(57)【要約】【課題】直流電源と電気二重層キャパシタを組み合わせた電源において、各々が分担する電力、電流の配分を適切に設定して動作させることで、充放電サイクルに対する要求寿命の確保や充放電能力の変動を緩和する車載用電源装置を得る。【解決手段】負荷電圧検出手段７からの負荷電圧情報、負荷電流検出手段８からの負荷電流情報、直流電源電圧検出手段９からの直流電源電圧情報を制御部６に入力する。入力した情報に基づき制御部６内で、直流電源と電気二重層キャパシタの入出力電力あるいは入出力電流の目標配分を算出し、この目標配分に従って電圧変換器５の電圧変換が制御される。【選択図】図１
2008295123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載されて電気負荷との間で電力を授受する電源装置であって、直流電源と、この直流電源の電圧を変換して出力する電圧変換器と、この電圧変換器と電気負荷との間で負荷に対して並列に接続される電気二重層キャパシタと、上記電気負荷に印加されている負荷電圧を検出する負荷電圧検出手段と、上記直流電源の電圧を検出する直流電源電圧検出手段、および上記電圧変換器の電圧変換を制御する制御部を備え、上記制御部には、上記負荷電圧検出手段からの負荷電圧情報と、上記直流電源電圧検出手段からの直流電源電圧情報、および、上記電気負荷に流れている負荷電流情報あるいは上記電気二重層キャパシタに流れている電気二重層キャパシタ電流情報あるいは上記電圧変換器に流れている電圧変換器電流情報あるいは上記直流電源に流れている直流電源電流情報のうちの少なくとも１つの電流情報が入力され、上記制御部は、上記入力情報に基づいて、上記直流電源と上記電気二重層キャパシタの入出力電力あるいは入出力電流の目標配分を算出し、この目標配分に従って上記電圧変換器の電圧変換を制御することを特徴とする車載用電源装置。
【請求項２】
上記直流電源は二次バッテリであることを特徴とする請求項1に記載の車載用電源装置。
【請求項３】
上記二次バッテリの蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段を備え、上記制御部が上記蓄電状態に基づいて上記目標配分を設定することを特徴とする請求項２に記載の車載用電源装置。
【請求項４】
上記二次バッテリの温度を検出する二次バッテリ温度検出手段を備え、上記制御部が上記二次バッテリ温度に基づいて上記目標配分を設定することを特徴とする請求項２またはは請求項３に記載の車載用電源装置。
【請求項５】
上記電気二重層キャパシタの温度を検出する電気二重層キャパシタ温度検出手段を備え、上記制御部が上記電気二重層キャパシタ温度に基づいて上記目標配分を設定することを特徴とする請求項1乃至請求項４のいずれか1項に記載の車載用電源装置。
【請求項６】
上記制御部が上記負荷電流の極性に基づいて上記目標配分を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか1項に記載の車載用電源装置。
【請求項７】
上記電気負荷は車両の電気推進装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか1項に記載の車載用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車搭載の電気負荷との間で電力を授受する車載用電源装置に関し、特に蓄電デバイスとして直流電源と電気二重層キャパシタを組み合わせた車載用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車載用電源装置として、鉛バッテリや、ハイブリッド自動車においてはニッケル水素バッテリなどの二次バッテリが広く用いられている。
車載用電源装置は電気負荷量の多寡に関わらず、常に安定して電力を供給することが要求されるため、車載用発電機と組み合わされて高電気負荷時には放電して電力を供給し、低電気負荷時には次の高電気負荷状態に備えるため車載用発電機の電力を一部受け入れて充電する。このことから充放電可能な二次バッテリが使用されている。
また、二次バッテリに電気二重層キャパシタを組み合わせた電源装置も、従来から数多く提案されている。
この二次バッテリと電気二重層キャパシタを組み合わせた電源装置として、例えば、特開平１０―８４６０１号公報（以下、特許文献１と称す。）や、特開２００５−１６０１５４号公報（以下、特許文献２と称す。）に示されるものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、電気二重層キャパシタの高電位側にバッテリを直列接続すると供に、電源装置の直流電圧取り出し手段として、電気二重層キャパシタとバッテリの直列接続両端電圧の取り出しと、バッテリのみの両端電圧の取り出しとをスイッチによって切り替える構成となっている。そして、低電気負荷時の放電に対してはバッテリのみから電力を供給し、高電気負荷時の放電に対しては電気二重層キャパシタとバッテリの直列接続体から電力を供給する。また、電気負荷が発電装置として機能する場合には、この発電電力を降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、あるいはＡＣ／ＤＣコンバータを介して電気二重層キャパシタに供給し、充電する。
【０００４】
この特許文献１においては、電気負荷へ電力を供給する際に、電気二重層キャパシタとバッテリの直列接続体から供給するか、バッテリのみから供給するかを切り替えることで、時間平均的にバッテリと電気二重層キャパシタの電力負担割合を調整することができる。
【０００５】
また、特許文献２に記載の発明は、電気二重層キャパシタとバッテリを、双方向昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを介して並列接続する構成のハイブリッド自動車用電源装置である。この電源装置は、車両の発進加速時など発電機の発電電力が少なく電気負荷の要求電力に満たない場合に、発電機に加えて電気二重層キャパシタからも電力を供給し、さらに要求電力に対して供給が不足して主回路電圧が所定閾値を下回る場合には、加えてバッテリからも電力を供給するよう動作する。
車両の定常走行時で発電機の発電能力が電気負荷の要求電力を満たす場合には、発電機のみから電気負荷へ電力が供給される。また車両の減速時には発電機の発電電力の一部が電気二重層キャパシタへ供給され、充電される。
【０００６】
また、運転者によりキースイッチが操作されて車両が運転状態から休止状態へ移ったことを検知すると、電気二重層キャパシタに蓄積された電力を双方向昇降圧ＤＣ/ＤＣコン
バータの操作によりバッテリへ移すことで、休止状態での電気二重層キャパシタの電圧を低く保持してキャパシタの寿命を伸ばすよう動作する。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−８４６０１号公報
【特許文献２】特開２００５−１６０１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
自動車においては、電気負荷量は車両の運転状態や乗員の需要に応じて時時刻刻変化する特性であり、車載用電源装置はこれに応じて適切に電力を供給しなければならない。
しかしながら、二次バッテリの繰り返し充放電サイクル寿命は、自動車の耐用年数に比較して短く、大容量の充放電の繰り返しは避ける必要がある。
従来の非ハイブリッド自動車では、二次バッテリの残存容量（State Of Charge)（以下、ＳＯＣともいう。）の変動を抑えるため、車載発電機により弱充電状態を維持するよう端子電圧を所定値に制御していた。
【０００９】
これに対し、ハイブリッド自動車では、回転機による車両の駆動アシスト、回生制動が行われるため、車両の加速、減速の度に二次バッテリからの放電、充電が繰り返される。また、車両の駆動アシスト、回生制動の電力は他の電気負荷と比較して大きく、二次バッテリの残存容量(ＳＯＣ)は変動しがちとなる。
ＳＯＣの変動を低減するために大容量の二次バッテリを搭載することが考えられるが、コスト、格納容積、重量を考慮すれば望ましくない。一方、ＳＯＣの変動を低減するために電気負荷量を制限すれば、車両の駆動アシスト能力、回生制動能力を低減することにつながり、低燃費というハイブリッド自動車の特徴を損ないかねない。
【００１０】
入出力性能が高く、充放電繰り返し耐久性が良いことが特徴の、電気二重層キャパシタと二次バッテリを組み合わせた車載用電源装置に対しては、車両の駆動アシスト能力、回生制動能力を制限することなく、かつ、二次バッテリの残存容量(ＳＯＣ)の変動を極力低減可能なように、二次バッテリ、電気二重層キャパシタの双方とも充放電動作させつつ、二次バッテリと電気二重層キャパシタの充放電電力配分、充放電電流配分を任意の割合に制御することが強く望まれる。
【００１１】
しかしながら、従来の二次バッテリと電気二重層キャパシタを組み合わせた車載用電源装置は、この充放電電力配分、充放電電流配分を任意の割合に制御できないという問題点があった。
すなわち、特許文献１に記載の発明では、低電気負荷時の放電に対してはバッテリのみから電力を供給し、高電気負荷時の放電に対しては電気二重層キャパシタとバッテリの直列接続体から電力を供給する動作であり、何れの回路接続で電力を供給するかは切り替え可能であるものの、電気二重層キャパシタとバッテリの直列接続体から電力を供給する場合には、電気二重層キャパシタからの放電電流はバッテリからの放電電流と等しくなり、放電電流配分を任意の割合に制御することはできない。
また、バッテリのみから電力を供給する回路接続と、電気二重層キャパシタとバッテリの直列接続体から電力を供給する回路接続を適度に切り替えることで、時間平均的には放電電流配分の割合を調整可能ではあるものの、瞬時時間尺度で見れば電気二重層キャパシタとバッテリの放電電流は等しいか、バッテリのみに放電電流が流れている状態の何れかしか選択できない。
【００１２】
同様に、特許文献２に記載の発明では、主回路電圧が所定閾値以上である場合は、電気負荷には発電機と電気二重層キャパシタから電力が供給される。主回路電圧が所定閾値を下回るようになれば電気負荷には発電機と電気二重層キャパシタに加えてバッテリからも電力が供給されるようになる。このとき、バッテリと電気二重層キャパシタの充放電電力配分、充放電電流配分の割合は自発的に制御されるものではなく、主回路電圧を監視して発電機の発電電力を調整の後、電気負荷量との釣り合いの結果として定まるものとなる。
特許文献２に記載の発電機はエンジンの回転に対する制動力に基づいて発電をしており、発電電力の調整はエンジンの回転速度の調整によってなされている。従って、エンジン回転速度を自律的に制御することができなければ、発電電力の調整ができず、充放電電力配分、充放電電流配分の割合は間接的にも調整不可能となる。しかしながら、エンジンの動力を直接的に車両の推進力として用いるパラレルハイブリッド自動車では、エンジンの回転速度は車両の走行状態に依存して変化することとなり、発電機の発電電力を調整する目的のためだけに所望の回転速度に設定することは適わない。
【００１３】
この発明は、上記のような従来技術における問題点を解決するためになされたもので、蓄電デバイスとして直流電源と電気二重層キャパシタを組み合わせた電源装置において、直流電源、電気二重層キャパシタの双方とも充放電動作させつつ、直流電源と電気二重層キャパシタの充放電電力配分、充放電電流配分を任意の割合に制御することで、直流電源に過度な充放電電力をかけたり、充放電電流を流したりすることを防止できる車載用電源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】
【００１４】
この発明に係わる車載用電源装置は、自動車に搭載されて電気負荷との間で電力を授受する電源装置であって、直流電源と、この直流電源の電圧を変換して出力する電圧変換器と、この電圧変換器と電気負荷との間で電気負荷に対して並列に接続される電気二重層キャパシタと、上記電気負荷に印加されている負荷電圧を検出する負荷電圧検出手段と、上記直流電源の電圧を検出する直流電源電圧検出手段、および上記電圧変換器の電圧変換を制御する制御部を備え、上記制御部には、上記負荷電圧検出手段からの負荷電圧情報と、上記直流電源電圧検出手段からの直流電源電圧情報、および、上記電気負荷に流れている負荷電流情報あるいは上記電気二重層キャパシタに流れている電気二重層キャパシタ電流情報あるいは上記電圧変換器に流れている電圧変換器電流情報あるいは上記直流電源に流れている直流電源電流情報のうちの少なくとも１つの電流情報が入力され、上記制御部は、上記入力情報に基づいて、上記直流電源と上記電気二重層キャパシタの入出力電力あるいは入出力電流の目標配分を算出し、この目標配分に従って上記電圧変換器の電圧変換を制御するように構成したものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の車載用電源装置によれば、直流電源、電気二重層キャパシタの双方とも充放電動作させつつ直流電源と電気二重層キャパシタの充放電電力配分、充放電電流配分を任意の割合に制御することができ、直流電源や電気二重層キャパシタに過度な充放電電力をかけたり、充放電電流を流したりすることを防止することができる。これによって、直流電源の要求容量や要求導通電流を低減し、コスト、格納容積、重量を低く抑えた車載用電源装置を得ることができる。
【００１６】
また、特に、直流電源として二次バッテリを用いる場合には、二次バッテリの残存容量に応じて二次バッテリと電気二重層キャパシタとの充放電電力配分、充放電電流配分を動的に任意の割合に制御することで残存容量の変動を制限し、二次バッテリの充放電繰り返しサイクル寿命を延ばすことができる。
このことは、ハイブリッド自動車のように充放電繰り返し回数が多く、また、充放電電力が大きい用途に好適であり、燃費の向上に寄与できる。
【００１７】
上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１を図１〜図７を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一あるいは相当部分を示すものとする。
図１はこの発明の実施の形態１である車載用電源装置のシステムの全体構成を示すブロック図である。図１において、１は車載用電源装置、２は電気負荷、３は直流電源、４は電気二重層キャパシタ、５は電圧変換器、６は制御部、７は負荷電圧検出手段、８は負荷電流検出手段、９は直流電源電圧検出手段である。
【００１９】
車載用電源装置１は、高電位側端子Ｐと低電位側端子Ｎで電気負荷２と接続されており、電気負荷２に電力を供給、あるいは、電気負荷２が発電装置として機能する場合には発電電力を受け入れて充電する。車載用電源装置１は蓄電デバイスとして直流電源３と電気二重層キャパシタ４を備えており、電気二重層キャパシタ４は、高電位側が端子Ｐ、低電位側が端子Ｎに接続されている。
【００２０】
直流電源３は電圧変換器５を介して電気二重層キャパシタ４と並列に接続されており、同様に高電位側端子Ｐと低電位側端子Ｎで電気負荷２と接続される。電圧変換器５は直流電源３の端子電圧(高電位側端子Ｐ０と低電位側端子Ｎ０間の電圧)を所望の電圧に変換する装置であり、直流電源３から電気負荷２への電力供給と、電気負荷２から直流電源３への電力回収の双方向に動作する。
【００２１】
負荷電圧検出手段７は、高電位側端子Ｐと低電位側端子Ｎの端子間電圧、すなわち、電気二重層キャパシタ４の両端電圧を検出し、検出結果の負荷電圧情報を制御部６に伝送する。同様に、負荷電流検出手段８は、車載用電源装置１と電気負荷２の間で充放電を行う際の電流を検出し、また、直流電源電圧検出手段９は、直流電源３の端子電圧を検出し、それぞれ負荷電流情報、直流電源電圧情報として制御部６に伝送する。
【００２２】
制御部６は、直流電源３と電気二重層キャパシタ４の入出力電力あるいは入出力電流の目標配分を算出し、これと負荷電圧情報、負荷電流情報、直流電源電圧情報に基づいて、電圧変換制御信号を生成し電圧変換器５へ出力する。電圧変換器５は電圧変換制御信号に従って電圧の変換を行う。
【００２３】
ここで、直流電源３と電気二重層キャパシタ４の入出力電力あるいは入出力電流の配分は以下の動作原理によって行われる。まず、電気二重層キャパシタ４の充放電には、その端子電圧の変化を伴う。電気二重層キャパシタ４の蓄電電力は以下の式（１）で表される。
【００２４】
【数１】
2008295123.tif 000003
但し、Ｃは電気二重層キャパシタ４の静電容量、Ｖは電気二重層キャパシタ４の端子電圧である。
【００２５】
従って、電気二重層キャパシタ４の端子電圧が放電により初期電圧Ｖ１から終了電圧Ｖ２に変化する場合の放電電力は次式（２）のように表される。
【００２６】
【数２】
2008295123.tif 000004
【００２７】
また、この時、電気二重層キャパシタ４に流れる電流の平均は、以下の式（３)の関係
か
ら、式（４）のように表される。
【００２８】
【数３】
2008295123.tif 000005
【数４】
2008295123.tif 000006
ただし、Ｑは電気二重層キャパシタ４の蓄積電荷、Δt1_2は、電圧Ｖ１からＶ２へ推移する際の経過時間である。
【００２９】
一方、電気負荷２の負荷電流ｉＡは負荷電流検出手段８により検出される。負荷電力ＰＡが既知である場合には、以下の式（５）に従い、算出することもできる。
【００３０】
【数５】
2008295123.tif 000007
【００３１】
電圧変換器５に流れる電流ｉＤは負荷電流ｉＡと電気二重層キャパシタ電流ｉＣの差分であるため、式(３)、式(５)に基づいて以下の式(６)のように表される。
【００３２】
【数６】
2008295123.tif 000008
【００３３】
また、直流電源３に流れる直流電源電流ｉＢは電圧変換器５の変換後電圧、すなわち、負荷電圧Ｖと直流電源３の電圧ＶＢの電圧変換比ＢＲ(＝Ｖ/ＶＢ)を用いて以下の式（７
）のように表される。
【００３４】
【数７】
2008295123.tif 000009
【００３５】
よって、電気二重層キャパシタ４の端子電圧がＶの場合に、その電圧変化率(dV/dt)を
以下の式（８）のように制御すれば、直流電源３に流れる電流を所望値ｉB_refに制御す
ることができる。
【００３６】
【数８】
2008295123.tif 000010
【００３７】
以上のことから、電気二重層キャパシタ４の端子電圧がＶの場合に、その電圧変化率dV/dtを式（８）のように制御すれば、直流電源３に流れる電流を所望値ｉB_refに制御することができる。尚、電気二重層キャパシタ４に流れる電流ｉｃを所望値に制御するためには式（３）に基づいてdV/dtを制御すれば良い。
【００３８】
次に、上述の動作原理に従って、直流電源３と電気二重層キャパシタ４の入出力電力あるいは入出力電流を、目標の配分となるよう制御する制御部６の動作について説明する。図２は制御部６の詳細な構成の一例を示す図である。
図２において、１１は除算器、１２は入出力電力目標配分算出手段、１３は電圧変換器目標電流算出手段、１４は除算器、１５は乗算器、１６は減算器、１７、１８は係数器、１９は直流電源電流帰還補償器、２０は加減算器、２１は制御信号生成部である。
【００３９】
まず、負荷電圧ＶＡと負荷電力ＰＡが制御部６に入力され、除算器１１にてＰＡ/ＶＡ
の演算により負荷電流ｉＡが出力される。尚、図1のように負荷電流検出手段８が備わる
場合は、除算を経ずに負荷電流検出手段８が出力する負荷電流情報を用いると良い。
入出力電力目標配分算出手段１２は、電気負荷２に対する入出力電力を直流電源３と電気二重層キャパシタ４とでどのような分担割合とするかの目標配分を算出する。
続いて、電圧変換器目標電流算出手段１３は、負荷電流ｉＡと目標配分から、電圧変換器目標電流ｉD_refを出力する。また、直流電源電圧ＶBが制御部６に入力され、除算器１４にてＶＢ/ＶＡの演算により電圧変換比ＢＲの逆数が出力される。乗算器１５は電圧変換
比ＢＲの逆数と電圧変換器目標電流ｉD_refとを掛け合わせて、直流電源目標電流ｉB_refとして出力する。
【００４０】
次に減算器１６にて負荷電流ｉＡから直流電源目標電流ｉB_refが減算されて、電気二
重層キャパシタ目標電流ｉC_refが出力され、係数器１５で１/(静電容量Ｃ)倍される。これは、所望の直流電源電流を流すための望ましい電圧変化率dV/dtとなる。さらに現在の
負荷電圧ＶＡに対して、この電圧変化率で負荷電圧、すなわち、電気二重層キャパシタ４の両端電圧が変化するよう、係数器１７の出力を係数器１８にて１/(ΔＴ)倍した上で、
加減算器２０にて現在の負荷電圧ＶＡに加算して目標電圧Ｖrefとなす。
ここでΔＴは電圧変換器５の電圧変換制御信号の離散時間更新周期である。
目標電圧Ｖrefは、現在の負荷電圧ＶＡにおいて望ましい電圧変化率dV/dtで電気二重層キャパシタ４の両端電圧が変化するべく操作される電圧変換器５の変換後の電圧である。
【００４１】
この際、目標電圧Ｖrefは直流電源電流帰還補償器１９の出力を加減算器２０にて減算
することで、直流電源電流ｉＢが直流電源目標電流ｉB_refに追従するよう負帰還の補償
をかける。直流電源電流帰還補償器１９は、図示しない直流電源電流検出手段からの直流電流情報、あるいは、負荷電流ｉＡと図示しない電気二重層キャパシタ電流検出手段からの電気二重層キャパシタ電流情報の差分に基づいて補償量を算出し出力する。
【００４２】
次に、制御信号生成部２１は目標電圧Ｖrefが入力され、電圧変換器５の電圧変換を制
御するための電圧変換制御信号を生成して電圧変換器５へ伝送する。電圧変換器５には種々の形態が有るが、半導体パワー素子のスイッチングにより電圧変換を行うものが主に用いられている。この場合、電圧変換制御信号は、例えばパルス幅変調により半導体パワー素子の導通、非導通を切り替えるゲート駆動信号などとなる。
【００４３】
この車載用電源装置１の動作波形例は、図３、図４に示されるものとなる。
図３は時刻ｔ＝０.０[ｓ]において、車載用電源装置１から電気負荷２へ電力を供給する
方向へ電気負荷２の負荷電力をステップ状に投入した際の動作波形であり、直流電源３に流れる電流を所定値となるよう制御している。
図３(ａ)は負荷電力ＰＡ、図３(ｂ)は負荷電圧ＶＡ、図３(ｃ)は電気負荷２、電気二重層キャパシタ４、電圧変換器５の電気負荷側端子、直流電源３に流れる各電流の波形を示している。ここで、負荷電流ｉＡは電気負荷２に流入する方向を正極性、電気二重層キャパシタ電流ｉＣは電気二重層キャパシタ４から流出する方向を、電圧変換器電流ｉＤは電圧変換器５から電気負荷２へ流出する方向を、直流電源電流ｉＢは直流電源３から流出する方向を各々正極性とする。
【００４４】
図３(ａ)のように時刻ｔ=０．０[ｓ]に負荷電力を０[Ｗ]からＰＡ０[Ｗ]にステップ状
に投入すると、直流電源３と電気二重層キャパシタ４から電力を供給するため、図３(ｂ)の負荷電圧ＶＡは初期電圧ＶＡ０から漸減するよう制御される。負荷電力ＰＡが一定であり負荷電圧ＶＡが減少するため、負荷電流ｉＡはＰＡ＝ＶＡ×ｉＡの関係から図３(ｃ)に示されるように漸増する。負荷電圧ＶＡの変化を調整することで直流電源電流ｉＢは所定値となるよう制御される。電圧変換器電流ｉＤは直流電源電流ｉＢが所定値を保持するのに対し、負荷電圧ＶＡ、すなわち電圧変換器５の電気負荷側端子電圧が減少するため、漸増している。
電気二重層キャパシタ電流ｉＣとして負荷電流ｉＡと電圧変換器電流ｉＤの差分量が流れる。
【００４５】
図４は時刻ｔ=０．０[ｓ]において、電気負荷２が発電装置として機能し、電気負荷２
から車載用電源装置１へ電力を供給する方向へ電気負荷２の負荷電力をステップ状に投入した際の動作波形であり、直流電源３に流れる電流を所定値となるよう制御している。
図４(ａ)は負荷電力ＰＡ、図４(ｂ)は負荷電圧ＶＡ、図４(ｃ)は電気負荷２、電気二重層キャパシタ４、電圧変換器５の電気負荷側端子、直流電源３に流れる各電流の波形を示している。負荷電流ｉＡ、電気二重層キャパシタ電流ｉＣ、電圧変換器電流ｉＤ、直流電源電流ｉＢの極性は図３(ｃ)と同じである。
【００４６】
図４(ａ)のように、時刻ｔ=０．０[ｓ]に負荷電力を０[Ｗ]から−ＰＡ０［Ｗ]にステップ状に投入すると、直流電源３と電気二重層キャパシタ４は電力を回収するため、図４（ｂ）の負荷電圧ＶＡは初期電圧ＶＡ０から漸増するよう制御される。負荷電力(発電電力)ＰＡが一定であり、負荷電圧ＶＡが増加するため、負荷電流ｉＡは、ＰＡ＝ＶＡ×ｉＡの関係から
図４（ｃ）に示されるように漸減する。負荷電圧ＶＡの変化を調整することで直流電源電流ｉＢは所定値となるよう制御される。
電圧変換器電流ｉＤは、直流電源電流ｉＢが所定値を保持するのに対し負荷電圧ＶＡ、すなわち電圧変換器５の電気負荷側端子電圧が増加するため、漸減している。
電気二重層キャパシタ電流ｉＣとして負荷電流ｉＡと電圧変換器電流ｉＤの差分量が流れる。
【００４７】
以上の説明から明らかなように、この発明の車載用電源装置は、直流電源、及び、電気二重層キャパシタの入出力電力あるいは入出力電流が目標配分に従うよう動作する。上記動作波形の説明では、直流電源電流ｉＢが一定の場合を例示したが、これに限らず電気二
重層キャパシタ電流ｉＣが一定であっても良い。また直流電源電流ｉＢと電気二重層キャパシタ電流ｉＣは任意の配分に設定され、この配分は適宜変化する特性であっても良い。さらに、直流電源電流ｉＢと電気二重層キャパシタ電流ｉＣは常に同極性である必要はなく、異なる極性であっても良い。
【００４８】
尚、上記実施の形態１で例示した動作、構成要素は、この発明を実現するための一例であって、本発明の範囲内に在る限り、別な動作、構成要素によって実現しても良い。
例えば、負荷電流ｉＡを検出する代わりに電気二重層キャパシタ電流ｉＣを検出しても良い。
図５は、図１に示される車載用電源装置１において、負荷電流検出手段８の代わりに電気二重層キャパシタ電流検出手段２５を備えるものであり、電気二重層キャパシタ４が充放電する電流を検出し制御部６に伝送する。制御部６内で、電圧変換器目標電流算出手段１３が負荷電流ｉＡの代わりに電気二重層キャパシタ電流ｉＣが入力されて電圧変換器目標電流ｉD_refを算出する。また、直流電源電流帰還補償器１９は目標配分、負荷電流ｉＡ
、及び、帰還情報として電気二重層キャパシタ電流ｉＣを入力して補償量を算出し出力する。
【００４９】
また、図６は図１に示される車載用電源装置１において、負荷電流検出手段８の代わりに電圧変換器電流検出手段２６を備えるものであり、電圧変換器５が入出力する電流を検出し、制御部６に伝送する。制御部６内で直流電源電流帰還補償器１９は目標配分、負荷電流、及び、帰還情報として電圧変換器電流ｉＤを入力して補償量を算出し出力する。
【００５０】
別の構成として図７に示されるものもある。図７は図１に示される車載用電源装置１において、負荷電流検出手段８の代わりに直流電源電流検出手段２７を備えるものであり、直流電源３が充放電する電流を検出し、制御部６に伝送する。制御部６内で直流電源電流帰還補償器１９は帰還情報として直流電源電流ｉＢを入力して補償量を算出し出力する。
【００５１】
尚、負荷電流検出手段８、電気二重層キャパシタ電流検出手段２５、電圧変換器電流検出手段２６、直流電源電流検出手段２７の具備は排他的でなく組み合わせて備えていても良い。また、いずれの検出手段も物理的に電流を検出するものに限らず、別の情報に基づいて推定演算するものであって良い。また、本発明における電気二重層キャパシタは車載用電気負荷に対して蓄電デバイスとして機能する大容量キャパシタを意味しており、厳密な意味で正電極、負電極ともに電気二重層を生成する物理現象を利用したキャパシタに限定されない。これに類する大容量キャパシタであれば、本発明の車載用電源装置として適用可能である。
【００５２】
以上のように、この発明の実施の形態１の車載用電源装置によれば、直流電源、電気二重層キャパシタの双方とも充放電動作させつつ、直流電源と電気二重層キャパシタの充放電電力配分、充放電電流配分を任意の割合に制御することができ、直流電源に過度な充放電電力をかけたり、充放電電流を流したりすることを防止することができる。
これによって、直流電源の要求容量や要求導通電流を低減し、コスト、格納容積、重量を低く抑えた車載用電源装置を得ることができる。
【００５３】
また、電気負荷に印加している電圧と、少なくとも電気負荷に流れる電流、電気二重層キャパシタに流れる電流、電圧変換器に流れる電流、直流電源に流れる電流のいずれか1
つ以上を検出して、直流電源、電気二重層キャパシタの入出力電力あるいは入出力電流の目標配分を算出し、これに従って電圧変換器の電圧変換を制御するため、より正確に直流電源に過度な充放電電力をかけたり、充放電電流を流したりすることを防止できる。
【００５４】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２について、図８〜図１２を参照して説明する。
図８は実施の形態２の車載用電源装置のシステムの全体構成を示すブロック図である。
なお、図８において図１、図７と同一の符号を付したものは、同一または相当部分を示す。
この図８に示す実施の形態２の電源装置は、直流電源が二次バッテリ３ｂであって、車載用電源装置１内に直流電源電流検出手段２７、蓄電状態検出手段３１、二次バッテリ温度検出手段３２、電気二重層キャパシタ温度検出手段３３を備えることを除いて、図1の
車載用電源装置1に関する構成を示すブロック図と同一構成であるため、同一部分の動作
説明は省略する。
【００５５】
図８において、二次バッテリ３ｂは電気二重層キャパシタ４と組み合わされ、車載用電源装置１の電力供給元、電力回収先として動作する。
ここで、二次バッテリ３ｂは一般的に図９に示すように、繰り返し充放電を行う使用方法(サイクルユース)において、保有する電気容量に対して放電量が多ければ多いほど満充電時の電気容量が減少し、劣化が進行することとなる。
図９の横軸は放電深度(ＤＯＤ：Discharge Of Depth)であり、所有電気容量に対して放電した電気量の比を示している。所有電気容量に対して充電している電気量の比を示す残存容量(ＳＯＣ)とは対称の関係にある。縦軸は繰り返し充放電によって電気容量が初期容量に対し一定倍率まで減少するまでのサイクル数である。車載用電源装置の耐久性として、充放電サイクルが所定回数に達するまでは電気容量の減少を初期容量に対し一定倍率までに留めたいという要求があり、このときの充放電回数が要求寿命(サイクル数)Ｎｒとなる。図９の特性線において、サイクル寿命として要求寿命Ｎｒ[ｃｙｃ]以上の充放電繰り返し回数を見込めるのは、放電深度(ＤＯＤ)がＤａ[％]以下の場合であり、従って、Ｄａ[
％]を超えて過度に放電することは寿命確保の点から適切でない。
【００５６】
図１０は図９の放電深度(ＤＯＤ)対サイクル寿命の特性について、二次バッテリ温度をパラメータとして図示したものであり、図９と同じく横軸は放電深度(ＤＯＤ)、縦軸はサイクル寿命である。図１０のように二次バッテリ温度が高い程、同一充放電サイクル数を確保可能な放電深度(ＤＯＤ)は浅く(放電量が少なく)なる。即ち、要求寿命Ｎｒ[ｃｙｃ]以上の回数を見込めるのは、二次バッテリ温度が２５[℃]の場合でＤａ１[％]まで、４５[℃]の場合でＤａ２[％]まで、６５[℃]の場合でＤａ３[％]までとなる。
【００５７】
これらの二次バッテリのサイクル寿命に関する特性から、二次バッテリ３ｂの寿命を確保するためにはバッテリの放電量が、バッテリ温度によって変化する許容値を超えないよう制限する、言い換えれば、バッテリ残存容量が許容値以下に低下しないよう制限する必要が有る。
【００５８】
これらに基づき、図８の車載用電源装置１は次のように動作する。
まず、直流電源電圧検出手段９が検出する二次バッテリ電圧情報、直流電源電流検出手段２７が検出する二次バッテリ電流情報、二次バッテリ温度検出手段３２が検出する二次バッテリ温度情報が、それぞれ蓄電状態検出手段３１に入力される。蓄電状態検出手段３１は、これらの情報に基づいて公知のバッテリ残存容量(ＳＯＣ)推定手法により、蓄電状態として残存容量(ＳＯＣ)を検出し、制御部６に伝送する。また、図示していないが、二次バッテリ電圧情報、二次バッテリ電流情報、二次バッテリ温度情報が制御部６にも伝送される。
【００５９】
制御部６内では残存容量(ＳＯＣ)、及び、二次バッテリ電圧情報、二次バッテリ電流情報、二次バッテリ温度情報に基づいて、要求寿命Ｎｒ［ｃｙｃ］を確保するよう二次バッテリ３ｂの残存容量(ＳＯＣ)に適合して二次バッテリ３ｂと電気二重層キャパシタ４の適切な入出力電力あるいは入出力電流の目標配分を設定し、この目標配分に従うべく電圧変
換器５の電圧変換を制御する。
この時の残存容量(ＳＯＣ)対入出力電力配分の一例を図１１に示す。図１１は横軸を二次バッテリ残存容量(ＳＯＣ)、縦軸を入出力電力配分とした特性図であり、入出力電力配分は入出力電力全体の内で二次バッテリが占める割合を百分率で表現している。
特性線は残存容量として望ましい値付近を頂点とした、上に凸の曲線で表現される。
いま、車載用電源装置として入力(充電)電力と出力(放電)電力が同程度要求される用途を仮定し、望ましい残存容量を６０[％]近傍で示している。この望ましい残存容量の値は二次バッテリが低温であるほど低ＳＯＣ値へ、高温であるほど高ＳＯＣ値へスライドする。これは、図１０の要求寿命を確保できる二次バッテリ温度毎の放電深度(ＤＯＤ)が、低温であるほど深く、高温であるほど浅くなる性質、すなわち、低温であれば低ＳＯＣ値で動作させても良いが、高温であれば高ＳＯＣ値で動作させないと劣化が進行し耐久寿命を確保しづらくなることへの対策を反映したものである。また、残存容量として望ましい値付近から外れて行くにつれ、入出力電力配分値を下げて二次バッテリの残存容量が変化するのを妨げるよう設定されている。
【００６０】
また、入出力電流配分に基づいて電圧変換器５の電圧変換を制御する一例として、次の場合がある。図１２は車載用電源装置１への入出力電力が増加すると入出力電流が増加する特性を、負荷電圧Ｖが一定の場合で代表して示したものである。
尚、実際には、車載用電源装置の電力入力時には電気二重層キャパシタ４が充電することで負荷電圧Ｖは上昇し、電力出力時には電気二重層キャパシタ４が放電することで負荷電圧Ｖは下降し、これに対応して入出力電流の大小も変化するが、車載用電源装置１の入出力電力に対して電気二重層キャパシタ４の充放電電力が占める割合によっても負荷電圧の上昇、下降度合いは異なり、入出力電流の大小度合いも異なるため、負荷電圧Ｖが一定と仮定して図示している。
【００６１】
図１２に示されるように、車載用電源装置１への入出力電力が増加すると入出力電流(
の絶対量)も増加するが、二次バッテリ３ｂの要求寿命を確保するため、許容放電深度を
超えた過度な放電を避け、また、充放電繰り返しサイクル数が増えるのを防止するため充電も制限するのが望ましい。このことから、二次バッテリ３ｂの充放電電流(の絶対量)に上限を設け、車載用電源装置１の入出力電力が増加しても二次バッテリ３ｂの充放電電流が上限内に制限されるよう、入出力電力が増加していく場合に入出力電流の目標配分において二次バッテリの分担割合が相対的に低下するよう設定する。この目標配分に基づいて制御部６が電圧変換器５の電圧変換を制御することで、二次バッテリ３ｂの劣化進行を防止して要求寿命を確保する。
【００６２】
以上のようにこの発明の実施の形態２の車載用電源装置によれば、直流電源として二次バッテリを用いる場合に、二次バッテリ、電気二重層キャパシタの入出力電力あるいは入出力電流の目標配分を算出し、これに従って電圧変換器の電圧変換を制御する。
このため、二次バッテリの入出力電力あるいは入出力電流を所望値に設定できることから、過充電、過放電の状態を回避して二次バッテリの劣化進行を抑え、寿命を延ばすことができる。
【００６３】
また、二次バッテリの蓄電状態を検出して、この蓄電状態に基づいて二次バッテリの入出力電力あるいは入出力電流を調整するため、より緻密に残存容量の変動量を制限でき、効果的に二次バッテリの寿命を延ばすことができる。
【００６４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３について、図８および図１３〜図１８を参照して説明する。
図８は実施の形態３のシステムの全体構成を示すブロック図であって、この実施の形態３は、制御部６の動作が一部異なることを除いて、実施の形態２のシステムの全体構成と同
一である。したがって、実施の形態２と同一の動作をする部分については適宜説明を省略する。
ここで、実施の形態３の動作の説明に先立ち、先ず、基礎となる二次バッテリ、及び、電気二重層キャパシタの温度による特性変動に関して説明する。
【００６５】
図１３は、二次バッテリの放電に関する一般的な特性を表したものであり、残存容量（ＳＯＣ）に対する重量パワー密度の特性を、バッテリ温度が２５[℃]と−２０[℃]の場合で図示している。図１３に示すように、残存容量が低い場合に、重量パワー密度は小さく同一バッテリモジュールから放電可能な電力は小さい。一方、残存容量が高い場合に、重量パワー密度は大きく同一バッテリモジュールから放電可能な電力は大きくなる。
また、二次バッテリ温度が低く−２０[℃]の場合は、バッテリ温度が室温相当の２５[℃]の場合に比べて重量パワー密度が極端に小さい値となり、放電可能な電力は小さくなる。このように、二次バッテリの放電能力は残存容量(ＳＯＣ)に依存して変化し、また、温度によって大きく変化する特性である。
【００６６】
図１４は、二次バッテリの充電に関する一般的な特性を表したものであり、残存容量(
ＳＯＣ)に対する重量パワー密度の特性をバッテリ温度が２５[℃]と−２０[℃]の場合で
図示している。図１４に示すように、残存容量が低い場合に重量パワー密度は大きく同一バッテリモジュールに充電可能な電力は大きい。残存容量が高い場合に重量パワー密度は小さく同一バッテリモジュールに充電可能な電力は小さくなる。また、二次バッテリ温度が低く−２０[℃]の場合は、バッテリ温度が室温相当の２５[℃]の場合に比べて重量パワー密度が極端に小さい値となり、充電可能な電力は小さくなる。
上記放電能力の場合と同様に、二次バッテリの充電能力は残存容量(ＳＯＣ)に依存して変化し、また、温度によって大きく変化する特性である。図１３と図１４の特性から、特性線の交点となる残存容量のポイントを除いて一般的に充電能力と放電能力は非対称となる。
【００６７】
次に、図１５は電気二重層キャパシタの内部抵抗に関する一般的な特性を表したものであり、電気二重層キャパシタ温度に対する内部抵抗の特性を図示している。
図１５に示すように、内部抵抗は高温時よりも低温時の方が高く、温度が上昇するにつれて緩やかに低下する特性である。温度変化に対する内部抵抗変化の勾配は緩やかであり、内部抵抗の温度変化は少ない。
また、図１６は電気二重層キャパシタの静電容量に関する一般的な特性を表したものであり、電気二重層キャパシタ温度に対する静電容量の変化率を示している。
電気二重層キャパシタ温度が室温相当の２５[℃]の場合を基準とすると、低温側と高温側で静電容量は低下するが、最大の容量変化率ΔＣａ[％]でも数パーセントであり、静電容量の温度による変化は非常に少ない。内部抵抗の温度変化と静電容量の温度変化が共に少ないことから、電気二重層キャパシタの充放電能力の温度変化は少なく、二次バッテリの充放電能力の温度変化に相対して無視できる程度となる。
【００６８】
以上の二次バッテリの充電能力、放電能力の非対称性、温度による変化、残存容量による変化と、電気二重層キャパシタの充放電能力の対称性、温度によって変化しない特性に基づいて、実施の形態３の車載用電源装置は次のように動作する。
まず、蓄電状態検出手段３１は、二次バッテリ電圧情報、二次バッテリ電流情報、二次バッテリ温度情報が入力されて、これらの情報に基づいて公知のバッテリ残存容量(ＳＯＣ)推定手法により、蓄電状態として残存容量（ＳＯＣ)を検出して制御部６に伝送する。
さらに、制御部６は電気二重層キャパシタ温度検出手段３３が検出する電気二重層キャパシタ温度情報、負荷電圧検出手段７が検出する負荷電圧情報、負荷電流検出手段８が検出する負荷電流情報を入力する。
【００６９】
制御部６は、これら入力された情報に基づいて、二次バッテリ３ｂと電気二重層キャパシタ４の入出力電力あるいは入出力電流の目標配分を設定する。
図１７は、入出力電流の目標配分を設定する際に反映する二次バッテリ３ｂの残存容量（ＳＯＣ)対許容出力(放電)電流の特性を、温度をパラメータとして図示したものである。
これは図１１に示される耐久寿命を確保するための残存容量、及び、二次バッテリ温度に基づく目標入出力電力配分の特性に対して、図１３に示される二次バッテリの放電能力の温度による変化特性、残存容量による変化特性を加味したものであり、図１１で図示される、上に凸の特性曲線の頂点が、図１７ではより残存容量が高い領域にシフトするものである。これは図１３での残存容量(ＳＯＣ)が高いほど放電能力が向上する特性と、低温となればなるほど放電能力が低下する特性を反映している。
【００７０】
図１８は図１７と同様な考えの基に、入出力電流の目標配分を設定する際に反映する二次バッテリ３ｂの残存容量(ＳＯＣ)対許容入力(充電)電流の特性を、温度をパラメータとして図示したものである。これは図１１に示される耐久寿命を確保するための残存容量、及び、二次バッテリ温度に基づく目標入出力電力配分の特性に対して、図１４に示される二次バッテリの充電能力の温度による変化、残存容量による変化特性を加味したものであり、図１１で図示される、上に凸の特性曲線の頂点が、図１８ではより残存容量が低い領域にシフトするものである。これは図１４での残存容量(ＳＯＣ)が高いほど充電能力が低下する特性と、低温となればなるほど充電能力が低下する特性を反映している。
【００７１】
さらに、図１７と図１８の特性線は、ある特定の一点の残存容量での場合を除いて、多くの領域で同一残存容量値であっても充電能力と放電能力が非対称である(相異がある)ことから、その電流の絶対値が放電時と充電時で異なる。尚、充電と放電は二次バッテリ電流情報あるいは負荷電流情報の極性によって判別ができる。
【００７２】
また、これらの動作とは別に、一般的に電気二重層キャパシタ４を高温で動作させると劣化が進行し、耐久性が低下するという性質がある。このため、電気二重層キャパシタ温度が高温となり所定閾温度に達する場合に、電気二重層キャパシタの温度上昇要因となる充放電時の内部抵抗による発熱を抑えるよう、入出力電流を低下させて対策する。
すなわち、電気二重層キャパシタが高温となる場合に、目標入出力電力配分あるいは目標入出力電流配分を、電気二重層キャパシタの分担が低下するように更新設定する。
【００７３】
以上の説明のように、この実施の形態３においては、二次バッテリの充放電能力が温度、残存容量により変動する性質に適合して二次バッテリと電気二重層キャパシタの目標入出力電力配分、目標入出力電流配分を設定して動作させる。これにより、二次バッテリの温度、残存容量が変動しても、この変動の影響を緩和し、二次バッテリと電気二重層キャパシタが複合した車載用電源装置として適切に性能を引き出すことができる。すなわち、二次バッテリは高温時に比べ低温時に充放電能力が低下するが、低温時には二次バッテリの入出力電力あるいは入出力電流の分担割合を減らすよう設定することで、二次バッテリの温度変化がある場合にも、電気負荷への電力供給や電気負荷が発電装置として機能する場合の電気負荷からの電力回収の性能を保持することができる。
さらに、二次バッテリの温度変化とこれによる充放電能力の変動に対応して、目標入出力電力配分、目標入出力電流配分を設定し動作させるため、繰り返し充放電に対する要求寿命の確保について信頼性を向上できる。また、電気二重層キャパシタが高温時に、電気二重層キャパシタの入出力電力あるいは入出力電流の分担割合を減らすよう設定することで、内部抵抗による発熱を低減し、加熱して劣化が進行するのを防止するよう動作するため、電気二重層キャパシタの耐久寿命の確保についても信頼性を向上できる。
【００７４】
さらに、負荷電流の極性に基づいて直流電源、電気二重層キャパシタの入出力電力あるいは入出力電流の目標配分を算出するため、直流電源や電気二重層キャパシタの充電特性
と放電特性が異なる場合であっても、充電時と放電時とで直流電源、電気二重層キャパシタの電力配分、電流配分を切り替えることで、電源装置として見た場合の充電特性と放電特性の非対称性を低減することができる。これは、直流電源として充電特性と放電特性の非対称性が著しい鉛バッテリを適用した場合に、特に有効となる。
【００７５】
尚、二次バッテリ温度検出手段３２、電気二重層キャパシタ温度検出手段３３は物理的に温度を検出するものに限らず、別の情報に基づいて推定演算するものであって良い。
【００７６】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４について、図１９〜図２１を参照して説明する。
図１９、図２０は実施の形態４によるシステムの全体構成及び電気推進装置に関する電力、動力の流れの方向を示す図であり、内燃機関と回転機を動力源とするハイブリッド自動車の電力源として車載用電源装置1を適用したものである。
図１９は車両が前進中で電気推進装置が駆動状態である場合を、図２０は車両が前進中で電気推進装置が制動状態である場合を示している。
図１９、図２０において、１は車載用電源装置、３５はインバータ、３６は回転機、３７は内燃機関、３８は変速機、３９は減速ギヤ、４０は差動ギヤ、４１はドライブシャフト、４２は駆動輪である。
【００７７】
図１９を用いて動作を説明する。
車両の動力源として回転機３６の出力軸と内燃機関３７の出力軸が変速機３８を介して結合されている。回転機３６と内燃機関３７からの動力は合算され減速ギヤ３９を経て回転力として差動ギヤ４０に伝達される。回転力はさらにドライブシャフト４１を経て駆動輪４２に伝わり、車両が走行することとなる。車両が定速、あるいは加速走行する場合に、回転機３６はインバータ３５を介して電力源である車載用電源装置１からの電力の供給を受け、車両が走行する際の走行抵抗力に打ち勝って走行、加速しようとするための駆動力を発生する。この時の電力、駆動力の流れは図中の矢印の示す方向となる。
【００７８】
一方、車両が減速走行する場合は図２０に示されるようになる。
すなわち、車両が減速する場合の制動力は駆動輪４２からドライブシャフト４１、差動ギヤ４０、減速ギヤ３９、変速機３８を経て、回転機３６に伝わる。この制動力によって回転機３６は発電機として動作し、電力を発電する。発電された電力はインバータ３５を経て車載用電源装置１に充電される。この時の制動力、電力の流れは図中の矢印の示す方向となる。
【００７９】
このように、車両の定速/加速、減速走行によって車載用電源装置１は放電と充電に動
作が切り替わる。車両の定速/加速、減速走行は高い頻度で繰り返され、また、走行状態
、運転者の意思によって決定されるものであり、これに対応して車載用電源装置１は充放電動作を行わなければならない。
特に直流電源として二次バッテリが用いられる場合は、車量の加減速エネルギーに相当する大電力の充放電での残存容量（ＳＯＣ）変化への対応、バッテリの温度変化による充放電特性(能力)の変動への対応、及び、繰り返し充放電サイクル数増加に対する寿命の確保が重要となる。
これに対し、二次バッテリと電気二重層キャパシタの入出力電力あるいは入出力電流を所望の目標配分に制御する本発明の手法は対策として効果的である。
【００８０】
なお、本実施の形態４では、電気負荷がハイブリッド自動車のインバータ及び回転機である場合について説明したが、別の電気推進装置であっても良い。例えば、回転機のみを動力源とする電気自動車や燃料電池車、複数の駆動輪対の内、一方の駆動輪対が内燃機関との間で動力伝達し、他方の駆動輪対が回転機との間で動力伝達するものなどが考えられ
る。いずれも、車両の定速/加速、減速走行が高い頻度で繰り返され、これに呼応して充
放電動作することにおいて、車載用電源装置に同様な懸念が有り、その対策としてこの発明は効果的である。
【００８１】
以上のように、実施の形態４によれば、二次バッテリの残存容量の変動を低減することができるため、電気負荷が車両の電気推進装置であって、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車やこれに類する車両に適用される場合に、車両の加速、減速の度に車載用電源装置からの放電、充電が繰り返されて充放電サイクル数が増大することとなっても、車両の駆動能力、回生制動能力を低減する必要が無いため、二次バッテリの劣化の進行を防止しつつ、低燃費(高効率)で車両を運行することができる。
【００８２】
なお、上述した、実施の形態１から実施の形態４においては、直流電源３、電気二重層キャパシタ４、電圧変換器５が図１に示される接続で構成される車載用電源装置１に基づいて説明したが、本発明の範囲内に在る限り、別な接続で構成されていても良い。
例えば、図２１に示される接続での構成であっても、直流電源と電気二重層キャパシタの入出力電力あるいは入出力電流を目標配分となるよう電圧変換器の電圧を制御することで得られる本発明の効果は同様である。なお、図２１において、図１との同一符号は、同一部分を示し、詳細説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明の実施の形態1における車載用電源装置のシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態1における制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態1における入出力電流配分の制御動作を説明する波形図である。
【図４】この発明の実施の形態1における入出力電流配分の制御動作を説明する波形図である。
【図５】この発明の実施の形態1における車載用電源装置のシステムの他の一例の全体構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態1におけるシステムの他の一例の全体構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１におけるシステムの他の一例の全体構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態２における車載用電源装置のシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図９】二次バッテリの繰り返し充放電サイクル寿命の特性を示す特性図である。
【図１０】二次バッテリの繰り返し充放電サイクル寿命の特性を示す特性図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における目標入出力電力配分の例を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態２における目標入出力電流配分の例を示す図である。
【図１３】二次バッテリの放電時の重量パワー密度特性を示す特性図である。
【図１４】二次バッテリの充電時の重量パワー密度特性を示す特性図である。
【図１５】電気二重層キャパシタの内部抵抗特性を示す特性図である。
【図１６】電気二重層キャパシタの静電容量変化率特性を示す特性図である。
【図１７】この発明の実施の形態３における二次バッテリの許容出力(放電)電流特性を示す特性図である。
【図１８】この発明の実施の形態３における二次バッテリの許容入力(充電)電流特性を示す特性図である。
【図１９】この発明の実施の形態4におけるシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図２０】この発明の実施の形態4におけるシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図２１】この発明の直流電源と電気二重層キャパシタと電圧変換器の別な接続構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  車載用電源装置、２  電気負荷、３  直流電源、３ｂ  二次バッテリ、
４  電気二重層キャパシタ、５  電圧変換器、６  制御部、７負荷電圧検出手段、
８  負荷電流検出手段、９  直流電源電圧検出手段、１１  除算器、
１２  入出力電力目標配分算出手段、１３  電圧変換器目標電流算出手段、
１４  除算器、１５  乗算器、１６  減算器、１７、１８  係数器、
１９  直流電源電流帰還補償器、２０  加減算器、２１  制御信号生成部、
２５  電気二重層キャパシタ電流検出手段、２６  電圧変換器電流検出手段、
２７  直流電源電流検出手段、３１  蓄電状態検出手段、
３２  二次バッテリ温度検出手段、３３  電気二重層キャパシタ温度検出手段、
３５  インバータ、３６  回転機、３７  内燃機関、３８  変速機、３９  減速ギヤ、
４０  差動ギヤ、４１  ドライブシャフト、４２  駆動輪。
【図１】
2008295123.tif 000011
【図２】
2008295123.tif 000012
【図３】
2008295123.tif 000013
【図４】
2008295123.tif 000014
【図５】
2008295123.tif 000015
【図６】
2008295123.tif 000016
【図７】
2008295123.tif 000017
【図８】
2008295123.tif 000018
【図９】
2008295123.tif 000019
【図１０】
2008295123.tif 000020
【図１１】
2008295123.tif 000021
【図１２】
2008295123.tif 000022
【図１３】
2008295123.tif 000023
【図１４】
2008295123.tif 000024
【図１５】
2008295123.tif 000025
【図１６】
2008295123.tif 000026
【図１７】
2008295123.tif 000027
【図１８】
2008295123.tif 000028
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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