JP2020202626A - 電源切り替え装置、ロボット、および方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】負荷に対する電力供給を停止することなく電源切り替え処理や充電処理を実行可能とした装置、方法を実現する。【解決手段】第１電源ポートと電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、第２電源ポートと負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、各スイッチ回路を制御するコントローラを有する。コントローラは、各スイッチ回路について、（ａ）ＯＮ状態、（ｂ）ＯＦＦ状態、（ｃ）ダイオード動作状態、これら３状態の切り替え処理を実行して、負荷に対する電力供給を停止することなく各電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行する。さらに、負荷であるモータの回転による回生エネルギーによるバッテリ充電を実行する。【選択図】図８

Description

本開示は、電源切り替え装置、ロボット、および方法、並びにプログラムに関する。具体的には電力供給を停止することなく、バッテリ（電源）の切り替えを行うことを可能とした電源切り替え装置、ロボット、および方法、並びにプログラムに関する。

ロボットの多くはバッテリで動作する。このようなロボットの電源（バッテリ）交換作業は、電源（バッテリ）からロボットシステムに対する電力供給を停止して行われることが多い。しかしこのような電力の停止は、アクチュエータ電源の喪失によるタスクの中断やシステム再起動の必要性を生ずるため、ロボットの運用効率を低下させる要因となる。

電源交換に伴う運用効率の低下を回避するためには、アクチュエータ等の負荷等に対する電力供給を継続したままバッテリを交換することが有効である。バッテリ交換時にも給電を維持すれば、タスク中断やシステム再起動が不要となり、運用効率の低下を低減できる。
なお、給電を停止することなく電源交換を行うことを活線挿抜もしくは活性挿抜、あるいはホットスワップ等と呼ぶ。

複数バッテリを利用し電力供給構成を開示した従来技術として、例えば特許文献１（特開平９−８４２７３号公報）や、特許文献２（特開２０１１−１１５０３１号公報）がある。
特許文献１（特開平９−８４２７３号公報）は、ダイオードＯＲ接続とメカ的なバッテリ検出手法を用いることで、電源を遮断することなくバッテリを交換可能とする構成を開示している。

しかし、この開示構成は、以下のような問題点がある。
（ａ）ダイオードによる熱損失が大きい
（ｂ）常時逆流防止のため、回生（充電）電流をバッテリに回収できない
（ｃ）メカ的なバッテリ検出手法のため検出部の耐久性が低い
（ｄ）電源−平滑コンデンサ間の突入電流が発生

また、特許文献２（特開２０１１−１１５０３１号公報）は、燃料電池とバッテリを併用した構成において、バッテリの放電深度を浅めに抑えるよう充放電を管理して、バッテリの長寿命化を図る構成を開示している。

しかし、この開示構成は、以下のような問題点がある。
（ａ）燃料電池とバッテリを用いて並列に電力を供給可能であるが、バッテリからの放電と、燃料電池からバッテリに対する回生（充電）でそれぞれ別の回路が必要
（ｂ）ダイオードによる熱損失が大きい
（ｃ）バッテリ交換については開示していない

特開平９−８４２７３号公報 特開２０１１−１１５０３１号公報

本開示は、例えば上記の従来技術の問題点を発生させることなく、ロボット等のシステムに対する電力供給を継続しながらバッテリ（電源）切り替えを可能とした電源切り替え装置、ロボット、および方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。

本開示の第１の側面は、
第１電源ポートと、電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
（ａ）導通状態であるＯＮ状態、
（ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
（ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行する電源切り替え装置にある。

さらに、本開示の第２の側面は、
駆動部を有する負荷と、
前記負荷に対する電力供給を行う電源の切り替え制御を行う電源切り替え部を有し、
前記電源切り替え部は、
第１電源ポートと、電力供給対象の前記負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
（ａ）導通状態であるＯＮ状態、
（ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
（ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行するロボットにある。

さらに、本開示の第３の側面は、
電源切り替え装置において実行する電源切り替え制御方法であり、
前記電源切り替え装置は、
第１電源ポートと、電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
（ａ）導通状態であるＯＮ状態、
（ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
（ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行する電源切り替え制御方法にある。

さらに、本開示の第４の側面は、
ロボットにおいて実行するロボット制御方法であり、
前記ロボットは、
駆動部を有する負荷と、
前記負荷に対する電力供給を行う電源の切り替え制御を行う電源切り替え部を有し、
前記電源切り替え部は、
第１電源ポートと、電力供給対象の前記負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
（ａ）導通状態であるＯＮ状態、
（ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
（ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行するロボット制御方法にある。

さらに、本開示の第５の側面は、
電源切り替え装置において電源切り替え制御処理を実行させるプログラムであり、
前記電源切り替え装置は、
第１電源ポートと、電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
前記プログラムは、前記コントローラに、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
（ａ）導通状態であるＯＮ状態、
（ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
（ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行させて、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行させるプログラムにある。

なお、本開示のプログラムは、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能な情報処理装置やコンピュータ・システムに対して、コンピュータ可読な形式で提供する記憶媒体、通信媒体によって提供可能なプログラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読な形式で提供することにより、情報処理装置やコンピュータ・システム上でプログラムに応じた処理が実現される。

本開示のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本開示の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。

本開示の一実施例の構成によれば、負荷に対する電力供給を停止することなく電源切り替え処理や充電処理を実行可能とした装置、方法が実現される。
具体的には、例えば、第１電源ポートと電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、第２電源ポートと負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、各スイッチ回路を制御するコントローラを有する。コントローラは、各スイッチ回路について、（ａ）ＯＮ状態、（ｂ）ＯＦＦ状態、（ｃ）ダイオード動作状態、これら３状態の切り替え処理を実行して、負荷に対する電力供給を停止することなく各電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行する。さらに、負荷であるモータの回転による回生エネルギーによるバッテリ充電を実行する。
本構成により、負荷に対する電力供給を停止することなく電源切り替え処理や充電処理を実行可能とした装置、方法が実現される。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。

バッテリで動作するロボットの電源交換作業の具体例と問題点について説明する図である。 バッテリからの給電を維持したままバッテリ交換を行うロボットの例について説明する図である。 ダイオードＯＲ回路を用いたバッテリ交換処理例について説明する図である。 モータの回転によって発生した回生電流がダイオードによって遮断されてしまう例について説明する図である。 理想ダイオード回路の一例について説明する図である。 モータの回転によって発生した回生電流が理想ダイオード回路によって遮断されてしまう例について説明する図である。 理想ダイオード回路の（ａ）バッテリの活線挿抜（ホットスワップ）処理時と、（ｂ）回生エネルギー回収時の状態について説明する図である。 本開示の電源切り替え装置の構成例について説明する図である。 本開示の電源切り替え装置が実行する処理のシーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。 本開示の電源切り替え装置が実行する処理のシーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。 本開示の電源切り替え装置の構成例について説明する図である。 本開示の電源切り替え装置の構成例について説明する図である。 本開示の電源切り替え装置の構成例について説明する図である。 本開示の電源切り替え装置の構成例について説明する図である。 本開示の走行ロボットのハードウェア構成例について説明する図である。

以下、図面を参照しながら本開示の電源切り替え装置、ロボット、および方法、並びにプログラムの詳細について説明する。なお、説明は以下の項目に従って行なう。
１．ロボットの電源交換作業の具体例と問題点について
２．本開示の電源切り替え構成と、電源切り替え処理およびエネルギー回生処理について
３．本開示の電源切り替え装置が実行する処理のシーケンスについて
４．初期状態が異なる場合の処理シーケンスについて
５．その他の実施例について
６．ロボットのハードウェア構成例について
７．本開示の構成のまとめ

［１．ロボットの電源交換作業の具体例と問題点について］
まず、図１以下を参照してバッテリで動作するロボットの電源交換作業の具体例と問題点について説明する。

図１には、バッテリ（電源）により駆動するロボット１０を示している。
ロボット１０は、歩行型ロボットであり、倉庫Ａ〜倉庫Ｂ〜倉庫Ｃを移動して各倉庫の荷物を運ぶ処理を行う。

ロボット１０には着脱可能なバッテリが搭載される。例えばスタート地点である倉庫Ａでバッテリ１，１１を装着し、倉庫Ｂまで移動する。ここでバッテリ１，１１の残量が少なくなったため、ロボット１０からバッテリ１，１１を取り外して、新たなバッテリ２，１２をロボット１０に装着する。

従来、このバッテリ交換処理に際しては、ロボット１０のアクチュエータに対する電力供給をＯＦＦにした後、バッテリ１，１１をロボット１０から取り外し、その後、バッテリ２，１２をロボットに装着し、最後にシステムの再起動処理、すなわち新たなバッテリ２，１２によりロボット１０のアクチュエータに電力供給を再開する再起動処理を行う必要があった。

このように、バッテリ交換作業は、アクチュエータ電源の喪失によるタスクの中断やシステム再起動の必要性を生ずるため、ロボットの運用効率を低下させる大きな要因となる。

このバッテリ交換作業に伴う運用効率の低下を回避する方策として、システムに対するバッテリからの給電を維持したままバッテリ交換を行うことが有効である。
いわゆる活線挿抜や活性挿抜、あるいはホットスワップと呼ばれる給電を維持したままのバッテリ交換を行うことで、アクチュエータ等のシステム負荷に対する電源ＯＦＦ処理やシステム再起動処理等を行うことなくバッテリ交換が可能となり、バッテリ交換作業に伴う運用効率の低下を回避することができる。

図２は、バッテリからの給電を維持したままバッテリ交換を行う具体例を示す図である。
図１と同様、倉庫Ｂ地点でバッテリ交換を行うが、図２に示すロボット１０は、バッテリ１，１１による給電を実行中に、新たなバッテリ２，１２をロボット１２に装着し、装着完了後、ロボット１０に対する給電を新たなバッテリ２，１２からの給電に切り替える。その後、バッテリ１，１１をロボット１０から取り外す。

このように、システムに対するバッテリからの給電を維持したままバッテリ交換を行うことで、ロボット１０のアクチュエータ等のシステム負荷に対する電源ＯＦＦ処理やシステム再起動処理等を行う必要がなくなり、バッテリ交換に要する時間を短縮し、効率的なロボット運用が可能となる。

このような給電を維持したままバッテリ交換を可能とする回路構成として、ダイオードＯＲ回路が知られている。
図３を参照してダイオードＯＲ回路を用いたバッテリ交換処理について説明する。

図３（ａ）は、ダイオードＯＲ回路の一方のダイオードＤ１側にバッテリ１，１１を接続した構成である。
この構成において、バッテリ１，１１からシステム負荷（Ｌｏａｄ）に電力が供給される。

図３（ｂ）はバッテリ交換作業を示している。
ダイオードＯＲ回路の一方のダイオードＤ１にバッテリ１，１１を接続した状態で、もう一方のダイオードＤ２側にバッテリ２，１２を接続する。

バッテリ１，１１は、一定期間の使用後であり電圧が低下している。これに対して、バッテリ２，１２は、使用前であり電圧の低下はない。すなわち、バッテリ１，１１の電圧Ｖｉｎ１、バッテリ２，１２の電圧をＶｉｎ２とすると、
Ｖｉｎ１＜Ｖｉｎ２
上記関係が成立する。

このような電圧差がある２つのバッテリをダイオードＯＲ回路に同時に接続すると、図３（ｂ）に示す回路上の矢印のように電流が流れる。
すなわち、電圧の高いバッテリ２，１２からダイオードＤ２を介してシステム負荷（Ｌｏａｄ）に電力が供給される。電圧の高いバッテリ２，１２からの電流は、ダイオードＤ２を介してダイオードＤ１まで達するが、ダイオードＤ１の整流作用によりダイオードＤ１から先へは流れない。この状態でバッテリ１，１１を取り外す。

このように、ダイオードＯＲ回路を利用することで、給電を維持したままバッテリ交換が可能となる。

しかし、この構成は、回生エネルギーの回収によるバッテリ充電ができないという問題がある。
例えば、ロボット等では、システム負荷（Ｌｏａｄ）としてモータが利用されることが多い。このモータが外力で回されると、モータは発電機として振る舞い、電力が発生する。この電力をバッテリへ供給することでバッテリの充電が可能となる。
このような負荷（Ｌｏａｄ）の生成したエネルギーを回生エネルギーとよび、回生エネルギーを効率的に利用することで省エネが実現される。昨今、このような回生エネルギーの効率的利用が重要視されている。

システム負荷（Ｌｏａｄ）としてモータが接続されている場合、モータが外力によって回されることにより、モータから電源に向かう発電電流（回生電流）が発生する。しかし、図３に示す構成では、モータの回転によって発生した回生電流は、ダイオードにより遮断されバッテリに供給されない。

具体例を図４に示す。図４に示すように、負荷（Ｌｏａｄ）側のモータ２１が回転し、一定条件を満たすと、負荷（Ｌｏａｄ）側の電圧Ｖｏｕｔが、ダイオードＤ１に接続されたバッテリ１，１１の電圧Ｖｉｎ１より高くなる。すなわち、
Ｖｉｎ１＜Ｖｏｕｔ
上記式を満たす設定となる。

ダイオードＤ１がなければ、負荷（Ｌｏａｄ）側のモータ２１の回転により発生した電流（回生電流）がバッテリ１，１１に供給され、バッテリ１，１１の充電、いすなわち回生エネルギーの回収が可能となる。
しかし、図４に示す構成では、モータの回転によって発生した回生電流は、ダイオードＤ１の整流作用によりダイオードＤ１により遮断されバッテリ１，１１に供給されない。すなわち、バッテリ１，１１を回生電流によって充電できない。また、バッテリに充電されず行き場のなくなった回生電流は、電源ラインの急激な電圧上昇を引き起こし、周辺デバイスを破損する危険がある。

このように、ダイオードＯＲ回路ではモータからの回生電流もダイオードが整流してしまい、回生エネルギーをバッテリに回収できない。

なお、ダイオードＯＲ回路の利用構成において、大電流を扱う用途ではダイオードの順方向電圧降下による損失が課題となる場合が多く、この課題を解決するため、ダイオード単体の代わりに、トランジスタを用いてダイオードの整流特性を模した回路、すなわち理想ダイオード回路を用いることが多い。

図５を参照して、理想ダイオード回路の一例について説明する。
図５（ａ）は、理想ダイオード回路３１，３２を用いたダイオードＯＲ回路の構成例である。
図５（ｂ）は、理想ダイオード回路の詳細回路構成の一例を示す図である。
図５（ｂ）に示すように、理想ダイオード回路は、理想ダイオードコントローラによって制御可能な複数のＦＥＴによって構成することができる。
図５（ｂ）に示すような理想ダイオード回路を用いることで、ダイオードの順方向電圧降下による損失を低減できる。

しかし、このような理想ダイオード回路を用いたダイオードＯＲ回路を用いても、図６に示すように、モータ２１の回転によって発生した回生電流は、ダイオード理想回路３１により遮断されバッテリ１，１１に供給されない。すなわち、バッテリ１，１１を回生電流によって充電できない。また、バッテリに充電されず行き場のなくなった回生電流は、電源ラインの急激な電圧上昇を引き起こし、周辺デバイスを破損する危険がある。

ダイオードＯＲ回路を用いた場合に、回生エネルギーを回収できない理由の一つは、ダイオードＯＲ回路ではダイオードが活線挿抜動作（ホットスワップ）による出力側電圧の上昇と、回生エネルギーによる出力側電圧の上昇を区別できないということがある。
この問題について、図７を参照して説明する。

図７は、理想ダイオード回路の２つの異なる処理時の状態を説明する図である。
（ａ）バッテリの活線挿抜（ホットスワップ）処理時
（ｂ）回生エネルギー回収時

図７（ａ）バッテリの活線挿抜（ホットスワップ）処理時に示す状態では、ダイオードＯＲ回路の一方の理想ダイオード回路３１の左右端部の電圧の関係、すなわちバッテリ１，１１側の電圧（Ｖｉｎ１）と負荷（モータ２１）側の電圧（Ｖｉｎ２）との関係は、
Ｖｉｎ１＜Ｖｉｎ２
上記の関係に設定される。

一方、図７（ｂ）回生エネルギー回収時に示す状態では、理想ダイオード回路３１の左右端部の電圧の関係、すなわちバッテリ１，１１側の電圧（Ｖｉｎ１）と負荷（モータ２１）側の電圧（Ｖｏｕｔ）との関係は、
Ｖｉｎ１＜Ｖｏｕｔ
上記の関係に設定される。

理想ダイオード回路３１にとっては、図７（ａ），（ｂ）に示す２つの状態は、いずれもバッテリ１，１１側が外部の負荷側より低電圧であり、理想ダイオード回路３１から見た場合、この２状態を区別することができない。

ダイオードＯＲ回路を用いた構成で回生エネルギーの回収ができない理由は、このように活線挿抜動作（ホットスワップ）による出力側電圧の上昇と、回生エネルギーによる出力側電圧の上昇を区別できないということである。

［２．本開示の電源切り替え構成と、電源切り替え処理およびエネルギー回生処理について］
次に本開示の電源切り替え構成と、電源切り替え処理およびエネルギー回生処理について説明する。

図８に本開示の電源切り替え装置の一構成例を示す。
図８に示す電源切り替え装置１００ａは、例えば図１や図２を参照して説明したロボット１０内部に構成される。
例えば図８に示す負荷２１０は、例えば、ロボットの制御を行うＣＰＵや、駆動を行うアクチュエータ、モータなどが含まれる。負荷にモータが含まれる場合、モータの回転による回生エネルギー（回生電流）が発生する。

なお、負荷２１０前段の平滑用コンデンサ１０３は、出力ラインに存在する容量性負荷であり、負荷２１０に対する出力の変動を抑え安定化（平滑化）させるためのコンデンサである。

図８に示すように、電源切り替え装置１００ａは、２つの電源ポートとして第１電源ポート１０１と、第２電源ポート１０２を有する。
第１電源ポート１０１には、バッテリ１，２０１が接続され、第２電源ポート１０２にはバッテリ２，２０２が接続される。

なお、バッテリ１，２０１とバッテリ２，２０２は、通常時はどちらか一方がポートに接続され、接続されたバッテリから負荷２１０に対して電力が供給される。ただし、給電を維持したままバッテリ交換を行う活線挿抜や活性挿抜、あるいはホットスワップと呼ばれるバッテリ交換時には一時的に２つのバッテリが接続される。
バッテリ交換作業終了時に古いバッテリが取り外される。

電源切り替え装置１００ａの第１電源ポート１０１は、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介して負荷２１０に接続されている。
また、第２電源ポート１０２は、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を介して負荷２１０に接続されている。

第１電源ポート１０１に接続された第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０は、２つのＦＥＴ、すなわちＦＥＴ（１Ａ）１１１と、ＦＥＴ（１Ｂ）１１２を有する。

ＦＥＴ（１Ａ）１１１は、バッテリ１，２０１の通電制御用ＦＥＴであり、バッテリ１，２０１から第１スイッチ回路１１０を介した外部への電力供給の制御を行う。具体的には、ＦＥＴコントローラ１３０が、ＦＥＴ（１Ａ）１１１のゲート（Ｇａｔｅ）−ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）間電圧を制御することで、入力（バッテリ側）→出力（負荷側）方向の電流の導通、遮断を制御する。

また、ＦＥＴ（１Ａ）１１１は、ＦＥＴコントローラ１３０によるゲート（Ｇａｔｅ）電圧の制御により、ＦＥＴ（１Ａ）１１１の導通・遮断速度も制御可能であり、これにより出力側の容量性負荷（平滑コンデンサ１０３）への突入電流を抑制することが可能である。

第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の負荷側のＦＥＴ（１Ｂ）１１２は、逆流防止制御用ＦＥＴである。具体的には、ＦＥＴコントローラ１３０が、ＦＥＴ（１Ｂ）１１２のゲート（Ｇａｔｅ）−ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）間電圧を制御することで、出力（負荷側）→入力（バッテリ側）方向の電流の導通、遮断を制御する。

第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の２つのＦＥＴ、すなわちＦＥＴ（１Ａ）１１１と、ＦＥＴ（１Ｂ）１１２を制御することで、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０は、
（ａ）ＯＮ状態
（ｂ）ＯＦＦ状態
（ｃ）理想ダイオード動作状態
これらの３状態に設定することが可能となる。
なお、これら３状態の設定や遷移は、ＦＥＴコントローラ１３０によって制御される。

（ａ）ＯＮ状態は、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０が導通した状態である。
第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介した入力（バッテリ側）→出力（負荷側）方向の電流と、出力（負荷側）→入力（バッテリ側）方向の電流のいずれをも導通した状態である。

（ｂ）ＯＦＦ状態は、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０が遮断した状態である。
第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介した入力（バッテリ側）→出力（負荷側）方向の電流と、出力（負荷側）→入力（バッテリ側）方向の電流のいずれをも遮断した状態である。

（ｃ）理想ダイオード動作状態は、
第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側（バッテリ側）の電圧が、出力側（負荷側）の電圧より大きい場合に、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介した入力（バッテリ側）→出力（負荷側）方向の電流を導通させ、
第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側（バッテリ側）の電圧より、出力側（負荷側）の電圧が大きくなった場合には、出力（負荷側）→入力（バッテリ側）方向の電流を遮断するダイオード特性に従った動作状態である。

なお、（ａ）ＯＮ状態では、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側（バッテリ側）と出力側（負荷側）の電圧に依存せずに、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０は、常時、導通状態となる。
また、（ｂ）ＯＦＦ状態では、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側（バッテリ側）と出力側（負荷側）の電圧に依存せずに、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０は、常時、遮断状態となる。

一方、第２電源ポート１０２に接続された第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０も、２つのＦＥＴ、すなわちＦＥＴ（２Ａ）１２１と、ＦＥＴ（２Ｂ）１２２を有する。

ＦＥＴ（２Ａ）１２１は、バッテリ２，２０２の通電制御用ＦＥＴであり、バッテリ２，２０２から第２スイッチ回路１２０を介した外部への電力供給の制御を行う。具体的には、ＦＥＴコントローラ１３０が、ＦＥＴ（２Ａ）１２１のゲート（Ｇａｔｅ）−ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）間電圧を制御することで、入力（バッテリ側）→出力（負荷側）方向の電流の導通、遮断を制御する。

また、ＦＥＴ（２Ａ）１２１は、ＦＥＴコントローラ１３０によるゲート（Ｇａｔｅ）電圧の制御により、ＦＥＴ（２Ａ）１２１の導通・遮断速度も制御可能であり、これにより出力側の容量性負荷（平滑コンデンサ１０３）への突入電流を抑制することが可能である。

第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の負荷側のＦＥＴ（２Ｂ）１２２は、逆流防止制御用ＦＥＴである。具体的には、ＦＥＴコントローラ１３０が、ＦＥＴ（２Ｂ）１２２のゲート（Ｇａｔｅ）−ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）間電圧を制御することで、出力（負荷側）→入力（バッテリ側）方向の電流の導通、遮断を制御する。

第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の２つのＦＥＴ、すなわちＦＥＴ（２Ａ）１２１と、ＦＥＴ（２Ｂ）１２２を制御することで、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０は、
（ａ）ＯＮ状態
（ｂ）ＯＦＦ状態
（ｃ）理想ダイオード動作状態
これらの３状態に設定することが可能となる。
なお、これら３状態の設定や遷移は、ＦＥＴコントローラ１３０によって制御される。

（ａ）ＯＮ状態は、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０が導通した状態である。
第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を介した入力（バッテリ側）→出力（負荷側）方向の電流と、出力（負荷側）→入力（バッテリ側）方向の電流のいずれをも導通した状態である。

（ｂ）ＯＦＦ状態は、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０が遮断した状態である。
第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を介した入力（バッテリ側）→出力（負荷側）方向の電流と、出力（負荷側）→入力（バッテリ側）方向の電流のいずれをも遮断した状態である。

（ｃ）理想ダイオード動作状態は、
第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側（バッテリ側）の電圧が、出力側（負荷側）の電圧より大きい場合に、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を介した入力（バッテリ側）→出力（負荷側）方向の電流を導通させ、
第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側（バッテリ側）の電圧より、出力側（負荷側）の電圧が大きくなった場合には、出力（負荷側）→入力（バッテリ側）方向の電流を遮断するダイオード特性に従った動作状態である。

なお、（ａ）ＯＮ状態では、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側（バッテリ側）と出力側（負荷側）の電圧に依存せずに、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０は、常時、導通状態となる。
また、（ｂ）ＯＦＦ状態では、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側（バッテリ側）と出力側（負荷側）の電圧に依存せずに、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０は、常時、遮断状態となる。

ＦＥＴコントローラ１３０は、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の、２つのＦＥＴ、すなわちＦＥＴ（１Ａ）１１１と、ＦＥＴ（１Ｂ）１１２、および、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０は、２つのＦＥＴ、すなわちＦＥＴ（２Ａ）１２１と、ＦＥＴ（２Ｂ）１２２、これら４つのＦＥＴのゲート（Ｇａｔｅ）−ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）間電圧を制御する。

ＦＥＴコントローラ１３０は、以下の３つの電圧検出部を有する。
（１）Ｖｉｎ１：第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０入力側電圧（＝バッテリ１，２０１出力電圧）
（２）Ｖｉｎ２：第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０入力側電圧（＝バッテリ２，２０２出力電圧）
（３）Ｖｏｕｔ：各スイッチ回路１１０，１２０出力側電圧

ＦＥＴコントローラ１３０は、これらの３つの電圧、すなわちＶｉｎ１、Ｖｉｎ２、Ｖｏｕｔを比較して、比較結果に基づいて第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０と第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の４つのＦＥＴのＧａｔｅ電圧を制御する。

具体的には、Ｖｉｎ１、Ｖｉｎ２、Ｖｏｕｔの比較結果に基づいて、各スイッチ回路１１０，１２０の３状態（ＯＮ状態，ＯＦＦ状態，理想ダイオード動作状態）を切り替える。この切り替えにより、以下の３種類の処理の切り替え制御を実行する。
（処理１）通常処理：バッテリから負荷に対する電力供給処理
（処理２）活線挿抜処理（ホットスワップ）：負荷に対する電力供給を継続しながら行うバッテリの切り替え処理
（処理３）回生処理：負荷のモータの回転による回生エネルギー（回生電流）をバッテリに供給してバッテリを充電する処理

［３．本開示の電源切り替え装置が実行する処理のシーケンスについて］
次に、本開示の電源切り替え装置が実行する処理のシーケンスについて説明する。具体的には、ＦＥＴコントローラ１３０の実行する処理のシーケンスについて説明する。

図９は、ＦＥＴコントローラ１３０の実行する処理のシーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。ＦＥＴコントローラ１３０は、例えばＦＥＴコントローラ１３０内部または外部のメモリに格納されたプログラムに従って処理を実行する。ＦＥＴコントローラ１３０はプログラム実行機能を有するプロセッサを保持し、プロセッサの制御に従って以下に説明するフローに従った処理を実行する。

なお、図９に示すフローは、初期状態（スタート状態）が、図８に示す構成において、バッテリ１，２０１から第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介して負荷２１０に電力供給がなされている通常処理状態である。

すなわち、初期状態では、ＦＥＴコントローラ１３０による各スイッチのＦＥＴのゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、
第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０＝ＯＮ
第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０＝ＯＦＦ
この状態に設定されている。
以下、図９示すフローの各ステップの処理について説明する。

（ステップＳ１０１）
まず、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ１０１において、以下の３つの電圧を検出する。
（１）Ｖｉｎ１：第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０入力側電圧（＝バッテリ１，２０１出力電圧）
（２）Ｖｉｎ２：第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０入力側電圧（＝バッテリ２，２０２出力電圧）
（３）Ｖｏｕｔ：各スイッチ回路１１０，１２０出力側電圧

（ステップＳ１０２）
次に、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ１０２において、Ｖｉｎ１とＶｏｕｔの比較処理を実行し、以下の式が成立するか否かを判定する。
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
なお、
Ｖｉｎ１は、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０入力側電圧（＝バッテリ１，２０１出力電圧）、
Ｖｏｕｔは、各スイッチ回路１１０，１２０出力側電圧、
Ｖｔｈａは、予め規定したしきい値である。
このしきい値Ｖｔｈａは、ユーザが任意に設定可能である。

しきい値Ｖｔｈａは０以上の任意の値が設定可能であるが、例えばしきい値Ｖｔｈａ＝０とした場合、Ｖｉｎ１とＶｏｕｔの値がほぼ同じ場合、動作切り替えが頻繁に発生して不安定なる可能性がある。安定的な動作をさせたい場合は、０よりやや大きい値を設定することが好ましい。

ステップＳ１０２において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
上記式が成立すると判定した場合は、ステップＳ１０３に進む。
一方、上記式が成立しないと判定した場合は、ステップＳ１１１に進む。

（ステップＳ１１１）
まず、ステップＳ１０２において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
上記式が成立しないと判定した場合のステップＳ１１１の処理について説明する。

Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
上記式が成立しない場合とは、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ≧Ｖｏｕｔ
上記関係にある場合である。すなわち、
Ｖｉｎ１：第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０入力側電圧（＝バッテリ１，２０１出力電圧）にしきい値Ｖｔｈａを加算した値が、
Ｖｏｕｔ：各スイッチ回路１１０，１２０出力側電圧以上である場合である。

この場合は、ステップＳ１１１において現在の動作状態、すなわち、バッテリ１，２０１から第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介して負荷２１０に電力供給を行う通常処理状態を継続する。

このバッテリ１，２０１から負荷２１０に対する電力供給処理は、ＦＥＴコントローラ１３０が、各スイッチ回路を以下の動作状態に設定（維持）することで行われる処理である。
第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０＝ＯＮ
第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０＝ＯＦＦ

上記設定により、ＯＮ状態に設定された第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介してバッテリ１，２０１から負荷２１０に対する電力供給が継続される。

（ステップＳ１０３）
一方、ステップＳ１０２において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
上記式が成立すると判定した場合は、ステップＳ１０３に進む。

ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ１０３において、Ｖｉｎ１とＶｉｎ２の比較処理を実行し、以下の式が成立するか否かを判定する。
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈｂ＜Ｖｉｎ２
なお、
Ｖｉｎ１は、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０入力側電圧（＝バッテリ１，２０１出力電圧）、
Ｖｉｎ２は、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０入力側電圧（＝バッテリ２，２０２出力電圧）、
Ｖｔｈｂは、予め規定したしきい値である。
このしきい値Ｖｔｈｂは、ユーザが任意に設定可能である。

しきい値Ｖｔｈｂも前述のＶｔｈａと同様、０以上の任意の値が設定可能であるが、例えばしきい値Ｖｔｈｂ＝０とした場合、動作切り替えが頻繁に発生して不安定なる可能性がある。安定的な動作をさせたい場合は、０よりやや大きい値を設定することが好ましい。

ステップＳ１０３において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈｂ＜Ｖｉｎ２
上記式が成立すると判定した場合は、ステップＳ１０４に進む。
一方、上記式が成立しないと判定した場合は、ステップＳ１２１に進む。

なお、ステップＳ１０３において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈｂ＜Ｖｉｎ２
上記式が成立する場合とは、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側の第２電源ポート１０２に、バッテリ１，２０１より電圧の高いバッテリ２，２０２が接続されていることを意味する。すなわち交換対象の未使用バッテリが接続されていることを意味する。

このように、ステップＳ１０３の判定処理は、交換対象の未使用バッテリ２，２０２が第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側の第２電源ポート１０２に接続されているか否かを判定する処理に相当する。

ステップＳ１０３において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈｂ＜Ｖｉｎ２
上記式が成立した場合は、交換対象の未使用バッテリ２，２０２が第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側の第２電源ポート１０２に接続されていると判定して、ステップＳ１０４以下において、バッテリの活線挿抜（ホットスワッビング）処理を実行する。

一方、上記式が成立しないと判定した場合は、交換対象の未使用バッテリ２，２０２が第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側の第２電源ポート１０２に接続されていないと判定して、ステップＳ１２１以下において、バッテリ１，２０１の充電処理、すなわち負荷２１０のモータが生成する回生エネルギー（回生電流）に基づくバッテリ１，２０１の充電処理を実行する。

（ステップＳ１０４）
ステップＳ１０４〜Ｓ１０７の処理は、バッテリの活線挿抜（ホットスワッビング）処理に相当する。

このステップＳ１０４〜Ｓ１０７におけるバッテリの活線挿抜（ホットスワッビング）処理は、ステップＳ１０２、ステップＳ１０３において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈｂ＜Ｖｉｎ２
上記２つの式が成立すると判定した場合に実行する。

すなわち、
Ｖｉｎ１：第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０入力側電圧（＝バッテリ１，２０１出力電圧）にしきい値Ｖｔｈａを加算した値が、
Ｖｏｕｔ：各スイッチ回路１１０，１２０出力側電圧未満であり、かつ、
Ｖｉｎ１：第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０入力側電圧（＝バッテリ１，２０１出力電圧）にしきい値Ｖｔｈｂを加算した値が、
Ｖｉｎ２：第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０入力側電圧（＝バッテリ２，２０２出力電圧）未満である。
これらの条件を満たす場合である。

これらの条件を満たす場合、ＦＥＴコントローラ１３０は、新たな交換対象の未使用バッテリ２，２０２が第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側の第２電源ポート１０２に接続されていると判定し、ステップＳ１０４以下において、バッテリの活線挿抜（ホットスワッビング）処理を実行する。

まず、ステップＳ１０４において、ＦＥＴコントローラ１３０は、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０をＯＮ状態から理想ダイオード動作状態に変更する。
この状態変更処理は、ＦＥＴコントローラ１３０が、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の２つのＦＥＴ（１Ａ）１１１、ＦＥＴ（１Ｂ）１１２のゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、各ＦＥＴの導通、遮断状態を切り替えることにより行われる。

前述したように、理想ダイオード動作状態とは、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側（バッテリ側）の電圧が、出力側（負荷側）の電圧より大きい場合に、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介した入力（バッテリ側）→出力（負荷側）方向の電流を導通させ、
第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側（バッテリ側）の電圧より、出力側（負荷側）の電圧が大きくなった場合には、出力（負荷側）→入力（バッテリ側）方向の電流を遮断するダイオード特性に従った動作状態である。

（ステップＳ１０５）
次に、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ１０５において、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０をＯＦＦ状態からＯＮ状態に変更する。
この状態変更処理も、ＦＥＴコントローラ１３０が、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の２つのＦＥＴ（２Ａ）１２１、ＦＥＴ（２Ｂ）１２２のゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、各ＦＥＴの導通、遮断状態を切り替えることにより行われる。

（ステップＳ１０６）
次に、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ１０６において、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を理想ダイオード動作状態からＯＦＦ状態に変更する。
この状態変更処理も、ＦＥＴコントローラ１３０が、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の２つのＦＥＴ（１Ａ）１１１、ＦＥＴ（１Ｂ）１１２のゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、各ＦＥＴの導通、遮断状態を切り替えることにより行われる。

（ステップＳ１０７）
ステップＳ１０７では、上述したステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理結果として、バッテリ２，２０２から第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を介して負荷２１０に対する電力供給が開始される。
すなわち、
スタート状態＝バッテリ１，２０１から第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介して負荷２１０に対する電力供給状態から、
ステップＳ１０７＝バッテリ２，２０２から第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を介して負荷２１０に対する電力供給状態への変更処理が、
負荷２１０に対する電力供給を停止することなく実行される。
すなわちバッテリの活線挿抜（ホットスワッビング）処理が完了する。

このバッテリの活線挿抜（ホットスワッビング）処理は、ＦＥＴコントローラ１３０が、各スイッチ回路を以下の動作状態に、順次、設定することで行われる処理である。
（Ｓ１０４）第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０＝ＯＮ→理想ダイオード動作状態
（Ｓ１０５）第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０＝ＯＦＦ→ＯＮ
（Ｓ１０６）第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０＝理想ダイオード動作状態→ＯＦＦ
上記のスイッチ回路の動作状態変更処理を順次、実行することで、負荷２１０に対する電力供給を停止することなく、バッテリの活線挿抜（ホットスワッビング）処理を行うことが可能となる。

すなわち、まず、（Ｓ１０４）第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０＝ＯＮ→理想ダイオード動作状態とすることで、バッテリ１，２０１から第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介して負荷２１０側に電力供給が継続される。
前述したように、理想ダイオード動作状態では、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側（バッテリ側）の電圧が出力側（負荷側）電圧より大きい場合、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介して入力（バッテリ側）→出力（負荷側）方向の電流を導通状態とする動作状態である。

次に、（Ｓ１０５）第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０＝ＯＦＦ→ＯＮとすることで、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を介して、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側（バッテリ側）に接続されたバッテリ２，２０２から負荷２１０側への電力供給が開始される。

なお、この時点で、出力側（負荷側）電圧が、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側（バッテリ側）より大きくなる可能性があるが、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０は、理想ダイオード動作状態に設定されているため、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の出力（負荷側）→入力（バッテリ側）方向の電流は遮断され、バッテリ１，２０１に電流が入力される逆流状態は発生しない。

最後に、（Ｓ１０６）第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０＝理想ダイオード動作状態→ＯＦＦの切り替え処理を行うことで、バッテリ１，２０１と負荷２１０の導通状態は完全に遮断される。この後は、バッテリ１，２０１を第１電源ポート１０１から取り外すことが可能となる。

上述した手順により、負荷２１０のモータが生成する回生エネルギー（回生電流）が、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介してバッテリ１，２０１に流入し、バッテリ１，２０１の充電処理が実行される。

（ステップＳ１２１）
次に、ステップＳ１２１〜Ｓ１２３の処理について説明する。
このステップＳ１２１〜Ｓ１２３の処理は、バッテリ１，２０１の充電処理、すなわち負荷２１０のモータが生成する回生エネルギー（回生電流）に基づくバッテリ１，２０１の充電処理である。

このバッテリ回生処理は、ステップＳ１０２、ステップＳ１０３において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈｂ≧Ｖｉｎ２
上記２つの式が成立すると判定した場合に実行する。

すなわち、
Ｖｉｎ１：第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０入力側電圧（＝バッテリ１，２０１出力電圧）にしきい値Ｖｔｈａを加算した値が、
Ｖｏｕｔ：各スイッチ回路１１０，１２０出力側電圧未満であり、かつ、
Ｖｉｎ１：第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０入力側電圧（＝バッテリ１，２０１出力電圧）にしきい値Ｖｔｈｂを加算した値が、
Ｖｉｎ２：第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０入力側電圧（＝バッテリ２，２０２出力電圧）以上である。
これらの条件を満たす場合である。

なお、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ１０２，Ｓ１０３において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈｂ≧Ｖｉｎ２
上記２つの式が成立することを確認して、負荷側の電圧（Ｖｏｕｔ）の上昇が回生エネルギーの発生に基づくものであると判定してステップＳ１２１以下の処理、すなわち負荷２１０のモータが生成する回生エネルギー（回生電流）に基づくバッテリ１，２０１の充電処理を実行する。

すなわち、ステップＳ１０２において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
上記式を満足する場合、
負荷側の電圧（Ｖｏｕｔ）の上昇の原因として以下の２つの理由が想定される。
（理由１）バッテリ２，２０２の出力電圧に基づく電圧（Ｖｏｕｔ）の上昇、
（理由２）負荷２１０の回生エネルギーの発生に基づく電圧（Ｖｏｕｔ）の上昇。

しかし、さらに、ステップＳ１０３において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈｂ≧Ｖｉｎ２
この式を満足することが確認される。この式を満足する場合とは、
第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０入力側電圧（＝バッテリ２，２０２出力電圧）が、
第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０入力側電圧（＝バッテリ１，１０２出力電圧）＋しきい値（Ｖｔｈｂ）より低い場合である。

このステップＳ１０３において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈｂ≧Ｖｉｎ２
この式を満足することが確認されると、負荷側の電圧（Ｖｏｕｔ）の上昇の原因として想定された上記の（理由１）は可能性がないと判定される。結果として、
負荷側の電圧（Ｖｏｕｔ）の上昇の原因は、上記（理由２）、すなわち、負荷２１０の回生エネルギーの発生に基づく電圧（Ｖｏｕｔ）の上昇であると判定することができる。

このように、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ１０２，Ｓ１０３において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈｂ≧Ｖｉｎ２
上記２つの式が成立することを確認して、負荷側の電圧（Ｖｏｕｔ）の上昇が回生エネルギーの発生に基づくものであると判定して、ステップＳ１２１〜Ｓ１２３の処理、すなわち、負荷２１０のモータが生成する回生エネルギー（回生電流）に基づくバッテリ１，２０１の充電処理を実行する。

まず、ステップＳ１２１において、ＦＥＴコントローラ１３０は、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０のＯＮ状態を継続する。
この状態維持処理は、ＦＥＴコントローラ１３０が、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の２つのＦＥＴ（１Ａ）１１１、ＦＥＴ（１Ｂ）１１２のゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、各ＦＥＴの導通、遮断状態を、現在の状態に維持することで行われる。

（ステップＳ１２２）
次に、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ１２２において、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０のＯＦＦ状態を継続する。
この状態維持処理も、ＦＥＴコントローラ１３０が、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の２つのＦＥＴ（２Ａ）１２１、ＦＥＴ（２Ｂ）１２２のゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、各ＦＥＴの導通、遮断状態を、現在の状態に維持することで行われる。

（ステップＳ１２３）
ステップＳ１２３では、上述したステップＳ１２１〜Ｓ１２２の処理結果として、バッテリ１，２０１の充電処理、すなわち負荷２１０のモータが生成する回生エネルギー（回生電流）に基づくバッテリ１，２０１の充電処理が実行される。

このバッテリ１，２０１の充電（回生）処理は、ＦＥＴコントローラ１３０が、各スイッチ回路を以下の動作状態に設定することで行われる処理である。
第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０＝ＯＮ
第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０＝ＯＦＦ

上記設定により、負荷２１０のモータが生成する回生エネルギー（回生電流）が、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介してバッテリ１，２０１に流入し、バッテリ１，２０１の充電処理が実行される。

上述したように、図８に示す電源切り替え装置１００ａは、ＦＥＴコントローラ１３０が、２つのバッテリ２０１，２０２の各々接続されたスイッチ回路１１０，１２０を制御、すなわち、
（ａ）ＯＮ状態
（ｂ）ＯＦＦ状態
（ｃ）理想ダイオード動作状態
これらの３状態の切り替え制御を行う。

図８に示す電源切り替え装置１００ａは、ＦＥＴコントローラ１３０によるこれらの制御により、以下の３つの処理を確実に実行することが可能となる。
（処理１）通常処理：バッテリから負荷に対する電力供給処理
（処理２）活線挿抜処理（ホットスワップ）：負荷に対する電力供給を継続しながら行うバッテリの切り替え処理
（処理３）回生処理：負荷のモータの回転による回生エネルギー（回生電流）をバッテリに供給してバッテリを充電する処理

［４．初期状態が異なる場合の処理シーケンスについて］
次に、先に図８を参照して説明した処理とは初期状態が異なる場合の処理シーケンスについて説明する。
図９に示すフローは、初期状態（スタート状態）が、図８に示す構成において、バッテリ１，２０１から第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介して負荷２１０に電力供給がなされている通常処理状態である。

初期状態（スタート状態）が、バッテリ２，２０２から第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を介して負荷２１０に電力供給がなされている通常処理状態の場合に、ＦＥＴコントローラ１３０の実行する処理シーケンスを図１０に示す。

図１０に示すフローは、図９に示すフロー中の
バッテリ１とバッテリ２、
スイッチ１（ＳＷ１）とスイッチ２（ＳＷ２）、
Ｖｉｎ１とＶｉｎ２、
これらを入れ替えたフローに相当する。

図１０に示すフローに従った処理について説明する。
初期状態では、ＦＥＴコントローラ１３０による各スイッチのＦＥＴのゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、
第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０＝ＯＦＦ
第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０＝ＯＮ
この状態に設定されている。

（ステップＳ２０１）
まず、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ２０１において、以下の３つの電圧を検出する。
（１）Ｖｉｎ１：第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０入力側電圧（＝バッテリ１，２０１出力電圧）
（２）Ｖｉｎ２：第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０入力側電圧（＝バッテリ２，２０２出力電圧）
（３）Ｖｏｕｔ：各スイッチ回路１１０，１２０出力側電圧

（ステップＳ２０２）
次に、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ２０２において、Ｖｉｎ１とＶｏｕｔの比較処理を実行し、以下の式が成立するか否かを判定する。
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ

ステップＳ２０２において、
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
上記式が成立すると判定した場合は、ステップＳ２０３に進む。
一方、上記式が成立しないと判定した場合は、ステップＳ２１１に進む。

（ステップＳ２１１）
まず、ステップＳ２０２において、
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
上記式が成立しないと判定した場合のステップＳ２１１の処理について説明する。

Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
上記式が成立しない場合とは、
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈａ≧Ｖｏｕｔ
上記関係にある場合である。すなわち、
Ｖｉｎ２：第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０入力側電圧（＝バッテリ２，２０２出力電圧）にしきい値Ｖｔｈａを加算した値が、
Ｖｏｕｔ：各スイッチ回路１１０，１２０出力側電圧以上である場合である。

この場合は、ステップＳ２１１において現在の動作状態、すなわち、バッテリ２，２０２から第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を介して負荷２１０に電力供給がなされている通常処理状態を継続する。

このバッテリ２，２０２から負荷２１０に対する電力供給処理は、ＦＥＴコントローラ１３０が、各スイッチ回路を以下の動作状態に設定（維持）することで行われる処理である。
第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０＝ＯＦＦ
第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０＝ＯＮ

上記設定により、ＯＮ状態に設定された第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を介してバッテリ２，２０２から負荷２１０に対する電力供給が継続される。

（ステップＳ２０３）
一方、ステップＳ２０２において、
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
上記式が成立すると判定した場合は、ステップＳ２０３に進む。

ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ２０３において、Ｖｉｎ１とＶｉｎ２の比較処理を実行し、以下の式が成立するか否かを判定する。
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈｂ＜Ｖｉｎ２

ステップＳ２０３において、
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈｂ＜Ｖｉｎ１
上記式が成立すると判定した場合は、ステップＳ２０４に進む。
一方、上記式が成立しないと判定した場合は、ステップＳ２２１に進む。

なお、ステップＳ２０３において、
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈｂ＜Ｖｉｎ１
上記式が成立する場合とは、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側の第１電源ポート１０１に、バッテリ２，２０２より電圧の高いバッテリ１，２０１が接続されていることを意味する。すなわち交換対象の未使用バッテリが接続されていることを意味する。

このように、ステップＳ２０３の判定処理は、新たな交換対象の未使用バッテリ１，２０１が第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側の第１電源ポート１０１に接続されているか否かを判定する処理に相当する。

ステップＳ２０３において、
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈｂ＜Ｖｉｎ１
上記式が成立した場合は、交換対象の未使用バッテリ１，２０１が第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側の第１電源ポート１０１に接続されていると判定して、ステップＳ２０４以下において、バッテリの活線挿抜（ホットスワッビング）処理を実行する。

一方、上記式が成立しないと判定した場合は、交換対象の未使用バッテリ１，２０１が第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側の第１電源ポート１０１に接続されていないと判定して、ステップＳ２２１以下において、バッテリ２，２０２の充電処理、すなわち負荷２１０のモータが生成する回生エネルギー（回生電流）に基づくバッテリ２，２０２の充電処理を実行する。

（ステップＳ２０４）
ステップＳ２０４〜Ｓ２０７の処理は、バッテリの活線挿抜（ホットスワッビング）処理に相当する。

このステップＳ２０４〜Ｓ２０７におけるバッテリの活線挿抜（ホットスワッビング）処理は、ステップＳ２０２、ステップＳ２０３において、
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
Ｖｉｎ１＋Ｖｔｈｂ＜Ｖｉｎ２
上記２つの式が成立すると判定した場合に実行する。

まず、ステップＳ２０４において、ＦＥＴコントローラ１３０は、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０をＯＮ状態から理想ダイオード動作状態に変更する。
この状態変更処理は、ＦＥＴコントローラ１３０が、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の２つのＦＥＴ（２Ａ）１２１、ＦＥＴ（２Ｂ）１２２のゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、各ＦＥＴの導通、遮断状態を切り替えることにより行われる。

（ステップＳ２０５）
次に、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ２０５において、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０をＯＦＦ状態からＯＮ状態に変更する。
この状態変更処理も、ＦＥＴコントローラ１３０が、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の２つのＦＥＴ（１Ａ）１１１、ＦＥＴ（１Ｂ）１１２のゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、各ＦＥＴの導通、遮断状態を切り替えることにより行われる。

（ステップＳ２０６）
次に、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ２０６において、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を理想ダイオード動作状態からＯＦＦ状態に変更する。
この状態変更処理も、ＦＥＴコントローラ１３０が、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の２つのＦＥＴ（２Ａ）１２１、ＦＥＴ（２Ｂ）１２２のゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、各ＦＥＴの導通、遮断状態を切り替えることにより行われる。

（ステップＳ２０７）
ステップＳ２０７では、上述したステップＳ２０４〜Ｓ２０６の処理結果として、バッテリ１，２０１から第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介して負荷２１０に対する電力供給が開始される。
すなわち、
スタート状態＝バッテリ２，２０２から第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０を介して負荷２１０に対する電力供給状態から、
ステップＳ２０７＝バッテリ１，２０１から第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０を介して負荷２１０に対する電力供給状態への変更処理が、
負荷２１０に対する電力供給を停止することなく実行される。
すなわちバッテリの活線挿抜（ホットスワッビング）処理が完了する。

（ステップＳ２２１）
次に、ステップＳ２２１〜Ｓ２２３の処理について説明する。
このステップＳ２２１〜Ｓ２２３の処理は、バッテリ２，２０２の充電処理、すなわち負荷２１０のモータが生成する回生エネルギー（回生電流）に基づくバッテリ２，２０２の充電処理である。

このバッテリ回生処理は、ステップＳ２０２、ステップＳ２０３において、
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈｂ≧Ｖｉｎ１
上記２つの式が成立すると判定した場合に実行する。

ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ２０２，Ｓ２０３において、
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈａ＜Ｖｏｕｔ
Ｖｉｎ２＋Ｖｔｈｂ≧Ｖｉｎ１
上記２つの式が成立することを確認して、負荷側の電圧（Ｖｏｕｔ）の上昇が回生エネルギーの発生に基づくものであると判定してステップＳ２２１以下の処理、すなわち負荷２１０のモータが生成する回生エネルギー（回生電流）に基づくバッテリ２，２０２の充電処理を実行する。

まず、ステップＳ２２１において、ＦＥＴコントローラ１３０は、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０のＯＮ状態を継続する。
この状態維持処理は、ＦＥＴコントローラ１３０が、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の２つのＦＥＴ（２Ａ）１２１、ＦＥＴ（２Ｂ）１２２のゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、各ＦＥＴの導通、遮断状態を、現在の状態に維持することで行われる。

（ステップＳ２２２）
次に、ＦＥＴコントローラ１３０は、ステップＳ２２２において、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０のＯＦＦ状態を継続する。
この状態維持処理も、ＦＥＴコントローラ１３０が、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の２つのＦＥＴ（１Ａ）１１１、ＦＥＴ（１Ｂ）１１２のゲート（Ｇａｔｅ）電圧制御により、各ＦＥＴの導通、遮断状態を、現在の状態に維持することで行われる。

（ステップＳ２２３）
ステップＳ２２３では、上述したステップＳ２２１〜Ｓ２２２の処理結果として、バッテリ２，２０２の充電処理、すなわち負荷２１０のモータが生成する回生エネルギー（回生電流）に基づくバッテリ２，２０２の充電処理が実行される。

上述したように、図８に示す電源切り替え装置１００ａは、初期状態が、バッテリ１，２０１を介した負荷２１０に対する電力供給状態であっても、バッテリ２，２０２を介した負荷２１０に対する電力供給状態であっても、いずれの場合も、スイッチ回路１１０，１２０を制御、すなわち、
（ａ）ＯＮ状態
（ｂ）ＯＦＦ状態
（ｃ）理想ダイオード動作状態
これらの３状態の制御を行うことで、以下の３つの処理を確実に実行できる。
（処理１）通常処理：バッテリから負荷に対する電力供給処理
（処理２）活線挿抜処理（ホットスワップ）：負荷に対する電力供給を継続しながら行うバッテリの切り替え処理
（処理３）回生処理：負荷のモータの回転による回生エネルギー（回生電流）をバッテリに供給してバッテリを充電する処理

［５．その他の実施例について］
次に、その他の実施例について説明する。
図８に示す電源切り替え装置１００ａは、本開示の電源切り替え装置の一構成例である。、本開示の電源切り替え装置は、図８に示す構成の他、様々な構成とすることが可能である。
以下の複数の変形例について、順次、説明する。
変形例１．各スイッチ回路対応の個別のＦＥＴコントローラを有する構成例
変形例２．マイコン（ＭＣＵ）を用いた構成例
変形例３．コンパレータを用いた構成例
変形例４．ＣＰＵを用いた構成例

（変形例１．各スイッチ回路対応の個別のＦＥＴコントローラを有する構成例）
まず、変形例１として、各スイッチ回路対応の個別のＦＥＴコントローラを有する構成例について、図１１を参照して説明する。
図１１に示す電源切り替え装置１００ｂは、図８に示す電源切り替え装置１００ａのＦＥＴコントローラ１３０を２つに分離した構成を持つ電源切り替え装置である。

図１１に示す電源切り替え装置１００ｂには、第１ＦＥＴコントローラ１４１と第２ＦＥＴコントローラ１４２を有する。
第１ＦＥＴコントローラ１４１は、第１スイッチ回路（ＳＷ１）の２つのＦＥＴ、すなわちＦＥＴ（１Ａ）１１１と、ＦＥＴ（１Ｂ）１１２を制御する。各ＦＥＴのゲート（Ｇａｔｅ）−ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）間電圧を制御する

また、第２ＦＥＴコントローラ１４２は、第２スイッチ回路（ＳＷ２）の２つのＦＥＴ、すなわちＦＥＴ（２Ａ）１２１と、ＦＥＴ（２Ｂ）１２２を制御する。各ＦＥＴのゲート（Ｇａｔｅ）−ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）間電圧を制御する

これら第１ＦＥＴコントローラ１４１と第２ＦＥＴコントローラ１４２の制御により、第１スイッチ回路（ＳＷ１）と、第２スイッチ回路（ＳＷ２）は、
（ａ）ＯＮ状態
（ｂ）ＯＦＦ状態
（ｃ）理想ダイオード動作状態
これらの３状態のいずれかに設定される。

この図１１に示す電源切り替え装置１００ｂも、先に説明した図９、図１０に示すフローに従った処理と同様の処理を行うことができる。

（変形例２．マイコン（ＭＣＵ）を用いた構成例）
次に、図１２を参照してマイコン（ＭＣＵ）を用いた構成例について説明する。

図１２に示す電源切り替え装置１００ｃは、図８に示す電源切り替え装置１００ａのＦＥＴコントローラ１３０を、図１２に示すＦＥＴコントローラ１５０とマイコン（ＭＣＵ）１６０の２つの構成に分離した構成である。

図８に示す電源切り替え装置１００ａのＦＥＴコントローラ１３０は、ＦＥＴコントローラ１３０内部で、各電圧（Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２，Ｖｏｕｔ）の比較処理や比較結果に基づく制御態様の決定等を行っている。

これに対して、図１２に示す電源切り替え装置１００ｃでは、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側電圧（Ｖｉｎ１）、すなわち、バッテリ１，１０１側電圧と、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側電圧（Ｖｉｎ２）、すなわち、バッテリ２，１０２側電圧との比較処理をマイコン（ＭＣＵ）１６０が実行する。ＦＥＴコントローラ１５０は、マイコン（ＭＣＵ）１６０の出力する電圧比較結果に基づいて各スイッチ回路１１０，１２０のＦＥＴを制御する。

ＦＥＴコントローラ１５０は、マイコン（ＭＣＵ）１６０の出力する電圧比較結果を入力する制御情報入力部（Ｅｘｉｔ ｃｏｎｔｒｏｌ端子）を有し、この制御情報入力部（Ｅｘｉｔ ｃｏｎｔｒｏｌ端子）を介して入力するマイコン（ＭＣＵ）１６０の出力値に基づいて各スイッチ回路１１０，１２０のＦＥＴを制御する。

この構成の場合、図９、図１０に示すフローに従った処理は、マイコン（ＭＣＵ）１６０とＦＥＴコントローラ１５０とによって実行されることになる。

なお、マイコン（ＭＣＵ）１６０において電圧比較結果に基づく各スイッチの制御態様を決定し、決定した制御情報をＦＥＴコントローラ１２５０に入力する構成としもよい。
この場合、ＦＥＴコントローラ１５０はマイコン１６０から入力する制御情報に下型制御を実行する。

（変形例３．コンパレータを用いた構成例）
次に、図１３を参照してコンパレータを用いた構成例について説明する。

図１３に示す電源切り替え装置１００ｄは、図８に示す電源切り替え装置１００ａのＦＥＴコントローラ１３０を、図１３に示すＦＥＴコントローラ１７０とコンパレータ１８０の２つの構成に分離した構成である。

図１３に示す電源切り替え装置１００ｄのコンパレータ１８０は、第１スイッチ回路（ＳＷ１）１１０の入力側電圧（Ｖｉｎ１）、すなわち、バッテリ１，１０１側電圧と、第２スイッチ回路（ＳＷ２）１２０の入力側電圧（Ｖｉｎ２）、すなわち、バッテリ２，１０２側電圧との比較処理を実行して比較結果をＦＥＴコントローラ１７０に入力する。

ＦＥＴコントローラ１７０は、コンパレータ１８０の電圧比較結果を入力する情報入力部（Ｅｘｉｔ ｃｏｎｔｒｏｌ端子）を有し、この情報入力部（Ｅｘｉｔ ｃｏｎｔｒｏｌ端子）を介して入力する電圧比較結果に基づいて各スイッチ回路１１０，１２０のＦＥＴを制御する。

この構成の場合、図９、図１０に示すフローに従った処理は、コンパレータ１８０とＦＥＴコントローラ１７０とによって実行されることになる。

（変形例４．ＣＰＵを用いた構成例）
次に図１４を参照してＣＰＵを用いた構成例について説明する。
図１４に示す電源切り替え装置１００ｅは、図８に示す電源切り替え装置１００ａのＦＥＴコントローラ１３０を、図１４に示すＦＥＴコントローラ１９０とＣＰＵ１９５の２つの構成に分離した構成である。

ＣＰＵ１９５は、例えば、負荷の動作状態に基づいて、各スイッチ回路の動作状態（ＯＮ，ＯＦＦ，理想ダイオード）の切り替えタイミングを制御する。
具体的には、負荷２１０の動作が少ないタイミングを選んで各スイッチ回路の動作状態（ＯＮ，ＯＦＦ，理想ダイオード）の切り替えを実行させる制御を実行する。

ＣＰＵ１９５は、負荷の動作計画、具体的にはロボットの行動計画情報（プログラム情報）を図示しない記憶部から取得し、取得した行動計画情報（プログラム情報）に基づいて負荷２１０の処理が少ないタイミングを検出する。この検出したタイミングで各スイッチ回路の動作状態（ＯＮ，ＯＦＦ，理想ダイオード）の切り替えを実行させるようにＦＥＴコントローラ１９０に制御情報を出力する。

なお、ＣＰＵ１９５が負荷動作状況監視処理を実行して、監視結果に基づいて負荷２１０の処理が少ないタイミングを検出し、検出したタイミングで各スイッチ回路の動作状態（ＯＮ，ＯＦＦ，理想ダイオード）の切り替えを実行させるようにＦＥＴコントローラ１９０に制御情報を出力する構成としてもよい。

このような制御を実行することで各スイッチ回路のＦＥＴのストレスを低減したスイッチ状態切り替え処理が可能となる。

［６．ロボットのハードウェア構成例について］
次に、上述した電源切り替え回路を内部に有する走行ロボット３００のハードウェア構成の一例について説明する。
図１５は、本開示の走行ロボット３００の一構成例を示すブロック図である。

図１５に示すように、走行ロボット３００は、制御部３０１、入力部３０２、出力部３０３、センサ群３０４、駆動部３０５、通信部３０６、記憶部３０７、電源切り替え部３２１を有する。

制御部３０１は、走行ロボット１００において実行する処理の制御を行う。例えば記憶部３０７に格納されている制御プログラムに従った処理を実行する。制御部３０１はプログラム実行機能を有するプロセッサを有する。

入力部３０２は、ユーザにより、様々なデータ入力が可能なインタフェースであり、タッチパネル、コード読み取り部、各種のスイッチ等によって構成される。
出力部３０３はアラートや音声を出力するスピーカ、画像出力するディスプレイ、、さらにライト等を出力する出力部である。

センサ群３０４はカメラ、マイク、レーダ、距離センサ等の様々なセンサによって構成される。
駆動部３０５は走行ロボット１００を移動させるための車輪や脚の駆動部であるモータ等のアクチュエータや方向制御機構等によって構成される。
通信部３０６は、例えば管理サーバや、外部センサ等の外部機器等との通信処理を実行する。
記憶部３０７は、走行経路情報や、制御部３０１において実行するプログラム情報等を格納している。

電源切り替え部３２１は、先に図８他を参照して説明した電源切り替え装置に相当する構成を有する。すなわち、
（ａ）バッテリの活線挿抜（ホットスワップ）処理
（ｂ）回生エネルギー回収
これらの処理をスイッチ回路の動作状態（ＯＮ，ＯＦＦ，理想ダイオード動作）の切り替えにより実現する構成を有する。

［７．本開示の構成のまとめ］
以上、特定の実施例を参照しながら、本開示の実施例について詳解してきた。しかしながら、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本開示の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。

なお、本明細書において開示した技術は、以下のような構成をとることができる。
（１） 第１電源ポートと、電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
（ａ）導通状態であるＯＮ状態、
（ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
（ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行する電源切り替え装置。

（２） 前記コントローラは、
前記負荷を構成するモータの回転によって発生した回生エネルギーを、前記第１電源ポート、または前記第２電源ポートに接続された電源であるバッテリに入力して充電処理を実行する（１）に記載の電源切り替え装置。

（３） 前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路の前記第１電源ポート側電圧である第１スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ１）と、
前記第２スイッチ回路の前記第２電源ポート側電圧である第２スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ２）と、
前記第１スイッチ回路、および前記第２スイッチ回路の前記負荷側電圧であるスイッチ回路出力側電圧（Ｖｏｕｔ）を比較し、
比較結果に応じて、前記３状態の切り替え処理を実行する（１）または（２）に記載の電源切り替え装置。

（４） 前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ１）と、
前記第２スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ２）と、
前記スイッチ回路出力側電圧（Ｖｏｕｔ）との比較結果に基づいて、
前記第１電源ポートと前記第２電源ポートの双方に電源が接続されたバッテリ交換実行モードであるか、
前記負荷を構成するモータの回転によって発生した回生エネルギーを、前記第１電源ポート、または前記第２電源ポートに接続された電源であるバッテリに入力して充電する処理を実行する充電モードであるかを判定する（３）に記載の電源切り替え装置。

（５） 前記第１スイッチ回路、および前記第２スイッチ回路は複数のＦＥＴによって構成される理想ダイオード回路である（１）〜（４）いずれかに記載の電源切り替え装置。

（６） 前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路、および前記第２スイッチ回路内に構成されたＦＥＴのゲート（Ｇａｔｅ）−ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）間電圧を制御する（１）〜（５）いずれかに記載の電源切り替え装置。

（７） 前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路の制御を実行する第１コントローラと、
前記第２スイッチ回路の制御を実行する第２コントローラとの複数のコントローラによって構成されている（１）〜（６）いずれかに記載の電源切り替え装置。

（８） 前記電源切り替え装置は、
前記コントローラに接続されたマイコンを有し、
前記マイコンは、
前記第１スイッチ回路の前記第１電源ポート側電圧である第１スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ１）と、
前記第２スイッチ回路の前記第２電源ポート側電圧である第２スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ２）との比較処理を実行して比較結果を前記コントローラに出力する（１）〜（７）いずれかに記載の電源切り替え装置。

（９） 前記電源切り替え装置は、
前記コントローラに接続されたコンパレータを有し、
前記コンパレータは、
前記第１スイッチ回路の前記第１電源ポート側電圧である第１スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ１）と、
前記第２スイッチ回路の前記第２電源ポート側電圧である第２スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ２）との比較処理を実行して比較結果を前記コントローラに出力する（１）〜（８）いずれかに記載の電源切り替え装置。

（１０） 前記電源切り替え装置は、
前記コントローラに接続されたプロセッサを有し、
前記プロセッサは、
前記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理のタイミングを制御する（１）〜（９）いずれかに記載の電源切り替え装置。

（１１） 前記プロセッサは、
前記負荷の処理状況に応じて、前記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理タイミングを決定する（１）〜（１０）いずれかに記載の電源切り替え装置。

（１２） 駆動部を有する負荷と、
前記負荷に対する電力供給を行う電源の切り替え制御を行う電源切り替え部を有し、
前記電源切り替え部は、
第１電源ポートと、電力供給対象の前記負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
（ａ）導通状態であるＯＮ状態、
（ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
（ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行するロボット。

（１３） 前記コントローラは、
前記負荷を構成するモータの回転によって発生した回生エネルギーを、前記第１電源ポート、または前記第２電源ポートに接続された電源であるバッテリに入力して充電処理を実行する（１２）に記載のロボット。

（１４） 電源切り替え装置において実行する電源切り替え制御方法であり、
前記電源切り替え装置は、
第１電源ポートと、電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
（ａ）導通状態であるＯＮ状態、
（ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
（ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行する電源切り替え制御方法。

（１５） ロボットにおいて実行するロボット制御方法であり、
前記ロボットは、
駆動部を有する負荷と、
前記負荷に対する電力供給を行う電源の切り替え制御を行う電源切り替え部を有し、
前記電源切り替え部は、
第１電源ポートと、電力供給対象の前記負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
（ａ）導通状態であるＯＮ状態、
（ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
（ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行するロボット制御方法。

（１６） 電源切り替え装置において電源切り替え制御処理を実行させるプログラムであり、
前記電源切り替え装置は、
第１電源ポートと、電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
前記プログラムは、前記コントローラに、
前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
（ａ）導通状態であるＯＮ状態、
（ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
（ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行させて、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行させるプログラム。

なお、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。例えば、プログラムは記録媒体に予め記録しておくことができる。記録媒体からコンピュータにインストールする他、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネットといったネットワークを介してプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。

また、明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。また、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。

以上、説明したように、本開示の一実施例の構成によれば、負荷に対する電力供給を停止することなく電源切り替え処理や充電処理を実行可能とした装置、方法が実現される。
具体的には、例えば、第１電源ポートと電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、第２電源ポートと負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、各スイッチ回路を制御するコントローラを有する。コントローラは、各スイッチ回路について、（ａ）ＯＮ状態、（ｂ）ＯＦＦ状態、（ｃ）ダイオード動作状態、これら３状態の切り替え処理を実行して、負荷に対する電力供給を停止することなく各電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行する。さらに、負荷であるモータの回転による回生エネルギーによるバッテリ充電を実行する。
本構成により、負荷に対する電力供給を停止することなく電源切り替え処理や充電処理を実行可能とした装置、方法が実現される。

１０ ロボット
１１ バッテリ１
１２ バッテリ２
２１ モータ
３１，３２ 理想ダイオード回路
１００ 電源切り替え装置
１０１ 第１電源ポート
１０２ 第２電源ポート
１０３ 平滑コンデンサ
１１０ 第１スイッチ回路（ＳＷ１）
１１１，１１２ ＦＥＴ
１２０ 第２スイッチ回路（ＳＷ２）
１２１，１２２ ＦＥＴ
１３０ ＦＥＴコントローラ
２０１ バッテリ１
２０２ バッテリ２
２１０ 負荷
１４１ 第１ＦＥＴコントローラ
１４２ 第２ＦＥＴコントローラ
１５０ ＦＥＴコントローラ
１６０ マイコン（ＭＣＵ）
１７０ ＦＥＴコントローラ
１８０ コンパレータ
１９０ ＦＥＴコントローラ
１９５ ＣＰＵ
３００ 走行ロボット
３０１ 制御部
３０２ 入力部
３０３ 出力部
３０４ センサ群
３０５ 駆動部
３０６ 通信部
３０７ 記憶部
３２１ 電源切り替え部

Claims (16)

1. 第１電源ポートと、電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
   第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
   前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
   前記コントローラは、
   前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
   （ａ）導通状態であるＯＮ状態、
   （ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
   （ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
   上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行する電源切り替え装置。
2. 前記コントローラは、
   前記負荷を構成するモータの回転によって発生した回生エネルギーを、前記第１電源ポート、または前記第２電源ポートに接続された電源であるバッテリに入力して充電処理を実行する請求項１に記載の電源切り替え装置。
3. 前記コントローラは、
   前記第１スイッチ回路の前記第１電源ポート側電圧である第１スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ１）と、
   前記第２スイッチ回路の前記第２電源ポート側電圧である第２スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ２）と、
   前記第１スイッチ回路、および前記第２スイッチ回路の前記負荷側電圧であるスイッチ回路出力側電圧（Ｖｏｕｔ）を比較し、
   比較結果に応じて、前記３状態の切り替え処理を実行する請求項１に記載の電源切り替え装置。
4. 前記コントローラは、
   前記第１スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ１）と、
   前記第２スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ２）と、
   前記スイッチ回路出力側電圧（Ｖｏｕｔ）との比較結果に基づいて、
   前記第１電源ポートと前記第２電源ポートの双方に電源が接続されたバッテリ交換実行モードであるか、
   前記負荷を構成するモータの回転によって発生した回生エネルギーを、前記第１電源ポート、または前記第２電源ポートに接続された電源であるバッテリに入力して充電する処理を実行する充電モードであるかを判定する請求項３に記載の電源切り替え装置。
5. 前記第１スイッチ回路、および前記第２スイッチ回路は複数のＦＥＴによって構成される理想ダイオード回路である請求項１に記載の電源切り替え装置。
6. 前記コントローラは、
   前記第１スイッチ回路、および前記第２スイッチ回路内に構成されたＦＥＴのゲート（Ｇａｔｅ）−ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）間電圧を制御する請求項１に記載の電源切り替え装置。
7. 前記コントローラは、
   前記第１スイッチ回路の制御を実行する第１コントローラと、
   前記第２スイッチ回路の制御を実行する第２コントローラとの複数のコントローラによって構成されている請求項１に記載の電源切り替え装置。
8. 前記電源切り替え装置は、
   前記コントローラに接続されたマイコンを有し、
   前記マイコンは、
   前記第１スイッチ回路の前記第１電源ポート側電圧である第１スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ１）と、
   前記第２スイッチ回路の前記第２電源ポート側電圧である第２スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ２）との比較処理を実行して比較結果を前記コントローラに出力する請求項１に記載の電源切り替え装置。
9. 前記電源切り替え装置は、
   前記コントローラに接続されたコンパレータを有し、
   前記コンパレータは、
   前記第１スイッチ回路の前記第１電源ポート側電圧である第１スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ１）と、
   前記第２スイッチ回路の前記第２電源ポート側電圧である第２スイッチ回路入力側電圧（Ｖｉｎ２）との比較処理を実行して比較結果を前記コントローラに出力する請求項１に記載の電源切り替え装置。
10. 前記電源切り替え装置は、
    前記コントローラに接続されたプロセッサを有し、
    前記プロセッサは、
    前記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理のタイミングを制御する請求項１に記載の電源切り替え装置。
11. 前記プロセッサは、
    前記負荷の処理状況に応じて、前記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理タイミングを決定する請求項１に記載の電源切り替え装置。
12. 駆動部を有する負荷と、
    前記負荷に対する電力供給を行う電源の切り替え制御を行う電源切り替え部を有し、
    前記電源切り替え部は、
    第１電源ポートと、電力供給対象の前記負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
    第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
    前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
    前記コントローラは、
    前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
    （ａ）導通状態であるＯＮ状態、
    （ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
    （ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
    上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行するロボット。
13. 前記コントローラは、
    前記負荷を構成するモータの回転によって発生した回生エネルギーを、前記第１電源ポート、または前記第２電源ポートに接続された電源であるバッテリに入力して充電処理を実行する請求項１２に記載のロボット。
14. 電源切り替え装置において実行する電源切り替え制御方法であり、
    前記電源切り替え装置は、
    第１電源ポートと、電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
    第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
    前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
    前記コントローラは、
    前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
    （ａ）導通状態であるＯＮ状態、
    （ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
    （ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
    上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行する電源切り替え制御方法。
15. ロボットにおいて実行するロボット制御方法であり、
    前記ロボットは、
    駆動部を有する負荷と、
    前記負荷に対する電力供給を行う電源の切り替え制御を行う電源切り替え部を有し、
    前記電源切り替え部は、
    第１電源ポートと、電力供給対象の前記負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
    第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
    前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
    前記コントローラは、
    前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
    （ａ）導通状態であるＯＮ状態、
    （ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
    （ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
    上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行して、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行するロボット制御方法。
16. 電源切り替え装置において電源切り替え制御処理を実行させるプログラムであり、
    前記電源切り替え装置は、
    第１電源ポートと、電力供給対象の負荷との間に構成された第１スイッチ回路と、
    第２電源ポートと、前記負荷との間に構成された第２スイッチ回路と、
    前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路を制御するコントローラを有し、
    前記プログラムは、前記コントローラに、
    前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路の各々について、
    （ａ）導通状態であるＯＮ状態、
    （ｂ）遮断状態であるＯＦＦ状態、
    （ｃ）電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に、電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態、
    上記（ａ）〜（ｃ）の３状態の切り替え処理を実行させて、前記負荷に対する電力供給を停止することなく、前記第１電源ポートと前記第２電源ポートに接続された電源の切り替え処理を実行させるプログラム。

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