(57)【要約】【課題】蓄電デバイスが蓄積している電力を減らす際に、消費される電気エネルギーを有効活用することが可能なバックアップ電源装置を提供すること。【解決手段】車両のイグニッションがオフに切り替わった時に、蓄電器Ｃ１の劣化抑制のために、放電電流ｉｄ２を流して蓄電器Ｃ１を降圧し蓄電量を減らす。この時の放電電流ｉｄ２からＤＣ／ＤＣコンバータ２１が電源電力を生成し、この電力を電源ライン２４、スイッチデバイスＳＷ２、電源ライン２８ａを介して車載照明負荷４１や車載通信機器４２に供給し有効活用する。イグニッションのオフ時は、直後に乗員が降車することが想定されるので、車室内やドアの照明を点灯することにより、乗員の降車時の利便性や安全性を確保するために役立つ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源からの電源電力供給により動作する第１負荷に対して、前記主電源からの電力が途切れたときにバックアップ電源電力を供給可能なバックアップ電源装置であって、
前記主電源とは別系統の蓄電器と、
前記蓄電器を充電する充電制御部と、
前記蓄電器の蓄積した電力を前記第１負荷に供給するバックアップ制御部と、
前記蓄電器の蓄積した電力の少なくとも一部分を必要に応じて前記第１負荷以外の経路で放電する放電制御部と、を備え、
前記放電制御部は、所望の機能を実現可能な第２負荷の経路を用いて前記蓄電器に蓄積された電力を放電させるモードを有する、
ことを特徴とするバックアップ電源装置。
【請求項２】
前記放電制御部は、前記蓄電器が蓄積した電力の放電が必要な場合に、前記電力の放電に使用する経路として複数の放電経路を備え、状況に応じて前記複数の放電経路の少なくとも１つを選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載のバックアップ電源装置。
【請求項３】
前記複数の放電経路の１つは、電力消費が可能な抵抗器を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載のバックアップ電源装置。
【請求項４】
前記放電制御部は、前記複数の放電経路の中で、少なくとも状況に応じて優先順位が最も高い特定の放電経路を選択する、
ことを特徴とする請求項２に記載のバックアップ電源装置。
【請求項５】
前記放電制御部は、車両の動作停止の検出に応じて、前記蓄電器に蓄積された電力を放電させる機能を開始する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のバックアップ電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などにおいて重要な負荷に電源電力を供給するために利用可能なバックアップ電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両は、主電源として一般的に車載バッテリを備えている。また、車載バッテリを充電するためにオルタネータ（発電機）を備えている。そして、車両の各部に搭載されている多数の様々な電装品などの負荷に対して、主電源から直流の電源電力がそれぞれ供給される。車両における各負荷は、車両の走行、操舵、停止、ドア開閉、照明、通信などの様々な機能を、常時、あるいは必要に応じて果たすためにそれぞれ利用されるものであり、電源電力の供給を必要とする。
【０００３】
一方、例えば交通事故の発生などに伴って、車載バッテリ、オルタネータ、ワイヤハーネスなどの部品が損傷すると、主電源からの電力が途切れた状態となり、主電源から各負荷に対して電源電力を供給できなくなる。しかし、状況が悪化することを避けるためには、主電源からの電力が途切れた状態であっても、重要な負荷に対しては電源電力の供給を継続することが望まれる。そのため、主電源の代わりになるバックアップ電源が必要になる。
【０００４】
例えば、特許文献１のバックアップ電源装置は、バックアップ用のコンデンサ、充電回路、昇圧回路等を備えている。また、コンデンサとして電気二重層コンデンサ（EDLC）を採用している。したがって、車載バッテリからの電力が途切れた時に、コンデンサに蓄積されている電荷に基づいて、必要な電源電圧を生成し、負荷に供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６１８０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、バックアップ電源装置においては、比較的高容量の蓄電を可能にすると共に、小型化および重量の低減のために内蔵する蓄電器にリチウムイオン電池のような蓄電デバイスが採用される場合が多い。
【０００７】
しかし、リチウムイオン電池のような蓄電デバイスは、化学反応を利用して充放電を行うので、劣化しやすく寿命が短いことが知られている。特に、フル充電の状態で長時間放置すると劣化が進行しやすい傾向がある。
【０００８】
したがって、例えば車両用のバックアップ電源装置の場合であれば、車両を使用しないときには、蓄電デバイスを例えば半分程度の充電状態にしておくことが、寿命を延ばすために望ましい。一方、車両を使用するときには、バックアップの際に供給可能な電力量を最大にするために、蓄電デバイスをフル充電近くの状態に維持することが望ましい。
【０００９】
そのため、このような蓄電デバイスを利用する環境においては、蓄電デバイスの蓄電状態を状況に応じて動的に調整することが必要とされる。また、負荷に供給すべきバックアップ電力の電圧を変更したい場合もあり、この場合も蓄電デバイスの蓄電状態を調整する必要がある。
【００１０】
例えば、蓄電デバイスをフル充電の状態から半分の充電状態に切り替える場合には、蓄電デバイスに蓄積されている電力の一部分を外部に放電して消費する必要がある。このような放電の際には、通常は比較的大容量の抵抗器が用いられる。この抵抗器が放電時の電力を消費し、電気エネルギーをジュール熱に変換して放出する。これにより蓄電デバイスが蓄積している電力を減らすことができる。
【００１１】
しかしながら、この場合は蓄電デバイスが蓄積している電力を減らすために、電気エネルギーを単に熱に変換して放出するだけなので、せっかく蓄積した電気エネルギーが無駄に消費されることになる。
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電デバイスが蓄積している電力を減らす際に、消費される電気エネルギーを有効活用することが可能なバックアップ電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するために、本発明に係るバックアップ電源装置は、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１）  主電源からの電源電力供給により動作する第１負荷に対して、前記主電源からの電力が途切れたときにバックアップ電源電力を供給可能なバックアップ電源装置であって、
前記主電源とは別系統の蓄電器と、
前記蓄電器を充電する充電制御部と、
前記蓄電器の蓄積した電力を前記第１負荷に供給するバックアップ制御部と、
前記蓄電器の蓄積した電力の少なくとも一部分を必要に応じて前記第１負荷以外の経路で放電する放電制御部と、を備え、
前記放電制御部は、所望の機能を実現可能な第２負荷の経路を用いて前記蓄電器に蓄積された電力を放電させるモードを有する、
ことを特徴とするバックアップ電源装置。
【００１４】
（２）  前記放電制御部は、前記蓄電器が蓄積した電力の放電が必要な場合に、前記電力の放電に使用する経路として複数の放電経路を備え、状況に応じて前記複数の放電経路の少なくとも１つを選択する、
ことを特徴とする上記（１）に記載のバックアップ電源装置。
【００１５】
（３）  前記複数の放電経路の１つは、電力消費が可能な抵抗器を含む、
ことを特徴とする上記（２）に記載のバックアップ電源装置。
【００１６】
（４）  前記放電制御部は、前記複数の放電経路の中で、少なくとも状況に応じて優先順位が最も高い特定の放電経路を選択する、
ことを特徴とする上記（２）に記載のバックアップ電源装置。
【００１７】
（５）  前記放電制御部は、車両の動作停止の検出に連動して、前記蓄電器に蓄積された電力を放電させる機能を開始する、
ことを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のバックアップ電源装置。
【００１８】
上記（１）の構成のバックアップ電源装置によれば、蓄電器が蓄積している電力を減らす際に、放電制御部は機能実現モードを利用できる。すなわち、第２負荷の経路を用いて蓄電器に蓄積された電力を放電させるので、放電で消費される電気エネルギーが、第２負荷が実現する機能のために有効活用される。例えば、車両ドアの照明用ランプを第２負荷として選定した場合には、例えばイグニッションのオフ動作に連動して主電源の電力を消費することなく、照明用ランプを一定時間点灯できる。したがって、乗員の降車時の利便性や安全性を確保するために放電時の電気エネルギーを有効活用できる。
【００１９】
上記（２）の構成のバックアップ電源装置によれば、放電制御部は蓄電器の電力を放電する場合に、適切な放電経路を状況に応じて選択できる。したがって、例えば車両の状態などに応じて、放電の電気エネルギーを有効活用できる。
【００２０】
上記（３）の構成のバックアップ電源装置によれば、抵抗器を含む放電経路を選択することにより、車両に搭載されている各種負荷の動作に影響を与えることなく、蓄電器の電力を放電させることができる。
【００２１】
上記（４）の構成のバックアップ電源装置によれば、状況に応じて優先順位が最も高い特定の放電経路を選択することにより、放電の電気エネルギーを最適な用途のために有効活用できる。
【００２２】
上記（５）の構成のバックアップ電源装置によれば、車両の動作が停止した時に蓄電器に蓄積された電力を放電させることができる。この場合は、乗員の降車が発生する可能性が高く、状況の把握が容易であり、しかもその後長時間に亘り車両が使用されない可能性が高い。したがって、放電の電気エネルギーを有効活用する用途を適切に選定することが容易であり、放電を開始するタイミングも適切に決定できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のバックアップ電源装置によれば、蓄電デバイスが蓄積している電力をバックアップ電力供給以外の目的で減らす際に、消費される電気エネルギーを有効活用できる。
【００２４】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施形態におけるバックアップ電源装置の構成例を示す電気回路図である。
【図２】図２は、４種類の状況と各スイッチの状態との対応の一覧を表す模式図である。
【図３】図３は、バックアップ電源装置の主要な制御に関する動作例を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態におけるバックアップ電源装置の構成例を示す電気回路図である。図１に示した車載システムにおいては、バックアップ電源ユニット２０がバックアップ電源装置に相当する。このバックアップ電源ユニット２０は、自動車などの車両上で重要な負荷に対して電源電力を供給する機能を有する。
【００２８】
負荷となる車両上の様々な電装品に対しては、通常は主電源である車載バッテリ１１から直流の電源電力が供給される。しかし、例えば交通事故が発生して車載バッテリ１１等が損傷すると、車載バッテリ１１の電力を負荷に供給できない状態になる。
【００２９】
一方、例えば事故に遭った車両の外から車両内の乗員を救出しようとする際には、車両のドアロックが救出の妨げになる。特に、ドアロックを解除するための電気モータなどの負荷に対して電源電力を供給できないと、ドアロックの解除ができなくなり、乗員の救出に手間取ることになる。したがって、ドアロックを解除するための電気モータのように重要な負荷に対しては、車載バッテリ１１からの電力が途切れた時に通常とは別の経路を使ってバックアップの電源電力を供給できることが望まれる。
【００３０】
図１に示したバックアップ負荷３０は、バックアップ電源電力の供給対象となる負荷であり、例えばドアロックを解除するための電気モータなどの電装品に相当する。もちろん、それ以外の様々な種類の電装品を状況に応じてバックアップ負荷３０として動的に割り当ててもよい。
【００３１】
図１に示した車載システムにおいては、車載バッテリ１１およびオルタネータ１２を含む主電源の電源ライン１３に、バックアップ電源ユニット２０の入力端子２０ａが接続されている。また、電源の負極側は車両のアース１４と接続されている。この車両が動作する際には、オルタネータ１２の発電により得られる直流電力により車載バッテリ１１を充電することができる。
【００３２】
また、バックアップ電源ユニット２０の出力端子２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄに、それぞれバックアップ負荷３０、車載照明負荷４１、および車載通信機器４２が接続されている。なお、図１の例では図示を省略しているが、実際にはバックアップ負荷３０等の各負荷の電源ラインは、主電源の電源ライン１３とも接続されている。したがって、車両が動作している通常の状態では、バックアップ負荷３０、車載照明負荷４１、および車載通信機器４２のいずれに対しても、必要に応じて主電源から電源電力を供給することができる。
【００３３】
車載照明負荷４１は、例えば車室内に設置されているルームランプや、車両ドアに設置されているランプのように、車両ドアが開いて乗員が降車する際に役に立つ電装品に相当する。これらのランプは、比較的消費電力の小さいＬＥＤランプにより構成されることが望ましい。車載通信機器４２は、車載システムと車外の通信設備との間で無線通信するための機能を有し、車両とインターネット上のサーバなどとを無線接続するために利用できる。具体的には、車載通信機器４２は、車両の走行時に情報を収集するドライブレコーダや、デジタルタコグラフなどの車載機器と車外のサーバなどとを接続するために利用できる。
【００３４】
バックアップ電源ユニット２０は、基本的な機能として、車載バッテリ１１の代わりにバックアップの電源電力をバックアップ負荷３０に供給するようになっている。さらに、本実施形態のバックアップ電源ユニット２０は、バックアップ以外の特別な機能も有している。具体的には、バックアップ電源ユニット２０は、バックアップが不要な状況で、且つ蓄電器Ｃ１を放電させる必要があるときに、その放電のための電気エネルギーを車載照明負荷４１、車載通信機器４２等に供給できる。したがって、交通事故などの異常が発生しない状況であっても、放電のための電気エネルギーを有効活用できる。
【００３５】
図１に示した構成例においては、バックアップ電源ユニット２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、電源制御部２２、蓄電器Ｃ１、放電用抵抗器２３、スイッチデバイスＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、電源ライン２４、２５、２６、２７、および２８を有している。
【００３６】
蓄電器Ｃ１は、電源のバックアップのために必要な一定時間分の電力を蓄積し必要に応じて負荷に供給する能力を有する。一例として、蓄電器Ｃ１は、電気二重層キャパシタ、およびリチウムイオン電池のいずれかのように、比較的高容量の蓄電デバイスにより構成される。
【００３７】
スイッチデバイスＳＷ０〜ＳＷ４のそれぞれは、電源制御部２２の制御により個別に回路のオンオフ（閉／開）又は切替が可能なデバイスである。一例として、スイッチデバイスＳＷ０〜ＳＷ４は、ＭＯＳ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のような半導体スイッチングデバイスや、機械式のリレーにより構成される。
【００３８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、蓄電器Ｃ１を充電する際に、電源ライン２４側の電圧を昇圧又は降圧して電源ライン２５側の電圧や電流を適切に制御する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、蓄電器Ｃ１を放電させる際に、電源ライン２５側の電圧を昇圧又は降圧して電源ライン２４側の電圧や電流を適切に制御する。
【００３９】
放電用抵抗器２３は、蓄電器Ｃ１が蓄積した電力の放電のために比較的大きな電力の通過を許容する。すなわち、蓄電器Ｃ１が蓄積した電力の放電の際に、放電用抵抗器２３に放電電流ｉｄ１が流れると、放電用抵抗器２３は、その電気エネルギーをジュール熱に変換して外部に放出する。放電電流ｉｄ１のオンオフは、スイッチデバイスＳＷ３により切り替えることができる。また、図１の構成ではＤＣ／ＤＣコンバータ２１を利用して、放電電流ｉｄ１の代わりに放電電流ｉｄ２を流すこともできる。
【００４０】
電源制御部２２は、例えばマイクロコンピュータ等の制御デバイスを主体とする電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。この電源制御部２２は、状況に応じて適切な制御信号ＳＧ０、ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３、ＳＧ４を生成し、スイッチデバイスＳＷ０〜ＳＷ４のオンオフを制御する。本実施形態では、電源制御部２２は、スイッチデバイスＳＷ０〜ＳＷ３のオンオフの組合せにより、４種類のモード、すなわち充電モードＭ１、バックアップモードＭ２、機能実現モードＭ３、および放電モードＭ４を使い分けることができる。これらのモードについては後で説明する。
【００４１】
本実施形態では、電源制御部２２は、車両側から出力されるイグニッション信号ＳＧ−ＩＧのオンオフを監視することができる。すなわち、電源制御部２２は、イグニッション信号ＳＧ−ＩＧのオンオフを監視することにより、自車両のエンジン等が始動してオルタネータ１２が発電する状態になったか否か、および自車両のエンジン等が停止してオルタネータ１２の発電が停止したか否かを識別することが可能になる。
【００４２】
また、電源制御部２２は、電源ライン１３に現れる電源電圧ＶＢを監視することができる。これにより、電源制御部２２は、車載バッテリ１１等の主電源からの電力が途切れた状態になったか否かを識別することが可能になる。
【００４３】
また、電源制御部２２は、指示信号ＳＧＥの入力を受け付けることができる。この指示信号ＳＧＥは、例えば乗員のスイッチ操作による指示や、車両ドアの開閉状態などを表す信号に相当する。
【００４４】
図１に示すように、電源ライン１３と電源ライン２４の間にスイッチデバイスＳＷ０が接続されている。したがって、スイッチデバイスＳＷ０がオン（閉）のときに、電源ライン１３から電源ライン２４に主電源からの電力を供給でき、スイッチデバイスＳＷ０がオフ（開）の時に、電源ライン１３から電源ライン２４を切り離すことができる。
【００４５】
また、電源ライン２４と電源ライン２７との間にスイッチデバイスＳＷ１が接続されているので、スイッチデバイスＳＷ１がオン（閉）のときに、バックアップ電力を電源ライン２４から電源ライン２７を経由してバックアップ負荷３０に供給することができる。
【００４６】
また、電源ライン２４と電源ライン２８との間にスイッチデバイスＳＷ２が接続されているので、スイッチデバイスＳＷ２がオン（閉）のときに、電源ライン２４の電力を電源ライン２８、スイッチデバイスＳＷ４を経由して車載照明負荷４１又は車載通信機器４２に供給することができる。
【００４７】
また、電源ライン２５と電源ライン２６との間にスイッチデバイスＳＷ３が接続されているので、蓄電器Ｃ１の放電が必要なときにはスイッチデバイスＳＷ３をオン（閉）にすれば、蓄電器Ｃ１を放電用抵抗器２３と接続し、放電電流ｉｄ１を流すことができる。
【００４８】
また、電源のバックアップが必要な時や蓄電器Ｃ１の放電が必要な時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を利用することにより、蓄電器Ｃ１からの放電電流ｉｄ２を電源ライン２５から電源ライン２４側に流すことができる。電源ライン２４の放電電流ｉｄ２は、バックアップ負荷３０、車載照明負荷４１、および車載通信機器４２のいずれかに電源電力として供給することができる。
【００４９】
＜車両の状態と各制御要素の状態との関係＞
図２は、図１に示したバックアップ電源装置における４種類の状況と各スイッチの状態との対応の一覧を表す模式図である。つまり、電源制御部２２が図２の状態になるように制御する。
【００５０】
図２に示すように、本実施形態では、電源制御部２２は、車両の電源について４種類の状態、つまり「ＩＧＯＮ後正常時」、「バッテリ電力の途切れ時」、「ＩＧ ＯＦＦ時：指示信号有」、「ＩＧ ＯＦＦ時：指示信号無」を区別して管理している。また、「ＩＧＯＮ後正常時」、「バッテリ電力の途切れ時」、「ＩＧ ＯＦＦ時：指示信号有」、および「ＩＧ ＯＦＦ時：指示信号無」は、それぞれ充電モードＭ１、バックアップモードＭ２、機能実現モードＭ３、および放電モードＭ４に対応する。
【００５１】
＜充電モードＭ１＞
「ＩＧ ＯＮ後正常時」の状態では、蓄電器Ｃ１が十分な電力（電荷）を蓄積していない場合もあるが、いつでもバックアップ動作が必要になる可能性が考えられる。したがって、オルタネータ１２の発電が開始されて車載バッテリ１１の出力の電源電圧ＶＢが高くなった状態から、短時間で蓄電器Ｃ１を充電する必要がある。
【００５２】
そのため、「ＩＧ ＯＮ後正常時」の状態になると、電源制御部２２は、充電モードＭ１に遷移し、図２のようにスイッチデバイスＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３を、それぞれ「オン：ＯＮ」、「オフ：ＯＦＦ」、「オフ：ＯＦＦ」、および「オフ：ＯＦＦ」に切り替える。
【００５３】
この場合、図１のバックアップ電源ユニット２０において、車載バッテリ１１等から電源ライン１３に供給される電力が、スイッチデバイスＳＷ０、電源ライン２４、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、電源ライン２５を経由して蓄電器Ｃ１に供給される。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が充電電流ｉｃを流し、蓄電器Ｃ１を充電する。
【００５４】
また、各スイッチデバイスＳＷ１、ＳＷ２がオフなので、バックアップ負荷３０、車載照明負荷４１、および車載通信機器４２は、電源ライン２４から切り離されている。また、スイッチデバイスＳＷ３がオフなので、放電用抵抗器２３は、電源ライン２５から切り離されている。したがって、充電が終了すると蓄電器Ｃ１に蓄積された電力はそのまま保持される。
【００５５】
＜バックアップモードＭ２＞
「バッテリ電力の途切れ時」は、車載バッテリ１１等の主電源からの電力が途切れた状況であるため、電源ライン１３からバックアップ負荷３０に対して直接電源電力を供給することはできない。したがって、バックアップ電源ユニット２０がバックアップ電力をバックアップ負荷３０に供給する必要がある。
【００５６】
そこで、電源制御部２２は、「バッテリ電力途切れ時」になると、バックアップモードＭ２に遷移し、図２のように各スイッチデバイスＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３を、それぞれ「オフ」、「オン」、「オフ」、および「オン」に切り替える。
【００５７】
この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、蓄電器Ｃ１が蓄積している電力に基づいて、適切な電圧のバックアップ電力を生成し、これを電源ライン２４に出力する。また、スイッチデバイスＳＷ１がオンなので、スイッチデバイスＳＷ１を介して電源ライン２４と電源ライン２７とが接続される。
【００５８】
したがって、蓄電器Ｃ１に蓄積された電力に基づき、バックアップ電力がバックアップ負荷３０へ供給される。つまり、車載バッテリ１１からの電力が途切れた場合でも、蓄電器Ｃ１に蓄積された電力が枯渇するまで、バックアップ負荷３０に対する電力供給を継続できる。
【００５９】
＜機能実現モードＭ３＞
一方、「ＩＧ ＯＦＦ時：指示信号有」や「ＩＧＯＦＦ時：指示信号無」の場合には、車両のイグニッションがオフの状態であり、同じ状態が長く継続する可能性が高い。したがって、何もしなければ蓄電器Ｃ１が大きな電力を蓄積した状態が長時間継続することが想定される。しかし、例えば蓄電器Ｃ１がリチウムイオン電池により構成された場合には、蓄電器Ｃ１は、大きな電力を蓄積した状態を長く継続すると劣化が早まる可能性がある。そこで、イグニッションがオフの場合には、蓄電器Ｃ１の寿命を延ばすことなどを目的として、適切な状態になるまで、例えば満充電の５０％の状態になるまで蓄電器Ｃ１を放電させる。ここで放電の下限を制限することにより、蓄電器Ｃ１の劣化を最小限に抑えることができるとともに、次回に車両を使用する際に、イグニッションがオンになってから蓄電器Ｃ１が満充電になるまでの所要時間を短縮できる。
【００６０】
ここで、機能実現モードＭ３においては、電源制御部２２は、蓄電器Ｃ１が放電する際の電気エネルギーを有効活用するために特別な動作を実行する。つまり、「ＩＧＯＦＦ時：指示信号有」になると、電源制御部２２は機能実現モードＭ３に遷移し、図２のようにスイッチデバイスＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３を、それぞれ「オフ」、「オフ」、「オン」、および「オフ」に切り替える。また、この時にはＤＣ／ＤＣコンバータ２１が電源ライン２５の電力を利用して適切な電圧の電力を生成し、生成した電力を電源ライン２４に供給する。
【００６１】
したがって、蓄電器Ｃ１の放電するエネルギーに基づいて生成された電力が、電源ライン２４、スイッチデバイスＳＷ２、電源ライン２８、スイッチデバイスＳＷ４を経由して車載照明負荷４１の電源ライン２８ａ又は車載通信機器４２の電源ライン２８ｂへ供給される。
【００６２】
つまり、バックアップ電源装置は、車両のイグニッションがオフになって乗員が降車する際に、車載バッテリ１１等の主電源の電力を使うことなく、放電のエネルギーを有効活用して、車載照明負荷４１又は車載通信機器４２を一定時間だけ稼働させることができる。例えば、乗員が降車する際に、車載照明負荷４１で車室内や乗員の足元を明るく照明したり、乗降中であることを周囲の車両等に知らせ注意を促すことができる。
【００６３】
＜放電モードＭ４＞
「ＩＧ ＯＦＦ時：指示信号無」の状態においても、蓄電器Ｃ１が大きな電力を蓄積した状態が長時間継続するのを避けるために、蓄電器Ｃ１を例えば５０％程度の蓄電状態になるまで放電させることが望ましい。本実施形態においては、指示信号ＳＧＥに含まれる所定の指示がない場合には、特別な制御は行わず、一般的な放電制御を実施する。
【００６４】
したがって、「ＩＧ ＯＦＦ時：指示信号無」の状態では、電源制御部２２は、放電モードＭ４に遷移し、図２のようにスイッチデバイスＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３を、それぞれ「オフ」、「オフ」、「オフ」、および「オン」に切り替える。また、このときＤＣ／ＤＣコンバータ２１は動作を停止している。
【００６５】
この場合は、電源ライン２５がスイッチデバイスＳＷ３を介して電源ライン２６および放電用抵抗器２３と接続されるので、蓄電器Ｃ１から放出される電荷により放電用抵抗器２３に放電電流ｉｄ１が流れ、この電気エネルギーがジュール熱として消費される。
【００６６】
なお、蓄電器Ｃ１からの放電の下限を制限する機能は、電源制御部２２に内蔵されることが想定される。例えば、電源制御部２２は、蓄電器Ｃ１の端子間電圧を監視して、この端子間電圧が所定電圧まで低下したときにスイッチデバイスＳＷ３又はＤＣ／ＤＣコンバータ２１を制御して放電動作を終了させるか、あるいは放電開始から一定時間を経過したときに放電動作を終了させる。なお、場合によっては蓄電器Ｃ１からの放電の下限を制限せず、蓄電量が０になるまで放電させてもよい。
【００６７】
＜電源制御部の動作例＞
図３は、バックアップ電源装置の主要な制御に関する動作例を表すフローチャートである。すなわち、電源制御部２２が図３の動作を実行することにより、図２に示した条件に合う機能を実現できる。図３の動作について以下に説明する。
【００６８】
イグニッション信号ＳＧ−ＩＧがオフからオンに切り替わると、電源制御部２２は、ステップＳ１１からＳ１２に進み、充電モードＭ１に遷移する。すなわち、スイッチデバイスＳＷ１〜ＳＷ３をオフにするとともに、スイッチデバイスＳＷ０をオンに切り替える。したがって、この状況では主電源の電源ライン１３からスイッチデバイスＳＷ０および電源ライン２４を経由して供給される電源電力を利用して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が蓄電器Ｃ１を充電する。
【００６９】
例えば、電源制御部２２は、電源ライン２５の電圧が所定電圧に到達すると、あるいは充電を開始してから一定時間が経過すると、「充電完了」とみなし、ステップＳ１３からＳ１４に進む。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、「充電完了」になると充電動作を終了する。
【００７０】
電源制御部２２は、ステップＳ１４で電源ライン１３の電源電圧ＶＢを監視するとともに、ステップＳ１５で電源電圧ＶＢが正常か否かを識別する。電源電圧ＶＢが異常なしであれば、電源制御部２２はステップＳ１７に進む。
【００７１】
電源制御部２２は、電源電圧ＶＢの異常、すなわち主電源からの電力が途切れたことを検知した場合にはステップＳ１６に進み、バックアップモードＭ２に遷移する。つまり、電源制御部２２は、スイッチデバイスＳＷ０、ＳＷ２、ＳＷ３をオフにして、スイッチデバイスＳＷ１をオンにする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を動作させる。
【００７２】
したがって、蓄電器Ｃ１が蓄積している電力に基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が放電電流ｉｄ２を流し、所定電圧のバックアップ電源電力を電源ライン２４に供給する。このバックアップ電源電力は、電源ライン２４からスイッチデバイスＳＷ１および電源ライン２７を経由してバックアップ負荷３０へ供給される。そのため、主電源からの電力が途切れたときでも一定時間の間は、バックアップ負荷３０をバックアップ電源電力により駆動することができる。
【００７３】
イグニッション信号ＳＧ−ＩＧがオンからオフに切り替わると、電源制御部２２は、ステップＳ１７からＳ１８に進む。そして、指示信号ＳＧＥの状態に基づき、「機能実現モード」の指示信号があるか否かを識別する。電源制御部２２は、「機能実現モード」の指示信号がある場合はＳ１９に進み、ない場合はＳ２１に進む。
【００７４】
電源制御部２２は、制御対象の複数の負荷、すなわち車載照明負荷４１および車載通信機器４２の中で優先順位の高い方を選択するように、制御信号ＳＧ４を用いてスイッチデバイスＳＷ４を切り替える（Ｓ１９）。なお、複数の負荷の優先順位については、事前に定めておいてもよいし、指示信号ＳＧＥの指示や状態変化など、必要に応じて変更してもよい。
【００７５】
電源制御部２２は、ステップＳ２０で機能実現モードＭ３に遷移する。すなわち、スイッチデバイスＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ３をオフにするとともに、スイッチデバイスＳＷ２をオンに切り替える。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を動作させる。
【００７６】
したがって、この状況では蓄電器Ｃ１が蓄積している電力に基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が放電電流ｉｄ２を流し、所定電圧の電源電力を電源ライン２４に供給する。この電源電力は、電源ライン２４からスイッチデバイスＳＷ２、電源ライン２８、スイッチデバイスＳＷ４、および電源ライン２８ａ、又は２８ｂを経由して、車載照明負荷４１又は車載通信機器４２へ供給される。
【００７７】
そのため、イグニッションがオフになった時、つまり乗員が降車する際に、主電源の電力を使わなくても、一定時間の間は、車載照明負荷４１又は車載通信機器４２が作動する。車載照明負荷４１が作動することにより、乗員の降車時の利便性を高めたり、安全を確保することができる。
【００７８】
「機能実現モード」の指示信号がない場合には、電源制御部２２は、ステップＳ２１で放電モードＭ４に遷移する。すなわち、スイッチデバイスＳＷ０〜ＳＷ２をオフにして、スイッチデバイスＳＷ３をオンにする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、動作を停止する。したがって、電源ライン２５がスイッチデバイスＳＷ３を介して電源ライン２６および放電用抵抗器２３と接続され、蓄電器Ｃ１の放電により放電電流ｉｄ１が流れて放電用抵抗器２３がこの電気エネルギーを消費する。
【００７９】
電源制御部２２は、放電により電源ライン２５の電圧が所定の下限電圧に到達したことを検知すると、ステップＳ２２で「放電完了」とみなす。そして、機能実現モードＭ３又は放電モードＭ４を終了し、放電動作を終了する。
【００８０】
以上、説明したように、本実施形態に係るバックアップ電源装置を車両に搭載することにより、交通事故などに伴って車載バッテリ１１等の主電源からの電力が途切れた場合に、バックアップモードＭ２でバックアップ負荷３０に対してバックアップ電源電力を供給できる。しかも、バックアップ電源ユニット２０に備わっている蓄電器Ｃ１の劣化を抑制するために蓄積した電荷を放電電流ｉｄ２として放電する際に、この電気エネルギーを機能実現モードＭ３で車載照明負荷４１又は車載通信機器４２に供給し有効活用できる。つまり、エネルギーの無駄な消費を減らすことができる。
【００８１】
また、図３のように車両のイグニッションオフ動作に連動して機能実現モードＭ３を実行する場合には、適切な負荷に対して蓄電器Ｃ１の放電時のエネルギーを供給できる。すなわち、イグニッションがオフに切り替わった直後には、乗員が降車する可能性が高いので、降車時の利便性や安全確保の目的を実現できる照明などの負荷に電力を供給することで、放電時のエネルギーを有効活用できる。
【００８２】
なお、バックアップ電源ユニット２０の機能実現モードＭ３で蓄電器Ｃ１の放電時のエネルギーが供給される負荷、すなわち車載照明負荷４１、車載通信機器４２等については、例えばタッチパネルを用いて、乗員の入力操作により個別にオンオフを切り替えたり、優先順位を切り替えることが想定される。全ての負荷がオフに指定された場合には、電源制御部２２が放電モードＭ４に遷移し、放電用抵抗器２３に放電電流ｉｄ１を流して放電用抵抗器２３にエネルギーを消費させる。
【００８３】
また、機能実現モードＭ３において、例えば車両ドアの開閉などの状態変化に連動して、スイッチデバイスＳＷ４が選択する負荷の優先順位を動的に切り替えたり、電源電力供給の開始および終了のタイミングを切り替えるように制御するようにしてもよい。
【００８４】
また、バックアップ電源ユニット２０が、例えば状況の変化に応じて複数の負荷の中から一部分をバックアップ負荷３０として動的に選択できるような場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、選択されたバックアップ負荷３０の種類に応じて蓄電器Ｃ１が保持する電圧を自動調整するようにしてもよい。その場合、イグニッションのオフ時に限らず蓄電器Ｃ１の電圧を降圧するために放電電流を流す必要がある。その場合の放電時のエネルギーについても、適切な負荷に電源電力として供給することにより、エネルギーを有効活用できる。
【００８５】
ここで、上述した本発明の実施形態に係るバックアップ電源装置の特徴をそれぞれ以下［１］〜［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］  主電源（車載バッテリ１１）からの電源電力供給により動作する第１負荷（バックアップ負荷３０）に対して、前記主電源からの電力が途切れたときにバックアップ電源電力を供給可能なバックアップ電源装置（バックアップ電源ユニット２０）であって、
前記主電源とは別系統の蓄電器（Ｃ１）と、
前記蓄電器を充電する充電制御部（ＤＣ／ＤＣコンバータ２１）と、
前記蓄電器の蓄積した電力を前記第１負荷に供給するバックアップ制御部（電源制御部２２）と、
前記蓄電器の蓄積した電力の少なくとも一部分を必要に応じて前記第１負荷以外の経路（電源ライン２８）で放電する放電制御部（電源制御部２２，スイッチデバイスＳＷ２，ＳＷ４）と、を備え、
前記放電制御部は、所望の機能を実現可能な第２負荷（車載照明負荷４１，車載通信機器４２）の経路を用いて前記蓄電器に蓄積された電力を放電させるモード（機能実現モードＭ３）を有する、
ことを特徴とするバックアップ電源装置。
【００８６】
［２］  前記放電制御部は、前記蓄電器が蓄積した電力の放電が必要な場合に、前記電力の放電に使用する経路として複数の放電経路（電源ライン２８ａ，２８ｂ，２６）を備え、状況に応じて前記複数の放電経路の少なくとも１つを選択する（Ｓ１９）、
ことを特徴とする上記［１］に記載のバックアップ電源装置。
【００８７】
［３］  前記複数の放電経路の１つは、電力消費が可能な抵抗器（放電用抵抗器２３）を含む、
ことを特徴とする上記［２］に記載のバックアップ電源装置。
【００８８】
［４］  前記放電制御部は、前記複数の放電経路の中で、少なくとも状況に応じて優先順位が最も高い特定の放電経路を選択する（Ｓ１９）、
ことを特徴とする上記［２］に記載のバックアップ電源装置。
【００８９】
［５］  前記放電制御部は、車両の動作停止の検出に応じて、前記蓄電器に蓄積された電力を放電させる機能を開始する（Ｓ１７，Ｓ２０，Ｓ２１）、
ことを特徴とする上記［１］乃至［４］のいずれかに記載のバックアップ電源装置。
【符号の説明】
【００９０】
１１  車載バッテリ
１２  オルタネータ
１３  電源ライン
１４  アース
２０  バックアップ電源ユニット
２０ａ  入力端子
２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  出力端子
２１  ＤＣ／ＤＣコンバータ
２２  電源制御部
２３  放電用抵抗器
２４，２５，２６，２７，２８，２８ａ，２８ｂ  電源ライン
３０  バックアップ負荷
４１  車載照明負荷
４２  車載通信機器
Ｃ１  蓄電器
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４  スイッチデバイス
ｉｃ  充電電流
ｉｄ１，ｉｄ２  放電電流
ＳＧ０，ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３，ＳＧ４  制御信号
ＳＧＥ  指示信号
ＳＧ−ＩＧ  イグニッション信号
ＶＢ  電源電圧
Ｍ１  充電モード
Ｍ２  バックアップモード
Ｍ３  機能実現モード
Ｍ４  放電モード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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