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备用电源系统、移动体、备用电源系统的控制方法及程序

文献发布时间:2024-04-18 20:02:18


备用电源系统、移动体、备用电源系统的控制方法及程序

技术领域

本公开涉及备用电源系统、移动体、备用电源系统的控制方法及程序。更详细而言,本公开涉及在主电源失电时向负载供给电力的备用电源系统、移动体、备用电源系统的控制方法及程序。

背景技术

专利文献1公开了主电源部的电源备用单元。专利文献1所记载的电源备用单元具有从主电源部经由二极管、构成电流控制开关的P沟道FET以及构成充电控制电路的P沟道FET对辅助电源部进行充电的充电路径。在从辅助电源部向作为负载的电子控制部进行供电的情况下,从辅助电源部经由备用路径向电子控制部进行供电,该备用路径经由与构成充电控制电路的P沟道FET并联连接的二极管、以及构成电流控制开关的P沟道FET。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2006-60950号公报

发明内容

在上述结构的电源备用单元中,在充电路径中插入有二极管,因此向辅助电源部充电的电压成为相对于主电源部的输出电压降低了二极管的正向电压后的电压。另外,由于在备用路径中也插入有二极管,因此向电子控制部供给的电压成为比向辅助电源部充电的电压降低了二极管的正向电压后的电压。由此,从辅助电源部向电子控制部供给的电压成为相对于主电源部的输出电压降低了相当于2个二极管的正向电压后的电压,因此存在如下问题:在进行备用供电的情况下向电子控制部(负载)供给的电压降低。

本公开的目的在于,提供在进行备用供电的情况下能够抑制向负载供给的电压降低的备用电源系统、移动体、备用电源系统的控制方法及程序。

本公开的一个方式的备用电源系统具备第1连接端子、第2连接端子、第1场效应晶体管、第2场效应晶体管及第3场效应晶体管的串联电路、以及控制部。在所述第1连接端子上连接主电源。在所述第2连接端子上连接负载。第1场效应晶体管被连接在所述第1连接端子与所述第2连接端子之间。所述第2场效应晶体管及所述第3场效应晶体管的串联电路被连接在所述第1场效应晶体管及所述第2连接端子的连接点与蓄电设备之间。所述第2场效应晶体管所具备的体二极管以电流从所述连接点向所述蓄电设备流动的朝向被连接,所述第3场效应晶体管所具备的体二极管以电流从所述蓄电设备向所述连接点流动的朝向被连接。在所述主电源未失电的非失电状态下,所述控制部将所述第1场效应晶体管控制为导通,且为了控制流向所述蓄电设备的充电电流而对所述第3场效应晶体管在放大区中进行控制,从而从所述主电源经由充电路径对所述蓄电设备进行充电,该充电路径经过所述第1场效应晶体管、所述第2场效应晶体管和所述第3场效应晶体管。在所述主电源失电的失电状态下,所述控制部将所述第1场效应晶体管控制为关断,且将所述第2场效应晶体管及所述第3场效应晶体管控制为导通,从而从所述蓄电设备向所述负载供给电力。

本公开的一个方式的移动体具备所述备用电源系统和移动体主体。所述移动体主体搭载所述备用电源系统、所述主电源及所述负载。

本公开的一个方式的备用电源系统的控制方法包括充电步骤和备用供电步骤。所述备用电源系统具备第1连接端子、第2连接端子、第1场效应晶体管、以及第2场效应晶体管及第3场效应晶体管的串联电路。在所述第1连接端子上连接主电源。在所述第2连接端子上连接负载。第1场效应晶体管被连接在所述第1连接端子与所述第2连接端子之间。所述第2场效应晶体管及所述第3场效应晶体管的串联电路被连接在所述第1场效应晶体管及所述第2连接端子的连接点与蓄电设备之间。所述第2场效应晶体管所具备的体二极管以电流从所述连接点向所述蓄电设备流动的朝向被连接,所述第3场效应晶体管所具备的体二极管以电流从所述蓄电设备向所述连接点流动的朝向被连接。在所述充电步骤中,在所述主电源未失电的非失电状态下,将所述第1场效应晶体管控制为导通,且为了控制流向所述蓄电设备的充电电流而对所述第3场效应晶体管在放大区中进行控制,从而从所述主电源经由充电路径对所述蓄电设备进行充电,该充电路径经过所述第1场效应晶体管、所述第2场效应晶体管和所述第3场效应晶体管。在所述备用供电步骤中,在所述主电源失电的失电状态下,将所述第1场效应晶体管控制为关断,且将所述第2场效应晶体管及所述第3场效应晶体管控制为导通,从而从所述蓄电设备向所述负载供给电力。

本公开的一个方式的程序是用于使计算机系统执行所述备用电源系统的控制方法的程序。

根据本公开,能够提供在进行备用供电的情况下能够抑制向负载供给的电压降低的备用电源系统、移动体、备用电源系统的控制方法及程序。

附图说明

图1是表示本公开的实施方式1所涉及的备用电源系统的概要的电路图。

图2是上述备用电源系统的概略电路图。

图3是上述备用电源系统所具备的驱动器电路的概略电路图。

图4是说明上述备用电源系统的动作的波形图。

图5是说明上述备用电源系统的动作的波形图。

图6是说明上述备用电源系统的动作的波形图。

图7是说明上述备用电源系统的动作的波形图。

图8是说明上述备用电源系统的动作的波形图。

图9是说明上述备用电源系统的动作的波形图。

图10是具备上述备用电源系统的移动体的概略说明图。

图11是本公开的实施方式2所涉及的备用电源系统的概略电路图。

图12是上述备用电源系统的概略电路图。

图13是说明上述备用电源系统的动作的波形图。

图14是本公开的变形例1所涉及的备用电源系统的概略电路图。

图15是说明上述备用电源系统的动作的波形图。

图16是说明上述备用电源系统的动作的波形图。

图17是本公开的变形例2所涉及的备用电源系统的概略电路图。

图18是说明上述备用电源系统的动作的波形图。

图19是本公开的变形例3所涉及的备用电源系统的概略电路图。

图20是上述备用电源系统的概略电路图。

图21是说明上述备用电源系统的动作的流程图。

图22是说明上述备用电源系统的其他动作的流程图。

图23是本公开的变形例4所涉及的备用电源系统的概略电路图。

具体实施方式

以下说明备用电源系统的实施方式。在以下的实施方式中说明的各图是示意性的附图,各图中的各构成要素的大小及厚度各自之比不限于一定反映了实际的尺寸比。

(概要)

本实施方式的备用电源系统1如图1所示,具备第1连接端子T1、第2连接端子T2、第1场效应晶体管SW1、第2场效应晶体管SW2、第3场效应晶体管SW3和控制部10。

在第1连接端子T1上连接主电源2。在第2连接端子T2上连接负载4。第1场效应晶体管SW1被连接在第1连接端子T1与第2连接端子T2之间。第2场效应晶体管SW2及第3场效应晶体管SW3的串联电路被连接在第1场效应晶体管SW1及第2连接端子T2的连接点P1与蓄电设备3之间。第2场效应晶体管SW2所具备的体二极管D2以电流从连接点P1向蓄电设备3流动的朝向被连接,第3场效应晶体管SW3所具备的体二极管D3以电流从蓄电设备3向连接点P1流动的朝向被连接。

在主电源2未失电的非失电状态下,控制部10将第1场效应晶体管SW1控制为导通,且为了控制流向蓄电设备3的充电电流而对第3场效应晶体管SW3在放大区中进行控制,从而经由充电路径RT1对蓄电设备3进行充电。充电路径RT1是电流从主电源2经过第1场效应晶体管SW1、第2场效应晶体管SW2和第3场效应晶体管SW3向蓄电设备3流动的路径。在主电源2失电的失电状态下,控制部10将第1场效应晶体管SW1控制为关断,且将第2场效应晶体管SW2及第3场效应晶体管SW3控制为导通,从而从蓄电设备3向负载4供给电力。其中,在失电状态下,来自蓄电设备3的放电电流向负载4流动的路径可以包括备用路径RT2。备用路径RT2是电流从蓄电设备3经过第3场效应晶体管SW3和第2场效应晶体管SW2向负载4流动的路径。

在非失电状态下,从主电源2经由第1场效应晶体管SW1向负载4供给电力,充电电流从主电源2向蓄电设备3流动并对蓄电设备3进行充电。本实施方式的备用电源系统1用于在失电状态下从蓄电设备3向负载4供电。

其中,主电源2失电的失电状态,是指由于主电源2的故障、劣化或者断线等而从主电源2向负载4的电力供给停止的状态。主电源2未失电的非失电状态,是指从主电源2向负载4供给电力且负载4能够利用从主电源2供给的电力进行动作的状态。控制部10将第1~第3场效应晶体管SW1~SW3控制为导通,是指使第1~第3场效应晶体管SW1~SW3在饱和区中动作。另外,控制部10将第1~第3场效应晶体管SW1~SW3控制为关断,是指使第1~第3场效应晶体管SW1~SW3在截止区中动作。此外,即使在第1~第3场效应晶体管SW1~SW3被控制为截止区的状态下,由于第1~第3场效应晶体管SW1~SW3具备体二极管D1~D3,因此也能够经由体二极管D1~D3流动正向的电流。

另外,控制部10为了控制流向蓄电设备3的充电电流而使第3场效应晶体管SW3在放大区中动作。控制部10例如执行电流控制直到蓄电设备3的充电电压达到规定的目标值(目标电压值)。另外,控制部10例如在蓄电设备3的充电电压达到了目标值之后,执行恒压控制以使电压不由于单元(单体)的内阻成分所引起的放电而降低,进行将充电电压维持一定的控制(例如涓流充电)。控制部10为了执行电流控制或者恒压控制,而使第3场效应晶体管SW3在饱和区或者放大区(线性区)中动作,且对第3场效应晶体管SW3中流动的电流的大小进行控制。

如上所述,本实施方式的备用电源系统1在充电路径RT1与备用路径RT2中共用第2场效应晶体管SW2和第3场效应晶体管SW3,因此能够削减场效应晶体管的个数。因此具有如下优点:能够缩小电路基板中安装场效应晶体管的安装空间,能够实现电路基板的小型化。

另外,充电路径RT1是电流从主电源2经过第1场效应晶体管SW1、第2场效应晶体管SW2和第3场效应晶体管SW3向蓄电设备3流动的路径。如果使第1场效应晶体管SW1和第2场效应晶体管SW2导通,则不发生由于二极管的正向电压引起的电压下降。另外,控制部10使第3场效应晶体管SW3在放大区中动作,因此第3场效应晶体管SW3的导通电阻小,在第3场效应晶体管SW3中发生的电压下降比二极管的正向电压小。因此,在经由充电路径RT1对蓄电设备3进行充电的情况下,不发生由于二极管的正向电压引起的电压下降,因此能够抑制蓄电设备3的充电电压降低。

另外,备用路径RT2是电流从蓄电设备3经过第3场效应晶体管SW3和第2场效应晶体管SW2向负载4流动的路径。如果使第3场效应晶体管SW3和第2场效应晶体管SW2导通,则不发生由于二极管的正向电压引起的电压下降,因此能够抑制向负载4的电压降低。

像这样,在充电路径RT1及备用路径RT2各自中都不发生由于二极管的正向电压引起的电压下降,因此具有如下优点:在进行备用供电的情况下能够抑制向负载4供给的电压降低。

备用电源系统1被搭载于例如车辆9(参照图10)那样的移动体。即,移动体具备备用电源系统1和移动体主体91(例如车辆9的车体)。移动体主体91搭载备用电源系统1、主电源2和负载4。备用电源系统1在车辆9的主电源2(例如车辆9的电池)失电的情况下,从蓄电设备3向负载4(例如电动制动器系统等)供给电力。由此,负载4即使在主电源2失电的情况下也能够利用来自蓄电设备3的供电继续动作。

此外,图10是搭载备用电源系统1的车辆9的示意图,在车辆9的车体中,备用电源系统1、主电源2及负载4的位置不限定于图10所示的位置,能够适宜地变更。另外,在本实施方式中,例示了备用电源系统1被搭载于车辆9的情况,但移动体不限定于车辆9,也可以是飞机、船舶或者电车(火车)等。另外,备用电源系统1不限定于被搭载于移动体,也可以被设置于设施等而使用。

(1)实施方式1

以下,参照图2~图9详细说明实施方式1所涉及的备用电源系统1。

(1.1)构成

图2是上述的备用电源系统1(参照图1)的具体电路图。备用电源系统1具备第1连接端子T1、第2连接端子T2、第1~第3场效应晶体管SW1~SW3、控制部10和蓄电设备3。另外,备用电源系统1还具备电流检测电阻R1、驱动器电路20、失电检测部11和充电电压检测部14。

蓄电设备3例如是能够快速充放电的双电层电容器(EDLC:Electrical DoubleLayer Capacitor)。蓄电设备3既可以由电并联或串联连接的2个以上的蓄电装置(例如双电层电容器)构成,也可以由电并联且串联连接的多个蓄电装置(例如双电层电容器)构成。即,蓄电设备3也可以由2个以上的蓄电装置的并联电路或串联电路、或者其组合而实现。

在第1连接端子T1上,经由车辆9所具备的主开关MS1连接如车辆9的电池那样的主电源2。如果主开关MS1导通,则从主电源2经由主开关MS1向第1连接端子T1输入电源电压V1。

在第2连接端子T2上连接负载4。负载4例如是被搭载于车辆9的电动制动器系统。此外,负载4不限定于电动制动器系统,也可以是与ADAS(高级驾驶辅助系统(AdvancedDriver-Assistance Systems))关联的控制系统或者驱动系统的装置。

第1~第3场效应晶体管SW1~SW3例如是P沟道型MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor))。

第1场效应晶体管SW1的漏极与第1连接端子T1连接,第1场效应晶体管SW1的源极与第2连接端子T2连接。第1场效应晶体管SW1的体二极管D1以电流从第1连接端子T1向第2连接端子T2流动的朝向被连接。

第2场效应晶体管SW2的漏极与连接点P1连接,第2场效应晶体管SW2的源极经由电流检测电阻R1与第3场效应晶体管SW3的源极连接。第3场效应晶体管SW3的漏极与蓄电设备3的正极侧的端子连接。蓄电设备3的负极侧的端子与备用电源系统1的基准电位连接。在此,在第2场效应晶体管SW2关断的状态下,第2场效应晶体管SW2的体二极管D2阻止电流从蓄电设备3向连接点P1流动。另外,在第3场效应晶体管SW3关断的状态下,第3场效应晶体管SW3的体二极管D3阻止电流从连接点P1向蓄电设备3流动。

失电检测部11具备检测部12和比较部13。

检测部12检测向第1连接端子T1输入的电源电压V1的电压值。

比较部13针对由检测部12检测的电源电压V1的电压值与阈值的高低进行比较,从而检测是主电源2失电的失电状态还是主电源2未失电的非失电状态。比较部13将失电状态或者非失电状态的检测结果向控制部10输出。

阈值是可视为非失电状态的电压范围的下限值,例如被设定为比主电源2的额定电压低的值。此外,阈值也可以包括用于对发生了失电状态进行检测的第1阈值、以及用于对从失电状态恢复到非失电状态进行检测的第2阈值。第1阈值与第2阈值既可以是相同的值,也可以是不同的值。

充电电压检测部14具备检测部15和比较部16。

检测部15检测第3场效应晶体管SW3与蓄电设备3的连接点的电压值、即作为蓄电设备3的两端间电压的充电电压V2的电压值。

比较部16针对由检测部15检测的充电电压V2的电压值与目标电压值的高低进行比较,并将比较结果向控制部10输出。

控制部10对第1~第3场效应晶体管SW1~SW3进行控制。此外,备用电源系统1具有对第3场效应晶体管SW3进行驱动的驱动器电路20,控制部10对驱动器电路20的动作进行控制,从而对第3场效应晶体管SW3进行控制。

在此,驱动器电路20如图3所示,具备第1驱动器电路21、第2驱动器电路22和第3驱动器电路23。

第1驱动器电路21基于被连接在连接点P1与蓄电设备3之间的电流检测电阻R1的两端电压、以及从控制部10输入的电流指令值S1,使第3场效应晶体管SW3在放大区中动作。

第1驱动器电路21具备电流检测放大器A1、差分放大器A2、电阻R2~R6和电容器C1。

电流检测放大器A1对电流检测电阻R1的两端电压进行放大,并输出与第3场效应晶体管SW3中流动的电流的大小成比例的电压。

差分放大器A2、电阻R2、R3以及电容器C1构成差分放大电路。差分放大电路输出与电流检测放大器A1的输出电压和从控制部10输入的电流指令值S1之间的差电压相应的电压。电流指令值S1是电压信号,电流指令值S1的电压值与第3场效应晶体管SW3中流动的电流的目标值成比例。在此,如果电流检测放大器A1的输出电压比电流指令值S1高,则差分放大电路的输出电压降低,如果电流检测放大器A1的输出电压比电流指令值S1低,则差分放大电路的输出电压增加。

差分放大电路的输出电压被输入至晶体管Tr1的基极。晶体管Tr1的发射极经由电阻R5、R4与第3场效应晶体管SW3的源极连接。晶体管Tr1的集电极经由电阻R6与基准电位连接。由于晶体管Tr1中流动的电流根据差分放大电路的输出电压的大小而变化,由此第3场效应晶体管SW3的栅极-源极间电压变化,第3场效应晶体管SW3的漏极/源极间的电阻值变化。

也就是说,第1驱动器电路21根据从控制部10输入的电流指令值S1,对第3场效应晶体管SW3在放大区(线性区)中进行控制,以使第3场效应晶体管SW3中流动的电流成为与电流指令值S1相应的电流值。如果电流指令值S1为固定值,则进行将向蓄电设备3的充电电流控制为固定值的电流控制。

第2驱动器电路22基于从控制部10输入的导通信号S2,使第3场效应晶体管SW3导通。第2驱动器电路22具备被连接在电阻R4、R5的连接点与基准电位之间的场效应晶体管Q2。场效应晶体管Q2根据从控制部10输入的导通信号S2而变得导通。如果场效应晶体管Q2变得导通,则在第3场效应晶体管SW3的漏极/源极间产生超过夹断电压的电压,第3场效应晶体管SW3在饱和区中动作,也就是说变得导通。

第3驱动器电路23基于从控制部10输入的关断信号S3,使第3场效应晶体管SW3关断。第3驱动器电路23具备被连接在晶体管Tr1的基极与基准电位之间的场效应晶体管Q1。场效应晶体管Q1根据从控制部10输入的关断信号S3而变得导通。如果在场效应晶体管Q2关断的状态下场效应晶体管Q1变得导通,则晶体管Tr1变得关断,因此第3场效应晶体管SW3的栅极-源极间电压成为零,第3场效应晶体管SW3在截止区中动作,也就是说变得关断。

(1.2)动作说明

基于图4~图9等说明实施方式1的备用电源系统1的动作。

(1.2.1)在充电完成后发生了失电的情况下的动作

基于图4等说明在蓄电设备3的充电完成后主电源2失电的情况下的备用电源系统1的动作。

如果主开关MS1在时刻t1变得导通,则从主电源2向备用电源系统1供给电源电压V1。电源电压V1的电压值从时刻t1至时刻t3超过阈值Lv1,因此失电检测部11检测为主电源2处于非失电状态。此时,控制部10将第1及第2场效应晶体管SW1、SW2控制为导通。另外,在从时刻t1至时刻t2的第1期间中,由于蓄电设备3的充电电压V2的电压值为目标电压值Lv2以下,因此控制部10基于充电电压检测部14的检测结果,对第3场效应晶体管SW3在饱和区或者放大区中进行控制,以将蓄电设备3的充电电压V2的电压值控制为目标电压值Lv2。也就是说,控制部10在非失电状态下,在直到蓄电设备3的充电电压V2达到目标电压值Lv2为止的第1期间中,对第3场效应晶体管SW3在饱和区或者放大区中进行控制来进行电流控制,以使蓄电设备3的充电电压V2成为目标电压值Lv2。由此,充电电流从主电源2经由充电路径RT1向蓄电设备3流动,蓄电设备3的充电电压V2逐渐增加。

如果蓄电设备3的充电电压V2在时刻t2达到目标电压值Lv2,则控制部10基于充电电压检测部14的检测结果,将第1场效应晶体管SW1控制为导通,且将第2场效应晶体管SW2控制为关断。另外,在充电电压V2达到目标电压值Lv2的时刻t2之后的第2期间中,控制部10对第3场效应晶体管SW3在放大区中进行控制,以使充电电压不由于蓄电设备3的单元(单体)的内阻成分所引起的放电而降低,进行恒压控制以使充电电压V2维持为目标电压值Lv2。也就是说,控制部10在非失电状态下,在第1期间之后的第2期间中,对第3场效应晶体管SW3在放大区中进行控制来进行电压控制,以使蓄电设备3的充电电压V2维持为目标电压值Lv2。在此,在第2期间中第3场效应晶体管SW3中流动的电流成为比第1期间小的值,因此第3场效应晶体管SW3的漏极/源极间电阻比第1期间高。此外,图4中的期间LA表示了第3场效应晶体管SW3在放大区中被控制的期间。

其后,如果主电源2发生失电,且电源电压V1在时刻t3低于阈值Lv1,则失电检测部11检测到主电源2的失电状态,并将检测结果向控制部10输出。如果发生失电状态,则控制部10将第1场效应晶体管SW1控制为导通,且将第2及第3场效应晶体管SW2、SW3控制为关断。由于第2场效应晶体管SW2被控制为关断,因此能够由第2场效应晶体管SW2阻止电流从蓄电设备3向主电源2侧流动。

如果从检测出主电源2失电的时刻t3起失电状态持续了规定的屏蔽期间DT1,则在时刻t4,控制部10将第1场效应晶体管SW1控制为关断,且将第2及第3场效应晶体管SW2、SW3控制为导通。由此,从蓄电设备3经由备用路径RT2向负载4供给电力。因此,负载4即使在发生了失电状态的情况下也能够从蓄电设备3接受供电并进行动作。

在此,屏蔽期间DT1例如被设定为数十μSec~数百μSec程度的时间。即使例如主电源2附着灰尘等而临时性地发生了短路状态,在失电检测部11所检测出的失电状态未持续屏蔽期间DT1以上的情况下,也不从蓄电设备3进行备用供电,因此能够抑制备用电源系统1的错误动作。

此外,在备用电源系统1被用于车辆9的情况下,例如在点火开关断开时,控制部10优选将第2及第3场效应晶体管SW2、SW3控制为导通来使蓄电设备3的充电电压放电。在此,控制部10使蓄电设备3的充电电压比点火开关接通时低即可,也可以使蓄电设备3的充电电压降低至0V。在点火开关断开的情况下,车辆9处于停车中,无需向负载4进行备用供电,因此通过使蓄电设备3放电,能够延长蓄电设备3的寿命。

(1.2.2)在充电完成后仅以比屏蔽期间短的时间失电的情况下的动作

接下来,基于图5等说明在蓄电设备3的充电完成后主电源2仅以比屏蔽期间DT1短的时间失电的情况下的备用电源系统1的动作。

从主开关MS1变得导通的时刻t11起直到发生短时间的失电的时刻t13为止的动作,与“(1.2.1)在充电完成后发生失电的情况下的动作”中说明的从时刻t1至时刻t3的动作相同,因此省略对其的说明。

失电检测部11根据电源电压V1的电压值在时刻t13低于阈值Lv1,检测为发生了失电状态。在此,如果在从时刻t13起直到经过屏蔽期间DT1为止的期间中的时刻t14,电源电压V1的电压值成为阈值Lv1以上,则控制部10基于失电检测部11的检测结果判断为失电状态已解除。此时,控制部10不从蓄电设备3进行备用供电,而将第1~第3场效应晶体管SW1~SW3的动作控制为与从时刻t12至时刻t14相同的状态。此外,图5中的期间LA表示了第3场效应晶体管SW3在放大区中被控制的期间。

(1.2.3)在充电完成后发生失电、其后主电源恢复的情况下的动作

接下来,基于图6等说明在蓄电设备3的充电完成后主电源2失电而进行备用供电、其后主电源2恢复的情况下的备用电源系统1的动作。

从主开关MS1变得导通的时刻t21起直到进行备用供电的时刻t24为止的动作,与“(1.2.1)在充电完成后发生了失电的情况下的动作”中说明的从时刻t1至时刻t4的动作相同,因此省略对其的说明。此外,在图6所示的动作例中,如果电源电压V1的电压值低于第1阈值Lv11,则失电检测部11检测为失电状态,如果电源电压V1的电压值成为第2阈值Lv12以上,则检测为从失电状态恢复(即非失电状态)。

在从检测出主电源2失电的时刻t23起失电状态持续了屏蔽期间DT1的时刻t24,控制部10将第1场效应晶体管SW1控制为关断,且将第2及第3场效应晶体管SW2、SW3控制为导通。由此,从蓄电设备3经由备用路径RT2向负载4供给电力。

其后,如果主电源2的失电状态在时刻t25解除,且电源电压V1超过第2阈值Lv12,则控制部10基于失电检测部11的检测结果,将第2场效应晶体管SW2控制为导通,且将第3场效应晶体管SW3控制为关断。此外,如果主电源2发生了失电,即使在其后主电源2的失电状态解除,控制部10也将第1场效应晶体管SW1控制为关断。

此时,如果电源电压V1比充电电压V2高,则从主电源2经由第1场效应晶体管SW1的体二极管D1向负载4供给电力。另一方面,如果电源电压V1比充电电压V2低,则从蓄电设备3经由备用路径RT2向负载4供给电力。此外,第3场效应晶体管SW3关断,因此在主电源2的电源电压V1比蓄电设备3的充电电压V2高的情况下,能够由第3场效应晶体管SW3阻止大电流流入至蓄电设备3。另外,第1场效应晶体管SW1被控制为关断,因此能够减小电流从蓄电设备3向主电源2侧流动的可能性。

(1.2.4)在充电中发生失电的情况下的动作

接下来,基于图7等说明在蓄电设备3充电中主电源2失电的情况下的备用电源系统1的动作。

如果主开关MS1在时刻t31变得导通,则从主电源2向备用电源系统1供给电源电压V1。电源电压V1的电压值从时刻t31至时刻t32超过阈值Lv1,因此失电检测部11检测为主电源2处于非失电状态。此时,控制部10将第1及第2场效应晶体管SW1、SW2控制为导通。另外,由于蓄电设备3的充电电压V2的电压值从时刻t31至时刻t32为目标电压值Lv2以下,因此控制部10基于充电电压检测部14的检测结果,对第3场效应晶体管SW3在放大区中进行控制,以将蓄电设备3的充电电压V2的电压值控制为目标电压值Lv2。由此,充电电流从主电源2经由充电路径RT1向蓄电设备3流动,蓄电设备3的充电电压V2逐渐增加。

如果主电源2发生失电,且电源电压V1在时刻t32低于阈值Lv1,则失电检测部11检测到主电源2的失电状态,并将检测结果向控制部10输出。如果发生了失电状态,则控制部10将第1场效应晶体管SW1控制为导通,且将第2场效应晶体管SW2控制为关断。此时,由于第2场效应晶体管SW2被控制为关断,因此能够由第2场效应晶体管SW2阻止电流从蓄电设备3向主电源2侧流动。

如果从检测出主电源2失电的时刻t32起失电状态持续了屏蔽期间DT1(时刻t33),则控制部10将第1场效应晶体管SW1控制为关断,且将第2及第3场效应晶体管SW2、SW3控制为导通。由此,从蓄电设备3经由备用路径RT2向负载4供给电力。因此,负载4即使在发生了失电状态的情况下也能够从蓄电设备3接受供电并进行动作。

(1.2.5)在充电中仅以比屏蔽期间短的时间失电的情况下的动作

接下来,基于图8等说明在蓄电设备3充电中主电源2仅以比屏蔽期间DT1短的时间失电的情况下的备用电源系统1的动作。

从主开关MS1变得导通的时刻t41起直到发生短时间的失电的时刻t42为止的动作,与“(1.2.4)在充电中发生失电的情况下的动作”中说明的从时刻t31至时刻t32的动作相同,因此省略对其的说明。

失电检测部11根据电源电压V1的电压值在时刻t42低于阈值Lv1,检测为发生了失电状态。在此,如果在从时刻t42起直到经过屏蔽期间DT1为止的期间中的时刻t43,电源电压V1的电压值成为阈值Lv1以上,则控制部10基于失电检测部11的检测结果判断为失电状态已解除。此时,控制部10不从蓄电设备3进行备用供电,而将第1~第3场效应晶体管SW1~SW3的动作控制为与从时刻t41至时刻t42相同的状态,继续蓄电设备3的充电。

其后,如果蓄电设备3的充电电压V2在时刻t44达到目标电压值Lv2,则控制部10基于充电电压检测部14的检测结果,将第1场效应晶体管SW1控制为导通,且将第2场效应晶体管SW2控制为关断。另外,在时刻t44以后的第2期间中,控制部10对第3场效应晶体管SW3在放大区中进行控制,以使蓄电设备3的充电电压V2维持为目标电压值Lv2,对蓄电设备3进行涓流充电。此时,第3场效应晶体管SW3中流动的电流成为比第1期间小的值,因此第3场效应晶体管SW3的漏极/源极间电阻比第1期间高。在此,图8中的期间LA表示了第3场效应晶体管SW3在放大区中被控制的期间。

(1.2.6)在充电中发生失电、其后主电源恢复的情况下的动作

接下来,基于图9等说明在蓄电设备3充电中主电源2失电而进行备用供电、其后主电源2恢复的情况下的备用电源系统1的动作。

从主开关MS1变得导通的时刻t51起直到进行备用供电的时刻t53为止的动作,与“(1.2.4)在充电中发生失电的情况下的动作”中说明的从时刻t31至时刻t33的动作相同,因此省略对其的说明。此外,在图9所示的动作例中,如果电源电压V1的电压值低于第1阈值Lv11,则失电检测部11检测为失电状态,如果电源电压V1的电压值成为第2阈值Lv12以上,则检测为从失电状态恢复。

在从检测出主电源2失电的时刻t52起失电状态持续了屏蔽期间DT1的时刻t53,控制部10将第1场效应晶体管SW1控制为关断,且将第2及第3场效应晶体管SW2、SW3控制为导通。由此,从蓄电设备3经由备用路径RT2向负载4供给电力。

其后,如果主电源2的失电状态在时刻t54解除,且电源电压V1超过第2阈值Lv12,则控制部10基于失电检测部11的检测结果,将第2场效应晶体管SW2控制为导通,且将第3场效应晶体管SW3控制为关断。此外,如果主电源2发生了失电,即使在其后主电源2的失电状态解除,控制部10也将第1场效应晶体管SW1控制为关断。

此时,如果电源电压V1比充电电压V2高,则从主电源2经由第1场效应晶体管SW1的体二极管D1向负载4供给电力。另一方面,如果电源电压V1比充电电压V2低,则从蓄电设备3经由备用路径RT2向负载4供给电力。此外,第3场效应晶体管SW3关断,因此在主电源2的电源电压V1比蓄电设备3的充电电压V2高的情况下,能够由第3场效应晶体管SW3阻止大电流流入至蓄电设备3。另外,第1场效应晶体管SW1被控制为关断,因此能够减小电流从蓄电设备3向主电源2侧流动的可能性。

通过进行如上的动作,本实施方式的备用电源系统1能够在主电源2失电时从蓄电设备3向负载4进行备用供电。

(2)实施方式2

以下,参照图11~图13详细说明实施方式2所涉及的备用电源系统1。

(2.1)构成

图11及图12是实施方式2所涉及的备用电源系统1的概略电路图。实施方式2的备用电源系统1还具备与实施方式1中说明的作为蓄电设备3的第1蓄电设备3A不同的第2蓄电设备3B。另外,备用电源系统1还具备第4场效应晶体管SW4和切换电路30。第4场效应晶体管SW4被连接在第2场效应晶体管SW2中的靠第3场效应晶体管SW3一侧的端子(即源极)与第2蓄电设备3B之间。

在第2场效应晶体管SW2与第3场效应晶体管SW3之间连接有电流检测电阻R1A,在第2场效应晶体管SW2与第4场效应晶体管SW4之间连接有电流检测电阻R1B。换言之,在第2场效应晶体管SW2与电流检测电阻R1A的连接点P2上,经由电流检测电阻R1B连接有第4场效应晶体管SW4。

另外,备用电源系统1还具备对第3场效应晶体管SW3进行驱动的驱动器电路20A、以及对第4场效应晶体管SW4进行驱动的驱动器电路20B。控制部10在以非失电状态对第2蓄电设备3B进行充电的情况下,为了控制流向第2蓄电设备3B的充电电流而对第4场效应晶体管SW4在放大区中进行控制。另外,控制部10在失电状态下从第2蓄电设备3B向负载4供电的情况下,将第4场效应晶体管SW4控制为导通。此外,驱动器电路20A、20B具有与实施方式1中说明的驱动器电路20同样的构成及功能,因此省略对其的说明。

另外,备用电源系统1还具备第1充电电压检测部14A和第2充电电压检测部14B。第1充电电压检测部14A具备检测部15A及比较部16A,检测作为第1蓄电设备3A的正极侧的端子电压的充电电压V2。第2充电电压检测部14B具备检测部15B及比较部16B,检测作为第2蓄电设备3B的正极侧的端子电压的充电电压V3。此外,第1充电电压检测部14A及第2充电电压检测部14B具有与实施方式1中说明的充电电压检测部14同样的构成及功能,因此省略对其的说明。

切换电路30根据来自控制部10的切换信号,切换为第1状态或者第2状态。第1状态是第3场效应晶体管SW3及第1蓄电设备3A的串联电路与第4场效应晶体管SW4及第2蓄电设备3B的串联电路被并联连接在第2场效应晶体管SW2与基准电位之间的状态。第2状态是第1蓄电设备3A与第2蓄电设备3B经由第3场效应晶体管SW3及第4场效应晶体管SW4的并联电路而被串联连接在第2场效应晶体管SW2与基准电位之间的状态。

此外,在本实施方式的电路中,在连接点P2与第3场效应晶体管SW3之间连接有电流检测电阻R1A,在连接点P2与第4场效应晶体管SW4之间连接有电流检测电阻R1B。因此,在第1状态下,将电流检测电阻R1A、第3场效应晶体管SW3、第1蓄电设备3A串联的串联电路,与将电流检测电阻R1B、第4场效应晶体管SW4、第2蓄电设备3B串联的串联电路,被并联连接在第2场效应晶体管SW2与基准电位之间。另外,在第2状态下,第1蓄电设备3A与第2蓄电设备3B经由将电流检测电阻R1A及第3场效应晶体管SW3的串联电路与电流检测电阻R1B及第4场效应晶体管SW4的串联电路并联连接而成的并联电路,被串联连接在第2场效应晶体管SW2与基准电位之间。

其中,切换电路30具备4个开关SW5~SW8。开关SW5~SW8例如由MOSFET构成。开关SW5被连接在第3场效应晶体管SW3的漏极与第4场效应晶体管SW4的漏极之间。开关SW6被连接在第3场效应晶体管SW3的漏极与第1蓄电设备3A的正极侧的端子之间。开关SW7被连接在第1蓄电设备3A的正极侧的端子与第2蓄电设备3B的负极侧的端子之间。开关SW8被连接在第2蓄电设备3B的负极侧的端子与基准电位之间。切换电路30根据来自控制部10的切换信号,使开关SW5、SW7关断且使开关SW6、SW8导通,从而实现第1状态。另外,切换电路30根据来自控制部10的切换信号,使开关SW5、SW7导通且使开关SW6、SW8关断,从而实现第2状态。

(2.2)动作

基于图11~图13说明实施方式2的备用电源系统1的动作。在此,说明在第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B充电完成后主电源2失电的情况下的备用电源系统1的动作。

如果主开关MS1在时刻t61变得导通,则从主电源2向备用电源系统1供给电源电压V1。在此,电源电压V1的电压值从时刻t61至时刻t64超过阈值Lv1,因此失电检测部11检测为主电源2处于非失电状态。

如果在时刻t61从主电源2向控制部10供给电力,则控制部10将第1及第2场效应晶体管SW1、SW2控制为导通。另外,控制部10将开关SW5、SW7控制为导通,且将开关SW6、SW8控制为关断,将切换电路30切换为第2状态。另外,控制部10为了控制流向第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电电流而使第3及第4场效应晶体管SW3、SW4在放大区中动作。此时,通过从主电源2经过第1场效应晶体管SW1、第2场效应晶体管SW2、第3及第4场效应晶体管SW3、SW4的并联电路的路径RT11,充电电流向第2蓄电设备3B与第1蓄电设备3A的串联电路流动。由此,向第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B流动大电流的充电电流,第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电时间缩短。另外,对充电电流进行控制的第3场效应晶体管SW3与第4场效应晶体管SW4被并联连接,因此能够减小电路的阻抗,能够减小损失。此外,在第2状态下,第1蓄电设备3A与第2蓄电设备3B被串联连接,因此由第2充电电压检测部14B检测的充电电压V3成为将第1蓄电设备3A的充电电压V2与第2蓄电设备3B的充电电压相加而得到的电压值。

如果在时刻t62由第2充电电压检测部14B检测出的充电电压V3的电压值达到规定的切换电压值Lv3,则控制部10将开关SW5、SW7控制为关断,且将开关SW6、SW8控制为导通,将切换电路30切换为第1状态。

也就是说,在非失电状态下对第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B进行充电的情况下,切换电路30根据切换信号切换为第1状态。此时,充电电流从主电源2经过第1、第2及第3场效应晶体管SW1、SW2、SW3向第1蓄电设备3A流动,充电电流从主电源2经过第1、第2及第4场效应晶体管SW1、SW2、SW4向第2蓄电设备3B流动。也就是说,充电电流从主电源2经由路径RT12(参照图11)向第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B流动,第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B分别被充电至目标电压值Lv2。此外,控制部10在从时刻t61至时刻t63的期间(第1期间)中,对第3及第4场效应晶体管SW3、SW4在放大区中进行控制来进行电流控制,以使蓄电设备3的充电电压成为规定的目标电压值Lv2。

然后,如果第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电电压V2、V3在时刻t63达到目标电压值Lv2,则控制部10基于第1充电电压检测部14A及第2充电电压检测部14B的检测结果,将第1场效应晶体管SW1控制为导通,且将第2场效应晶体管SW2控制为关断。另外,控制部10在时刻t63以后的第2期间中,对第3及第4场效应晶体管SW3、SW4分别在放大区中进行控制来进行电压控制,以使第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电电压V2维持为目标电压值Lv2,对蓄电设备3进行涓流充电。此时,在第2期间中第3及第4场效应晶体管SW3、SW4中流动的电流成为比第1期间小的值,因此第3及第4场效应晶体管SW3、SW4的漏极/源极间电阻比第1期间高。在此,图13中的期间LA表示了第3及第4场效应晶体管SW3、SW4在放大区中被控制的期间。

其后,如果主电源2发生失电,且电源电压V1在时刻t64低于阈值Lv1,则失电检测部11检测到主电源2的失电状态,并将检测结果向控制部10输出。

如果从检测出主电源2失电的时刻t64起失电状态持续了屏蔽期间DT1,则控制部10在时刻t65将第1场效应晶体管SW1控制为关断,且将第2及第3场效应晶体管SW2、SW3控制为导通。另外,控制部10将开关SW5、SW7控制为导通,且将开关SW6、SW8控制为关断,将切换电路30切换为第2状态。也就是说,在失电状态下从第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B向负载4供电的情况下,切换电路30根据切换信号切换为第2状态。由此,从第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B,经由备用路径RT13(参照图12)向负载4供给电力,该备用路径RT13经过第3场效应晶体管SW3及第4场效应晶体管SW4的并联电路、以及第2场效应晶体管SW2。此时,第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B被串联连接,因此能够向负载4供给比第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B各自的充电电压高的电压。

另外,在本实施方式中,在以非失电状态对第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B进行充电的情况下,控制部10首先向切换电路30输出切换为第2状态的切换信号,在第2状态下对第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B进行充电(期间t61~t62)。然后,如果被串联连接的第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电电压达到规定的切换电压值Lv3,则控制部10向切换电路30输出切换为第1状态的切换信号,在第1状态下对第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B分别进行充电。像这样,第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B首先在被串联连接的第2状态下充电,因此能够在短时间内对第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B进行充电。另外,经由将电流检测电阻R1A及第3场效应晶体管SW3的串联电路与电流检测电阻R1B及第4场效应晶体管SW4的串联电路并联连接而成的并联电路,对第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B进行充电,因此能够减小充电路径中的损失。另外,如果被串联连接的第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电电压达到切换电压值Lv3,则在第1状态下对第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B分别进行充电,因此存在如下优点:能够将第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B分别充电至目标电压值Lv2。

此外,在本实施方式中,在以非失电状态对第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B进行充电的情况下,控制部10也可以不设置设为第2状态的期间,而在第1状态下对第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B进行充电。也就是说,控制部10也可以控制为:在非失电状态下对第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B进行充电的情况下由切换电路30切换为第1状态,而在备用供电时由切换电路30切换为第2状态。

此外,实施方式2中说明的构成(包括变形例)可以与实施方式1中说明的构成(包括变形例的)适宜地组合来适用。

(3)变形例

上述实施方式不过是本公开的各种实施方式之一。上述实施方式只要能够达成本公开的目的,就能够根据设计等进行各种变更。另外,与备用电源系统1同样的功能也可以通过备用电源系统1的控制方法、计算机程序或者记录有程序的非易失性的记录介质等具体实现。一个方式所涉及的备用电源系统1的控制方法包括充电步骤和备用供电步骤。备用电源系统1具备第1连接端子T1、第2连接端子T2和第1~第3场效应晶体管SW1~SW3。在第1连接端子T1上连接主电源2,在第2连接端子T2上连接负载4。第1场效应晶体管SW1被连接在第1连接端子T1与第2连接端子T2之间。第2场效应晶体管SW2及第3场效应晶体管SW3的串联电路被连接在第1场效应晶体管SW1及第2连接端子T2的连接点P1与蓄电设备3之间。第2场效应晶体管SW2所具备的体二极管D2以电流从连接点P1向蓄电设备3流动的朝向被连接。第3场效应晶体管SW3所具备的体二极管D3以电流从蓄电设备3向连接点P1流动的朝向被连接。在充电步骤中,在主电源2未失电的非失电状态下,将第1场效应晶体管SW1控制为导通,且为了控制流向蓄电设备3的充电电流而对第3场效应晶体管SW3在放大区中进行控制。由此,在充电步骤中,从主电源2经由充电路径RT1对蓄电设备3进行充电,该充电路径RT1经过第1场效应晶体管SW1、第2场效应晶体管SW2和第3场效应晶体管SW3。在备用供电步骤中,在主电源2失电的失电状态下,将第1场效应晶体管SW1控制为关断,且将第2场效应晶体管SW2及第3场效应晶体管SW3控制为导通。由此,在备用供电步骤中,从蓄电设备3向负载4供给电力。在备用供电步骤中,从蓄电设备3向负载4供给电力的路径可以包括从蓄电设备3经过第3场效应晶体管SW3和第2场效应晶体管SW2的备用路径RT2。一个方式所涉及的(计算机)程序是用于使计算机系统执行备用电源系统1的控制方法的程序。

以下,列举上述的实施方式的变形例。以下说明的变形例能够适宜地组合来适用。

本公开中的备用电源系统1例如为了实现控制部10而包括计算机系统。计算机系统以作为硬件的处理器及存储器作为主要构成。通过由处理器执行计算机系统的存储器中记录的程序,实现作为本公开中的备用电源系统1的功能。程序既可以预先记录于计算机系统的存储器,也可以经由电气通信线路提供,还可以被记录于能够由计算机系统读取的存储卡、光盘、硬盘驱动器等非易失性记录介质来提供。计算机系统的处理器由包含半导体集成电路(IC)或者大规模集成电路(LSI)的1个或多个电子电路构成。在此所谓IC或者LSI等集成电路根据集成的程度不同而叫法不同,包含被称为系统LSI、VLSI(Very Large ScaleIntegration:超大规模集成电路)或者ULSI(Ultra Large Scale Integration:特大规模集成电路)的集成电路。进而,关于在制造LSI后编程的FPGA(Field-Programmable GateArray:现场可编程门阵列)、或者能够重构LSI内部的接合关系或重构LSI内部的电路划分的逻辑设备,也能够用作处理器。多个电子电路既可以被集成于1个芯片,也可以被分散于多个芯片来设置。多个芯片既可以集成于1个装置,也可以分散于多个装置来设置。在此所谓计算机系统,包括具有1个以上的处理器及1个以上的存储器的微控制器。因此,关于微控制器,也由包括半导体集成电路或者大规模集成电路的1个或多个电子电路构成。

此外,控制部10不限定于由计算机系统实现,也可以由模拟电路实现。

另外,备用电源系统1中的多个功能被汇集在1个箱体内并不是备用电源系统1所必须的构成,备用电源系统1的构成要素也可以被分散设置于多个箱体。进而,备用电源系统1的至少一部分功能、例如控制部10的一部分功能也可以通过云(云计算)等实现。另外,在备用电源系统1被搭载于车辆9的情况下,控制部10的一部分功能也可以由车辆9的ECU(电子控制单元(Electronic Control Unit))实现。

在上述的实施方式中,在电压值等2值的比较中,写作“以上”之处也可以是“大于”。也就是说,在2值的比较中,是否包括2值相等的情况,能够根据基准值等的设定而任意地变更,因此是“以上”还是“大于”并不存在技术上的差异。同样,写作“低于”之处也可以是“以下”,是“低于”还是“以下”并不存在技术上的差异。

(3.1)变形例1

基于图14~图16说明变形例1的备用电源系统1。

变形例1的备用电源系统1还具备旁通用场效应晶体管SW10,这点与实施方式1的备用电源系统1不同。此外,针对与实施方式1共通的构成要素附加相同的标记,省略对其的说明。

旁通用场效应晶体管SW10的第1端(漏极)与第2连接端子T2连接,旁通用场效应晶体管SW10的第2端(源极)与第3场效应晶体管SW3中的靠第2场效应晶体管SW2一侧的端子(源极)连接。也就是说,旁通用场效应晶体管SW10的体二极管D10以电流从第2连接端子T2向蓄电设备3流动的朝向被连接。

在此,基于图15说明变形例1的备用电源系统1的动作。从时刻t70直到开始备用供电的时刻t72为止的动作,与“(1.2.1)在充电完成后发生失电的情况下的动作”中说明的从时刻t1至时刻t4的动作同样,因此省略对其的说明。此外,控制部10在从时刻t70至时刻t72的期间中,将旁通用场效应晶体管SW10控制为关断。

如果从检测出主电源2失电的时刻t71起失电状态持续了屏蔽期间DT1(时刻t72),则控制部10将第1场效应晶体管SW1控制为关断,且将第2及第3场效应晶体管SW2、SW3控制为导通。另外,控制部10在失电状态下从蓄电设备3向负载4供电的情况下(也就是说在时刻t72),将旁通用场效应晶体管SW10控制为导通。由此,从蓄电设备3经由备用路径RT3(参照图14)向负载4供给电力,该备用路径RT3经过第3场效应晶体管SW3和旁通用场效应晶体管SW10。因此,负载4即使在发生了失电状态的情况下也能够从蓄电设备3接受供电并进行动作。另外,在备用路径RT3中不包括电流检测电阻R1,因此能够减小由于电流检测电阻R1引起的损失。

此外,如图16所示,主电源2的电源电压V1在时刻t81低于阈值Lv1,但如果在经过屏蔽期间DT1之前的时刻t82成为阈值Lv1以上,则控制部10不进行备用供电。即,控制部10将第1及第2场效应晶体管SW1、SW2控制为导通,且对第3场效应晶体管SW3在放大区中进行控制,因此能够抑制备用电源系统1的错误动作。

(3.2)变形例2

基于图17及图18说明变形例2的备用电源系统1。

变形例2的备用电源系统1还具备第1旁通用场效应晶体管SW11及第2旁通用场效应晶体管SW12,这点与实施方式2的备用电源系统1不同。此外,针对与实施方式2共通的构成要素附加相同的标记,省略对其的说明。

第1旁通用场效应晶体管SW11的第1端(漏极)与第2连接端子T2连接,第1旁通用场效应晶体管SW11的第2端(源极)与第3场效应晶体管SW3中的靠第2场效应晶体管SW2一侧的端子(源极)连接。第2旁通用场效应晶体管SW12的第1端(漏极)与第2连接端子T2连接,第2旁通用场效应晶体管SW12的第2端(源极)与第4场效应晶体管SW4中的靠第2场效应晶体管SW2一侧的端子(源极)连接。也就是说,第1旁通用场效应晶体管SW11的体二极管D11以电流从第2连接端子T2向第1蓄电设备3A流动的朝向被连接,第2旁通用场效应晶体管SW12的体二极管D12以电流从第2连接端子T2向第2蓄电设备3B流动的朝向被连接。

在此,基于图18说明变形例2的备用电源系统1的动作。从时刻t91至开始备用供电的时刻t95为止的动作,与“(2.2)动作”中说明的从时刻t61至时刻t65的动作同样,因此省略对其的说明。此外,控制部10在从时刻t91至时刻t95的期间中,将第1及第2旁通用场效应晶体管SW11、SW12控制为关断。

如果从检测出主电源2失电的时刻t94起失电状态持续了屏蔽期间DT1,则控制部10在时刻t95将第1场效应晶体管SW1控制为关断,且将第2及第3场效应晶体管SW2、SW3控制为导通。另外,控制部10将开关SW5、SW7控制为导通,且将开关SW6、SW8控制为关断,将切换电路30切换为第2状态。然后,控制部10在失电状态下从第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B向负载4供电的情况下,将第1旁通用场效应晶体管SW11及第2旁通用场效应晶体管SW12控制为导通。由此,从第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B,经由备用路径RT14(参照图17)向负载4供给电力,该备用路径RT14经过将第3场效应晶体管SW3及第1旁通用场效应晶体管SW11的串联电路与第4场效应晶体管SW4及第2旁通用场效应晶体管SW12的串联电路并联连接而成的并联电路。因此,负载4即使在发生了失电状态的情况下也能够从第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B接受供电并进行动作。另外,在备用路径RT14中不包括电流检测电阻R1A、R1B,因此能够减小由于电流检测电阻R1A、R1B引起的损失。

此外,在变形例2中,第1旁通用场效应晶体管SW11不是必须的,能够适宜地省略。在该情况下,从被串联连接的第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B经由第2旁通用场效应晶体管SW12向负载4供电即可。

(3.3)变形例3

基于图19~图22说明变形例3的备用电源系统1。

变形例3的备用电源系统1在失电状态下从蓄电设备3向负载4供电的情况下,根据负载4的种类来变更供电路径,这点与上述变形例1不同。此外,针对与上述的变形例1共通的构成要素附加相同的标记,省略对其的说明。

控制部10基于表示负载4是电容性负载还是电阻性负载的负载信息,在失电状态下,将向负载4的供电路径切换为第1路径RT4(参照图19)及第2路径RT5(参照图20)中的某一个。第1路径RT4是从蓄电设备3经由第3场效应晶体管SW3及第2场效应晶体管SW2向负载4供电的路径。第2路径RT5是从蓄电设备3经由旁通用场效应晶体管SW10向负载4供电的路径。更详细而言,在本实施方式中,第1路径RT4是从蓄电设备3经由第3场效应晶体管SW3、电流检测电阻R1和第2场效应晶体管SW2向负载4供电的路径。另外,第2路径RT5是从蓄电设备3经由第3场效应晶体管SW3和旁通用场效应晶体管SW10向负载4供电的路径。

在此,由备用电源系统1进行备用供电的负载4(换言之,作为进行备用供电的对象的负载4)包括电容性负载及电阻性负载中的至少一方。作为电容性负载,例如是在输入级具有如用于平滑的电解电容器那样的电容成分的DC-DC转换器等。作为电阻性负载,例如是具有作为电阻成分的绕线的马达等。控制部10例如从车辆9的ECU5,取得与作为进行备用供电的对象的负载4相关的负载信息。控制部10与ECU5定期地进行通信来从ECU5取得负载信息。负载信息是表示负载4是电容性负载还是电阻性负载的信息,既可以是与负载4的名称或者种类相关的信息,也可以表示负载4是电容性负载还是电阻性负载的类别信息自身。在负载信息是与负载4的名称(例如马达、DC-DC转换器等)或者种类相关的信息的情况下,控制部10基于负载信息判断负载4是电容性负载还是电阻性负载即可。

例如,在负载4是电容性负载的情况下,在备用供电开始时有可能从蓄电设备3向电容性负载流入大的浪涌电流。因此,在负载4是电容性负载的情况下,控制部10优选将从蓄电设备3向负载4供电的路径设定为第1路径RT4。在第1路径RT4中包括电流检测电阻R1,因此第1路径RT4与第2路径RT5相比路径电阻较大。因此,通过从蓄电设备3经由第1路径RT4向作为电容性负载的负载4供电,能够抑制浪涌电流流入至负载4。

另一方面,在负载4是电阻性负载的情况下,特别是在负载4是马达负载等的情况下,由于需要大电力(功率),因此优选尽可能减小向负载4的供电路径的电阻。因此,在负载4是电阻性负载的情况下,控制部10优选将从蓄电设备3向负载4供电的路径设定为第2路径RT5。第2路径RT5是从蓄电设备3经由第3场效应晶体管SW3及旁通用场效应晶体管SW10向负载4供电的路径,第2路径RT5与第1路径RT4相比路径电阻较小,因此能够减小由于路径电阻引起的损失。

在此,在负载4是电容性负载的情况下,控制部10也优选在从发生失电状态到切换条件成立为止的期间中将供电路径切换为第1路径RT4,如果切换条件成立则将供电路径切换为第2路径RT5。

在负载4是电容性负载的情况下,在备用供电开始时向负载4流动大的浪涌电流,在负载4中流动的电流随着时间经过而减小。因此,控制部10在从发生失电状态到切换条件成立为止的期间中,将从蓄电设备3向负载4供电的路径设定为第1路径RT4,从而抑制大的浪涌电流流入至负载4。然后,如果切换条件成立,则控制部10将从蓄电设备3向负载4供电的路径设定为第2路径RT5,减小了由于路径电阻引起的损失。

此外,上述的切换条件优选包括如下条件之中的至少1个:从发生失电状态起经过了一定时间、从蓄电设备3的放电电流成为阈值电流以下、蓄电设备3的充电电压V2成为阈值电压以下、以及蓄电设备3的充电率成为阈值以下。如果这些条件之中的至少1个条件成立,则与全部条件都不成立的情况相比,流入至负载4的浪涌电流变小,因此能够减小大的浪涌电流流入至包括负载4的电路的可能性。

在此,基于图21说明上述的切换条件包括从发生失电状态起经过了一定时间的条件以及从蓄电设备3的放电电流成为阈值电流以下的条件的情况下的动作。

控制部10与车辆的ECU5定期地进行通信,从ECU5取得负载信息(步骤ST1)。负载信息例如包括与被进行备用供电的负载4的名称相关的信息。在控制部10的存储器中,与负载4的名称相对应地存储有表示负载4是电容性负载还是电阻性负载的信息。因此,控制部10基于从ECU5取得的负载信息(负载4的名称),判断作为进行备用供电的对象的负载4是电容性负载还是电阻性负载。

其后,如果主电源2失电(步骤ST2:是),则控制部10判断作为进行备用供电的对象的负载4是否为电容性负载(步骤ST3)。

在作为进行备用供电的对象的负载4是电容性负载的情况下(步骤ST3:是),控制部10在屏蔽期间DT1经过后,使第1场效应晶体管SW1关断,使第2及第3场效应晶体管SW2、SW3导通,且使旁通用场效应晶体管SW10关断。此时,从蓄电设备3经由第1路径RT4向负载4供给电力(步骤ST4)。在第1路径RT4中包括电流检测用电阻R1,因此能够抑制向负载4流入的浪涌电流,能够保护包括负载4的电路。从蓄电设备3经由第1路径RT4向负载4供电,因此负载4在失电状态下也能够继续动作。

其后,如果从发生失电状态起经过了一定时间,或者来自蓄电设备3的放电电流成为阈值电流以下,则控制部10判断为切换条件成立(步骤ST5:是),控制部10使旁通用场效应晶体管SW10导通。此时,从蓄电设备3经由第2路径RT5向负载4供给电力(步骤ST6),因此能够减小由于路径电阻引起的损失。

另外,在步骤ST3的判定中,判断为作为进行备用供电的对象的负载4是电阻性负载的情况下(步骤ST3:否),控制部10在屏蔽期间DT1经过后,使第1场效应晶体管SW1关断,使第2及第3场效应晶体管SW2、SW3导通,且使旁通用场效应晶体管SW10导通。此时,从蓄电设备3经由第2路径RT5向负载4供给电力(步骤ST6)。在负载4是电阻性负载的情况下,特别是在负载4是马达负载等的情况下,由于需要大电力,因此优选尽可能减小向负载4的供电路径的电阻。因此,控制部10通过在备用供电开始时经由第2路径RT5向负载4供电,能够减小由于供电路径的路径电阻引起的损失,并向负载4供给大电力。

如果在步骤ST6中利用第2路径RT5的备用供电开始,则控制部10判断停止备用供电的停止条件是否成立(步骤ST7)。在此,停止条件例如可以包括蓄电设备3的充电电压V2成为规定的过放电电平以下的条件。如果充电电压检测部14所检测出的充电电压V2的电压值比过放电电平高,则控制部10判断为停止条件不成立(步骤ST7:否),继续保持经由第2路径RT5向负载4供电的状态。另一方面,如果充电电压检测部14所检测出的充电电压V2的电压值成为过放电电平以下,则控制部10判断为停止条件成立(步骤ST7:是),使第1~第3场效应晶体管SW1、SW2、SW3关断,且使旁通用场效应晶体管SW10关断,使从蓄电设备3的放电停止(步骤ST8),使从蓄电设备3向负载4的供电停止。

像这样,变形例3的备用电源系统1的控制方法还包括切换步骤。切换步骤基于表示负载4是电容性负载还是电阻性负载的负载信息,在失电状态下,将向负载4的供电路径切换为第1路径RT4及第2路径RT5中的某一个。第1路径RT4是从蓄电设备3经由第3场效应晶体管SW3及第2场效应晶体管SW2向负载4供电的路径。第2路径RT5是从蓄电设备3经由旁通用场效应晶体管SW10向负载4供电的路径。旁通用场效应晶体管SW10的第1端与第2连接端子T2连接,旁通用场效应晶体管SW10的第2端与第3场效应晶体管SW3中的靠第2场效应晶体管SW2一侧的端子连接。

此外,控制部10也可以将表示上次进行了备用供电的负载4是电容性负载还是电阻性负载的供电对象信息,事先存储至控制部10所具备的存储器。在步骤ST1中由于通信障碍等原因而无法从ECU5取得负载信息的情况下,控制部10也可以基于从存储器读取的供电对象信息,判断此后要进行备用供电的负载4是电容性负载还是电阻性负载。

另外,上述的切换条件能够适宜地变更,也可以包括蓄电设备3的充电电压V2成为阈值电压Vth1以下的条件(以下称为第1条件)、以及蓄电设备3的充电率SOC成为阈值Sth1以下的条件(以下称为第2条件)。基于图22说明切换条件包括第1条件及第2条件的情况下的动作。

控制部10与车辆的ECU5定期地进行通信,从ECU5取得负载信息(步骤ST11)。负载信息例如包括与被进行备用供电的负载4的名称相关的信息,控制部10基于从ECU5取得的负载信息(负载4的名称),判断作为进行备用供电的对象的负载4是电容性负载还是电阻性负载。

其后,如果主电源2失电(步骤ST12:是),则控制部10判断作为进行备用供电的对象的负载4是否为电容性负载(步骤ST13)。

在作为进行备用供电的对象的负载4是电容性负载的情况下(步骤ST13:是),控制部10在屏蔽期间DT1经过后,判断第1条件及第2条件是否成立。如果第1条件及第2条件中的至少一方不成立,则控制部10使第1场效应晶体管SW1关断,使第2及第3场效应晶体管SW2、SW3导通,且使旁通用场效应晶体管SW10关断。也就是说,在蓄电设备3的充电电压V2为阈值电压Vth1以上,或者蓄电设备3的充电率SOC为阈值Sth1以上的情况下(步骤ST14:是),控制部10使得从蓄电设备3经由第1路径RT4向负载4供给电力(步骤ST15)。在第1路径RT4中包括电流检测用电阻R1,因此能够抑制向负载4流入的浪涌电流,能够保护包括负载4的电路。

控制部10对蓄电设备3的充电电压V2及充电率SOC进行监视,如果第1条件及第2条件中的至少一方不成立(步骤ST16:否),则使得从蓄电设备3经由第1路径RT4向负载4供给电力(步骤ST15)。也就是说,在蓄电设备3的充电电压V2为阈值电压Vth1以上,或者蓄电设备3的充电率SOC为阈值Sth1以上的情况下,使得从蓄电设备3经由第1路径RT4向负载4供给电力。

另一方面,如果第1条件及第2条件双方都成立,也就是说,如果蓄电设备3的充电电压V2小于阈值电压Vth1,而且蓄电设备3的充电率SOC小于阈值Sth1(步骤ST16:是),则控制部10使旁通用场效应晶体管SW10导通。此时,从蓄电设备3经由第2路径RT5向负载4供给电力(步骤ST17)。第2路径RT5是从蓄电设备3经由第3场效应晶体管SW3及旁通用场效应晶体管SW10向负载4供电的路径,第2路径RT5与第1路径RT4相比路径电阻较小,因此能够减小由于路径电阻引起的损失。

另外,在步骤ST13的判定中,判断为作为进行备用供电的对象的负载4是电阻性负载的情况下(步骤ST13:否),控制部10使第1场效应晶体管SW1关断,使第2及第3场效应晶体管SW2、SW3导通,且使旁通用场效应晶体管SW10导通。此时,从蓄电设备3经由第2路径RT5向负载4供给电力(步骤ST17)。

另外,在步骤ST14的判定中,如果第1条件及第2条件双方都成立,也就是说,如果蓄电设备3的充电电压V2小于阈值电压Vth1,而且蓄电设备3的充电率SOC小于阈值Sth1(步骤ST14:否),则使第1场效应晶体管SW1关断,使第2及第3场效应晶体管SW2、SW3导通,且使旁通用场效应晶体管SW10导通。在充电电压V2小于阈值电压Vth1,而且蓄电设备3的充电率SOC小于阈值Sth1的情况下,大的浪涌电流流入至负载4的可能性低,因此控制部10将从蓄电设备3向负载4供电的路径设定为第2路径RT5。此时,从蓄电设备3经由第2路径RT5向负载4供给电力(步骤ST17),因此能够抑制向负载4流入的浪涌电流,并且减小由于路径电阻引起的损失。

如果在步骤ST17中利用第2路径RT5的备用供电开始,则控制部10判断停止备用供电的停止条件是否成立(步骤ST18)。在此,停止条件例如可以包括:蓄电设备3的充电电压V2成为规定的基准电压以下的条件、以及蓄电设备3的充电率SOC成为规定的基准比率以下的条件。在此,基准电压被设定为比上述的阈值电压Vth1低的值,基准比率被设定为比上述的阈值Sth1低的值。如果充电电压V2成为基准电压以下,或者充电率SOC成为基准比率以下,则控制部10判断为停止条件成立(步骤ST18:是),使第1~第3场效应晶体管SW1、SW2、SW3关断,且使旁通用场效应晶体管SW10关断,使从蓄电设备3的放电停止(步骤ST19),使从蓄电设备3向负载4的供电停止。此外,停止条件不一定包括蓄电设备3的充电电压V2成为基准电压以下的条件以及蓄电设备3的充电率SOC成为基准比率以下的条件,也可以仅是某一方的条件。另外,停止条件不限定于上述的条件,停止条件也可以包括来自蓄电设备3的放电电流成为规定的基准电流以下的条件。

此外,在变形例1及变形例3中,旁通用场效应晶体管SW10也可以被连接在第3场效应晶体管SW3和蓄电设备3的连接点与第2连接端子T2之间。在该情况下,第2路径RT5成为从蓄电设备3经由旁通用场效应晶体管SW10向负载4供电的路径。

·(3.4)变形例4

基于图23说明变形例4的备用电源系统1。

变形例4的备用电源系统1在失电状态下从蓄电设备3向负载4供电的情况下,根据负载4的种类来变更供电路径,在这点上与上述变形例2不同。此外,针对与上述的变形例2共通的构成要素附加相同的标记,省略对其的说明。

在本变形例中,也与变形例3同样,控制部10基于表示负载4是电容性负载还是电阻性负载的负载信息,在失电状态下,将向负载的供电路径切换为第1路径RT15及第2路径RT16中的某一个(参照图23)。第1路径RT15是从被串联连接的第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B经由第3场效应晶体管SW3及第4场效应晶体管SW4以及第2场效应晶体管SW2向负载4供电的路径。第2路径RT16是从被串联连接的第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B经由第1旁通用场效应晶体管SW11及第3场效应晶体管SW3的串联电路与第2旁通用场效应晶体管SW12及第4场效应晶体管SW4的串联电路中的至少一个串联电路向负载4供电的路径。

在此,在负载4是电容性负载的情况下,控制部10也优选在从发生失电状态到切换条件成立为止的期间中将供电路径切换为第1路径RT15,如果切换条件则将供电路径切换为第2路径RT16。

在负载4是电容性负载的情况下,在备用供电开始时向负载4流动大的浪涌电流,在负载4中流动的电流随着时间经过而减小。因此,控制部10在从发生失电状态到切换条件成立为止的期间中,将从蓄电设备3向负载4供电的路径设定为第1路径RT15,从而抑制大的浪涌电流流入至负载4。然后,如果切换条件成立,则控制部10将从蓄电设备3向负载4供电的路径设定为第2路径RT16,减小了由于路径电阻引起的损失。

此外,上述的切换条件优选包括如下条件之中的至少1个:从发生失电状态起经过了一定时间、来自第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的放电电流成为阈值电流以下、将第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电电压相加而得到的电压成为阈值电压以下、以及第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电率成为阈值以下。在此,将第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电电压相加而得到的电压,是第1蓄电设备3A与第2蓄电设备3B被串联连接的状态下的充电电压V3。另外,第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电率,是第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电量的合计值相对于第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B的充电容量的合计值的比率。如果这些条件之中的至少1个条件成立,则与全部条件都不成立的情况相比,流入至负载4的浪涌电流变小,因此能够减小过电流在包括负载4的电路中流动的可能性。

另外,在变形例4中,不一定必须具备第1旁通用场效应晶体管SW11及第2旁通用场效应晶体管SW12双方,也可以仅具备第1旁通用场效应晶体管SW11及第2旁通用场效应晶体管SW12中的一方。在该情况下,从被串联连接的第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B,经由第1旁通用场效应晶体管SW11与第3场效应晶体管SW3的串联电路、以及第2旁通用场效应晶体管SW12与第4场效应晶体管SW4的串联电路中的某一个串联电路向负载4供电即可。

另外,在变形例2及变形例4中,第1旁通用场效应晶体管SW11也可以被连接在第3场效应晶体管SW3的靠第1蓄电设备3A一侧的端子与第2连接端子T2之间。另外,第2旁通用场效应晶体管SW12也可以被连接在第4场效应晶体管SW4和第2蓄电设备3B的连接点与第2连接端子T2之间。在该情况下,从被串联连接的第1蓄电设备3A及第2蓄电设备3B,经由第1旁通用场效应晶体管SW11或者第2旁通用场效应晶体管SW12向负载4供电。

(3.5)其他变形例

在上述的实施方式中,蓄电设备3也可以是锂离子电容器(LIC:Lithium IonCapacitor)或者锂离子电池(LIB:Lithium Ion Battery)等二次电池。在锂离子电容器中,由与EDLC同样的材质(例如活性炭)形成正极,由与LIB同样的材质(例如石墨等碳材料)形成负极。

另外,蓄电设备3不限于双电层电容器,例如也可以是具有以下说明的构成的电化学设备。在此所谓电化学设备具备正极部件、负极部件和非水电解液。正极部件具有正极集电体、以及由正极集电体承载且包含正极活性物质的正极材料层。正极材料层包含导电性高分子,作为对阴离子(掺杂剂)进行掺杂及去掺杂的正极活性物质。负极部件具有包含负极活性物质的负极材料层。负极活性物质作为一例,是进行伴随着锂离子的吸留及释放的氧化还原反应的物质,具体是碳材料、金属化合物、合金或者陶瓷材料等。非水电解液作为一例,具有锂离子传导性。这种非水电解液包含锂盐、以及使锂盐溶解的非水溶液。这样的构成的电化学设备与双电层电容器等相比具有较高的能量密度。

(总结)

如以上说明的那样,第1方式的备用电源系统(1)具备第1连接端子(T1)、第2连接端子(T2)、第1场效应晶体管(SW1)、第2场效应晶体管(SW2)及第3场效应晶体管(SW3)的串联电路、以及控制部(10)。在第1连接端子(T1)上连接主电源(2)。在第2连接端子(T2)上连接负载(4)。第1场效应晶体管(SW1)被连接在第1连接端子(T1)与第2连接端子(T2)之间。第2场效应晶体管(SW2)及第3场效应晶体管(SW3)的串联电路被连接在第1场效应晶体管(SW1)及第2连接端子(T2)的连接点(P1)与蓄电设备(3)之间。第2场效应晶体管(SW2)所具备的体二极管(D2)以电流从连接点(P1)向蓄电设备(3)流动的朝向被连接,第3场效应晶体管(SW3)所具备的体二极管(D3)以电流从蓄电设备(3)向连接点(P1)流动的朝向被连接。在主电源(2)未失电的非失电状态下,控制部(10)将第1场效应晶体管(SW1)控制为导通,为了控制流向蓄电设备(3)的充电电流而对第3场效应晶体管(SW3)在放大区中进行控制,从而从主电源(2)经由充电路径(RT1)对蓄电设备(3)进行充电,该充电路径(RT1)经过第1场效应晶体管(SW1)、第2场效应晶体管(SW2)和第3场效应晶体管(SW3)。在主电源(2)失电的失电状态下,控制部(10)将第1场效应晶体管(SW1)控制为关断,且将第2场效应晶体管(SW2)及第3场效应晶体管(SW3)控制为导通,从而从蓄电设备(3)向负载(4)供给电力。

根据该方式,能够实现在进行备用供电的情况下能够抑制向负载(4)供给的电压降低的备用电源系统(1)。

第2方式的备用电源系统(1)在第1方式中,如果发生失电状态,则控制部(10)将第1场效应晶体管(SW1)控制为导通,且将第2场效应晶体管(SW2)及第3场效应晶体管(SW3)控制为关断。如果失电状态持续了规定的屏蔽期间(DT1),则控制部(10)将第1场效应晶体管(SW1)控制为关断,且将第2场效应晶体管(SW2)及第3场效应晶体管(SW3)控制为导通。

根据该方式,在发生了比屏蔽期间(DT1)短的时间的失电的情况下,能够减小进行备用供电的可能性。

第3方式的备用电源系统(1)在第1或者第2方式中,控制部(10)在非失电状态下,在直到蓄电设备(3)的充电电压达到目标电压值为止的第1期间中,对第3场效应晶体管(SW3)在饱和区或者放大区中进行控制来进行电流控制,以使蓄电设备(3)的充电电压成为目标电压值。控制部(10)在非失电状态下,在第1期间之后的第2期间中,对第3场效应晶体管(SW3)在放大区中进行控制来进行电压控制,以使蓄电设备(3)的充电电压维持为目标电压值。

根据该方式,能够高效地对蓄电设备(3)进行充电。

第4方式的备用电源系统(1)在第1~第3的任一个方式中,还具备对第3场效应晶体管(SW3)进行驱动的驱动器电路(20)。驱动器电路(20)包括第1驱动器电路(21)、第2驱动器电路(22)和第3驱动器电路(23)。第1驱动器电路(21)基于被连接在连接点(P1)与蓄电设备(3)之间的电流检测电阻(R1)的两端电压、以及从控制部(10)输入的电流指令值(S1),使第3场效应晶体管(SW3)在放大区中动作。第2驱动器电路(22)基于从控制部(10)输入的导通信号(S2),使第3场效应晶体管(SW3)导通。第3驱动器电路(23)基于从控制部(10)输入的关断信号(S3),使第3场效应晶体管(SW3)关断。

根据该方式,能够使第3场效应晶体管(SW3)导通、关断以及在放大区中分别进行动作。

第5方式的备用电源系统(1)在第1~第4的任一个方式中,还具备旁通用场效应晶体管(SW10)。旁通用场效应晶体管(SW10)的第1端与第2连接端子(T2)连接,旁通用场效应晶体管(SW10)的第2端与第3场效应晶体管(SW3)中的靠第2场效应晶体管(SW2)一侧的端子连接。控制部(10)在失电状态下从蓄电设备(3)向负载(4)供电的情况下,将旁通用场效应晶体管(SW10)控制为导通。

根据该方式,能够以不经由电流检测电阻的路径进行备用供电,能够减小备用供电时的损失。

第6方式的备用电源系统(1)在第5方式中,控制部(10)基于表示负载(4)是电容性负载还是电阻性负载的负载信息,在失电状态下,将向负载(4)的供电路径切换为第1路径(RT4)及第2路径(RT5)中的某一个。第1路径(RT4)是从蓄电设备(3)经由第3场效应晶体管(SW3)及第2场效应晶体管(SW2)向负载(4)供电的路径。第2路径(RT5)是从蓄电设备(3)经由旁通用场效应晶体管(SW10)向负载(4)供电的路径。

根据该方式,通过经由第1路径(RT4)向负载(4)供电,能够抑制浪涌电流,另外通过经由第2路径(RT5)向负载(4)供电,能够减小由于路径电阻引起的损失。

第7方式的备用电源系统(1)在第6方式中,控制部(10)在负载(4)是电容性负载的情况下,在从发生失电状态起直到切换条件成立为止的期间中将供电路径切换为第1路径(RT4),如果切换条件成立则将供电路径切换为第2路径(RT5)。

根据该方式,在从发生失电状态起直到切换条件成立为止的期间中,经由第1路径(RT4)向负载(4)供电,由此能够抑制浪涌电流。另外,如果切换条件成立则经由第2路径(RT5)向负载(4)供电,由此能够减小由于路径电阻引起的损失。

第8方式的备用电源系统(1)在第7方式中,切换条件包括如下条件之中的至少1个:从发生失电状态起经过了一定时间、来自蓄电设备(3)的放电电流成为阈值电流以下、蓄电设备(3)的充电电压成为阈值电压以下、以及蓄电设备(3)的充电率成为阈值以下。

根据该方式,能够抑制浪涌电流并且减小由于路径电阻引起的损失。

第9方式的备用电源系统(1)在第1~第4的任一个方式中,还具备与作为蓄电设备(3)的第1蓄电设备(3A)不同的第2蓄电设备(3B)、第4场效应晶体管(SW4)以及切换电路(30)。第4场效应晶体管(SW4)被连接在第2场效应晶体管(SW2)中的靠第3场效应晶体管(SW3)一侧的端子与第2蓄电设备(3B)之间。控制部(10)在非失电状态下对第2蓄电设备(3B)进行充电的情况下,为了控制流向第2蓄电设备(3B)的充电电流而对第4场效应晶体管(SW4)在放大区中进行控制。控制部(10)在失电状态下从第2蓄电设备(3B)向负载(4)供电的情况下,将第4场效应晶体管(SW4)控制为导通。切换电路(30)根据来自控制部(10)的切换信号,切换为第1状态或者第2状态。第1状态是第3场效应晶体管(SW3)及第1蓄电设备(3A)的串联电路与第4场效应晶体管(SW4)及第2蓄电设备(3B)的串联电路被并联连接在第2场效应晶体管(SW2)与基准电位之间的状态。第2状态是第1蓄电设备(3A)与第2蓄电设备(3B)经由第3场效应晶体管(SW3)及第4场效应晶体管(SW4)的并联电路而被串联连接在第2场效应晶体管(SW2)与基准电位之间的状态。在以非失电状态对第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)进行充电的情况下,切换电路(30)根据切换信号切换为第1状态。在失电状态下从第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)向负载(4)供电的情况下,切换电路(30)根据切换信号切换为第2状态。

根据该方式,在第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)被并联连接于主电源(2)的第1状态下,对第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)进行充电,因此能够将第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)充电至与主电源(2)的电源电压(V1)相同程度。另外,在第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)被串联连接的第2状态下进行备用供电,因此能够向负载(4)供给比第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)各自的充电电压高的电压。

第10方式的备用电源系统(1)在第9方式中,在以非失电状态对第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)进行充电的情况下,控制部(10)向切换电路(30)输出切换为第2状态的切换信号,在第2状态下对第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)进行充电。如果被串联连接的第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)的充电电压达到规定的切换电压值,则控制部(10)向切换电路(30)输出切换为第1状态的切换信号,在第1状态下对第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)分别进行充电。

根据该方式,能够缩短第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)的充电时间,另外能够有效地进行充电。

第11方式的备用电源系统(1)在第9或者第10方式中,还具备第1旁通用场效应晶体管(SW11)和第2旁通用场效应晶体管(SW12)。第1旁通用场效应晶体管(SW11)的第1端与第2连接端子(T2)连接,第1旁通用场效应晶体管(SW11)的第2端与第3场效应晶体管(SW3)中的靠第2场效应晶体管(SW2)一侧的端子连接。第2旁通用场效应晶体管(SW12)的第1端与第2连接端子(T2)连接,第2旁通用场效应晶体管(SW12)的第2端与第4场效应晶体管(SW4)中的靠第2场效应晶体管(SW2)一侧的端子连接。控制部(10)在失电状态下从第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)向负载(4)供电的情况下,将第1旁通用场效应晶体管(SW11)及第2旁通用场效应晶体管(SW12)控制为导通。

根据该方式,能够以不经由电流检测电阻的路径进行备用供电,能够减小备用供电时的损失。

第12方式的备用电源系统(1)在第11方式中,控制部(10)基于表示负载(4)是电容性负载还是电阻性负载的负载信息,在失电状态下,将向负载(4)的供电路径切换为第1路径(RT15)及第2路径(RT16)中的某一个。第1路径(RT15)是从被串联连接的第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)经由第3场效应晶体管(SW3)及第4场效应晶体管(SW4)以及第2场效应晶体管(SW2)向负载(4)供电的路径。第2路径(RT16)是从被串联连接的第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B),经由第1旁通用场效应晶体管(SW11)及第3场效应晶体管(SW3)的串联电路与第2旁通用场效应晶体管(SW12)及第4场效应晶体管(SW4)的串联电路中的至少一个串联电路向负载(4)供电的路径。

根据该方式,通过经由第1路径(RT15)向负载(4)供电,能够抑制浪涌电流,另外通过经由第2路径(RT16)向负载(4)供电,能够减小由于路径电阻引起的损失。

第13方式的备用电源系统(1)在第12方式中,控制部(10)在负载(4)是电容性负载的情况下,在从发生失电状态起直到切换条件成立为止的期间中将供电路径切换为第1路径(RT15),如果切换条件成立则将供电路径切换为第2路径(RT16)。

根据该方式,在从发生失电状态起直到切换条件成立为止的期间中,经由第1路径(RT15)向负载(4)供电,由此能够抑制浪涌电流。另外,如果切换条件成立则经由第2路径(RT16)向负载(4)供电,由此能够减小由于路径电阻引起的损失。

第14方式的备用电源系统(1)在第13方式中,切换条件包括如下条件之中的至少1个:从发生失电状态起经过了一定时间、来自第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)的放电电流成为阈值电流以下、将第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)的充电电压相加而得到的电压成为阈值电压以下、以及第1蓄电设备(3A)及第2蓄电设备(3B)的充电率成为阈值以下。

根据该方式,能够抑制浪涌电流并且减小由于路径电阻引起的损失。

第15方式的移动体(9)具备如第1~第14的任一个方式的备用电源系统、以及移动体主体(91)。移动体主体(91)搭载备用电源系统(1)、主电源(2)及负载(4)。

根据该方式,能够在进行备用供电的情况下抑制向负载(4)供给的电压降低。

第16方式的备用电源系统(1)的控制方法包括充电步骤和备用供电步骤。备用电源系统(1)具备第1连接端子(T1)、第2连接端子(T2)、第1场效应晶体管(SW1)、以及第2场效应晶体管(SW2)及第3场效应晶体管(SW3)的串联电路。在第1连接端子(T1)上连接主电源(2)。在第2连接端子(T2)上连接负载(4)。第1场效应晶体管(SW1)被连接在第1连接端子(T1)与第2连接端子(T2)之间。第2场效应晶体管(SW2)及第3场效应晶体管(SW3)的串联电路被连接在第1场效应晶体管(SW1)及第2连接端子(T2)的连接点(P1)与蓄电设备(3)之间。第2场效应晶体管(SW2)所具备的体二极管(D2)以电流从连接点(P1)向蓄电设备(3)流动的朝向被连接,第3场效应晶体管(SW3)所具备的体二极管(D3)以电流从蓄电设备(3)向连接点(P1)流动的朝向被连接。在充电步骤中,在主电源(2)未失电的非失电状态下,将第1场效应晶体管(SW1)控制为导通,且为了控制流向蓄电设备(3)的充电电流而对第3场效应晶体管(SW3)在放大区中进行控制,从而从主电源(2)经由充电路径对蓄电设备(3)进行充电,该充电路径经过第1场效应晶体管(SW1)、第2场效应晶体管(SW2)和第3场效应晶体管(SW3)。在备用供电步骤中,在主电源(2)失电的失电状态下,将第1场效应晶体管(SW1)控制为关断,且将第2场效应晶体管(SW2)及第3场效应晶体管(SW3)控制为导通,从而从蓄电设备(3)向负载(4)供给电力。

根据该方式,能够在进行备用供电的情况下抑制向负载(4)供给的电压降低。

第17方式的备用电源系统(1)的控制方法在第16方式中,还包括:切换步骤,基于表示负载(4)是电容性负载还是电阻性负载的负载信息,在失电状态下,将向负载(4)的供电路径切换为第1路径(RT4)及第2路径(RT5)中的某一个。第1路径(RT4)是从蓄电设备(3)经由第3场效应晶体管(SW3)及第2场效应晶体管(SW2)向负载(4)供电的路径。第2路径(RT5)是从蓄电设备(3)经由旁通用场效应晶体管(SW10)向负载(4)供电的路径。旁通用场效应晶体管(SW10)的第1端与第2连接端子(T2)连接,旁通用场效应晶体管(SW10)的第2端与第3场效应晶体管(SW3)中的靠第2场效应晶体管(SW2)一侧的端子连接。

根据该方式,通过经由第1路径(RT4)向负载(4)供电,能够抑制浪涌电流,另外通过经由第2路径(RT5)向负载(4)供电,能够减小由于路径电阻引起的损失。

第18方式的程序是用于使计算机系统执行如第16或者17方式的备用电源系统(1)的控制方法的程序。

根据该方式,能够在进行备用供电的情况下抑制向负载(4)供给的电压降低。

不限于上述方式,实施方式1或者2所涉及的备用电源系统(1)的各种构成(包括变形例)能够通过备用电源系统(1)的控制方法、(计算机)程序或者记录有程序的非易失性记录介质等具体实现。

第2~第8方式所涉及的构成不是备用电源系统(1)所必须的构成,能够适宜地省略。

附图标记说明:

1 备用电源系统

2 主电源

3 蓄电设备

3A第1蓄电设备

3B第2蓄电设备

4 负载

9 移动体

10 控制部

20 驱动器电路

21第1驱动器电路

22第2驱动器电路

23第3驱动器电路

30 切换电路

91 移动体主体

D2、D3体二极管

DT1 屏蔽期间

P1 连接点

R1 电流检测电阻

RT1 充电路径

RT2 备用路径

S1 电流指令值

S2 导通信号

S3 关断信号

SW1第1场效应晶体管

SW2第2场效应晶体管

SW3第3场效应晶体管

SW4第4场效应晶体管

SW10旁通用场效应晶体管

SW11第1旁通用场效应晶体管

SW12第2旁通用场效应晶体管

T1第1连接端子

T2第2连接端子

技术分类

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