WO2023026922A1 - バックアップ電源システム、移動体、バックアップ電源システムの制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

バックアップ電源システム（１）は、第１端子（Ｔ１）と、第２端子（Ｔ２）と、遮断部（１０）と、電流検出部（２０）と、充放電部（３０）と、補助電源（４０）と、制御部（５０）と、を備える。遮断部（１０）は、主電源（２）が接続される第１端子（Ｔ１）と、負荷（３）が接続される第２端子（Ｔ２）との間に接続される。充放電部（３０）は、遮断部（１０）と第２端子（Ｔ２）との間の節点（Ｐ１）と、補助電源（４０）との間に接続される。充放電部（３０）は、主電源（２）が失陥していない非失陥状態では主電源（２）から電力供給を受けて補助電源（４０）に充電電流を流し、失陥状態では補助電源（４０）から電力供給を受けて負荷（３）に放電電流を流す。制御部（５０）は、電流検出部（２０）が放電電流を検出していない状態では、遮断部（１０）を導通状態に制御し、電流検出部（２０）が放電電流を検出すると、遮断部（１０）を遮断状態に制御する。

Description

バックアップ電源システム、移動体、バックアップ電源システムの制御方法、及びプログラム

　本開示は、バックアップ電源システム、移動体、バックアップ電源システムの制御方法、及びプログラムに関する。より詳細には、本開示は、主電源の失陥時に負荷に対して電力を供給可能なバックアップ電源システム、移動体、バックアップ電源システムの制御方法、及びプログラムに関する。

　特許文献１は、車載用のバックアップ電源装置を開示する。バックアップ電源装置は、蓄電部と、バックアップ電源制御装置と、を備える。バックアップ電源制御装置は、電源部からの電力供給が正常状態のとき、入力遮断部及び出力遮断部をそれぞれ許容状態とし、電源部から第１導電路、第２導電路、及び第３導電路を介して負荷に電力を供給する。正常状態では、充放電部が蓄電部を充電する。電源部からの電力供給が失陥状態となると、バックアップ電源制御装置は、入力遮断部を遮断状態、出力遮断部を許容状態とし、充放電部が、蓄電部から放電させて、出力遮断部を介して負荷に電力を供給する。

国際公開第２０２０／１１６２６０号明細書

　上記特許文献１のバックアップ電源装置では、バックアップ電源制御装置が、電源部と入力遮断部との間の第１導電路の電圧に基づいて、電源部が正常状態であるか失陥状態であるかを判断している。ここで、充放電部が、外部からの制御が不要な双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ等で実現されている場合、電源部（主電源）が失陥すると、充放電部が、第２導電路のわずかな電圧低下に反応し、外部からの制御無しで放電動作へ移行する。これにより、充放電部から、許容状態に保たれている入力遮断部及び出力遮断部を介して電力供給が行われるため、第１導電路の電圧が維持される。そのため、バックアップ電源制御装置は失陥状態の発生を検知できず、入力遮断部が遮断状態に制御されないため、蓄電部（補助電源）から供給される電力が電源部側に流れてしまい、負荷に供給可能な電力が減る可能性があった。

　本開示の目的は、負荷への供給電力の低下を抑制可能なバックアップ電源システム、移動体、バックアップ電源システムの制御方法、及びプログラムを提供することにある。

　本開示の一態様のバックアップ電源システムは、第１端子と、第２端子と、遮断部と、補助電源と、充放電部と、電流検出部と、制御部と、を備える。前記第１端子には主電源が接続される。前記第２端子には負荷が接続される。前記遮断部は、前記第１端子と前記第２端子との間に接続されて、導通状態及び遮断状態に切替可能である。前記補助電源は、前記主電源が失陥した失陥状態で前記負荷に給電するための電源である。前記充放電部は、前記遮断部と前記第２端子との間の節点と前記補助電源との間に接続される。前記充放電部は、前記主電源が失陥していない非失陥状態では前記主電源から電力供給を受けて前記補助電源に充電電流を流し、前記失陥状態では前記補助電源から電力供給を受けて前記負荷に放電電流を流す。前記電流検出部は、前記充放電部から流れる前記放電電流を少なくとも検出する。前記制御部は、前記電流検出部が前記放電電流を検出していない状態では、前記遮断部を導通状態に制御し、前記電流検出部が前記放電電流を検出すると、前記遮断部を遮断状態に制御する。

　本開示の一態様の移動体は、前記バックアップ電源システムと、移動体本体と、を備える。前記移動体本体は、前記バックアップ電源システム、前記主電源、及び前記負荷を搭載する。

　本開示の一態様のバックアップ電源システムの制御方法は、前記バックアップ電源システムの制御方法であり、検出ステップと、制御ステップと、を含む。前記検出ステップでは、前記充放電部から流れる前記放電電流を検出する。前記制御ステップでは、前記検出ステップにおいて放電電流を検出していない状態では、前記遮断部を導通状態に制御し、前記検出ステップにおいて前記放電電流を検出すると、前記遮断部を遮断状態に制御する。

　本開示の一態様のプログラムは、コンピュータシステムに、前記バックアップ電源システムの制御方法を実行させるためのプログラムである。

　本開示によれば、負荷への供給電力の低下を抑制できる。

図１は、本開示の一実施形態に係るバックアップ電源システムの概略的なブロック図である。 図２は、同上のバックアップ電源システムを搭載した車両の一部を破断した側面図である。 図３は、同上のバックアップ電源システムの概略的な回路図である。 図４は、同上のバックアップ電源システムの動作を説明するフローチャートである。 図５は、変形例１のバックアップ電源システムの概略的な回路図である。 図６は、変形例２のバックアップ電源システムの概略的な回路図である。

　（実施形態）
　（１）概要
　以下に、バックアップ電源システムの実施形態を説明する。以下の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

　本実施形態のバックアップ電源システム１は、図１に示すように、第１端子Ｔ１と、第２端子Ｔ２と、遮断部１０と、電流検出部２０と、充放電部３０と、補助電源４０と、制御部５０と、を備える。

　第１端子Ｔ１には主電源２が接続される。

　第２端子Ｔ２には負荷３が接続される。

　遮断部１０は第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に接続される。

　補助電源４０は、主電源２が失陥した失陥状態で負荷３に給電するための電源である。

　充放電部３０は、遮断部１０と第２端子Ｔ２との間の節点Ｐ１と、補助電源４０との間に接続される。充放電部３０は、主電源２が失陥していない非失陥状態では主電源２から電力供給を受けて補助電源４０に充電電流を流し、失陥状態では補助電源４０から電力供給を受けて負荷３に放電電流を流す。

　電流検出部２０は、充放電部３０から流れる放電電流を少なくとも検出する。

　制御部５０は、電流検出部２０が放電電流を検出していない状態では、遮断部１０を導通状態に制御し、電流検出部２０が放電電流を検出すると、遮断部１０を遮断状態に制御する。

　ここにおいて、第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２は、電線等を接続するための部品（端子）でもよいが、例えば電子部品のリードや、回路基板に配線として形成された導電体の一部でもよい。また、節点Ｐ１は、遮断部１０と第２端子Ｔ２との間を接続する電路の一部であって、充放電部３０が接続される部位である。節点Ｐ１は、回路基板に配線として形成された導電体の一部でもよいし、遮断部１０と第２端子Ｔ２との間を接続するリード線の一部でもよく、電線等を接続するための部品（端子）でもよい。

　主電源２の失陥状態とは、主電源２の故障、主電源２又は主電源２と第１端子Ｔ１とを接続する回路での地絡等によって、主電源２から第１端子Ｔ１に入力される電圧が所定の閾値未満に低下した状態をいう。主電源２の非失陥状態は、主電源２から第１端子Ｔ１に入力される電圧が閾値以上である状態をいう。所定の閾値は、例えば、主電源２の定格電圧よりも低い電圧であって、負荷３が正常に動作するのに必要な最低保障電圧より高い電圧に設定されることが好ましい。

　主電源２の非失陥状態では、制御部５０が遮断部１０を導通状態に制御するので、負荷３は、主電源２から遮断部１０を介して電力が供給されて動作する。また、主電源２の非失陥状態では、充放電部３０が、主電源２から電力供給を受けて、補助電源４０に充電電流を流し、補助電源４０を充電する。

　一方、主電源２の失陥状態では、充放電部３０は、補助電源４０から電力供給を受けて負荷３に放電電流を流し、負荷３を動作させている。充放電部３０が補助電源４０から電力供給を受けて放電電流を流すと、電流検出部２０によって放電電流が検出され、制御部５０が遮断部１０を遮断状態とするので、補助電源４０からの放電電流が第１端子Ｔ１を介して主電源２側の回路に流れるのを抑制できる。したがって、負荷３への供給電力の低下を抑制できるという利点がある。

　本実施形態のバックアップ電源システム１は、例えば車両１００（図２参照）のような移動体に搭載されている。すなわち、移動体（車両１００）は、バックアップ電源システム１と、移動体本体１０１（例えば車両１００の車体）と、を備える。移動体本体１０１は、バックアップ電源システム１と、主電源２と、負荷３とを搭載する。バックアップ電源システム１は、車両１００の主電源２（例えば車両１００のバッテリ）が失陥した失陥状態で、補助電源４０から負荷３（例えば電動ブレーキシステム等）に電力を供給する。これにより、負荷３は、主電源２の失陥状態でも、補助電源４０からの電力供給によって動作を継続可能である。なお、図２は、車両１００にバックアップ電源システム１が搭載されている状態を概念的に示した図であり、バックアップ電源システム１の搭載位置を限定するものではない。バックアップ電源システム１は、一般的に、車両１００の前側にあるエンジンルームからコンソールボックスまでの位置に搭載されるが、バックアップ電源システム１の搭載位置は適宜変更が可能である。

　なお、本実施形態では、バックアップ電源システム１が車両１００に搭載される場合を例示するが、移動体は車両１００に限定されず、飛行機、船舶又は電車等でもよい。また、バックアップ電源システム１は移動体に搭載されるものに限定されず、施設等に設置されて使用されるものでもよい。

　（２）詳細
　以下、本実施形態に係るバックアップ電源システム１について図１及び図３を参照して詳しく説明する。

　（２．１）構成
　図３は、バックアップ電源システム１（図１参照）の具体回路図である。バックアップ電源システム１は、上述のように、第１端子Ｔ１と、第２端子Ｔ２と、遮断部１０と、電流検出部２０と、充放電部３０と、補助電源４０と、制御部５０と、を備える。

　第１端子Ｔ１には、車両１００のバッテリのような主電源２が接続されている。

　第２端子Ｔ２には、負荷３が接続される。負荷３は、例えば車両１００に搭載された電動ブレーキシステム等である。なお、負荷３は電動ブレーキシステムに限定されず、ＡＤＡＳ（Advanced Driver-Assistance Systems）関連の制御系又は駆動系のシステムを含んでもよい。また、負荷３は１つのシステムに限定されず、複数のシステムを含んでもよい。

　遮断部１０は、制御部５０から入力される制御信号に応じて、双方向に電流が流れる導通状態、及び、双方向の電流を遮断する遮断状態のいずれかに切り替えられる。

　遮断部１０は、例えば、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に直列に接続された２つの電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２を含む。２つの電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２は、例えば、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。電界効果トランジスタＱ１のソースは第１端子Ｔ１に接続され、電界効果トランジスタＱ２のソースは第２端子Ｔ２に接続されている。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２は、ドレイン同士及びゲート同士がそれぞれ電気的に接続されている。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２は、制御部５０から各々のゲートに入力される制御信号に応じて、オン／オフが切り替えられる。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２がオンになると、遮断部１０は双方向に電流が流れる導通状態となり、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２がオフになると、遮断部１０は双方向の電流を遮断する遮断状態となる。

　補助電源４０は、例えば、急速な充放電が可能な電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ:Electrical Double Layer Capacitor）を含む。つまり、補助電源４０は、電気二重層キャパシタを含んでいる。補助電源４０は、電気的に並列、直列、又は並列かつ直列に接続された、２個以上の蓄電装置（例えば電気二重層キャパシタ）にて構成されていてもよい。すなわち、補助電源４０は、２個以上の蓄電装置の並列回路若しくは直列回路、又はその組み合わせによって実現されてもよい。

　充放電部３０は、例えば双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを含む。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、スイッチング素子Ｑ３～Ｑ６と、コイルＬ１と、制御部３１と、を含む。節点Ｐ１と基準電位との間には、抵抗Ｒ１と、スイッチング素子Ｑ３と、スイッチング素子Ｑ４とが直列に接続されている。また、補助電源４０の正極側の端子と基準電位との間には、抵抗Ｒ２と、スイッチング素子Ｑ５と、スイッチング素子Ｑ６とが直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が接続される節点と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６が接続される節点との間には、コイルＬ１が接続されている。スイッチング素子Ｑ３～Ｑ６は、例えば、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、制御部３１によってオン／オフが制御される。

　制御部３１は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成されている。つまり、制御部３１は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部３１として機能する。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。なお、制御部３１はコンピュータシステムで実現されるものに限定されず、アナログ回路、ゲートドライブ回路等で実現されてもよい。

　制御部３１は、抵抗Ｒ１におけるスイッチング素子Ｑ３と反対側の第１端の第１電圧Ｖ１と、所定の設定電圧との高低に基づいて、スイッチング素子Ｑ３～Ｑ６のオン／オフを制御する。つまり、制御部３１は、主電源２の電圧である第１電圧Ｖ１と、設定電圧との高低を比較し、第１電圧Ｖ１が設定電圧以上であれば充電動作を行い、第１電圧Ｖ１が設定電圧未満であれば放電動作を行うように、スイッチング素子Ｑ３～Ｑ６のオン／オフを制御する。こにより、第１電圧Ｖ１が設定電圧以上であれば、充放電部３０は補助電源４０に充電電流を流すように動作し、第１電圧Ｖ１が設定電圧未満であれば、充放電部３０は補助電源４０から放電電流を流すように動作する。また、制御部３１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の両端電圧に基づいて抵抗Ｒ１，Ｒ２にそれぞれ流れる電流の電流値を検出する機能を有している。制御部３１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２にそれぞれ流れる電流の電流値から、充電電流及び放電電流の電流値を検出し、充電電流及び放電電流を制御したり、補助電源４０を過充電及び過放電から保護する動作を行う。

　電流検出部２０は、充放電部３０から流れる放電電流を少なくとも検出する。本実施形態では、電流検出部２０は、充放電部３０が備える抵抗Ｒ１を含み、抵抗Ｒ１に流れる電流の向きを検出することによって、放電電流が流れているか否かを検出する。

　具体的には、電流検出部２０は、抵抗Ｒ１の両端電圧を所定の増幅率で増幅するアンプＡ１と、アンプＡ１の出力電圧と基準電位とを比較するコンパレータＣＰ１と、を含む。コンパレータＣＰ１は、アンプＡ１の出力電圧と基準電位との高低を比較しており、コンパレータＣＰ１の出力電圧の正負は、抵抗Ｒ１に流れる電流の向きに応じて変化する。例えば、抵抗Ｒ１に充電電流が流れている場合、コンパレータＣＰ１の出力電圧は正の電圧となり、抵抗Ｒ１に放電電流が流れている場合、コンパレータＣＰ１の出力電圧は負の電圧となる。なお、電流検出部２０の回路構成は一例であり、電流検出部２０の構成は適宜変更が可能である。また、電流検出部２０が、抵抗Ｒ１に流れる電流の向きを検出することは必須ではなく、放電電流が流れているか否かを検出できればよい。

　なお、電流検出部２０は、充放電部３０が備える抵抗Ｒ１の両端電圧から抵抗Ｒ１に流れる電流（充電電流又は放電電流）を検出しているので、電流を検出するためのシャント抵抗を別途設ける必要がなく、部品点数を削減できる。つまり、本実施形態では、充放電部３０が備える抵抗Ｒ１が、補助電源４０から放電電流が流れる電路に接続されたシャント抵抗となり、電流検出部２０はシャント抵抗となる抵抗Ｒ１を含んでいる。ここで、シャント抵抗である抵抗Ｒ１は、節点Ｐ１と補助電源４０との間に接続されている。これにより、抵抗Ｒ１に充電電流が流れる場合と放電電流が流れる場合とで、抵抗Ｒ１の両端電圧の極性が変化するので、電流検出部２０は、抵抗Ｒ１の両端電圧の極性に基づいて、充電電流が流れているか放電電流が流れているかを検出できる。また、本実施形態では、電流検出部２０と充放電部３０がシャント抵抗である抵抗Ｒ１を共有しているので、バックアップ電源システム１を構成する部品の数を削減できるという利点もある。

　制御部５０は、電流検出部２０の検出結果に応じて、遮断部１０を導通状態又は遮断状態に制御する。制御部５０は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成されている。つまり、制御部５０は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部５０として機能する。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。なお、制御部５０はコンピュータシステムで実現されるものに限定されず、アナログ回路、ゲートドライブ回路等で実現されてもよい。

　制御部５０は、電流検出部２０によって放電電流が検出されていない状態では、遮断部１０を導通状態に制御する。遮断部１０が導通状態に制御されている場合、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間が遮断部１０を介して導通する。このとき、主電源２が失陥していない非失陥状態であれば、充放電部３０は主電源２から電力供給を受けて補助電源４０に充電電流を流し、補助電源４０が充電される。

　一方、遮断部１０が導通状態に制御されている場合に、主電源２の失陥状態が発生すると、充放電部３０は補助電源４０から電力供給を受けて放電電流を流し、電流検出部２０によって放電電流が検出される。制御部５０は、電流検出部２０によって放電電流が検出されると、遮断部１０を遮断状態に制御する。これにより、補助電源４０からの放電電流が遮断部１０を介して主電源２側の回路に流れるのを抑制でき、失陥状態において補助電源４０から負荷３に供給される電力が低下するのを抑制できる。

　なお、制御部５０は、遮断部１０を遮断状態に制御すると、外部システムである車両１００のＥＣＵ（Electronic Control Unit）４から解除信号が入力されるまで、遮断部１０を遮断状態に制御し続ける。換言すると、制御部５０は、電流検出部２０が放電電流を検出してから、外部システム（ＥＣＵ４）から解除信号が入力されるまでの間、遮断部１０を遮断状態に制御する。解除信号は、主電源２の失陥状態が解消したことを示す信号である。車両１００のＥＣＵ４は、例えば、主電源２の状態を監視する機能を有しており、主電源２が失陥状態となった後に失陥状態が解消すると、制御部５０に対して解除信号を出力する。制御部５０は、解除信号が入力されるまで遮断部１０を遮断状態に制御するので、負荷３の動作状態によって放電電流がゼロになったり、負荷３が発生した回生電力によって負荷３から補助電源４０に充電電流が流れたりして、放電電流が流れなくなったとしても、遮断部１０が導通状態となる可能性を低減できる。なお、制御部５０に対して解除信号を出力する外部システムは、車両１００のＥＣＵ４に限定されず、主電源２の状態を監視する監視回路等でもよい。

　（２．２）動作
　本実施形態のバックアップ電源システム１の動作を図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、図４に示すフローチャートは、本実施形態に係るバックアップ電源システム１の制御方法の一例に過ぎず、処理の順序が適宜変更されてもよいし、処理が適宜追加又は省略されてもよい。

　電流検出部２０は、抵抗Ｒ１に放電電流が流れているか否かを検出している（ステップＳ１）。具体的には、電流検出部２０のアンプＡ１が抵抗Ｒ１の両端電圧を増幅し、コンパレータＣＰ１がアンプＡ１の出力電圧と基準電位との高低を比較しており、コンパレータＣＰ１は、抵抗Ｒ１に流れる電流の向きに応じた極性の電圧を出力する。

　制御部５０は、コンパレータＣＰ１の出力電圧の正負に応じて、放電電流が発生しているか否かを判断する（ステップＳ２）。

　制御部５０は、放電電流が発生していないと（ステップＳ２：Ｎｏ）、遮断部１０を導通状態に制御する（ステップＳ３）。遮断部１０が導通状態に制御されている状態で、主電源２が失陥していない場合、主電源２から負荷３に電力が供給される。また、充放電部３０が主電源２から電力供給を受けて補助電源４０に充電電流を流し、補助電源４０を充電する。

　一方、遮断部１０が導通状態に制御されている状態で、主電源２が失陥すると、充放電部３０は、補助電源４０から電力供給を受けて放電電流を流し、補助電源４０から負荷３に電力が供給される。この場合、制御部５０は、ステップＳ２の判断で放電電流が発生したと判断し（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、遮断部１０を遮断状態に制御し（ステップＳ４）、節点Ｐ１と第１端子Ｔ１との間が非導通となる。これにより、補助電源４０からの放電電流が主電源２側の回路に流れるのを抑制でき、失陥状態において補助電源４０から負荷３に供給される電力が低下するのを抑制できる。

　制御部５０は、遮断部１０を導通状態から遮断状態に切り替えると、外部システム（例えば車両１００のＥＣＵ４）から解除信号が入力されるまでは、遮断部１０を遮断状態に制御する。

　すなわち、外部システムから制御部５０に解除信号が入力されなければ（ステップＳ５：Ｎｏ）、制御部５０は、遮断部１０を遮断状態に維持する（ステップＳ４）。このとき、第１端子Ｔ１と節点Ｐ１との間が電気的に遮断された状態が維持されるので、補助電源４０からの放電電流は、主電源２側の回路には流れず、負荷３に供給される。

　一方、外部システムから制御部５０に解除信号が入力されると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、制御部５０は、遮断部１０を導通状態に制御する（ステップＳ６）。このとき、第１端子Ｔ１と節点Ｐ１との間が遮断部１０を介して導通するので、充放電部３０は主電源２から電力供給を受けて、補助電源４０に充電電流を流し、補助電源４０を充電する。

　（３）変形例
　上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、バックアップ電源システム１と同様の機能は、バックアップ電源システム１の制御方法、コンピュータプログラム、又はプログラムを記録した非一時的な記録媒体等で具現化されてもよい。一態様に係るバックアップ電源システム１の制御方法は、検出ステップと、制御ステップと、を含む。検出ステップでは、充放電部３０から流れる放電電流を検出する。制御ステップでは、検出ステップにおいて放電電流を検出していない状態では、遮断部１０を導通状態に制御し、検出ステップにおいて放電電流を検出すると、遮断部１０を遮断状態に制御する。一態様に係る（コンピュータ）プログラムは、コンピュータシステムに、バックアップ電源システム１の制御方法を実行させるためのプログラムである。

　以下、上記の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

　本開示におけるバックアップ電源システム１は、例えば制御部５０及び制御部３１等を実現するためにコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、制御部５０及び制御部３１等の機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１ないし複数の電子回路で構成される。

　なお、制御部５０及び制御部３１の各々は、コンピュータシステムによって実現されるものに限定されず、アナログ回路によって実現されてもよい。

　また、バックアップ電源システム１における複数の機能が、１つの筐体内に集約されていることはバックアップ電源システム１に必須の構成ではなく、バックアップ電源システム１の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、バックアップ電源システム１の少なくとも一部の機能、例えば、制御部５０の一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。また、バックアップ電源システム１が車両１００に搭載される場合、制御部５０の一部の機能が車両１００のＥＣＵによって実現されてもよい。

　上記の実施形態において、電圧値等の２値の比較において、「以上」としているところは「より大きい」であってもよい。つまり、２値の比較において、２値が等しい場合を含むか否かは、基準値等の設定次第で任意に変更できるので、「以上」か「より大きい」かに技術上の差異はない。同様に、「未満」としているところは「以下」であってもよく、「未満」であるか「以下」であるかに技術上の差異はない。

　（３．１）変形例１
　変形例１のバックアップ電源システム１について図５を参照して説明する。変形例１のバックアップ電源システム１は、電流検出部２０が備えるシャント抵抗Ｒ３が、充放電部３０の外部に設けられている点で上記実施形態と相違する。なお、電流検出部２０以外のバックアップ電源システム１の構成は上記の実施形態と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。

　変形例１のバックアップ電源システム１では、電流検出部２０が、シャント抵抗Ｒ３と、アンプＡ１と、コンパレータＣＰ１と、を含む。

　シャント抵抗Ｒ３は、節点Ｐ１と、充放電部３０の抵抗Ｒ１との間に接続されている。シャント抵抗Ｒ３は、電流を検出するために設けられた抵抗器であり、抵抗値が数十ｍΩ～数百ｍΩ程度の抵抗器である。

　アンプＡ１は、シャント抵抗Ｒ３の両端電圧を所定の増幅率で増幅する。

　コンパレータＣＰ１は、アンプＡ１の出力電圧と基準電位との高低を比較し、シャント抵抗Ｒ３に流れる電流の向きに応じた極性の電圧を出力する。つまり、コンパレータＣＰ１は、シャント抵抗Ｒ３に放電電流が流れるか否かで極性が変化する電圧を出力する。

　制御部５０は、コンパレータＣＰ１の出力電圧の正負で放電電流が流れているか否かを判断でき、放電電流が流れると遮断部１０を遮断状態に制御する。

　なお、シャント抵抗Ｒ３は、節点Ｐ１と充放電部３０との間に接続されているが、シャント抵抗Ｒ３の位置は節点Ｐ１と充放電部３０との間に限定されない。シャント抵抗Ｒ３は、放電電流が流れる電路において、充電電流が流れる場合と、放電電流が流れる場合とで、シャント抵抗Ｒ３に流れる電流の向きが判定される位置に配置されればよく、節点Ｐ１と第１端子Ｔ１との間に配置されてもよい。

　（３．２）変形例２
　変形例２のバックアップ電源システム１について図６を参照して説明する。変形例２のバックアップ電源システム１は、充放電部３０Ａの回路構成が変形例１と相違する。なお、充放電部３０Ａ以外のバックアップ電源システム１の構成は上記の変形例１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。

　変形例２のバックアップ電源システム１では、充放電部３０Ａが、抵抗Ｒ４と、ダイオードＤ１との並列回路で構成されている。

　抵抗Ｒ４は、補助電源４０に流れる充電電流を制限するための抵抗器であり、節点Ｐ１と補助電源４０との間に接続されている。

　ダイオードＤ１は、アノードを補助電源４０側、カソードを節点Ｐ１側に向け、抵抗Ｒ４と並列に接続されている。

　主電源２の非失陥状態において、主電源２の電圧が補助電源４０の充電電圧よりも高い場合は、主電源２からシャント抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４を介して補助電源４０に充電電流が流れ、補助電源４０が充電される。このとき、制御部５０は、シャント抵抗Ｒ３に放電電流が流れていないと判断し、遮断部１０を導通状態に制御する。遮断部１０が導通状態に制御されていると、主電源２から遮断部１０を介して負荷３に電力が供給されて負荷３が動作する。また、主電源２から遮断部１０、シャント抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ４を介して補助電源４０に充電電流が流れ、補助電源４０が充電される。

　また、主電源２の失陥状態において、主電源２の電圧が補助電源４０の充電電圧よりも低くなると、補助電源４０からダイオードＤ１及びシャント抵抗Ｒ３を介して放電電流が流れる。このとき、制御部５０は、シャント抵抗Ｒ３に放電電流が流れていると判断し、遮断部１０を遮断状態に制御するので、補助電源４０からの放電電流が負荷３に供給され、負荷３が動作する。

　なお、充放電部３０Ａの回路構成は変形例１の構成に限定されず、適宜変更が可能である。

　（３．３）その他の変形例
　上記の実施形態において、補助電源４０は、電気二重層キャパシタに限らず、リチウムイオンキャパシタ（ＬＩＣ：Lithium Ion Capacitor）、又はリチウムイオン電池（ＬＩＢ：Lithium Ion Battery）等の二次電池であってもよい。リチウムイオンキャパシタでは、ＥＤＬＣと同様の材質（例えば活性炭）で正極が形成され、ＬＩＢと同様の材質（例えば黒鉛等の炭素材料）で負極が形成される。

　また、補助電源４０は、電気二重層キャパシタに限らず、例えば、以下に説明する構成を有する電気化学デバイスであってもよい。ここでいう電気化学デバイスは、正極部材と、負極部材と、非水電解液と、を備える。正極部材は、正極集電体と、正極集電体に担持され正極活物質を含む正極材料層と、を有する。正極材料層は、アニオン（ドーパント）をドープ及び脱ドープする正極活物質として導電性高分子を含む。負極部材は、負極活物質を含む負極材料層を有する。負極活物質は、一例として、リチウムイオンの吸蔵及び放出を伴う酸化還元反応が進行する物質であり、具体的には、炭素材料、金属化合物、合金又はセラミックス材料等である。非水電解液は、一例として、リチウムイオン伝導性を有する。この種の非水電解液は、リチウム塩と、リチウム塩を溶解させる非水溶液と、を含んでいる。このような構成の電気化学デバイスは、電気二重層キャパシタ等に比べて、高いエネルギ密度を有する。

　電流検出部２０は、放電電流が流れる電路に接続されたシャント抵抗を含み、シャント抵抗の両端電圧の極性に基づいて、放電電流が流れるか否かを検出しているが、電流検出部２０はシャント抵抗を含むものに限定されない。電流検出部２０は、非接触の電流センサでもよい。電流検出部２０は、例えば、放電電流が流れる電路に近接配置されたコイルを用い、電路に電流が流れることによってコイルに発生する誘導電流の向きから、電路に充電電流が流れているか放電電流が流れているかを検出するものでもよい。

　（まとめ）
　以上説明したように、第１の態様のバックアップ電源システム（１）は、第１端子（Ｔ１）と、第２端子（Ｔ２）と、遮断部（１０）と、補助電源（４０）と、充放電部（３０）と、電流検出部（２０）と、制御部（５０）と、を備える。第１端子（Ｔ１）には主電源（２）が接続される。第２端子（Ｔ２）には負荷（３）が接続される。遮断部（１０）は、第１端子（Ｔ１）と第２端子（Ｔ２）との間に接続されて、導通状態及び遮断状態に切替可能である。補助電源（４０）は、主電源（２）が失陥した失陥状態で負荷（３）に給電するための電源である。充放電部（３０）は、遮断部（１０）と第２端子（Ｔ２）との間の節点（Ｐ１）と補助電源（４０）との間に接続される。充放電部（３０）は、主電源（２）が失陥していない非失陥状態では主電源（２）から電力供給を受けて補助電源（４０）に充電電流を流し、失陥状態では補助電源（４０）から電力供給を受けて負荷（３）に放電電流を流す。電流検出部（２０）は、充放電部（３０）から流れる放電電流を少なくとも検出する。制御部（５０）は、電流検出部（２０）が放電電流を検出していない状態では、遮断部（１０）を導通状態に制御し、電流検出部（２０）が放電電流を検出すると、遮断部（１０）を遮断状態に制御する。

　この態様によれば、主電源（２）の失陥状態では、充放電部（３０）は、補助電源（４０）から電力供給を受けて負荷（３）に放電電流を流し、負荷（３）を動作させている。充放電部（３０）が補助電源（４０）から電力供給を受けて放電電流を流すと、電流検出部（２０）によって放電電流が検出され、制御部（５０）が遮断部（１０）を遮断状態とするので、補助電源（４０）からの放電電流が主電源（２）側の回路に流れるのを抑制できる。したがって、負荷（３）への供給電力の低下を抑制できるという利点がある。

　第２の態様のバックアップ電源システム（１）では、第１の態様において、充放電部（３０）は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを含む。

　この態様によれば、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、補助電源（４０）から入力される電圧を、負荷（３）に必要な電圧値の電圧に変換して、負荷（３）に供給することができる。

　第３の態様のバックアップ電源システム（１）では、第１又は第２の態様において、電流検出部（２０）は、補助電源（４０）から放電電流が流れる電路に接続されたシャント抵抗（Ｒ１，Ｒ３）を含む。

　この態様によれば、電流検出部（２０）は、シャント抵抗（Ｒ１，Ｒ３）の両端電圧を検出することによって、電路に流れる放電電流を検出することができる。

　第４の態様のバックアップ電源システム（１）では、第３の態様において、シャント抵抗（Ｒ１，Ｒ３）は、節点（Ｐ１）と補助電源（４０）との間に接続されている。

　この態様によれば、主電源（２）の失陥状態において、補助電源（４０）から流れる放電電流を確実に検出することができる。

　第５の態様のバックアップ電源システム（１）では、第３又は第４の態様において、電流検出部（２０）と充放電部（３０）がシャント抵抗（Ｒ１）を共有する。

　この態様によれば、バックアップ電源システム（１）を構成する部品の数を削減できる。

　第６の態様のバックアップ電源システム（１）では、第１～第５のいずれかの態様において、制御部（５０）は、電流検出部（２０）が放電電流を検出してから、外部システム（４）から解除信号が入力されるまでの間、遮断部（１０）を遮断状態に制御する。

　この態様によれば、主電源（２）の失陥状態で補助電源（４０）から負荷（３）に給電している場合に、負荷（３）の動作状態等によって放電電流が流れなくなっても、遮断部（１０）が導通状態となる可能性を低減できる。

　第７の態様のバックアップ電源システム（１）では、第１～第６のいずれかの態様において、補助電源（４０）は、電気二重層キャパシタを含む。

　この態様によれば、補助電源（４０）に急速に充放電することができる。

　第８の態様の移動体（１００）は、第１～第７のいずれかの態様のバックアップ電源システム（１）と、移動体本体（１０１）と、を備える。移動体本体（１０１）は、バックアップ電源システム（１）、主電源（２）、及び負荷（３）を搭載する。

　この態様によれば、負荷（３）への供給電力の低下を抑制できるという利点がある。

　第９の態様のバックアップ電源システム（１）の制御方法は、第１～第７のいずれかの態様のバックアップ電源システム（１）の制御方法であり、検出ステップと、制御ステップと、を含む。検出ステップでは、充放電部（３０）から流れる放電電流を検出する。制御ステップでは、検出ステップにおいて放電電流を検出していない状態では、遮断部（１０）を導通状態に制御し、検出ステップにおいて放電電流を検出すると、遮断部（１０）を遮断状態に制御する。

　この態様によれば、負荷（３）への供給電力の低下を抑制できるという利点がある。

　第１０の態様のプログラムは、コンピュータシステムに、第９の態様のバックアップ電源システム（１）の制御方法を実行させるためのプログラムである。

　この態様によれば、負荷（３）への供給電力の低下を抑制できるという利点がある。

　上記態様に限らず、上記の実施形態に係るバックアップ電源システム（１）の種々の構成（変形例を含む）は、バックアップ電源システム（１）の制御方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化可能である。

　第２～第７の態様に係る構成については、バックアップ電源システム（１）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

　１　バックアップ電源システム
　２　主電源
　３　負荷
　４　外部システム
　１０　遮断部
　２０　電流検出部
　３０　充放電部
　４０　補助電源
　５０　制御部
　１００　車両（移動体）
　１０１　移動体本体
　Ｐ１　節点
　Ｒ１　抵抗（シャント抵抗）
　Ｒ３　シャント抵抗
　Ｔ１　第１端子
　Ｔ２　第２端子

Claims (10)

1. 　主電源が接続される第１端子と、
   　負荷が接続される第２端子と、
   　前記第１端子と前記第２端子との間に接続されて導通状態及び遮断状態に切替可能な遮断部と、
   　前記主電源が失陥した失陥状態で前記負荷に給電するための補助電源と、
   　前記遮断部と前記第２端子との間の節点と前記補助電源との間に接続され、前記主電源が失陥していない非失陥状態では前記主電源から電力供給を受けて前記補助電源に充電電流を流し、前記失陥状態では前記補助電源から電力供給を受けて前記負荷に放電電流を流す充放電部と、
   　前記充放電部から流れる前記放電電流を少なくとも検出する電流検出部と、
   　前記電流検出部が前記放電電流を検出していない状態では、前記遮断部を導通状態に制御し、前記電流検出部が前記放電電流を検出すると、前記遮断部を遮断状態に制御する制御部と、を備える、
   　バックアップ電源システム。
2. 　前記充放電部は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを含む、
   　請求項１に記載のバックアップ電源システム。
3. 　前記電流検出部は、前記補助電源から前記放電電流が流れる電路に接続されたシャント抵抗を含む、
   　請求項１又は２に記載のバックアップ電源システム。
4. 　前記シャント抵抗は、前記節点と前記補助電源との間に接続されている、
   　請求項３に記載のバックアップ電源システム。
5. 　前記電流検出部と前記充放電部が前記シャント抵抗を共有する、
   　請求項３又は４に記載のバックアップ電源システム。
6. 　前記制御部は、前記電流検出部が前記放電電流を検出してから、外部システムから解除信号が入力されるまでの間、前記遮断部を遮断状態に制御する、
   　請求項１～５のいずれか１項に記載のバックアップ電源システム。
7. 　前記補助電源は、電気二重層キャパシタを含む、
   　請求項１～６のいずれか１項に記載のバックアップ電源システム。
8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載のバックアップ電源システムと、
   　前記バックアップ電源システム、前記主電源、及び前記負荷を搭載する移動体本体と、を備える、
   　移動体。
9. 　請求項１～７のいずれか１項に記載のバックアップ電源システムの制御方法であって、
   　前記充放電部から流れる前記放電電流を検出する検出ステップと、
   　前記検出ステップにおいて前記放電電流を検出していない状態では、前記遮断部を導通状態に制御し、前記検出ステップにおいて前記放電電流を検出すると、前記遮断部を遮断状態に制御する制御ステップと、を含む、
   　バックアップ電源システムの制御方法。
10. 　コンピュータシステムに、
    　　請求項９に記載のバックアップ電源システムの制御方法を実行させるための、
    　プログラム。

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