JP5958067B2 - 電源装置、電源制御方法および電動車両 - Google Patents

Description

本開示は、例えば電池の充電に使用される電源装置および電源制御方法、並びに電源装置によって充電される電池が搭載される電動車両に関する。

電池を充電するための電源回路として、例えば降圧型のスイッチング電源回路が使用される。電源回路の一例として、第１および第２のスイッチング素子を直列に制御し、これらのスイッチング素子の接続点にインダクタンス素子を介してコンデンサが接続され、インダクタンス素子およびコンデンサの接続点から出力端子が導出される構成が知られている。第１および第２のスイッチング素子がほぼ逆相でスイッチング動作される。ほぼ逆相とは、通常、二つのスイッチング素子が共にオフとなるデッドバンドが存在するからである。

かかる電源回路において、第１および第２のスイッチング素子の直列回路は、電源および接地間に挿入される。電源側の第１のスイッチング素子がハイサイドと称され、接地側の第２のスイッチング素子がローサイドと称される。通常、第１および第２のスイッチング素子としては、ＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)ＦＥＴ(Field Effect Transistor)またはＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor):絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）が使用される。

ハイサイドの第１のスイッチング素子が故障し、素子が短絡すると、入力電源の電圧と電源回路が流すことができる最大電流が出力の電池に供給されることになる。負荷が電池の場合、過大電圧および過大電流が電池に印加される問題が発生する。

このような問題の対策としてヒューズを使用することが考えられる。ヒューズは、定格以上の電流が流れると、電流が流れることによって発生するジュール熱によって溶断するものである。しかしながら、リチウムイオン二次電池を充電するための電源回路は、過電流の危険を回避するために、電流制限機能を有しており、最大電流が規定されている。

このような場合、最大電流と充電時の電流との差が大きくならず、通常の充電時には、ヒューズが溶断しないで、且つ最大電流でヒューズが溶断するようにヒューズの特性を設定することが難しい。

例えば特許文献１には、インバータのスイッチング素子が短絡故障した場合に電動機の巻線焼損を防止することが可能な電動機駆動装置が記載されている。特許文献１では、インバータが故障したとき、インバータを停止させた状態で、負荷電流の大きさと極性に応じてインバータのスイッチング素子のうちどのスイッチング素子が短絡故障したのかを検出し、検出結果に応じて、所定のスイッチング素子を所定のタイミングでオンすることによってヒューズを溶断するように制御している。

特開２０１１−２２３７８８号公報

上述した特許文献１では、異常時に負荷（交流電動機）自身が発電し、自身の部品の損傷を防止することを目的としている。そのために、電動機駆動装置の出力側にヒューズを挿入している。したがって、特許文献１では、ヒューズが溶断するまで、負荷自身が自分の回路部品を損傷し続ける問題がある。

したがって、本開示は、ハイサイドの第１のスイッチング素子が短絡する異常時に、負荷例えば電池に対して異常な電流／電圧が印加されることを防止することができる電源装置、電源制御方法および電動車両の提供を目的とする。

上述の課題を解決するために、本開示は、
電源を供給する入力電源と、
出力電流を制限する電流制限素子と、
入力電源と並列に接続され、入力電源から供給される最大電流より大きい放電電流を電流制限素子に流すために設けられる蓄電素子と、
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とが直列に接続され、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とがほぼ差動的にスイッチング動作を行う降圧型スイッチング電源における第２のスイッチング素子と並列に接続される保護用スイッチング素子と、
降圧型スイッチング電源の出力を検出する検出回路と、
を有し、
第１のスイッチング素子が短絡することにより検出回路が所定値以上の出力を検出する場合に、第２のスイッチング素子のスイッチング動作を継続させつつ保護用スイッチング素子を動作させることにより蓄電素子の両端を第１のスイッチング素子および保護用スイッチング素子を通じて短絡させて、電流制限素子に放電電流を流すことによる電流制限を行う電源装置である。
また、本開示は、
電源を供給する入力電源と、出力電流を制限する電流制限素子と、入力電源と並列に接続され、入力電源から供給される最大電流より大きい放電電流を電流制限素子に流すために設けられる蓄電素子と、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とが直列に接続され、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とがほぼ差動的にスイッチング動作を行う降圧型スイッチング電源における第２のスイッチング素子と並列に接続される保護用スイッチング素子と、降圧型スイッチング電源の出力を検出する検出回路とを有する電源装置における電源制御方法であり、
第１のスイッチング素子が短絡することにより検出回路が所定値以上の出力を検出する場合に、第２のスイッチング素子のスイッチング動作を継続させつつ保護用スイッチング素子を動作させることにより蓄電素子の両端を第１のスイッチング素子および保護用スイッチング素子を通じて短絡させて、電流制限素子に放電電流を流すことによる電流制限を行う電源制御方法である。

本開示によれば、スイッチング素子が短絡する異常時に、ヒューズを確実に溶断させて負荷に異常な電流／電圧が印加されることを防止することができる。

本開示を適用できる電源回路の一例の接続図である。 電源回路において生じる問題点を説明するための接続図である。 本開示の第１の実施の形態の接続図である。 本開示の第１の実施の形態の動作を説明するための接続図である。 本開示の第２の実施の形態の接続図である。 本開示の第３の実施の形態の接続図である。 本開示の応用例の第１の例のブロック図である。 本開示の応用例の第２の例のブロック図である。

以下に説明する実施の形態は、本開示の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本開示の範囲は、以下の説明において、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
以下の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
＜１．本開示を適用できる電源回路とその問題点＞
＜２．第１の実施の形態＞
＜３．第２の実施の形態＞
＜４．第３の実施の形態＞
＜５．応用例＞
＜６．変形例＞

＜１．本開示を適用できる電源回路とその問題点＞
「電源回路」
図１を参照して本開示を適用できる降圧型スイッチング電源回路の一例について説明する。図１において、破線で囲んで示すのが電源回路１の全体を示す。電源回路１に対して入力電源２から直流電源が供給される。入力電源２は、例えばスイッチング電源回路によって商用電源から生成される定電圧源の構成とされている。電源回路１の出力電圧は、入力電源２からの入力電圧に比してより低いので、降圧型スイッチング電源回路と称される。

入力電源２と並列に、スイッチング素子３および４の直列回路が接続される。スイッチング素子３および４としては、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等が使用される。スイッチング素子３が高い電圧の側に接続されるので、ハイサイドと称され、スイッチング素子４が電圧の低い側に接続されるので、ローサイドと称される。スイッチング素子３および４に対する駆動信号が制御ＩＣ(Integrated Circuit)５から供給される。

制御ＩＣ５は、スイッチング素子３とスイッチング素子４とを差動的にスイッチングさせるための逆位相のスイッチング信号が供給される。すなわち、一方のスイッチング素子がオンの場合に、他方のスイッチング素子がオフとなるように動作する。さらに、スイッチング素子３および４が同時にオンとなることを防ぐために、両方のスイッチング素子がオフとなるデッドバンドがスイッチング信号のレベル変化のタイミング付近に設定される。スイッチング信号の周波数またはデューティ比によって入力側から出力側に伝送されるエネルギーが制御される。すなわち、周波数が高いか、またはデューティ比が大きいほど伝送されるエネルギーが大きくなる。スイッチング信号の周波数は、例えば５０ｋHz程度とされる。

スイッチング素子３および４の接続中点にインダクタンス素子６の一端が接続される。インダクタンス素子６の他端が抵抗７を介してコンデンサ８の一方の電極と接続されると共に、電源回路１の一方の出力端子９ａとして導出される。電源回路１の一方の出力端子９ａが逆流防止用のダイオード１０を順方向に介して負荷例えば電池１１の正極側と接続される。電池１１の負極側が電源回路１の他方の出力端子９ｂと接続される。電池１１は、例えばリチウムイオン二次電池である。

ハイサイドのスイッチング素子３がオンし、ローサイドのスイッチング素子４がオフすると、スイッチング素子３、インダクタンス素子６および抵抗７を介して流れる電流によってコンデンサ８が充電される。同時に、インダクタンス素子３にエネルギーが蓄積される。次に、ハイサイドのスイッチング素子３がオフし、ローサイドのスイッチング素子４がオンすると、インダクタンス素子６に蓄えられたエネルギーによって、抵抗７、コンデンサ８およびスイッチング素子４を介して電流が流れ、コンデンサ８が充電される。この動作を繰り返すことによって、コンデンサ８の電圧、すなわち、出力電圧が生成される。なお、図１において破線で示すように、スイッチング素子４に代えてダイオード４’を使用することもできる。但し、スイッチング素子４を使用する方が効率を良くすることができる。

抵抗７は、出力電流検出用の抵抗である。抵抗７の両端に出力電流に応じた電圧降下が発生する。この抵抗７の両端電圧が制御ＩＣ５にフィードバックされる。制御ＩＣ５は、抵抗７の電圧降下が一定となるように、スイッチング信号の周波数またはデューティ比を制御し、その結果、出力電流が一定とされる。さらに、電源回路１の出力電圧が抵抗１２および抵抗１３によって分圧される。抵抗１２および１３の接続点の電圧が制御ＩＣ５にフィードバックされる。 制御ＩＣ５は、分圧電圧が一定となるように、スイッチング信
号の周波数またはデューティ比を制御し、その結果、出力電圧が一定とされる。なお、電流／電圧の検出信号をフィードバックする場合に、トランス、ホトカプラ等の絶縁部を介するようにしても良い。

本開示の実施の形態では、負荷が電池１１とされている。電池１１がリチウムイオン二次電池の場合、電源回路１は、充電制御部としての機能を有する。すなわち、電源回路１は、定電流充電と定電圧充電とを組合せたＣＣ・ＣＶ(Constant Current Constant Voltage:定電流定電圧)充電方式でもって電池１１を充電する。充放電の制御は、制御ＩＣ５によってなされる。電源回路１は、電池１１が単一の電池の場合には例えば４．２Ｖの出力電圧を発生する。なお、電池１１は、複数のリチウムイオン二次電池のセルとコントローラとを組み合わせて約５１Ｖの電圧を発生する電池システムであっても良い。

リチウムイオン二次電池の場合、３段階でもって電池１１が充電される。単一の電池１１の場合、最初の段階は、電池１１の電圧が所定電圧例えば３Ｖ未満の場合になされる初期充電である。電池１１の電圧は、抵抗１２および１３の接続点から検出される。電圧が３Ｖ以上の場合には、初期充電が省略される。初期充電において、所定の時間経過しても電圧が３Ｖまで上昇しない場合には、異常として充電動作が終了される。

次に、予め電源回路１が流すことができる最大電流例えば１．０Ａの定電流によって電池１１を充電する。所謂急速充電がなされる。この場合、抵抗７によって検出される出力電流の値が使用されて定電流制御がなされる。そして、充電によって電池電圧（内部起電力）が上昇し、電池１１の電圧が所定電圧例えば電池電圧が４．２Ｖに達すると、電源回路１が定電圧制御の動作に切り換わり、次第に充電電流が減少する。定電圧制御のために、抵抗１２および１３の接続点から検出される電圧が使用される。そして、充電電流が設定された充電終了検出値に達したことを検出すると、充電終了が検出される。

上述した電源回路１を使用する電源装置を簡略化して図２Ａに示す。ハイサイドのスイッチング素子３が故障して短絡し、定電流回路が故障した場合、図２Ｂに示すように、入力電源２が供給可能な最大出力電流Ｉmax が電池１１を充電し続けることになる。しかも、入力電源２の開放電圧が電池１１に印加され続けることになる。入力電源２の開放電圧は、電池１１の定格充電電圧以上である。したがって、電池１１にとって過大な電流／電圧が印加される問題がある。

このような問題に対処するために、図２Ｃに示すように、ヒューズＦを入力電源２と電池１１との間に挿入することが考えられる。しかしながら、入力電源２の最大電流Ｉmax
が通常動作時（充電時）の出力電流との差が大きくないと、異常時にのみヒューズＦを溶断させることが難しい。さらに、入力電源２が電流制限機能を持っている場合には、出力電流が制限され、ヒューズＦを溶断させるのに充分な電流を発生できない場合もある。本開示は、以下に述べるように、かかる問題点を解消することができるものである。

＜２．第１の実施の形態＞
本開示の第１の実施の形態は、図３に示すように、入力電源２と並列に比較的大容量のコンデンサ２１が接続される。但し、入力電源２自体に大容量のコンデンサが接続されている場合、当該コンデンサを利用するようにしても良い。電源回路１は、図１に示すのと同様の構成を有している。

さらに、ローサイドのスイッチング素子４と並列に保護用スイッチング素子２２が接続される。保護用スイッチング素子２２としては、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等が使用される。さらに、出力電流を検出するための電流検出回路２３が設けられる。電流検出回路２３が所定値以上の電流を検出する場合に、保護用スイッチング素子２２をオンとする制御信号が電流検出回路２３から出力される。電流検出回路２３が検出する電流値は、例えばスイッチング素子３の短絡時に入力電源２から供給される最大電流Ｉmax である。

保護用スイッチング素子２２がオンすると、コンデンサ２１が短絡されることになり、コンデンサ２１の放電電流Ｉｄが流れる。したがって、ヒューズＦに対しては、（Ｉmax
＋Ｉｄ）が流れ、ヒューズＦが溶断される。本開示の第１の実施の形態では、下記の関係が成立する。
（制御された充電電流の最大値＜Ｉmax ＜＜Ｉｄ）

この関係によって、ヒューズＦが電流Ｉmax によって溶断される必要はなく、ヒューズＦの定数（定格）の設定が容易となる。なお、電流検出回路２３が最大電流Ｉmax を検出することが必要となるが、電流値の検出の精度は、ヒューズＦの溶断する電流値の精度に比して高いものとできる。したがって、充電電流の最大値と最大電流Ｉmax との差が比較的少なくとも誤動作のおそれを少なくできる。

図４Ａ〜図４Ｄを参照して本開示の第１の実施の形態の保護動作について説明する。図４では、電源回路１を使用する充電回路を簡略化して示す。ハイサイドのスイッチング素子３が故障して短絡し、定電流回路が故障した場合、図４Ａに示すように、入力電源２の最大出力電流Ｉmax が流れ、この最大出力電流Ｉmax が電流検出回路２３によって検出される。

電流検出回路２３が最大出力電流Ｉmax を検出すると、保護用スイッチング素子２２をオンとする制御信号が電流検出回路２３から出力され、図４Ｂに示すように、保護用スイッチング素子２２がオンする。したがって、電池１１に対して過大電流／過大電圧が供給されることを防止できる。

さらに、図４Ｃに示すように、コンデンサ２１の両端がスイッチング素子３および保護用スイッチング素子２３を通じて短絡されるので、入力電源２の最大電流に加えて大きな放電電流がヒューズＦを流れる。したがって、図４Ｄに示すように、ヒューズＦが溶断される。このように、コンデンサ２１が短絡されることによって大電流が流れるので、最大出力電流Ｉmax のみをヒューズＦに流す場合と比較してヒューズＦを確実に溶断させることができる。しかも、本開示では、入力電源２と負荷との間に短絡部分（保護用スイッチング素子２５が入るので、ヒューズＦの溶断を待つまでもなく、負荷に対する異常な電流／電圧の印加状態を解除することができる。

なお、ローサイドのスイッチング素子４は、上述した動作中でもスイッチング動作を行っている。スイッチング素子４がオンとなる期間は、短時間であるので、スイッチング素子４のオンによってヒューズＦを溶断させるのに必要な電流を流すことはできない。

＜３．第２の実施の形態＞
図５を参照して本開示の第２の実施の形態について説明する。電源回路１は、図１に示すのと同様の構成を有している。第２の実施の形態において、第１の実施の形態における電流検出回路２３に代えて、出力電圧が所定値以上となることを検出する電圧検出回路２４が設けられている。電圧検出回路２４が所定値以上の電圧を検出する場合に、保護用スイッチング素子２２をオンとする制御信号が電圧検出回路２４から出力される。電圧検出回路２４が検出する電圧値は、例えばスイッチング素子３の短絡時に入力電源２から供給される最大電圧Ｖmax である。

保護用スイッチング素子２２がオンすると、コンデンサ２１が短絡されることになり、コンデンサ２１の放電電流Ｉｄが流れる。したがって、ヒューズＦに対しては、（Ｉmax
＋Ｉｄ）が流れ、ヒューズＦが溶断される。本開示の第２の実施の形態では、降圧型の電源回路１であるので、（制御された充電電圧の最大値（例えば４．２Ｖ）＜Ｖmax ）の関係がある。この関係によって、電圧検出時にヒューズＦに大きな電流を流すことができる。したがって、ヒューズＦの定数（定格）の設定が容易となる。このように、コンデンサ２１が短絡されることによって大電流が流れるので、最大出力電流Ｉmax のみをヒューズＦに流す場合と比較してヒューズＦを確実に溶断させることができる。

＜４．第３の実施の形態＞
本開示の第３の実施の形態について、図６を参照して説明する。電源回路１は、図１に示すのと同様の構成を有している。第３の実施の形態において、制御ＩＣ５に対して、「制御信号入力によって、ローサイドのスイッチング素子４を強制的にオンする機能」を追加する。図６では、第１の実施の形態における電流検出回路２３を設け、電流検出回路２３が所定値以上の電流を検出する時に発生する例えばハイレベルとなる制御信号を制御ＩＣ５に供給している。

この電流検出回路２３の電流検出時に発生する制御信号によって、制御ＩＣ５がスイッチング素子４を強制的にオンとする。その結果、最大出力電流Ｉmax およびコンデンサ２１の放電電流Ｉｄを加算した電流がスイッチング素子３および４を通じて流れ、ヒューズＦが溶断される。なお、電流検出回路２３の代わりに第２の実施の形態における電圧検出回路２４を設け、電圧検出回路２４の検出信号を制御ＩＣ５に供給するようにしても良い。

第３の実施の形態は、第１および第２の実施の形態と同様に、異常発生時にヒューズＦを確実に溶断させることができる。さらに、保護用スイッチング素子を設ける必要がない利点がある。

＜５．応用例＞
「応用例としての住宅における蓄電システム」
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図７を参照して説明する。例えば住宅１０１用の蓄電システム１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８等を介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４等の独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。

住宅１０１には、発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、各種情報を取得するセンサー１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄ等である。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃである。

蓄電装置１０３の充電装置に対して、上述した本開示の電源装置が適用される。蓄電装置１０３は、二次電池又はキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両１０６で使用されるものでも良い。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。

各種のセンサー１１１は、例えば人感センサー、照度センサー、物体検知センサー、消費電力センサー、振動センサー、接触センサー、温度センサー、赤外線センサー等である。各種センサー１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサー１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。

パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェー
スを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers) ８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ(Personal Area Network) またはＷ(Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。

制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表
示されても良い。

各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種センサー１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。

以上のように、電力が火力１０２ａ、原子力１０２ｂ、水力１０２ｃ等の集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。

なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。

「応用例としての車両における蓄電システム」
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図８を参照して説明する。図８に、シリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。

このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、電池２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。電池２０８の充電装置に対して、上述した本開示の電源装置が適用される。

ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。電池２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。

エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力を電池２０８に蓄積することが可能である。

図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力が電池２０８に蓄積される。

電池２０８は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。

図示しないが、二次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残容量に関する情報に基づき、電池残容量表示を行う情報処理装置などがある。

なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、モーターで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモーターの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。

＜６．変形例＞
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いても良い。

図１は、降圧型スイッチング電源回路の一例であって、他の構成の電源回路を使用しても良い。さらに、コンデンサ２１の代わりに電池を接続しても良い。さらに、電池以外の負荷に電源を供給する場合に対しても本開示を適用することができる。その場合には、逆流防止用ダイオード１０を省略することができる。

なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
電源を供給する入力電源と、
出力電流を制限する電流制限素子と、
出力を検出する検出回路とを有し、
前記検出回路が所定値以上の出力を検出する場合に、保護用スイッチング素子を動作させて前記電流制限素子による電流制限を行う電源装置。
（２）
前記入力電源と並列に蓄電素子が接続され、
前記保護用スイッチング素子が動作する時に、前記蓄電素子の出力を前記電流制限素子に供給し、前記電流制限素子による電流制限を行う（１）に記載の電源装置。
（３）
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とが直列に接続され、前記第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とがほぼ差動的にスイッチング動作を行う降圧型スイッチング電源の前記出力に対して前記保護用スイッチング素子が接続される（１）（２）の何れかに記載の電源装置。
（４）
第１のスイッチング素子とダイオードとが直列に接続され、前記第１のスイッチング素子と前記ダイオードとがほぼ差動的にスイッチング動作を行う降圧型スイッチング電源の前記出力に対して前記保護用スイッチング素子が接続される（１）（２）の何れかに記載の電源装置。
（５）
前記第２のスイッチング素子と並列に前記保護用スイッチング素子を接続する（３）に記載の電源装置。
（６）
前記第２のスイッチング素子を前記保護用スイッチング素子として使用する（３）に記載の電源装置。
（７）
前記検出回路が所定値以上の出力電流を検出する（１）（２）（３）（４）の何れかに記載の電源装置。
（８）
前記検出回路が所定値以上の出力電圧を検出する（１）（２）（３）（４）の何れかに記載の電源装置。
（９）
出力に電池が接続され、前記電池を充電するようになされる（１）（２）（３）（４）（６）（７）の何れかに記載の電源装置。
（１０）
出力に前記電池の放電を阻止する方向にダイオードが接続される（９）に記載の電源装置。
（１１）
入力電源から電源を供給し、
電流制限素子によって出力電流を制限し、
検出回路によって出力を検出し、
前記検出回路によって所定値以上の出力を検出する場合に、保護用スイッチング素子を動作させて前記電流制限素子による電流制限を行う電源制御方法。
（１２）
（１）に記載の電源装置によって充電される電池が搭載される電動車両。

１・・・電源回路
２・・・入力電源
３，４・・・スイッチング素子
５・・・制御用ＩＣ
１１・・・電池
２１・・・コンデンサ
２２・・・保護用スイッチング素子
２３・・・電流検出回路
２４・・・電圧検出回路

Claims (7)

1. 電源を供給する入力電源と、
   出力電流を制限する電流制限素子と、
   前記入力電源と並列に接続され、前記入力電源から供給される最大電流より大きい放電電流を前記電流制限素子に流すために設けられる蓄電素子と、
   第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とが直列に接続され、前記第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とがほぼ差動的にスイッチング動作を行う降圧型スイッチング電源における前記第２のスイッチング素子と並列に接続される保護用スイッチング素子と、
   前記降圧型スイッチング電源の出力を検出する検出回路と、
   を有し、
   前記第１のスイッチング素子が短絡することにより前記検出回路が所定値以上の出力を検出する場合に、前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作を継続させつつ前記保護用スイッチング素子を動作させることにより前記蓄電素子の両端を前記第１のスイッチング素子および前記保護用スイッチング素子を通じて短絡させて、前記電流制限素子に前記放電電流を流すことによる電流制限を行う電源装置。
2. 前記検出回路が所定値以上の出力電流を検出する請求項１に記載の電源装置。
3. 前記検出回路が所定値以上の出力電圧を検出する請求項１に記載の電源装置。
4. 出力に電池が接続され、前記電池を充電するようになされる請求項１乃至３のいずれかに記載の電源装置。
5. 出力に前記電池の放電を阻止する方向にダイオードが接続される請求項４に記載の電源装置。
6. 電源を供給する入力電源と、出力電流を制限する電流制限素子と、前記入力電源と並列に接続され、前記入力電源から供給される最大電流より大きい放電電流を前記電流制限素子に流すために設けられる蓄電素子と、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とが直列に接続され、前記第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とがほぼ差動的にスイッチング動作を行う降圧型スイッチング電源における前記第２のスイッチング素子と並列に接続される保護用スイッチング素子と、前記降圧型スイッチング電源の出力を検出する検出回路とを有する電源装置における電源制御方法であり、
   前記第１のスイッチング素子が短絡することにより前記検出回路が所定値以上の出力を検出する場合に、前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作を継続させつつ前記保護用スイッチング素子を動作させることにより前記蓄電素子の両端を前記第１のスイッチング素子および前記保護用スイッチング素子を通じて短絡させて、前記電流制限素子に前記放電電流を流すことによる電流制限を行う電源制御方法。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の電源装置によって充電される電池が搭載される電動車両。

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