(57)【要約】【課題】本発明は、スタータの作動に伴って生ずるバッテリ電圧の低下を補償する容量素子の容量を小さくできる、車両用電源装置の提供を目的とする。【解決手段】第１の充電電圧で充電された容量素子１１と、第１の充電電圧より低い第２の充電電圧で充電された容量素子１２と、容量素子１１から負荷４への放電を可能にする放電経路３１と、容量素子１２から負荷４への放電を可能にする放電経路３２と、バッテリ３から負荷４への放電を可能にする放電経路３３と、容量素子１１が放電経路３１との接続に切り替えられ且つバッテリ３との直列接続に切り替えられた状態での放電経路３１の電圧と、容量素子１２が放電経路３２との接続に切り替えられ且つバッテリ３との直列接続に切り替えられた状態での放電経路３２の電圧と、放電経路３３の電圧とを比較して、最も電圧が高い放電経路からの放電を許可するダイオード２１，２２，２３とを備える、車両用電源装置。【選択図】図１
2010035278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンを始動させるスタータの電源であるバッテリの電力を前記車両に搭載される電気負荷に供給する車両用電源装置であって、
所定の第１の充電電圧で充電された第１の容量素子と、
前記第１の充電電圧より低い第２の充電電圧で充電された第２の容量素子と、
前記第１の容量素子から前記電気負荷への放電を可能にする第１の放電経路と、
前記第２の容量素子から前記電気負荷への放電を可能にする第２の放電経路と、
前記バッテリから前記電気負荷への放電を可能にし、前記バッテリの正極側の放電経路である第３の放電経路と、
前記第１の容量素子の一方の電極が前記第１の放電経路との接続に切り替えられ且つ前記第１の容量素子の他方の電極が前記バッテリの正極側での前記バッテリとの直列接続に切り替えられた第１の接続状態での前記第１の放電経路の電圧と、前記第２の容量素子の一方の電極が前記第２の放電経路との接続に切り替えられ且つ前記第２の容量素子の他方の電極が前記バッテリの正極側での前記バッテリとの直列接続に切り替えられた第２の接続状態での前記第２の放電経路の電圧と、前記第３の放電経路の電圧とを比較して、最も電圧が高い放電経路からの放電を許可する許可手段とを備えることを特徴とする、車両用電源装置。
【請求項２】
前記スタータの作動指令により生ずる信号に従って前記第１及び前記第２の容量素子の接続先が切り替えられることにより、前記第１及び第２の接続状態への状態遷移が行われる、請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記第１の充電電圧と前記第２の充電電圧の少なくともいずれか一方は、前記バッテリの電圧を降圧することにより生成される、請求項１又は２に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記第１の放電経路からの放電は、前記第１の接続状態での前記第１の放電経路の電圧を前記電気負荷の所定の印加許容電圧に降圧して行われ、
前記第２の放電経路からの放電は、前記第２の接続状態での前記第２の放電経路の電圧を前記電気負荷の所定の印加許容電圧に降圧して行われる、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンを始動させるスタータの電源であるバッテリの電力を前記車両に搭載される電気負荷に供給する車両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、予め設定されたエンジン停止条件の成立時にエンジンを停止し、予め設定されたエンジン始動条件の成立時にスタータ手段を作動させてエンジンを始動するアイドルストップ車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、上記車両のバッテリと電気負荷との間に設けられて、バッテリ電圧を補償する電圧補償手段と、上記エンジン始動条件が成立して上記スタータ手段の作動に伴ってバッテリ電圧が第１の設定値以下に低下したときに、上記電圧補償手段を作動させる制御手段とを備える点が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３８９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、スタータ動作時、その動作電力によりバッテリの電圧は落ち込むため、その落ち込みが大きければ、そのバッテリから電力供給を受ける電気負荷に動作異常が生ずるおそれがある。また、その落ち込みを防止するためにキャパシタ等の容量素子を設ける場合があるが、上述の従来技術のように、単に容量素子をバッテリに接続しただけでは、容量素子に要求される容量が大きくなってしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、スタータの作動に伴って生ずるバッテリ電圧の低下を補償する容量素子の容量を小さくすることができる、車両用電源装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る車両用電源装置は、
車両のエンジンを始動させるスタータの電源であるバッテリの電力を前記車両に搭載される電気負荷に供給する車両用電源装置であって、
所定の第１の充電電圧で充電された第１の容量素子と、
前記第１の充電電圧より低い第２の充電電圧で充電された第２の容量素子と、
前記第１の容量素子から前記電気負荷への放電を可能にする第１の放電経路と、
前記第２の容量素子から前記電気負荷への放電を可能にする第２の放電経路と、
前記バッテリから前記電気負荷への放電を可能にし、前記バッテリの正極側の放電経路である第３の放電経路と、
前記第１の容量素子の一方の電極が前記第１の放電経路との接続に切り替えられ且つ前記第１の容量素子の他方の電極が前記バッテリの正極側での前記バッテリとの直列接続に切り替えられた第１の接続状態での前記第１の放電経路の電圧と、前記第２の容量素子の一方の電極が前記第２の放電経路との接続に切り替えられ且つ前記第２の容量素子の他方の電極が前記バッテリの正極側での前記バッテリとの直列接続に切り替えられた第２の接続状態での前記第２の放電経路の電圧と、前記第３の放電経路の電圧とを比較して、最も電圧が高い放電経路からの放電を許可する許可手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
ここで、前記スタータの作動指令により生ずる信号に従って前記第１及び前記第２の容量素子の接続先が切り替えられることにより、前記第１及び第２の接続状態への状態遷移が行われると好適である。
【０００７】
また、前記第１の充電電圧と前記第２の充電電圧の少なくともいずれか一方は、前記バッテリの電圧を降圧することにより生成されると好適である。
【０００８】
また、前記第１の放電経路からの放電は、前記第１の接続状態での前記第１の放電経路の電圧を前記電気負荷の所定の印加許容電圧に降圧して行われ、
前記第２の放電経路からの放電は、前記第２の接続状態での前記第２の放電経路の電圧を前記電気負荷の所定の印加許容電圧に降圧して行われると好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スタータの作動に伴って生ずるバッテリ電圧の低下を補償する容量素子の容量を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の実施形態である車両用電源装置１００を備えた車両用電源システムの構成図である。車両には、オルタネータ２やバッテリ３を電源とする電気負荷４が複数搭載されている。車載の電気負荷４として、例えば、ブロアモータなどを備える空調装置、アンプなどを備える音響装置、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）、ソレノイドバルブが挙げられる。オルタネータ２やバッテリ３は、放電経路である電源ライン３３を介して、所定の電圧系（例えば、１２Ｖ系）の電気負荷４に電力を供給する。バッテリ３等の電源と電気負荷４との間の給電経路に車両用電源装置１００が設けられている。また、バッテリ３等の電源と電気負荷４との間に、昇圧手段や降圧手段が設けられてもよい。具体例として、ＤＣ−ＤＣコンバータが挙げられる。
【００１１】
オルタネータ２は、車両を走行させるためのエンジンを動力源とする発電機であって、エンジンの出力によって発電を行う。オルタネータ２で発生した電力によって、電気負荷４が動作したり、バッテリ３が充電されたりする。また、オルタネータ２は、発電手段であればよいので、例えば、発電機の機能と回生制御可能なモータの機能の両方備えるモータ／ジェネレータ（いわゆる、ＭＧ）であってもよい。例えば、ＭＧは、車両減速時に回生制御することによって、バッテリ３に充電をすることができる。
【００１２】
バッテリ３も、オルタネータ２と同様に、電源ライン３３を介して電気負荷４に電力を供給する。バッテリ３は、オルタネータ２が停止している時やオルタネータ２の電力供給能力が足りない時などに電気負荷４に電力を供給することが可能であり、また、エンジンを始動させるためのスタータモータ１に電力を供給する。バッテリ３の具体例として、鉛バッテリ、ニッケル水素電池、リチウムイオンバッテリ、電気二重層キャパシタなどが挙げられる。
【００１３】
スタータモータ１は、バッテリ３から電力供給を受けてエンジンを始動させるエンジン始動手段である。スタータモータ１を始動させる始動制御信号に従ってバッテリ３からスタータモータ１への電力供給が開始され、通電したスタータモータ１が回転することによってフライホイールを介してエンジンのクランクシャフトが回転し、エンジンが始動する。エンジンの始動が完了すると、バッテリ３からスタータモータ１への電力供給は停止する。
【００１４】
図３は、スタータモータ１の作動に伴うバッテリ３の電圧の変化を表す図である。図３によれば、スタータモータ１が作動し始めると、スタータモータ１の非作動時には通常１２Ｖ程度のバッテリ３のバッテリ電圧は、数１０ｍｓ間のロック電流によって約６Ｖ程度まで低下している（期間Ｔ２）。その後、スタータモータ１が回転し始め、スタータモータ１の動作電流が減少し、バッテリ電圧もスタータモータ１の非作動時より低い１０Ｖ程度の電圧まで戻る（期間Ｔ３）。そして、スタータモータ１への通電が終了すると、バッテリ電圧もスタータモータ１の非作動時の電圧以上のレギュレートされた電圧に回復する（期間Ｔ４）。
【００１５】
ここで、図３に示されるように、スタータモータ１の動作期間は、バッテリ電圧の変化態様の違いによって、スタータモータ１の始動に伴う突入電流が流れている過渡突入期間Ｔ２とスタータモータ１の突入電流後の定常動作電流が流れている定常動作期間Ｔ３に分けられる。しかしながら、特に電圧低下の大きい過渡突入期間Ｔ２において、バッテリ電圧が電気負荷４の最低作動電圧以下になってしまうと、ブロアモータの回転低下、オーディオ動作の雑音、電子機器のリセットなどの電気負荷４の動作不良が発生するおそれがある。そこで、スタータモータ１の動作期間のバッテリ電圧の変化に着目して、本発明に係る電源装置１００は、過渡突入期間Ｔ２とその期間後の定常動作期間Ｔ３でのバッテリ電圧の低下分を補償するキャパシタを切り替えることによって、バッテリ電圧の低下による電気負荷４の動作不良の発生を抑えつつ、当該キャパシタの容量や体格の小型化が図られている。
【００１６】
電源装置１００の詳細構成について説明する。電源装置１００は、所定の第１の充電電圧で充電された第１の容量素子であるキャパシタ１１と、第１の充電電圧より低い第２の充電電圧で充電された第２の容量素子であるキャパシタ１２と、キャパシタ１１から電気負荷４への放電を可能にする第１の放電経路である電源ライン３１と、キャパシタ１２から電気負荷４への放電を可能にする第２の放電経路である電源ライン３２と、バッテリ３の正極側に接続されており、バッテリ３から電気負荷４への放電を可能にする第３の放電経路である電源ライン３３と、キャパシタ１１の一方の電極（以下、「キャパシタ１１の第１の電極」という）が電源ライン３１との接続に切り替えられ且つキャパシタ１１の他方の電極（以下、「キャパシタ１２の第２の電極」という）がバッテリ３の正極側でのバッテリ３との直列接続に切り替えられた第１の接続状態での電源ライン３１の電圧と、キャパシタ１２の一方の電極（以下、「キャパシタ１２の第１の電極」という）が電源ライン３２との接続に切り替えられ且つキャパシタ１２の他方の電極（以下、「キャパシタ１２の第２の電極」という）がバッテリ３の正極側でのバッテリ３との直列接続に切り替えられた第２の接続状態での電源ライン３２の電圧と、電源ライン３３の電圧とを比較して、最も電圧が高い電源ラインからの放電を許可する許可手段であるダイオードＯＲ回路（ダイオード２１，２２，２３から構成）とを備える。図１は、第１の接続状態と第２の接続状態で図示されている。
【００１７】
キャパシタ１１に印加される第１の充電電圧は、バッテリ３の電圧を降圧する降圧手段によって生成される。第１の充電電圧を生成するための電圧源はバッテリ３以外のものでもよいが、バッテリ３を第１の充電電圧を生成するための電圧源とすることによって、簡易な回路で第１の充電電圧を生成できる。ツェナーダイオード５１は、バッテリ３の電圧を第１の充電電圧まで降圧する第１の降圧手段である。また、キャパシタ１１の充電電流を制限する電流制限手段として、抵抗素子６１がツェナーダイオード５１に直列に設けられている。
【００１８】
一方、キャパシタ１２に印加される第２の充電電圧も、バッテリ３の電圧を降圧する降圧手段によって生成されるとよい。同様に、第２の充電電圧を生成するための電圧源はバッテリ３以外のものでもよい。ツェナーダイオード５２は、バッテリ３の電圧を第２の充電電圧まで降圧する第２の降圧手段である。また、キャパシタ１２の充電電流を制限する電流制限手段として、抵抗素子６２がツェナーダイオード５２に直列に設けられている。
【００１９】
また、キャパシタ１１は、図３の過渡突入期間Ｔ２におけるバッテリ電圧の低下を補償する電圧確保用の素子である。したがって、キャパシタ１１に印加される第１の充電電圧は、スタータモータ１の始動に伴い過渡突入期間Ｔ２に発生するバッテリ３の電圧低下分に基づいて決定されるとよい。一方、キャパシタ１２は、図３の定常動作期間Ｔ３におけるバッテリ電圧の低下を補償する電圧確保用の素子である。したがって、キャパシタ１２に印加される第２の充電電圧は、スタータモータ１の始動に伴い定常動作期間Ｔ３に発生するバッテリ３の電圧低下分に基づいて決定されるとよい。
【００２０】
例えば、第２の充電電圧は、定常動作期間Ｔ３における、スタータモータ１の非作動時のバッテリ３の通常電圧からのバッテリ３の電圧低下分△ＶＤ３に設定されればよい。また、第１の充電電圧は、過渡突入期間Ｔ２における、スタータモータ１の非作動時のバッテリ３の通常電圧からのバッテリ３の電圧低下分△ＶＤ２に設定されればよく、（△ＶＤ２−△ＶＤ３）に設定されてもよい。
【００２１】
キャパシタ１１の第１の電極の接続先を、ツェナーダイオード５１側と電源ライン３１側とに選択的に切り替える第１の切替手段として、スイッチ４１が設けられている。また、キャパシタ１２の第１の電極の接続先を、ツェナーダイオード５２側と電源ライン３２側とに選択的に切り替える第２の切替手段として、スイッチ４２が設けられている。また、キャパシタ１１の第２の電極の接続先及びキャパシタ１２の第２の電極の接続先を、電源ライン３３側とグランド側とに選択的に切り替える第３の切替手段として、スイッチ４３が設けられている。
【００２２】
スイッチ４１，４２，４３は、スタータモータ１の作動指令により生ずるスタータ動作信号に従って、キャパシタ１１，１２の両電極の接続先を切り替える切り替え動作を行う。このスタータ動作信号は、スタータモータ１の作動指令からスタータモータ１が始動するまでに生ずるスタータ始動前信号でもよいし、スタータモータ１の始動により生ずるスタータ始動後信号でもよい。
【００２３】
スタータ始動前信号は、スタータモータ１の作動を予測することが可能な信号であって、例えば、スタータモータ１の作動指令信号（より具体的には、ユーザからの操作信号やコンピュータ等の電子機器からの指令信号）や、スタータモータ１の作動に要する制御信号、スタータモータ１の作動指令に伴い生ずる制御信号などが挙げられる。スタータ始動前信号は、過渡突入期間Ｔ２前の期間Ｔ１（例えば、１００ｍｓ以上４００ｍｓ以下の期間）における信号である。
【００２４】
また、スタータ始動後信号は、スタータモータ１が実際に作動したことを検知可能な信号であって、例えば、スタータモータ１の作動開始の検知信号や、スタータモータ１の作動により低下したバッテリ電圧やバッテリ電流の検知信号などが挙げられる。スタータ始動後信号は、過渡突入期間Ｔ２における信号であって、バッテリ電圧ＶＤが低下しきる前の信号であるのがよい。
【００２５】
スタータ動作信号は、制御手段としてのコントローラ７０に入力される。コントローラ７０は、例えばマイクロコンピュータや論理回路などによって構成される。コントローラ７０は、スタータ動作信号を検知することによって、キャパシタ１１の第１の電極の接続先をツェナーダイオード５１側から電源ライン３１側に切り替えるようにスイッチ４１を駆動する。また、コントローラ７０は、スタータ動作信号を検知することによって、キャパシタ１２の第１の電極の接続先をツェナーダイオード５２側から電源ライン３２側に切り替えるようにスイッチ４２を駆動する。また、コントローラ７０は、スタータ動作信号を検知することによって、キャパシタ１１の第２の電極の接続先とキャパシタ１２の第２の電極の接続先をグランド側から電源ライン３３側に切り替えるようにスイッチ４３を駆動する。
【００２６】
スイッチ４１，４２，４３の切替動作タイミングは、互いに同時でもよいが、同時でなくてもよい。例えば、キャパシタ１１が第１の充電電圧で充電された後に、キャパシタ１１の第１の電極の接続先をツェナーダイオード５１側から電源ライン３１側にスイッチ４１によって切り替えた状態で、スタータ動作信号に従って、キャパシタ１１の第２の電極の接続先をグランド側から電源ライン３３側に切り替えてもよい。また、キャパシタ１２が第２の充電電圧で充電された後に、キャパシタ１２の第１の電極の接続先をツェナーダイオード５２側から電源ライン３２側にスイッチ４２によって切り替えた状態で、スタータ動作信号に従って、キャパシタ１２の第２の電極の接続先をグランド側から電源ライン３３側に切り替えてもよい。
【００２７】
次に、電源装置１００の動作について説明する。電源装置１００のスイッチ４１，４２，４３の接点は、初期状態として、それぞれ、端子４１ｂ、端子４２ｂ、端子４３ａに切り替えられている。これにより、ツェナーダイオード５１を介して第１の充電電圧Ｖ１でキャパシタ１１は充電され、ツェナーダイオード５２を介して第２の充電電圧Ｖ２でキャパシタ１２は充電される。
【００２８】
そして、コントローラ７０にスタータ動作信号が入力されると、コントローラ７０は、スイッチ４１，４２，４３の接点を、それぞれ、端子４１ａ，端子４２ａ，端子４３ｂに切り替える。端子４１ａに切り替えられることによって、キャパシタ１１は電源ライン３１に接続されることになる。端子４２ａに切り替えられることによって、キャパシタ１２は電源ライン３２に接続されることになる。端子４３ｂに切り替えられることによって、キャパシタ１１，１２は、電源ライン３３上の点Ｐ１でバッテリ３の正極側でバッテリ３に直列接続されることになる。
【００２９】
したがって、ダイオード２１のアノード側の電源ライン３１には、バッテリ３のバッテリ電圧ＶＤにキャパシタ１１の電圧Ｖ１を加えた第１の加算電圧（ＶＤ＋Ｖ１）が発生し、ダイオード２２のアノード側の電源ライン３２には、バッテリ電圧ＶＤにキャパシタ１２の電圧Ｖ２を加えた第２の加算電圧（ＶＤ＋Ｖ２）が発生することになる。また、ダイオード２３のアノード側の電源ライン３３の電圧は、バッテリ３の電圧ＶＤに等しい。
【００３０】
図１に示されるように、ダイオード２１，２２，２３でダイオードＯＲ回路が構成されているので、各ダイオードのアノード側の電圧が一番高い電源ラインから電気負荷４への放電が許可されることになる。したがって、Ｖ１＞Ｖ２に設定されているので、電源ライン３１，３２，３３のうち、電源ライン３１を介してキャパシタ１１から放電が始まり、放電によりキャパシタ１１の電圧が低下する結果、電源ライン３１の電圧も低下する。キャパシタ１１の電圧低下により電源ライン３１の電圧が電源ライン３２の電圧（ＶＤ＋Ｖ２）に等しくなると、電源ライン３１を介してのキャパシタ１１からの放電に加えて電源ライン３２を介してのキャパシタ１２からの放電も始まり、放電によりキャパシタ１１，１２の電圧が低下する結果、電源ライン３１，３２の電圧も低下する。キャパシタ１１，１２の電圧低下により電源ライン３１，３２の電圧が電源ライン３３の電圧ＶＤに等しくなると（つまり、キャパシタ１１，１２からの放電が終了すると）、電源ライン３３を介してのバッテリ３からの放電に切り替わる。
【００３１】
したがって、過渡突入期間Ｔ２でのバッテリ電圧ＶＤの低下はキャパシタ１１の第１の充電電圧Ｖ１で補償し、定常動作期間Ｔ３でのバッテリ電圧ＶＤの低下はキャパシタ１２の第２の充電電圧Ｖ２で補償することができるので、スタータモータ１の作動に伴うバッテリ電圧ＶＤの低下による電気負荷４の動作不良の発生を抑えることができる。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態である車両用電源装置２００を備えた車両用電源システムの構成図である。図１の車両用電源装置１００と同様の構成については、その説明を省略する。
【００３３】
電源装置２００は、第１の接続状態の電源ライン３１の電圧を降圧して電気負荷４の所定の一定の印加許容電圧に調整し、第２の接続状態の電源ライン３２の電圧を降圧して電気負荷４の所定の一定の印加許容電圧に調整する調整手段として、レギュレータ８０を備える。その調整手段としてレギュレータ８０を構成することによって、図３の期間Ｔ１において、スイッチ４１（４２），４３によりキャパシタ１１（１２）をバッテリ３に直列接続してバッテリ３とキャパシタ１１（１２）との加算電圧を電気負荷４に印加できるようにしても、充電電圧Ｖ１（Ｖ２）の電圧値が大きいことにより、電気負荷４の印加許容電圧を超える高電圧が電気負荷４に印加されることを防ぐことができる。
【００３４】
レギュレータ８０は、レギュレータ８０の出力電圧をフィードバックすることによって、レギュレータ８０の入力電圧を降圧した一定の印加許容電圧をレギュレータ８０の出力電圧として出力する安定化回路である。レギュレータ８０の電圧調整は、コントローラ７０によって制御されるとよい。また、一定の印加許容電圧を、スタータモータ１の非作動時のバッテリ３の通常電圧に等しい電圧に設定することによって、キャパシタ１１，１２をバッテリ３に直列接続している期間であっても一定の電圧を電気負荷４に印加できる。すなわち、電気負荷４の印加電圧の変動を抑えることができる。
【００３５】
また、図２に示されるように、ダイオード２１，２２でダイオードＯＲ回路が構成されているので、ダイオード２１のアノード側の電源ライン３１とダイオード２２のアノード側の電源ライン３２のうち電圧の高いほうの電源ラインから電気負荷４への放電が許可されることになる。このダイオードＯＲ回路の出力電圧が放電経路である電源ライン３４を介してレギュレータ８０に入力される。そして、レギュレータ８０は、ダイオードＯＲ回路の出力電圧を降圧して、電気負荷４の所定の一定の印加許容電圧に調整して放電経路である電源ライン３５に出力する。ダイオード２３，２４でダイオードＯＲ回路が構成されているので、ダイオード２３のアノード側の電源ライン３３とダイオード２４のアノード側の電源ライン３５のうち電圧の高いほうの電源ラインから電気負荷４への放電が許可されることになる。
【００３６】
したがって、過渡突入期間Ｔ２でのバッテリ電圧ＶＤの低下はキャパシタ１１の第１の充電電圧Ｖ１で補償し、定常動作期間Ｔ３でのバッテリ電圧ＶＤの低下はキャパシタ１２の第２の充電電圧Ｖ２で補償することができるので、スタータモータ１の作動に伴うバッテリ電圧ＶＤの低下による電気負荷４の動作不良の発生を抑えることができる。
【００３７】
続いて、具体的数値を挙げて、上述の本発明に係る電源装置のキャパシタ１１，１２に必要な容量について説明する。図４は、図３の電圧変化を計算の簡単化のためにモデル化した図である。ここでは、（Ａ）スタータモータ１の作動に伴うバッテリ電圧ＶＤの低下分をバッテリ３に直列接続可能な１段のキャパシタで補償する場合と、（Ｂ）当該低下分をバッテリ３に直列接続可能な２段のキャパシタで補償する場合（本発明の場合）とを比較し、キャパシタ１１，１２に要求される容量について説明する。
【００３８】
容量比較のための演算の条件として、
スタータモータ１の非作動時の期間Ｔ１におけるバッテリ電圧ＶＤ：  １２［Ｖ］
過渡突入期間Ｔ２でのバッテリ電圧ＶＤの最低値：  ６［Ｖ］
定常動作期間Ｔ３でのバッテリ電圧ＶＤ：  １０［Ｖ］
スタータモータ１の作動期間ＴＡ：  Ｔ２＋Ｔ３
過渡突入期間Ｔ２：  ５０［ｍｓ］
定常動作期間Ｔ３：  ＴＡ−Ｔ２＝２−０．０５＝１．９５［ｓ］
スタータモータ１の動作電流：  １０［Ａ］（作動期間Ｔ３において一定値とする）
エネルギー授受効率  １００［％］
キャパシタの耐圧：  ３［Ｖ］（電気二重層の場合）
キャパシタの耐圧：  １６［Ｖ］（電解コンデンサの場合）
とする。
【００３９】
また、キャパシタの電圧をＶ，キャパシタからの放電電流（一定）をＩ，キャパシタからの放電時間をｔ，キャパシタの容量をＣとすると、
Ｖ＝Ｉ×ｔ／Ｃ  ・・・（１）
という関係が成立する。
【００４０】
（Ａ）スタータモータ１の作動期間ＴＡにおけるバッテリ電圧ＶＤの低下分を１段のキャパシタで補償する場合
キャパシタの必要容量Ｃは、定常動作期間Ｔ３においてバッテリ電圧ＶＤが１２Ｖから１０Ｖまで低下しているので、過渡突入期間Ｔ２において放電される過渡分の電荷をＴ３≫Ｔ２であることから無視すると、式（１）に基づいて、「１２−１０＝１０×２／Ｃ」により、Ｃ＝１０［Ｆ］となる。しかしながら、バッテリ電圧ＶＤは過渡突入期間Ｔ２において１２Ｖから６Ｖまでの６Ｖの電圧変化が生ずるので、電気二重層のキャパシタの耐圧は３Ｖであることにより、キャパシタの耐圧を確保するためには、マージンを加えてキャパシタを３個直列接続しなければならない。したがって、（Ａ）の場合のキャパシタの必要容量１０［Ｆ］を確保するためには、キャパシタ１個当たり「１０×３＝３０［Ｆ］」必要となる。
【００４１】
（Ｂ）スタータモータ１の作動期間ＴＡにおけるバッテリ電圧ＶＤの低下分を２段のキャパシタで補償する場合（本発明）
キャパシタ１１の必要容量Ｃ１は、過渡突入期間Ｔ２においてバッテリ電圧ＶＤが１２Ｖから６Ｖまで低下しているので、式（１）に基づいて、「１２−６＝１０×０．０５／Ｃ１」より、Ｃ１＝０．０８３［Ｆ］となる。この容量であれば、耐圧１６Ｖの１個の電解コンデンサが使用可能となる。また、キャパシタ１２の必要容量Ｃ２は、定常動作期間Ｔ３においてバッテリ電圧ＶＤが１２Ｖから１０Ｖまで低下しているので、式（１）に基づいて、「１２−１０＝１０×１．９５／Ｃ２」より、Ｃ２＝９．７５［Ｆ］となる。この容量であれば、耐圧３Ｖの1個の電気二重層キャパシタでまかなえる。
【００４２】
したがって、スタータモータ１の作動によるバッテリ電圧ＶＤの低下分を補償するキャパシタとして必要な全容量は、
（Ａ）の場合、３０［Ｆ］×３［個］＝１２０［Ｆ］
（Ｂ）の場合、０．０８３［Ｆ］×１［個］＋９．７５［Ｆ］×１［個］
＝９．８３３［Ｆ］
となる。
【００４３】
このように、本発明に係る（Ｂ）の場合、（Ａ）の場合に比べ、キャパシタとして必要な全容量を少なくすることができ、すなわち少ない容量でもバッテリ電圧の低下分のエネルギーをまかなうことができるようになる。また、（Ｂ）の場合のキャパシタの個数については、（Ａ）の場合の３個から、２個に減らすことができる。つまり、バッテリ電圧が下がる過渡突入期間Ｔ２が短いため、期間Ｔ２で必要なキャパシタの容量は小さくすることができる。一方、定常動作期間Ｔ３は長いものの、キャパシタの耐圧が必要のない期間であるので、低耐圧品の使用による小型化が可能となる。
【００４４】
また、レギュレータ８０を構成した（Ａ）（Ｂ）方式では、本発明に係る（Ｂ）の場合、（Ａ）の場合に比べ、電源装置全体としての回路効率が良くなる。つまり、（Ａ）の場合、バッテリにキャパシタが直列接続することによりバッテリ電圧ＶＤ（例：１２Ｖ）にキャパシタの電圧Ｖ１（例：６Ｖ）を加えた加算電圧（例：１８Ｖ）を、レギュレータ８０によって電気負荷４の印加許容電圧（例：１２Ｖ）まで降圧しなければならないため、その降圧による損失が大きくなってしまう。これに対し、（Ｂ）の場合、過渡突入期間Ｔ２は定常動作期間Ｔ３に比べ短くキャパシタ１１に蓄積された電荷はすぐに放電される一方で、定常動作期間Ｔ３ではバッテリ３にキャパシタ１２が直列接続することによりバッテリ電圧ＶＤ（例：１０Ｖ）にキャパシタの電圧Ｖ２（例：２Ｖ）を加えた加算電圧（例：１２Ｖ）は、電気負荷４の印加許容電圧（例：１２Ｖ）に等しいため、レギュレータ８０の電圧変換による損失がほぼ無いに等しいからである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態である車両用電源装置１００を備えた車両用電源システムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態である車両用電源装置２００を備えた車両用電源システムの構成図である。
【図３】スタータモータ１の作動に伴うバッテリ３の電圧の変化を表す図である。
【図４】図３の電圧変化を計算の簡単化のためにモデル化した図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  スタータモータ
２  オルタネータ
３  バッテリ
４  電気負荷
１１，１２  キャパシタ
３１，３２，３３，３４，４５  電源ライン
４１，４２，４３  スイッチ
７０  コントローラ
８０  レギュレータ
【図１】
2010035278.tif 000003
【図２】
2010035278.tif 000004
【図３】
2010035278.tif 000005
【図４】
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