(57)【要約】【課題】使用可能な大きさでエネルギ密度を確保しつつ、急速充電を可能とした蓄電装置を提供する。【解決手段】二次電池１０とキャパシタ２０とを組み合わせた構成とし、それら二次電池１０及びキャパシタ２０を充電する際に［キャパシタ］→［二次電池］の順で充電を行い、また、放電する際（電力を出力する際）にも［キャパシタ］→［二次電池］の順で放電を行う。このような充放電制御により、使用可能な大きさ（装置容積）で、エネルギ密度を確保しつつ、急速充電を行うことが可能になる。しかも、キャパシタ２０を優先的に使用することが可能であるので、二次電池１０の充放電の回数を少なくすることができる。これによって、蓄電装置全体としての見かけ上のサイクル寿命を、二次電池単体使用の場合と比較して長くすることができる。【選択図】図１
2015012751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電が可能な蓄電装置であって、
二次電池と、キャパシタと、前記二次電池及び前記キャパシタの充放電を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、当該蓄電装置に電力を充電する際に、前記キャパシタの充電、前記二次電池の充電の順で充電を制御し、当該蓄電装置から電力を放電する際には、前記キャパシタの放電、前記二次電池の放電の順で放電を制御するように構成されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電装置において、
当該蓄電装置に電力を充電する際に、先に充電を行う前記キャパシタが満充電になったときに、そのキャパシタ満充電の旨を報知する報知部を備えていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の蓄電装置において、
前記制御部は、前記キャパシタの容量がなくなった際に、前記二次電池から電力を放電し、その二次電池の放電中に、前記キャパシタが充電されて満充電になった際に、電力の放電を前記二次電池から前記キャパシタに切り替える制御を行うことを特徴とする蓄電装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の蓄電装置において、
前記制御部は、無負荷時に前記キャパシタから前記二次電池への充電を行うように構成されていることを特徴する蓄電装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の蓄電装置において、
前記制御部は、前記二次電池の充電容量を、当該二次電池の満充電状態よりも低い所定の設定上限値以下に維持する制御を行うことを特徴する蓄電装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の蓄電装置において、
当該蓄電装置は、再生可能エネルギ発電装置及び微小エネルギ回収装置の少なくとも一方が接続可能であり、前記再生可能エネルギ発電装置及び微小エネルギ回収装置の少なくとも一方からの電力を利用して前記キャパシタの充電を行うように構成されていることを特徴とする蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電が可能な蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動アシスト自転車等の電動自転車、電動車いす、電動ゴルフカートなどの乗物や、電動工具などの電源として二次電池が用いられており、特にリチウムイオン電池が多く使用されている（例えば特許文献１〜３参照）。また、リチウムイオン電池等の二次電池は、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の機器・装置や、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）等の車両などの電源にも使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４４５５５号公報
【特許文献２】特開２０１１−０３４７９３号公報
【特許文献３】特開２０１１−０７９５１０号公報
【特許文献４】特開２０１０−１８７４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、リチウムイオン電池を安全に充電するには、通常で定格容量の０．２倍程度、最大でも定格容量の１倍程度の充電電流で充電を行う必要がある。このため、２５０Ｗｈ程度のリチウムイオン電池では満充電になるまでに例えば２〜４時間程度の時間が必要であり、充電時間が長いという欠点がある。なお、リチウムイオン電池の充電に急速充電器を使用すれば、充電時間をある程度は短縮することは可能であるが、急速充電を行うと、充電時の発熱により電池の劣化が早くなる。
【０００５】
また、リチウムイオン電池の課題として、放電深度が深いほど充放電時の劣化（サイクル劣化）が大きくなってサイクル寿命が短くなる点、及び、満充電の状態を維持したまま保存すると劣化が早く進行するという点がある。
【０００６】
一方、機器・装置等に用いられる電源としてキャパシタがある。キャパシタは、二次電池と比較して、出力密度が高くて内部抵抗が低いので、大電流による急速充電が可能であり、サイクル寿命についてもはるかに長いという利点がある。例えば、二次電池の充電回数（許容回数）が千回程度であるのに対し、キャパシタの充電回数は十万回以上である。しかしながら、キャパシタはエネルギ密度（Ｗｈ／ｋｇ）がリチウムイオン電池と比較して低い（例えば、キャパシタのエネルギ密度はリチウムイオン電池に対して数十分の１程度である）。このため、キャパシタのみで蓄電装置を構築する場合、リチウムイオン電池と同等のエネルギを確保するには、キャパシタの容量（装置容積）を大幅に大きくする必要がある。
【０００７】
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、実用可能な大きさで、エネルギ密度を確保しつつ、急速充電を可能とした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】
本発明は、充放電可能な蓄電装置であって、二次電池と、キャパシタと、前記二次電池及び前記キャパシタの充放電を制御する制御部とを備えている。そして、前記制御部は、当該蓄電装置に電力を充電する際に、前記キャパシタの充電、前記二次電池の充電の順で充電を制御し、当該蓄電装置から電力を放電する際には、前記キャパシタの放電、前記二次電池の放電の順で放電を制御するように構成されていることを技術的特徴としている。
【０００９】
本発明の蓄電装置によれば、二次電池（例えばリチウムイオン電池）とキャパシタ（例えばリチウムイオンキャパシタ）とを組み合わせた構成とし、充電を行う際には、［キャパシタ］→［二次電池］の順で充電を行うので、蓄電装置の全体容量の一部（キャパシタ）に対して急速充電を行うことが可能になる。これによって蓄電装置が容量切れ（電池切れ）となった場合でも、急速充電により短時間で負荷（例えば電動自転車の電動モータ）の使用が可能になる。また、通常の充電の行う場合（蓄電装置全体を時間をかけて充電する場合）には、先にキャパシタへの急速充電を行い、その後に、二次電池にゆっくりと充電するという充電制御が可能になるので、二次電池の急速充電による劣化を防ぐことができる。
【００１０】
さらに、蓄電装置の放電（負荷への出力）を行う際にも、［キャパシタ］→［二次電池］の順で放電を制御するので、例えば、キャパシタの残存容量が尽きるまでに、当該キャパシタの急速充電（無負荷時の充電）を行うという充電制御が可能になる。これにより、二次電池の放電回数を少なくすることが可能となり、二次電池の負担を軽減することができる。
【００１１】
以上のように、本発明の蓄電装置によれば、二次電池とキャパシタとを組み合わせた構成とし、それら二次電池及びキャパシタの充放電を［キャパシタ］→［二次電池］の順で制御するので、実用可能な大きさ（装置容積）で、エネルギ密度を確保しつつ、急速充電を行うことが可能になる。しかも、キャパシタを優先的に使用することが可能であるので、二次電池の充放電の回数を少なくすることができる。これによって、蓄電装置全体としての見かけ上のサイクル寿命を、二次電池単体使用の場合と比較して長くすることができる。
【００１２】
本発明の蓄電装置において、当該蓄電装置に電力を充電する際に、先に充電を行うキャパシタが満充電になったときに、そのキャパシタ満充電の旨を報知する報知部（例えば、ランプ点灯や音によって報知する報知部）を設けておいてもよい。このような構成を採用すれば、蓄電装置の全体容量の一部に対して急速充電が終了したこと（キャパシタの満充電が終了したこと）をランプ点灯や音などによってユーザに知らせることが可能になるので、ユーザは、負荷の使用が可能となったことを視覚・聴覚的に確認することができる。
【００１３】
本発明の蓄電装置において、キャパシタの容量がなくなった際に、二次電池から電力を放電（電力を出力）する。そして、その二次電池の放電中に、キャパシタが充電されて満充電になった際に、電力放電（電力出力）を二次電池からキャパシタに切り替える制御を行うようにしてもよい。このような構成を採用すれば、キャパシタの容量を使いきった後に、二次電池の電力が放電（電力が出力）されるようになるが、キャパシタへの充電速度は速いため、二次電池の放電時間は僅かで済むので二次電池の負担を軽減することができる。
【００１４】
本発明の蓄電装置において、二次電池の充電容量を、当該二次電池の満充電状態よりも低い所定の設定上限値（充電制御上限ライン）以下に維持するように制御してもよい。このように二次電池を低い充電状態（ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）≦設定上限値）に維持することで二次電池の劣化を遅らせることができる。
【００１５】
本発明の蓄電装置の具体的な構成として、当該蓄電装置は、再生可能エネルギ発電装置及び微小エネルギ回収装置の少なくとも一方が接続可能であり、それら再生可能エネルギ発電装置及び微小エネルギ回収装置の少なくとも一方からの電力を利用してキャパシタの充電を行うという構成を挙げることができる。
【００１６】
再生可能エネルギ発電装置としては、例えば、太陽光発電装置、水力発電装置、風力発電装置などを挙げることができる。また、微小エネルギ回収装置とは、電波、室内光、振動、熱（温度差）などの身の回りに存在する微小なエネルギを活用して発電（エネルギハーべスティング）を行う装置である。
【００１７】
そして、このように再生可能エネルギ発電装置、微小エネルギ回収装置からの電力を利用することにより、身近に給電電源（例えば交流電源等）がない場合であっても、キャパシタへの充電が可能になる。なお、キャパシタは内部抵抗が低いため、曇天時での太陽光による微弱な発電量や、微小エネルギ回収装置で回収された微小な電力量でも充電が可能である。
【００１８】
ここで、本発明の蓄電装置にあっては、上記したように急速充電が可能であるので、例えば、電動自転車、電動車いす、電動ゴルフカートなど、電池切れとなった場合に急速充電を行いたい乗物、及び、電動工具などのように充電済みの電池を複数用意しておく必要がある電気機器・装置などに有効に利用することができる。また、本発明の蓄電装置は、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の電子機器や、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）等の車両などの電源にも利用可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の蓄電装置によれば、二次電池とキャパシタとを組み合わせた構成とし、それら二次電池及びキャパシタの充放電を［キャパシタ］→［二次電池］の順で行うので、実用可能な大きさでエネルギ密度を確保しつつ、急速充電を行うことが可能になる。しかも、キャパシタを優先的に使用することが可能であるので、二次電池の充放電の回数を少なくすることができる。これによって、蓄電装置全体としての見かけ上のサイクル寿命を、二次電池単体使用の場合と比較して長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の蓄電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】蓄電装置に設けられた表示部の構成を示す図である。
【図３】表示部の表示例を示す図である。
【図４】蓄電装置の充電制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】蓄電装置の放電制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】蓄電装置の放電制御の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
本発明の蓄電装置の一例について図１を参照して説明する。
【００２３】
この例の蓄電装置１は、二次電池１０、キャパシタ２０、制御部３０、表示部４０などを備えている。この例において、二次電池１０にはリチウムイオン電池が用いられており、キャパシタ２０にはリチウムイオンキャパシタが用いられている。また、この例において、二次電池１０（リチウムイオン電池）とキャパシタ２０（リチウムイオンキャパシタ）との容積比の割合は７：３としている。なお、二次電池１０としては、ニッケル水素電池など他の二次電池を適用してもよい。また、キャパシタ２０についても、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）などの他のキャパシタを適用してもよい。
【００２４】
二次電池１０及びキャパシタ２０には、それぞれ、ＳＯＣ（％）を検出するＳＯＣ検出部３４，３５が接続されている。ＳＯＣ検出部３４は、例えば、二次電池１０の充放電電流を電流センサ等によって検出し、その充放電電流の積算値からＳＯＣを検出（算出）する。また、ＳＯＣ検出部３５も、同様に、キャパシタ２０の充放電電流の積算値に基づいてＳＯＣを検出（算出）する。これらＳＯＣ検出部３４，３５の各検出値は、それぞれ、後述する入力制御部３１、出力制御部３２、及び、［キャパシタ→二次電池］充電制御部３３に入力される。なお、本発明において、ＳＯＣのことを、「容量」もしくは「充電容量」という場合もある。
【００２５】
−制御部−
制御部３０は、入力制御部３１、出力制御部３２、キャパシタ２０から二次電池１０への充電を制御する［キャパシタ→二次電池］充電制御部３３（以下、二次電池充電制御部３３という）、及び、上記したＳＯＣ検出部３４，３５などによって構成されている。
【００２６】
−入力制御部−
入力制御部３１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１２、及び、二次電池１０の過充電を防止する保護回路（図示せず）などを備えている。また、入力制御部３１にはＡＣ入力コネクタ（例えばソケット）３１３及びＤＣ入力コネクタ（例えばソケット）３１４が設けられている。ＡＣ入力コネクタ３１３は、交流電源（商用電源：ＡＣ１００Ｖ）２０１にプラグ及びケーブル（図示せず）等を介して接続可能となっている。ＤＣ入力コネクタ３１４は、再生可能エネルギ発電装置２０２及び微小エネルギ回収装置２０３のいずれか一方もしくは両方にプラグ及びケーブル（図示せず）等を介して接続可能となっている。
【００２７】
ここで、入力制御部３１は、ＡＣ入力コネクタ３１３に交流電源２０１が接続または切断された場合、また、ＤＣ入力コネクタ３１４に再生可能エネルギ発電装置２０２や微小エネルギ回収装置２０３が接続または切断された場合には、その電源の接続／切断を認識できるように構成されている。
【００２８】
上記再生可能エネルギ発電装置２０２としては、例えば、太陽光発電装置、水力発電装置、風力発電装置などを挙げることができる。また、微小エネルギ回収装置２０３としては、例えば、光を電気に変換する素子（小型の色素増感太陽電池等）、電波を電気に変換する素子（マイクロ波を直流電流に変換するレクテナ等）、振動等の機械的な動作を電気に変換する素子（圧電素子、電磁誘導素子、エレクトレット素子等）、及び、温度差のある熱を電気に変換する素子（ゼーベック素子、ペルチェ素子）などを用いたエネルギ回収装置を挙げることができる。
【００２９】
そして、入力制御部３１は、ＡＣ入力コネクタ３１３に交流電源２０１が接続された充電状態では、交流電源２０１からの交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ３１１にて直流電力に変換し、その直流電力をキャパシタ２０に出力してキャパシタ２０の充電を行う。この入力制御部３１によるキャパシタ２０への充電は、ＳＯＣ検出部３４の検出値（キャパシタ２０の容量）に基づいて制御される。その充電制御の詳細については後述する。
【００３０】
なお、入力制御部３１は、ＳＯＣ検出部３４の検出値に基づいて、交流電源２０１からの電力（ＡＣ／ＤＣコンバータ３１１にて変換した直流電力）を直接二次電池１０に出力して、当該二次電池１０の充電を行う場合もある。
【００３１】
また、入力制御部３１は、ＤＣ入力コネクタ３１４に再生可能エネルギ発電装置２０２及び微小エネルギ回収装置２０３のいずれか一方もしくは両方が接続されている場合、その発電・回収した直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ３１２にて変圧（充電電圧に変圧）してキャパシタ２０に出力して当該キャパシタ２０を充電する。
【００３２】
−二次電池充電制御部−
二次電池充電制御部３３は、無負荷状態のときに、二次電池１０の容量が後述する設定上限値ＣＬ未満である場合に、キャパシタ２０の電力を二次電池１０に出力して二次電池１０の充電を行う。この二次電池充電制御部３３による二次電池１０の充電は、ＳＯＣ検出部３４の検出値に基づいて、当該二次電池１０の容量が設定上限値ＣＬに達した時点（ＳＯＣ＝設定上限値ＣＬ）で終了する。
【００３３】
ここで、リチウムイオン電池等の二次電池は、上述したように、満充電の状態を維持したまま保存すると劣化が早く進行する（カレンダ寿命が短くなる）という欠点がある。このような点を考慮して、本実施形態では、満充電（ＳＯＣ＝１００％）よりも低い容量値を設定上限値ＣＬ（充電制御上限ライン）（％）として設定し、二次電池１０の容量（％）がその設定上限値ＣＬを超えない状態で維持する（二次電池１０を浅い放電深度で充放電を行う）ことにより、二次電池１０の劣化を遅らせるようにしている。ここで、上記設定上限値ＣＬの一例として５０％を挙げることができる。なお、この設定上限値ＣＬについては、「５０％」に限られることなく、他の値（容量［％］）を適宜に設定するようにしてもよい。
【００３４】
そして、本実施形態において、蓄電装置１に電力を充電する際には、［キャパシタ２０］→［二次電池１０］の順で充電を行う。その充電制御の詳細については後述する。
【００３５】
−出力制御部−
出力制御部３２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２１、及び、定電圧出力回路（図示せず）などを備えている。出力制御部３２にはＤＣ出力コネクタ３２２が設けられており、このＤＣ出力コネクタ３２２に負荷１０１が接続される。負荷１０１としては、例えば電動自転車の電動モータなどを挙げることができる。
【００３６】
出力制御部３２は、キャパシタ２０または二次電池１０に充電されている電力をＤＣ／ＤＣコンバータ３２１にて変圧（負荷１０１の動作電圧に変圧）して負荷１０１に出力（放電）する。この出力制御部３２による電力の出力（放電）は、ＳＯＣ検出部３４，３５の検出値（二次電池１０の容量（％）及びキャパシタ２０の容量（％））に基づいて制御される。そして、本実施形態において負荷１０１に電力を出力する際には、［キャパシタ２０］→［二次電池１０］の順で電力出力（放電）を行う。その負荷１０１への電力の出力制御の詳細については後述する。
【００３７】
以上の制御部３０には、当該蓄電装置１の充電状態を表示する表示部（報知部）４０が接続されている。表示部４０は、図２及び図３に示すように、蓄電装置１が充電中である旨を示す充電中ランプ４１、急速充電が終了した旨を示す急速充電終了ランプ４２、及び、蓄電装置１の全体の充電（キャパシタ２０及び二次電池１０の両方の充電）が終了した旨を示す全体充電終了ランプ４３などを備えている。この表示部４０の各ランプ４１，４２，４３の点灯（図３参照）は制御部３０の入力制御部３１にて制御される。その点灯制御については後述する。なお、各ランプ４１，４２，４３にはＬＥＤランプ、ＥＬランプなどが用いられている。
【００３８】
−充電制御−
次に、無負荷時の充電制御の一例について図４のフローチャートを参照して説明する。この図４の処理ルーチンは制御部３０によって実行される。
【００３９】
図４の処理ルーチンは、当該蓄電装置１のＡＣ入力コネクタ３１３に交流電源２０１が接続されたときに開始される。また、蓄電装置１に充電スイッチが設けられている場合、その充電スイッチがＯＮ操作されたときに図４の処理ルーチンが開始される。
【００４０】
図４の処理ルーチンが開始されると、まずは、表示部４０の充電中ランプ４１を点灯し（図３（ａ）参照）、ステップＳＴ１０１において、ＳＯＣ検出部３５の検出値に基づいてキャパシタ２０が満充電（ＳＯＣ＝１００％）であるか否かを判定する。
【００４１】
このステップＳＴ１０１の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合はステップＳＴ１０２に進んでキャパシタ２０への充電を行う。このステップＳＴ１０２でのキャパシタ充電処理は、キャパシタ２０が満充電となるまで繰り返して行われる。そして、キャパシタ２０が満充電となったときにステップＳＴ１０１の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）となり、ステップＳＴ１０３に進む。
【００４２】
ステップＳＴ１０３では充電を継続するか否かを判定する。この処理について説明すると、まずは、充電開始後、最初にステップＳＴ１０１が肯定判定（ＹＥＳ）となったときには、表示部４０の急速充電終了ランプ４２を点灯して（図３（ｂ）参照）、負荷１０１の使用が可能（例えば電動自転車の走行が可能）である旨をユーザに知らせるとともに、キャパシタ２０が満充電となった時点から一定の時間（例えば数分程度）だけ待機状態とし、その待機時間中に、ユーザにより充電終了操作（例えば蓄電装置１と交流電源２０１との接続解除や充電スイッチＯＦＦ等）が行われた場合は充電を終了する（ステップＳＴ１０３の判定結果が否定判定（ＮＯ））。この充電終了時にはキャパシタ２０は満充電状態であり、負荷１０１の使用が可能（例えば電動自転車の走行が可能）である。なお、上記急速充電終了ランプ４２は上記待機時間が経過した時点で消灯する。
【００４３】
一方、上記待機時間中に充電終了操作が行われない場合、及び、ステップＳＴ１０１の２回目以降の判定が肯定判定（ＹＥＳ）である場合は、充電継続と判定してステップＳＴ１０４に進む。
【００４４】
ステップＳＴ１０４では、ＳＯＣ検出部３４の検出値に基づいて二次電池１０の容量（％）が上記した設定上限値ＣＬ（例えばＣＬ＝５０％）未満であるか否かを判定する。
【００４５】
ステップＳＴ１０４の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（［二次電池１０の容量＜設定上限値ＣＬ］である場合）はステップＳＴ１０５に進む。ステップＳＴ１０５では、キャパシタ２０の充電電力を二次電池１０に出力して二次電池１０の充電（キャパシタ２０から二次電池１０への充電）を行う。
【００４６】
次に、ステップＳＴ１０６において、ＳＯＣ検出部３５の検出値に基づいてキャパシタ２０に容量があるか否かを判定する。このステップＳＴ１０６の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（キャパシタ２０に容量がある場合（ＳＯＣ＞０））はキャパシタ２０から二次電池１０への充電を継続する（ステップＳＴ１０５）。
【００４７】
上記ステップＳＴ１０６の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合（キャパシタ２０に容量がない場合（ＳＯＣ＝０））はステップＳＴ１０２に戻る。この時点では、キャパシタ２０は満充電状態ではないので、キャパシタ２０への充電を行う。このステップＳＴ１０２でのキャパシタ充電処理は、キャパシタ２０が満充電となるまで繰り返して行われる。
【００４８】
そして、キャパシタ２０が満充電となったときにステップＳＴ１０１の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）となる。このときのキャパシタ２０の満充電は２回目であるのでステップＳＴ１０３の判定結果は肯定判定（充電継続判定）となりステップＳＴ１０４に進む。ステップＳＴ１０４では、二次電池１０の容量（％）が上記した設定上限値ＣＬ（例えばＣＬ＝５０％）未満であるか否かを判定し、その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合はステップＳＴ１０５に進む。以後、ステップＳＴ１０５〜ＳＴ１０６、及び、ステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０２の処理（キャパシタ２０から二次電池１０への充電、及び、キャパシタ２０の充電）が、二次電池１０の容量が設定上限値ＣＬに達するまで順次繰り返して実行され、二次電池１０の容量が設定上限値ＣＬに到達した時点（ステップＳＴ１０４の判定結果が否定判定（ＮＯ）となった時点）で、表示部４０の全体充電終了ランプ４３を点灯（図３（ｃ）参照）して充電を終了する。
【００４９】
なお、以上の充電制御では、二次電池１０を充電する際に、キャパシタ２０の電力を二次電池１０に出力して充電を行っているが、これに限られることなく、交流電源２０１からの電力（ＡＣ／ＤＣコンバータ３１１にて変換した直流電力）を直接二次電池１０に出力して当該二次電池１０の充電を行うようにしてもよい。
【００５０】
−負荷への出力制御−
次に、負荷への電力の出力制御（放電制御）について図５のフローチャートを参照して説明する。この図５の処理ルーチンは制御部３０によって実行される。
【００５１】
図５の処理ルーチンは、例えば負荷側の電源スイッチがＯＮ操作されたときに開始される。この処理ルーチンが開始されると、まずは、ステップＳＴ２０１において、ＳＯＣ検出部３５の検出値に基づいてキャパシタ２０に容量があるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（［ＳＯＣ＞０］である場合）は、キャパシタ２０から負荷１０１側に電力を出力（放電）する（ステップＳＴ２０２）。このキャパシタ２０からの電力出力は、当該キャパシタ２０の容量がなくなる（ＳＯＣ＝０）まで継続して行われる。そして、キャパシタ２０の容量がなくなったときにステップＳＴ２０１の判定結果が否定判定（ＮＯ）となり、ステップＳＴ２０３に進む。
【００５２】
ステップＳＴ２０３では、二次電池１０に容量があるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（［ＳＯＣ＞０］である場合）は、二次電池１０から負荷１０１側に電力を出力（放電）する（ステップＳＴ２０４）。
【００５３】
次に、ステップＳＴ２０５において、外部電源（交流電源２０１、再生可能エネルギ発電装置２０２、または、微小エネルギ回収装置２０３）からの充電可能であるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合はステップＳＴ２０６に進んでキャパシタ２０への充電を行う（二次電池１０の放電中にキャパシタ２０の充電を行う）。このステップＳＴ２０６でのキャパシタ充電処理は、キャパシタ２０が満充電となるまで繰り返して行われる。そして、キャパシタ２０が満充電となったときにステップＳＴ２０７の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）となり、この時点で二次電池１０からの電力出力（放電）を停止する（ステップＳＴ２０８）。その後にステップＳＴ２０１に戻り、上記したステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０８の処理（キャパシタ２０の充放電及び二次電池１０の一部放電）を順次繰り返していく。
【００５４】
一方、上記ステップＳＴ２０５の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合、つまり、外部電源からの充電が不可能である場合はステップＳＴ２０３に戻って、二次電池１０に容量があるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（［ＳＯＣ＞０］である場合）は、二次電池１０から負荷１０１側に電力を出力する（ステップＳＴ２０４）。この二次電池１０からの電力出力は、当該二次電池１０の容量がなくなるまで（ステップＳＴ２０３判定結果が否定判定（ＮＯ）となるまで）継続して行われる。そして、二次電池１０の容量がなくなった時点で負荷１０１への電力出力を終了する。
【００５５】
次に、負荷１０１への電力出力制御（放電制御）について図６のタイミングチャートを参照して具体的に説明する。
【００５６】
まず、二次電池１０の容量は設定上限値ＣＬまで充電された状態となっており、キャパシタ２０は満充電状態となっている。この状態から、先にキャパシタ２０から電力を出力する（図５のステップＳＴ２０２の処理）。キャパシタ２０からの電力出力を開始した時点Ｔ１から、キャパシタ２０の容量が低下していき、そのキャパシタ２０の容量が０（ＳＯＣ＝０）になった時点Ｔ２で、電力の出力が二次電池１０に切り替わる（図５のステップＳＴ２０３〜ＳＴ２０４の処理）。その二次電池１０からの電力出力中において、外部電源からの充電が可能である場合、Ｔ３のタイミングでキャパシタ２０への充電が開始される（図５のステップＳＴ２０６の処理）。次に、キャパシタ２０が満充電となった時点Ｔ４で、二次電池１０からの電力出力を停止し、キャパシタ２０から電力を出力する（図５のステップＳＴ２０８、ステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０２の処理）。そして、キャパシタ２０の容量が０になった時点Ｔ５（図５のステップＳＴ２０１が否定判定となった時点）で、電力の出力が二次電池１０に切り替わる（図５のステップＳＴ２０４）。この後、二次電池１０の容量が０（ＳＯＣ＝０）になった時点（図５のステップＳＴ２０３の判定結果が否定判定（ＮＯ）となった時点）で電力出力を終了する。
【００５７】
ここで、図６のタイミングチャートでは、説明を簡略化するために、キャパシタ２０の充電を１回のみ行う例を示しているが、実際には、キャパシタ２０については多数回の充電と放電とが繰り返して行われる。また、図６のタイミングチャートでは、説明を判り易くするために、電力の出力が二次電池１０に切り替わった時点からキャパシタ２０の充電を開始するまでの期間（Ｔ２〜Ｔ３の期間）を長くしているが、実際には、二次電池１０に切り替わった後に直ぐにキャパシタ２０の充電が開始される。このため、二次電池１０の容量低下は僅かな量で済む。そして、このようにして、キャパシタ２０を優先的に使用することで、二次電池１０の充放電の回数を少なくすることができる。
【００５８】
＜効果＞
以上のように、本実施形態によれば、二次電池１０とキャパシタ２０とを組み合わせた構成とし、充電を行う際には、［キャパシタ２０］→［二次電池１０］の順で充電を行うので、蓄電装置１の全体容量の一部（キャパシタ２０）に対して急速充電を行うことが可能になる。これにより蓄電装置１が容量切れ（電池切れ）となった場合でも、急速充電により短時間（例えば数十秒：後述する実施例を参照）で負荷１０１の使用（例えば電動自転車の走行）が可能になる。しかも、急速充電が終了（キャパシタ２０の満充電が終了）した時点で、その旨を急速充電ランプ４２の点灯によってユーザに知らせることができるので、ユーザは負荷１０１の使用が可能となったことを視覚的に確認することができる。
【００５９】
さらに、本実施形態では、負荷１０１への電力の出力（蓄電装置１の放電）を行う際にも、［キャパシタ］→［二次電池］の順で電力出力（放電）を行うので、キャパシタ２０を優先的に使用することができる。これによって、二次電池１０の充放電の回数を少なくすることが可能となり、蓄電装置全体としての見かけ上のサイクル寿命を二次電池単体使用の場合と比較して長くすることができる。
【００６０】
また、二次電池１０の容量を、当該二次電池１０の満充電状態よりも低い所定の設定上限値（充電制御上限ライン）ＣＬに維持するようにしているので、二次電池の劣化を遅らせることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、再生可能エネルギ発電装置２０２及び微小エネルギ回収装置２０３の少なくとも一方を蓄電装置１に接続可能とし、それら再生可能エネルギ発電装置２０２及び微小エネルギ回収装置２０３の少なくとも一方からの電力を利用してキャパシタ２０の充電を行うようにしているので、身近に給電電源（例えば交流電源２０１等）がない場合であっても、キャパシタ２０への充電が可能になる。なお、キャパシタ２０は内部抵抗が低いため、曇天時での太陽光による微弱な発電量や、微小エネルギ回収装置２０３で回収された微小な電力量でも充電が可能である。
【００６２】
−実施例−
次に、本実施形態の蓄電装置１を電動自転車の電源に適用した場合の例について説明する。
【００６３】
まず、電動自転車の電源部にはリチウムイオン電池が用いられている。その電源部の諸元は、例えば、充電電圧は２５Ｖ、充電量は１０Ａｈ、蓄電部の全体容量（体積）は２Ｌであり、この電源部の容積エネルギ密度は１２５Ｗｈ／Ｌ（２５０Ｗｈ）である。
【００６４】
この実施例では、上記した蓄電装置１の二次電池１０としてリチウムイオン電池を用い、キャパシタ２０としてリチウムイオンキャパシタを用いる。そのリチウムイオン電池とリチウムイオンキャパシタとの容積割合を７：３とする。
【００６５】
ここで、リチウムイオンキャパシタの容積エネルギ密度を２０Ｗｈ／Ｌとし、蓄電装置１の全体容積を２Ｌ（上記電源部の容積と同じ）として、そのうちの１．４Ｌをリチウムイオン電池に、０．６Ｌをリチウムイオンキャパシタに振り分けると、この蓄電装置１の容積エネルギ密度は４９．７５Ｗｈ／Ｌ（９９．５Ｗｈ）となり、上記電源部と比較して約６０％減少することになる。ただし、このエネルギ密度はあくまで５０％充電を満充電状態にした実施例であり、通常使用では、この容積比率なら、蓄電装置１の容積エネルギ密度は９３．５Ｗｈ／Ｌ（１８７Ｗｈ）となり、上記電源部と比較して２５％減少することになる。なお、１８７Ｗｈのリチウムイオン電池を充電するのに要する充電時間はおよそ１．５〜３時間である。
【００６６】
しかしながら、上記した蓄電装置１つまりリチウムイオン電池とリチウムイオンキャパシタとを組み合わせた蓄電装置１にあっては、１８７Ｗｈのうちの５６Ｗｈはリチウムイオンキャパシタによるものであり、このリチウムイオンキャパシタの容量分だけ急速充電が可能となる。具体的には、容積エネルギ密度が５６Ｗｈのリチウムイオンキャパシタを充電する場合、数十秒で充電（満充電）が十分に完了する。なお、同じ容量（５６Ｗｈ）のリチウムイオン電池を充電するには１．５〜３時間の充電時間が必要である。
【００６７】
以上のように、この実施例の蓄電装置１では数十秒での急速充電が可能であり、蓄電装置１が容量切れ（電池切れ）となった場合でも、急速充電により短時間で電動自転車の走行が可能になる。そして、このような短時間での急速充電（リチウムイオンキャパシタの満充電）により、例えば、時速１０ｋｍ／ｈの走行であれば、約１０ｋｍの距離の走行が可能になる。
【００６８】
このように本実施形態の蓄電装置１では、実用可能な大きさ（装置容積）で、容積エネルギ密度（Ｗｈ／Ｌ）を確保しつつ、急速充電を行うことが可能になる。
【００６９】
−他の実施形態−
以上の例では、蓄電装置１の急速充電が終了（キャパシタ２０の満充電が終了）した旨を、ランプ点灯にてユーザに知らせるようにしているが、本発明はこれに限られることなく、音の発生または文字の表示によって急速充電が終了した旨をユーザに知らせるようにしてもよい。また、それらランプ点灯、音の発生、文字表示のうちの２つもしくは全てを組み合わせて急速充電が終了した旨をユーザに知らせるようにしてもよい。
【００７０】
以上の例では、二次電池（リチウムイオン電池）とキャパシタ（リチウムイオンキャパシタ）との容積割合を７：３としているが、本発明はこれに限定されない。そのキャパシタの全体容積に対する割合は、例えば、急速充電により対象とする負荷の使用が可能となる充電量や、キャパシタを優先的に使用して二次電池の充放電回数を抑制する点などを考慮して適宜に設定すればよい。
【００７１】
以上の例では、蓄電装置から負荷に直流電力を出力しているが、本発明はこれに限られることなく、負荷が交流電力にて駆動されるものである場合、出力制御部３２にＤＣ／ＡＣコンバータを設けて、交流電力を負荷に出力するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の蓄電装置は、電動自転車、電動車いす、電動ゴルフカート等の乗物の電源や、電動工具等の電源などに有効に利用可能であり、また、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の電子機器や、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）等の車両などの電源にも利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１  蓄電装置
１０  二次電池
２０  キャパシタ
３０  制御部
３１  入力制御部
３２  出力制御部
３３  ［キャパシタ→二次電池］充電制御部
３４  ＳＯＣ検出部
３５  ＳＯＣ検出部
４０  表示部（報知部）
４２  急速充電終了ランプ
１０１  負荷
２０１  交流電源
２０２  再生可能エネルギ発電装置
２０３  微小エネルギ回収装置
【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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