JP6963729B2 - 車載用のバックアップ回路及び車載用のバックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は車載用のバックアップ回路及び車載用のバックアップ装置に関するものである。

バッテリなどを主電源とする車載用電源システムでは、主電源に失陥等が発生した場合でも電力供給を維持できるように補助電源を用意した構成が広く知られている。この種のシステムでは、主電源の電力供給が途絶えた場合に、その状態を検知して補助電源からの電力供給に切り替え、補助電源によって負荷への電力供給を維持するような構成が一般的であるが、何ら措置を講じないと、主電源の電力供給が途絶えてから補助電源による電力供給が開始するまでの間は電力供給が途切れてしまうという問題がある。

この問題を解決しようとする技術として、特許文献１のような技術が提案されており、特許文献１の技術では、バッテリが失陥した後、ＥＤＬＣの出力電圧を昇圧して負荷に供給するまでのタイムラグの期間に、平滑コンデンサによって負荷に電力を供給することができるようになっている。

特許第５６１８０２４号公報

しかし、特許文献１で開示されるシステムは、電力の供給対象である負荷の消費電力が大きい場合、より大容量の平滑コンデンサを設ける必要があるため、複数の平滑コンデンサを設けたり、より大型の平滑コンデンサを設けたりする必要がある。このため、特許文献１で開示されるシステムだけでは、負荷の消費電力が大きい場合に回路規模の大型化を招きやすく、消費電力が大きくなるほどこの問題は顕著となる。

本発明は上記した課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、電源部からの電力供給が途絶えた場合であっても、他の電力供給源からの電力を電力供給対象に対して即座に供給することができる構成を、より簡易に実現することを目的とする。

本発明の第１態様である車載用のバックアップ回路は、
電源部から電力が供給される経路である電源部側導電路と、
第１電力供給対象へ電力を供給する経路である第１負荷側導電路と、
第２電力供給対象へ電力を供給する経路である第２負荷側導電路と、
前記電源部とは異なる電力供給源である蓄電部と、を有し、
前記電源部から前記電源部側導電路を介してなされる電力供給が所定の正常状態である場合に、前記電源部から前記電源部側導電路及び前記第１負荷側導電路を介して前記第１電力供給対象に電力が供給されるとともに前記電源部から前記電源部側導電路及び前記第２負荷側導電路を介して前記第２電力供給対象に電力が供給される車載用電源システムに用いられる車載用のバックアップ回路であって、
前記蓄電部に電気的に接続される蓄電部側導電路と、
所定の中間導電路と、
前記電源部側導電路に印加された電圧を降圧又は昇圧して前記蓄電部側導電路に出力電圧を印加する第１動作と、前記蓄電部側導電路に印加された電圧を降圧又は昇圧して前記電源部側導電路に出力電圧を印加する第２動作とを行う第１電圧変換部と、
前記電源部側導電路と前記蓄電部側導電路との間において前記第１電圧変換部と並列に設けられる抵抗部と、
前記蓄電部側導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して前記中間導電路に出力電圧を印加する電圧変換動作を行う第２電圧変換部と、
前記中間導電路と前記第２負荷側導電路との間に設けられ、前記中間導電路の電位が前記第２負荷側導電路の電位よりも所定電位差以上に高い第１状態である場合に前記中間導電路から前記第２負荷側導電路へと電流が流れることを許容し、前記第１状態が解除された第２状態である場合に前記中間導電路から前記第２負荷側導電路へと電流が流れることを制限する素子部と、
前記第１電圧変換部及び前記第２電圧変換部の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
所定の充電開始条件の成立に応じて前記第１電圧変換部に前記第１動作を開始させ、前記第１動作中に所定の充電停止条件が成立したことに応じて前記第１動作を停止させ、
所定の第１バックアップ条件の成立に応じて前記第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせ、
前記第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせているときに所定の第２バックアップ条件が成立したことに応じて前記第１電圧変換部に前記第２動作を行わせる構成であり、
前記制御部が前記第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせているときに前記電源部側導電路と前記蓄電部側導電路とが前記抵抗部を介して導通する構成である。

本発明の第２態様である車載用のバックアップ装置は、上記車載用のバックアップ回路と、上記蓄電部とを含む。

第１態様の車載用のバックアップ回路が適用される車載用電源システムでは、電源部から電源部側導電路を介してなされる電力供給が所定の正常状態である場合、電源部からの電力が第１電力供給対象及び第２電力供給対象に供給される。
一方、何らかの原因によって電源部からの電力供給が途絶えても、バックアップ回路において第２電圧変換部が電圧変換動作を行っている最中であれば、蓄電部からの電力供給に基づき、中間導電路から第２負荷側導電路に即座に電力を供給することができるため、第２負荷側導電路を即座にバックアップすることができる。
しかも、上記バックアップ回路は、所定期間には第１電圧変換部の第１動作によって蓄電部を迅速に充電することができ、第２電圧変換部が電圧変換動作を行っているときには電源部側導電路と蓄電部側導電路とが抵抗部を介して導通する構成であるため、内部消費や自己放電が生じても抵抗部を介して蓄電部へ充電電流を供給することができ、蓄電部の充電電圧の低下を抑えることができる。ゆえに、第２電圧変換部が電圧変換動作を行っている最中に蓄電部の充電電圧をより高く維持することができ、電源部からの電力供給が途絶えたときに蓄電部の充電電圧が不足する事態を回避しやすくなる。
更に、第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせているときに所定の第２バックアップ条件が成立した場合には、第１電圧変換部に第２動作を行わせ、蓄電部からの電力供給に基づく電力を第１電力供給対象に対しても供給することが可能となる。つまり、電源部からの電力供給が途絶えた場合に、第２電力供給対象に対しては即座に電力を供給し、第１電力供給対象に対しては第２バックアップ条件の成立に応じて電力を供給するように、優先順位を定めた方式でバックアップ動作を行うことができる。

第２態様の車載用のバックアップ装置によれば、第１態様の車載用のバックアップ回路と同様の効果を奏することができる。

実施例１の車載用のバックアップ回路を備えた車載用電源システムの構成を例示するブロック図である。 実施例１の車載用のバックアップ回路によってなされるバックアップ制御の流れを例示するフローチャートである。 電源部からの電力供給が所定の正常状態である場合の電力供給を概念的に説明する説明図である。 電源部からの電力供給が所定の正常状態でない場合の電力供給（バックアップ動作）を概念的に説明する説明図である。

ここで、本発明の望ましい例を示す。但し、本発明は以下の例に限定されない。

バックアップ回路は、電源部が満充電状態であり且つ正常状態であるときに中間導電路に所定電圧が印加された場合に第２状態となる構成であってもよい。そして、制御部は、所定電圧を中間導電路に印加するように第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせる構成であってもよい。
このように構成されたバックアップ回路は、電源部が満充電状態のときに第２電圧変換部が電圧変換動作を行っても、中間導電路から第２負荷側導電路に電流が流れないため、第２電圧変換部による電圧変換動作中の電力消費を抑えることができる。そして、このように電力消費を抑えながら準備を継続しつつ、電源部からの電力供給が途絶えた場合には中間導電路を介して即座に電力を供給することができる。

バックアップ回路は、アノードが電源部側導電路及び第１負荷側導電路に電気的に接続されるとともにカソードが第２負荷側導電路に電気的に接続される第１ダイオードと、アノードが中間導電路に電気的に接続されるとともにカソードが第２負荷側導電路に電気的に接続される第２ダイオードと、を備えていてもよい。そして、第２ダイオードが素子部として構成されていてもよい。
このように構成されたバックアップ回路は、第２負荷側導電路の電圧が一定値（第２電圧変換部によって目標とされる所定電圧から第２ダイオードでの電圧降下分を差し引いた値）よりも高い状態から低い状態に変化した場合に第２ダイオードを介して即座に電流が供給されるようになり、簡易な構成でシームレス性がより高いバックアップ動作が可能となる。
更に、第２負荷側導電路と電源部側導電路との間に第１ダイオードが介在するため、電源部側導電路で地絡等が発生して電源部側導電路の電圧が急低下した場合に第２負荷側導電路から電源部側導電路に電流が流れ込むことを防ぐことができ、第２ダイオードを介してなされるバックアップ中に第２負荷側導電路の電圧が低下してしまうことを防ぐことができる。よって、第２電力供給対象をより一層安定的にバックアップすることができる。

第２電圧変換部は、第１電圧変換部よりも電力容量が小さい電圧変換部であってもよい。
このように構成されたバックアップ回路は、第１電圧変換部によって蓄電部を充電する場合には、電力容量の大きい第１電圧変換部によってより大きな充電電流を流すことができるため、迅速に充電電圧を高めることができ、第２電圧変換部を動作させて電源失陥に備える場合には、電力容量が相対的に低い第２電圧変換部の動作を継続するようにして効率的に準備することができる。

第２電力供給対象は、第１電力供給対象への電力供給が停止状態となった場合に所定の指示情報を出力する構成をなしていてもよい。そして、制御部は、第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせているときに第２電力供給対象から指示情報を取得したことを第２バックアップ条件の成立として第１電圧変換部に第２動作を行わせるように機能してもよい。
このバックアップ回路が適用される車載用電源システムでは、電源部からの電力供給が途絶えた場合に第１電力供給対象への電力供給が停止状態となるため、第２電力供給対象は、この停止状態に応じて所定の指示情報を出力するように動作する。このようなシステムを前提とし、制御部は、第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせているときに第２電力供給対象から指示情報を取得したことに応じて第１電圧変換部に第２動作を行わせるため、電源部からの電力供給が途絶えた場合にその状態を早期に検出し、蓄電部からの電力供給に基づく電力を第１電力供給対象に供給することが可能となる。
しかも、電源部からの電力供給が途絶えても、第２電力供給対象に対してシームレス性の高いバックアップ動作を即座に行うことができるため、第２電力供給対象に対する電力不足によって「第１電力供給対象への電力供給が停止状態となったこと」を検出できないような事態を防ぐことができ、制御部に対して第２動作を開始させるためのトリガをより確実に与えやすくなる。よって、電源部からの電力供給が途絶えても、第１電力供給対象に対して第１電圧変換部を利用した電力供給をより早期に且つより確実に開始しやすくなる。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１について説明する。
実施例１の車載用のバックアップ回路１（以下、バックアップ回路１ともいう）は、図１で示す車載用電源システム１００（以下、電源システム１００ともいう）の一部をなすものである。車載用電源システム１００は、電源部９１、蓄電部９３、電源部側導電路７１、蓄電部側導電路７２、第１負荷側導電路６１、第２負荷側導電路６２、バックアップ回路１などを備える。バックアップ回路１及び蓄電部９３は、バックアップ装置３を構成する。

電源システム１００は、電源部９１又は蓄電部９３を電力供給源として第１電力供給対象８１及び第２電力供給対象８２に電力を供給し得るシステムとして構成されている。バックアップ回路１は、電源部９１から電源部側導電路７１を介してなされる電力供給が所定の正常状態である場合に、電源部９１から電源部側導電路７１及び第１負荷側導電路６１を介して第１電力供給対象８１に電力が供給されるとともに電源部９１から電源部側導電路７１及び第２負荷側導電路６２を介して第２電力供給対象８２に電力が供給される。

なお、以下の説明では、「電源部９１の出力電圧が所定閾値以上であり、電源部９１からの電力供給に基づいて電源部側導電路７１に印加される電圧が所定閾値以上である場合」を「電源部から電源部側導電路７１を介してなされる電力供給が所定の正常状態である場合」とする。具体的には、上記「所定閾値」は、第２電圧変換部１２によって出力される後述の「所定電圧」よりも高い値である。

電源部９１は、第１電力供給対象８１及び第２電力供給対象８２へ電力を供給するための主電源となる部分であり、例えば、鉛バッテリ等の公知の車載バッテリとして構成されている。電源部９１は、高電位側の端子が電源部側導電路７１に電気的に接続され、低電位側の端子が図示しないグラウンド部に電気的に接続されており、電源部側導電路７１に対して所定の出力電圧（以降、＋Ｂ電圧ともいう。）を印加する。

蓄電部９３は、電源部９１とは異なる電力供給源として構成されるとともに、少なくとも電源部９１からの電力供給が途絶えたときに電源となる部分である。蓄電部９３は、高電位側の端子が蓄電部側導電路７２に電気的に接続され、低電位側の端子が図示しないグラウンド部に電気的に接続されており、蓄電部側導電路７２に対して所定の出力電圧を印加する。蓄電部９３は、例えば、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）等の公知の蓄電手段によって構成されている。なお、蓄電部９３の満充電時の電圧は、電源部９１の満充電時の電圧よりも小さい値である。

電源部側導電路７１は、電源部９１に電気的に接続された配線部であり、電源部９１から電力が供給される経路である。電源部側導電路７１には、電源部９１の高電位側の端子の電圧（出力電圧）が印加される。

蓄電部側導電路７２は、蓄電部９３に電気的に接続された配線部であり、蓄電部９３に対する充電電流が供給される経路であるとともに、蓄電部９３からの放電電流が供給される経路でもある。蓄電部側導電路７２には、蓄電部９３の高電位側の端子の電圧（充電電圧）が印加される。

第１負荷側導電路６１は、第１電力供給対象８１に電気的に接続された配線部であり、第１電力供給対象８１へ電力を供給する経路である。

第２負荷側導電路６２は、第２電力供給対象８２に電気的に接続された配線部であり、第２電力供給対象８２へ電力を供給する経路である。

第１電力供給対象８１は、１以上の車載用負荷によって構成されており、具体的には、１以上の公知の車載用電気部品として構成されている。第１電力供給対象８１は、電源部９１からの電力供給が途絶えた場合でも電力供給が望まれる電気部品が好適例であり、例えば、第２電力供給対象８２よりもバックアップの緊急性が低い電気部品（例えば、モータなどの車載用アクチュエータ）を第１電力供給対象８１とすることができる。この第１電力供給対象８１は、上述した正常状態のときには電源部９１から供給される電力に基づいて動作し、正常状態ではない異常状態のときには後述する第１電圧変換部１１を介して供給される電力に基づいて動作し得る。

第２電力供給対象８２は、１以上の車載用負荷によって構成されており、具体的には、公知の車載用電気部品として構成されている。第２電力供給対象８２は、電源部９１からの電力供給が途絶えた場合でも電力供給が望まれる電気部品が好適例であり、例えば、第１電力供給対象８１よりもバックアップの緊急性が高く、電力供給が途切れないようにバックアップすることが望まれる電気部品（第２電力供給対象８２を制御するＥＣＵなど（例えば、シフトバイワイヤ制御システムや電動パーキングブレーキシステムなどの電子制御システムにおけるＥＣＵ等））を第１電力供給対象８１とすることができる。第２電力供給対象８２は、上述した正常状態のときには電源部９１から供給される電力に基づいて動作し、異常状態のときには後述する第２電圧変換部１２を介して供給される電力に基づいて動作し得る。

次に、バックアップ回路１について詳述する。
バックアップ回路１は、蓄電部９３と共にバックアップ装置３を構成する部分である。バックアップ回路１は、少なくとも電源部９１からの電力供給が途絶えたときに蓄電部９３からの放電を迅速に行うように機能する装置である。バックアップ回路１は、主として、中間導電路５４、第１ダイオード２１、第２ダイオード２２、第１電圧変換部１１、第２電圧変換部１２、抵抗部３２などを備える。

第１電圧変換部１１は、例えば公知の昇降圧型ＤＣＤＣコンバータとして構成され、電源部側導電路７１に印加された電圧を降圧して蓄電部側導電路７２に出力電圧を印加する第１動作と、蓄電部側導電路７２に印加された電圧を昇圧して電源部側導電路７１に出力電圧を印加する第２動作とを行いうる。第１電圧変換部１１は、第２電圧変換部１２よりも電力容量が大きい電圧変換部であり、第２電圧変換部１２よりも大きな電流を出力し得る構成となっている。

第２電圧変換部１２は、例えば公知の昇圧型ＤＣＤＣコンバータとして構成され、蓄電部側導電路７２に印加された電圧を昇圧して中間導電路５４に出力電圧を印加する電圧変換動作を行いうる。第２電圧変換部１２は、第１電圧変換部１１よりも電力容量が小さい電圧変換部となっている。

中間導電路５４は、第２電圧変換部１２の出力電圧が印加される導電路であり、一端側が第２電圧変換部１２に電気的に接続され、他端側が第２ダイオード２２のアノードに電気的に接続されている。

抵抗部３２は、例えば公知の抵抗器として構成され、電源部側導電路７１と蓄電部側導電路７２との間において第１電圧変換部１１と並列に設けられており、第１電圧変換部１１を介さずに電源部９１から供給される電力を蓄電部９３に供給し得る経路となっている。抵抗部３２の一端は、電源部側導電路７１及び第１負荷側導電路６１に電気的に接続され、抵抗部３２の他端は、蓄電部側導電路７２を介して蓄電部９３の高電位側の端子に電気的に接続されている。

第１ダイオード２１は、アノードが電源部側導電路７１に電気的に接続され、カソードが第２負荷側導電路６２及び第２ダイオード２２のカソードに電気的に接続されている。第１ダイオード２１は、電源部側導電路７１から第２負荷側導電路６２への電流の流れ込みを許容し、第２負荷側導電路６２から電源部側導電路７１への電流の流れ込みを遮断する。例えば、電源部側導電路７１に地絡等の異常が発生しても、第２負荷側導電路６２から電源部側導電路７１へは電流が流れ込まないようになっている。

第２ダイオード２２は、素子部の一例に相当し、アノードが中間導電路５４に電気的に接続されるとともにカソードが第２負荷側導電路６２及び第１ダイオード２１のカソードに電気的に接続されている。この第２ダイオード２２は、中間導電路５４と第２負荷側導電路６２との間に設けられ、中間導電路５４の電位が第２負荷側導電路６２の電位よりも所定電位差以上に高い第１状態である場合（具体的には、中間導電路５４の電位が第２負荷側導電路６２の電位よりも高く、且つ電位差が第２ダイオード２２での電圧降下分Ｖｆよりも大きい場合）に中間導電路５４から第２負荷側導電路６２へと電流が流れることを許容し、第１状態が解除された第２状態である場合に中間導電路５４から第２負荷側導電路６２へと電流が流れることを制限する。

制御部３０は、第１電圧変換部１１及び第２電圧変換部１２の動作を制御する部分である。制御部３０は、例えばマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ等の演算装置、ＲＯＭ又はＲＡＭ等のメモリ、ＡＤ変換器等を有している。制御部３０は、電源部９１又は蓄電部９３から電力が供給される。制御部３０は、第１電圧変換部１１及び第２電圧変換部１２のそれぞれに対して個別に制御信号を出力し得る構成をなし、第１電圧変換部１１及び第２電圧変換部１２の電圧変換動作を個別に制御し得る。更に、制御部３０は、第２電力供給対象８２と通信し得る。また、制御部３０は、電源部側導電路７１の電圧を検出する電圧検出器（図示省略）の検出値を取得することができ、蓄電部側導電路７２の電圧を検出する電圧検出器（図示省略）の検出値を取得することもでき、中間導電路５４の電圧を検出する電圧検出器（図示省略）の検出値を取得することもできる。つまり、制御部３０は、電源部側導電路７１、蓄電部側導電路７２、中間導電路５４のそれぞれの電圧を特定し得る。なお、制御部３０が、電源部側導電路７１、蓄電部側導電路７２、中間導電路５４のそれぞれを流れる電流の大きさや向きを特定し得る構成であってもよい。

次にバックアップ回路１の動作について説明する。
バックアップ回路１は、例えば、図２で示すバックアップ制御を行っていないときには、制御部３０が第１電圧変換部１１及び第２電圧変換部１２のいずれの動作も停止させる。なお、第１電圧変換部１１及び第２電圧変換部１２の動作停止中には、蓄電部９３の充電電圧は所定の第１充電電圧以下となる。

制御部３０は、このように第１電圧変換部１１及び第２電圧変換部１２をいずれも停止させているときに所定の充電開始条件が成立した場合（例えば、電源部側導電路７１に設けられたスイッチ９５がオフ状態からオン状態に切り替えられる場合）に、図２で示すバックアップ制御を開始し、ステップＳ１にて第１電圧変換部１１による上記第１動作を開始させ、第１電圧変換部１１の電圧変換動作によって蓄電部９３に充電電流を供給する。なお、図３のように、スイッチ９５がオン状態に切り替わった直後から、電源部９１からの電力が第１電力供給対象８１及び第２電力供給対象８２に供給され、電源部９１からの電力供給が正常状態であれば、図３のような電力供給が所定の終了条件が成立するまで（例えば、スイッチ９５がオフ状態に切り替わるまで）継続する。

制御部３０は、ステップＳ１の後、所定の充電停止条件が成立したか否か（例えば、蓄電部９３の充電電圧が上記第１充電電圧よりも高い所定の第２充電電圧に達したか否か）を判定し、充電停止条件が成立した場合には、ステップＳ３にて第１電圧変換部１１の電圧変換動作（第１動作）を停止させる。

制御部３０は、ステップＳ３で第１電圧変換部１１の動作を停止させた後、ステップＳ４にて第２電圧変換部１２の電圧変換動作を開始させる。図2の例では、ステップＳ３で第１電圧変換部１１の動作を停止させることが「所定の第１バックアップ条件の成立」であり、制御部３０は、このように第１バックアップ条件が成立したことに応じて、ステップＳ４にて第２電圧変換部１２に電圧変換動作を開始させる。制御部３０は、ステップＳ４で第２電圧変換部１２の電圧変換動作を開始させた場合、中間導電路５４に所定電圧を印加させるように第２電圧変換部１２の電圧変換動作（蓄電部側導電路７２に印加された直流電圧を昇圧して中間導電路５４に印加する昇圧動作）を制御する。第２電圧変換部１２が電圧変換動作を行っているときに目標値とされる「所定電圧」は、電源部９１が満充電状態であり且つ正常状態（電源部側導電路７１の電圧が所定閾値以上である場合）に電源部側導電路７１に印加される電圧よりも低い電圧である。そして、このように制御部３０が第２電圧変換部１２に電圧変換動作を行わせているときには、電源部側導電路７１と蓄電部側導電路７２とが抵抗部３２を介して導通するため、蓄電部９３の充電電圧が電源部９１の充電電圧よりも低い場合には、電源部９１から抵抗部３２を介して蓄電部９３へと充電電流が少しずつ供給される。

制御部３０は、ステップＳ４で第２電圧変換部１２の動作を開始させた後、ステップＳ５にて指示情報を取得したか否かを判定する。

電源システム１００では、第１電力供給対象８１への電力供給が停止状態となった場合に第２電力供給対象８２が制御部３０に対して所定の指示情報を出力する構成となっている。例えば、スイッチ９５がオン状態となっているときに第２電力供給対象８２が第１負荷側導電路６１の電圧（電位）を監視し、第１負荷側導電路６１の電圧（電位）が一定値未満に低下した場合に制御部３０に対して所定の指示情報を出力し、第１負荷側導電路６１の電圧（電位）が一定値以上であれば制御部３０に対して上記指示情報を出力しないようになっている。

制御部３０は、ステップＳ４で第２電圧変換部１２の電圧変換動作を開始させてから、ステップＳ５又はＳ６でＹｅｓとなるまでの間（即ち、所定の動作停止条件が成立するか、指示情報を取得するまでの間）、第２電圧変換部１２に電圧変換動作を行わせながら指示情報を監視し、第２電圧変換部１２に電圧変換動作を行わせているときに第２電力供給対象８２から指示情報を取得した場合、ステップＳ７で第１電圧変換部１１に第２動作を開始させる。

上述したように、電源システム１００では、スイッチ９５がオン状態のときに電源部９１からの電力供給が正常状態である場合、図３のように第１電力供給対象８１及び第２電力供給対象８２に対する電力供給が継続する。しかし、電源部９１からの電力供給が大幅に低下又は停止した場合（例えば、図４のように電源部側導電路７１において断線や地絡が発生した場合）、電源部側導電路７１を介しての電力供給は急低下又は停止し、第１負荷側導電路６１の電圧も低下する。そして、第１負荷側導電路６１の電圧が所定値以下に低下した場合、これに応じて第２電力供給対象８２から制御部３０へ指示情報が送信され、制御部３０は、この指示情報に応じて、第１電圧変換部１１に第２動作を行わせることになる。なお、このときの「所定値」は、中間導電路５４に印加される上記「所定電圧」よりも低い値であり、０よりも大きい値である。但し、第１負荷側導電路６１の電圧が所定値以下に低下してから第１電圧変換部１１の第２動作によって十分な電圧が供給されるまでの間、電源部側導電路７１を介しての電力供給は低下又は停止してしまうが、図４の（１）の矢印のように、第１負荷側導電路６１の電圧が所定値以下に低下した直後から中間導電路５４を介して即座に電力が供給されるため、第２電圧変換部１２に対する電力供給は途切れずに済む。このように、矢印（１）の経路で即座に電力供給を行ってから、それほど時間をあけずに図４の矢印（２）の経路でも電力供給が開始されるため、第１電力供給対象８１に対する電力供給も早期に行い得る。なお、この例では、制御部３０が第２電力供給対象８２から指示情報を取得したことが「所定の第２バックアップ条件が成立したこと」であり、制御部３０は、第２電圧変換部１２に電圧変換動作を行わせているときに「所定の第２バックアップ条件が成立したこと」に応じて第１電圧変換部１１に第２動作を行わせる構成となっている。

一方、制御部３０がステップＳ４で第２電圧変換部１２に電圧変換動作を開始させてから指示情報を取得することなく所定の動作停止条件が成立した場合、制御部３０は、ステップＳ８で第２電圧変換部１２の電圧変換動作を停止させ、ステップＳ９において蓄電部９３の充電電圧が上記第１充電電圧となるまで蓄電部９３を放電させる。所定の動作停止条件は、例えば、「スイッチ９５がオン状態からオフ状態に切り替わったこと」などである。なお、ステップＳ９で放電動作を行った後には、第１電圧変換部１１及び第２電圧変換部１２のいずれも停止状態となる。

次に、バックアップ回路１の効果を例示する。
上記バックアップ回路１が適用される車載用電源システム１００では、電源部９１から電源部側導電路７１を介してなされる電力供給が所定の正常状態である場合、電源部９１からの電力が第１電力供給対象８１及び第２電力供給対象８２に供給される。一方、何らかの原因によって電源部９１からの電力供給が途絶えても、バックアップ回路１において第２電圧変換部１２が電圧変換動作を行っている最中であれば、蓄電部９３からの電力供給に基づき、中間導電路５４から第２負荷側導電路６２に即座に電力を供給することができるため、第２負荷側導電路６２を即座にバックアップすることができる。

しかも、上記バックアップ回路１は、所定期間には第１電圧変換部１１の第１動作によって蓄電部９３を迅速に充電することができ、第２電圧変換部１２が電圧変換動作を行っているときには電源部側導電路７１と蓄電部側導電路７２とが抵抗部３２を介して導通する構成であるため、内部消費や自己放電が生じても抵抗部３２を介して蓄電部９３へ充電電流を供給することができ、蓄電部９３の充電電圧の低下を抑えることができる。ゆえに、第２電圧変換部１２が電圧変換動作を行っている最中に蓄電部９３の充電電圧をより高く維持することができ、電源部９１からの電力供給が途絶えたときに蓄電部９３の充電電圧が不足する事態を回避しやすくなる。

更に、制御部３０は、第２電圧変換部１２に電圧変換動作を行わせているときに所定の第２バックアップ条件が成立した場合に、第１電圧変換部１１に第２動作を行わせるため、蓄電部９３からの電力供給に基づく電力を第１電力供給対象８１に対しても供給することが可能となる。つまり、電源部９１からの電力供給が途絶えた場合に、第２電力供給対象８２に対しては即座に電力を供給し、第１電力供給対象８１に対しては第２バックアップ条件の成立に応じて電力を供給するように、優先順位を定めた方式でバックアップ動作を行うことができる。

更に、バックアップ回路１は、電源部９１が満充電状態であり且つ正常状態であるときに中間導電路５４に所定電圧が印加された場合に上記第２状態となる構成であり、制御部３０は、上記所定電圧を中間導電路５４に印加するように第２電圧変換部１２に電圧変換動作を行わせる構成である。このように構成されたバックアップ回路１は、電源部９１が満充電状態のときに第２電圧変換部１２が電圧変換動作を行っても、中間導電路５４から第２負荷側導電路６２に電流が流れないため、第２電圧変換部１２による電圧変換動作中の電力消費を抑えることができる。そして、このように電力消費を抑えながら準備を継続しつつ、電源部９１からの電力供給が途絶えた場合には中間導電路５４を介して即座に電力を供給することができる。

バックアップ回路１は、アノードが電源部側導電路７１及び第１負荷側導電路６１に電気的に接続されるとともにカソードが第２負荷側導電路６２に電気的に接続される第１ダイオード２１と、アノードが中間導電路５４に電気的に接続されるとともにカソードが第２負荷側導電路６２に電気的に接続される第２ダイオード２２と、を備える。そして、第２ダイオード２２が素子部として構成されている。このように構成されたバックアップ回路１は、第２負荷側導電路６２の電圧が一定値（第２電圧変換部１２によって目標とされる所定電圧から第２ダイオード２２での電圧降下分を差し引いた値）よりも高い状態から低い状態に変化した場合に第２ダイオード２２を介して即座に電流が供給されるようになり、簡易な構成でシームレス性がより高いバックアップ動作が可能となる。更に、第２負荷側導電路６２と電源部側導電路７１との間に第１ダイオード２１が介在するため、電源部側導電路７１で地絡等が発生して電源部側導電路７１の電圧が急低下した場合に第２負荷側導電路６２から電源部側導電路７１に電流が流れ込むことを防ぐことができ、第２ダイオード２２を介してなされるバックアップ中に第２負荷側導電路６２の電圧が低下してしまうことを防ぐことができる。よって、第２電力供給対象８２をより一層安定的にバックアップすることができる。

更に、バックアップ回路１は、第１電圧変換部１１によって蓄電部９３を充電する場合には、電力容量の大きい第１電圧変換部１１によってより大きな充電電流を流すことができるため、迅速に充電電圧を高めることができ、第２電圧変換部１２を動作させて電源失陥に備える場合には、電力容量が相対的に低い第２電圧変換部１２の動作を継続するようにして効率的に準備することができる。

また、バックアップ回路１が適用される車載用電源システム１００は、電源部９１からの電力供給が途絶えた場合に第１電力供給対象８１への電力供給が停止状態となり、第２電力供給対象８２は、この停止状態に応じて所定の指示情報を出力するように動作する。一方、バックアップ回路１の制御部３０は、第２電圧変換部１２に電圧変換動作を行わせているときに第２電力供給対象８２から指示情報を取得した場合、第１電圧変換部１１に第２動作を行わせるように動作する。このような構成であるため、電源部９１からの電力供給が途絶えた場合にその状態を早期に検出し、蓄電部９３からの電力供給に基づく電力を第１電力供給対象８１に対しても供給することが可能となる。
しかも、電源部９１からの電力供給が途絶えても、第２電力供給対象８２に対してシームレス性の高いバックアップ動作を即座に行うことができるため、第２電力供給対象８２に対する電力不足によって「第１電力供給対象８１への電力供給が停止状態となったこと」を検出できないような事態を防ぐことができ、制御部３０に対して第２動作を開始させるためのトリガをより確実に与えやすくなる。よって、電源部９１からの電力供給が途絶えても、第１電力供給対象８１に対して第１電圧変換部１１を利用した電力供給をより早期に且つより確実に開始しやすくなる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。

実施例１では、電源部９１に鉛バッテリを用いているが、この構成に限定されず、本明細書のいずれの例においても、鉛バッテリに代えて又は鉛バッテリと併用して電源部９１に他の電源手段（公知の他の蓄電手段や発電手段など）を用いてもよい。電源部９１を構成する電源手段の数は１つに限定されず、複数の電源手段によって構成されていてもよい。

実施例１では、蓄電部９３に電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）を用いているが、この構成に限定されず、本明細書のいずれの例においても、蓄電部９３にリチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、ニッケル水素充電池などの他の蓄電手段を用いてもよい。また、蓄電部９３を構成する蓄電手段の数は１つに限定されず、複数の蓄電手段によって構成されていてもよい。

実施例１では、蓄電部９３の充電電圧が電源部９１の充電電圧よりも低くなる構成を例示したが、蓄電部９３の充電電圧が電源部９１の充電電圧と同程度であってもよく、蓄電部９３の充電電圧が電源部９１の充電電圧よりも高くてもよい。蓄電部９３の充電電圧が電源部９１の充電電圧よりも高い構成では、第１電圧変換部１１は、電源部側導電路７１に印加された電圧を昇圧して蓄電部側導電路７２に出力電圧を印加するように第１動作を行い、蓄電部側導電路７２に印加された電圧を降圧して電源部側導電路７１に出力電圧を印加するように第２動作を行うようにしてもよい。また、第２電圧変換部１２は、蓄電部側導電路７２に印加された電圧を降圧して中間導電路５４に印加するように電圧変換動作を行ってもよい。

実施例１では、制御部３０が第２電力供給対象８２から指示情報を取得したことが「所定の第２バックアップ条件が成立したこと」であったが、制御部３０が電源部側導電路７１の電圧を監視し、「電源部側導電路７１の電圧が所定値以下に低下したことを制御部３０が検出したこと」を、「所定の第２バックアップ条件が成立したこと」としてもよい。

実施例１では、スイッチ９５がオフ状態からオン状態に切り替わったことを「所定の充電開始条件の成立」としたが、例えば、蓄電部９３の充電電圧が所定充電電圧以下に低下したことを「所定の充電開始条件の成立」とし、図２の制御を開始するようにしてもよい。

実施例１では、ステップＳ３で第１電圧変換部１１の動作が停止したことが「所定の第１バックアップ条件の成立」であったが、第１電圧変換部１１の第１動作中に蓄電部９３の充電電圧が所定充電電圧（例えば、蓄電部９３の満充電時の充電電圧よりも低い値）に達したことを「所定の第１バックアップ条件の成立」としてもよい。

実施例１では、蓄電部９３の充電電圧が第２充電電圧に達したことを「充電停止条件の成立」としたが、蓄電部側導電路７２を流れる充電電流が所定電流値以下に低下したことを「充電停止条件の成立」としてもよい。

実施例１では、スイッチ９５について具体的に限定していないが、スイッチ９５は、車両の始動スイッチ（イグニッションスイッチ等）であってもよく、車両の始動スイッチに連動してオンオフ動作するスイッチであってもよく、始動スイッチとは別のスイッチであってもよい。

１…バックアップ回路
１１…第１電圧変換部
１２…第２電圧変換部
２１…第１ダイオード
２２…第２ダイオード（素子部）
３０…制御部
３２…抵抗部
５４…中間導電路
６１…第１負荷側導電路
６２…第２負荷側導電路
７１…電源部側導電路
７２…蓄電部側導電路
８１…第１電力供給対象
８２…第２電力供給対象
９１…電源部
９３…蓄電部
１００…車載用電源システム

Claims (6)

1. 電源部から電力が供給される経路である電源部側導電路と、
   第１電力供給対象へ電力を供給する経路である第１負荷側導電路と、
   第２電力供給対象へ電力を供給する経路である第２負荷側導電路と、
   前記電源部とは異なる電力供給源である蓄電部と、を有し、
   前記電源部から前記電源部側導電路を介してなされる電力供給が所定の正常状態である場合に、前記電源部から前記電源部側導電路及び前記第１負荷側導電路を介して前記第１電力供給対象に電力が供給されるとともに前記電源部から前記電源部側導電路及び前記第２負荷側導電路を介して前記第２電力供給対象に電力が供給される車載用電源システムに用いられる車載用のバックアップ回路であって、
   前記蓄電部に電気的に接続される蓄電部側導電路と、
   所定の中間導電路と、
   前記電源部側導電路に印加された電圧を降圧又は昇圧して前記蓄電部側導電路に出力電圧を印加する第１動作と、前記蓄電部側導電路に印加された電圧を降圧又は昇圧して前記電源部側導電路に出力電圧を印加する第２動作とを行う第１電圧変換部と、
   前記電源部側導電路と前記蓄電部側導電路との間において前記第１電圧変換部と並列に設けられる抵抗部と、
   前記蓄電部側導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して前記中間導電路に出力電圧を印加する電圧変換動作を行う第２電圧変換部と、
   前記中間導電路と前記第２負荷側導電路との間に設けられ、前記中間導電路の電位が前記第２負荷側導電路の電位よりも所定電位差以上に高い第１状態である場合に前記中間導電路から前記第２負荷側導電路へと電流が流れることを許容し、前記第１状態が解除された第２状態である場合に前記中間導電路から前記第２負荷側導電路へと電流が流れることを制限する素子部と、
   前記第１電圧変換部及び前記第２電圧変換部の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   所定の充電開始条件の成立に応じて前記第１電圧変換部に前記第１動作を開始させ、前記第１動作中に所定の充電停止条件が成立したことに応じて前記第１動作を停止させ、
   所定の第１バックアップ条件の成立に応じて前記第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせ、
   前記第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせているときに所定の第２バックアップ条件が成立したことに応じて前記第１電圧変換部に前記第２動作を行わせる構成であり、
   前記制御部が前記第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせているときに前記電源部側導電路と前記蓄電部側導電路とが前記抵抗部を介して導通する構成である車載用のバックアップ回路。
2. 当該バックアップ回路は、前記電源部が満充電状態であり且つ前記正常状態であるときに前記中間導電路に所定電圧が印加された場合に前記第２状態となる構成であり、
   前記制御部は、前記所定電圧を前記中間導電路に印加するように前記第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせる請求項１に記載の車載用のバックアップ回路。
3. アノードが前記電源部側導電路及び前記第１負荷側導電路に電気的に接続されるとともにカソードが前記第２負荷側導電路に電気的に接続される第１ダイオードと、
   アノードが前記中間導電路に電気的に接続されるとともにカソードが前記第２負荷側導電路に電気的に接続される第２ダイオードと、
   を備え、
   前記第２ダイオードが前記素子部として構成されている請求項１又は請求項２に記載の車載用のバックアップ回路。
4. 前記第２電圧変換部は、前記第１電圧変換部よりも電力容量が小さい電圧変換部である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車載用のバックアップ回路。
5. 前記第２電力供給対象は、前記第１電力供給対象への電力供給が停止状態となった場合に所定の指示情報を出力する構成をなし、
   前記制御部は、
   前記第２電圧変換部に電圧変換動作を行わせているときに前記第２電力供給対象から前記指示情報が出力されたことを前記第２バックアップ条件の成立として前記第１電圧変換部に前記第２動作を行わせる請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車載用のバックアップ回路。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車載用のバックアップ回路と、
   前記蓄電部と、
   を含む車載用のバックアップ装置。

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