特開 2023-79064 バックアップ電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023079064

(43)【公開日】2023-06-07

(54)【発明の名称】バックアップ電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20230531BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20230531BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06 110

H02J1/00 306L

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021192486

(22)【出願日】2021-11-26

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】明石 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】永冨 雄太

(72)【発明者】

【氏名】中村 政富美

(72)【発明者】

【氏名】中世 政利

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 義宏

【テーマコード（参考）】

5G015

5G165

【Ｆターム（参考）】

5G015FA16

5G015GB05

5G015HA15

5G015HA16

5G015JA08

5G015JA60

5G165CA01

5G165DA01

5G165DA02

5G165EA02

5G165HA16

5G165JA04

(57)【要約】

【課題】回路の小型化を図ったバックアップ電源システムを提供する。
【解決手段】第１のトランジスタＴｒ１３と第２のトランジスタＴｒ１４とは、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のソースと基準電位との間に直列に接続され、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のゲートにそれぞれのエミッタが接続される。第１ドライブ回路２１は、電流指令値Ｓ１１と第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流の電流値とに基づく駆動信号Ｓ１２を第１及び第２のトランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４のベースに出力することによって第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で動作させる。第２ドライブ回路２２は、第２のトランジスタＴｒ１４のコレクタ・ベース間に接続された第１のスイッチング素子Ｑ１４を有する。制御部１０から入力されるオン信号Ｓｏｎによって第１のスイッチング素子Ｑ１４がオンになると第２の電界効果トランジスタＳＷ３がオンになる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主電源が接続される第１接続端子と、
負荷が接続される第２接続端子と、
前記第１接続端子と前記第２接続端子との間に接続される第１の電界効果トランジスタと、
前記第１の電界効果トランジスタ及び前記第２接続端子の接続点と蓄電デバイスとの間に接続されるＮチャネル型の第２の電界効果トランジスタと、
制御部と、
前記第２の電界効果トランジスタを駆動するドライブ回路と、を備え、
前記主電源が失陥していない非失陥状態において、前記制御部は、前記第１の電界効果トランジスタをオンに制御し、前記ドライブ回路を制御して前記第２の電界効果トランジスタを能動領域で動作させることによって、前記主電源から前記第１の電界効果トランジスタと前記第２の電界効果トランジスタとを通る充電経路を介して前記蓄電デバイスを充電し、
前記主電源が失陥している失陥状態において、前記制御部は、前記第１の電界効果トランジスタをオフに制御し、前記ドライブ回路を制御して前記第２の電界効果トランジスタをオンに制御することによって、前記蓄電デバイスから前記第２の電界効果トランジスタを通るバックアップ経路を介して前記負荷に電力を供給し、
前記ドライブ回路は、
制御電源の正極と負極との間に直列に接続されて、前記第２の電界効果トランジスタのゲートにそれぞれのエミッタが接続された第１のトランジスタと第２のトランジスタとのプッシュプル回路と、
前記第２の電界効果トランジスタを能動領域で動作させるための第１ドライブ回路と、
前記第２の電界効果トランジスタをオンにする第２ドライブ回路と、
前記第２の電界効果トランジスタをオフにする第３ドライブ回路と、を有し、
前記第１ドライブ回路は、前記制御部から入力される電流指令値と前記第２の電界効果トランジスタに流れる電流の電流値とに基づく駆動信号を前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタのベースに出力することによって前記第２の電界効果トランジスタを能動領域で動作させ、
前記第２ドライブ回路は、前記第１のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続され、前記制御部から入力されるオン信号によってオンになる第１のスイッチング素子を有する、
バックアップ電源システム。

【請求項2】

前記第３ドライブ回路は、前記第２のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続されたインピーダンス要素を有する、
請求項１に記載のバックアップ電源システム。

【請求項3】

前記第３ドライブ回路は、前記第２のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続された第２のスイッチング素子を有し、
前記第２のスイッチング素子が前記制御部から入力されるオフ信号によってオンになることで、前記第２の電界効果トランジスタがオフになる、
請求項１に記載のバックアップ電源システム。

【請求項4】

前記第３ドライブ回路は、
前記第２のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続されたインピーダンス要素と、
前記第２のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続された第２のスイッチング素子と、を有し、
前記第２のスイッチング素子が前記制御部から入力されるオフ信号によってオンになることで、前記第２の電界効果トランジスタがオフになる、
請求項１に記載のバックアップ電源システム。

【請求項5】

主電源が接続される第１接続端子と、
負荷が接続される第２接続端子と、
前記第１接続端子と前記第２接続端子との間に接続される第１の電界効果トランジスタと、
前記第１の電界効果トランジスタ及び前記第２接続端子の接続点と蓄電デバイスとの間に接続されるＰチャネル型の第２の電界効果トランジスタと、
制御部と、
前記第２の電界効果トランジスタを駆動するドライブ回路と、を備え、
前記主電源が失陥していない非失陥状態において、前記制御部は、前記第１の電界効果トランジスタをオンに制御し、前記ドライブ回路を制御して前記第２の電界効果トランジスタを能動領域で動作させることによって、前記主電源から前記第１の電界効果トランジスタと前記第２の電界効果トランジスタとを通る充電経路を介して前記蓄電デバイスを充電し、
前記主電源が失陥している失陥状態において、前記制御部は、前記第１の電界効果トランジスタをオフに制御し、前記ドライブ回路を制御して前記第２の電界効果トランジスタをオンに制御することによって、前記蓄電デバイスから前記第２の電界効果トランジスタを通るバックアップ経路を介して前記負荷に電力を供給し、
前記ドライブ回路は、
前記第２の電界効果トランジスタのソースと基準電位との間に直列に接続されて、前記第２の電界効果トランジスタのゲートにそれぞれのエミッタが接続された第１のトランジスタと第２のトランジスタとのプッシュプル回路と、
前記第２の電界効果トランジスタを能動領域で動作させる第１ドライブ回路と、
前記第２の電界効果トランジスタをオンにする第２ドライブ回路と、
前記第２の電界効果トランジスタをオフにする第３ドライブ回路と、を有し、
前記第１ドライブ回路は、前記制御部から入力される電流指令値と前記第２の電界効果トランジスタに流れる電流の電流値とに基づく駆動信号を前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタのベースに出力することによって前記第２の電界効果トランジスタを能動領域で動作させ、
前記第２ドライブ回路は、前記第２のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続され、前記制御部から入力されるオン信号によってオンになる第１のスイッチング素子を有する、
バックアップ電源システム。

【請求項6】

前記第３ドライブ回路は、前記第１のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続されたインピーダンス要素を有する、
請求項５に記載のバックアップ電源システム。

【請求項7】

前記第３ドライブ回路は、前記第１のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続された第２のスイッチング素子を有し、
前記第２のスイッチング素子が前記制御部から入力されるオフ信号によってオンになることで、前記第２の電界効果トランジスタがオフになる、
請求項５に記載のバックアップ電源システム。

【請求項8】

前記第３ドライブ回路は、
前記第１のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続されたインピーダンス要素と、
前記第１のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続された第２のスイッチング素子と、を有し、
前記第２のスイッチング素子が前記制御部から入力されるオフ信号によってオンになることで、前記第２の電界効果トランジスタがオフになる、
請求項５に記載のバックアップ電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、バックアップ電源システムに関する。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するバックアップ電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、主電源部の電源バックアップユニットを開示する。特許文献１に記載の電源バックアップユニットは、主電源部から、ダイオードと、電流制御スイッチを構成するＰチャネルＦＥＴと、充電制御回路を構成するＰチャネルＦＥＴとを介して補助電源部を充電する充電経路を有している。補助電源部から、負荷である電子制御部に電力供給を行う場合は、補助電源部から、充電制御回路を構成するＰチャネルＦＥＴに並列接続されたダイオードと、電流制御スイッチを構成するＰチャネルＦＥＴとを経由するバップアップ経路を介して電子制御部に電力供給を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－６０９５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記構成の電源バックアップユニット（バックアップ電源システム）において、電流制御スイッチを構成するＰチャネルＦＥＴ、及び充電制御回路を構成するＰチャネルＦＥＴ等を駆動する回路を小型化したいという要望があった。

【0005】

本開示の目的は、回路の小型化を図ったバックアップ電源システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様のバックアップ電源システムは、第１接続端子と、第２接続端子と、第１の電界効果トランジスタと、Ｎチャネル型の第２の電界効果トランジスタと、制御部と、ドライブ回路と、を備える。前記第１接続端子には主電源が接続される。前記第２接続端子には負荷が接続される。前記第１の電界効果トランジスタは、前記第１接続端子と前記第２接続端子との間に接続される。前記第２の電界効果トランジスタは、前記第１の電界効果トランジスタ及び前記第２接続端子の接続点と蓄電デバイスとの間に接続される。前記ドライブ回路は前記第２の電界効果トランジスタを駆動する。前記主電源が失陥していない非失陥状態において、前記制御部は、前記第１の電界効果トランジスタをオンに制御し、前記ドライブ回路を制御して前記第２の電界効果トランジスタを能動領域で動作させることによって、充電経路を介して前記蓄電デバイスを充電する。前記充電経路は、前記主電源から前記第１の電界効果トランジスタと前記第２の電界効果トランジスタとを通る経路である。前記主電源が失陥している失陥状態において、前記制御部は、前記第１の電界効果トランジスタをオフに制御し、前記ドライブ回路を制御して前記第２の電界効果トランジスタをオンに制御することによって、バックアップ経路を介して前記負荷に電力を供給する。前記バックアップ経路は、前記蓄電デバイスから前記第２の電界効果トランジスタを通る経路である。前記ドライブ回路は、第１のトランジスタと第２のトランジスタとのプッシュプル回路と、第１ドライブ回路と、第２ドライブ回路と、第３ドライブ回路と、を有する。前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとの前記プッシュプル回路は、制御電源の正極と負極との間に直列に接続される。前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとは、前記第２の電界効果トランジスタのゲートにそれぞれのエミッタが接続されている。前記第２ドライブ回路は前記第２の電界効果トランジスタをオンにする。前記第３ドライブ回路は前記第２の電界効果トランジスタをオフにする。前記第１ドライブ回路は、前記制御部から入力される電流指令値と前記第２の電界効果トランジスタに流れる電流の電流値とに基づく駆動信号を前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタのベースに出力することによって前記第２の電界効果トランジスタを能動領域で動作させる。前記第２ドライブ回路は、前記第１のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続され、前記制御部から入力されるオン信号によってオンになる第１のスイッチング素子を有する。

【0007】

本開示の一態様のバックアップ電源システムは、第１接続端子と、第２接続端子と、第１の電界効果トランジスタと、Ｐチャネル型の第２の電界効果トランジスタと、制御部と、ドライブ回路と、を備える。前記第１接続端子には主電源が接続される。前記第２接続端子には負荷が接続される。前記第１の電界効果トランジスタは、前記第１接続端子と前記第２接続端子との間に接続される。前記第２の電界効果トランジスタは、前記第１の電界効果トランジスタ及び前記第２接続端子の接続点と蓄電デバイスとの間に接続される。前記ドライブ回路は前記第２の電界効果トランジスタを駆動する。前記主電源が失陥していない非失陥状態において、前記制御部は、前記第１の電界効果トランジスタをオンに制御し、前記ドライブ回路を制御して前記第２の電界効果トランジスタを能動領域で動作させることによって、充電経路を介して前記蓄電デバイスを充電する。前記充電経路は、前記主電源から前記第１の電界効果トランジスタと前記第２の電界効果トランジスタとを通る経路である。前記主電源が失陥している失陥状態において、前記制御部は、前記第１の電界効果トランジスタをオフに制御し、前記ドライブ回路を制御して前記第２の電界効果トランジスタをオンに制御することによって、バックアップ経路を介して前記負荷に電力を供給する。前記バックアップ経路は、前記蓄電デバイスから前記第２の電界効果トランジスタを通る経路である。前記ドライブ回路は、第１のトランジスタと第２のトランジスタとのプッシュプル回路と、第１ドライブ回路と、第２ドライブ回路と、第３ドライブ回路と、を有する。前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとの前記プッシュプル回路は、前記第２の電界効果トランジスタのソースと基準電位との間に直列に接続される。前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとは、前記第２の電界効果トランジスタのゲートにそれぞれのエミッタが接続されている。前記第２ドライブ回路は前記第２の電界効果トランジスタをオンにする。前記第３ドライブ回路は前記第２の電界効果トランジスタをオフにする。前記第１ドライブ回路は、前記制御部から入力される電流指令値と前記第２の電界効果トランジスタに流れる電流の電流値とに基づく駆動信号を前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタのベースに出力することによって前記第２の電界効果トランジスタを能動領域で動作させる。前記第２ドライブ回路は、前記第２のトランジスタのコレクタ・ベース間に接続され、前記制御部から入力されるオン信号によってオンになる第１のスイッチング素子を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、回路の小型化を図ったバックアップ電源システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示の実施形態１に係るバックアップ電源システムの概要を示す回路図である。

【図2】図２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3】図３は、同上のバックアップ電源システムの具体回路図である。

【図4】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説明図である。

【図5】図５は、同上のバックアップ電源システムの動作を説明する説明図である。

【図6】図６は、本開示の実施形態２に係るバックアップ電源システムの具体回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

（実施形態１）
（１）概要
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接続端子Ｔ１と、第２接続端子Ｔ２と、第１の電界効果トランジスタＳＷ１と、電界効果トランジスタＳＷ２と、第２の電界効果トランジスタＳＷ３と、制御部１０と、を備える。また、バックアップ電源システム１は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を駆動するドライブ回路２０を更に備える。なお、ドライブ回路２０については「（２．１）構成」において詳しく説明する。また、以下では、第１の電界効果トランジスタＳＷ１を電界効果トランジスタＳＷ１と略称し、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を電界効果トランジスタＳＷ３と略称する場合もある。

【0012】

第１接続端子Ｔ１には主電源２が接続される。第２接続端子Ｔ２には負荷４が接続される。第１の電界効果トランジスタＳＷ１は、第１接続端子Ｔ１と第２接続端子Ｔ２との間に接続される。電界効果トランジスタＳＷ２及びＰチャネル型の第２の電界効果トランジスタＳＷ３の直列回路は、第１の電界効果トランジスタＳＷ１及び第２接続端子Ｔ２の接続点Ｐ１と蓄電デバイス３との間に接続される。電界効果トランジスタＳＷ２が備えるボディダイオードＤ２は、接続点Ｐ１から蓄電デバイス３に電流が流れる向きに接続され、第２の電界効果トランジスタＳＷ３が備えるボディダイオードＤ３は、蓄電デバイス３から接続点Ｐ１に電流が流れる向きに接続される。

【0013】

主電源２が失陥していない非失陥状態において、制御部１０は、第１の電界効果トランジスタＳＷ１をオンに制御し、ドライブ回路２０を制御して第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で動作させることによって、充電経路ＲＴ１を介して蓄電デバイス３を充電する。充電経路ＲＴ１は、主電源２から第１の電界効果トランジスタＳＷ１と電界効果トランジスタＳＷ２と第２の電界効果トランジスタＳＷ３とを通って蓄電デバイス３に電流が流れる経路である。また、主電源２が失陥している失陥状態において、制御部１０が、第１の電界効果トランジスタＳＷ１をオフ、電界効果トランジスタＳＷ２をオンに制御し、ドライブ回路２０を制御して第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンにすることによって、蓄電デバイス３からバックアップ経路ＲＴ２を介して負荷４に電力を供給する。失陥状態において、蓄電デバイス３からの放電電流が負荷４に流れる経路は、バックアップ経路ＲＴ２を含み得る。バックアップ経路ＲＴ２は、蓄電デバイス３から第２の電界効果トランジスタＳＷ３と電界効果トランジスタＳＷ２とを通って負荷４に電流が流れる経路である。

【0014】

非失陥状態では、主電源２から第１の電界効果トランジスタＳＷ１を介して負荷４に電力が供給され、主電源２から蓄電デバイス３に充電電流が流れて蓄電デバイス３が充電される。本実施形態のバックアップ電源システム１は、失陥状態において、蓄電デバイス３から負荷４に給電するために用いられる。

【0015】

ここにおいて、主電源２が失陥する失陥状態とは、主電源２の故障、劣化又は断線等によって、主電源２から負荷４への電力の供給が停止している状態である。主電源２が失陥していない非失陥状態は、主電源２から負荷４に電力が供給され、負荷４が主電源２から供給される電力で動作可能な状態である。制御部１０が電界効果トランジスタＳＷ１～ＳＷ３をオンに制御するとは、電界効果トランジスタＳＷ１～ＳＷ３を飽和領域で動作させることをいう。また、制御部１０が電界効果トランジスタＳＷ１～ＳＷ３をオフに制御するとは、電界効果トランジスタＳＷ１～ＳＷ３を遮断領域で動作させることをいう。なお、電界効果トランジスタＳＷ１～ＳＷ３が遮断領域に制御されている状態でも、電界効果トランジスタＳＷ１～ＳＷ３はボディダイオードＤ１～Ｄ３を備えているため、ボディダイオードＤ１～Ｄ３を介して順方向の電流を流すことができる。

【0016】

また、制御部１０は、蓄電デバイス３に流れる充電電流を制御するために第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で動作させる。制御部１０は、例えば、蓄電デバイス３の充電電圧が所定の目標値（目標電圧値）に到達するまでは電流制御を実行する。また、制御部１０は、例えば、蓄電デバイス３の充電電圧が目標値に到達した後は、セルの内部抵抗成分による放電で電圧が低下しないように定電圧制御を実行して、充電電圧を一定に維持する制御（例えばトリクル充電）を行う。制御部１０は、電流制御又は定電圧制御を実行するために、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を飽和領域又は能動領域（線形領域）で動作させ、第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流の大きさを制御する。

【0017】

上述のように、本実施形態のバックアップ電源システム１は、充電経路ＲＴ１とバックアップ経路ＲＴ２とで電界効果トランジスタＳＷ２と第２の電界効果トランジスタＳＷ３とを共用しているので、電界効果トランジスタの個数を削減できる。したがって、回路基板において電界効果トランジスタを実装する実装スペースを小さくでき、回路基板の小型化を実現できるという利点がある。

【0018】

また、充電経路ＲＴ１は、主電源２から第１の電界効果トランジスタＳＷ１と電界効果トランジスタＳＷ２と第２の電界効果トランジスタＳＷ３とを通って蓄電デバイス３に電流が流れる経路である。第１の電界効果トランジスタＳＷ１と電界効果トランジスタＳＷ２とをオンにすれば、ダイオードの順方向電圧による電圧降下が発生しない。また、制御部１０は第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で動作させるので、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のオン抵抗は小さく、第２の電界効果トランジスタＳＷ３で発生する電圧降下はダイオードの順方向電圧に比べて小さくなる。したがって、充電経路ＲＴ１を介して蓄電デバイス３を充電する場合に、ダイオードの順方向電圧による電圧降下が発生しないので、蓄電デバイス３の充電電圧の低下を抑制できる。

【0019】

また、バックアップ経路ＲＴ２は、蓄電デバイス３から第２の電界効果トランジスタＳＷ３と電界効果トランジスタＳＷ２とを通って負荷４に電流が流れる経路である。第２の電界効果トランジスタＳＷ３と電界効果トランジスタＳＷ２とをオンにすれば、ダイオードの順方向電圧による電圧降下が発生しないので、負荷４に供給する電圧の低下を抑制できる。

【0020】

このように、充電経路ＲＴ１及びバックアップ経路ＲＴ２のそれぞれでダイオードの順方向電圧による電圧降下が発生しないので、バックアップ給電を行う場合に負荷４に供給する電圧の低下を抑制できるという利点がある。

【0021】

（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について図面を参照して詳しく説明する。

【0022】

（２．１）構成
図２は、上述した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接続端子Ｔ１と、第２接続端子Ｔ２と、第１の電界効果トランジスタＳＷ１と、電界効果トランジスタＳＷ２と、第２の電界効果トランジスタＳＷ３と、制御部１０と、蓄電デバイス３と、ドライブ回路２０と、を備える。また、バックアップ電源システム１は、電流検出抵抗Ｒ１と、失陥検知部１１と、充電電圧検出部１４と、を更に備えている。

【0023】

蓄電デバイス３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）である。蓄電デバイス３は、電気的に並列又は、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し、電気的に並列かつ直列に接続された複数の蓄電装置（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、蓄電デバイス３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。

【0024】

第１接続端子Ｔ１には、車両が備える主スイッチＭＳ１を介して、車両のバッテリのような主電源２が接続されている。主スイッチＭＳ１がオンになると、主電源２から主スイッチＭＳ１を介して第１接続端子Ｔ１に電源電圧Ｖ１が入力される。

【0025】

第２接続端子Ｔ２には、負荷４が接続される。負荷４は、例えば車両に搭載された電動ブレーキシステムである。なお、負荷４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装置でもよい。

【0026】

電界効果トランジスタＳＷ１～ＳＷ３は、例えばＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。

【0027】

第１の電界効果トランジスタＳＷ１のドレインは第１接続端子Ｔ１に接続され、第１の電界効果トランジスタＳＷ１のソースは第２接続端子Ｔ２に接続されている。第１の電界効果トランジスタＳＷ１のボディダイオードＤ１は、第１接続端子Ｔ１から第２接続端子Ｔ２に電流が流れる向きに接続されている。

【0028】

電界効果トランジスタＳＷ２のドレインは接続点Ｐ１に接続され、電界効果トランジスタＳＷ２のソースは電流検出抵抗Ｒ１を介して第２の電界効果トランジスタＳＷ３のソースに接続されている。第２の電界効果トランジスタＳＷ３のドレインは蓄電デバイス３の正極側の端子に接続されている。蓄電デバイス３の負極側の端子はバックアップ電源システム１の基準電位に接続されている。ここで、電界効果トランジスタＳＷ２がオフの状態では、電界効果トランジスタＳＷ２のボディダイオードＤ２が、蓄電デバイス３から接続点Ｐ１に向かって電流が流れるのを阻止する。また、第２の電界効果トランジスタＳＷ３がオフの状態では、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のボディダイオードＤ３が、接続点Ｐ１から蓄電デバイス３に向かって電流が流れるのを阻止する。

【0029】

失陥検知部１１は、検出部１２と、比較部１３と、を備える。

【0030】

検出部１２は、第１接続端子Ｔ１に入力される電源電圧Ｖ１の電圧値を検出する。

【0031】

比較部１３は、検出部１２によって検出された電源電圧Ｖ１の電圧値と閾値との高低を比較することによって、主電源２が失陥している失陥状態であるか主電源２が失陥していない非失陥状態であるかを検出する。比較部１３は、失陥状態又は非失陥状態の検出結果を制御部１０に出力する。

【0032】

閾値は、非失陥状態とみなせる電圧範囲の下限値であり、例えば、主電源２の定格電圧よりも低い値に設定されている。なお、閾値は、失陥状態が発生したことを検知するための第１閾値と、失陥状態から非失陥状態に復帰したことを検知する第２閾値とを含んでもよい。第１閾値と第２閾値とは同じ値でもよいし、異なる値でもよい。

【0033】

充電電圧検出部１４は、検出部１５と、比較部１６と、を備える。

【0034】

検出部１５は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３と蓄電デバイス３との接続点の電圧値、つまり蓄電デバイス３の両端間の電圧である充電電圧Ｖ２の電圧値を検出する。

【0035】

比較部１６は、検出部１５によって検出された充電電圧Ｖ２の電圧値と目標電圧値との高低を比較し、比較結果を制御部１０に出力する。

【0036】

制御部１０は、第１の電界効果トランジスタＳＷ１、電界効果トランジスタＳＷ２、及び第２の電界効果トランジスタＳＷ３を制御する。なお、制御部１０は、ドライブ回路２０の動作を制御することによって、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を制御する。

【0037】

ここで、ドライブ回路２０の具体回路を図３等に基づいて説明する。なお、図３では主スイッチＭＳ１、失陥検知部１１、及び充電電圧検出部１４の図示を省略している。

【0038】

ドライブ回路２０は、プッシュプル回路２４と、第１ドライブ回路２１と、第２ドライブ回路２２と、第３ドライブ回路２３と、を備える。

【0039】

プッシュプル回路２４は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のソースと基準電位との間に直列に接続された第１のトランジスタＴｒ１３と第２のトランジスタＴｒ１４とを有する。第１のトランジスタＴｒ１３は例えばｎｐｎ形のバイポーラトランジスタ、第２のトランジスタＴｒ１４はｐｎｐ形のバイポーラトランジスタである。第１のトランジスタＴｒ１３と第２のトランジスタＴｒ１４とは、ベース同士が接続されるとともに、エミッタ同士が接続されており、第１のトランジスタＴｒ１３と第２のトランジスタＴｒ１４とでプッシュプル回路２４が構成されている。第１のトランジスタＴｒ１３及び第２のトランジスタＴｒ１４のそれぞれのエミッタは第２の電界効果トランジスタＳＷ３のゲートに接続されている。

【0040】

第１ドライブ回路２１は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で動作させる。第１ドライブ回路２１は、例えば、電流検出アンプＡ１１と、差動アンプＡ１２と、基準電圧源Ｖ１０と、を備えている。

【0041】

電流検出アンプＡ１１は、電流検出抵抗Ｒ１の両端電圧を増幅し、第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流（蓄電デバイス３に流れる充電電流、又は蓄電デバイス３から流れる放電電流）の大きさに比例した電圧を出力する。

【0042】

基準電圧源Ｖ１０は、出力電圧が可変の電圧源である。基準電圧源Ｖ１０は、制御部１０から入力される電流指令値Ｓ１１に応じて、電流指令値Ｓ１１に比例した大きさの直流電圧を出力する。

【0043】

差動アンプＡ１２は、電流検出アンプＡ１１の出力電圧と基準電圧源Ｖ１０の出力電圧との差電圧に比例した電圧信号である駆動信号Ｓ１２を出力する。差動アンプＡ１２の出力端子は、抵抗Ｒ１３を介して、第１のトランジスタＴｒ１３及び第２のトランジスタＴｒ１４のベースに接続されている。

【0044】

このように、第１ドライブ回路２１は、制御部１０から入力される電流指令値Ｓ１１と第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流の電流値とに基づく駆動信号Ｓ１２を、第１のトランジスタＴｒ１３及び第２のトランジスタＴｒ１４のベースに出力することによって第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で動作させる。

【0045】

ここで、第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流の電流値が、電流指令値Ｓ１１に対応する電流値よりも高ければ、電流検出アンプＡ１１の出力電圧が基準電圧源Ｖ１０の出力電圧よりも高くなる。この場合、差動アンプＡ１２から出力される駆動信号Ｓ１２の電圧値が上昇し、プッシュプル回路２４の出力電圧が上昇するので、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のゲート・ソース間電圧が低下して、第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流が低下する。

【0046】

また、第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流の電流値が、電流指令値Ｓ１１に対応する電流値よりも低くなると、電流検出アンプＡ１１の出力電圧が基準電圧源Ｖ１０の出力電圧よりも低くなる。この場合、差動アンプＡ１２から出力される駆動信号Ｓ１２の電圧値が低下し、プッシュプル回路２４の出力電圧が低下するので、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のゲート・ソース間電圧が増加して、第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流が増加する。

【0047】

つまり、第１ドライブ回路２１は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流が電流指令値Ｓ１１に応じた電流値となるように、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域（線形領域）で制御する。

【0048】

第２ドライブ回路２２は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンにする。第２ドライブ回路２２は、第２のトランジスタＴｒ１４のコレクタ・ベース間に接続され、制御部１０から入力されるオン信号Ｓｏｎによってオンになる第１のスイッチング素子Ｑ１４を有する。第１のスイッチング素子Ｑ１４は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴで構成されている。

【0049】

第１のスイッチング素子Ｑ１４は、制御部１０から入力されるオン信号Ｓｏｎによってオンになる。第１のスイッチング素子Ｑ１４がオンになると、第１のトランジスタＴｒ１３及び第２のトランジスタＴｒ１４のベース電位が基準電位となり、プッシュプル回路２４の出力電圧が基準電位に等しくなる。これにより、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のゲート・ソース間にピンチオフ電圧を超える電圧が印加され、第２の電界効果トランジスタＳＷ３が飽和状態で動作、つまりオンになる。第１のスイッチング素子Ｑ１４は第２のトランジスタＴｒ１４の後段に設けられているので、第２の電界効果トランジスタＳＷ３の電極間にスイッチング素子を接続する場合に比べて、第１のスイッチング素子Ｑ１４を小容量のスイッチング素子で実現でき、回路の小型化を図ることができる。

【0050】

第３ドライブ回路２３は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにする。

【0051】

第３ドライブ回路２３は、第１のトランジスタＴｒ１３のコレクタ・ベース間に接続されたインピーダンス要素（例えば抵抗Ｒ１４）と、第１のトランジスタＴｒ１３のコレクタ・ベース間に接続された第２のスイッチング素子Ｑ１３と、を有する。第２のスイッチング素子Ｑ１３が制御部１０から入力されるオフ信号Ｓｏｆｆによってオンになることで、第２の電界効果トランジスタＳＷ３がオフになる。第２のスイッチング素子Ｑ１３は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴで構成されている。インピーダンス要素は例えば抵抗Ｒ１４であるが、インピーダンス成分を有する回路素子であれば、抵抗以外でもよい。

【0052】

第２のスイッチング素子Ｑ１３は、制御部１０から入力されるオフ信号Ｓｏｆｆによってオンになる。第２のスイッチング素子Ｑ１３がオンになると、第１のトランジスタＴｒ１３及び第２のトランジスタＴｒ１４のベース電位が第２の電界効果トランジスタＳＷ３のソースの電位に等しくなり、プッシュプル回路２４の出力電圧も第２の電界効果トランジスタＳＷ３のソースの電位に等しくなる。これにより、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のゲート・ソース間電圧がほぼゼロになり、第２の電界効果トランジスタＳＷ３が遮断領域で動作、つまりオフになる。

【0053】

第２のスイッチング素子Ｑ１３は、第１のトランジスタＴｒ１３の後段に設けられているので、第２の電界効果トランジスタＳＷ３の電極間にスイッチング素子を接続する場合に比べて、第２のスイッチング素子Ｑ１３を小容量のスイッチング素子で実現でき、回路の小型化を図ることができる。

【0054】

（２．２）動作説明
実施形態１のバックアップ電源システム１の動作を図１～図５等に基づいて説明する。

【0055】

（２．２．１）充電中に失陥が発生した場合の動作
蓄電デバイス３の充電中に主電源２が失陥した場合のバックアップ電源システム１の動作を図４等に基づいて説明する。

【0056】

時点ｔ１０１で主スイッチＭＳ１がオンになると、バックアップ電源システム１に主電源２から電源電圧Ｖ１が供給される。時点ｔ１０１から時点ｔ１０３までは電源電圧Ｖ１の電圧値が所定の閾値Ｌｖ１を超えているので、失陥検知部１１は、主電源２が非失陥状態であると検知する。制御部１０は、失陥検知部１１が非失陥状態を検知している間（時点ｔ１０１から時点ｔ１０３までの間）は、第１の電界効果トランジスタＳＷ１をオンに制御する。また、時点ｔ１０１から時点ｔ１０２までの第１期間では、蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２の電圧値が目標電圧値Ｌｖ２以下であるので、制御部１０は、電界効果トランジスタＳＷ２をオンに制御する。また制御部１０は、充電電圧検出部１４の検出結果に基づいて、蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２の電圧値を目標電圧値Ｌｖ２に制御するように、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で制御する。これにより、主電源２から充電経路ＲＴ１を介して蓄電デバイス３に充電電流が流れ、蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２が徐々に増加する。

【0057】

時点ｔ１０２において蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２が目標電圧値Ｌｖ２に達すると、制御部１０は、充電電圧検出部１４の検出結果に基づいて、第１の電界効果トランジスタＳＷ１をオン、電界効果トランジスタＳＷ２をオフに制御する。また、充電電圧Ｖ２が目標電圧値Ｌｖ２に達した時点ｔ１０２から時点ｔ１０３までの第２期間では、制御部１０は、蓄電デバイス３のセルの内部抵抗成分による放電で充電電圧が低下しないよう、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で制御する。

【0058】

つまり、制御部１０は、非失陥状態において、第１期間の後の第２期間では、蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２を目標電圧値Ｌｖ２で維持するように第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で制御して定電圧制御を行う。ここで、第２期間において第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流は第１期間に比べて小さい値となるので、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のドレイン・ソース間抵抗は第１期間に比べて高くなる。なお、図４中の期間ＬＡ（第１期間及び第２期間）は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３が能動領域で動作する期間を示している。

【0059】

その後、主電源２の失陥が発生し、時点ｔ１０３において電源電圧Ｖ１が閾値Ｌｖ１を下回ると、失陥検知部１１は、主電源２の失陥状態を検知し、検知結果を制御部１０に出力する。制御部１０は、時点ｔ１０３から所定のマスク期間ＤＴ１が経過するまでの間は、第１の電界効果トランジスタＳＷ１をオン、電界効果トランジスタＳＷ２をオフに維持し、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で制御する。そして、時点ｔ１０３から失陥状態がマスク期間ＤＴ１継続すると、時点ｔ１０４において、制御部１０は、第１の電界効果トランジスタＳＷ１をオフに制御し、電界効果トランジスタＳＷ２及び第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンに制御する。このとき、制御部１０はオン信号Ｓｏｎを第２ドライブ回路２２に出力して、第２ドライブ回路２２により第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンにする。これにより、蓄電デバイス３からバックアップ経路ＲＴ２を介して負荷４に電力が供給されるので、負荷４は、失陥状態が発生した場合でも蓄電デバイス３から電力供給を受けて動作することができる。

【0060】

ここで、マスク期間ＤＴ１は例えば数十μＳｅｃ～数百μＳｅｃ程度の時間に設定されている。例えば主電源２に埃等が付着して一時的に短絡状態が発生したとしても、失陥検知部１１による失陥状態の検知がマスク期間ＤＴ１以上継続しない場合、蓄電デバイス３からのバックアップ給電が行われないので、バックアップ電源システム１の誤動作を抑制できる。

【0061】

なお、蓄電デバイス３から負荷４に給電している状態で、制御部１０は、充電電圧検出部１４の検出結果に基づいて、蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２が所定の停止電圧を下回ったと判断すると、電界効果トランジスタＳＷ２及び第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにすることが好ましい。これにより、制御部１０は、蓄電デバイス３の過放電を抑制でき、蓄電デバイス３の劣化を抑制できる。ここで、制御部１０は、第３ドライブ回路２３にオフ信号Ｓｏｆｆを出力することによって、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにする。

【0062】

なお、バックアップ電源システム１が車両に用いられる場合には、例えばイグニッションスイッチがオフのときに、制御部１０が、電界効果トランジスタＳＷ２及び第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンに制御して、蓄電デバイス３の充電電圧を放電させるのが好ましい。ここで、制御部１０は、イグニッションスイッチがオンのときに比べて蓄電デバイス３の充電電圧を低下させればよく、蓄電デバイス３の充電電圧を０Ｖまで低下させてもよい。イグニッションスイッチがオフの場合、車両は停車中であり、負荷４にバックアップ給電する必要がないので、蓄電デバイス３を放電させることで、蓄電デバイス３の寿命を延ばすことができる。

【0063】

（２．２．２）充電完了後に失陥が発生し、その後、主電源が復帰した場合の動作
次に、蓄電デバイス３の充電が完了した後に主電源２が失陥してバックアップ給電を行い、その後、主電源２が復帰した場合のバックアップ電源システム１の動作を図５等に基づいて説明する。

【0064】

時点ｔ１１１で主スイッチＭＳ１がオンになると、バックアップ電源システム１に主電源２から電源電圧Ｖ１が供給される。時点ｔ１１１から時点ｔ１１３までは電源電圧Ｖ１の電圧値が閾値Ｌｖ１を超えているので、失陥検知部１１は、主電源２が非失陥状態であると検知する。制御部１０は、失陥検知部１１が非失陥状態を検知している間（時点ｔ１１１から時点ｔ１１３までの間）は、第１の電界効果トランジスタＳＷ１をオンに制御する。また、時点ｔ１１１から時点ｔ１１２までの第１期間では、蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２の電圧値が目標電圧値Ｌｖ２以下であるので、制御部１０は、電界効果トランジスタＳＷ２をオンに制御する。

【0065】

また、時点ｔ１１１から時点ｔ１１２までの第１期間では、蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２の電圧値が目標電圧値Ｌｖ２以下であるので、制御部１０は、充電電圧検出部１４の検出結果に基づいて、蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２の電圧値を目標電圧値Ｌｖ２に制御するように、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で制御する。これにより、主電源２から充電経路ＲＴ１を介して蓄電デバイス３に充電電流が流れ、蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２が徐々に増加する。

【0066】

時点ｔ１１２において蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２が目標電圧値Ｌｖ２に達すると、制御部１０は、充電電圧検出部１４の検出結果に基づいて、第１の電界効果トランジスタＳＷ１をオン、電界効果トランジスタＳＷ２をオフに制御する。また、充電電圧Ｖ２が目標電圧値Ｌｖ２に達した時点ｔ１１２から時点ｔ１１３までの第２期間では、制御部１０は、蓄電デバイス３のセルの内部抵抗成分による放電で充電電圧が低下しないよう、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で制御し、充電電圧Ｖ２が目標電圧値Ｌｖ２で維持されるように定電圧制御を行う。つまり、制御部１０は、非失陥状態において、第１期間の後の第２期間では、蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２を目標電圧値Ｌｖ２で維持するように第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で制御して電圧制御を行う。ここで、第２期間において第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流は第１期間に比べて小さい値となるので、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のドレイン・ソース間抵抗は第１期間に比べて高くなる。なお、図５中の期間ＬＡ（第１期間及び第２期間）は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３が能動領域で制御される期間を示している。

【0067】

その後、主電源２の失陥が発生し、時点ｔ１１３において電源電圧Ｖ１が閾値Ｌｖ１を下回ると、失陥検知部１１は、主電源２の失陥状態を検知し、検知結果を制御部１０に出力する。制御部１０は、時点ｔ１１３から所定のマスク期間ＤＴ１が経過するまでの間は、第１の電界効果トランジスタＳＷ１をオン、電界効果トランジスタＳＷ２をオフに維持し、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で制御する。そして、時点ｔ１１３から失陥状態がマスク期間ＤＴ１継続すると、時点ｔ１１４において、制御部１０は、第１の電界効果トランジスタＳＷ１をオフに制御し、電界効果トランジスタＳＷ２及び第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンに制御する。このとき、制御部１０はオン信号Ｓｏｎを第２ドライブ回路２２に出力して、第２ドライブ回路２２により第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンにする。これにより、蓄電デバイス３からバックアップ経路ＲＴ２を介して負荷４に電力が供給されるので、負荷４は、失陥状態が発生した場合でも蓄電デバイス３から電力供給を受けて動作することができる。

【0068】

その後、時点ｔ１１５において、主電源２の失陥状態が解消し、電源電圧Ｖ１が閾値Ｌｖ１を超えると、失陥検知部１１は、主電源２が非失陥状態であると検知し、検知結果を制御部１０に出力する。制御部１０は、失陥検知部１１の検知結果に基づいて、電界効果トランジスタＳＷ２をオン、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフに制御する。制御部１０は、オン信号Ｓｏｎの出力を停止し、第３ドライブ回路２３にオフ信号Ｓｏｆｆを出力することによって、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフに制御する。また、制御部１０は、主電源２の失陥が発生すると、その後に主電源２の失陥状態が解消しても、第１の電界効果トランジスタＳＷ１をオフに制御している。

【0069】

このとき、電源電圧Ｖ１が充電電圧Ｖ２よりも高ければ、主電源２から第１の電界効果トランジスタＳＷ１のボディダイオードＤ１を介して負荷４に電力が供給される。一方、電源電圧Ｖ１が充電電圧Ｖ２よりも低ければ、蓄電デバイス３からバックアップ経路ＲＴ２を介して負荷４に電力が供給される。なお、第２の電界効果トランジスタＳＷ３はオフであるので、主電源２の電源電圧Ｖ１が蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２よりも高い場合に、主電源２から蓄電デバイス３に大電流が流れこむのを第２の電界効果トランジスタＳＷ３によって阻止できる。また、第１の電界効果トランジスタＳＷ１はオフに制御されているので、蓄電デバイス３から主電源２側に電流が流れる可能性を低減できる。

【0070】

また、蓄電デバイス３から負荷４に給電している状態で、制御部１０は、充電電圧検出部１４の検出結果に基づいて、蓄電デバイス３の充電電圧Ｖ２が所定の停止電圧を下回ったと判断すると、電界効果トランジスタＳＷ２及び第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにすることが好ましい。これにより、制御部１０は、蓄電デバイス３の過放電を抑制でき、蓄電デバイス３の劣化を抑制できる。ここで、制御部１０は、第３ドライブ回路２３にオフ信号Ｓｏｆｆを出力することによって、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにする。

【0071】

なお、本実施形態では第３ドライブ回路２３が、インピーダンス要素（例えば抵抗Ｒ１４）と、第２のスイッチング素子Ｑ１３とを有しているが、第３ドライブ回路２３がインピーダンス要素と第２のスイッチング素子Ｑ１３との両方を有することは必須ではない。

【0072】

第３ドライブ回路２３は、第２のスイッチング素子Ｑ１３のみを有するものでもよい。つまり、第３ドライブ回路２３は、第１のトランジスタＴｒ１３のコレクタ・ベース間に接続された第２のスイッチング素子Ｑ１３を有していればよい。この場合も、第２のスイッチング素子Ｑ１３が制御部１０から入力されるオフ信号Ｓｏｆｆによってオンになることで、第２の電界効果トランジスタＳＷ３がオフになる。第２のスイッチング素子Ｑ１３は、第１のトランジスタＴｒ１３の後段に設けられているので、第２の電界効果トランジスタＳＷ３の電極間に第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにするためのスイッチング素子を接続する場合に比べて、第２のスイッチング素子Ｑ１３を小容量のスイッチング素子で実現でき、回路の小型化を図ることができる。

【0073】

なお、図３に示す回路では、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンからオフに切り替える際に、第１及び第２のトランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４のベースの電荷を引き抜くためのインピーダンス要素である抵抗Ｒ１４が第１のトランジスタＴｒ１３のコレクタ・ベース間に接続されている。したがって、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンからオフに切り替える際に、制御部１０がオン信号Ｓｏｎの出力を停止して、第１のスイッチング素子Ｑ１４をオフにすると、第１及び第２のトランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４のベースの電荷を、インピーダンス要素を介して徐々に引き抜くことができる。よって、その後に制御部１０がオフ信号Ｓｏｆｆを出力して第２のスイッチング素子Ｑ１３をオンにした場合に、第１及び第２のトランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４のベースの電荷が第２のスイッチング素子Ｑ１３を介して短時間で引き抜かれ、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を短時間でオンからオフに切り替えることができる。

【0074】

なお、第３ドライブ回路２３は、第１のトランジスタＴｒ１３のコレクタ・ベース間に接続されたインピーダンス要素（例えば抵抗Ｒ１４）のみを有していてもよい。第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンからオフに切り替える際に、制御部１０がオン信号Ｓｏｎの出力を停止して、第１のスイッチング素子Ｑ１４をオフにすると、第１及び第２のトランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４のベースの電荷を、インピーダンス要素を介して徐々に引き抜き、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにすることができる。よって、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにするための第２のスイッチング素子Ｑ１３を備える場合に比べて、回路の小型化を図ることができる。

【0075】

なお、本実施形態では、第１のスイッチング素子Ｑ１４及び第２のスイッチング素子Ｑ１３が電界効果トランジスタで構成されているが、第１のスイッチング素子Ｑ１４及び第２のスイッチング素子Ｑ１３は電界効果トランジスタに限定されない。第１のスイッチング素子Ｑ１４及び第２のスイッチング素子Ｑ１３はバイポーラトランジスタ等で構成されてもよい。

【0076】

（実施形態２）
実施形態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。なお、図６では主スイッチＭＳ１、失陥検知部１１、及び充電電圧検出部１４の図示を省略している。

【0077】

実施形態２のバックアップ電源システム１は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３がＮチャネル型の電界効果トランジスタであり、ドライブ回路２０がＮチャネル型の電界効果トランジスタを駆動するための回路構成を有している点で実施形態１と相違する。なお、実施形態１と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。

【0078】

ドライブ回路２０は、プッシュプル回路２４と、第１ドライブ回路２１と、第２ドライブ回路２２と、第３ドライブ回路２３と、を備える。

【0079】

プッシュプル回路２４は、制御電源ＶＣの正極と負極との間に直列に接続された第１のトランジスタＴｒ１１と第２のトランジスタＴｒ１２とを有する。第１のトランジスタＴｒ１１は例えばｎｐｎ形のバイポーラトランジスタ、第２のトランジスタＴｒ１２はｐｎｐ形のバイポーラトランジスタである。第１のトランジスタＴｒ１１と第２のトランジスタＴｒ１２とは、ベース同士が接続されるとともに、エミッタ同士が接続されており、第１のトランジスタＴｒ１１と第２のトランジスタＴｒ１２とでプッシュプル回路２４が構成されている。第１のトランジスタＴｒ１１と第２のトランジスタＴｒ１２のそれぞれのエミッタは、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のゲートに接続されている。

【0080】

第１ドライブ回路２１は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で動作させる。第１ドライブ回路２１は、制御部１０から入力される電流指令値Ｓ１１と第２の電界効果トランジスタＳＷ３に流れる電流の電流値とに基づく駆動信号Ｓ１２を、第１のトランジスタＴｒ１１及び第２のトランジスタＴｒ１２のベースに出力することによって第２の電界効果トランジスタＳＷ３を能動領域で動作させる。第１ドライブ回路２１は、実施形態１と同様の構成を有しているので、その説明は省略する。

【0081】

第２ドライブ回路２２は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンにする。

【0082】

第２ドライブ回路２２は、第１のトランジスタＴｒ１１のコレクタ・ベース間に接続され、制御部１０から入力されるオン信号Ｓｏｎによってオンになる第１のスイッチング素子Ｑ１１を有する。第１のスイッチング素子Ｑ１１は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴで構成されている。

【0083】

第１のスイッチング素子Ｑ１１は、制御部１０から入力されるオン信号Ｓｏｎによってオンになる。第１のスイッチング素子Ｑ１１がオンになると、第１のトランジスタＴｒ１１及び第２のトランジスタＴｒ１２のベース電位が制御電源ＶＣの正極側の電位に等しくなり、プッシュプル回路２４の出力電圧が制御電源ＶＣの正極側の電位に等しくなる。これにより、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のゲート・ソース間にピンチオフ電圧を超える電圧が印加され、第２の電界効果トランジスタＳＷ３が飽和状態で動作、つまりオンになる。第１のスイッチング素子Ｑ１１は第１のトランジスタＴｒ１１の後段に設けられているので、第２の電界効果トランジスタＳＷ３の電極間にスイッチング素子を接続する場合に比べて、第１のスイッチング素子Ｑ１４を小容量のスイッチング素子で実現でき、回路の小型化を図ることができる。

【0084】

第３ドライブ回路２３は、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにする。

【0085】

第３ドライブ回路２３は、第２のトランジスタＴｒ１２のコレクタ・ベース間に接続されたインピーダンス要素（例えば抵抗Ｒ１２）と、第２のトランジスタＴｒ１２のコレクタ・ベース間に接続された第２のスイッチング素子Ｑ１２と、を有する。第２のスイッチング素子Ｑ１２が制御部１０から入力されるオフ信号Ｓｏｆｆによってオンになることで、第２の電界効果トランジスタＳＷ３がオフになる。第２のスイッチング素子Ｑ１２は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴで構成されている。インピーダンス要素は例えば抵抗Ｒ１２であるが、インピーダンス成分を有する回路素子であれば、抵抗以外でもよい。

【0086】

第２のスイッチング素子Ｑ１２は、制御部１０から入力されるオフ信号Ｓｏｆｆによってオンになる。第２のスイッチング素子Ｑ１２がオンになると、第１のトランジスタＴｒ１１及び第２のトランジスタＴｒ１２のベース電位が第２の電界効果トランジスタＳＷ３のソースの電位に等しくなり、プッシュプル回路２４の出力電圧も第２の電界効果トランジスタＳＷ３のソースの電位に等しくなる。これにより、第２の電界効果トランジスタＳＷ３のゲート・ソース間電圧がほぼゼロになり、第２の電界効果トランジスタＳＷ３が遮断領域で動作、つまりオフになる。

【0087】

第２のスイッチング素子Ｑ１２は、第２のトランジスタＴｒ１２の後段に設けられているので、第２の電界効果トランジスタＳＷ３の電極間にスイッチング素子を接続する場合に比べて、第２のスイッチング素子Ｑ１２を小容量のスイッチング素子で実現でき、回路の小型化を図ることができる。

【0088】

なお、本実施形態では第３ドライブ回路２３が、インピーダンス要素（抵抗Ｒ１２）と、第２のスイッチング素子Ｑ１２とを有しているが、第３ドライブ回路２３がインピーダンス要素と第２のスイッチング素子Ｑ１２との両方を有することは必須ではない。

【0089】

第３ドライブ回路２３は、第２のスイッチング素子Ｑ１２のみを有するものでもよい。つまり、第３ドライブ回路２３は、第２のトランジスタＴｒ１２のコレクタ・ベース間に接続された第２のスイッチング素子Ｑ１２を有していればよい。そして、第２のスイッチング素子Ｑ１２が制御部１０から入力されるオフ信号Ｓｏｆｆによってオンになることで、第２の電界効果トランジスタＳＷ３がオフになる。第２のスイッチング素子Ｑ１２は、第２のトランジスタＴｒ１２の後段に設けられているので、第２の電界効果トランジスタＳＷ３の電極間に第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにするためのスイッチング素子を接続する場合に比べて、第２のスイッチング素子Ｑ１２を小容量のスイッチング素子で実現でき、回路の小型化を図ることができる。

【0090】

なお、本実施形態では、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンからオフに切り替える際に、第１及び第２のトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２のベースの電荷を引き抜くためのインピーダンス要素である抵抗Ｒ１２が第２のトランジスタＴｒ１２のコレクタ・ベース間に接続されている。したがって、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンからオフに切り替える際に、制御部１０がオン信号Ｓｏｎの出力を停止し、第１のスイッチング素子Ｑ１１をオフにすると、第１及び第２のトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２のベースの電荷を、インピーダンス要素を介して引き抜くことができる。よって、その後に制御部１０がオフ信号Ｓｏｆｆを出力して第２のスイッチング素子Ｑ１２をオンにした場合に、第１及び第２のトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２のベースの電荷が第２のスイッチング素子Ｑ１２を介して短時間で引き抜かれ、第２の電界効果トランジスタＳＷ３を短時間でオンからオフに切り替えることができる。

【0091】

なお、第３ドライブ回路２３は、第２のトランジスタＴｒ１２のコレクタ・ベース間に接続されたインピーダンス要素（例えば抵抗Ｒ１２）のみを有していてもよい。第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオンからオフに切り替える際に、オン信号Ｓｏｎが停止して、第１のスイッチング素子Ｑ１１がオフになると、第１及び第２のトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２のベースの電荷を、インピーダンス要素を介して引き抜くことができ、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにすることができる。よって、第２の電界効果トランジスタＳＷ３をオフにするための第２のスイッチング素子Ｑ１２を備える場合に比べて、回路の小型化を図ることができる。

【0092】

なお、本実施形態では、第１のスイッチング素子Ｑ１１及び第２のスイッチング素子Ｑ１２が電界効果トランジスタで構成されているが、第１のスイッチング素子Ｑ１１及び第２のスイッチング素子Ｑ１２は電界効果トランジスタに限定されない。第１のスイッチング素子Ｑ１１及び第２のスイッチング素子Ｑ１２はバイポーラトランジスタ等で構成されてもよい。

【0093】

（３）変形例
バックアップ電源システム１は、例えば車両のような移動体に搭載されている。すなわち、移動体は、バックアップ電源システム１と、移動体本体（例えば車両の車体）と、を備える。移動体本体は、バックアップ電源システム１と、主電源２と、負荷４とを搭載する。バックアップ電源システム１は、車両の主電源２（例えば車両のバッテリ）が失陥した場合に、蓄電デバイス３から負荷４（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４は、主電源２が失陥した場合でも、蓄電デバイス３からの電力供給によって動作を継続可能である。

【0094】

なお、バックアップ電源システム１を搭載する移動体は車両に限定されず、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。

【0095】

（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接続端子（Ｔ１）と、第２接続端子（Ｔ２）と、第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）と、Ｎチャネル型の第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）と、制御部（１０）と、ドライブ回路（２０）と、を備える。第１接続端子（Ｔ１）には主電源（２）が接続される。第２接続端子（Ｔ２）には負荷（４）が接続される。第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）は、第１接続端子（Ｔ１）と第２接続端子（Ｔ２）との間に接続される。第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）は、第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）及び第２接続端子（Ｔ２）の接続点と蓄電デバイス（３）との間に接続される。ドライブ回路（２０）は第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）を駆動する。主電源（２）が失陥していない非失陥状態において、制御部（１０）は、第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）をオンに制御し、ドライブ回路（２０）を制御して第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）を能動領域で動作させることによって、充電経路（ＲＴ１）を介して蓄電デバイス（３）を充電する。充電経路（ＲＴ１）は、主電源（２）から第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）と第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）とを通る経路である。主電源（２）が失陥している失陥状態において、制御部（１０）は、第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）をオフに制御し、ドライブ回路（２０）を制御して第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）をオンに制御することによって、バックアップ経路（ＲＴ２）を介して負荷（４）に電力を供給する。バックアップ経路（ＲＴ２）は、蓄電デバイス（３）から第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）を通る経路である。ドライブ回路（２０）は、第１のトランジスタ（Ｔｒ１１）と第２のトランジスタ（Ｔｒ１２）とのプッシュプル回路（２４）と、第１ドライブ回路（２１）と、第２ドライブ回路（２２）と、第３ドライブ回路（２３）と、を有する。第１のトランジスタ（Ｔｒ１１）と第２のトランジスタ（Ｔｒ１２）とのプッシュプル回路（２４）は、制御電源（ＶＣ）の正極と負極との間に直列に接続される。第１のトランジスタ（Ｔｒ１１）と第２のトランジスタ（Ｔｒ１２）とは、第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）のゲートにそれぞれのエミッタが接続されている。第２ドライブ回路（２２）は第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）をオンにする。第３ドライブ回路（２３）は第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）をオフにする。第１ドライブ回路（２１）は、制御部（１０）から入力される電流指令値（Ｓ１１）と第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）に流れる電流の電流値とに基づく駆動信号（Ｓ１２）を第１のトランジスタ（Ｔｒ１１）及び第２のトランジスタ（Ｔｒ１２）のベースに出力することによって第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）を能動領域で動作させる。第２ドライブ回路（２２）は、第１のトランジスタ（Ｔｒ１１）のコレクタ・ベース間に接続され、制御部（１０）から入力されるオン信号（Ｓｏｎ）によってオンになる第１のスイッチング素子（Ｑ１１）を有する。

【0096】

この態様によれば、回路の小型化を図ることができる。

【0097】

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、第３ドライブ回路（２３）は、第２のトランジスタ（Ｔｒ１２）のコレクタ・ベース間に接続されたインピーダンス要素（Ｒ１２）を有する。

【0098】

この態様によれば、回路の小型化を図ることができる。

【0099】

第３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、第３ドライブ回路（２３）は、第２のトランジスタ（Ｔｒ１２）のコレクタ・ベース間に接続された第２のスイッチング素子（Ｑ１２）を有する。第２のスイッチング素子（Ｑ１２）が制御部（１０）から入力されるオフ信号（Ｓｏｆｆ）によってオンになることで、第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）がオフになる。

【0100】

この態様によれば、回路の小型化を図ることができる。

【0101】

第４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、第３ドライブ回路（２３）は、インピーダンス要素（Ｒ１２）と、第２のスイッチング素子（Ｑ１２）と、を有する。インピーダンス要素（Ｒ１２）は第２のトランジスタ（Ｔｒ１２）のコレクタ・ベース間に接続されている。第２のスイッチング素子（Ｑ１２）は、第２のトランジスタ（Ｔｒ１２）のコレクタ・ベース間に接続されている。第２のスイッチング素子（Ｑ１２）が制御部（１０）から入力されるオフ信号（Ｓｏｆｆ）によってオンになることで、第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）がオフになる。

【0102】

この態様によれば、回路の小型化を図ることができる。また、第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）がオンからオフに切り替わる時間を短縮することができる。

【0103】

第５の態様のバックアップ電源システム（１）は、第１接続端子（Ｔ１）と、第２接続端子（Ｔ２）と、第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）と、Ｐチャネル型の第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）と、制御部（１０）と、ドライブ回路（２０）と、を備える。第１接続端子（Ｔ１）には主電源（２）が接続される。第２接続端子（Ｔ２）には負荷（４）が接続される。第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）は、第１接続端子（Ｔ１）と第２接続端子（Ｔ２）との間に接続される。第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）は、第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）及び第２接続端子（Ｔ２）の接続点と蓄電デバイス（３）との間に接続される。ドライブ回路（２０）は第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）を駆動する。主電源（２）が失陥していない非失陥状態において、制御部（１０）は、第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）をオンに制御し、ドライブ回路（２０）を制御して第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）を能動領域で動作させることによって、充電経路（ＲＴ１）を介して蓄電デバイス（３）を充電する。充電経路（ＲＴ１）は、主電源（２）から第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）と第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）とを通る経路である。主電源（２）が失陥している失陥状態において、制御部（１０）は、第１の電界効果トランジスタ（ＳＷ１）をオフに制御し、ドライブ回路（２０）を制御して第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）をオンに制御することによって、バックアップ経路（ＲＴ２）を介して負荷（４）に電力を供給する。バックアップ経路（ＲＴ２）は、蓄電デバイス（３）から第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）を通る経路である。ドライブ回路（２０）は、第１のトランジスタ（Ｔｒ１３）と第２のトランジスタ（Ｔｒ１４）とのプッシュプル回路（２４）と、第１ドライブ回路（２１）と、第２ドライブ回路（２２）と、第３ドライブ回路（２３）と、を有する。第１のトランジスタ（Ｔｒ１３）と第２のトランジスタ（Ｔｒ１４）とのプッシュプル回路（２４）は、第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）のソースと基準電位との間に直列に接続される。第１のトランジスタ（Ｔｒ１３）と第２のトランジスタ（Ｔｒ１４）とは、第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）のゲートにそれぞれのエミッタが接続されている。第２ドライブ回路（２２）は第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）をオンにする。第３ドライブ回路（２３）は第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）をオフにする。第１ドライブ回路（２１）は、制御部（１０）から入力される電流指令値（Ｓ１１）と第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）に流れる電流の電流値とに基づく駆動信号（Ｓ１２）を第１のトランジスタ（Ｔｒ１３）及び第２のトランジスタ（Ｔｒ１４）のベースに出力することによって第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）を能動領域で動作させる。第２ドライブ回路（２２）は、第２のトランジスタ（Ｔｒ１４）のコレクタ・ベース間に接続され、制御部（１０）から入力されるオン信号（Ｓｏｎ）によってオンになる第１のスイッチング素子（Ｑ１４）を有する。

【0104】

この態様によれば、回路の小型化を図ることができる。

【0105】

第６の態様のバックアップ電源システム（１）では、第５の態様において、第３ドライブ回路（２３）は、第１のトランジスタ（Ｔｒ１３）のコレクタ・ベース間に接続されたインピーダンス要素（Ｒ１４）を有する。

【0106】

この態様によれば、回路の小型化を図ることができる。

【0107】

第７の態様のバックアップ電源システム（１）では、第５の態様において、第３ドライブ回路（２３）は、第１のトランジスタ（Ｔｒ１３）のコレクタ・ベース間に接続された第２のスイッチング素子（Ｑ１３）を有する。第２のスイッチング素子（Ｑ１３）が制御部（１０）から入力されるオフ信号（Ｓｏｆｆ）によってオンになることで、第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）がオフになる。

【0108】

この態様によれば、回路の小型化を図ることができる。

【0109】

第８の態様のバックアップ電源システム（１）では、第５の態様において、第３ドライブ回路（２３）は、インピーダンス要素（Ｒ１４）と、第２のスイッチング素子（Ｑ１３）と、を有する。インピーダンス要素（Ｒ１４）は、第１のトランジスタ（Ｔｒ１３）のコレクタ・ベース間に接続されている。第２のスイッチング素子（Ｑ１３）は、第１のトランジスタ（Ｔｒ１３）のコレクタ・ベース間に接続されている。第２のスイッチング素子（Ｑ１３）が制御部（１０）から入力されるオフ信号（Ｓｏｆｆ）によってオンになることで、第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）がオフになる。

【0110】

この態様によれば、回路の小型化を図ることができる。また、第２の電界効果トランジスタ（ＳＷ３）がオンからオフに切り替わる時間を短縮することができる。

【0111】

第２～第４の態様に係る構成については、第１の態様に係る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。第６～第８の態様に係る構成については、第５の態様に係る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。

【符号の説明】

【0112】

１ バックアップ電源システム
２ 主電源
３ 蓄電デバイス
４ 負荷
１０ 制御部
２０ ドライブ回路
２１ 第１ドライブ回路
２２ 第２ドライブ回路
２３ 第３ドライブ回路
２４ プッシュプル回路
Ｑ１１，Ｑ１４ 第１のスイッチング素子
Ｑ１２，Ｑ１３ 第２のスイッチング素子
Ｒ１２，Ｒ１４ 抵抗（インピーダンス要素）
ＲＴ１ 充電経路
ＲＴ２ バックアップ経路
Ｓ１１ 電流指令値
Ｓ１２ 駆動信号
Ｓｏｆｆ オフ信号
Ｓｏｎ オン信号
ＳＷ１ 第１の電界効果トランジスタ
ＳＷ３ 第２の電界効果トランジスタ
Ｔ１ 第１接続端子
Ｔ２ 第２接続端子
Ｔｒ１１，Ｔｒ１３ 第１のトランジスタ
Ｔｒ１２，Ｔｒ１４ 第２のトランジスタ
ＶＣ 制御電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】