(57)【要約】【課題】鉛バッテリの劣化を少なくしながら、蓄電部をより広い電圧範囲で充放電して車両の燃費効率を改善する。【解決手段】車載用の電源装置は、並列に電気接続される鉛バッテリ１０及び蓄電部２０を含む電源部１と、蓄電部用電圧検出部７２と、鉛バッテリ１０の出力を制御する鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と、蓄電部２０の出力を制御する蓄電部用遮断スイッチ６２と、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１及び蓄電部用遮断スイッチ６２の作動状態を切り換える制御回路６５と、蓄電部２０の放電を制限する蓄電部下限電圧Ｖsubを記憶する記憶部７３とを備える。制御回路６５は、蓄電部２０の電圧が蓄電部下限電圧Ｖsubよりも高い状態において、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＦＦ、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮとして、蓄電部２０から車両側の電装機器５０に放電する。【選択図】図１
2014200123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列に電気接続される鉛バッテリ及び蓄電部を含む電源部と、
前記蓄電部の電圧を検出するための蓄電部用電圧検出部と、
前記鉛バッテリの出力を制御する鉛バッテリ用遮断スイッチと、
前記蓄電部の出力を制御する蓄電部用遮断スイッチと、
前記鉛バッテリ用遮断スイッチ及び前記蓄電部用遮断スイッチの作動状態を切り換える制御回路と、
前記蓄電部の放電を制限する蓄電部下限電圧Ｖsubを記憶する記憶部と、
を備え、
前記電源部は、車両のオルタネータで充電されると共に、車両の電装機器に動作電力を供給するようにしており、
前記蓄電部用電圧検出部で検出される前記蓄電部の放電電圧が、前記記憶部に記憶される蓄電部下限電圧Ｖsubよりも高い状態において、前記制御回路が、前記鉛バッテリ用遮断スイッチをＯＦＦ、前記蓄電部用遮断スイッチをＯＮとして、前記蓄電部から車両側の電装機器に放電するようにしてなることを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載用の電源装置であって、
前記蓄電部用電圧検出部で検出される前記蓄電部の放電電圧が、前記蓄電部下限電圧Ｖsub以下になると、前記制御回路が、前記蓄電部用遮断スイッチをＯＦＦ、前記鉛バッテリ用遮断スイッチをＯＮに切り換えて、前記鉛バッテリから車両の電装機器に放電することを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車載用の電源装置であって、
前記蓄電部用電圧検出部で検出される前記蓄電部の放電電圧が、前記蓄電部下限電圧Ｖsub以下になると、前記制御回路が、前記蓄電部用遮断スイッチをＯＮとし、オルタネータの出力を制御して前記蓄電部を充電することを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の車載用の電源装置であって、さらに、
前記鉛バッテリの電圧を検出するための鉛バッテリ用電圧検出部を備え、
前記記憶部は、前記鉛バッテリの放電を制限する鉛バッテリ下限電圧ＶPbを記憶しており、
前記鉛バッテリ用電圧検出部で検出される前記鉛バッテリの放電電圧が、前記記憶部に記憶される鉛バッテリ下限電圧ＶPb以下になると、前記制御回路が、前記鉛バッテリ用遮断スイッチをＯＮとし、オルタネータの出力を制御して前記鉛バッテリを充電することを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車載用の電源装置であって、
前記蓄電部下限電圧Ｖsubを前記鉛バッテリ下限電圧ＶPbよりも低くしてなることを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車載用の電源装置であって、
前記蓄電部下限電圧Ｖsubが１０Ｖ以上であって、
前記鉛バッテリ下限電圧ＶPbが１２Ｖ以上であることを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の車載用の電源装置であって、
前記鉛バッテリは、複数の鉛電池セルを含み、
前記蓄電部は、複数の蓄電素子を含むことを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項８】
請求項７に記載の車載用の電源装置であって、
前記蓄電素子が、ニッケル水素電池であることを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の車載用の電源装置であって、
前記蓄電部は、ニッケル水素電池を、１０ｎ（ｎは自然数）個直列に接続してなることを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の車載用の電源装置であって、
前記蓄電部が、セル電圧３．３Ｖのリチウムイオン電池を４ｎ（ｎは自然数）個直列に接続してなることを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の車載用の電源装置であって、
前記蓄電部が、セル電圧２．４Ｖのリチウムイオン電池を５ｎ（ｎは自然数）個直列に接続してなることを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の車載用の電源装置であって、
前記蓄電素子が、キャパシタであることを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一に記載の車載用の電源装置であって、
アイドリングストップ機能を有する車両に搭載可能であり、該車両の回生発電の電力でもって、前記鉛バッテリと前記蓄電部の両方を充電可能としてなることを特徴とする車載用の電源装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一に記載の電源装置を備える車両であって、
車両を走行させるエンジンと、
前記エンジンで駆動され、かつ車両の回生制動で駆動されるオルタネータと
を備え、
前記オルタネータで、回生制動時に電源装置を充電するアイドリングストップ機能を有することを特徴とする車両。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか一に記載の電源装置を備える車両であって、
車両を走行させるエンジンと、
前記エンジン及び電源装置を搭載してなる車両本体と、
前記エンジンで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪と
を備え、
電源装置は、車両のエンジンルームに配置されることを特徴とする車両。
【請求項１６】
請求項１から１３のいずれか一に記載の電源装置を備える車両であって、
車両を走行させるエンジンと、
前記エンジン及び電源装置を搭載してなる車両本体と、
前記エンジンで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪と
を備え、
前記鉛バッテリが車両のエンジンルームに配置され、前記蓄電部が車両のキャビン又はトランクルームに配置されることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用の電源装置及びこれを備える車両に関し、例えば鉛バッテリと並列に蓄電部を接続して、回生発電電力の充電効率を改善して優れた燃費効率を実現する車載用の電源装置とこの電源装置を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を回生制動してバッテリを充電して制動する車両は、走行している車両の運動のエネルギーをバッテリに蓄える。さらに、信号待ち等では、エンジンのアイドリングをストップすることで燃費効率をさらに改善できる。回生発電する車両は、具体的には、減速するときに車両の運動のエネルギーでオルタネータを駆動して発電し、オルタネータがバッテリを充電する。回生制動で充電されたバッテリは、信号待ち等でアイドリングストップしているエンジンを再始動するとき、スターターモータに電力を供給する。このようなバッテリとして、定格電圧を１２Ｖとする鉛バッテリを搭載する車両が知られており、鉛バッテリからスターターモータに電力を供給してエンジンを再始動し、また種々の電装機器に電力を供給できるようになっている。このように、回生制動時の発電電力をバッテリに充電し、回生制動で充電されたバッテリでアイドリングストップするエンジンを再始動する電源装置は、車両の燃費効率を改善できるが、鉛バッテリの劣化が甚だしく、回生制動やアイドリングストップしない方式に比較すると、鉛バッテリの寿命が数分の１と極めて短くなる問題点がある。車両を回生制動する度に、鉛バッテリが、頻繁に回生発電により急速充電され、さらに、エンジンの再始動時には大電流で放電されるからである。
【０００３】
一方で、車載用の電源装置として、鉛バッテリとリチウムイオン電池を並列に接続した電源装置が知られている（特許文献１参照）。鉛バッテリは、大電流による充放電により寿命が低下するが、この構成によると、回生発電電力で鉛バッテリとリチウムイオン電池の両方を充電する構成であるため、鉛バッテリの回生発電の充電電流を小さくすることができる。また、アイドリングストップしたエンジンの再始動時には、鉛バッテリとリチウムイオン電池の両方からスターターモータに電力を供給するので、鉛バッテリの寿命を長くできる特徴もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２０８５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鉛バッテリにリチウムイオン電池を蓄電部として並列に接続する電源装置は、回生発電電力の充電効率を改善して、燃費効率を改善できる。しかしながら、この電源装置は、鉛バッテリと並列に蓄電部を接続して、鉛バッテリの電圧でオルタネータの充電を制御するので、蓄電部を広い残容量の範囲で効率よく充電し、また放電できない欠点がある。それは、鉛バッテリと蓄電部との電圧−残容量特性が異なるからである。車両のオルタネータは、鉛バッテリの劣化が少なくなるように出力をコントロールして、鉛バッテリを充電する。鉛バッテリは、残容量が低い状態となるまで放電されると著しく寿命が低下する特性があるため、残容量が８０〜１００％の範囲となるように制御されることが望ましい。具体的な制御としては、放電電圧が１２．０Ｖ以上に制御される。鉛バッテリと蓄電部は並列に接続されているため、鉛バッテリの放電を上記の電圧範囲でコントロールすると、蓄電部の放電も鉛電池の電圧範囲でのみ使用されることとなる。したがって、蓄電部として使用されるリチウムイオン電池やニッケル水素電池等は、鉛バッテリとは異なり、比較的広い範囲の電圧で使用できるにもかかわらず、その放電時における下限電圧が、鉛バッテリの放電下限電圧に制限されることとなる。この結果、折角接続した蓄電部が未だ利用可能な範囲であっても利用できない状態となっていた。
【０００６】
また、以上の電源装置は、鉛バッテリを狭い電圧範囲で充放電するので、オルタネータは頻繁に充電を繰り返す必要がある。オルタネータは、車両のエンジンで駆動されるので、頻繁に充電を繰り返すと、車両の燃費効率が低下する。
【０００７】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、鉛バッテリを一定の電圧範囲で充放電して劣化を少なくしながら、これと並列に接続する蓄電部をより広い電圧範囲で充放電して、車両の燃費効率を改善できる車載用の電源装置及び電源装置を備える車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一の車載用の電源装置によれば、互いに並列に電気接続される鉛バッテリ１０及び蓄電部２０を含む電源部１と、前記蓄電部２０の電圧を検出するための蓄電部用電圧検出部７２と、前記鉛バッテリ１０の出力を制御する鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と、前記蓄電部２０の出力を制御する蓄電部用遮断スイッチ６２と、前記鉛バッテリ用遮断スイッチ６１及び前記蓄電部用遮断スイッチ６２の作動状態を切り換える制御回路６５と、前記蓄電部２０の放電を制限する蓄電部下限電圧Ｖsubを記憶する記憶部７３とを備えており、前記電源部１は、車両のオルタネータ５２で充電されると共に、車両の電装機器５０に動作電力を供給するようにしている。さらに、車載用の電源装置は、前記蓄電部用電圧検出部７２で検出される前記蓄電部２０の放電電圧が、前記記憶部７３に記憶される蓄電部下限電圧Ｖsubよりも高い状態において、前記制御回路６５が、前記鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＦＦ、前記蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮとして、前記蓄電部２０から車両側の電装機器５０に放電することを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、鉛バッテリを回路から切り離して蓄電部のみから放電できるため、鉛バッテリの電圧に左右されることなく、蓄電部を使用する電圧範囲を広くして効率よく利用できるようになる。とくに、電源装置から車両の電装機器へ放電する場合、鉛バッテリを鉛バッテリ用遮断スイッチにより放電回路から切り離された状態として、蓄電部から優先的に放電させることが可能となる。したがって、この電源装置は、鉛バッテリに並列に接続される蓄電部をより広い電圧範囲で充放電して、車両の燃費効率をより改善できる。
【００１０】
本発明の一の車両は、以上の電源装置を備えると共に、車両を走行させるエンジン９６と、前記エンジン９６で駆動され、かつ車両の回生制動で駆動されるオルタネータ５２とを備えており、前記オルタネータ５２で、回生制動時に電源装置を充電するアイドリングストップ機能を有することを特徴とする。
上記構成により、アイドリングストップ時においても、電装機器への電力供給を蓄電部から優先的に行うことで、鉛バッテリから電装機器への電力負荷を低減して、鉛バッテリの劣化を有効に防止しながら、車両の燃費効率を改善できる。
【００１１】
本発明の他の車両は、以上の電源装置を備えると共に、車両を走行させるエンジン９６と、前記エンジン９６及び電源装置を搭載してなる車両本体９１と、前記エンジン９６で駆動されて前記車両本体９１を走行させる車輪９７とを備えており、前記電源装置が車両のエンジンルーム９５に配置されることを特徴とする。
上記構成により、車両のエンジンルーム内に、鉛バッテリに加えて蓄電部を同時に設置できる。
【００１２】
本発明の他の車両は、以上の電源装置を備えると共に、車両を走行させるエンジン９６と、前記エンジン９６及び電源装置を搭載してなる車両本体９１と、前記エンジン９６で駆動されて前記車両本体９１を走行させる車輪９７とを備えており、前記鉛バッテリ１０が車両のエンジンルーム９５に配置され、前記蓄電部２０が車両のキャビン９４又はトランクルームに配置されることを特徴とする。
上記構成により、鉛バッテリを車両のエンジンルーム内に配置しながら、蓄電部を車両のキャビンやトランクルームに配置することで、蓄電部を最適な温度環境に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる車載用の電源装置を搭載した車両の模式回路図である。
【図２】本発明の他の実施形態にかかる車載用の電源装置を搭載した車両の模式回路図である。
【図３】鉛バッテリと蓄電部の電圧−残容量特性を示すグラフである。
【図４】本発明の車載用の電源装置における制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の車載用の電源装置における制御の他の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１に係る車載用の電源装置を示す外観斜視図である。
【図７】図６の電源装置を背面側から見た分解斜視図である。
【図８】図６の電源装置を背面側から見た透視斜視図である。
【図９】図６の電源装置の模式垂直断面図である。
【図１０】変形例に係る車載用の電源装置を示す模式断面図である。
【図１１】電源装置を車両のエンジンルーム内に配置した状態を示す模式水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための車載用の電源装置及び電源装置を備える車両を例示するものであって、本発明は車載用の電源装置及び電源装置を備える車両を以下のものに特定しない。また実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００１５】
本発明の車載用の電源装置を車両に搭載した例を図１と図２に示す。これらの図に示す車両は、エンジン９６で車輪９７を駆動して走行する。図１と図２に示す電源装置１００、２００は、回生制動する車両に搭載される。さらに好ましくは、回生制動とアイドリングストップする車両に搭載される。これらの電源装置１００、２００は、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを備えている。鉛バッテリ１０と蓄電部２０は、並列に接続されて電源部１を構成している。
【００１６】
図１に示す電源装置１００は、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とで構成される電源部１を一体構造とする例を示している。この電源装置は、詳細には後述するが、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを一つのケース３０に収納して電源部１を一体構造としている。また、図２に示す電源装置２００は、電源部１を構成する鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを、互いに分離して配置する例を示している。ここで、図１に示す電源装置１００は、車両のエンジンルームに配置することができ、図２に示す電源装置２００は、鉛バッテリ１０を車両のエンジンルーム９５に配置し、蓄電部２０を車両のキャビン９４やトランクルームに配置することができる。
【００１７】
図１と図２に示す電源装置１００、２００は、電源部１の出力側が、接続ライン１７を介して車両のオルタネータ５２に接続されており、オルタネータ５２の出力を制御することで電源部１を充電することができる。オルタネータ５２は、エンジン９６に駆動されて鉛バッテリ１０と蓄電部２０を充電し、あるいは、車両の回生制動で鉛バッテリ１０と蓄電部２０を充電する。回生制動は、車両を減速するときにオルタネータ５２を駆動して、車両の運動エネルギーでオルタネータ５２を駆動して発電する。さらに、電源装置１００、２００は、電源部１の出力側が、接続ライン１７を介して車両のエンジン９６を始動するスターターモータ５４と、車両に搭載される電装機器５０とに接続されている。スターターモータ５４は、電源部１から供給される電力で駆動される。また、電装機器５０は、電源部１及びオルタネータ５２から供給される電力で駆動される。電装機器５０は、ライト、ワイパー、エアコン、カーオーディオ、カーナビゲーション等である。
【００１８】
アイドリングストップする車両は、メインスイッチであるイグニッションスイッチをオンに保持する状態において、信号待ち等ではエンジン９６を停止させて燃費効率を改善する。この車両は、信号が変わるとエンジン９６を再始動して走行する。このため、アイドリングストップする毎にスターターモータ５４に電力が供給される。なお、回生制動し、かつアイドリングストップする車両は、大きなオルタネータを備えている。このオルタネータは、エンジンを再始動するモータにも兼用される。したがって、エンジンの再始動は、スターターモータによらず、このオルタネータをモータとして使用することもできる。したがって、本明細書において、スターターモータとは、エンジンを再始動するモータに兼用されるオルタネータを含む広い意味で使用する。
【００１９】
図１と図２の電源装置１００、２００は、回生制動による発電電力を効率よく充電すると共に、鉛バッテリ１０に流れる充放電の電流を低減して、鉛バッテリ１０の劣化を防止するために、鉛バッテリ１０と並列に蓄電部２０を接続している。
【００２０】
ところで、鉛バッテリは、残容量が小さくなって放電深度（ＤＯＤ：Depth of discharge）が深くなると劣化しやすい特性がある。したがって、車両のオルタネータは、鉛バッテリの放電電圧が１２．０Ｖ未満にならないように充電制御を実施する。このように鉛バッテリの電圧範囲で充放電する電源装置にあっても、鉛バッテリと並列に蓄電部を接続することで、回生制動の発電電力を効率よく蓄電し、放電負荷を低減することで、鉛バッテリの劣化を抑制できる。しかしながら、この電源装置は、鉛バッテリの電圧範囲で使用するために、これに並列に接続する蓄電部を効率よく充放電できない欠点がある。
【００２１】
図１と図２の電源装置１００、２００は、鉛バッテリ１０の放電深度増大による劣化を防止しながら、蓄電部２０を広い電圧範囲で効率よく充放電するために、車両の電装機器５０に電力を供給する場合には、鉛バッテリ１０を回路から切り離して、蓄電部２０のみから放電するようにしている。
以下、図１と図２の電源装置１００、２００について詳述する。
【００２２】
図１と図２の電源装置１００、２００は、互いに並列に電気接続される鉛バッテリ１０及び蓄電部２０を含む電源部１と、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の電圧を検出するための電圧検出回路７０と、鉛バッテリ１０の出力を制御する鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と、蓄電部２０の出力を制御する蓄電部用遮断スイッチ６２と、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１及び前記蓄電部用遮断スイッチ６２の作動状態を切り換える制御回路６５と、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の放電を制御する下限電圧を記憶する記憶部７３とを備えている。
（電源部１）
【００２３】
電源部１は、鉛バッテリ１０と蓄電部２０を備えている。鉛バッテリ１０と蓄電部２０は、並列ライン１４を介して互いに並列に接続されている。
（鉛バッテリ１０）
【００２４】
鉛バッテリ１０は、複数の鉛電池セル１１を備えている。鉛バッテリ１０は、定格電圧を２Ｖとする鉛電池セル１１を６セル、直列に接続して定格電圧を１２Ｖとしている。ただ、本発明は、鉛バッテリの定格電圧を１２Ｖには特定しない。２個の鉛バッテリを直列に接続して定格電圧を２４Ｖとし、または３個の鉛バッテリを直列に接続して３６Ｖ、４個の鉛バッテリを直列に接続して４８Ｖとして使用することもできるからである。従来の電装機器は、１２Ｖの電源電圧で動作するように設計されているが、２４Ｖ〜４８Ｖの鉛バッテリを搭載する車両は、この電圧で動作する電装機器を搭載する。
（蓄電部２０）
【００２５】
蓄電部２０は、鉛バッテリ１０と並列に接続されて、鉛バッテリ１０と同じ充放電電圧範囲を有する。したがって、１２Ｖの鉛バッテリ１０に並列に接続される蓄電部２０は、定格電圧を１２Ｖとし、あるいは１２Ｖに近づけている。このように定格電圧が近接した鉛バッテリ１０と蓄電部２０を並列接続することで、充放電の電圧範囲を広範囲で一致させることができる。蓄電部２０は、複数の蓄電素子２１を備えており、これらの蓄電素子２１を接続して所定の定格電圧としている。蓄電素子２１は、例えば、二次電池である。蓄電素子２１を二次電池とする蓄電部２０は、複数の蓄電素子２１を直列に接続して定格電圧を１２Ｖとする。このような二次電池として、ニッケル水素電池が使用できる。ニッケル水素電池は、鉛バッテリに比較して充電抵抗が極めて小さく、大電流の充電特性に優れるので、回生制動時の大電流で効率よく充電できる特徴がある。ただ、二次電池には、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等の非水系電解液二次電池も使用できる。リチウムイオン電池などの非水系電解液二次電池は、軽くて充放電容量を大きくできる特徴がある。さらに、蓄電素子は、キャパシタ等とすることもできる。
【００２６】
蓄電素子２１をニッケル水素電池とする蓄電部２０は、１０個のニッケル水素電池セルを直列に接続して定格電圧を１２Ｖとする。ニッケル水素電池は、定格電圧を１．２Ｖとするので、これを１０個直列に接続して、蓄電部２０の定格電圧を１２Ｖにできる。また、前述のように、２〜４個の鉛バッテリを直列に接続して、定格電圧を２４Ｖ〜４８Ｖとする鉛バッテリに並列接続される蓄電部は、ニッケル水素電池を、１０ｎ（ｎは自然数）個、直列に接続して、定格電圧を２４Ｖ〜４８Ｖとすることができる。ニッケル水素電池は、たとえば、水酸化ニッケルを主正極活物質とするニッケル正極と、水素吸蔵合金を負極活物質とする水素吸蔵合金負極とセパレータとからなる電極群を、アルカリ電解液と共に外装缶内に入れて製造される。
【００２７】
また、蓄電素子２１をリチウムイオン電池とする蓄電部２０は、使用するリチウムイオン電池の定格電圧によって、直列接続する個数を調整する。例えば、定格電圧を３．３Ｖとするリチウムイオン電池を蓄電素子とする蓄電部は、４個のリチウムイオン電池セルを直列に接続して定格電圧を１３．２Ｖとする。また、定格電圧を２４Ｖ〜４８Ｖとする鉛バッテリに並列接続される蓄電部は、定格電圧を３．３Ｖとするリチウムイオン電池を、４ｎ（ｎは自然数）個、直列に接続して、定格電圧を調整することができる。このようなリチウムイオン電池として、例えば、正極をリン酸鉄リチウム、負極をグラファイトとするものが使用できる。さらに、定格電圧を２．４Ｖとするリチウムイオン電池を蓄電素子とする蓄電部は、５個のリチウムイオン電池セルを直列に接続して定格電圧を１２Ｖとする。また、定格電圧を２４Ｖ〜４８Ｖとする鉛バッテリに並列接続される蓄電部は、定格電圧を２．４Ｖとするリチウムイオン電池を、５ｎ（ｎは自然数）個、直列に接続して、定格電圧を調整することができる。このようなリチウムイオン電池として、例えば、正極をコバルト酸リチウム、負極をチタン酸リチウムとするものが使用できる。
以上の例では、複数の蓄電素子を直列に接続した例を示したが、要求される出力や容量に応じて、蓄電素子を並列に接続したものを組み合わせることもできることはいうまでもない。
（並列ライン１４）
【００２８】
並列ライン１４は、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを並列に接続している。並列ライン１４は、導電性に優れた金属等の部材、たとえば、金属板や金属線で構成されており、鉛バッテリ１０の正負の出力側と、蓄電部２０の正負の出力側とをそれぞれ電気接続して並列に接続している。
【００２９】
図１に示す電源装置１００は、互いに並列に接続される鉛バッテリ１０と蓄電部２０の電力を並列ライン１４から外部に出力できるように、並列ライン１４に出力ライン１６を接続している。出力ライン１６は、導電性に優れた金属等の部材で構成されている。この電源装置１００は、出力ライン１６に接続される接続ライン１７を介して車両のオルタネータ５２やスターターモータ５４、電装機器５０に接続されている。この電源装置１００は、鉛バッテリ１０や蓄電部２０から出力される電力が、並列ライン１４と出力ライン１６と接続ライン１７を介して車両のスターターモータ５４や電装機器５０に供給され、車両のオルタネータ５２から供給される電力が、接続ライン１７と出力ライン１６と並列ライン１４を介して鉛バッテリ１０や蓄電部２０に供給されて充電される。図に示す電源装置１００は、出力ライン１６の出力側に外部出力端子１５を備えており、この外部出力端子１５に接続される接続ライン１７を出力ライン１６に接続している。
【００３０】
また、図２に示す電源装置２００は、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを互いに並列に接続する並列ライン１４’を接続ライン１７に兼用している。言い換えると、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の出力側を接続ライン１７を介して車両のオルタネータ５２やスターターモータ５４、電装機器５０に接続しており、この接続ライン１７を介して鉛バッテリ１０と蓄電部２０を並列に接続している。
（遮断機構６０）
【００３１】
さらに、図１と図２の電源装置１００、２００は、蓄電部２０の特性を生かしながら充放電するために、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の並列接続の間に、一時的に回路を切り離す遮断機構６０を備えている。遮断機構６０は、鉛バッテリ１０と並列ライン１４、１４’との経路に配置された鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と、蓄電部２０と並列ライン１４、１４’との経路に配置された蓄電部用遮断スイッチ６２とからなる。鉛バッテリ用遮断スイッチ６１は、鉛バッテリ１０の出力側と並列ライン１４、１４’との間に接続されており、ＯＮ状態で鉛バッテリ１０を並列ライン１４、１４’に接続し、ＯＦＦ状態で鉛バッテリ１０を並列ライン１４、１４’から切り離す。蓄電部用遮断スイッチ６２は、蓄電部２０の出力側と並列ライン１４、１４’との間に接続されており、ＯＮ状態で蓄電部２０を並列ライン１４、１４’に接続し、ＯＦＦ状態で蓄電部２０を並列ライン１４、１４’から切り離す。
【００３２】
この電源装置１００、２００は、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２の両方をＯＮすると、鉛バッテリ１０の出力側と蓄電部２０の出力側が並列ライン１４、１４’に接続され、この並列ライン１４、１４’を介して鉛バッテリ１０と蓄電部２０が並列に接続される。また、この電源装置１００、２００は、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＦＦとし、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮすると、鉛バッテリ１０が並列ライン１４、１４’から切り離され、すなわち、蓄電部２０との並列接続から切り離され、蓄電部２０のみが接続ライン１７に接続される。さらにまた、この電源装置１００、２００は、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮとし、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＦＦすると、蓄電部２０が並列ライン１４、１４’から切り離され、すなわち、鉛バッテリ１０との並列接続から切り離され、鉛バッテリ１０のみが接続ライン１７に接続される。
【００３３】
このような鉛バッテリ用遮断スイッチ６１及び蓄電部用遮断スイッチ６２には、リレーが使用できる。ただし、鉛バッテリ用遮断スイッチや蓄電部用遮断スイッチにはリレーに代わって、半導体スイッチング素子も使用できる。半導体スイッチング素子には、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等の大電流に耐える半導体スイッチング素子が使用できる。また、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１及び蓄電部用遮断スイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦの切り換え制御は、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の電圧に基づいて制御回路６５によって行われる。
（鉛バッテリ用電圧検出部７１、蓄電部用電圧検出部７２）
【００３４】
電源装置１００、２００は、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の電圧に基づいて鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦの切り換えを制御するために、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の電圧を検出する電圧検出回路７０を備えている。図に示す電圧検出回路７０は、鉛バッテリ１０の電圧を検出する鉛バッテリ用電圧検出部７１と、蓄電部２０の電圧を検出する蓄電部用電圧検出部７２とを備えている。鉛バッテリ用電圧検出部７１は、鉛バッテリ１０の電圧として、鉛バッテリ１０のトータル電圧を検出して制御回路６５に入力する。蓄電部用電圧検出部７２は、蓄電部２０の電圧を検出して制御回路６５に入力する。蓄電部用電圧検出部７２は、蓄電部２０の電圧として、蓄電部２０のトータル電圧を検出し、あるいは、各蓄電素子２１の電圧を検出してこれらの合計をトータル電圧として制御回路６５に入力する。
【００３５】
以上の電圧検出回路７０は、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の電圧を個別に検出する鉛バッテリ用電圧検出部７１と蓄電部用電圧検出部７２とを備えているが、鉛バッテリ用電圧検出部と蓄電部用電圧検出部は、一つの電圧検出回路で構成することもできる。具体的には、図示しないが、電源部１の出力電圧（たとえば並列ライン１４、１４’の電圧）を検出できるように電圧検出回路を設ける構成とすることで、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１及び蓄電部用遮断スイッチ６２の作動状態に応じて、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の電圧を検出できる。例えば、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮ、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＦＦとする状態の電源部１の電圧を検出することで、実質的に、鉛バッテリ１０の放電電圧を検出することができる。逆に、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＦＦ、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮとする状態の電源部１の電圧を検出することで、実質的に、蓄電部２０の放電電圧を検出することができる。
（制御回路６５）
【００３６】
制御回路６５は、鉛バッテリ用電圧検出部７１で検出される鉛バッテリ１０の電圧と蓄電部用電圧検出部７２で検出される蓄電部２０の電圧に基づいて鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦの切り換えを制御して、鉛バッテリ１０と蓄電部２０から車両の電装機器５０への放電を制御する。制御回路６５は、蓄電部用電圧検出部７２の検出結果と、鉛バッテリ用電圧検出部７１の検出結果と、記憶部７３に記憶された鉛バッテリ１０及び蓄電部２０の放電を制御する下限電圧に基づいて、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２の作動状態を制御している。
（記憶部７３）
【００３７】
記憶部７３は、鉛バッテリ１０の放電を制限する鉛バッテリ下限電圧ＶPbと、蓄電部２０の放電を制限する蓄電部下限電圧Ｖsubとを記憶している。記憶部７３に記憶される鉛バッテリ下限電圧ＶPbは、鉛バッテリ１０の放電深度増大による劣化を抑制するための放電下限電圧であって、定格電圧を１２Ｖとする鉛バッテリ１０においては、鉛バッテリ下限電圧ＶPbは、好ましくは１２Ｖ以上であって、たとえば、１２．１Ｖとすることができる。この鉛バッテリ下限電圧ＶPbは、鉛電池の正極活物質粒子間の結合力低下による容量劣化（軟化現象）を抑制するための、所定の放電深度における放電電圧であって、必ずしも、１２．１Ｖになるとは限らない。鉛バッテリ下限電圧ＶPbは、鉛バッテリ１０の組成や、劣化をどの程度許容するかによって適宜選択できる。
【００３８】
また、記憶部７３に記憶される蓄電部下限電圧Ｖsubは、蓄電部２０の容量劣化や抵抗増大、及び転極を抑制するための放電下限電圧であって、定格電圧を１２Ｖとする鉛バッテリ１０と並列に接続される蓄電部２０においては、好ましくは１０Ｖ以上であって、たとえば、１０．０Ｖ〜１１．５Ｖとすることができる。この蓄電部下限電圧Ｖsubも、蓄電部２０を構成する蓄電素子２１の種類や特性、あるいは劣化をどの程度許容するかによって適宜選択できる。
【００３９】
ここで、図３は、鉛バッテリと蓄電部の電圧−残容量特性を示している。この図は、バッテリの残容量に対する放電電圧を示している。この図において、曲線Ａは、定格電圧を１２Ｖとする鉛バッテリの電圧−残容量特性を、曲線Ｂは、ニッケル水素電池を１０直に接続して定格電圧を１２Ｖとしてなる蓄電部の電圧−残容量特性を、また、曲線Ｃは、定格電圧を３．３Ｖとするリチウムイオン電池を４直に接続してなる蓄電部の電圧−残容量特性を、さらにまた、曲線Ｄは、定格電圧を２．４Ｖとするリチウムイオン電池を５直に接続してなる蓄電部の電圧−残容量特性をそれぞれ示している。
【００４０】
鉛バッテリ１０は、容量劣化を防止するために、残容量が８０〜１００％の範囲となるように、放電下限電圧が１２．０Ｖ以上で充放電が制御される。これに対して、ニッケル水素電池からなる蓄電部２０が、鉛電池の放電下限電圧範囲で放電されると、十分放電可能な残容量を有するにも関わらず、途中で充電制御に切り替わり、期待する燃費改善効果が得られない。ニッケル水素電池は、鉛電池と違って、残容量が１０％に低下するまで放電し、また８０％となるまで充電しても劣化は少なく、したがって、蓄電部２０の放電を制限する蓄電部下限電圧Ｖsubは、蓄電部２０の劣化を抑制できる放電電圧に設定される。ニッケル水素電池を１０直に接続して定格電圧を１２Ｖとしてなる蓄電部の蓄電部下限電圧Ｖsubは、好ましくは１０．５Ｖ〜１１．０Ｖ、たとえば１１．０Ｖとし、さらに、定格電圧を３．３Ｖとするリチウムイオン電池を４直に接続してなる蓄電部の蓄電部下限電圧Ｖsubは、好ましくは１１．０Ｖ〜１１．５Ｖ、たとえば１１．５Ｖとし、さらにまた、定格電圧を２．４Ｖとするリチウムイオン電池を５直に接続してなる蓄電部の蓄電部下限電圧Ｖsubは、好ましくは１０．０Ｖ〜１０．５Ｖ、たとえば１０．５Ｖとする。
【００４１】
以上のように、電源装置は、蓄電部２０を広い電圧範囲で充放電するために、蓄電部２０の蓄電部下限電圧Ｖsubを鉛バッテリ１０の鉛バッテリ下限電圧ＶPbよりも低く設定している。この制御回路６５は、蓄電部２０の電圧が蓄電部下限電圧Ｖsubを下回らないように蓄電部２０の充放電を制御し、また、鉛バッテリ１０の電圧が鉛バッテリ下限電圧ＶPbを下回らないように鉛バッテリ１０の充放電を制御する。これにより、電源装置は、蓄電部２０と鉛バッテリ１０の容量劣化を抑制しながら、しかも、蓄電部２０を鉛バッテリ１０よりも広い電圧範囲で充放電できる。
【００４２】
制御回路６５は、車両の電装機器５０に電力を供給する場合において、蓄電部２０の電圧が蓄電部下限電圧Ｖsubよりも高い状態では、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮとし、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＦＦとして鉛バッテリ１０を並列ライン１４、１４’から切り離し、蓄電部２０のみから車両の電装機器５０に電力を供給する。また、制御回路６５は、蓄電部２０の電圧が蓄電部下限電圧Ｖsub以下になると、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮとし、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＦＦとして蓄電部２０を並列ライン１４、１４’から切り離し、鉛バッテリ１０のみから車両の電装機器５０に電力を供給する。あるいは、制御回路６５は、蓄電部２０の電圧が蓄電部下限電圧Ｖsub以下になると、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮとし、オルタネータ５２の出力を制御して蓄電部２０を充電することもできる。
【００４３】
さらに、制御回路６５は、車両のエンジン９６を始動する際には、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２の両方をＯＮとして、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の両方からスターターモータ５４に電力を供給する。このように、鉛バッテリ１０と蓄電部２０を並列接続する状態で、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の両方からスターターモータ５４に電力を供給することで、鉛バッテリ１０からスターターモータ５４への大電流放電が抑制されて、鉛バッテリ１０の劣化を有効に防止できる。ただ、制御回路６５は、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮとし、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＦＦとして、鉛バッテリ１０のみからスターターモータ５４に電力を供給することもできる。この構成によると、大電力を必要とするスターターモータ５４に電力を供給する際に、鉛バッテリ１０から蓄電部２０が切り離されるため、蓄電部２０に大きな負荷がかからず、電圧低下を防止することができる。
【００４４】
さらに、制御回路６５は、鉛バッテリ用電圧検出部７１と蓄電部用電圧検出部７２の検出結果に基づいて、オルタネータ５２の出力を制御して、オルタネータ５２による鉛バッテリ１０と蓄電部２０の充電を制御する。すなわち、エンジン９６で駆動されるオルタネータ５２の出力を制御して鉛バッテリ１０と蓄電部２０の充電を制御する。鉛バッテリ１０と蓄電部２０の充電電圧は、オルタネータ５２の出力電圧で制御される。制御回路６５は、オルタネータ５２のロータコイル（図示せず）の励磁電流を制御してオルタネータ５２の出力電圧をコントロールする。この制御回路６５は、ロータコイルの励磁電流を大きくしてオルタネータ５２の出力電圧を高く、励磁電流を小さくしてオルタネータ５２の出力電圧を低くする。具体的には、制御回路６５は、鉛バッテリ用電圧検出部７１で検出される鉛バッテリ１０の電圧が鉛バッテリ下限電圧ＶPb以下になると、オルタネータ５２を制御して、オルタネータ５２の出力電圧が高くなるように制御する。
【００４５】
エンジン９６で駆動されるオルタネータ５２から充電電力が供給され、あるいは、車両の回生制動による発電でオルタネータ５２から充電電力が供給される状態では、好ましくは、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の両方を充電する。鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを並列接続して充電することで、鉛バッテリ１０が大きな充電電流で急速充電されて劣化するのを抑制しながら、大電流による充電電流を効果的に蓄電するためである。図１に示す電源装置１００は、オルタネータ５２による充電状態を検出するために、出力ライン１６に流れる電流を検出する電流検出回路７４を備えている。図に示す電流検出回路７４は、出力ライン１６に配置された検出部７５から入力される信号で、出力ライン１６に流れる電流を検出する。電流検出回路７４で検出された電流値は、制御回路６５に入力される。電流検出回路７４が車両のオルタネータ５２から供給される充電電流を検出すると、制御回路６５は、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２の両方をＯＮとして、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを並列に接続して、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の両方を充電する。図２に示す電源装置２００も、図示しないが、オルタネータ５２による充電状態を検出するために、鉛バッテリ１０や蓄電部２０に流れる電流を検出する電流検出回路を備えることもできる。
【００４６】
以上の制御回路は、以下に示すように、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦの切り換えを制御して、鉛バッテリ１０と蓄電部２０から車両の電装機器５０への放電を制御する。
【００４７】
（１）蓄電部２０の電圧Ｖ２が蓄電部下限電圧Ｖsubよりも高い状態
制御回路６５は、蓄電部２０の電圧Ｖ２が蓄電部下限電圧Ｖsubよりも高い状態では、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮとし、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＦＦとして鉛バッテリ１０を並列ライン１４、１４’から切り離し、蓄電部２０のみから車両の電装機器５０に電力を供給するように制御する。この状態では、鉛バッテリ１０からは車両の電装機器５０に放電されず、鉛バッテリ１０の電圧Ｖ１が鉛バッテリ下限電圧ＶPbよりも低下することはない。
【００４８】
（２）蓄電部２０の電圧Ｖ２が蓄電部下限電圧Ｖsub以下になる状態
（１）の状態から、さらに蓄電部２０が放電されて、蓄電部２０の電圧Ｖ２が蓄電部下限電圧Ｖsub以下になると、制御回路６５は、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮとし、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＦＦとして蓄電部２０を並列ライン１４、１４’から切り離し、鉛バッテリ１０のみから車両の電装機器５０に電力を供給するように制御する。この状態において、蓄電部２０からは車両の電装機器５０に電力が供給されず、蓄電部２０の過放電が防止される。
あるいは、蓄電部２０の電圧Ｖ２が蓄電部下限電圧Ｖsub以下になると、制御回路６５は、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮとし、オルタネータ５２の出力を制御して蓄電部２０を充電することもできる。この状態において、オルタネータ５２は、車両の電装機器５０に電力を供給しながら蓄電部２０を充電する。このとき、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１はＯＦＦとすることも、ＯＮとすることもできる。鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＦＦとする状態では、蓄電部２０のみが充電される。鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮとする状態では、蓄電部２０と鉛バッテリ１０の両方が充電される。ここで、オルタネータ５２による蓄電部２０の充電は、必ずしも蓄電部２０が満充電されるまで行う必要はなく、蓄電部２０の電圧が所定の電圧に上昇し、あるいは、所定の時間が経過すると充電を停止することができる。
【００４９】
（３）鉛バッテリ１０の電圧Ｖ１が鉛バッテリ下限電圧ＶPb以下になる状態
（２）の状態から、鉛バッテリ１０が放電されて、鉛バッテリ１０の電圧Ｖ１が鉛バッテリ下限電圧ＶPb以下になると、制御回路６５は、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮとし、オルタネータ５２の出力を制御して鉛バッテリ１０を充電する。このとき、蓄電部用遮断スイッチ６２はＯＦＦとすることも、ＯＮとすることもできる。蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＦＦとする状態では、鉛バッテリ１０のみが充電される。蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮとする状態では、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の両方が充電される。さらに、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮ、蓄電部用遮断スイッチ６２はＯＦＦとすると状態で、オルタネータ５２が発電して鉛バッテリ１０に充電電流が供給されると、制御回路６５は電流検出回路７４からの電流値でこのことを検出して、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２の両方をＯＮとして鉛バッテリ１０と蓄電部２０の両方を充電することもできる。ここで、オルタネータ５２による鉛バッテリ１０の充電は、必ずしも鉛バッテリ１０が満充電されるまで行う必要はなく、鉛バッテリ１０の電圧が所定の電圧に上昇し、あるいは、所定の時間が経過すると充電を停止することができる。  
【００５０】
（２）または（３）の状態において、仮に、蓄電部２０や鉛バッテリ１０が満充電されることなく充電が停止されても、車両の走行時においては、オルタネータ５２の回生制動により、蓄電部２０や鉛バッテリ１０は充電される。このため、回生制動による発電電力をより効率よく蓄電するためにも、オルタネータ５２をエンジン９６で駆動して充電する状態は短くすることが好ましい。このように、制御回路６５は、エンジン９６でオルタネータ５２を駆動して行う発電時間を短くしながら、回生制動による発電を効率よく蓄電することで、燃費改善をより効果的に行うことができる。ただ、回生制動しない車両においては、エンジンでオルタネータを駆動して行う発電により、蓄電部や鉛バッテリを満充電することもできる。
【００５１】
（４）車両の回生制動で充電される状態
前述の（１）〜（３）の状態において、車両の回生制動でオルタネータ５２から充電電力が供給されると、制御回路６５は電流検出回路７４の検出結果から、あるいは車両側からの信号によってこのことを検出して、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２の両方をＯＮとして鉛バッテリ１０と蓄電部２０の両方を充電する。たとえば、前述の（１）又は（２）のように、蓄電部用遮断スイッチ６２と鉛バッテリ用遮断スイッチ６１のいずれか一方をＯＮとする状態で、オルタネータ５２から充電電力が供給されると、制御回路６５は鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２の両方をＯＮとして鉛バッテリ１０と蓄電部２０の両方を充電する。蓄電部２０は回生制動の蓄電を効率よくするために鉛バッテリ１０に接続されるので、回生制動する状態では、制御回路６５は蓄電部用遮断スイッチ６２と鉛バッテリ用遮断スイッチ６１の両方をＯＮ状態とする。
【００５２】
さらにまた、回生制動によるオルタネータ５２からの充電が停止すると、制御回路６５は、蓄電部用電圧検出部７２で検出される蓄電部２０の電圧が蓄電部下限電圧Ｖsubよりも高いと、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮとし、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＦＦとして、鉛バッテリ１０を並列ライン１４、１４’から切り離し、蓄電部２０のみを並列ライン１４、１４’に接続して、蓄電部２０のみから電装機器５０に電力を供給する。
【００５３】
以上の電源装置１００、２００は、車両の電装機器５０へ放電する際、遮断機構６０により、鉛バッテリ１０を放電回路から切り離された状態とすることで、蓄電部２０から優先的に放電させることができる。現在、アイドリングストップシステムやエネルギー回生システム用の電源装置には、鉛バッテリが用いられている。鉛バッテリは、性能劣化を抑えるために満充電維持が望まれる。しかしながら、上記のような用途ではアイドリングストップ中に相当量の放電が必要となるため、鉛バッテリの性能劣化が加速して、早期に電池寿命に至ってしまう。特に、鉛バッテリは、放電深度（ＤＯＤ：Depth of discharge）が深いほど劣化が加速するため、鉛バッテリが放電下限電圧に到達した場合、オルタネータを稼動させ、鉛バッテリを充電する制御がなされている。
【００５４】
このような問題に対して、蓄電部を鉛バッテリに並列接続することで、鉛バッテリの仕事量を低減し、鉛バッテリの長寿命化を図ることが検討されているものの、蓄電部と鉛バッテリとが並列に接続されている以上、電源装置の放電下限電圧は鉛バッテリに依存することとなる。このため、蓄電部の使用可能なＤＯＤ範囲が制限されることとなり、十分な燃費改善効果が得られない。そこで、鉛バッテリ１０に蓄電部２０を並列接続した電源装置１００、２００において、鉛バッテリ１０及び蓄電部２０にそれぞれ遮断機構６０を設けることで、電源装置１００、２００が車両側の電装機器５０等へ放電する際には、鉛バッテリ１０を遮断機構６０により、放電回路から切り離された状態とする。これにより、蓄電部２０から優先的に放電させることができ、鉛バッテリ１０の劣化を抑制すると共に、蓄電部２０の使用可能なＤＯＤ範囲を広げることで、十分な燃費改善効果を得ることが可能となる。
【００５５】
以上の例では、電源装置１００、２００が車両側の電装機器５０等へ放電する場合、制御回路６５が鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＦＦして鉛バッテリ１０が放電回路から切り離された状態とし、一方、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮして蓄電部２０から優先的に放電されるようにする。電源装置１００、２００は、車両側への放電時における鉛バッテリ下限電圧ＶPbと蓄電部下限電圧Ｖsubとを記憶部７３に記憶しており、制御回路６５が、鉛バッテリ用電圧検出部７１で検出される鉛バッテリ１０の放電電圧と蓄電部用電圧検出部７２で検出される蓄電部２０の放電電圧とを、記憶部７３に記憶される鉛バッテリ下限電圧ＶPbと蓄電部下限電圧Ｖsubとに比較して鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２の作動状態を制御する。とくに、鉛バッテリ下限電圧ＶPbと蓄電部下限電圧Ｖsubは、ＶPb＞Ｖsubとする。これによって蓄電部２０の使用可能な容量範囲が増加するため、十分な燃費改善効果を得ることが可能となる。なお、蓄電部下限電圧Ｖsubは、過放電保護の観点から１０Ｖ以上とすることが望ましい。また、鉛バッテリ１０についても劣化を抑制するために、鉛バッテリ下限電圧を１２Ｖ以上とすることが望ましい。
【００５６】
制御回路６５は、蓄電部２０の電圧を監視している。そして蓄電部２０の放電電圧が蓄電部下限電圧Ｖsub以下に到達した場合は、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＦＦして蓄電部２０を切り離し、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮして鉛バッテリ１０を接続し、鉛バッテリ１０から車両側に放電することができる。なお、蓄電部２０の放電電圧が蓄電部下限電圧Ｖsub以下に到達した際に、遮断スイッチの作動状態を切り替えるのではなく、オルタネータ５２の出力電圧を上げて、蓄電部２０を充電する構成とすることもできる。
【００５７】
次に、図４と図５に示すフローチャートに基づいて、本発明の実施形態にかかる車載用の電源装置における鉛バッテリ用遮断スイッチ６１及び蓄電部用遮断スイッチ６２の作動状態の制御について詳述する。
上述の通り、本発明は、鉛バッテリ１０の容量劣化を防止するために、鉛バッテリ１０を残容量が８０〜１００％の範囲で維持するように充放電が制御される。より望ましくは、鉛バッテリ１０の残容量を高い値で維持したまま、鉛バッテリ１０から電装機器５０等の電気負荷へ電力供給しない状態を維持する。鉛バッテリ１０は、残容量が少ない状態で放置されたり、頻繁に充放電を繰り返すことで容量劣化を引き起こすが、この構成によると、残容量が高い状態で維持されつつ、鉛バッテリ１０から電力が消費されることを抑制することができる。具体的には、鉛バッテリ１０は、オルタネータ５２による充電状態を除くタイミングでは、スターターモータ５４の駆動と、蓄電部２０の過放電のおそれがある場合にのみ、並列ライン１４、１４’に接続されて、スターターモータ５４、あるいは電装機器５０へ電力供給するように制御される。
（実施形態１）
【００５８】
第１の実施形態では、図４のフローチャートに従って、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１及び蓄電部用遮断スイッチ６２の作動状態が制御される。
[ｎ＝１のステップ]
制御回路６５が、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＦＦ、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮに制御する。
[ｎ＝２のステップ]
蓄電部用電圧検出部７２が蓄電部２０の放電電圧を検出する。
[ｎ＝３のステップ]
検出された蓄電部２０の放電電圧が蓄電部下限電圧Ｖsub以下に低下したかどうかを判定する。蓄電部２０の放電電圧が蓄電部下限電圧Ｖsubよりも高い場合には、ｎ＝１のステップに戻り、蓄電部２０の放電電圧が蓄電部下限電圧Ｖsub以下になるまでｎ＝１〜３のステップをループする。蓄電部２０の放電電圧が蓄電部下限電圧Ｖsub以下になると、ｎ＝４のステップに進む。
[ｎ＝４のステップ]
制御回路６５が、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮ、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＦＦに制御する。
[ｎ＝５のステップ]
鉛バッテリ用電圧検出部７１が、鉛バッテリ１０の放電電圧を検出する。
[ｎ＝６のステップ]
検出された鉛バッテリ１０の放電電圧が鉛バッテリ下限電圧ＶPb以下に低下したかどうかを判定する。鉛バッテリ１０の放電電圧が鉛バッテリ下限電圧ＶPbよりも高い場合には、ｎ＝４のステップに戻り、鉛バッテリ１０の放電電圧が鉛バッテリ下限電圧ＶPb以下になるまでｎ＝４〜６のステップをループする。鉛バッテリ１０の放電電圧が鉛バッテリ下限電圧ＶPb以下になると、ｎ＝７のステップに進む。
[ｎ＝７のステップ]
制御回路６５が、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮ、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮに制御する。
[ｎ＝８のステップ]
制御回路６５がオルタネータ５２の出力を制御して鉛バッテリ１０を充電する。このとき、蓄電部用遮断スイッチ６２がＯＮ状態にあるので、蓄電部２０も充電される。
[ｎ＝９のステップ]
鉛バッテリ１０または蓄電部２０の電圧が所定の電圧まで上昇し、あるいは、所定の時間が経過するまで充電を継続する。充電が終了すると、ｎ＝１のステップに戻る。
（実施形態２）
【００５９】
第２の実施形態では、図５のフローチャートに従って、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１及び蓄電部用遮断スイッチ６２の作動状態が制御される。
[ｎ＝１のステップ]
制御回路６５が、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＦＦ、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮに制御する。
[ｎ＝２のステップ]
蓄電部用電圧検出部７２が蓄電部２０の放電電圧を検出する。
[ｎ＝３のステップ]
検出された蓄電部２０の放電電圧が蓄電部下限電圧Ｖsub以下に低下したかどうかを判定する。蓄電部２０の放電電圧が蓄電部下限電圧Ｖsubよりも高い場合には、ｎ＝１のステップに戻り、蓄電部２０の放電電圧が蓄電部下限電圧Ｖsub以下になるまでｎ＝１〜３のステップをループする。蓄電部２０の放電電圧が蓄電部下限電圧Ｖsub以下になると、ｎ＝４のステップに進む。
[ｎ＝４のステップ]
制御回路６５が、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１をＯＮ、蓄電部用遮断スイッチ６２をＯＮに制御する。
[ｎ＝５のステップ]
制御回路６５がオルタネータ５２の出力を制御して蓄電部２０を充電する。このとき、鉛バッテリ用遮断スイッチ６２がＯＮ状態にあるので、鉛バッテリ１０も充電される。
[ｎ＝６のステップ]
蓄電部２０または鉛バッテリ１０の電圧が所定の電圧まで上昇し、あるいは、所定の時間が経過するまで充電を継続する。充電が終了すると、ｎ＝１のステップに戻る。
（実施例１）
【００６０】
図１に示す車載用の電源装置１００の一例を図６ないし図９に示す。これらの図において、車載用の電源装置１００の斜視図を図６に、この電源装置１００の分解斜視図を図７に、この電源装置１００の内部構造を、図８の透視斜視図と、図９の垂直横断面図とにそれぞれ示す。これらの図に示す電源装置１００は、鉛バッテリ１０と、蓄電部２０と、これらを収納するケース３０で構成されている。なお、図８では、内部構造を示すためにケース３０と外部出力端子１５及び出力端子１２を破線で示し、またカバー部４２（後述）の図示を省略している。
【００６１】
電源装置１００は、図７に示すように、ケース３０の内部に鉛バッテリ１０と蓄電部２０を収納している。図に示すケース３０は、本体ケース３２の内部に、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを区画する仕切壁３４を設けており、一方の収納空間３７に鉛バッテリ１０を収納して、他方の収納空間３７に蓄電部２０を収納している。この構造は、鉛バッテリ１０と蓄電部２０と定位置に区画しながら配置できる。ただ、ケースは必ずしも仕切り壁を設けて内部を区画する必要はない。
【００６２】
ケース３０は、図６と図７に示すように外観を箱形としている。好ましくは、ケース３０の外形及びサイズを、既存の車載用１２Ｖ鉛バッテリとほぼ同様の外形とすることで、既存の車載用１２Ｖ鉛バッテリと交換することが可能となる。このことは、既に普及している多くの車両に電源装置をそのまま適用できることに繋がり、追加の部材や施設が不要となることから、普及に際して極めて有利となる。
【００６３】
ケース３０には、正負の外部出力端子１５が設けられる蓋部３１が備えられており、ケース３０の内部に鉛バッテリ１０と蓄電部２０が収納される。電源装置１００は、図１に示すように、この外部接続端子１５を介して、車両のオルタネータ５２やスターターモータ５４、電装機器５０に接続される。
【００６４】
鉛バッテリ１０には、たとえば、既存の車載用１２Ｖ鉛バッテリ１０が使用できる。この鉛バッテリ１０は、図示しないが、複数の鉛電池セルを積層した鉛電池積層体で構成される。鉛電池積層体は、図示しない導通部材を介して、正負の出力端子１２と接続され、鉛バッテリ１０の出力が出力端子１２を介して取り出せるようになっている。蓄電部２０は、複数の蓄電素子２１を直列に電気接続している。蓄電部２０は、正負の出力が端子部４４を介して取り出せるようになっている。蓄電部２０の正負の端子部４４は、並列ライン１４を介して、鉛バッテリ１０の正負の出力端子１２に接続される。なお、蓄電部に電圧の取り出し用に補助電池端子を設ける構成とすることもできる。蓄電部に補助電池端子を設ける構成とした場合には、並列ラインは、補助電池端子と出力端子とを電気接続するように構成される。
【００６５】
電源装置１００は、鉛バッテリ１０の正負の出力端子１２と蓄電部２０の正負の端子部４４とを一対の並列ライン１４を介して接続して、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを並列に接続している。並列ライン１４は導電性に優れた金属等の部材で構成される。並列ライン１４を介して、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とは電気的に並列に接続される。一方の並列ライン１４＋は、鉛バッテリ１０の正極側出力端子１２＋と蓄電部２０の正極側端子部４４＋とを接続している。この並列ライン１４＋は、後述する遮断スイッチと接続リード４７、４８を介して正極側出力端子１２＋と正極側端子部４４＋と接続している。他方の並列ライン１４−は、鉛バッテリ１０の負極側出力端子１２−と蓄電部２０の負極側端子部４４−とを接続する。並列ライン１４−は、負極側出力端子１２−と負極側端子部４４−とに直接接続している。さらに、一対の並列ライン１４は、これに接続された出力ライン１６を介して、一対の外部出力端子１５に接続している。出力ライン１６は、導電性に優れた金属等の部材で構成されており、好ましくは並列ライン１４に一体的に連結されて、外部出力端子１５に接続される。
【００６６】
また、この電源装置１００は、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の並列接続の間に、一時的に回路を切り離す遮断機構６０を備えている。具体的には、鉛バッテリ１０と蓄電部２０は、それぞれ鉛バッテリ用遮断スイッチ６１、蓄電部用遮断スイッチ６２を介して、並列ライン１４で並列接続している。鉛バッテリ用遮断スイッチ６１は、一端が並列ライン１４＋に接続されると共に、他端が接続リード４７を介して鉛バッテリ１０の正極側出力端子１２＋に接続されている。蓄電部用遮断スイッチ６２は、一端が並列ライン１４＋に接続されると共に、他端が接続リード４８を介して蓄電部２０の正極側端子部４４＋に接続されている。各遮断スイッチをＯＮすると、鉛バッテリ１０と蓄電部２０は並列に接続される。遮断スイッチのＯＮ／ＯＦＦの切り換え制御は、回路部４０に設けられた制御回路６５によって行われる。
【００６７】
また、鉛バッテリ１０と蓄電部２０との電気接続の間には、回路部４０が介在される。図７と図８の電源装置１００では、蓋部３１の上面に回路部４０が配置されている。回路部４０は回路基板４１を備えており、この回路基板４１上に、並列ライン１４、出力ライン１６、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１、蓄電部用遮断スイッチ６２、及び接続リード４７、４８を実装している。さらに、回路基板は、図示しないが、鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御回路も実装している。
【００６８】
この電源装置１００は、図７と図８に示すように、蓋部３１に、一対の外部出力端子１５として、正極側出力端子１５＋と負極側出力端子１５−を設けている。さらに、電源装置１００は、ケース３０の上面に設けた回路部４０を介して、一対の外部出力端子１５を正負の出力端子１２と正負の端子部４４とに接続している。蓋部３１は、本体ケース３２に収納される鉛バッテリ１０の正負の出力端子１２を貫通させる貫通穴３９を蓋部３１に開口している。蓋部３１を貫通する正負の出力端子１２は、ケース３０の上面において並列ライン１４に接続されると共に、出力ライン１６を介して正負の外部出力端子１５に接続される。
【００６９】
蓋部３１の上面に突出する正極側出力端子１２＋は、接続リード４７と鉛バッテリ用遮断スイッチ６１を介して並列ライン１４＋の一端に接続される。この並列ライン１４＋の他端は、蓄電部用遮断スイッチ６２と接続リード４８を介して蓄電部の正極側端子部４４＋に接続されている。並列ライン１４＋は、出力ライン１６＋を介して正極側外部出力端子１５＋に接続されている。
【００７０】
また、蓋部３１の上面に突出する負極側出力端子１２−は、並列ライン１４−を介して蓄電部２０の負極側端子部４４−に接続されると共に、並列ライン１４−に接続された出力ライン１６−を介して負極側外部出力端子１５−に接続されている。
【００７１】
以上のようにして、蓋部３１の上面に配置される回路部４０を介して、鉛バッテリ１０の正負の出力端子１２と蓄電部２０の正負の端子部４４とを一対の並列ライン１４で接続すると共に、並列ライン１４＋に接続される鉛バッテリ用遮断スイッチ６１と蓄電部用遮断スイッチ６２とを定位置に配置しながら接続している。
【００７２】
以上の例ではケース３０の蓋部３１に回路部４０を固定した例を説明したが、回路部は、本体ケースの外面に固定する構成とすることもできる。また、図１０の概略構成図に示すように、回路部４０をケース３０の内部に配置する構成とすることもできる。図に示す電源装置１００’は、ケース３０に収納される鉛バッテリ１０の上面と、蓋部３１の内面との間に回路部４０を介在させている。
（蓄電部２０）
【００７３】
蓄電部２０は、複数の蓄電素子２１を略同一平面に配置している。好ましくは、図８と図９に示すように、蓄電素子２１は内ケース２２に収納される。この図に示す蓄電素子２１は、円筒形の外装缶を有し、長手方向に複数本を接続した蓄電素子組２１ａを、縦方向に平行に並べて蓄電素子集合体としている。このように同一平面（図８と図９おいて縦方向）に複数本の蓄電素子２１を配置することで、蓄電素子集合体を板状あるいは平面状とし、この蓄電素子集合体の厚さを、蓄電素子２１の一本分程度に薄くすることができる。この結果、鉛バッテリ１０と積層しても、厚さが増すことを抑えて、電源装置全体の小型化、すなわち既存の車載用１２Ｖ鉛バッテリと同程度の大きさに抑えることに寄与できる。
（蓄電素子２１）
【００７４】
蓄電部２０を構成する蓄電素子２１は、ニッケル水素電池からなる二次電池セルとしている。ニッケル水素電池の電源電圧は、１．２Ｖであるので、１０個のニッケル水素電池を直列に接続すれば１２Ｖとなり、電源電圧を１２Ｖとする鉛バッテリ１０との並列接続に適合する。図８と図９の例では、蓄電素子２１として、円筒形の外装缶を有するニッケル水素電池を備えている。蓄電部２０は、２本のニッケル水素電池を長手方向に接続して蓄電素子組２１ａを形成する。この蓄電素子組２１ａを５組互いに平行に同一平面上に並べて蓄電素子集合体を構成している。すなわち蓄電素子集合体は、合計１０本のニッケル水素電池で構成される。この構成であれば、２本の円筒形ニッケル水素電池を５組、縦方向に並べて薄型の蓄電部２０を構成できるので、鉛バッテリ１０に積層しても厚みが増すことを抑制できる。なお、蓄電素子２１をニッケル水素電池とする構成について説明したが、蓄電素子２１はリチウムイオン電池等の二次電池を使用することもできる。また、キャパシタ等の蓄電素子を用いることもできる。蓄電素子を用いる構成であっても、２つの蓄電素子を長手方向に接続して蓄電素子組２１ａを形成することで、縦方向に並べて薄型の蓄電部２０を構成できるという同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、直列接続する本数を調整することで、蓄電部２０の電圧を、接続先の鉛バッテリと一致させるように調整できる。例えば、トラック等の大型車両のように、定格電圧を２４Ｖとする鉛バッテリに対しては、ニッケル水素電池の二次電池を２０本直列に接続することで、２４Ｖに対応させることができる。このように必要に応じて３６Ｖ、４８Ｖ等、ニッケル水素電池を１０本単位で、すなわち１０ｎ（ｎは自然数）個を直列に接続することにより、１２Ｖの倍数で出力電圧を調整でき、多くの規格化された電源装置の電圧に適合できる。あるいは、任意のＮ個（Ｎはｎより大きい自然数）のニッケル水素電池を接続して、１．２Ｖ刻みで電池ブロックの総電圧を調整できる。さらにニッケル水素電池を並列接続してもよく、これによって電源装置の電気容量を増加できる。
【００７６】
また、円筒形の二次電池セルを蓄電素子２１に用いる場合は、各二次電池セルを水平姿勢に配置することが好ましい。これによって各二次電池セルに設けられた安全弁を確実に動作させることができるからである。円筒形の外装缶を用いた二次電池セルは一般に、外装缶の内圧の上昇に応じて開弁する安全弁を、円筒形の一方の端面に設けている。この構造の場合、円筒形の二次電池セルを、底面側に安全弁が面する姿勢で縦置きにすると、外装缶内に充填されている電解液が安全弁の近傍に溜まって、安全弁が開弁した際に電解液が安全弁の開口面積の何割かを塞ぐ状態となることが考えられる。特に、二次電池セルを直列に接続する際は、二次電池セル同士を接続するバスバー２４（後述）を短くするため、長手方向の向きが入れ替わる状態となる。このため、二次電池セルを縦置きにすると、何れかの二次電池セルの安全弁が底面側に面する事態が起こり得る。そこで、上述の通り二次電池セルが水平姿勢となるように内ケースやケースで保持することで、このような事態を回避し、安全弁が開弁した際に確実に開口部が確保されるようにして、安全弁の動作の信頼性を高めることができる。特に鉛バッテリについては密閉型のものを除いて一般的に、電解液を充填している関係上、横に倒した姿勢での使用を禁止しているものが殆どであり、このような使用時の姿勢を規定した鉛バッテリに合わせて使用することで、蓄電部の姿勢も自ずとと規定されることから、信頼性高く使用できる。
【００７７】
以下、円筒形のニッケル水素電池を蓄電素子２１として例示する。ただ、蓄電素子は、これに限定するものでなく、例えばリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池、あるいは電気二重層キャパシタ等とすることもできる。また、その外形も、円筒形に限らず、角形とした電池セルやキャパシタ等を利用することもできる。また、以上の例では複数の蓄電素子を直列に接続した例を示したが、要求される出力や容量に応じて、蓄電素子を並列に接続したものを組み合わせることもできることはいうまでもない。
（バスバー２４）
【００７８】
複数の蓄電素子２１は、内ケース２２に収納される。さらに内ケース２２に収納された状態で、蓄電素子２１同士はバスバー２４によって電気的に接続される。バスバー２４は、金属板等導電性に優れた材質で構成される。また、複数の蓄電素子２１を直列接続した蓄電部２０は、回路部４０に実装された監視回路によって中間電位を検出し、これを監視することができる。例えば、蓄電素子２１にリチウムイオン電池を使用する場合は、各蓄電素子２１の電圧を監視することが好ましい。このため、各バスバー２４は、回路部４０と個別に配線されている。
【００７９】
また、蓄電素子２１の温度を検出することも望ましい。このため、図９に示すように、温度センサ７８を蓄電素子２１と熱伝導状態に接続している。また、バスバー２４の温度を検出することで、蓄電素子２１の温度に代用することもできる。この構成であれば、特に円筒形の蓄電素子２１を使用する場合には、円筒形の側面よりも平板状のバスバー２４を利用して温度センサ７８を接続できることから、接続が容易となって好ましい。さらに監視回路は、蓄電部２０の電流も監視している。
【００８０】
また、蓄電素子組２１ａを、２つの蓄電素子２１を長手方向に接続して構成することで、蓄電素子２１同士の間に挟まれた蓄電素子２１が存在することをなくし、各蓄電素子２１の端面の一方が必ず、他の蓄電素子２１の存在しない開放面となるので、この面からの放熱性を確保できる。
【００８１】
蓄電部２０は、その総電圧を鉛バッテリ１０の総電圧と並列に接続している。具体的には、蓄電部２０は、直列に接続されている複数の蓄電素子２１の総電圧を出力する正負の端子部４４を内ケース２２の上面に形成している。正負の端子部４４は、正極側の端子部４４＋と負極側の端子部４４−で構成され、それぞれ並列ライン１４＋、１４−を介して、鉛バッテリ１０の正負の出力端子１２に接続されている。これにより、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とが並列接続されるようになっている。
【００８２】
また、蓄電部２０の端子部４４を設けた面と、鉛バッテリ１０の出力端子１２を設けた面とが、同一面側となるように、鉛バッテリ１０と蓄電部２０の姿勢をケース３０内で配置させることにより、並列ライン１４による鉛バッテリ１０と蓄電部２０との配線をより短くでき、もって並列ラインの電気抵抗による損失を低減できる。
【００８３】
なお、図７〜図９では、蓄電部２０の端子部４４は、直列接続された蓄電素子２１の両端に接続された出力リード２３、２５で構成している。出力リード２３は、図８と図９に示すように、内ケース２２の上面に沿って配置されており、一方の端部を内ケース２２の上方に突出するように折曲して正極側端子部４４＋とすると共に、他方の端部を側面に沿って折曲して下端を蓄電素子２１の電極端子に接続している。また、出力リード２５は、図９に示すように、内ケース２２の側面に沿って上下方向に配置されており、下端を蓄電素子２１の電極端子に接続すると共に、上端部を上面に沿って折曲し、さらに、その先端部を内ケース２２の上方に突出するように折曲して負極側端子部４４−としている。内ケース２２の上方に突出する正極側端子部４４＋と負極側端子部４４−は、その先端部が蓋部３１の上面に沿う水平姿勢に折曲されると共に、蓋部３１に開口された貫通穴３８に案内されて、蓋部３１の上面側に表出している。蓋部３１の表面に表出する正極側端子部４４＋には、止ネジ４９を介して接続リード４８が接続され、負極側端子部４４−には、止ネジ４９を介して並列ライン１４−が接続されている。
【００８４】
また、図９に示すように、負極側端子部４４−と接続される出力リード２５には、ヒューズ２９や電流検出のための電流検出抵抗７７であるシャント抵抗等が設けられる。さらに図８に示すように、内ケース２２の反対側の端子に固定されるバスバー２４には、温度センサ７８としてサーミスタが設けられている。このように温度センサ７８を、発熱部材であるヒューズ２９やシャント抵抗とは異なる側に設けることで、より正確な温度検出が期待できる。
【００８５】
また、回路部４０は、回路基板４１を備える。回路基板４１は一方向に延長された形状として、長手方向の側面側の一方に、端子コネクタ４６を設けている。端子コネクタ４６には、出力リード２５に設けられる電流検出抵抗７７、あるいはバスバー２４に設けられる温度センサ７８の信号ラインが接続される。図７と図８に示すように、回路部４０をケース３０の中心から一方の側面側に偏在させて配置する場合は、ケース３０正面の端縁と近い側の側面に、端子コネクタ４６を設けることが好ましい。電流検出抵抗７７による電流検出は、蓄電部２０の状態を監視するために重要な要素であり、より高性能な電源装置を提供するためには高い精度が要求される。この構成によると、回路部４０を熱源となる蓄電部２０から遠ざけた位置に配置しながら、電流センサを構成する電流検出抵抗７７と接続される配線長を短くすることができる。なお、鉛バッテリ１０は、多量の電解液を有しており、熱容量が蓄電部２０よりも大きいため、鉛バッテリ１０の方が蓄電部２０より温度が相対的に低くなるようになっている。また、回路部４０は、蓋部３１に設けられている外部出力端子１５や出力端子１２に近接して配置されることが好ましい。これによって、並列ライン１４や接続リード４７、４８で出力端子１２と端子部４４とを接続する配線作業や、出力ライン１６と外部出力端子１５とを接続する配線作業４が容易となり、また、ケース３０の上面側に配置した回路部４０との配線長も短くでき、さらに配線作業も容易に行えるようになる。
（内ケース２２）
【００８６】
内ケース２２は、絶縁性に優れた材質、例えば樹脂等で形成される。内ケース２２は外形を箱状に形成し、内部に蓄電素子集合体を収納できる空間を形成している。また内ケース２２の主面は、角形の鉛電池セル１１の電極体の主面とほぼ等しいか、これよりも小さい大きさに形成されている。これによって、蓄電部２０を層状に鉛バッテリ１０と積層した際にブロック状に構成でき、外形をコンパクトにできる。
【００８７】
ケース３０内では、その内部で鉛電池セル１１と蓄電部２０とが、互いに平行姿勢となるように積層する。このようにすることで、ケース３０の内部に効率よく蓄電部２０の収納空間を追加できる。また、この構成によれば鉛電池積層体と蓄電部２０とが、互いの端面がほぼ同一平面に近づくように配置できる。
【００８８】
また、内ケース２２は、鉛電池セル１１に近接する位置にある壁を、ケース３０の内壁に近接する壁よりも熱伝導性を向上させる構成とすることが好ましい。具体的には、材質を異ならせたり、壁の厚さを異ならせたりすることで、実現できる。上述の通り、鉛バッテリは、蓄電部よりも低温になるため、この構成とすることで、蓄電部の発熱を鉛バッテリの電解液を介して冷却することができる。
【００８９】
内ケース２２には、図８に示すように複数箇所に開口窓２６を設けてもよい。開口窓２６から蓄電素子２１を部分的に表出させることで、蓄電素子２１の放熱性を高めることができる。
（蓄電部２０の位置）
【００９０】
以上の電源装置１００は、平面状の蓄電部２０を鉛電池セル１１とケース３０に収納する際は、図７と図８に示すように、鉛バッテリ１０の端面に配置される。この構造の電源装置を、車両のエンジンルーム内に配置する状態を考える。通常、車両のエンジンルームには車載用１２Ｖ鉛バッテリを配置するためのスペースが設けられているため、この位置に配置することで、通常の鉛バッテリに加えて、蓄電部２０も同時に設置できる。この際、図１１の模式平面図に示すように、電源装置１００を車両本体９１のエンジンルーム９５内に配置した状態で、蓄電部２０が、エンジン９６の位置から見て遠い側に配置される姿勢で固定することが好ましい。これによって、蓄電部２０がエンジン９６の発熱に直接晒されることを避け、蓄電部２０をエンジンの発熱から保護できる。
【００９１】
さらに、図２に示すように、鉛バッテリ１０と蓄電部２０とを互いに分離して車内に配置する構成においては、蓄電部２０を車両のキャビン９４やトランクルームに配置することができるので、蓄電部２０における熱による弊害を低減できる。とくに、蓄電部の蓄電素子をリチウムイオン電池とする構成においては、蓄電部を熱の影響を受けにくい車両のキャビンやトランクルームに配置することで、熱による悪影響を理想的に低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る車載用の電源装置及び電源装置を備える車両は、車両の電装用バッテリや補機バッテリとして好適に利用できる。特に、回生制動で鉛バッテリを充電するアイドリングストップ機能を備えた車両に適用すると、鉛バッテリの負荷を軽減できる。
【符号の説明】
【００９３】
１００、１００’、２００…電源装置
１…電源部
１０…鉛バッテリ
１１…鉛電池セル
１２…出力端子；１２＋…正極側出力端子；１２−…負極側出力端子
１４、１４’、１４＋、１４−…並列ライン
１５…外部接続部；１５＋…正極側外部出力端子；１５−…負極側外部出力端子
１６、１６＋、１６−…出力ライン
１７…接続ライン
２０…蓄電部
２１…蓄電素子；２１ａ…蓄電素子組
２２…内ケース
２３…出力リード
２４…バスバー
２５…出力リード
２６…開口窓
２９…ヒューズ
３０…ケース
３１…蓋部
３２…ケース本体
３４…仕切壁
３７…収納空間
３８…貫通穴
３９…貫通穴
４０…回路部
４１…回路基板
４２…カバー部
４４…端子部；４４＋…正極側端子部；４４−…負極側端子部
４６…端子コネクタ
４７…接続リード
４８…接続リード
４９…止ネジ
５０…電装機器
５２…オルタネータ
５４…スターターモータ
６０…遮断機構
６１…鉛バッテリ用遮断スイッチ
６２…蓄電部用遮断スイッチ
６５…制御回路
７０…電圧検出回路
７１…鉛バッテリ用電圧検出部
７２…蓄電部用電圧検出部
７３…記憶部
７４…電流検出回路
７５…検出部
７７…電流検出抵抗
７８…温度センサ
９１…車両本体
９４…キャビン
９５…エンジンルーム
９６…エンジン
９７…車輪
【図１】
2014200123.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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