(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に第１蓄電部２９と第２蓄電部３５を内蔵した構成を有し、いずれかに満充電していた電力を使用終了時に放電せずに、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の両方に分けて蓄電しておき、起動時には、分けて蓄電した電力を元に戻すように動作するので、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することができる蓄電装置１１を実現できる。【選択図】図１
2008289270.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、
前記充電回路の出力に接続された充電スイッチと、
前記充電スイッチの出力に接続された第１蓄電部スイッチ、およびＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１蓄電部スイッチに接続された第１蓄電部と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力に接続された第２蓄電部スイッチ、および切替スイッチと、
前記第２蓄電部スイッチの出力に接続された第２蓄電部と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入出力間に接続されたバイパススイッチと、
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、充電スイッチ、第１蓄電部スイッチ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２蓄電部スイッチ、切替スイッチ、およびバイパススイッチが接続された制御部とを備え、
前記制御部は、使用終了時に前記充電スイッチ、切替スイッチ、およびバイパススイッチをオフにし、前記第１蓄電部スイッチ、および第２蓄電部スイッチをオンにした後、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記第１蓄電部、または前記第２蓄電部の内、満充電されている方から他方へ充電を行い、
起動時に前記充電スイッチ、切替スイッチ、およびバイパススイッチをオフにし、前記第１蓄電部スイッチ、および第２蓄電部スイッチをオンにし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記第１蓄電部、または前記第２蓄電部のいずれか一方から他方へ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作可能最低入力電圧まで充電を行った後、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止し、前記第１蓄電部スイッチ、または前記第２蓄電部スイッチの内、放電電流が流れた方をオフにするとともに、前記充電スイッチ、および前記バイパススイッチをオンにして、前記充電回路で満充電するようにした蓄電装置。
【請求項２】
前記第１蓄電部、および前記第２蓄電部はキャパシタで構成され、
前記制御部は、使用終了時に全ての前記キャパシタの両端電圧が水電解電圧以下になるように制御するようにした請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記第１蓄電部、および前記第２蓄電部はキャパシタで構成されるとともに、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部にそれぞれ第１温度センサと第２温度センサを設け、
前記制御部は、起動時の充電中、または使用終了時の放電中に、充電、または放電を中断し、中断前後の電圧差と、充電時、または放電時の電流値（Ｉ）から、前記第１蓄電部、または前記第２蓄電部の内、起動時に充電しているか、または使用終了時に放電している方の内部抵抗値（Ｒ）を求め、
前記充電中、または前記放電中の電圧変化率と前記電流値（Ｉ）から、前記第１蓄電部、または前記第２蓄電部の内、起動時に充電しているか、または使用終了時に放電している方の容量値（Ｃ）を求め、
前記第１温度センサ、または前記第２温度センサの出力から前記第１蓄電部、または前記第２蓄電部の内、起動時に充電しているか、または使用終了時に放電している方の温度を求め、
前記内部抵抗値（Ｒ）、または前記容量値（Ｃ）が前記温度における劣化限界値に至っていれば劣化したと判断し、前記第１蓄電部、または前記第２蓄電部の内、起動時に充電しているか、または使用終了時に放電している方への満充電に替わって他方への満充電を起動時に行うようにした請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記第１蓄電部、および前記第２蓄電部の両方が劣化すれば、前記制御部は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。
【請求項５】
前記第１蓄電部と前記第２蓄電部を起動毎に交互に満充電するようにした請求項１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１０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、使用終了時に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ので、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り、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るとともに、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、前記充電回路の出力に接続された充電スイッチと、前記充電スイッチの出力に接続された第１蓄電部スイッチ、およびＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１蓄電部スイッチに接続された第１蓄電部と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力に接続された第２蓄電部スイッチ、および切替スイッチと、前記第２蓄電部スイッチの出力に接続された第２蓄電部と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入出力間に接続されたバイパススイッチと、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、充電スイッチ、第１蓄電部スイッチ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２蓄電部スイッチ、切替スイッチ、およびバイパススイッチが接続された制御部とを備え、前記制御部は、使用終了時に前記充電スイッチ、切替スイッチ、およびバイパススイッチをオフにし、前記第１蓄電部スイッチ、および第２蓄電部スイッチをオンにした後、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記第１蓄電部、または前記第２蓄電部の内、満充電されている方から他方へ充電を行い、起動時に前記充電スイッチ、切替スイッチ、およびバイパススイッチをオフにし、前記第１蓄電部スイッチ、および第２蓄電部スイッチをオンにし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記第１蓄電部、または前記第２蓄電部のいずれか一方から他方へ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作可能最低入力電圧まで充電を行った後、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止し、前記第１蓄電部スイッチ、または前記第２蓄電部スイッチの内、放電電流が流れた方をオフにするとともに、前記充電スイッチ、および前記バイパススイッチをオンにして、前記充電回路で満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、使用終了時に満充電していた電力を放電せずに、第１蓄電部と第２蓄電部の両方に分けて蓄電しておき、起動時には、分けて蓄電した電力を元に戻すように動作するので、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使用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終了時のフローチャートである。図４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。なお、図１において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は後述する第１蓄電部や第２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の出力には充電スイッチ２３が接続されている。充電スイッチ２３の出力には第１蓄電部スイッチ２５、およびＤＣ／ＤＣコンバータ２７が接続されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７は双方向コンバータとした。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７の入出力間にはＤＣ／ＤＣコンバータ２７を介さないようにするためのバイパススイッチ２８が接続されている。
【００１８】
第１蓄電部スイッチ２５には第１蓄電部２９が接続されている。第１蓄電部２９は主電源１５の電力を蓄える蓄電素子として電気二重層キャパシタ（以下、キャパシタという）を用いている。このキャパシタには定格電圧が２．２Ｖのものを用い、これを６個直列に接続して必要な電力を賄う構成とした。従って、第１蓄電部２９の定格電圧は１３．２Ｖ（＝２．２Ｖ×６個）となるが、本実施の形態１ではこれより若干低い１２．８Ｖを第１蓄電部２９の満充電電圧とした。ゆえに、満充電時の各キャパシタの両端電圧（＝印加電圧）は約２．１３Ｖとなる。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２７の出力には第２蓄電部スイッチ３１、および切替スイッチ３３が接続されている。また、第２蓄電部スイッチ３１の出力には第２蓄電部３５が接続されている。第２蓄電部３５は第１蓄電部２９と同じ構成、仕様とした。
【００２０】
充電スイッチ２３、第１蓄電部スイッチ２５、バイパススイッチ２８、第２蓄電部スイッチ３１、および切替スイッチ３３はいずれも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。但し、バイパススイッチ２８については寄生ダイオードのため１つのＦＥＴだけでは完全にオフ状態にできない。この場合、寄生ダイオードの方向が互いに逆になるように２つのＦＥＴを直列に接続し、同時にオンオフ制御を行うようにすればよい。
【００２１】
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、第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の電力と、主電源１５の電力の相互逆流を防止する役割を有する。
【００２２】
充電回路１９、主電源電圧検出回路２１、充電スイッチ２３、第１蓄電部スイッチ２５、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７、第２蓄電部スイッチ３１、切替スイッチ３３、およびバイパススイッチ２８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の出力から第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、充電されている方の電圧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、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ２７から第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１、および第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２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、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７にＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号Ｄｃｏｎｔを送信することでＤＣ／ＤＣコンバータ２７の制御を行う。また、充電スイッチ２３に充電スイッチオンオフ信号Ｊｏｆを送信することで充電スイッチ２３のオンオフ制御を行う。同様に、第１蓄電部スイッチ２５に第１蓄電部スイッチオンオフ信号Ｃｏｆ１を送信することで第１蓄電部スイッチ２５のオンオフ制御を、バイパススイッチ２８にバイパススイッチオンオフ信号Ｂｏｆを送信することでバイパススイッチ２８のオンオフ制御を、第２蓄電部スイッチ３１に第２蓄電部スイッチオンオフ信号Ｃｏｆ２を送信することで第２蓄電部スイッチ３１のオンオフ制御を、切替スイッチ３３に切替スイッチオンオフ信号Ｓｏｆを送信することで切替スイッチ３３のオンオフ制御を、それぞれ行う。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。
【００２３】
次に、このような蓄電装置１１の動作について、まず通常の使用時における動作を図２のフローチャートを用いて説明する。なお、制御部４１はメインルーチン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。
【００２４】
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２のサブルーチンが実行される。なお、車両使用中は後述するように第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の内、現在選択されている方に接続されている第１蓄電部スイッチ２５、または第２蓄電部スイッチ３１がオンになっている。本実施の形態１では通常時は第１蓄電部２９が選択されるように制御しているので、以下の説明では第１蓄電部スイッチ２５がオンに、第２蓄電部スイッチ３１がオフになっている。さらに、充電スイッチ２３、およびバイパススイッチ２８がオンに、切替スイッチ３３がオフになっている。この状態で図２のサブルーチンが実行される。
【００２５】
これにより、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（ステップ番号Ｓ１１）。次に、電圧Ｖｂと既定下限値を比較する（Ｓ１３）。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（Ｓ１３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２のサブルーチンを終了する。
【００２６】
一方、電圧Ｖｂが既定下限値以下であれば（Ｓ１３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（Ｓ１５）。具体的には切替スイッチオンオフ信号Ｓｏｆ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、現在選択されている第１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、上記したようにバイパススイッチ２８がオンになっているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を介さずに負荷１７に電力を供給できる。従って、負荷１７への供給電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ２７による電圧降下等の影響を受けることがなくなる。また、第２蓄電部スイッチ３１はオフなので、第１蓄電部２９の電力が第２蓄電部３５に供給されることはない。さらに、Ｓ１３のＹｅｓの場合は、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（＝第１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、第１蓄電部２９の電力が主電源１５に供給されることはない。これらのことから、第１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。
【００２７】
次に、制御部４１は主電源１５の電圧Ｖｂを読み込み（Ｓ１７）、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（Ｓ１９のＮｏ）、Ｓ１７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、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（Ｓ２１）。これにより、第１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。
【００２８】
次に、制御部４１は放電した第１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、充電スイッチ２３と第１蓄電部スイッチ２５はオン状態なので、充電回路１９により蓄電部（ここでは第１蓄電部２９）の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ２３）。次に、電圧Ｖｃと設定電圧を比較する（Ｓ２５）。なお、設定電圧は第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５を満充電する電圧であり、本実施の形態１では１２．８Ｖとした。もし、電圧Ｖｃが設定電圧未満であれば（Ｓ２５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（Ｓ２７）。この時、充電スイッチ２３と第１蓄電部スイッチ２５は共にオンであるので、主電源１５の電力が充電回路１９により制御されて第１蓄電部２９に供給される。これにより、第１蓄電部２９の充電を行う。この後は、Ｓ２３に戻って電圧Ｖｃの読み込み以降の動作を繰り返す。
【００２９】
電圧Ｖｃが設定電圧以上であれば（Ｓ２５のＮｏ）、第１蓄電部２９の充電が完了したことになるので、制御部４１は第１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（Ｓ２９）。これにより、充電回路１９は定電圧制御となる。第１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。
【００３０】
以上の動作をまとめると、主電源１５の電圧Ｖｂが既定下限値以下になった時に、あらかじめ第１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。
【００３１】
次に、車両の使用を終了した時の蓄電装置１１の動作について図３を用いて説明する。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は図３のサブルーチンを実行する。これにより、まず充電スイッチ２３、切替スイッチ３３、およびバイパススイッチ２８をオフにする（Ｓ３１）。同時に、第１蓄電部スイッチ２５と第２蓄電部スイッチ３１をオンにする（Ｓ３３）。これらの動作により、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の電力系配線はＤＣ／ＤＣコンバータ２７を介して互いに接続され、それ以外の電力系配線とは断たれた状態になる。
【００３２】
次に、制御部４１はＤＣ／ＤＣコンバータ２７にＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号Ｄｃｏｎｔを送信して、第１蓄電部２９に蓄えられた電力を第２蓄電部３５に定電流で充電するよう制御する（Ｓ３５）。これにより、第１蓄電部２９から第２蓄電部３５に電力が供給される。その後、制御部４１はＤＣ／ＤＣコンバータ２７から第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１と第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２を読み込み（Ｓ３７）、両者を比較する（Ｓ３９）。両者の電圧がほぼ等しい値にならなければ（Ｓ３９のＮｏ）、Ｓ３７に戻り、ほぼ等しくなるまで待つ。なお、両者の電圧がほぼ等しくなるように制御するのは次の理由による。ＤＣ／ＤＣコンバータ２７は入力側と出力側の電圧がほぼ等しくなるまでしか動作できない。ここで、入力側の電圧は第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１であり、出力側の電圧は第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２である。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７は電圧Ｖｃ１とＶｃ２がほぼ等しくなるまでしか第１蓄電部２９の電力を第２蓄電部３５に充電できないことになる。ゆえに、両者の電圧がほぼ等しくなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７が動作できなくなる直前まで待つ動作を行っている。
【００３３】
両者の電圧がほぼ等しくなれば（Ｓ３９のＹｅｓ）、第１蓄電部２９の電力のおよそ半分が第２蓄電部３５に充電されたことになるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を停止するようにＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号Ｄｃｏｎｔを送信する（Ｓ４１）。その後、第１蓄電部スイッチ２５と第２蓄電部スイッチ３１をオフにする（Ｓ４３）。これにより、全てのスイッチがオフの状態となる。以上で使用終了時の動作を完了する。
【００３４】
ここで、Ｓ３９において第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１と第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２がほぼ等しいか否かを判断しているが、これは両電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２の検出精度や検出タイミング等の誤差により、両者が完全に等しいことを判断することができない場合があるためである。従って、Ｓ３９では両者が前記誤差範囲内で一致していれば等しいと判断している。以下、検出誤差範囲内で等しいことを、ほぼ等しいと言う。
【００３５】
また、図３の動作によって、第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１と第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２がほぼ等しくなるが、この時の両者の電圧は、具体的には約６．９Ｖとなる。これは以下の理由による。
【００３６】
車両使用終了時には第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１は満充電状態なので１２．８Ｖである。一方、第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２は次のようになる。後述するように、車両の再起動時には第２蓄電部３５の電力が第１蓄電部２９に充電されるが、この時、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７は第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２があまり低くなりすぎると動作できなくなる。その動作下限電圧は約１Ｖである。従って、車両使用時、および車両使用終了時の第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２は１Ｖになっている。これらのことから、両電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２がほぼ等しくなる時の電圧は図３の動作前における両電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２の平均値、すなわち（１２．８＋１）／２＝６．９Ｖとなる。
【００３７】
このように、車両の非使用時には両電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２は設定電圧（＝満充電電圧）に比べ約半分の電圧となる。これにより、非使用時に各キャパシタに印加される電圧も満充電電圧の約半分になった状態で放置されることになる。
【００３８】
ここで、キャパシタは放置時の両端電圧が高いほど、寿命が指数関数的に短くなる性質を有する。さらに本実施の形態１では、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５はキャパシタをそれぞれ６個直列接続する構成としているので、車両使用終了時に、各キャパシタに印加されている電圧は１．１５Ｖ（＝６．９Ｖ／６個）となる。この両端電圧は、水の電解電圧（＝１．２３Ｖ）以下である。このように、制御部４１は使用終了時に全キャパシタの両端電圧が水電解電圧以下になるように制御しているので、車両非使用時において、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両端電圧で放置する場合に比べ、キャパシタの長寿命化が図れる。これらのことから、車両非使用時のキャパシタの両端電圧を満充電電圧（約２．１３Ｖ）の半分程度（１．１５Ｖ）とすることにより、キャパシタの寿命は車両の寿命程度までを十分確保することができる。従って、電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２を満充電電圧の半分程度にするように制御している。
【００３９】
以上の車両使用終了時の動作をまとめると、制御部４１は、充電スイッチ２３、切替スイッチ３３、およびバイパススイッチ２８をオフにし、第１蓄電部スイッチ２５、および第２蓄電部スイッチ３１をオンにする。その後、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を制御して第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、満充電されている方（本実施の形態１では第１蓄電部２９）から他方（本実施の形態１では第２蓄電部３５）へ両電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２がほぼ等しくなるまで充電を行う。
【００４０】
次に、車両を再び起動する時の蓄電装置１１の動作について図４を用いて説明する。イグニションスイッチ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４のサブルーチンを実行する。これにより、制御部４１は全てのスイッチがオフの状態から、第１蓄電部スイッチ２５、および第２蓄電部スイッチ３１をオンにする（Ｓ５１）。これにより、Ｓ３３と同様に、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の電力系配線はＤＣ／ＤＣコンバータ２７を介して互いに接続され、それ以外の電力系配線とは断たれた状態になる。なお、この状態にするために本来はＳ５１において、充電スイッチ２３、切替スイッチ３３、およびバイパススイッチ２８をオフにする動作が必要であるが、本実施の形態１では起動時に全スイッチがオフの状態であるので、上記３つのスイッチをオフにする動作を省略している。
【００４１】
次に、制御部４１はＤＣ／ＤＣコンバータ２７にＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号Ｄｃｏｎｔを送信して、第２蓄電部３５に蓄えられた電力を第１蓄電部２９に定電流で充電するよう制御する（Ｓ５３）。この時、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７は第２蓄電部３５の電圧を昇圧して第１蓄電部２９を充電する。その後、制御部４１はＤＣ／ＤＣコンバータ２７から第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２を読み込む（Ｓ５５）。次に、電圧Ｖｃ２とＤＣ／ＤＣコンバータ２７の動作可能な最低入力電圧（ここでは前記したように１Ｖ）を比較する（Ｓ５７）。もし、電圧Ｖｃ２が前記最低入力電圧より大きければ（Ｓ５７のＮｏ）、まだ第２蓄電部３５から第１蓄電部２９に電力を供給できるので、引き続き供給しつつＳ５５に戻って電圧Ｖｃ２の監視を行う。
【００４２】
一方、電圧Ｖｃ２が前記最低入力電圧（１Ｖ）以下になれば（Ｓ５７のＹｅｓ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７はこれ以上、第２蓄電部３５から第１蓄電部２９に充電できないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を停止する（Ｓ５９）。その後は第２蓄電部３５を使用しないので、第２蓄電部スイッチ３１をオフにする（Ｓ６１）。
【００４３】
ここまでの動作で、使用終了時に第１蓄電部２９から第２蓄電部３５に充電した電力を再び第１蓄電部２９に戻したことになる。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７での損失や、非使用時の第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の自己放電により、上記動作を行っても第１蓄電部２９を満充電することはできない。そこで、第１蓄電部２９を再び満充電するために、以下の動作を行う。
【００４４】
まず、第１蓄電部スイッチ２５はオン状態なので、充電スイッチ２３とバイパススイッチ２８をオンにする（Ｓ６３）。なお、第１蓄電部２９への充電は第１蓄電部スイッチ２５と充電スイッチ２３をオンにすればよいが、車両使用中はＤＣ／ＤＣコンバータ２７を使用しないので、Ｓ６３の時点であらかじめバイパススイッチ２８もオンにしておく。
【００４５】
その後、充電回路１９により第１蓄電部２９の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ６５）。次に、電圧Ｖｃと設定電圧を比較する（Ｓ６７）。なお、設定電圧（＝満充電電圧）はＳ２５と同様に１２．８Ｖとした。もし、電圧Ｖｃが設定電圧未満であれば（Ｓ６７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（Ｓ６９）。その結果、主電源１５の電力が充電回路１９により制御されて第１蓄電部２９に供給され充電が行われる。この後は、Ｓ６５に戻って電圧Ｖｃの読み込み以降の動作を繰り返す。
【００４６】
電圧Ｖｃが設定電圧以上であれば（Ｓ６７のＮｏ）、第１蓄電部２９の充電が完了したことになるので、制御部４１は第１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（Ｓ７１）。これにより、充電回路１９は定電圧制御となる。第１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電圧Ｖｂの低下に備える。その後、図４のサブルーチンを終了する。
【００４７】
このような動作とすることで、起動時には既に第１蓄電部２９に満充電の約半分の電力が充電されているので、満充電にするまでの時間を短くすることができ、急速充電が可能となる。また、使用終了後に第１蓄電部２９の電力の約半分を第２蓄電部３５に充電し、再起動時に第１蓄電部２９に戻すので、従来のように使用終了後に全電力を放電してしまう構成に比べ、電力の無駄な放電を低減することができる。
【００４８】
以上の車両起動時の動作をまとめると、制御部４１は充電スイッチ２３、切替スイッチ３３、およびバイパススイッチ２８をオフにし、第１蓄電部スイッチ２５、および第２蓄電部スイッチ３１をオンにする。次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を制御して第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５のいずれか一方（本実施の形態１では第１蓄電部２９）から他方（本実施の形態１では第２蓄電部３５）へ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７の動作可能最低入力電圧まで充電を行う。その後、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を停止し、第１蓄電部スイッチ２５、または第２蓄電部スイッチ３１の内、放電電流が流れた方（本実施の形態１では第２蓄電部スイッチ３１）をオフにするとともに、充電スイッチ２３、およびバイパススイッチ２８をオンにして、充電回路１９で満充電する。
【００４９】
以上の構成、動作により、使用終了時に一方の蓄電部から他方の蓄電部に電力を約半分だけ充電し、再起動時に元に戻すので、完全放電された状態から満充電する場合に比べ、急速充電が可能な蓄電装置を実現できる。
【００５０】
なお、本実施の形態１では第１蓄電部２９をメインに、第２蓄電部３５をサブにして、車両使用時は第１蓄電部２９を満充電にする構成を示したが、これは両者が逆の構成、すなわち第２蓄電部３５をメインに、第１蓄電部２９をサブにする構成でもよい。この場合、図３、図４のフローチャートにおいて、「第１」と「第２」、および「Ｖｃ１」と「Ｖｃ２」を入れ替えた動作とすればよい。
【００５１】
また、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５を起動毎に交互に満充電するようにしてもよい。この場合は、使用終了時に次回どちらの蓄電部をメインにするかを制御部４１に内蔵されたメモリ（フラグ）に記憶しておき、再起動時に前記フラグが示す蓄電部を満充電するようにすればよい。このような動作とすることにより、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の劣化状態を平均化することができ、劣化に至るまでの両蓄電部の特性（内部抵抗値や容量値）の変化を小さくすることが可能となる。
【００５２】
また、本実施の形態１では第１蓄電部２９の電力を負荷１７に供給する時は、第１蓄電部２９の電圧制御を特に行っていないので、第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１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、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。
【００５３】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における蓄電装置のブロック回路図である。図６は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の使用終了時の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第１蓄電部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８は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の第２蓄電部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９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。なお、図５において太線は電力系配線を、細線は信号系配線をそれぞれ示す。
【００５４】
図５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。
【００５５】
１）第１蓄電部２９の近傍に第１温度センサ４３を設けた。第１温度センサ４３の温度出力信号Ｔ１は制御部４１に入力される。
【００５６】
２）同様に、第２蓄電部３５の近傍に第２温度センサ４５を設けた。第２温度センサ４５の温度出力信号Ｔ２も制御部４１に入力される。
【００５７】
なお、第１温度センサ４３、および第２温度センサ４５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。
【００５８】
上記以外の構成は実施の形態１と同じである。
【００５９】
次に、本実施の形態２の蓄電装置１１の動作を説明する。なお、本実施の形態２では最初は第１蓄電部２９をメインに、第２蓄電部３５をサブにし、第１蓄電部２９が劣化すれば第２蓄電部３５をメインに、第１蓄電部２９をサブにする動作を示す。
【００６０】
まず、通常の使用時における動作は図２と全く同じであるので、説明を省略する。
【００６１】
次に、車両の使用を終了した時の蓄電装置１１の動作について図６を用いて説明する。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は図６のサブルーチンを実行する。これにより、まず充電スイッチ２３、切替スイッチ３３、およびバイパススイッチ２８をオフにする（Ｓ１０１）。同時に、第１蓄電部スイッチ２５と第２蓄電部スイッチ３１をオンにする（Ｓ１０３）。これらの動作により、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の電力系配線はＤＣ／ＤＣコンバータ２７を介して互いに接続され、それ以外の電力系配線とは断たれた状態になる。
【００６２】
次に、第１蓄電部２９の劣化フラグがオンであるか否かを判断する（Ｓ１０４）。ここで、劣化フラグは蓄電部が劣化したことを示すもので、劣化していなければオフであるが、後述する方法で劣化していると判断するとオンになる。劣化フラグは第１蓄電部２９と第２蓄電部３５のそれぞれに対して設定されており、いずれも制御部４１に内蔵したメモリに記憶されている。
【００６３】
もし、第１蓄電部２９の劣化フラグがオンでなければ（Ｓ１０４のＮｏ）、第１蓄電部２９は正常であるので、現在満充電された状態にある。従って、制御部４１はＤＣ／ＤＣコンバータ２７にＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号Ｄｃｏｎｔを送信して、第１蓄電部２９に蓄えられた電力を第２蓄電部３５に定電流で充電するよう制御する（Ｓ１０５）。これにより、第１蓄電部２９から第２蓄電部３５に電力が供給される。この時、第１蓄電部２９が劣化しているか否かを判断するために、その内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを計算するサブルーチンを実行する（Ｓ１０６）。このサブルーチンの詳細を図７により説明する。なお、このサブルーチンは必ず第１蓄電部２９が定電流で充電、または放電されている時に実行される。
【００６４】
図７のサブルーチンが実行されると、既定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１３１）。これは、Ｓ１０５で第１蓄電部２９の電力を定電流で第２蓄電部３５に充電しているが、充電開始直後は安定した定電流充電がなされない可能性があるので、定電流で安定するまで既定時間（例えば１０秒程度）待つ。既定時間が経過していなければ（Ｓ１３１のＮｏ）、再びＳ１３１に戻る。既定時間が経過すれば（Ｓ１３１のＹｅｓ）、制御部４１はＤＣ／ＤＣコンバータ２７から第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１を読み込み（Ｓ１３３）、直ちに電圧Ｖｃ１の値を制御部４１のメモリに設定した変数Ｖｃａに記憶する（Ｓ１３５）。その後、すぐにＤＣ／ＤＣコンバータ２７を停止する（Ｓ１３７）。その結果、第１蓄電部２９からの放電が停止するので、第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１は第１蓄電部２９の内部抵抗値Ｒに比例して上昇する。この時の電圧Ｖｃ１をＤＣ／ＤＣコンバータ２７から読み込み（Ｓ１３９）、変数Ｖｃｂに記憶する（Ｓ１４１）。その後、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を再起動し（Ｓ１４３）、第１蓄電部２９から第２蓄電部３５への電力供給を再開する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を停止している時間はＳ１３９で電圧Ｖｃ１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。
【００６５】
次に、ここまでで得られた値から内部抵抗値Ｒを計算する（Ｓ１４５）。具体的には、充放電の中断前後の電圧差（＝｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜）は内部抵抗値Ｒと充放電電流Ｉの積で表されることから、Ｒ＝｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜／Ｉで求められる。なお、充放電は定電流で行っているため、電流Ｉは既知である。
【００６６】
次に、制御部４１は定電流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ＤＣ／ＤＣコンバータ２７から第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１を読み込み（Ｓ１４７）、直ちに電圧Ｖｃ１の値を変数Ｖｃａに記憶する（Ｓ１４９）。その後、既定時間幅ｔが経過したか否かを判断する（Ｓ１５１）。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（Ｓ１５１のＮｏ）、再びＳ１５１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（Ｓ１５１のＹｅｓ）、再び第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１を読み込み（Ｓ１５３）、電圧Ｖｃ１の値を変数Ｖｃｂに記憶する（Ｓ１５５）。
【００６７】
次に、ここまでで得られた値から容量値Ｃを計算する（Ｓ１５７）。具体的には、充放電時の電圧変化率（＝｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜／ｔ）と充放電電流Ｉ（既知）から、Ｃ＝Ｉ・ｔ／｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜で求められる。その後、第１蓄電部２９の温度Ｔ１を第１温度センサ４３から読み込んで（Ｓ１５９）、図７のサブルーチンを終了する。
【００６８】
なお、充放電電流Ｉが一定でない場合は次のようにして内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを求めればよい。まず、充電回路１９に電流検出回路を設けておく。この状態で、内部抵抗値Ｒを求める場合は前記したＲ＝｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜／Ｉにおいて、充放電の中断直前の電流値を前記電流検出回路により求め、電流値Ｉとして計算する。容量値Ｃを求める場合は、まず既定時間幅ｔにおける電流値の時間積分値∫Ｉｄｔを前記電流検出回路の出力から求める。これにより、Ｃ＝∫Ｉｄｔ／｜Ｖｃｂ−Ｖｃａ｜を計算することで容量値Ｃが求められる。
【００６９】
ここで図６に戻り、Ｓ１０６で図７のサブルーチンを実行することにより、第１蓄電部２９の内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃ、および温度Ｔ１が求められたので、第１蓄電部２９の劣化判断を行うために後述するＳ１０９にジャンプする。
【００７０】
一方、Ｓ１０４で第１蓄電部２９の劣化フラグがオンであれば（Ｓ１０４のＹｅｓ）、第１蓄電部２９が劣化して満充電にできないので、この時点では第２蓄電部３５が満充電されていることになる。すなわち、メインの蓄電部は第２蓄電部３５であり、第１蓄電部２９はサブとなっている。従って、制御部４１はＤＣ／ＤＣコンバータ２７にＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号Ｄｃｏｎｔを送信して、第２蓄電部３５に蓄えられた電力を第１蓄電部２９に定電流で充電するよう制御する（Ｓ１０７）。これにより、第２蓄電部３５から第１蓄電部２９に電力が供給される。この時、第２蓄電部３５が劣化しているか否かを判断するために、その内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを計算するサブルーチンを実行する（Ｓ１０８）。このサブルーチンの詳細を図８により説明する。なお、このサブルーチンは図７のサブルーチンと同様に、必ず第２蓄電部３５が定電流で充電、または放電されている時に実行される。
【００７１】
図８のサブルーチンは図７のサブルーチンとほぼ同等であるので、同一動作を行う部分には同一のステップ番号を付し、異なる部分についてのみ説明する。図８のサブルーチンは第２蓄電部３５の内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃ、および温度Ｔ２を求めるので、Ｓ１３４、Ｓ１４０、Ｓ１４８、およびＳ１５４では第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２をＤＣ／ＤＣコンバータ２７より読み込んでいる。従って、Ｓ１３６、Ｓ１４２、Ｓ１５０、およびＳ１５６では読み込んだ電圧Ｖｃ２を変数Ｖｃａ、またはＶｃｂに記憶する。また、Ｓ１６０では制御部４１が第２蓄電部３５の温度Ｔ２を読み込んでいる。上記以外の動作は図７と同じであるので、図７で説明した方法で第２蓄電部３５の内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを計算している。また、充放電電流が一定でない場合は図７のサブルーチンで説明した方法と同様にして内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを計算してもよい。
【００７２】
ここで図６に戻り、Ｓ１０８で図８のサブルーチンを実行することにより、第２蓄電部３５の内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃ、および温度Ｔ２が求められたので、次に第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の劣化判断を次のようにして行う。
【００７３】
第１蓄電部２９や第２蓄電部３５は劣化が進行するに伴って、内部抵抗値Ｒが上昇し、容量値Ｃ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Ｒと容量値Ｃ（以下、劣化限界値という）を求めておき、現在の内部抵抗値Ｒ、および容量値Ｃ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Ｒと容量値Ｃ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、Ｓ１０６やＳ１０８で求めた内部抵抗値Ｒと容量値Ｃの少なくともいずれかが、現在の温度Ｔ１、またはＴ２における劣化限界値に達したか否かを判断する（Ｓ１０９）。
【００７４】
劣化限界値に達していなければ（Ｓ１０９のＮｏ）、現在メインで使用している蓄電部を引き続き使用できるので、次のステップ（後述するＳ１１７）にジャンプする。一方、劣化限界値に達していれば（Ｓ１０９のＹｅｓ）、現在メインで使用している蓄電部、すなわちサブの蓄電部を充電するために現在放電を行っている蓄電部の劣化フラグをオンにする（Ｓ１１１）。次に、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の両方の劣化フラグがオンであれば（Ｓ１１３のＹｅｓ）、負荷１７に対して十分に電力を供給できないことになるので、蓄電装置１１の使用を禁止する。具体的には、制御部４１は車両側制御回路（図示せず）に対し、蓄電装置１１が劣化したことを示すデータ信号ｄａｔａを出力する（Ｓ１１４）。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。
【００７５】
次に、制御部４１は現在動作中のＤＣ／ＤＣコンバータ２７を直ちに停止し（Ｓ１１５）、蓄電装置１１が主電源１５や負荷１７に影響しないように全スイッチをオフにする（Ｓ１１６）。これにより、主電源１５と負荷１７の配線は主電源電圧検出回路２１と第１ダイオード３７を介して直接接続される電力系配線のみとなるので、蓄電装置１１からの電気的な悪影響を断つことができる。その後、図６のサブルーチンを終了する。
【００７６】
ここでＳ１１３に戻って、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の両方の劣化フラグがオンでなければ（Ｓ１１３のＮｏ）、いずれかの蓄電部をメインとして使用できるので、Ｓ１０５、またはＳ１０７の充放電動作を継続する。なお、ここで一方の蓄電部が劣化限界に達している場合は、その蓄電部（サブ）にメインの蓄電部の電力の約半分が充電されることになる。この際、サブの蓄電部の電圧は満充電に比べると半分程度までにしかならないので、サブの蓄電部が劣化限界に達していても満充電の約半分の電力であれば十分蓄電できる。
【００７７】
その後、制御部４１はＤＣ／ＤＣコンバータ２７から第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１と第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２を読み込み（Ｓ１１７）、両者を比較する（Ｓ１１９）。両者の電圧がほぼ等しい値にならなければ（Ｓ１１９のＮｏ）、Ｓ１１７に戻り、ほぼ等しくなるまで待つ。両者の電圧がほぼ等しくなれば（Ｓ１１９のＹｅｓ）、メインの蓄電部の約半分の電力がサブの蓄電部に充電されたことになり、この時の全キャパシタの両端電圧は、実施の形態１と同様の理由で水電解電圧以下となる。この状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を停止するようにＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号Ｄｃｏｎｔを送信する（Ｓ１２１）。その後、第１蓄電部スイッチ２５と第２蓄電部スイッチ３１をオフにする（Ｓ１２３）。これにより、全てのスイッチがオフの状態となる。その後、図６のサブルーチンを終了する。
【００７８】
以上の車両使用終了時の動作をまとめると、制御部４１は、第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、満充電されている方（メインの蓄電部）から他方（サブの蓄電部）へ両電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２がほぼ等しくなるまで充電を行う際に、使用終了時の放電中に、放電を中断する。この時の中断前後における電圧差と放電時の電流値Ｉから、第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、使用終了時に放電している方（メインの蓄電部）の内部抵抗値Ｒを求める。また、前記放電中の電圧変化率と電流値Ｉから、第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、使用終了時に放電している方（メインの蓄電部）の容量値Ｃを求める。さらに、第１温度センサ４３、または第２温度センサ４５の出力から第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、使用終了時に放電している方（メインの蓄電部）の温度を求める。これらより、内部抵抗値Ｒ、または容量値Ｃが現在の温度における劣化限界値に至っていればメインの蓄電部が劣化したと判断する。
【００７９】
次に、車両を再起動する時の蓄電装置１１の動作について図９を用いて説明する。イグニションスイッチ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９のサブルーチンを実行する。これにより、制御部４１は全てのスイッチがオフの状態から、第１蓄電部スイッチ２５、および第２蓄電部スイッチ３１をオンにする（Ｓ１６１）。これにより、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の電力系配線はＤＣ／ＤＣコンバータ２７を介して互いに接続され、それ以外の電力系配線とは断たれた状態になる。なお、実施の形態１と同様に、本来はＳ１６１において、充電スイッチ２３、切替スイッチ３３、およびバイパススイッチ２８をオフにする動作が必要であるが、本実施の形態２では起動時に全スイッチがオフの状態であるので、上記３つのスイッチをオフにする動作を省略している。
【００８０】
次に、制御部４１は第１蓄電部２９の劣化フラグがオンであるか否かを判断する（Ｓ１６３）。もし、劣化フラグがオンでなければ（Ｓ１６３のＮｏ）、第１蓄電部２９は正常であるので、第１蓄電部２９をメインの蓄電部として使用できる。従って、制御部４１はＤＣ／ＤＣコンバータ２７にＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号Ｄｃｏｎｔを送信して、使用終了時に第２蓄電部３５に蓄えられた電力を第１蓄電部２９に定電流で充電するよう制御する（Ｓ１６５）。これにより、第２蓄電部３５から第１蓄電部２９に電力が供給される。この時、第１蓄電部２９が劣化しているか否かを判断するために、その内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを計算するサブルーチンを実行する（Ｓ１６７）。このサブルーチンは前記した図７に示すものであるので、説明を省略する。図７のサブルーチンの実行により、第１蓄電部２９の内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃ、および温度Ｔ１が求められるので、次に第１蓄電部２９の劣化判断を行うために後述するＳ１７１にジャンプする。
【００８１】
一方、Ｓ１６３で第１蓄電部２９の劣化フラグがオンであれば（Ｓ１６３のＹｅｓ）、第１蓄電部２９が劣化しているので、第２蓄電部３５をメインの蓄電部とする。この時点では、第１蓄電部２９が劣化しているものの、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の両方に満充電時の約半分の電力が蓄えられているので、制御部４１はＤＣ／ＤＣコンバータ２７にＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号Ｄｃｏｎｔを送信して、第１蓄電部２９に蓄えられた電力を第２蓄電部３５に定電流で充電するよう制御する（Ｓ１６９）。これにより、第１蓄電部２９から第２蓄電部３５に電力が供給される。この時、第２蓄電部３５が劣化しているか否かを判断するために、その内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを計算するサブルーチンを実行する（Ｓ１７０）。このサブルーチンは前記した図８に示すものであるので、説明を省略する。図８のサブルーチンの実行により、第２蓄電部３５の内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃ、および温度Ｔ２が求められたので、次に第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、現在メインで使用している方の劣化判断を行う。その方法は図６のＳ１０９で説明したものと同じであり、Ｓ１６７やＳ１７０で求めた内部抵抗値Ｒと容量値Ｃの少なくともいずれかが、現在の温度Ｔ１、またはＴ２における劣化限界値に達したか否かを判断する（Ｓ１７１）。
【００８２】
劣化限界値に達していなければ（Ｓ１７１のＮｏ）、後述するＳ１９２にジャンプする。一方、劣化限界値に達していれば（Ｓ１７１のＹｅｓ）、現在メインで使用している蓄電部、すなわち現在サブの蓄電部から電力を充電している蓄電部の劣化フラグをオンにする（Ｓ１７３）。次に、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の両方の劣化フラグがオンであれば（Ｓ１７５のＹｅｓ）、負荷１７に対して十分に電力を供給できないことになるので、蓄電装置１１の使用を禁止する。具体的には、制御部４１は車両側制御回路（図示せず）に対し、蓄電装置１１が劣化したことを示すデータ信号ｄａｔａを出力する（Ｓ１７７）。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。
【００８３】
次に、制御部４１は現在動作中のＤＣ／ＤＣコンバータ２７を直ちに停止し（Ｓ１７９）、蓄電装置１１が主電源１５や負荷１７に影響しないように全スイッチをオフにする（Ｓ１８１）。これにより、主電源１５と負荷１７の配線は主電源電圧検出回路２１と第１ダイオード３７を介して直接接続される電力系配線のみとなるので、蓄電装置１１からの電気的な悪影響を断つことができる。その後、図９のサブルーチンを終了する。
【００８４】
ここでＳ１７５に戻って、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５の両方の劣化フラグがオンでなければ（Ｓ１７５のＮｏ）、ここでは必ず第１蓄電部２９が劣化していることになる。この場合、これ以上第１蓄電部２９を使用できないが、第２蓄電部３５をメインとして使用できるので、制御部４１はＳ１６５によりこれまで第２蓄電部３５の電力を第１蓄電部２９に定電流で充電していた動作を停止し、第１蓄電部２９の電力を第２蓄電部３５に定電流で充電するようＤＣ／ＤＣコンバータ２７にＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号Ｄｃｏｎｔを送信する（Ｓ１８３）。
【００８５】
次に、第１蓄電部２９の電圧Ｖｃ１をＤＣ／ＤＣコンバータ２７から読み込み（Ｓ１８５）、電圧Ｖｃ１とＤＣ／ＤＣコンバータ２７の動作可能最低入力電圧（１Ｖ）を比較する（Ｓ１８７）。もし、電圧Ｖｃ１の方が大きければ（Ｓ１８７のＮｏ）、引き続き第１蓄電部２９の電力を第２蓄電部３５に充電できるので、Ｓ１８５に戻る。
【００８６】
一方、電圧Ｖｃ１がＤＣ／ＤＣコンバータ２７の動作可能最低入力電圧以下であれば（Ｓ１８７のＹｅｓ）、これ以上第１蓄電部２９の電力を第２蓄電部３５に充電できないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を停止する（Ｓ１８９）とともに、劣化した第１蓄電部２９を他の電力系配線から切り離すために第１蓄電部スイッチ２５をオフにする（Ｓ１９１）。その後、第１蓄電部２９を満充電にするために後述するＳ２０１にジャンプする。
【００８７】
ここでＳ１７１に戻り、第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、現在メインで使用している方が劣化限界値に達していなければ（Ｓ１７１のＮｏ）、第１蓄電部２９の劣化フラグがオンであるか否かを判断する（Ｓ１９２）。もし、劣化フラグがオンであれば（Ｓ１９２のＹｅｓ）、第２蓄電部３５がメインであるので、第１蓄電部２９の電力を第２蓄電部３５に充電している状態である。従って、この充電完了を判断するために、前記したＳ１８５にジャンプする。
【００８８】
第１蓄電部２９の劣化フラグがオンでなければ（Ｓ１９２のＮｏ）、第１蓄電部２９がメインであるので、第２蓄電部３５の電力を第１蓄電部２９に充電している状態である。従って、この充電完了を判断するために、制御部４１は第２蓄電部３５の電圧Ｖｃ２をＤＣ／ＤＣコンバータ２７から読み込み（Ｓ１９３）、電圧Ｖｃ２とＤＣ／ＤＣコンバータ２７の動作可能最低入力電圧（１Ｖ）を比較する（Ｓ１９５）。もし、電圧Ｖｃ２の方が大きければ（Ｓ１９５のＮｏ）、引き続き第２蓄電部３５の電力を第１蓄電部２９に充電できるので、Ｓ１９３に戻る。
【００８９】
一方、電圧Ｖｃ２がＤＣ／ＤＣコンバータ２７の動作可能最低入力電圧以下であれば（Ｓ１９５のＹｅｓ）、これ以上第２蓄電部３５の電力を第１蓄電部２９に充電できないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７を停止する（Ｓ１９７）とともに、第２蓄電部３５を他の電力系配線から切り離すために第２蓄電部スイッチ３１をオフにする（Ｓ１９９）。
【００９０】
次に、制御部４１はメインの蓄電部を満充電にするために、まずバイパススイッチ２８と充電スイッチ２３をオンにする（Ｓ２０１）。これにより、主電源１５の電力をメインの蓄電部に充電する電力系配線が接続されたことになる。次に、充電回路１９よりメインの蓄電部の電圧Ｖｃを読み込み（Ｓ２０３）、電圧Ｖｃと設定電圧（＝満充電電圧）を比較する（Ｓ２０５）。電圧Ｖｃが設定電圧未満であれば（Ｓ２０５のＹｅｓ）、制御部４１は充電回路１９を駆動してメインの蓄電部を充電する（Ｓ２０７）。その後、Ｓ２０３に戻り、満充電されるまで繰り返す。
【００９１】
一方、電圧Ｖｃが設定電圧以上になれば（Ｓ２０５のＮｏ）、メインの蓄電部の充電が完了したことになるので、制御部４１は電圧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（Ｓ２０９）。これにより、充電回路１９は定電圧制御となり、メインの蓄電部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９のサブルーチンを終了する。
【００９２】
以上の車両起動時の動作をまとめると、制御部４１は、第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、サブの蓄電部からメインの蓄電部へ充電を行う際に充電を中断する。この時の中断前後における電圧差と充電時の電流値Ｉから、第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、起動時に充電している方（メインの蓄電部）の内部抵抗値Ｒを求める。また、前記充電中の電圧変化率と電流値Ｉから、第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、起動時に充電している方（メインの蓄電部）の容量値Ｃを求める。さらに、第１温度センサ４３、または第２温度センサ４５の出力から第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、起動時に充電している方（メインの蓄電部）の温度を求める。これらより、内部抵抗値Ｒ、または容量値Ｃが現在の温度における劣化限界値に至っていれば劣化したと判断し、第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、起動時に充電している方への満充電に替わって他方への満充電を行う。なお、第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、使用終了時に放電している方が劣化していると判断されれば、次回起動時に第１蓄電部２９、または第２蓄電部３５の内、前回使用終了時に放電している方への満充電に替わって他方への満充電を行う。
【００９３】
図６から図９に示す動作とすることで、実施の形態１と同様に、再起動時には既に第１蓄電部２９に満充電の約半分の電力が充電されているので、満充電にするまでの時間を短くすることができ、急速充電が可能となる。また、使用終了後に第１蓄電部２９の電力の約半分を第２蓄電部３５に充電し、再起動時に第１蓄電部２９に戻すので、従来のように使用終了後に全電力を放電してしまう構成に比べ、電力の無駄な放電を低減することができる。さらに、使用終了時、および起動時にメインの蓄電部の劣化判断を行い、劣化していれば劣化していない方の蓄電部をメインとするとともに、両方劣化すれば蓄電装置１１の劣化を車両側制御回路に送信するので、蓄電装置１１の寿命を延ばすと同時に、高信頼性が得られる。
【００９４】
以上の構成、動作により、使用終了時に一方の蓄電部から他方の蓄電部に電力を約半分だけ充電し、再起動時に元に戻すので、完全放電された状態から満充電する場合に比べ、急速充電が可能になるとともに、一方の蓄電部が劣化すれば他方の蓄電部をメインとすることにより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、最初は第１蓄電部２９をメインに、第２蓄電部３５をサブにして、車両使用時は第１蓄電部２９を満充電にする構成を示したが、これは実施の形態１と同様に両者が逆の構成であってもよい。
【００９６】
また、実施の形態１で述べたように、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５を起動毎に交互に満充電するようにしてもよいし、負荷１７に安定した電圧を出力するために、図５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。
【００９７】
また、実施の形態１、２において第１蓄電部２９と第２蓄電部３５には蓄電素子として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、第１蓄電部２９と第２蓄電部３５は複数のキャパシタ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、並列や直並列接続としてもよいし、単数の蓄電素子を用いてもよい。
【００９８】
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】
【００９９】
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】
【０１００】
【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使用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終了時のフローチャート
【図４】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５】本発明の実施の形態２における蓄電装置のブロック回路図
【図６】本発明の実施の形態２における蓄電装置の使用終了時のフローチャート
【図７】本発明の実施の形態２における蓄電装置の第１蓄電部の内部抵抗値と容量値を計算するフローチャート
【図８】本発明の実施の形態２における蓄電装置の第２蓄電部の内部抵抗値と容量値を計算するフローチャート
【図９】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１０】従来の蓄電装置のブロック回路図
【符号の説明】
【０１０１】
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
２３  充電スイッチ
２５  第１蓄電部スイッチ
２７  ＤＣ／ＤＣコンバータ
２８  バイパススイッチ
２９  第１蓄電部
３１  第２蓄電部スイッチ
３３  切替スイッチ
３５  第２蓄電部
３７  第１ダイオード
３９  第２ダイオード
４１  制御部
４３  第１温度センサ
４５  第２温度センサ
【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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【図９】
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【図１０】
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