(57)【要約】【課題】鉛フリーの蓄電システムにおいて、車両の始動性能を確保する。【解決手段】二次電池１０は、車両内の補機に給電するための電池である。例えば、ニッケル水素電池が用いられる。キャパシタ２０は、二次電池１０と並列接続される。管理部３０は、イグニッションオフされたときキャパシタを放電させ、イグニッションオンされたときキャパシタに二次電池から充電させる。管理部３０は、イグニッションオフされたときキャパシタを完全放電せず、劣化を許容できる予め設定された電圧まで放電させてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内の補機に給電するための二次電池と、
前記二次電池と並列接続されたキャパシタと、
イグニッションオフされたとき前記キャパシタを放電させ、イグニッションオンされたとき前記キャパシタに前記二次電池から充電させる管理部と、
を備えることを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記二次電池と前記キャパシタとを並列接続する並列接続モードと、前記二次電池から前記キャパシタへの充電電流を制限するチャージ接続モードと、前記二次電池と前記キャパシタとを電気的に切り離す接続解除モードと、を有する接続切替回路を、さらに備え、
前記管理部は、イグニッションオフされたとき、前記接続切替回路を前記接続解除モードに遷移させ、イグニッションオンされたとき、前記接続切替回路を前記チャージ接続モードに遷移させ、イグニッションオンから設定期間経過後、前記接続切替回路を前記並列接続モードに遷移させることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記管理部は、イグニッションオフされたとき前記キャパシタを完全放電せず、劣化を許容できる予め設定された電圧まで放電させることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記管理部は、イグニッションオフの状態で、前記キャパシタの電圧が４〜６Ｖに維持されるよう制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記キャパシタは、定格電圧２．５Ｖの電気二重層コンデンサが５個または６個直列接続されて構成され、
前記二次電池は、公称電圧１．２Ｖのニッケル水素電池セルが１０個直列接続されて構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記二次電池の容量が２０Ａｈ以上であることを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記二次電池および前記キャパシタから給電する補機には、エンジンを始動するためのモータが含まれることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイドリングストップ、エネルギー回生システムに適した蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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に使用される蓄電池には通常、鉛電池が用いられる。鉛電池では、性能劣化を抑えるために満充電維持が望まれる。上述の用途では鉛電池が頻繁に充放電されるため、鉛電池の性能劣化が加速し、電池寿命が短くなってしまう。特にアイドリングストップシステムでは、アイドリングストップの状態からエンジンを再始動させる際に、相当量の放電が必要となる。鉛電池は放電深度（DOD：Depth of Discharge）が深いほど劣化が加速する。一般的に鉛電池の推奨DOD範囲は０〜１０％である。
【０００３】
これに対して、電力供給に必要な放電容量に対して、鉛電池の容量を大きくすることで、放電深度が深くなることを抑制することが考えられる。ただし鉛電池の容量を大きくすると、サイズ、質量が大きくなり、コストも増大する。
【０００４】
ニッケル水素電池、リチウムイオン電池は、電池劣化に対する放電深度の影響が相対的に小さく、広いＤＯＤ範囲で使用することが可能である。一般的にニッケル水素電池、リチウムイオン電池の推奨DOD範囲は２０〜８０％である。従って鉛電池の代わりに、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池を使用する場合、蓄電システムの小型化、軽量化が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６２１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで車両のエンジン始動を行う場合、瞬間的な大電流放電が必要となる。ニッケル水素電池、リチウムイオン電池は、一般的に低温で反応抵抗が増大する。従ってニッケル水素電池、リチウムイオン電池では放電電圧が低下すると、十分な始動性能を得られない場合がある。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、車両の始動性能を強化する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の蓄電システムは、 車両内の補機に給電するための二次電池と、二次電池と並列接続されたキャパシタと、イグニッションオフされたときキャパシタを放電させ、イグニッションオンされたときキャパシタに二次電池から充電させる管理部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両の始動性能を強化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る車載用蓄電システムを説明するための図である。
【図２】図２（ａ）−（ｂ）は、電気二重層コンデンサの放置電圧に対する劣化特性を調べた実験データを示す図である。
【図３】図１の二次電池、キャパシタ、管理部の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る車載用蓄電システムの車両始動時の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係る車載用蓄電システムの駐車時の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】変形例に係る車載用蓄電システムを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る車載用蓄電システムについて説明する。以下の説明では当該車載用蓄電システムが、アイドリングストップ機能およびエネルギー回生機能を有する車両に搭載されることを想定する。
【００１２】
アイドリングストップ機能は、車両停止時に自動的にエンジンを停止させ、発進時に自動的にエンジンを再始動させる機能である。エネルギー回生機能は、主に減速する際の車両の運動エネルギーにより燃料を使用せずにオルタネータを作動させ、オルタネータが発電したエネルギーにより車載用蓄電システム等に電力を供給する機能である。いずれの機能も燃費を向上させる効果がある。
【００１３】
アイドリングストップ機能が搭載された車両ではエンジンの始動回数が多くなる。エンジンは通常、車載用蓄電システムにより駆動されるスタータにより始動される。従ってエンジンの始動回数が多くなるとバッテリの消費電力が大きくなり、放電回数が多くなる。またエネルギー回生機能が搭載された車両では、車両の減速時に集中的にオルタネータにより発電されるため、大容量で効率的な充電が可能な車載用蓄電システムが求められる。
【００１４】
従来、車載用蓄電システムには鉛電池が多く使用されている。放電により鉛電池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、鉛電池を充電する。これにより鉛電池の放電深度が深くなることを抑制し、鉛電池の劣化を抑制している。しかしながら、このような制御によりアイドリングストップ時間が短くなり、燃費改善効果が小さくなっている。
【００１５】
また地球環境保護の観点から、鉛フリーの蓄電システムが検討されており、車両用途の蓄電システムにおいても鉛電池の代替としてニッケル水素電池、リチウムイオン電池などが検討されている。上述のようにニッケル水素電池、リチウムイオン電池は、鉛電池と比較し、深い放電深度まで利用することができるが、０℃以下の低温になると放電特性が急激に低下するという問題がある。車載用途では、低温時のエンジン始動性能を十分に確保できなくなる。
【００１６】
そこでニッケル水素電池、リチウムイオン電池と並列に、温度依存症が小さく瞬時放電に優れたキャパシタを接続することが考えられる。これにより低温下での大電流放電時の瞬間的な電圧低下を抑制できる。
【００１７】
キャパシタは、充電した状態で放置すると劣化が大きくなる性質がある。従ってキャパシタを長時間使用しない駐車時などでは、放電された状態で放置されることが求められる。一方で始動時には、瞬間放電可能な充電状態であることが求められる。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る車載用蓄電システム（車載用電源装置）１００を説明するための図である。当該車載用蓄電システム１００が搭載される車両には、車載用蓄電システム１００に関連する部材として、オルタネータ２００、スタータ３００、電装品４００、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）５００が搭載される。
【００１９】
オルタネータ２００は、図示しないエンジンにより交流電力を発電し、さらにエネルギー回生機能の車両においては減速時の運動エネルギーによっても発電する。本実施の形態では主に減速中の発電について述べる。オルタネータ２００が発電した交流は、図示しないレギュレータ、整流器等の回路により直流に変換され、オルタネータ２００の電力が電装品４００、車載用蓄電システム１００に供給される。本実施の形態ではオルタネータ２００からの出力電圧は１４〜１５Ｖに設計する。
【００２０】
スタータ３００はエンジン始動用モータである。スタータ３００はスタータスイッチＳ１を介して、車載用蓄電システム１００の出力系統に接続される。スタータスイッチＳ１にはリレー又は半導体スイッチを用いることができる。運転者の操作により図示しないイグニッションスイッチがオンされると、スタータスイッチＳ１がオンし、車載用蓄電システム１００からスタータ３００に電力が供給され、スタータ３００が始動する。スタータ３００によりエンジンが始動すると、スタータスイッチＳ１がオフされる。スタータスイッチＳ１をオンしてからオフするまでの時間は通常約１秒以内である。
【００２１】
電装品４００は、ヘッドライト、エアコン、デフォッガ、オーディオ、メータ、ストップランプ、フォグランプ、ウィンカ、パワーステアリング、パワーウインドウ、エンジン電装品などの車両内に搭載される各種電気負荷を示す総称である。なお本明細書では自走可能な高出力な走行用モータは電装品４００に含まれないとする。エンジン走行をアシストする比較的低出力な走行アシストモータは電装品４００に含むとする。即ち、マイルドハイブリッド車に搭載される走行アシストモータは電装品４００に含むとする。
【００２２】
なお本実施の形態では説明の便宜上、オルタネータ２００、スタータ３００、電子制御ユニット５００は電装品４００とは別に扱っている。電装品４００は、オルタネータ２００または車載用蓄電システム１００から供給される電力により駆動される。
【００２３】
電子制御ユニット５００は車両内に搭載される各種の補機、センサ、スイッチに接続され、エンジン及び各種補機を電子制御する。アイドリングストップ機能を実行する場合、電子制御ユニット５００はブレーキ、車速センサ等から入力される信号をもとに車両の停止または設定速度以下への減速を検出する。電子制御ユニット５００は、それらを検出するとエンジンを停止させる。また電子制御ユニット５００はブレーキ解除を検出すると車両走行開始と判定する。アイドリングストップ機能を実行してエンジンが停止した後に車両走行開始を検出すると、電子制御ユニット５００はエンジンを再始動させる。その際、スタータスイッチＳ１をオンして、車載用蓄電システム１００からスタータ３００に電力が供給されるよう制御し、スタータ３００を作動させる。以上の説明では、ブレーキ解除の検出をもって車両走行開始と判定したが、その判定方法は一例である。例えば、車速センサやアクセルの状態をもとに車両走行開始を判定してもよい。
【００２４】
電子制御ユニット５００は通常走行時、原則的にオルタネータ２００を停止させる。またエネルギー回生機能を実行する際には電子制御ユニット５００は、ブレーキ、車速センサ等から入力される信号をもとに車両の減速を検出するとオルタネータ２００を作動させる。なお車載用蓄電システム１００の蓄電エネルギーが設定下限値より低い場合は、電子制御ユニット５００は通常走行時でもオルタネータ２００を作動させる。エンジン走行中のオルタネータ２００の作動時間を少なくするほど燃費が向上する。
【００２５】
車載用蓄電システム１００は、二次電池１０、キャパシタ２０、管理部３０、接続切替回路４０を含む。車載用蓄電システム１００からスタータ３００に電力を供給する際には二次電池１０およびキャパシタ２０は並列接続される。二次電池１０には、低劣化で放電深度の深い領域まで利用できる電池を用いる。このような、鉛電池より推奨ＤＯＤが広い二次電池１０として例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ニッケル・カドミウム電池が挙げられる。本実施の形態では、リチウムイオン電池より電圧・温度管理が簡単なニッケル水素電池を用いる例を考える。ニッケル水素電池は充放電上限温度が比較的高いため、エンジンルームへの設置も可能である。キャパシタ２０には、体積当たりの蓄電効率が高い電気二重層コンデンサを用いる例を考える。なお、電解二重層コンデンサは、リップル電流の吸収等のために使われる一般的なコンデンサ（平滑用コンデンサ）と比較して、内部抵抗が大きいため、平滑用のコンデンサとしては使用できないが、体積当たりの蓄電効率が高く、二次電池に近い用途で使用することができる特徴がある。
【００２６】
車載用電源として一般的な１２Ｖ系のシステムを構築する場合、例えば公称電圧１．２Ｖのニッケル水素電池を１０個直列に接続した二次電池１０と、定格電圧２．５Ｖの電気二重層コンデンサを５個または６個直列に接続したキャパシタ２０を並列接続して構築できる。また二次電池１０、キャパシタ２０は、さらにニッケル水素電池、電気二重層コンデンサをそれぞれ並列接続することにより蓄電容量を増大できる。本実施の形態では二次電池１０の蓄電容量を２０Ａｈ以上に設計する。例えば、公称電圧１．２Ｖ、公称容量５．０Ａｈのニッケル水素電池を１０個直列に接続した直列回路を４並列以上接続することにより実現できる。これにより車両放置時における車両補機への暗電流を確保できる。
【００２７】
管理部３０は二次電池１０、キャパシタ２０、接続切替回路４０を管理制御する。具体的には二次電池１０及びキャパシタ２０の監視データを取得し、二次電池１０の残容量および異常発生の有無、キャパシタ２０の異常発生の有無を監視する。なお、残容量としては、充電容量に対する充電残量の比率として定義されるＳＯＣ（State of Charge）が用いられる。ＳＯＣは、相対的な充電レベルを表す指標であり、過充電や過放電を防止するための制御に利用されることが多い。また管理部３０は、運転者によりイグニッションスイッチがオフされるとキャパシタ２０を放電させ、イグニッションスイッチがオンされるとキャパシタ２０を二次電池１０から充電させる。上述のようにキャパシタは、充電された状態で長時間放置されると劣化する特性がある。車両が長時間放置される場合は、キャパシタ２０を放電させることにより劣化を抑制する。
【００２８】
管理部３０及び電子制御ユニット５００間は例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）により接続され、両者の間で通信される。管理部３０は、二次電池１０及びキャパシタ２０の状態を電子制御ユニット５００に通知する。例えば、正常／異常、ＳＯＣを通知する。また管理部３０は、二次電池１０のＳＯＣやキャパシタ２０の電圧が設定下限値を下回ると、車載用蓄電システム１００を充電するためにオルタネータ２００の稼働指示を電子制御ユニット５００に通知する。管理部３０は電子制御ユニット５００から車両情報を受領する。例えば、オルタネータ２００の稼働状況を受領する。
【００２９】
接続切替回路４０は電源ラインの、二次電池１０の充放電端子とキャパシタ２０の充放電端子との間に設けられる。接続切替回路４０は、電流制限抵抗Ｒ１、第１経路スイッチＳ２、第２経路スイッチＳ３を含む。第１経路スイッチＳ２、第２経路スイッチＳ３にはリレー又は半導体スイッチを用いることができる。第１経路スイッチＳ２は、二次電池１０の充放電端子とキャパシタ２０の充放電端子を結ぶ電源ラインの間に挿入される。電流制限抵抗Ｒ１及び第２経路スイッチＳ３は直列接続され、その直列回路は第１経路スイッチＳ２に並列に接続される。第１経路スイッチＳ２、第２経路スイッチＳ３は管理部３０によりオン／オフ制御される。
【００３０】
接続切替回路４０は、管理部３０からの制御信号に応じて並列接続モード、接続解除モード、チャージ接続モードの間で状態遷移する。並列接続モードは第１経路スイッチＳ２がオン、第２経路スイッチＳ３がオフに制御されたモードであり、二次電池１０及びキャパシタ２０が電流制限抵抗Ｒ１を介さずに並列接続される。接続解除モードは、第１経路スイッチＳ２及び第２経路スイッチＳ３がオフに制御されたモードであり、二次電池１０とキャパシタ２０が電気的に切り離される。チャージ接続モードは第１経路スイッチＳ２がオフ、第２経路スイッチＳ３がオンに制御されたモードであり、二次電池１０とキャパシタ２０が電流制限抵抗Ｒ１を介して接続される。チャージ接続モードは、電流を制限して二次電池１０からキャパシタ２０に充電される際に選択される。
【００３１】
イグニッションオフにより二次電池１０及びキャパシタ２０が放置されるとき管理部３０は、接続切替回路４０を接続解除モードに維持する。イグニッションオンにより二次電池１０及びキャパシタ２０が使用開始されると管理部３０は、接続切替回路４０をチャージ接続モードに遷移させる。管理部３０は使用開始から設定期間経過後（例えば、１秒後）、接続切替回路４０を並列接続モードに遷移させる。その後、基本的にイグニッションオフされるまで並列接続モードを維持する。
【００３２】
管理部３０は、イグニッションオフにより接続切替回路４０を、並列接続モードから接続解除モードに遷移させる際、キャパシタ２０を完全放電せず、劣化を許容できる予め設定された電圧まで放電させる。上述のようにキャパシタは、充電された状態で長時間放置されると劣化する特性がある。その観点からは車両放置時にはキャパシタ２０を完全放電させた状態に維持することが望ましい。一方、車両始動時にはキャパシタ２０を二次電池１０から充電するが、その際、二次電池１０とキャパシタ２０の電位差が小さいほうが望ましい。電位差が小さいほど突入電流が小さくなり、充電時間も短縮される。このようにキャパシタ２０の放置電圧は、キャパシタ２０の劣化抑制と始動時の充電容易性のトレードオフの関係にある。本発明者は実験により、二次電池１０とキャパシタ２０の１２Ｖシステムにおいて、キャパシタ２０の放置電圧を４〜６Ｖに維持することが好適であることを見出した。以下、実験データをもとに詳しく説明する。
【００３３】
図２（ａ）−（ｂ）は、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）の放置電圧に対する劣化特性を調べた実験データを示す。この実験データは、定格電圧２．５ＶのＥＤＬＣを所定の放置電圧で、環境温度５０℃で１５０００時間放置した場合のデータを示している。図２（ａ）は放置電圧と、放置後の容量初期比の関係を示す表である。放置電圧が０．０Ｖ、０．５Ｖ、１．０Ｖでは、放置後の容量初期比が９８％以内に収まっており、初期容量から殆ど容量が減少しておらず劣化が小さいことが分かる。放置電圧が１．５Ｖでは放置後の容量初期比が８５％になり劣化が大きくなることが分かる。放置電圧が２．０Ｖでは放置後の容量初期比が６５％になり、さらに劣化が大きくなることが分かる。図２（ｂ）は、図２（ａ）のデータを折れ線グラフで示した図である。
【００３４】
以上の実験データからＥＤＬＣの放置電圧が約１．０Ｖまでであれば許容できるといえる。二次電池１０とキャパシタ２０を並列接続して１２Ｖ系の蓄電システムを構築する場合にて、キャパシタ２０を、定格電圧２．５ＶのＥＤＬＣの５直列で実装する場合、許容できるキャパシタ２０の放置電圧は５．０Ｖとなる。６直列で実装する場合、６．０Ｖとなる。
【００３５】
図３は、図１の二次電池１０、キャパシタ２０、管理部３０の構成例を示す図である。二次電池１０は、公称電圧１．２Ｖのニッケル水素電池（ＮｉＭＨ）セルＢ１〜Ｂ１０を１０個直列に接続して形成される。ＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０に対して直列にシャント抵抗Ｒｓが接続される。またＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０の近傍に温度センサ２５が設けられる。
【００３６】
キャパシタ２０は、定格電圧２．５Ｖの電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）セルＣ１〜Ｃ６を６個直列に接続して形成される。各ＥＤＬＣセルＣ１〜Ｃ６には、それぞれ並列に自己放電回路が接続される。自己放電回路は、放電スイッチと放電抵抗が直列接続して形成される。具体的にはＥＤＬＣセルＣ１と並列に、放電スイッチＳ２１と放電抵抗Ｒ２１の直列回路が接続される。他のＥＤＬＣセルＣ２〜Ｃ６も同様に構成される。
【００３７】
管理部３０は、電圧電流検出部３１、電圧検出部３２、主制御部３３、スイッチ制御部３４、通信部３５を備える。電圧電流検出部３１は、ＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０の電圧および電流を検出する。図２ではＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０の上側電圧、下側電圧、中間電圧を検出する構成例を描いている。ニッケル水素電池の場合はリチウムイオン電池のようにセル電圧を厳密に均等化制御する必要がないため、各ＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０のセル電圧を個別に検出する必要は必ずしもない。電圧電流検出部３１はシャント抵抗Ｒｓの両端電圧を検出して、ＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０に流れる電流値を検出する。電圧電流検出部３１は、検出したＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０の電圧値および電流値を主制御部３３に出力する。
【００３８】
電圧検出部３２は、ＥＤＬＣセルＣ１〜Ｃ６の各ノードに接続され、ＥＤＬＣセルＣ１〜Ｃ６の各電圧を検出する。電圧検出部３２は、検出したＥＤＬＣセルＣ１〜Ｃ６の電圧値を主制御部３３に出力する。
【００３９】
主制御部３３は、電圧電流検出部３１からＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０の電圧値および電流値を受け、電圧検出部３２からＥＤＬＣセルＣ１〜Ｃ６の各電圧値を受け、温度センサ２５から温度値を受け、通信部３５から外部信号を受ける。主制御部３３は、これらのデータ及び外部信号をもとに、ＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０、ＥＤＬＣセルＣ１〜Ｃ６及び接続切替回路４０を制御する。具体的にはスイッチ制御部３４にスイッチ切替信号を送出して、放電スイッチＳ２１〜Ｓ２６、接続切替回路４０の第１経路スイッチＳ２、第２経路スイッチＳ３のオン／オフを制御する。また通信部３５を介して電子制御ユニット５００に指示信号を送出する。
【００４０】
主制御部３３は、ＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０の電圧値、電流値、温度値をもとに過放電、過充電、過電流または温度異常を検出すると、通信部３５を介して電子制御ユニット５００にその旨を通知する。電子制御ユニット５００はその通知をもとに、オルタネータ２００を再稼働または停止させる。また１２Ｖ電源ラインとＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０との間にスイッチ（不図示）が設けられている場合、主制御部３３は必要に応じてスイッチ制御部３４に指示して、そのスイッチをオフする。また主制御部３３は、ＮｉＭＨセルＢ１〜Ｂ１０の両端電圧が設定下限電圧に到達するとオルタネータ２００の稼働を電子制御ユニット５００に指示し、設定上限電圧に到達するとオルタネータ２００の停止を指示する。
【００４１】
主制御部３３は、ＥＤＬＣセルＣ１〜Ｃ６の両端電圧をもとに耐圧オーバーを検出すると、通信部３５を介して電子制御ユニット５００にその旨を通知する。電子制御ユニット５００はその通知をもとに、オルタネータ２００を停止させる。また１２Ｖ電源ラインとＥＤＬＣセルＣ１〜Ｃ６との間にスイッチ（不図示）が設けられている場合、主制御部３３はスイッチ制御部３４に指示して、そのスイッチをオフする。主制御部３３は、ＥＤＬＣセルＣ１〜Ｃ６の各セル電圧の不均衡を検出すると、スイッチ制御部３４に指示して、電圧が高いＥＤＬＣセルの放電スイッチをオンする。
【００４２】
主制御部３３は、イグニッションオフされたときスイッチ制御部３４に指示して、放電スイッチＳ２１〜Ｓ２６をオンする。その後、主制御部３３は、セル電圧が設定放置電圧に到達したＥＤＬＣセルの放電スイッチを順次オフする。本実施の形態ではＥＤＬＣセルの設定放置電圧は０．８〜１．２Ｖの範囲に設定される。以下の説明は１．０Ｖとする。
【００４３】
イグニッションオンの状態では接続切替回路４０は通常、並列接続モードに制御される。従って通常、イグニッションスイッチがオフされる時点では第１経路スイッチＳ２がオンの状態であり、キャパシタ２０と二次電池１０は同電位になる。
【００４４】
例外的に第１経路スイッチＳ２及び第２経路スイッチＳ３がオフされた状態、即ちキャパシタ２０が使用されない状態で蓄電システム１００が運用される場合もある。この場合、イグニッションスイッチがオフされる時点でキャパシタ２０の設定放置電圧（本実施の形態では６Ｖ）未満になっている場合がある。この場合、主制御部３３は、セル電圧が設定放置電圧（本実施の形態では１．０Ｖ）に到達するまで、第２経路スイッチＳ３をオンしてＥＤＬＣセルＣ１〜Ｃ６を充電する。その後、セル電圧が設定放置電圧に到達したＥＤＬＣセルの放電スイッチを順次オフし、全てのＥＤＬＣセルが設定放置電圧に到達すると、第２経路スイッチＳ３をオフする。
【００４５】
図４は、本発明の実施の形態に係る車載用蓄電システム１００の車両始動時の動作を説明するためのフローチャートである。運転者によりイグニッションスイッチがオンされると（Ｓ１０のＹ）、管理部３０は、第１経路スイッチＳ２をオフ、第２経路スイッチＳ３をオンに制御する（Ｓ１１）。これにより二次電池１０からキャパシタ２０にプリチャージされる。プリチャージ開始から設定時間（例えば、１秒）経過すると（Ｓ１２のＹ）、管理部３０は第１経路スイッチＳ２をオン、第２経路スイッチＳ３をオフに制御する（Ｓ１３）。スタータスイッチＳ１はその状態でオンする（Ｓ１４）。
【００４６】
図５は、本発明の実施の形態に係る車載用蓄電システム１００の駐車時の動作を説明するためのフローチャートである。運転者によりイグニッションスイッチがオフされると（Ｓ２０のＹ）、管理部３０は、第１経路スイッチＳ２及び第２経路スイッチＳ３をオフに制御する（Ｓ２１）。これにより二次電池１０とキャパシタ２０が電気的に切り離される。管理部３０は放電スイッチＳ２１〜Ｓ２６をオンして（Ｓ２２）、キャパシタ２０を放電する。キャパシタ２０の電圧が設定放置電圧（本実施の形態では６Ｖ）に到達すると（Ｓ２３のＹ）、管理部３０は放電スイッチＳ２１〜Ｓ２６をオフする（Ｓ２４）。
【００４７】
以上説明したように本実施の形態によれば、ニッケル水素電池を用いた二次電池１０にキャパシタ２０を並列接続することにより、鉛電池を使用せずに車両の始動性能を確保できる。また車両放置時にキャパシタ２０を放電し、車両始動時にキャパシタ２０を二次電池１０からプリチャージすることにより、キャパシタ２０の劣化を抑制しつつ、車両の始動性能を確保できる。
【００４８】
またキャパシタ２０を放置する際、完全放電させずに、劣化を許容できる範囲で電荷を残存させる。これにより始動時における二次電池１０とキャパシタ２０の電位差を小さくできる。従ってプリチャージ時間を短縮できる。また完全放電した場合と比較してプリチャージ電流を大幅に低減できるため、ハーネスや計器等の仕様を低く抑えることができ、簡素で低コストな回路構成にできる。またプリチャージ電流の低減はリレーの溶着防止にも効果がある。
【００４９】
また接続切替回路４０を設けたことにより、電流制限しながら二次電池１０からキャパシタ２０にプリチャージすることができる。プリチャージ時に二次電池１０に大電流が流れて二次電池１０の両端電位差がなくなり充電電流が供給できなくなってしまうことを防止できる。
【００５０】
また鉛フリーの蓄電システムであるため、環境負荷も小さい。また鉛電池と比較し、交換回数を減らすことができる。
【００５１】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。こられ実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５２】
図６は、変形例に係る車載用蓄電システム１００を説明するための図である。図６の蓄電システム１００は、図１の蓄電システム１００から接続切替回路４０を取り除いた構成である。代わりに、キャパシタ２０を二次電池１０から電気的に切り離すためのキャパシタスイッチＳ４を設けている。上述のようにキャパシタ２０を放置する際、劣化を許容できる範囲で電荷を残存させる。従ってキャパシタ２０の放置電圧が０Ｖではなく上述の例では６Ｖになる。さらにキャパシタ２０の劣化を許容すればさらに高い電圧にできる。よって始動時における二次電池１０とキャパシタ２０の電位差が、放置電圧が０Ｖの場合と比較して小さくできる。これによりプリチャージ時の電位差を小さくするために必要であった接続切替回路４０を省略する回路構成も採用可能となる。
【００５３】
また上述の実施の形態ではオルタネータ２００及びスタータ３００を搭載する車両を説明したが、オルタネータ２００及びスタータ３００の代わりにモータジェネレータが搭載されてもよい。この場合、モータジェネレータはアイドリングストップ状態からの再始動に限らず、初回始動にも使用される。スタータと、モータジェネレータが両方搭載される場合、アイドリングストップ状態からの再始動にはモータジェネレータが使用され、初回始動にはスタータが使用される。
【００５４】
また上述の実施の形態では蓄電システムを、アイドリングストップ、エネルギー回生システムを有する車両に搭載する例を説明したが、これらの機能を有する車両への搭載に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５５】
１００  車載用蓄電システム、  ２００  オルタネータ、  ３００  スタータ、  ４００  電装品、  ５００  電子制御ユニット、  １０  二次電池、  Ｂ１〜Ｂ１０  ニッケル水素電池セル、  Ｒｓ  シャント抵抗、  ２０  キャパシタ、  ２５  温度センサ、  Ｃ１〜Ｃ６  ＥＤＬＣセル、  Ｓ２１〜Ｓ２６  放電スイッチ、  Ｒ２１〜Ｒ２６  放電抵抗、  ３０  管理部、  ３１  電圧電流検出部、  ３２  電圧検出部、  ３３  主制御部、  ３４  スイッチ制御部、  ３５  通信部、  ４０  接続切替回路、  Ｓ１  スタータスイッチ、  Ｓ２  第１経路スイッチ、  Ｓ３  第２経路スイッチ、  Ｒ１  電流制限抵抗、  Ｓ４  キャパシタスイッチ。
【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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