(57)【要約】【課題】蓄電部を急速に充電できる蓄電装置を提供することを目的とする。【解決手段】主電源１５と負荷１７の間に接続された蓄電装置１１において、蓄電装置１１は主電源１５に接続された充電回路１９、および主電源電圧検出回路２１と、複数の蓄電素子３１からなり充電回路１９の出力に接続された蓄電部２９と、蓄電部２９に接続された切替スイッチ３３と、充電回路１９、主電源電圧検出回路２１、および切替スイッチ３３が接続された制御部４１とを備え、蓄電素子３１の直列接続数（Ｎ）は、蓄電素子３１が全て正常で蓄電部２９が満充電時に、各蓄電素子３１にはその定格電圧より低い電圧が印加されるような数とし、制御部４１は使用終了時に切替スイッチ３３をオフにして蓄電部２９に蓄えられた電力を保持し、起動時に充電回路１９により蓄電部２９を満充電電圧まで充電するようにした。【選択図】図１
2008289271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源と負荷の間に接続され、前記主電源の電圧（Ｖｂ）が既定下限値以下になった時に、あらかじめ蓄えた電力を前記負荷に供給する蓄電装置であって、
前記蓄電装置は、前記主電源に接続された充電回路、および主電源電圧検出回路と、
直列、または直並列接続された複数の蓄電素子からなり、前記充電回路の出力に接続された蓄電部と、
前記蓄電部に接続された切替スイッチと、
前記主電源電圧検出回路にアノードを、前記負荷にカソードを接続した第１ダイオードと、
前記切替スイッチの出力にアノードを、前記負荷にカソードを接続した第２ダイオードと、
前記充電回路、主電源電圧検出回路、および切替スイッチが接続された制御部とを備え、
前記蓄電素子の直列接続数（Ｎ）は、前記蓄電素子が全て正常で前記蓄電部が満充電時に、前記各蓄電素子にはその定格電圧より低い電圧が印加されるような数とし、
前記制御部は使用終了時に前記切替スイッチをオフにして前記蓄電部に蓄えられた電力を保持し、起動時に前記充電回路により前記蓄電部を満充電電圧まで充電するようにした蓄電装置。
【請求項２】
前記蓄電素子がキャパシタからなるとともに、
前記直列接続数（Ｎ）は、前記蓄電素子が全て正常で前記蓄電部が満充電時に、前記各蓄電素子に印加される電圧が水電解電圧以下になるような数とした請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
放電抵抗器と放電スイッチの直列接続構成を有し、前記各蓄電素子の両端、または並列接続された前記蓄電素子を一まとめにした各蓄電素子群の両端に接続された放電部と、
前記各蓄電素子の両端、または前記各蓄電素子群の両端に接続されたショートスイッチと、
前記各蓄電素子同士、または前記各蓄電素子群同士の接続点、および前記蓄電部と前記充電回路の接続点に接続された蓄電素子電圧検出回路と、
前記蓄電部に接続された放電回路と、
前記蓄電部に設けた温度センサとを備え、
前記放電スイッチ、ショートスイッチ、蓄電素子電圧検出回路、放電回路、および温度センサが前記制御部に接続された構成を有し、
前記制御部は起動時に、前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が既定電圧以下であれば前記充電回路を制御して前記蓄電部の充電を、前記既定電圧より大きければ前記放電回路を制御して前記蓄電部の放電を、それぞれ行い、
前記充電、または前記放電を中断した前後における前記各蓄電素子電圧検出回路で求めた電圧差と、充電時、または放電時の電流値（Ｉ）から、前記各蓄電素子、または前記各蓄電素子群の内部抵抗値（Ｒｉ）を求め、
充電中、または放電中の、前記各蓄電素子同士、または前記各蓄電素子群同士の接続点における前記各蓄電素子電圧検出回路で求めた電圧変化率と、前記電流値（Ｉ）から、前記各蓄電素子、または前記各蓄電素子群の容量値（Ｃｉ）を求め、
前記温度センサの出力から前記蓄電部の温度（Ｔ）を求め、
前記内部抵抗値（Ｒｉ）、または前記容量値（Ｃｉ）が、前記温度（Ｔ）における劣化限界値に至っていれば劣化蓄電素子、または劣化蓄電素子群と判断し、
前記劣化蓄電素子、または前記劣化蓄電素子群に接続された前記放電スイッチをオンにして前記劣化蓄電素子、または前記劣化蓄電素子群を放電し、
放電完了時に前記劣化蓄電素子、または前記劣化蓄電素子群の両端に接続された前記ショートスイッチをオンにする判断動作を、全ての前記蓄電素子、または前記蓄電素子群に対して行った後、
前記蓄電部を満充電電圧まで充電するようにした請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記蓄電素子、または前記蓄電素子群が劣化したと判断する毎に前記蓄電素子の前記直列接続数（Ｎ）を１づつ減算し、
前記直列接続数（Ｎ）が最低直列接続数を下回れば劣化信号を出力するようにした請求項３に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主電源の電圧低下時に蓄電部から電力を供給する補助電源としての蓄電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への配慮や燃費向上のために停車時にエンジン駆動を停止するアイドリングストップ機能を搭載した自動車（以下、車両という）が市販されている。このような車両は使用中に断続的に大電流を消費するスタータが駆動すると一時的にバッテリの電圧が下がる。その結果、オーディオやカーナビゲーション等の他の負荷への供給電圧も下がり、その動作が不安定になる可能性があった。
【０００３】
また、車両の制動についても、従来の機械的な油圧制御から電気的な油圧制御への各種車両制動システムの提案がなされてきているが、バッテリが異常になった時、車両制動システムが動作しなくなる等の可能性があった。
【０００４】
これらに対し、一時的なバッテリの電圧低下時に負荷に十分な電力を供給したり、バッテリ異常時に車両制動システムに電力を供給するための補助電源としての車両用の蓄電装置が、例えば下記特許文献１に提案されている。なお、特許文献１は蓄電装置の内、特にバッテリ異常時に車両制動システムの電子制御部へ電力を供給する電源バックアップユニットとして示されている。
【０００５】
図８はこのような蓄電装置のブロック回路図である。電力を蓄える蓄電素子には例えば大容量の電気二重層キャパシタが用いられ、これを複数個接続して蓄電部としてのキャパシタユニット１０１が構成されている。キャパシタユニット１０１には、その充電、放電を制御する充電回路１０３、および放電回路１０５が接続されている。充電回路１０３と放電回路１０５はマイコン１０７によって制御されている。マイコン１０７にはバッテリ異常を検出するための電圧検出手段１０９が接続され、電圧検出手段１０９には異常時にキャパシタユニット１０１の電力を供給するＦＥＴスイッチ１１１が接続されている。
【０００６】
このようにして構成された電源バックアップユニットとしての蓄電装置１１３はバッテリ１１５と電子制御部１１７の間に接続されており、イグニションスイッチ１１９によって起動、停止するように制御されている。
【０００７】
電子制御部１１７は車両制動システムであるので、安全確保のためにバッテリ１１５が異常になっても電子制御部１１７を駆動させ続けなければならない。そこで、バッテリ１１５の異常を電圧検出手段１０９が検出すれば、ＦＥＴスイッチ１１１をオンにしてキャパシタユニット１０１の電力を電子制御部１１７に供給することで、バッテリ１１５の異常に対応している。また、車両の使用終了時には、キャパシタユニット１０１の劣化を抑制するために、放電回路１０５によってキャパシタユニット１０１に蓄えられた電力を放電している。
【０００８】
なお、このような蓄電装置は、負荷として車両制動システムの電子制御部１１７だけでなく、アイドリングストップ車のオーディオやカーナビゲーションに適用してもよい。この場合は、アイドリングストップ後のスタータ駆動による主電源（バッテリ１１５）の一時的な電圧低下時に、キャパシタユニット１０１の電力を負荷に供給することで、負荷の動作を継続することができる。
【特許文献１】特開２００５−２８９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の蓄電装置によると、確かにバッテリ１１５の異常時に電子制御部１１７を駆動させ続けたり、バッテリ１１５の一時的な電圧低下時にオーディオ等の負荷を駆動させ続けることができるのであるが、キャパシタユニット１０１の寿命を延ばすため使用終了時にキャパシタユニット１０１の蓄電電力を放電している。従って、再起動時にキャパシタユニット１０１を満充電する必要があるが、そのためには数分程度の時間がかかってしまうという課題があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、キャパシタユニット１０１を急速に充電できる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】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、主電源と負荷の間に接続され、前記主電源の電圧（Ｖｂ）が既定下限値以下になった時に、あらかじめ蓄えた電力を前記負荷に供給するものであり、前記蓄電装置は、前記主電源に接続された充電回路、および主電源電圧検出回路と、直列、または直並列接続された複数の蓄電素子からなり、前記充電回路の出力に接続された蓄電部と、前記蓄電部に接続された切替スイッチと、前記主電源電圧検出回路にアノードを、前記負荷にカソードを接続した第１ダイオードと、前記切替スイッチの出力にアノードを、前記負荷にカソードを接続した第２ダイオードと、前記充電回路、主電源電圧検出回路、および切替スイッチが接続された制御部とを備え、前記蓄電素子の直列接続数（Ｎ）は、前記蓄電素子が全て正常で前記蓄電部が満充電時に、前記各蓄電素子にはその定格電圧より低い電圧が印加されるような数とし、前記制御部は使用終了時に前記切替スイッチをオフにして前記蓄電部に蓄えられた電力を保持し、起動時に前記充電回路により前記蓄電部を満充電電圧まで充電するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蓄電装置によれば、蓄電部の満充電時における各蓄電素子の電圧は定格電圧より低くなるので、そのままの状態で切替スイッチをオフにして放置しても蓄電素子の寿命には大きく影響しない。従って、使用終了時に蓄電部の蓄電電力を放電する必要がなくなる。その結果、再起動時には蓄電部が最初から満充電に近い状態であるので、すぐに満充電にすることができる。ゆえに、従来の放電し切った状態から充電する場合に比べ急速に満充電にすることができる蓄電装置を実現できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、蓄電装置をアイドリングストップ車に適用した場合について述べる。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における蓄電装置のブロック回路図である。図２は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の起動時のフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の使用時のフローチャートである。なお、図１の太線は電力系配線を、細線は信号系配線をそれぞれ示す。
【００１５】
図１において、蓄電装置１１は主電源１５と負荷１７との間に接続されている。主電源１５はバッテリであり、図示していないが大電流を断続的に消費するスタータも接続されている。また、負荷１７はオーディオやナビゲーション等の補機である。
【００１６】
蓄電装置１１は次の構成を有する。まず、主電源１５の出力には充電回路１９と、主電源１５の電圧Ｖｂを検出する主電源電圧検出回路２１が接続されている。充電回路１９は後述する蓄電部の電圧Ｖｃを検出しながら、定電流、または定電圧で設定電圧まで充電する機能を有する。さらに、検出した電圧Ｖｃを出力する機能も有する。また、主電源電圧検出回路２１の電力系配線（太線）の入力側と出力側は同電圧になるよう接続されている。
【００１７】
充電回路１９の出力には蓄電部２９が接続されている。蓄電部２９は主電源１５の電力を蓄えるために複数（本実施の形態１では１２個）の蓄電素子３１を直列に接続した構成とした。従って、蓄電素子３１の直列接続数Ｎは１２になる。また、蓄電素子３１には定格電圧が約２．４Ｖの電気二重層キャパシタを用いた。ここで、負荷１７は通常時に出力電圧１４Ｖの主電源１５に接続されているので、蓄電部２９の満充電電圧も１４Ｖとしている。従って、蓄電素子３１は１２個直列に接続されているので、蓄電部２９が満充電時の各蓄電素子３１の両端電圧は約１．１７Ｖ（≒１４Ｖ／１２個）となり、蓄電素子３１の定格電圧（約２．４Ｖ）の半分以下の低い電圧が印加されることになる。これを換言すれば、蓄電素子３１の直列接続数Ｎは、蓄電素子３１が全て正常で蓄電部２９が満充電電圧（１４Ｖ）時に、各蓄電素子３１にはその定格電圧（約２．４Ｖ）より低い電圧（本実施の形態１では１．１７Ｖであり、これは水電解電圧１．２３Ｖ以下）が印加されるような数、すなわち、Ｎ＝１２としている。このような蓄電部２９の構成により、補助電源として必要な電力を賄っている。なお、各蓄電素子３１に印加される電圧が、定格電圧や水電解電圧よりも低くなるようにしている理由は後述する。
【００１８】
蓄電部２９の出力には切替スイッチ３３が接続されている。切替スイッチ３３は外部からオンオフ制御が可能な構成を有し、本実施の形態１ではＦＥＴを用いた。
【００１９】
主電源電圧検出回路２１の出力には、主電源電圧検出回路２１側にアノードを、負荷１７側にカソードをそれぞれ接続した第１ダイオード３７が設けられている。また、切替スイッチ３３の出力には、切替スイッチ３３側にアノードを、負荷１７側にカソードをそれぞれ接続した第２ダイオード３９が設けられている。なお、第１ダイオード３７、および第２ダイオード３９は、主電源１５の電力と蓄電部２９の電力の相互逆流を防止する役割を有する。
【００２０】
充電回路１９、主電源電圧検出回路２１、および切替スイッチ３３は信号系配線で制御部４１にも接続されている。制御部４１はマイクロコンピュータから構成されており、蓄電装置１１の全体の動作を制御している。すなわち、制御部４１は充電回路１９の出力から蓄電部２９の電圧Ｖｃを、また主電源電圧検出回路２１の出力から主電源１５の電圧Ｖｂをそれぞれ読み込む。また、制御部４１は充電回路１９に充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信することで充電回路１９の制御を行うとともに、切替スイッチ３３に切替スイッチオンオフ信号Ｖｏｆを送信することで切替スイッチ３３のオンオフ制御を行う。また、制御部４１は車両側制御回路（図示せず）とデータ信号ｄａｔａの送受信を行うことで互いに交信する機能を有している。
【００２１】
次に、このような蓄電装置１１の動作について、まず起動時における動作を図２のフローチャートにより説明する。なお、制御部４１はメインルーチン（図示せず）から必要に応じて様々なサブルーチンを実行することにより全体の動作を行うソフトウエア構成としているので、図２に示すフローチャートをサブルーチンの形態で示した。以後同様に、全てのフローチャートをサブルーチンの形態で示す。
【００２２】
車両のイグニションスイッチ（図示せず）がオンになり、蓄電装置１１が起動すると、制御部４１はまず切替スイッチ３３をオフにする（ステップ番号Ｓ１１）。これにより、蓄電部２９を充電する電力が負荷１７に供給されることを防ぐ。次に、充電回路１９により蓄電部２９の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ１３）。この電圧Ｖｃと設定電圧を比較する（Ｓ１５）。なお、設定電圧（満充電電圧）は前記したように１４Ｖとした。もし、電圧Ｖｃが設定電圧未満であれば（Ｓ１５のＹｅｓ）、制御部４１は充電回路１９に対して充電を行うよう充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信する（Ｓ１７）。その結果、主電源１５の電力が充電回路１９により制御されて蓄電部２９に供給され充電が行われる。この後は、Ｓ１３に戻って電圧Ｖｃの読み込み以降の動作を繰り返す。
【００２３】
電圧Ｖｃが設定電圧以上であれば（Ｓ１５のＮｏ）、蓄電部２９の充電が完了したことになるので、制御部４１は蓄電部２９の電圧Ｖｃが設定電圧を維持するように充電回路１９に対して充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信する（Ｓ１９）。これにより、充電回路１９は定電圧制御となる。蓄電部２９は設定電圧を維持した状態でアイドリングストップによる主電源１５の電圧Ｖｂの低下に備える。その後、図２のサブルーチンを終了する。
【００２４】
蓄電装置１１の起動時には上記のようにして充電回路１９により蓄電部２９を満充電電圧まで充電するのであるが、後述するように使用終了時に蓄電部２９の電力を積極的に放電しないので、起動時には電力が保持された状態である。その蓄電量は蓄電装置１１を放置している時間や温度により変化する。すなわち、放置時間が長いほど蓄電素子３１の内部抵抗値に起因した自己放電量が増え、蓄電量が減少する。また、温度が低いほど蓄電素子３１の内部抵抗値が大きくなるので自己放電量が増え、蓄電量が減少する。従って、放置時間や温度の影響等で起動時の蓄電部２９の蓄電量は変化するものの、あらかじめ電力が蓄えられた状態であるので、従来のように使用終了時に放電し切ってしまう場合に比べ、蓄電部２９を満充電する時間は短くなる。特に、車両の使用を終了して短時間後に再起動する場合等は、自己放電による蓄電量の減少がほとんどないため、再起動時にはほぼ直ぐに蓄電部２９を満充電にすることができる。従って、極めて急速な充電が可能となる。
【００２５】
次に、通常の使用時における動作を図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
車両の使用中はメインルーチンから適宜（例えば既定時間毎に）図３のサブルーチンが実行される。この時、主電源１５の正常時は蓄電部２９から負荷１７への不要な電力供給を避けるために、切替スイッチ３３はオフになっている。
【００２７】
図３のサブルーチンが実行されると、まず制御部４１は主電源１５の電圧Ｖｂを主電源電圧検出回路２１から読み込む（Ｓ２１）。次に、電圧Ｖｂと既定下限値を比較する（Ｓ２３）。ここで、既定下限値は負荷１７を動作させるための最低電圧（本実施の形態１では１０．５Ｖ）とした。もし、電圧Ｖｂが既定下限値より大きければ（Ｓ２３のＮｏ）、主電源１５は正常な電圧を出力しているので、そのまま図３のサブルーチンを終了する。
【００２８】
一方、電圧Ｖｂが既定下限値以下であれば（Ｓ２３のＹｅｓ）、例えばアイドリングストップを終了し、主電源１５がスタータを駆動しているため、負荷１７を動作させられないほど電圧低下を起こしていることになる。この場合は、制御部４１が切替スイッチ３３をオンにする（Ｓ２５）。具体的には切替スイッチオンオフ信号Ｖｏｆをオン信号として制御部４１から切替スイッチ３３に送信する。これにより、蓄電部２９の電力が図１の放電経路と書かれた矢印の方向に流れ、負荷１７に供給される。この時、第１ダイオード３７のアノード電圧（＝主電源１５の電圧）がカソード電圧（＝蓄電部２９により負荷１７に印加される電圧）より小さいので、第１ダイオード３７はオフになり、蓄電部２９の電力が主電源１５に供給されることはない。従って、蓄電部２９の電力は負荷１７にのみ供給されることになる。これにより、負荷１７は動作し続けられる。
【００２９】
次に、制御部４１はＳ２１と同様にして主電源１５の電圧Ｖｂを読み込み（Ｓ２７）、電圧Ｖｂの監視を行う。もし、電圧Ｖｂが既定下限値以下のままであれば（Ｓ２９のＮｏ）、Ｓ２７に戻って、電圧Ｖｂの監視を継続する。一方、スタータの駆動が完了する等により、電圧Ｖｂが既定下限値より大きい電圧に戻れば（Ｓ２９のＹｅｓ）、再び主電源１５の電力で負荷１７を動作させることができるので、切替スイッチ３３をオフにする（Ｓ３１）。これにより、蓄電部２９からの電力供給が停止するので、第２ダイオード３９のカソード側電圧が低下するが、主電源１５の電圧Ｖｂは既定下限値以上に回復しているので、第１ダイオード３７のアノード電圧がカソード電圧より高くなり、第１ダイオード３７がオンになる。その結果、主電源１５の電力が再び負荷１７に供給される。
【００３０】
次に、制御部４１は放電した蓄電部２９を再度満充電するために以下の動作を行う。まず、充電回路１９により蓄電部２９の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ３３）。次に、電圧Ｖｃと設定電圧を比較する（Ｓ３５）。なお、設定電圧は図２のＳ１５と同様に１４Ｖである。もし、電圧Ｖｃが設定電圧未満であれば（Ｓ３５のＹｅｓ）、制御部４１は充電回路１９に対して充電を行うよう充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信する（Ｓ３７）。これにより、主電源１５の電力が充電回路１９により制御されて蓄電部２９に供給され、充電が行われる。この後は、Ｓ３３に戻って電圧Ｖｃの読み込み以降の動作を繰り返す。
【００３１】
電圧Ｖｃが設定電圧以上であれば（Ｓ３５のＮｏ）、蓄電部２９の充電が完了したことになるので、制御部４１は蓄電部２９の電圧Ｖｃが設定電圧を維持するように充電回路１９に対して充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信する（Ｓ３９）。これにより、充電回路１９は定電圧制御となる。蓄電部２９は設定電圧を維持した状態で次のアイドリングストップによる主電源１５の電圧Ｖｂの低下に備える。その後、図３のサブルーチンを終了する。
【００３２】
以上の動作をまとめると、通常の使用時に蓄電装置１１は、主電源１５の電圧Ｖｂが既定下限値以下になった時に、あらかじめ蓄電部２９に蓄えた電力を負荷１７に供給する動作を行っている。
【００３３】
次に、車両の使用を終了した時の蓄電装置１１の動作について説明する。なお、この動作についてはフローチャートを示さずに説明する。
【００３４】
イグニションスイッチ（図示せず）をオフにすることにより、車両の使用が終了すると、制御部４１は切替スイッチ３３をオフにして動作を終了する。これにより、充電回路１９の動作が停止するとともに、切替スイッチ３３がオフであるので、蓄電部２９は他の電力系配線から断たれた状態となる。従って、蓄電部２９に蓄えられた電力はそのまま保持されることになる。この時の各蓄電素子３１の両端電圧は正常時で前記したように約１．１７Ｖであり、定格電圧（２．４Ｖ）の半分以下の電圧である。
【００３５】
ここで、本実施の形態１の蓄電素子３１に用いた電気二重層キャパシタは、一般に放置時の両端電圧が高いほど寿命が短くなり、低くなれば指数関数的に寿命が長くなる傾向を有する。従って、各蓄電素子３１の両端電圧が、その定格電圧より低い電圧になるようにすれば、蓄電素子３１の長寿命化が図れる。ここで、蓄電素子３１を車両の寿命と同程度にするには定格電圧のおよそ半分の電圧であれば十分なので、蓄電素子３１の両端電圧が蓄電部２９を満充電しても定格電圧のおよそ半分の電圧になるようにすれば、蓄電素子３１の電圧はそれ以上高くならず、車両の寿命までは蓄電装置１１を十分に使用できる。このような蓄電素子３１の両端電圧とするために、前記したように蓄電素子３１の直列接続数Ｎを必要最低限の数（ここでは蓄電部２９の出力電圧１４Ｖを定格電圧２．４Ｖの蓄電素子３１で得るために、６個となる）の２倍に増やしている。
【００３６】
さらに、本実施の形態１では蓄電部２９の満充電時に各蓄電素子３１の両端電圧が水電解電圧（１．２３Ｖ）以下になるように、蓄電素子３１の直列接続数Ｎを決定している。すなわち、上記より出力電圧１４Ｖ、直列接続数Ｎ＝１２個であるので、蓄電素子３１の１個あたりの両端電圧は１．１７Ｖ（＝１４Ｖ／１２個）となり、水電解電圧１．２３Ｖ以下である。これにより、車両非使用時において、電気二重層キャパシタに用いている有機系電解液に含まれる水分の電気分解を抑制することができる。従って、水電解電圧より高い電圧で放置する場合に比べ、電気二重層キャパシタの長寿命化が図れる。
【００３７】
また、常に定格電圧のおよそ半分の電圧に維持しても蓄電部２９の寿命は車両寿命程度まで十分得られるため、使用終了時に蓄電部２９の放電を行わないようにしている。その結果、前記したように再起動時にはすでに蓄電部２９が満充電電圧に近い電圧となっているので、満充電時間を著しく短縮することができる。
【００３８】
これらのことから、使用終了時には切替スイッチ３３がオンであればオフにするだけの実質的に極めて単純な動作でよいことになる。
【００３９】
以上の構成、動作により、蓄電素子３１の寿命を車両寿命と同程度にするような両端電圧となるように蓄電素子３１の直列接続数Ｎを増やし、使用終了時に蓄電部２９の放電を行わないようにすることで、再起動時にはすでに蓄電部２９が満充電電圧に近い電圧となっているので、完全放電された状態から満充電する場合に比べ、極めて急速な充電が可能となる蓄電装置を実現できる。
【００４０】
なお、本実施の形態１では蓄電部２９の電力を負荷１７に供給する時は、蓄電部２９の電圧制御を特に行っていないので、蓄電部２９の電圧Ｖｃは経時的に低下していく。このような挙動を示しても、アイドリングストップ後のスタータ動作時間は数秒程度と短いので、電圧Ｖｃはすぐには負荷１７の動作下限電圧（１０．５Ｖ）に至らず、負荷１７が動作し続けられる。しかし、動作電圧範囲が狭い負荷１７の場合は前記した電圧挙動が許容されないことがある。この場合は、図１に示した放電経路に出力電圧を安定化するためのＤＣ／ＤＣコンバータをさらに設けてもよい。これにより、回路構成が若干複雑になるものの、負荷１７には安定した電圧を出力することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電素子を直列接続した場合のブロック回路図である。図５は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の起動時のフローチャートである。図６は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電素子の内部抵抗値と容量値を計算するフローチャートである。図７は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電素子を直並列接続した場合のブロック回路図である。なお、図４と図７の太線は電力系配線を、細線は信号系配線をそれぞれ示す。
【００４２】
図４において、図１と同じ構成要素には同じ番号を付して詳細な説明を省略する。すなわち、本実施の形態２の構成上の特徴は以下の通りである。
【００４３】
１）各蓄電素子３１の両端に放電部５１を接続した。放電部５１は放電抵抗器５３と放電スイッチ５５を直列に接続した構成を有する。従って、放電スイッチ５５をオンにすると、放電部５１が接続された蓄電素子３１が放電抵抗器５３によって放電される。
【００４４】
２）各蓄電素子３１の両端には、さらにショートスイッチ５７を接続した。
【００４５】
３）各蓄電素子３１同士の接続点、および蓄電部２９と充電回路１９の接続点に蓄電素子電圧検出回路５９を接続した。蓄電素子電圧検出回路５９は例えば前記接続点とグランドの間に２個の抵抗器を直列に接続し、その中点電圧を出力する構成としている。これにより、制御部４１に内蔵したＡＤコンバータ（図示せず）に入力可能な電圧出力に変換している。
【００４６】
４）蓄電部２９の出力に放電回路６１を接続した。放電回路６１は蓄電素子３１を全て同時に放電する。
【００４７】
５）蓄電部２９に温度センサ６３を設けた。温度センサ６３は温度によって抵抗値が変化するサーミスタや白金測温体、または温度によって起電圧が変化する熱電対等が適用できるが、本実施の形態２では感度の大きいサーミスタを使用した。
【００４８】
６）放電スイッチ５５のオンオフ制御を行うための放電用マルチプレクサ６５を各放電スイッチ５５と接続した。放電用マルチプレクサ６５はオンオフ制御の対象となる放電スイッチ５５をいずれか１つだけ選択する機能を有する。
【００４９】
７）各蓄電素子電圧検出回路５９の出力を電圧検出用マルチプレクサ６７に接続した。電圧検出用マルチプレクサ６７は各蓄電素子電圧検出回路５９の出力のいずれか１つを選択して出力する機能を有する。
【００５０】
８）放電スイッチ５５、および蓄電素子電圧検出回路５９は、それぞれ放電用マルチプレクサ６５、および電圧検出用マルチプレクサ６７を介して制御部４１に接続され、ショートスイッチ５７、放電回路６１、および温度センサ６３は直接制御部４１に接続される。
【００５１】
上記以外の構成は実施の形態１と同じである。なお、本実施の形態２においても蓄電部２９を蓄電素子３１の１２個直列構成としたので、直列接続数Ｎは１２である。また、上記の追加構成要素に対する制御部４１の制御は以下の通りである。
【００５２】
まず、温度センサ６３の温度出力は温度信号Ｔとして読み込んでいる。次に、蓄電素子電圧検出回路５９の出力電圧Ｖ１〜Ｖｎ（本実施の形態２ではｎ＝１２）は、電圧選択信号Ｖｓｅｌを電圧検出用マルチプレクサ６７に送信して蓄電素子電圧検出回路５９の出力をいずれか１つ選択し、その出力電圧Ｖｉ（ｉ＝１〜１２）を蓄電素子電圧信号Ｖｉとして読み込んでいる。放電部５１の制御については放電スイッチ選択信号Ｓｓｅｌを放電用マルチプレクサ６５に送信して放電スイッチ５５のいずれか１つを選択し、選択した放電スイッチ５５のオンオフを放電スイッチオンオフ信号ＨＬにより制御する。ショートスイッチ５７のオンオフ制御については制御部４１から直接各ショートスイッチ５７に対しショートスイッチオンオフ信号ＯＦ１〜ＯＦｎ（ｎ＝１２）を送信することで行う。なお、ショートスイッチ５７は複数を同時にオンにする場合があるので、１つしか選択できないマルチプレクサを用いずに直接制御部４１でオンオフ制御を行っている。
【００５３】
次に、本実施の形態２の蓄電装置１１の動作を説明する。
【００５４】
まず、車両を起動する時の動作について図５を用いて説明する。イグニションスイッチ（図示せず）をオンにすることにより、車両が起動すると、制御部４１は図５のサブルーチンを実行する。なお、このサブルーチンの実行中は蓄電部２９から負荷１７への電力供給を禁止するようメインルーチンが制御している。
【００５５】
図５のサブルーチンが実行されると、制御部４１はまず計算フラグＣＦを０にしてクリアする。なお、計算フラグＣＦは後述する図６のサブルーチン（蓄電素子３１の合成内部抵抗値Ｒａｉと合成容量値Ｃａｉの計算ルーチン）を一度でも実行したか否かを示すフラグで、実行すれば１になる。次に、切替スイッチ３３をオフにするよう切替スイッチオンオフ信号Ｖｏｆを送信する。さらに、充電回路１９を介して蓄電部２９の電圧Ｖｃを読み込む（以上、Ｓ１０１）。
【００５６】
次に、電圧Ｖｃと既定電圧を比較する（Ｓ１０３）。ここで、既定電圧について説明する。本実施の形態２では起動時に、後述する動作により各蓄電素子３１の劣化を判断するが、その場合に蓄電部２９を定電流Ｉで充電、または放電を行う必要がある。しかし、実施の形態１と同様に、蓄電部２９は使用終了時に放電を行わないので、起動時には電力が蓄えられた状態である。その蓄電量は実施の形態１で説明した通り、蓄電装置１１の放置時間や温度によって変化し、起動時の蓄電量が満充電状態に近ければ、さらに充電する電力量は少なくて済むが、自己放電が進行していれば起動時に充電を行わなければならない。従って、後者の場合は定電流Ｉでの充電を行うことができるが、前者の場合はほとんど充電ができない。このことから、前者の場合については蓄電部２９に蓄電されている電力の一部を定電流Ｉで放電するように制御している。
【００５７】
以上より、蓄電部２９が満充電に近ければ定電流放電を、自己放電が進行していれば定電流充電を行うようにしているが、充電と放電のいずれを行うかを判断するために既定電圧を設定している。すなわち、蓄電部２９の電圧Ｖｃが既定電圧より大きければ蓄電量が多いと判断し放電を、既定電圧以下であれば蓄電量が少ないと判断し充電を、それぞれ行う。ここで、既定電圧は満充電電圧（１４Ｖ）の半分である７Ｖとした。この値はそれに限定されるものではないが、既定電圧が高すぎると充電動作が行われる可能性が大きくなるので、定電流Ｉでの充電中に満充電電圧を超えてしまい、かえって蓄電素子３１を劣化させる場合がある。一方で既定電圧が低すぎると放電動作が行われる可能性が大きくなるので、定電流Ｉでの放電中に完全放電してしまい、再度満充電するために時間がかかってしまう場合がある。これらを踏まえ、蓄電素子３１の過充電や完全放電の可能性をできるだけ低減するため、既定電圧を満充電電圧の半分近傍とすることが望ましい。
【００５８】
ここで、図５のＳ１０３に戻って、もし電圧Ｖｃが前記既定電圧（７Ｖ）より大きければ（Ｓ１０３のＹｅｓ）、放電フラグＤＦを１にする（Ｓ１０５）。放電フラグＤＦは定電流Ｉで放電を行う場合に１に、充電を行う場合に０になる。これにより、放電フラグＤＦの値により充放電のいずれが行われているかを判断することができる。次に、放電回路６１に対して定電流Ｉで蓄電部２９の電力を放電するように放電制御信号Ｄｃｏｎｔを送信する（Ｓ１０７）。これにより、蓄電部２９の定電流放電が開始される。その後は後述するＳ１１３にジャンプする。
【００５９】
一方、電圧Ｖｃが既定電圧以下であれば（Ｓ１０３のＮｏ）、放電フラグＤＦを０にして（Ｓ１０９）、充電回路１９に対して定電流Ｉで主電源１５の電力を蓄電部２９に充電するように充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信する（Ｓ１１１）。これにより、蓄電部２９の定電流充電が開始される。
【００６０】
次に、充電、または放電（以下、充放電という）を開始して既定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１１３）。ここで、既定時間を待つ理由は、充放電開始直後の充放電電流が不安定で、後述する蓄電素子３１の合成内部抵抗値Ｒａｉと合成容量値Ｃａｉの計算に必要な蓄電素子３１の電圧Ｖｉの読み込み誤差が大きくなるためである。本実施の形態２では充放電電流が安定する約１０秒を既定時間とした。既定時間が経過していなければ（Ｓ１１３のＮｏ）、Ｓ１１３に戻って既定時間の経過を待つ。
【００６１】
既定時間が経過すれば（Ｓ１１３のＹｅｓ）、蓄電素子３１の番号ｉを１にする（Ｓ１１５）。なお、番号ｉは制御部４１に内蔵したメモリを使用しており、本実施の形態２では蓄電素子３１が１２個であるので、番号ｉはｉ＝１〜１２のいずれかの値になる。Ｓ１１５ではこれから各蓄電素子３１の劣化を順番に判断していくので、最初の蓄電素子３１の番号である１をｉに代入している。
【００６２】
次に、番号ｉが劣化した蓄電素子３１の番号であるか否かを判断する（Ｓ１１７）。ここで、各蓄電素子３１は後述するように劣化判断が行われており、もし劣化していれば、その蓄電素子３１の番号を制御部４１に内蔵したメモリに記憶している。従って、Ｓ１１７の時点で番号ｉの蓄電素子３１が既に劣化しているか否かを判断していることになる。
【００６３】
もし、番号ｉが劣化した蓄電素子３１の番号であれば（Ｓ１１７のＹｅｓ）、後述するようにその蓄電素子３１に接続されたショートスイッチ５７がオンになっているので、合成内部抵抗値Ｒａｉと合成容量値Ｃａｉを計算する必要がない。そこで、計算フラグＣＦの値を判断し（Ｓ１１９）、もしＣＦ＝０であれば（Ｓ１１９のＹｅｓ）一度も合成内部抵抗値Ｒａｉと合成容量値Ｃａｉの計算を行っていないので、そのまま後述するＳ１３３にジャンプする。また、ＣＦ＝１であれば（Ｓ１１９のＮｏ）、番号ｉ−１の蓄電素子３１における合成内部抵抗値Ｒａｉ−１と合成容量値Ｃａｉ−１の値を、番号ｉの蓄電素子３１における合成内部抵抗値Ｒａｉと合成容量値Ｃａｉに代入する（Ｓ１２１）。これは、番号ｉの蓄電素子３１に接続したショートスイッチ５７がオンであれば、Ｒａｉ、Ｃａｉの値はＲａｉ−１、Ｃａｉ−１の値と等しくなるからである。その後、後述するＳ１３３にジャンプする。
【００６４】
ここでＳ１１７に戻って、番号ｉが劣化した蓄電素子３１の番号でなければ（Ｓ１１７のＮｏ）、その蓄電素子３１は劣化していないことになる。そこで、番号ｉの蓄電素子３１の正極側に接続された蓄電素子電圧検出回路５９の出力電圧Ｖｉを後述する図６のサブルーチンに示すように様々なタイミングで読み込むことにより、番号ｉから番号ｎ（ここではｎ＝１２）までの合成内部抵抗値Ｒａｉと合成容量値Ｃａｉを計算する。具体的には、まずＲａｉとＣａｉの計算を行うので、計算フラグＣＦを１にする（Ｓ１２３）。次に、合成内部抵抗値Ｒａｉ、合成容量値Ｃａｉの計算サブルーチン（図６）を実行する（Ｓ１２５）。
【００６５】
ここで、図６のサブルーチンについて詳細を説明する。なお、このサブルーチンの実行条件は蓄電部２９が定電流Ｉで充放電されている時であるとする。
【００６６】
図６のサブルーチンが実行されると、制御部４１は番号ｉの蓄電素子３１に接続された蓄電素子電圧検出回路５９の出力電圧Ｖｉを選択するよう電圧検出用マルチプレクサ６７を制御し、電圧検出用マルチプレクサ６７経由で電圧Ｖｉを読み込み（Ｓ２０１）、直ちに電圧Ｖｉの値を制御部４１のメモリに設定した変数Ｖｃａに記憶する（Ｓ２０３）。その後、放電フラグＤＦの値を判断し（Ｓ２０５）、もしＤＦ＝１であれば（Ｓ２０５のＹｅｓ）、蓄電部２９は放電中なので放電回路６１を停止するように放電制御信号Ｄｃｏｎｔを送信する（Ｓ２０７）。その後、Ｓ２１１にジャンプする。一方、ＤＦ＝１でなければ（Ｓ２０５のＮｏ）、蓄電部２９は充電中なので充電回路１９を停止するように充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信する（Ｓ２０９）。充放電が停止した状態で、制御部４１は再び電圧検出用マルチプレクサ６７経由で蓄電素子電圧検出回路５９の出力電圧Ｖｉを読み込み（Ｓ２１１）、直ちに電圧Ｖｉの値を制御部４１のメモリに設定した変数Ｖｃｂに記憶する（Ｓ２１３）。
【００６７】
次に、放電フラグＤＦの値を判断し（Ｓ２１５）、もしＤＦ＝１であれば（Ｓ２１５のＹｅｓ）、蓄電部２９は放電中であったので放電回路６１を再起動するように放電制御信号Ｄｃｏｎｔを送信する（Ｓ２１７）。その後、Ｓ２２１にジャンプする。一方、ＤＦ＝１でなければ（Ｓ２１５のＮｏ）、蓄電部２９は充電中であったので充電回路１９を再起動するように充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信する（Ｓ２１９）。このような動作により、定電流Ｉでの充放電を一時的に中断し、その前後の電圧ＶｉをＶｃａ、およびＶｃｂとして求めている。なお、放電回路６１、または充電回路１９を停止している時間はＳ２１３で電圧Ｖｉを安定して読み込める時間があればよいので、本実施の形態２では余裕をみて約０．１秒とした。
【００６８】
次に、ここまでで得られた値により、番号ｉから番号ｎまでの蓄電素子３１の合成内部抵抗値Ｒａｉを計算する（Ｓ２２１）。具体的には、充放電の中断前後の電圧差（＝｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜）は合成内部抵抗値Ｒａｉと充放電電流Ｉの積で表されることから、Ｒａｉ＝｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜／Ｉで求められる。なお、充放電は定電流Ｉで行っているため、Ｉの値は既知である。
【００６９】
次に、制御部４１は定電流Ｉで充放電を行っている状態において、任意のタイミングで電圧検出用マルチプレクサ６７を経由して番号ｉの蓄電素子３１の正極に接続された蓄電素子電圧検出回路５９の出力電圧Ｖｉを読み込み（Ｓ２２３）、直ちに電圧Ｖｉの値を変数Ｖｃａに記憶する（Ｓ２２５）。その後、既定時間幅ｔが経過したか否かを判断する（Ｓ２２７）。既定時間幅ｔは電圧変化率を求めるために約０．１秒とした。なお、理想的には定電流充放電であるため既定時間幅ｔは極めて短くてもよいが、前記したように安定して電圧を検出するために約０．１秒としている。既定時間幅ｔが経過していなければ（Ｓ２２７のＮｏ）、再びＳ２２７に戻って既定時間幅ｔが経過するまで待つ。既定時間幅ｔが経過すれば（Ｓ２２７のＹｅｓ）、再び電圧検出用マルチプレクサ６７経由で蓄電素子電圧検出回路５９の出力電圧Ｖｉを読み込み（Ｓ２２９）、電圧Ｖｉの値を変数Ｖｃｂに記憶する（Ｓ２３１）。
【００７０】
次に、ここまでで得られた値により、番号ｉから番号ｎまでの蓄電素子３１の合成容量値Ｃａｉを計算する（Ｓ２３３）。具体的には、充放電時の電圧変化率（＝｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜／ｔ）と充放電電流値Ｉ（既知）から、Ｃａｉ＝Ｉ・ｔ／｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜で求められる。その後、図６のサブルーチンを終了する。
【００７１】
ここで図５に戻り、Ｓ１２５で図６のサブルーチンを実行することにより、番号ｉから番号ｎまでの蓄電素子３１の合成内部抵抗値Ｒａｉと合成容量値Ｃａｉが求められたので、番号ｉ−１の蓄電素子３１単品の内部抵抗値Ｒｉ−１と容量値Ｃｉ−１を求める。具体的には、まず番号ｉが１であるか否かを判断する（Ｓ１２７）。番号ｉが１ならば蓄電部２９の全体の合成内部抵抗値Ｒａ１と合成容量値Ｃａ１が求められたに過ぎず、次の番号ｉ＋１（＝２）から番号ｎまでの蓄電素子３１の合成内部抵抗値Ｒａ２と合成容量値Ｃａ２を求めなければ、番号１の蓄電素子３１単品の内部抵抗値Ｒ１と容量値Ｃ１を計算できない。そこで、番号ｉが１ならば（Ｓ１２７のＹｅｓ）、番号ｉを１だけ加算して（Ｓ１２９）、Ｓ１１７に戻る。これにより、番号２以降の蓄電素子３１の合成内部抵抗値Ｒａｉと合成容量値Ｃａｉを順次計算する。
【００７２】
一方、番号ｉが１でなければ（Ｓ１２７のＮｏ）、番号ｉ−１の蓄電素子３１単品の内部抵抗値Ｒｉ−１と容量値Ｃｉ−１を計算する（Ｓ１３１）。具体的には１つ前の番号ｉ−１の合成内部抵抗値Ｒａｉ−１と合成容量値Ｃａｉ−１がわかっているので、内部抵抗値Ｒｉ−１についてはＳ１２５で求めた合成内部抵抗値Ｒａｉと、既知の合成内部抵抗値Ｒａｉ−１との差で求めることができる。すなわち、Ｒｉ＝（Ｒａｉ−１）−Ｒａｉとなる。容量値Ｃｉ−１については、等価回路的にはＳ１２５で求めた合成容量値Ｃａｉの蓄電素子に容量値Ｃｉ−１の蓄電素子を直列に接続した時の合成容量値が既知の合成容量値Ｃａｉ−１となることから求めることができる。計算式は最終的にＣｉ−１＝Ｃａｉ・Ｃａｉ−１／（Ｃａｉ−Ｃａｉ−１）となる。これらの計算により番号ｉ−１の蓄電素子３１単品の内部抵抗値Ｒｉ−１と容量値Ｃｉ−１を得る。このようにＳ１３１の時点では１つ前の番号ｉ−１の蓄電素子３１単品における内部抵抗値Ｒｉ−１と容量値Ｃｉ−１が求められる。
【００７３】
次に、番号ｉが最後の値ｎであるか否かを判断する（Ｓ１３３）。もし、番号ｉがｎでなければ（Ｓ１３３のＮｏ）、Ｓ１２９にジャンプして順次蓄電素子３１単品の内部抵抗値Ｒｉ−１と容量値Ｃｉ−１を求める。
【００７４】
一方、番号ｉがｎならば（Ｓ１３３のＹｅｓ）、番号ｎがこの時点で劣化している蓄電素子３１の番号であるか否かを判断する（Ｓ１３５）。もし番号ｎが劣化した蓄電素子３１の番号であれば（Ｓ１３５のＹｅｓ）、番号ｎの蓄電素子３１に接続されたショートスイッチ５７はオンであるので、その内部抵抗値Ｒｎと容量値Ｃｎを求める必要はない。そこで、次のステップ（Ｓ１３９）にジャンプする。番号ｎが劣化した蓄電素子３１の番号でなければ（Ｓ１３５のＮｏ）、その蓄電素子３１は劣化していない。この場合、Ｓ１２５で求めたＲａｉ、Ｃａｉ（ここではｉ＝ｎ）は、番号ｎの蓄電素子３１単品の内部抵抗値Ｒｎ、容量値Ｃｎとそれぞれ等しいことになる。そこで、Ｒａｎの値をＲｎに、Ｃａｎの値をＣｎに代入する（Ｓ１３７）。
【００７５】
ここまでの動作で、劣化していない全ての蓄電素子３１単品の内部抵抗値Ｒｉと容量値Ｃｉが得られたので、次に各蓄電素子３１の劣化判断を行う。まず、温度センサ６３より蓄電部２９の温度Ｔを読み込む（Ｓ１３９）。その後、放電フラグＤＦが１であるか否かを判断する（Ｓ１４１）。もし、ＤＦ＝１であれば（Ｓ１４１のＹｅｓ）蓄電部２９が放電中なので、放電回路６１を停止する（Ｓ１４３）。その後、後述するＳ１４７にジャンプする。一方、ＤＦ＝１でなければ（Ｓ１４１のＮｏ）蓄電部２９が充電中なので、充電回路１９を停止する（Ｓ１４５）。このようにＳ１４３やＳ１４５で充放電を停止する理由は、いずれかの蓄電素子３１が劣化していた場合に、これまでその蓄電素子３１に蓄えられた電力を優先して放電するためである。なお、劣化判断や放電方法については後述する。
【００７６】
次に、各蓄電素子３１の劣化を判断するため、まず番号ｉに１を代入する（Ｓ１４７）。その後、番号ｉが劣化した蓄電素子３１の番号であるか否かを判断する（Ｓ１４９）。もし、番号ｉが劣化した蓄電素子３１の番号であれば（Ｓ１４９のＹｅｓ）、以下に述べる劣化判断をする必要がないので、後述するＳ１７５にジャンプする。
【００７７】
番号ｉが劣化した蓄電素子３１の番号でなければ（Ｓ１４９のＮｏ）、次のようにして番号ｉの蓄電素子３１の劣化判断を行う。
【００７８】
蓄電素子３１は劣化が進行するに伴って、内部抵抗値Ｒｉが上昇し、容量値Ｃｉが下がる。従って、あらかじめ劣化限界（蓄電装置１１として使用できる最低限度の状態）に達した時の内部抵抗値と容量値（これらを以下、劣化限界値という）を求めておき、現在の内部抵抗値Ｒｉ、および容量値Ｃｉと比較することで劣化判断を行うことができる。しかし、内部抵抗値Ｒｉと容量値Ｃｉは温度によっても変化するので、劣化限界値は温度毎に求めておく必要がある。従って、制御部４１はあらかじめ求めた温度毎の劣化限界値をメモリに記憶しているので、Ｓ１３１やＳ１３７で求めた内部抵抗値Ｒｉと容量値Ｃｉの少なくともいずれかが、現在の温度Ｔにおける劣化限界値に達したか否かを判断する（Ｓ１５１）。
【００７９】
劣化限界値に達していなければ（Ｓ１５１のＮｏ）、後述するＳ１７５にジャンプする。一方、劣化限界値に達していれば（Ｓ１５１のＹｅｓ）、制御部４１のメモリに記憶された直列接続数Ｎを１だけ減じる（Ｓ１５３）。なお、本実施の形態２では直列接続数Ｎの初期値（蓄電装置１１が新品時の値）は１２であり、この値は蓄電装置１１の製造時にあらかじめ設定されている。
【００８０】
次に、劣化した蓄電素子３１の番号ｉを制御部４１のメモリに記憶する（Ｓ１５５）。その後、直列接続数Ｎと最低直列接続数を比較する（Ｓ１５７）。ここで、最低直列接続数は蓄電装置１１として負荷１７に必要な電圧を供給することができる最低の蓄電素子３１の直列接続数であり、実施の形態１で説明した通り６である。従って、蓄電素子３１の劣化が進行し、直列接続数Ｎが６まで減ったとしても、蓄電素子３１の定格電圧は２．４Ｖであるので、蓄電部２９の最大電圧は１４．４Ｖ（＝２．４Ｖ×６個）となり、蓄電部２９の満充電電圧１４Ｖより高くなる。ゆえに、負荷１７に対し十分な電圧を供給できる。
【００８１】
もし、直列接続数Ｎが最低直列接続数（＝６）を下回れば（Ｓ１５７のＹｅｓ）、蓄電装置１１は負荷１７に十分な電圧を供給できなくなるので、蓄電装置１１が劣化したことを示すデータ信号ｄａｔａを車両側制御回路（図示せず）に出力する（Ｓ１５９）。その後、図５のサブルーチンを終了する。これを受け、車両側制御回路は以後のアイドリングストップを行わないように制御するとともに、蓄電装置１１の故障を運転者に警告し修理を促す。
【００８２】
一方、直列接続数Ｎが最低直列接続数以上であれば（Ｓ１５７のＮｏ）、引き続き蓄電装置１１を使用できるので、現在の番号ｉの劣化した蓄電素子３１に接続された放電スイッチ５５をオンにする（Ｓ１６１）。具体的には、制御部４１は番号ｉの蓄電素子３１に接続された放電スイッチ５５を選択するように放電スイッチ選択信号Ｓｓｅｌを放電用マルチプレクサ６５に送信する。これにより、放電用マルチプレクサ６５の内部で選択された放電スイッチ５５に放電スイッチオンオフ信号ＨＬを伝達する配線経路が構成される。この状態で放電スイッチオンオフ信号ＨＬをオン信号にすることにより、選択された放電スイッチ５５がオンになる。その結果、番号ｉの蓄電素子３１の両端には放電抵抗器５３が接続されたことになるので、番号ｉの蓄電素子３１に蓄えられた電力が放電抵抗器５３によって放電されていく。
【００８３】
次に、前記放電が完了したか否かを判断するために、以下のような動作を行う。まず、番号ｉが最後の蓄電素子３１の番号ｎであるか否かを判断する（Ｓ１６３）。もし、番号ｉがｎであれば（Ｓ１６３のＹｅｓ）、電圧検出用マルチプレクサ６７を経由して番号ｉ（ここではｉ＝ｎ）の蓄電素子３１の電圧Ｖｉを読み込む（Ｓ１６５）。次に、電圧Ｖｉが０Ｖにほぼ等しいか否かを判断する（Ｓ１６７）。ここで、ほぼ等しいとは、電圧Ｖｉが測定誤差範囲内で０Ｖになれば、０Ｖに等しいと判断するという意味である。もし、電圧Ｖｉが０Ｖにほぼ等しい値まで至っていなければ（Ｓ１６７のＮｏ）、番号ｉの蓄電素子３１の放電が完了していないので、Ｓ１６５に戻り、電圧Ｖｉが０Ｖにほぼ等しくなるまで待つ。電圧Ｖｉが０Ｖにほぼ等しくなれば（Ｓ１６７のＹｅｓ）、番号ｉの蓄電素子３１の放電が完了したので、後述するＳ１７３にジャンプする。
【００８４】
ここでＳ１６３に戻って、番号ｉがｎでなければ（Ｓ１６３のＮｏ）、電圧検出用マルチプレクサ６７を経由して番号ｉとｉ＋１の蓄電素子３１の電圧Ｖｉ、Ｖｉ＋１を読み込む（Ｓ１６９）。この際、２点の電圧を読み込むことになるので、まず電圧Ｖｉを読み込み、引き続き電圧検出用マルチプレクサ６７に番号ｉ＋１の蓄電素子３１を選択するように電圧選択信号を送信して電圧Ｖｉ＋１を読み込んでいる。次に、電圧ＶｉがＶｉ＋１とほぼ等しいか否かを判断する（Ｓ１７１）。ここで、ほぼ等しいとは、電圧ＶｉとＶｉ＋１の差が検出精度や検出タイミング等の測定誤差範囲内で０Ｖになれば、両者が等しいと判断するという意味である。もし、電圧ＶｉがＶｉ＋１とほぼ等しくなければ（Ｓ１７１のＮｏ）、番号ｉの蓄電素子３１の放電が完了していないので、Ｓ１６９に戻り、電圧ＶｉとＶｉ＋１がほぼ等しくなるまで待つ。電圧ＶｉがＶｉ＋１とほぼ等しくなれば（Ｓ１７１のＹｅｓ）、番号ｉの蓄電素子３１の放電が完了したことになる。
【００８５】
Ｓ１６７やＳ１７１で番号ｉの蓄電素子３１の放電が完了したと判断されれば、次に番号ｉの蓄電素子３１に接続された放電スイッチ５５をオフにするように、放電用マルチプレクサ６５に対して放電スイッチ選択信号Ｓｓｅｌ、および放電スイッチオンオフ信号ＨＬを送信する。同時に、番号ｉの蓄電素子３１に接続されたショートスイッチ５７をオンにするようにショートスイッチオンオフ信号ＯＦｉを送信する（以上、Ｓ１７３）。これにより、劣化した蓄電素子３１を蓄電部２９から回路上無効にすることができる。
【００８６】
次に、番号ｉが最後の蓄電素子３１の番号ｎであるか否かを判断する（Ｓ１７５）。番号ｉがｎでなければ（Ｓ１７５のＮｏ）、引き続き次の蓄電素子３１の劣化判断を行うために、番号ｉを１だけ加算して（Ｓ１７７）、Ｓ１４９に戻る。以後、同様にして全ての蓄電素子３１の劣化判断を行う。番号ｉがｎならば（Ｓ１７５のＹｅｓ）、全ての蓄電素子３１の劣化判断が終了したので、蓄電部２９を満充電にする動作を行う。これは、蓄電素子３１の劣化判断のために、蓄電部２９の電圧Ｖｃが既定電圧以下であれば蓄電部２９の充電を、既定電圧より大きければ蓄電部２９の放電を、それぞれ行っているので、いずれの場合も劣化判断終了時には蓄電部２９の電圧Ｖｃは満充電電圧には至っていない。そのため蓄電部２９の満充電動作を行うのであるが、劣化判断のための蓄電部２９の充放電時間は１０秒オーダーであるので、特に起動時に満充電電圧近傍であった場合、放電による蓄電部２９の電圧低下は少ない。ゆえに、劣化判断終了後の蓄電部２９の満充電動作は短時間で終了するので、起動時の急速充電が可能になるという実施の形態１と同じ効果が得られる。具体的な蓄電部２９の満充電動作は以下の通りである。
【００８７】
まず、充電回路１９により蓄電部２９の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ１７９）。次に、電圧Ｖｃと設定電圧（１４Ｖ）を比較する（Ｓ１８１）。もし、電圧Ｖｃが設定電圧未満であれば（Ｓ１８１のＹｅｓ）、制御部４１は充電回路１９に対して充電を行うよう充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信する（Ｓ１８３）。これにより、主電源１５の電力が充電回路１９により制御されて蓄電部２９に供給され、充電が行われる。この後は、Ｓ１７９に戻って電圧Ｖｃの読み込み以降の動作を繰り返す。
【００８８】
電圧Ｖｃが設定電圧以上であれば（Ｓ１８１のＮｏ）、蓄電部２９の充電が完了したことになるので、制御部４１は蓄電部２９の電圧Ｖｃが設定電圧を維持するように充電回路１９に対して充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信する（Ｓ１８５）。これにより、充電回路１９は定電圧制御となる。蓄電部２９は設定電圧を維持した状態でアイドリングストップによる主電源１５の電圧Ｖｂの低下に備える。その後、図５のサブルーチンを終了する。
【００８９】
以上の車両起動時の動作をまとめると、まず制御部４１は蓄電部２９の電圧Ｖｃが既定電圧（７Ｖ）以下であれば充電回路１９を制御して蓄電部２９の充電を、前記既定電圧より大きければ放電回路６１を制御して蓄電部２９の放電を、それぞれ行う。この状態で、前記充電、または前記放電を中断した前後における各蓄電素子電圧検出回路５９で求めた電圧差｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜と、充電時、または放電時の電流値Ｉから、各蓄電素子３１の内部抵抗値Ｒｉを求める。また、充電中、または放電中の各蓄電素子３１同士の接続点における各蓄電素子電圧検出回路５９で求めた電圧変化率｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜／ｔと、電流値Ｉから、各蓄電素子３１の容量値Ｃｉを求める。さらに、温度センサ６３の出力から蓄電部２９の温度Ｔを求める。こうして得られた各蓄電素子３１の内部抵抗値Ｒｉ、または容量値Ｃｉが、温度Ｔにおける劣化限界値に至っていれば劣化蓄電素子であると判断する。この場合は、前記劣化蓄電素子に接続された放電スイッチ５５をオンにして前記劣化蓄電素子を放電し、放電完了時に前記劣化蓄電素子の両端に接続されたショートスイッチ５７をオンにする。このような判断動作を全ての蓄電素子３１に対して行った後、蓄電部２９を満充電電圧（１４Ｖ）まで充電する。また、蓄電素子３１が劣化したと判断する毎に蓄電素子３１の直列接続数Ｎを１づつ減算し、直列接続数Ｎが最低直列接続数（＝６）を下回った場合は劣化信号を出力する。
【００９０】
このように動作することで、劣化した蓄電素子３１を回路上無効にして、引き続き蓄電部２９を使用している。従って、蓄電素子３１の１個あたりの印加電圧は増大するものの定格電圧よりは低い電圧を維持するので、蓄電装置１１全体としての寿命をさらに延ばすことができる。
【００９１】
次に、通常の使用時における蓄電装置１１の動作は、実施の形態１の図３と全く同じであるので、説明を省略する。
【００９２】
また、車両の使用を終了した時の蓄電装置１１の動作についても、実施の形態１と同様に、蓄電部２９の放電を行わないように切替スイッチ３３をオフにするだけである。これにより、非使用時に蓄電部２９には、蓄電素子３１の劣化進行が満充電電圧時に比べ遅くなる電圧状態で電力が蓄えられていることになるので、再起動時に劣化判断で僅かな放電を行ったとしても満充電電圧まで急速に充電することができる。
【００９３】
なお、劣化した蓄電素子３１に接続されたショートスイッチ５７は非使用時でもオンにしておく必要があるので、制御部４１はショートスイッチオンオフ信号ＯＦｉを出力し続けるために、非使用時も主電源１５の電力で駆動し続ける構成としている。但し、ショートスイッチ５７として、ショートスイッチオンオフ信号ＯＦｉをある一定時間だけ送信すると、オン状態、またはオフ状態を保持できるスイッチ（例えばラッチング型リレー）を使用すれば、非使用時に制御部４１を駆動し続ける必要はなくなる。
【００９４】
以上の構成、動作により、起動時の急速充電が可能になる上に、起動毎に全蓄電素子３１の劣化を判断し、劣化したものは回路上無効にするので、長寿命で高信頼な蓄電装置を実現できる。
【００９５】
なお、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に蓄電装置１１の出力電圧安定化を図るために、図４の放電経路にＤＣ／ＤＣコンバータを設けてもよい。
【００９６】
また、実施の形態１、２において蓄電素子３１に電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタ等の他の蓄電素子でもよい。さらに、蓄電部２９は複数の蓄電素子３１を直列に接続した構成としたが、これに限定されるものではなく、負荷１７が要求する電力仕様に応じて図７に示すように直並列接続としてもよい。図７では並列接続数が２の場合、すなわち２個の蓄電素子３１を並列に接続した場合を示すが、これは２個以上であってもよい。この場合、回路的には並列接続された蓄電素子３１を一まとめにした蓄電素子群７１を１つの蓄電素子とみなすことができるので、図１や図４の蓄電素子３１を蓄電素子群７１に置き換えることにより、実施の形態１、２で説明した構成、動作と全く同じになる。従って、図７の詳細については説明を省略する。但し、図７の構成では蓄電素子群７１毎に劣化判断が行われることになる。
【００９７】
また、実施の形態１、２では蓄電装置１１をアイドリングストップ車に適用した場合について述べたが、それに限らず、ハイブリッド車や、電動パワーステアリング、電動過給器、電気的な油圧制御による車両制動等の各システムにおける車両用補助電源等にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明にかかる蓄電装置は、起動時に蓄電部を急速充電できるので、特に主電源の電圧低下時に蓄電部から電力を供給する補助電源用の蓄電装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１における蓄電装置のブロック回路図
【図２】本発明の実施の形態１における蓄電装置の起動時のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１における蓄電装置の使用時のフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電素子を直列接続した場合のブロック回路図
【図５】本発明の実施の形態２における蓄電装置の起動時のフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電素子の内部抵抗値と容量値を計算するフローチャート
【図７】本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電素子を直並列接続した場合のブロック回路図
【図８】従来の蓄電装置のブロック回路図
【符号の説明】
【０１００】
１１  蓄電装置
１５  主電源
１７  負荷
１９  充電回路
２１  主電源電圧検出回路
２９  蓄電部
３１  蓄電素子
３３  切替スイッチ
３７  第１ダイオード
３９  第２ダイオード
４１  制御部
５１  放電部
５３  放電抵抗器
５５  放電スイッチ
５７  ショートスイッチ
５９  蓄電素子電圧検出回路
６１  放電回路
６３  温度センサ
７１  蓄電素子群
【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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【図７】
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【図８】
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