(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と負荷に接続される電源装置であって、
直流電力を充電及び放電可能な第１蓄電デバイスと、
直流電力を充電及び放電可能な第２蓄電デバイスと、
複数のスイッチを備え、前記直流電源と、前記負荷と、前記第１蓄電デバイスと、前記第２蓄電デバイスとの間の接続を切り換え可能な切換回路と、
前記複数のスイッチのそれぞれをオン又はオフに制御することにより、前記切換回路の接続状態を切り換える制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記負荷の消費電力が増加するタイミングに合わせて、前記直流電源と前記第１蓄電デバイスとを接続すると共に前記負荷と前記第２蓄電デバイスと接続する第１接続状態と、前記直流電源と前記第２蓄電デバイスとを接続すると共に前記負荷と前記第１蓄電デバイスと接続する第２接続状態とを切り換える電源装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記負荷の動作状態に応じて、前記第１接続状態と前記第２接続状態とを切り替える請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記負荷の消費電力が予め設定された切換判定電力以上に増加すると判定し、且つ、前記第１及び第２蓄電デバイスの内、前記負荷に接続されている方の蓄電デバイスの端子電圧が、前記直流電源に接続されている方の蓄電デバイスの端子電圧よりも低いと判定した場合に、前記第１接続状態と前記第２接続状態とを切り換える請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記負荷は、前記切換判定電力以上に消費電力が増加する負荷である大消費電力負荷を含み、
前記制御回路は、前記大消費電力負荷の動作情報に基づいて、前記負荷の消費電力が前記切換判定電力以上に増加するか否かを判定する請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記負荷に供給される供給電力を検出し、前記供給電力の検出値に基づいて、前記負荷の消費電力が前記切換判定電力以上に増加するか否かを判定する請求項３に記載の電源装置。
【請求項６】
前記切換判定電力は、前記直流電源が供給可能な最大供給電力に応じた電力に設定されている請求項３から５のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記直流電源は、直流電力を充電及び放電可能な電源蓄電デバイスと、前記電源蓄電デバイスから供給された直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して、前記切換回路に出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記切換判定電力は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが変換可能な最大変換電力に応じた電力に設定されている請求項３から６のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項８】
前記直流電源は、交流安定化電源と、前記交流安定化電源から供給された交流電力を直流電力に変換して、前記切換回路に出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、を備えている請求項１から６のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項９】
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、双方向に電力を変換可能である請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記第１及び第２蓄電デバイスから前記負荷に、予め設定された判定休止期間以上電力を供給しない場合に、前記第１及び第２蓄電デバイスのいずれか一方である放電対象蓄電デバイスを前記ＡＣ／ＤＣコンバータに接続し、前記ＡＣ／ＤＣコンバータによって前記放電対象蓄電デバイスから前記交流安定化電源に電力を変換させて、前記放電対象蓄電デバイスの蓄電電力を低くする請求項９に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記切換回路は、前記直流電源の正極側に接続される第１スイッチと前記負荷の正極側に接続される第２スイッチとが直列接続された第１直列回路と、前記直流電源の正極側に接続される第３スイッチと前記負荷の正極側に接続される第４スイッチとが直列接続された第２直列回路と、を備え、前記第１スイッチと前記第２スイッチの接続点が前記第１蓄電デバイスの正極側に接続され、前記第３スイッチと前記第４スイッチの接続点が前記第２蓄電デバイスの正極側に接続され、
前記制御回路は、前記第１接続状態にする場合は、前記第１スイッチをオンに、前記第２スイッチをオフに、前記第３スイッチをオフに、前記第４スイッチをオンに制御し、
前記第２接続状態にする場合は、前記第１スイッチをオフに、前記第２スイッチをオンに、前記第３スイッチをオンに、前記第４スイッチをオフに制御する請求項１から１０のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１２】
前記複数のスイッチは、電動アクチュエータにより開閉する接点を有する機械式のスイッチとされている請求項１から１１のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１３】
前記複数のスイッチは、半導体スイッチ素子とされている請求項１から１１のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１４】
前記第１蓄電デバイスの充電容量は、前記第２蓄電デバイスの充電容量よりも小さい請求項１から１３のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１５】
前記制御回路は、前記第１蓄電デバイスの端子電圧の最大値と前記第２蓄電デバイスの端子電圧の最小値との範囲の電圧を前記負荷に供給するように、前記第１接続状態と前記第２接続状態とを切り替える基本切換制御を実行する請求項１４に記載の電源装置。
【請求項１６】
前記制御回路は、前記第１接続状態において前記負荷に接続されている前記第２蓄電デバイスの端子電圧が、切換判定電圧以下になった場合に、前記第１接続状態から前記第２接続状態に切り換え、前記第２接続状態において前記負荷に接続されている前記第１蓄電デバイスの端子電圧が、切換判定電圧に到達する前の周期で、前記第２接続状態から前記第１接続状態に切り換える基本切換制御を実行する請求項１４又は１５に記載の電源装置。
【請求項１７】
前記制御回路は、前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスの内、前記負荷に接続されている方の蓄電デバイスの端子電圧が、切換判定電圧以下になった場合に、前記第１接続状態と前記第２接続状態とを切り換える基本切換制御を実行し、
前記負荷の消費電力が増加した場合に、前記切換判定電圧を増加させる請求項１から１４のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１８】
前記制御回路は、前記負荷の消費電力の増加状態が予め設定された特定増加状態になった場合に、前記直流電源と前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスとを接続すると共に前記負荷と前記第１蓄電デバイス及び前記第２蓄電デバイスとを接続する第３接続状態に切り替える請求項１から１７のいずれか一項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源と負荷に接続される電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
世界全体での二酸化炭素排出量の削減を目指して、各部門での低炭素化技術開発の取り組みがなされている。一例として運輸部門においては、自動車の二酸化炭素排出量の削減を最終目的として、エネルギー利用効率を高めるよう燃費向上が強く求められている。近年、従来のエンジンのみで走行する従来自動車に加えて、エンジンとモータジェネレータを組み合わせたハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両が登場し電動車両の普及が急速に進んできている。電動車両においては、従来の鉛バッテリである低圧バッテリに加えて、モータジェネレータにエネルギー供給を行うためにニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリなどの高圧バッテリが用いられており、１つの車両電源システム内に複数の異なる直流電圧が存在するものが主流となっている。【０００３】
電動車両においては従来自動車では必須であった発電機（オルタネータ）がなく、代わりに高圧バッテリを入力とする絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが用いられ、低圧バッテリ（鉛バッテリ）への充電と従来電装品である低圧系負荷への電力供給の役割を担っている。高圧バッテリと低圧バッテリおよび低圧系負荷との間の異電圧間を接続するＤＣ／ＤＣコンバータを用いた事例として、特許文献１に示されるような電源システム構成が開示されている。【０００４】
昨今、電動車両における自動運転技術のファーストステップである半自動運転技術（運転支援技術）が市場投入され始めており、将来は自動車の完全自動運転化が図られていく技術潮流がある。自動運転に寄与する補機コンポーネントとして、車両状態をリアルタイムに検知および判断を行う各種センサや車両ＥＣＵ、車両速度を制御するアクセル機構やブレーキ機構、車両ふらつきの抑制や車両操舵を制御する電動パワーステアリング機構などが挙げられ、それらは車両電源システムの異常時にも車両事故防止のためにも動作継続する必要性があり、上記車両コンポーネントである低圧系負荷に電力供給するエネルギー源となる低圧バッテリ（鉛バッテリ）を２つ用いる電源システム構成が、特許文献２として開示されている。【０００５】
また、車両の信号待ち時にエンジン動作を停止させることで燃料カットを行い、エンジン再始動時にスタータなどを用いた燃費改善を目的とした「アイドリングストップ機能」や、高速巡航中にエンジン動作を停止させ燃料カットを行う「コースティング機能」からのエンジン再始動を実現させる場合には、瞬時に大電流をスタータに供給する必要があり、また急峻に車両操舵を行う際には瞬時に大電流を電動パワーステアリング機構内のインバータに供給する必要がある。つまり、低圧系負荷のいくつかは瞬時に大電流を必要とするものが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５７３３２９２号公報
【特許文献２】特開平０８−１３０８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１では、１つしか設けられてない補機電池７の充電状態が低い状態で、負荷から瞬時に大電流が要求された場合に、負荷に供給される供給電力が不足し、電圧降下が生じるおそれがある。負荷には動作下限電圧が存在し、その電圧を下回ると負荷の動作が停止する。【０００８】
また、上記特許文献２では、蓄電池が２つ用いられており、冗長機能は得られているが、負荷に接続されている蓄電池の端子電圧が放電終止電圧以下に低下してから、蓄電池の切換えが行われるように構成されている。蓄電池の端子電圧が放電終止電圧より高いが、蓄電池の充電状態が低い状態で、負荷から瞬時に大電流が要求された場合に、負荷に供給する供給電力が不足するおそれがある。【０００９】
例えば、負荷に接続されている蓄電池の充電状態が０に近い状態で、負荷の消費電力が増加すると、その後直ぐに切換えを行う必要があるが、切換えに要するタイムラグの間、負荷に供給する供給電力が不足するおそれがある。特に、特許文献２の技術では、切り替えスイッチに中立状態（どことも接続されていない状態）を確保する機械スイッチを用いており、負荷に対して蓄電池１または蓄電池２が接続されていない期間が生じるため、電力不足が生じ易い。電力不足を解消するためには、大容量のコンデンサを追加する必要があり、電源システムが大型化する。【００１０】
また、負荷に接続されている蓄電池の充電状態が０に近づくと、蓄電池が放電可能な最大放電電力が低下するため、この状態で負荷の消費電力が増加すると、負荷に供給する供給電力が不足するおそれがある。【００１１】
そこで、負荷の消費電力が増加した場合でも、負荷に供給する供給電力が不足することを抑制できる電源装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る電源装置は、直流電源と負荷に接続される電源装置であって、直流電力を充電及び放電可能な第１蓄電デバイスと、直流電力を充電及び放電可能な第２蓄電デバイスと、複数のスイッチを備え、前記直流電源と、前記負荷と、前記第１蓄電デバイスと、前記第２蓄電デバイスとの間の接続を切り換え可能な切換回路と、前記複数のスイッチのそれぞれをオン又はオフに制御することにより、前記切換回路の接続状態を切り換える制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記負荷の消費電力が増加するタイミングに合わせて、前記直流電源と前記第１蓄電デバイスとを接続すると共に前記負荷と前記第２蓄電デバイスと接続する第１接続状態と、前記直流電源と前記第２蓄電デバイスとを接続すると共に前記負荷と前記第１蓄電デバイスと接続する第２接続状態とを切り換えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電源装置によれば、負荷の消費電力が増加するタイミングに合わせて、直流電源に接続されて充電されていた蓄電デバイスを負荷に切換え接続し、負荷に供給する供給電力が不足することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電源装置、直流電源、及び負荷を備えた電源システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る第１接続状態を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る第２接続状態を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る基本切換制御の挙動を説明するためのタイムチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る制御回路の切換え処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る切換制御の挙動を説明するためのタイムチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る電源装置、直流電源、及び負荷を備えた電源システムの概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る電源装置、直流電源、及び負荷を備えた電源システムの概略構成図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る基本切換制御の挙動を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る基本切換制御の挙動を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る基本切換制御の挙動を説明するためのタイムチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態７に係る第３接続状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．実施の形態１
実施の形態１に係る、直流電源２１と負荷１２に接続される電源装置２０について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る電源装置２０、直流電源２１、及び負荷１２を備えた電源システムの概略構成図である。
【００１６】
＜電源システムの回路構成＞
まず、電源システムの回路構成について説明する。電源装置２０は、直流電力を充電及び放電可能な第１蓄電デバイス１０と、直流電力を充電及び放電可能な第２蓄電デバイス１１とを備えている。電源装置２０は、複数のスイッチを備えており、直流電源２１と、負荷１２と、第１蓄電デバイス１０と、第２蓄電デバイス１１との間の接続を切り換え可能な切換回路９を備えている。電源装置２０は、複数のスイッチのそれぞれをオン又はオフに制御することにより、切換回路９の接続状態を切り換える制御回路１３を備えている。
【００１７】
本実施の形態では、直流電源２１は、直流電力を充電及び放電可能な電源蓄電デバイス３と、電源蓄電デバイス３から供給された直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して、切換回路に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ４と、を備えている。
【００１８】
電源システムは、車輪駆動用のモータ１を備えた車両用の電源システムとされている。電源蓄電デバイス３は、モータ１の駆動用の高電圧（例えば、２５０Ｖ）のバッテリ（例えば、リチウムイオンバッテリ）とされている。電源蓄電デバイス３には、インバータ２を介してモータ１が接続されている。モータ１は、３相交流モータとされている。インバータ２は、電源蓄電デバイス３とモータ１との間で直流電力と交流電力とを変換して、モータ１を駆動する。電源蓄電デバイス３は、車両の減速時にモータ１が発電した回生エネルギーにより充電されたり、不図示の外部電源から充電されたりする。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、電源蓄電デバイス３の直流電圧を降圧して、切換回路９側に出力する降圧コンバータとされている。本例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、降圧した１４Ｖの直流電圧を切換回路９に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、半導体スイッチ素子を備えており、制御回路により半導体スイッチ素子がオンオフ制御される。本例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、トランス絶縁型とされている。
【００２０】
切換回路９は、直流電源２１（ＤＣ／ＤＣコンバータ４）の正極側に接続される第１スイッチ５と負荷１２の正極側に接続される第２スイッチ６とが直列接続された第１直列回路と、直流電源２１（ＤＣ／ＤＣコンバータ４）の正極側に接続される第３スイッチ７と負荷１２の正極側に接続される第４スイッチ８とが直列接続された第２直列回路と、を備えている。第１直列回路における第１スイッチ５と第２スイッチ６との接続点が、第１蓄電デバイス１０の正極側に接続され、第３スイッチ７と第４スイッチ８との接続点が第２蓄電デバイス１１の正極側に接続されている。直流電源２１（電源蓄電デバイス３）の負極側、第１蓄電デバイス１０の負極側、第２蓄電デバイス１１の負極側、及び負荷１２の負極側は、共通のグランドに接続されている。
【００２１】
切換回路９の複数のスイッチ５〜８は、電動アクチュエータによって開閉する接点を有する機械式のスイッチとされている。電動アクチュエータは、電磁コイル等とされ、制御回路１３の駆動信号により駆動される。制御回路１３の駆動信号により、電磁コイルに電力が供給されると接点が閉じて、スイッチがオンになる。一方、制御回路１３の駆動信号により、電磁コイルに電力が供給されていないと、ばねの付勢力により接点が開いて、スイッチがオフになる。
【００２２】
第１及び第２蓄電デバイス１０、１１は、車載電装品とされた負荷１２用の低電圧（例えば、１２Ｖ）のバッテリ（例えば、鉛バッテリ）とされている。
【００２３】
第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１を検出するための第１電圧センサと、第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２を検出するための第２電圧センサと、が備えられている（不図示）。第１電圧センサの出力信号と、第２電圧センサの出力信号とは、制御回路１３に入力される。
【００２４】
負荷１２は、動作状態に応じて消費電力が変動する。本実施の形態では、負荷１２は、車載電装品とされており、ヘッドランプ、カーオーディオ、カーナビゲーション、エアコンディショナ、電動パワーステアリング等とされている。
【００２５】
負荷１２には、後述する切換判定電力以上に消費電力が増加する負荷である大消費電力負荷が含まれる。本例では、電動パワーステアリングが、大消費電力負荷となっている。電動パワーステアリングは、車輪の操舵装置を駆動する操舵トルクを出力するモータを備えている。車輪の操舵を行っていない期間は、モータの消費電力が低いが、車輪の操舵を行っている期間は、モータの消費電力が切換判定電力以上に大きく増加する。
【００２６】
各負荷１２には、各負荷の動作を制御する制御回路が設けられている。各負荷１２の制御回路は、負荷１２の動作情報を通信により出力する。負荷１２の動作情報には、負荷１２が動作しているか否かの情報、負荷１２の消費電力の情報などが含まれる。各負荷１２の制御回路、電源装置２０の制御回路１３、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御回路、インバータ２の制御回路等の車載電子機器は、通信回線であるＣＡＮ（Controller Area Network）により互いに通信可能に接続されている。各負荷１２の制御回路は、負荷１２の動作情報を、ＣＡＮ通信を介して、電源装置２０の制御回路１３を含む他の電子機器に伝達する。
【００２７】
電動パワーステアリングの制御回路は、操舵用のモータの動作情報（例えば、操舵用のモータの出力トルクにより操舵を行っているか否かの情報、操舵用のモータの消費電力の情報等）を、ＣＡＮ通信を介して、電源装置２０の制御回路１３に伝達する。
【００２８】
＜制御回路１３＞
次に、制御回路１３について詳細に説明する。制御回路１３は、切換回路９の接続状態を切り換えるために、各スイッチをオン又はオフに駆動制御する処理回路を備えている。制御回路１３の処理回路は、演算処理装置、記憶装置等のデジタル電子回路により構成されてもよいし、コンパレータ、オペアンプ、差動増幅回路等のアナログ電子回路から構成されてもよいし、デジタル電子回路及びアナログ電子回路の双方により構成されてもよい。制御回路１３は、各スイッチをオン又はオフする駆動信号を生成し、各スイッチに出力する。
【００２９】
制御回路１３は、第１接続状態と第２接続状態とを切り換える。第１接続状態は、直流電源２１と第１蓄電デバイス１０とを接続すると共に負荷１２と第２蓄電デバイス１１と接続する接続状態である。第２接続状態は、直流電源２１と第２蓄電デバイス１１とを接続すると共に負荷１２と第１蓄電デバイス１０と接続する接続状態である。
【００３０】
（１）第１接続状態
本実施の形態では、制御回路１３は、第１接続状態にする場合は、図２及び以下に示すように、第１スイッチ５をオンに、第２スイッチ６をオフに、第３スイッチ７をオフに、第４スイッチ８をオンに制御する。
・第１スイッチ５：オン
・第２スイッチ６：オフ
・第３スイッチ７：オフ
・第４スイッチ８：オン
【００３１】
これにより、オン状態の第１スイッチ５を介して直流電源２１（ＤＣ／ＤＣコンバータ４）と第１蓄電デバイス１０とが接続されると共に、オン状態の第４スイッチ８を介して負荷１２と第２蓄電デバイス１１とが接続される。
【００３２】
ところで、第１蓄電デバイス１０の蓄電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が増加するに従って、第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１が増加する。１００％のＳＯＣでは、第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１は１４Ｖになる。０％のＳＯＣでは、第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１は１０．５Ｖになる。０％のＳＯＣに到達すると、第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１は１０．５Ｖから急降下する。よって、第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１は、第１蓄電デバイス１０のＳＯＣに比例する。なお、１００％のＳＯＣは、本実施の形態の電源システムの構成において充電可能な充電量の最大値に対応しており、０％のＳＯＣは、負荷１２が利用可能な充電量（端子電圧）の最小値に対応している。これらのことは、第２蓄電デバイス１１についても同様である。
【００３３】
第１接続状態では、電源蓄電デバイス３からＤＣ／ＤＣコンバータ４を介して供給される直流電圧（本例では１４Ｖ）は、第１蓄電デバイス１０に供給され、第１蓄電デバイス１０が充電される。図４に示すように、充電により、第１蓄電デバイス１０のＳＯＣが次第に増加し、第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１が次第に増加する。そして、第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１がＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧である１４Ｖに増加し、第１蓄電デバイス１０のＳＯＣが１００％に増加するまで、第１蓄電デバイス１０が充電される。なお、図４には、負荷１２への供給電圧Ｖｂｕｓが示されている。
【００３４】
一方、第１接続状態では、第２蓄電デバイス１１から負荷１２に直流電力が供給され、第２蓄電デバイス１１が放電される。図４に示すように、放電により、第２蓄電デバイス１１のＳＯＣが次第に減少し、第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２が次第に減少する。
【００３５】
（２）第２接続状態
本実施の形態では、制御回路１３は、第２接続状態にする場合は、図３及び以下に示すように、第１スイッチ５をオフに、第２スイッチ６をオンに、第３スイッチ７をオンに、第４スイッチ８をオフに制御する。
・第１スイッチ５：オフ
・第２スイッチ６：オン
・第３スイッチ７：オン
・第４スイッチ８：オフ
【００３６】
これにより、オン状態の第３スイッチ７を介して直流電源２１（ＤＣ／ＤＣコンバータ４）と第２蓄電デバイス１１とが接続されると共に、オン状態の第２スイッチ６を介して負荷１２と第１蓄電デバイス１０とが接続される。
【００３７】
第２接続状態では、電源蓄電デバイス３からＤＣ／ＤＣコンバータ４を介して供給される直流電圧（本例では１４Ｖ）は、第２蓄電デバイス１１に供給され、第２蓄電デバイス１１が充電される。図４に示すように、充電により、第２蓄電デバイス１１のＳＯＣが次第に増加し、第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２が次第に増加する。そして、第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２がＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧である１４Ｖに増加し、第２蓄電デバイス１１のＳＯＣが１００％に増加するまで、第２蓄電デバイス１１が充電される。
【００３８】
一方、第２接続状態では、第１蓄電デバイス１０から負荷１２に直流電力が供給され、第１蓄電デバイス１０が放電される。図４に示すように、放電により、第１蓄電デバイス１０のＳＯＣが次第に減少し、第１蓄電デバイス１０の端子電圧が次第に減少する。
【００３９】
＜基本切換制御＞
負荷１２に接続されている蓄電デバイスのＳＯＣが０％に近づくと、負荷１２に供給される電圧、電力が低下し、負荷１２が正常動作しなくなるため、蓄電デバイスを切り換える必要がある。そこで、制御回路１３は、第１及び第２電圧センサの出力信号に基づいて、第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１、及び第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２を検出する。制御回路１３は、第１及び第２蓄電デバイス１０、１１の内、負荷１２に接続されている方の蓄電デバイスの端子電圧が、予め設定された切換判定電圧以下になった場合に、第１接続状態と第２接続状態とを切り換える基本切換制御を実行する。切換判定電圧は、０％のＳＯＣに対応する端子電圧（本例では１０．５）以上の電圧に予め設定されており、例えば、１１Ｖに設定されている。
【００４０】
図４に基本切換制御の挙動を示す。図４に示す例では、負荷１２の消費電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から蓄電デバイスに供給される供給電力より低くなっている。負荷１２の消費電力及びＤＣ／ＤＣコンバータ４の供給電力は、一定値になっている。負荷１２に接続されている方の蓄電デバイス（以下、負荷接続蓄電デバイスと称す）の端子電圧（ＳＯＣ）は、一定の傾きで減少している。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ４に接続されている方の蓄電デバイス（以下、電源接続蓄電デバイス）の端子電圧（ＳＯＣ）は、一定の傾きで増加している。そして、負荷接続蓄電デバイスの端子電圧が、切換判定電圧以下になった時点で、第１接続状態と第２接続状態とが切り換わっている。負荷１２の消費電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の供給電力よりも低い条件では、第１接続状態と第２接続状態とを定期的に切り換えて、蓄電デバイスのＳＯＣを予め設定された範囲で繰り返し増減させることができている。よって、基本切換制御では、蓄電デバイスのＳＯＣの変化範囲を適切に設定することができ、蓄電デバイスの充電容量を有効利用し、切り換え頻度を適切に低くすることができる。
【００４１】
＜電力増加切換制御＞
しかし、負荷１２の消費電力が増加する場合には、基本切換制御のように、負荷接続蓄電デバイスの端子電圧が０％のＳＯＣに応じた切換判定電圧以下に低下してから切り換えを行っていたのでは、負荷１２に供給する供給電力が不足するおそれがある。例えば、負荷接続蓄電デバイスのＳＯＣが０％に近づいた状態で、負荷１２の消費電力が増加すると、その後直ぐに切換えを行う必要があるが、切換えに要するタイムラグの間、負荷１２に供給する供給電力が不足するおそれがある。また、蓄電デバイスのＳＯＣが０％に近づくと、蓄電デバイスが放電可能な最大放電電力が低下するため、この状態で負荷１２の消費電力が増加すると、負荷１２に供給する供給電力が不足するおそれがある。
【００４２】
そこで、制御回路１３は、負荷１２の消費電力が増加するタイミングに合わせて、第１接続状態と第２接続状態とを切り換える電力増加切換制御を行うように構成されている。この構成によれば、負荷１２の消費電力が増加するタイミングに合わせて、充電されていた蓄電デバイスを負荷１２に切換え接続し、負荷１２に供給する供給電力が不足することを抑制できる。
【００４３】
本実施の形態では、制御回路１３は、負荷１２の消費電力が予め設定された切換判定電力以上に増加すると判定し、且つ、第１及び第２蓄電デバイス１０、１１の内、負荷１２に接続されている方の蓄電デバイス（負荷接続蓄電デバイス）の端子電圧が、直流電源２１（ＤＣ／ＤＣコンバータ４）に接続されている方の蓄電デバイス（電源接続蓄電デバイス）の端子電圧よりも低いと判定した場合に、第１接続状態と第２接続状態とを切り換えるように構成されている。
【００４４】
この構成によれば、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加する大消費電力時に、切り換えを行うことができる。そして、大消費電力時に、ＳＯＣが高い方の蓄電デバイスを負荷１２に切換え接続することができ、負荷１２の供給電力の不足をより確実に抑制できる。
【００４５】
負荷１２の消費電力が、直流電源２１（ＤＣ／ＤＣコンバータ４）が供給可能な最大供給電力以上に増加すると、直流電源２１を負荷１２に接続しても、負荷１２への供給電力が不足するため、端子電圧が高く、ＳＯＣが高い方の蓄電デバイスを負荷１２に接続し、供給電力を確保する必要がある。なお、ＳＯＣが所定値よりも高い充電デバイスの最大放電電力は、直流電源２１の最大供給電力よりも高くなる。
【００４６】
そこで、切換判定電力は、直流電源２１が供給可能な最大供給電力（本例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が変換可能な最大変換電力）に応じた電力に設定されている。この設定によれば、負荷１２の消費電力が、直流電源２１の最大供給電力以上に増加しても、端子電圧が高い方の蓄電デバイスを負荷１２に接続することにより、直流電源２１の最大供給電力以上の電力を負荷１２に供給し、供給電力が不足することを抑制できる。
【００４７】
本実施の形態では、上記のように、負荷１２は、切換判定電力以上に消費電力が増加する大消費電力負荷（本例では、電動パワーステアリング）を含んでいる。制御回路１３は、大消費電力負荷の動作情報に基づいて、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加するか否かを判定する。
【００４８】
上記のように、各負荷１２の制御回路から通信回線を介して制御回路１３に伝達される負荷１２の動作情報には、負荷１２が動作しているか否かの情報、負荷１２の消費電力の情報などが含まれる。本実施の形態では、制御回路１３は、電動パワーステアリングの制御回路から伝達された、操舵用のモータの動作情報に基づいて、操舵用のモータの消費電力が切換判定電力以上に増加するか否かを判定する。
【００４９】
例えば、制御回路１３は、操舵用のモータの出力トルクにより操舵を行っているという動作情報が伝達された場合は、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加すると判定する。一方、制御回路１３は、操舵用のモータの出力トルクにより操舵を行っていないという動作情報が伝達された場合は、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加しないと判定する。或いは、制御回路１３は、動作情報として伝達された操舵用のモータの消費電力が切換判定電力以上である場合は、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加すると判定する。一方、制御回路１３は、動作情報として伝達された操舵用のモータの消費電力が切換判定電力未満である場合は、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加しないと判定する。
【００５０】
このように、制御回路１３は、負荷１２の動作状態に応じて、第１接続状態と第２接続状態とを切り替えるように構成されている。
【００５１】
或いは、制御回路１３は、負荷１２に供給される供給電力を検出し、供給電力の検出値に基づいて、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加するか否かを判定するように構成されてもよい。この場合は、切換回路９と負荷１２との接続電線、又は第１及び第２蓄電デバイス１０、１１に電流センサが設けられ、電流センサの出力信号が制御回路１３に入力される。そして、制御回路１３は、電流センサの出力信号により検出した負荷１２に供給される電流と、負荷１２に接続されている負荷接続蓄電デバイスの端子電圧（又は、負荷１２への供給電圧Ｖｂｕｓ）と、に基づいて、負荷１２の供給電力の検出値を算出する。制御回路１３は、負荷１２の供給電力の検出値が切換判定電力以上である場合は、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加すると判定し、負荷１２の供給電力の検出値が切換判定電力未満である場合は、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加しないと判定する。
【００５２】
また、本実施の形態では、切換えのチャタリングが生じないように、端子電圧の比較判定にヒステリシスが設けられている。すなわち、制御回路１３は、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加すると判定し、且つ、負荷接続蓄電デバイスの端子電圧が、電源接続蓄電デバイスの端子電圧よりも、予め設定されたオフセット電圧以上低いと判定した場合に、第１接続状態と第２接続状態とを切り換えるように構成されている。
【００５３】
また、制御回路１３は、第１接続状態と第２接続状態とを切り換える際に、切換え前に直流電源２１に接続されている蓄電デバイスを負荷１２に接続した後、切換え前に負荷１２に接続されている蓄電デバイスを負荷１２から切断するように構成されている。この構成によれば、切換え時に、いずれの蓄電デバイスも負荷１２に接続されていない状態が生じないようにでき、負荷１２への電力供給経路に大容量のコンデンサを設けなくても、負荷１２への電力供給が途切れないようにできる。よって、大容量のコンデンサを設ける必要がなく、電源システムが大型化することを抑制できる。
【００５４】
例えば、切換え前が第１接続状態であり、第１蓄電デバイス１０が直流電源２１に接続され、第２蓄電デバイス１１が負荷１２に接続されている場合は、切り換える際に、第２スイッチ６をオンにして第１蓄電デバイス１０を負荷１２に接続した後、第４スイッチ８をオフにして第２蓄電デバイス１１を負荷１２から切断する。一方、切換え前が第２接続状態であり、第２蓄電デバイス１１が直流電源２１に接続され、第１蓄電デバイス１０が負荷１２に接続されている場合は、切り換える際に、第４スイッチ８をオンにして第２蓄電デバイス１１を負荷１２に接続した後、第２スイッチ６をオフにして第１蓄電デバイス１０を負荷１２から切断する。
【００５５】
＜フローチャート＞
以上で説明した、制御回路１３に係る基本切換制御及び電力増加切換制御の処理を、図５に示すフローチャートのように構成することができる。図５のフローチャートの処理は、演算処理装置が記憶装置に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行することにより、一定の演算周期毎に繰り返し実行される。
【００５６】
まず、ステップＳ０１で、制御回路１３は、負荷１２の消費電力が増加するか否かを判定する。本実施の形態では、制御回路１３は、上述したように、負荷１２の消費電力が予め設定された切換判定電力以上に増加するか否かを判定する。
【００５７】
制御回路１３は、負荷１２の消費電力が増加すると判定した場合（ステップＳ０１：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０２で、負荷接続蓄電デバイスの端子電圧が、電源接続蓄電デバイスの端子電圧よりも低いか否かを判定する。本実施の形態では、制御回路１３は、負荷接続蓄電デバイスの端子電圧が、電源接続蓄電デバイスの端子電圧よりも、予め設定されたオフセット電圧以上低いか否かを判定する。
【００５８】
制御回路１３は、負荷接続蓄電デバイスの端子電圧が電源接続蓄電デバイスの端子電圧よりも低いと判定した場合（ステップＳ０２：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０３で、第１接続状態と第２接続状態とを切り換えて、図５のフローチャートの処理を終える。
【００５９】
制御回路１３は、負荷１２の消費電力が増加しないと判定した場合（ステップＳ０１：Ｎｏ）、又は負荷接続蓄電デバイスの端子電圧が電源接続蓄電デバイスの端子電圧よりも低くないと判定した場合（ステップＳ０２：Ｎｏ）は、ステップＳ０４で、負荷接続蓄電デバイスの端子電圧が、切換判定電圧以下になったか否かを判定する。
【００６０】
制御回路１３は、負荷接続蓄電デバイスの端子電圧が切換判定電圧以下になったと判定した場合（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０３で、第１接続状態と第２接続状態とを切り換えて、図５のフローチャートの処理を終える。
【００６１】
一方、制御回路１３は、負荷接続蓄電デバイスの端子電圧が切換判定電圧以下になっていないと判定した場合（ステップＳ０４：Ｎｏ）は、切換え処理を行わずに、図５のフローチャートの処理を終える。
【００６２】
＜制御挙動＞
図６に切換制御の挙動を示す。時刻Ｔ０１までは、大消費電力負荷である電動パワーステアリングが動作しておらず、大消費電力負荷よりも消費電力が低い負荷１２が動作している。そのため、基本切換制御による第１接続状態と第２接続状態との切換えが行われている。時刻Ｔ０１で、電動パワーステアリングの動作が開始し、制御回路１３は、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加すると判定している（時刻Ｔ０１から時刻Ｔ０２）。この時、負荷接続蓄電デバイスとなっている第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２が、電源接続蓄電デバイスとなっている第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１よりも、オフセット電圧ΔＶ以上低いので、第１接続状態から第２接続状態に切り換えられ、ＳＯＣが高い第１蓄電デバイス１０が負荷１２に接続される。よって、消費電力の増加時に、負荷接続蓄電デバイスの端子電圧が切換判定電圧以下に低下する前に、予め、ＳＯＣが高い方の蓄電デバイスを負荷１２に切換え接続できており、負荷１２の供給電力の不足を抑制できている。時刻Ｔ０２で、電動パワーステアリングの動作が終了し、制御回路１３は、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加しないと判定し、電力増加切換制御による切換えを終了している。
【００６３】
時刻Ｔ０３で、電動パワーステアリングの動作が再び開始し、制御回路１３は、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加すると判定している（時刻Ｔ０３から時刻Ｔ０５）。この時、負荷接続蓄電デバイスとなっている第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２が、電源接続蓄電デバイスとなっている第１蓄電デバイス１０の端子電圧よりも、オフセット電圧ΔＶ以上低いので、第１接続状態から第２接続状態に切り換えられ、ＳＯＣが高い第１蓄電デバイス１０が負荷１２に接続される。その後、電動パワーステアリングの電力消費により第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１（ＳＯＣ）が低下し、直流電源２１からの電力供給により第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２（ＳＯＣ）が増加する。時刻Ｔ０４で、第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１が、第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２よりも、オフセット電圧ΔＶ以上低くなったので、第２接続状態から第１接続状態に切り換えられ、ＳＯＣが高い第２蓄電デバイス１１が負荷１２に接続されている。時刻Ｔ０５で、電動パワーステアリングの動作が終了し、制御回路１３は、負荷１２の消費電力が切換判定電力以上に増加しないと判定し、電力増加切換制御による切換えを終了している。
【００６４】
＜蓄電デバイスの故障時の切換え＞
制御回路１３は、第１及び第２蓄電デバイス１０、１１のいずれかが故障したと判定した場合は、故障した蓄電デバイスを負荷１２及び直流電源２１から切断すると共に、故障していない蓄電デバイスを負荷１２及び直流電源２１に接続する。この構成によれば、故障した蓄電デバイスを電源システムから完全に切り離すことができ、安全を確保することができる。また、故障していない蓄電デバイスを負荷１２及び直流電源２１に接続し、負荷１２の動作継続を維持することができ、電源システムの信頼性を向上させることができる。
【００６５】
例えば、制御回路１３は、第１蓄電デバイス１０が故障したと判定した場合は、第１スイッチ５及び第２スイッチ６をオフにして、故障した第１蓄電デバイス１０を負荷１２及び直流電源２１から切断すると共に、第３スイッチ７及び第４スイッチ８をオンにして、故障していない第２蓄電デバイス１１を負荷１２及び直流電源２１に接続する。一方、制御回路１３は、第２蓄電デバイス１１が故障したと判定した場合は、第３スイッチ７及び第４スイッチ８をオフにして、故障した第２蓄電デバイス１１を負荷１２及び直流電源２１から切断すると共に、第１スイッチ５及び第２スイッチ６をオンにして、故障していない第１蓄電デバイス１０を負荷１２及び直流電源２１に接続する。
【００６６】
制御回路１３は、端子電圧が、予め設定された正常電圧の範囲（本例では、１００％のＳＯＣから０％のＳＯＣに対応する、１４Ｖから１０．５Ｖの範囲）から外れた蓄電デバイスが故障したと判定する。
【００６７】
以上の説明では、電源蓄電デバイス３はリチウムイオンバッテリであり、第１及び第２蓄電デバイス１０、１１は鉛バッテリである場合を例として説明を行った。しかし、電源蓄電デバイス３、第１及び第２蓄電デバイス１０、１１は、それぞれ、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ、鉛バッテリ、キャパシタ等の任意の種類の蓄電デバイスとされてもよい。
【００６８】
また、第１及び第２蓄電デバイス１０、１１において、１００［％］のＳＯＣに相当する端子電圧が１４［Ｖ］であり、０［％］のＳＯＣに相当する端子電圧が１０．５［Ｖ］である場合を例として説明を行った。しかし、１００［％］及び０［％］のＳＯＣに相当する端子電圧は、１４［Ｖ］、１０．５［Ｖ］以外の電圧であってもよい。
【００６９】
また、直流電源２１は、電源蓄電デバイス３とＤＣ／ＤＣコンバータ４とにより構成されている場合を例として説明を行った。しかし、直流電源２１は、直流電力を供給可能な電源であれば、任意の種類の直流電源であってもよい。例えば、直流電源２１は、直流電力を充電及び放電可能な蓄電デバイスとされてもよく、後述する実施の形態２、３のように交流電源と交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータとにより構成されてもよい。
【００７０】
電源システムは、車輪駆動用のモータ１を備えた車両用の電源システムとされており、電源蓄電デバイス３は、モータ１の駆動用のバッテリとされ、負荷１２は、車載電装品とされている場合を例として説明を行った。しかし、電源システムは、車両用以外、例えば、発電設備、給電設備、工作機械などの電源システムとされてもよく、電源蓄電デバイス３は、発電された電力を蓄積する蓄電デバイス、外部から供給された電力を蓄積する蓄電デバイス、メインの蓄電デバイスなどとされてもよく、負荷１２は、車載電装品以外の任意の電気負荷とされてもよい。
【００７１】
大消費電力負荷は、電動パワーステアリングとされている場合を例として説明を行った。しかし、大消費電力負荷は、電動パワーステアリング以外の負荷、例えば、内燃機関を始動させるスタータモータ、車輪のブレーキ機構を駆動する電動アクチュエータ等とされてもよい。大消費電力負荷は、電動パワーステアリング、スタータモータ、及びブレーキ電動アクチュエータ等の複数の負荷とされ、複数の大消費電力負荷のいずれかが動作する場合に、電力増加切換制御が実行されてもよい。
【００７２】
スイッチ５〜８は、機械式のスイッチとされている場合を例として説明を行った。しかし、スイッチ５〜８は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチ素子とされてもよい。
【００７３】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の半導体スイッチ素子は、制御回路１３によりオンオフ制御されてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、電源装置２０に含まれてもよい。
【００７４】
２．実施の形態２
実施の形態２に係る電源装置２０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る電源装置２０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、電源システムが、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用の電源システムとされており、それに伴って各部の構成が異なっている。図７は、本実施の形態に係る電源装置２０、直流電源２１、及び負荷１２を備えた電源システムの概略構成図である。
【００７５】
本実施の形態では、直流電源２１が、交流安定化電源１４と、交流安定化電源１４から供給された交流電力を直流電力に変換して、切換回路９に出力するＡＣ／ＤＣコンバータ１５と、を備えている。交流安定化電源１４は、商用系統の交流電源であり、一定の交流電圧（例えば、１００Ｖ又は２００Ｖ）を供給する交流電源とされる。ＡＣ／ＤＣコンバータ１５は、交流電力を、一定の直流電圧（例えば、５Ｖ）の直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１５は、ダイオード等の整流素子、半導体スイッチ素子を備えており、半導体スイッチ素子は制御回路によりオンオフ制御される。
【００７６】
本実施の形態では、負荷は、ＦＡラインを制御する制御装置に設けられた、ＦＡラインの作業状態（各パラメータ）に関する情報を記憶する揮発性半導体メモリ１８とされている。
【００７７】
しかし、商用系統の交流安定化電源１４に、落雷などによる停電が発生した場合に、停電直前のＦＡライン作業状態（各パラメータ）の情報を揮発性半導体メモリ１８に記憶させる必要があり、そのためには、停電後も、揮発性半導体メモリ１８への電力供給を維持する必要がある。そのために、第１及び第２蓄電デバイス１６、１７を備えた電源装置２０が備えられている。
【００７８】
本実施の形態では、第１及び第２蓄電デバイス１６、１７には、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ−Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）が用いられている。スイッチ５〜８は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の半導体スイッチ素子とされており、制御回路１３の駆動信号により駆動される。
【００７９】
揮発性半導体メモリ１８は、揮発性半導体メモリ１８に情報を書き込む際に、情報を保持するための通常時よりも消費電力が増加するため、十分な電力を供給する必要がある。
【００８０】
そこで、実施の形態１と同様に、制御回路１３は、揮発性半導体メモリ１８の消費電力が増加するタイミングに合わせて、第１接続状態と第２接続状態とを切り換える電力増加切換制御を行うように構成されている。この構成によれば、揮発性半導体メモリ１８に情報を書き込むタイミングに合わせて、充電されていた蓄電デバイスを揮発性半導体メモリ１８に切換え接続し、供給電力が不足することを抑制し、確実に情報を書き込むことができる。
【００８１】
制御回路１３は、揮発性半導体メモリ１８の消費電力が予め設定された切換判定電力以上に増加すると判定し、且つ、第１及び第２蓄電デバイス１０、１１の内、揮発性半導体メモリ１８に接続されている方の蓄電デバイス（負荷接続蓄電デバイス）の端子電圧が、直流電源２１（ＡＣ／ＤＣコンバータ１５）に接続されている方の蓄電デバイス（電源接続蓄電デバイス）の端子電圧よりも低いと判定した場合に、第１接続状態と第２接続状態とを切り換えるように構成されている。揮発性半導体メモリ１８が、大消費電力負荷とされており、切換判定電力は、情報を保持する通常時の消費電力と、情報を書き込む時の消費電力との間の電力に設定されている。
【００８２】
或いは、停電等により直流電源２１の電力供給が停止した後に、揮発性半導体メモリ１８に情報が書き込まれるように構成されている場合は、制御回路１３は、直流電源２１の電力供給が停止した場合に、揮発性半導体メモリ１８の消費電力が増加すると判定し、第１接続状態と第２接続状態とを切り換えるように構成されてもよい。
【００８３】
なお、以上の説明では、第１及び第２蓄電デバイス１６、１７は、電気二重層コンデンサとされている場合を例として説明を行った。しかし、第１及び第２蓄電デバイス１６、１７は、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ、鉛バッテリ等の任意の種類の蓄電デバイスとされてもよい。
【００８４】
また、負荷は、揮発性半導体メモリ１８とされている場合を例として説明を行った。しかし、負荷は、不揮発性半導体メモリとされてもよく、或いは、半導体メモリを含む、ＦＡライン作業状態を管理する制御装置とされてもよい。
【００８５】
また、電源システムが、ＦＡ用の電源システムとされている場合を例として説明を行った。しかし、電源システムは、パーソナルコンピュータ、ネットワークサーバ等の任意の電気装置用の電源システムとされてもよい。
【００８６】
直流電源２１の電力供給が停止した後の切換制御を例として説明を行った。しかし、直流電源２１の電力供給中に、基本切換制御及び電力増加切換制御が行われてもよい。この場合は、切換判定電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１５が変換可能な最大変換電力に応じた電力に設定されてもよい。
【００８７】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１５の半導体スイッチ素子は、制御回路１３によりオンオフ制御されてもよい。ＡＣ／ＤＣコンバータ１５は、電源装置２０に含まれてもよい。
【００８８】
３．実施の形態３
実施の形態３に係る電源装置２０について説明する。上記の実施の形態２と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る電源システムは、実施の形態２と同様に、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用の電源システムとされているが、直流電源２１に設けられたＡＣ／ＤＣコンバータ１９が、双方向に電力を変換可能にされている点が異なる。すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバータ１９は、交流安定化電源１４から供給された交流電力を直流電力に変換して切換回路９に出力可能であり、切換回路９から供給された直流電力を交流電力に変換して交流安定化電源１４に出力可能である。ＡＣ／ＤＣコンバータ１９は、ダイオード等の整流素子、半導体スイッチ素子を備えており、半導体スイッチ素子は制御回路によりオンオフ制御される。図８は、本実施の形態に係る電源装置２０、直流電源２１、及び負荷１２を備えた電源システムの概略構成図である。
【００８９】
本実施の形態では、制御回路１３は、第１及び第２蓄電デバイス１６、１７から負荷（揮発性半導体メモリ１８）に、予め設定された判定休止期間以上電力を供給しない場合に、第１及び第２蓄電デバイス１６、１７のいずれか一方である放電対象蓄電デバイスをＡＣ／ＤＣコンバータ１９に接続し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１９によって放電対象蓄電デバイスから交流安定化電源１４に電力を変換させて、放電対象蓄電デバイスの蓄電電力を低くする（例えば、蓄電電力を０まで低下させる）。
【００９０】
例えば、制御回路１３は、第１蓄電デバイス１６を放電対象蓄電デバイスに設定した場合は、第１スイッチ５をオンにし、第２スイッチ６をオフにする。制御回路１３は、第２蓄電デバイス１７を放電対象蓄電デバイスに設定した場合は、第３スイッチ７をオンにし、第４スイッチ８をオフにする。
【００９１】
電気二重層コンデンサの寿命は、（１）コンデンサ素子温度（たとえば、周囲温度に内部自己温度上昇を加算したもの）と、（２）印加電圧の大きさが重要なパラメータである。上記の構成によれば、（２）の印加電圧について、休止時に蓄電電力を低くすることにより、蓄電デバイスを長寿命化させることができる。
【００９２】
一方、制御回路１３は、蓄電電力を低くしない方の蓄電デバイスである非放電対象蓄電デバイスを揮発性半導体メモリ１８に接続し、揮発性半導体メモリ１８に電力供給可能にする。例えば、制御回路１３は、第１蓄電デバイス１６を非放電対象蓄電デバイスに設定した場合は、第１スイッチ５をオフにし、第２スイッチ６をオンにする。制御回路１３は、第２蓄電デバイス１７を非放電対象蓄電デバイスに設定した場合は、第３スイッチ７をオフにし、第４スイッチ８をオンにする。
【００９３】
この構成によれば、揮発性半導体メモリ１８への電力供給が再開した場合に、非放電対象蓄電デバイスにより速やかに電力供給を行うことができる。
【００９４】
なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ１９の半導体スイッチ素子は、制御回路１３によりオンオフ制御されてもよい。ＡＣ／ＤＣコンバータ１９は、電源装置２０に含まれてもよい。
【００９５】
４．実施の形態４
実施の形態４に係る電源装置２０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略し、本実施の形態に係る電源システムと実施の形態１との差異について説明する。
【００９６】
本実施の形態では、第１蓄電デバイス１０の充電容量は、第２蓄電デバイス１１の充電容量よりも小さくされている。図９に本実施の形態に係る基本切換制御の挙動を示す。充電容量の差により、第１蓄電デバイス１０の端子電圧（ＳＯＣ）の放電時の傾きおよび充電時の傾きは、第２蓄電デバイス１１よりも大きくなっている。実施の形態１と同様に、負荷蓄電デバイスの端子電圧が、切換判定電圧以下になった時点で、第１接続状態と第２接続状態とが切り換わっている。第１接続状態と第２接続状態とを定期的に切り換えて、蓄電デバイスのＳＯＣを予め設定された範囲で繰り返し増減させることができている。よって、基本切換制御では、蓄電デバイスのＳＯＣの変化範囲を適切に設定することができ、蓄電デバイスの充電容量を有効利用できる。また、負荷１２への供給電圧Ｖｂｕｓとして、図４に示すより高い電圧を、同じ時間内で多くの回数供給可能となり、負荷１２に供給する電力不足を更に抑制することができる。
【００９７】
５．実施の形態５
実施の形態５に係る電源装置２０について説明する。上記の実施の形態４と同様の構成部分は説明を省略し、本実施の形態に係る電源システムと実施の形態４との差異について説明する。
【００９８】
本実施の形態でも、実施の形態４と同様に、第１蓄電デバイス１０の充電容量は、第２蓄電デバイス１１の充電容量よりも小さくなっている。図１０に本実施の形態に係る基本切換制御の挙動を示す。本実施の形態では、制御回路１３は、第１接続状態において負荷に接続されている第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２が、切換判定電圧以下になった場合に、第１接続状態から第２接続状態に切り換え、第２接続状態において負荷に接続されている第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１が、切換判定電圧に到達する前の周期で、第２接続状態から第１接続状態に切り換える基本切換制御を実行するように構成されている。すなわち、第１接続状態から第２接続状態に切り換えた後、第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１が、切換判定電圧に到達するまでの周期よりも短い周期で、第２接続状態から第１接続状態に切り換えられる。その結果、負荷１２への供給電圧Ｖｂｕｓの最大値は第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１の最大値（ＳＯＣ１００％）となり、負荷１２への供給電圧Ｖｂｕｓの最小値は、第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２の最小値（切換判定電圧）となる。すなわち、制御回路１３は、第１蓄電デバイス１０の端子電圧ＶＰｂＢ１の最大値と第２蓄電デバイス１１の端子電圧ＶＰｂＢ２の最小値との範囲の電圧を負荷１２に供給するように、第１接続状態と第２接続状態とを切り替える基本切換制御を実行している。
【００９９】
負荷１２への供給電圧Ｖｂｕｓは、図４に示すよりも高い電圧を、同じ時間内で多くの回数供給可能となり、負荷１２に供給する電力不足を更に抑制することができる。また、充電容量の小さい第１蓄電デバイス１０の下限ＳＯＣレベルを高められることにより、第１蓄電デバイス１０の充放電範囲を低減でき、第１蓄電デバイス１０の長寿命化を実現できる。
【０１００】
６．実施の形態６
実施の形態６に係る電源装置２０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略し、本実施の形態に係る電源システムと実施の形態１との差異について説明する。
【０１０１】
図１１に本実施の形態に係る基本切換制御の挙動を示す。本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、制御回路１３は、第１蓄電デバイス１０及び第２蓄電デバイス１１の内、負荷１２に接続されている方の蓄電デバイスの端子電圧が、切換判定電圧以下になった場合に、第１接続状態と第２接続状態とを切り換える基本切換制御を実行するように構成されている。しかし、実施の形態１とは異なり、制御回路１３は、負荷１２の消費電力が増加した場合に、切換判定電圧を増加させるように構成されている。その結果、第１接続状態と第２接続状態との切換周期を、負荷１２の消費電力が増加した後に、短くすることができる。負荷１２への供給電圧Ｖｂｕｓは、高い電圧を同じ時間内で多くの回数供給可能となり、負荷１２に供給する電力不足を更に抑制することができる。
【０１０２】
７．実施の形態７
実施の形態７に係る電源装置２０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略し、本実施の形態に係る電源システムと実施の形態１との差異について説明する。
【０１０３】
制御回路１３は、負荷１２の消費電力の増加状態が予め設定された特定増加状態になった場合に、図１２に示すように、直流電源２１と第１蓄電デバイス１０及び第２蓄電デバイス１１とを接続すると共に負荷１２と第１蓄電デバイス１０及び第２蓄電デバイス１１とを接続する第３接続状態に切り替えるように構成されている。例えば、制御回路１３は、負荷１２の消費電力が、切換判定電力よりも高い電力に設定された第３切換判定電力以上になった場合に、特定増加状態になったと判定する。負荷１２が過大な電力を要求している場合でも、第３接続状態に切り替えることにより、直流電源２１、第１蓄電デバイス１０、及び第２蓄電デバイス１１の供給可能な全ての電力を、負荷１２に供給することができ、負荷の動作下限電圧を下回ることなく、安定的に負荷の動作を継続させることが可能となる。
【０１０４】
本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
３  電源蓄電デバイス、４  ＤＣ／ＤＣコンバータ、５  第１スイッチ、６  第２スイッチ、７  第３スイッチ、８  第４スイッチ、９  切換回路、１０、１６  第１蓄電デバイス、１１、１７  第２蓄電デバイス、１２、１８  負荷、１３  制御回路、１４  交流安定化電源、１５、１９  ＡＣ／ＤＣコンバータ、２０  電源装置、２１  直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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