JP2008141855A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両再使用時のスタータ動作前に十分に充電を行うことができ、かつ主電源の損失を低減する車両用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、主電源１５の電力を蓄える蓄電部２３と、主電源１５、負荷１７、および蓄電部２３にそれぞれ接続された充放電回路２１と、蓄電部２３と充放電回路２１に接続された制御回路２５とを備え、車両使用終了時には、制御回路２５は既定時間経過後に蓄電部２３の電力を既定保持電圧（Ｖｋ）に至るまで放電し、車両非使用時には、制御回路２５は蓄電部２３の電圧（Ｖｃ）が既定下限電圧（Ｖｃｍｉｎ）に至れば、蓄電部２３の電圧（Ｖｃ）が既定保持電圧（Ｖｋ）になるまで充電する動作を繰り返し、車両が運転者認証手段であるキー３１により運転者を認識すれば、制御回路２５は蓄電部２３を満充電にするようにしたものである。
【選択図】図１

Description

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車両用蓄電装置に関するものである。

一般に自動車（以下、車両という）を使用する際には、エンジンを始動するためにスタータを動作させる。この際、例えば車両のキーをオンにしてからスタータを動かすことになるので、キーオンにより起動したオーディオやカーナビゲーション等の負荷に供給される電力は、スタータ動作によるバッテリ電圧の低下により一旦途切れる。その結果、音楽が中断したり、カーナビゲーションの目的地設定等が消去され再設定が必要になるという問題があった。

これに対し、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するための補助電源としての車両用蓄電装置が、例えば特許文献１に提案されている。図４はこのような車両用蓄電装置のブロック回路図である。車両用蓄電装置１０１には、まず蓄電するために電気二重層キャパシタからなる補助電源部１０３が設けられている。この補助電源部１０３には充電回路１０５が接続されている。また、補助電源部１０３の電力を出力する安定化回路１０７も接続されている。充電回路１０５の入力側には、その電圧を検出するための検出回路１０９が接続されている。また、この検出回路１０９の検出電圧に応じて電力を補助電源部１０３から供給するか、主電源１１５から供給するかを切り替える電源切替部１１１が接続されている。

このような車両用蓄電装置１０１の入力側、すなわち充電回路１０５の入力には第１スイッチ１１３を介してバッテリからなる主電源部１１５が接続されている。また、第１スイッチ１１３と車両用蓄電装置１０１の間には第２スイッチ１１７の一端が接続され、その他端はエンジン１１９に内蔵されたスタータ（図示せず）に接続されている。第１スイッチ１１３と第２スイッチ１１７はキー装着部１２１によりオンオフ制御される。なお、キー装着部１２１にはロックモード、アクセサリモード、オンモード、およびスタートモードの４つのモードがある。ロックモードの場合は第１スイッチ１１３と第２スイッチ１１７の両方がオフになり、アクセサリモードとオンモードの場合は第１スイッチ１１３がオンに、第２スイッチ１１７がオフになり、スタートモードの場合は第１スイッチ１１３と第２スイッチ１１７の両方がオンになる。また、車両用蓄電装置１０１の出力側、すなわち電源切替部１１１の出力にはオーディオやカーナビゲーション等の車載機器１２３が接続されている。

次に、車両用蓄電装置１０１の動作について説明する。まず、車両再使用時にキー装着部１２１にキーが差し込まれ、アクセサリモードになると、第１スイッチ１１３がオンになる。その結果、主電源部１１５の電力が充電回路１０５、検出回路１０９、および電源切替部１１１に供給される。これにより、充電回路１０５は補助電源部１０３を充電するとともに電源切替部１１１は図４に示すように主電源部１１５側を選択しているので、車載装置１２３には主電源部１１５の電力が供給され、オーディオやカーナビゲーション等が動作する。

この状態で、エンジンを始動するためにキー装着部１２１のキーをスタートモードにすると、第２スイッチ１１７もオンになる。その結果、主電源部１１５の電力がエンジン１１９に内蔵されたスタータに供給されるので、エンジンが始動する。この時、スタータには大電流が流れるので、それに伴い主電源部１１５の電圧は大きく低下する。この変化を検出回路１０９が検出し、所定の基準値より低くなったことを検出すると、電源切替部１１１を補助電源部１０３側に切り替える。これにより、スタータ動作中は補助電源部１０３から車載装置１２３に電力が供給されるので、車載装置１２３は動作し続けることができる。

その後、エンジン１１９の始動が完了し、キーをオンモードにすることで第２スイッチ１１７がオフになる。その結果、主電源部１１５の電圧は所定の基準値より高くなるので、この変化を検出回路１０９が検出し、電源切替部１１１を主電源部１１５側に切り替える。これにより、車載装置１２３には主電源部１１５から電力が供給される。

以上のような動作により、車載装置１２３にはスタータ動作時も安定した電力が供給され続け、音楽の中断や設定の消去等が回避できる。
特開２００２−６４９４６号公報

上記の車両用蓄電装置によると、確かにスタータ動作による主電源部１１５の電圧低下時にも車載装置１２３を駆動させ続けられるのであるが、キー装着部１２１のキーをアクセサリモードにしてから短時間の内にスタートモードにすると、車載装置１２３が起動してすぐに主電源部１１５の電圧が下がることになる。この時、キーがアクセサリモードになってから補助電源部１０３への充電を開始するので、短時間の内にスタートモードにすると補助電源部１０３への充電が不十分になる可能性があるという課題があった。

これに対し、上記従来の車両用蓄電装置では、補助電源部１０３を構成する電気二重層キャパシタの数量を減らし、充電回路１０５で主電源部１１５の電圧を降圧して充電し、放電時には補助電源部１０３の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータからなる安定化回路１０７で昇圧して車載装置１２３に供給する構成が記載されている。これにより、補助電源部１０３の満充電電圧を下げることができるので、その分早く充電を完了することができる。

しかし、ＤＣ−ＤＣコンバータは、その動作に電力を必要とするので、エンジン始動によるスタータ駆動時に、さらにＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧動作による電力消費が加わると、主電源部１１５の損失が大きくなるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、車両再使用時のスタータ動作前に十分に充電を行うことができ、かつ主電源の損失を低減する車両用蓄電装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の車両用蓄電装置は、主電源と負荷の間に接続され、前記主電源の電力を蓄える蓄電部と、前記主電源、前記負荷、および前記蓄電部にそれぞれ接続された充放電回路と、前記蓄電部と前記充放電回路に接続された制御回路とを備え、車両使用終了時には、前記制御回路は既定時間経過後に前記蓄電部の電力を既定保持電圧（Ｖｋ）に至るまで放電し、車両非使用時には、前記制御回路は前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が既定下限電圧（Ｖｃｍｉｎ）に至れば、前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が前記既定保持電圧（Ｖｋ）になるまで充電する動作を繰り返し、前記車両が運転者認証手段により運転者を認識すれば、前記制御回路は前記蓄電部を満充電にするようにした。

本発明によれば、車両非使用時に常に蓄電部の電圧（Ｖｃ）が既定下限電圧（Ｖｃｍｉｎ）と既定保持電圧（Ｖｋ）の間になるように制御し、かつ車両が運転者認証手段により運転者を認識すれば、蓄電部を満充電にする構成とすることにより、従来のキーをアクセサリモードにするよりも以前から、満充電までの不足分のみを充電すればよくなり、さらに蓄電部のみで負荷に電力を供給するのでＤＣ−ＤＣコンバータによる損失を回避することができる。従って、車両再使用時のスタータ動作前に十分に充電を行うことができ、かつ主電源の損失を低減する車両用蓄電装置を実現できるという効果が得られる。

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、ここでは車両用蓄電装置を例えばアイドリングストップ車に用いた場合について説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における車両用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における車両用蓄電装置の車両使用終了時から車両再使用時までの制御回路の動作を示すフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態における車両用蓄電装置のスタータ動作時の制御回路の動作を示す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。

図１において、車両用蓄電装置１１はイグニションスイッチ１３を介して接続された主電源１５と、負荷１７との間に接続されている。イグニションスイッチ１３は主電源１５の電力を車両用蓄電装置１１に供給する機能と、イグニションスイッチ１３に接続されたエンジン始動用のスタータ１９に主電源１５の電力を供給する機能を併せ持つ。ここで、主電源１５はバッテリであり、負荷１７はオーディオ、ナビゲーション、オーディオビジュアルナビゲーション等の補機である。

車両用蓄電装置１１は以下の構成を有する。ここでは、まず図１の太線で示した電力系配線の関連構成を説明する。

主電源１５の出力にはイグニションスイッチ１３を介して充放電回路２１が接続されている。充放電回路２１には負荷１７と蓄電部２３が接続されている。従って、蓄電部２３は充放電回路２１によって充電と放電の制御が行われる。なお、蓄電部２３は主電源１５の電力を蓄える蓄電素子として、急速充放電が可能なキャパシタが望ましい。本実施の形態では満充電電圧を約１．８３Ｖとした初期容量７０Ｆ（ファラッド）の電気二重層キャパシタを用いている。これにより、特に運転者がスタータ１９を動作させるまでの間に蓄電部２３の充電を完了するのに有利となる。この電気二重層キャパシタを２個並列に接続したものを７組直列に接続した構成とすることにより、蓄電部２３はスタータ１９の動作時に負荷１７が必要とする電力を賄っている。この場合の蓄電部２３の合成容量は２０Ｆとなり、満充電電圧は１２．８Ｖとなる。

なお、蓄電部２３は蓄電素子（図示せず）以外にも、蓄電素子の直列接続部分の電圧（本実施の形態ではグランドを除く７ヶ所の電圧）をそれぞれ出力するためのマルチプレクサと、蓄電素子の直列接続部分の電圧バランスを取るための複数（本実施の形態では７個）のバランス回路と、複数の前記バランス回路を選択し、その動作をオンオフ制御するためのマルチプレクサを内蔵している。

充放電回路２１は蓄電部２３への充電制御と、蓄電部２３から負荷１７への放電制御を行う以外にも、負荷１７への電力供給源を主電源１５と蓄電部２３のいずれかに切り替える機能、負荷１７への電力供給をオンオフ制御する機能、充放電回路２１の内部で蓄電部２３の電力を熱として放電する機能、主電源の電圧Ｖｂ、蓄電部２３の電圧Ｖｃ、および負荷１７の電圧Ｖｄを検出する機能を有する。なお、蓄電部２３の放電経路には従来のＤＣ−ＤＣコンバータを用いていない。

次に、図１の細線で示した信号系配線の関連構成を説明する。

蓄電部２３と充放電回路２１にはマイクロコンピュータからなる制御回路２５が接続されている。ここで、まず蓄電部２３と制御回路２５の信号系配線として、蓄電素子の電圧検出用のマルチプレクサに対して電圧検出点を選択する選択信号ＳＬＶと、選択された電圧を入力する蓄電素子電圧入力信号ＶＮｉｎの各配線が接続されている。さらに、バランス回路のオンオフ制御用のマルチプレクサに対する前記バランス回路を選択する選択信号ＳＬＢと、選択されたバランス回路をオンにするオン信号Ｈｉの各配線が接続されている。

充放電回路２１と制御回路２５の信号系配線として、充放電回路２１の動作全般を制御する制御信号ｃｏｎｔと、充放電回路２１で検出した電圧Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを入力する電圧入力信号Ｖｉｎの各配線が接続されている。

以上が車両用蓄電装置１１の構成であるが、制御回路２５は外部の車両側制御回路２７ともデータの入出力を行っている。具体的には、制御回路２５は車両側制御回路２７から送信された入力信号ｉｎと車両側制御回路２７に送信する出力信号ｏｕｔでデータの入出力を行う。

車両側制御回路２７は車両全体の制御を司るが、ここでは本実施の形態を説明するのに必要な部分についてのみ述べる。車両側制御回路２７はマイクロコンピュータからなり、制御回路２５とのデータ入出力以外に、イグニションスイッチ１３とのデータ入出力や、車両側電波送受信回路２９との送受信データの入出力を行っている。

ここで、イグニションスイッチ１３は、従来と同様に４つの状態（モード）を有しており、車両側制御回路２７に現在のスイッチのモードを示すイグニション信号ＩＧを出力する機能と、車両側制御回路２７から出力されたイグニションスイッチ制御信号ＩＧｃｏｎｔによりイグニションスイッチ１３のモードを切り替える機能を有している。従って、車両側制御回路２７はイグニション信号ＩＧによりスイッチのモードを確認し、イグニションスイッチ制御信号ＩＧｃｏｎｔによりイグニションスイッチ１３のモードを切り替えることができる。

車両側電波送受信回路２９は車両の開錠、施錠を行う電波を送受信する機能を有し、運転者が保持する電波送受信機（以下、キー３１という）に内蔵されたキー側電波送受信回路３３との間でアンテナ３５を介して送受信を行う。なお、キー３１には電波の送受信に必要な電力を賄うための電池３７も内蔵されている。具体的な動作は、運転者がキー３１を操作して例えば車両の開錠を行う信号をキー側電波送受信回路３３から送信すると、車両側電波送受信回路２９が受信する。受信したデータは受信信号ＲＣとして車両側制御回路２７に出力される。車両側制御回路２７は再度キー３１に開錠信号を送信する要求を行うデータを送信信号ＴＲによって車両側電波送受信回路２９に出力する。車両側電波送受信回路２９は送信要求信号を電波でキー３１に送信する。これを受け、キー側電波送受信回路３３は再度開錠信号を車両側電波送受信回路２９に送信する。車両側電波送受信回路２９は受信した開錠信号を再び車両側制御回路２７に出力する。車両側制御回路２７は２回の開錠信号データを比較して、一致すれば正規の運転者であると認証する。このような運転者認証手段により、車両は運転者を認識している。

なお、ここで述べた運転者認証手段は運転者がキー３１を開錠操作することで認識する構成の例を説明したが、運転者が開錠操作をしなくても一定の距離以内に車両に接近するだけで開錠信号の送受信が行われる構成のものでもよい。

次に、このような車両用蓄電装置の動作について説明する。

まず、本実施の形態の特徴となる動作について図２を参照しながら説明する。図２は車両使用終了時から車両再使用時までの制御回路２７の動作を示している。車両の使用を終了してイグニションスイッチ１３をロックモードにすると、既定時間が経過した後に図２のフローチャートが実行される。ここで、既定時間が経過するまで待機するのは、運転者がイグニションスイッチ１３をロックモードにしたものの、すぐに車両を使用するためにイグニションスイッチ１３をロックモード以外にする可能性があるためである。なお、既定時間は例えば１分とした。これは、ロックモードにしてから１分以上経過すると、運転者がすぐにエンジン再始動を行わないと想定されるためである。

既定時間が経過すると、図２のフローチャートが実行され、まず、車両側制御回路２７へスタータ１９の動作禁止信号を出力信号ｏｕｔとして制御回路２５から出力する（ステップ番号Ｓ１）。これを受け、車両側制御回路２７はスタータ１９の動作を禁止する。

次に、制御回路２５は蓄電部２３の電力を放電するよう充放電回路２１を指示する（Ｓ３）。この際、蓄電部２３に内蔵したバランス回路により、各蓄電素子の両端電圧が等しくなるように制御しながら放電を行う。その後、充放電回路２１から電圧入力信号Ｖｉｎにより蓄電部２３の電圧Ｖｃを取り込み、既定保持電圧Ｖｋと比較する（Ｓ５）。ここで、既定保持電圧Ｖｋは１０．５Ｖとした。これにより、各蓄電素子の電圧は１．５Ｖ（＝１０．５Ｖ／７直列）となるが、この電圧は蓄電素子の寿命が車両の寿命（ここでは１５年とした）と同等になる電圧である。従って、車両非使用時における蓄電部２３の寿命が車両の寿命と同等になる。

Ｓ５において、蓄電部２３の電圧Ｖｃが既定保持電圧Ｖｋより大きければ（Ｓ５のＮｏ）、Ｓ５に戻って既定保持電圧Ｖｋ以下になるまで待つ。既定保持電圧Ｖｋ以下になれば（Ｓ５のＹｅｓ）、蓄電部２３の放電を停止するよう充放電回路２１に指示する（Ｓ７）。

ここまでの動作が車両使用終了直後に実行される。これをまとめると、制御回路２５は既定時間経過後に蓄電部２３の電力を既定保持電圧Ｖｋに至るまで放電する動作を行う。

その後は車両非使用時の動作となる。まず、制御回路２５は蓄電部２３の電圧Ｖｃを取り込み、既定下限電圧Ｖｃｍｉｎと比較する（Ｓ９）。ここで、既定下限電圧Ｖｃｍｉｎは、各蓄電素子の両端電圧が１．４Ｖになった時と既定したので、１．４Ｖ×７直列＝９．８Ｖとなる。もし、電圧Ｖｃが既定下限電圧Ｖｃｍｉｎ以下になれば（Ｓ９のＹｅｓ）、蓄電部２３が自己放電を起こした分の電力を再度充電するよう充放電回路２１に指示する（Ｓ１１）。その後、主電源１５の電圧Ｖｂを充放電回路２１から取り込んで、既定限界電圧Ｖｂｍｉｎと比較する（Ｓ１３）。ここで、既定限界電圧Ｖｂｍｉｎは負荷１７を駆動するための下限電圧であり、本実施の形態では１０．５Ｖとした。もし、電圧Ｖｂが既定限界電圧Ｖｂｍｉｎ以下であれば（Ｓ１３のＹｅｓ）、主電源１５が劣化していると考えられるので、これ以上の主電源１５の電圧低下を招かないために、充電部２３への充電を停止するように充放電回路２１に指示する（Ｓ１５）。その後は後述するＳ２７にジャンプする。

一方、電圧Ｖｂが既定限界電圧Ｖｂｍｉｎより大きければ（Ｓ１３のＮｏ）、蓄電部２３の電圧Ｖｃを取り込み、既定保持電圧Ｖｋ（＝１０．５Ｖ）と比較する（Ｓ１７）。もし、電圧Ｖｃが既定保持電圧Ｖｋ未満であれば（Ｓ１７のＮｏ）、蓄電部２３の充電が完了していないので、Ｓ１３に戻る。一方、電圧Ｖｃが既定保持電圧Ｖｋ以上であれば（Ｓ１７のＹｅｓ）、蓄電部２３の充電が完了したので、充電部２３の充電を停止するように充放電回路２１に指示する（Ｓ１９）。その後、Ｓ９に戻って、再び自己放電による蓄電部２３の電圧Ｖｃの低下を監視する。

ここで、Ｓ９において電圧Ｖｃが既定下限電圧Ｖｃｍｉｎより大きければ（Ｓ９のＮｏ）、車両側制御回路２７から蓄電部２３の満充電開始信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ２１）。なお、満充電開始信号はキー３１から車両の開錠信号が送信された時、あるいはキー３１と車両との交信が可能になった時に車両側制御回路２７から制御回路２５に入力される。もし、満充電開始信号が入力されなければ（Ｓ２１のＮｏ）、車両が引き続き非使用状態であるので、Ｓ９に戻って、再び自己放電による蓄電部２３の電圧Ｖｃの低下を監視する。

ここまでの動作が車両非使用時の動作である。この動作を簡略化してまとめると、制御回路２５は蓄電部２３の電圧Ｖｃが既定下限電圧Ｖｃｍｉｎに至れば、蓄電部２３の電圧Ｖｃが既定保持電圧Ｖｋになるまで充電する動作を繰り返すことになる。なお、ここでＳ９に示した蓄電部２３の電圧Ｖｃが既定下限電圧Ｖｃｍｉｎ以下になるまでには数十時間程度かかるので、その間も制御回路２５を動作させ続けると、Ｓ９とＳ２１の動作を繰り返すだけで電力を消費してしまう。そこで、制御回路２５によるＳ９の比較動作は例えば数十時間毎に１回というように間欠動作をするようにして、Ｓ９の比較動作を行うまでの間は制御回路２５が省電力状態となるようにしてもよい。これにより、主電源１５の放電を低減することができる。

次に、車両再使用時の動作について説明する。Ｓ２１において満充電開始信号が入力されれば（Ｓ２１のＹｅｓ）、直ちに蓄電部２３の充電を開始する（Ｓ２３）。この動作を以下に詳しく説明する。

車両側制御回路２７は制御回路２５に満充電開始信号を送信すると同時に、車両用蓄電装置１１に電力を供給するために、イグニションスイッチ１３に対してアクセサリモードになるようにイグニションスイッチ制御信号ＩＧｃｏｎｔを送信する。また、制御回路２５は蓄電部２３を充電するために、充放電回路２１に対し負荷１７への電力供給をオフにするとともに、蓄電部２３を充電するよう制御信号ｃｏｎｔを送信する。このようにして、蓄電部２３の充電を開始している。

次に、蓄電部２３が満充電に至っていなければ（Ｓ２５のＮｏ）、Ｓ２５に戻り、満充電に至るまで待機する。満充電になれば（Ｓ２５のＹｅｓ）、車両側制御回路２７にスタータ１９の動作許可信号を送信する（Ｓ２７）。これにより、車両始動時にスタータ１９が動作して主電源１５の電圧Ｖｂが低下しても、スタータ１９が動作している間は蓄電部２３から負荷１７に電力が供給されるので、負荷１７を動作させ続けることができる。

このような動作をまとめると、車両が運転者認証手段（ここではキー３１からの開錠信号送信、またはキー３１を所持した運転者の車両への接近によるキー３１と車両との交信）により運転者を認識すれば、制御回路２５が蓄電部２３を満充電するよう充放電回路２１に指示する動作となる。この際、蓄電部２３は車両非使用時でも常に既定保持電圧Ｖｋになるように充電されている上に、運転者認証手段を利用して、運転者が車両に乗り込む前から蓄電部２３を急速満充電できるので、運転者がイグニションスイッチ１３をオンにしてスタータ１９を動作させた時には、満充電の蓄電部２３から負荷１７へ電力供給ができ、蓄電部２３の電力不足が起こる可能性を極めて低減することができる。さらに、図１の回路構成では放電時に従来のようなＤＣ−ＤＣコンバータを使用していないので、その動作による主電源１５の損失が発生しない。

なお、図２には示していないが、車両始動時のスタータ１９の動作後は、次に述べるアイドリングストップ後のスタータ１９の動作時に負荷１７へ電力を供給するために、蓄電部２３を再度満充電にしておく。また、運転者がイグニションスイッチ１３をアクセサリモードにすれば、車両側制御回路２７がイグニション信号ＩＧによりアクセサリモードになったことを検出し、出力信号ｏｕｔで制御回路２５にアクセサリモードであることを知らせる。これにより、制御回路２５は充放電回路２１に負荷１７への電力供給をオンにするよう制御信号ｃｏｎｔを送信する。その結果、負荷１７に電力が供給され、動作を開始する。

次に、車両使用時の動作について、図３を用いて説明する。

まず、通常のエンジン動作中は、制御回路２５が主電源１５の電力を負荷１７に供給するように充放電回路２１に指示する（Ｓ３１）。具体的には、充放電回路２１が主電源１５の電力を負荷１７に供給するよう切り替えるための制御信号ｃｏｎｔを充放電回路２１に送信する。次に、制御回路２５は充放電回路２１に内蔵した電圧検出回路（図示せず）の出力と、既定限界電圧Ｖｂｍｉｎ（＝１０．５Ｖ）との比較回路（充放電回路２１に内蔵）の出力を監視する。その結果、もし電圧Ｖｂが既定限界電圧Ｖｂｍｉｎ以上であれば（Ｓ３３のＮｏ）、アイドリングストップ後のスタータ１９の動作が行われていないことになるので、Ｓ３３に戻ってスタータ１９の動作判断を継続する。

一方、電圧Ｖｂが既定限界電圧Ｖｂｍｉｎ未満になれば（Ｓ３３のＹｅｓ）、制御回路１７はスタータ１９が動作していると判断し、蓄電部２３の電力を負荷１７に供給するように充放電回路２１に指示する（Ｓ３５）。具体的には、充放電回路２１が蓄電部２３の電力を負荷１７に供給するよう切り替えるための制御信号ｃｏｎｔを充放電回路２１に送信する。これにより、スタータ１９の動作により主電源１５の電圧Ｖｂが落ち込んでいる間、蓄電部２３から負荷１７に電力が供給され続ける。

次に、制御回路２５は主電源１５の電圧Ｖｂを取り込み、既定限界電圧Ｖｂｍｉｎと比較する（Ｓ３７）。電圧Ｖｂが既定限界電圧Ｖｂｍｉｎ未満であれば（Ｓ３７のＮｏ）、Ｓ３７に戻り、電圧Ｖｂが既定限界電圧Ｖｂｍｉｎ以上に回復するまで待機する。電圧Ｖｂが既定限界電圧Ｖｂｍｉｎ以上になれば（Ｓ３７のＹｅｓ）、制御回路２５は充放電回路２１に対し、主電源１５の電力を負荷１７に供給する（Ｓ３９）。この動作は前記したＳ３１の動作と同じである。次に、制御回路２５は蓄電部２３を満充電にするように指示する（Ｓ４１）。これにより、次のアイドリングストップに備える。このような動作を繰り返すことで、アイドリングストップ後の主電源１５の電圧降下を蓄電部２３の電力で補うことにより、負荷１７を連続して駆動できる。

図３の動作をまとめると、制御回路２５は蓄電部２３を満充電にした状態で、主電源１５の電圧Ｖｂが既定限界電圧Ｖｂｍｉｎを下回ると、蓄電部２３の電力を負荷１７に供給し、主電源１５の電圧Ｖｂが既定限界電圧Ｖｂｍｉｎ以上に戻ると、主電源１５の電力を負荷１７に供給するとともに、蓄電部２３を満充電にする動作を繰り返すことになる。

以上の構成、動作により、車両非使用時にも蓄電部２３にある程度電力を蓄えておき、運転者認証手段により運転者を認識すれば蓄電部２３を満充電にするので、早期に蓄電部２３を満充電できるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータがない構成なので主電源１５の低損失化が図れる車両用蓄電装置を実現できた。

なお、本実施の形態では運転者認証手段として、運転者によるキー３１の車両開錠操作や、運転者の保持するキー３１の車両への接近検知を挙げたが、これに限らず例えばアルコール検知器が含まれる運転者認証手段としてもよい。この場合、運転者がアルコール検知器に息を吹きかける等の動作を行うことにより車両が運転者の飲酒を判断し、飲酒していなければ車両起動を許可するが、このような動作を開始した時点から車両側制御回路２７が制御回路２５に蓄電部２３への充電を開始させる。従って、アルコール検知を開始し、車両の起動が許可されるまでの間に蓄電部２３を満充電にすることができる。

また、運転者認識手段として、運転者の顔面画像認識、指紋認識、静脈認識、虹彩認識等の他の認識手段を用いてもよい。この場合も、これらの運転者認識手段が動作開始直後から蓄電部２３を充電することで、認証している間に満充電にすることができる。

また、本実施の形態で述べた運転者認識手段はそれぞれ単独で用いてもよいし、任意に組み合わせて用いてもよい。

また、本実施の形態ではアイドリングストップ車について説明したが、これは一般の車両における起動時に適用してもよい。この場合、車両使用中は蓄電部２３の電力を使用する必要がないので、満充電状態にしておかなくてもよい。従って、制御回路２５は蓄電部２３の電力を既定保持電圧Ｖｋに至るまで放電し、その後蓄電部２３の電圧Ｖｃが既定下限電圧Ｖｃｍｉｎに至れば、電圧Ｖｃが既定保持電圧Ｖｋになるまで充電する動作を繰り返す。これにより、満充電状態にある時間を短くすることができるので、蓄電部２３の寿命を延ばすことができる。

また、本実施の形態では蓄電素子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急速充放電が可能なキャパシタでもよい。

本発明にかかる蓄電装置は運転者を認識すると同時に蓄電部の充電が開始されるので早期に満充電が完了するとともに、放電時にＤＣ−ＤＣコンバータを使用しないので主電源の低損失化が得られ、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としての車両用蓄電装置等として有用である。

本発明の実施の形態における車両用蓄電装置のブロック回路図 本発明の実施の形態における車両用蓄電装置の車両使用終了時から車両再使用時までの制御回路の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態における車両用蓄電装置のスタータ動作時の制御回路の動作を示すフローチャート 従来の車両用蓄電装置のブロック回路図

符号の説明

１１ 車両用蓄電装置
１５ 主電源
１７ 負荷
２１ 充放電回路
２３ 蓄電部
２５ 制御回路
２９ 車両側電波送受信回路

Claims (8)

1. 主電源と負荷の間に接続された車両用蓄電装置であって、
   前記車両用蓄電装置は、前記主電源の電力を蓄える蓄電部と、
   前記主電源、前記負荷、および前記蓄電部にそれぞれ接続された充放電回路と、
   前記蓄電部と前記充放電回路に接続された制御回路とを備え、
   車両使用終了時には、前記制御回路は既定時間経過後に前記蓄電部の電力を既定保持電圧（Ｖｋ）に至るまで放電し、
   車両非使用時には、前記制御回路は前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が既定下限電圧（Ｖｃｍｉｎ）に至れば、前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が前記既定保持電圧（Ｖｋ）になるまで充電する動作を繰り返し、
   前記車両が運転者認証手段により運転者を認識すれば、前記制御回路は前記蓄電部を満充電にするようにした車両用蓄電装置。
2. 前記制御回路は、車両非使用時に前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が前記既定保持電圧（Ｖｋ）になるように充電している間に、前記主電源の電圧（Ｖｂ）が既定限界電圧（Ｖｂｍｉｎ）以下になると、前記充電を停止するようにした請求項１に記載の車両用蓄電装置。
3. 前記既定保持電圧（Ｖｋ）は、車両非使用時における前記蓄電部の寿命が前記車両の寿命と同等になる電圧とした請求項１に記載の車両用蓄電装置。
4. 車両非使用時に前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が前記既定下限電圧（Ｖｃｍｉｎ）に至るまでに、前記制御回路は間欠的に前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）と前記既定下限電圧（Ｖｃｍｉｎ）を比較し、比較動作を行うまでの間は省電力状態となるようにした請求項１に記載の車両用蓄電装置。
5. 前記運転者認証手段として、前記運転者が保持する電波送受信機の電波を前記車両に搭載した車両側電波送受信回路が交信することで前記運転者の認証を行うようにした請求項１に記載の車両用蓄電装置。
6. 前記運転者認証手段にアルコール検知器が含まれる請求項１に記載の車両用蓄電装置。
7. 前記蓄電部はキャパシタで構成された請求項１に記載の車両用蓄電装置。
8. 車両使用中において、前記制御回路は前記蓄電部の電力を既定保持電圧（Ｖｋ）に至るまで放電し、その後前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が既定下限電圧（Ｖｃｍｉｎ）に至れば、前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が前記既定保持電圧（Ｖｋ）になるまで充電する動作を繰り返すようにした請求項１に記載の車両用蓄電装置。

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