JP6759216B2 - Power supply and electric vehicle equipped with this power supply - Google Patents

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Description

本発明は、負荷と並列に接続しているコンデンサーのプリチャージ回路を備える電源装置であって、コンデンサーやその接続回路の異常を検出する電源装置とこの電源装置を備える電動車両に関する。 The present invention relates to a power supply device including a precharge circuit for a capacitor connected in parallel with a load, the power supply device for detecting an abnormality in the capacitor and its connection circuit, and an electric vehicle including the power supply device.

バッテリから直流電力が供給される負荷は、並列にコンデンサーを接続することで、バッテリの電圧変動を少なくしながら安定して電力が供給される。このことを実現するために、たとえば車両用の電源装置では、車両負荷にコンデンサーを並列に接続している。さらに、電源装置では、リレーや半導体スイッチング素子などの出力スイッチが設けられて、コンデンサーと負荷がバッテリに接続されている。出力スイッチは、バッテリを負荷に接続する状態でオン、負荷に接続しない状態でオフに切り換えられる。車両用の電源装置では、車両のメインスイッチであるイグニッションスイッチのオンオフに連動して、この出力スイッチがオンオフに切り換えられている。すなわち、イグニッションスイッチのオン状態で出力スイッチをオン、イグニッションスイッチのオフ状態で出力スイッチをオフに切り換えている。こうした電源装置では、出力スイッチをオンに切り換えた場合、コンデンサーが充電されるために、接続直後には瞬間的に極めて大きなチャージ電流が流れる。過大なチャージ電流は、出力スイッチのリレー接点を損傷し、あるいは半導体スイッチング素子を故障させる原因となる。 For the load to which DC power is supplied from the battery, by connecting capacitors in parallel, the power is stably supplied while reducing the voltage fluctuation of the battery. To achieve this, for example, in a vehicle power supply, a capacitor is connected in parallel to the vehicle load. Further, in the power supply device, an output switch such as a relay or a semiconductor switching element is provided, and a capacitor and a load are connected to the battery. The output switch is switched on when the battery is connected to the load and off when the battery is not connected to the load. In the power supply device for a vehicle, this output switch is switched on and off in conjunction with the on / off of the ignition switch, which is the main switch of the vehicle. That is, the output switch is turned on when the ignition switch is on, and the output switch is turned off when the ignition switch is off. In such a power supply device, when the output switch is turned on, the capacitor is charged, so that an extremely large charge current flows instantaneously immediately after the connection. Excessive charge current causes damage to the relay contacts of the output switch or failure of the semiconductor switching element.

この問題を防止するために、プリチャージ回路を設け、このプリチャージ回路を経由してコンデンサーをプリチャージした後、出力スイッチをオンに切り換える電源装置が開発されている（特許文献１及び２参照）。 In order to prevent this problem, a power supply device has been developed in which a precharge circuit is provided, a capacitor is precharged via this precharge circuit, and then the output switch is turned on (see Patent Documents 1 and 2). ..

特開２００９−２９０９７８号公報JP-A-2009-290978 特開２００９−３８９２５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-38925

これ等の公報に記載される電源装置は、プリチャージ回路を、一方の出力スイッチに並列に接続されたプリチャージスイッチとプリチャージ抵抗の直列回路で構成している。この電源装置は、プリチャージ回路が並列に接続された出力スイッチをオフとした状態でプリチャージスイッチをオンに切り換えて、プリチャージ回路でコンデンサーに電荷をプリチャージした後、出力スイッチをオンに切り換えることで、出力スイッチのオン状態における過大なチャージ電流を抑制できる。 In the power supply device described in these publications, the precharge circuit is composed of a series circuit of a precharge switch and a precharge resistor connected in parallel to one output switch. This power supply switches the precharge switch on with the output switch connected in parallel with the precharge circuit turned off, precharges the capacitor with the precharge circuit, and then switches the output switch on. As a result, it is possible to suppress an excessive charge current when the output switch is on.

しかしながら、車両側に設けられたコンデンサーは大容量であり、そのプリチャージ制御についても、車両側のコンデンサーの状態によってプリチャージ中の電圧挙動が大きく変化するため、正常にプリチャージを完了させるのが容易でないという問題があった。また、車両側のコンデンサーを、バッテリから供給される電力でプリチャージするので、バッテリの状態によって、プリチャージ中の電圧や充電電流が変化するため、コンデンサーやその接続回路の異常を確実に検出するのが容易でないという問題点があった。 However, the capacitor provided on the vehicle side has a large capacity, and the voltage behavior during precharging changes greatly depending on the state of the capacitor on the vehicle side, so it is necessary to complete the precharge normally. There was a problem that it was not easy. In addition, since the capacitor on the vehicle side is precharged with the power supplied from the battery, the voltage and charging current during precharging change depending on the state of the battery, so abnormalities in the capacitor and its connection circuit can be reliably detected. There was a problem that it was not easy to do.

本発明は、従来のこのような欠点を解決するためになされたものである。本発明の目的の一は、負荷と並列に接続しているコンデンサーやその接続回路の異常を確実に検出できる電源装置とこの電源装置を備える電動車両を提供することにある。 The present invention has been made to solve such conventional drawbacks. One of an object of the present invention is to provide a power supply device capable of reliably detecting an abnormality in a capacitor connected in parallel with a load and a connection circuit thereof, and an electric vehicle including the power supply device.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving Problems and Effects of Invention

本発明の電源装置は、入力側にコンデンサー９が並列に接続されている負荷２０に電力を供給するバッテリ１と、このバッテリ１と負荷２０との間に電気的に接続してなる出力スイッチ３と、出力スイッチ３のオフ状態で、負荷２０のコンデンサー９をプリチャージするプリチャージ回路４とを備えている。プリチャージ回路４は、バッテリ１よりも出力電圧の低いサブバッテリ１１と、このサブバッテリ１１の出力を昇圧してコンデンサー９をプリチャージする昇圧回路５とを備えている。さらに、電源装置は、プリチャージ回路４でプリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性からコンデンサー９又はその接続回路の異常を判定する異常検出回路７を備えている。 The power supply device of the present invention includes a battery 1 that supplies electric power to a load 20 to which a capacitor 9 is connected in parallel on the input side, and an output switch 3 that is electrically connected between the battery 1 and the load 20. And a precharge circuit 4 that precharges the capacitor 9 of the load 20 when the output switch 3 is off. The precharge circuit 4 includes a sub-battery 11 having an output voltage lower than that of the battery 1 and a booster circuit 5 that boosts the output of the sub-battery 11 to precharge the capacitor 9. Further, the power supply device includes an abnormality detection circuit 7 for determining an abnormality of the capacitor 9 or its connection circuit from the voltage rise characteristic of the capacitor 9 precharged by the precharge circuit 4.

上記構成により、プリチャージ回路がコンデンサーをプリチャージする際に、コンデンサー又はその接続回路が正常状態か異常状態かを確実に判定することができる。それは、この電源装置が、プリチャージ回路を、バッテリよりも出力電圧の低いサブバッテリと、このサブバッテリの出力を昇圧してコンデンサーをプリチャージする昇圧回路で構成し、この昇圧回路でプリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性から異常検出回路がコンデンサー又はその接続回路の異常を判定するからである。この電源装置は、プリチャージ回路がサブバッテリの出力を昇圧回路で昇圧してコンデンサーをプリチャージするので、従来のようにバッテリの状態による影響を受けることなく、安定してプリチャージできる。その結果、プリチャージ時のコンデンサーの電圧上昇特性から、コンデンサー又はその接続回路の異常を確実に判定できる。 With the above configuration, when the precharge circuit precharges the capacitor, it is possible to reliably determine whether the capacitor or its connection circuit is in a normal state or an abnormal state. This power supply consists of a sub-battery whose output voltage is lower than that of the battery and a booster circuit that boosts the output of this sub-battery to precharge the capacitor, and is precharged by this booster circuit. This is because the abnormality detection circuit determines the abnormality of the capacitor or its connection circuit from the voltage rise characteristic of the capacitor. In this power supply device, since the precharge circuit boosts the output of the sub-battery with a booster circuit to precharge the capacitor, it can be stably precharged without being affected by the state of the battery as in the conventional case. As a result, it is possible to reliably determine the abnormality of the capacitor or its connection circuit from the voltage rise characteristic of the capacitor at the time of precharging.

本発明の電源装置は、サブバッテリを１２Ｖの鉛バッテリとすることができる。この電源装置は、汎用性がある１２Ｖの鉛バッテリを使用するので、その扱いを容易にしつつ、１２Ｖの出力を昇圧回路で昇圧することで、プリチャージ回路の出力を低電圧から高電圧まで広い範囲でコントロール可能となる。とくに、車両に搭載される電源装置においては、電装用バッテリとして車両に搭載される鉛バッテリをサブバッテリに兼用して便利に使用できる。 In the power supply device of the present invention, the sub-battery can be a 12V lead battery. Since this power supply uses a versatile 12V lead battery, the output of the precharge circuit can be widened from low voltage to high voltage by boosting the output of 12V with a booster circuit while facilitating its handling. It can be controlled within the range. In particular, in a power supply device mounted on a vehicle, a lead battery mounted on the vehicle can be conveniently used as a sub-battery as an electrical battery.

本発明の他の側面に係る電源装置は、入力側にコンデンサー９が並列に接続されている負荷２０に電力を供給するバッテリ１と、このバッテリ１と負荷２０との間に電気的に接続してなる出力スイッチ３と、出力スイッチ３のオフ状態で、負荷２０のコンデンサー９をプリチャージするプリチャージ回路４とを備え、このプリチャージ回路４が、バッテリ１の出力電圧を降圧してコンデンサー９をプリチャージする降圧回路６を備えている。さらに、電源装置は、プリチャージ回路４でプリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性からコンデンサー９又はその接続回路の異常を判定する異常検出回路７を備えている。 The power supply device according to another aspect of the present invention is electrically connected to a battery 1 that supplies power to a load 20 to which a capacitor 9 is connected in parallel on the input side, and the battery 1 and the load 20. The output switch 3 is provided with a precharge circuit 4 that precharges the capacitor 9 of the load 20 when the output switch 3 is off, and the precharge circuit 4 lowers the output voltage of the battery 1 to the capacitor 9. Is provided with a step-down circuit 6 for precharging. Further, the power supply device includes an abnormality detection circuit 7 for determining an abnormality of the capacitor 9 or its connection circuit from the voltage rise characteristic of the capacitor 9 precharged by the precharge circuit 4.

上記構成により、プリチャージ回路がコンデンサーをプリチャージする際に、コンデンサー又はその接続回路が正常状態か異常状態かを確実に判定することができる。それは、この電源装置が、プリチャージ回路を、バッテリの出力を降圧してコンデンサーをプリチャージする降圧回路で構成し、この降圧回路でプリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性から異常検出回路がコンデンサー又はその接続回路の異常を判定するからである。この電源装置は、プリチャージ回路がバッテリの出力を降圧回路で降圧してコンデンサーをプリチャージするので、従来のようにバッテリの状態による影響を受けることなく、安定してプリチャージできる。その結果、プリチャージ時のコンデンサーの電圧上昇特性から、コンデンサー又はその接続回路の異常を確実に判定できる。 With the above configuration, when the precharge circuit precharges the capacitor, it is possible to reliably determine whether the capacitor or its connection circuit is in a normal state or an abnormal state. This power supply device configures the precharge circuit with a step-down circuit that steps down the output of the battery and precharges the capacitor, and the abnormality detection circuit is a capacitor or a capacitor from the voltage rise characteristics of the capacitor precharged by this step-down circuit. This is because the abnormality of the connection circuit is determined. In this power supply device, since the precharge circuit steps down the output of the battery with a step-down circuit to precharge the capacitor, it can be stably precharged without being affected by the state of the battery as in the conventional case. As a result, it is possible to reliably determine the abnormality of the capacitor or its connection circuit from the voltage rise characteristic of the capacitor at the time of precharging.

本発明の電源装置は、異常検出回路７が、プリチャージしているコンデンサー９の上昇電圧とプリチャージ時間とから電圧上昇率を演算し、電圧上昇率が所定の正常範囲内にあると、コンデンサー９及びその接続回路が正常であると判定してプリチャージを継続することができる。 In the power supply device of the present invention, the abnormality detection circuit 7 calculates the voltage rise rate from the rising voltage and the precharging time of the precharged capacitor 9, and when the voltage rising rate is within a predetermined normal range, the capacitor It is possible to determine that 9 and its connection circuit are normal and continue precharging.

上記構成により、プリチャージされるコンデンサーの上昇電圧とプリチャージ時間から電圧上昇率を演算し、この電圧上昇率を正常範囲と比較することで、コンデンサー又はその接続回路が異常かどうかを簡単かつ確実に判定することができる。 With the above configuration, the voltage rise rate is calculated from the rising voltage of the precharged capacitor and the precharging time, and by comparing this voltage rising rate with the normal range, it is easy and reliable whether the capacitor or its connection circuit is abnormal. Can be determined.

本発明の電源装置は、異常検出回路７が、電圧上昇率が正常範囲の上限よりも高く設定された最高上昇率よりも高いと、コンデンサー９又は接続回路のオープン故障と判定してプリチャージを停止することができる。
本明細書において、「コンデンサー又は接続回路のオープン故障」とは、コンデンサー又はその接続回路の断線や接触不良等により回路が正常に接続されない状態を意味するものとする。In the power supply device of the present invention, when the abnormality detection circuit 7 determines that the voltage rise rate is higher than the maximum rise rate set higher than the upper limit of the normal range, it is determined that the capacitor 9 or the connection circuit is open and precharged. Can be stopped.
In the present specification, "open failure of a capacitor or a connection circuit" means a state in which a circuit is not normally connected due to a disconnection or poor contact of the capacitor or its connection circuit.

上記構成により、プリチャージされるコンデンサーが急激な電圧上昇を示した場合にオープン故障であることを検出でき、異常状態を把握して適切な対策を講じることが可能となる。 With the above configuration, it is possible to detect an open failure when the precharged capacitor shows a sudden voltage rise, and it is possible to grasp the abnormal state and take appropriate measures.

本発明の電源装置は、異常検出回路７が、電圧上昇率が正常範囲の上限よりも高く、かつ正常範囲の上限よりも高く設定された最高上昇率以下であると、コンデンサー９の劣化と判定することができる。 The power supply device of the present invention determines that the capacitor 9 has deteriorated when the abnormality detection circuit 7 has a voltage rise rate higher than the upper limit of the normal range and equal to or lower than the maximum rise rate set higher than the upper limit of the normal range. can do.

上記構成により、プリチャージされるコンデンサーが正常状態よりも早く電圧上昇することにより、コンデンサーが劣化した状態、とくに容量低下による劣化であると判定して適切な対策を講じることが可能となる。 With the above configuration, the voltage of the precharged capacitor rises faster than the normal state, so that it is possible to determine that the capacitor is in a deteriorated state, particularly that it is deteriorated due to a decrease in capacity, and take appropriate measures.

本発明の電源装置は、異常検出回路７が、電圧上昇率が正常範囲の下限よりも低く、かつ正常範囲の下限よりも低く設定された最低上昇率以上であると、コンデンサー９の劣化と判定することができる。 The power supply device of the present invention determines that the capacitor 9 has deteriorated when the abnormality detection circuit 7 has a voltage rise rate lower than the lower limit of the normal range and equal to or higher than the minimum rise rate set lower than the lower limit of the normal range. can do.

上記構成により、プリチャージされるコンデンサーが正常状態よりも遅く電圧上昇することにより、コンデンサーが劣化した状態、とくに内部抵抗の増加による劣化であると判定して適切な対策を講じることが可能となる。 With the above configuration, the voltage of the precharged capacitor rises slower than the normal state, so that it is possible to determine that the capacitor is in a deteriorated state, especially due to an increase in internal resistance, and take appropriate measures. ..

本発明の電源装置は、異常検出回路７が、プリチャージを開始後、所定の時間が経過してもコンデンサー９の電圧が上昇しないと、コンデンサー９又は接続回路のショート故障と判定してプリチャージを停止することができる。 In the power supply device of the present invention, if the voltage of the capacitor 9 does not rise even after a predetermined time elapses after the abnormality detection circuit 7 starts precharging, it is determined that the capacitor 9 or the connection circuit is short-circuited and precharged. Can be stopped.

上記構成により、プリチャージを開始してもコンデンサーの電圧が上昇しない場合にショート故障であることを検出でき、異常状態を把握して適切な対策を講じることが可能となる。 With the above configuration, it is possible to detect a short-circuit failure when the voltage of the capacitor does not rise even when precharging is started, and it is possible to grasp the abnormal state and take appropriate measures.

本発明の電源装置は、プリチャージ回路４が、コンデンサー９をプリチャージする出力電圧を、バッテリ１の出力電圧に準じる第２充電電圧と、第２充電電圧よりも低い第１充電電圧の二段階に制御可能として、第１充電電圧でコンデンサー９のプリチャージを開始すると共に、異常検出回路７がコンデンサー９及びその接続回路が正常であると判定すると、出力電圧を第２充電電圧に切り換えてコンデンサー９をプリチャージすることができる。 In the power supply device of the present invention, the precharge circuit 4 sets the output voltage for precharging the capacitor 9 in two stages, a second charge voltage according to the output voltage of the battery 1 and a first charge voltage lower than the second charge voltage. When the abnormality detection circuit 7 determines that the capacitor 9 and its connection circuit are normal, the output voltage is switched to the second charging voltage to start the precharging of the capacitor 9 at the first charging voltage. 9 can be precharged.

上記構成により、バッテリの出力電圧よりも低い第１充電電圧でのプリチャージにおいてコンデンサー又はその接続回路の異常を判定するので、コンデンサー電圧を高くすることなく異常判定でき、コンデンサー又はその接続回路の異常時における危険を回避できる。また、プリチャージ開始時の電圧を低く抑えることで、プリチャージ開始直後にプリチャージ回路の出力電圧が上昇して、負荷側の許容耐電圧を越えるのを有効に防止できる。 With the above configuration, since the abnormality of the capacitor or its connection circuit is determined by precharging at the first charging voltage lower than the output voltage of the battery, the abnormality can be determined without increasing the capacitor voltage, and the abnormality of the capacitor or its connection circuit can be determined. You can avoid the danger of time. Further, by keeping the voltage at the start of precharging low, it is possible to effectively prevent the output voltage of the precharging circuit from rising immediately after the start of precharging and exceeding the allowable withstand voltage on the load side.

本発明の電源装置は、プリチャージ回路４が、コンデンサー９をプリチャージする出力電圧を、バッテリ１の出力電圧に準じる第２充電電圧と、第２充電電圧よりも低い第１充電電圧の二段階に制御可能として、第１充電電圧でコンデンサー９のプリチャージを開始すると共に、異常検出回路７がコンデンサー９の劣化と判定すると、プリチャージを停止することなく出力電圧を第２出力電圧に切り換えてプリチャージを継続して、条件付きでその使用を許可することができる。 In the power supply device of the present invention, the precharge circuit 4 sets the output voltage for precharging the capacitor 9 in two stages, a second charge voltage according to the output voltage of the battery 1 and a first charge voltage lower than the second charge voltage. The precharge of the capacitor 9 is started at the first charge voltage, and when the abnormality detection circuit 7 determines that the capacitor 9 has deteriorated, the output voltage is switched to the second output voltage without stopping the precharge. You can continue to precharge and conditionally allow its use.

上記構成により、バッテリの出力電圧よりも低い第１充電電圧でのプリチャージにおいて異常検出回路がコンデンサーの劣化と判定した場合に、コンデンサーの劣化の程度により、プリチャージを停止することなく、出力電圧を第２出力電圧に切り換えてプリチャージを継続して、条件付きでその使用を許可することができる。例えば、コンデンサーが劣化して平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できないが、短時間の使用が可能な場合には、プリチャージを継続してその使用を許可することができる。 With the above configuration, when the abnormality detection circuit determines that the capacitor has deteriorated in the precharge at the first charge voltage lower than the output voltage of the battery, the output voltage is not stopped depending on the degree of deterioration of the capacitor. Can be conditionally allowed to be used by switching to a second output voltage to continue precharging. For example, if the capacitor is deteriorated and the function as a smoothing capacitor cannot be sufficiently satisfied, but the capacitor can be used for a short time, the precharge can be continuously permitted.

本発明の電源装置は、プリチャージ回路４が、第１出力電圧を６０Ｖ以下とすると共に、第１出力電圧でプリチャージを行っている状態において異常検出回路７が異常を検出すると、負荷２０のコンデンサー９へのプリチャージを停止することができる。上記構成により、第一段階として、第１出力電圧を６０Ｖ以下とすることで、仮に第一段階で異常検出してプリチャージを中断した場合においても、高圧と分類されないため、強制放電する回路が不要となる。このため、回路構成を簡略化して低コストにできる。 In the power supply device of the present invention, when the precharge circuit 4 sets the first output voltage to 60 V or less and the abnormality detection circuit 7 detects an abnormality while precharging at the first output voltage, the load 20 The precharge to the capacitor 9 can be stopped. With the above configuration, by setting the first output voltage to 60V or less as the first step, even if an abnormality is detected in the first step and precharging is interrupted, it is not classified as high voltage, so a circuit that forcibly discharges is provided. It becomes unnecessary. Therefore, the circuit configuration can be simplified and the cost can be reduced.

本発明の電源装置は、電動車両に搭載される電源装置であって、バッテリ１から電力が供給される負荷２０が、車両を走行させるモータ２２と、モータ２２にバッテリ１からの電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータ２１とを備え、入力側に並列に接続されているコンデンサー９を、ＤＣ／ＡＣインバータ２１の入力側に設けられた平滑コンデンサーとすることができる。 The power supply device of the present invention is a power supply device mounted on an electric vehicle, and a load 20 to which electric power is supplied from the battery 1 supplies electric power from the battery 1 to the motor 22 for traveling the vehicle and the motor 22. The capacitor 9 provided with the DC / AC inverter 21 and connected in parallel to the input side can be a smoothing capacitor provided on the input side of the DC / AC inverter 21.

本発明の電動車両は、上記のいずれかの電源装置を備え、電源装置が車両を走行させるモータ２２に電力を供給することができる。
上記構成により、電動車両に搭載する電源装置によるコンデンサーのプリチャージ時において、コンデンサー又はその接続回路の異常を確実に検出し、異常の程度に応じてプリチャージを停止し、あるいは車両側に警告することで、電動車両の安全な走行を実現できる。The electric vehicle of the present invention includes any of the above power supply devices, and the power supply device can supply electric power to the motor 22 that runs the vehicle.
With the above configuration, when the capacitor is precharged by the power supply mounted on the electric vehicle, the abnormality of the capacitor or its connection circuit is reliably detected, and the precharge is stopped or the vehicle is warned according to the degree of the abnormality. As a result, safe running of the electric vehicle can be realized.

本発明の一実施の形態に係る電源装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the power supply device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る電源装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the power supply device which concerns on other embodiment of this invention. プリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性を示すグラフである。It is a graph which shows the voltage rise characteristic of the capacitor to be precharged. コンデンサー及びその接続回路が正常な状態におけるコンデンサー電圧の変化とタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the change of the capacitor voltage and the timing chart in the state which a capacitor and its connection circuit are normal. コンデンサーが劣化して容量が低下した状態におけるコンデンサー電圧の変化とタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the change of the capacitor voltage and the timing chart in the state which the capacitor deteriorates and the capacitance decreases. コンデンサー又はその接続回路がオープン故障した状態におけるコンデンサー電圧の変化とタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the change of the capacitor voltage and the timing chart in the state which the capacitor or the connection circuit thereof is open failure. コンデンサーが劣化して内部抵抗が増加した状態におけるコンデンサー電圧の変化とタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the change of the capacitor voltage and the timing chart in the state where the capacitor deteriorates and the internal resistance increases. コンデンサー又はその接続回路がショート故障した状態におけるコンデンサー電圧の変化とタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the change of the capacitor voltage and the timing chart in the state which the capacitor or the connection circuit is short-circuited failure. エンジンとモータで走行するハイブリッドカーに電源装置を搭載する例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example which mounts a power supply device in a hybrid car which runs by an engine and a motor. モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example which mounts the power-source device on the electric vehicle which runs only by a motor.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置とこの電源装置を備える電動車両を例示するものであって、本発明は、電源装置とこの電源装置を備える電動車両を以下のものに特定しない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して同一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に同一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments shown below exemplify a power supply device for embodying the technical idea of the present invention and an electric vehicle including the power supply device, and the present invention includes the power supply device and the power supply device. The electric vehicles to be equipped are not specified as the following. In addition, the present specification does not specify the members shown in the claims as the members of the embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention to that alone, but merely to those extent unless otherwise specified. It is just an example of explanation. The size and positional relationship of the members shown in each drawing may be exaggerated to clarify the explanation. Further, in the following description, members of the same or the same quality are shown with the same name and reference numeral, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Further, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are composed of the same member and the same member also serves as a plurality of elements, or conversely, the functions of the same member may be performed by the plurality of members. It can also be shared and realized.

本発明に係る電源装置の一例として、ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、電気自動車の駆動用モータを負荷とする電動車両の電源として適用した例を図１と図２に示す。なお、本発明の電源装置は、電動車両に限られず、モータを用いた負荷、例えばロボットや産業用生産機械に適用できる。また、モータに限られず、コンデンサーを並列に接続している負荷に電力を供給する全ての電源装置に利用できる。 As an example of the power supply device according to the present invention, FIGS. 1 and 2 show examples of application as a power source for an electric vehicle whose load is a drive motor of a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or an electric vehicle. The power supply device of the present invention is not limited to electric vehicles, and can be applied to loads using motors, such as robots and industrial production machines. Further, it can be used not only for a motor but also for all power supply devices that supply electric power to a load in which capacitors are connected in parallel.

（電源装置１００、２００）
図１と図２の電源装置１００、２００は、バッテリ１と、出力スイッチ３と、プリチャージ回路４とを備えている。バッテリ１は、複数の電池２を直列に接続している。このバッテリ１は、出力スイッチ３を介して負荷２０に接続されている。プリチャージ回路４は、負荷２０の入力側に並列に接続しているコンデンサー９を、出力スイッチ３がオンに切り換えられる前に、すなわち出力スイッチ３のオフ状態でプリチャージする。さらに、図の電源装置１００、２００は、コンデンサー９又はその接続回路の異常を検出すると共に、出力スイッチ３のオンオフとプリチャージ回路４の動作状態を制御する異常検出回路７を備えている。(Power supply devices 100, 200)
The power supply devices 100 and 200 of FIGS. 1 and 2 include a battery 1, an output switch 3, and a precharge circuit 4. The battery 1 has a plurality of batteries 2 connected in series. The battery 1 is connected to the load 20 via the output switch 3. The precharge circuit 4 precharges the capacitor 9 connected in parallel to the input side of the load 20 before the output switch 3 is switched on, that is, in the off state of the output switch 3. Further, the power supply devices 100 and 200 in the figure include an abnormality detection circuit 7 that detects an abnormality in the capacitor 9 or its connection circuit and controls the on / off of the output switch 3 and the operating state of the precharge circuit 4.

（負荷２０）
図１と図２に示す負荷２０は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１と、このＤＣ／ＡＣインバータ２１の出力側に接続しているモータ２２と発電機２３とを備える。ＤＣ／ＡＣインバータ２１は、バッテリ１の直流を交流に変換してモータ２２に電力を供給し、発電機２３の交流を直流に変換してバッテリ１を充電する。(Load 20)
The load 20 shown in FIGS. 1 and 2 includes a DC / AC inverter 21, a motor 22 connected to the output side of the DC / AC inverter 21, and a generator 23. The DC / AC inverter 21 converts the direct current of the battery 1 into an alternating current to supply electric power to the motor 22, and converts the alternating current of the generator 23 into a direct current to charge the battery 1.

なお、上記の例では、電源装置で駆動する負荷２０として、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介してモータ２２を接続しているが、直流モータなど、直流駆動可能な負荷を直接接続する場合は、ＤＣ／ＡＣインバータを省略することもできる。また、直流で駆動される負荷は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を供給することもできる。 In the above example, the motor 22 is connected via the DC / AC inverter 21 as the load 20 driven by the power supply device, but when a DC driveable load such as a DC motor is directly connected, DC / AC inverter can be omitted. The load driven by direct current can also be supplied with electric power via a DC / DC converter.

（コンデンサー９）
負荷２０の入力側には、並列にコンデンサー９が接続されている。入力側に並列に接続されたコンデンサー９は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１の入力側に設けられた平滑コンデンサーである。このコンデンサー９は、静電容量を、例えば３００μＦ〜３０００μＦとする大容量の電解コンデンサーである。電解コンデンサーは、容積に対する静電容量を大きくできる。コンデンサーは、電解コンデンサーに代わって積層セラミックコンデンサーなど、他の静電容量の大きいコンデンサーを使用することもできる。なお、コンデンサー９は、経時的に静電容量が次第に減少して故障し、あるいは急激に静電容量が減少して故障し、あるいはまた、経年劣化により内部抵抗が増加して故障することがある。(Condenser 9)
A capacitor 9 is connected in parallel to the input side of the load 20. The capacitor 9 connected in parallel to the input side is a smoothing capacitor provided on the input side of the DC / AC inverter 21. This capacitor 9 is a large-capacity electrolytic capacitor having a capacitance of, for example, 300 μF to 3000 μF. The electrolytic capacitor can increase the capacitance with respect to the volume. As the capacitor, another capacitor having a large capacitance such as a monolithic ceramic capacitor can be used instead of the electrolytic capacitor. It should be noted that the capacitor 9 may fail due to a gradual decrease in capacitance over time, or may fail due to a rapid decrease in capacitance, or an internal resistance may increase due to aged deterioration and fail. ..

（バッテリ１）
バッテリ１は、負荷２０に電力を供給する。図１と図２の電源装置１００、２００は、バッテリ１からＤＣ／ＡＣインバータ２１を介してモータ２２に電力を供給する。また、バッテリ１は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介して発電機２３で充電される。バッテリ１は、負荷２０のモータ２２に大電力を供給するために、多数の電池２を直列に接続して出力電圧を高くしている。また、バッテリは、複数の電池を並列に接続して充電容量を大きくできる。電池２は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等の非水電解質電池、あるいはニッケル水素電池などの二次電池である。ただし、電池には、充放電できる他の全ての二次電池を使用することができる。バッテリ１は、負荷２０に大電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を２００〜４００Ｖと高くしている。(Battery 1)
The battery 1 supplies power to the load 20. The power supply devices 100 and 200 of FIGS. 1 and 2 supply electric power from the battery 1 to the motor 22 via the DC / AC inverter 21. Further, the battery 1 is charged by the generator 23 via the DC / AC inverter 21. In the battery 1, a large number of batteries 2 are connected in series to increase the output voltage in order to supply a large amount of electric power to the motor 22 of the load 20. Further, as the battery, a plurality of batteries can be connected in parallel to increase the charging capacity. The battery 2 is a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium ion battery or a lithium polymer battery, or a secondary battery such as a nickel hydrogen battery. However, any other rechargeable secondary battery can be used as the battery. The battery 1 has a high output voltage of, for example, 200 to 400 V so that a large amount of electric power can be supplied to the load 20.

図１と図２に示すバッテリ１は、多数の電池２を２つの電池ブロックに分割して、これ等の電池ブロックを互いに直列に接続している。直列に接続される電池ブロックの間には、保護素子１８と電流センサー１９とを直列に接続している。図に示す保護素子１８はヒューズで、過電流が流れると溶断されて電流を遮断し、バッテリ１を保護するようにしている。 In the battery 1 shown in FIGS. 1 and 2, a large number of batteries 2 are divided into two battery blocks, and these battery blocks are connected in series with each other. The protection element 18 and the current sensor 19 are connected in series between the battery blocks connected in series. The protection element 18 shown in the figure is a fuse, which is blown when an overcurrent flows to cut off the current and protect the battery 1.

（出力スイッチ３）
出力スイッチ３は、バッテリ１と負荷２０との間に電気的に接続されるスイッチである。この出力スイッチ３は、異常検出回路７でオンオフに制御されて、バッテリ１と負荷２０との通電状態を制御している。図に示す出力スイッチ３は、バッテリ１の正極側と、プラス側の出力端子１０との間に接続してなる第１出力スイッチ３Ａと、バッテリ１の負極側と、マイナス側の出力端子１０との間に接続してなる第２出力スイッチ３Ｂとからなる。ただ、電源装置は、必ずしも正負の出力側に出力スイッチ３を接続する必要はなく、一方の出力側に出力スイッチを接続することもできる。図に示す電源装置は、出力スイッチ３を機械的に可動する接点を有するリレーとしている。ただ、出力スイッチには、リレーに替えて、半導体スイッチング素子等の通電状態をオンオフに制御できる他のスイッチも使用できる。(Output switch 3)
The output switch 3 is a switch that is electrically connected between the battery 1 and the load 20. The output switch 3 is controlled to be turned on and off by the abnormality detection circuit 7, and controls the energized state of the battery 1 and the load 20. The output switch 3 shown in the figure includes a first output switch 3A connected between the positive electrode side of the battery 1 and the output terminal 10 on the positive side, a negative electrode side of the battery 1, and an output terminal 10 on the negative side. It consists of a second output switch 3B connected between the two. However, the power supply device does not necessarily have to connect the output switch 3 to the positive and negative output sides, and the output switch can be connected to one of the output sides. The power supply device shown in the figure is a relay having a contact that mechanically moves the output switch 3. However, instead of the relay, another switch that can control the energized state of the semiconductor switching element or the like on / off can be used as the output switch.

（プリチャージ回路４）
プリチャージ回路４は、出力スイッチ３をオンに切り換えるのに先だって、負荷２０の入力側に接続している大容量のコンデンサー９をプリチャージして、出力スイッチ３に過大な突入電流が流れるのを阻止する。図１と図２のプリチャージ回路４は、コンデンサー９を所定の電圧でプリチャージできる回路構成としている。(Precharge circuit 4)
The precharge circuit 4 precharges the large-capacity capacitor 9 connected to the input side of the load 20 prior to switching the output switch 3 on, so that an excessive inrush current flows through the output switch 3. Stop. The precharge circuit 4 of FIGS. 1 and 2 has a circuit configuration capable of precharging the capacitor 9 with a predetermined voltage.

図１に示すプリチャージ回路４は、バッテリ１よりも出力電圧の低いサブバッテリ１１と、このサブバッテリ１１の出力を昇圧してコンデンサー９をプリチャージする昇圧回路５とを備えている。 The precharge circuit 4 shown in FIG. 1 includes a sub-battery 11 having an output voltage lower than that of the battery 1 and a booster circuit 5 that boosts the output of the sub-battery 11 to precharge the capacitor 9.

サブバッテリ１１は、車両に搭載される電装用のバッテリであって、１２Ｖの鉛バッテリ１１Ａとしている。この構造は、一般に車両に搭載される電装用の鉛バッテリ１１Ａをサブバッテリ１１として使用するので、他のバッテリを用意することなく低コストにできる。また、車両に搭載される鉛バッテリ１１Ａは、車両の使用状態において常に充電されているので、プリチャージ回路４の電源として昇圧回路５に電力を供給する際に、電池容量が不足する事態を有効に防止できる。ただ、サブバッテリには、車両に搭載される電装用のバッテリを使用することなく、他のバッテリを装備して使用することもできる。このサブバッテリは、好ましくは二次電池として、充電により所定の容量に確保される。 The sub-battery 11 is a battery for electrical equipment mounted on the vehicle, and is a 12V lead battery 11A. In this structure, since the lead battery 11A for electrical equipment mounted on the vehicle is generally used as the sub-battery 11, the cost can be reduced without preparing another battery. Further, since the lead battery 11A mounted on the vehicle is always charged in the state of use of the vehicle, it is effective that the battery capacity is insufficient when supplying electric power to the booster circuit 5 as a power source of the precharge circuit 4. Can be prevented. However, the sub-battery can be equipped with another battery without using the battery for electrical equipment mounted on the vehicle. This sub-battery is preferably secured to a predetermined capacity by charging as a secondary battery.

昇圧回路５は、サブバッテリ１１から供給される電力を昇圧する昇圧コンバータ５Ａである。昇圧コンバータ５ＡはＤＣ／ＤＣコンバータで、プラス側の出力が、第１出力スイッチ３Ａとプラス側の出力端子１０との間に接続されると共に、マイナス側の出力が、第２出力スイッチ３Ｂとマイナス側の出力端子１０との間に接続されている。この昇圧コンバータ５Ａは、異常検出回路７で動作状態がオンオフに制御されて、サブバッテリ１１から入力されるＤＣ１２Ｖを所定の電圧に昇圧して出力し、コンデンサー９をプリチャージする。 The booster circuit 5 is a boost converter 5A that boosts the power supplied from the sub-battery 11. The boost converter 5A is a DC / DC converter, and the output on the positive side is connected between the first output switch 3A and the output terminal 10 on the positive side, and the output on the negative side is negative with the second output switch 3B. It is connected to the output terminal 10 on the side. The operation state of the boost converter 5A is controlled to be turned on and off by the abnormality detection circuit 7, the DC12V input from the sub-battery 11 is boosted to a predetermined voltage and output, and the capacitor 9 is precharged.

さらに、図２に示すプリチャージ回路４は、バッテリ１の出力電圧を降圧してコンデンサー９をプリチャージする降圧回路６を備えている。降圧回路６は、バッテリ１から供給される電力を降圧する降圧コンバータ６Ａである。降圧コンバータ６ＡはＤＣ／ＤＣコンバータで、プラス側の出力が、第１出力スイッチ３Ａとプラス側の出力端子１０との間に接続されると共に、マイナス側の出力が、第２出力スイッチ３Ｂとマイナス側の出力端子１０との間に接続されている。この降圧コンバータ６Ａは、異常検出回路７で動作状態がオンオフに制御されて、バッテリ１から入力される高圧の直流電圧を所定の電圧に降圧して出力し、コンデンサー９をプリチャージする。 Further, the precharge circuit 4 shown in FIG. 2 includes a step-down circuit 6 that steps down the output voltage of the battery 1 to precharge the capacitor 9. The step-down circuit 6 is a step-down converter 6A that steps down the power supplied from the battery 1. The step-down converter 6A is a DC / DC converter, and the output on the positive side is connected between the first output switch 3A and the output terminal 10 on the positive side, and the output on the negative side is negative with the second output switch 3B. It is connected to the output terminal 10 on the side. The step-down converter 6A is controlled to turn on and off in the operation state by the abnormality detection circuit 7, steps down the high-voltage DC voltage input from the battery 1 to a predetermined voltage, outputs the voltage, and precharges the capacitor 9.

以上のプリチャージ回路４は、出力スイッチ３がオフに切り換えられた状態で、コンデンサー９をプリチャージする。コンデンサー９が所定の電圧までプリチャージされると、昇圧コンバータ５Ａや降圧コンバータ６Ａがオフ状態に切り換えられた後、出力スイッチ３がオフからオンに切り換えられて、バッテリ１が負荷２０に接続される。出力スイッチ３は、コンデンサー９がプリチャージされてオン状態に切り換えられるので、コンデンサー９をチャージする過大なチャージ電流は流れない。昇圧コンバータ５Ａや降圧コンバータ６Ａがオフに切り換えられるタイミングや、出力スイッチ３がオンに切り換えられるタイミングは、異常検出回路７でコントロールされる。 The above precharge circuit 4 precharges the capacitor 9 in a state where the output switch 3 is switched off. When the capacitor 9 is precharged to a predetermined voltage, the boost converter 5A and the buck converter 6A are switched to the off state, then the output switch 3 is switched from off to on, and the battery 1 is connected to the load 20. .. Since the capacitor 9 is precharged and switched to the ON state in the output switch 3, an excessive charge current for charging the capacitor 9 does not flow. The timing at which the boost converter 5A and the step-down converter 6A are switched off and the timing at which the output switch 3 is switched on are controlled by the abnormality detection circuit 7.

さらに、プリチャージ回路４は、昇圧回路５や降圧回路６の出力電圧を二段階に制御可能としている。昇圧回路５や降圧回路６は、コンデンサー９をプリチャージする出力電圧を、バッテリ１の出力電圧に準じる第２充電電圧と、第２充電電圧よりも低い第１充電電圧の二段階に切り換えできる構造としている。ここで、第１充電電圧は、６０Ｖ以下の電圧であって、例えば、４８〜６０Ｖとすることができる。また、第２充電電圧は、バッテリ１の出力電圧に準じる電圧であって、例えば、２００〜４００Ｖとすることができる。 Further, the precharge circuit 4 can control the output voltage of the step-up circuit 5 and the step-down circuit 6 in two stages. The step-up circuit 5 and the step-down circuit 6 have a structure in which the output voltage for precharging the capacitor 9 can be switched between a second charging voltage according to the output voltage of the battery 1 and a first charging voltage lower than the second charging voltage. It is said. Here, the first charging voltage is a voltage of 60 V or less, and can be, for example, 48 to 60 V. The second charging voltage is a voltage similar to the output voltage of the battery 1, and can be, for example, 200 to 400 V.

このプリチャージ回路４は、昇圧回路５や降圧回路６の出力電圧を第１充電電圧としてコンデンサー９のプリチャージを開始する。このように、プリチャージ開始時の電圧を低く抑えることで、プリチャージ開始直後にプリチャージ回路４の出力電圧が上昇して、負荷側の許容耐電圧を越えるのを有効に防止できる。また、プリチャージ回路４は、後述する異常検出回路７がコンデンサー９又はその接続回路の異常、例えばオープン故障やショート故障等の重大な異常があると判定すると、直ちにプリチャージを中断する。このとき、プリチャージ回路４は、第１充電電圧を６０Ｖ以下としているので、異常検出によりプリチャージを中断した場合においても、高圧と分類されないため、強制放電する回路やその制御を省略できる。 The precharge circuit 4 starts precharging the capacitor 9 with the output voltage of the step-up circuit 5 and the step-down circuit 6 as the first charging voltage. By keeping the voltage at the start of precharging low in this way, it is possible to effectively prevent the output voltage of the precharging circuit 4 from rising immediately after the start of precharging and exceeding the allowable withstand voltage on the load side. Further, the precharge circuit 4 immediately interrupts the precharge when the abnormality detection circuit 7 described later determines that there is an abnormality in the capacitor 9 or its connection circuit, for example, a serious abnormality such as an open failure or a short failure. At this time, since the precharge circuit 4 has a first charge voltage of 60 V or less, even if the precharge is interrupted due to an abnormality detection, it is not classified as high voltage, so that the circuit for forced discharge and its control can be omitted.

さらに、プリチャージ回路４は、異常検出回路７がコンデンサー９又はその接続回路が正常であると判定すると、出力電圧を第２充電電圧に切り換えてコンデンサー９のプリチャージを継続する。これにより、コンデンサー９を速やかに所定の電圧までプリチャージできる。また、異常検出回路７がコンデンサー９の劣化と判定した場合であっても、コンデンサー９の劣化の程度により、プリチャージを停止することなくプリチャージを継続することができる。例えば、コンデンサーが劣化して平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できない状態であっても、短時間の使用が可能な場合には、プリチャージを継続してその使用を許可することができる。この場合も、プリチャージ回路４の出力電圧を第２出力電圧に切り換えてプリチャージを継続する。これにより、異常検出時において、車両の走行を禁止することなく適切な対応が可能となる。 Further, when the abnormality detection circuit 7 determines that the capacitor 9 or its connection circuit is normal, the precharge circuit 4 switches the output voltage to the second charging voltage and continues the precharging of the capacitor 9. As a result, the capacitor 9 can be quickly precharged to a predetermined voltage. Further, even when the abnormality detection circuit 7 determines that the capacitor 9 has deteriorated, the precharge can be continued without stopping the precharge depending on the degree of deterioration of the capacitor 9. For example, even if the capacitor is deteriorated and the function as a smoothing capacitor cannot be sufficiently satisfied, if it can be used for a short time, precharging can be continued and the use can be permitted. Also in this case, the output voltage of the precharge circuit 4 is switched to the second output voltage to continue the precharge. As a result, when an abnormality is detected, it is possible to take an appropriate response without prohibiting the vehicle from traveling.

（異常検出回路７）
異常検出回路７は、出力スイッチ３のオンオフを制御し、かつプリチャージ回路４の昇圧回路や降圧回路の動作状態を制御するコントロール回路１６と、コンデンサー９又はその接続回路の異常を検出するために、コンデンサー９の電圧を検出する電圧検出回路１４と、この電圧検出回路１４から入力される信号から異常を判定する判定回路１５とを備えている。(Abnormality detection circuit 7)
The abnormality detection circuit 7 is for detecting an abnormality in the control circuit 16 that controls the on / off of the output switch 3 and the operating state of the booster circuit and the step-down circuit of the precharge circuit 4, and the condenser 9 or its connection circuit. A voltage detection circuit 14 that detects the voltage of the condenser 9 and a determination circuit 15 that determines an abnormality from a signal input from the voltage detection circuit 14 are provided.

（コントロール回路１６）
コントロール回路１６は、負荷側のメイン制御回路２７から入力されるオン信号（例えば、イグニッションスイッチがオンに切り換えられた状態）で、出力スイッチ３とプリチャージ回路４を制御して、バッテリ１を負荷２０に接続する。コントロール回路１６は、メイン制御回路２７からオン信号が入力されると、出力スイッチ３をオフに保持した状態で、プリチャージ回路４の昇圧回路５や降圧回路６をオン状態に切り換えてコンデンサー９のプリチャージを開始する。コンデンサー９がプリチャージされると、コントロール回路１６は、プリチャージ回路４の昇圧回路５や降圧回路６をオフ状態に切り換えた後、出力スイッチ３をオンに切り換えてバッテリ１を負荷２０に接続する。また、異常検出回路７は、メイン制御回路２７からオフ信号（例えば、イグニッションスイッチがオフに切り換えられた状態）が入力されると、出力スイッチ３をオフに切り換えて、バッテリ１を負荷２０から切り離す。(Control circuit 16)
The control circuit 16 controls the output switch 3 and the precharge circuit 4 with an on signal (for example, a state in which the ignition switch is switched on) input from the main control circuit 27 on the load side to load the battery 1. Connect to 20. When an on signal is input from the main control circuit 27, the control circuit 16 switches the step-up circuit 5 and the step-down circuit 6 of the precharge circuit 4 to the on state while holding the output switch 3 off, and the capacitor 9 Start precharging. When the capacitor 9 is precharged, the control circuit 16 switches the step-up circuit 5 and the step-down circuit 6 of the precharge circuit 4 to the off state, and then switches the output switch 3 on to connect the battery 1 to the load 20. .. Further, when an off signal (for example, a state in which the ignition switch is switched off) is input from the main control circuit 27, the abnormality detection circuit 7 switches the output switch 3 off and disconnects the battery 1 from the load 20. ..

（電圧検出回路１４）
電圧検出回路１４は、プリチャージ回路４がコンデンサー９のプリチャージを開始するとコンデンサー９の電圧を検出する。電圧検出回路１４は、コンデンサー９をプリチャージするタイミング、すなわち、コンデンサー９のプリチャージが開始されると、コンデンサー９の初期電圧Ｖ０を検出すると共に、所定のサンプリング周期でコンデンサー９のコンデンサー電圧Ｖを検出する。電圧検出回路１４のサンプリング周期Ｔは、例えば、プリチャージ回路４がコンデンサー９のプリチャージを１００ｍｓｅｃ〜６００ｍｓｅｃで終了させる電源装置においては１０ｍｓｅｃとすることができる。(Voltage detection circuit 14)
The voltage detection circuit 14 detects the voltage of the capacitor 9 when the precharge circuit 4 starts precharging the capacitor 9. The voltage detection circuit 14 detects the initial voltage V0 of the capacitor 9 at the timing of precharging the capacitor 9, that is, when the precharging of the capacitor 9 is started, and sets the capacitor voltage V of the capacitor 9 at a predetermined sampling cycle. To detect. The sampling cycle T of the voltage detection circuit 14 can be, for example, 10 msec in a power supply device in which the precharge circuit 4 terminates the precharge of the capacitor 9 in 100 msec to 600 msec.

（判定回路１５）
判定回路１５は、プリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性から、コンデンサー９又はその接続回路の異常を検出する。判定回路１５は、プリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇率ａを演算し、演算された電圧上昇率ａを予め設定された閾値と比較して、コンデンサー９又はその接続回路の異常を検出する。判定回路１５は、例えば、図３に示すように、コンデンサー９のコンデンサー電圧Ｖが、０Ｖの状態から所定の第１充電電圧Ｖｒまで上昇するのにかかったプリチャージ時間ｔを検出し、第１充電電圧Ｖｒとプリチャージ時間ｔから電圧上昇率ａを演算する。電圧上昇率ａは、以下の式で演算される。
ａ＝Ｖｒ／ｔ(Judgment circuit 15)
The determination circuit 15 detects an abnormality in the capacitor 9 or its connection circuit from the voltage rise characteristic of the precharged capacitor 9. The determination circuit 15 calculates the voltage rise rate a of the capacitor 9 to be precharged, compares the calculated voltage rise rate a with a preset threshold value, and detects an abnormality in the capacitor 9 or its connection circuit. For example, as shown in FIG. 3, the determination circuit 15 detects the precharge time t required for the capacitor voltage V of the capacitor 9 to rise from the state of 0 V to a predetermined first charge voltage Vr, and first The voltage rise rate a is calculated from the charging voltage Vr and the precharging time t. The voltage rise rate a is calculated by the following equation.
a = Vr / t

ここで、第１充電電圧Ｖｒは、プリチャージ回路４の昇圧回路５や降圧回路６が二段階に出力電圧を調整可能な場合においては、低電圧となる第１出力電圧とし、あるいは、第１出力電圧よりもやや低い電圧とすることができる。また、プリチャージ時間ｔは、コンデンサー９の電圧が０Ｖから第１充電電圧Ｖｒに上昇するまでのサンプリング回数ｘから演算される。すなわち、プリチャージ時間ｔは、以下の式で演算される。
（プリチャージ時間ｔ）＝（サンプリング回数ｘ）×（サンプリング周期Ｔ）Here, the first charging voltage Vr is set to the first output voltage, which is a low voltage when the step-up circuit 5 and the step-down circuit 6 of the precharge circuit 4 can adjust the output voltage in two stages, or the first. The voltage can be slightly lower than the output voltage. The precharge time t is calculated from the number of samplings x until the voltage of the capacitor 9 rises from 0 V to the first charge voltage Vr. That is, the precharge time t is calculated by the following formula.
(Precharge time t) = (number of samplings x) × (sampling cycle T)

判定回路１５は、図３に示すように、所定のサンプリング周期で検出されるコンデンサー９のコンデンサー電圧Ｖが、０Ｖから第１充電電圧Ｖｒまで上昇するのにかかったプリチャージ時間ｔから電圧上昇率ａを演算し、さらに、演算された電圧上昇率ａが所定の範囲内にあるかどうかを判定して、コンデンサー又はその接続回路の異常を検出する。なお、図３においては、横軸をプリチャージ時間ｔとし、縦軸をコンデンサー電圧Ｖとしているので、Ｖｒ／ｔで演算される電圧上昇率ａは、それぞれ、２点（０，０）と（ｔ，Ｖｒ）を通る直線ｍの傾きとして求められる。また、図３においては、電圧上昇率ａの正常範囲をわかりやすくするために、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１を示す直線ｎ１と、正常範囲の下限となる電圧上昇率ｂ２を示す直線ｎ２を表示している。 As shown in FIG. 3, the determination circuit 15 has a voltage rise rate from the precharge time t required for the capacitor voltage V of the capacitor 9 detected in a predetermined sampling cycle to rise from 0 V to the first charge voltage Vr. a is calculated, and further, it is determined whether or not the calculated voltage rise rate a is within a predetermined range, and an abnormality in the capacitor or its connection circuit is detected. In FIG. 3, since the horizontal axis is the precharge time t and the vertical axis is the capacitor voltage V, the voltage rise rate a calculated by Vr / t is two points (0, 0) and ( It is obtained as the slope of a straight line m passing through t, Vr). Further, in FIG. 3, in order to make the normal range of the voltage rise rate a easy to understand, a straight line n1 indicating the voltage rise rate b1 which is the upper limit of the normal range and a straight line n1 showing the voltage rise rate b2 which is the lower limit of the normal range. n2 is displayed.

図３の曲線Ｃは、コンデンサー９及びその接続回路が正常な状態であって、コンデンサー９をプリチャージする状態におけるコンデンサーの電圧上昇特性を示している。判定回路１５は、図３の曲線Ｃで示すように、電圧上昇率ａ３（ａ３＝Ｖｒ／ｔ３）が正常範囲内にあると、コンデンサー９及びその接続回路が正常であると判定する。すなわち、判定回路１５は、ｂ１≦ａ３≦ｂ２のとき、コンデンサー９及びその接続回路が正常であると判定する。 The curve C in FIG. 3 shows the voltage rise characteristic of the capacitor when the capacitor 9 and its connection circuit are in a normal state and the capacitor 9 is precharged. As shown by the curve C in FIG. 3, the determination circuit 15 determines that the capacitor 9 and its connection circuit are normal when the voltage rise rate a3 (a3 = Vr / t3) is within the normal range. That is, when b1 ≦ a3 ≦ b2, the determination circuit 15 determines that the capacitor 9 and its connection circuit are normal.

また、図３の曲線Ｂは、コンデンサー９の異常な状態であって、とくに、コンデンサー９の劣化により、その静電容量が低下した状態を示している。この状態では、コンデンサー９の容量が低下しているため、コンデンサー９のプリチャージ時において、コンデンサー電圧が０Ｖから第１充電電圧Ｖｒに上昇するまでのプリチャージ時間ｔ２は、正常な状態に比べて短くなる。この状態は、コンデンサー９が平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できないが、短時間の使用は可能である。したがって、判定回路１５は、曲線Ｂで示すように、電圧上昇率ａ２（ａ２＝Ｖｒ／ｔ２）が、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１よりも高くなるが、この電圧上昇率ｂ１よりもさらに高く設定された最高上昇率ｂ３（図３の直線ｎ３を参照）以下の状態、すなわち、ｂ１＜ａ２≦ｂ３のとき、コンデンサー９の劣化（容量低下）と判定する。ただ、この状態では、条件付きで使用可能な状態にあると判定することができる。したがって、最高上昇率ｂ３は、コンデンサーを条件付きで使用可能な限界を示す最高値に設定される。 Further, the curve B in FIG. 3 shows an abnormal state of the capacitor 9, and in particular, a state in which the capacitance thereof is lowered due to deterioration of the capacitor 9. In this state, since the capacity of the capacitor 9 is reduced, the precharge time t2 until the capacitor voltage rises from 0V to the first charging voltage Vr at the time of precharging the capacitor 9 is compared with the normal state. It gets shorter. In this state, the capacitor 9 cannot fully satisfy the function as a smoothing capacitor, but can be used for a short time. Therefore, in the determination circuit 15, as shown by the curve B, the voltage rise rate a2 (a2 = Vr / t2) is higher than the voltage rise rate b1 which is the upper limit of the normal range, but is higher than this voltage rise rate b1. When the state is equal to or lower than the maximum rate of increase b3 (see the straight line n3 in FIG. 3) set higher, that is, when b1 <a2 ≦ b3, it is determined that the capacitor 9 has deteriorated (capacity decrease). However, in this state, it can be determined that the state can be used conditionally. Therefore, the maximum rate of increase b3 is set to the maximum value indicating the limit at which the capacitor can be conditionally used.

また、図３の曲線Ａは、コンデンサー９又はその接続回路が異常な状態であって、とくにオープン故障の状態を示している。ここで、コンデンサー９又はその接続回路におけるオープン故障とは、コンデンサーやその接続回路の断線や接触不良等により回路が正常に接続されない状態、または接続抵抗が異常に大きい状態を意味している。この状態では、コンデンサー９のプリチャージを開始すると、コンデンサー電圧Ｖが急激に上昇し、コンデンサー電圧が０Ｖから第１充電電圧Ｖｒに上昇するまでのプリチャージ時間ｔ１は極めて短くなる。したがって、判定回路１５は、曲線Ａで示すように、電圧上昇率ａ１（ａ１＝Ｖｒ／ｔ１）が、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１よりもさらに高く設定された最高上昇率ｂ３（図３の直線ｎ３を参照）よりも高くなる状態、すなわち、ｂ３＜ａ１のとき、コンデンサー９又はその接続回路がオープン故障であると判定する。 Further, the curve A in FIG. 3 shows a state in which the capacitor 9 or its connection circuit is in an abnormal state, particularly in an open failure state. Here, the open failure in the capacitor 9 or its connection circuit means a state in which the circuit is not normally connected due to a disconnection or poor contact of the capacitor or its connection circuit, or a state in which the connection resistance is abnormally large. In this state, when the precharging of the capacitor 9 is started, the capacitor voltage V rises sharply, and the precharging time t1 until the capacitor voltage rises from 0V to the first charging voltage Vr becomes extremely short. Therefore, in the determination circuit 15, as shown by the curve A, the voltage rise rate a1 (a1 = Vr / t1) is set to be higher than the voltage rise rate b1 which is the upper limit of the normal range. When it is higher than the straight line n3 of 3), that is, when b3 <a1, it is determined that the capacitor 9 or its connection circuit has an open failure.

さらに、図３の曲線Ｄは、コンデンサー９の異常な状態であって、とくに、コンデンサー９の劣化により、その内部抵抗が増加した状態を示している。この状態では、コンデンサー９のプリチャージ時において、コンデンサー電圧が０Ｖから第１充電電圧Ｖｒに上昇するまでのプリチャージ時間ｔ４は、正常な状態に比べて長くなる。この状態は、コンデンサー９が平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できないが、短時間の使用は可能である。したがって、判定回路１５は、曲線Ｄで示すように、電圧上昇率ａ４（ａ４＝Ｖｒ／ｔ４）が、正常範囲の下限となる電圧上昇率ｂ２よりも低くなるが、この電圧上昇率ｂ２よりもさらに低く設定された最低上昇率ｂ４（図３の直線ｎ４を参照）以上の状態、すなわち、ｂ４≦ａ４＜ｂ２のとき、コンデンサー９の劣化（内部抵抗増加）と判定する。ただ、この状態では、条件付きで使用可能な状態にあると判定することができる。したがって、最低上昇率ｂ４は、コンデンサーを条件付きで使用可能な限界を示す最低値に設定される。 Further, the curve D in FIG. 3 shows an abnormal state of the capacitor 9, and in particular, a state in which the internal resistance of the capacitor 9 is increased due to deterioration of the capacitor 9. In this state, when the capacitor 9 is precharged, the precharge time t4 until the capacitor voltage rises from 0 V to the first charge voltage Vr is longer than in the normal state. In this state, the capacitor 9 cannot fully satisfy the function as a smoothing capacitor, but can be used for a short time. Therefore, in the determination circuit 15, as shown by the curve D, the voltage rise rate a4 (a4 = Vr / t4) is lower than the voltage rise rate b2 which is the lower limit of the normal range, but is lower than this voltage rise rate b2. When the minimum rise rate b4 (see the straight line n4 in FIG. 3) or higher, which is set lower, that is, when b4 ≦ a4 <b2, it is determined that the capacitor 9 has deteriorated (internal resistance increases). However, in this state, it can be determined that the state can be used conditionally. Therefore, the minimum rate of increase b4 is set to the minimum value indicating the limit at which the capacitor can be conditionally used.

さらにまた、図３の曲線Ｅは、コンデンサー９又はその接続回路が異常な状態であって、とくにショート故障の状態を示している。この状態では、コンデンサー９のプリチャージを開始しても、コンデンサー電圧Ｖは上昇せず、所定のプリチャージ時間ｔ５が経過してもコンデンサー電圧は０Ｖとなる。したがって、判定回路１５は、所定のプリチャージ時間ｔ５が経過してもコンデンサーの電圧が上昇しないと、コンデンサー又は接続回路のショート故障と判定する。 Furthermore, the curve E in FIG. 3 shows a state in which the capacitor 9 or its connection circuit is in an abnormal state, particularly in a short-circuit failure state. In this state, even if the precharging of the capacitor 9 is started, the capacitor voltage V does not increase, and the capacitor voltage becomes 0V even after the predetermined precharging time t5 elapses. Therefore, the determination circuit 15 determines that the capacitor or the connection circuit is short-circuited if the voltage of the capacitor does not rise even after the predetermined precharge time t5 has elapsed.

（メモリ１７）
異常検出回路７は、コンデンサー又はその接続回路が正常であると判定する電圧上昇率ａの正常範囲、また、コンデンサーが劣化しているが条件付きで使用可能な限界値であって、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１よりもさらに高く設定された最高上昇率ｂ３、及び正常範囲の下限となる電圧上昇率ｂ２よりもさらに低く設定された最低上昇率ｂ４をメモリ１７に記憶している。判定回路１５は、演算された電圧上昇率ａをメモリ１７に記憶されたこれ等の閾値に比較して、コンデンサー９又はその接続回路の異常を判定する。(Memory 17)
The abnormality detection circuit 7 has a normal range of the voltage rise rate a for determining that the capacitor or its connection circuit is normal, and a limit value that can be used conditionally even though the capacitor is deteriorated, and is within the normal range. The memory 17 stores the maximum rate of increase b3 set higher than the upper limit voltage rise rate b1 and the lowest rate b4 set higher than the lower limit voltage rise rate b2 of the normal range. The determination circuit 15 compares the calculated voltage rise rate a with these threshold values stored in the memory 17 to determine an abnormality in the capacitor 9 or its connection circuit.

以上の電源装置１００、２００は、プリチャージ回路４でコンデンサー９をプリチャージする状態において、図４〜図８に示すように、電圧上昇特性からコンデンサー又はその接続回路の異常を判定し、その判定結果に応じて、プリチャージ回路４と出力スイッチ３を制御してバッテリ１を負荷２０に接続し、あるいはプリチャージを停止する。なお、図４〜図８は、異常検出回路７でコントロールされるプリチャージ回路４と出力スイッチ３のオンオフ状態を示すタイミングチャートと、プリチャージ回路４でプリチャージされるコンデンサー９の電圧の変化を示すグラフを示している。 The power supply devices 100 and 200 described above determine an abnormality in the capacitor or its connection circuit from the voltage rise characteristics as shown in FIGS. 4 to 8 in a state where the capacitor 9 is precharged by the precharge circuit 4, and the determination is made. Depending on the result, the precharge circuit 4 and the output switch 3 are controlled to connect the battery 1 to the load 20 or stop the precharge. 4 to 8 show a timing chart showing the on / off state of the precharge circuit 4 and the output switch 3 controlled by the abnormality detection circuit 7, and changes in the voltage of the capacitor 9 precharged by the precharge circuit 4. The graph shown is shown.

（コンデンサー及びその接続回路が正常な状態）
図４は、コンデンサー及びその接続回路が正常な状態におけるシーケンスを示している。この図に示すように、コンデンサー及びその接続回路が正常な状態では、プリチャージ回路４をオン状態としてプリチャージを開始すると、コンデンサー９は正常にプリチャージされて、コンデンサーの電圧上昇率ａ３が正常範囲内となる。コンデンサー及びその接続回路が正常であると判定されると、異常検出回路７は、コントロール回路１６でプリチャージ回路４の昇圧回路５または降圧回路６を制御して、プリチャージ電圧を引き上げてプリチャージを継続する。ここで、プリチャージ回路４の昇圧回路５や降圧回路６が二段階に出力電圧を調整可能な場合においては、プリチャージ電圧を高電圧となる第２出力電圧まで引き上げる。(The capacitor and its connection circuit are in a normal state)
FIG. 4 shows a sequence in which the capacitor and its connection circuit are in a normal state. As shown in this figure, when the capacitor and its connection circuit are in a normal state, when the precharge circuit 4 is turned on and precharge is started, the capacitor 9 is normally precharged and the voltage rise rate a3 of the capacitor is normal. It will be within the range. When it is determined that the capacitor and its connection circuit are normal, the abnormality detection circuit 7 controls the step-up circuit 5 or the step-down circuit 6 of the precharge circuit 4 with the control circuit 16 to raise the precharge voltage and precharge. To continue. Here, when the step-up circuit 5 and the step-down circuit 6 of the precharge circuit 4 can adjust the output voltage in two stages, the precharge voltage is raised to the second output voltage which is a high voltage.

異常検出回路７は、継続してプリチャージされるコンデンサー９の電圧が第２充電電圧Ｖｓまで上昇すると、プリチャージ回路４をオフに制御してプリチャージを終了する。ここで、第２充電電圧Ｖｓは、前述の第２出力電圧とし、あるいは、第２出力電圧よりもやや低い電圧とすることができる。プリチャージが終了すると、異常検出回路７は、出力スイッチ３をオンに切り換えて、バッテリ１を負荷２０に接続する。出力スイッチ３がオンに切り換えられると、コンデンサー電圧Ｖは、バッテリ１の出力電圧Ｖｂまで上昇する。 When the voltage of the capacitor 9 that is continuously precharged rises to the second charging voltage Vs, the abnormality detection circuit 7 controls the precharging circuit 4 to turn off and ends the precharging. Here, the second charging voltage Vs can be the above-mentioned second output voltage or a voltage slightly lower than the second output voltage. When the precharge is completed, the abnormality detection circuit 7 switches the output switch 3 on and connects the battery 1 to the load 20. When the output switch 3 is switched on, the capacitor voltage V rises to the output voltage Vb of the battery 1.

（コンデンサーが劣化して容量が低下した状態）
図５は、コンデンサー９が劣化した状態であって、容量が低下した状態におけるシーケンスを示している。この図に示すように、コンデンサーの容量が低下した状態では、プリチャージ回路４をオン状態としてプリチャージを開始すると、プリチャージ時間ｔ２は正常な状態に比べて短くなり、電圧上昇率ａ２が、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１（図３参照）よりも高くなる。この状態は、コンデンサー９が平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できないが、短時間の使用は可能である。したがって、判定回路１５は、電圧上昇率ａ２が正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１よりも高くなるが、この電圧上昇率ｂ１よりもさらに高く設定された最高上昇率ｂ３（図３参照）以下の状態では、コンデンサー９が劣化して容量が低下していると判定して、このことをメイン制御回路２７に伝送するが、短時間であればコンデンサーを使用可能であると判定して、プリチャージを停止することなく継続する。(A state in which the capacitor has deteriorated and the capacity has decreased)
FIG. 5 shows a sequence in which the capacitor 9 is in a deteriorated state and the capacitance is reduced. As shown in this figure, when the precharge circuit 4 is turned on and precharge is started in a state where the capacitance of the capacitor is reduced, the precharge time t2 becomes shorter than in the normal state, and the voltage rise rate a2 becomes higher. It is higher than the voltage rise rate b1 (see FIG. 3), which is the upper limit of the normal range. In this state, the capacitor 9 cannot fully satisfy the function as a smoothing capacitor, but can be used for a short time. Therefore, in the determination circuit 15, the voltage rise rate a2 is higher than the voltage rise rate b1 which is the upper limit of the normal range, but is equal to or lower than the maximum rise rate b3 (see FIG. 3) set higher than the voltage rise rate b1. In the state of, it is determined that the capacitor 9 has deteriorated and the capacity has decreased, and this is transmitted to the main control circuit 27. However, it is determined that the capacitor can be used for a short time, and the pre Continue charging without stopping.

異常検出回路７は、コントロール回路１６でプリチャージ回路４の昇圧回路５または降圧回路６を制御して、プリチャージ電圧を第２出力電圧まで引き上げてプリチャージを継続する。異常検出回路７は、継続してプリチャージされるコンデンサーの電圧が第２充電電圧Ｖｓまで上昇すると、プリチャージ回路４をオフに制御してプリチャージを終了する。プリチャージが終了すると、異常検出回路７は、出力スイッチ３をオンに切り換えて、バッテリ１を負荷２０に接続する。出力スイッチ３がオンに切り換えられると、コンデンサー電圧Ｖは、バッテリ１の出力電圧Ｖｂまで上昇する。 The abnormality detection circuit 7 controls the booster circuit 5 or the step-down circuit 6 of the precharge circuit 4 with the control circuit 16 to raise the precharge voltage to the second output voltage and continue the precharge. When the voltage of the capacitor to be continuously precharged rises to the second charging voltage Vs, the abnormality detection circuit 7 controls the precharging circuit 4 to turn off and ends the precharging. When the precharge is completed, the abnormality detection circuit 7 switches the output switch 3 on and connects the battery 1 to the load 20. When the output switch 3 is switched on, the capacitor voltage V rises to the output voltage Vb of the battery 1.

（コンデンサー又はその接続回路がオープン故障の状態）
図６は、コンデンサー又はその接続回路が異常な状態であって、オープン故障の状態におけるシーケンスを示している。この図に示すように、コンデンサー又はその接続回路がオープン故障の状態では、プリチャージ回路４をオン状態としてプリチャージを開始すると、コンデンサー電圧Ｖが急激に上昇して、電圧上昇率ａ１は、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１よりもさらに高く設定された最高上昇率ｂ３よりも高くなる。判定回路１５がコンデンサー又はその接続回路がオープン故障であると判定すると、異常検出回路７は、プリチャージ回路４をオフに制御してプリチャージを停止する。さらに、異常検出回路７は、コンデンサー又はその接続回路がオープン故障であることをメイン制御回路２７に伝送し、このことを負荷側に警告する。(The state of open failure of the capacitor or its connection circuit)
FIG. 6 shows a sequence in which the capacitor or its connection circuit is in an abnormal state and is in an open failure state. As shown in this figure, when the capacitor or its connection circuit is in an open failure state, when the precharge circuit 4 is turned on and precharging is started, the capacitor voltage V rises sharply, and the voltage rise rate a1 is normal. It is higher than the maximum rise rate b3 set higher than the voltage rise rate b1 which is the upper limit of the range. When the determination circuit 15 determines that the capacitor or its connection circuit is an open failure, the abnormality detection circuit 7 controls the precharge circuit 4 to turn off to stop the precharge. Further, the abnormality detection circuit 7 transmits to the main control circuit 27 that the capacitor or its connection circuit is an open failure, and warns the load side of this.

（コンデンサーが劣化して内部抵抗が増加した状態）
図７は、コンデンサー９が劣化した状態であって、内部抵抗が増加した状態におけるシーケンスを示している。この図に示すように、コンデンサーの内部抵抗が増加した状態では、プリチャージ回路４をオン状態としてプリチャージを開始すると、プリチャージ時間ｔ４は正常な状態に比べて長くなり、電圧上昇率ａ４が、正常範囲の下限となる電圧上昇率ｂ２（図３参照）よりも低くなる。この状態は、コンデンサー９が平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できないが、短時間の使用は可能である。したがって、判定回路１５は、電圧上昇率ａ４が正常範囲の下限となる電圧上昇率ｂ２よりも低くなるが、この電圧上昇率ｂ２よりもさらに低く設定された最低上昇率ｂ４（図３参照）以上の状態では、コンデンサー９が劣化して内部抵抗が増加していると判定して、このことをメイン制御回路２７に伝送するが、短時間であればコンデンサーを使用可能であると判定して、プリチャージを停止することなく継続する。(A state in which the capacitor has deteriorated and the internal resistance has increased)
FIG. 7 shows a sequence in which the capacitor 9 is in a deteriorated state and the internal resistance is increased. As shown in this figure, when the internal resistance of the capacitor is increased and the precharge circuit 4 is turned on and the precharge is started, the precharge time t4 becomes longer than that in the normal state, and the voltage rise rate a4 becomes higher. , It becomes lower than the voltage rise rate b2 (see FIG. 3) which is the lower limit of the normal range. In this state, the capacitor 9 cannot fully satisfy the function as a smoothing capacitor, but can be used for a short time. Therefore, in the determination circuit 15, the voltage rise rate a4 is lower than the voltage rise rate b2 which is the lower limit of the normal range, but is equal to or higher than the minimum rise rate b4 (see FIG. 3) set even lower than the voltage rise rate b2. In the state of, it is determined that the capacitor 9 has deteriorated and the internal resistance has increased, and this is transmitted to the main control circuit 27, but it is determined that the capacitor can be used for a short time. Continue precharging without stopping.

異常検出回路７は、コントロール回路１６でプリチャージ回路４の昇圧回路５または降圧回路６を制御して、プリチャージ電圧を第２出力電圧まで引き上げてプリチャージを継続する。異常検出回路７は、継続してプリチャージされるコンデンサーの電圧が第２充電電圧Ｖｓまで上昇すると、プリチャージ回路４をオフに制御してプリチャージを終了する。プリチャージが終了すると、異常検出回路７は、出力スイッチ３をオンに切り換えて、バッテリ１を負荷２０に接続する。出力スイッチ３がオンに切り換えられると、コンデンサー電圧Ｖは、バッテリ１の出力電圧Ｖｂまで上昇する。 The abnormality detection circuit 7 controls the booster circuit 5 or the step-down circuit 6 of the precharge circuit 4 with the control circuit 16 to raise the precharge voltage to the second output voltage and continue the precharge. When the voltage of the capacitor to be continuously precharged rises to the second charging voltage Vs, the abnormality detection circuit 7 controls the precharging circuit 4 to turn off and ends the precharging. When the precharge is completed, the abnormality detection circuit 7 switches the output switch 3 on and connects the battery 1 to the load 20. When the output switch 3 is switched on, the capacitor voltage V rises to the output voltage Vb of the battery 1.

（コンデンサー又はその接続回路がショート故障の状態）
図８は、コンデンサー又はその接続回路が異常な状態であって、ショート故障の状態におけるシーケンスを示している。この図に示すように、コンデンサー又はその接続回路がショート故障の状態では、プリチャージ回路４をオン状態としてプリチャージを開始してもコンデンサー電圧Ｖは上昇しない。したがって、判定回路１５は、プリチャージを開始後、所定のプリチャージ時間ｔ５が経過してもコンデンサー電圧が上昇しないと、コンデンサー又は接続回路のショート故障と判定する。判定回路１５がコンデンサー又はその接続回路がショート故障であると判定すると、異常検出回路７は、プリチャージ回路４をオフに制御してプリチャージを停止する。さらに、異常検出回路７は、コンデンサー又はその接続回路がショート故障であることをメイン制御回路２７に伝送し、このことを負荷側に警告する。(A state in which the capacitor or its connection circuit is short-circuited)
FIG. 8 shows a sequence in which the capacitor or its connection circuit is in an abnormal state and is in a short failure state. As shown in this figure, when the capacitor or its connection circuit is in a short-circuit failure state, the capacitor voltage V does not increase even if the precharge circuit 4 is turned on and precharging is started. Therefore, the determination circuit 15 determines that the capacitor or the connection circuit is short-circuited if the capacitor voltage does not rise even after the predetermined precharge time t5 elapses after the start of precharge. When the determination circuit 15 determines that the capacitor or its connection circuit has a short-circuit failure, the abnormality detection circuit 7 controls the precharge circuit 4 to turn off to stop the precharge. Further, the abnormality detection circuit 7 transmits to the main control circuit 27 that the capacitor or its connection circuit has a short-circuit failure, and warns the load side of this.

以上のようにして、異常検出回路７は、プリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性からコンデンサー又はその接続回路の異常を判定する。図３〜図８における異常判定では、Ｖｒ／ｔで求められる電圧上昇率ａを、閾値となる正常範囲（ｂ１〜ｂ２）、最高上昇率ｂ３、最低上昇率ｂ４と比較している。ここで、図３〜図８における異常判定では、コンデンサーの電圧が０Ｖから第１充電電圧Ｖｒまで上昇する状態における電圧上昇率ａを用いているが、この場合、コンデンサーの上昇電圧に相当するＶｒは一定であるため、異常検出回路は、Ｖｒ／ｔで求められる電圧上昇率ａの高低ではなく、単にプリチャージ時間ｔの大小で異常判定することもできる。この判定では、プリチャージ時間ｔの大きさを閾値と比較して異常判定するが、コンデンサーの上昇電圧であるＶｒが一定であるため、実質的にはコンデンサーの電圧上昇特性から異常判定するのと同値となる。 As described above, the abnormality detection circuit 7 determines the abnormality of the capacitor or its connection circuit from the voltage rise characteristic of the precharged capacitor 9. In the abnormality determination in FIGS. 3 to 8, the voltage rise rate a obtained by Vr / t is compared with the normal range (b1 to b2), the maximum rise rate b3, and the minimum rise rate b4, which are threshold values. Here, in the abnormality determination in FIGS. 3 to 8, the voltage rise rate a in the state where the voltage of the capacitor rises from 0 V to the first charging voltage Vr is used. In this case, Vr corresponding to the rising voltage of the capacitor is used. Is constant, so that the abnormality detection circuit can determine the abnormality simply by the magnitude of the precharge time t, not by the magnitude of the voltage rise rate a obtained by Vr / t. In this determination, the magnitude of the precharge time t is compared with the threshold value to determine an abnormality, but since Vr, which is the rising voltage of the capacitor, is constant, the abnormality is substantially judged from the voltage rising characteristic of the capacitor. It becomes the same value.

これと同様に、所定のプリチャージ時間ｔに対する上昇電圧を検出し、上昇電圧の大小から異常判定することもできる。この判定も、上昇電圧の大きさを閾値と比較して異常判定するが、コンデンサーのプリチャージ時間ｔが一定であるため、実質的にはコンデンサーの電圧上昇特性から異常判定するのと同値となる。 Similarly to this, it is also possible to detect the rising voltage with respect to the predetermined precharge time t and determine the abnormality from the magnitude of the rising voltage. In this judgment as well, the magnitude of the rising voltage is compared with the threshold value to judge an abnormality, but since the precharge time t of the capacitor is constant, the value is substantially the same as the abnormality judgment based on the voltage rising characteristic of the capacitor. ..

さらに、図３〜図８における異常判定では、プリチャージの開始時において、コンデンサーが完全に放電された状態、すなわちプリチャージの開始時におけるコンデンサーの初期電圧が０Ｖの状態におけるプリチャージ時の異常判定を示している。ただ、実際の電源装置の使用状態においては、負荷側のコンデンサーは、プリチャージの開始時に、必ずしも完全に放電されて初期電圧が０Ｖの状態にあるとは限らない。コンデンサーのプリチャージを開始する状態で、コンデンサーに電荷が残存しており、コンデンサーの初期電圧が０Ｖでないこともある。この場合には、コンデンサーの初期電圧Ｖ０の高低によって、電圧上昇率ａが変化するため、判定回路１５は、プリチャージ開始時におけるコンデンサーの初期電圧Ｖ０を考慮する必要がある。 Further, in the abnormality determination in FIGS. 3 to 8, at the start of precharging, the abnormality is determined at the time of precharging when the capacitor is completely discharged, that is, when the initial voltage of the capacitor at the start of precharging is 0V. Is shown. However, in the actual usage state of the power supply device, the capacitor on the load side is not always completely discharged at the start of precharging and the initial voltage is not always 0V. When the precharge of the capacitor is started, the electric charge remains in the capacitor, and the initial voltage of the capacitor may not be 0V. In this case, since the voltage rise rate a changes depending on the level of the initial voltage V0 of the capacitor, the determination circuit 15 needs to consider the initial voltage V0 of the capacitor at the start of precharging.

このような場合、判定回路１５は、電圧上昇率ａを演算するに際し、コンデンサーの電圧上昇を、所定の電圧である第１充電電圧Ｖｒと初期電圧Ｖ０の差として求めることができる。すなわち、電圧上昇率ａは、以下の式で求めることができる。
ａ＝（Ｖｒ−Ｖ0）／ｔIn such a case, the determination circuit 15 can obtain the voltage rise of the capacitor as the difference between the first charging voltage Vr, which is a predetermined voltage, and the initial voltage V0, when calculating the voltage rise rate a. That is, the voltage rise rate a can be obtained by the following equation.
a = (Vr-V0) / t

また、電圧上昇率ａの判定基準は、初期電圧Ｖ０の高低に影響を受けるので、異常検出回路７は、プリチャージ開始時の初期電圧Ｖ０に対する電圧上昇率ａの判定基準となる閾値をメモリ１７に記憶し、この閾値に基づいて異常判定することができる。ここで、初期電圧Ｖ０に対する電圧上昇率ａの判定基準となる閾値は、初期電圧Ｖ０に対する電圧上昇率ａの関数として記憶し、あるいは初期電圧Ｖ０に対する電圧上昇率ａをテーブルとして記憶することができる。このように、プリチャージ開始時における初期電圧Ｖ０に対応する電圧上昇率ａの判定基準をメモリ１７に記憶することで、より正確な異常判定が実現できる。 Further, since the judgment standard of the voltage rise rate a is affected by the height of the initial voltage V0, the abnormality detection circuit 7 sets the threshold value as the judgment standard of the voltage rise rate a with respect to the initial voltage V0 at the start of precharging in the memory 17. It is possible to store in the above and determine an abnormality based on this threshold value. Here, the threshold value that serves as a criterion for determining the voltage rise rate a with respect to the initial voltage V0 can be stored as a function of the voltage rise rate a with respect to the initial voltage V0, or the voltage rise rate a with respect to the initial voltage V0 can be stored as a table. .. In this way, more accurate abnormality determination can be realized by storing the determination criterion of the voltage rise rate a corresponding to the initial voltage V0 at the start of precharging in the memory 17.

以上の電源装置は、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両に搭載されて走行モータに電力を供給する電源、とくに大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。 The above power supply device is mounted on an electric vehicle such as a hybrid car or an electric vehicle to supply electric power to a traveling motor, and is particularly suitable as a power source suitable for high power and high current applications. As a vehicle equipped with a power supply device, an electric vehicle such as a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle that runs on both an engine and a motor, or an electric vehicle that runs only on a motor can be used, and is used as a power source for these vehicles. ..

（ハイブリッド自動車用電源装置）
図９は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン２４及び走行用のモータ２２と、モータ２２に電力を供給する電源装置１００、２００と、電源装置１００、２００の電池を充電する発電機２３と、エンジン２４、モータ２２、電源装置１００、２００、及び発電機２３を搭載してなる車両本体２５と、エンジン２４又はモータ２２で駆動されて車両本体２５を走行させる車輪２６とを備えている。電源装置１００、２００は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介してモータ２２と発電機２３に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００、２００の電池を充放電しながらモータ２２とエンジン２４の両方で走行する。モータ２２は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両ＨＶを走行させる。モータ２２は、電源装置１００、２００から電力が供給されて駆動する。発電機２３は、エンジン２４で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００、２００の電池を充電する。(Power supply for hybrid vehicles)
FIG. 9 shows an example in which a power supply device is mounted on a hybrid vehicle that runs on both an engine and a motor. The vehicle HV equipped with the power supply device shown in this figure includes an engine 24 for driving the vehicle HV, a motor 22 for traveling, power supply devices 100 and 200 for supplying power to the motor 22, and batteries for the power supply devices 100 and 200. The generator 23 to be charged, the vehicle body 25 including the engine 24, the motor 22, the power supply devices 100 and 200, and the generator 23, and the wheels 26 driven by the engine 24 or the motor 22 to drive the vehicle body 25. And have. The power supply devices 100 and 200 are connected to the motor 22 and the generator 23 via the DC / AC inverter 21. The vehicle HV runs on both the motor 22 and the engine 24 while charging and discharging the batteries of the power supply devices 100 and 200. The motor 22 is driven to drive the vehicle HV in a region where the engine efficiency is poor, for example, when accelerating or traveling at a low speed. The motor 22 is driven by being supplied with electric power from the power supply devices 100 and 200. The generator 23 is driven by the engine 24 or by regenerative braking when braking the vehicle to charge the batteries of the power supply devices 100 and 200.

（電気自動車用電源装置）
また、図１０は、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ２２と、このモータ２２に電力を供給する電源装置１００、２００と、この電源装置１００、２００の電池を充電する発電機２３と、モータ２２、電源装置１００、２００、及び発電機２３を搭載してなる車両本体２５と、モータ２２で駆動されて車両本体２５を走行させる車輪２６とを備えている。電源装置１００、２００は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介してモータ２２と発電機２３に接続している。モータ２２は、電源装置１００、２００から電力が供給されて駆動する。発電機２３は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００、２００の電池を充電する。(Power supply for electric vehicles)
Further, FIG. 10 shows an example in which a power supply device is mounted on an electric vehicle traveling only by a motor. The vehicle EV equipped with the power supply device shown in this figure charges a running motor 22 for running the vehicle EV, power supply devices 100 and 200 for supplying power to the motor 22, and batteries of the power supply devices 100 and 200. It is provided with a generator 23, a vehicle body 25 including a motor 22, power supply devices 100, 200, and a generator 23, and wheels 26 driven by the motor 22 to drive the vehicle body 25. The power supply devices 100 and 200 are connected to the motor 22 and the generator 23 via the DC / AC inverter 21. The motor 22 is driven by being supplied with electric power from the power supply devices 100 and 200. The generator 23 is driven by the energy used for regenerative braking of the vehicle EV to charge the batteries of the power supply devices 100 and 200.

本発明の電源装置は、コンデンサーを並列に接続している負荷にバッテリから電力を供給する電源装置であって、コンデンサーやその接続回路の異常を確実に検出できる電源装置に好適に使用できる。こうした電源装置は、ハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、電気自動車等の電動車両を駆動するモータの電源として好適に利用できる。 The power supply device of the present invention is a power supply device that supplies electric power from a battery to a load in which capacitors are connected in parallel, and can be suitably used for a power supply device that can reliably detect an abnormality in a capacitor or its connection circuit. Such a power supply device can be suitably used as a power source for a motor that drives an electric vehicle such as a hybrid car, a plug-in hybrid car, or an electric vehicle.

１００、２００…電源装置、１…バッテリ、２…電池、３…出力スイッチ、３Ａ…第１出力スイッチ、３Ｂ…第２出力スイッチ、４…プリチャージ回路、５…昇圧回路、５Ａ…昇圧コンバータ、６…降圧回路、６Ａ…降圧コンバータ、７…異常検出回路、９…コンデンサー、１０…出力端子、１１…サブバッテリ、１１Ａ…鉛バッテリ、１４…電圧検出回路、１５…判定回路、１６…コントロール回路、１７…メモリ、１８…保護素子、１９…電流センサー、２０…負荷、２１…ＤＣ／ＡＣインバータ、２２…モータ、２３…発電機、２４…エンジン、２５…車両本体、２６…車輪、２７…メイン制御回路、ＨＶ…車両、ＥＶ…車両 100, 200 ... Power supply, 1 ... Battery, 2 ... Battery, 3 ... Output switch, 3A ... 1st output switch, 3B ... 2nd output switch, 4 ... Precharge circuit, 5 ... Boost circuit, 5A ... Boost converter, 6 ... buck circuit, 6A ... buck converter, 7 ... abnormality detection circuit, 9 ... condenser, 10 ... output terminal, 11 ... sub battery, 11A ... lead battery, 14 ... voltage detection circuit, 15 ... judgment circuit, 16 ... control circuit , 17 ... Memory, 18 ... Protective element, 19 ... Current sensor, 20 ... Load, 21 ... DC / AC inverter, 22 ... Motor, 23 ... Generator, 24 ... Engine, 25 ... Vehicle body, 26 ... Wheels, 27 ... Main control circuit, HV ... vehicle, EV ... vehicle

Claims (13)

入力側にコンデンサーが並列に接続されている負荷に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリと負荷との間に電気的に接続してなる出力スイッチと、
前記出力スイッチのオフ状態で、負荷のコンデンサーをプリチャージするプリチャージ回路とを備える電源装置であって、
前記プリチャージ回路が、
前記バッテリよりも出力電圧の低いサブバッテリと、
前記サブバッテリの出力を昇圧してコンデンサーをプリチャージする昇圧回路とを備えており、
さらに、前記プリチャージ回路でプリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性からコンデンサー又はその接続回路の異常を判定する異常検出回路を備え、
前記プリチャージ回路は、コンデンサーをプリチャージする出力電圧を、前記バッテリの出力電圧に準じる第２出力電圧と、前記第２出力電圧よりも低い第１出力電圧の二段階に制御可能としており、
前記第１出力電圧でコンデンサーのプリチャージを開始すると共に、前記異常検出回路がコンデンサー及びその接続回路が正常であると判定すると、出力電圧を前記第２出力電圧に切り換えてコンデンサーをプリチャージする電源装置。 A battery that supplies power to a load with capacitors connected in parallel on the input side,
An output switch that is electrically connected between the battery and the load,
A power supply device including a precharge circuit that precharges a load capacitor when the output switch is off.
The precharge circuit
A sub-battery with a lower output voltage than the battery
It is equipped with a booster circuit that boosts the output of the sub-battery and precharges the capacitor.
Further, it is provided with an abnormality detection circuit for determining an abnormality of the capacitor or its connection circuit from the voltage rise characteristic of the capacitor precharged by the precharge circuit .
The precharge circuit makes it possible to control the output voltage for precharging the capacitor in two stages, a second output voltage according to the output voltage of the battery and a first output voltage lower than the second output voltage.
A power supply that starts precharging the capacitor at the first output voltage and switches the output voltage to the second output voltage to precharge the capacitor when the abnormality detection circuit determines that the capacitor and its connection circuit are normal. apparatus. 入力側にコンデンサーが並列に接続されている負荷に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリと負荷との間に電気的に接続してなる出力スイッチと、
前記出力スイッチのオフ状態で、負荷のコンデンサーをプリチャージするプリチャージ回路とを備える電源装置であって、
前記プリチャージ回路が、
前記バッテリよりも出力電圧の低いサブバッテリと、
前記サブバッテリの出力を昇圧してコンデンサーをプリチャージする昇圧回路とを備えており、
さらに、前記プリチャージ回路でプリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性からコンデンサー又はその接続回路の異常を判定する異常検出回路を備え、
前記プリチャージ回路は、コンデンサーをプリチャージする出力電圧を、前記バッテリの出力電圧に準じる第２出力電圧と、前記第２出力電圧よりも低い第１出力電圧の二段階
に制御可能としており、
前記第１出力電圧でコンデンサーのプリチャージを開始すると共に、前記異常検出回路がコンデンサーの劣化と判定すると、プリチャージを停止することなく出力電圧を前記第２出力電圧に切り換えてプリチャージを継続して、条件付きでその使用を許可する電源装置。 A battery that supplies power to a load with capacitors connected in parallel on the input side,
An output switch that is electrically connected between the battery and the load,
A power supply device including a precharge circuit that precharges a load capacitor when the output switch is off.
The precharge circuit
A sub-battery with a lower output voltage than the battery
It is equipped with a booster circuit that boosts the output of the sub-battery and precharges the capacitor.
Further, it is provided with an abnormality detection circuit for determining an abnormality of the capacitor or its connection circuit from the voltage rise characteristic of the capacitor precharged by the precharge circuit .
The precharge circuit has two stages of an output voltage for precharging a capacitor, a second output voltage according to the output voltage of the battery and a first output voltage lower than the second output voltage.
It is possible to control
When the precharge of the capacitor is started at the first output voltage and the abnormality detection circuit determines that the capacitor has deteriorated, the output voltage is switched to the second output voltage and the precharge is continued without stopping the precharge. A power supply that conditionally permits its use. 請求項１または２に記載される電源装置であって、
前記サブバッテリが、１２Ｖの鉛バッテリである電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 2 .
A power supply in which the sub-battery is a 12V lead battery. 入力側にコンデンサーが並列に接続されている負荷に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリと負荷との間に電気的に接続してなる出力スイッチと、
前記出力スイッチのオフ状態で、負荷のコンデンサーをプリチャージするプリチャージ回路とを備える電源装置であって、
前記プリチャージ回路が、前記バッテリの出力電圧を降圧してコンデンサーをプリチャージする降圧回路を備えており、
さらに、前記プリチャージ回路でプリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性からコンデンサー又はその接続回路の異常を判定する異常検出回路を備え、
前記プリチャージ回路は、コンデンサーをプリチャージする出力電圧を、前記バッテリの出力電圧に準じる第２出力電圧と、前記第２出力電圧よりも低い第１出力電圧の二段階に制御可能としており、
前記第１出力電圧でコンデンサーのプリチャージを開始すると共に、前記異常検出回路がコンデンサー及びその接続回路が正常であると判定すると、出力電圧を前記第２出力電圧に切り換えてコンデンサーをプリチャージする電源装置。 A battery that supplies power to a load with capacitors connected in parallel on the input side,
An output switch that is electrically connected between the battery and the load,
A power supply device including a precharge circuit that precharges a load capacitor when the output switch is off.
The precharge circuit includes a step-down circuit that steps down the output voltage of the battery to precharge the capacitor.
Further, it is provided with an abnormality detection circuit for determining an abnormality of the capacitor or its connection circuit from the voltage rise characteristic of the capacitor precharged by the precharge circuit .
The precharge circuit makes it possible to control the output voltage for precharging the capacitor in two stages, a second output voltage according to the output voltage of the battery and a first output voltage lower than the second output voltage.
A power supply that starts precharging the capacitor at the first output voltage and switches the output voltage to the second output voltage to precharge the capacitor when the abnormality detection circuit determines that the capacitor and its connection circuit are normal. apparatus. 入力側にコンデンサーが並列に接続されている負荷に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリと負荷との間に電気的に接続してなる出力スイッチと、
前記出力スイッチのオフ状態で、負荷のコンデンサーをプリチャージするプリチャージ回路とを備える電源装置であって、
前記プリチャージ回路が、前記バッテリの出力電圧を降圧してコンデンサーをプリチャージする降圧回路を備えており、
さらに、前記プリチャージ回路でプリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性からコンデンサー又はその接続回路の異常を判定する異常検出回路を備え、
前記プリチャージ回路は、コンデンサーをプリチャージする出力電圧を、前記バッテリの出力電圧に準じる第２出力電圧と、前記第２出力電圧よりも低い第１出力電圧の二段階に制御可能としており、
前記第１出力電圧でコンデンサーのプリチャージを開始すると共に、前記異常検出回路がコンデンサーの劣化と判定すると、プリチャージを停止することなく出力電圧を前記第２出力電圧に切り換えてプリチャージを継続して、条件付きでその使用を許可する電源装置。 A battery that supplies power to a load with capacitors connected in parallel on the input side,
An output switch that is electrically connected between the battery and the load,
A power supply device including a precharge circuit that precharges a load capacitor when the output switch is off.
The precharge circuit includes a step-down circuit that steps down the output voltage of the battery to precharge the capacitor.
Further, it is provided with an abnormality detection circuit for determining an abnormality of the capacitor or its connection circuit from the voltage rise characteristic of the capacitor precharged by the precharge circuit .
The precharge circuit makes it possible to control the output voltage for precharging the capacitor in two stages, a second output voltage according to the output voltage of the battery and a first output voltage lower than the second output voltage.
When the precharge of the capacitor is started at the first output voltage and the abnormality detection circuit determines that the capacitor has deteriorated, the output voltage is switched to the second output voltage and the precharge is continued without stopping the precharge. A power supply that conditionally permits its use. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載される電源装置であって、
前記異常検出回路は、プリチャージされるコンデンサーの上昇電圧とプリチャージ時間とから電圧上昇率を演算し、前記電圧上昇率が所定の正常範囲内にあると、コンデンサー及びその接続回路が正常であると判定してプリチャージを継続する電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 5 .
The abnormality detection circuit calculates the voltage rise rate from the rising voltage of the capacitor to be precharged and the precharging time, and when the voltage rising rate is within a predetermined normal range, the capacitor and its connection circuit are normal. A power supply that determines that and continues precharging. 請求項６に記載される電源装置であって、
前記異常検出回路は、前記電圧上昇率が前記正常範囲の上限よりも高く設定された最高上昇率よりも高いと、コンデンサー又は接続回路のオープン故障と判定してプリチャージを停止する電源装置。 The power supply device according to claim 6 .
The abnormality detection circuit is a power supply device that determines that the capacitor or the connection circuit is open failure and stops precharging when the voltage rise rate is higher than the maximum rise rate set higher than the upper limit of the normal range. 請求項６または７に記載される電源装置であって、
前記異常検出回路は、前記電圧上昇率が前記正常範囲の上限よりも高く、かつ前記正常範囲の上限よりも高く設定された最高上昇率以下であると、コンデンサーの劣化と判定する電源装置。 The power supply according to claim 6 or 7 .
The abnormality detection circuit is a power supply device that determines that the capacitor has deteriorated when the voltage rise rate is higher than the upper limit of the normal range and is equal to or lower than the maximum rise rate set higher than the upper limit of the normal range. 請求項６ないし８のいずれか一項に記載される電源装置であって、
前記異常検出回路は、前記電圧上昇率が前記正常範囲の下限よりも低く、かつ前記正常範囲の下限よりも低く設定された最低上昇率以上であると、コンデンサーの劣化と判定する電源装置。 The power supply device according to any one of claims 6 to 8 .
The abnormality detection circuit is a power supply device that determines that the capacitor has deteriorated when the voltage rise rate is lower than the lower limit of the normal range and equal to or higher than the minimum rise rate set lower than the lower limit of the normal range. 請求項６ないし９のいずれか一項に記載される電源装置であって、
前記異常検出回路は、プリチャージを開始後、所定の時間が経過してもコンデンサーの電圧が上昇しないと、コンデンサー又は接続回路のショート故障と判定してプリチャージを停止する電源装置。 The power supply device according to any one of claims 6 to 9 .
The abnormality detection circuit is a power supply device that stops precharging by determining that the capacitor or the connection circuit is short-circuited if the voltage of the capacitor does not rise even after a predetermined time has elapsed after starting precharging. 請求項１または４に記載される電源装置であって、
前記プリチャージ回路は、
前記第１出力電圧を６０Ｖ以下とすると共に、前記第１出力電圧でプリチャージを行っている状態において前記異常検出回路が異常を検出した際に、負荷のコンデンサーへのプリチャージを停止することを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 4 .
The precharge circuit
When the first output voltage is set to 60 V or less and the abnormality detection circuit detects an abnormality while precharging at the first output voltage, the precharging of the load to the capacitor is stopped. Characterized power supply. 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載される電源装置であって、
当該電源装置は、電動車両に搭載される電源装置であって、
前記バッテリから電力が供給される負荷が、
車両を走行させるモータと、
前記モータに前記バッテリからの電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータとを備え、
入力側に並列に接続されているコンデンサーが、前記ＤＣ／ＡＣインバータの入力側に設けられた平滑コンデンサーである電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 11.
The power supply device is a power supply device mounted on an electric vehicle.
The load to which power is supplied from the battery is
The motor that drives the vehicle and
The motor is provided with a DC / AC inverter that supplies electric power from the battery.
A power supply device in which a capacitor connected in parallel to the input side is a smoothing capacitor provided on the input side of the DC / AC inverter. 請求項１ないし１２のいずれか一項に記載される電源装置を備える電動車両であって、
前記電源装置が、車両を走行させるモータに電力を供給するようにしてなる電動車両。 An electric vehicle including the power supply device according to any one of claims 1 to 12.
An electric vehicle in which the power supply device supplies electric power to a motor that runs the vehicle.
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