(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気二重層コンデンサを収納したコンデンサ・モジュールを一体化したコンデンサ・アレーと、複数の前記コンデンサ・モジュールを直列接続および並列接続する複数のスイッチ素子と、それぞれの前記スイッチ素子のオン／オフ切り替えを制御する制御手段とを備え、前記電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量で電気自動車の駆動を制御する電気自動車用電力制御装置において、
前記コンデンサ・アレーの複数の前記コンデンサ・モジュールは、Ｎ個ずつのコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭN1，Ｍ12〜ＭN2，…，Ｍ1M〜ＭNMをそれぞれ直列接続し、かつ直列接続されたＭ組のコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭN1，Ｍ12〜ＭN2，…，Ｍ1M〜ＭNMを並列接続して成るＮ行Ｍ列の配列構造を有し、
前記複数のスイッチ素子は、Ｍ組の前記コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭN1，Ｍ12〜ＭN2，…，Ｍ1M〜ＭNMのそれぞれの間に対応して配置される第１スイッチ素子ＳU1〜ＳU0および第２スイッチ素子ＳL1〜ＳL0と、第１スイッチ素子ＳU1〜ＳU0および第２スイッチ素子ＳL1〜ＳL0のそれぞれの間に配置される導体Ｌ1〜Ｌ0とから構成され、
前記制御手段は、前記電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量を監視し、前記第１スイッチ素子ＳU1〜ＳU0および第２スイッチ素子ＳL1〜ＳL0のオン／オフ切り替えを制御し、Ｍ組の前記コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭN1，Ｍ12〜ＭN2，…，Ｍ1M〜ＭNMのそれぞれと導体Ｌ1〜Ｌ0のそれぞれとの接続関係を変更して前記電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする電気自動車用電力制御装置。
【請求項２】
前記電気二重層コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段を設け、前記制御手段は、前記電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて前記電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする請求項１記載の電気自動車用電力制御装置。
【請求項３】
前記電気自動車のアクセル操作量を検出するセンサを設け、前記制御手段は、前記センサが出力する検出信号と前記電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて前記電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする請求項２記載の電気自動車用電力制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記端子電圧および前記検出信号に対応して予め前記スイッチ素子のオン／オフパターンを設定する設定手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の電気自動車用電力制御装置。
【請求項５】
前記コンデンサ・アレーの電源供給端子に、バックアップ用コンデンサを設けたことを特徴とする請求項１の電気自動車用電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電気自動車の電源に充電可能な電気二重層コンデンサを用い、この電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量に応じて電気二重層コンデンサの直並列の接続切り替えを制御することにより、最適な電気量で電気自動車を駆動することができる電気自動車用電力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気自動車駆動用の電源に、充電可能な鉛蓄電池等を用いたものは知られており、多くの鉛蓄電池等をバッテリボックスに収容して電気自動車のモータを高電圧、大電流で駆動するように構成されたものが実用化されている。
【０００３】
また、従来の電気自動車駆動用の電源は、特開平７−９９７２３号公報に開示されているように、複数の電気二重層コンデンサからなるコンデンサセルの複数個を任意の直並列に組み合わせ、コンデンサセルに充電した電気量（電荷）で電気自動車のモータを駆動するよう構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の鉛蓄電池等を電源に用いた電気自動車用電源は、鉛蓄電池等の内部抵抗が比較的大きなため、電気自動車に要求される急速充電を行うと内部抵抗に大電流を流すことになり、内部抵抗における消費電力に対応したジュール熱が発生し、発熱により鉛蓄電池等に特性劣化や損傷が発生する課題がある。
【０００５】
上記課題を解決するためには、鉛蓄電池等の充電を緩やかに実行すればよいが、通常のガソリン車を満タンにするための給油時間に比較してフル充電までの充電時間がかかり過ぎて実用的でない課題がある。
【０００６】
また、特開平７−９９７２３号公報に開示されている電気二重層コンデンサを用いた電気自動車用電源は、コンデンサセルの故障を各コンデンサセルの単位ごとに検出可能に構成されているが、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量が減ってきた場合や、電気自動車の最大パワーモードが要求される場合に電気二重層コンデンサの直列接続または並列接続を切り替えて電気自動車に必要な電力を供給するよう対応できない課題がある。
【０００７】
また、電気自動車に要求される電力を供給するため、電気二重層コンデンサの直列接続または並列接続を切り替えて対応可能とした技術は知られていない。
【０００８】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は電気二重層コンデンサを収納した複数のコンデンサ・モジュールの直並列接続の切り替えを行い、電気自動車に必要とされる最適な電力を供給することができる電気自動車用電力制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量を監視してスイッチ素子のオン／オフ切り替えを制御し、電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量を監視してスイッチ素子のオン／オフ切り替えを制御し、電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気自動車に必要な電気量を供給することができる。
【００１１】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、電気二重層コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段を設け、制御手段に、電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、電気二重層コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段を設けるとともに、制御手段に、電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサの端子電圧に対応した電気量を確保することができるため、電気自動車に必要な電気量を供給することができる。
【００１３】
さらに、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、電気自動車のスロットル開度を検出するスロットル開度センサを設け、制御手段は、スロットル開度センサが検出するスロットル開度と電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、スロットル開度センサが検出するスロットル開度と電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量と電気自動車の負荷状態に対応して電気自動車に最適な電気量を供給することができる。
【００１５】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、端子電圧およびスロットル開度に対応して予めスイッチ素子のオン／オフパターンを設定する設定手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、端子電圧およびスロットル開度に対応して予めスイッチ素子のオン／オフパターンを設定する設定手段を備えたので、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替えタイミングを正確に決定することができる。
【００１７】
さらに、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、コンデンサ・アレーの電源供給端子に、バックアップ用コンデンサを設けたことを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、コンデンサ・アレーの電源供給端子に、バックアップ用コンデンサを設けたので、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替え時に発生する電気自動車への電力供給の瞬断を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明は電気自動車の駆動用電源に蓄電池に代えて複数の電気二重層コンデンサを用い、電気自動車に必要とされる最適な電力を供給するために電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えて対応することができる電気自動車用電力制御装置を提供するものである。
【００２０】
図１はこの発明に係る電気自動車用電力制御装置の全体構成図である。
図１において、電気自動車用電力制御装置１は、電気二重層コンデンサを収納したコンデンサ・モジュールを一体化したコンデンサ・アレー２と、コンデンサ・アレー２に蓄えられた電気量を監視してコンデンサ・モジュールの直列接続または並列接続を切り替えるためのスイッチ素子のオン／オフを制御する制御手段３と、コンデンサ・アレー２の電気量の状態を表示する表示手段４と、コンデンサ・アレー２の電源供給端子Ｐ１、Ｐ２に設けた逆流防止ダイオードＤおよびバックアップ用コンデンサＣBとを備え、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量で電気自動車の駆動を制御する。
なお、電源供給端子Ｐ１、Ｐ２から電気自動車への電源供給は、逆流防止ダイオードＤを介して駆動電源ＥDが供給される。
【００２１】
また、電気自動車用電力制御装置１は、充電端子Ｊ１、Ｊ２を介して外部の充電器からコンデンサ・アレー２に急速充電（充電電圧ＶC）が行われる。
【００２２】
さらに、電気自動車用電力制御装置１は、外部のスロットル開度センサ５を制御手段３に接続し、スロットル開度センサ５が検出したスロットル開度に基づいてコンデンサ・モジュールの直列接続または並列接続を切り替え、電気自動車の状態に対応した電力を発生するよう制御する。なお「スロットル開度」という概念は、通常、内燃機関自動車における内燃機関への燃料を調節するためのスロットルバルブの開度を意味している。しかしながら、スロットルバルブはアクセルペダルに連動するように構成されていることは自明であり、かつ本願発明の適用対象は電気自動車を前提としているので、本願の明細書と図面においては、その全体を通じて、「スロットル開度」を「アクセルペダルの操作量」の意味で用いることとする。
【００２３】
図２はこの発明に係るコンデンサ・モジュールの構成図である。
図２において、任意のコンデンサ・モジュールＭKKは、電気二重層コンデンサＣKK、バイパス導体ＬKK、スイッチ素子ＳKK、接続端子Ｂ１、Ｂ２を備え、図１に示す制御手段３から供給される制御信号ＤKKに基づいてスイッチ素子ＳKKのオン／オフ動作が制御され、接続端子Ｂ１−Ｂ２間に電気二重層コンデンサＣKKを挿入したり、または接続端子Ｂ１−Ｂ２間をバイパス導体ＬKKで短絡する。
【００２４】
電気二重層コンデンサＣKKは、大容量（例えば、数ファラッド）のコンデンサで構成し、図１に示す外部充電器から充電して所定の電気量（電荷量）を蓄積し、複数個の充電されたコンデンサを接続して電気自動車を駆動するために必要な電力に対応した電気量を蓄える。
【００２５】
また、電気二重層コンデンサＣKKの両端には、電気二重層コンデンサＣKKに蓄えられた電気量（例えば、端子電圧ＶKK）を検出するための端子を設け、この端子電圧ＶKKを図１に示す制御手段３に供給することにより、電気二重層コンデンサＣKKに蓄えられた電気量の状態を制御手段３で常に監視するよう構成する。
【００２６】
スイッチ素子ＳKKは、制御端子を有する1回路２接点形式の電子スイッチ（例えば、２個のパワーＦＥＴの組み合わせ）で構成し、制御手段３からの制御信号ＤKKに基づいてノーマル状態（実線表示）では電気二重層コンデンサＣKKを接続端子Ｂ１に接続してコンデンサ・モジュールＭKKをコンデンサとして利用し、ブレーク状態（破線表示）ではバイパス導体ＬKKを接続端子Ｂ１に接続してコンデンサ・モジュールＳKKをショートバーとして利用する。
【００２７】
次に、図２のコンデンサ・モジュールＭKKの複数個を直列接続および並列接続して電気自動車用の駆動用電源としたコンデンサ・アレーについて説明する。
【００２８】
図３にこの発明に係るコンデンサ・アレーの全体構成図を示す。
図３において、コンデンサ・アレー２は、複数個のコンデンサ・モジュールＭKKを直列接続し、かつ直列接続した複数個のコンデンサ・モジュールＭKKを複数個並列接続してマトリクス配置したコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMと、スイッチ素子ＳU1〜ＳUO、ＳL1〜ＳLOと、導体Ｌ1〜ＬOとを備える。
【００２９】
また、コンデンサ・アレー２は、各コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの電気二重層コンデンサＣKKのそれぞれの端子電圧ＶKKを取り出す端子、各コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMのそれぞれのスイッチ素子ＳKKのオン／オフを制御手段３からの制御信号ＤKKで制御する制御端子、スイッチ素子ＳU1〜ＳUO、ＳL1〜ＳLOのオン／オフを制御する制御信号ＤSを供給する端子を設ける。
【００３０】
スイッチ素子ＳU1〜ＳUOは、制御手段３からの制御信号ＤSに基づいてコンデンサ・モジュールＭ11〜Ｍ1M-1のそれぞれをコンデンサ・アレー２のプラス（＋）側電源供給ライン、または導体Ｌ1〜ＬOの一方に接続するよう構成する。
【００３１】
一方、スイッチ素子ＳL1〜ＳLOは、制御手段３からの制御信号ＤSに基づいてコンデンサ・モジュールＭN2〜ＭNMのそれぞれをコンデンサ・アレー２のマイナス（−）側電源供給ライン、または導体Ｌ1〜ＬOの他方に接続するよう構成する。
【００３２】
コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭN1、Ｍ12〜ＭN2、…、Ｍ1M〜ＭNMのそれぞれを直列接続し、スイッチ素子ＳU1〜ＳUOおよびスイッチ素子ＳL1〜ＳLOで接続切り替えを行い、例えば充電状態またはフル充電状態ではスイッチ素子ＳU1〜ＳUOをコンデンサ・アレー２のプラス（＋）側電源供給ラインに接続（実線表示）するとともに、スイッチ素子ＳL1〜ＳLOをコンデンサ・アレー２のマイナス（−）側電源供給ラインに接続（実線表示）することにより、Ｎ個ずつのコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭN1、Ｍ12〜ＭN2、…、Ｍ1M〜ＭNMをそれぞれ直列接続し、かつ直列接続されたＭ組のコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭN1、Ｍ12〜ＭN2、…、Ｍ1M〜ＭNMを並列接続してＮ行Ｍ列の電気自動車用電源を形成する。
【００３３】
電気自動車が所定時間走行し、コンデンサ・アレー２の端子電圧が低下した場合には、スイッチ素子ＳU1〜ＳUOおよびスイッチ素子ＳL1〜ＳLOの所定数を導体Ｌ1〜ＬOに接続切り替えを行い、走行を継続するのに必要な電気量を確保する。同様に、負荷が重くなった場合にもスイッチ素子ＳU1〜ＳUOおよびスイッチ素子ＳL1〜ＳLOの接続切り替えを行い、負荷に対応した電気量を確保する。
【００３４】
また、Ｎ個ずつの直列接続したコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭN1、Ｍ12〜ＭN2、…、Ｍ1M〜ＭNMは、図２に示すスイッチ素子ＳKKのオン／オフを制御手段３からの制御信号ＤKKで制御することによって１個からＮ個の任意数の直列接続を選択することができる。
【００３５】
したがって、コンデンサ・アレー２の電気量、または電気自動車の負荷状態に対応してコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの接続を切り替えることにより、コンデンサ・アレー２に蓄えられた全電荷量の範囲内で、電気自動車駆動用の電源を自由度を持って形成することができる。
【００３６】
なお、コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMのそれぞれの端子電圧ＶKKは、端子からアナログの電圧値として取り出されて制御手段３に供給され、制御手段３は端子電圧ＶKKを常に監視してスイッチ素子ＳKK、ＳU1〜ＳUOおよびスイッチ素子ＳL1〜ＳLOの接続切り替えを行ってコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの直並列接続を切り替える。
【００３７】
図４はこの発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段の要部ブロック構成図である。
図４において、制御手段３は、電圧検出手段２０、Ａ／Ｄ変換手段１１、電気量演算手段１２、電圧比較手段１３、設定手段１４、接続切替信号発生手段１５、接続切替停止手段１６、電荷量比較手段１７、故障判定手段１８、タイミングパルス発生手段１９を備える。
【００３８】
電圧検出手段２０は、例えば差動増幅器で構成し、コンデンサ・アレー２の各コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの端子電圧ＶKKをアナログの検出電圧ＶKOで検出し、検出電圧信号ＶKOをＡ／Ｄ変換手段１１に供給する。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換手段１１はＡ／Ｄコンバータで構成し、タイミングパルス発生手段１９から供給されるタイミングパルスＴP1に基づいて各コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMからのアナログの各検出電圧信号ＶKOを順次ディジタルの検出電圧ＶDにＡ／Ｄ変換し、検出電圧信号ＶDを電気量演算手段１２に提供する。
【００４０】
電気量演算手段１２は、一時記憶手段、ＲＯＭ等のメモリ、加算演算機能、平均値演算機能、電荷量演算機能を備え、Ａ／Ｄ変換手段１１から提供された検出電圧信号ＶDを一時記憶した後、タイミングパルス発生手段１９からのタイミングパルスＴP2に基づき、一時記憶した検出電圧信号ＶDを順次読み出して加算演算機能でコンデンサ・アレー２の端子電圧ＶDTを演算し、この端子電圧信号ＶDTを電圧比較手段１３、設定手段１４、および接続切替停止手段１６に提供する。
【００４１】
また、電気量演算手段１２は、コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMのコンデンサ容量をＲＯＭに記憶しておき、コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの検出電圧ＶDと静電容量を乗算してコンデンサ・アレー２の全電荷量ＱDTを演算し、電荷信号ＱDTを電荷量比較手段１７に提供する。
【００４２】
さらに、電気量演算手段１２は、コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの平均端子電圧ＶAVを演算し、平均端子電圧信号ＶAVを故障判定手段１８に提供する。
【００４３】
電圧比較手段１３は、コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMがフル充電された場合のコンデンサ・アレー２の標準端子電圧ＶDTRの所定割合の基準値ＶK（例えば、標準端子電圧ＶDTRの４０〜３０％）を比較基準値とするコンパレータを備え、電気量演算手段１２から供給される端子電圧信号ＶDTと基準値ＶKを比較し、端子電圧ＶDTが基準値ＶK以下（ＶDT≦ＶK）の場合には、例えばＨレベルの比較信号ＨOを設定手段１４に提供する。
【００４４】
設定手段１４はＲＯＭ等のメモリで構成し、予め設計値または実験値に基づいてコンデンサ・アレー２の端子電圧ＶDTに対応した更新電圧ＥKのデータを設定しておき、電圧比較手段１３から供給されるＨレベルの比較信号ＨOおよび電気量演算手段１２から供給される端子電圧信号ＶDTに基づいて更新電圧ＥKをＲＯＭから読み出し、更新電圧信号ＥKを接続切替停止手段１６および図１に示す表示手段４に提供する。
【００４５】
また、設定手段１４は、コンデンサ・アレー２の端子電圧ＶDTを更新電圧ＥKにするため、スイッチ素子ＳKKおよびスイッチ素子ＳU1〜ＳUO、ＳL1〜ＳLOの接続切替を設定するためのオン／オフパターンの設定信号ＳTを接続切替信号発生手段１５に供給する。
【００４６】
接続切替信号発生手段１５は符号化手段を備え、設定手段１４から供給される設定信号ＳTを、例えば２進数のコードに変換し、図２に示すコンデンサ・モジュールＭKKのスイッチ素子ＳKKのオン／オフを制御する制御信号ＤKK、およびスイッチ素子ＳU1〜ＳUO、ＳL1〜ＳLOのオン／オフを制御する制御信号ＤSを発生する。
【００４７】
接続切替停止手段１６は、例えば差動増幅器等を用いたコンパレータで構成し、設定手段１４から供給される更新電圧信号ＥKと電気量演算手段１２から供給される端子電圧信号ＶDTとを比較し、制御信号ＤKKおよび制御信号ＤSに基づいてスイッチ素子ＳKK、ＳU1〜ＳUOおよびＳL1〜ＳLOのオン／オフ動作によってコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの接続切り替えが実行される結果、新たな端子電圧ＶDTが更新電圧ＥK以上（ＶDT≧ＥK）になった場合に、例えばＨレベルの禁止信号ＩHを電圧比較手段１３に供給し、電圧比較手段１３からの比較信号ＨOの出力を禁止する。
【００４８】
電圧比較手段１３からの比較信号ＨOが禁止されると、設定手段１４は直前の設定信号ＳTを保持し、接続切替信号発生手段１５から出力される制御信号ＤKKおよび制御信号ＤSも比較信号ＨOが禁止される直前の値に保たれる。
【００４９】
そして、更新電圧ＥKに設定された端子電圧ＶDTが電気自動車の電力消費に伴って低下し、標準端子電圧ＶDTRの所定割合の基準値ＶK以下になると、設定手段１４で再度予め設定してある新たな更新電圧ＥKとなるよう接続切替信号発生手段１５から制御信号ＤKKおよび制御信号ＤSを出力する。
【００５０】
電荷量比較手段１７はコンパレータ等で構成し、電気量演算手段１２から供給される電荷信号ＱDTと充電が必要とされる基準電荷ＱKとを比較し、電荷信号ＱDTが基準電荷ＱK以下（ＱDT≦ＱK）となる場合には、充電要求信号ＳQを表示手段４に提供する。
【００５１】
故障判定手段１８はコンパレータ等で構成し、Ａ／Ｄ変換手段１１から供給されるコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの検出電圧信号ＶDと、電気量演算手段１２から供給されるコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの平均端子電圧信号ＶAVとを比較し、検出電圧ＶDが平均端子電圧ＶAVをノミナル値とした所定範囲をオーバする場合には検出電圧ＶDに対応したコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMが異常と判定して故障判定信号ＳVを表示手段４に提供する。
【００５２】
このように、この発明に係る電気自動車用電力制御装置１の制御手段３は、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量を監視してスイッチ素子ＳKK、ＳU1〜ＳUOおよびＳL1〜ＳLOのオン／オフ切り替えを制御し、電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気自動車に必要な電気量を供給することができる。
【００５３】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置１は、電気二重層コンデンサの端子電圧ＶKKを検出する電圧検出手段２０を設けるとともに、制御手段３は、電圧検出手段２０が検出した端子電圧ＶKOに基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサの端子電圧ＶKKに対応した電気量を確保することができるため、電気自動車に必要な電気量を供給することができる。
【００５４】
図５はこの発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段の別要部ブロック構成図である。
図５において、制御手段２１は、外部に設けたスロットル開度センサ５が検出したアナログのスロットル開度信号ＫSと電圧検出手段２０が検出したアナログの端子電圧信号ＶKKをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段２２、スロットル開度比較手段２３、電圧比較手段１３からの比較信号ＨOとスロットル開度比較手段２３からの比較信号ＫOの論理積を演算する論理積演算手段２４を設け、コンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの直並列接続の切り替えを端子電圧信号ＶKKおよびスロットル開度信号ＫSに基づいてオン／オフパターンを設定手段１４で設定するようにした点が図４に示す制御手段３と基本的に異なる。
なお、スロットル開度比較手段２３および論理積演算手段２４を除く制御手段２１の構成ブロックは、図４に示すものと同じなので説明を省略する。
【００５５】
Ａ／Ｄ変換手段２２は、アナログの端子電圧信号ＶKKおよびスロットル開度信号ＫSをそれぞれディジタルの端子電圧ＶDおよびスロットル開度ＫDに変換し、端子電圧信号ＶDを電気量演算手段１２、スロットル開度信号ＫDをスロットル開度比較手段２３に供給する。
【００５６】
スロットル開度比較手段２３はコンパレータで構成し、予め設定したスロットル開度の基準値ＫRとスロットル開度信号ＫDを比較し、スロットル開度信号ＫDが基準値ＫR以下（ＫD≦ＫR）の場合には、例えばＨレベルの比較信号ＫOを論理積演算手段２４に提供する。
【００５７】
スロットル開度の基準値ＫRは、例えばスロットル開度全開（１００％）の１０％値近傍に設定する。
なお、スロットル開度の基準値ＫRを１０％値近傍に設定した理由は、スロットル開度が大きな場合にコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの直並列接続の切り替えを行うと、切り替え直前の電力が大きいため、切り替え時に駆動に必要とされる電力の供給ができない状態が発生する場合が想定されるためである。
【００５８】
論理積演算手段２４は論理積演算回路（例えば、ＡＮＤ論理回路）で構成し、図４で説明した電圧比較手段１３からの比較信号ＨOとスロットル開度比較手段２３からの比較信号ＫOの論理積を演算し、比較信号ＨOおよび比較信号ＫOの双方がＨレベルの場合にのみＨレベルの論理積信号ＸOを設定手段１４に提供するし、設定手段１４でスイッチ素子ＳKK、ＳU1〜ＳUOおよびＳL1〜ＳLOのオン／オフパターンを設定して直並列接続の切り替えタイミングを正確に決定する。
【００５９】
図６に制御手段の直並列接続の切替特性図を示す。
（ａ）図に直並列接続の切り替えタイミング、（ｂ）図に切り替え後の出力復旧を示す。
（ａ）図において、時間ｔOでコンデンサ・アレー出力ＶDTが所定値ＶDT1（例えば、４０％）を下回り、一方スロットル開度ＫSも１０％を下回ると、制御手段２１はコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの直並列接続の切り替え条件と判定して直並列接続の切り替えを実行する。
【００６０】
なお、（ａ）図では時間ｔOでコンデンサ・アレー出力ＶDTおよびスロットル開度ＫSが切り替え条件を同時に満たすように示したが、コンデンサ・アレー出力ＶDTおよびスロットル開度ＫSが切り替え条件を同時に満たす任意の時点で直並列接続の切り替えが実行される。
【００６１】
（ｂ）図において、制御手段２１が直並列接続の切り替えを制御すると、コンデンサ・アレー出力ＶDTは設定手段１４で予め設定された更新電圧ＥKまで復旧した後、負荷に要求される電力が供給されて更新電圧ＥKは時間経過とともに次第に低下していく。
【００６２】
図１において、表示手段４は、例えば液晶表示器等の可視表示装置、電気−音響変換器等の可聴表示装置、および双方の組み合わせで構成し、図４に示す故障判定手段１８から供給される故障判定信号ＳVに基づいてコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMが正常か否かを表示する。
また、表示手段４は、設定手段１４から供給される更新電圧信号ＥKに基づいてコンデンサ・モジュールＭ11〜ＭNMの直並列接続の切り替えに伴い新たに設定される更新電圧ＥKを表示する。
【００６３】
さらに、表示手段４は、電荷量比較手段１７から供給される充電要求信号ＳQに基づいて充電が必要であることを表示する。
【００６４】
このように、この発明に係る電気自動車用電力制御装置１の制御手段２１は、スロットル開度センサ５が検出するスロットル開度ＫSと電圧検出手段２０が検出した端子電圧ＶKKに基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量と電気自動車の負荷状態に対応して電気自動車に最適な電気量を供給することができる。
【００６５】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置１の制御手段２１は、端子電圧ＶKKおよびスロットル開度ＫSに対応して予めスイッチ素子ＳKK、ＳU1〜ＳUOおよびＳL1〜ＳLOのオン／オフパターンを設定する設定手段１４を備えたので、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替えタイミングを正確に決定することができる。
【００６６】
さらに、図４の制御手段３および図５の制御手段２１が直並列接続の切り替えを制御する場合には、図１に示すコンデンサ・アレー２の電源供給端子Ｐ１、Ｐ２間に逆流防止ダイオードＤを介してバックアップ用コンデンサＣBを接続し、切り替え時に発生するコンデンサ・アレー２の電源瞬断（通常数ｍｓ）を補償するよう構成する。
【００６７】
このように、この発明に係る電気自動車用電力制御装置１は、コンデンサ・アレー２の電源供給端子に、バックアップ用コンデンサＣBを設けたので、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替え時に発生する電気自動車への電力供給の瞬断を防止することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量を監視してスイッチ素子のオン／オフ切り替えを制御し、電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気自動車に必要な電気量を供給することができ、蓄えられた電気エネルギーを効率良く利用することができる。
【００６９】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、電気二重層コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段を設けるとともに、制御手段は、電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサの端子電圧に対応した電気量を確保することができるため、電気自動車に必要な電気量を供給することができ、充電された電気エネルギーを有効に活用することができる。
【００７０】
さらに、この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、スロットル開度センサが検出するスロットル開度と電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量と電気自動車の負荷状態に対応して電気自動車に最適な電気量を供給することができ、端子電圧が低下した場合の高負荷状態にも充分な電力を供給することができる。
【００７１】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、端子電圧およびスロットル開度に対応して予めスイッチ素子のオン／オフパターンを設定する設定手段を備えたので、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替えタイミングを正確に決定することができ、端子電圧が低下しても安定した運転性能を維持することができる。
【００７２】
さらに、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、コンデンサ・アレーの電源供給端子に、バックアップ用コンデンサを設け、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替え時に発生する電気自動車への電力供給の瞬断を防止することができので、切り替え時に発生する運転性能の不自然さを解消して安定した運転性能を保証することができる。
【００７３】
よって、充電された有限な電気エネルギーを効率良く利用でき、安定した運転性能を得ることができる電気自動車用電力制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電気自動車用電力制御装置の全体構成図
【図２】この発明に係るコンデンサ・モジュールの構成図
【図３】この発明に係るコンデンサ・アレーの全体構成図
【図４】この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段の要部ブロック構成図
【図５】この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段の別要部ブロック構成図
【図６】制御手段の直並列接続の切替特性図
【符号の説明】
１…電気自動車用電力制御装置、２…コンデンサ・アレー、３，２１…制御手段、４…表示手段、５…スロットル開度センサ、１１，２２…Ａ／Ｄ変換手段、１２…電気量演算手段、１３…電圧比較手段、１４…設定手段、１５…接続切替信号発生手段、１６…接続切替停止手段、１７…電荷量比較手段、１８…故障判定手段、１９…タイミングパルス発生手段、２０…電圧検出手段、２３…スロットル開度比較手段、２４…論理積演算手段、ＣB…バックアップ用コンデンサ、ＣKK…電気二重層コンデンサ、Ｄ…逆流防止ダイオード、ＤKK，ＤS…制御信号、ＥD…駆動電源、ＥK…更新電圧、ＨO，ＫO…比較信号、Ｊ１，Ｊ２…充電端子、ＫD，ＫS…スロットル開度信号、Ｍ11〜ＭNM…コンデンサ・モジュール、Ｐ１，Ｐ２…電源供給端子、ＱDT…全電荷量、ＳQ…充電要求信号、ＳT…設定信号、ＳV…故障判定信号、ＴP1，ＴP2…タイミングパルス、ＶAV…平均端子電圧、ＶDT，ＶKK…端子電圧、Ｘo…論理積信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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