(57)【要約】【課題】互いに並列に接続される複数のスイッチのターンオフに際しても、当該スイッチに流れる電流を低減できる蓄電ユニットを提供する。【解決手段】充電電圧出力部１は蓄電部２へと可制御の電圧を出力する。複数のスイッチ３は、充電電圧出力部１と蓄電部２との間に設けられ、互いに並列に接続される。電流検出部５は蓄電部２を流れる電流を検出する。制御部４は、当該電圧を低下させる制御信号を充電電圧出力部１に出力し、当該電流が所定の電流基準値以下の状態で複数の第１スイッチをターンオフさせる。【選択図】図１
2016082800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電部と、
前記蓄電部へと可制御の電圧を出力する充電電圧出力部と、
前記充電電圧出力部と前記蓄電部との間に設けられ、互いに並列に接続される複数の第１スイッチと、
前記蓄電部を流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電圧を低下させる制御信号を前記充電電圧出力部に出力し、前記電流が所定の電流基準値以下の状態で前記複数の第１スイッチをターンオフさせる制御部と
を備える、蓄電ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電ユニットであって、
前記蓄電部の両端電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記制御部は、
前記蓄電部の内部抵抗の抵抗値と前記電流との積が、前記両端電圧から前記蓄電部の開放電圧を差し引いた値と等しいことに基づいて、前記第１スイッチがオンした状態において異なる時点で検出された前記両端電圧および前記電流を用いて、前記開放電圧および前記抵抗値を算出し、
前記開放電圧と前記抵抗値と前記電流基準値とに基づいて、前記電流が前記電流基準値以下となる前記電圧の電圧値を算出し、
前記複数の第１スイッチの全てがオフしているときに前記電圧を前記電圧値以下とした状態において、前記複数の第１スイッチをターンオンする、蓄電ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄電ユニットであって、
前記制御部は、前記複数のスイッチをターンオンしてから所定時間が経過した後に、前記電圧を増大させる、蓄電ユニット。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蓄電ユニットであって、
前記蓄電部は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池である、蓄電ユニット。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蓄電ユニットであって、
前記蓄電部と、前記蓄電部の両端電圧が入力される負荷との間に設けられる第２スイッチと、
前記第２スイッチと前記蓄電部と前記制御部とを収容するケースと
を備える、蓄電ユニット。
【請求項６】
蓄電部と、
前記蓄電部へと可制御の電圧を出力する充電電圧出力部と、
前記充電電圧出力部と前記蓄電部との間に設けられ、互いに並列に接続される複数の第１スイッチと
を有する蓄電ユニットの制御方法であって、
前記電圧を低減して、前記蓄電部へと流れる電流を所定の電流基準値以下に低下させる第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記複数の第１スイッチをターンオフする第２ステップと
を備える、蓄電ユニットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蓄電ユニットおよび蓄電ユニットの制御方法に関し、特に蓄電部と、その蓄電部への導通／非導通を選択し、互いに並列に接続される複数のスイッチとを有する蓄電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費を上げるためにハイブリッドカーや電気自動車の開発が進んでいる。ガソリン車においてもアイドリングストップ等を実施し、燃費向上が望まれている。
【０００３】
しかしアイドリングストップ等で一旦エンジンが停止すると、オルタネータによるバッテリの充電が行われなくなる。このため、再度エンジンを点火する際には、バッテリ電圧が急激に低下する、「クランキング」と呼ばれる現象が発生する。
【０００４】
クランキングが発生してバッテリ電圧が急激に低下すると、自動車のボディＥＣＵ（電子制御ユニット）が誤って低電圧リセットを掛けてしまう恐れがある。
【０００５】
このような事態を回避するため、バッテリとは別に、大容量キャパシタなどのサブバッテリを備え、クランキングに対応する技術が周知である。
【０００６】
このサブバッテリは例えば、クランキング対策の他、車両が衝突した際にバッテリが喪失したときの、ドアロック解除用の補助電源としても採用される。
【０００７】
例えば特許文献１では、鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池とが設けられている。鉛蓄電池がメインバッテリとして機能することができ、リチウムイオン蓄電池がサブバッテリとして機能することができる。
【０００８】
また特許文献１では、鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池との間には、双方向スイッチを構成する一対のＭＯＳスイッチと、この一対のＭＯＳスイッチに対して並列に接続されるバイパスリレーとが設けられている。特許文献１では、このバイパスリレーは、一対のＭＯＳスイッチの故障時にオンする非常時通電手段として機能している。
【０００９】
また本発明に関連する技術として、特許文献２を掲示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−２７７９９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１１９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、一対のＭＯＳスイッチがオンするときにも、バイパスリレーをオンすることが考えられる。これによれば、ＭＯＳスイッチを流れる電流が、ＭＯＳスイッチとバイパスリレーとに分けられるので、ＭＯＳスイッチに流れる電流を低減できる。
【００１２】
ところで、バイパスリレーとＭＯＳスイッチとを完全に同時にターンオフすることは難しい。よって、ターンオフの際には、いずれか一方のみがオンする期間が発生する。この期間には、当該一方に電流が集中する。
【００１３】
そこで、本発明は、互いに並列に接続される複数のスイッチのターンオフに際しても、当該スイッチに流れる電流を低減できる技術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】
第１の態様は、蓄電部と、前記蓄電部へと可制御の電圧を出力する充電電圧出力部と、前記充電電圧出力部と前記蓄電部との間に設けられ、互いに並列に接続される複数の第１スイッチと、前記蓄電部を流れる電流を検出する電流検出部と、前記電圧を低下させる制御信号を前記充電電圧出力部に出力し、前記電流が所定の電流基準値以下の状態で前記複数の第１スイッチをターンオフさせる制御部とを備える。
【００１５】
第２の態様は、第１の態様にかかる蓄電ユニットであって、前記蓄電部の両端電圧を検出する電圧検出部を備え、前記制御部は、前記蓄電部の内部抵抗の抵抗値と前記電流との積が、前記両端電圧から前記蓄電部の開放電圧を差し引いた値と等しいことに基づいて、前記第１スイッチがオンした状態において異なる時点で検出された前記両端電圧および前記電流を用いて、前記開放電圧および前記抵抗値を算出し、前記開放電圧と前記抵抗値と前記電流基準値とに基づいて、前記電流が前記電流基準値以下となる前記電圧の電圧値を算出し、前記複数の第１スイッチの全てがオフしているときに前記電圧を前記電圧値以下とした状態において、前記複数の第１スイッチをターンオンする。
【００１６】
第３の態様は、第２の態様にかかる蓄電ユニットであって、前記制御部は、前記複数のスイッチをターンオンしてから所定時間が経過した後に、前記電圧を増大させる。
【００１７】
第４の態様は、第１から第３のいずれか一つ態様にかかる蓄電ユニットであって、前記蓄電部は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池である。
【００１８】
第５の態様は、第１から第４のいずれか一つの態様にかかる蓄電ユニットであって、前記蓄電部と、前記蓄電部の両端電圧が入力される負荷との間に設けられる第２スイッチと、前記第２スイッチと前記蓄電部と前記制御部とを収容するケースとを備える。
【００１９】
第６の態様は、蓄電部と、前記蓄電部へと可制御の電圧を出力する充電電圧出力部と、前記充電電圧出力部と前記蓄電部との間に設けられ、互いに並列に接続される複数の第１スイッチとを有する蓄電ユニットの制御方法であって、前記電圧を低減して前記蓄電部へと流れる電流を所定の電流基準値以下に低下させる第１ステップと、前記第１ステップの後に、前記複数の第１スイッチをターンオフする第２ステップとを備える。
【発明の効果】
【００２０】
第１および第６の態様によれば、第１スイッチのターンオフの際に、複数の第１スイッチのうち一つのみがオンする期間が存在しても、当該期間において、所定の電流基準値以下の電流しか流れない。
【００２１】
第２の態様によれば、第１スイッチのターンオンの際に、複数の第１スイッチのうち一つのみがオンする期間が存在しても、当該期間において、所定の電流基準値以下の電流しか流れない。
【００２２】
第３の態様によれば、充電の速度を向上することができる。
【００２３】
第４の態様によれば、特に第２の態様について好適である。
【００２４】
第５の態様によれば、第２スイッチを収容するケースを別途に設ける場合に比べて、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】蓄電ユニットの構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】ターンオフ動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】開放電圧および抵抗値の算出動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】ターンオン動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】蓄電ユニットおよびその周辺の構成の一例を概略的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
｛第１実施形態｝
＜蓄電ユニットの構成＞
以下、第１実施形態に係る蓄電ユニットについて説明する。図１は、蓄電ユニットの構成の一例を概略的に示す図である。この蓄電ユニットは例えば車両に設けられる。
【００２７】
蓄電ユニットは、充電電圧出力部１と、蓄電部２と、複数のスイッチ３と、制御部４と、電流検出部５とを備えている。また図１の例示では、蓄電ユニットは例えば電圧検出部６とスイッチ７とスタータ８と負荷９とを更に備えている。
【００２８】
蓄電部２は充電されて直流電圧を保持する。蓄電部２は例えば車載用のバッテリであり、より具体的な例として、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池を採用できる。
【００２９】
ところで背景技術の欄で述べたように、例えば車両には、メインバッテリとサブバッテリとの両方が設けられる場合がある。この場合、蓄電部２はメインバッテリとして機能してもよく、あるいは、サブバッテリとして機能しても構わない。
【００３０】
図１の例示では、蓄電部２はスイッチ３，７を介してスタータ８へと直流電圧を出力することができ、また、スイッチ３を介して負荷９へと直流電圧を出力することができる。スタータ８は直流電圧を電源として入力して、エンジンを始動させる。負荷９は直流電圧を電源として入力して動作する。負荷９は例えばドアロック用のモータである。スイッチ７、スタータ８および負荷９は本実施の形態の必須要件ではないので、詳細な説明は省略する。
【００３１】
複数のスイッチ３は例えばリレーまたはトランジスタであり、そのオン／オフは制御部４によって制御される。複数のスイッチ３は互いに並列に接続されている。図１の例示では、２個のスイッチ３が設けられているものの、３個以上のスイッチ３が互いに並列に接続されてもよい。複数のスイッチ３は充電電圧出力部１と蓄電部２との間に設けられており、充電電圧出力部１と蓄電部２との間の導通／非導通を選択する。図１の例示では、複数のスイッチ３の各々の一端は共通して充電電圧出力部１の高電位側の出力端に接続され、複数のスイッチ３の各々の他端は共通して蓄電部２の高電位端に接続されている。後述するターンオン、ターンオフのタイミングの過渡的なバラツキを除き、複数のスイッチ３はその全てが導通するか、全てが非導通となる。
【００３２】
蓄電部２の低電位端と充電電圧出力部１の低電位側の出力端とは、例えば電流検出部５を介して、互いに接続される。なお図１の例示では、充電電圧出力部１の低電位側の出力端は接地されている。
【００３３】
充電電圧出力部１は蓄電部２へと可制御の電圧を出力する。この充電電圧出力部１は、制御部４から入力される制御信号に基づく電圧を出力する。例えば充電電圧出力部１はオルタネータ１１と電力変換部（例えばレギュレータ）１２とを有している。オルタネータ１１は例えばエンジンの回転を動力源として発電し、発電した交流電圧を整流して、これを電力変換部１２へと出力する。電力変換部１２は入力された電圧を所望の電圧に変換して出力する。この電力変換部１２は制御部４によって制御される。
【００３４】
このような構成において、充電電圧出力部１の出力電圧Ｖｏｕｔが蓄電部２の両端電圧Ｖよりも大きく、かつ、複数のスイッチ３がオンしているときには、蓄電部２が充電される。このとき、充電電圧出力部１の高電位側の出力端から流れる電流は、一旦分岐して各スイッチ３を流れ、再び合流して蓄電部２へと流れる。よって、各スイッチ３に流れる電流は、複数のスイッチ３の全体を流れる電流よりも小さい。
【００３５】
電流検出部５は蓄電部２を流れる電流Ｉを検出し、検出した電流Ｉを制御部４へと出力する。例えば図１では、電流検出部５はシャント抵抗５ａを有しており、このシャント抵抗５ａが蓄電部２に対して直列に接続される。図１の例示では、シャント抵抗５ａの一端が蓄電部２の低電位端に接続され、シャント抵抗５ａの他端が充電電圧出力部１の低電位側の出力端に接続される。そして、このシャント抵抗５ａの電圧が制御部４に入力されることとなる。当該電圧は電流Ｉに比例するので、シャント抵抗５ａによって電流Ｉが検出されたと言える。なお電流検出部５は必ずしもシャント抵抗５ａを有している必要はなく、任意の手法で蓄電部２を流れる電流Ｉを検出すればよい。例えば周知のホール素子を用いて電流Ｉを検出してもよい。
【００３６】
制御部４は、電流検出部５によって検出された電流Ｉに基づいて、充電電圧出力部１およびスイッチ３を制御する。
【００３７】
なおここでは、制御部４はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御部４はこれに限らず、制御部４によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。
【００３８】
＜ターンオフ動作＞
制御部４は、複数のスイッチ３の全てをターンオフ（非導通状態から導通状態へと遷移する動作）する際に、これに関連して充電電圧出力部１を制御する。図２はスイッチ３のターンオフ動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１にて、制御部４は充電電圧出力部１の出力電圧Ｖｏｕｔを低下させて、電流検出部５によって検出される電流Ｉを所定の電流基準値Ｉｒｅｆ以下に低下させる。例えば制御部４は、充電電圧出力部１に対して、その出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる制御信号を出力する。例えば電力変換部１２は、当該制御信号を受け取るごとに、出力電圧Ｖｏｕｔを所定量ずつ低下させる。この場合、制御部４は、検出された電流Ｉが所定の電流基準値Ｉｒｅｆを下回るまで、制御信号を繰り返し出力する。電流Ｉと電流基準値Ｉｒｅｆとの比較は周知の比較器を用いて行うことができる。これにより、複数のスイッチ３に流れる電流の総和（＝電流Ｉ）も電流基準値Ｉｒｅｆ以下となる。
【００３９】
その後、ステップＳ２にて、制御部４は複数のスイッチ３をターンオフさせるスイッチ信号を出力する。複数のスイッチ３は当該スイッチ信号を受け取ってターンオフする。このとき、複数のスイッチ３は、厳密に言えば、互いに異なるタイミングでターンオフする。よって、複数のスイッチ３の一つのみがオンする期間が存在する。この期間においては、当該一つのスイッチ３に集中して電流が流れる。
【００４０】
しかるに本実施の形態では、上述のように、複数のスイッチ３をターンオフする前に、電流検出部５によって検出される電流Ｉ、即ち複数のスイッチ３を流れる電流の総和を、電流基準値Ｉｒｅｆ以下に低下させている。よって、たとえ上記期間においても、当該一つのスイッチ３に流れる電流は電流基準値Ｉｒｅｆ以下である。したがって、スイッチ３に流れる電流を低減することができる。なお、この電流基準値Ｉｒｅｆは適宜に設定すればよいものの、各スイッチ３の電流上限値Ｉｍａｘ以下の値である。各スイッチ３の電流上限値Ｉｍａｘが互いに異なっていれば、例えば、それらの最小値を採用する。
【００４１】
＜ターンオフ動作を行うトリガ＞
複数のスイッチ３をターンオフするための条件は特に限定されないものの、例えば蓄電部２の両端電圧Ｖに基づく条件を採用できる。例えば図１では、電圧検出部６が設けられている。
【００４２】
電圧検出部６は蓄電部２の両端電圧Ｖを検出し、検出した両端電圧Ｖを制御部４へと出力する。制御部４は電圧検出部６によって検出された両端電圧Ｖが第１電圧基準値Ｖｒｅｆ１よりも大きいか否かを判断する。この判断は公知の比較器を用いて行うことができる。否定的な判断がなされたときには、スイッチ３をターンオフする必要がないと判断して、スイッチ３をオンに維持する。一方、肯定的な判断がなされたときには、制御部４はステップＳ１，Ｓ２を順次に実行する。このような動作によれば、蓄電部２の両端電圧Ｖがあるレベル以上に増大することを抑制できる。
【００４３】
＜ターンオン動作＞
複数のスイッチ３をターンオン（非導通状態から導通状態へと遷移する動作）するときにも、複数のスイッチ３の一つのみがオンする期間が存在する。なぜなら、複数のスイッチ３は、厳密に言えば、互いに異なるタイミングでターンオンするからである。そこで、スイッチ３のターンオンの際にも、スイッチ３の電流を低減することを企図する。
【００４４】
しかしながら、スイッチ３のターンオン前には、蓄電部２には電流が流れていないので、電流検出部５は蓄電部２を流れる電流を検出することができない。よって制御部４は電流を認識することができない。
【００４５】
そこで、スイッチ３をターンオンしたときに流れるであろう電流Ｉを、スイッチ３がターンオンする前に推定し、その電流Ｉが電流基準値Ｉｒｅｆ以下になるように、充電電圧出力部１の出力電圧Ｖｏｕｔを決定することを企図する。
【００４６】
さて蓄電部２の両端電圧Ｖは、蓄電部２の開放電圧Ｖｏｃｖと、蓄電部２の内部抵抗の抵抗値Ｒと、蓄電部２に流れる電流Ｉを用いて、以下の関係式で表される。ただし、電流Ｉは蓄電部２の充電時に正の値を採り、蓄電部２の放電時に負の値を採る。
【００４７】
【数１】
2016082800.tif 000003
【００４８】
この式（１）は、抵抗値Ｒと電流Ｉとの積が、両端電圧Ｖから開放電圧Ｖｏｃｖを差し引いた値と等しいことを示している。この式（１）は、蓄電部２がリチウムイオン電池またはニッケル水素電池であるときに、特に好適である。
【００４９】
ここで簡単のために、複数のスイッチ３、シャント抵抗５ａ、および、充電電圧出力部１と蓄電部２との間の配線の、抵抗値を無視すると、蓄電部２の両端電圧Ｖはスイッチ３がオンしているときの充電電圧出力部１の出力電圧Ｖｏｕｔである、と見なすことができる。
【００５０】
よって開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとを知ることができれば、スイッチ３をターンオンする前であっても、その出力電圧Ｖｏｕｔによって流れるであろう電流Ｉを式（１）に基づいて推定することができる。
【００５１】
そこで開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとを算出する。この算出も式（１）を用いて行う。ただし、この算出はスイッチ３がオンしている状態で行う。式（１）において未知のパラメータは２つ（開放電圧Ｖｏｃｖおよび抵抗値Ｒ）であるので、スイッチ３がオンした状態において、２つの時点で電流Ｉおよび両端電圧Ｖを検出すれば、式（１）に基づいて開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとを算出することができる。
【００５２】
そこで、制御部４は、複数のスイッチ３をオンした状態において、電流検出部５および電圧検出部６からそれぞれ電流Ｉと両端電圧Ｖとを異なる時点で受け取る。制御部４はこの電流Ｉと両端電圧Ｖと式（１）とに基づいて、開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとを算出する。
【００５３】
なおここでは、より具体的な算出方法として、カルマンフィルタの手法により、開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとを算出する。そこで、両端電圧Ｖおよび電流Ｉを所定周期ごと検出する。以下では、これらを両端電圧Ｖ（ｎ）および電流Ｉ（ｎ）ともそれぞれ表記する。このとき式（１）は以下で表される。
【００５４】
【数２】
2016082800.tif 000004
【００５５】
式（２）をカルマンフィルタの観測方程式と把握する。即ち、電圧Ｖ（ｎ）が観測値ｙｔであり、（１  Ｉ（ｎ））が観測モデルを表す行列Ｈｔであり、（Ｖｏｃｖ  Ｒ）Ｔ（ここで上付きのＴは転置を意味する）が状態値（状態推定値）ｘｔである。
【００５６】
カルマンフィルタの状態方程式は以下の式で表される。
【００５７】
【数３】
2016082800.tif 000005
【００５８】
これらの観測方程式と状態方程式とに基づいて、以下に概説する公知の手法により、開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとを算出する。
【００５９】
カルマンゲインｋｔ＝（ｋ１  ｋ２）Ｔは以下の式で表される。
【００６０】
【数４】
2016082800.tif 000006
【００６１】
ここでΣは誤差の共分散行列を示し、その行列要素がａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２で示されている。また、添え字のａ｜ｂは時刻ｂで求まる時刻ａでの値を示している。ｈは観測雑音である。
【００６２】
カルマンゲインｋｔを用いて状態推定値ｘｔ｜ｔ＝（ｘ１’  ｘ２’）Ｔは以下の式で表される。なお状態推定値ｘｔ｜ｔ−１は、行列要素を示して表すと、（ｘ１  ｘ２）Ｔで表される。
【００６３】
【数５】
2016082800.tif 000007
【００６４】
また共分散行列Σｔ｜ｔは以下の式で表される。なおΣｔ｜ｔの行列要素には「’」を付けて、Σｔ｜ｔ−１の行列要素と区別している。
【００６５】
【数６】
2016082800.tif 000008
【００６６】
誤差の共分散行列方程式およびフィルタ方程式はそれぞれ以下の式で表される。
【００６７】
【数７】
2016082800.tif 000009
【００６８】
Σｔ｜ｔ−１，ｈ，ｘ１，ｘ２の初期値を与えて、式（３）〜(９)の演算を、時刻ｔを更新しながら所定周期ごとに繰り返し行うことで、状態推定値（ｘ１’  ｘ２’）Ｔが所定期間ごとに求まる。よって、開放電圧Ｖｏｃｖ（＝ｘ１’）と抵抗値Ｒ（＝ｘ２’）とが所定周期ごと求まる。
【００６９】
図３は開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとの算出動作の一例を示すフローチャートである。このフローの初期においてスイッチ３がオンしている。制御部４は、ステップＳ１１にて、電流検出部５から電流Ｉを受け取り、電圧検出部６から両端電圧Ｖを受け取る。
【００７０】
次にステップＳ１２にて、制御部４は例えば上述のようにして開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとを算出する。
【００７１】
次にステップＳ１３にて、制御部４は、スイッチ３をターンオフする条件が成立したか否かを判断する。スイッチ３をターンオフする条件の一例は既述のとおりである。ステップＳ１３にて否定的な判断がなされると、制御部４は再びステップＳ１１を実行する。
【００７２】
ステップＳ１３にて肯定的な判断がなされれば、ステップＳ１４にて、制御部４は開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとを記憶部（不図示）に記憶し、ターンオフ動作を行う。これにより、記憶部には最新の開放電圧Ｖｏｃｖおよび抵抗値Ｒが記憶されることとなる。
【００７３】
なお、ステップＳ１４の後のターンオフ動作は、図２に示されたフローチャートに則ることが望ましい。
【００７４】
このようにして、スイッチ３をターンオフした後においては、以前にスイッチ３がオンしていたときの最後の開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとが記憶されていることとなる。したがってスイッチ３がオフした状態においても、制御部４は当該記憶部から開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとを読み取ることで、これらを認識することができる。
【００７５】
そして、これらの開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒと式（１）とを用いれば、スイッチ３をオンして出力電圧Ｖｏｕｔを出力した際の電流Ｉを、スイッチ３をターンオンする前に推定できる。逆に言えば、電流Ｉが所定の電流基準値Ｉｒｅｆ以下となるように、出力電圧Ｖｏｕｔを算出できる。簡単のために、出力電圧Ｖｏｕｔと両端電圧Ｖとが等しいと把握すると、出力電圧Ｖｏｕｔは以下の式を満足すればよい。
【００７６】
【数８】
2016082800.tif 000010
【００７７】
式（３）において出力電圧Ｖｏｕｔは開放電圧Ｖｏｃｖよりも大きい。これは、スイッチ３のオンにより、充電電圧出力部１が蓄電部２を充電するためである。
【００７８】
図４はスイッチ３のターンオン動作の一例を示す図である。ステップＳ２１にて、制御部４は、電流基準値Ｉｒｅｆ、開放電圧Ｖｏｃｖおよび抵抗値Ｒに基づいて、電流Ｉが電流基準値Ｉｒｅｆ以下となるであろう出力電圧Ｖｏｕｔを、充電電圧出力部１に出力させる。より具体的には、制御部４は式（１０）を満足するように充電電圧出力部１の出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。次にステップＳ２２にて、制御部４は複数のスイッチ３をターンオンさせるスイッチ信号を出力する。当該スイッチ信号を受け取ったスイッチ３はターンオンする。これにより、たとえスイッチ３のターンオンの際に、スイッチ３の一つのみがオンしてこれに電流が集中して流れたとしても、その電流は電流基準値Ｉｒｅｆよりも小さい。
【００７９】
なお上述の例では、簡単のために出力電圧Ｖｏｕｔと両端電圧Ｖとが互いに等しいと考えたが、充電電圧出力部１と蓄電部２との間の抵抗（スイッチ３、シャント抵抗５ａおよび配線抵抗など）を考慮してもよい。この場合、以下の式を満足すればよい。
【００８０】
【数９】
2016082800.tif 000011
【００８１】
ここで、抵抗値Ｒ１は、充電電圧出力部１と蓄電部２との間の抵抗と、蓄電部２の内部抵抗との合成抵抗値である。充電電圧出力部１と蓄電部２との間の抵抗の抵抗値Ｒ２は、予め測定されていてもよく、あるいは、設計値等を用いてもよい。制御部４は、算出した抵抗値Ｒ，Ｒ２を加算して、合成抵抗値Ｒ１を算出する。
【００８２】
開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとの算出は、複数のスイッチ３がオンするたびに行われるとよい。抵抗値Ｒは経年劣化により変化するからである。これにより、最新の抵抗値Ｒを用いて出力電圧Ｖｏｕｔを決定することができる。
【００８３】
また図４に例示するように、制御部４はステップＳ２３，Ｓ２４を実行してもよい。ステップＳ２２の次のステップＳ２３にて、制御部４はスイッチ３をターンオンさせるスイッチ信号を出力してから、所定時間が経過したか否かを判断する。時間の経過は周知の計時回路（例えばタイマ回路など）を用いて計時することができる。所定時間は、スイッチ信号の出力から複数のスイッチ３の全てがターンオンを完了するまでに要する時間以上の時間である。ステップＳ２３にて否定的な判断がなされると再びステップＳ２３を実行する。ステップＳ２３にて肯定的な判断がなされると、ステップＳ２４にて、制御部４は充電電圧出力部１を制御して、出力電圧Ｖｏｕｔを増大させる。これにより、蓄電部２への電流を増大させることができ、蓄電部２を速やかに充電することができる。
【００８４】
＜スイッチ３をターンオンするトリガ＞
複数のスイッチ３をターンオンするための条件は特に限定されないものの、蓄電部２の両端電圧Ｖを用いることができる。例えば制御部４は電圧検出部６によって検出された両端電圧Ｖが所定の第２電圧基準値Ｖｒｅｆ２（＜第１電圧基準値Ｖｒｅｆ１）よりも大きいか否かを判断する。この判断は公知の比較器を用いて行うことができる。そして否定的な判断がなされたときに、図４のステップＳ２１，Ｓ２２を実行する。
【００８５】
＜開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒの算出＞
上述の例では、開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒの算出に際して、両端電圧Ｖおよび電流Ｉを用いたが、両端電圧Ｖに替えて出力電圧Ｖｏｕｔを採用してもよい。出力電圧Ｖｏｕｔは制御部４によって制御されるので、既知である。そこで両端電圧Ｖに替えて、例えば出力電圧Ｖｏｕｔについての指令値を採用する。この場合、式（１）に替えて以下の式を用いることになる。
【００８６】
【数１０】
2016082800.tif 000012
【００８７】
つまり、このように出力電圧Ｖｏｕｔと電流Ｉと式（１２）とを用いれば、開放電圧Ｖｏｃｖと合成抵抗値Ｒ１を算出することができる。
【００８８】
よって式（１１）を用いて出力電圧Ｖｏｕｔを決定するにときに、合成抵抗値Ｒ１をそのまま用いることができる。したがって、演算が容易である。
【００８９】
また、開放電圧Ｖｏｃｖと抵抗値Ｒとの算出に際して、両端電圧Ｖに替えて、他の電圧を採用してもよい。例えばシャント抵抗５ａと蓄電部２との一組に印加される電圧を検出してもよい。このとき、抵抗値Ｒは，蓄電部２の内部抵抗の抵抗値と、シャント抵抗６ａの抵抗値の和と把握することができる。要するに、蓄電部２の両端電圧Ｖを含む電圧を用いればよい。
【００９０】
｛第２実施形態｝
図５は蓄電ユニットの構成の一例を概略的に示している。図５の例示では、メイン蓄電部１０と、サブ蓄電部２０と、スイッチ３０〜３２と、ダイオード４０，４１と、制御部５０，５１と、負荷６０と、モータ６１と、エアバッグ装置６２と、ヒューズ８０〜８２が設けられている。
【００９１】
メイン蓄電部１０およびサブ蓄電部２０は例えばバッテリである。メイン蓄電部１０とサブ蓄電部２０との間にはスイッチ３０およびヒューズ８１が設けられている。スイッチ３０およびヒューズ８１は互いに直列に接続されている。このスイッチ３０は制御部５１によって制御される。スイッチ３０は例えばリレーである。スイッチ３０がオンすると、メイン蓄電部１０からサブ蓄電部２０へと電流が流れて、サブ蓄電部２０が充電される。
【００９２】
ヒューズ８１は自身に流れる電流が所定値を超えると、切断される。これにより、メイン蓄電部１０とサブ蓄電部２０とが遮断される。
【００９３】
ダイオード４０はメイン蓄電部１０と制御部５０との間に設けられている。ダイオード４０は、メイン蓄電部１０が制御部５１へと放電するときに流れる電流を許可し、その反対の電流を遮断する。図５の例示では、ダイオード４０のアノードはメイン蓄電部１０の高電位端に接続され、ダイオード４０のカソードは制御部５０の高電位側の入力端に接続される。
【００９４】
ダイオード４１はサブ蓄電部２０と制御部５０との間に設けられている。ダイオード４１はサブ蓄電部２０が制御部５０へと放電するときに流れる電流を許可し、その反対の電流を遮断する。図５の例示では、ダイオード４１のアノードはサブ蓄電部２０の高電位端２１に接続され、ダイオード４１のカソードは制御部５０の高電位側の入力端５０ａに接続される。
【００９５】
ダイオード４０，４１が上述のように接続されることにより、メイン蓄電部１０の電圧がサブ蓄電部２０の電圧よりも高いときには、メイン蓄電部１０から制御部５０へと直流電流が流れ、メイン蓄電部１０の電圧がサブ蓄電部２０の電圧よりも低いときには、サブ蓄電部２０から制御部５０へと直流電流が流れることになる。この直流電流は制御部５０の動作電源として採用される。
【００９６】
スイッチ３１は、メイン蓄電部１０およびサブ蓄電部２０の一方を選択的に、スイッチ３２に接続する。スイッチ３２は例えばモータ６１にも接続されており、スイッチ３１とモータ６１との間の導通／非導通を選択する。スイッチ３１は、モータ６１へと直流電圧を印加する構成を、メイン蓄電部１０およびサブ蓄電部２０から選択することができる。スイッチ３１，３２は制御部５１によって制御される。モータ６１は例えばドアロック用のモータである。
【００９７】
図５の例示では、スイッチ３１とメイン蓄電部１０との間には、ヒューズ８０が設けられ、ダイオード４１とメイン蓄電部１０との間には、ヒューズ８２が設けられている。各ヒューズ８０，８２は自身に流れる電流が所定値を超えると、切断される。
【００９８】
また図５の例示では、スイッチ３３が示されている。このスイッチ３３は、負荷６０への直流電圧の印加／停止を選択するスイッチであって、例えば、負荷６０とスイッチ３１との間に設けられる。
【００９９】
制御部５０は、エアバッグ装置６２と通信可能に接続されている。エアバッグ装置６２は車両の衝突を検出すると、これを制御部５０へと通知する。制御部５０は制御部５１とも通信可能に接続されており、エアバッグ装置６２からの通知を受けると、制御部５１へとこれを通知する。制御部５１は当該通知を受け取ると、スイッチ３１を制御して、モータ６１へと直流電源を印加する構成として、メイン蓄電部１０からサブ蓄電部２０へと切り替える。これにより、衝突によりメイン蓄電部１０が喪失したとしても、サブ蓄電部２０からモータ６１へと直流電圧を印加し、モータ６１の動作を可能にすることができる。
【０１００】
サブ蓄電部２０、ダイオード４０，４１、制御部５１およびスイッチ３１〜３３は収容ケース７０に収容される。よってサブ蓄電部２０、ダイオード４０，４１、制御部５１およびスイッチ３１〜３３を一つの基板上に配置することができる。この基板には、これらの構成を接続するためのパターン配線、および、これらと外部（例えばメイン蓄電部１０、スイッチ３０、負荷６０、モータ６１、制御部５０など）とを接続するためのパターン配線が設けられている。当該基板と外部とは、電線（ハーネス）によって互いに接続される。
【０１０１】
かかる構成によれば、例えばスイッチ３２，３３を収容ケース７０の外部に設け、当該スイッチ３２，３３を収容する収容ケースを別途に設ける場合に比して、ハーネスの本数および収容ケースの個数を低減することができ、製造コストを低減することができる。また、全体のサイズを低減することもできる。
【０１０２】
＜第１実施形態の適用＞
図５において、スイッチ３０の替わりに複数のスイッチ３が設けられ、サブ蓄電部２０が、蓄電部２、電流検出部５および電圧検出部６を含み、制御部５１が制御部４の機能を実行してもよい。また例えばメイン蓄電部１０が充電電圧出力部１として機能してもよいく、別途に充電電圧出力部１が設けられてもよい。
【０１０３】
以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０１０４】
１  充電電圧出力部
２  蓄電部
３  スイッチ
４  制御部
５  電流検出部
６  電圧検出部
【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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