JP6244987B2 - 電源システム - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池から電気負荷への電力供給を可能にする電源システムに関する。

例えば、車両に搭載される車載電源システムとして、複数の蓄電池（例えば鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池）を用い、これら各蓄電池を使い分けながら車載の各種電気負荷に対して電力を供給する構成が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−８０７０６号公報

上記のように２つの蓄電池を用いる電源システムにおいて、２つの蓄電池の一方から電気負荷に対して電力供給を行い、状況に応じて電力供給元の蓄電池を切り替える構成が考えられる。具体的には、各蓄電池と電気負荷とをそれぞれ接続するとともに、その接続経路上にそれぞれスイッチを設け、そのスイッチを状況に応じて適宜オンオフする構成にする。このような構成にすることで、電気負荷に対して安定して電力を供給することが可能になる。また、両スイッチの一方がオン状態とされる場合に他方をオフ状態にする制御を行うことで、２つの蓄電池間が導通状態とされることによる不都合（例えば、電池間充電が生じ電力損失が発生すること）を抑制することが可能になる。

ここで、電力供給元の蓄電池を切り替える際、２つの蓄電池と電気負荷との間に設けられた２つのスイッチにおいて、一方をオン状態からオフ状態へ、他方をオフ状態からオン状態へと制御することになる。このスイッチの切り替え制御に伴い、両スイッチが一時的に共にオフ状態になることが懸念される。両スイッチが共にオフ状態とされることで、電気負荷において瞬間的な電源失陥が生じることが懸念される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電気負荷への電力供給元の蓄電池を切り替える際における電源失陥を抑制することを主たる目的とする。

本発明は、二次電池よりなる第１蓄電池（２０）及び第２蓄電池（３０）から電気負荷（４３）に対する電力の供給を可能とする電源システムであって、前記第１蓄電池と前記電気負荷とを電気的に接続する第１経路（Ｌ３）に設けられる第１スイッチ（５３）と、前記第２蓄電池と前記電気負荷とを電気的に接続する第２経路（Ｌ４）に設けられる第２スイッチ（５４）と、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうち一方の指令信号を開放信号から閉鎖信号に切り替える場合に他方の指令信号を閉鎖信号から開放信号に切り替えるようにして前記各スイッチの指令信号を出力するスイッチ制御部（６０）と、前記スイッチ制御部から出力される前記指令信号が入力され、前記指令信号が閉鎖状態から開放状態に切り替えられる際にその信号の切り替えを一時的に遅らせて前記各スイッチの開閉を切り替える信号処理回路部（７０）と、を備えることを特徴とする。

本発明では、スイッチ制御部によって、原則的に第１スイッチと第２スイッチとが共に閉鎖状態にされないように制御を行う。このような制御を行うことで、両スイッチが共に閉鎖状態にされることに伴う不都合、例えば、第１蓄電池及び第２蓄電池が導通状態とされることで電力損失が生じるといった不都合を抑制している。

また、両スイッチが共に閉鎖状態になると各蓄電池における電力損失の懸念が生じるのに対し、両スイッチが共に開放状態になると電気負荷の電源失陥の懸念が生じることになるため、両スイッチが共に閉鎖状態及び開放状態のいずれかにならないようにすることが望ましい。ただし、各蓄電池の電力損失と電気負荷の電源失陥とを比べると、後者の方が避けるべき状況であると考えられる。

この点、上記構成では、スイッチ制御部の出力側において信号処理回路部を設けることにより、電気負荷の電源失陥を積極的に阻止するようにしている。この場合、信号処理回路部は、スイッチの開閉状態を変更する指令信号が閉鎖信号から開放信号に切り替えられる際に、指令信号の切り替えを一時的に遅らせるようにしている。この指令信号の切り替えの一時的な遅れ（オフディレイ）により、電力損失が過剰に生じることを抑制しつつ、電気負荷の電源失陥の抑制を図ることができる。

本実施形態の電源システムを示す電気回路図。 第１状態における各スイッチの状態を示す図。 第２状態における各スイッチの状態を示す図。 第３状態における各スイッチの状態を示す図。 第４状態における各スイッチの状態を示す図。 第５状態における各スイッチの状態を示す図。 制御部と各スイッチとの接続を示す図。 信号処理回路部の電気的構成を示す図。 ディレイ回路の動作を示すタイミングチャート。 信号処理回路部の動作を示すタイミングチャート。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の電池ユニットは車両に搭載される車載電源システムに適用されるものであり、車両は、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行するものである。また、車両は、いわゆるアイドリングストップ機能を有している。

図１に示すように、本電源システムは、回転機１０、鉛蓄電池２０、リチウムイオン蓄電池３０、スタータ４１、各種の電気負荷４２，４３、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４を備えている。

このうち、リチウムイオン蓄電池３０と各スイッチ５１〜５６とは筐体（収容ケース）に収容されることで一体化され、電池ユニットＵとして構成されている。また、電池ユニットＵは、電池制御手段を構成する制御部６０を有しており、各スイッチ５１〜５６と制御部６０とは同一の基板に実装された状態で筐体内に収容されている。

電池ユニットＵには外部端子として第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２、第３端子Ｐ３が設けられており、第１端子Ｐ１には鉛蓄電池２０とスタータ４１と電気負荷４２とが接続され、第２端子Ｐ２には回転機１０が接続され、第３端子Ｐ３には電気負荷４３が接続されるようになっている。この場合、第１端子Ｐ１にはハーネスＨ１を介して鉛蓄電池２０等が接続され、第２端子Ｐ２にはハーネスＨ２を介して回転機１０が接続され、第３端子Ｐ３にはハーネスＨ３を介して電気負荷４３が接続される。第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２とは、いずれも回転機１０の入出力の電流が流れる大電流入出力端子となっている。

回転機１０の回転軸は、図示しないエンジンのクランク軸に対してベルト等により駆動連結されており、クランク軸の回転によって回転機１０の回転軸が回転するとともに、回転機１０の回転軸の回転によってクランク軸が回転する。この場合、回転機１０は、クランク軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、クランク軸に回転力を付与する動力出力機能とを備え、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を構成するものとなっている。また、回転機１０の動力出力について言えば、アイドリングストップ制御でエンジン再始動が行われる場合に、回転機１０によりエンジンが再始動される。また、車両走行時において回転機１０による出力補助（アシスト）が可能となっている。

鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とは回転機１０に対して並列に電気接続されており、回転機１０の発電電力により各蓄電池２０，３０の充電が可能となっている。また、回転機１０は、各蓄電池２０，３０からの給電により駆動されるものとなっている。

鉛蓄電池２０は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池３０は、鉛蓄電池２０に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及び、エネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池３０は、複数の電池セルを直列に接続してなる組電池により構成されている。

電池ユニットＵ内には、ユニット内電気経路として、各端子Ｐ１〜Ｐ３及びリチウムイオン蓄電池３０を相互に接続する複数の接続経路Ｌ１〜Ｌ４が設けられている。このうち、
・第１接続経路Ｌ１は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２とを接続する電気経路であり、
・第２接続経路Ｌ２は、第１接続経路Ｌ１上の接続点Ｎ１（電池接続点）とリチウムイオン蓄電池３０とを接続する電気経路であり、
・第３接続経路Ｌ３は、第１接続経路Ｌ１上の接続点Ｎ２と第３端子Ｐ３とを接続する電気経路であり、
・第４接続経路Ｌ４は、第２接続経路Ｌ２の接続点Ｎ３と第３接続経路Ｌ３の接続点Ｎ４（負荷接続点）とを接続する電気経路である。
このうち第１接続経路Ｌ１と第２接続経路Ｌ２とが「主接続経路」に相当し、第３接続経路Ｌ３と第４接続経路Ｌ４とが「副接続経路」に相当する。

そして、
・第１接続経路Ｌ１（詳しくはＮ１−Ｎ２の間）にＰ−ＭＯＳスイッチ５１が設けられ、
・第２接続経路Ｌ２（詳しくはＮ１−Ｎ３の間）にＰ−ＳＭＲスイッチ５２が設けられ、
・第３接続経路Ｌ３（詳しくはＮ２−Ｎ４の間）にＳ−ＭＯＳスイッチ５３が設けられ、
・第４接続経路Ｌ４（詳しくはＮ３−Ｎ４の間）にＳ−ＳＭＲスイッチ５４が設けられている。
これら各スイッチ５１〜５４は、いずれも２×ｎ個のＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチ）を備え、その２つ一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。この寄生ダイオードによって、各スイッチ５１〜５４をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が完全に遮断される。なお、第１接続経路Ｌ１及び第２接続経路Ｌ２には、回転機１０と各蓄電池２０，３０との間で比較的大きな電流が流れることが想定される大電流経路である。また、第３接続経路Ｌ３及び第４接続経路Ｌ４は、接続経路Ｌ１，Ｌ２に比べて小さい電流が流れることが想定される小電流経路である。そこで、接続経路Ｌ１，Ｌ２に設けられるスイッチ５１，５２は、接続経路Ｌ３，Ｌ４に設けられるスイッチ５３，５４に比べて、許容電流量の大きなものを用いている。具体的には、スイッチ５１，５２として、スイッチ５３，５４と比べて多くのＭＯＳＦＥＴを並列接続して用いることで、許容電流量を大きくしている。

また、電池ユニットＵには、ユニット内のスイッチ５１，５３を介さずに、鉛蓄電池２０を回転機１０及び電気負荷４３に接続可能とするバイパス経路Ｂ１，Ｂ２が設けられている。具体的には、本実施形態の電池ユニットＵには第４端子Ｐ４が設けられており、第４端子Ｐ４には、ヒューズ４４を介して、鉛蓄電池２０、スタータ４１及び電気負荷４２が接続されている。また、第４端子Ｐ４は、電池ユニットＵの内部において、第１接続経路Ｌ１上の接続点Ｎ１と、第１バイパス経路Ｂ１によって接続されている。第１バイパス経路Ｂ１上には、第４端子Ｐ４と接続点Ｎ１との接続を遮断状態又は導通状態にする第１バイパススイッチ５５が設けられている。

また、電池ユニットＵの内部において、第１接続経路Ｌ１上の接続点Ｎ１と第３端子Ｐ３とを接続するように第２バイパス経路Ｂ２が設けられている。第２バイパス経路Ｂ２上には、接続点Ｎ１と第３端子Ｐ３との接続を遮断状態又は導通状態にする第２バイパススイッチ５６が設けられている。

第１バイパススイッチ５５及び第２バイパススイッチ５６は、常閉式のリレースイッチである。第１バイパス経路Ｂ１により、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１を迂回して鉛蓄電池２０と回転機１０及びリチウムイオン蓄電池３０とが接続される。また、第１バイパス経路Ｂ１と第２バイパス経路Ｂ２とが直列接続されることにより、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３を迂回して鉛蓄電池２０と電気負荷４３とが接続される。

制御部６０は、各スイッチ５１〜５４のオン（閉鎖）とオフ（開放）との切り替えを行う。例えば、各蓄電池２０，３０の放電時において、スイッチ５１〜５４は、基本的に鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０の接続を遮断するように制御され、鉛蓄電池２０からリチウムイオン蓄電池３０に電流が流れること、及び、リチウムイオン蓄電池３０から鉛蓄電池２０に対して電流が流れることが抑制される。これにより、両方の蓄電池間で電流が流れることに伴う電力損失を抑制することができる。

また、制御部６０は、電池ユニット外のＥＣＵ１００（電子制御装置）に接続されている。つまり、これら制御部６０及びＥＣＵ１００は、ＣＡＮ等の通信ネットワークにより接続されて相互に通信可能となっており、制御部６０及びＥＣＵ１００に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。ＥＣＵ１００は、アイドリングストップ制御を実施する。アイドリングストップ制御とは、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるものである。

電気負荷４３は、供給電力の電圧が概ね一定であるか、又は、電圧変動が所定範囲内であり安定していることが要求される定電圧要求電気負荷である。電気負荷４３には、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３を介して鉛蓄電池２０が接続されるとともに、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４を介してリチウムイオン蓄電池３０が接続されており、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０のいずれかからの給電が行われるようになっている。

電気負荷４３の具体例としては車載ナビゲーション装置や車載オーディオ装置が挙げられる。例えば、供給電力の電圧が一定ではなく大きく変動している場合、又は、前記所定範囲を超えて大きく変動している場合には、電圧が瞬時的に最低動作電圧よりも低下して、車載ナビゲーション装置等の動作がリセットする不具合が生じる。そこで、電気負荷４３へ供給される電力は、電圧が最低動作電圧よりも低下することのない一定の値に安定していることが要求される。

電気負荷４２は、電気負荷４３（定電圧要求電気負荷）及びスタータ４１以外の一般的な電気負荷である。電気負荷４２の具体例としてはヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等が挙げられる。また、電気負荷４２には、所定の駆動条件が成立することで停止状態から駆動状態に移行し、その条件が成立しなくなると停止状態に戻る駆動負荷が含まれる。駆動負荷は例えば、パワーステアリングや、パワーウィンドウなどである。スタータ４１及び電気負荷４２は、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１に対して鉛蓄電池２０の側に電気接続されており、スタータ４１及び電気負荷４２への電力供給は主に鉛蓄電池２０が分担することとしている。

回転機１０は、エンジンのクランク軸の回転エネルギにより発電するものである。回転機１０で発電した電力は、電気負荷４２，４３へ供給されるとともに、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０へ供給される。エンジンの駆動が停止して回転機１０で発電が実施されていない場合には、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０から回転機１０、スタータ４１及び電気負荷４２，４３へ電力が供給される。各蓄電池２０，３０から回転機１０、スタータ４１及び電気負荷４２〜４３への放電量、及び、回転機１０から各蓄電池２０，３０への充電量は、各蓄電池２０，３０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ：充電状態、即ち、満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）が過充放電とならない範囲（適正範囲）となるよう制御される。

制御部６０は、リチウムイオン蓄電池３０の温度、出力電圧及び充放電電流を検出し、その検出値に基づいてリチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣを算出する。また、制御部６０は、鉛蓄電池２０の温度、出力電圧及び充放電電流を検出し、その検出値に基づいて鉛蓄電池２０のＳＯＣを算出する。制御部６０は、各蓄電池のＳＯＣに基づいて各スイッチ５１〜５４をオフオンし、そのＳＯＣが適正範囲となるように制御を行う。また、各スイッチ５１〜５４にはそれぞれ電流センサが設けられており、制御部６０は、各スイッチ５１〜５４に流れる電流の検出値をそれぞれ取得する。また、電池ユニットＵの端子Ｐ１〜Ｐ３には電圧センサが設けられており、制御部６０は端子Ｐ１〜Ｐ３の電圧の検出値をそれぞれ取得する。

本実施形態では、車両の回生エネルギにより回転機１０を発電させて両蓄電池２０，３０（主にはリチウムイオン蓄電池３０）に充電させる減速回生を行っている。この減速回生は、車両が減速状態であること、エンジンへの燃料噴射をカットしていること等の条件が成立した時にＥＣＵ１００の制御により実施される。

ここで、両蓄電池２０，３０は回転機１０に対して並列接続されている。このため、回転機１０により発電された電力を充電する際には、端子電圧の低い方の蓄電池に対して優先的に充電がなされることになる。回生発電時には、リチウムイオン蓄電池３０の端子電圧が鉛蓄電池２０の端子電圧より低くなる機会が多くなるようにして、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウムイオン蓄電池３０に対する充電が実施されるようになっている。こうした設定は、両蓄電池２０，３０の開放端電圧及び内部抵抗値を設定することで実現可能であり、開放端電圧の設定は、リチウムイオン蓄電池３０の正極活物質、負極活物質及び電解液を選定することで実現可能である。

また、本実施形態では、アイドリングストップ制御によりエンジンを自動停止させた後、回転機１０の駆動によりエンジンを自動で再始動させる。更に、その再始動の後には、車両の速度が所定速度に達するまで、回転機１０によってクランク軸にトルクを付与する出力補助（発進アシスト）を実施する。また、車両の走行中において、ドライバによりアクセルペダルが踏み込まれて車両の加速を実施する際、回転機１０によってクランク軸にトルクを付与する出力補助（中間アシスト）を実施する。中間アシストは、登り急斜面を走行するときのように、クランク軸に高出力が要求される状況下においても実施される。発進アシスト及び中間アシストは共にＥＣＵ１００の制御により実施される。発進アシスト及び中間アシストを実施することで、車両の燃費を向上させることができる。

始動時、発進アシスト時、及び、中間アシスト時において、回転機１０の駆動に伴い、回転機１０がクランク軸に対して付与するトルクの量に応じた電流が回転機１０に対して電力を供給する蓄電池に流れる。この電流及び蓄電池の内部抵抗によって蓄電池の出力電圧が低下する。この回転機１０が付与するトルクに応じた蓄電池の出力電圧の低下により、定電圧要求電気負荷４３に供給される電力の電圧も一時的に低下し、予期せぬ動作のリセットが発生するおそれがある。

そこで、本実施形態では、制御部６０が各スイッチ５１〜５４の状態を車両の走行状態に応じて適切に制御することで、車両の走行中に定電圧要求電気負荷４３の動作がリセットされる不具合を抑制する。具体的には、各スイッチ５１〜５４は、下記第１状態〜第５状態とされる。

図２に示す第１状態では、スイッチ５１，５２，５４がオン状態とされ、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３のみがオフ状態とされている。この第１状態では、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態とされ、両蓄電池２０，３０と回転機１０及び電気負荷４３とが導通状態とされる。回生発電時には、両蓄電池２０，３０に対して充電を行うべくスイッチ状態を第１状態とする。また、アイドリングストップ再始動後の発進アシスト時においても、スイッチ状態を第１状態とする。

図３に示す第２状態では、スイッチ５１，５４がオン状態とされ、スイッチ５２，５３がオフ状態とされている。この第２状態では、鉛蓄電池２０と回転機１０とが導通状態とされ、電気負荷４３とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態とされる。また、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが遮断状態とされる。回転機１０によるアシストを行わない走行時（通常走行時）、アイドリングストップにおけるエンジン停止時、及び、アイドリングストップにおけるエンジン再始動時には、電気負荷４３に供給される電力の電圧の安定化を目的としてスイッチ状態を第２状態とする。

図４に示す第３状態では、スイッチ５２，５４がオン状態とされ、スイッチ５１，５３オフ状態とされている。この第３状態では、回転機１０及び電気負荷４３とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態とされる。また、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが遮断状態とされる。リチウムイオン蓄電池３０から回転機１０に対して電力供給を行い、リチウムイオン蓄電池３０の残存容量（充電率）を低下させて、回生発電時において生じる電力をリチウムイオン蓄電池３０により多く充電することを目的として、中間アシスト時には、基本的にスイッチ状態を第３状態とする。

図５に示す第４状態では、スイッチ５１，５３がオン状態とされ、スイッチ５２，５４がオフ状態とされている。この第４状態では、回転機１０及び電気負荷４３と鉛蓄電池２０とが導通状態とされる。また、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが遮断状態とされる。リチウムイオン蓄電池３０の過放電を防止すべく、ＩＧオン直後及び冷間始動時、及び、リチウムイオン蓄電池３０の残存容量が低下した場合には、スイッチ状態を第４状態とする。

図６に示す第５状態では、スイッチ５２，５３がオン状態とされ、スイッチ５１，５４がオフ状態とされている。この第５状態では、回転機１０とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態とされ、電気負荷４３と鉛蓄電池２０とが導通状態とされる。また、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが遮断状態とされる。中間アシスト時において、回転機１０に流れる電流が所定量以上であり、リチウムイオン蓄電池３０の出力電圧が大きく低下する場合には、スイッチ状態を第５状態とする。

上述の通り、第１状態では、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態とされ、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０と回転機１０及び電気負荷４３とが導通状態とされる。また、第２〜第５状態では、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが遮断状態とされ、回転機１０及び電気負荷４３のそれぞれが、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０のいずれか一方と導通状態とされる。

ここで、車載電源システムがＩＧオン状態とされている間に、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１に開異常（常時オフ異常）が生じると、鉛蓄電池２０に対して回転機１０から電力供給を実施することができない。この場合、鉛蓄電池２０から電気負荷４２に電力が供給され続ける結果、鉛蓄電池２０の充電率が低下していき、電気負荷４２はやがて電源失陥となる。そこで、第１バイパス経路Ｂ１を介して鉛蓄電池２０と回転機１０とを接続する構成にした。これにより、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１に開異常が生じた場合に、第１バイパススイッチ５５をオン状態とすることで、回転機１０から鉛蓄電池２０に対する電力供給が可能になる。

上記図２〜６に示した通り、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３とＳ−ＳＭＲスイッチ５４は、いずれか一方がオン状態とされる。これにより、鉛蓄電池２０又はリチウムイオン蓄電池３０から電気負荷４３に対して電力が供給される。ここで、車載電源システムがＩＧオン状態とされている間に、開異常などが原因でＳ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４が共にオフ状態とされると、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０のそれぞれから電気負荷４３に対する電力供給をすることができず、電気負荷４３が電源失陥となる。

そこで、図１に示される第１バイパス経路Ｂ１及び第２バイパス経路Ｂ２を介して鉛蓄電池２０と電気負荷４３とを接続し、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３又はＳ−ＳＭＲスイッチ５４に異常が生じたことを条件として、両バイパススイッチ５５，５６を共にオン状態にする操作（オン操作）を行う構成とした。これにより、両スイッチ５３，５４を介さずに鉛蓄電池２０から電気負荷４３に対する電力供給が可能になり、電気負荷４３における電源失陥を抑制することができる。

また、車載電源システムがＩＧオフ状態における電気負荷４２，４３への電力供給（いわゆる暗電流供給）は、リチウムイオン蓄電池３０が過放電となることを抑制するために、鉛蓄電池２０から行われることが望ましい。これは、リチウムイオン蓄電池が鉛蓄電池に比べて過放電による劣化度合いが大きいからである。また、ＭＯＳ−ＦＥＴを駆動するために要する電力消費（例えば、ゲート・リーク電流による電力消費）を抑制するために、暗電流供給中はスイッチ５１〜５４はオフ状態とすることが望ましい。

そこで、ＩＧオフ時に、第１バイパス経路Ｂ１及び第２バイパス経路Ｂ２を介して、鉛蓄電池２０から電気負荷４３への電力供給を実施する構成とした。つまり、制御部６０は、ＩＧオフを条件として、各バイパススイッチ５５，５６のオン操作を行う。なお、第１バイパス経路Ｂ１及び第２バイパス経路Ｂ２上に設けられている第１バイパススイッチ５５及び第２バイパススイッチ５６は、常閉式のリレースイッチであるため、リレースイッチを駆動するための電流が停止されるとオン状態となる。つまり、暗電流供給時において、スイッチを導通状態に保つことに伴う電力消費を抑制することができる。

また、電池ユニットＵの第４端子Ｐ４と、第１端子Ｐ１及び鉛蓄電池２０が接続される接続点Ｎ５との間には、ヒューズ４４が設けられている。第１バイパススイッチ５５がオン状態とされている間に第２端子Ｐ２又はハーネスＨ２に地絡が生じると、鉛蓄電池２０から地絡が生じた点に対して大電流が流れる。また、第１バイパススイッチ５５及び第２バイパススイッチ５６がオン状態とされている間に第３端子Ｐ３又はハーネスＨ３に地絡が生じると、鉛蓄電池２０から地絡が生じた点に対して大電流が流れる。このような大電流が流れる場合にヒューズ４４が溶断されることで、大電流が流れ続けることに伴う二次的な故障を抑制することができる。

ここで、バイパス経路Ｂ１，Ｂ２は直列接続されているため、バイパス経路Ｂ１，Ｂ２それぞれに対してヒューズ４４を設ける必要がなく部品点数を削減することができる。なお、ヒューズ４４を電池ユニットＵの外部に設ける構成としているため、ヒューズ４４が溶断された場合に容易に交換が可能である。

また、電池ユニットＵのリチウムイオン蓄電池３０と、電池ユニットＵの筐体（ＧＮＤ）との間には、ヒューズ４５が設けられている。Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２がオン状態とされている間に第２端子Ｐ２又はハーネスＨ２に地絡が生じると、リチウムイオン蓄電池３０から地絡が生じた点に対して大電流が流れる。このような大電流が流れる場合にヒューズ４５が溶断されることで、リチウムイオン蓄電池３０から大電流が流れ続けることに伴う二次的な故障を抑制することができる。

上述のように、本実施形態の電源システムは、スイッチ５１〜５４を第１〜第５状態へと適宜変更する。鉛蓄電池２０又はリチウムイオン蓄電池３０から電気負荷４３への給電を継続して実施する場合、上記第１〜第５状態に限らず、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４の少なくとも一方をオン状態にするとよい。

仮に上記第１〜第５状態とは異なりＳ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４が共にオン状態にされると、副接続経路Ｌ３，Ｌ４上の負荷接続点Ｎ４を介して、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０が導通状態とされ、蓄電池２０，３０の間で充放電が行われて電力損失が生じるおそれがある。そこで、負荷接続点Ｎ４を経由して蓄電池２０，３０の間が導通状態とされることを抑制するために、上記第１〜第５状態では、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４を、一方をオン状態としている場合に、他方をオフ状態にするようにしている。つまり、ＩＧオン状態において、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４の一方をオフ状態からオン状態に切り替える場合、その切り替えと同時に、他方をオン状態からオフ状態に切り替えるようにしている。

ここで、スイッチ５３，５４の一方をオフ状態からオン状態に切り替える際、同時に他方をオン状態からオフ状態に切り替えると、瞬間的にスイッチ５３，５４が共にオフ状態とされることが懸念される。スイッチ５３，５４が瞬間的に共にオフ状態とされると、電気負荷４３に対する電力供給が瞬断される。

そこで、本実施形態では、スイッチ５３，５４の一方をオフ状態からオン状態、他方をオン状態からオフ状態に切り替える際に、スイッチ５３，５４が共にオン状態となる第１オーバーラップ期間を設けている。つまり、原則的にスイッチ５３，５４が同時にオン状態にされることを禁止しつつ、スイッチ状態の切り替わりにおいて第１オーバーラップ期間を設けることで、スイッチ５３，５４が共にオン状態にされることを一時的に許容する。このような構成にすることで、電池間充電が生じることによる電力損失を抑制しつつ、電気負荷４３に対する電力供給の瞬断を抑制することが可能になる。

また、仮に、スイッチ５３，５４の一方と、第２バイパススイッチ５６とを共にオン状態にすると、鉛蓄電池２０又はリチウムイオン蓄電池３０と負荷接続点Ｎ４との間、及び、負荷接続点Ｎ４と電池接続点Ｎ１との間が共に導通状態にされる。この結果、鉛蓄電池２０又はリチウムイオン蓄電池３０と電池接続点Ｎ１（回転機１０）との間が、副接続経路Ｌ３，Ｌ４及び第２バイパス経路Ｂ２を介して導通状態となる。このような状況下では、主接続経路Ｌ１，Ｌ２に流れる電流の一部が、副接続経路Ｌ３，Ｌ４及び第２バイパス経路Ｂ２を介して流れるおそれがある。

特に、回転機１０の発電時に回転機１０から蓄電池２０，３０に対して充電電流が流れている場合や、回転機１０の駆動時に蓄電池２０，３０から回転機１０に駆動電流が流れている場合に、主接続経路Ｌ１，Ｌ２には大電流が流れている。主接続経路Ｌ１，Ｌ２に大電流が流れている場合に、スイッチ５３，５４の一方と、第２バイパススイッチ５６とが共にオン状態にされると、主接続経路Ｌ１，Ｌ２に並列して設けられる副接続経路Ｌ３，Ｌ４及び第２バイパス経路Ｂ２に大電流が流れることになる。

副接続経路Ｌ３，Ｌ４及び第２バイパス経路Ｂ２を構成する配線及びスイッチ５３，５４，５６の許容充電量は、主接続経路Ｌ１，Ｌ２を構成する配線及びスイッチ５１，５２の許容充電量に比べて低く設定されている。このため、副接続経路Ｌ３，Ｌ４及び第２バイパス経路Ｂ２に大電流が流れると、副接続経路Ｌ３，Ｌ４及び第２バイパス経路Ｂ２を構成する配線及びスイッチ５３，５４，５６に損傷が生じるおそれがある。

そこで、鉛蓄電池２０と回転機１０との間、又は、リチウムイオン蓄電池３０と回転機１０との間に負荷接続点Ｎ４を経由して大電流が流れることを抑制するために、スイッチ５３，５４が共にオフ状態にされる場合に、第２バイパススイッチ５６がオン状態にする構成としている。

ここで、スイッチ５３，５４が共にオフ状態にされた後、第２バイパススイッチ５６がオン状態にされるまでの間に、スイッチ５３，５４，５６が全てオフ状態とされ、電気負荷４３に対する電力供給が瞬断されることが懸念される。そこで、本実施形態では、スイッチ５３，５４が共にオフ状態にされるまでに、第２バイパススイッチ５６をオン状態にするように、スイッチ５３，５４のいずれか一方と、第２バイパススイッチ５６とが共にオン状態となる第２オーバーラップ期間を設けている。

図７に示すように、本実施形態の電源システムでは、上記の第１、第２オーバーラップ期間を実現すべく、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４、及び、第２バイパススイッチ５６のオンオフを制御する制御部６０とスイッチ５３，５４，５６との間に信号処理回路部７０を設ける構成とする。

制御部６０は、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４、及び、第２バイパススイッチ５６のオンオフ状態をそれぞれ変更するように指令する指令信号を出力する。信号処理回路部７０は、各スイッチ５３，５４，５６のオンオフの切り替え時において、オンオフの切り替えを指令する指令信号をそれぞれ遅延させる。ここで、信号処理回路部７０は、スイッチ５３，５４，５６をオン状態からオフ状態に変更する場合におけるディレイ時間（オフディレイ時間）を、スイッチ５３，５４をオフ状態からオン状態に変更する場合におけるディレイ時間（オンディレイ時間）に比べて長くすることで、上述の第１、第２オーバーラップ期間を実現している。

Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４は、共に正論理のＭＯＳ−ＦＥＴスイッチであり、ゲート駆動回路６１から駆動電流が入力されることでゲート電圧がハイ状態にされるとオン状態になる。また、ゲート電圧がロー状態にされるとオフ状態になる。なお、ゲート駆動回路６１は、信号処理回路部７０から入力される信号がロー状態からハイ状態になると駆動電流を出力し、信号処理回路部７０から入力される信号がハイ状態からロー状態になると駆動電流を停止する。

また、第２バイパススイッチ５６は、ノーマリークローズ型のリレースイッチである。ノーマリークローズ型のリレースイッチは、負論理型のスイッチと言え、リレースイッチのリアクトルに対して信号処理回路部７０から入力される電圧がハイ状態にされるとオフ状態になり、リレースイッチのリアクトルに対して信号処理回路部７０から入力される電圧がロー状態にされるとオン状態になる。

図８に信号処理回路部７０の電気的構成を示す。信号処理回路部７０は、オフディレイ時間をオンディレイ時間より長くするディレイ回路７１，７２，７３（第１〜第３ディレイ回路）と、指令信号Ｓａ１，Ｓｂ１，Ｓｃ１を論理演算する論理回路７４（許可手段）とを備える。

まず、ディレイ回路７１，７２について説明する。なお、ディレイ回路７１，７２は構成が同一であるため、ディレイ回路７１についてのみ説明し、ディレイ回路７２の説明は省略する。

指令信号Ｓａ１は、ディレイ回路７１のシュミットインバータ８１に入力される。シュミットインバータ８１の出力は、抵抗体８２，８３に入力される。抵抗体８２は、ダイオード８４のカソードに直列接続されている。抵抗体８２及びダイオード８４の直列接続体と、抵抗体８３とは並列接続され、それぞれキャパシタ８５を介して接地電位に接続されるとともに、シュミットインバータ８６の入力端子に接続される。シュミットインバータ８１，８６は周知のシュミットトリガ型のインバータ（ＮＯＴ回路）であり、入力信号を反転させて出力するとともに、ハイ状態／ロー状態の切り替わりにおいてヒステリシスを持つ。

抵抗体８２及びキャパシタ８５、抵抗体８３及びキャパシタ８５はそれぞれローパスフィルタを構成している。抵抗体８２の抵抗値は約１ｋΩ、抵抗体８３の抵抗値は約５００ｋΩ、キャパシタ９３の容量は約０．１μＦであるため、抵抗体８２及びキャパシタ８５から構成されるローパスフィルタの時定数は約０．１ｍｓｅｃ、抵抗体８３及びキャパシタ８５から構成されるローパスフィルタの時定数は約５０ｍｓｅｃである。

ここで、ダイオード８４のカソードはシュミットインバータ８１側に、ダイオード８４のアノードはシュミットインバータ８６側にそれぞれ接続されている。このため、ダイオード８４は、シュミットインバータ８１からシュミットインバータ８６に向かって流れる電流を遮断し、シュミットインバータ８６からシュミットインバータ８１に向かって流れる電流を導通させる。

シュミットインバータ８１の出力がロー状態からハイ状態に変化する（指令信号Ｓａ１がハイ状態からロー状態に変化する）場合、ダイオード８４が電流を遮断することで、抵抗体８３及びキャパシタ８５によって構成されるローパスフィルタによって遅延が生じることになり、そのディレイ時間は、時定数に相当する約５０ｍｓｅｃとなる。また、シュミットインバータ８１の出力がハイ状態からロー状態に変化する（指令信号Ｓａ１がロー状態からハイ状態に変化する）場合、ダイオード８４が電流を導通させることで、抵抗体８２及びキャパシタ８５によって構成されるローパスフィルタによってディレイが生じることになる。そして、そのディレイ時間は、時定数に相当する約０．１ｍｓｅｃとなる。

シュミットインバータ８１の出力は、シュミットインバータ８６によって反転されてゲート駆動回路６１に出力されるため、シュミットインバータ８１の出力がロー状態からハイ状態に変化する場合のディレイ時間（約５０ｍｓｅｃ）が、スイッチ５３のオフディレイ時間になる。また、シュミットインバータ８１の出力がハイ状態からロー状態に変化する場合のディレイ時間（約０．１ｍｓｅｃ）が、スイッチ５３のオンディレイ時間になる。

つまり、ディレイ回路７１では、オン切り替え時の信号操作経路と、オフ切り替え時の信号操作経路とを並列に設けるとともに、それら各経路に共通のキャパシタ８５を用いて、それぞれローパスフィルタを設ける構成とした。この場合、オン切り替え時の信号操作経路とオフ切り替え時の信号操作経路とでは、各々に信号切り替え時の遅延が生じるが、それら各経路でローパスフィルタの時定数を異なるものとしたため、所望の切り替え動作が実現できる。

次に、論理回路７４の説明を行う。指令信号Ｓａ１，Ｓｂ１は、ＯＲ回路８７に入力される。そして、ＯＲ回路８７の出力と、指令信号Ｓｃ１とが、ＡＮＤ回路８８に入力される。スイッチ５３，５４が共にオフ状態とされている状況下で、指令信号Ｓａ１，Ｓｂ１のいずれか一方をハイ状態にしてスイッチ５３，５４のいずれか一方がオン状態へと切り替える際に、ＯＲ回路８７の出力はハイ状態となる。そして、ＯＲ回路８７の出力がハイ状態とされている状況下で、指令信号Ｓｃ１がハイ状態とされると、論理回路７４の出力がハイ状態となり、第２バイパススイッチ５６のリアクトルに入力される電圧がハイ状態となり、第２バイパススイッチ５６はオフ状態にされる。つまり、指令信号Ｓｃ１は、第２バイパススイッチ５６のオンオフを切り替える指令信号であり、ＯＲ回路８７の出力は、第２バイパススイッチ５６をオンからオフに切り替えることを許可する許可信号である。論理回路７４は、制御部６０から入力された指令信号Ｓａ１，Ｓｂ１，Ｓｃ１を論理演算することで、スイッチ５３，５４が共にオフ状態にされている場合に、スイッチ５６がオフ状態となることを抑制する。

次に、ディレイ回路７３の説明を行う。ディレイ回路７３を構成するシュミットインバータ８９，９４、抵抗体９０，９１、キャパシタ９３は、ディレイ回路７１，７２を構成するシュミットインバータ８１，８６、抵抗体８２，８３、キャパシタ８５と同一の構成であるため説明を省略する。

ディレイ回路７３を構成するダイオード９２は、ディレイ回路７１，７２のダイオード８４と比較して接続されている向きが逆である点で異なっている。ダイオード９２のアノードはシュミットインバータ８９側に、ダイオード９２のカソードはシュミットインバータ９４側にそれぞれ接続されている。このため、ダイオード９２は、シュミットインバータ８９からシュミットインバータ９４に向かって流れる電流を導通させ、シュミットインバータ９４からシュミットインバータ８９に向かって流れる電流を遮断させる。

シュミットインバータ８９の出力がハイ状態からロー状態に変化する（論理回路７４の出力がロー状態からハイ状態に変化する）場合、ダイオード８４が電流を遮断することで、抵抗体９０及びキャパシタ９３によって構成されるローパスフィルタによって遅延が生じることになり、そのディレイ時間は、時定数に相当する約５０ｍｓｅｃとなる。また、シュミットインバータ８９の出力がロー状態からハイ状態に変化する（論理回路７４の出力がハイ状態からロー状態に変化する）場合、ダイオード８４が電流を導通させることで、抵抗体８２及びキャパシタ８５によって構成されるローパスフィルタによってディレイが生じることになる。そして、そのディレイ時間は、時定数に相当する約０．１ｍｓｅｃとなる。

シュミットインバータ８９の出力は、シュミットインバータ９４によって反転されて第２バイパススイッチ５６のリアクトルに出力されるため、シュミットインバータ８９の出力がハイ状態からロー状態に変化する場合のディレイ時間（約５０ｍｓｅｃ）が、第２バイパススイッチ５６のオフディレイ時間になる。また、シュミットインバータ８９の出力がロー状態からハイ状態に変化する場合のディレイ時間（約０．１ｍｓｅｃ）が、第２バイパススイッチ５６のオンディレイ時間になる。

ここで、ディレイ回路７１，７２において、抵抗体８２，８３及びキャパシタ８５で構成されるローパスフィルタの出力をシュミットインバータ８６に入力する構成としている。また、ディレイ回路７３において、抵抗体９０，９１及びキャパシタ９３で構成されるローパスフィルタの出力をシュミットインバータ９４に入力する構成としている。このため、シュミットインバータ８６，９４のヒステリシスにより、オフディレイ時間及びオンディレイ時間がそれぞれ延長される結果、オフディレイ時間とオンディレイ時間との差が顕著となる。

具体的には、ディレイ回路７１，７２では、シュミットトリガ機能を持たないインバータを用いた場合と比較して、オフディレイ時間は、ＶＴＨ１×２／ＶＣＣ倍される。また、オンディレイ時間は、２−ＶＴＨ２×２／ＶＣＣ倍される。ディレイ回路７３では、シュミットトリガ機能を持たないインバータを用いた場合と比較して、オフディレイ時間は、２−ＶＴＨ２×２／ＶＣＣ倍される。また、オンディレイ時間は、ＶＴＨ１×２／ＶＣＣ倍される。ここで、ＶＣＣはインバータの動作電圧、ＶＴＨ１はシュミットインバータ８６，９４のハイ側閾値電圧、ＶＴＨ２はシュミットインバータ８６，９４のロー側閾値電圧であり、ＶＴＨ２＜ＶＣＣ／２＜ＶＴＨ１であるため、ＶＴＨ１×２／ＶＣＣ，２−ＶＴＨ２×２／ＶＣＣは共に１より大きい値になる。例えば、ＶＴＨ１≒ＶＣＣとすると、ＶＴＨ１×２／ＶＣＣ≒２であり、ＶＴＨ２≒０とすると、２−ＶＴＨ２×２／ＶＣＣ≒２である。また、ヒステリシスにより、入力信号の電圧が閾値付近で振動することに伴って、出力信号がロー状態／ハイ状態の間で不安定になることを抑制できる。

図９にディレイ回路７１の動作を表すタイミングチャートを示す。信号Ｓａ１は制御部６０から出力される信号、信号Ｓａ２はシュミットインバータ８６に入力される信号、信号Ｓａ３はシュミットインバータ８６から出力されゲート駆動回路６１に入力される信号である。

時刻Ｔ１において、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３をオフ状態からオン状態に切り替えることを目的として、制御部６０から出力される信号Ｓａ１がロー状態からハイ状態にされる。これにより、シュミットインバータ８１の出力がハイ状態からロー状態とされ、シュミットインバータ８６からシュミットインバータ８１側に電流が流れる。抵抗体８２及びキャパシタ８５から構成されるローパスフィルタの時定数は小さいため、信号Ｓａ２の電圧は急速に低下する。そして、時刻Ｔ２において、信号Ｓａ２の電圧が、シュミットインバータ８６のロー側閾値電圧ＶＴＨ２より低下して、シュミットインバータ８６の出力信号Ｓａ３がロー状態からハイ状態となる。シュミットインバータ８６の出力信号Ｓａ３がロー状態からハイ状態となることで、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３はオフ状態からオン状態へとされる。つまり、時刻Ｔ１〜Ｔ２の間の時間がオンディレイ時間である。

次に、時刻Ｔ３において、信号Ｓａ１は、ハイ状態からロー状態とされる。これにより、シュミットインバータ８１の出力がロー状態からハイ状態とされ、シュミットインバータ８１からシュミットインバータ８６側に電流が流れる。抵抗体８３及びキャパシタ８５から構成されるローパスフィルタの時定数は大きいため、信号Ｓａ２の電圧は緩やかに上昇する。そして、時刻Ｔ４において、信号Ｓａ２の電圧がシュミットインバータ８６のハイ側閾値電圧ＶＴＨ１より上昇して、シュミットインバータ８６の出力信号Ｓａ３がハイ状態からロー状態となる。シュミットインバータ８６の出力信号Ｓａ３がハイ状態からロー状態となることで、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３はオン状態からオフ状態へとされる。つまり、時刻Ｔ３〜Ｔ４の間の時間がオフディレイ時間である。

図１０に信号処理回路部７０の動作を表すタイミングチャートを示す。信号Ｓａ１〜Ｓｃ１は制御部６０から出力される信号、Ｓｃ２は論理回路７４から出力される信号、信号Ｓａ３〜Ｓｃ３はディレイ回路７１〜７３から出力される信号である。なお、図１０のタイミングチャートでは、オンディレイ時間を十分に短いと見なして省略している。

時刻Ｔ１１において、信号Ｓａ１，Ｓｂ１がロー状態とされている状況下で、信号Ｓｃ１がハイ状態とされる。具体的には、車両エンジンがＩＧオフからＩＧオンとされることで、信号Ｓａ１がハイ状態となるのに先行して信号Ｓｃ１がハイ状態とされる。ここで、信号Ｓａ１，Ｓｂ１が共にロー状態とされているため、論理回路７４によってスイッチ５６をオフ状態にすることが禁止され、論理回路７４からスイッチ５６側に出力される信号Ｓｃ２はロー状態とされる。このため、信号Ｓｃ３は、ロー状態のままとなる。

時刻Ｔ１２において、信号Ｓａ１がハイ状態にされる。信号Ｓａ１がハイ状態にされることで、信号Ｓａ３がオンディレイ時間の後にハイ状態にされ、スイッチ５３がオン状態にされる。また、信号Ｓａ１がハイ状態にされることで論理回路７４から出力される信号Ｓｃ２はハイ状態とされる。つまり、時刻Ｔ１２において、信号Ｓａ１がハイ状態にされることで、信号Ｓｃ２がハイ状態にされ、スイッチ５６をオフ状態にすることが許可される。この結果、原則的に、時刻Ｔ１２までは、スイッチ５６を介して鉛蓄電池２０から電気負荷４３に対する電力供給が行われ、時刻Ｔ１２の後は、スイッチ５３を介して鉛蓄電池２０から電気負荷４３に対する電力供給が行われることになる。

時刻Ｔ１２の後、オフディレイ時間の経過後である時刻Ｔ１３において、信号Ｓｃ３がハイ状態とされ、スイッチ５６がオフ状態にされる。つまり、時刻Ｔ１２〜Ｔ１３において、スイッチ５３と５６が共にオン状態にされており、時刻Ｔ１２〜Ｔ１３の期間が上記の第２オーバーラップ期間に相当する。第２オーバーラップ期間である時刻Ｔ１２〜Ｔ１３において、スイッチ５３，５６が共にオン状態にされ、スイッチ５３，５６を介して鉛蓄電池２０から電気負荷４３に対する電力供給が行われることになる。

時刻Ｔ１４において、信号Ｓａ１がロー状態にされるとともに、信号Ｓｂ１がハイ状態にされる。信号Ｓｂ１がハイ状態にされることで、信号Ｓｂ２がオンディレイ時間の後にハイ状態とされ、スイッチ５４がオン状態にされる。また、信号Ｓａ１がロー状態にされることで、信号Ｓａ３がオフディレイ時間の経過後である時刻Ｔ１５において、信号Ｓａ３がロー状態にされ、スイッチ５３がオフ状態にされる。

時刻Ｔ１６において、信号Ｓａ１がハイ状態にされるとともに、信号Ｓｂ１がロー状態にされる。信号Ｓａ１がハイ状態にされることで、信号Ｓａ３がオンディレイ時間の後にハイ状態とされ、スイッチ５３がオン状態にされる。また、信号Ｓｂ１がロー状態にされることで、信号Ｓｂ２がオフディレイ時間の経過後である時刻Ｔ１７において、信号Ｓｂ２がロー状態にされ、スイッチ５４がオフ状態にされる。

つまり、時刻Ｔ１４〜Ｔ１５の期間、及び、時刻Ｔ１６〜Ｔ１７の期間において、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４が共にオン状態とされており、時刻Ｔ１４〜Ｔ１５の期間、及び、時刻Ｔ１６〜Ｔ１７の期間が上記の第１オーバーラップ期間に相当する。第１オーバーラップ期間においては、スイッチ５３，５４が共にオン状態にされ、スイッチ５３，５４を介して、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０と電気負荷４３とが導通状態とされる。その後、スイッチ５３，５４の一方がオフ状態にされることになり、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０の一方から電気負荷４３に対する電力供給が実施される。

以下、本実施形態における効果を説明する。

上記構成では、スイッチ５３，５４のオンオフ状態を変更する指令信号Ｓａ１，Ｓｂ１の一方がハイ状態からロー状態に切り替えられる際に、他方をロー状態からハイ状態に切り替えることで、原則的にＳ−ＭＯＳスイッチ５３とＳ−ＳＭＲスイッチ５４とが共にオン状態にされないように制御を行う。このような制御を行うことで、両スイッチ５３，５４が共にオン状態にされることに伴う不都合、例えば、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０が導通状態とされることで電力損失が生じるといった不都合を抑制している。

ここで、両スイッチ５３，５４が共にオン状態になると各蓄電池２０，３０における電力損失の懸念が生じるのに対し、両スイッチ５３，５４が共にオフ状態になると電気負荷４３の電源失陥の懸念が生じることになるため、両スイッチ５３，５４が共にオン状態及びオフ状態のいずれかにならないようにすることが望ましい。ただし、各蓄電池２０，３０の電力損失と電気負荷４３の電源失陥とを比べると、後者の方が避けるべき状況であると考えられる。

この点、上記構成では、制御部６０の出力側において信号処理回路部７０を設けることにより、電気負荷４３の電源失陥を積極的に阻止している。この場合、信号処理回路部７０は、スイッチ５３，５４のオンオフ状態を変更する指令信号Ｓａ１，Ｓｂ１がオン信号からオフ信号に切り替えられる際に、指令信号Ｓａ１，Ｓｂ１の切り替えを一時的に遅らせるように指令信号を出力する。この指令信号Ｓａ１，Ｓｂ１の切り替えの一時的な遅れ（オフディレイ）により電力損失が過剰に生じることを抑制しつつ、電気負荷４３の電源失陥の抑制を図ることができる。

信号処理回路部７０は、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４のオンオフ状態の変更を指令する指令信号Ｓａ１，Ｓｂ１を遅延させて、信号Ｓａ３，Ｓｂ２を出力する。更に、指令信号Ｓａ１，Ｓｂ１の遅延について、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４の一方のスイッチのオフディレイ時間が、他方のスイッチのオンディレイ時間より長くなるように設定する。これにより、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４のいずれか一方をオン状態からオフ状態に、他方をオフ状態からオン状態へと制御する場合に、両スイッチ５３，５４が共にオン状態となる第１オーバーラップ期間が存在することになる。この第１オーバーラップ期間により、オンオフ状態の切り替え時においてＳ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４が共にオフ状態となることを抑制し、電気負荷における電力供給の瞬断を抑制することが可能になる。

第２バイパス経路Ｂ２及び第２バイパススイッチ５６を設け、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４を共にオフ状態としている場合に、第２バイパススイッチ５６をオン状態にすることで、第２バイパススイッチ５６を介して鉛蓄電池２０から電気負荷４３に対する電力供給を行う。

信号処理回路部７０は、第２バイパススイッチ５６のオンオフを指令する信号Ｓｃ２を遅延させて、信号Ｓｃ３を出力する。これにより、第２バイパススイッチ５６をオフ状態に切り替え、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３又はＳ−ＳＭＲスイッチ５４をオン状態に切り替える際に、スイッチ５６とスイッチ５３又はスイッチ５４が共にオン状態になる第２オーバーラップ期間が設けられる。この第２オーバーラップ期間によって、電気負荷４３における電力供給の瞬断を抑制することが可能になる。

ここで、信号Ｓｃ２の遅延について、第２バイパススイッチ５６のオフディレイ時間をＳ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４それぞれのオンディレイ時間より長く設定することで、より好適に電気負荷４３における電力供給の瞬断を抑制することができる。

スイッチ５６をオフ状態にする際、スイッチ５３，５４のオンオフ状態の変更を指令する指令信号Ｓａ１，Ｓｂ１のいずれか一方がハイ状態（オン状態）にされたことを条件として、スイッチ５６のオンオフを指令する信号Ｓｃ２がハイ状態（オフ状態）になることを許可するような構成にした。これにより、第２バイパス経路Ｂ２を介して電力供給を行い、その後、スイッチ５６をオフ状態にするとともに、スイッチ５３，５４の一方をオン状態にして、副接続経路Ｌ３，Ｌ４を介して電力供給を行う場合に、スイッチ５３，５４，５６の切り替えに伴う瞬断を抑制することが可能になる。

ここで、信号処理回路部７０のディレイ回路７３によって信号Ｓｃ２が遅延して第２バイパススイッチ５６に出力されるため、スイッチ５３，５４のいずれか一方がオン状態とされた後に、第２バイパススイッチ５６がオフ状態になることがより確かになる。このため、より好適に電気負荷４３における電力供給の瞬断を抑制することができる。

本実施形態では、蓄電池２０，３０に対する充電は、主接続経路Ｌ１，Ｌ２を介して行い、蓄電池２０，３０から電気負荷４３への電力供給は、副接続経路Ｌ３，Ｌ４を介して行う。このような構成において、スイッチ５３，５４が共にオン状態にされると、主接続経路Ｌ１，Ｌ２に流れる充電電流（大電流）の一部が、副接続経路Ｌ３，Ｌ４を介して流れることになる。このような状況下では、例えば、副接続経路Ｌ３，Ｌ４上の素子（スイッチ５３，５４）や配線に損傷が生じることが懸念される。本実施形態では、原則的に両スイッチ５３，５４が同時にオン状態になることがないため、上記の不都合を抑制することが可能になる。

（他の実施形態）
・上記実施形態では、ディレイ回路７１〜７３の備える抵抗体の抵抗値及びキャパシタの容量値を各ディレイ回路〜７３で同一のものとした。これにより、各スイッチ５３，５４，５６のオフディレイ時間が互いに同じになり、また、オンディレイ時間が互いに同じになる。この構成を変更し、ディレイ回路７１〜７３の備える抵抗体の抵抗値及びキャパシタの容量値を変更することで、各スイッチ５３，５４，５６のオフディレイ時間及びオンディレイ時間が互いに異なるようにしてもよい。

この場合、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３のオフディレイ時間がＳ−ＳＭＲスイッチ５４のオンディレイ時間より長くなるように設定するとよい。また、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４のオフディレイ時間がＳ−ＭＯＳスイッチ５３のオンディレイ時間より長くなるように設定するとよい。このように、オンディレイ時間、オフディレイ時間を設定することで第１オーバーラップ期間を設けることが可能になる。また、第２バイパススイッチ５６のオフディレイ時間を、スイッチ５３，５４のオンディレイ時間より長く設定するとよい。このようにオンディレイ時間、オフディレイ時間を設定することで第２オーバーラップ期間を設けることが可能になる。

・各ディレイ回路７１〜７３において、各スイッチ５３，５４，５６におけるオンディレイ時間を設けない構成としてもよい。例えば抵抗体８２，９０を省略することで、オンディレイ時間を省略できる。つまり、ディレイ回路は、オフディレイ時間を設けることが可能であればよい。

例えば、制御部６０から出力される指令信号のうち１つが並列に設けられた２本の経路に入力される構成とし、その経路の片側にのみローパスフィルタを設け、ローパスフィルタの後段で当該２本の経路をＯＲ回路の入力端子に接続するような回路であってもよい。このような回路の場合、指令信号がローからハイに切り替わると、ＯＲ回路に入力される信号のうちローパスフィルタを介さない経路を経由する信号が、遅延なくローからハイに切り替わるため、ＯＲ回路の出力が遅延なくローからハイに切り替わる。また、指令信号がハイからローに切り替わると、ＯＲ回路に入力される信号のうちローパスフィルタを介する経路を経由する信号が、遅延してハイからローに切り替わるため、ＯＲ回路の出力が遅延してハイからローに切り替わる。つまり、このＯＲ回路の出力をゲート駆動回路６１に入力すれば、スイッチ５３，５４の切り替えにおいて、オンからオフへの切り替え時にのみディレイを設けることが可能になる。この場合、ローパスフィルタを介する経路がオフ切り替え時用の信号操作経路であり、ローパスフィルタを介さない経路がオン切り替え時用の信号操作経路である。

・第２バイパス経路Ｂ２及び第２バイパススイッチ５６を省略する構成としてもよい。

・第２バイパス経路は、第１端子Ｐ１及び負荷接続点Ｎ４の間に設けられていてもよい。この場合、第２バイパス経路に設けられた第２バイパススイッチがオン状態とされることで、鉛蓄電池２０及び電気負荷４３の間が導通状態にされ、鉛蓄電池２０から電気負荷４３への電力供給が実施される。また、第２バイパス経路は、リチウムイオン蓄電池３０及び負荷接続点Ｎ４の間に設けられていてもよい。この場合、第２バイパス経路に設けられた第２バイパススイッチがオン状態とされることで、リチウムイオン蓄電池３０及び電気負荷４３の間が導通状態にされ、リチウムイオン蓄電池３０から電気負荷４３への電力供給が実施される。

・各ディレイ回路７１〜７３において、２つのシュミットインバータを用いる構成に代えて、１つのシュミットトリガゲートを用いる構成としてもよい。また、ゲート駆動回路６１や、第２バイパススイッチ５６がシュミットトリガゲートを内蔵する構成としてもよい。また、シュミットインバータを用いる構成に代えて、ヒステリシスを持たないインバータ（ＮＯＴ回路）を用いる構成としてもよい。

２０…鉛蓄電池（第１蓄電池）、３０…リチウムイオン蓄電池（第２蓄電池）、４３…電気負荷、５３…Ｓ−ＭＯＳスイッチ（第１スイッチ）、５４…Ｓ−ＳＭＲスイッチ（第２スイッチ）、６０…制御部（スイッチ制御部）、７０…信号処理回路部、Ｌ３…副接続経路（第１経路）、Ｌ４…副接続経路（第２経路）。

Claims (7)

1. 二次電池よりなる第１蓄電池（２０）及び第２蓄電池（３０）から電気負荷（４３）に対する電力の供給を可能とする電源システムであって、
   前記第１蓄電池と前記電気負荷とを電気的に接続する第１経路（Ｌ３）に設けられる第１スイッチ（５３）と、
   前記第２蓄電池と前記電気負荷とを電気的に接続する第２経路（Ｌ４）に設けられる第２スイッチ（５４）と、
   各々の前記スイッチの開閉状態を入れ替える場合、各々の前記スイッチのうち一方のスイッチへの指令信号を開放信号から閉鎖信号に切り替えるとともに他方のスイッチへの指令信号を閉鎖信号から開放信号に切り替える切替制御を行うスイッチ制御部（６０）と、
   前記スイッチ制御部により前記切替制御が行われた場合、前記一方のスイッチへの前記指令信号が開放信号から閉鎖信号に切り替えられるタイミングと比較して、前記他方のスイッチへの前記指令信号が閉鎖信号から開放信号に切り替えられるタイミングを遅らせる信号処理回路部（７０）と、を備えたことを特徴とする電源システム。
2. 前記第１スイッチ又は前記第２スイッチを迂回するように前記第１経路又は前記第２経路と並列に設けられ、前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池から前記電気負荷に対する電力供給を可能とするバイパス経路（Ｂ２）と、
   前記バイパス経路上に設けられるバイパススイッチ（５６）と、
   を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが共に開放状態となる場合に前記バイパススイッチを閉鎖状態にするよう指令信号を出力するものであり、
   前記信号処理回路部は、前記バイパススイッチが閉鎖状態となる状況下で前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのいずれかを開放状態から閉鎖状態に切り替える場合に、前記バイパススイッチの指令信号について閉鎖信号から開放信号への切り替えを一時的に遅らせるものである請求項１に記載の電源システム。
3. 二次電池よりなる第１蓄電池（２０）及び第２蓄電池（３０）から電気負荷（４３）に対する電力の供給を可能とする電源システムであって、
   前記第１蓄電池と前記電気負荷とを電気的に接続する第１経路（Ｌ３）に設けられる第１スイッチ（５３）と、
   前記第２蓄電池と前記電気負荷とを電気的に接続する第２経路（Ｌ４）に設けられる第２スイッチ（５４）と、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうち一方の指令信号を開放信号から閉鎖信号に切り替える場合に他方の指令信号を閉鎖信号から開放信号に切り替えるようにして前記各スイッチの指令信号を出力するスイッチ制御部（６０）と、
   前記スイッチ制御部から出力される前記指令信号が入力され、前記指令信号が閉鎖信号から開放信号に切り替えられる際にその指令信号の切り替えを一時的に遅らせて前記各スイッチの開閉を切り替える信号処理回路部（７０）と、
   前記第１スイッチ又は前記第２スイッチを迂回するように前記第１経路又は前記第２経路と並列に設けられ、前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池から前記電気負荷に対する電力供給を可能とするバイパス経路（Ｂ２）と、
   前記バイパス経路上に設けられるバイパススイッチ（５６）と、
   を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが共に開放状態となる場合に前記バイパススイッチを閉鎖状態にするよう指令信号を出力するものであり、
   前記信号処理回路部は、前記バイパススイッチが閉鎖状態となる状況下で前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのいずれかを開放状態から閉鎖状態に切り替える場合に、前記バイパススイッチの指令信号について閉鎖信号から開放信号への切り替えを一時的に遅らせるものである電源システム。
4. 前記信号処理回路部は、第１スイッチ及び前記第２スイッチのうち一方への指令信号が閉鎖信号であることを条件として、前記バイパススイッチを開放状態にすることを許可する許可手段（７４）を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の電源システム。
5. 発電機能を有し、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池を充電する回転機（１０）と、
   前記第１蓄電池と前記回転機とを接続するとともに、その間の電池接続点（Ｎ１）に前記第２蓄電池を接続する主接続経路（Ｌ１，Ｌ２）と、
   前記主接続経路において前記第１蓄電池及び前記電池接続点の間に設けられる第３スイッチ（５１）と、前記電池接続点及び前記第２蓄電池の間に設けられる第４スイッチ（５２）とを有してなる主接続経路開閉手段と、を備え、
   前記第１経路及び前記第２経路は、前記主接続経路と並列に前記第１蓄電池と前記第２蓄電池とを接続するとともに、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池の間の負荷接続点（Ｎ４）に前記電気負荷を接続する副接続経路であって、
   前記バイパス経路は、前記電池接続点と前記負荷接続点とを接続することで、前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池から前記電気負荷に対する電力供給を可能とすることを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載の電源システム。
6. 前記信号処理回路部は、
   前記第１スイッチの指令信号について当該指令信号が閉鎖信号から開放信号に切り替えられる際の遅延を生じさせる第１ディレイ回路（７１）と、
   前記第２スイッチの指令信号について当該指令信号が閉鎖信号から開放信号に切り替えられる際の遅延を生じさせる第２ディレイ回路（７２）と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の電源システム。
7. 前記スイッチ制御部は、各々の前記スイッチのうち一方のスイッチへの指令信号を開放信号から閉鎖信号に切り替えるのと同時に、他方のスイッチへの指令信号を閉鎖信号から開放信号に切り替えるものであり、
   前記第１ディレイ回路は、前記第１スイッチへの指令信号が閉鎖信号から開放信号に切り替えられる際に第１オフディレイ時間の遅延を生じさせるとともに、当該指令信号が開放信号から閉鎖信号に切り替えられる際に第１オンディレイ時間の遅延を生じさせ、
   前記第２ディレイ回路は、前記第２スイッチへの指令信号が閉鎖信号から開放信号に切り替えられる際に第２オフディレイ時間の遅延を生じさせるとともに、当該指令信号が開放信号から閉鎖信号に切り替えられる際に第２オンディレイ時間の遅延を生じさせ、
   前記第１オフディレイ時間は前記第２オンディレイ時間よりも長く、かつ前記第２オフディレイ時間は前記第１オンディレイ時間よりも長いものであることを特徴とする請求項６に記載の電源システム。

Images