JP7429874B1 - バックアップ電源装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

バックアップ電源装置（３０）は、第１スイッチ（２１）、第２スイッチ（２２）、第３スイッチ（２３）、第４スイッチ（２４）、補助電源（２５）、及び、制御回路（３１）を備え、第１スイッチ（２１）は、第１スイッチ（２１）がオフの場合に、主電源（１０）から供給される電流を第２スイッチ（２２）に流す方向に設けられた第１ダイオード（２１ｂ）を有し、制御回路（３１）は、負荷（１２）に直流電圧を供給する電源を主電源（１０）から補助電源（２５）に切り替える場合、第１スイッチ（２１）をオフにする第１ステップ（Ｓ３０）と、第１ステップ（Ｓ３０）の後に、第３スイッチ（２３）及び第４スイッチ（２４）をオンにする第２ステップ（Ｓ３１）と、第２ステップ（Ｓ３１）の後に、第２スイッチ（２２）をオフにする第３ステップ（Ｓ３２）とを実行する。

Description

本開示は、バックアップ電源装置及びその制御方法に関し、特に、主電源による負荷への直流電圧の供給をバックアップするバックアップ電源装置等に関する。

従来、主電源による負荷への直流電圧の供給をバックアップするバックアップ電源装置として、様々な電源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の電源装置は、第１電源部と負荷との間の電力の経路となる第１導電路と、第１導電路と第２電源部とに接続される第２導電路と、第１導電路において第２導電路との接続部と第１電源部との間に設けられ、双方向の通電を遮断する非通電状態と通電する通電状態とに切り替える第１スイッチ部と、第２導電路において接続部と第２電源部との間に設けられ、双方向の通電を遮断する非通電状態と通電する通電状態とに切り替える第２スイッチ部と、第１スイッチ部及び第２スイッチ部のそれぞれの切り替え動作を制御する制御部とを備える。

これにより、いずれか一方の電源部側で異常が生じた場合でも、その経路に対して他方の電源部から電流が流れ込むことを遮断し得る。例えば、第２スイッチ部でショート故障が発生しても、第１スイッチ部をオフ動作させることで第１電源部から第２電源部側へ電流が流れ込むことを防ぐことができるというものである。

特開２０１７－２１６７９５号公報

しかしながら、特許文献１の電源装置では、負荷に直流電圧を供給する電源部を切り替える場合に、第１スイッチ部及び第２スイッチ部の両方がオフとなる瞬間が生じるために、負荷側地絡等が生じている場合には、負荷への供給電圧が一時的に遮断され、負荷への供給電圧がゼロ電圧等にまで大きく低下してしまう可能性がある。一時的であっても供給電圧がゼロ電圧にまで低下してしまうことによって致命的な不具合を生じる負荷はめずらしくなく、このような事態が発生するようでは、バックアップ電源装置を設けている意義がなくなってしまう。

そこで、本開示は、負荷に直流電圧を供給する電源を切り替える場合に負荷への供給電圧が遮断されてしまうことを抑制することができるバックアップ電源装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の一形態に係るバックアップ電源装置は、主電源による負荷への直流電圧の供給をバックアップするバックアップ電源装置であって、前記主電源と前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記主電源から前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第１スイッチと、前記第１スイッチと前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記第１スイッチを介した前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第２スイッチと、前記負荷に直流電圧を供給するための補助電源と、前記補助電源と前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記補助電源から前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第３スイッチと、前記第３スイッチと前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記第３スイッチを介した前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第４スイッチと、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スイッチを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記負荷に直流電圧を供給する電源を前記主電源から前記補助電源に切り替える場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチがオンであり、かつ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチがオフである状態において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方をオフにする第１ステップと、前記第１ステップの後に、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチをオンにする第２ステップと、前記第２ステップの後に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの他方をオフにする第３ステップとを実行する。

上記目的を達成するために、本開示の一形態に係るバックアップ電源装置の制御方法は、主電源による負荷への直流電圧の供給をバックアップするバックアップ電源装置の制御方法であって、前記バックアップ電源装置は、前記主電源と前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記主電源から前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第１スイッチと、前記第１スイッチと前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記第１スイッチを介した前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第２スイッチと、前記負荷に直流電圧を供給するための補助電源と、前記補助電源と前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記補助電源から前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第３スイッチと、前記第３スイッチと前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記第３スイッチを介した前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第４スイッチとを備え、前記制御方法は、前記負荷に直流電圧を供給する電源を前記主電源から前記補助電源に切り替える場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチがオンであり、かつ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチがオフである状態において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方をオフにする第１ステップと、前記第１ステップの後に、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチをオンにする第２ステップと、前記第２ステップの後に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの他方をオフにする第３ステップとを含む。

本開示により、負荷に直流電圧を供給する電源を切り替える場合に負荷への供給電圧が遮断されてしまうことを抑制することができるバックアップ電源装置及びその制御方法が提供される。

図１は、参考例に係るバックアップ電源装置の構成を示す回路図である。 図２は、参考例に係るバックアップ電源装置が負荷に直流電圧を供給する電源を切り替える動作を示すフローチャートである。 図３は、図２に示される動作時における参考例に係るバックアップ電源装置の各構成要素の動作状態を示すタイミングチャートである。 図４は、実施の形態に係るバックアップ電源装置の構成を示す回路図である。 図５は、実施の形態に係るバックアップ電源装置が負荷に直流電圧を供給する電源を切り替える動作を示すフローチャートである。 図６は、図５に示される動作時における実施の形態に係るバックアップ電源装置の各構成要素の動作状態を示すタイミングチャートである。 図７は、実施の形態の変形例に係る制御手順を示すフローチャートである。 図８は、図７に示される変形例に係る制御手順におけるバックアップ電源装置の各構成要素の動作状態を示すタイミングチャートである。 図９は、第１の実現例に係るバックアップ電源装置の構成を示す回路図である。 図１０は、第２の実現例に係るバックアップ電源装置の構成を示す回路図である。 図１１は、実施の形態の変形例に係るバックアップ電源装置の構成を示す回路図である。 図１２は、実施の形態の別の変形例に係るバックアップ電源装置の構成を示す回路図である。

（本発明者らが得た知見）
まず、実施の形態を説明する前に、本発明者らが得た知見として、本開示の課題を、図面を用いて、説明する。

図１は、参考例に係るバックアップ電源装置２０の構成を示す回路図である。本図には、バックアップ電源装置２０だけでなく、主電源１０及び負荷１２も併せて図示されている。主電源１０は、負荷１２に直流電圧を供給するための直流電圧源であり、例えば、車両に搭載される電源（バッテリー）である。負荷１２は、直流電圧の供給を受ける電気負荷であり、例えば、車両において主電源１０等から直流電圧を受けて動作するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。

バックアップ電源装置２０は、主電源１０による負荷１２への直流電圧の供給をバックアップする電源であり、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、第４スイッチ２４、補助電源２５、及び、制御回路２６を備える。

補助電源２５は、主電源１０に代わって負荷１２に直流電圧を供給するための直流電圧源であり、例えば、主電源１０から供給される電流によって充電される蓄電素子又はそのような蓄電素子と昇圧回路とを接続した電源回路である。

第１スイッチ２１は、主電源１０と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、主電源１０から負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにするスイッチであり、第１ＭＯＳＦＥＴ２１ａと、第１ＭＯＳＦＥＴ２１ａの寄生ダイオードであって主電源１０から供給される電流を第２スイッチ２２に流す方向に設けられた第１ダイオード２１ｂとで構成される。

第２スイッチ２２は、第１スイッチ２１と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、第１スイッチ２１を介した負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにするスイッチであり、第２ＭＯＳＦＥＴ２２ａと、第２ＭＯＳＦＥＴ２２ａの寄生ダイオードであって負荷１２から第１スイッチ２１に電流を流す方向に設けられた第２ダイオード２２ｂとで構成される。

第３スイッチ２３は、補助電源２５と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、補助電源２５から負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにするスイッチであり、第３ＭＯＳＦＥＴ２３ａと、第３ＭＯＳＦＥＴ２３ａの寄生ダイオードであって補助電源２５から供給される電流を第４スイッチ２４に流す方向に設けられた第３ダイオード２３ｂとで構成される。

第４スイッチ２４は、第３スイッチ２３と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、第３スイッチ２３を介した負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにするスイッチであり、第４ＭＯＳＦＥＴ２４ａと、第４ＭＯＳＦＥＴ２４ａの寄生ダイオードであって負荷１２から第３スイッチ２３に電流を流す方向に設けられた第４ダイオード２４ｂとで構成される。

なお、本参考例では、第１ＭＯＳＦＥＴ２１ａ、第２ＭＯＳＦＥＴ２２ａ、第３ＭＯＳＦＥＴ２３ａ、及び、第４ＭＯＳＦＥＴ２４ａは、いずれも、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。

制御回路２６は、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、及び、第４スイッチ２４を制御する回路であり、例えば、プログラムを記憶するメモリ、プログラムを実行するプロセッサ、及び、入出力回路等で構成される。

図２は、図１に示される参考例に係るバックアップ電源装置２０が負荷１２に直流電圧を供給する電源を切り替える動作（つまり、バックアップ電源装置２０の制御方法）を示すフローチャートである。より詳しくは、図２の（ａ）は、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替えるケースのフローチャートを示す。このようなケースは、例えば、バッテリー上がり等、主電源１０が電源失陥を起こしたケースに相当する。また、図２の（ｂ）は、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替えるケースのフローチャートを示す。このようなケースは、例えば、電源失陥を起こした主電源１０が回復したケースに相当する。

図２の（ａ）に示されるように、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替える場合には、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２がオンであり、かつ、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４がオフである状態において、制御回路２６は、まず、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２を同時にオンからオフにし（Ｓ１０）、次に、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４を同時にオフからオンにする（Ｓ１１）。

図２の（ｂ）に示されるように、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替える場合には、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２がオフであり、かつ、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４がオンである状態において、制御回路２６は、まず、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４を同時にオンからオフにし（Ｓ２０）、次に、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２を同時にオフからオンにする（Ｓ２１）。

図３は、図２に示される動作時における参考例に係るバックアップ電源装置２０の各構成要素の動作状態を示すタイミングチャートである。より詳しくは、図３の（ａ）は、主電源１０の出力電圧（「電源電圧」）を示し、図３の（ｂ）は、負荷１２に供給される電圧（「負荷電圧」）を示し、図３の（ｃ）～（ｆ）は、それぞれ、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、及び、第４スイッチ２４のオン／オフの状態を示す。

図３のタイミングにおいて、「ｔ０」は、主電源１０が電源失陥を起こし始めた時点であり、「Ｓ１０」、「Ｓ１１」、「Ｓ２０」及び「Ｓ２１」は、それぞれ、図２の（ａ）におけるステップＳ１０、ステップＳ１１、図２の（ｂ）におけるステップＳ２０、及び、ステップＳ２１を実行した時点である。なお、時点Ｓ２０の直前で、主電源１０が電源失陥から回復している。

図３に示されるように、時点ｔ０から、主電源１０の電源失陥により、「電源電圧」及び「負荷電圧」が下降し始め、時点Ｓ１０において、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替えるために、まず、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２が同時にオンからオフとなり、その後、時点Ｓ１１で、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４が同時にオフからオンになる。これにより、負荷１２に直流電圧を供給する電源が主電源１０から補助電源２５に切り替わる。

ここで、時点Ｓ１０～時点Ｓ１１（つまり、時点Ｓ１０から時点Ｓ１１の直前まで）に着目すると、この期間では、４つのスイッチ（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４）のいずれもがオフ状態となるために、負荷１２への電圧供給が遮断されており、負荷側地絡（つまり、負荷１２が異常に低インピーダンスとなる状態）等が生じている場合には、その程度に応じて、負荷１２への供給電圧がゼロ電圧等にまで大きく低下してしまう可能性がある。図３の（ｂ）に示される「負荷電圧」の時点Ｓ１０～時点Ｓ１１におけるクロスハッチングは、その可能性を示している。

また、時点Ｓ２０では、電源失陥を起こした主電源１０が回復し、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替えるために、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４が同時にオンからオフとなり、その後、時点Ｓ２１で、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２が同時にオフからオンになる。これにより、負荷１２に直流電圧を供給する電源が補助電源２５から主電源１０に切り替わる。

ここで、時点Ｓ２０～時点Ｓ２１（つまり、時点Ｓ２０から時点Ｓ２１の直前まで）に着目すると、この期間では、４つのスイッチ（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４）のいずれもがオフ状態となるために、負荷１２への電圧供給が遮断されており、負荷側地絡（つまり、負荷１２が異常に低インピーダンスとなる状態）等が生じている場合には、その程度に応じて、負荷１２への供給電圧がゼロ電圧等にまで大きく低下してしまう可能性がある。図３の（ｂ）に示される「負荷電圧」の時点Ｓ２０～時点Ｓ２１におけるクロスハッチングは、その可能性を示している。

このように、参考例に係るバックアップ電源装置２０は、負荷１２に直流電圧を供給する電源を切り替える場合に、４つのスイッチ（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４）のいずれもがオフとなる瞬間が生じるために、負荷側地絡等が生じている場合には、負荷１２への供給電圧が一時的に遮断され、負荷１２への供給電圧がゼロ電圧等にまで大きく低下してしまう可能性がある。一時的であっても供給電圧がゼロ電圧にまで低下してしまうことによって致命的な不具合を生じる負荷はめずらしくなく、このような事態が発生するようでは、バックアップ電源装置を設けている意義がなくなってしまう。

そこで、本発明者らは、負荷１２に直流電圧を供給する電源を切り替える場合に、第１スイッチ２１が、主電源１０から供給される電流を負荷１２に向けて流す方向に設けられた第１ダイオード２１ｂを有することを活用し、４つのスイッチ（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４）の全てが同時にオフになることを避ける制御手順を行うことで、電源を切り替える場合に負荷１２への供給電圧が遮断されてしまうことを抑制することができるバックアップ電源装置を考案するに至った。

（実施の形態）
以下、本開示の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。また、「ＡとＢとが接続されている」とは、ＡとＢとが電気的に接続されている意味であり、ＡとＢとが直接接続される場合だけでなく、ＡとＢとの間に他の回路要素を介在させた状態でＡとＢとが間接的に接続される場合も含まれる。

図４は、実施の形態に係るバックアップ電源装置３０の構成を示す回路図である。本図には、バックアップ電源装置３０だけでなく、図１と同様に、主電源１０及び負荷１２も併せて図示されている。

バックアップ電源装置３０は、主電源１０による負荷１２への直流電圧の供給をバックアップする電源であり、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、第４スイッチ２４、補助電源２５、及び、制御回路３１を備える。図１に示される参考例に係るバックアップ電源装置２０と異なる構成は、制御回路３１である。以下、参考例に係るバックアップ電源装置２０と異なる点を中心に説明する。

制御回路３１は、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、及び、第４スイッチ２４を制御する回路であり、例えば、プログラムを記憶するメモリ、プログラムを実行するプロセッサ、及び、入出力回路等で構成される。制御回路３１は、参考例に係るバックアップ電源装置２０が備える制御回路２６と異なり、負荷１２に直流電圧を供給する電源を切り替える場合に、第１スイッチ２１が、主電源１０から供給される電流を負荷１２に向けて流す方向に設けられた第１ダイオード２１ｂを有することを活用し、４つのスイッチ（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４）の全てが同時にオフになることを避ける制御手順を行うことで、電源を切り替える場合に負荷１２への供給電圧が遮断されてしまうことを抑制する。

なお、バックアップ電源装置３０は、特許文献１と同様に、４つのスイッチ（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、及び、第４スイッチ２４）を有するので、主電源１０及び補助電源２５のいずれか一方でショート故障等の異常が生じた場合でも、その経路に対して他方の電源から電流が流れ込むことは遮断され得る。

図５は、図４に示される実施の形態に係るバックアップ電源装置３０が負荷１２に直流電圧を供給する電源を切り替える動作（つまり、バックアップ電源装置３０の制御方法）を示すフローチャートである。より詳しくは、図５の（ａ）は、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替えるケースのフローチャートを示す。このようなケースは、例えば、バッテリー上がり等、主電源１０が電源失陥を起こしたケースに相当し、参考例に係るバックアップ電源装置２０についての図２の（ａ）に対応する。また、図５の（ｂ）は、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替えるケースのフローチャートを示す。このようなケースは、例えば、電源失陥を起こした主電源１０が回復したケースに相当し、参考例に係るバックアップ電源装置２０についての図２の（ｂ）に対応する。

図５の（ａ）に示されるように、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替える場合には、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２がオンであり、かつ、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４がオフである状態において、制御回路３１は、まず、第１スイッチ２１をオンからオフにし（Ｓ３０）、次に、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４を同時にオフからオンにした後に（Ｓ３１）、第２スイッチ２２をオンからオフにする（Ｓ３２）。参考例に係る図２の（ａ）に比べ、図２の（ａ）におけるステップＳ１０が図５の（ａ）のステップＳ３０とステップＳ３２とに分離された流れに相当する。

図５の（ｂ）に示されるように、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替える場合には、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２がオフであり、かつ、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４がオンである状態において、制御回路３１は、まず、第２スイッチ２２をオフからオンにし（Ｓ４０）、次に、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４を同時にオンからオフにした後に（Ｓ４１）、第１スイッチ２１をオフからオンにする（Ｓ４２）。参考例に係る図２の（ｂ）に比べ、図２の（ｂ）におけるステップＳ２０が図５の（ｂ）のステップＳ４０とステップＳ４２とに分離された流れに相当する。

図６は、図５に示される動作時における実施の形態に係るバックアップ電源装置３０の各構成要素の動作状態を示すタイミングチャートである。図６の（ａ）～（ｆ）は、図３の（ａ）～（ｆ）と同一箇所のタイミングを示している。

図６のタイミングにおいて、「ｔ０」は、主電源１０が電源失陥を起こし始めた時点であり、「Ｓ３０」～「Ｓ３２」、「Ｓ４０」～「Ｓ４２」は、それぞれ、図５の（ａ）におけるステップＳ３０～Ｓ３２、図５の（ｂ）におけるステップＳ４０～Ｓ４２を実行した時点である。なお、時点Ｓ４０の直前で、主電源１０が電源失陥から回復している。

図６に示されるように、時点ｔ０から、主電源１０の電源失陥により、「電源電圧」及び「負荷電圧」が下降し始め、時点Ｓ３０において、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替えるために、まず、第１スイッチ２１がオンからオフとなり、その後、時点Ｓ３１で、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４が同時にオフからオンになり、その後、時点Ｓ３２で、第２スイッチ２２がオンからオフになる。これにより、負荷１２に直流電圧を供給する電源が主電源１０から補助電源２５に切り替わる。

ここで、時点Ｓ３０～時点Ｓ３１（つまり、時点Ｓ３０から時点Ｓ３１の直前まで）に着目すると、この期間では、第１スイッチ２１、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４がオフであるが、第２スイッチ２２のオンが維持されているために、主電源１０から、第１スイッチ２１の第１ダイオード２１ｂ、及び、第２スイッチ２２を経て負荷１２に電流が供給される状態が維持される。ただし、第１ダイオード２１ｂでの電圧降下は生じる。その結果、図６の時点Ｓ３０～時点Ｓ３１における「負荷電圧」に示されるように、「負荷電圧」は、第１ダイオード２１ｂでの電圧降下分だけ電圧が低下するが、主電源１０からの電流供給が維持されているために、負荷側地絡（つまり、負荷１２が異常に低インピーダンスとなる状態）等が生じていても、これ以上、大きく電圧が低下することが抑制される。

なお、時点Ｓ３１において、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４が同時にオフからオンになり、これによって、補助電源２５から負荷１２への電圧供給が開始され、「負荷電圧」は上昇するが、第２スイッチ２２のオンが維持されているので、第１スイッチ２１の第１ダイオード２１ｂには逆バイアスが印加される状態となり、補助電源２５から主電源１０への電流の流れ込みが防がれる。

さらに、時点Ｓ３２において、第２スイッチ２２がオンからオフになるが、直前の状態では第２スイッチ２２に電流が流れていない状態であったので、特に「負荷電圧」の変動は生じない。

また、時点Ｓ４０では、電源失陥を起こした主電源１０が回復し、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替えるために、まず、第２スイッチ２２がオフからオンになり、次に、時点Ｓ４１で、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４が同時にオンからオフとなり、その後、時点Ｓ４２で、第１スイッチ２１がオフからオンになる。これにより、負荷１２に直流電圧を供給する電源が補助電源２５から主電源１０に切り替わる。

ここで、時点Ｓ４０において、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２のうち第２スイッチ２２だけがオフからオンになるが、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４のオンが維持されているために、補助電源２５から負荷１２への電圧供給が維持されるとともに、オフである第１スイッチ２１の第１ダイオード２１ｂには逆バイアスが印加される状態となる。この状態は、時点Ｓ３２と同じであり、特に「負荷電圧」の変動は生じない。

また、時点Ｓ４１～時点Ｓ４２（つまり、時点Ｓ４１から時点Ｓ４２の直前まで）に着目すると、この期間では、第２スイッチ２２のオンが維持された状態で、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４が同時にオンからオフになり、これによって、主電源１０から、オフである第１スイッチ２１の第１ダイオード２１ｂ、及び、第２スイッチ２２を経て負荷１２に電流が供給される。ただし、第１ダイオード２１ｂでの電圧降下は生じる。その結果、図６の時点Ｓ４１～時点Ｓ４２における「負荷電圧」に示されるように、「負荷電圧」は、主電源１０の出力電圧から第１ダイオード２１ｂでの電圧降下分だけ低下した電圧にまで上昇していき、主電源１０からの電流供給が維持されるために、負荷側地絡（つまり、負荷１２が異常に低インピーダンスとなる状態）等が生じていても、これ以上、大きく電圧が低下することが抑制される。

なお、時点Ｓ４２では、第１スイッチ２１がオフからオンになるので、第１スイッチ２１の第１ダイオード２１ｂでの電圧降下を生じることなく、主電源１０から第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２を経て負荷１２への電圧供給が再開される。

以上のように、実施の形態に係るバックアップ電源装置３０は、負荷１２に直流電圧を供給する電源を切り替える場合に、第１スイッチ２１が、主電源１０から供給される電流を負荷１２に向けて流す方向に設けられた第１ダイオード２１ｂを有することを活用し、４つのスイッチ（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４）の全てが同時にオフになることを避ける制御手順を行うことで、電源を切り替える場合に負荷１２への供給電圧が遮断されてしまうことを抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、負荷１２に直流電圧を供給する電源を切り替える場合に、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４に対して、同時に、オフからオン、又は、オンからオフにしたが、順に、オフからオン、又は、オンからオフにしてもよい。以下、その場合の制御手順を、実施の形態の変形例に係る制御手順として、説明する。

図７は、実施の形態の変形例に係る制御手順（つまり、バックアップ電源装置３０の制御方法）を示すフローチャートである。より詳しくは、図７の（ａ）は、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替えるケースにおける変形例に係る制御手順のフローチャートを示す。図７の（ｂ）は、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替えるケースにおける変形例に係る制御手順のフローチャートを示す。

図７の（ａ）に示されるように、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替えるケースでは、変形例に係る制御手順は、実施の形態に係る図５の（ａ）に示されるフローチャートにおけるステップＳ３１（第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４を同時にオフからオン）が、順に実行する２つのステップＳ３１ａ（第４スイッチ２４をオフからオン）及びステップＳ３１ｂ（第３スイッチ２３をオフからオン）に分離されたものに相当する。

また、図７の（ｂ）に示されるように、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替えるケースでは、変形例に係る制御手順は、実施の形態に係る図５の（ｂ）に示されるフローチャートにおけるステップＳ４１（第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４を同時にオンからオフ）が、順に実行する２つのステップＳ４１ａ（第３スイッチ２３をオンからオフ）及びステップＳ４１ｂ（第４スイッチ２４をオンからオフ）に分離されたものに相当する。

図８は、図７に示される変形例に係る制御手順におけるバックアップ電源装置３０の各構成要素の動作状態を示すタイミングチャートである。図８の（ａ）～（ｆ）は、図３の（ａ）～（ｆ）と同一箇所のタイミングを示している。図８のタイミングにおいて、「ｔ０」は、主電源１０が電源失陥を起こし始めた時点であり、「Ｓ３０」～「Ｓ３２」、「Ｓ４０」～「Ｓ４２」は、それぞれ、図７の（ａ）におけるステップＳ３０～Ｓ３２、図７の（ｂ）におけるステップＳ４０～Ｓ４２を実行した時点である。なお、時点Ｓ４０の直前で、主電源１０が電源失陥から回復している。

時点Ｓ３１ａでは、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４のうち第４スイッチ２４だけがオフからオンになるので、補助電源２５から、第３スイッチ２３の第３ダイオード２３ｂ、及び、第４スイッチ２４を経て負荷１２への電流供給が開始され、図８の時点Ｓ３１ａ～時点Ｓ３１ｂにおける「負荷電圧」に示されるように、「負荷電圧」は、直前の電圧よりも上昇し、補助電源２５の出力電圧から第３ダイオード２３ｂでの電圧降下分だけ低下した電圧となる。

その後、時点Ｓ３１ｂでは、第４スイッチ２４に続いて、第３スイッチ２３についてもオフからオンになるので、実施の形態に係る図６の時点Ｓ３１と同じ状態となる。

また、時点Ｓ４１ａでは、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４のうち第３スイッチ２３だけがオンからオフになるので、補助電源２５の出力電圧から第３ダイオード２３ｂでの電圧降下分だけ低下した電圧、及び、主電源１０の出力電圧から第１ダイオード２１ｂでの電圧降下分だけ低下した電圧のうち、高いほうの電圧が負荷１２に供給される。

その後、時点Ｓ４１ｂでは、第３スイッチ２３に続いて、第４スイッチ２４についてもオンからオフになるので、実施の形態に係る図６の時点Ｓ４１と同じ状態となる。

ここで、時点Ｓ３１ａ～時点Ｓ３１ｂ、及び、時点Ｓ４１ａ～時点Ｓ４１ｂでは、主電源１０に近い第１スイッチ２１がオフ、補助電源２５に近い第３スイッチ２３がオフ、負荷１２に近い第２スイッチ２２及び第４スイッチ２４がオンとなっているので、主電源１０の出力電圧から第１ダイオード２１ｂでの電圧降下分だけ低下した電圧、及び、補助電源２５の出力電圧から第３ダイオード２３ｂでの電圧降下分だけ低下した電圧のうち、高い方の電圧が負荷１２に供給される状態となるので、主電源１０の出力電圧が激しく変動して大きく低下した場合であっても、負荷１２には、補助電源２５から供給される電圧よりは低下しないことが確保される。

次に、上記実施の形態に係るバックアップ電源装置３０が備える補助電源２５の具体的な実現例を、２例、示す。

図９は、第１の実現例に係るバックアップ電源装置３０ａの構成を示す回路図である。バックアップ電源装置３０ａは、上記実施の形態に係るバックアップ電源装置３０が備える補助電源２５として、降圧回路２５ａ、蓄電素子２５ｂ及び昇圧回路２５ｃで構成される補助電源２５を備える。

降圧回路２５ａは、主電源１０から供給される直流電圧を降圧して蓄電素子２５ｂを充電する回路であり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子、インダクタ、ダイオード及びキャパシタ等で構成される降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、制御回路３１による制御の下で動作する。

蓄電素子２５ｂは、電気二重層キャパシタ等のキャパシタである。

昇圧回路２５ｃは、蓄電素子２５ｂから出力される直流電圧を昇圧し、昇圧後の直流電圧を第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４を介して負荷１２に供給する回路であり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子、インダクタ、ダイオード及びキャパシタ等で構成される昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、制御回路３１による制御の下で動作する。

このような第１の実現例に係るバックアップ電源装置３０ａによれば、補助電源２５は、主電源１０から充電される蓄電素子２５ｂを有するので、発電機能をもつ必要がない。また、蓄電素子２５ｂから出力される直流電圧が昇圧回路２５ｃによって昇圧されて負荷１２に供給されるので、主電源１０よりも低い電圧を保持できる蓄電素子２５ｂで補助電源２５が実現され得る。

図１０は、第２の実現例に係るバックアップ電源装置３０ｂの構成を示す回路図である。バックアップ電源装置３０ｂは、上記実施の形態に係るバックアップ電源装置３０が備える補助電源２５として、昇降圧回路２５ｄ及び蓄電素子２５ｂで構成される補助電源２５を備える。

昇降圧回路２５ｄは、主電源１０から供給される直流電圧を降圧して蓄電素子２５ｂを充電する機能と、蓄電素子２５ｂから出力される直流電圧を昇圧し、昇圧後の直流電圧を第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４を介して負荷１２に供給する機能とを有する回路であり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子、インダクタ、ダイオード及びキャパシタ等で構成される昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータであり、制御回路３１による制御の下で動作する。昇降圧回路２５ｄは、例えば、制御回路３１による制御の下で、主電源１０が負荷１２に直流電圧を供給しているときであって、蓄電素子２５ｂの電圧が所定値よりも低い場合に、主電源１０から供給される直流電圧を降圧して蓄電素子２５ｂを充電し、一方、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替えた場合に、蓄電素子２５ｂから出力される直流電圧を昇圧し、昇圧後の直流電圧を第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４を介して負荷１２に供給する。

このような第２の実現例に係るバックアップ電源装置３０ｂによれば、第１の実現例に係るバックアップ電源装置３０ａに比べ、より小さな回路サイズの補助電源２５によって、第１の実現例に係るバックアップ電源装置３０ａと同等の機能が実現され得る。

なお、上記実施の形態、変形例、及び、実現例において、第１ＭＯＳＦＥＴ２１ａ、第２ＭＯＳＦＥＴ２２ａ、第３ＭＯＳＦＥＴ２３ａ、及び、第４ＭＯＳＦＥＴ２４ａは、いずれも、ＮチャネルＭＯＳトランジスタであったが、これに代えて、ＰチャネルＭＯＳトランジスタであってもよい。

図１１は、実施の形態の変形例に係るバックアップ電源装置３０ｃの構成を示す回路図である。ここには、図４に示される実施の形態に係るバックアップ電源装置３０が備える４個のＮチャネルＭＯＳトランジスタ（第１ＭＯＳＦＥＴ２１ａ、第２ＭＯＳＦＥＴ２２ａ、第３ＭＯＳＦＥＴ２３ａ、及び、第４ＭＯＳＦＥＴ２４ａ）をＰチャネルＭＯＳトランジスタ（第１ＭＯＳＦＥＴ２１ｃ、第２ＭＯＳＦＥＴ２２ｃ、第３ＭＯＳＦＥＴ２３ｃ、及び、第４ＭＯＳＦＥＴ２４ｃ）に置き換えた構成を備えるバックアップ電源装置３０ｃの構成が示されている。

このような変形例に係るバックアップ電源装置３０ｃは、実施の形態、変形例、及び、実現例に係るバックアップ電源装置と同様の制御手順で動作する。ただし、ＰチャネルＭＯＳトランジスタで構成されるバックアップ電源装置３０ｃは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタで構成されるバックアップ電源装置に比べ、各トランジスタのゲートに与えるバイアス電圧として主電源１０の電圧よりも高い電圧が不要となるので、制御回路３１等が簡素化されるというメリットを有する。

以上のように、実施の形態に係るバックアップ電源装置３０等は、主電源１０による負荷１２への直流電圧の供給をバックアップする電源であって、主電源１０と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、主電源１０から負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第１スイッチ２１と、第１スイッチ２１と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、第１スイッチ２１を介した負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第２スイッチ２２と、負荷１２に直流電圧を供給するための補助電源２５と、補助電源２５と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、補助電源２５から負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第３スイッチ２３と、第３スイッチ２３と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、第３スイッチ２３を介した負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第４スイッチ２４と、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、及び、第４スイッチ２４を制御する制御回路３１とを備える。

これにより、制御回路３１は、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替える場合、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２がオンであり、かつ、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４がオフである状態において、第１スイッチ２１をオフにする第１ステップＳ３０と、第１ステップＳ３０の後に、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４をオンにする第２ステップＳ３１と、第２ステップＳ３１の後に、第２スイッチ２２をオフにする第３ステップＳ３２とを実行することができる。

よって、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替える場合に、第１スイッチ２１が、主電源１０から供給される電流を負荷１２に向けて流す方向に設けられた第１ダイオード２１ｂを有することを活用し、４つのスイッチ（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４）の全てが同時にオフになることを避ける制御手順が実行されるので、電源を切り替える場合に負荷１２への供給電圧が遮断されてしまうことが抑制される。

ここで、第３スイッチ２３は、第３スイッチ２３がオフの場合に、補助電源２５から供給される電流を第４スイッチ２４に流す方向に設けられた第３ダイオード２３ｂを有し、第２ステップＳ３１では、第４スイッチ２４をオンした後に（ステップＳ３１ａ）、第３スイッチ２３をオンにしてもよい（ステップＳ３１ｂ）。これにより、時点Ｓ３１ａ～時点Ｓ３１ｂでは、主電源１０の出力電圧から第１ダイオード２１ｂでの電圧降下分だけ低下した電圧、及び、補助電源２５の出力電圧から第３ダイオード２３ｂでの電圧降下分だけ低下した電圧のうち、高い方の電圧が負荷１２に供給される状態となるので、主電源１０の出力電圧が激しく変動して大きく低下した場合であっても、負荷１２には、補助電源２５から供給される電圧よりは低下しないことが確保される。

また、制御回路３１は、さらに、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替える場合、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２がオフであり、かつ、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４がオンである状態において、第２スイッチ２２をオンにする第４ステップＳ４０と、第４ステップＳ４０の後に、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４をオフにする第５ステップＳ４１と、第５ステップＳ４１の後に、第１スイッチ２１をオンにする第６ステップＳ４２とを実行する。

これにより、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替える場合に、第１スイッチ２１が、主電源１０から供給される電流を負荷１２に向けて流す方向に設けられた第１ダイオード２１ｂを有することを活用し、４つのスイッチ（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４）の全てが同時にオフになることを避ける制御手順が実行されるので、電源を切り替える場合に負荷１２への供給電圧が遮断されてしまうことが抑制される。

ここで、第３スイッチ２３は、第３スイッチ２３がオフの場合に、補助電源２５から供給される電流を第４スイッチ２４に流す方向に設けられた第３ダイオード２３ｂを有し、第５ステップＳ４１では、第３スイッチ２３をオフした後に（ステップＳ４１ａ）、第４スイッチ２４をオフにしてもよい（ステップＳ４１ｂ）。これにより、時点Ｓ４１ａ～時点Ｓ４１ｂでは、主電源１０の出力電圧から第１ダイオード２１ｂでの電圧降下分だけ低下した電圧、及び、補助電源２５の出力電圧から第３ダイオード２３ｂでの電圧降下分だけ低下した電圧のうち、高い方の電圧が負荷１２に供給される状態となるので、主電源１０の出力電圧が激しく変動して大きく低下した場合であっても、負荷１２には、補助電源２５から供給される電圧よりは低下しないことが確保される。

また、第１スイッチ２１は、第１スイッチ２１がオフの場合に、主電源１０から供給される電流を第２スイッチ２２に流す方向に設けられた第１ダイオード２１ｂを有し、第２スイッチ２２は、第２スイッチ２２がオフの場合に、負荷１２から第１スイッチ２１に電流を流す方向に設けられた第２ダイオード２２ｂを有し、第３スイッチ２３は、第３スイッチ２３がオフの場合に、補助電源２５から供給される電流を第４スイッチ２４に流す方向に設けられた第３ダイオード２３ｂを有し、第４スイッチ２４は、第４スイッチ２４がオフの場合に、負荷１２から第３スイッチ２３に電流を流す方向に設けられた第４ダイオード２４ｂを有してもよい。これにより、第１スイッチ２１が有する第１ダイオード２１ｂと第２スイッチ２２が有する第２ダイオード２２ｂとは、電流を流す方向が逆となり、第３スイッチ２３が有する第３ダイオード２３ｂと第４スイッチ２４が有する第４ダイオード２４ｂとは、電流を流す方向が逆となるので、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２によって、双方向に流れる電流を遮断することができる。

また、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、及び、第４スイッチ２４は、ＭＯＳＦＥＴであり、第１ダイオード２１ｂ、第２ダイオード２２ｂ、第３ダイオード２３ｂ、及び、第４ダイオード２４ｂは、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードであってもよい。これにより、少ない部品点数で、バックアップ電源装置３０等が実現され得る。

また、補助電源２５は、主電源１０から供給される電流で充電される蓄電素子２５ｂを有してもよい。そして、補助電源２５は、さらに、主電源１０から供給される直流電圧を降圧して蓄電素子２５ｂを充電する降圧回路２５ａと、蓄電素子２５ｂから出力される直流電圧を昇圧し、昇圧後の直流電圧を第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４を介して負荷１２に供給する昇圧回路２５ｃとを備えてもよい。

これにより、補助電源２５は、主電源１０から充電される蓄電素子２５ｂを有するので、発電機能をもつ必要がない。また、蓄電素子２５ｂから出力される直流電圧が昇圧回路２５ｃによって昇圧されて負荷１２に供給されるので、主電源１０よりも低い電圧を保持できる蓄電素子２５ｂで補助電源２５が実現され得る。

また、実施の形態に係るバックアップ電源装置３０の制御方法は、主電源１０による負荷１２への直流電圧の供給をバックアップするバックアップ電源装置３０の制御方法であって、バックアップ電源装置３０は、主電源１０と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、主電源１０から負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第１スイッチ２１と、第１スイッチ２１と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、第１スイッチ２１を介した負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第２スイッチ２２と、負荷１２に直流電圧を供給するための補助電源２５と、補助電源２５と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、補助電源２５から負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第３スイッチ２３と、第３スイッチ２３と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、第３スイッチ２３を介した負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第４スイッチ２４とを備え、バックアップ電源装置３０の制御方法は、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替える場合、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２がオンであり、かつ、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４がオフである状態において、第１スイッチ２１をオフにする第１ステップＳ３０と、第１ステップＳ３０の後に、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４をオンにする第２ステップＳ３１と、第２ステップＳ３１の後に、第２スイッチ２２をオフにする第３ステップＳ３２とを含む。

これにより、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替える場合に、第１スイッチ２１が、主電源１０から供給される電流を負荷１２に向けて流す方向に設けられた第１ダイオード２１ｂを有することを活用し、４つのスイッチ（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４）の全てが同時にオフになることを避ける制御手順が実行されるので、電源を切り替える場合に負荷１２への供給電圧が遮断されてしまうことが抑制される。

また、上記実施の形態、変形例、及び、実現例において、第１ダイオード２１ｂと第２ダイオード２２ｂとは、カソード同士が接続され（つまり、内向き同士になる配置であり）、かつ、第３ダイオード２３ｂと第４ダイオード２４ｂとはカソード同士が接続された（つまり、内向き同士になる配置であった）が、これらのダイオードが逆方向（つまり、外向き同士）の接続であってもよい。

図１２は、実施の形態の別の変形例に係るバックアップ電源装置３０ｄの構成を示す回路図である。ここには、図４に示される実施の形態に係るバックアップ電源装置３０が備える４個のダイオード（第１ダイオード２１ｂ、第２ダイオード２２ｂ、第３ダイオード２３ｂ、及び、第４ダイオード２４ｂ）のそれぞれの向きを反転させた構成を備えるバックアップ電源装置３０ｄの構成が示されている。

このようなバックアップ電源装置３０ｄでは、主電源１０と補助電源２５とを切り替える制御手順では、実施の形態等の場合に比べ、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２のオン／オフの先後の順を入れ換え、かつ、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４のオン／オフの先後の順を入れ換えればよい。

例えば、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替える場合には（図７の（ａ））、ステップＳ３０において、第１スイッチ２１をオンからオフにすることに代えて、第２スイッチ２２をオンからオフにする。また、ステップＳ３１ａにおいて、第４スイッチ２４をオフからオンにすることに代えて、第３スイッチ２３をオフからオンにする。また、ステップＳ３１ｂにおいて、第３スイッチ２３をオフからオンにすることに代えて、第４スイッチ２４をオフからオンにする。さらに、ステップＳ３２において、第２スイッチ２２をオンからオフにすることに代えて、第１スイッチ２１をオンからオフにする。

また、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替える場合には（図７の（ｂ））、ステップＳ４０において、第２スイッチ２２をオフからオンにすることに代えて、第１スイッチ２１をオフからオンにする。また、ステップＳ４１ａにおいて、第３スイッチ２３をオンからオフにすることに代えて、第４スイッチ２４をオンからオフにする。また、ステップＳ４１ｂにおいて、第４スイッチ２４をオンからオフにすることに代えて、第３スイッチ２３をオンからオフにする。さらに、ステップＳ４２において、第１スイッチ２１をオフからオンにすることに代えて、第２スイッチ２２をオフからオンにする。

このような制御手順により、実施の形態と同様に、電源を切り替える場合に負荷１２への供給電圧が遮断されてしまうことが抑制される等の効果が奏される。

また、このような構成を備えるバックアップ電源装置３０ｄによれば、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、及び、第４スイッチ２４をそれぞれオン及びオフすることで各スイッチに主電源１０及び補助電源２５の電圧値を印加したりしなかったりを選択できるため、万が一いずれかのスイッチが故障していた場合に、スイッチの両端電圧を監視することで、スイッチ両端の電圧差から故障の有無を確認することができる。

上記実施の形態に係るバックアップ電源装置３０では、例えば、負荷１２の電圧を遮断させずに第２スイッチ２２の短絡故障の有無を確認する場合、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４をオンさせて負荷１２に補助電源２５から電力を供給した状態で第２スイッチ２２の両端電圧を確認するが、第１スイッチ２１をオフにしても主電源１０の電圧が第１ダイオード２１ｂ経由で第２スイッチ２２に供給される為、主電源１０と補助電源２５の電圧値が近い場合、正確に第２スイッチ２２の短絡故障を判定できなくなる。

この点、変形例に係るバックアップ電源装置３０ｄによれば、負荷１２の電圧を遮断させずに第２スイッチ２２の短絡故障の有無を確認する場合、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４をオンさせて負荷１２に補助電源２５から電力を供給した状態で第１スイッチ２１をオフにすると主電源１０の電圧は第２スイッチ２２に印加されず補助電源２５の電圧のみが第２スイッチ２２に印加される為、第２スイッチ２２の両端で電圧差が生じ、正確に第２スイッチ２２の短絡故障が可能となる。

以上のように、ダイオードを内向き接続する実施の形態に係るバックアップ電源装置３０と、ダイオードを外向き接続する変形例に係るバックアップ電源装置３０ｄの両方をカバーするように表現した場合には、本開示に係るバックアップ電源装置は、以下の特徴を有するといえる。

つまり、本開示に係るバックアップ電源装置は、主電源１０による負荷１２への直流電圧の供給をバックアップする電源であって、主電源１０と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、主電源１０から負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第１スイッチ２１と、第１スイッチ２１と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、第１スイッチ２１を介した負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第２スイッチ２２と、負荷１２に直流電圧を供給するための補助電源２５と、補助電源２５と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、補助電源２５から負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第３スイッチ２３と、第３スイッチ２３と負荷１２とを結ぶ経路に挿入され、第３スイッチ２３を介した負荷１２への直流電圧の供給をオン及びオフにする第４スイッチ２４と、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、及び、第４スイッチ２４を制御する制御回路３１とを備え、制御回路３１は、負荷１２に直流電圧を供給する電源を主電源１０から補助電源２５に切り替える場合、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２がオンであり、かつ、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４がオフである状態において、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２のうちの一方をオフにする第１ステップＳ３０と、第１ステップＳ３０の後に、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４をオンにする第２ステップＳ３１と、第２ステップＳ３１の後に、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２のうちの他方をオフにする第３ステップＳ３２とを実行する。

また、制御回路３１は、さらに、負荷１２に直流電圧を供給する電源を補助電源２５から主電源１０に切り替える場合、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２がオフであり、かつ、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４がオンである状態において、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２のうちの一方をオンにする第４ステップＳ４０と、第４ステップＳ４０の後に、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４をオフにする第５ステップＳ４１と、第５ステップＳ４１の後に、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２のうちの他方をオンにする第６ステップＳ４２とを実行する。

以上、本開示に係るバックアップ電源装置及びその制御方法について、実施の形態及び変形例等に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態及び変形例等に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態及び変形例等に施したものや、実施の形態及び変形例等における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲内に含まれる。

例えば、図９に示されるバックアップ電源装置３０ａ及び図１０に示されるバックアップ電源装置３０ｂでは、蓄電素子２５ｂは、主電源１０によって充電されたが、これに代えて、又は、これに加えて、主電源１０とは異なる他の直流電圧源によって充電されてもよい。

また、蓄電素子２５ｂは、主電源１０から供給される直流電圧を降圧した電圧によって充電されたが、このような形態に限られず、主電源１０から供給される直流電圧を、電圧変換することなく、あるいは、昇圧した電圧によって、充電されてもよい。同様に、蓄電素子２５ｂから出力される直流電圧は、昇圧された後に、負荷１２に供給されたが、電圧変換することなく、あるいは、降圧された後に、負荷１２に供給されてもよい。

また、上記実施の形態等では、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、及び、第４スイッチ２４は、寄生ダイオードを有するＭＯＳＦＥＴで構成されたが、これに限られず、他のタイプの半導体スイッチ素子とダイオード素子とで構成されてもよい。

本開示に係るバックアップ電源装置は、負荷に直流電圧を供給する電源を切り替える場合に負荷への供給電圧が遮断されてしまうことを抑制することができるバックアップ電源装置として、例えば、車両電源（バッテリー）による直流電圧の供給をバックアップする電源として、利用できる。

１０ 主電源
１２ 負荷
２０、３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ バックアップ電源装置
２１ 第１スイッチ
２１ａ、２１ｃ 第１ＭＯＳＦＥＴ
２１ｂ 第１ダイオード
２２ 第２スイッチ
２２ａ、２２ｃ 第２ＭＯＳＦＥＴ
２２ｂ 第２ダイオード
２３ 第３スイッチ
２３ａ、２３ｃ 第３ＭＯＳＦＥＴ
２３ｂ 第３ダイオード
２４ 第４スイッチ
２４ａ、２４ｃ 第４ＭＯＳＦＥＴ
２４ｂ 第４ダイオード
２５ 補助電源
２５ａ 降圧回路
２５ｂ 蓄電素子
２５ｃ 昇圧回路
２５ｄ 昇降圧回路
２６、３１ 制御回路

Claims (12)

1. 主電源による負荷への直流電圧の供給をバックアップするバックアップ電源装置であって、
   前記主電源と前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記主電源から前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第１スイッチと、
   前記第１スイッチと前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記第１スイッチを介した前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第２スイッチと、
   前記負荷に直流電圧を供給するための補助電源と、
   前記補助電源と前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記補助電源から前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第３スイッチと、
   前記第３スイッチと前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記第３スイッチを介した前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第４スイッチと、
   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スイッチを制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、
   前記負荷に直流電圧を供給する電源を前記主電源から前記補助電源に切り替える場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチがオンであり、かつ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチがオフである状態において、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方をオフにする第１ステップと、
   前記第１ステップの後に、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチをオンにする第２ステップと、
   前記第２ステップの後に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの他方をオフにする第３ステップとを実行する、
   バックアップ電源装置。
2. 前記第３スイッチは、前記第３スイッチがオフの場合に、前記補助電源から供給される電流を前記第４スイッチに流す方向に設けられた第３ダイオードを有し、
   前記第２ステップでは、前記第４スイッチをオンした後に、前記第３スイッチをオンにする、
   請求項１記載のバックアップ電源装置。
3. 前記第４スイッチは、前記第４スイッチがオフの場合に、前記第３スイッチから前記負荷に電流を流す方向に設けられた第４ダイオードを有し、
   前記第２ステップでは、前記第３スイッチをオンした後に、前記第４スイッチをオンにする、
   請求項１記載のバックアップ電源装置。
4. 前記制御回路は、さらに、
   前記負荷に直流電圧を供給する電源を前記補助電源から前記主電源に切り替える場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチがオフであり、かつ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチがオンである状態において、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方をオンにする第４ステップと、
   前記第４ステップの後に、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチをオフにする第５ステップと、
   前記第５ステップの後に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの他方をオンにする第６ステップとを実行する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のバックアップ電源装置。
5. 前記第３スイッチは、前記第３スイッチがオフの場合に、前記補助電源から供給される電流を前記第４スイッチに流す方向に設けられた第３ダイオードを有し、
   前記第５ステップでは、前記第３スイッチをオフした後に、前記第４スイッチをオフにする、
   請求項４記載のバックアップ電源装置。
6. 前記第４スイッチは、前記第４スイッチがオフの場合に、前記第３スイッチから前記負荷に電流を流す方向に設けられた第４ダイオードを有し、
   前記第５ステップでは、前記第４スイッチをオフした後に、前記第３スイッチをオフにする、
   請求項４記載のバックアップ電源装置。
7. 前記第１スイッチは、前記第１スイッチがオフの場合に、前記主電源から供給される電流を前記第２スイッチに流す方向に設けられた第１ダイオードを有し、
   前記第２スイッチは、前記第２スイッチがオフの場合に、前記負荷から前記第１スイッチに電流を流す方向に設けられた第２ダイオードを有し、
   前記第３スイッチは、前記第３スイッチがオフの場合に、前記補助電源から供給される電流を前記第４スイッチに流す方向に設けられた第３ダイオードを有し、
   前記第４スイッチは、前記第４スイッチがオフの場合に、前記負荷から前記第３スイッチに電流を流す方向に設けられた第４ダイオードを有する、
   請求項１に記載のバックアップ電源装置。
8. 前記第１スイッチは、前記第１スイッチがオフの場合に、前記第２スイッチから前記主電源に電流を流す方向に設けられた第１ダイオードを有し、
   前記第２スイッチは、前記第２スイッチがオフの場合に、前記第１スイッチから前記負荷に電流を流す方向に設けられた第２ダイオードを有し、
   前記第３スイッチは、前記第３スイッチがオフの場合に、前記第４スイッチから前記補助電源に電流を流す方向に設けられた第３ダイオードを有し、
   前記第４スイッチは、前記第４スイッチがオフの場合に、前記第３スイッチから前記負荷に電流を流す方向に設けられた第４ダイオードを有する、
   請求項１に記載のバックアップ電源装置。
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スイッチは、ＭＯＳＦＥＴであり、
   前記第１ダイオード、前記第２ダイオード、前記第３ダイオード、及び、前記第４ダイオードは、前記ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードである、
   請求項７又は８記載のバックアップ電源装置。
10. 前記補助電源は、前記主電源から供給される電流で充電される蓄電素子を有する、
    請求項１に記載のバックアップ電源装置。
11. 前記補助電源は、さらに、
    前記主電源から供給される直流電圧を降圧して前記蓄電素子を充電する降圧回路と、
    前記蓄電素子から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧後の直流電圧を前記第３スイッチ及び前記第４スイッチを介して前記負荷に供給する昇圧回路とを備える、
    請求項１０記載のバックアップ電源装置。
12. 主電源による負荷への直流電圧の供給をバックアップするバックアップ電源装置の制御方法であって、
    前記バックアップ電源装置は、
    前記主電源と前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記主電源から前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第１スイッチと、
    前記第１スイッチと前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記第１スイッチを介した前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第２スイッチと、
    前記負荷に直流電圧を供給するための補助電源と、
    前記補助電源と前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記補助電源から前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第３スイッチと、
    前記第３スイッチと前記負荷とを結ぶ経路に挿入され、前記第３スイッチを介した前記負荷への直流電圧の供給をオン及びオフにする第４スイッチとを備え、
    前記制御方法は、
    前記負荷に直流電圧を供給する電源を前記主電源から前記補助電源に切り替える場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチがオンであり、かつ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチがオフである状態において、
    前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方をオフにする第１ステップと、
    前記第１ステップの後に、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチをオンにする第２ステップと、
    前記第２ステップの後に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの他方をオフにする第３ステップとを含む、
    バックアップ電源装置の制御方法。

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