WO2020241214A1 - 車載用バックアップ電源装置 - Google Patents

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WO2020241214A1
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battery
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converter
power
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幸貴 内田
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株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery

Definitions

  • This disclosure relates to an in-vehicle backup power supply device.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose an example of this type of power supply system.
  • this disclosure proposes a technology that can perform a backup operation in the event of a failure without using a dedicated backup power supply.
  • the in-vehicle backup power supply device of the present disclosure is An in-vehicle vehicle including a battery unit in which a plurality of unit batteries are connected in series, and a discharge circuit that performs a first discharge operation that supplies power to a conductive path on the load side based on the electric charge accumulated in the battery unit.
  • An in-vehicle backup power supply device for a power supply system A balance circuit that performs cell balance operation on the battery unit and A control unit that controls the balance circuit and With The balance circuit has a configuration in which a second discharge operation is performed to supply electric power to the conductive path on the load side based on the electric charges accumulated in the plurality of power storage elements.
  • the control unit performs a first control for causing the balance circuit to perform the cell balance operation and a second control for causing the balance circuit to perform the second discharge operation, and the first discharge operation is not normally performed.
  • the second control is performed when a failure occurs.
  • the backup operation can be performed with a simple structure without providing a dedicated configuration for backing up the battery unit.
  • FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the first embodiment, in which the switch elements are not connected.
  • FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the first embodiment, and is a state in which the switch element is in the first operation.
  • FIG. 3 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the first embodiment, and is a state in which the switch element is in the second operation.
  • FIG. 4 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the first embodiment, and is a state in which the balance circuit is in the second discharge operation.
  • FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the first embodiment, in which the switch elements are not connected.
  • FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the first embodiment, and is a state in which the switch element is in the first operation.
  • FIG. 3 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted
  • FIG. 5 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the first embodiment, in which the end element electrode portion is electrically attached to the end electrode portion of the unit battery that cannot be discharged normally. In addition to being connected, the inter-battery electrode portion adjacent to the end electrode portion is electrically connected to the inter-element electrode portion adjacent to the end element electrode portion.
  • FIG. 6 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the second embodiment, in which the switch elements are not connected.
  • FIG. 7 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the third embodiment, in which the first switch element and the second switch element are not connected.
  • FIG. 8 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the third embodiment, and is in a state of performing the first discharge operation.
  • FIG. 9 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the third embodiment, and is in a state where the switching unit is in an alternative operation.
  • FIG. 10 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the fourth embodiment, in which the first switch element and the second switch element are not connected.
  • FIG. 11 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the fourth embodiment, and shows a state in which the switching unit is in an alternative operation.
  • FIG. 12 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the fifth embodiment, in which the first switch element, the second switch element, and the power storage unit switching unit are not connected.
  • FIG. 13 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the fifth embodiment, and is a state in which the power storage unit switching unit is in the third operation.
  • FIG. 14 is a circuit diagram schematically showing the vehicle-mounted backup power supply device of the fifth embodiment, and is a state in which the power storage unit switching unit is in the fourth operation.
  • the in-vehicle backup power supply device of the present disclosure is An in-vehicle power supply including a battery unit in which a plurality of unit batteries are connected in series and a discharge circuit that performs a first discharge operation that supplies power to a conductive path on the load side based on the electric charge accumulated in the battery unit. It is an in-vehicle backup power supply device in the system.
  • the vehicle-mounted backup power supply device of the present disclosure includes a balance circuit that performs a cell balance operation on the battery unit and a control unit that controls the balance circuit.
  • the balance circuit is configured to perform a second discharge operation of supplying electric power to the conductive path on the load side based on the electric charges accumulated in the plurality of power storage elements.
  • the control unit performs the first control for causing the balance circuit to perform the cell balance operation and the second control for causing the balance circuit to perform the second discharge operation, and when a failure occurs in which the first discharge operation is not normally performed.
  • the second control is performed.
  • the in-vehicle backup power supply device of the present disclosure has a plurality of balance circuits, the battery unit has a plurality of unit battery groups, and each of the plurality of unit battery groups corresponds to each of the plurality of balance circuits. doing.
  • the control unit may operate each balance circuit independently. With such a configuration, even if one balance circuit becomes inoperable, the operation of the other balance circuit can be continued, so that the backup operation can be performed more reliably.
  • the discharge circuit of the in-vehicle backup power supply device of the present disclosure has a converter that boosts or lowers the input voltage and outputs it.
  • the control unit may operate the converter so as to boost or step down the input voltage based on the power supplied from the power storage element and apply the power to the conductive path on the load side.
  • the discharge circuit of the in-vehicle backup power supply device of the present disclosure has a converter that boosts or lowers the input voltage and outputs it.
  • the control unit can operate the converter so as to supply power to the battery unit by boosting or stepping down the input voltage based on the power supplied from the power storage element.
  • the discharge circuit of the in-vehicle backup power supply device of the present disclosure has a converter that boosts or lowers the input voltage and outputs it.
  • the control unit operates the converter so as to supply power to the battery unit by boosting or stepping down the input voltage based on the power supplied from the power storage element.
  • the control unit can operate the converter so as to boost or step down the input voltage based on the power supplied from the power storage element and supply the power to the conductive path on the load side.
  • the power stored in the power storage unit can be effectively used.
  • the input voltage based on the electric power from the power storage unit is boosted by the converter to suppress the decrease in the current flowing between the power storage unit and the unit battery when the cell balance operation progresses to some extent. ..
  • the current can be positively exchanged between the power storage unit and the unit battery. As a result, the time required for the balance operation can be shortened.
  • the battery portion has an end electrode portion and an inter-battery electrode portion between the unit batteries.
  • the balance circuit has a power storage unit in which a plurality of power storage elements are connected in series, and a switching unit including a plurality of switch elements.
  • the power storage unit has an end element electrode portion and an inter-element electrode portion between the power storage elements.
  • Each of the switch elements corresponds to each of the unit batteries.
  • the inter-element electrode portion or the end element electrode portion corresponding to each of the unit batteries is electrically connected to the high potential side electrode or the low potential side electrode of the unit battery corresponding to the switch element.
  • the control unit When performing the first control, the control unit electrically connects the inter-element electrode portion or the end element electrode portion corresponding to the unit battery to the high potential side electrode and the low potential side electrode of the unit battery alternately. Each of the switch elements corresponding to each of the unit batteries is operated so as to be operated.
  • the control unit When performing the second control, the control unit electrically connects the inter-element electrode portion or the end element electrode portion to at least two of the inter-battery electrode portion or the end electrode portion, respectively.
  • the switch element can be operated. With such a configuration, the inter-element electrode portion or the end element electrode portion is electrically connected to at least two of the inter-battery electrode portion or the end electrode portion, respectively. It is possible to back up not only the battery unit but also individual unit batteries.
  • the in-vehicle backup power supply device of the present disclosure includes a power storage unit in which the balance circuit is composed of one or more power storage elements, and a switching unit including a plurality of switch elements. Each of the switch elements corresponds to each of the unit batteries. One end of the power storage unit is electrically connected to the electrode on the high potential side of the unit battery to which the switch element corresponds, and the other end of the power storage unit is connected to the electrode on the low potential side of the unit battery to which the switch element corresponds. The end element electrode part of the above is electrically connected. When performing the first control, the control unit electrically connects one end element electrode unit of the power storage unit to the electrode on the high potential side with respect to one unit battery.
  • the control unit uses a plurality of switch elements so that the operation of electrically connecting the other end element electrode unit of the power storage unit to the electrode on the low potential side is alternately performed for each of the plurality of unit batteries. Make it work.
  • the control unit may operate a plurality of switch elements so as not to connect the high potential side electrode and the low potential side electrode of the unit battery and the end element electrode portion. With such a configuration, the cell balance operation can be performed using one power storage element, so that the power supply device itself can be miniaturized.
  • the vehicle-mounted backup power supply device of the present disclosure includes a power storage unit in which the balance circuit is composed of one or more power storage elements, and a switching unit including a plurality of switch elements. Each of the switch elements corresponds to each of the unit batteries.
  • One end element electrode portion of the power storage unit is electrically connected to the electrode on the high potential side of the unit battery corresponding to the switch element via a converter, and is connected to the electrode on the low potential side of the unit battery corresponding to the switch element.
  • the other end element electrode portion of the power storage portion is electrically connected via a converter.
  • the control unit electrically connects one end element electrode unit of the power storage unit to the electrode on the high potential side of one unit battery via a converter.
  • the control unit causes each of the plurality of unit batteries to alternately perform the operation of electrically connecting the other end element electrode portion of the power storage unit to the electrode on the low potential side via the converter. Operate multiple switch elements. Then, the control unit operates the converter so that the voltage across the unit battery and the voltage across the power storage unit supply electric power to the side where the voltage is low.
  • the control unit may operate a plurality of switch elements so as not to connect the high potential side electrode and the low potential side electrode of the unit battery and the end element electrode portion.
  • the vehicle-mounted backup power supply device of the present disclosure includes a power storage unit in which the balance circuit is composed of one or more power storage elements, and a switching unit including a plurality of switch elements.
  • Each of the switch elements corresponds to each of the unit batteries.
  • the electrodes on the high potential side and the electrodes on the low potential side of the unit battery corresponding to the switch element are electrically connected to the converter via the conductive path on the battery portion side. It has a power storage unit switching unit that switches the electrical connection of both end element electrode units of the power storage unit to either the conductive path on the battery unit side or the conductive path on the load side.
  • the control unit When performing the first control, the control unit operates the power storage unit switching unit so as to electrically connect both end element electrode units to the conductive path on the load side, and for one unit battery.
  • the electrode portion of one end of the power storage unit is electrically connected to the electrode on the high potential side via a converter.
  • the control unit performs a plurality of operations of electrically connecting the other end element electrode unit of the power storage unit to the electrode on the low potential side via the converter for each of the plurality of unit batteries. Operate the switch element of. Then, the control unit operates the converter so that the voltage across the unit battery and the voltage across the power storage unit supply power to the side where the voltage is low.
  • the control unit When performing the second control, the control unit operates the power storage unit switching unit so that both end element electrode units are collectively electrically connected to the conductive path on the battery unit side.
  • the control unit may operate a plurality of switch elements so as not to connect the high potential side electrode and the low potential side electrode of the unit battery and the conductive path on the battery unit side.
  • the power storage unit switches the electrical connection of both end element electrode units to the conductive path on the battery unit side or the conductive path on the load side at once by the power storage unit switching unit, so that the power storage unit is a battery. It is possible to prevent the connection between the conductive path on the portion side and the conductive path on the load side. As a result, it is possible to prevent the converter from malfunctioning.
  • the vehicle-mounted backup power supply device 1 (hereinafter, also referred to as power supply device 1) of the first embodiment is a power source for driving an electric drive device (motor or the like) in a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle (EV (Electric Vehicle)). It is used as a power source to output.
  • the power supply device 1 includes a battery unit 10, a discharge circuit 11, a balance circuit 70, and a control unit 12.
  • a plurality of unit batteries 10A are electrically connected in series.
  • As the unit battery 10A for example, a lithium ion battery or the like is used.
  • the battery unit 10 has an inter-battery electrode portion 10B and an end electrode portion 10C.
  • the inter-battery electrode portion 10B is a portion where adjacent unit batteries 10A are electrically connected in series.
  • the end electrode portion 10C is an electrode on the high potential side of the unit battery 10A located at the highest potential in the battery section 10 and an electrode on the low potential side of the unit battery 10A located at the lowest potential in the battery section 10.
  • a power generation device 50 mounted on the vehicle is electrically connected to each of the end electrode units 10C of the battery unit 10, and the battery unit 10 can be charged by the power generation device 50.
  • the power generation device 50 is configured as a known in-vehicle generator, and is configured to be able to generate power by rotating a rotating shaft of an engine (not shown). When the power generation device 50 operates, the power generated by the power generation of the power generation device 50 is supplied to the battery unit 10 as DC power after rectification.
  • the discharge circuit 11 has a plurality of converters 11A.
  • Each converter 11A is configured as a known bidirectional buck-boost DCDC converter including, for example, a semiconductor switching element and an inductor, and its operation is controlled by the control unit 12.
  • Each converter 11A boosts or steps down the input voltage and outputs it.
  • Each converter 11A is electrically connected to the battery unit 10 via a first circuit unit 30 which is a conductive path on the battery unit side.
  • the first circuit unit 30 constitutes a power path between the discharge circuit 11 and the battery unit 10.
  • the first circuit unit 30 includes a first conductive path 30A and a second conductive path 30B.
  • Each converter 11A is electrically connected to the electrode on the highest potential side of the battery unit 10 via the first conductive path 30A.
  • Each converter 11A is electrically connected to the electrode on the lowest potential side of the battery unit 10 via the second conductive path 30B.
  • the potential difference between the first conductive path 30A and the second conductive path 30B is input
  • the first load 51 and the second load 52 are electrically connected to each of the converters 11A via a third conductive path 31A which is a conductive path on the load side.
  • a third conductive path 31A which is a conductive path on the load side.
  • the first load 51 and the second load 52 have the same functions, they are only typical examples and are not limited to this configuration.
  • a ground path G which is a conductive path on the load side, is electrically connected to each of the converters 11A.
  • the first load 51 is, for example, an electric power steering system, and has a configuration in which an electric component such as a motor operates by receiving power supply from the battery unit 10 via one of the converters 11A.
  • the second load 52 is an electric power steering system having the same configuration and function as the first load 51. When an abnormality occurs in the first load 51, the second load 52 operates in place of the first load 51, so that the function of the first load 51 can be maintained even when the first load 51 is abnormal.
  • the potential difference between the first conductive path 30A and the second conductive path 30B is input by the control unit 12 according to the satisfaction of the first condition.
  • the configuration is such that a discharge operation in which an output voltage is applied to the third conductive path 31A by stepping up or lowering the voltage can be executed.
  • the establishment of the first condition means, for example, that the ignition switch (not shown) provided in the vehicle is switched from the off state to the on state.
  • the control unit 12 has a configuration capable of acquiring a voltage value from a detection unit that detects a voltage value or a current value of the third conductive path 31A connected to the first load 51, and based on this voltage value, a first It is possible to determine whether or not the load 51 has fallen into a situation where it cannot operate normally.
  • the balance circuit 70 has a power storage unit 71 and a switching unit 72.
  • the power storage unit 71 is configured in a form in which a plurality of power storage elements 71A capable of temporarily storing electric power are electrically connected in series.
  • a power storage element 71A for example, an electric double layer capacitor or the like is used.
  • the power storage unit 71 has an inter-element electrode unit 71B and an end element electrode unit 71C.
  • the inter-element electrode portion 71B is a portion in which adjacent power storage elements 71A are electrically connected in series.
  • the end element electrode portion 71C is an electrode on the high potential side of the power storage element 71A located at the highest potential in the power storage unit 71 and an electrode on the low potential side of the power storage element 71A located at the lowest potential in the power storage unit 71.
  • the switching unit 72 includes a plurality of switch elements 72A.
  • the switch element 72A for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or the like is used.
  • An inter-element electrode portion 71B and an end element electrode portion 71C are electrically connected to each of the switch elements 72A.
  • Each of the switch elements 72A corresponds to each of the unit batteries 10A.
  • the switch element 72A is connected to either the high potential side electrode or the low potential side electrode of the unit battery 10A to which the control unit 12 corresponds, and is connected to the inter-element electrode portion 71B or the end element electrode portion 71C. It is configured so that one of them can be electrically connected.
  • the switch element 72A includes an electrode on the high potential side and an electrode on the low potential side of the unit battery 10A to which the control unit 12 corresponds, and an inter-element electrode portion 71B or an end element electrode portion 71C connected to the switch element 72A. It is also possible to make one of them not electrically connected (hereinafter, also referred to as a non-connected state).
  • the control unit 12 is mainly composed of, for example, a microcomputer, an arithmetic unit such as a CPU (Central Processing Unit), a memory such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and an A / D converter. And so on.
  • the control unit 12 has a configuration capable of monitoring the potential difference between both ends of each unit battery 10A of the battery unit 10 and the connection state of each unit battery 10A in the inter-battery electrode unit 10B and the end electrode unit 10C.
  • the control unit 12 has a configuration capable of monitoring the potential difference between both ends of each power storage element 71A of the power storage unit 71.
  • the control unit 12 stops the operation of one converter 11A and starts the operation of the other converter 11A to which the second load 52 is electrically connected. Will be done.
  • the other converter 11A performs the first discharge operation of supplying electric power to the third conductive path 31A.
  • the control unit 12 cannot operate the first load 51 normally based on the voltage value from the detection unit that detects the voltage value and the current value of the third conductive path 31A connected to the first load 51. Determine if you have fallen into.
  • the control unit 12 determines that the first load 51 cannot operate normally, the control unit 12 stops the operation of one converter 11A and starts the operation of the other converter 11A. In this way, power is supplied from the other converter 11A to the second load 52.
  • the balance circuit 70 executes an active cell balance operation (hereinafter, also referred to as a cell balance operation).
  • the control unit performs the first control in which the cell balance operation is performed on the balance circuit 70.
  • the first control is a control in which a plurality of switch elements 72A are operated by the control unit 12 so as to alternately repeat the first operation and the second operation.
  • the first operation is in the inter-element electrode portion 71B or the end element electrode portion 71C which is electrically connected to the switch element 72A to the electrode on the high potential side of the unit battery 10A to which the switch element 72A corresponds by the control unit 12. This is an operation of electrically connecting one (see FIG. 2).
  • the control unit 12 electrically connects one of the inter-element electrode portion 71B or the end element electrode portion 71C that is electrically connected to the switch element 72A to the electrode on the low potential side. This is an operation (see FIG. 3).
  • the length of time of the first operation and the length of time of the second operation may be the same length as each other, or may be different lengths if necessary. Between the first operation and the second operation, the inter-element electrode portion 71B and the end element electrode portion 71C are not connected to any of the inter-battery electrode portions 10B and the end electrode portion 10C (see FIG. 1). A constant non-conduction time is provided. The length of the non-conduction time can be set as required.
  • each of the power storage elements 71A of the power storage unit 71 is parallel to each of the unit batteries 10A except for the unit battery 10A on the lowest potential side of the battery unit 10. (See FIG. 2). How the electric charge moves between each unit battery 10A and each power storage element 71A depends on the voltage of both. Specifically, focusing on one unit battery 10A and one power storage element 71A connected in parallel to the unit battery 10A, when the voltage of the unit battery 10A is higher than the voltage of the power storage element 71A, the unit Charges are transferred from the battery 10A to the power storage element 71A to charge the power storage element 71A.
  • each of the power storage elements 71A of the power storage unit 71 is each of the unit batteries 10A except for the unit battery 10A on the highest potential side of the battery unit 10. Are connected in parallel to (see FIG. 3).
  • the transfer of electric charge between each unit battery 10A and each power storage element 71A differs depending on the magnitude of both voltages. Specifically, focusing on one unit battery 10A and one power storage element 71A connected in parallel to the unit battery 10A, when the voltage of the unit battery 10A is higher than the voltage of the power storage element 71A, the unit Charges are transferred from the battery 10A to the power storage element 71A to charge the power storage element 71A.
  • the switch element 72A alternately repeats the first operation and the second operation by the first control by the control unit 12, and executes the cell balance operation.
  • each unit battery 10A determines that the difference between the potential differences at both ends of each unit battery 10A is equal to or less than a predetermined value (that is, the potential difference between both ends of each unit battery 10A has the same magnitude).
  • a predetermined value that is, the potential difference between both ends of each unit battery 10A has the same magnitude.
  • the control unit 12 performs a second control for causing the balance circuit 70 to perform the second discharge operation when a failure (hereinafter, also referred to as a failure state) in which the first discharge operation is not normally performed occurs.
  • the collapsed state is assumed to be, for example, that the continuity of the adjacent unit batteries 10A of the battery unit 10 becomes an open state, or the unit battery 10A itself cannot be discharged normally.
  • the control unit 12 receives the switch element 72A (hereinafter, also referred to as the high potential side switch element 72A) connected in parallel to the unit battery 10A on the highest potential side.
  • the end electrode portion 10C and the end element electrode portion 71C are electrically connected.
  • the control unit 12 has an end electrode portion 10C and an end element electrode portion 71C. And are electrically connected. Further, the control unit 12 disconnects the switch element 72A other than the switch element 72A on the high potential side and the switch element 72A on the low potential side. As a result, the electric charge stored in the power storage unit 71 is supplied to the discharge circuit 11 via the first circuit unit 30.
  • the end electrode portion 10C and the end element electrode portion 71C are electrically connected.
  • the switch element 72A is connected by the control unit 12 so as to electrically connect the inter-battery electrode portion 10B adjacent to the end electrode portion 10C and the inter-element electrode portion 71B adjacent to the end element electrode portion 71C. It may be operated.
  • the power supply device 1 can form a circuit that passes through the power storage element 71A so as to bypass the unit battery 10A that cannot be discharged normally, so that each unit battery 10A can be backed up. It will be possible.
  • the vehicle-mounted backup power supply device 1 of the present disclosure supplies power to the battery unit 10 in which a plurality of unit batteries 10A are connected in series and to the third conductive path 31A based on the electric charge accumulated in the battery unit 10.
  • This is an in-vehicle power supply system including a discharge circuit 11 that performs a discharge operation.
  • the vehicle-mounted backup power supply device 1 of the present disclosure includes a balance circuit 70 that performs a cell balance operation with respect to the battery unit 10, and a control unit 12 that controls the balance circuit 70.
  • the balance circuit 70 is configured to perform a second discharge operation of supplying electric power to the third conductive path 31A based on the electric charges accumulated in the plurality of power storage elements 71A.
  • the control unit 12 performs a first control for causing the balance circuit 70 to perform a cell balance operation and a second control for causing the balance circuit 70 to perform a second discharge operation.
  • the control unit 12 performs the second control when a failure occurs in which the first discharge operation is not normally performed.
  • the battery unit 10 has an inter-battery electrode unit 10B between the end electrode unit 10C and the unit battery 10A.
  • the balance circuit 70 has a power storage unit 71 in which a plurality of power storage elements 71A are connected in series, and a switching unit 72 including a plurality of switch elements 72A.
  • the power storage unit 71 has an inter-element electrode unit 71B between the end element electrode unit 71C and the power storage element 71A, and each of the switch elements 72A corresponds to each of the unit batteries 10A.
  • the inter-element electrode portion 71B or the end element electrode portion 71C corresponding to each of the unit batteries 10A is electrically connected to the high potential side electrode or the low potential side electrode of the unit battery 10A corresponding to the switch element 72A. There is.
  • the control unit 12 alternately alternates between the high potential side electrode and the low potential side electrode of the unit battery 10A, and the inter-element electrode unit 71B or the end element electrode unit 71C corresponding to the unit battery 10A.
  • Each of the switch elements 72A corresponding to each of the unit batteries 10A is operated so as to electrically connect the two.
  • the control unit 12 When performing the second control, the control unit 12 electrically connects one inter-element electrode portion 71B or one end element electrode portion 71C to at least two of the inter-battery electrode portion 10B or the end electrode portion 10C.
  • the switch element 72A is operated so as to be connected to.
  • the inter-element electrode portion 71B or the end element electrode portion 71C is electrically connected to at least two of the inter-battery electrode portion 10B or the end electrode portion 10C, respectively. Is. Therefore, it is possible to back up not only the battery unit 10 but also the individual unit batteries 10A.
  • the discharge circuit 11 of the vehicle-mounted backup power supply device 1 of the present disclosure includes a converter 11A that boosts or lowers the input voltage and outputs the voltage.
  • the control unit 12 operates the converter 11A so as to boost or step down the input voltage based on the power supplied from the power storage element 71A and supply the power to the third conductive path 31A.
  • it is possible to supply electric power of a desired magnitude to the third conductive path 31A based on the electric power supplied from the power storage element 71A.
  • the power stored in the power storage element 71A can be effectively used.
  • the power supply device 2 has a plurality of balance circuits 170, the battery unit 110 is divided into a plurality of unit battery groups 110A and 110B, and the balance circuit 170 corresponds to each, and the configuration of the third conductive path 131A.
  • the configuration of the first circuit unit 130 and the like are different from those of the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description of the structure, action and effect will be omitted.
  • the battery unit 110 is formed by connecting a plurality of unit batteries 10A in series.
  • the battery unit 110 has a plurality of unit battery groups 110A and 110B.
  • Each unit battery group 110A and 110B are provided with one balance circuit 170 corresponding to each other.
  • the configuration of the electrical connection between the unit battery groups 110A and 110B and the balance circuit 170 is the same as that of the first embodiment.
  • the balance circuit 170 has a power storage unit 171 and a switching unit 172.
  • the power storage unit 171 differs from the power storage unit 71 of the first embodiment only in the number of power storage elements 71A and the number of inter-element electrode units 71B.
  • the switching unit 172 differs only in the number of switch elements 72A from the switching unit 72 of the first embodiment.
  • the first circuit unit 130 constitutes a power path between the discharge circuit 11 and the battery unit 110.
  • the first circuit unit 130 includes a first conductive path 130A and a second conductive path 130B.
  • One converter 11A is electrically connected to the electrode on the highest potential side in the unit battery group 110A of the battery unit 110 via the first conductive path 130A.
  • One converter 11A is electrically connected to the electrode on the lowest potential side of the unit battery group 110A of the battery unit 110 via the second conductive path 130B.
  • the other converter 11A is electrically connected to the electrode on the highest potential side of the unit battery group 110B of the battery unit 110 via the first conductive path 130A.
  • the other converter 11A is electrically connected to the electrode on the lowest potential side of the unit battery group 110B of the battery unit 110 via the second conductive path 130B.
  • the potential difference between the first conductive path 130A and the second conductive path 130B is input to each converter 11A as an input voltage.
  • a third conductive path 131A which is a conductive path on the load side, is electrically connected to each of the converters 11A.
  • the third conductive path 131A has a first load side switch 131B and a second load side switch 131C.
  • MOSFETs and the like are used for the first load side switch 131B and the second load side switch 131C.
  • the first load side switch 131B is configured so that the control unit 12 can switch the continuity between the converter 11A and the first load 51 between an open state and a closed state.
  • the second load side switch 131C is configured so that the control unit 12 can switch the continuity between the converter 11A and the second load 52 between an open state and a closed state. Further, a ground path G, which is a conductive path on the load side, is electrically connected to each of the converters 11A.
  • control unit 12 determines that the first load 51 has fallen into a situation where it cannot operate normally, the control unit 12 changes the first load side switch 131B from the closed state to the open state and opens the second load side switch 131C. Closed from (not shown). In this way, power is supplied from each converter 11A to the second load 52.
  • the control unit 12 determines that any of the balance circuits 170 has fallen into a situation where it cannot operate normally based on the potential difference between both ends of each power storage element 71A of the power storage unit 71, the control unit 12 falls into a state where it cannot operate normally.
  • the operation of the converter 11A corresponding to the balance circuit 170 is stopped.
  • the control unit 12 opens the first load side switch 131B and the second load side switch 131C of the third conductive path 131A electrically connected to the converter 11A.
  • the control unit 12 continues the operation of the converter 11A to which the other balance circuit 170 is electrically connected.
  • control unit 12 maintains the closed state of the first load side switch 131B of the third conductive path 131A electrically connected to the converter 11A and the open state of the second load side switch 131C. In this way, even if any of the balance circuits 170 cannot operate normally, it is possible to maintain the power supply from the converter 11A to which the other balance circuits 170 are electrically connected to the first load 51.
  • each unit battery group 110A, 110B of the battery unit 110 is based on the potential difference between both ends of each unit battery 10A of the battery unit 110 and the connection state of each unit battery 10A in the inter-battery electrode unit 10B and the end electrode unit 10C. Determine if any of them have fallen into a situation where they cannot operate normally. Then, even when it is determined that any of the unit battery groups 110A and 110B has fallen into a situation where it cannot operate normally, the operation of the converter 11A corresponding to any of the unit battery groups 110A and 110B in the state where it cannot operate normally is performed. You may want to stop.
  • each balance circuit 170 in each unit battery group 110A and 110B is the same as that in the balance circuit 70 of the first embodiment.
  • the control unit 12 performs the first control for causing the balance circuit 170 to perform the cell balance operation. For example, when the control unit 12 determines that the difference between the potential differences at both ends of each unit battery 10A is equal to or less than a predetermined value (that is, the potential difference between both ends of each unit battery 10A has the same magnitude), the balance is determined.
  • the circuit 170 ends the cell balance operation.
  • each switch element 72A is disconnected (see FIG. 6).
  • each storage element 71A is maintained in a stored state.
  • the power supply device 2 When the power supply device 2 is supplied with power from any of the converters 11A to the third conductive path 31A, the power supply device 2 can maintain the first discharge operation by maintaining the power supply from the converter 11A to the first load 51. it can. Then, when a failure occurs in both the unit battery groups 110A and 110B of the battery unit 10, the power supply device 2 causes the balance circuit 170 to perform the second discharge operation by performing the second control by the control unit 12. ..
  • the second discharge operation in the balance circuit 170 in each of the unit battery groups 110A and 110B is the same as that in the balance circuit 70 of the first embodiment.
  • the vehicle-mounted backup power supply device 2 of the present disclosure has a plurality of balance circuits 170.
  • the battery unit 110 has a plurality of unit battery groups 110A and 110B.
  • Each of the plurality of balance circuits 170 corresponds to each of the plurality of unit battery groups 110A and 110B.
  • the control unit 12 operates each balance circuit 170 independently. With such a configuration, even if one balance circuit 170 becomes inoperable, the operation of the other balance circuit 170 can be continued, so that the backup operation can be performed more reliably.
  • the vehicle-mounted backup power supply device 3 (hereinafter, also referred to as power supply device 3) according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
  • the power supply device 3 differs from the second embodiment in the configuration of the balance circuit 270 and the like.
  • the same components as those in the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description of the structure, action and effect will be omitted.
  • the power supply device 3 includes a plurality of balance circuits 270.
  • Each balance circuit 270 has a switching unit 272 and a power storage unit 271.
  • the switching unit 272 has a plurality of switch sets 272A.
  • Each switch set 272A has a first switch element 272B and a second switch element 272C.
  • a MOSFET or the like is used for the first switch element 272B and the second switch element 272C.
  • the power storage unit 271 differs from the power storage unit 171 of the second embodiment only in that the inter-element electrode unit 71B is not connected to the switching unit 272.
  • Each of the switch sets 272A corresponds to each of the unit batteries 10A. Specifically, each of the first switch elements 272B of the switch set 272A is electrically connected to each of the electrodes on the high potential side of the unit battery 10A, and the second switch of the switch set 272A is connected to each of the electrodes on the low potential side. Each of the elements 272C is electrically connected.
  • the electrode on the high potential side of each unit battery 10A is one end of the first conductive path 130A and the power storage unit 271 of the first circuit unit 130 via the first switch element 272B. It is electrically connected to the element electrode portion 71C.
  • each of the unit battery groups 110A and 110B the electrodes on the low potential side of each unit battery 10A are connected to the second conductive path 130B of the first circuit unit 130 and the other end of the power storage unit 271 via the second switch element 272C. It is electrically connected to the element electrode portion 71C.
  • the control unit 12 has a configuration capable of monitoring the potential difference between both ends of each unit battery 10A of the battery unit 110 and the connection state of each unit battery 10A in the inter-battery electrode unit 10B and the end electrode unit 10C.
  • the control unit 12 has a configuration capable of monitoring the potential difference between both ends of each power storage element 71A of the power storage unit 271.
  • the power supply device 3 is connected to the electrodes on the high potential side of the unit battery groups 110A and 110B of the battery unit 110, for example, when the ignition switch is switched from the off state to the on state in the vehicle on which the power supply device 3 is mounted.
  • the first switch element 272B and the second switch element 272C connected to the electrode on the low potential side are closed.
  • the other first switch element 272B and the second switch element 272C are opened (see FIG. 8).
  • electric power is supplied from the battery unit 110 to each converter 11A of the discharge circuit 11 via the first circuit unit 130.
  • the control unit 12 starts the operation of each converter 11A.
  • the first load side switch 131B of each third conductive path 131A is closed by the control unit 12, and the second load side switch 131C is opened by the control unit 12. In this way, power is supplied from each converter 11A to the first load 51.
  • the control unit 12 performs the first control for causing the balance circuit 270 to perform the cell balance operation.
  • the control unit 12 alternately closes one switch set 272A in the switching unit 272 of the balance circuit 270 and opens the other switch set 272A for all of the switch sets 272A.
  • the switching unit 272 is operated so as to be able to perform (hereinafter, also referred to as an alternative operation) (see FIG. 9).
  • the state in which the switch set 272A is closed means that both the first switch element 272B and the second switch element 272C in the switch set 272A are in the closed state.
  • the switch set 272A is in the open state when both the first switch element 272B and the second switch element 272C in the switch set 272A are in the open state.
  • the alternative operations in each switch set 272A may have the same length of time as each other, or may have different lengths of time if necessary. Further, during the alternative operation, while the switch set 272A in the currently closed state is switched to the next switch set 272A in the closed state, a constant non-conduction time is provided in which all the switch sets 272A are in the open state. The length of the non-conduction time can be set as required.
  • each balance circuit 270 When the switching unit 272 of each balance circuit 270 performs an alternative operation, one unit battery 10A and the power storage unit 271 are connected in parallel (see FIG. 9). How the electric charge moves between the unit battery 10A and the power storage unit 271 depends on the voltages of both. Specifically, when the voltage of the unit battery 10A is higher than the voltage of the power storage unit 271, the electric charge moves from the unit battery 10A to the power storage unit 271 and the power storage unit 271 is charged. On the contrary, when the voltage of the power storage unit 271 is higher than the voltage of the unit battery 10A, the electric charge is transferred from the power storage unit 271 to the unit battery 10A and the unit battery 10A is charged.
  • the control unit 12 determines that the difference between the potential differences at both ends of each unit battery 10A is equal to or less than a predetermined value (that is, the potential difference between both ends of each unit battery 10A has the same magnitude)
  • the balance is determined.
  • the circuit 270 ends the cell balance operation.
  • the control unit 12 causes the balance circuit 270 to perform the second discharge operation when a failure state occurs.
  • the control unit 12 opens all of the switch sets 272A of each switching unit 272 (see FIG. 7).
  • Each converter 11A performs a second discharge operation in which the control unit 12 performs the second control to boost or step down the input voltage based on the power from the power storage element 71A and supply the power to the third conductive path 131A.
  • the discharge circuit 11 of the vehicle-mounted backup power supply device 3 of the present disclosure includes a converter 11A that boosts or lowers the input voltage and outputs the voltage.
  • the control unit 12 operates the converter 11A so as to boost or step down the input voltage based on the power supplied from the power storage element 71A and supply the power to the third conductive path 131A.
  • it is possible to supply a desired amount of electric power to the third conductive path 131A based on the electric power from the power storage element 71A.
  • the power stored in the power storage element 71A can be effectively used.
  • the vehicle-mounted backup power supply device 3 of the present disclosure includes a power storage unit 271 in which the balance circuit 270 is composed of one or more power storage elements 71A, and a switching unit 272 including a plurality of switch sets 272A. Each of the switch sets 272A corresponds to each of the unit batteries 10A.
  • One end element electrode portion 71C of the power storage unit 271 is electrically connected to the electrode on the high potential side of the unit battery 10A corresponding to the switch set 272A.
  • the other end element electrode portion 71C of the power storage portion 271 is electrically connected to the electrode on the low potential side of the unit battery 10A corresponding to the switch set 272A.
  • the control unit 12 When performing the second control, the control unit 12 electrically connects one end element electrode unit 71C of the power storage unit 271 to the electrode on the high potential side with respect to one unit battery 10A. At the same time, the control unit 12 electrically connects the other end element electrode unit 71C of the power storage unit 271 to the electrode on the low potential side so that each of the plurality of unit batteries 10A can alternately perform a plurality of operations.
  • the switch set 272A of the above is operated.
  • the control unit 12 When performing the second discharge control, the control unit 12 operates a plurality of switch sets 272A so as not to connect the high potential side electrode and the low potential side electrode of the unit battery 10A and the end element electrode unit 71C. .. With such a configuration, the cell balance operation can be performed using one power storage element 71A, so that the power supply device 3 itself can be miniaturized.
  • the vehicle-mounted backup power supply device 4 (hereinafter, also referred to as power supply device 4) according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
  • the positions where both end element electrode portions 71C of the power storage unit 271 are connected are different from those in the third embodiment.
  • the same components as those in the third embodiment are designated by the same reference numerals, and the description of the structure, action and effect will be omitted.
  • Each balance circuit 370 has a switching unit 272 and a power storage unit 271.
  • the structures of the switching unit 272 and the power storage unit 271 are the same as those in the third embodiment.
  • One end element electrode portion 71C of the power storage portion 271 is electrically connected to the discharge circuit 11 side of the third conductive path 31A.
  • the other end element electrode portion 71C of the power storage portion 271 is electrically connected to the ground path G, which is a conductive path on the load side.
  • Each converter 11A is also electrically connected to the ground path G.
  • the control unit 12 has a configuration capable of monitoring the potential difference between both ends of each unit battery 10A of the battery unit 110 and the connection state of each unit battery 10A in the inter-battery electrode unit 10B and the end electrode unit 10C.
  • the control unit 12 has a configuration capable of monitoring the potential difference between both ends of each power storage element 71A of the power storage unit 271.
  • the first discharge operation in the power supply device 4 is the same as that in the third embodiment.
  • the control unit 12 performs the first control for causing the balance circuit 370 to perform the cell balance operation.
  • the switching unit 272 of each balance circuit 370 performs an alternative operation, one unit battery 10A and the power storage unit 271 are connected in parallel via the converter 11A (see FIG. 11).
  • the control unit 12 determines that the voltage of the unit battery 10A is higher than the voltage of the power storage unit 271, the electric charge moves from the unit battery 10A to the power storage unit 271 via the converter 11A, and the power storage unit 271 is charged.
  • the converter 11A boosts the voltage based on the voltage of the unit battery 10A to supply electric power to the power storage unit 271, thereby transferring the electric charge to the power storage unit 271 at an early stage.
  • the control unit 12 determines that the voltage of the power storage unit 271 is higher than the voltage of the unit battery 10A, the electric charge is transferred from the power storage unit 271 to the unit battery 10A via the converter 11A to charge the unit battery 10A. Will be done.
  • the converter 11A boosts the voltage based on the voltage of the power storage unit 271 to supply electric power to the unit battery 10A, thereby transferring the electric charge to the unit battery 10A at an early stage.
  • the control unit 12 determines that the difference between the potential differences at both ends of each unit battery 10A is equal to or less than a predetermined value (that is, the potential difference between both ends of each unit battery 10A has the same magnitude), the balance is determined.
  • the circuit 370 ends the cell balance operation.
  • the control unit 12 causes the balance circuit 370 to perform the second discharge operation by performing the second control when the failure state occurs.
  • the control unit 12 opens all of the switch sets 272A of each switching unit 272, as shown in FIG. As a result, only the electric charge stored in each storage unit 271 is supplied to the first load 51 via the third conductive path 31A.
  • the discharge circuit 11 of the vehicle-mounted backup power supply device 4 of the present disclosure includes a converter 11A that boosts or lowers the input voltage and outputs the voltage.
  • the control unit 12 operates the converter 11A so as to supply power to the battery unit 110 by boosting or stepping down the input voltage based on the power supplied from the power storage element 71A.
  • the balance circuit 370 operates in cell balance operation
  • the input voltage based on the power from the power storage unit 271 is boosted by the converter 11A, so that when the cell balance operation progresses to some extent, the power storage unit 271 It is possible to suppress a decrease in the current flowing between the battery unit 110 and the battery unit 110.
  • a current can be positively flowed from the power storage unit 271 toward the battery unit 110, and the time required for the balance operation can be shortened.
  • the vehicle-mounted backup power supply device 4 of the present disclosure includes a power storage unit 271 in which the balance circuit 370 is composed of one or more power storage elements 71A, and a switching unit 272 including a plurality of switch sets 272A. Each of the switch sets 272A corresponds to each of the unit batteries 10A.
  • One end element electrode portion 71C of the power storage unit 271 is electrically connected to the electrode on the high potential side of the unit battery 10A corresponding to the switch set 272A via the converter 11A.
  • the other end element electrode portion 71C of the power storage unit 271 is electrically connected to the electrode on the low potential side of the unit battery 10A corresponding to the switch set 272A via the converter 11A.
  • the control unit 12 When performing the first control, the control unit 12 electrically connects the one end element electrode unit 71C of the power storage unit 271 to the electrode on the high potential side of one unit battery 10A via the converter 11A. .. At the same time, the control unit 12 alternately connects the other end element electrode unit 71C of the power storage unit 271 to the low potential side electrode via the converter 11A to each of the plurality of unit batteries 10A. A plurality of switch sets 272A are operated so as to be performed. The control unit 12 operates the converter 11A so that the voltage across the unit battery 10A and the voltage across the power storage unit 271 supply electric power to the side where the voltage is low.
  • the control unit 12 When performing the second control, the control unit 12 operates a plurality of switch sets 272A so as not to connect the high potential side electrode and the low potential side electrode of the unit battery 10A and the end element electrode unit 71C. With this configuration, each unit battery 10A is alternately connected to the converter 11A by the switching unit 272 during the cell balance operation. Therefore, one converter 11A can be associated with the plurality of unit batteries 10A, and the configuration of the power supply device 4 itself can be simplified.
  • the vehicle-mounted backup power supply device 5 (hereinafter, also referred to as power supply device 5) according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14.
  • the power supply device 5 is different from the third and fourth embodiments in that the connecting positions of both end element electrode portions 71C of the power storage unit 271 are collectively changed by the power storage unit switching unit 273.
  • the same components as those of the third and fourth embodiments are designated by the same reference numerals, and the description of the structure, action and effect will be omitted.
  • Each balance circuit 470 has a switching unit 272 and a power storage unit 271.
  • the structures of the switching unit 272 and the power storage unit 271 are the same as those in the third and fourth embodiments.
  • One storage unit switching unit 273 is electrically connected to each of both end element electrode units 71C of the power storage unit 271.
  • a MOSFET or the like is used for the power storage unit switching unit 273. The operation of the power storage unit switching unit 273 can be controlled by the control unit 12.
  • the power storage unit switching unit 273 can perform the third operation and the fourth operation.
  • the control unit 12 electrically connects one end element electrode unit 71C to the first conductive path 130A of the first circuit unit 130, and connects the other end element electrode unit 71C to the first circuit. This is an operation of electrically connecting to the second conductive path 130B of the unit 130 (see FIG. 13).
  • one end element electrode portion 71C is electrically connected to the third conductive path 31A, and the other end element electrode portion 71C is electrically connected to the ground path G (see FIG. 14).
  • the power storage unit switching unit 273 collectively connects both end element electrode units 71C of the power storage unit 271 to either the first circuit unit 130 or the third conductive path 131A and the ground path G. Switch.
  • the power storage unit switching unit 273 is in a state in which both end element electrode units 71C are not electrically connected to any of the first circuit unit 130, the third conductive path 31A, and the ground path G by the control unit 12 (hereinafter, not). It can also be in a connected state (see FIG. 12).
  • the first discharge operation in the power supply device 5 is the same as that in the third embodiment.
  • each balance circuit 470 performs a cell balance operation
  • the control unit 12 causes the power storage unit switching unit 273 to perform a fourth operation (see FIG. 14).
  • the control unit 12 performs the first control for causing the balance circuit 470 to perform the cell balance operation.
  • the switching unit 272 of each balance circuit 470 is selectively operated by the control unit 12
  • one unit battery 10A and the power storage unit 271 are connected in parallel via the converter 11A (not shown).
  • the converter 11A boosts the electric charge, so that the electric charge can be transferred to the power storage unit 271 at an early stage.
  • the electric charge is transferred from the power storage unit 271 to the unit battery 10A via the converter 11A to charge the unit battery 10A.
  • the electric charge can be transferred to the unit battery 10A at an early stage.
  • the control unit 12 determines that the difference between the potential differences at both ends of each unit battery 10A is equal to or less than a predetermined value (that is, the potential difference between both ends of each unit battery 10A has the same magnitude)
  • the balance is determined.
  • Circuit 470 ends the cell balance operation.
  • the power storage unit switching unit 273 is disconnected (see FIG. 12).
  • the power storage unit 271 is maintained in a stored state.
  • the discharge circuit 11 of the vehicle-mounted backup power supply device 5 of the present disclosure includes a converter 11A that boosts or lowers the input voltage and outputs the voltage.
  • the control unit 12 operates the converter 11A so as to supply power to the battery unit 110 by boosting or stepping down the input voltage based on the voltage supplied from the power storage element 71A.
  • the control unit 12 operates the converter 11A so as to boost or step down the input voltage based on the power supplied from the power storage element 71A and supply the power to the third conductive path 131A. ..
  • the balance circuit 470 when the balance circuit 470 performs the second discharge operation, it is possible to supply a desired amount of electric power to the third conductive path 131A based on the voltage of the power storage unit 271. it can.
  • the voltage of the power storage unit 271 is boosted by the converter 11A, the electric power stored in the power storage unit 271 can be effectively used.
  • the power from the power storage unit 271 is boosted by the converter 11A to suppress a decrease in the current flowing between the power storage unit 271 and the unit battery 10A when the cell balance operation progresses to some extent. .. Then, the current can be positively exchanged between the power storage unit 271 and the unit battery 10A. As a result, the time required for the balance operation can be shortened.
  • the vehicle-mounted backup power supply device 5 of the present disclosure includes a power storage unit 271 in which the balance circuit 470 is composed of one or more power storage elements 71A, and a switching unit 272 including a plurality of switch sets 272A.
  • Each of the switch sets 272A corresponds to each of the unit batteries 10A.
  • the high potential side electrode and the low potential side electrode of the unit battery 10A corresponding to the switch set 272A are electrically connected to the converter 11A via the first circuit unit 130. It has a power storage unit switching unit 273 that collectively switches both end element electrode units 71C of the power storage unit 271 to either the first circuit unit 130 or the third conductive path 131A.
  • the control unit 12 When performing the first control, the control unit 12 operates the power storage unit switching unit 273 so as to electrically connect both end element electrode units 71C to the third conductive path 131A. Then, the control unit 12 electrically connects the one end element electrode unit 71C of the power storage unit 271 to the electrode on the high potential side with respect to one unit battery 10A via the converter 11A. At the same time, the control unit 12 alternately connects the other end element electrode unit 71C of the power storage unit 271 to the low potential side electrode via the converter 11A to each of the plurality of unit batteries 10A. A plurality of switch sets 272A are operated so as to be performed.
  • the control unit 12 operates the converter 11A so that the voltage across the unit battery 10A and the voltage across the power storage unit 271 supply electric power to the side where the voltage is low.
  • the control unit 12 operates the power storage unit switching unit 273 so as to electrically connect both end element electrode units 71C to the first circuit unit 130.
  • the control unit 12 operates a plurality of switch sets 272A so as not to connect the high potential side electrode and the low potential side electrode of the unit battery 10A and the first circuit unit 130.
  • the power storage unit 271 is configured to switch the electrical connection of both end element electrode units 71C to the first circuit unit 130 or the third conductive path 131A collectively by the power storage unit switching unit 273. Can be suppressed from being connected across the first circuit unit 130 and the third conductive path 131A. As a result, it is possible to prevent the converter 11A from malfunctioning.
  • the configuration in which one power storage element 71A corresponds to one unit battery 10A is illustrated, but the configuration in which a plurality of power storage elements are connected in series or in parallel corresponds to one unit battery. May be good.
  • control unit 12 is mainly composed of a microcomputer, but it may be realized by a plurality of hardware circuits other than the microcomputer.
  • the number of the unit batteries 10A of the unit battery groups 110A and 110B of the battery unit 110 is three, but the number of the unit batteries may be two or four or more. .. Further, the number of unit batteries in each unit battery group does not have to be the same.
  • Vehicle-mounted backup power supply device 10 110 ... Battery unit 10A ... Unit battery 10B ... Inter-battery electrode unit 10C ... End electrode unit 11 ... Discharge circuit 11A ... Converter 12 ... Control unit 30, 130 ... First circuit section (conductive path on the battery section side) 30A, 130A ... 1st conductive path 30B, 130B ... 2nd conductive path 31A, 131A ... 3rd conductive path (conducting path on the load side) 50 ... Power generation device 51 ... First load 52 ... Second load 70, 170, 270, 370, 470 ... Balance circuit 71, 171, 271 ... Power storage unit 71A ... Power storage element 71B ...
  • Inter-element electrode unit 71C ... End element electrode Parts 72, 172, 272 ... Switching parts 72A ... Switch elements 110A, 110B ... Unit battery group 131B ... First load side switch 131C ... Second load side switch 272A ... Switch set (switch element) 272B ... 1st switch element 272C ... 2nd switch element 273 ... Power storage unit switching unit G ... Ground path (conductive path on the load side)

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Abstract

専用のバックアップ電源を用いなくても失陥時にバックアップ動作を行い得る技術を提供する。　車載用バックアップ電源装置（１）は、複数の単位電池（１０Ａ）が直列に接続された電池部（１０）と、電池部（１０）に蓄積された電荷に基づいて第３導電路（３１Ａ）へと電力を供給する第１放電動作を行う放電回路（１１）とを備え、電池部（１０）に対するセルバランス動作を行うバランス回路（７０）と、バランス回路（７０）を制御する制御部（１２）とを備え、バランス回路（７０）は複数の蓄電素子（７１Ａ）に蓄積された電荷に基づいて第３導電路（３１Ａ）へ電力を供給する第２放電動作を行う構成をなし、制御部（１２）はバランス回路（７０）にセルバランス動作を行わせる第１制御とバランス回路（７０）に第２放電動作を行わせる第２制御とを行い、第１放電動作が正常に行われない失陥が発生した場合に第２制御を行わせる。

Description

車載用バックアップ電源装置
　本開示は、車載用バックアップ電源装置に関するものである。
　車載用の電源システムは、主電源からの電力供給が途絶えるような失陥状態が生じると負荷へ電力が供給されなくなり、負荷の電気的な動作が不能になってしまう。しかし、負荷によっては動作の継続を強く求められるものもあるため、このような要求に応える構成として、主電源とは異なる専用のバックアップ電源を別途設けたものが知られている。特許文献１，２には、この種の電源システムの一例が開示されている。
特開２０１８－１３１３６号公報 特開２０１８－６２２５３号公報 国際公開第２０１５／１０５９２３号
　しかし、失陥時にバックアップ動作を行うためだけに専用のバックアップ電源を設けると、その分、装置の大型化や重量化を招くことになる。
　そこで、本開示では、専用のバックアップ電源を用いなくても失陥時にバックアップ動作を行い得る技術を提案する。
　本開示の車載用バックアップ電源装置は、
　複数の単位電池が直列に接続された電池部と、前記電池部に蓄積された電荷に基づいて負荷側の導電路へと電力を供給する第１放電動作を行う放電回路と、を備えた車載用電源システムにおける車載用バックアップ電源装置であって、
　前記電池部に対するセルバランス動作を行うバランス回路と、
　前記バランス回路を制御する制御部と、
　を備え、
　前記バランス回路は、複数の蓄電素子に蓄積された電荷に基づいて前記負荷側の導電路へ電力を供給する第２放電動作を行う構成をなし、
　前記制御部は、前記バランス回路に前記セルバランス動作を行わせる第１制御と前記バランス回路に前記第２放電動作を行わせる第２制御とを行い、前記第１放電動作が正常に行われない失陥が発生した場合に前記第２制御を行う。
　本開示によれば、電池部をバックアップするための専用の構成を設けることなく、簡単な構造でバックアップ動作を行うことができる。
図１は、実施形態１の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、スイッチ素子が非接続状態である。 図２は、実施形態１の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、スイッチ素子が第１動作をしている状態である。 図３は、実施形態１の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、スイッチ素子が第２動作をしている状態である。 図４は、実施形態１の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、バランス回路が第２放電動作をしている状態である。 図５は、実施形態１の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、正常に放電することができなくなった単位電池の端部電極部に端部素子電極部を電気的に接続させると共に、端部電極部に隣合う電池間電極部に端部素子電極部に隣合う素子間電極部を電気的に接続させた状態である。 図６は、実施形態２の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、スイッチ素子が非接続状態である。 図７は、実施形態３の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子が非接続状態である。 図８は、実施形態３の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、第１放電動作をしている状態である。 図９は、実施形態３の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、切替部が択一動作をしている状態である。 図１０は、実施形態４の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子が非接続状態である。 図１１は、実施形態４の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、切替部が択一動作をしている状態である。 図１２は、実施形態５の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、第１スイッチ素子、第２スイッチ素子、及び蓄電部切替部が非接続状態である。 図１３は、実施形態５の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、蓄電部切替部が第３動作をしている状態である。 図１４は、実施形態５の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図であって、蓄電部切替部が第４動作をしている状態である。
［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の車載用バックアップ電源装置は、
　複数の単位電池が直列に接続された電池部と、電池部に蓄積された電荷に基づいて負荷側の導電路へと電力を供給する第１放電動作を行う放電回路とを備えた車載用電源システムにおける車載用バックアップ電源装置である。本開示の車載用バックアップ電源装置は電池部に対するセルバランス動作を行うバランス回路と、バランス回路を制御する制御部とを備えている。バランス回路は、複数の蓄電素子に蓄積された電荷に基づいて負荷側の導電路へ電力を供給する第２放電動作を行う構成をなしている。制御部は、バランス回路にセルバランス動作を行わせる第１制御とバランス回路に第２放電動作を行わせる第２制御とを行い、第１放電動作が正常に行われない失陥が発生した場合に第２制御を行う。これによって、本開示の車載用バックアップ電源装置は電池部をバックアップするための専用の構成を設けることなく、簡単な構造でバックアップ動作を行うことができる。
（２）本開示の車載用バックアップ電源装置は、バランス回路を複数有し、電池部は、複数の単位電池群を有し、複数の単位電池群の各々に、複数のバランス回路の各々が対応している。制御部は各々のバランス回路を独立して動作させ得る。
　このように構成されていれば、１つのバランス回路が動作できない状態になっても、他のバランス回路の動作を継続させることができるため、より確実にバックアップ動作をすることができる。
（３）本開示の車載用バックアップ電源装置の放電回路は、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータを有している。制御部は、第２制御を行う場合、蓄電素子から供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して負荷側の導電路へ電力を印加するようにコンバータを動作させ得る。
　このように構成されていれば、負荷側の導電路に蓄電素子からの電力に基づいて所望の大きさの電力を供給することができる。特に、蓄電素子からの電力をコンバータによって昇圧させる場合、蓄電素子に蓄電されている電力を有効に使うことができる。
（４）本開示の車載用バックアップ電源装置の放電回路は、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータを有している。制御部は、第１制御を行う場合、蓄電素子から供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して電池部側に電力を供給するようにコンバータを動作させ得る。
　このように構成されていれば、バランス回路がセルバランス動作する場合、蓄電部からの電力をコンバータによって昇圧することにより、セルバランス動作がある程度進んだ際に蓄電部と電池部との間に流れる電流が減少することを抑えることができる。これにより、蓄電部から電池部に向けて積極的に電流を流すことができ、バランス動作に要する時間をより短時間にすることができる。
（５）本開示の車載用バックアップ電源装置の放電回路は、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータを有している。制御部は第１制御を行う場合には蓄電素子から供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して電池部に電力を供給するようにコンバータを動作させる。そして、制御部は、第２制御を行う場合には蓄電素子から供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して負荷側の導電路へ電力を供給するようにコンバータを動作させ得る。
　このように構成されていれば、バランス回路が第２放電動作をする場合には、負荷側の導電路に対して蓄電部からの電力に基づいて所望の大きさの電力を供給することができる。特に、蓄電部からの電力に基づく入力電圧をコンバータによって昇圧させる場合、蓄電部に蓄電されている電力を有効に使うことができる。そして、セルバランス動作をする場合、蓄電部からの電力に基づく入力電圧をコンバータによって昇圧することにより、セルバランス動作がある程度進んだ際における蓄電部と単位電池との間に流れる電流の減少を抑える。そして、蓄電部と単位電池との間で積極的に電流のやり取りをさせることができる。これによりバランス動作に要する時間をより短時間にすることができる。
（６）本開示の車載用バックアップ電源装置は、電池部が端部電極部及び単位電池の間の電池間電極部を有している。バランス回路は、複数の蓄電素子が直列に接続された蓄電部と、複数のスイッチ素子を備える切替部とを有している。蓄電部は端部素子電極部及び蓄電素子の間の素子間電極部を有している。スイッチ素子のそれぞれは単位電池のそれぞれに対応している。スイッチ素子が対応する単位電池の高電位側の電極又は低電位側の電極に、単位電池のそれぞれに対応する素子間電極部又は端部素子電極部を電気的に接続している。制御部は、第１制御を行う場合には単位電池の高電位側の電極と低電位側の電極とに交互に単位電池に対応する素子間電極部又は端部素子電極部を電気的に接続させるように単位電池のそれぞれに対応するスイッチ素子のそれぞれを動作させる。制御部は、第２制御を行う場合には電池間電極部又は端部電極部の内の少なくとも２つのそれぞれに素子間電極部又は端部素子電極部を１つずつ電気的に接続させるようにスイッチ素子を動作させ得る。
　このように構成されていれば、電池間電極部又は端部電極部の内の少なくとも２つのそれぞれに素子間電極部又は端部素子電極部を１つずつ電気的に接続させる構成であるため、電池部だけでなく個々の単位電池をバックアップすることが可能である。
（７）本開示の車載用バックアップ電源装置は、バランス回路が１つ以上の蓄電素子によって構成される蓄電部と、複数のスイッチ素子を備える切替部とを有している。スイッチ素子のそれぞれは単位電池のそれぞれに対応している。スイッチ素子が対応する単位電池の高電位側の電極に蓄電部の一方の端部素子電極部を電気的に接続すると共に、スイッチ素子が対応する単位電池の低電位側の電極に蓄電部の他方の端部素子電極部を電気的に接続している。制御部は、第１制御を行う場合には１つの単位電池に対して高電位側の電極に蓄電部の一方の端部素子電極部を電気的に接続する。これと共に、制御部は低電位側の電極に蓄電部の他方の端部素子電極部を電気的に接続する動作を複数の単位電池のそれぞれに対して交互に行わせるように複数のスイッチ素子を動作させる。制御部は、第２制御を行う場合には単位電池の高電位側の電極及び低電位側の電極と端部素子電極部とを接続しないように複数のスイッチ素子を動作させ得る。
　このように構成されていれば、１つの蓄電素子を用いてセルバランス動作を行うことができるため、電源装置自身の小型化が可能である。
（８）本開示の車載用バックアップ電源装置は、バランス回路が１つ以上の蓄電素子によって構成される蓄電部と、複数のスイッチ素子を備える切替部とを有している。スイッチ素子のそれぞれは単位電池のそれぞれに対応している。スイッチ素子が対応する単位電池の高電位側の電極にコンバータを介して蓄電部の一方の端部素子電極部を電気的に接続すると共に、スイッチ素子が対応する単位電池の低電位側の電極にコンバータを介して蓄電部の他方の端部素子電極部を電気的に接続している。制御部は、第１制御を行う場合には１つの単位電池に対して高電位側の電極にコンバータを介して蓄電部の一方の端部素子電極部を電気的に接続する。これと共に、制御部は、低電位側の電極にコンバータを介して蓄電部の他方の端部素子電極部を電気的に接続する動作を複数の単位電池のそれぞれに対して交互に行わせるように複数のスイッチ素子を動作させる。そして、制御部は、単位電池の両端の電圧と蓄電部の両端の電圧とで電圧が低い側に電力を供給するようにコンバータを動作させる。制御部は、第２制御を行う場合には単位電池の高電位側の電極及び低電位側の電極と端部素子電極部とを接続しないように複数のスイッチ素子を動作させ得る。
　このように構成されていれば、セルバランス動作の際に、切替部によって各単位電池を交互にコンバータに接続することになるため、複数の単位電池に対して１つのコンバータを対応させることが可能になり電源装置自身の構成を簡単にすることができる。
（９）本開示の車載用バックアップ電源装置は、バランス回路が１つ以上の蓄電素子によって構成される蓄電部と、複数のスイッチ素子を備える切替部とを有している。スイッチ素子のそれぞれは単位電池のそれぞれに対応している。スイッチ素子が対応する単位電池の高電位側の電極及び低電位側の電極を電池部側の導電路を介してコンバータに電気的に接続している。蓄電部の両方の端部素子電極部を一括して電池部側の導電路又は負荷側の導電路のいずれかへの電気的な接続を切り替える蓄電部切替部を有している。制御部は、第１制御を行う場合には両方の端部素子電極部を一括して負荷側の導電路に電気的に接続させるように蓄電部切替部を動作させ、１つの単位電池に対して高電位側の電極にコンバータを介して蓄電部の一方の端部素子電極部を電気的に接続する。これと共に、制御部は低電位側の電極にコンバータを介して蓄電部の他方の端部素子電極部を電気的に接続する動作を複数の単位電池のそれぞれに対して交互に行わせるように複数のスイッチ素子を動作させる。そして、制御部は単位電池の両端の電圧と蓄電部の両端の電圧とで電圧が低い側に電力を供給するようにコンバータを動作させる。制御部は、第２制御を行う場合には両方の端部素子電極部を一括して電池部側の導電路に電気的に接続させるように蓄電部切替部を動作させる。制御部は単位電池の高電位側の電極及び低電位側の電極と電池部側の導電路とを接続しないように複数のスイッチ素子を動作させ得る。
　このように構成されていれば、蓄電部切替部によって一括して両方の端部素子電極部を電池部側の導電路又は負荷側の導電路に電気的な接続を切り替えるため、蓄電部が電池部側の導電路と負荷側の導電路とにまたがって接続することを抑えることができる。これにより、コンバータに誤作動が生じることを抑えることができる。
［本開示の実施形態の詳細］
＜実施形態１＞
〔電源装置の構成〕
　実施形態１の車載用バックアップ電源装置１（以下、電源装置１ともいう）は、ハイブリッド自動車又は電気自動車（ＥＶ（Electric Vehicle））などの車両における電動駆動装置（モータ等）を駆動するための電力を出力する電源として用いられる。電源装置１は、図１に示すように、電池部１０、放電回路１１、バランス回路７０、制御部１２を有している。電池部１０は複数の単位電池１０Ａが電気的に直列に接続されている。単位電池１０Ａは、例えば、リチウムイオンバッテリ等が用いられる。電池部１０は電池間電極部１０Ｂ及び端部電極部１０Ｃを有している。電池間電極部１０Ｂは隣合う単位電池１０Ａが電気的に直列に接続する部分である。端部電極部１０Ｃは、電池部１０において最も高電位に位置する単位電池１０Ａの高電位側の電極及び電池部１０において最も低電位に位置する単位電池１０Ａの低電位側の電極である。
　電池部１０の端部電極部１０Ｃのそれぞれには車両に搭載された発電装置５０が電気的に接続されており、電池部１０が発電装置５０によって充電され得る構成とされている。発電装置５０は、公知の車載用発電機として構成され、エンジン（図示せず）の回転軸の回転によって発電し得る構成とされている。発電装置５０が動作する場合、発電装置５０の発電によって生じた電力は整流後に直流電力として電池部１０に供給される。
　放電回路１１は複数のコンバータ１１Ａを有している。各コンバータ１１Ａは、例えば、半導体スイッチング素子及びインダクタなどを備えてなる公知の双方向の昇降圧ＤＣＤＣコンバータとして構成されており、制御部１２によって動作が制御される。各コンバータ１１Ａは入力された電圧を昇圧又は降圧して出力する。各コンバータ１１Ａは電池部側の導電路である第１回路部３０を介して電池部１０に電気的に接続されている。第１回路部３０は放電回路１１と電池部１０との間の電力経路を構成する。第１回路部３０は第１導電路３０Ａ及び第２導電路３０Ｂを備えている。各コンバータ１１Ａは第１導電路３０Ａを介して電池部１０における最も高電位側となる電極と電気的に接続されている。各コンバータ１１Ａは第２導電路３０Ｂを介して電池部１０における最も低電位側となる電極と電気的に接続されている。各コンバータ１１Ａには第１導電路３０Ａと第２導電路３０Ｂとの間の電位差が入力電圧として入力される。
　各コンバータ１１Ａのそれぞれには負荷側の導電路である第３導電路３１Ａを介して第１負荷５１及び第２負荷５２が電気的に接続されている。第１負荷５１と第２負荷５２とは同等の機能を有する構成であるが、あくまで代表例であり、この構成のみに限定されない。また、各コンバータ１１Ａのそれぞれには負荷側の導電路であるグラウンド経路Ｇが電気的に接続されている。
　第１負荷５１は、例えば電動式パワーステアリングシステムであり、一方のコンバータ１１Ａを介して電池部１０からの電力供給を受けてモータ等の電気部品が動作する構成をなす。第２負荷５２は、第１負荷５１と同等の構成及び機能を有する電動式パワーステアリングシステムである。第１負荷５１に異常が生じた場合、第２負荷５２は第１負荷５１に代わって動作することによって第１負荷５１の異常時であっても第１負荷５１の機能を維持し得る。
　例えば、第１負荷５１が電気的に接続される一方のコンバータ１１Ａは第１条件の成立に応じて、制御部１２によって第１導電路３０Ａと第２導電路３０Ｂとの間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して第３導電路３１Ａに出力電圧を印加する放電動作を実行し得る構成とされている。第１条件の成立とは、例えば、車両内に設けられたイグニッションスイッチ（図示せず）がオフ状態からオン状態に切り替えられた状態になること等である。
　また、第１負荷５１が正常に動作することができない状況に陥った場合、第２負荷５２が電気的に接続される他方のコンバータ１１Ａは制御部１２によって放電動作を実行し、第３導電路３１Ａを介して第２負荷５２に電力を供給する。制御部１２は、第１負荷５１に接続する第３導電路３１Ａの電圧値や電流値を検知する検知部からの電圧値を取得し得る構成とされており、この電圧値に基づいて、第１負荷５１が正常に動作できない状況に陥ったか否かを判別することができる。
　バランス回路７０は蓄電部７１及び切替部７２を有している。蓄電部７１は電力を一時的に蓄えることができる複数の蓄電素子７１Ａが電気的に直列に接続された形態で構成されている。蓄電素子７１Ａには、例えば、電気二重層キャパシタ等が用いられる。蓄電部７１は素子間電極部７１Ｂ及び端部素子電極部７１Ｃを有している。素子間電極部７１Ｂは隣合う蓄電素子７１Ａが電気的に直列に接続する部分である。端部素子電極部７１Ｃは蓄電部７１において最も高電位に位置する蓄電素子７１Ａの高電位側の電極及び蓄電部７１において最も低電位に位置する蓄電素子７１Ａの低電位側の電極である。
　切替部７２は、複数のスイッチ素子７２Ａを備えている。スイッチ素子７２Ａには、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等が用いられる。スイッチ素子７２Ａのそれぞれには素子間電極部７１Ｂ及び端部素子電極部７１Ｃのそれぞれが一つずつ電気的に接続されている。スイッチ素子７２Ａのそれぞれは単位電池１０Ａのそれぞれに対応している。スイッチ素子７２Ａは、制御部１２によって自身が対応する単位電池１０Ａの高電位側の電極又は低電位側の電極のいずれかに、自身に接続された素子間電極部７１Ｂ又は端部素子電極部７１Ｃの内の１つを電気的に接続し得る構成とされている。また、スイッチ素子７２Ａは、制御部１２によって自身が対応する単位電池１０Ａの高電位側の電極及び低電位側の電極と、自身に接続された素子間電極部７１Ｂ又は端部素子電極部７１Ｃの内の１つとを電気的に接続しない状態（以下、非接続状態ともいう）にすることもできる。
　制御部１２は、例えば、マイクロコンピュータを主体として構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ、Ａ／Ｄ変換器等を有した構成とされている。制御部１２は電池部１０の各単位電池１０Ａの両端の電位差や電池間電極部１０Ｂや端部電極部１０Ｃにおける各単位電池１０Ａの接続の状態を監視し得る構成とされている。制御部１２は蓄電部７１の各蓄電素子７１Ａの両端の電位差等を監視し得る構成とされている。
　次に、電源装置１の動作を説明する。
〔第１放電動作〕
　電源装置１は、自身が搭載された車両において、例えば、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられると、電池部１０から第１回路部３０を介して放電回路１１の各コンバータ１１Ａに電力が供給される。放電回路１１は制御部１２によって、第１負荷５１に電気的に接続される一方のコンバータ１１Ａの動作が開始され、第２負荷５２に電気的に接続される他方のコンバータ１１Ａの動作は停止された状態を維持される。こうして、一方のコンバータ１１Ａは負荷側の導電路である第３導電路３１Ａに電力を供給する第１放電動作を行う。
　第１負荷５１が正常に動作できない状況に陥った場合、制御部１２によって一方のコンバータ１１Ａの動作が停止されると共に、第２負荷５２が電気的に接続される他方のコンバータ１１Ａの動作が開始される。これにより、他方のコンバータ１１Ａは第３導電路３１Ａに電力を供給する第１放電動作を行う。具体的には、制御部１２は第１負荷５１に接続する第３導電路３１Ａの電圧値や電流値を検知する検知部からの電圧値に基づいて、第１負荷５１が正常に動作できない状況に陥ったか否かを判別する。制御部１２が第１負荷５１正常に動作できない状況に陥ったと判別すると、制御部１２は一方のコンバータ１１Ａの動作を停止させて、他方のコンバータ１１Ａの動作を開始させる。こうして、他方のコンバータ１１Ａから第２負荷５２に対して電力を供給する。
〔アクティブ方式のセルバランス動作〕
　電池部１０の各単位電池１０Ａのそれぞれが蓄電する電力の量は、各単位電池１０Ａの温度や劣化の状態等に依存するため、互いにばらつきが生じる。このばらつきを解消するため、バランス回路７０はアクティブ方式のセルバランス動作（以下、セルバランス動作ともいう）を実行する。制御部はバランス回路７０にセルバランス動作を行われる第１制御を行う。
　第１制御は、制御部１２によって第１動作と第２動作とを交互に繰り返すように複数のスイッチ素子７２Ａを動作させる制御である。第１動作は制御部１２によってスイッチ素子７２Ａが対応する単位電池１０Ａの高電位側の電極にこのスイッチ素子７２Ａに電気的に接続される素子間電極部７１Ｂ又は端部素子電極部７１Ｃの内の１つを電気的に接続させる動作（図２参照）である。そして、第２動作は制御部１２によって低電位側の電極にこのスイッチ素子７２Ａに電気的に接続される素子間電極部７１Ｂ又は端部素子電極部７１Ｃの内の１つを電気的に接続させる動作（図３参照）である。そして、これら第１動作の時間の長さと第２動作の時間の長さとは、互いに同じ長さでもよいし、必要に応じて異なる長さとすることもできる。第１動作と第２動作との間には、素子間電極部７１Ｂ及び端部素子電極部７１Ｃがいずれの電池間電極部１０Ｂ及び端部電極部１０Ｃとも導通しない非接続状態（図１参照）となる一定の非導通時間が設けられる。非導通時間の長さは必要に応じて設定することができる。
　切替部７２の各スイッチ素子７２Ａが第１動作をすると、電池部１０の最も低電位側の単位電池１０Ａを除いて、蓄電部７１の各蓄電素子７１Ａのそれぞれが各単位電池１０Ａのそれぞれに並列に接続される（図２参照。）。各単位電池１０Ａと各蓄電素子７１Ａとの間で電荷がどのように移動するかは、双方の電圧による。具体的には、１つの単位電池１０Ａとこの単位電池１０Ａに並列に接続される１つの蓄電素子７１Ａとに着目すると、単位電池１０Ａの電圧の方が蓄電素子７１Ａの電圧よりも高い場合、単位電池１０Ａから蓄電素子７１Ａに電荷が移動して蓄電素子７１Ａが充電される。逆に、蓄電素子７１Ａの電圧の方が単位電池１０Ａの電圧よりも高い場合、蓄電素子７１Ａから単位電池１０Ａに電荷が移動して単位電池１０Ａが充電される。他の単位電池１０Ａとこの単位電池１０Ａに並列に接続される他の蓄電素子７１Ａについても同様である。
　一方、切替部７２の各スイッチ素子７２Ａが第２動作をすると、電池部１０の最も高電位側の単位電池１０Ａを除いて、蓄電部７１の各蓄電素子７１Ａのそれぞれが各単位電池１０Ａのそれぞれに並列に接続される（図３参照。）。各単位電池１０Ａと各蓄電素子７１Ａとの間での電荷の移動は双方の電圧の大きさによって異なる。具体的には、１つの単位電池１０Ａとこの単位電池１０Ａに並列に接続される１つの蓄電素子７１Ａとに着目すると、単位電池１０Ａの電圧の方が蓄電素子７１Ａの電圧よりも高い場合、単位電池１０Ａから蓄電素子７１Ａに電荷が移動して蓄電素子７１Ａが充電される。逆に、蓄電素子７１Ａの電圧の方が単位電池１０Ａの電圧よりも高い場合、蓄電素子７１Ａから単位電池１０Ａに電荷が移動して単位電池１０Ａが充電される。他の単位電池１０Ａとこの単位電池１０Ａに並列に接続される他の蓄電素子７１Ａについても同様である。こうして、電源装置１は制御部１２による第１制御によって、スイッチ素子７２Ａが第１動作及び第２動作を交互に繰り返し、セルバランス動作を実行する。
　例えば、制御部１２が各単位電池１０Ａの両端の電位差のそれぞれの差が所定の値以下になった（すなわち、各単位電池１０Ａの両端の電位差が同様の大きさになった）と判別すると、一度図４に示す状態になり蓄電部７１を充電した後、バランス回路７０はセルバランス動作を終了する。セルバランス動作が終了すると各スイッチ素子７２Ａは非接続状態になる（図１参照。）。これにより、各蓄電素子７１Ａは蓄電された状態が維持される。
〔第２放電動作〕
　制御部１２は、第１放電動作が正常に行われない失陥（以下、失陥状態ともいう）が発生した場合にバランス回路７０に第２放電動作を行わせる第２制御を行う。失陥状態とは、例えば、電池部１０の隣合う単位電池１０Ａの導通がオープン状態になったり、単位電池１０Ａ自身が正常に放電することができなくなったりすること等が想定される。
　失陥状態になると、制御部１２は、図４に示すように、最も高電位側の単位電池１０Ａに並列に接続されるスイッチ素子７２Ａ（以下、高電位側のスイッチ素子７２Ａともいう）において、端部電極部１０Ｃと端部素子電極部７１Ｃとを電気的に接続させる。そして制御部１２は、最も低電位側の単位電池１０Ａに並列に接続されるスイッチ素子７２Ａ（以下、低電位側のスイッチ素子７２Ａともいう）において、端部電極部１０Ｃと端部素子電極部７１Ｃとを電気的に接続させる。また、制御部１２は、高電位側のスイッチ素子７２Ａ及び低電位側のスイッチ素子７２Ａ以外のスイッチ素子７２Ａを非接続状態にする。これにより、蓄電部７１に蓄えられた電荷が第１回路部３０を介して放電回路１１に供給される。
　また、図５に示すように、最も高電位側の単位電池１０Ａが正常に放電することができなくなった場合、端部電極部１０Ｃと端部素子電極部７１Ｃとを電気的に接続させる。これと共に、この端部電極部１０Ｃに隣合う電池間電極部１０Ｂとこの端部素子電極部７１Ｃに隣合う素子間電極部７１Ｂとを電気的に接続させるように制御部１２によってスイッチ素子７２Ａを動作させてもよい。これにより、電源装置１は、正常に放電することができなくなった単位電池１０Ａを迂回するように蓄電素子７１Ａを経由する回路を形成することができるため、個々の単位電池１０Ａをバックアップすることが可能となる。
　次に、本構成の効果を例示する。
　本開示の車載用バックアップ電源装置１は、複数の単位電池１０Ａが直列に接続された電池部１０と、電池部１０に蓄積された電荷に基づいて第３導電路３１Ａへと電力を供給する第１放電動作を行う放電回路１１とを備えた車載用電源システムにおけるものである。本開示の車載用バックアップ電源装置１は電池部１０に対するセルバランス動作を行うバランス回路７０と、バランス回路７０を制御する制御部１２とを備えている。バランス回路７０は、複数の蓄電素子７１Ａに蓄積された電荷に基づいて第３導電路３１Ａへ電力を供給する第２放電動作を行う構成をなしている。制御部１２は、バランス回路７０にセルバランス動作を行わせる第１制御とバランス回路７０に第２放電動作を行わせる第２制御とを行う。制御部１２は、第１放電動作が正常に行われない失陥が発生した場合に第２制御を行う。これによって、本開示の車載用バックアップ電源装置１は電池部１０をバックアップするための専用の構成を設けることなく、簡単な構造でバックアップ動作を行うことができる。
　本開示の車載用バックアップ電源装置１は、電池部１０が端部電極部１０Ｃ及び単位電池１０Ａの間の電池間電極部１０Ｂを有している。バランス回路７０は、複数の蓄電素子７１Ａが直列に接続された蓄電部７１と、複数のスイッチ素子７２Ａを備える切替部７２とを有している。蓄電部７１は端部素子電極部７１Ｃ及び蓄電素子７１Ａの間の素子間電極部７１Ｂを有し、スイッチ素子７２Ａのそれぞれは単位電池１０Ａのそれぞれに対応している。スイッチ素子７２Ａが対応する単位電池１０Ａの高電位側の電極又は低電位側の電極に、単位電池１０Ａのそれぞれに対応する素子間電極部７１Ｂ又は端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続している。制御部１２は、第１制御を行う場合には単位電池１０Ａの高電位側の電極と低電位側の電極とに交互に単位電池１０Ａに対応する素子間電極部７１Ｂ又は端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続させるように単位電池１０Ａのそれぞれに対応するスイッチ素子７２Ａのそれぞれを動作させる。制御部１２は、第２制御を行う場合には電池間電極部１０Ｂ又は端部電極部１０Ｃの内の少なくとも２つのそれぞれに素子間電極部７１Ｂ又は端部素子電極部７１Ｃを１つずつ電気的に接続させるようにスイッチ素子７２Ａを動作させる。
　このように構成されていれば、電池間電極部１０Ｂ又は端部電極部１０Ｃの内の少なくとも２つのそれぞれに素子間電極部７１Ｂ又は端部素子電極部７１Ｃを１つずつ電気的に接続させる構成である。このため、電池部１０だけでなく個々の単位電池１０Ａをバックアップすることが可能である。
　本開示の車載用バックアップ電源装置１の放電回路１１は、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータ１１Ａを有している。制御部１２は、第２制御を行う場合、蓄電素子７１Ａから供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して第３導電路３１Ａへと電力を供給するようにコンバータ１１Ａを動作させる。
　このように構成されていれば、第３導電路３１Ａに蓄電素子７１Ａから供給される電力に基づいて所望の大きさの電力を供給することができる。特に、蓄電素子７１Ａからの電力をコンバータ１１Ａによって昇圧させる場合、蓄電素子７１Ａに蓄電されている電力を有効に使うことができる。
＜実施形態２＞
　次に、実施形態２に係る車載用バックアップ電源装置２（以下、電源装置２ともいう）について図６を参照しつつ説明する。電源装置２は、バランス回路１７０を複数有している点、電池部１１０を複数の単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂに分けたそれぞれにバランス回路１７０が対応している点、第３導電路１３１Ａの構成、第１回路部１３０の構成等が実施形態１と異なる。実施形態１と同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
〔電源装置の構成〕
　電池部１１０は複数の単位電池１０Ａが直列に接続されて形成されている。電池部１１０は複数の単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂを有している。
　各単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂにはバランス回路１７０が１つずつ対応して設けられている。各単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂとバランス回路１７０との電気的な接続の構成は実施形態１と同様である。バランス回路１７０は蓄電部１７１及び切替部１７２を有している。蓄電部１７１は蓄電素子７１Ａの数及び素子間電極部７１Ｂの数が実施形態１の蓄電部７１と異なるのみである。切替部１７２はスイッチ素子７２Ａの数が実施形態１の切替部７２と異なるのみである。
　各コンバータ１１Ａには第１回路部１３０を介して電池部１１０の各単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂのそれぞれが１つずつ電気的に接続されている。第１回路部１３０は放電回路１１と電池部１１０との間の電力経路を構成する。第１回路部１３０は第１導電路１３０Ａ及び第２導電路１３０Ｂを備えている。一方のコンバータ１１Ａは第１導電路１３０Ａを介して電池部１１０の単位電池群１１０Ａにおける最も高電位側となる電極と電気的に接続されている。一方のコンバータ１１Ａは第２導電路１３０Ｂを介して電池部１１０の単位電池群１１０Ａにおける最も低電位側となる電極と電気的に接続されている。他方のコンバータ１１Ａは第１導電路１３０Ａを介して電池部１１０の単位電池群１１０Ｂにおける最も高電位側となる電極と電気的に接続されている。他方のコンバータ１１Ａは第２導電路１３０Ｂを介して電池部１１０の単位電池群１１０Ｂにおける最も低電位側となる電極と電気的に接続されている。各コンバータ１１Ａには第１導電路１３０Ａと第２導電路１３０Ｂとの間の電位差が入力電圧として入力される。
　各コンバータ１１Ａのそれぞれには負荷側の導電路である第３導電路１３１Ａが１つずつ電気的に接続されている。各コンバータ１１Ａは第３導電路１３１Ａを介して第１負荷５１及び第２負荷５２が電気的に接続されている。第３導電路１３１Ａは第１負荷側スイッチ１３１Ｂ及び第２負荷側スイッチ１３１Ｃを有している。第１負荷側スイッチ１３１Ｂ及び第２負荷側スイッチ１３１Ｃには、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等が用いられる。第１負荷側スイッチ１３１Ｂは制御部１２によってコンバータ１１Ａと第１負荷５１との導通を開状態と閉状態とに切り替えられる構成とされている。第２負荷側スイッチ１３１Ｃは制御部１２によってコンバータ１１Ａと第２負荷５２との導通を開状態と閉状態とに切り替え得る構成とされている。また、各コンバータ１１Ａのそれぞれには負荷側の導電路であるグラウンド経路Ｇが電気的に接続されている。
　次に、電源装置２の動作を説明する。
〔第１放電動作〕
　電源装置２は、自身が搭載された車両において、例えば、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられると、電池部１１０から第１回路部１３０を介して放電回路１１の各コンバータ１１Ａに電力が供給される。放電回路１１は制御部１２によって、各コンバータ１１Ａの動作が開始される。また、各第３導電路１３１Ａの第１負荷側スイッチ１３１Ｂは制御部１２によって閉状態にされ、第２負荷側スイッチ１３１Ｃは制御部１２によって開状態にされる（図示せず。）。こうして、各コンバータ１１Ａから第１負荷５１に対して電力を供給する。
　第１負荷５１が正常に動作できない状況に陥ったと制御部１２が判別すると、制御部１２は、第１負荷側スイッチ１３１Ｂを閉状態から開状態にすると共に、第２負荷側スイッチ１３１Ｃを開状態から閉状態にする（図示せず。）。こうして、各コンバータ１１Ａから第２負荷５２に対して電力を供給する。
　制御部１２が蓄電部７１の各蓄電素子７１Ａの両端の電位差等に基づいてバランス回路１７０のいずれかが正常に動作できない状況に陥ったと判別すると、制御部１２は正常に動作できない状態に陥ったバランス回路１７０に対応するコンバータ１１Ａの動作を停止させる。これと共に、制御部１２はこのコンバータ１１Ａに電気的に接続される第３導電路１３１Ａの第１負荷側スイッチ１３１Ｂ及び第２負荷側スイッチ１３１Ｃを開状態にする。このとき、制御部１２は、他のバランス回路１７０が電気的に接続されるコンバータ１１Ａの動作を継続させる。これと共に、制御部１２はこのコンバータ１１Ａに電気的に接続される第３導電路１３１Ａの第１負荷側スイッチ１３１Ｂの閉状態及び第２負荷側スイッチ１３１Ｃの開状態を維持する。こうして、バランス回路１７０のいずれかが正常に動作できなくなっても、他のバランス回路１７０が電気的に接続されるコンバータ１１Ａから第１負荷５１に対する電力の供給を維持することができる。
　なお、制御部１２において以下のように判別してもよい。先ず、電池部１１０の各単位電池１０Ａの両端の電位差や電池間電極部１０Ｂや端部電極部１０Ｃにおける各単位電池１０Ａの接続の状態に基づいて電池部１１０の各単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂのいずれかが正常に動作できない状況に陥ったか否かを判別する。そして、各単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂのいずれかが正常に動作できない状況に陥ったと判別した場合にも、正常に動作できない状態の単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂのいずれかに対応するコンバータ１１Ａの動作を停止するようにしてもよい。
〔アクティブ方式のセルバランス動作〕
　各単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂにおけるそれぞれのバランス回路１７０におけるセルバランス動作は実施形態１のバランス回路７０と同様である。制御部１２はバランス回路１７０にセルバランス動作を行わせる第１制御を行う。例えば、制御部１２が各単位電池１０Ａの両端の電位差のそれぞれの差が所定の値以下になった（すなわち、各単位電池１０Ａの両端の電位差が同様の大きさになった）と判別するとバランス回路１７０はセルバランス動作を終了する。セルバランス動作が終了すると各スイッチ素子７２Ａは非接続状態になる（図６参照。）。これにより、各蓄電素子７１Ａは蓄電された状態が維持される。
〔第２放電動作〕
　電源装置２はいずれかのコンバータ１１Ａから第３導電路３１Ａに電力が供給されている場合、このコンバータ１１Ａから第１負荷５１に対する電力の供給を維持することによって第１放電動作を維持することができる。そして、電源装置２は電池部１０の各単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂの双方に失陥状態が発生した場合に制御部１２が第２制御を行うことによってバランス回路１７０に第２放電動作を行わせる。各単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂにおけるそれぞれのバランス回路１７０における第２放電動作は実施形態１のバランス回路７０と同様である。
　次に、本構成の効果を例示する。
　本開示の車載用バックアップ電源装置２は、バランス回路１７０を複数有している。電池部１１０は複数の単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂを有している。複数の単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂの各々に、複数のバランス回路１７０の各々が対応している。制御部１２は各々のバランス回路１７０を独立して動作させる。
　このように構成されていれば、１つのバランス回路１７０が動作できない状態になっても、他のバランス回路１７０の動作を継続させることができるため、より確実にバックアップ動作をすることができる。
＜実施形態３＞
　次に、実施形態３に係る車載用バックアップ電源装置３（以下、電源装置３ともいう）について図７～９を参照しつつ説明する。電源装置３は、バランス回路２７０の構成等が実施形態２と異なる。実施形態２と同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
〔電源装置の構成〕
　電源装置３は複数のバランス回路２７０を備えている。各バランス回路２７０は切替部２７２及び蓄電部２７１を有している。切替部２７２は複数のスイッチ組２７２Ａを有している。各スイッチ組２７２Ａは第１スイッチ素子２７２Ｂ及び第２スイッチ素子２７２Ｃを有している。第１スイッチ素子２７２Ｂ及び第２スイッチ素子２７２Ｃには、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等が用いられる。蓄電部２７１は素子間電極部７１Ｂが切替部２７２に接続されていない点が実施形態２の蓄電部１７１と異なるのみである。
　スイッチ組２７２Ａのそれぞれは単位電池１０Ａのそれぞれに対応している。具体的には、単位電池１０Ａの高電位側の電極のそれぞれにスイッチ組２７２Ａの第１スイッチ素子２７２Ｂのそれぞれが電気的に接続され、低電位側の電極のそれぞれにスイッチ組２７２Ａの第２スイッチ素子２７２Ｃのそれぞれが電気的に接続されている。各単位電池群１１０Ａ、１１０Ｂのそれぞれにおいて、各単位電池１０Ａの高電位側の電極は第１スイッチ素子２７２Ｂを介して第１回路部１３０の第１導電路１３０Ａ及び蓄電部２７１の一方の端部素子電極部７１Ｃに電気的に接続されている。各単位電池群１１０Ａ、１１０Ｂのそれぞれにおいて、各単位電池１０Ａの低電位側の電極は第２スイッチ素子２７２Ｃを介して第１回路部１３０の第２導電路１３０Ｂ及び蓄電部２７１の他方の端部素子電極部７１Ｃに電気的に接続されている。
　制御部１２は電池部１１０の各単位電池１０Ａの両端の電位差や電池間電極部１０Ｂや端部電極部１０Ｃにおける各単位電池１０Ａの接続の状態を監視し得る構成とされている。制御部１２は蓄電部２７１の各蓄電素子７１Ａの両端の電位差等を監視し得る構成とされている。
　次に電源装置３の動作を説明する。
〔第１放電動作〕
　電源装置３は、自身が搭載された車両において、例えば、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられると、電池部１１０の各単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂの高電位側の電極に接続されている第１スイッチ素子２７２Ｂと低電位側の電極に接続されている第２スイッチ素子２７２Ｃとが閉状態にされる。これと共に、他の第１スイッチ素子２７２Ｂ及び第２スイッチ素子２７２Ｃが開状態にされる（図８参照。）。これにより、電池部１１０から第１回路部１３０を介して放電回路１１の各コンバータ１１Ａに電力が供給される。放電回路１１は制御部１２によって、各コンバータ１１Ａの動作が開始される。また、各第３導電路１３１Ａの第１負荷側スイッチ１３１Ｂは制御部１２によって閉状態にされ、第２負荷側スイッチ１３１Ｃは制御部１２によって開状態にされる。こうして、各コンバータ１１Ａから第１負荷５１に対して電力を供給する。
〔アクティブ方式のセルバランス動作〕
　制御部１２はバランス回路２７０にセルバランス動作を行わせる第１制御を行う。制御部１２は、バランス回路２７０の切替部２７２における１つのスイッチ組２７２Ａを択一的に閉状態にし、他のスイッチ組２７２Ａを開状態にする動作をスイッチ組２７２Ａの全てに対して交互に行わせるように切替部２７２を動作させる（以下、択一動作ともいう）（図９参照。）。スイッチ組２７２Ａが閉状態になるとは、スイッチ組２７２Ａにおける第１スイッチ素子２７２Ｂ及び第２スイッチ素子２７２Ｃが共に閉状態になった状態である。また、スイッチ組２７２Ａが開状態になるとは、スイッチ組２７２Ａにおける第１スイッチ素子２７２Ｂ及び第２スイッチ素子２７２Ｃが共に開状態になった状態である。各スイッチ組２７２Ａにおける択一動作は、互いに同じ時間の長さでもよいし、必要に応じて異なる時間の長さとすることもできる。また、択一動作の際に、現在閉状態のスイッチ組２７２Ａから次のスイッチ組２７２Ａを閉状態に切り替える間には、全てのスイッチ組２７２Ａが開状態となる一定の非導通時間が設けられる。非導通時間の長さは必要に応じて設定することができる。
　各バランス回路２７０の切替部２７２において択一動作をすると、１つの単位電池１０Ａと蓄電部２７１とが並列に接続される（図９参照。）。単位電池１０Ａと蓄電部２７１との間で電荷がどのように移動するかは、双方の電圧による。具体的には、単位電池１０Ａの電圧の方が蓄電部２７１の電圧よりも高い場合、単位電池１０Ａから蓄電部２７１に電荷が移動して蓄電部２７１が充電される。逆に、蓄電部２７１の電圧の方が単位電池１０Ａの電圧よりも高い場合、蓄電部２７１から単位電池１０Ａに電荷が移動して単位電池１０Ａが充電される。択一動作において他のスイッチ組２７２Ａが閉状態になった際における他の単位電池１０Ａと蓄電部２７１とについても同様である。例えば、制御部１２が各単位電池１０Ａの両端の電位差のそれぞれの差が所定の値以下になった（すなわち、各単位電池１０Ａの両端の電位差が同様の大きさになった）と判別するとバランス回路２７０はセルバランス動作を終了する。
〔第２放電動作〕
　制御部１２は、失陥状態が発生した場合にバランス回路２７０に第２放電動作を行わせる。失陥状態になると、制御部１２は各切替部２７２の各スイッチ組２７２Ａの全てを開状態にする（図７参照。）。これにより、各蓄電部２７１に蓄えられた電荷のみが第１回路部３０を介して各コンバータ１１Ａに供給される。各コンバータ１１Ａは制御部１２が第２制御を行うことによって蓄電素子７１Ａからの電力に基づいた入力電圧を昇圧又は降圧して第３導電路１３１Ａへと電力を供給する第２放電動作を行う。
　次に、本構成の効果を例示する。
　本開示の車載用バックアップ電源装置３の放電回路１１は、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータ１１Ａを有している。制御部１２は、第２制御を行う場合、蓄電素子７１Ａから供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して第３導電路１３１Ａへと電力を供給するようにコンバータ１１Ａを動作させる。
　このように構成されていれば、第３導電路１３１Ａに蓄電素子７１Ａからの電力に基づいて所望の大きさの電力を供給することができる。特に、蓄電素子７１Ａからの電力をコンバータ１１Ａによって昇圧させる場合、蓄電素子７１Ａに蓄電されている電力を有効に使うことができる。
　本開示の車載用バックアップ電源装置３は、バランス回路２７０が１つ以上の蓄電素子７１Ａによって構成される蓄電部２７１と、複数のスイッチ組２７２Ａを備える切替部２７２とを有している。スイッチ組２７２Ａのそれぞれは単位電池１０Ａのそれぞれに対応している。スイッチ組２７２Ａが対応する単位電池１０Ａの高電位側の電極に蓄電部２７１の一方の端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続する。これと共に、スイッチ組２７２Ａが対応する単位電池１０Ａの低電位側の電極に蓄電部２７１の他方の端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続している。制御部１２は、第２制御を行う場合には１つの単位電池１０Ａに対して高電位側の電極に蓄電部２７１の一方の端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続する。これと共に、制御部１２は低電位側の電極に蓄電部２７１の他方の端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続する動作を複数の単位電池１０Ａのそれぞれに対して交互に行わせるように複数のスイッチ組２７２Ａを動作させる。制御部１２は、第２放電制御を行う場合には単位電池１０Ａの高電位側の電極及び低電位側の電極と端部素子電極部７１Ｃとを接続しないように複数のスイッチ組２７２Ａを動作させる。
　このように構成されていれば、１つの蓄電素子７１Ａを用いてセルバランス動作を行うことができるため、電源装置３自身の小型化が可能である。
＜実施形態４＞
　次に、実施形態４に係る車載用バックアップ電源装置４（以下、電源装置４ともいう）について図１０、１１を参照しつつ説明する。電源装置４は、蓄電部２７１の両方の端部素子電極部７１Ｃの接続される位置が実施形態３と異なる。実施形態３と同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
〔電源装置の構成〕
　各バランス回路３７０は切替部２７２及び蓄電部２７１を有している。切替部２７２及び蓄電部２７１のそれぞれの構造は実施形態３と同様である。蓄電部２７１の一方の端部素子電極部７１Ｃは第３導電路３１Ａの放電回路１１側に電気的に接続されている。蓄電部２７１の他方の端部素子電極部７１Ｃは負荷側の導電路であるグラウンド経路Ｇに電気的に接続されている。グラウンド経路Ｇには各コンバータ１１Ａも電気的に接続されている。制御部１２は電池部１１０の各単位電池１０Ａの両端の電位差や電池間電極部１０Ｂや端部電極部１０Ｃにおける各単位電池１０Ａの接続の状態を監視し得る構成とされている。制御部１２は蓄電部２７１の各蓄電素子７１Ａの両端の電位差等を監視し得る構成とされている。
　次に電源装置４の動作を説明する。
〔第１放電動作〕
　電源装置４における第１放電動作は実施形態３と同様である。
〔アクティブ方式のセルバランス動作〕
　制御部１２はバランス回路３７０にセルバランス動作を行わせる第１制御を行う。各バランス回路３７０の切替部２７２において択一動作をすると、１つの単位電池１０Ａと蓄電部２７１とがコンバータ１１Ａを介して並列に接続される（図１１参照。）。
　単位電池１０Ａの電圧の方が蓄電部２７１の電圧よりも高いと制御部１２が判別すると、コンバータ１１Ａを介して単位電池１０Ａから蓄電部２７１に電荷が移動して蓄電部２７１が充電される。このとき、コンバータ１１Ａは単位電池１０Ａの電圧に基づいて昇圧動作して蓄電部２７１に電力を供給することによって、早期に蓄電部２７１に電荷を移動させる。
　逆に、蓄電部２７１の電圧の方が単位電池１０Ａの電圧よりも高いと制御部１２が判別すると、コンバータ１１Ａを介して蓄電部２７１から単位電池１０Ａに電荷が移動して単位電池１０Ａが充電される。このとき、コンバータ１１Ａは蓄電部２７１の電圧に基づいて昇圧動作して単位電池１０Ａに電力を供給することによって、早期に単位電池１０Ａに電荷を移動させる。例えば、制御部１２が各単位電池１０Ａの両端の電位差のそれぞれの差が所定の値以下になった（すなわち、各単位電池１０Ａの両端の電位差が同様の大きさになった）と判別するとバランス回路３７０はセルバランス動作を終了する。
〔第２放電動作〕
　制御部１２は、失陥状態が発生した場合に第２制御を行うことによってバランス回路３７０に第２放電動作を行わせる。失陥状態になると、制御部１２は、図１０に示すように、各切替部２７２の各スイッチ組２７２Ａの全てを開状態にする。これにより、各蓄電部２７１に蓄えられた電荷のみが第３導電路３１Ａを介して第１負荷５１に供給される。
　次に、本構成の効果を例示する。
　本開示の車載用バックアップ電源装置４の放電回路１１は、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータ１１Ａを有している。制御部１２は、第１制御を行う場合には蓄電素子７１Ａから供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して電池部１１０に電力を供給するようにコンバータ１１Ａを動作させる。
　このように構成されていれば、バランス回路３７０がセルバランス動作する場合、蓄電部２７１からの電力に基づく入力電圧をコンバータ１１Ａによって昇圧することにより、セルバランス動作がある程度進んだ際に蓄電部２７１と電池部１１０との間に流れる電流の減少を抑え得る。これにより、蓄電部２７１から電池部１１０に向けて積極的に電流を流すことができ、バランス動作に要する時間をより短時間にすることができる。
　本開示の車載用バックアップ電源装置４は、バランス回路３７０が１つ以上の蓄電素子７１Ａによって構成される蓄電部２７１と、複数のスイッチ組２７２Ａを備える切替部２７２とを有している。スイッチ組２７２Ａのそれぞれは単位電池１０Ａのそれぞれに対応している。スイッチ組２７２Ａが対応する単位電池１０Ａの高電位側の電極にコンバータ１１Ａを介して蓄電部２７１の一方の端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続する。これと共に、スイッチ組２７２Ａが対応する単位電池１０Ａの低電位側の電極にコンバータ１１Ａを介して蓄電部２７１の他方の端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続する。制御部１２は、第１制御を行う場合には１つの単位電池１０Ａに対して高電位側の電極にコンバータ１１Ａを介して蓄電部２７１の一方の端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続する。これと共に、制御部１２は低電位側の電極にコンバータ１１Ａを介して蓄電部２７１の他方の端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続する動作を複数の単位電池１０Ａのそれぞれに対して交互に行わせるように複数のスイッチ組２７２Ａを動作させる。制御部１２は、単位電池１０Ａの両端の電圧と蓄電部２７１の両端の電圧とで電圧が低い側に電力を供給するようにコンバータ１１Ａを動作させる。制御部１２は、第２制御を行う場合には単位電池１０Ａの高電位側の電極及び低電位側の電極と端部素子電極部７１Ｃとを接続しないように複数のスイッチ組２７２Ａを動作させる。
　このように構成されていれば、セルバランス動作の際に、切替部２７２によって各単位電池１０Ａを交互にコンバータ１１Ａに接続することになる。このため、複数の単位電池１０Ａに対して１つのコンバータ１１Ａを対応させることが可能になり電源装置４自身の構成を簡単にすることができる。
＜実施形態５＞
　次に、実施形態５に係る車載用バックアップ電源装置５（以下、電源装置５ともいう）について図１２～１４を参照しつつ説明する。電源装置５は、蓄電部２７１の両方の端部素子電極部７１Ｃの接続される位置が蓄電部切替部２７３によって一括して変更される点が実施形態３、４と異なる。実施形態３、４と同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
〔電源装置の構成〕
　各バランス回路４７０は切替部２７２及び蓄電部２７１を有している。切替部２７２及び蓄電部２７１のそれぞれの構造は実施形態３、４と同様である。蓄電部２７１の両方の端部素子電極部７１Ｃのそれぞれには、蓄電部切替部２７３が１つずつ電気的に接続されている。蓄電部切替部２７３には、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等が用いられる。蓄電部切替部２７３は制御部１２によって動作が制御され得る構成とされている。
　具体的には、蓄電部切替部２７３は、第３動作と第４動作とを行い得る。第３動作は、制御部１２によって、一方の端部素子電極部７１Ｃを第１回路部１３０の第１導電路１３０Ａに電気的に接続させると共に、他方の端部素子電極部７１Ｃを第１回路部１３０の第２導電路１３０Ｂに電気的に接続させる動作（図１３参照）である。第４動作は、一方の端部素子電極部７１Ｃを第３導電路３１Ａに電気的に接続させると共に、他方の端部素子電極部７１Ｃをグラウンド経路Ｇに電気的に接続させる動作（図１４参照）である。つまり、蓄電部切替部２７３は蓄電部２７１の両方の端部素子電極部７１Ｃを一括して第１回路部１３０、又は第３導電路１３１Ａ及びグラウンド経路Ｇのいずれかへの電気的な接続を切り替える。
　また、蓄電部切替部２７３は、制御部１２によって両方の端部素子電極部７１Ｃを第１回路部１３０、第３導電路３１Ａ及びグラウンド経路Ｇのいずれとも電気的に接続しない状態（以下、非接続状態ともいう）にすることもできる（図１２参照。）。
　次に電源装置５の動作を説明する。
〔第１放電動作〕
　電源装置５における第１放電動作は実施形態３と同様である。
〔アクティブ方式のセルバランス動作〕
　各バランス回路４７０がセルバランス動作を行う場合、制御部１２は蓄電部切替部２７３に対して第４動作を行わせる（図１４参照。）。制御部１２はバランス回路４７０にセルバランス動作を行わせる第１制御を行う。そして、制御部１２によって各バランス回路４７０の切替部２７２が択一動作をすると、１つの単位電池１０Ａと蓄電部２７１とがコンバータ１１Ａを介して並列に接続される（図示せず。）。単位電池１０Ａの電圧の方が蓄電部２７１の電圧よりも高い場合、コンバータ１１Ａを介して単位電池１０Ａから蓄電部２７１に電荷が移動して蓄電部２７１が充電される。このときコンバータ１１Ａが昇圧動作することによって、早期に蓄電部２７１に電荷を移動させることができる。
　逆に、蓄電部２７１の電圧の方が単位電池１０Ａの電圧よりも高い場合、コンバータ１１Ａを介して蓄電部２７１から単位電池１０Ａに電荷が移動して単位電池１０Ａが充電される。このときコンバータ１１Ａが昇圧動作することによって、早期に単位電池１０Ａに電荷を移動させることができる。
　例えば、制御部１２が各単位電池１０Ａの両端の電位差のそれぞれの差が所定の値以下になった（すなわち、各単位電池１０Ａの両端の電位差が同様の大きさになった）と判別するとバランス回路４７０はセルバランス動作を終了する。
　バランス回路４７０はセルバランス動作が終了すると蓄電部切替部２７３が非接続状態になる（図１２参照。）。これにより、蓄電部２７１は蓄電された状態が維持される。
〔第２放電動作〕
　失陥状態になると、制御部１２は、蓄電部切替部２７３に対して第３動作を行わせる（図１３参照。）。そして、各切替部２７２の各スイッチ組２７２Ａの全てを開状態にする。これにより、各蓄電部２７１に蓄えられた電荷のみが第１回路部３０を介して各コンバータ１１Ａに供給される。各コンバータ１１Ａは制御部１２によって第２制御を行うことによって蓄電素子７１Ａからの電力に基づいた入力電圧を昇圧又は降圧して第３導電路１３１Ａへと電力を供給する動作を行う。
　次に、本構成の効果を例示する。
　本開示の車載用バックアップ電源装置５の放電回路１１は、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータ１１Ａを有している。制御部１２は第１制御を行う場合には蓄電素子７１Ａから供給される電圧に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して電池部１１０に電力を供給するようにコンバータ１１Ａを動作させる。そして、制御部１２は、第２制御を行う場合には蓄電素子７１Ａから供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して第３導電路１３１Ａへ電力を供給するようにコンバータ１１Ａを動作させる。
　このように構成されていれば、バランス回路４７０が第２放電動作をする場合には、第３導電路１３１Ａに対して蓄電部２７１の電圧に基づいて所望の大きさの電力を供給することができる。特に、蓄電部２７１の電圧をコンバータ１１Ａによって昇圧させる場合、蓄電部２７１に蓄電されている電力を有効に使うことができる。そして、セルバランス動作をする場合、蓄電部２７１からの電力をコンバータ１１Ａによって昇圧することにより、セルバランス動作がある程度進んだ際における蓄電部２７１と単位電池１０Ａとの間に流れる電流の減少を抑える。そして、蓄電部２７１と単位電池１０Ａとの間で積極的に電流のやり取りをさせることができる。これによりバランス動作に要する時間をより短時間にすることができる。
　本開示の車載用バックアップ電源装置５は、バランス回路４７０が１つ以上の蓄電素子７１Ａによって構成される蓄電部２７１と、複数のスイッチ組２７２Ａを備える切替部２７２とを有している。スイッチ組２７２Ａのそれぞれは単位電池１０Ａのそれぞれに対応している。スイッチ組２７２Ａが対応する単位電池１０Ａの高電位側の電極及び低電位側の電極を第１回路部１３０を介してコンバータ１１Ａに電気的に接続している。蓄電部２７１の両方の端部素子電極部７１Ｃを一括して第１回路部１３０又は第３導電路１３１Ａのいずれかへの電気的な接続を切り替える蓄電部切替部２７３を有している。制御部１２は、第１制御を行う場合には両方の端部素子電極部７１Ｃを一括して第３導電路１３１Ａに電気的に接続させるように蓄電部切替部２７３を動作させる。そして、制御部１２は１つの単位電池１０Ａに対して高電位側の電極にコンバータ１１Ａを介して蓄電部２７１の一方の端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続する。これと共に、制御部１２は低電位側の電極にコンバータ１１Ａを介して蓄電部２７１の他方の端部素子電極部７１Ｃを電気的に接続する動作を複数の単位電池１０Ａのそれぞれに対して交互に行わせるように複数のスイッチ組２７２Ａを動作させる。そして、制御部１２は単位電池１０Ａの両端の電圧と蓄電部２７１の両端の電圧とで電圧が低い側に電力を供給するようにコンバータ１１Ａを動作させる。制御部１２は、第２制御を行う場合には両方の端部素子電極部７１Ｃを一括して第１回路部１３０に電気的に接続させるように蓄電部切替部２７３を動作させる。そして、制御部１２は単位電池１０Ａの高電位側の電極及び低電位側の電極と第１回路部１３０とを接続しないように複数のスイッチ組２７２Ａを動作させる。
　このように構成されていれば、蓄電部切替部２７３によって一括して両方の端部素子電極部７１Ｃを第１回路部１３０又は第３導電路１３１Ａに電気的な接続を切り替えるため、蓄電部２７１が第１回路部１３０と第３導電路１３１Ａとにまたがって接続することを抑え得る。これにより、コンバータ１１Ａに誤作動が生じることを抑えることができる。
＜他の実施形態＞
　本構成は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
　実施形態１、２では、１つの蓄電素子７１Ａが１つの単位電池１０Ａに対応した構成を例示しているが、複数の蓄電素子を直列又は並列に接続した構成を１つの単位電池に対応させてもよい。
　実施形態１では、制御部１２がマイクロコンピュータを主体として構成されていたが、マイクロコンピュータ以外の複数のハードウェア回路によって実現されてもよい。
　実施形態２～５では、電池部１１０の各単位電池群１１０Ａ，１１０Ｂの単位電池１０Ａの数が３つずつであるが、単位電池の数は２つでもよく、４つ以上であってもよい。また、各単位電池群の単位電池の数は同じでなくてもよい。
　今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１，２，３，４，５…車載用バックアップ電源装置
１０，１１０…電池部
１０Ａ…単位電池
１０Ｂ…電池間電極部
１０Ｃ…端部電極部
１１…放電回路
１１Ａ…コンバータ
１２…制御部
３０，１３０…第１回路部（電池部側の導電路）
３０Ａ，１３０Ａ…第１導電路
３０Ｂ，１３０Ｂ…第２導電路
３１Ａ，１３１Ａ…第３導電路（負荷側の導電路）
５０…発電装置
５１…第１負荷
５２…第２負荷
７０，１７０，２７０，３７０，４７０…バランス回路
７１，１７１，２７１…蓄電部
７１Ａ…蓄電素子
７１Ｂ…素子間電極部
７１Ｃ…端部素子電極部
７２，１７２，２７２…切替部
７２Ａ…スイッチ素子
１１０Ａ，１１０Ｂ…単位電池群
１３１Ｂ…第１負荷側スイッチ
１３１Ｃ…第２負荷側スイッチ
２７２Ａ…スイッチ組（スイッチ素子）
２７２Ｂ…第１スイッチ素子
２７２Ｃ…第２スイッチ素子
２７３…蓄電部切替部
Ｇ…グラウンド経路（負荷側の導電路）

Claims (5)

  1. 　複数の単位電池が直列に接続された電池部と、前記電池部に蓄積された電荷に基づいて負荷側の導電路へと電力を供給する第１放電動作を行う放電回路と、を備えた車載用電源システムにおける車載用バックアップ電源装置であって、
    　前記電池部に対するセルバランス動作を行うバランス回路と、
    　前記バランス回路を制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記バランス回路は、複数の蓄電素子に蓄積された電荷に基づいて前記負荷側の導電路へ電力を供給する第２放電動作を行う構成をなし、
    　前記制御部は、前記バランス回路に前記セルバランス動作を行わせる第１制御と前記バランス回路に前記第２放電動作を行わせる第２制御とを行い、前記第１放電動作が正常に行われない失陥が発生した場合に前記第２制御を行う車載用バックアップ電源装置。
  2. 　前記バランス回路を複数有し、
    　前記電池部は、複数の単位電池群を有し、
    　複数の前記単位電池群の各々に、複数の前記バランス回路の各々が対応しており、
    　前記制御部は、各々の前記バランス回路を独立して動作させる請求項１に記載の車載用バックアップ電源装置。
  3. 　前記放電回路は、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータを有し、
    　前記制御部は、前記第２制御を行う場合、前記蓄電素子から供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して前記負荷側の導電路へ出力電圧を印加するように前記コンバータを動作させる請求項１又は請求項２に記載の車載用バックアップ電源装置。
  4. 　前記放電回路は、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータを有し、
    　前記制御部は、前記第１制御を行う場合、前記蓄電素子から供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して前記電池部側に電力を供給するように前記コンバータを動作させる請求項１又は請求項２に記載の車載用バックアップ電源装置。
  5. 　前記放電回路は入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータを有し、
    　前記制御部は、前記第１制御を行う場合には前記蓄電素子から供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して前記電池部側に電力を供給するように前記コンバータを動作させ、前記第２制御を行う場合には前記蓄電素子から供給される電力に基づく入力電圧を昇圧又は降圧して前記負荷側の導電路へと電力を供給するように前記コンバータを動作させる請求項１又は請求項２に記載の車載用バックアップ電源装置。
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