構成を示すブロック図である。 従来例に係る、電源制御装置を備えた電気自動車の構成を示すブロック図である。 従来例に係る、溶着検出処理を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…組電池、
２…第１のコンタクタ、
３…第２のコンタクタ、
４…第３のコンタクタ、
５…制限抵抗、
６…コンデンサ、
７…電圧検出器、
１０…電源装置、
１２、１２Ａ…ＲＡＭ、
１３、６３、８３、１０３…ＣＰＵ、
１４…バッファ回路、
１５、６６、６７…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、
１６…出力インピーダンス、
１７…第１のカップリングコンデンサ、
１８…第２のカップリングコンデンサ、
２０、６２０、８２０、９２０、１０２０…制御部、
２９、２９Ａ…交流電圧発生器、
３５、３５Ａ…交流電圧検出器、
３２…インバータ、
３４…モータ、
３６…操作入力部、
３８…表示出力部、
６５…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）回路、
８１…溶着コンタクタ判定用コンデンサ。

Claims (14)

1. 少なくとも１つの二次電池を直列に接続してなる組電池と、
   上記組電池の一端に接続された一端を有する第１のコンタクタと、
   上記組電池の他端に接続された一端を有する第２のコンタクタとを備えた電源装置のための電源制御装置であって、
   上記電源制御装置は、
   上記各コンタクタをオン・オフすることにより、上記組電池から、上記第１のコンタクタの他端と上記第２のコンタクタの他端との間に接続されたコンデンサを介して負荷に電源を供給することを制御する制御部を備え、
   上記制御部は、上記各コンタクタをオフになるように制御し、かつ、上記組電池の一端と、上記組電池の他端と、上記組電池内の各二次電池間の各接続点とのいずれか１つの入力端子に交流信号を印加したときに、上記コンデンサの一端と他端のいずれか１つの出力端子から出力される出力信号に基づいて、上記各コンタクタが溶着しているか否かを検出することを特徴とする電源制御装置。
2. 上記電源装置は、
   上記第１のコンタクタに対して並列に接続された、抵抗と第３のコンタクタの直列回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の電源制御装置。
3. 上記制御部は、上記出力信号のレベルに基づいて、上記各コンタクタが溶着しているか否かを検出することを特徴とする請求項１記載の電源制御装置。
4. 上記制御部は、上記出力信号のレベルに基づいて、上記各コンタクタが溶着しているか否かを検出することを特徴とする請求項２記載の電源制御装置。
5. 上記制御部は、上記交流信号を第１のインピーダンス素子を介して上記入力端子に印加し、上記出力端子に接続された一端を有する第２のインピーダンス素子の両端のレベルを上記出力信号として入力し、上記第１と第２のインピーダンス素子の各インピーダンス値と、上記コンデンサのインピーダンス値とにより決定される上記出力信号のレベルに基づいて、上記各コンタクタがそれぞれ溶着しているか否かを検出することを特徴とする請求項３記載の電源制御装置。
6. 上記制御部は、上記交流信号を第１のインピーダンス素子を介して上記入力端子に印加し、上記出力端子に接続された一端を有する第２のインピーダンス素子の両端のレベルを上記出力信号として入力し、上記第１と第２のインピーダンス素子の各インピーダンス値と、上記コンデンサのインピーダンス値と、上記抵抗のインピーダンス値とにより決定される上記出力信号のレベルに基づいて、上記各コンタクタがそれぞれ溶着しているか否かを検出することを特徴とする請求項４記載の電源制御装置。
7. 上記交流信号は正弦波信号であり、
   上記制御部は、上記交流信号に対する上記出力信号の位相差であって、上記各コンタクタが溶着しているか否かに応じて互いに異なる位相差に基づいて、上記各コンタクタが溶着しているか否かを検出することを特徴とする請求項１又は２記載の電源制御装置。
8. 上記制御部は、第１の周波数を有する交流信号と、上記第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する交流信号とを含む、複数の交流信号を用いて溶着検出を行い、上記第１の周波数を有する交流信号を用いて溶着検出を行って上記各コンタクタのいずれかが溶着していると判断したときに、上記第２の周波数を有する交流信号を用いて溶着検出を行うことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の電源制御装置。
9. 上記制御部は、上記出力信号を入力する入力端に設けられ、上記出力信号のうち、少なくとも上記交流信号の周波数成分を有する信号を通過させるフィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の電源制御装置。
10. 上記制御部は、上記出力信号を入力する入力端に設けられ、上記出力信号のうち、上記第１の周波数を有する交流信号の周波数成分を有する信号と、上記第２の周波数を有する交流信号の周波数成分を有する信号とを選択的に通過させるフィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項８記載の電源制御装置。
11. 上記制御部は、上記交流信号を上記電源装置に出力しかつ上記出力信号の入力を遮断した状態で、上記交流信号を上記制御部の入力端に帰還したときの交流信号のレベルと、上記制御部からの交流信号の出力レベルとを比較することにより、上記電源装置における漏電を検出することを特徴とする請求項１乃至１０のうちのいずれか１つに記載の電源制御装置。
12. 少なくとも１つの二次電池を直列に接続してなる組電池と、
    上記組電池の一端に接続された一端を有する第１のコンタクタと、
    上記組電池の他端に接続された一端を有する第２のコンタクタとを備えた電源装置のための電源制御方法であって、
    上記各コンタクタをオン・オフすることにより、上記組電池から、上記第１のコンタクタの他端と上記第２のコンタクタの他端との間に接続されたコンデンサを介して負荷に電源を供給することを制御する制御ステップを含み、
    上記制御ステップは、上記各コンタクタをオフになるように制御し、かつ、上記組電池の一端と、上記組電池の他端と、上記組電池内の各二次電池間の各接続点とのいずれか１つの入力端子に交流信号を印加したときに、上記コンデンサの一端と他端のいずれか１つの出力端子から出力される出力信号に基づいて、上記各コンタクタが溶着しているか否かを検出することを特徴とする電源制御方法。
13. 請求項１２記載の電源制御方法の制御ステップを含むことを特徴とするプログラム。
14. 請求項１３記載のプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータにより読み取り可能な記録媒体。
    

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