(57)【要約】【課題】キャパシタの電荷量Ｑを高精度に補正できる蓄電装置の提供。【解決手段】キャパシタからなる蓄電部１３と、蓄電部１３に接続された充放電回路１５、および電圧検出回路１７と、蓄電部１３に直列に接続された電流検出回路１９と、充放電回路１５、電圧検出回路１７、電流検出回路１９と接続された制御回路２３とを備え、制御回路２３は、蓄電部１３の電流Ｉを既定時間間隔Δｔで積算して蓄電部１３の電荷量Ｑを求めるとともに、電流Ｉが実質的に０の時に、その直前の既定期間ｔにおける蓄電部１３の平均充電電流Ｉｃと平均放電電流Ｉｄから、電流Ｉと蓄電部１３の容量値Ｃの相関関係に基いて、充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄを求め、これらの平均値Ｃｍに蓄電部１３の電圧Ｖｃを乗じることで得られた補正電荷量Ｑｃを電荷量Ｑとして更新することで補正するようにした。【選択図】図１
2010045938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャパシタからなる蓄電部と、
前記蓄電部に電気的に接続された充放電回路、および電圧検出回路と、
前記蓄電部に直列に接続された電流検出回路と、
前記充放電回路、電圧検出回路、および電流検出回路と電気的に接続された制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記電流検出回路で検出された前記蓄電部の電流（Ｉ）を既定時間間隔（Δｔ）で積算することにより、前記蓄電部の電荷量（Ｑ）を求めるとともに、
前記蓄電部において、前記電流（Ｉ）が実質的に０の時に、その直前の既定期間（ｔ）の充電電流と放電電流から、前記電流（Ｉ）と前記蓄電部の容量値（Ｃ）の相関関係に基いて、充電時容量値（Ｃｃ）と放電時容量値（Ｃｄ）を求め、前記充電時容量値（Ｃｃ）、前記放電時容量値（Ｃｄ）、および前記電圧検出回路で検出された前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）に基いて補正電荷量（Ｑｃ）を求め、前記補正電荷量（Ｑｃ）を前記電荷量（Ｑ）として更新することで、前記電荷量（Ｑ）を補正するようにした蓄電装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記充電時容量値（Ｃｃ）と前記放電時容量値（Ｃｄ）の平均値（Ｃｍ）に前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）を乗じることで、補正電荷量（Ｑｃ）を求めるようにした請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記既定期間（ｔ）の充電電流と放電電流は、それぞれ前記既定期間（ｔ）内の平均充電電流（Ｉｃ）と平均放電電流（Ｉｄ）である請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記充電時容量値（Ｃｃ）と前記放電時容量値（Ｃｄ）を、前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）と容量値（Ｃ）の相関関係に基いて補正するようにした請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記電流（Ｉ）が実質的に０になった状態で一定時間（ｔｃ）経過後に、前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）を検出するようにした請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記一定時間（ｔｃ）が経過する前に前記電流（Ｉ）が流れれば、前記電荷量（Ｑ）の補正を行わないようにした請求項５に記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記既定期間（ｔ）は、使用開始時から、前記電流（Ｉ）が実質的に０になる直前までの期間である請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記制御回路に電気的に接続された温度センサを前記蓄電部に設けるとともに、
あらかじめ温度（Ｔ）毎に前記相関関係を求めて前記制御回路に記憶しておき、
前記制御回路は、前記温度センサから出力される温度（Ｔ）に応じた前記相関関係により前記充電時容量値（Ｃｃ）と前記放電時容量値（Ｃｄ）を求めるようにした請求項１に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタを用いた補助電源としての蓄電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車載用バッテリにおいて、その残容量を較正しながら正確に求める残容量検出装置を有する蓄電装置が例えば下記特許文献１に提案されている。図５はこのような残容量検出装置のブロック回路図である。
【０００３】
図５において、残容量検出装置１０１は、ハイブリッド車のモータ１０３とエンジン１０５から構成されるハイブリッド制御装置１０７に接続されたバッテリ１０９の残容量を検出する。なお、バッテリ１０９は、モータ１０３を駆動したり、モータ１０３で発生する減速時の回生電力を蓄電する。
【０００４】
残容量検出装置１０１の構成は次の通りである。まず、バッテリ１０９の電流、温度、電圧を検出するための電流検出器１１１、温度検出器１１３、および電圧検出器１１５がそれぞれバッテリ１０９に接続されている。電流検出器１１１と温度検出器１１３の出力は修正判定電圧算出部１１７に入力される。電圧検出器１１５の出力は、修正判定電圧算出部１１７の出力とともに残容量修正部１１９に入力される。また、残容量検出装置１０１には、バッテリ１０９を無負荷状態にするための電気負荷開放部１２１や、バッテリ１０９の内部抵抗を算出する内部抵抗算出部１２３、較正用残容量算出部１２５が設けられている。さらに、バッテリ１０９の劣化を判定する劣化判定部１２７や、劣化補正係数等を記憶した記憶部１２９が設けられている。
【０００５】
次に、このような残容量検出装置１０１の残容量修正動作について説明する。通常の車両の走行時には、電流検出器１１１で検出した電流値を積算して積算充放電電流を求め、これに基いてバッテリ１０９の残容量を算出する。また、電気負荷開放部１２１によりバッテリ１０９の無負荷状態を形成し、この時の電圧検出器１１５によって検出された電圧値に応じて、較正用残容量算出部１２５が前記残容量に対する較正用の残容量を算出することで、前記残容量の修正を行う。この際、記憶部１２９に記憶された劣化補正係数が参照される。これらにより、バッテリ１０９の正確な残容量が検出できる。
【特許文献１】特開２００２−５１４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の残容量検出装置１０１を有する蓄電装置によると、確かにバッテリ１０９の残容量を正確に検出できるのであるが、これをバッテリ１０９に替わってキャパシタに適用すると、次のような課題があった。すなわち、バッテリ１０９の場合は上記したように、無負荷状態にすることにより、その残容量を電圧から求めて補正できる。しかし、キャパシタの場合、残容量に相当する蓄電電荷量（以下、電荷量Ｑという）は、キャパシタの電圧をＶｃ、容量値をＣとすると、Ｑ＝Ｖｃ・Ｃで求められるため、電圧Ｖｃだけでなく、容量値Ｃも正確に求める必要があるという課題があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、キャパシタからなる蓄電部の容量値Ｃを正確に求めることで、キャパシタの電荷量Ｑを高精度に補正することができる蓄電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、キャパシタからなる蓄電部と、前記蓄電部に電気的に接続された充放電回路、および電圧検出回路と、前記蓄電部に直列に接続された電流検出回路と、前記充放電回路、電圧検出回路、および電流検出回路と電気的に接続された制御回路とを備え、前記制御回路は、前記電流検出回路で検出された前記蓄電部の電流（Ｉ）を既定時間間隔（Δｔ）で積算することにより、前記蓄電部の電荷量（Ｑ）を求めるとともに、前記蓄電部において、前記電流（Ｉ）が実質的に０の時に、その直前の既定期間（ｔ）の充電電流と放電電流から、前記電流（Ｉ）と前記蓄電部の容量値（Ｃ）の相関関係に基いて、充電時容量値（Ｃｃ）と放電時容量値（Ｃｄ）を求め、前記充電時容量値（Ｃｃ）、前記放電時容量値（Ｃｄ）、および前記電圧検出回路で検出された前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）に基いて補正電荷量（Ｑｃ）を求め、前記補正電荷量（Ｑｃ）を前記電荷量（Ｑ）として更新することで、前記電荷量（Ｑ）を補正するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の蓄電装置によれば、電流（Ｉ）が実質的に０の時に、その直前の既定期間（ｔ）の電流（Ｉ）から、電流（Ｉ）と容量値（Ｃ）の相関関係に基いて、正確な容量値（Ｃ）が得られるので、これに蓄電部の電圧（Ｖｃ）を乗じることで、蓄電部がキャパシタであっても高精度に電荷量（Ｑ）を補正することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における蓄電装置のブロック回路図である。図２は、本発明の実施の形態における蓄電装置の蓄電部における電流比に対する容量比の相関図である。図３は、本発明の実施の形態における蓄電装置の蓄電部の電圧に対する容量比の相関図である。図４は、本発明の実施の形態における蓄電装置の電荷量を求めるフローチャートである。なお、図１において、太線は電力系配線を、細線は信号系配線を、それぞれ示す。また、本実施の形態では蓄電装置を車両に搭載し、制動時の回生電力蓄電用とした場合について説明する。
【００１２】
図１の蓄電装置１１において、電力を蓄える蓄電部１３は電気二重層キャパシタを複数個直列に接続した構成を有する。この蓄電部１３には、例えば車両（図示せず）の制動時の回生電力が充電される。従って、蓄電部１３に使用する電気二重層キャパシタの数量は車両の回生電力発生能力に対する仕様に応じて適宜決定すればよい。また、電気二重層キャパシタの接続方法についても、直列に限定されるものではなく、車両の仕様に応じて並列や直並列接続としてもよい。
【００１３】
蓄電部１３には、蓄電部１３を充放電するための充放電回路１５が電気的に接続されている。充放電回路１５は例えばＤＣ／ＤＣコンバータで構成される。これにより、放電により経時的に低下する蓄電部１３の電圧Ｖｃを安定化して車両に対し出力することができる。また、蓄電部１３には、電圧検出回路１７も電気的に接続されている。電圧検出回路１７は蓄電部１３の電圧Ｖｃを検出して出力する。さらに、蓄電部１３には電流検出回路１９が直列に接続されている。本実施の形態では、蓄電部１３と充放電回路１５の間に電気的に接続する構成とした。電流検出回路１９は蓄電部１３に流れる充放電時の電流Ｉを検出して出力する。
【００１４】
蓄電部１３には、その温度Ｔを検出するための温度センサ２１が設けられている。なお、本実施の形態では温度センサ２１として温度に対する抵抗値変化（感度）が大きいサーミスタを用いた。
【００１５】
充放電回路１５、電圧検出回路１７、電流検出回路１９、および温度センサ２１は信号系配線により制御回路２３と電気的に接続されている。制御回路２３はマイクロコンピュータと周辺回路で構成され、電圧検出回路１７より蓄電部１３の電圧Ｖｃを、電流検出回路１９より蓄電部１３に流れる電流Ｉを、温度センサ２１より蓄電部１３の温度Ｔを、それぞれ読み込む。また、制御回路２３は充放電回路１５に対し、蓄電部１３の充放電を制御する制御信号ｃｏｎｔを出力する。さらに、制御回路２３は、車両用制御回路（図示せず）と車両側の情報（車速やブレーキ信号等）、および蓄電装置１１側の情報（蓄電部１３の電圧Ｖｃ、電流Ｉ、温度Ｔ、電荷量Ｑ、異常情報等）をデータ信号ｄａｔａにより相互にやり取りしている。
【００１６】
このように構成される蓄電装置１１の回生電力の充放電は電力系配線、および正極端子２５、負極端子２７を介して行われる。すなわち、正極端子２５と負極端子２７は車両の発電機、電装品（負荷）、バッテリ（いずれも図示せず）等に接続され、前記発電機で発電された回生電力が正極端子２５と負極端子２７を介して蓄電部１３に充電される。また、回生電力が発生していない時は、蓄電部１３に蓄えた電力が正極端子２５と負極端子２７を介して前記負荷やバッテリ等に供給される。この際の蓄電部１３に対する充放電制御は、制御回路２３により充放電回路１５を制御することで行われる。
【００１７】
また、制御回路２３に入出力されるデータ信号ｄａｔａは信号端子２９を介して車両用制御回路に接続されている。
【００１８】
次に、このような蓄電装置１１における特徴となる動作について説明する。
【００１９】
まず、制御回路２３のメモリ（図示せず）には、あらかじめ図２に示す蓄電部１３の電流比Ｉ／Ｉ０に対する容量比Ｃ／Ｃ０の相関関係が記憶してある。ここで、図２の詳細について説明する。
【００２０】
蓄電部１３の容量値Ｃは、大電流で充放電を繰り返すと小さくなる傾向がある。これは、電気二重層キャパシタの場合、蓄電に関与するカチオンやアニオンが急激に変化する大電流に応答しにくくなるためである。この電流Ｉと容量値Ｃの相関は、次のようにして実験的に求める。
【００２１】
まず、一定の基準電流Ｉ０（例えば１Ａ）で蓄電部１３を充放電した時における電圧Ｖｃの経時変化（傾き）から基準容量値Ｃ０を求める。次に、基準電流Ｉ０を例えば１０倍した時の蓄電部１３の容量値Ｃを前記傾きより求め、基準容量値Ｃ０に対する比率、すなわち容量比Ｃ／Ｃ０を求める。この場合、電流比Ｉ／Ｉ０は１０となる。このようにして、電流比Ｉ／Ｉ０を大きくしたときの容量比Ｃ／Ｃ０を順次求めることで、図２の相関関係が得られる。なお、図２において、横軸は電流比Ｉ／Ｉ０を、縦軸は容量比Ｃ／Ｃ０を、それぞれ示す。
【００２２】
上記したように、電流Ｉが基準電流Ｉ０の時、すなわち電流比Ｉ／Ｉ０＝１の時に容量値Ｃは基準容量値Ｃ０と等しくなるので、容量比Ｃ／Ｃ０＝１となる。大電流が蓄電部１３に流れ、電流比Ｉ／Ｉ０が大きくなると、図２に示すように容量比Ｃ／Ｃ０は小さくなる。なお、本実施の形態で用いた蓄電部１３の場合、例えば電流比Ｉ／Ｉ０＝１００、すなわち蓄電部１３に電流Ｉが１００Ａ流れた時は、容量比Ｃ／Ｃ０≒０．７となるので、電流Ｉが１Ａ流れた時の蓄電部１３の容量値Ｃの７０％まで低下することがわかる。
【００２３】
このような電流比Ｉ／Ｉ０と容量比Ｃ／Ｃ０の相関関係は、基準電流Ｉと基準容量値Ｃ０が既知であるので、蓄電部１３に流れる電流Ｉと蓄電部１３の容量値Ｃの相関関係と等価である。また、前記相関関係は蓄電部１３の温度Ｔによって変化するので、あらかじめ温度毎に前記相関関係を求めて制御回路２３のメモリに記憶しておく。
【００２４】
また、蓄電部１３の容量値Ｃは、蓄電部１３の電圧Ｖｃによっても変化する。その相関関係を図３に示す。図３において、横軸は蓄電部１３の電圧Ｖｃを、縦軸は容量比Ｃ／Ｃｓを、それぞれ示す。ここで、容量比Ｃ／Ｃｓは、蓄電部１３の満充電時容量値Ｃｓに対する容量値Ｃの比率と定義する。従って、電圧Ｖｃが満充電電圧Ｖｃｆの時に、容量比Ｃ／Ｃｓは１となる。
【００２５】
図３より、蓄電部１３の容量値Ｃは電圧Ｖｃが大きくなると上昇する傾向にある。この相関は１次比例で表される。従って、現在の蓄電部１３の電圧Ｖｃがわかれば、図３より容量比Ｃ／Ｃｓが求められる。これに、現在の蓄電部１３の容量値Ｃを乗じることで、電圧Ｖｃにより補正された容量値Ｃを求めることができる。この相関関係も、あらかじめ実験やシミュレーション等により求めて、制御回路２３のメモリに記憶してある。
【００２６】
次に、図２、および図３の相関関係を用いて、蓄電部１３の電荷量Ｑを求める動作について、図４を参照しながら説明する。図４は電荷量Ｑの計算ルーチンであり、メインルーチン（図示せず）から既定時間間隔Δｔ毎に割り込み実行されるサブルーチンである。なお、本実施の形態では、既定時間間隔Δｔを０．１秒とした。
【００２７】
メインルーチンから割り込みにより図４のサブルーチンが実行されると、制御回路２３は電流検出回路１９より蓄電部１３に流れる電流Ｉを読み込む（ステップ番号Ｓ１１）。ここで、読み込まれた電流Ｉが正ならば蓄電部１３の充電が、負ならば放電が、それぞれ行われているものと定義する。
【００２８】
次に、読み込んだ電流Ｉが実質的に０であるか否かを判断する（Ｓ１３）。ここで、実質的に０であるとは、電流検出回路１９の検出誤差等の範囲内で０であると定義する。もし、電流Ｉが実質的に０であれば（Ｓ１３のＹｅｓ）、後述するＳ３１にジャンプする。
【００２９】
一方、電流Ｉが実質的に０でなければ（Ｓ１３のＮｏ）、蓄電部１３には充電、または放電の電流Ｉが流れている。このように、蓄電部１３への電流Ｉの出入りがある場合は、蓄電部１３の電荷量Ｑは、Ｑ＝∫Ｉｄｔで求められる。但し、ここでは、図４のフローチャートが既定時間間隔Δｔ毎に実行されるので、その間にＩ・Δｔだけ電荷量Ｑの変化があったことになる。従って、制御回路２３は、変数メモリ（以下、変数という）として定義した電荷量Ｑに対して、Ｉ・Δｔを加算することで電荷量Ｑの値を更新する（Ｓ１５）。なお、Ｓ１５に示すように、Ｑ＝Ｑ＋Ｉ・Δｔと記載された場合は、右辺の値（計算結果）を左辺の変数に代入するものとして定義する。
【００３０】
このような動作をまとめると、制御回路２３は、電流検出回路１９で検出された蓄電部１３の電流Ｉを既定時間間隔Δｔで積算することにより、蓄電部１３の電荷量Ｑを求めている。
【００３１】
次に、制御回路２３は電流Ｉが正であるか否かを判断する（Ｓ１７）。もし、電流Ｉが正であれば（Ｓ１７のＹｅｓ）、変数である充電カウンタｉに１を加えて更新する（Ｓ１９）。ここで、充電カウンタｉとは、充電電流の平均計算を行った回数である。次に、制御回路２３は車両の使用開始時から現在までの充電電流の平均値（以下、平均充電電流Ｉｃという）を、（Ｉ＋（ｉ−１）・Ｉｃ）／ｉより求めて、新たな平均充電電流Ｉｃとして更新する（Ｓ２１）。その後、後述するＳ２７にジャンプする。
【００３２】
一方、Ｓ１７で電流Ｉが負であれば（Ｓ１７のＮｏ）、正の場合と同様にして、変数である放電カウンタｊに１を加えて更新する（Ｓ２３）。ここで、放電カウンタｊとは、放電電流の平均計算を行った回数である。次に、制御回路２３は車両の使用開始時から現在までの放電電流の平均値（以下、平均放電電流Ｉｄという）を、（Ｉ＋（ｊ−１）・Ｉｄ）／ｊより求めて、新たな平均放電電流Ｉｄとして更新する（Ｓ２５）。なお、平均放電電流Ｉｄは放電時の電流Ｉを負と定義したので、負の値となる。
【００３３】
その後、フラグＦｇに０を代入してクリアし（Ｓ２７）、図４のサブルーチンを終了してメインルーチンに戻る。なお、フラグＦｇの意味は後述する。
【００３４】
ここまでの動作をまとめると、制御回路２３は、車両使用開始時から現在までの蓄電部１３における充電電流と放電電流の平均値を区別して、それぞれ平均充電電流Ｉｃ、平均放電電流Ｉｄとして求めている。
【００３５】
次に、Ｓ１３でＹｅｓの場合、すなわち電流Ｉが実質的に０の場合は、制御回路２３は、まず変数であるフラグＦｇが０であるか否かを判断する（Ｓ３１）。ここで、フラグＦｇとは、一定時間ｔｃを計測するためのもので、フラグＦｇが１だけ大きくなると、既定時間間隔Δｔだけ時間が経過したことになる。本実施の形態では、一定時間ｔｃを、電流Ｉが実質的に０になってから蓄電部１３の電圧Ｖｃが安定するまでの時間とした。具体的には、一定時間ｔｃを０．５秒としている。これは、電圧Ｖｃの安定化時間を実測した結果から求めた。従って、図４のサブルーチンは上記したように０．１秒毎に実行されるので、フラグＦｇが連続して１ずつ加算され、Ｆｇ＝５になれば、一定時間ｔｃ（０．５秒）が経過したことを検出できる。
【００３６】
もし、フラグＦｇが０であれば（Ｓ３１のＹｅｓ）、電流Ｉが流れている状態から実質的に０になった直後の状態である。従って、一定時間ｔｃを計測するために、フラグＦｇに初期値の１を代入する（Ｓ３３）。その後、図４のサブルーチンを終了してメインルーチンに戻る。
【００３７】
一方、フラグＦｇが０でなければ（Ｓ３１のＮｏ）、既定時間間隔Δｔ（＝０．１秒）が経過したことを示すために、フラグＦｇの値を１だけ加算して更新する（Ｓ３５）。その後、フラグＦｇが５になったか否かを判断する（Ｓ３７）。もし、フラグＦｇが５でなければ（Ｓ３７のＮｏ）、まだ一定時間ｔｃが経過していないので、そのまま図４のサブルーチンを終了してメインルーチンに戻る。
【００３８】
フラグＦｇが５であれば（Ｓ３７のＹｅｓ）、一定時間ｔｃが経過したので、フラグＦｇを０にクリアする（Ｓ３９）。その後、電圧検出回路１７の出力から蓄電部２３の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ４１）。このように、電流Ｉが実質的に０になってから一定時間ｔｃが経過した後に電圧Ｖｃを読み込むことで、安定した高精度な電圧Ｖｃが得られる。
【００３９】
なお、フラグＦｇが５になる前、すなわち一定時間ｔｃが経過する前に電流Ｉが流れれば、上記したＳ１３でＮｏとなるので、フラグＦｇの加算が行われず、上記したＳ２７でフラグＦｇを０にクリアする。これにより、一定時間ｔｃが経過しなければ電圧Ｖｃを読み込まないように動作するので、不安定な、誤差の大きい電圧Ｖｃにより蓄電部１３の電荷量Ｑを補正してしまうことを回避している。
【００４０】
次に、制御回路２３は温度センサ２１の出力から温度Ｔを読み込む（Ｓ４３）。その後、温度Ｔに応じた図２の電流比Ｉ／Ｉ０と容量比Ｃ／Ｃ０の相関関係データを用いて、充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄを求める（Ｓ４５）。具体的には、以下のようにして求める。
【００４１】
まず、温度Ｔに応じた相関関係データを決定する。次に、平均充電電流Ｉｃと既知の基準電流Ｉ０の比を計算する。この比に応じた容量比Ｃ／Ｃ０を前記相関関係データ（図２）から求める。得られた容量比Ｃ／Ｃ０に既知の基準容量値Ｃ０を乗じることにより、充電時容量値Ｃｃを求める。同様にして、平均放電電流Ｉｄに対しても、放電時容量値Ｃｄを求める。但し、平均放電電流Ｉｄは負であるので、その絶対値に対して前記相関関係データを用いて放電時容量値Ｃｄを求める。
【００４２】
このようにして求めた充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄは、既定期間ｔにおける平均充電電流Ｉｃと平均放電電流Ｉｄから得られるので、電流Ｉが実質的に０になる直前の電流Ｉのみによって容量値Ｃを求める場合に比べ、電流Ｉの極く短期間における変動の影響を低減でき、安定した容量値Ｃが得られる。
【００４３】
なお、既定期間ｔは、容量値Ｃに必要な精度が得られるように前記変動を平均化する期間として、あらかじめ求めておけばよいが、本実施の形態では車両の使用開始時から、電流Ｉが実質的に０になる直前までの期間としている。従って、車両を長時間使用する程、既定期間ｔは長くなる。これにより、車両起動時からの電流Ｉの変動を全て平均化できるので、容量値Ｃをより安定して高精度に得ることができる。
【００４４】
次に、制御回路２３は、図３の相関関係を用いて、蓄電部１３の電圧Ｖｃにおける充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄの補正をする（Ｓ４６）。具体的には、Ｓ４１で求めた電圧Ｖｃに対する容量比Ｃ／Ｃｓを図３より求める。次に、充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄにそれぞれ前記容量比Ｃ／Ｃｓを乗じる。これらの結果を、充電時容量値Ｃｃ、および放電時容量値Ｃｄとして更新する。
【００４５】
次に、制御回路２３は、求められた充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄの平均値Ｃｍを計算する（Ｓ４７）。このように、充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄを求めた後に平均値Ｃｍを計算することで、より高精度な平均値Ｃｍを求めることができる。その理由は以下の通りである。
【００４６】
もし、電流Ｉの絶対値を既定期間ｔの間、単純に平均化すると、図２より容量値Ｃは１つだけ得られる。一方、本実施の形態のように平均充電電流Ｉｃと平均放電電流Ｉｄから、それぞれ充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄを求めると、容量値Ｃが２つ得られることになる。この時、図２に示すように、電流比Ｉ／Ｉ０と容量比Ｃ／Ｃ０の相関関係は非線形であるので、２つの容量値Ｃｃ、Ｃｄの平均値Ｃｍは、電流Ｉの単純平均から得られた容量値Ｃとは異なる。ゆえに、充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄをそれぞれ求めて平均化することで、より実際の使用状況を加味した高精度な容量値Ｃが得られる。
【００４７】
ここで、図４のフローチャートに戻り、平均値Ｃｍが得られた後、制御回路２３は平均値Ｃｍに、Ｓ４１で得られた蓄電部１３の電圧Ｖｃを乗じることで、補正電荷量Ｑｃを求める（Ｓ４９）。その後、得られた補正電荷量Ｑｃを電荷量Ｑとして更新する（Ｓ５１）。これにより、これまで既定時間間隔Δｔ毎に電流Ｉを積算して求めていた電荷量Ｑを、電流Ｉが実質的に０の場合の、より正確な補正電荷量Ｑｃで更新することにより、前記積算により蓄積された電荷量Ｑの誤差を補正することができる。従って、高精度な電荷量Ｑが得られる。その後、図４のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。
【００４８】
このような蓄電装置１１の電荷量Ｑを求める動作をまとめると、次のようになる。
【００４９】
制御回路２３は、電流Ｉが流れている時は、電流検出回路１９で検出された蓄電部１３の電流Ｉを既定時間間隔Δｔで積算することにより、蓄電部１３の電荷量Ｑを求める。電流Ｉが実質的に０の時は、その直前の既定期間ｔにおける蓄電部１３の平均充電電流Ｉｃと平均放電電流Ｉｄから、あらかじめ求めた電流Ｉと蓄電部１３の容量値Ｃの相関関係（本実施の形態では図２に示す電流比Ｉ／Ｉ０と容量比Ｃ／Ｃ０の相関関係としたが、実質的には上記したように等価の相関関係となる。）に基いて、充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄを求める。次に、蓄電部１３の電圧Ｖｃと容量値Ｃ（ここでは図２と同様に、容量比Ｃ／Ｃｓ）の相関関係に基いて、充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄを補正する。次に、これらの平均値Ｃｍに電圧検出回路１７で検出された蓄電部１３の電圧Ｖｃを乗じることで、補正電荷量Ｑｃを求め、補正電荷量Ｑｃを電荷量Ｑとして更新することで、電荷量Ｑを補正する。
【００５０】
以上の構成、動作により、電流Ｉが実質的に０の時に、充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄの平均値Ｃｍと、蓄電部１３の電圧Ｖｃとの積により電荷量Ｑを補正するので、蓄電部１３に用いるキャパシタの電荷量Ｑを高精度に補正することができる蓄電装置１１を実現できる。
【００５１】
なお、本実施の形態において、温度センサ２１で検出された温度Ｔに対応した、電流Ｉと蓄電部１３の容量値Ｃの相関関係により、充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄを求めているが、蓄電装置１１が、例えば車両の室内に設置されている場合のように、温度Ｔが安定している環境に置かれていれば、前記相関関係を１種類とし、温度センサ２１が不要な構成としてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態では、既定期間ｔを車両の使用開始時から、電流Ｉが実質的に０になる直前までの期間としているが、これは使用開始時からに限定されるものではなく、電流Ｉが実質的に０になる直前から、それよりも前の、あらかじめ決められた時間幅までの期間としてもよい。この場合は、直近の電流Ｉの変化に応答した電荷量Ｑの補正が可能となる。
【００５３】
また、本実施の形態では、既定期間ｔの充電電流、および放電電流は、それぞれ既定期間ｔ内の平均充電電流Ｉｃ、および平均放電電流Ｉｄとしたが、これは単純な平均に限定されるものではなく、例えば電流Ｉが実質的に０になる直前の電流Ｉに対して重み付けを重くした平均を求めるようにしてもよい。これによっても、直近の電流Ｉの変化に応答した電荷量Ｑの補正が可能となる。
【００５４】
また、本実施の形態では、充電時容量値Ｃｃと放電時容量値Ｃｄの平均値Ｃｍから補正電荷量Ｑｃを求めているが、これも上記と同様に、単純な平均に限定されるものではなく、例えば電流Ｉが実質的に０になる直前の電流Ｉが充電であるか放電であるかに応じて、充電であれば充電時容量値Ｃｃを、放電であれば放電時容量値Ｃｄを、それぞれ重くするよう重み付けを行って平均を求めるようにしてもよい。これにより、充放電の状態に応じた電荷量Ｑの補正が可能となる。このように、補正電荷量Ｑｃは、充電時容量値Ｃｃ、放電時容量値Ｃｄ、および蓄電部１３の電圧Ｖｃに基いて求めればよく、平均の手法等に限定されるものではない。
【００５５】
また、本実施の形態において、蓄電部１３は電気二重層キャパシタで構成したが、これは電気化学キャパシタ等の高容量キャパシタでもよい。
【００５６】
また、本実施の形態では蓄電装置１１を車両の制動時の回生電力蓄電用として説明したが、車両に限定されるものではなく、建設機械やエレベータ等の回生電力蓄電用補助電源としてもよいし、回生電力蓄電用に限らず非常用電源やバックアップ電源等の補助電源に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明にかかる蓄電装置は、キャパシタの電荷量Ｑを高精度に求められるので、特に充放電電流の変化が大きい補助電源としての蓄電装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態における蓄電装置のブロック回路図
【図２】本発明の実施の形態における蓄電装置の蓄電部における電流比に対する容量比の相関図
【図３】本発明の実施の形態における蓄電装置の蓄電部の電圧に対する容量比の相関図
【図４】本発明の実施の形態における蓄電装置の電荷量を求めるフローチャート
【図５】従来の残容量検出装置のブロック回路図
【符号の説明】
【００５９】
１１  蓄電装置
１３  蓄電部
１５  充放電回路
１７  電圧検出回路
１９  電流検出回路
２１  温度センサ
２３  制御回路
【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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