JP2014141177A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストがより低い車両用電源装置を提供すること。
【解決手段】マルチポート電源供給ユニット１００は、電気負荷２０が接続される第１ポートＰ１と、第１蓄電装置２１が接続される第２ポートＰ２と、第２蓄電装置２２が接続される第３ポートＰ３と、発電装置２３が接続される第４ポートＰ４と、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２との間の第１スイッチ５と、第２ポートＰ２と第４ポートＰ４との間の第２スイッチ６と、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３との間の第３スイッチ７と、第３ポートＰ３と第４ポートＰ４との間の第４スイッチ８と、第１スイッチ５及び第４スイッチ８を導通し、且つ、第２スイッチ６及び第３スイッチ７を遮断する第１状態と、第１スイッチ５及び第４スイッチ８を遮断し、且つ、第２スイッチ６及び第３スイッチ７を導通する第２状態とを切り換える状態切換部１１と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気負荷、発電装置、及び蓄電装置に接続される車両用電源装置に関する。

従来、高圧系電源と低圧系電源とを備える車両用二電源システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この車両用二電源システムは、エンジンの回転出力を利用して発電する低圧系電源としての発電機と、低圧系電源よりも高い電圧を供給する高圧系電源としてのバッテリとをＤＣ−ＤＣコンバータを介して接続する。

特開２００７−３０７９３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車両用二電源システムは、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いるため、製造コストが高い。

上述の点に鑑み、本発明は、製造コストがより低い車両用電源装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る車両用電源装置は、電気負荷が接続される第１ポートと、第１蓄電装置が接続される第２ポートと、第２蓄電装置が接続される第３ポートと、発電装置が接続される第４ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートとの間に配置される第１スイッチと、前記第２ポートと前記第４ポートとの間に配置される第２スイッチと、前記第１ポートと前記第３ポートとの間に配置される第３スイッチと、前記第３ポートと前記第４ポートとの間に配置される第４スイッチと、前記第１スイッチを導通し、前記第２スイッチを遮断し、前記第３スイッチを遮断し、且つ、前記第４スイッチを導通する第１状態と、前記第１スイッチを遮断し、前記第２スイッチを導通し、前記第３スイッチを導通し、且つ、前記第４スイッチを遮断する第２状態とを切り換える状態切換部と、を備える。

上述の手段により、本発明は、製造コストがより低い車両用電源装置を提供することができる。

本発明の実施例に係るマルチポート電源供給ユニットの構成例を示す機能ブロック図である。 図１のマルチポート電源供給ユニットを含む電源システムの概略回路図である。 第１状態切換処理の流れを示すフローチャートである。 図１のマルチポート電源供給ユニットにおける入出力ポートの電圧の推移を示すグラフである。 本発明の実施例に係るマルチポート電源供給ユニットの別の構成例を示す機能ブロック図である。 図５のマルチポート電源供給ユニットを含む電源システムの概略回路図である。 第２状態切換処理の流れを示すフローチャートである。 図５のマルチポート電源供給ユニットにおける入出力ポートの電圧の推移を示すグラフである。 本発明の実施例に係るマルチポート電源供給ユニットのさらに別の構成例を示す機能ブロック図である。 蓄電装置異常検出処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るマルチポート電源供給ユニットのさらに別の構成例を示す機能ブロック図である。 スイッチ異常検出処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態の説明を行う。

図１は、本発明の実施例に係る車両用電源装置としてのマルチポート電源供給ユニット１００の構成例を示す機能ブロック図である。また、図２は、図１のマルチポート電源供給ユニット１００を含む電源システムの構成例を示す概略回路図である。

マルチポート電源供給ユニット１００は、エンジン、電動モータ等を駆動源とする車両に搭載される車載装置である。本実施例では、マルチポート電源供給ユニット１００は、制御装置１、第１スイッチ５、第２スイッチ６、第３スイッチ７、及び第４スイッチ８を主な構成要素として含む。また、マルチポート電源供給ユニット１００は、４つの入出力ポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４を有する。本実施例では、入出力ポートＰ１には電気負荷２０が接続され、入出力ポートＰ２には第１蓄電装置２１が接続され、入出力ポートＰ３には第２蓄電装置２２が接続され、入出力ポートＰ４には発電装置２３及び始動装置２４が接続される。

電気負荷２０は、第１蓄電装置２１又は第２蓄電装置２２が供給する電力で動作可能な電気負荷である。本実施例では、電気負荷２０は、１２Ｖ系の電圧で動作可能な電気負荷であり、各種ＥＣＵ（Electric Control Unit）を含む。

第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２は、充放電が可能な車載装置である。本実施例では、第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２は、発電装置２３が発電した電力を充電可能で、且つ、電気負荷２０及び始動装置２４に電力を供給可能な１２Ｖ系の補器用バッテリである。また、第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２のそれぞれの容量は、通常の補機用バッテリの半分の容量であってもよい。第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２のそれぞれの容量の合計で通常の補機用バッテリの容量を置き換えることができるためである。

発電装置２３は、エンジン、電動モータ等の駆動源によって駆動される発電装置である。本実施例では、発電装置２３は、エンジンによって駆動されるオルタネータであり、１２Ｖ系の電圧を出力する。

始動装置２４は、車両の駆動源を始動させる装置である。本実施例では、始動装置２４は、エンジンを始動させるためのスタータモータである。

制御装置１は、マルチポート電源供給ユニット１００の動作を制御する装置である。本実施例では、制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。そして、制御装置１は、充放電状態判定部１０及び状態切換部１１等の各種機能要素に対応するプログラムをＲＯＭ又はＲＡＭから読み出し、各種機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。具体的には、制御装置１は、第１電圧センサ２及び第２電圧センサ３等の出力を受けて各種機能要素に対応する演算を実行し、その演算結果に基づいて第１スイッチ５、第２スイッチ６、第３スイッチ７、第４スイッチ８等を制御する。

第１スイッチ５、第２スイッチ６、第３スイッチ７、及び第４スイッチ８は、電気回路の導通／遮断を切り換える装置である。本実施例では、第１スイッチ５、第２スイッチ６、第３スイッチ７、及び第４スイッチ８は、導通状態と遮断状態とを切換可能な有接点リレー又は無接点リレーで構成される。

第１スイッチ５は、入出力ポートＰ１と入出力ポートＰ２とを接続する電力線上に配置される。第２スイッチ６は、入出力ポートＰ２と入出力ポートＰ４とを接続する電力線上に配置される。第３スイッチ７は、入出力ポートＰ１と入出力ポートＰ３とを接続する電力線上に配置される。第４スイッチ８は、入出力ポートＰ３と入出力ポートＰ４とを接続する電力線上に配置される。

第１電圧センサ２及び第２電圧センサ３は、マルチポート電源供給ユニット１００の動作に必要な電圧を検出する装置である。本実施例では、第１電圧センサ２は、入出力ポートＰ２の電圧すなわち第１蓄電装置２１の電圧を検出するために取り付けられ、入出力ポートＰ２の電圧を所定周期で繰り返し検出し、検出した電圧値を制御装置１に対して出力する。また、第２電圧センサ３は、入出力ポートＰ３の電圧すなわち第２蓄電装置２２の電圧を検出するために取り付けられ、入出力ポートＰ３の電圧を所定周期で繰り返し検出し、検出した電圧値を制御装置１に対して出力する。

充放電状態判定部１０は、第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２の充放電状態を判定するための機能要素である。本実施例では、充放電状態判定部１０は、第１電圧センサ２が出力する入出力ポートＰ２の電圧値、及び第２電圧センサ３が出力する入出力ポートＰ３の電圧値を取得する。そして、充放電状態判定部１０は、取得した電圧値に基づいて第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２の充放電状態が所定状態にあるか否かを判定する。具体的には、充放電状態判定部１０は、取得した電圧値のそれぞれが所定値α（例えば１３Ｖである。）以下で且つ所定値β（例えば１２Ｖである。）以上の範囲内であれば蓄電装置が充放電切換不要状態にあると判定する。なお、充放電切換不要状態は、充電中の蓄電装置を放電させる必要が無い状態、又は、放電中の蓄電装置を充電させる必要が無い状態を意味する。或いは、充放電状態判定部１０は、第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２のうちの充電中の蓄電装置の電圧が所定値α以下であれば、所定値βとの比較を行うことなく、その充電中の蓄電装置が充放電切換不要状態にあると判定してもよい。また、充放電状態判定部１０は、第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２のうちの放電中の蓄電装置の電圧が所定値β以上であれば、所定値αとの比較を行うことなく、その放電中の蓄電装置が充放電切換不要状態にあると判定してもよい。この場合、充放電状態判定部１０は、例えば、第１スイッチ５〜第４スイッチ８の導通／遮断状態に基づいて、第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２のうちの何れが充電中であり何れが放電中であるかを判断する。なお、充放電状態判定部１０は、充電中の蓄電装置の電圧が所定値αを上回った場合、その充電中の蓄電装置が放電を必要とする状態（以下、「要放電状態」とする。）にあると判定する。また、充放電状態判定部１０は、放電中の蓄電装置の電圧が所定値βを下回った場合、その放電中の蓄電装置が充電を必要とする状態（以下、「要充電状態」とする。）にあると判定する。

状態切換部１１は、マルチポート電源供給ユニット１００の動作状態を切り換える機能要素である。本実施例では、状態切換部１１は、充放電状態判定部１０の判定結果に基づいてマルチポート電源供給ユニット１００の動作状態を切り換える。

具体的には、状態切換部１１は、第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２の少なくとも一方が充放電切換不要状態にないと充放電状態判定部１０が判定した場合、マルチポート電源供給ユニット１００の動作状態を切り換える。より具体的には、状態切換部１１は、第１スイッチ５〜第４スイッチ８のうち、導通状態にあったスイッチを遮断状態にし、遮断状態にあったスイッチを導通状態にする。

例えば、第１スイッチ５及び第４スイッチ８が導通状態にあり、第２スイッチ６及び第３スイッチ７が遮断状態にあり、第１蓄電装置２１が放電中すなわち第１蓄電装置２１が電気負荷２０に電力を供給中であり、且つ、第２蓄電装置２２が充電中すなわち発電装置２３が第２蓄電装置２２に電力を供給中である場合を想定する。

この場合において、状態切換部１１は、充電中の第２蓄電装置２２の電圧が所定値αを上回ると、第２蓄電装置２２が要放電状態にあると判定する。そして、状態切換部１１は、第１スイッチ５及び第４スイッチ８を遮断状態にし、且つ、第２スイッチ６及び第３スイッチ７を導通状態にする。第２蓄電装置２２の充電を中止して第２蓄電装置２２の放電を開始させるためである。また、第１蓄電装置２１の放電を中止して第１蓄電装置２１の充電を開始させるためである。また、状態切換部１１は、放電中の第１蓄電装置２１の電圧が所定値βを下回ると、第１蓄電装置２１が要充電状態にあると判定する。そして、状態切換部１１は、第１スイッチ５及び第４スイッチ８を遮断状態にし、且つ、第２スイッチ６及び第３スイッチ７を導通状態にする。第１蓄電装置２１の放電を中止して第１蓄電装置２１の充電を開始させるためである。また、第２蓄電装置２２の充電を中止して第２蓄電装置２２の放電を開始させるためである。なお、何れの場合においても、電気負荷２０は、第１蓄電装置２１からの電力供給と第２蓄電装置２２からの電力供給とが瞬時に切り換わるため、継続的に電力の供給を受けることができる。

同様に、第１スイッチ５及び第４スイッチ８が遮断状態にあり、第２スイッチ６及び第３スイッチ７が導通状態にあり、第２蓄電装置２２が放電中すなわち第２蓄電装置２２が電気負荷２０に電力を供給中であり、且つ、第１蓄電装置２１が充電中すなわち発電装置２３が第１蓄電装置２１に電力を供給中である場合を想定する。

この場合において、状態切換部１１は、充電中の第１蓄電装置２１の電圧が所定値αを上回ると、第１蓄電装置２１が要放電状態にあると判定する。そして、状態切換部１１は、第１スイッチ５及び第４スイッチ８を導通状態にし、且つ、第２スイッチ６及び第３スイッチ７を遮断状態にする。第１蓄電装置２１の充電を中止して第１蓄電装置２１の放電を開始させるためである。また、第２蓄電装置２２の放電を中止して第２蓄電装置２２の充電を開始させるためである。また、状態切換部１１は、放電中の第２蓄電装置２２の電圧が所定値βを下回ると、第２蓄電装置２２が要充電状態にあると判定する。そして、状態切換部１１は、第１スイッチ５及び第４スイッチ８を導通状態にし、且つ、第２スイッチ６及び第３スイッチ７を遮断状態にする。第２蓄電装置２２の放電を中止して第２蓄電装置２２の充電を開始させるためである。また、第１蓄電装置２１の充電を中止して第１蓄電装置２１の放電を開始させるためである。なお、何れの場合においても、電気負荷２０は、第２蓄電装置２２からの電力供給と第１蓄電装置２１からの電力供給とが瞬時に切り換わるため、継続的に電力の供給を受けることができる。

ここで、図３を参照しながら、状態切換部１１がマルチポート電源供給ユニット１００の動作状態を切り換える処理（以下、「第１状態切換処理」とする。）について説明する。なお、図３は、第１状態切換処理の流れを示すフローチャートである。制御装置１は、所定周期で繰り返しこの第１状態切換処理を実行する。

最初に、制御装置１は、発電装置２３が発電する電力を充電するように接続されている充電用蓄電装置の充電を開始し、電気負荷２０に電力を供給するように接続されている放電用蓄電装置の放電を開始し、且つ、カウンタによる計時を開始する（ステップＳ１）。この場合、充電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であり、放電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であるとすると、第１スイッチ５及び第４スイッチ８は遮断状態にあり、第２スイッチ６及び第３スイッチ７は導通状態にある。或いは、充電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であり、放電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であるとすると、第１スイッチ５及び第４スイッチ８は導通状態にあり、第２スイッチ６及び第３スイッチ７は遮断状態にある。

その後、制御装置１は、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２）。所定時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ２のＮＯ）、制御装置１は、所定時間が経過するまでカウンタによる計時を継続する。

所定時間が経過したと判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、制御装置１は、カウンタをリセットし（ステップＳ３）、充電用蓄電装置の充電を中断する（ステップＳ４）。充電用蓄電装置の電圧を正確に検出できるようにするためである。具体的には、制御装置１は、充電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、第２スイッチ６を遮断状態にして第１蓄電装置２１の充電を中断する。第１電圧センサ２が第１蓄電装置２１の電圧を正確に検出できるようにするためである。或いは、制御装置１は、充電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、第４スイッチ８を遮断状態にして第２蓄電装置２２の充電を中断する。第２電圧センサ３が第２蓄電装置２２の電圧を正確に検出できるようにするためである。

その後、制御装置１の充放電状態判定部１０は、充電用蓄電装置の電圧が所定値αを上回るか、或いは、放電用蓄電装置の電圧が所定値βを下回るかを判定する（ステップＳ５）。すなわち、充放電状態判定部１０は、充電用蓄電装置が要放電状態にあるか、又は、放電用蓄電装置が要充電状態にあるかを判定する。

充電用蓄電装置の電圧が所定値α以下であり、且つ、放電用蓄電装置の電圧が所定値β以上であると判定した場合（ステップＳ５のＮＯ）、制御装置１は、充電用蓄電装置の充電を再開する（ステップＳ６）。具体的には、制御装置１は、充電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、第２スイッチ６を導通状態に戻して第１蓄電装置２１の充電を再開する。或いは、制御装置１は、充電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、第４スイッチ８を導通状態にして第２蓄電装置２２の充電を再開する。その後、制御装置１は、ステップＳ２以降の処理を実行する。

一方、充電用蓄電装置の電圧が所定値αを上回る、或いは、放電用蓄電装置の電圧が所定値βを下回ると判定した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、制御装置１の状態切換部１１は、第１スイッチ５〜第４スイッチ８のうち、導通状態にあったスイッチを遮断状態に切り換え、遮断状態にあったスイッチを導通状態に切り換える（ステップＳ７）。具体的には、状態切換部１１は、充電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、第１スイッチ５及び第４スイッチ８を導通状態にし、第２スイッチ６及び第３スイッチ７を遮断状態にする。或いは、状態切換部１１は、充電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、第１スイッチ５及び第４スイッチ８を遮断状態にし、第２スイッチ６及び第３スイッチ７を導通状態にする。充電用蓄電装置であった蓄電装置を放電用蓄電装置に切り換えるためである。また、放電用蓄電装置であった蓄電装置を充電用蓄電装置に切り換えるためである。その後、制御装置１は、今回の第１状態切換処理を終了させる。

次に、図４を参照して、第１状態切換処理が行われる際の入出力ポートＰ１における電圧すなわち電気負荷２０にかかる電圧の推移について説明する。なお、図４は、入出力ポートＰ１、Ｐ２、及びＰ３における電圧の推移を示すグラフであり、横軸に時間を配し、縦軸に電圧を配する。また、図４において、黒色の実線で示す推移は入出力ポートＰ１における電圧の推移を示し、白色の破線で示す推移は入出力ポートＰ２における電圧の推移を示し、白色の一点鎖線で示す推移は入出力ポートＰ３における電圧の推移を示す。また、点ＳＰ１は、入出力ポートＰ１における電圧が所定値αを上回り、充電用蓄電装置としての第１蓄電装置２１が要放電状態となる切換点を示す。点ＳＰ２は、入出力ポートＰ３における電圧が所定値αを上回り、充電用蓄電装置としての第２蓄電装置２２が要放電状態となる切換点を示す。点ＳＰ３は、入出力ポートＰ３における電圧が所定値βを下回り、放電用蓄電装置としての第２蓄電装置２２が要充電状態となる切換点を示す。

図４に示すように、マルチポート電源供給ユニット１００は、充電用蓄電装置が要放電状態となった場合、或いは、放電用蓄電装置が要充電状態となった場合に、充電用蓄電装置が放電用蓄電装置に、放電用蓄電装置が充電用蓄電装置になるように切り換える。具体的には、マルチポート電源供給ユニット１００は、第１スイッチ５及び第４スイッチ８の組み合わせの導通／遮断状態と、第２スイッチ６及び第３スイッチ７の組み合わせの遮断／導通状態とを交互に切り換える。その結果、マルチポート電源供給ユニット１００は、入出力ポートＰ１における電圧を所定値α以下で且つ所定値β以上の範囲の電圧に維持できる。

以上の構成により、マルチポート電源供給ユニット１００は、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いることなく、低コストで、発電装置２３が第１蓄電装置２１又は第２蓄電装置２２を充電するための充電回路と、第２蓄電装置２２又は第１蓄電装置２１が電気負荷２０へ電力を供給するための電力供給回路とを電気的に分離できる。そのため、マルチポート電源供給ユニット１００は、電気負荷２０が充電電圧の影響を受けるのを防止できる。これは、例えば、電気負荷２０がランプを含む場合、電圧の変動に起因するランプの明滅を抑制できることを意味する。

また、マルチポート電源供給ユニット１００は、充電回路と電力供給回路とを電気的に分離するため、第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２のそれぞれを所望の電圧で充電できる。そのため、マルチポート電源供給ユニット１００は、第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２の長寿命化を実現できる。また、マルチポート電源供給ユニット１００は、車両の状態に応じて発電電圧を変化させエンジン負荷を調節しながら第１蓄電装置２１又は第２蓄電装置２２の充電を行う充電制御の際に利用可能な発電電圧（充電電圧）の範囲を拡大できる。

また、マルチポート電源供給ユニット１００は、第１蓄電装置２１又は第２蓄電装置２２が始動装置２４へ電力を供給するための回路と、第２蓄電装置２２又は第１蓄電装置２１が電気負荷２０へ電力を供給するための回路とを電気的に分離するため、始動装置２４によるクランキング時の電圧の落ち込みの影響を電気負荷２０が受けるのを防止できる。そのため、マルチポート電源供給ユニット１００は、頻繁な始動を伴うアイドリングストップ機能を有する車両にも搭載可能である。

また、マルチポート電源供給ユニット１００は、第１蓄電装置２１又は第２蓄電装置２２が始動装置２４へ電力を供給するための回路と、第２蓄電装置２２又は第１蓄電装置２１が電気負荷２０へ電力を供給するための回路とを電気的に分離するため、電気負荷２０への暗電流に起因するバッテリ上がりを防止できる。また、マルチポート電源供給ユニット１００は、そのバッテリ上がりによって始動装置２４による始動が不能になるのを防止できる。

次に、図５〜８を参照しながら、本発明の別の実施例に係るマルチポート電源供給ユニット１００Ａについて説明する。図５は、マルチポート電源供給ユニット１００Ａの構成例を示す機能ブロック図である。また、図６は、図５のマルチポート電源供給ユニット１００Ａを含む電源システムの構成例を示す概略回路図である。

マルチポート電源供給ユニット１００Ａは、エンジン、電動モータ等を駆動源とする車両に搭載される車載装置である。本実施例では、マルチポート電源供給ユニット１００Ａは、制御装置１、第１スイッチ５Ａ、第２スイッチ６Ａ、第３スイッチ７Ａ、及び第４スイッチ８Ａを主な構成要素として含む。

４つの入出力ポートＰ１〜Ｐ４、第１電圧センサ２、第２電圧センサ３、充放電状態判定部１０、電気負荷２０、第１蓄電装置２１、第２蓄電装置２２、発電装置２３、及び始動装置２４の構成は、マルチポート電源供給ユニット１００における構成と同じであるため、その説明を省略する。

制御装置１Ａは、マルチポート電源供給ユニット１００Ａの動作を制御する装置である。本実施例では、制御装置１Ａは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。そして、制御装置１Ａは、充放電状態判定部１０及び状態切換部１１Ａ等の各種機能要素に対応するプログラムをＲＯＭ又はＲＡＭから読み出し、各種機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。具体的には、制御装置１Ａは、第１電圧センサ２、第２電圧センサ３、第３電圧センサ４等の出力を受けて、各種機能要素に対応する演算を実行し、その演算結果に基づいて第１スイッチ５Ａ、第２スイッチ６Ａ、第３スイッチ７Ａ、第４スイッチ８Ａ等を制御する。

第１スイッチ５Ａ〜第４スイッチ８Ａは、電気回路の導通／遮断を切り換える装置である。具体的には、第１スイッチ５Ａ〜第４スイッチ８Ａは、導通状態と遮断状態とを切換可能で、且つ、導通状態のときに流れる電流を制御可能なスイッチング素子で構成される。より具体的には、第１スイッチ５Ａ〜第４スイッチ８Ａは、例えば、サイリスタ、バイポーラトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field-Effect Transistor）等を含む。また、スイッチング素子は、ディプレッション型及びエンハンスメント型の何れが用いられてもよい。本実施例では、第１スイッチ５Ａ〜第４スイッチ８Ａとしてディプレッション型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）を用いる。なお、第２スイッチ６Ａ及び第４スイッチ８Ａは、導通状態のときに流れる電流を制御しないリレーで構成されてもよい。

第１スイッチ５ＡとしてのＭＯＳＦＥＴは、入出力ポートＰ１の電圧をゲート駆動電源として用い、第２スイッチ６ＡとしてのＭＯＳＦＥＴは、入出力ポートＰ２の電圧をゲート駆動電源として用い、第３スイッチ７ＡとしてのＭＯＳＦＥＴは、入出力ポートＰ１の電圧をゲート駆動電源として用い、第４スイッチ８ＡとしてのＭＯＳＦＥＴは、入出力ポートＰ３の電圧をゲート駆動電源として用いる。また、第１スイッチ５Ａ〜第４スイッチ８Ａのそれぞれのゲート電圧の値は、ゲート制御回路としての制御装置１Ａによって、０［Ｖ］からゲート駆動電源の電圧値までの間で制御される。本実施例では、ディプレッション型ＭＯＳＦＥＴを用いるため、ゲート電圧の値が小さいほど導通電流（ドレイン電流）が増大する。

第３電圧センサ４は、第１電圧センサ２及び第２電圧センサ３と同様、マルチポート電源供給ユニット１００Ａの動作に必要な電圧を検出する装置である。本実施例では、第３電圧センサ４は、入出力ポートＰ１の電圧を検出するために取り付けられ、入出力ポートＰ１の電圧を所定周期で繰り返し検出し、検出した電圧値を制御装置１に対して出力する。

状態切換部１１Ａは、マルチポート電源供給ユニット１００Ａの動作状態を切り換える機能要素である。本実施例では、状態切換部１１Ａは、充放電状態判定部１０の判定結果に基づいてマルチポート電源供給ユニット１００Ａの動作状態を切り換える。

具体的には、状態切換部１１Ａは、充放電状態判定部１０が第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２の少なくとも一方が充放電切換不要状態にないと判定した場合、マルチポート電源供給ユニット１００Ａの動作状態を切り換える。より具体的には、状態切換部１１Ａは、第１スイッチ５Ａ〜第４スイッチ８Ａのうち、導通状態にあった充電に関するスイッチを遮断状態にする。また、状態切換部１１Ａは、第１スイッチ５Ａ〜第４スイッチ８Ａのうち、遮断状態にあった放電に関するスイッチを徐々に導通状態にして所定の導通状態としたときに、導通状態にあった放電に関するスイッチを遮断状態にし、且つ、遮断状態にあった充電に関するスイッチを導通状態にする。

例えば、第１スイッチ５Ａ及び第４スイッチ８Ａが導通状態にあり、第２スイッチ６Ａ及び第３スイッチ７Ａが遮断状態にあり、第１蓄電装置２１が放電中すなわち第１蓄電装置２１が電気負荷２０に電力を供給中であり、且つ、第２蓄電装置２２が充電中すなわち発電装置２３が第２蓄電装置２２に電力を供給中である場合を想定する。

この場合において、状態切換部１１Ａは、充電中の第２蓄電装置２２の電圧が所定値αを上回ると、第２蓄電装置２２が要放電状態にあると判定する。そして、状態切換部１１Ａは、第１スイッチ５Ａを導通状態に維持したまま第４スイッチ８Ａを遮断状態にする。そして、状態切換部１１Ａは、入出力ポートＰ１における電圧値となっている第３スイッチ７Ａのゲート電圧を０［Ｖ］まで所定幅ΔＶずつ徐々に低減させ、第３スイッチ７Ａのドレイン電流を徐々に増大させる。第２蓄電装置２２の充電を中止して放電を開始させるためである。そして、状態切換部１１Ａは、第３スイッチ７Ａのドレイン電流の増大により、入出力ポートＰ１における電圧が上昇に転じた場合に、第１スイッチ５Ａを遮断状態にし、第２スイッチ６Ａを導通状態にする。第１蓄電装置２１の放電を中止して充電を開始させるためである。なお、入出力ポートＰ１における電圧の上昇は、第３電圧センサ４によって検出される。

また、状態切換部１１Ａは、放電中の第１蓄電装置２１の電圧が所定値βを下回ると、第１蓄電装置２１が要充電状態にあると判定する。そして、状態切換部１１Ａは、上述のように第２蓄電装置２２が要放電状態にあると判定した場合と同じ処理を実行する。第１蓄電装置２１の放電を中止して充電を開始させるためである。また、第２蓄電装置２２の充電を中止して放電を開始させるためである。

なお、何れの場合においても、電気負荷２０は、第１蓄電装置２１からの電力供給と第２蓄電装置２２からの電力供給とが暫時の重複期間を経て切り換わるため、継続的に電力の供給を受けることができる。

ここで、図７を参照しながら、状態切換部１１Ａがマルチポート電源供給ユニット１００Ａの動作状態を切り換える処理（以下、「第２状態切換処理」とする。）について説明する。なお、図７は、第２状態切換処理の流れを示すフローチャートである。制御装置１Ａは、所定周期で繰り返しこの第２状態切換処理を実行する。また、図７のステップＳ１１〜ステップＳ１６は、図３のステップＳ１〜ステップＳ６と同様である。そのため、ステップＳ１１〜ステップＳ１６の説明を省略し、ステップＳ１７以降を詳細に説明する。

ステップＳ１７において、すなわち、充電用蓄電装置が要放電状態にある、或いは、放電用蓄電装置が要充電状態にあると判定した場合、制御装置１Ａの状態切換部１１Ａは、充電用蓄電装置の充電を中止する。具体的には、状態切換部１１Ａは、充電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、第２スイッチ６Ａを遮断状態にして第１蓄電装置２１の充電を中止する。発電装置２３における電圧変動が第２スイッチ６Ａ及び第１スイッチ５Ａを介して電気負荷２０に及ぶのを防止するためである。なお、この場合、第４スイッチ８Ａは遮断状態にある。

或いは、状態切換部１１Ａは、充電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、第４スイッチ８Ａを遮断状態にして第２蓄電装置２２の充電を中止する。発電装置２３における電圧変動が第４スイッチ８Ａ及び第３スイッチ７Ａを介して電気負荷２０に及ぶのを防止するためである。なお、この場合、第２スイッチ６Ａは遮断状態にある。

その後、制御装置１Ａは、遮断状態にあった放電側スイッチ（第１スイッチ５Ａ又は第３スイッチ７Ａ）のゲート電圧を所定幅ΔＶだけ低減させる（ステップＳ１８）。具体的には、制御装置１Ａは、充電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、遮断状態にあった放電側スイッチである第１スイッチ５Ａのゲート電圧をΔＶだけ低減させる。第１スイッチ５Ａを流れるドレイン電流を増大させるためである。或いは、制御装置１Ａは、充電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、遮断状態にあった放電側スイッチである第３スイッチ７Ａのゲート電圧をΔＶだけ低減させる。第２スイッチ７Ａを流れるドレイン電流を増大させるためである。

その後、制御装置１Ａは、第３電圧センサ４の出力に基づいて、入出力ポートＰ１における電圧が増大したか否かを判定する（ステップＳ１９）。入出力ポートＰ１における電圧が増大していないと判定した場合（ステップＳ１９のＮＯ）、制御装置１Ａは、処理をステップＳ１８に戻して遮断状態にあった放電側スイッチのゲート電圧をさらにΔＶだけ低減させる。制御装置１Ａは、入出力ポートＰ１における電圧が増大したと判定するまでステップＳ１８及びステップＳ１９の処理を繰り返す。

入出力ポートＰ１における電圧が増大したと判定した場合（ステップＳ１９のＹＥＳ）、状態切換部１１Ａは、導通状態にあった放電側スイッチを遮断状態に切り換える（ステップＳ２０）。具体的には、状態切換部１１Ａは、充電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、導通状態にあった放電側スイッチである第３スイッチ７Ａを遮断状態に切り換える。放電用蓄電装置であった第２蓄電装置２２を電気負荷２０から切り離し、第２蓄電装置２２を充電できるようにするためである。或いは、状態切換部１１Ａは、充電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、導通状態にあった放電側スイッチである第１スイッチ５Ａを遮断状態に切り換える。放電用蓄電装置であった第１蓄電装置２１を電気負荷２０から切り離し、第１蓄電装置２１を充電できるようにするためである。

その後、状態切換部１１Ａは、放電用蓄電装置であった蓄電装置の充電を開始する（ステップＳ２１）。具体的には、状態切換部１１Ａは、充電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、第４スイッチ８Ａを導通状態にして、放電用蓄電装置であった第２蓄電装置２２の充電を開始する。或いは、状態切換部１１Ａは、充電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、第２スイッチ６Ａを導通状態にして、放電用蓄電装置であった第１蓄電装置２１の充電を開始する。

その後、制御装置１Ａは、第３電圧センサ４の出力に基づいて、遮断状態にあった放電側スイッチのゲート電圧が導通電圧（例えば０［Ｖ］である。）に達したか否かを判定する（ステップＳ２２）。具体的には、状態切換部１１Ａは、充電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、遮断状態にあった放電側スイッチである第１スイッチ５Ａのゲート電圧が導通電圧に達したか否かを判定する。或いは、状態切換部１１Ａは、充電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、遮断状態にあった放電側スイッチである第３スイッチ７Ａのゲート電圧が導通電圧に達したか否かを判定する。なお、導通電圧は、ドレイン電流が最大となるときのゲート電圧である。

遮断状態にあった放電側スイッチのゲート電圧が導通電圧に達していないと判定すると（ステップＳ２２のＮＯ）、制御装置１Ａは、遮断状態にあった放電側スイッチのゲート電圧を所定幅ΔＶだけさらに低減させる（ステップＳ２３）。そして、制御装置１Ａは、遮断状態にあった放電側スイッチのゲート電圧が導通電圧に達するまでステップＳ２２及びステップＳ２３の処理を繰り返す。

なお、遮断状態にあった放電側スイッチのゲート電圧が導通電圧に達したと判定すると（ステップＳ２２のＹＥＳ）、制御装置１Ａは、今回の第２状態切換処理を終了させる。

次に、図８を参照して、第２状態切換処理が行われる際の入出力ポートＰ１における電圧すなわち電気負荷２０にかかる電圧の推移について説明する。なお、図８の上図及下図はそれぞれ、入出力ポートＰ１、Ｐ２、及びＰ３における電圧の推移を示すグラフであり、横軸に時間を配し、縦軸に電圧を配する。また、図８上図は、図４と同じグラフであり、図８下図との比較のため、第１状態切換処理が行われる際の入出力ポートＰ１、Ｐ２、及びＰ３における電圧の推移を示す。また、図８の上図及び下図において、黒色の実線で示す推移は入出力ポートＰ１における電圧の推移を示し、白色の破線で示す推移は入出力ポートＰ２における電圧の推移を示し、白色の一点鎖線で示す推移は入出力ポートＰ３における電圧の推移を示す。また、点ＳＰ１は、入出力ポートＰ１における電圧が所定値αを上回り、充電用蓄電装置としての第１蓄電装置２１が要放電状態となる切換点を示す。点ＳＰ２は、入出力ポートＰ３における電圧が所定値αを上回り、充電用蓄電装置としての第２蓄電装置２２が要放電状態となる切換点を示す。点ＳＰ３は、入出力ポートＰ３における電圧が所定値βを下回り、放電用蓄電装置としての第２蓄電装置２２が要充電状態となる切換点を示す。

図８下図に示すように、マルチポート電源供給ユニット１００Ａは、充電用蓄電装置が要放電状態となった場合、或いは、放電用蓄電装置が要充電状態となった場合に、充電用蓄電装置が放電用蓄電装置に、放電用蓄電装置が充電用蓄電装置になるように切り換える。具体的には、マルチポート電源供給ユニット１００は、第１スイッチ５Ａ及び第４スイッチ８Ａの組み合わせの導通／遮断状態と、第２スイッチ６Ａ及び第３スイッチ７Ａの組み合わせの遮断／導通状態とを交互に切り換える。その結果、マルチポート電源供給ユニット１００Ａは、入出力ポートＰ１における電圧を所定値α以下で且つ所定値β以上の範囲の電圧に維持できる。

また、図８下図に示すように、マルチポート電源供給ユニット１００Ａによる入出力ポートＰ１における切り換え時の電圧変化は、図８上図に示すマルチポート電源供給ユニット１００による電圧変化に比べ緩やかになる。導通状態のときに流れる電流を制御可能なスイッチング素子により、充電用蓄電装置であった蓄電装置から電気負荷２０に流れる電流を徐々に増大させることができるためである。このように、マルチポート電源供給ユニット１００Ａは、充放電の切り換えの際の入出力ポートＰ１における急激な電圧変化を抑えることができる。

以上の構成により、マルチポート電源供給ユニット１００Ａは、マルチポート電源供給ユニット１００による上述の効果に加え、充放電の切り換えの際の電気負荷２０にかかる電圧の急激な変化を抑制できるという効果をもたらす。そのため、マルチポート電源供給ユニット１００Ａは、例えば、電気負荷２０がランプを含む場合、充放電の切り換えの際の電圧変化に起因するランプの明滅をさらに抑えることができる。

また、状態切換部１１Ａは、ディプレッション型のＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を所定幅ΔＶずつ徐々に低減させてドレイン電流を徐々に増大させる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。状態切換部１１Ａは、エンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を所定幅ΔＶずつ徐々に増大させてドレイン電流を徐々に増大させてもよい。

また、上述の実施例において、マルチポート電源供給ユニット１００、１００Ａは、２つの蓄電装置のうちの一方を充電しながら他方を放電させることによって電気負荷２０に継続的に電力を供給する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。マルチポート電源供給ユニット１００、１００Ａは、３つ以上の蓄電装置のうちの１つ又は複数の蓄電装置を充電しながら別の蓄電装置を放電させることによって電気負荷２０に継続的に電力を供給してもよい。

次に、図９を参照しながら、本発明の別の実施例に係るマルチポート電源供給ユニット１００Ｂについて説明する。なお、図９は、マルチポート電源供給ユニット１００Ｂの構成例を示す機能ブロック図である。

マルチポート電源供給ユニット１００Ｂは、エンジン、電動モータ等を駆動源とする車両に搭載される車載装置である。出力装置９及び蓄電装置異常検出部１２以外の構成は、マルチポート電源供給ユニット１００における構成と同じであるため、その説明を省略する。また、図９のマルチポート電源供給ユニット１００Ｂを含む電源システムは、制御装置１Ｂと発電装置２３とが信号線によって接続される点を除き、図２の電源システムと同じであるため、その概略回路図の図示を省略する。

制御装置１Ｂは、マルチポート電源供給ユニット１００Ｂの動作を制御する装置である。本実施例では、制御装置１Ｂは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。そして、制御装置１Ｂは、充放電状態判定部１０、状態切換部１１、蓄電装置異常検出部１２等の各種機能要素に対応するプログラムをＲＯＭ又はＲＡＭから読み出し、各種機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。具体的には、制御装置１Ｂは、第１電圧センサ２、第２電圧センサ３等の出力を受けて、各種機能要素に対応する演算を実行し、その演算結果に基づいて第１スイッチ５、第２スイッチ６、第３スイッチ７、第４スイッチ８、出力装置９等を制御する。

出力装置９は、各種情報を出力するための装置であり、例えば、車載スピーカ、ブザー等の音声出力装置、車載ディスプレイ、ＬＥＤランプ等の表示装置、シートバイブレータ、ハンドルバイブレータ等の振動装置を含む。本実施例では、出力装置９は、車載ディスプレイであり、制御装置１Ｂが出力する制御信号に応じて各種情報を表示する。

蓄電装置異常検出部１２は、マルチポート電源供給ユニット１００Ｂを構成する蓄電装置の異常を検出する機能要素である。本実施例では、蓄電装置異常検出部１２は、第１蓄電装置２１及び第２蓄電装置２２の異常を検出する。

具体的には、蓄電装置異常検出部１２は、異常検出の対象となる蓄電装置を発電装置２３から切り離した上でその蓄電装置の電圧を取得し、取得した電圧に基づいて蓄電装置の異常を検出する。なお、蓄電装置異常検出部１２は、異常検出対象の蓄電装置を所定期間に亘って充電した後で、その蓄電装置の電圧を取得するようにしてもよい。蓄電装置の充電を試みたにもかかわらず蓄電装置の電圧が変化しないこと、すなわち蓄電装置が充電されないことを検知することによってその蓄電装置の異常を検出し易くするためである。

より具体的には、蓄電装置異常検出部１２は、異常検出対象の蓄電装置の電圧が所定値γ未満であれば、その蓄電装置が異常であると判定する。なお、所定値γは、上述の所定値β以下の値であり、蓄電装置の種類に応じて異なる値であってもよい。

蓄電装置が異常であると判定した場合、蓄電装置異常検出部１２は、異常が検出されない別の蓄電装置と電気負荷２０と発電装置２３とを導通させるようにスイッチを切り換える。その異常が検出されない別の蓄電装置又は発電装置２３から電気負荷２０に継続的に電力を供給できるようにしながらもその異常が検出されない別の蓄電装置を充電できるようにするためである。また、蓄電装置異常検出部１２は、発電装置２３に対して制御信号を出力し、発電装置２３の発電電圧が所定範囲内となるように発電装置２３を制御する。なお、所定範囲は、例えば、所定値α（例えば１３Ｖである。）以下で、且つ、所定値β（例えば１２Ｖである。）以上の範囲である。過度の高電圧が電気負荷２０に印加されないようにするためである。

ここで、図１０を参照しながら、蓄電装置異常検出部１２が蓄電装置の異常を検出する処理（以下、「蓄電装置異常検出処理」とする。）について説明する。なお、図１０は、蓄電装置異常検出処理の流れを示すフローチャートである。制御装置１Ｂは、所定周期で繰り返しこの蓄電装置異常検出処理を実行する。なお、制御装置１Ｂは、例えば、異常検出対象の蓄電装置に対する充電が所定期間に亘って行われた後等の所定のタイミングでこの蓄電装置異常検出処理を実行してもよい。

最初に、制御装置１Ｂの蓄電装置異常検出部１２は、異常検出対象の蓄電装置と発電装置２３とを電気的に切り離す（ステップＳ２１）。

具体的には、蓄電装置異常検出部１２は、異常検出対象の蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、第２スイッチ６を遮断状態にして第１蓄電装置２１と発電装置２３とを電気的に切り離す。発電装置２３の発電電圧の影響を受けることなく第１蓄電装置２１の電圧を検出できるようにするためである。なお、この場合、第１スイッチ５及び第４スイッチ８は遮断状態にあり、第３スイッチ７は導通状態にある。電気負荷２０と第１蓄電装置２１とを電気的に切り離すためであり、また、第２蓄電装置２２から電気負荷２０へ継続的に電力を供給できるようにするためである。

或いは、蓄電装置異常検出部１２は、異常検出対象の蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、第４スイッチ８を遮断状態にして第２蓄電装置２２と発電装置２３とを電気的に切り離す。発電装置２３の発電電圧の影響を受けることなく第２蓄電装置２２の電圧を検出できるようにするためである。なお、この場合、第１スイッチ５は導通状態にあり、第２スイッチ６及び第３スイッチ７は遮断状態にある。電気負荷２０と第２蓄電装置２２とを電気的に切り離すためであり、また、第１蓄電装置２１から電気負荷２０へ継続的に電力を供給できるようにするためである。

その後、蓄電装置異常検出部１２は、第１電圧センサ２又は第２電圧センサ３の出力に基づいて異常検出対象の蓄電装置の電圧が所定値γ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

具体的には、蓄電装置異常検出部１２は、異常検出対象の蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、第１電圧センサ２の出力に基づいて第１蓄電装置２１の電圧が所定値γ未満であるか否かを判定する。

或いは、蓄電装置異常検出部１２は、異常検出対象の蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、第２電圧センサ３の出力に基づいて第２蓄電装置２２の電圧が所定値γ未満であるか否かを判定する。

異常検出対象の蓄電装置の電圧が所定値γ未満であると判定した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、蓄電装置異常検出部１２は、出力装置９に対して制御信号を出力し、異常検出対象の蓄電装置の異常を検出した旨を車載ディスプレイ上に表示させる（ステップＳ２３）。

一方、異常検出対象の蓄電装置の電圧が所定値γ以上であると判定した場合（ステップＳ２２のＮＯ）、蓄電装置異常検出部１２は、出力装置９に対して制御信号を出力することなく、ステップＳ２４を実行する。

その後、蓄電装置異常検出部１２は、全ての蓄電装置の異常検出を試みたか否かを判定する（ステップＳ２４）。全ての蓄電装置の異常検出を未だ試みていないと判定した場合（ステップＳ２４のＮＯ）、蓄電装置異常検出部１２は、異常検出対象の蓄電装置を別の蓄電装置に切り換えた上で（ステップＳ２５）、ステップＳ２１以降の処理を実行する。全ての蓄電装置の異常検出を試みたと判定した場合（ステップＳ２４のＹＥＳ）、蓄電装置異常検出部１２は、蓄電装置の何れかにおける異常を検出したか否かを判定する（ステップＳ２６）。

蓄電装置の何れかで異常を検出したと判定した場合（ステップＳ２６のＹＥＳ）、蓄電装置異常検出部１２は、電気負荷２０と正常な蓄電装置と発電装置２３とを導通させ、且つ、発電装置２３の発電電圧が所定範囲内となるように制御する（ステップＳ２７）。

具体的には、蓄電装置異常検出部１２は、第１蓄電装置２１のみで異常を検出したと判定した場合、第１スイッチ５及び第２スイッチ６を遮断状態にし、且つ第３スイッチ７及び第４スイッチ８を導通状態にする。これにより、蓄電装置異常検出部１２は、電気負荷２０と第２蓄電装置２２と発電装置２３とを導通させる。異常が検出されていない第２蓄電装置２２又は発電装置２３から電気負荷２０に継続的に電力を供給できるようにしながら発電装置２３の発電電圧で第２蓄電装置２２を充電できるようにするためである。また、蓄電装置異常検出部１２は、発電装置２３の発電電圧が所定範囲内となるように制御する。過度の高電圧が電気負荷２０に印加されないようにするためである。

或いは、蓄電装置異常検出部１２は、第２蓄電装置２２のみで異常を検出したと判定した場合、第１スイッチ５及び第２スイッチ６を導通状態にし、且つ第３スイッチ７及び第４スイッチ８を遮断状態にする。これにより、蓄電装置異常検出部１２は、電気負荷２０と第１蓄電装置２１と発電装置２３とを導通させる。異常が検出されていない第１蓄電装置２１又は発電装置２３から電気負荷２０に継続的に電力を供給できるようにしながら発電装置２３の発電電圧で第１蓄電装置２１を充電できるようにするためである。また、蓄電装置異常検出部１２は、発電装置２３の発電電圧が所定範囲内となるように制御する。過度の高電圧が電気負荷２０に印加されないようにするためである。

なお、１又は複数の蓄電装置で異常を検出した場合であっても、正常な蓄電装置が複数存在する場合には、蓄電装置異常検出部１２は、電気負荷２０に接続された正常な蓄電装置に発電装置２３を接続する必要はない。複数の正常な蓄電装置を順番に充電用蓄電装置又は放電用蓄電装置として利用しながら、状態切換部１１によるマルチポート電源供給ユニット１００Ｂの動作状態の切り換えを継続させることができるためである。

また、蓄電装置異常検出部１２は、１つの蓄電装置の異常を検出した場合に、残りの全ての蓄電装置の異常検出を試みることなく、電気負荷２０と別の蓄電装置と発電装置２３とを導通させ、発電装置２３の発電電圧が所定範囲内となるように制御してもよい。

このように、蓄電装置異常検出部１２は、異常検出対象の蓄電装置を発電装置２３から切り離した上でその蓄電装置の電圧に基づいてその蓄電装置の異常の有無を判断する。そのため、蓄電装置異常検出部１２は、蓄電装置の異常の有無を正確に判断できる。

また、蓄電装置異常検出部１２は、蓄電装置が正常であれば実現されるはずの蓄電装置の電圧状態の存否に基づいてその蓄電装置の異常の有無を判断する。そのため、蓄電装置異常検出部１２は、蓄電装置の異常の有無を正確に判断できる。

また、蓄電装置異常検出部１２は、１又は複数の蓄電装置で異常を検出した場合であっても、少なくとも１つの蓄電装置が正常であれば、マルチポート電源供給ユニット１００Ｂの動作を継続させることができる。すなわち、正常な蓄電装置から電気負荷２０に継続的に電力を供給できる。

次に、図１１を参照しながら、本発明のさらに別の実施例に係るマルチポート電源供給ユニット１００Ｃについて説明する。なお、図１１は、マルチポート電源供給ユニット１００Ｃの構成例を示す機能ブロック図である。

マルチポート電源供給ユニット１００Ｃは、エンジン、電動モータ等を駆動源とする車両に搭載される車載装置である。第３電圧センサ４、第４電圧センサ４０、及びスイッチ異常検出部１３以外の構成は、マルチポート電源供給ユニット１００Ｂにおける構成と同じであるため、その説明を省略する。また、図１１のマルチポート電源供給ユニット１００Ｃを含む電源システムは、マルチポート電源供給ユニット１００Ｂを含む電源システムと同じであるため、その概略回路図の図示を省略する。

制御装置１Ｃは、マルチポート電源供給ユニット１００Ｃの動作を制御する装置である。本実施例では、制御装置１Ｃは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。そして、制御装置１Ｃは、充放電状態判定部１０、状態切換部１１、蓄電装置異常検出部１２、スイッチ異常検出部１３等の各種機能要素に対応するプログラムをＲＯＭ又はＲＡＭから読み出し、各種機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。具体的には、制御装置１Ｃは、第１電圧センサ２、第２電圧センサ３、第３電圧センサ４、第４電圧センサ４０等の出力を受けて、各種機能要素に対応する演算を実行し、その演算結果に基づいて第１スイッチ５、第２スイッチ６、第３スイッチ７、第４スイッチ８、出力装置９等を制御する。

第３電圧センサ４、第４電圧センサ４０は、第１電圧センサ２及び第２電圧センサ３と同様、マルチポート電源供給ユニット１００Ｃの動作に必要な電圧を検出する装置である。本実施例では、第３電圧センサ４は、入出力ポートＰ１の電圧を検出するために取り付けられ、入出力ポートＰ１の電圧を所定周期で繰り返し検出し、検出した電圧値を制御装置１Ｃに対して出力する。また、第４電圧センサ４０は、入出力ポートＰ４の電圧を検出するために取り付けられ、入出力ポートＰ４の電圧を所定周期で繰り返し検出し、検出した電圧値を制御装置１Ｃに対して出力する。

スイッチ異常検出部１３は、マルチポート電源供給ユニット１００Ｃを構成するスイッチの異常を検出する機能要素である。本実施例では、スイッチ異常検出部１３は、第１スイッチ５、第２スイッチ６、第３スイッチ７、及び第４スイッチ８のうちの少なくとも１つにおける異常を検出する。

具体的には、スイッチ異常検出部１３は、発電装置２３の発電電圧を、何れの蓄電装置の電圧よりも高い値に設定する。

その上で、スイッチ異常検出部１３は、電気負荷２０が接続される入出力ポートＰ１の電圧、充電用蓄電装置が接続される入出力ポートの電圧（以下、「充電用蓄電装置電圧」とする。）、放電用蓄電装置が接続される入出力ポートの電圧（以下、「放電用蓄電装置電圧」とする。）、及び、発電装置２３が接続される入出力ポートＰ４の電圧を取得し、取得した電圧に基づいてスイッチの異常を検出する。

より具体的には、スイッチ異常検出部１３は、入出力ポートＰ１の電圧と充電用蓄電装置電圧とが等しく、且つ、放電用蓄電装置電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが等しく、且つ、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが異なる場合に、スイッチに異常がないと判断する。すなわち、スイッチ異常検出部１３は、入出力ポートＰ１の電圧と充電用蓄電装置電圧とが異なる場合、或いは、放電用蓄電装置電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが異なる場合、或いは、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが等しい場合に、スイッチに異常があると判断する。

マルチポート電源供給ユニット１００Ｃでは、入出力ポートＰ１と充電用蓄電装置が接続される入出力ポートとの間のスイッチが正常であれば、入出力ポートＰ１の電圧と充電用蓄電装置電圧とが等しくなるためである。

また、マルチポート電源供給ユニット１００Ｃでは、放電用蓄電装置が接続される入出力ポートと入出力ポートＰ４との間のスイッチが正常であれば、放電用蓄電装置電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが等しくなるためである。

また、マルチポート電源供給ユニット１００Ｃでは、全てのスイッチが正常であれば、充電回路と電力供給回路とが電気的に分離されるので、発電装置２３の発電電圧が何れの蓄電装置の電圧よりも高く設定されている限り、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが等しくなることはないためである。

その後、少なくとも１つのスイッチが異常であると判定した場合、スイッチ異常検出部１３は、全てのスイッチを導通状態に切り換える。異常のあるスイッチが１つでもあれば、状態切換部１１による制御ではマルチポート電源供給ユニット１００Ｃを期待通りに動作させることができないためである。また、次善の動作状態でマルチポート電源供給ユニット１００Ｃの動作を継続させるためである。また、スイッチ異常検出部１３は、発電装置２３に対して制御信号を出力し、発電装置２３の発電電圧が所定範囲内となるように発電装置２３を制御する。なお、所定範囲は、例えば、所定値α（例えば１３Ｖである。）以下で、且つ、所定値β（例えば１２Ｖである。）以上の範囲である。過度の高電圧が電気負荷２０に印加されないようにするためである。

ここで、図１２を参照しながら、スイッチ異常検出部１３がスイッチの異常を検出する処理（以下、「スイッチ異常検出処理」とする。）について説明する。なお、図１２は、スイッチ異常検出処理の流れを示すフローチャートである。制御装置１Ｃは、所定周期で繰り返しこのスイッチ異常検出処理を実行する。なお、制御装置１Ｃは、例えば、車両始動時等の所定のタイミングでこのスイッチ異常検出処理を実行してもよい。

最初に、制御装置１Ｃのスイッチ異常検出部１３は、発電装置２３が発電中であれば、発電装置２３の発電を中止させる（ステップＳ３１）。蓄電装置の電圧を取得する際に、発電装置２３の発電電圧が蓄電装置の電圧に影響しないようにするためである。なお、この場合、放電用蓄電装置は、入出力ポートＰ１を介して電気負荷２０に接続され、充電用蓄電装置は、入出力ポートＰ４を介して発電装置２３に接続されている。

その後、スイッチ異常検出部１３は、マルチポート電源供給ユニット１００Ｃを構成する複数の蓄電装置のそれぞれの電圧を取得し、それらの電圧のうちで最も高い電圧を基準電圧ＲＶとして導き出す（ステップＳ３２）。

その後、スイッチ異常検出部１３は、基準電圧ＲＶに所定値ΔＲＶを加えた値を発電装置２３の発電電圧として設定する（ステップＳ３３）。スイッチに異常が無ければ入出力ポートＰ４の電圧が何れの蓄電装置の電圧よりも高くなる状況を作り出すためである。

その後、スイッチ異常検出部１３は、発電装置２３による発電を開始させる（ステップＳ３４）。スイッチの異常を検出可能な状況を作り出すためである。

その後、スイッチ異常検出部１３は、所定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３５）。本実施例では、所定条件は、入出力ポートＰ１の電圧と充電用蓄電装置電圧とが等しく、且つ、放電用蓄電装置電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが等しく、且つ、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが異なるという条件である。

具体的には、スイッチ異常検出部１３は、充電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ３の電圧とが等しく、且つ、入出力ポートＰ２の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが等しく、且つ、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが異なるという条件を満たすか否かを判定する。

或いは、スイッチ異常検出部１３は、充電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ２の電圧とが等しく、且つ、入出力ポートＰ３の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが等しく、且つ、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが異なるという条件を満たすか否かを判定する。

所定条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ３５のＮＯ）、スイッチ異常検出部１３は、出力装置９に対して制御信号を出力し、スイッチの異常を検出した旨を車載ディスプレイ上に表示させる（ステップＳ３６）。

具体的には、スイッチ異常検出部１３は、充電用蓄電装置が第１蓄電装置２１であったならば、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ３の電圧とが異なると判断した場合に、第３スイッチ７が異常である旨を車載ディスプレイ上に表示させる。また、スイッチ異常検出部１３は、入出力ポートＰ２の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが異なると判断した場合に、第２スイッチ６が異常である旨を車載ディスプレイ上に表示させる。また、スイッチ異常検出部１３は、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが等しいと判断した場合に、第１スイッチ５及び第４スイッチ８の少なくとも一方が異常である旨を車載ディスプレイ上に表示させる。

或いは、スイッチ異常検出部１３は、充電用蓄電装置が第２蓄電装置２２であったならば、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ２の電圧とが異なると判断した場合に、第１スイッチ５が異常である旨を車載ディスプレイ上に表示させる。また、スイッチ異常検出部１３は、入出力ポートＰ３の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが異なると判断した場合に、第４スイッチ８が異常である旨を車載ディスプレイ上に表示させる。また、スイッチ異常検出部１３は、入出力ポートＰ１の電圧と入出力ポートＰ４の電圧とが等しいと判断した場合に、第２スイッチ６及び第３スイッチ７の少なくとも一方が異常である旨を車載ディスプレイ上に表示させる。

一方、所定条件を満たすと判定した場合（ステップＳ３５のＹＥＳ）、スイッチ異常検出部１３は、出力装置９に対して制御信号を出力することなく、ステップＳ３７を実行する。

その後、スイッチ異常検出部１３は、マルチポート電源供給ユニット１００Ｃの全ての動作状態におけるスイッチ異常の検出を試みたか否かを判定する（ステップＳ３７）。本実施例では、第１の動作状態及び第２の動作状態のそれぞれにおけるスイッチ異常の検出を試みたか否かを判定する。なお、第１の動作状態は、第１蓄電装置２１を放電用蓄電装置とし第２蓄電装置２２を充電用蓄電装置とする動作状態であり、第２の動作状態は、第２蓄電装置２２を放電用蓄電装置とし第１蓄電装置２１を充電用蓄電装置とする動作状態である。

全ての動作状態におけるスイッチ異常の検出を未だ試みていないと判定した場合（ステップＳ３７のＮＯ）、スイッチ異常検出部１３は、マルチポート電源供給ユニット１００Ｃの動作状態を別の動作状態に切り換えた上で（ステップＳ３８）、ステップＳ３１以降の処理を実行する。全ての動作状態におけるスイッチ異常の検出を試みたと判定した場合（ステップＳ３７のＹＥＳ）、スイッチ異常検出部１３は、スイッチの何れかにおける異常を検出したか否かを判定する（ステップＳ３９）。

スイッチの何れかで異常を検出したと判定した場合（ステップＳ３９のＹＥＳ）、スイッチ異常検出部１３は、全てのスイッチを導通状態に切り換え、且つ、発電装置２３の発電電圧が所定範囲内となるように制御する（ステップＳ４０）。

具体的には、スイッチ異常検出部１３は、第１スイッチ５〜第４スイッチ８の全てを導通状態にする。これにより、スイッチ異常検出部１３は、第１スイッチ５又は第２スイッチ６に異常が検出された場合であっても、第３スイッチ６及び第４スイッチ７を通じて発電装置２３から電気負荷２０に電力を供給できる。また、スイッチ異常検出部１３は、第３スイッチ７又は第４スイッチ８に異常が検出された場合であっても、第１スイッチ５及び第２スイッチ６を通じて発電装置２３から電気負荷２０に電力を供給できる。

また、スイッチ異常検出部１３は、発電装置２３の発電電圧が所定範囲内となるように制御する。過度の高電圧が電気負荷２０に印加されないようにするためである。

また、スイッチ異常検出部１３は、何れのスイッチで異常を検出した場合であっても全てのスイッチを導通状態に切り換える。そのため、スイッチ異常検出部１３は、何れか１つのスイッチで異常を検出した時点で、マルチポート電源供給ユニット１００Ｃが実現し得る動作状態のうちの全てにおけるスイッチ異常の検出を試みることなく、全てのスイッチを導通状態に切り換えてもよい。

なお、スイッチ異常検出部１３は、蓄電装置が接続される入出力ポートを経由して入出力ポートＰ１と入出力ポートＰ４とを結ぶ経路が２本以上正常に機能する場合には、全てのスイッチを導通状態に切り換えなくてもよい。例えば、スイッチ異常検出部１３は、特定の蓄電装置と発電装置２３との間のスイッチが遮断（オフ）固着したと判断した場合には、その特定の蓄電装置が接続される入出力ポートを経由する経路のみを切り離す。その上で、スイッチ異常検出部１３は、状態切換部１１によるマルチポート電源供給ユニット１００Ｃの動作状態の切り換えを継続させてもよい。

このように、スイッチ異常検出部１３は、スイッチが正常であれば実現されるはずの入出力ポートＰ１〜Ｐ４のそれぞれにおける電圧の大小関係に基づいてスイッチの異常の有無を判断する。そのため、スイッチ異常検出部１３は、スイッチの異常の有無を正確に判断できる。

また、スイッチ異常検出部１３は、何れか１つのスイッチで異常を検出した場合に全てのスイッチを導通状態に切り換える。そのため、スイッチ異常検出部１３は、入出力ポートＰ１と入出力ポートＰ４とを結ぶ経路の全てが同時に遮断状態とならない限り、マルチポート電源供給ユニット１００Ｃの動作を継続させることができる。すなわち、発電装置２３から電気負荷２０に電力を供給できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、マルチポート電源供給ユニット１００Ａは、蓄電装置異常検出部１２及びスイッチ異常検出部１３の少なくとも一方を備えるようにしてもよい。また、マルチポート電源供給ユニット１００Ｂは、蓄電装置異常検出部１２の代わりにスイッチ異常検出部１３を備えるようにしてもよい。

１、１Ａ・・・制御装置 ２・・・第１電圧センサ ３・・・第２電圧センサ ４・・・第３電圧センサ ５、５Ａ、６、６Ａ、７、７Ａ、８、８Ａ・・・スイッチ １０・・・充放電状態判定部 １１、１１Ａ・・・状態切換部１２・・・蓄電装置異常検出部１３・・・スイッチ異常検出部 ２０・・・電気負荷 ２１・・・第１蓄電装置 ２２・・・第２蓄電装置 ２３・・・発電装置 ２４・・・始動装置 ４０・・・第４電圧センサ １００、１００Ａ・・・マルチポート電源供給ユニット

Claims (9)

1. 電気負荷が接続される第１ポートと、
   第１蓄電装置が接続される第２ポートと、
   第２蓄電装置が接続される第３ポートと、
   発電装置が接続される第４ポートと、
   前記第１ポートと前記第２ポートとの間に配置される第１スイッチと、
   前記第２ポートと前記第４ポートとの間に配置される第２スイッチと、
   前記第１ポートと前記第３ポートとの間に配置される第３スイッチと、
   前記第３ポートと前記第４ポートとの間に配置される第４スイッチと、
   前記第１スイッチを導通し、前記第２スイッチを遮断し、前記第３スイッチを遮断し、且つ、前記第４スイッチを導通する第１状態と、前記第１スイッチを遮断し、前記第２スイッチを導通し、前記第３スイッチを導通し、且つ、前記第４スイッチを遮断する第２状態とを切り換える状態切換部と、
   を備える車両用電源装置。
2. 前記状態切換部は、前記第１状態において、前記発電装置と切り離した状態で前記第１蓄電装置から前記電気負荷に給電させ、且つ、前記発電装置により前記第２蓄電装置を充電させる、
   請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記状態切換部は、前記第２状態において、前記発電装置と切り離した状態で前記第２蓄電装置から前記電気負荷に給電させ、且つ、前記発電装置により前記第１蓄電装置を充電させる、
   請求項１又は２に記載の車両用電源装置。
4. 前記第１スイッチ及び前記第３スイッチは、導通状態を制御可能なスイッチング素子で構成され、
   前記第１スイッチは、前記電気負荷と前記第１蓄電装置との間を徐々に導通させるよう構成され、
   前記第３スイッチは、前記電気負荷と前記第２蓄電装置との間を徐々に導通させるよう構成される、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の車両用電源装置。
5. 前記第１スイッチ及び前記第３スイッチは、ディプレッション型電界効果トランジスタで構成され、ゲート電圧を徐々にゼロに近づけることによってドレイン電流を徐々に増大させ、或いは、エンハンスメント型電界効果トランジスタで構成され、ゲート電圧を徐々にゼロから遠ざけることによってドレイン電流を徐々に増大させる、
   請求項１乃至４の何れか一項に記載の車両用電源装置。
6. 前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置の充放電状態を判定する充放電状態判定部を備え、
   前記状態切換部は、前記第１蓄電装置の充放電状態又は前記第２蓄電装置の充放電状態が所定状態となった場合に、前記第１状態と前記第２状態とを切り換える、
   請求項１乃至５の何れか一項に記載の車両用電源装置。
7. 前記所定状態は、蓄電電圧に基づいて定められる、
   請求項１乃至６の何れか一項に記載の車両用電源装置。
8. 前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のうちの少なくとも１つの異常を検出する蓄電装置異常検出部を備える、
   請求項１乃至７の何れか一項に記載の車両用電源装置。
9. 前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチのうちの少なくとも１つの異常を検出するスイッチ異常検出部を備える、
   請求項１乃至８の何れか一項に記載の車両用電源装置。

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