(57)【要約】【課題】  蓄電ブロックの劣化と、蓄電ブロックの性能ばらつきとを抑制する。【解決手段】  ＥＣＵは、各キャパシタブロックの電圧Ｖを検出するステップ（Ｓ１００）と、検出された各キャパシタブロックの電圧Ｖが、予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高いか否かを判別するステップ（Ｓ２００）と、電圧Ｖが予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高い場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、電圧Ｖが予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高いキャパシタブロックを放電させて、電圧Ｖが予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高いキャパシタブロックに接続された冷却ファンを駆動させるステップ（Ｓ３００）とを含むプログラムを実行する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を蓄電する蓄電装置であって、
複数の蓄電ブロックと、
電力の供給を受けて作動し、前記蓄電ブロックを冷却するための複数の冷却手段と、
複数の前記蓄電ブロックのうちの少なくともいずれか１つの蓄電ブロックを放電させて、前記冷却手段に電力を供給するための放電手段とを含む、蓄電装置。
【請求項２】
前記蓄電装置は、
各前記蓄電ブロックの電圧を検出するための手段と、
検出された電圧が予め定められた電圧よりも高いか否かを判別するための手段とをさらに含み、
前記放電手段は、検出された電圧が予め定められた電圧よりも高い蓄電ブロックを放電させて、前記冷却手段に電力を供給させるための手段を含む、請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記放電手段は、前記蓄電ブロックの電圧が、予め定められた電圧となるまで、前記蓄電ブロックを放電させて、前記冷却手段に電力を供給させるための手段を含む、請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記冷却手段は、各前記蓄電ブロックに対応して設けられており、
前記放電手段は、複数の前記蓄電ブロックのうちの少なくともいずれか１つの蓄電ブロックを放電させて、放電させた蓄電ブロックに対応して設けられた冷却手段に電力を供給させるための手段を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蓄電装置に関し、特に、複数の蓄電ブロックを含む蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題対策の１つとして、モータからの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。これらの車両には、モータに供給する電力を蓄えるバッテリやキャパシタ（コンデンサ）などが搭載されている。このようなバッテリやキャパシタは、その温度が高いと劣化が進行するため、冷却ファンなどにより冷却空気を送風し、冷却する必要がある。
【０００３】
特開平１１−１２２７０８号公報（特許文献１）は、キャパシタからファンに電力を供給して、キャパシタを冷却する蓄電装置を開示する。このコンデンサ蓄電装置は、直列に接続された複数のキャパシタと、ファンモータと、温度が異常に上昇した場合に、キャパシタとファンモータとを電気的に接続する温度スイッチとを含む。ファンモータは、キャパシタを冷却するように設けられている。
【０００４】
この公報に記載の発明によると、温度が異常に上昇した場合に、キャパシタからファンモータに電力が供給されてファンモータが起動され、キャパシタが冷却される。
【特許文献１】特開平１１−１２２７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の公報に記載の蓄電装置においては、直列に接続された複数のキャパシタの全てを冷却するのみであるため、個々のキャパシタの状態に応じた冷却をすることができない。また、一般的に、キャパシタはその電圧が高くなるにしたがって劣化度合が大きくなり、静電容量が低下するが、上述の公報に記載の蓄電装置においては、全てのキャパシタから同時に放電させるため、個々の電圧を考慮して放電させることができない。そのため、キャパシタの劣化度合に差異が生じ、キャパシタの性能にばらつきが出るおそれがあるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄電ブロックの劣化と、蓄電ブロックの性能ばらつきとを抑制することができる蓄電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る蓄電装置は、電力を蓄電する。この蓄電装置は、複数の蓄電ブロックと、電力の供給を受けて作動し、蓄電ブロックを冷却するための複数の冷却手段と、複数の蓄電ブロックのうちの少なくともいずれか１つの蓄電ブロックを放電させて、冷却手段に電力を供給するための放電手段とを含む。
【０００８】
第１の発明によると、複数の蓄電ブロックは、電力の供給を受けて作動する複数の冷却手段により冷却される。放電手段は、複数の蓄電ブロックのうちの少なくともいずれか１つの蓄電ブロックを放電させて、冷却手段に電力を供給する。これにより、たとえば電圧が他の蓄電ブロックに比べて高い蓄電ブロックのみを放電させることにより、各蓄電ブロックの電圧の差異を抑制するとともに、蓄電ブロックを冷却し、劣化を抑制することができる。放電させられた蓄電ブロックはその電圧が低下するため、電圧に依存した劣化が抑制される。また、蓄電ブロックが放電した電力により冷却手段が作動させられ、蓄電ブロックが冷却される。このとき、複数の蓄電ブロックに対して複数の冷却手段が設けられているので、蓄電ブロックが分割して搭載されていた場合であっても、効率よく蓄電ブロックを冷却し、劣化を抑制することができる。その結果、蓄電ブロックの劣化と、蓄電ブロックの性能ばらつきとを抑制することができる蓄電装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る蓄電装置は、第１の発明の構成に加え、各蓄電ブロックの電圧を検出するための手段と、検出された電圧が予め定められた電圧よりも高いか否かを判別するための手段とをさらに含む。放電手段は、検出された電圧が予め定められた電圧よりも高い蓄電ブロックを放電させて、冷却手段に電力を供給させるための手段を含む。
【００１０】
第２の発明によると、各蓄電ブロックの電圧が検出され、検出された電圧が予め定められた電圧よりも高いか否かが判別される。放電手段は、検出された電圧が予め定められた電圧よりも高い蓄電ブロックを放電させて、冷却手段に電力を供給させる。これにより、電圧が予め定められた電圧よりも高く、電圧に依存した劣化度合が大きい蓄電ブロックのみを放電させて電圧を低下させ、劣化を抑制することができる。
【００１１】
第３の発明に係る蓄電装置においては、第２の発明の構成に加え、放電手段は、蓄電ブロックの電圧が、予め定められた電圧となるまで、蓄電ブロックを放電させて、冷却手段に電力を供給させるための手段を含む。
【００１２】
第３の発明によると、蓄電ブロックは、予め定められた電圧となるまで、放電手段により放電させられる。これにより、たとえば補機類を駆動させるために電力を確保しつつ、電圧に依存した劣化を抑制することができる。
【００１３】
第４の発明に係る蓄電装置においては、第１ないし３のいずれかの発明の構成に加え、冷却手段は、各蓄電ブロックに対応して設けられている。放電手段は、複数の蓄電ブロックのうちの少なくともいずれか１つの蓄電ブロックを放電させて、放電させた蓄電ブロックに対応して設けられた冷却手段に電力を供給させるための手段を含む。
【００１４】
第４の発明によると、冷却手段は、各蓄電ブロックに対応して設けられている。放電手段により蓄電ブロックから放電された電力は、放電させた蓄電ブロックに対応して設けられた冷却手段に供給される。これにより、電力を放電させられた蓄電ブロックは、電圧および温度が低下し、より劣化が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１６】
図１を参照して、本実施の形態に係る蓄電装置を搭載した燃料電池車について説明する。この燃料電池車は、燃料電池１００と、キャパシタ２００と、走行用インバータ３００と、走行用モータ４００と、高圧補機インバータ５００と、補機モータ６００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７００とを含む。なお、本実施の形態においては、燃料電池車を用いて説明するが、蓄電装置が搭載される車両は、燃料電池車に限らず、その他、ハイブリッド車両や電気自動車などであってもよい。また、キャパシタ２００の代わりに二次電池（バッテリ）を用いてもよい。
【００１７】
燃料電池１００は、水素タンク（図示せず）に貯蔵された水素と、空気中の酸素を化学反応させ、発生した電力を取り出す。なお、燃料電池１００は、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００１８】
キャパシタ２００は、第１キャパシタブロック２０１と、第２キャパシタブロック２０２と、第３キャパシタブロック２０３とに分割されている。各キャパシタブロックは、分割された状態で、それぞれ車両の異なる位置に搭載される。なお、キャパシタブロックの数は３つに限らない。
【００１９】
各キャパシタブロックは、複数のセルを直列に接続して構成されている。第１キャパシタブロック２０１には、冷却ファン２１１と、スイッチ２２１と、電圧センサ２３１とが接続されている。同様に、第２キャパシタブロック２０２には、冷却ファン２１２と、スイッチ２２２と、電圧センサ２３２とが接続されている。第３キャパシタブロック２０３には、冷却ファン２１３と、スイッチ２２３と、電圧センサ２３３とが接続されている。
【００２０】
冷却ファン２１１は、スイッチ２２１が閉状態にされると、第１キャパシタブロック２０１から電力の供給を受けて、内蔵されたモータを作動させ、第１キャパシタブロック２０１を冷却する。電圧センサ２３１は、第１キャパシタブロック２０１の電圧を検出する。同様に、冷却ファン２１２は、スイッチ２２２が閉状態にされると、第２キャパシタブロック２０２から電力の供給を受けて、内蔵されたモータを作動させ、第２キャパシタブロック２０２を冷却する。電圧センサ２３２は、キャパシタ２０２の電圧を検出する。冷却ファン２１３は、スイッチ２２３が閉状態にされると、第３キャパシタブロック２０３から電力の供給を受けて、内蔵されたモータを作動させ、第３キャパシタブロック２０３を冷却する。電圧センサ２３３は、キャパシタ２０３の電圧を検出する。なお、冷却ファン、スイッチおよび電圧センサの数は３つに限らない。
【００２１】
走行用インバータ３００は、燃料電池１００、各キャパシタブロック（キャパシタ２００）から供給される直流電力を交流電力に変換し、走行用モータ４００を駆動させる。走行用モータ４００は三相交流モータであり、この走行用モータ４００の駆動力により、燃料電池車が走行する。また、回生制動時には、車輪（図示せず）により走行用モータ４００が駆動され、走行用モータ４００が発電機として作動する。これにより走行用モータ４００は、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生ブレーキとして作用する。走行用モータ４００により発電された電気エネルギは、走行用インバータ３００により交流電力から直流電力に変換されて、各キャパシタブロックに蓄えられる。
【００２２】
高圧補機インバータ５００は、燃料電池１００および各キャパシタブロックから供給された直流電力を交流電力に変換し、補機モータ６００を駆動させる。補機モータ６００は三相交流モータである。補機モータ６００は、燃料電池１００に供給される空気を送り込む燃料循環ポンプ（図示せず）、エアポンプ（図示せず）、エアコンユニットのコンプレッサ（図示せず）、車両に搭載された補機類を冷却する冷却水を送り込むウォータポンプ（図示せず）などの補機類に連結されており、高圧補機インバータ５００を介して電気エネルギの供給を受けて駆動する。なお、補機モータ６００が連結されている補機類は、燃料循環ポンプ、エアポンプ、コンプレッサ、ウォータポンプに限られない。また、補機モータ６００は、直流モータでもよい。
【００２３】
ＥＣＵ７００は、各電圧センサが検出した各キャパシタブロックの電圧、各キャパシタブロックの温度、車両の運転状態（車速、加速など）、アクセル開度、ブレーキペダルの踏み量、シフトポジション、ＲＯＭ（Read Only Memory）に保存されたマップおよびプログラムなどに基づいて、車両が所望の運転状態となるように、燃料電池車に搭載された機器類を制御する。
【００２４】
図２を参照して、ＥＣＵ７００にて実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００２５】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ７００は、各キャパシタブロックの電圧Ｖを検出する。Ｓ２００にて、ＥＣＵ７００は、検出された各キャパシタブロックの電圧Ｖが、予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高いか否かを判別する。電圧Ｖが予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高い場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ３００に移される。そうでない場合（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００２６】
Ｓ３００にて、ＥＣＵ７００は、電圧Ｖが予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高いキャパシタブロックに接続されたスイッチを閉状態にし、電圧Ｖが予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高いキャパシタブロックから電荷を放出させる（放電させる）。このとき、電圧Ｖが予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高いキャパシタブロックに接続された冷却ファンが駆動させられる。
【００２７】
Ｓ４００にて、ＥＣＵ７００は、各キャパシタブロックの電圧Ｖを検出する。Ｓ５００にて、ＥＣＵ７００は、検出された各キャパシタブロックの電圧Ｖが、予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも低くなったか否かを判別する。電圧Ｖが予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも低くなった場合（Ｓ５００にてＹＥＳ）、処理はＳ６００に移される。そうでない場合（Ｓ５００にてＮＯ）、処理はＳ３００に移される。Ｓ６００にて、ＥＣＵ７００は、閉状態のスイッチを開状態にし、キャパシタブロックの放電および冷却ファンの作動を停止させる。
【００２８】
以上の構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る蓄電装置の動作について説明する。なお、以下の説明では、第１キャパシタブロック２０１の電圧Ｖが予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高く、その他のキャパシタブロックの電圧Ｖは、予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも低いものと想定する。
【００２９】
各キャパシタブロックの電圧Ｖが検出され（Ｓ１００）、検出された各キャパシタブロックの電圧Ｖが、予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高いか否かが判別される（Ｓ２００）。
【００３０】
第１キャパシタブロック２０１の電圧Ｖが、予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高いため（Ｓ２００にてＹＥＳ）、スイッチ２２１が閉状態にされて、第１キャパシタブロック２０１から冷却ファン２１１に電力が供給される（Ｓ３００）。冷却ファン２１１は、電力の供給を受けて駆動し、第１キャパシタブロック２０１を冷却する（Ｓ３００）。
【００３１】
冷却ファン２１１が駆動すると、各キャパシタブロックの電圧Ｖが検出され（Ｓ４００）、検出された各キャパシタブロックの電圧Ｖが、予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも低くなったか否かが判別される（Ｓ５００）。
【００３２】
第１キャパシタブロック２０１の電圧Ｖが、予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも低くなると（Ｓ５００にてＹＥＳ）、スイッチ２２１が開状態にされて、冷却ファン２１１の作動が停止させられる（Ｓ６００）。第１キャパシタブロック２０１の電圧Ｖが、予め定められた電圧Ｖ（Ｘ）よりも高い間は（Ｓ５００にてＮＯ）、冷却ファン２１１の駆動が継続される（Ｓ３００）。
【００３３】
このようにして、ＥＣＵ７００は、予め定められた電圧よりも高い電圧のキャパシタブロックを放電させる。これにより、放電したキャパシタブロックの電圧が低下する。この場合、図３（Ａ）に示すように、電圧（Ｖ（１）＜Ｖ（２）＜Ｖ（３）＜Ｖ（４）＜Ｖ（５）＜Ｖ（６））が低下するにしたがって、キャパシタブロックの静電容量の低下、すなわちキャパシタブロックの劣化を抑制することができる。
【００３４】
ＥＣＵ７００は、放電したキャパシタブロックを、冷却ファンにより冷却する。これにより、放電したキャパシタブロックの温度が低下する。この場合、図３（Ｂ）に示すように、キャパシタブロックの温度（Ｔ（１）＜Ｔ（２）＜Ｔ（３）＜Ｔ（４））が低下するにしたがって、キャパシタブロックの静電容量の低下、すなわちキャパシタブロックの劣化を抑制することができる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置において、ＥＣＵは、予め定められた電圧よりも高い電圧のキャパシタブロックを放電させる。これにより、放電したキャパシタブロックの電圧を低下させ、キャパシタブロックの静電容量の低下、すなわちキャパシタブロックの劣化を抑制することができる。
【００３６】
ＥＣＵは、放電したキャパシタブロックを、冷却ファンにより冷却する。これにより、放電したキャパシタブロックの温度を低下させ、キャパシタブロックの静電容量の低下、すなわちキャパシタブロックの劣化を抑制することができる。また、冷却ファンは、各キャパシタブロックに対応してそれぞれ設けられているため、車両に分割されて搭載された各キャパシタブロックを、確実に冷却することができる。
【００３７】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄電装置を搭載した燃料電池車の概要を示す制御ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る蓄電装置において、ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係る蓄電装置におけるキャパシタブロックの静電容量の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
２００  キャパシタ、２０１  第１キャパシタブロック、２０２  第２キャパシタブロック、２０３  第３キャパシタブロック、２１１，２１２，２１３  冷却ファン、２２１，２２２，２２３  スイッチ、２３１，２３２，２３３  電圧センサ。
【図１】
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【図２】
2005192307.tif 000004
【図３】
2005192307.tif 000005