(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数のキャパシタと、
複数の前記キャパシタのそれぞれに接続されたバランス電圧調整手段と、
前記バランス電圧調整手段に接続された制御回路からなり、
前記制御回路は、前記キャパシタの非充放電時において、前記バランス電圧調整手段により前記キャパシタの非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ、ｉ＝１〜ｎ、ｎは前記キャパシタの個数）を測定し、
前記非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）の測定後から、前記キャパシタを連続して充電のみ、または放電のみを行っている時における前記キャパシタの充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を、前記バランス電圧調整手段により測定し、
前記非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）と前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）の差の絶対値（ΔＶｉ）をそれぞれ求めるとともに、
前記非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）を測定する際の１点目時間（ｔ１）と、
前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を測定する際の２点目時間（ｔ２）を測定し、
前記２点目時間（ｔ２）から前記１点目時間（ｔ１）を差し引くことにより時間差（Δｔ）を求め、
前記絶対値（ΔＶｉ）を前記時間差（Δｔ）で除して既定係数（Ａ）を乗じることにより、前記各キャパシタの電圧調整幅（ΔＶｂｉ）を計算し、
初期バランス電圧（Ｖｒｏ）から前記電圧調整幅（ΔＶｂｉ）を差し引くことで前記バランス電圧（Ｖｒｉ）を決定し、
前記バランス電圧調整手段により、キャパシタ両端電圧（Ｖｉ）が前記バランス電圧（Ｖｒｉ）になるように制御するようにした蓄電装置。
【請求項２】
直列に接続された複数のキャパシタと、
複数の前記キャパシタのそれぞれに接続されたバランス電圧調整手段と、
前記バランス電圧調整手段に接続された制御回路からなり、
前記制御回路は、前記キャパシタの非充放電時において、前記バランス電圧調整手段により前記キャパシタの非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ、ｉ＝１〜ｎ、ｎは前記キャパシタの個数）を測定し、
前記非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）の測定後から、前記キャパシタを連続して充電のみ、または放電のみを行っている時における前記キャパシタの充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を、前記バランス電圧調整手段により測定し、
前記非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）と前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）の差の絶対値（ΔＶｉ）をそれぞれ求め、
前記各絶対値（ΔＶｉ）の最小値（ΔＶｍｉｎ）を求め、
前記各絶対値（ΔＶｉ）と前記最小値（ΔＶｍｉｎ）の比（Δｉ）、および電圧調整幅（ΔＶｂ）における、あらかじめ求めた相関関係から、前記各キャパシタに対する前記電圧調整幅（ΔＶｂｉ）をそれぞれ求め、
初期バランス電圧（Ｖｒｏ）から前記電圧調整幅（ΔＶｂｉ）を差し引くことで前記バランス電圧（Ｖｒｉ）を決定し、
前記バランス電圧調整手段により、キャパシタ両端電圧（Ｖｉ）が前記バランス電圧（Ｖｒｉ）になるように制御するようにした蓄電装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記キャパシタが非充放電状態になる毎に、前記バランス電圧（Ｖｒｉ）を決定するようにした請求項１、または２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記キャパシタの充電、または放電の開始直後における全ての前記キャパシタの内部抵抗値（Ｒ）に起因した初期的な電圧上昇、または電圧降下が発生した後に、
既定時間（ｔｓ）毎に、直列接続された前記キャパシタの全電圧（Ｖｃ）の電圧傾き（ΔＶｃ）を求め、
前記電圧傾き（ΔＶｃ）の正負が前回電圧傾き（ΔＶｃｏ）と同じで、かつ前記電圧傾き（ΔＶｃ）の絶対値が前記前回電圧傾き（ΔＶｃｏ）の絶対値より小さくなった時に、前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を測定するようにした請求項１、または２に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を測定する際に、前記電圧傾き（ΔＶｃ）の正負が前記前回電圧傾き（ΔＶｃｏ）と異なれば、前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）の測定を中止して前記バランス電圧（Ｖｒｉ）を更新せず、
再び前記キャパシタが非充放電状態になれば、前記バランス電圧（Ｖｒｉ）を決定するようにした請求項４に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記キャパシタの充電、または放電の開始直後における全ての前記キャパシタの内部抵抗値（Ｒ）に起因した初期的な電圧上昇、または電圧降下が発生した後に、
既定時間（ｔｓ）毎に、前記制御回路に入力される前記キャパシタの充放電電流（Ｉ）の正負が前回充放電電流（Ｉｏ）と同じで、かつ前記充放電電流（Ｉ）の絶対値が前記前回充放電電流（Ｉｏ）の絶対値より小さくなった時に、前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を測定するようにした請求項１、または２に記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記制御回路は、前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を測定する際に、前記充放電電流（Ｉ）の正負が前記前回充放電電流（Ｉｏ）と異なれば、前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）の測定を中止して前記バランス電圧（Ｖｒｉ）を更新せず、
再び前記キャパシタが非充放電状態になれば、前記バランス電圧（Ｖｒｉ）を決定するようにした請求項６に記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記キャパシタが非充放電状態のまま使用終了となれば、前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）の測定を中止するようにした請求項１、または２に記載の蓄電装置。
【請求項９】
前記キャパシタに温度センサを配するとともに、前記温度センサの出力が前記制御回路に接続された構成を有し、
前記制御回路は、あらかじめ求めた前記キャパシタ両端電圧（Ｖｉ）の温度依存性により、前記温度センサから得られる温度（Ｔ）に応じて、前記非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）と前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を補正するようにした請求項１、または２に記載の蓄電装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記バランス電圧（Ｖｒｉ）が劣化限界値（Ｖｇ）以下になるか、あるいは前記絶対値（ΔＶｉ）が劣化上限値（ΔＶｇ）以上になるか、の少なくともいずれかの場合に、劣化信号を出力するようにした請求項１、または２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、キャパシタに電力を蓄え、必要な時に放電する蓄電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への配慮から駆動の全てあるいは一部をモータで行う、いわゆる電気自動車やハイブリッド自動車が普及しつつある。
【０００３】
これらの自動車（以下、車両という）はモータの電力がバッテリから供給されているが、バッテリは急速かつ大電流充放電による特性変化や劣化が起こるため、特に急加速時にモータへ供給する電流を制限している。そのため十分な加速が得られない場合があった。
【０００４】
そこで、急速充放電が可能なキャパシタをバッテリと併用した車両が考案されている。これにより、急加速時にバッテリに加えキャパシタの電力もモータに供給されるため、バッテリのみの場合より急峻な加速が可能となる。
【０００５】
モータを駆動できるだけの電圧をキャパシタで得るには、必要電圧が約７５０Ｖであるとすると、１個当たりの定格電圧が２．５Ｖのキャパシタを用いた場合、３００個を直列に接続する必要がある。また、必要な容量を得るために並列接続を組み合わせることもある。
【０００６】
しかし、キャパシタにはバラツキがあり、キャパシタに印加される電圧がばらつくので、それを考慮せず充電を行うと、キャパシタの劣化が進行し、寿命が短くなる可能性がある。
【０００７】
そこで、多数のキャパシタの劣化進行度のバラツキを低減し、長寿命化する蓄電装置が例えば特許文献１に提案されている。このような蓄電装置を図７のブロック回路図に示す。
【０００８】
直列接続された複数のキャパシタ１０１のそれぞれの両端には、バランス電圧調整手段１０３が接続されている。さらに、各キャパシタ１０１の両端には、キャパシタ１０１の両端電圧を測定するためのサンプリングコンデンサ１０５が２個のスイッチ１０７を介して接続されている。バランス電圧調整手段１０３とスイッチ１０７は制御部１０９に接続されている。なお、直列接続された複数のキャパシタ１０１は充放電回路を介して車両のモータ、発電機、バッテリ、負荷等に接続されているが、図７ではこれらを省略している。
【０００９】
バランス電圧調整手段１０３は次の構成を有する。まず、キャパシタ１０１の両端にバランススイッチ１１１とバランス抵抗１１３の直列回路が接続されている。さらに、キャパシタ１０１の両端には２個の直列接続された分圧抵抗１１５も接続されている。２個の分圧抵抗１１５の接続点はコンパレータ１１７の一方の入力に接続されている。また、コンパレータ１１７の他方の入力にはデジタルポテンショメータ１１９が接続されている。デジタルポテンショメータ１１９は基準電源１２１と制御部１０９に接続されているので、制御部１０９の指示に従って任意の基準電圧を出力することができる。コンパレータ１１７の出力はバランススイッチ１１１に接続され、そのオンオフを制御する。
【００１０】
次に、このような蓄電装置の動作について説明する。まず、制御部１０９は各キャパシタ１０１の劣化進行度を求める。具体的には、各キャパシタ１０１を定電流充電した時の両端電圧変化の傾き、および充電中断時の両端電圧変化から、容量値Ｃと内部抵抗値Ｒをそれぞれ求め、あらかじめ求めたこれらの劣化限界値までの差を劣化進行度として求める。従って、差が小さいほど劣化が進行していることになる。
【００１１】
次に、制御部１０９は各キャパシタ１０１の劣化進行度の平均値を求め、各キャパシタ１０１の劣化進行度のバラツキ幅が小さくなるようにバランス電圧をそれぞれ求める。すなわち、劣化が進んだキャパシタ１０１に対しては、劣化を遅らせるために両端電圧を下げるようバランス電圧を決定する。その後、各キャパシタ１０１の両端電圧がバランス電圧になるようにバランス電圧調整手段を制御する。
【００１２】
このように制御することにより、各キャパシタ１０１の劣化進行度のバラツキ幅が小さくなるようにバランス電圧が調整されるので、劣化が進んだキャパシタ１０１の劣化進行度を遅延させられるとともに、全キャパシタがほぼ同時期に動作限界に達する。その結果、蓄電装置の長寿命化が得られる。
【特許文献１】特開２００７−１２４８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記の蓄電装置によると、確かに長寿命化が得られるのであるが、そのためには定電流充電中に各キャパシタ１０１の容量値Ｃや内部抵抗値Ｒを測定し、それらから劣化進行度を求め、さらにその平均値から各キャパシタ１０１の劣化進行度のバラツキ幅が小さくなるようにバランス電圧をそれぞれ求めるという制御を行わなければならず、動作が複雑化するという課題があった。
【００１４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡単な動作で、かつ高精度にキャパシタの長寿命化を図ることが可能な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】
【００１５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、直列に接続された複数のキャパシタと、複数の前記キャパシタのそれぞれに接続されたバランス電圧調整手段と、前記バランス電圧調整手段に接続された制御回路からなり、前記制御回路は、前記キャパシタの非充放電時において、前記バランス電圧調整手段により前記キャパシタの非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ、ｉ＝１〜ｎ、ｎは前記キャパシタの個数）を測定し、前記非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）の測定後から、前記キャパシタを連続して充電のみ、または放電のみを行っている時における前記キャパシタの充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を、前記バランス電圧調整手段により測定し、前記非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）と前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）の差の絶対値（ΔＶｉ）をそれぞれ求めるとともに、前記非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）を測定する際の１点目時間（ｔ１）と、前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を測定する際の２点目時間（ｔ２）を測定し、前記２点目時間（ｔ２）から前記１点目時間（ｔ１）を差し引くことにより時間差（Δｔ）を求め、前記絶対値（ΔＶｉ）を前記時間差（Δｔ）で除して既定係数（Ａ）を乗じることにより、前記各キャパシタの電圧調整幅（ΔＶｂｉ）を計算し、初期バランス電圧（Ｖｒｏ）から前記電圧調整幅（ΔＶｂｉ）を差し引くことで前記バランス電圧（Ｖｒｉ）を決定し、前記バランス電圧調整手段により、キャパシタ両端電圧（Ｖｉ）が前記バランス電圧（Ｖｒｉ）になるように制御するようにしたものである。
また、本発明の蓄電装置は、直列に接続された複数のキャパシタと、複数の前記キャパシタのそれぞれに接続されたバランス電圧調整手段と、前記バランス電圧調整手段に接続された制御回路からなり、前記制御回路は、前記キャパシタの非充放電時において、前記バランス電圧調整手段により前記キャパシタの非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ、ｉ＝１〜ｎ、ｎは前記キャパシタの個数）を測定し、前記非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）の測定後から、前記キャパシタを連続して充電のみ、または放電のみを行っている時における前記キャパシタの充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を、前記バランス電圧調整手段により測定し、前記非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）と前記充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）の差の絶対値（ΔＶｉ）をそれぞれ求め、前記各絶対値（ΔＶｉ）の最小値（ΔＶｍｉｎ）を求め、前記各絶対値（ΔＶｉ）と前記最小値（ΔＶｍｉｎ）の比（Δｉ）、および電圧調整幅（ΔＶｂ）における、あらかじめ求めた相関関係から、前記各キャパシタに対する前記電圧調整幅（ΔＶｂｉ）をそれぞれ求め、初期バランス電圧（Ｖｒｏ）から前記電圧調整幅（ΔＶｂｉ）を差し引くことで前記バランス電圧（Ｖｒｉ）を決定し、前記バランス電圧調整手段により、キャパシタ両端電圧（Ｖｉ）が前記バランス電圧（Ｖｒｉ）になるように制御するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の蓄電装置によれば、キャパシタの非充放電時に、非充放電時両端電圧（Ｖ１ｉ）を測定するとともに、キャパシタの充放電時に充放電時両端電圧（Ｖ２ｉ）を測定し、これらの差の絶対値（ΔＶｉ）を求め、それによりバランス電圧（Ｖｒｉ）を決定するので、従来のようにキャパシタを定電流充電状態とした上で容量値Ｃや内部抵抗値Ｒを測定する必要はないが、これらの値を反映したバランス電圧（Ｖｒｉ）を決定することができる。さらに、従来の劣化進行度を求めて平均値を計算した結果からバランス電圧を決定する制御も不要となる。従って、従来に比べ極めて簡単な動作で、かつ高精度にキャパシタの長寿命化を図ることが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】
【００１７】
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、実施の形態では蓄電装置をハイブリッド自動車に適用した場合について述べる。
【００１８】
（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時間ｔ１、ｔ２におけるキャパシタ両端電圧の変化図である。図３は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の全電圧の経時特性図である。図４は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の非充放電時両端電圧と充放電時両端電圧を求めるフローチャートである。図５は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の各キャパシタのバランス電圧を求める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。
【００１９】
図１において、キャパシタ１１は複数個が直列に接続されている。本実施の形態１では、キャパシタ１１として大容量の電気二重層キャパシタを用いた。なお、キャパシタ１１は必要な電力仕様に応じて直並列接続としてもよい。この場合は、並列接続部分のキャパシタを１個のキャパシタ１１として取り扱うことにより、図１と等価回路になる。従って、各キャパシタ１１は１個でもよいし、複数個を並列接続したものでもよいものとして、以下説明する。なお、図１に示す蓄電装置における直列接続されたキャパシタ１１の最両端を、他の蓄電装置の最両端と接続する構成としてもよい。このような直並列接続の場合は、キャパシタ１１のそれぞれに後述するバランス電圧調整手段１３が接続される構成となる。
【００２０】
各キャパシタ１１の両端には、それぞれバランス電圧調整手段１３が接続されている。さらに、バランス電圧調整手段１３には制御回路１５が接続されているので、制御回路１５によりバランス電圧調整手段１３の動作が制御されている。なお、制御回路１５は、従来の図７に示したデジタルポテンショメータ１１９や基準電源１２１等の機能を有する複数の周辺回路と、それらを制御するマイクロコンピュータから構成されている。また、制御回路１５は車両用制御回路（図示せず）との間でデータ信号ｄａｔａによりデータを交信する機能も有している。
【００２１】
次に、バランス電圧調整手段１３の構成について説明する。まず、キャパシタ１１の両端にはバランススイッチ１７とバランス抵抗１９の直列回路が接続されている。バランススイッチ１７は外部からオンオフ制御ができる構成を有し、例えばＦＥＴやトランジスタが適用できる。さらに、キャパシタ１１の両端には２個の分圧抵抗２１の直列回路も接続されている。２個の分圧抵抗２１の接続点は制御回路１５、およびコンパレータ２３の一方の入力に接続されている。これにより、制御回路１５はキャパシタ１１の両端電圧Ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ、ｎは直列接続されたキャパシタ１１の個数）を読み込むことができる。また、図１に示す一番上のキャパシタ１１における正極は、直列接続されたキャパシタ１１の全電圧Ｖｃと等しいので、全電圧Ｖｃも一番上のバランス電圧調整手段１３を介して制御回路１５により読み込めるように配線されている。
【００２２】
コンパレータ２３の他方の入力は、制御回路１５と接続されている。これにより、制御回路１５から発せられるバランス電圧Ｖｒｉがコンパレータ２３に入力されることになる。また、コンパレータ２３の出力はバランススイッチ１７に接続されている。従って、コンパレータ２３の出力によりバランススイッチ１７のオンオフが制御される。
【００２３】
キャパシタ１１の近傍には温度センサ２５が配されている。温度センサ２５は温度に対する抵抗値変化が大きいサーミスタを用いた。温度センサ２５の出力は制御回路１５に接続されている。従って、制御回路１５は温度センサ２５が検出した温度Ｔを読み込むことができる。
【００２４】
直列接続されたキャパシタ１１の最両端である正極端子２７と負極端子２９には、充放電回路を介して車両のモータ、発電機、バッテリ、負荷等に接続されているが、図１ではこれらを省略している。
【００２５】
次に、このような構成を有する蓄電装置の動作について、図２から図５を用いて説明する。なお、図２において、横軸は時間ｔ、縦軸はキャパシタ両端電圧Ｖｉをそれぞれ示す。また、図３において、横軸は時間ｔ、縦軸はキャパシタの全電圧Ｖｃをそれぞれ示す。また、ハイブリッド自動車の場合、キャパシタ１１は前記したように数１００個程度が直列接続される構成となるが、以下の説明ではわかりやすくするために、キャパシタ１１が４個直列であるとする。従って、キャパシタ１１の個数ｎは４になり、添字ｉの範囲は１〜４となる。
【００２６】
まず、図２において、時間ｔ１で車両のイグニションスイッチ（図示せず）がオンになり、車両が起動したとする。制御回路１５は、イグニションスイッチのオン信号を車両用制御回路からデータ信号ｄａｔａとして受信することにより、車両の起動を認識する。なお、車両の起動は、イグニションスイッチがオンになることで制御回路１５に駆動電圧が印加されるので、それにより認識するようにしてもよい。
【００２７】
車両の起動時は、まだキャパシタ１１の充放電が行われていないので、制御回路１５は直ちに現在の各キャパシタ１１の非充放電時両端電圧Ｖ１ｉ（ｉ＝１〜４）をバランス電圧調整手段１３より順次読み込み、制御回路１５に内蔵されたメモリに記憶する。同時に、時間ｔ１も１点目時間ｔ１としてメモリに記憶する。これにより、１点目時間ｔ１が測定されたことになる。なお、これらの動作の詳細は後述する図４を用いて説明する。また、非充放電時両端電圧Ｖ１１〜Ｖ１４は、前回の車両使用終了時から時間ｔ１に至るまでの間、自己放電により低下した状態である。さらに、各キャパシタ１１の特性バラツキや劣化進行バラツキにより、非充放電時両端電圧Ｖ１１〜Ｖ１４はばらついた状態である。
【００２８】
ここで、非充放電時とは、充放電回路（図示せず）によるキャパシタ１１への充放電を積極的に行っていない状態として定義する。従って、完全にキャパシタ１１に電流が流れていない場合だけでなく、充放電回路を動作させていなくてもキャパシタ１１に僅かな漏れ電流が流れる等の場合は非充放電時に含む。
【００２９】
その後、車両の使用により各キャパシタ１１には制動時の回生電力が充電される。これにより、各キャパシタ両端電圧Ｖｉは経時的に上昇する。なお、キャパシタ両端電圧Ｖｉの経時変化の詳細は図２では省略している。このように、非充放電時両端電圧Ｖ１ｉの測定後から、キャパシタ１１を連続して充電のみ行っている時（時間ｔ２）に、制御回路１５はキャパシタ１１の充放電時両端電圧Ｖ２ｉ（ｉ＝１〜４）を、バランス電圧調整手段１３により測定してメモリに記憶するとともに、時間ｔ２も２点目時間ｔ２として記憶する。これにより、２点目時間ｔ２が測定されたことになる。なお、これらの動作の詳細も後述する図４を用いて説明する。また、制動時の回生電力が各キャパシタ１１に充電されているので、図２の時間ｔ２においては、各キャパシタ１１の充放電時両端電圧Ｖ２ｉは、時間ｔ１での非充放電時両端電圧Ｖ１ｉよりも大きくなる。
【００３０】
なお、キャパシタ両端電圧Ｖｉは温度により変化する特性を有する。そこで、制御回路１５は、あらかじめ求めたキャパシタ両端電圧Ｖｉの温度依存性を記憶しておき、それにより温度センサ２５から得られる温度Ｔに応じて、非充放電時両端電圧Ｖ１ｉと充放電時両端電圧Ｖ２ｉを補正している。
【００３１】
具体的には、基準温度Ｔｏ（例えば２５℃）において、キャパシタ１１を既知電圧まで充電した状態で温度Ｔを変えた時のキャパシタ両端電圧Ｖｉの温度依存特性を求める。これを、既知電圧がキャパシタ１１の定格電圧（例えば２．５Ｖ）まで既定の電圧幅（例えば０．１Ｖ）毎に求める。すなわち、基準温度Ｔｏ（２５℃）でキャパシタ１１を０．１Ｖまで充電した状態で温度Ｔを変えた時のキャパシタ両端電圧Ｖｉの温度依存特性を求め、次に２５℃で０．２Ｖまで充電して温度依存特性を求め、次に２５℃で０．３Ｖまで充電して温度依存特性を求め、というようにして、定格電圧（２．５Ｖ）まで繰り返し温度依存特性を求める。こうして得られた複数の温度依存特性を制御回路１５のメモリにあらかじめ記憶しておく。
【００３２】
次に、温度Ｔと任意のキャパシタ両端電圧Ｖｉが得られれば、複数の温度依存特性の中から、温度Ｔにおけるキャパシタ両端電圧Ｖｉを有する温度依存特性を選択する。次に、基準温度Ｔｏにおけるキャパシタ両端電圧Ｖｉを、選択した温度依存特性から求める。こうして求めたキャパシタ両端電圧Ｖｉが温度補正後の値となる。
【００３３】
これにより、図２の時間ｔ１とｔ２で互いに温度が異なっても、基準温度Ｔｏにおけるキャパシタ両端電圧Ｖｉに補正されるので、図５で説明するバランス電圧Ｖｒｉの計算精度を向上することができる。ゆえに、各キャパシタ１１の劣化進行の低減（詳細は後述）を高精度に行えるので、温度補正を行うことでキャパシタ１１の長寿命化に寄与できる。
【００３４】
ここで、充放電時両端電圧Ｖ２１〜Ｖ２４の大小関係は、非充放電時両端電圧Ｖ１１〜Ｖ１４の大小関係と同じであるとは限らない。すなわち、各キャパシタ１１の特性や劣化進行におけるバラツキに応じて大小関係が逆転する場合がある。具体的には、図２において、時間ｔ１で最大の非充放電時両端電圧Ｖ１１を有するキャパシタ１１は、時間ｔ２では最小の充放電時両端電圧Ｖ２１となり、時間ｔ１で最小の非充放電時両端電圧Ｖ１４を有するキャパシタ１１は、時間ｔ２では最大の充放電時両端電圧Ｖ２４となっている。従って、本実施の形態１では、時間ｔ１と時間ｔ２における２点のキャパシタ両端電圧Ｖ１ｉ、Ｖ２ｉから得られる図２の太矢印の傾きを基に、各キャパシタ１１のバランス電圧Ｖｒｉを決定するようにしている。
【００３５】
ここで、１点目時間ｔ１と２点目時間ｔ２の決定方法について、図３を用いて説明する。
【００３６】
まず、１点目時間ｔ１はキャパシタ１１が非充放電状態である任意の時間に決定されるが、図３においては、非充放電時、すなわちキャパシタ１１の全電圧Ｖｃ１がほぼ一定である任意の時間を１点目時間ｔ１と決定している。この時、制御回路１５は各キャパシタ１１の非充放電時両端電圧Ｖ１ｉを読み込んでいる。
【００３７】
次に、時間ｔａで車両制動により回生電力が発生したとする。これにより、キャパシタ１１に回生電力が充電されるが、充電開始直後には、全てのキャパシタ１１の内部抵抗値Ｒに起因した初期的な電圧上昇が発生する。電圧上昇の大きさΔＶｃａはキャパシタ１１への充電電流をＩとすると、ΔＶｃａ＝Ｉ・Ｒで表される。この電圧上昇は図３に示すように時間ｔｂまでの極めて短期間に急峻に発生し、その後、キャパシタ１１への充電に伴って全電圧Ｖｃは経時的に上昇していく。制御回路１５は急峻な電圧上昇が発生した後の時間ｔｂ以降で、既定時間ｔｓ毎に、全電圧Ｖｃの電圧傾きΔＶｃを求める。ここで、既定時間ｔｓは十分な測定精度で電圧傾きΔＶｃが求められる時間としてあらかじめ決定されており、本実施の形態１では０．１秒とした。また、図３より明らかなように、電圧傾きΔＶｃは、例えば時間ｔｂにおける全電圧Ｖｃｂと、時間ｔｂから既定時間ｔｓを加えた時間ｔｃにおける全電圧Ｖｃｃの差ΔＶｃｂ（＝Ｖｃｃ−Ｖｃｂ）を既定時間ｔｓで除して求められるが、既定時間ｔｓは一定なので差ΔＶｃｂが電圧傾きΔＶｃに相当することになる。従って、以後の説明では前記差（例えばΔＶｃｂ）を電圧傾きΔＶｃとして述べる。
【００３８】
制御回路１５は、時間ｔｃから後もキャパシタ１１を連続して充電している時に、既定時間ｔｓ毎に電圧傾きΔＶｃを求める。すなわち、時間ｔｃから既定時間ｔｓが経過した時間ｔｄで全電圧Ｖｃｄを求め、電圧傾きΔＶｃｃをΔＶｃｃ＝Ｖｃｄ−Ｖｃｃにより計算する。
【００３９】
ここで、時間ｔｂ以降では、回生電力をキャパシタ１１に充電するに従って、キャパシタ１１への充電電流Ｉが経時的に増大し、やがて最大電流値に至るが、車速が下がり車両制動が終了に近づくと、充電電流Ｉが低下していく。これに対応して、キャパシタ１１の全電圧Ｖｃの電圧傾きΔＶｃは時間ｔｂ以降で経時的に増大し、やがて最大値を有し、その後減少する経時変化を有する。すなわち、図３に示すように、時間ｔｂから時間ｔｃにおける電圧傾きΔＶｃｂに対し、時間ｔｃから時間ｔｄにおける電圧傾きΔＶｃｃは大きくなる。やがて時間ｔｅから時間ｔｆにおける電圧傾きΔＶｃｅで最大値となり、その後、時間ｔｆから時間ｔｇにおける電圧傾きΔＶｃｆが減少する。このように、電圧傾きΔＶｃｆが電圧傾きΔＶｃｅより小さくなった時、すなわち、電圧傾きΔＶｃ（図３のΔＶｃｆ）が前回電圧傾きΔＶｃｏ（図３のΔＶｃｅ）より小さくなった時（図３の時間ｔｇ）を２点目時間ｔ２として決定する。この時、制御回路１５は各キャパシタ１１の充放電時両端電圧Ｖ２ｉを読み込んでいる。これにより、１点目時間ｔ１における全電圧Ｖｃ１に対し、２点目時間ｔ２における全電圧Ｖｃｇの差が十分大きくなるので、各キャパシタ１１の１点目時間ｔ１における非充放電時両端電圧Ｖ１ｉと２点目時間ｔ２における充放電時両端電圧Ｖ２ｉの差の絶対値ΔＶｉも制御回路１５による電圧読み込み精度以上に大きくなり、高精度化が可能となる。
【００４０】
なお、図３ではキャパシタ１１の充電時に２点目時間ｔ２を決定しているが、これはキャパシタ１１が非充放電状態から放電状態となった際に２点目時間ｔ２を決定してもよい。この場合の決定方法は図３とほぼ同じであるが、放電により全電圧Ｖｃは経時的に低下するので、電圧傾きΔＶｃは全て絶対値で求めるようにする。これにより、電圧傾きΔＶｃの絶対値が前回電圧傾きΔＶｃｏの絶対値より小さくなった時を２点目時間ｔ２として決定すればよいことになる。
【００４１】
また、キャパシタ１１の充電時、または放電時において、２点目時間ｔ２を決定する際に、電圧傾きΔＶｃの正負が前回電圧傾きΔＶｃｏの正負と異なっていれば、キャパシタ１１が急遽、充電状態から放電状態になったか、または放電状態から充電状態になったことになる。この時、前者であれば、その時点で全てのキャパシタ１１の内部抵抗値Ｒに起因した電圧降下が発生し、後者であれば、電圧上昇が発生する。この電圧降下、または電圧上昇が発生した後の任意の時間で２点目時間ｔ２を決定すると、その時点での充放電時両端電圧Ｖ２ｉによる非充放電時両端電圧Ｖ１ｉとの差の絶対値ΔＶｉが小さくなる方向に推移する。ゆえに、２点目時間ｔ２の決定時点によっては絶対値ΔＶｉが電圧測定精度に対し相対的に小さくなり、絶対値ΔＶｉの精度が悪くなる可能性がある。このため、制御回路１５は、電圧傾きΔＶｃの正負が前回電圧傾きΔＶｃｏの正負と同じ場合に限って２点目時間ｔ２を決定するようにしている。
【００４２】
以上の説明より、２点目時間ｔ２の決定動作は以下のようになる。制御回路１５は、キャパシタ１１の充電、または放電の開始直後における全てのキャパシタ１１の内部抵抗値Ｒに起因した初期的な電圧上昇、または電圧降下が発生した後に、既定時間ｔｓ毎に、直列接続されたキャパシタ１１の全電圧Ｖｃの電圧傾きΔＶｃを求め、電圧傾きΔＶｃの正負が前回電圧傾きΔＶｃｏと同じで、かつ電圧傾きΔＶｃの絶対値が前回電圧傾きΔＶｃｏの絶対値より小さくなった時を２点目時間ｔ２として決定し、充放電時両端電圧Ｖ２ｉを測定する。
【００４３】
次に、図２、図３の動作を含め、バランス電圧Ｖｒｉを決定するための全体的な動作について、図４、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、制御回路１５はメインルーチンから各種サブルーチンを実行することにより蓄電装置全体の動作を制御しているので、図４、図５のフローチャートはサブルーチンの形態で示した。
【００４４】
制御回路１５はメインルーチンから一定時間（例えば分オーダー）毎にバランス電圧Ｖｒｉを決定するために、図４のサブルーチンを実行する。このように一定時間毎にバランス電圧Ｖｒｉを決定することで、最新のキャパシタ１１の状態（劣化進行状態等）を反映したバランス電圧Ｖｒｉを得ることができる。
【００４５】
図４のサブルーチンが実行されると、制御回路１５はまず前回電圧傾きΔＶｃｏをクリアする（ステップ番号Ｓ１１）。この具体的な動作は、制御回路１５に内蔵したメモリ変数である前回電圧傾きΔＶｃｏに０を代入することになる。なお、このような動作について、図４のＳ１１に示すようにΔＶｃｏ＝０と表記する。これは、右辺の値（０）を左辺の変数（前回電圧傾きΔＶｃｏ）に代入するという意味であると以下定義する。
【００４６】
次に、制御回路１５は現在キャパシタ１１が非充放電状態であるか否かを判断する（Ｓ１３）。なお、この判断のために、制御回路１５は車両用制御回路（図示せず）からデータ信号ｄａｔａにより、現在のキャパシタ１１の充放電状態を受信する。充放電状態は、例えば車両用制御回路が充放電回路を動作させているか否かのデータ信号ｄａｔａを受信することで得られる。
【００４７】
もし、キャパシタ１１が非充放電状態でなければ（Ｓ１３のＮｏ）、制御回路１５はバランス電圧Ｖｒｉを決定せずに、そのまま図４のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。これにより、制御回路１５はキャパシタ１１が非充放電状態になる毎に、バランス電圧Ｖｒｉを決定するように制御することができ、前記したように最新のキャパシタ１１の状態を反映したバランス電圧Ｖｒｉが得られる。なお、非充放電状態でない場合にバランス電圧Ｖｒｉを決定しない理由は次の通りである。
【００４８】
もし、充放電時に１点目時間ｔ１を決定したとすると、例えば図３の場合では、１点目時間ｔ１が時間ｔａ以降となる。一方、２点目時間ｔ２は充電中の時間ｔｇであるので、１点目時間ｔ１と２点目時間ｔ２の両方が充電中になる。この場合、図２に示す１点目時間ｔ１と２点目時間ｔ２におけるキャパシタ両端電圧Ｖｉの差の絶対値ΔＶｉを求めると、各キャパシタ１１の内部抵抗値Ｒに起因した電圧上昇の影響が含まれず、容量値Ｃ（図２の太矢印の傾きに相当）の影響のみが反映される。従って、内部抵抗値Ｒの影響を加味したバランス電圧Ｖｒｉの決定ができなくなり、その分、精度が低下してしまう。このような理由から、本実施の形態１では、内部抵抗値Ｒの影響が絶対値ΔＶｉに含まれるよう、１点目時間ｔ１が非充放電状態となるようにしている。これにより、バランス電圧Ｖｒｉに内部抵抗値Ｒの影響が加味されるので、高精度化が図れる。
【００４９】
ここでＳ１３に戻り、キャパシタ１１が非充放電状態であれば（Ｓ１３のＹｅｓ）、制御回路１５は蓄電装置の使用が終了しているか否かを判断する（Ｓ１５）。ここで、蓄電装置の使用終了は車両の使用終了と同じタイミングであるとしている。従って、制御回路１５は車両用制御回路から送信されるイグニションキー（図示せず）の状態を読み取ることで、使用終了を判断できる。
【００５０】
もし、使用終了であれば（Ｓ１５のＹｅｓ）、Ｓ１３ではＹｅｓであったので、キャパシタ１１が非充放電状態のまま使用終了となったことになる。これは、車両が停止するために制動が行なわれ、それにより発生した回生電力がキャパシタ１１に充電された状態で車両の使用を終了したことになる。この場合は、その後積極的にキャパシタ１１の充放電が行われることはないので、２点目時間ｔ２が決定できない。従って、制御回路１５は充放電時両端電圧Ｖ２ｉの測定を中止するようにしている。この際、制御回路１５は図４のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。
【００５１】
一方、使用終了でなければ（Ｓ１５のＮｏ）、制御回路１５はバランス電圧調整手段１３により各キャパシタ１１の非充放電時両端電圧Ｖ１ｉをそれぞれ読み込む（Ｓ１７）。また、その時間を１点目時間ｔ１として記憶する（Ｓ１９）。次に、制御回路１５は温度センサ２５より温度Ｔを読み込み（Ｓ２１）、非充放電時両端電圧Ｖ１ｉを温度Ｔによりそれぞれ補正する（Ｓ２３）。なお、温度補正方法の詳細は前記した通りである。
【００５２】
次に、制御回路１５はキャパシタ１１が充放電状態であるか否かを判断する（Ｓ２５）。この判断の詳細動作はＳ１３と同じである。もし、充放電状態でなければ（Ｓ２５のＮｏ）、再び蓄電装置の使用が現時点で終了しているか否かを判断する（Ｓ２６）。もし、使用終了であれば（Ｓ２６のＹｅｓ）、車両を停止した後、しばらくしてからイグニションキーをオフにしたことになるので、この場合もＳ１５のＹｅｓと同様に、図４のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。
【００５３】
一方、使用終了でなければ（Ｓ２６のＮｏ）、前記した２点目時間ｔ２の決定ができないので、Ｓ２５に戻り充放電状態になるまで待つ。
【００５４】
充放電状態になれば（Ｓ２５のＹｅｓ）、制御回路１５は初期待ち時間が経過したか否かを判断する（Ｓ２７）。ここで、初期待ち時間はキャパシタ１１の充電、または放電の開始直後における全てのキャパシタ１１の内部抵抗値Ｒに起因した初期的な電圧上昇、または電圧降下が発生し終わるまでの時間であり、図３の時間ｔａから時間ｔｂまでに相当する。初期待ち時間が経過していなければ（Ｓ２７のＮｏ）、Ｓ２７に戻り、初期待ち時間が経過するまで待つ。
【００５５】
初期待ち時間が経過すれば（Ｓ２７のＹｅｓ）、制御回路１５は図１における一番上のバランス電圧調整手段１３を介して、キャパシタ１１の全電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ２９）。その後、読み込んだ全電圧Ｖｃを前回全電圧Ｖｃｏに代入して、前回全電圧Ｖｃｏを更新する（Ｓ３１）。
【００５６】
次に、制御回路１５は既定時間ｔｓが経過したか否かを判断する（Ｓ３３）。既定時間ｔｓは図３で説明した通りである。もし、既定時間ｔｓが経過していなければ（Ｓ３３のＮｏ）、Ｓ３３に戻り既定時間ｔｓが経過するまで待つ。一方、既定時間ｔｓが経過すれば（Ｓ３３のＹｅｓ）、制御回路１５は再びキャパシタ１１の全電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ３５）。その後、得られた全電圧Ｖｃ、および前回全電圧Ｖｃｏより、図３で説明した電圧傾きΔＶｃを、ΔＶｃ＝Ｖｃ−Ｖｃｏより求める（Ｓ３７）。次に、得られた電圧傾きΔＶｃと前回電圧傾きΔＶｃｏの積Ｆを計算する（Ｓ３９）。ここで、積Ｆを計算する理由は、電圧傾きΔＶｃの正負と前回電圧傾きΔＶｃｏの正負が同じか否かを判断するためである。すなわち、もし正負が同じであれば積Ｆは正に、正負が異なれば積Ｆは負になる。また、もし積Ｆが０であれば、Ｓ１１で前回電圧傾きΔＶｃｏを０にクリアしたままの状態であることがわかる。このような積Ｆが０になる場合は、図４のサブルーチン実行後、初めて電圧傾きΔＶｃを求めたことを意味する。従って、もし積Ｆが０であれば（Ｓ４１のＹｅｓ）、前回電圧傾きΔＶｃｏが存在しないので、電圧傾きΔＶｃとの比較をすることができない。ゆえに、後述するＳ４７にジャンプする。
【００５７】
一方、積Ｆが０でなければ、（Ｓ４１のＮｏ）、次に制御回路１５は積Ｆが正であるか否かを判断する（Ｓ４３）。もし、積Ｆが負であれば（Ｓ４３のＮｏ）、電圧傾きΔＶｃの正負が前回電圧傾きΔＶｃｏと異なり、充電と放電が急に逆転したことになるので、充放電時両端電圧Ｖ２ｉの測定を中止して、図４のフローチャートを終了し、メインルーチンに戻る。これにより、バランス電圧Ｖｒｉは更新されず、現在の値を保持する。また、前記したようにメインルーチンは一定時間毎に図４のサブルーチンを実行しているので、再びキャパシタ１１が非充放電状態になれば、バランス電圧Ｖｒｉを決定する動作を行うことができる。
【００５８】
一方、積Ｆが正であれば（Ｓ４３のＹｅｓ）、電圧傾きΔＶｃの正負が前回電圧傾きΔＶｃｏと同じであるので、次に制御回路１５は電圧傾きΔＶｃの絶対値と前回電圧傾きΔＶｃｏの絶対値を比較する（Ｓ４５）。もし、電圧傾きΔＶｃの絶対値が前回電圧傾きΔＶｃｏの絶対値以上であれば（Ｓ４５のＮｏ）、電圧傾きΔＶｃは図３の時間ｔｂから時間ｔｅに示すように増大中であるので、前記したように、まだ２点目時間ｔ２を決定できない。この場合、制御回路１５は電圧傾きΔＶｃの値を前回電圧傾きΔＶｃｏに代入して更新し（Ｓ４７）、Ｓ３１に戻る。これにより、再び既定時間ｔｓが経過後の電圧傾きΔＶｃを求める動作以降を繰り返す。
【００５９】
一方、電圧傾きΔＶｃの絶対値が前回電圧傾きΔＶｃｏの絶対値より小さければ（Ｓ４５のＹｅｓ）、図３に示す時間ｔｅから時間ｔｇの状態に相当するので、この時点でバランス電圧調整手段１３を介して充放電時両端電圧Ｖ２ｉをそれぞれ読み込む（Ｓ４９）。また、その時間を２点目時間ｔ２として記憶する（Ｓ５１）。次に、制御回路１５は温度センサ２５より温度Ｔを読み込み（Ｓ５３）、充放電時両端電圧Ｖ２ｉを温度Ｔによりそれぞれ補正する（Ｓ５５）。なお、温度補正方法の詳細は前記した通りである。
【００６０】
ここまでの動作により、１点目時間ｔ１、非充放電時両端電圧Ｖ１ｉ、２点目時間ｔ２、および充放電時両端電圧Ｖ２ｉの値がそれぞれ得られたので、制御回路１５は図５に示すバランス電圧Ｖｒｉの決定サブルーチンを実行する（Ｓ５７）。従って、以後は図５を参照しながら説明する。
【００６１】
まず、制御回路１５は内蔵した変数メモリｉに１を代入する（Ｓ６１）。ここで、変数メモリｉは添字ｉと同等の意味を有すると定義し、以下、添字ｉと呼ぶ。次に、制御回路１５は非充放電時両端電圧Ｖ１ｉと充放電時両端電圧Ｖ２ｉの差の絶対値ΔＶｉを、ΔＶｉ＝｜Ｖ２ｉ−Ｖ１ｉ｜より求める（Ｓ６３）。次に、２点目時間ｔ２から１点目時間ｔ１を差し引くことにより時間差Δｔを求める（Ｓ６４）。すなわち、Δｔ＝ｔ２−ｔ１により時間差Δｔを求めている。次に、各キャパシタ１１の電圧調整幅ΔＶｂｉを、絶対値ΔＶｉ、時間差Δｔ、および既定係数Ａから、ΔＶｂｉ＝Ａ×ΔＶｉ／Δｔにより求める（Ｓ６５）。ここで、ΔＶｉ／Δｔは図２の太矢印の傾きである。この傾きは各キャパシタ１１の容量値Ｃの逆数に相当する。すなわち、キャパシタ１１は全て直列接続されているので、いずれにも同じ充電電流Ｉで充電される。この時のキャパシタ１１に蓄えられる電荷量ＱはＱ＝Ｃ・ΔＶｉ＝Ｉ・Δｔとなる。これを変形すると、Ｃ＝Ｉ・Δｔ／ΔＶｉとなる。ここで、充電電流Ｉは各キャパシタ１１に対して等しいので、図２の傾きΔＶｉ／Δｔの逆数が各キャパシタ１１の容量値Ｃと比例することがわかる。
【００６２】
ここで、キャパシタ１１は劣化が進行すると容量値Ｃが低下し、各キャパシタ１１の内部抵抗値Ｒｉが大きくなる。従って、劣化が進行するほど図３における充電開始直後の内部抵抗値Ｒに起因した電圧上昇ΔＶｃａも大きくなる。これにより、内部抵抗値Ｒは各キャパシタ１１の内部抵抗値Ｒｉの和であるので、各キャパシタ１１の内部抵抗値Ｒｉにおいても劣化が進行するとともに大きくなる。従って、図２において、絶対値ΔＶｉは各キャパシタ１１の内部抵抗値Ｒｉに起因した電圧上昇と、キャパシタ１１への充電による電圧の経時的上昇の和として表されることになる。従って、傾きΔＶｉ／Δｔは各キャパシタ１１の内部抵抗値Ｒｉと容量値Ｃを反映した値であり、劣化が進行したキャパシタ１１ほど大きくなることがわかる。ゆえに、図２の添字ｉ＝４のキャパシタ１１は傾きが最も大きいので劣化が一番進行していることになる。これにより、傾きの大小に応じてバランス電圧Ｖｒｉを調整することになる。
【００６３】
そのために、まずＳ６５で電圧調整幅ΔＶｂｉを求めている。すなわち、電圧調整幅ΔＶｂｉは、キャパシタ１１が劣化未進行の初期状態の場合に設定される初期バランス電圧Ｖｒｏ（例えば定格電圧が２．５Ｖのキャパシタ１１であれば、初期バランス電圧Ｖｒｏ＝２．５Ｖとなる）からどれだけ電圧を下げるかを表すものである。これは、上記傾きに既定係数Ａを乗じることにより求めている。従って、劣化が進行し、傾きが大きいキャパシタ１１ほど、電圧調整幅ΔＶｂｉが大きくなることになる。なお、既定係数Ａは次のステップ（Ｓ６７）でバランス電圧Ｖｒｉが正規の範囲に入るように調整するための係数で、あらかじめ実験的に求めてメモリに記憶しておく。
【００６４】
次に、制御回路１５はバランス電圧Ｖｒｉを、Ｖｒｉ＝Ｖｒｏ−ΔＶｂｉより求める（Ｓ６７）。ここで、前記したように電圧調整幅ΔＶｂｉはキャパシタ１１の劣化が進行するほど大きくなり、一方で初期バランス電圧Ｖｒｏが定数であるので、バランス電圧Ｖｒｉは小さくなる。これにより、バランス電圧調整手段１３でキャパシタ両端電圧Ｖｉがバランス電圧Ｖｒｉになるように調整されるので、劣化が進行したキャパシタ１１ほどキャパシタ両端電圧Ｖｉが小さくなる。これにより、そのキャパシタ１１の劣化進行は他のキャパシタ１１より抑制されるので、その分、キャパシタ１１の寿命を延ばすことができる。なお、Ｓ６７の式でバランス電圧Ｖｒｉが極端に小さくなったり負になったりしないように、あらかじめ既定係数Ａを求めて、Ｓ６５で傾きに既定係数Ａを乗じるようにしている。
【００６５】
次に、制御回路１５はバランス電圧Ｖｒｉと劣化限界値Ｖｇを比較する（Ｓ６９）。ここで、劣化限界値Ｖｇとは、キャパシタ１１がこれ以上使用できない限界状態まで劣化した時のバランス電圧Ｖｒｉの値であり、これもあらかじめ実験的に求めてある。従って、もしバランス電圧Ｖｒｉが劣化限界値Ｖｇ以下になれば（Ｓ６９のＹｅｓ）、これ以上蓄電装置を使用できないので、制御回路１５は蓄電装置の劣化信号をｄａｔａ信号として車両用制御回路に送信する（Ｓ７１）。これを受け、車両用制御回路は運転者に蓄電装置の劣化を警告し、修理を促すと同時に、蓄電装置の使用を禁止する。これにより、劣化した蓄電装置を使い続けることがなくなるので、高信頼性が得られる。その後、制御回路１５は図５のサブルーチンを終了して図４のサブルーチンに戻る。なお、図４のサブルーチンにおいて、Ｓ５７（図５のサブルーチン）の実行後は図４のサブルーチンも終了し、メインルーチンに戻る。
【００６６】
一方、バランス電圧Ｖｒｉが劣化限界値Ｖｇより大きければ（Ｓ６９のＮｏ）、蓄電装置を継続して使用できるので、次に制御回路１５は添字ｉに１を加え、添字ｉの内容を更新する（Ｓ７３）。その後、更新した添字ｉがキャパシタ１１の個数ｎ（ここではｎ＝４）に１を加えた値と等しいか否かを判断する（Ｓ７５）。もし、添字ｉがｎ＋１でなければ（Ｓ７５のＮｏ）、まだ全てのキャパシタ１１のバランス電圧Ｖｒｉが決まっていないので、Ｓ６３に戻り、それ以降の動作を繰り返す。
【００６７】
一方、添字ｉがｎ＋１と等しければ（Ｓ７５のＹｅｓ）、全てのキャパシタ１１に対するバランス電圧Ｖｒｉを決定できたので、図５のサブルーチンを終了して図４のサブルーチンに戻る。なお、図４のサブルーチンにおいて、Ｓ５７（図５のサブルーチン）の実行後は図４のサブルーチンも終了し、メインルーチンに戻る。
【００６８】
以上に説明した図５のフローチャートによるサブルーチンの動作をまとめると、次のようになる。
【００６９】
制御回路１５は、非充放電時両端電圧Ｖ１ｉを測定する際の１点目時間ｔ１と、充放電時両端電圧Ｖ２ｉを測定する際の２点目時間ｔ２を測定し、２点目時間ｔ２から１点目時間ｔ１を差し引くことにより時間差Δｔを求め、絶対値ΔＶｉを時間差Δｔで除して既定係数Ａを乗じることにより、各キャパシタ１１の電圧調整幅ΔＶｂｉを計算し、初期バランス電圧Ｖｒｏから電圧調整幅ΔＶｂｉを差し引くことでバランス電圧Ｖｒｉを決定している。このようにして、絶対値ΔＶｉに応じた各キャパシタ１１のバランス電圧Ｖｒｉを得ている。
【００７０】
なお、車両使用中の間、メインルーチンにより一定時間毎に図４のサブルーチンが実行されるので、バランス電圧Ｖｒｉを求める条件が成立すれば、バランス電圧Ｖｒｉは更新され続ける。その後、車両使用が終了すると、制御回路１５は最後に更新された最新のバランス電圧Ｖｒｉを各バランス電圧調整手段１３に対してそれぞれ出力する。これにより、各バランス電圧調整手段１３は、接続されたキャパシタ１１の両端電圧Ｖｉがバランス電圧Ｖｒｉになるようにバランススイッチ１７を制御する。すなわち、キャパシタ両端電圧Ｖｉがバランス電圧Ｖｒｉより大きければ、コンパレータ２３はバランススイッチ１７をオンにする。これにより、キャパシタ１１がバランス抵抗１９により放電され、キャパシタ両端電圧Ｖｉは低下する。その後、キャパシタ両端電圧Ｖｉがバランス電圧Ｖｒｉとほぼ等しくなれば、コンパレータ２３はバランススイッチ１７をオフにする。これにより、キャパシタ１１の放電が停止し、そのキャパシタ両端電圧Ｖｉは目標であるバランス電圧Ｖｒｉとなる。その結果、キャパシタ１１の印加電圧が下がるので、その劣化進行を低減することができる。なお、その後は車両非使用時に渡ってキャパシタ両端電圧Ｖｉが自己放電により徐々に低下していく。
【００７１】
また、このように動作することで、車両使用終了時において劣化が進行したキャパシタ１１のキャパシタ両端電圧Ｖｉ（図２ではＶ２４）を下げ、比較的劣化が進行していないキャパシタ１１のキャパシタ両端電圧Ｖｉ（図２ではＶ２１）は高い状態のままとすることにより、前者の劣化進行を低減するとともに後者の劣化を相対的に進ませることになるので、各キャパシタ１１の劣化進行を揃えることが可能となる。その結果、任意の１個のキャパシタ１１のみが劣化限界に達して蓄電装置全体が使えなくなる可能性を低減でき、蓄電装置の長寿命化も図れる。
【００７２】
以上の構成、動作により、キャパシタ１１の非充放電時に、非充放電時両端電圧Ｖ１ｉを測定するとともに、キャパシタ１１の充放電時に充放電時両端電圧Ｖ２ｉを測定し、これらの差の絶対値ΔＶｉを求め、それによりバランス電圧Ｖｒｉを決定するので、極めて簡単な動作で、かつ高精度にキャパシタ１１の長寿命化を図ることが可能な蓄電装置を実現できる。
【００７３】
なお、本実施の形態１では、キャパシタ１１を充電する際にバランス電圧Ｖｒｉを求める場合について説明したが、これはキャパシタ１１を放電する際でもよい。但し、いずれの場合も１点目時間ｔ１は非充放電時に、２点目時間ｔ２は充放電時にする必要がある。これは、以下の理由による。もし、１点目時間ｔ１を充電時に、それ以降の２点目時間ｔ２を非充電時にしたとすると、充電が停止し非充電状態になれば、キャパシタ１１の内部抵抗値Ｒｉに起因した電圧降下が発生する。その結果、充電を停止するまでにはキャパシタ両端電圧Ｖｉが上昇していたものの、充電の停止によりキャパシタ両端電圧Ｖｉは低下することになる。従って絶対値ΔＶｉは電圧降下の分、小さくなることになる。これにより、絶対値ΔＶｉが小さくなりすぎると電圧測定精度の影響が大きくなり、絶対値ΔＶｉを基に決定されるバランス電圧Ｖｒｉの精度も低下する。さらに、充電時間と劣化進行によるキャパシタ１１の内部抵抗値Ｒｉの大きさによっては、充電によるキャパシタ両端電圧Ｖｉの上昇よりも充電停止時の電圧降下の方が大きくなり、充電時であるにもかかわらず傾きΔＶｉ／Δｔが負になる可能性もある。このように、充電状態や劣化状態により傾きΔＶｉ／Δｔの大小関係が変動すると、バランス電圧Ｖｒｉを正しく決定できないことになる。ゆえに、１点目時間ｔ１は非充電時に、２点目時間ｔ２は充電時に決定している。これにより、充電開始時の電圧上昇と充電によるキャパシタ両端電圧Ｖｉの上昇の和に応じて傾きΔＶｉ／Δｔが得られるので、充電状態や劣化状態の影響を反映した高精度なバランス電圧Ｖｒｉを決定することができる。なお、これらは放電時においても同様である。
【００７４】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の各キャパシタのバランス電圧を求めるフローチャートである。なお、本実施の形態２における蓄電装置の構成は図１と同じであるので、構成の説明を省略する。すなわち、本実施の形態２の特徴は動作部分であるので、動作について以下に詳細を説明する。
【００７５】
まず、図４の動作については、基本的には実施の形態１と同じでよいが、本実施の形態２では１点目時間ｔ１と２点目時間ｔ２を用いないので、Ｓ１９とＳ５１の動作が不要である。従って、その分、簡易な制御となる。また、本実施の形態２ではバランス電圧Ｖｒｉの決定サブルーチンが実施の形態１と異なるので、この部分を図６により説明する。
【００７６】
図４のサブルーチンの実行により、非充放電時両端電圧Ｖ１ｉと充放電時両端電圧Ｖ２ｉが得られれば、図４のＳ５７で制御回路１５は図６のサブルーチンを実行する。これにより、まず添字ｉに１を代入する（Ｓ８１）。次に、制御回路１５は非充放電時両端電圧Ｖ１ｉと充放電時両端電圧Ｖ２ｉの差の絶対値ΔＶｉを、ΔＶｉ＝｜Ｖ２ｉ−Ｖ１ｉ｜より求める（Ｓ８３）。次に添字ｉに１を加えて更新し（Ｓ８５）、添字ｉがキャパシタ１１の個数ｎに１を加えた値に至ったか否かを判断する（Ｓ８７）。もし、添字ｉがｎ＋１と等しくなければ（Ｓ８７のＮｏ）、Ｓ８３に戻り、次のキャパシタ１１の絶対値ΔＶｉを求める動作を繰り返す。
【００７７】
添字ｉがｎ＋１と等しくなれば（Ｓ８７のＹｅｓ）、制御回路１５は得られた複数の絶対値ΔＶｉの中から最小値ΔＶｍｉｎを求める（Ｓ８９）。これは、図２の場合であればΔＶ１が最小値ΔＶｍｉｎとなる。次に、制御回路１５は再び添字ｉに１を代入し（Ｓ９１）、各絶対値ΔＶｉと最小値ΔＶｍｉｎの比Δｉを、Δｉ＝ΔＶｉ／ΔＶｍｉｎより求める（Ｓ９３）。こうして求めた比Δｉは絶対値ΔＶｉが最小値ΔＶｍｉｎに対してどれだけ大きいかを示す値であるので、比Δｉは１以上の数値となる。なお、最小値ΔＶｍｉｎに相当するキャパシタ１１に対しては、キャパシタ両端電圧ΔＶｉ（図２ではΔＶ１）が最小値ΔＶｍｉｎと等しいので、Δｉ＝１となる。
【００７８】
従って、比Δｉが１のものは図２よりも明らかなように傾きが最小のものに相当するので、劣化進行が最も遅いことになる。その他のキャパシタ１１については比Δｉが大きいほど劣化が進行していることになり、図２においては、添字ｉ＝４のキャパシタ１１が最も劣化進行していることがわかる。ゆえに、比Δｉが各キャパシタ１１の劣化進行の指標となる。そこで、次に比Δｉと電圧調整幅ΔＶｂの相関関係から添字ｉのキャパシタ１１の電圧調整幅ΔＶｂｉを求める（Ｓ９５）。ここで、実施の形態１で説明したように、電圧調整幅ΔＶｂｉは劣化が進行しているものほど大きい値になるようにしているので、制御回路１５はあらかじめ実験的に求めた比Δｉと電圧調整幅ΔＶｂの相関関係をメモリに記憶しておき、Ｓ９３で求めた比Δｉに応じた電圧調整幅ΔＶｂｉを求めるようにしている。なお、比Δｉと電圧調整幅ΔＶｂの相関関係は正の相関関数となるので、これを最小二乗法で式として求めておき、比Δｉを前記式に代入することで、各キャパシタ１１に対する電圧調整幅ΔＶｂｉを計算している。これにより、相関関係をデータ表としてメモリに記憶する場合に比べ、メモリの節約ができる。
【００７９】
次に、制御回路１５はバランス電圧Ｖｒｉを、Ｖｒｉ＝Ｖｒｏ−ΔＶｂｉより求める（Ｓ９７）。なお、初期バランス電圧Ｖｒｏは実施の形態１と同様にキャパシタ１１の定格電圧（２．５Ｖ）としている。これにより、劣化が進行したキャパシタ１１ほど、そのバランス電圧Ｖｒｉは小さくなる。従って、そのキャパシタ１１の劣化進行は他のキャパシタ１１より抑制されるので、その分、キャパシタ１１の寿命を延ばすことができる。
【００８０】
次に、制御回路１５はバランス電圧Ｖｒｉと劣化限界値Ｖｇを比較する（Ｓ９９）。ここで、劣化限界値Ｖｇの意味は実施の形態１と同じである。もしバランス電圧Ｖｒｉが劣化限界値Ｖｇ以下になれば（Ｓ９９のＹｅｓ）、これ以上蓄電装置を使用できないので、制御回路１５は蓄電装置の劣化信号をｄａｔａ信号として車両用制御回路に送信し（Ｓ１０１）、図６のサブルーチンを終了して図４のサブルーチンに戻る。
【００８１】
一方、バランス電圧Ｖｒｉが劣化限界値Ｖｇより大きければ（Ｓ９９のＮｏ）、蓄電装置を継続して使用できるので、次に制御回路１５は添字ｉに１を加え、添字ｉの内容を更新する（Ｓ１０３）。その後、更新した添字ｉがキャパシタ１１の個数ｎに１を加えた値と等しいか否かを判断する（Ｓ１０５）。もし、添字ｉがｎ＋１でなければ（Ｓ１０５のＮｏ）、まだ全てのキャパシタ１１のバランス電圧Ｖｒｉが決まっていないので、Ｓ９３に戻り、それ以降の動作を繰り返す。
【００８２】
一方、添字ｉがｎ＋１と等しければ（Ｓ１０５のＹｅｓ）、全てのキャパシタ１１に対するバランス電圧Ｖｒｉを決定できたので、図６のサブルーチンを終了して図４のサブルーチンに戻る。
【００８３】
以上に説明した図６のフローチャートによるサブルーチンの動作をまとめると、次のようになる。
【００８４】
制御回路１５は、各絶対値ΔＶｉの最小値ΔＶｍｉｎを求め、各絶対値ΔＶｉと最小値ΔＶｍｉｎの比Δｉ、および電圧調整幅ΔＶｂにおける、あらかじめ求めた相関関係から、各キャパシタ１１に対する電圧調整幅ΔＶｂｉをそれぞれ求め、初期バランス電圧Ｖｒｏから電圧調整幅ΔＶｂｉを差し引くことでバランス電圧Ｖｒｉを決定している。このようにして、絶対値ΔＶｉに応じた各キャパシタ１１のバランス電圧Ｖｒｉを得ている。この際、実施の形態１で説明したように、絶対値ΔＶｉはキャパシタ１１の内部抵抗値Ｒｉと容量値Ｃを反映した値であるので、本実施の形態２により絶対値ΔＶｉを基にバランス電圧Ｖｒｉを決定することによっても高精度化が図れる。
【００８５】
その後の動作は、実施の形態１と同様に、車両使用終了時に、各キャパシタ１１の両端電圧Ｖｉが決定されたバランス電圧Ｖｒｉになるようにバランス電圧調整手段１３により調整される。その結果、劣化が進行したキャパシタ１１の印加電圧が下がるので、さらなる劣化進行を低減することができるとともに、各キャパシタ１１の劣化進行を高精度に揃えることが可能となる。従って、蓄電装置の長寿命化も図れる。
【００８６】
以上の構成、動作により、キャパシタ１１の非充放電時に、非充放電時両端電圧Ｖ１ｉを測定するとともに、キャパシタ１１の充放電時に充放電時両端電圧Ｖ２ｉを測定し、これらの差の絶対値ΔＶｉを求め、その最小値ΔＶｍｉｎとの比Δｉによりバランス電圧Ｖｒｉを決定するので、実施の形態１に比べ時間ｔ１、ｔ２の測定が不要となり、さらに簡単な動作で、かつ高精度にキャパシタ１１の長寿命化を図ることが可能な蓄電装置を実現できる。
【００８７】
なお、実施の形態１、２ではキャパシタ１１の近傍に温度センサ２５を配する構成としたが、これは、例えば蓄電装置を非常用補助電源に用いる場合のように、温度Ｔがあまり変化しない時には、キャパシタ両端電圧Ｖｉの温度Ｔに対する補正をしなくてもよいことになる。従って、この場合は温度センサ２５を用いなくてもよい。
【００８８】
また、実施の形態１、２において、制御回路１５は劣化信号をバランス電圧Ｖｒｉが劣化限界値Ｖｇ以下になれば出力するようにしているが、これは絶対値ΔＶｉが劣化上限値ΔＶｇ以上になれば出力するようにしてもよい。ここで、劣化上限値ΔＶｇは、これ以上蓄電装置を使用できない限界時の絶対値ΔＶｉのことであり、あらかじめ求めて制御回路１５のメモリに記憶しておけばよい。なお、絶対値ΔＶｉは前記したようにキャパシタ１１が劣化するに従って大きくなるので、バランス電圧Ｖｒｉが劣化限界値Ｖｇ以下になれば劣化と判断するのとは逆に、絶対値ΔＶｉが劣化上限値ΔＶｇ以上になれば劣化と判断することになる。これにより、特に実施の形態２において、蓄電装置の劣化を少しでも早い段階で判断することができる。また、これら２つの判断を両方行い、少なくともいずれかの条件が成立すれば劣化信号を出力するようにしてもよい。これにより、二重に劣化判断を行うので、劣化判断精度が向上する。
【００８９】
また、実施の形態１、２において、劣化限界値Ｖｇや劣化上限値ΔＶｇを２段階に設定してもよい。この場合、例えば１段階目では車両用制御回路が運転者に警告を発するとともに、充電電流を制限する制御を行う。２段階目に至ると、警告とともに蓄電装置への充電を中止するように制御する。これにより、劣化した蓄電装置を使い続ける可能性を大きく低減することが可能となる。
【００９０】
また、実施の形態１、２において、充放電時両端電圧Ｖ２ｉは電圧傾きΔＶｃの正負が前回電圧傾きΔＶｃｏと同じで、かつ電圧傾きΔＶｃの絶対値が前回電圧傾きΔＶｃｏの絶対値より小さくなった時に測定するようにしているが、これは、電圧傾きΔＶｃの替わりにキャパシタ１１への充放電電流Ｉを、前回電圧傾きΔＶｃｏの替わりに前回充放電電流Ｉｏを、それぞれ用いるようにしてもよい。充放電電流Ｉは、例えば充放電回路に内蔵した電流検出回路（図示せず）から車両用制御回路を介してデータ信号ｄａｔａとして制御回路１５が受信することで求めてもよいし、全キャパシタ１１に対して直列に電流検出回路を設けて、それにより検出するようにしてもよい。なお、動作については、図４のフローチャートにおいて、電圧傾きΔＶｃを充放電電流Ｉに、前回電圧傾きΔＶｃｏを前回充放電電流Ｉｏに、それぞれ置換するとともに、Ｓ３７で充放電電流Ｉを読み込む動作を行い、全電圧Ｖｃと前回全電圧Ｖｃｏに関する動作（Ｓ２９、Ｓ３１、Ｓ３５）を削除すればよい。これにより、構成上は電流検出回路が必要となるが、図４に比べてさらに簡易な動作とすることができる上に、動作が少ない分、早くバランス電圧Ｖｒｉを決定することができる。なお、この場合も充放電電流Ｉの正負が前回充放電電流Ｉｏと異なれば、充放電時両端電圧Ｖ２ｉの測定を中止してバランス電圧Ｖｒｉを更新せず、再びキャパシタ１１が非充放電状態になれば、バランス電圧Ｖｒｉを決定するようにすればよい。
【００９１】
また、実施の形態１、２においてキャパシタ１１には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キャパシタでもよい。
【００９２】
また、実施の形態１、２において蓄電装置をハイブリッド自動車に適用した場合について述べたが、それらに限らず、車両の回生システムや、アイドリングストップ、電動パワーステアリング、車両制動システム、電動過給器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。さらに、車両用以外の非常用補助電源等の、キャパシタを複数直列に接続し充放電を行うものであれば適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明にかかる蓄電装置は極めて簡単な動作で高精度にキャパシタの長寿命化を図ることができるため、特にキャパシタに電力を蓄え、必要な時に放電する車両用の蓄電装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【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時間ｔ１、ｔ２におけるキャパシタ両端電圧の変化図
【図３】本発明の実施の形態１における蓄電装置の全電圧の経時特性図
【図４】本発明の実施の形態１における蓄電装置の非充放電時両端電圧と充放電時両端電圧を求めるフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１における蓄電装置の各キャパシタのバランス電圧を求めるフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２における蓄電装置の各キャパシタのバランス電圧を求めるフローチャート
【図７】従来の蓄電装置のブロック回路図
【符号の説明】
【００９５】
１１  キャパシタ
１３  バランス電圧調整手段
１５  制御回路
２５  温度センサ
【図１】
0005024054.tif 000002
【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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