JP2009095209A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速起動と蓄電部の長寿命を両立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に接続された充電回路１９と、充電回路１９に接続された主蓄電部２３、および充電回路１９に対し副蓄電部スイッチ２５を介して接続された副蓄電部２７からなる蓄電部２９と、充電回路１９と副蓄電部スイッチ２５が接続された制御回路４１とを備え、制御回路４１は、主蓄電部２３が電力を蓄えた積算時間ｔを計測し、積算時間ｔが劣化限界時間ｔｅを越えれば主蓄電部２３が劣化したと判断し、それ以降は副蓄電部スイッチ２５をオン制御するので、主蓄電部２３が劣化していなければ主蓄電部２３のみを使用することで満充電時間が短くなり高速起動でき、劣化すれば副蓄電部２７を主蓄電部２３と並列接続することで主蓄電部２３の容量低下を補え、蓄電装置１１の長寿命化が図れる。
【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蓄電装置に関するものである。

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。

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。

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、例えば下記特許文献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。

図１６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。

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。

ここで、キャパシタユニット１０１の詳細構成について図１７を用いて説明する。キャパシタユニット１０１は複数の電気二重層キャパシタ１２１を例えば６個直列に接続したものを２列並列に接続した構成としている。これは以下の理由による。

電気二重層キャパシタ１２１は劣化とともに容量値が下がる特性を有する。従って、６個直列接続した電気二重層キャパシタ１２１を１列のみとしてキャパシタユニット１０１を構成すると、車両寿命に至るまでに電気二重層キャパシタ１２１が劣化し、容量値が下がって必要な電力が得られなくなる可能性があった。そこで、電気二重層キャパシタ１２１の劣化による容量低下が起こっても、車両寿命までに必要な電力を確保するために、２列並列接続した構成としている。これにより、容量値は１列の構成の２倍になるので、電気二重層キャパシタ１２１が劣化しても必要な電力を確保することができる。

また、各電気二重層キャパシタ１２１の両端には、バランス回路１２３が接続されている。バランス回路１２３は各電気二重層キャパシタ１２１の両端電圧を等しくする役割を有している。これにより、電気二重層キャパシタ１２１の劣化進行バラツキを低減している。すなわち、電気二重層キャパシタ１２１は両端電圧が高くなるほど劣化が進行するので、両端電圧バラツキを放置すると高電圧が印加された特定の電気二重層キャパシタ１２１の劣化が促進され、キャパシタユニット１０１全体の寿命が短くなる。これを避けるために各電気二重層キャパシタ１２１の両端にバランス回路１２３を接続している。

次に、このような蓄電装置の動作を説明する。

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の寿命を延ばすために、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。

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。
特開２００５−２８９０８号公報

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、電気二重層キャパシタ１２１の劣化を見越して２列並列接続としているので、キャパシタユニット１０１を満充電するために数分程度の時間がかかってしまう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、高速起動とキャパシタユニット１０１の長寿命を両立できる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と、前記充電回路と前記負荷の間に接続された主蓄電部、および前記充電回路と前記負荷の間に接続された副蓄電部スイッチと副蓄電部からなる１つ以上の直列回路で構成された蓄電部と、前記充電回路と前記副蓄電部スイッチが接続された制御回路とを備え、前記制御回路は、前記主蓄電部が電力を蓄えた積算時間（ｔ）を計測し、前記積算時間（ｔ）が劣化限界時間（ｔｅ）を越えれば前記主蓄電部が劣化したと判断し、それ以降は任意の前記副蓄電部スイッチをオン制御し、以後、前記主蓄電部と前記副蓄電部スイッチがオンされた任意の前記副蓄電部が電力を蓄えた積算時間（ｔ）を計測し、前記積算時間（ｔ）が劣化限界時間（ｔｅ）を越えれば、他の前記副蓄電部スイッチを順次オン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と、前記充電回路と前記負荷の間に一端が接続された選択スイッチ、および前記選択スイッチの複数の他端にそれぞれ接続された複数の蓄電モジュールからなる蓄電部と、前記充電回路と前記選択スイッチが接続された制御回路とを備え、前記制御回路は、前記選択スイッチにより選択されている任意の前記蓄電モジュールが電力を蓄えた積算時間（ｔ）を計測し、前記積算時間（ｔ）が劣化限界時間（ｔｅ）を越えれば前記任意の蓄電モジュールが劣化したと判断し、それ以降は順次未選択の前記蓄電モジュールを選択するよう前記選択スイッチを制御するようにしたものである。

さらに、常に１つだけの蓄電モジュールを選択スイッチで選択するので、満充電時間を短くできる上、劣化する毎に未選択の蓄電モジュールに切り替えるので、蓄電装置の長寿命化も図ることができるという効果が得られる。

本発明の蓄電装置によれば、主蓄電部が劣化していない間は主蓄電部のみで負荷への電力を賄うので、その満充電に必要な時間（以下、満充電時間という）を短くすることができ高速起動が可能になるとともに、主蓄電部のみを使用することによる劣化に対しては、劣化時に任意の副蓄電部スイッチをオンにして、以後、副蓄電部を順次主蓄電部と並列接続していくことで主蓄電部の劣化に伴う容量低下を補うことができるので、蓄電装置の長寿命化が図れ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。

（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起動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劣化判断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主電源電圧低下時の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使用終了時のフローチャートである。図６は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の非使用時のフローチャートである。図７は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電部全体の充電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。また、本実施の形態１で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。

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。

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は電力系配線（太線）の入力側と出力側が同電圧になるよう接続されている。

充電回路１９の出力には、主蓄電部２３が接続されている。主蓄電部２３は、例えば蓄電素子として定格電圧が２．２Ｖの電気二重層キャパシタ２４を従来と同様に６個直列接続して必要な電力を賄う構成としている。従って、主蓄電部２３の満充電電圧は１３．２Ｖ（＝２．２Ｖ×６個）となる。

さらに、充電回路１９の出力には、副蓄電部スイッチ２５を介して副蓄電部２７が接続されている。副蓄電部スイッチ２５は外部からオンオフ制御が可能なスイッチ構成であればよく、本実施の形態１ではＦＥＴを用いている。また、副蓄電部２７は主蓄電部２３と同じ構成、仕様とした。従って、主蓄電部２３と副蓄電部２７は、副蓄電部スイッチ２５がオンの場合は並列に接続されることになる。また、主蓄電部２３と副蓄電部２７を構成する電気二重層キャパシタ２４の両端には、それぞれバランス回路２８が接続されている。バランス回路２８の役割は従来と同様である。このような構成から明らかなように、本実施の形態１では副蓄電部スイッチ２５と副蓄電部２７を１組のみ使用した例について説明する。

上記した主蓄電部２３、副蓄電部スイッチ２５、および副蓄電部２７から蓄電部２９が構成される。なお、蓄電部２９には温度センサ３１が内蔵されている。温度センサ３１は主蓄電部２３と副蓄電部２７の近傍に配置されており、両者の温度を検出している。温度センサ３１には、温度に対する抵抗値変化が大きい特性を有するサーミスタを用いた。

蓄電部２９と負荷１７の間には放電回路３３が接続されている。放電回路３３は蓄電部２９に蓄えられた電力を負荷１７に供給せずに放電するものである。これにより、任意に蓄電部２９の放電が可能となる。また、蓄電部２９と負荷１７の間には、さらに切替スイッチ３５と第１ダイオード３７が直列に接続されている。切替スイッチ３５は副蓄電部スイッチ２５と同様に外部からオンオフ制御できる構成のもので、ここではＦＥＴを用いた。また、第１ダイオード３７はアノードが切替スイッチ３５に、カソードが負荷１７にそれぞれ接続されている。

なお、主電源電圧検出回路２１と負荷１７の間にも第２ダイオード３９が接続されている。第２ダイオード３９はアノードが主電源電圧検出回路２１に、カソードが負荷１７にそれぞれ接続されている。従って、第１ダイオード３７と第２ダイオード３９により主電源１５からの電力と蓄電部２９からの電力が互いに逆流することを防止している。

充電回路１９、主電源電圧検出回路２１、副蓄電部スイッチ２５、温度センサ３１、放電回路３３、および切替スイッチ３５は信号系配線で制御回路４１にも接続されている。制御回路４１はマイクロコンピュータと周辺回路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、制御回路４１は充電回路１９の出力から蓄電部２９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、さらに温度センサ３１から蓄電部２９の温度Ｔをそれぞれ読み込む。また、制御回路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、放電回路３３に放電制御信号Ｄｃｏｎｔを送信することで放電回路３３の制御を行う。また、副蓄電部スイッチ２５に副蓄電部スイッチオンオフ信号Ｃｏｆを送信することで副蓄電部スイッチ２５のオンオフ制御を行う。同様に、切替スイッチ３５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３５のオンオフ制御を行う。また、制御回路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。

次に、このような蓄電装置１１の動作について、まず起動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、制御回路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。また、全てのフローチャート、およびその説明において、蓄電部２９と記載されている部分は、副蓄電部スイッチ２５がオフの時は主蓄電部２３のことを指し、副蓄電部スイッチ２５がオンの時は主蓄電部２３と副蓄電部２７の並列接続状態を指す。

車両が起動すると、制御回路４１のメインルーチンは図２のサブルーチンを実行する。なお、制御回路４１は常に図３の劣化判断用の割り込みサブルーチン（後述）を既定時間間隔（例えば０．１秒）毎に実行している。従って、制御回路４１は蓄電部２９の劣化判断を行いつつ図２のサブルーチンを実行することになる。

図２のサブルーチンが実行されると、まず第１劣化予備フラグの状態を判断する（ステップ番号Ｓ１１）。なお、第１劣化予備フラグは制御回路４１に内蔵したメモリの一部であり、蓄電装置１１が新品の時はオフに設定されている。第１劣化予備フラグは初めて主蓄電部２３が劣化したと判断され、かつ副蓄電部２７が未充電の場合にオンになるフラグである。従って、もし第１劣化予備フラグがオフであれば（Ｓ１１のＮｏ）、主蓄電部２３が正常か、または主蓄電部２３が劣化しているため副蓄電部２７にも電力が蓄えられている状態であるので、蓄電部２９としてはアイドリングストップ後の負荷１７への電力供給を十分に行うことができる。従って、そのまま後述するＳ１７にジャンプする。

一方、第１劣化予備フラグがオンであれば（Ｓ１１のＹｅｓ）、主蓄電部２３が初めて劣化したと判断されているが、副蓄電部２７への充電が行われていない状態であることになる。この場合は、これ以上主蓄電部２３を使い続けると、アイドリングストップ後に負荷１７に十分な電力を供給できなくなる可能性があるので、副蓄電部スイッチ２５をオンにして副蓄電部２７を主蓄電部２３に並列接続し、蓄電できる電力量を増やす必要がある。そこで、後述する図７の蓄電部全体充電サブルーチンを実行する（Ｓ１３）。これにより、副蓄電部スイッチ２５がオンになるので、主蓄電部２３と副蓄電部２７が並列接続された状態で満充電される。なお、この動作の詳細は後述する。

次に、制御回路４１は充電回路１９により蓄電部２９の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ１７）。なお、電圧Ｖｃは主蓄電部２３が劣化していない時は主蓄電部２３の電圧に、主蓄電部２３が劣化している時は主蓄電部２３と副蓄電部２７の並列接続における電圧になる。次に、電圧Ｖｃと設定電圧（＝１３．２Ｖの満充電電圧）を比較する（Ｓ１９）。もし、電圧Ｖｃが設定電圧より小さければ（Ｓ１９のＹｅｓ）、車両非使用時に蓄電部２９が自己放電等を起こしていると想定されるので、充電回路１９により主電源１５の電力を蓄電部２９に充電する（Ｓ２１）。その後Ｓ１７に戻り、設定電圧に至るまで充電する動作を繰り返す。なお、Ｓ２１を実行する前には、あらかじめ満充電に近い電力が蓄電部２９に蓄えられており、Ｓ２１で自己放電分を充電するだけであるので、従来のように最初から充電する場合に比べて早く設定電圧にすることができる。従って、蓄電装置１１の高速起動が可能となる。さらに、副蓄電部スイッチ２５がオフの場合は主蓄電部２３のみに充電されるので、より高速に起動できる。

ここでＳ１９に戻り、電圧Ｖｃが設定電圧以上になれば（Ｓ１９のＮｏ）、蓄電部２９の満充電が完了したので、充電回路１９は設定電圧を維持するように動作する（Ｓ２３）。これにより、蓄電装置１１の起動が終了したので、図２のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。

次に、既定時間間隔Δｔ（＝０．１秒）毎に割り込んで実行される劣化判断時のサブルーチンについて図３を用いて説明する。なお、本実施の形態１では蓄電部２９が蓄電した積算時間ｔが劣化限界時間ｔｅを越えたか否かにより蓄電部２９の劣化を判断するようにしている。なお、劣化限界時間ｔｅとは、蓄電部２９が使用可能な限界に至るまで劣化する時間であり、あらかじめ求めて制御回路４１に内蔵したメモリに記憶してある。これらのことから、図３の割り込みルーチンでは既定時間間隔Δｔ毎に積算時間ｔを計測するとともに、蓄電部２９の劣化を判断する動作を行う。以下に具体的な動作を説明する。

図３の割り込みルーチンが実行されると、まず温度センサ３１により蓄電部２９の温度Ｔを読み込むと同時に、充電回路１９から蓄電部２９の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ３１）。次に、温度Ｔと電圧Ｖｃの影響を加味した積算時間ｔを計算する（Ｓ３３）。

ここで、積算時間ｔの計算方法について説明する。電気二重層キャパシタ２４は印加されている電圧Ｖｃや温度Ｔによって寿命が大きく影響される。すなわち、電圧Ｖｃが高いほど、また温度Ｔが高いほど、指数関数的に寿命が短くなる傾向がある。

そこで、本実施の形態１では、まず蓄電部２９の電圧Ｖｃと寿命の関係から電圧劣化係数Ｋ（Ｖｃ）を求めておく。これは、電圧Ｖｃが基準電圧（例えば１２Ｖ）時の電圧劣化係数Ｋ（１２Ｖ）を１とした時に、基準電圧と異なる電圧Ｖｃが印加された時の蓄電部２９の寿命が基準電圧印加時の寿命の何倍になるか、の逆数を求めたもので、電圧Ｖｃが大きいほど電圧劣化係数Ｋ（Ｖｃ）も大きくなる。従って、同じ既定時間間隔Δｔであっても、電圧劣化係数Ｋ（Ｖｃ）が例えば２であれば、蓄電部２９に基準電圧（１２Ｖ）が印加されている場合の２倍の時間、すなわち２×Δｔを積算時間ｔに加算するようにしている。これにより、蓄電部２９の印加電圧Ｖｃの影響を加味した積算時間ｔを計算することができる。なお、電圧劣化係数Ｋ（Ｖｃ）はあらかじめ制御回路４１のメモリに記憶してある。

同様に、蓄電部２９の温度Ｔと寿命の関係から温度劣化係数Ｋ（Ｔ）も求めておく。これは、温度Ｔが基準温度（例えば２５℃）時の温度劣化係数Ｋ（２５℃）を１とした時に、基準温度と異なる温度Ｔの環境下における蓄電部２９の寿命が基準温度時の寿命の何倍になるか、の逆数を求めたもので、温度Ｔが高いほど温度劣化係数Ｋ（Ｔ）も大きくなる。従って、同じ既定時間間隔Δｔであっても、温度劣化係数Ｋ（Ｔ）が例えば２であれば、蓄電部２９が基準温度（２５℃）下の場合の２倍の時間、すなわち２×Δｔを積算時間ｔに加算するようにしている。これにより、蓄電部２９の温度Ｔの影響を加味した積算時間ｔを計算することができる。なお、温度劣化係数Ｋ（Ｔ）はあらかじめ制御回路４１のメモリに記憶してある。

以上のことから、蓄電部２９の電圧Ｖｃと温度Ｔの両方の影響を加味した場合、制御回路４１は、既定時間間隔Δｔ毎に蓄電部２９の電圧Ｖｃから現在の電圧劣化係数Ｋ（Ｖｃ）を求めるとともに、蓄電部２９の温度Ｔから現在の温度劣化係数Ｋ（Ｔ）を求め、既定時間間隔Δｔに現在の電圧劣化係数Ｋ（Ｖｃ）と現在の温度劣化係数Ｋ（Ｔ）を乗じた値を積算時間ｔに加算することで、積算時間ｔを計測することになる。すなわち、これまでの積算時間ｔにΔｔ×Ｋ（Ｖｃ）×Ｋ（Ｔ）を加算して、積算時間ｔの値を更新する。

なお、前記したように蓄電部２９とは、副蓄電部スイッチ２５がオフの場合は主蓄電部２３のみを、副蓄電部スイッチ２５がオンの場合は主蓄電部２３と副蓄電部２７の並列接続状態を、それぞれ示すと定義しているので、副蓄電部スイッチ２５がオフの場合は主蓄電部２３の積算時間ｔを、副蓄電部スイッチ２５がオンの場合は主蓄電部２３と副蓄電部２７を並列接続状態にしてから以降の積算時間ｔを、それぞれ示す。

Ｓ３３の計算が終了すると、制御回路４１はＳ３３で計測した積算時間ｔと劣化限界時間ｔｅを比較する（Ｓ３７）。もし、積算時間ｔが劣化限界時間ｔｅ以下であれば（Ｓ３７のＮｏ）、蓄電部２９は劣化に至っていないので、そのまま図３の割り込みルーチンを終了し、割り込み元に戻る。

一方、積算時間ｔが劣化限界時間ｔｅを越えていれば（Ｓ３７のＹｅｓ）、次に第２劣化フラグの状態を判断する（Ｓ３９）。ここで、第２劣化フラグは主蓄電部２３と副蓄電部２７を並列接続した状態における劣化を示すフラグであり、オンならば劣化していることになる。なお、第２劣化フラグは制御回路４１に内蔵された不揮発性メモリの一部を使用しており、一度オンになるとその状態を保持する。

もし、第２劣化フラグがオンであれば（Ｓ３９のＹｅｓ）、主蓄電部２３と副蓄電部２７を並列接続した状態において、過去に劣化したと判断されていることになるので、蓄電部２９が劣化したことを運転者に示すために後述するＳ４７にジャンプする。

一方、第２劣化フラグがオフであれば（Ｓ３９のＮｏ）、次に第１劣化フラグの状態を判断する（Ｓ４１）。なお、第１劣化フラグは主蓄電部２３のみが劣化した時にオンになるフラグで、第２劣化フラグと同様に制御回路４１に内蔵された不揮発性メモリの一部を使用しており、一度オンになるとその状態を保持する。従って、第１劣化予備フラグと異なり、主蓄電部２３が劣化すれば、それを常時示すフラグとなる。もし、第１劣化フラグがオフであれば（Ｓ４１のＮｏ）、第１劣化フラグと第２劣化フラグが両方ともオフであるので、Ｓ３７において主蓄電部２３が初めて劣化したと判断されたことになる。従って、第１劣化予備フラグをオンにして（Ｓ４３）、図３の割り込みルーチンを終了し、割り込み元に戻る。

一方、第１劣化フラグがオンであれば（Ｓ４１のＹｅｓ）、Ｓ３９で第２劣化フラグはオフであったので、副蓄電部スイッチ２５をオンにした状態、すなわち主蓄電部２３と副蓄電部２７を並列接続した状態で初めて劣化したと判断されたことになる。従って、第２劣化フラグをオンにし（Ｓ４５）、蓄電部２９の全体が劣化したという信号を車両側制御回路に出力する（Ｓ４７）。これを受け、車両側制御回路は蓄電部２９が劣化したことを運転者に警告し修理を促す。その後、図３の割り込みルーチンを終了し、割り込み元に戻る。

なお、本実施の形態１では、主蓄電部２３のみが劣化したと判断されても、車両使用中であれば直ちに副蓄電部スイッチ２５をオンにして主蓄電部２３と副蓄電部２７の並列接続状態にする動作を行っていない。これは、後述するように副蓄電部スイッチ２５をオンにするためには主蓄電部２３を放電回路３３で放電する必要があり、その後主蓄電部２３と副蓄電部２７を満充電にする動作を行えば、蓄電装置１１を使用できなくなる時間が数分程度発生し、車両走行に影響を与える可能性があるためである。従って、車両使用終了までは主蓄電部２３が劣化したと判断されても、そのまま主蓄電部２３を使用し続ける。この場合、劣化判断は主蓄電部２３が本当に使用できなくなる状態までにマージンを加味して行われているので、たとえ劣化警告が行われても直ちに車両走行が影響されることはない。このような特徴的な動作を行うことにより蓄電装置１１の信頼性が高まる。

同様に、蓄電部２９の全体が劣化したと判断されても、運転者への劣化警告を行うのみで蓄電装置１１を使用し続ける動作を行っている。その間に運転者は整備工場等へ車両の修理に向かうことができる。従って、このような動作によっても蓄電装置１１の高信頼性が得られる。

また、図３において、主蓄電部２３が初めて劣化判断された時に、Ｓ４３で第１劣化予備フラグをオンにしているが、これは次の理由による。

仮にＳ４３で第１劣化予備フラグではなく第１劣化フラグをオンにしたとする。図３の割り込みサブルーチンは既定時間間隔Δｔ毎に実行されるので、既定時間間隔Δｔが経過した後に再び実行される。この時点ではまだ劣化判定された主蓄電部２３のみを使用しているので、Ｓ３７で再び劣化していると判断される（Ｓ３７のＹｅｓ）。その後、Ｓ４１において第１劣化フラグがオンとなっているので（Ｓ４１のＹｅｓ）、まだ副蓄電部２７を使用していないにも関わらず、Ｓ４５で第２劣化フラグをオンにしてしまう。その結果、Ｓ４７で蓄電部２９の劣化信号を出力してしまうという誤動作を行うことになる。これを避けるために、Ｓ４３では現在の車両使用中に限って主蓄電部２３が劣化したことを示す第１劣化予備フラグをオンにするようにしている。

次に、車両使用中に、アイドリングストップ後のスタータ動作により主電源１５の電圧Ｖｂが低下した時の動作を図４のフローチャートにより説明する。なお、制御回路４１のメインルーチンは車両使用時に適宜（例えば一定時間毎に）図４のサブルーチンを実行している。

これにより、まず制御回路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（Ｓ５１）。次に、電圧Ｖｂと既定下限値を比較する（Ｓ５３）。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（Ｓ５３のＮｏ）、車両が通常走行時等の状態であり、主電源１５は正常な電圧を出力しているので、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。

一方、電圧Ｖｂが既定下限値以下であれば（Ｓ５３のＹｅｓ）、アイドリングストップが終了し、主電源１５がスタータを駆動している状態であるため、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、制御回路４１が切替スイッチ３５をオンにする（Ｓ５５）。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回路４１から切替スイッチ３５に送信する。これにより、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、負荷１７への電力供給源は、副蓄電部スイッチ２５がオフの時（主蓄電部２３が劣化していない時）には副蓄電部２７が充電されていないため主蓄電部２３のみとなり、副蓄電部スイッチ２５がオンの時（主蓄電部２３が劣化している時）には主蓄電部２３と副蓄電部２７の両方となる。従って、主蓄電部２３が劣化していない時は常に副蓄電部スイッチ２５がオフであるので、副蓄電部２７は使用されず新品の状態のままである。なお、この時の副蓄電部２７は充電されることがなく放電し切った状態であるので、その劣化はほとんど進行しない。これは、蓄電素子の劣化に対しては電圧印加の影響が支配的なためである。

また、Ｓ５５で切替スイッチ３５がオンになった場合、第２ダイオード３９のアノード電圧（＝主電源１５の電圧）はカソード電圧（＝蓄電部２９により負荷１７に印加される電圧）より小さくなるので、第２ダイオード３９はオフになり、蓄電部２９の電力が主電源１５に供給されることはない。このことから、蓄電部２９の電力は負荷１７にのみ供給され、負荷１７は動作し続けられる。

次に、制御回路４１は主電源１５の電圧Ｖｂと蓄電部２９の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ５７）。その後、まず電圧Ｖｂと既定下限値を比較し（Ｓ５９）、もし電圧Ｖｂが既定下限値以下のままであれば（Ｓ５９のＮｏ）、スタータの駆動中であると想定されるので、次に電圧Ｖｃと既定下限値（Ｓ５９と同様に１０．５Ｖ）を比較する（Ｓ６１）。もし、電圧Ｖｃが既定下限値より大きければ（Ｓ６１のＮｏ）、蓄電部２９から負荷１７に正常な電圧が印加されていることになるので、引き続き蓄電部２９が負荷１７に電力を供給しつつＳ５７に戻り、電圧Ｖｂと電圧Ｖｃの監視を続ける。

一方、電圧Ｖｃが既定下限値以下であれば（Ｓ６１のＹｅｓ）、主電源１５の電圧Ｖｂが既定下限値以下であり、かつ電圧Ｖｃが既定下限値以下であることになるので、負荷１７を駆動し続けることができない。この場合は、主電源１５やスタータ等の何らかの異常により電圧Ｖｂが回復しないまま、蓄電部２９の電力を使ってしまった状態であるので、制御回路４１は車両側制御回路に主電源異常信号を出力する（Ｓ６３）。これを受け、車両側制御回路は運転者に主電源１５の電力系統の異常を警告し、修理を促す。その後、図４のサブルーチンを終了する。

ここでＳ５９に戻って、スタータの駆動が完了し、電圧Ｖｂが既定下限値より大きい電圧に戻れば（Ｓ５９のＹｅｓ）、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３５をオフにする（Ｓ６５）。これにより、蓄電部２９からの電力供給が停止するので、第１ダイオード３７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２ダイオード３９のアノード電圧がカソード電圧より高くなり、第２ダイオード３９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。その後、制御回路４１は次回のアイドリングストップに備えるために、図２のＳ１７にジャンプする。これにより、蓄電部２９から負荷１７に放電した電力を再び充電している。

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５を用いて説明する。車両の使用が終了すると、制御回路４１は図５のサブルーチンを実行する。これにより、まず第１劣化予備フラグの状態を判断する（Ｓ１０１）。もし、第１劣化予備フラグがオフであれば（Ｓ１０１のＮｏ）、今回の車両使用時に主蓄電部２３が劣化しなかったことになるので、そのまま図５のサブルーチンを終了する。この時、主蓄電部２３は放電されないので、使用終了時にその電力を保持することになる。これにより、主蓄電部２３は満充電の状態で車両非使用時に放置されるので、次回の車両使用時に主蓄電部２３をほとんど充電する必要はなく、高速起動が可能となる。但し、放電した場合に比べ寿命が短くなるが、その分を副蓄電部２７で補っているので、蓄電部２９の全体としての寿命は車両寿命程度を確保できる。

一方、第１劣化予備フラグがオンであれば（Ｓ１０１のＹｅｓ）、今回の車両使用時に主蓄電部２３が劣化したことになるので、副蓄電部２７を接続して蓄電部２９の全体を満充電しておく。そのために後述する図７に示す蓄電部全体充電サブルーチンを実行して（Ｓ１０３）、図５のサブルーチンを終了する。このように動作することで、車両使用中に主蓄電部２３が初めて劣化したと判断された場合、車両使用終了時に主蓄電部２３と副蓄電部２７の両方を満充電しておくことができるので、次回の車両使用時に蓄電部２９をほとんど充電する必要はなく、高速起動が可能となる。

次に、車両非使用時の蓄電装置１１の動作について図６を用いて説明する。なお、車両非使用時は図６のサブルーチンが繰り返し実行されるとともに、蓄電部２９は前記したように満充電の状態で放置されるので、その間の積算時間ｔを計測し蓄電部２９の劣化を判断するために、図３の割り込みルーチンも既定時間間隔Δｔ毎に実行される。

図６のサブルーチンが実行されると、制御回路４１は第１劣化フラグの状態を判断する（Ｓ１０５）。ここで、第１劣化フラグがオンであれば（Ｓ１０５のＹｅｓ）、既に主蓄電部２３が劣化し、副蓄電部スイッチ２５がオンになって副蓄電部２７も併用している状態であるので、そのまま図６のサブルーチンを終了する。

一方、第１劣化フラグがオフであれば（Ｓ１０５のＮｏ）、次に第１劣化予備フラグの状態を判断する（Ｓ１０７）。もし、第１劣化予備フラグがオフであれば（Ｓ１０７のＮｏ）、主蓄電部２３は正常状態であるので、そのまま図６のサブルーチンを終了する。

一方、第１劣化予備フラグがオンであれば（Ｓ１０７のＹｅｓ）、車両非使用時に主蓄電部２３が劣化したと図３の割り込みルーチンによって判断されたことになるので、車両非使用の間に副蓄電部２７を接続して蓄電部２９の全体を満充電しておく。そのために後述する図７に示す蓄電部全体充電サブルーチンを実行して（Ｓ１０９）、図６のサブルーチンを終了する。このように動作することによって、車両非使用中であっても主蓄電部２３が初めて劣化したと判断された場合、主蓄電部２３と副蓄電部２７の両方をあらかじめ満充電しておくことができるので、次回の車両使用時に蓄電部２９をほとんど充電する必要はなく、高速起動が可能となる。

次に、図７に示す蓄電部全体充電サブルーチンの詳細動作について説明する。なお、このサブルーチンは車両起動時（図２のサブルーチン実行時）、車両使用終了時（図５のサブルーチン実行時）、または車両非使用時（図６のサブルーチン実行時）のいずれかにおいて、主蓄電部２３が初めて劣化したと判断された時にのみ実行される。

図７のサブルーチンが実行されると、制御回路４１は放電回路３３に放電動作を行うよう放電制御信号Ｄｃｏｎｔを送信する。その結果、放電回路３３は主蓄電部２３に充電されていた電力を放電する（Ｓ１２１）。なお、Ｓ１２１で主蓄電部２３を放電する理由は以下の通りである。

主蓄電部２３が劣化すると、新品状態の副蓄電部スイッチ２５をオンにして副蓄電部２７を主蓄電部２３と並列に接続することで、劣化により大きくなった内部抵抗値Ｒを低減するとともに、低下した容量値Ｃを増やすのであるが、副蓄電部スイッチ２５を直ちにオンにすると、それまで蓄えられていた主蓄電部２３の電力により、未充電の副蓄電部２７が急激に充電され大電流が流れる。これにより、副蓄電部スイッチ２５や周辺配線が破損する可能性がある。

これを避けるために、本実施の形態１では主蓄電部２３が初めて劣化すると、主蓄電部２３に蓄えられた電力を放電回路３３により一旦放電した後、副蓄電部スイッチ２５をオンにして主蓄電部２３と副蓄電部２７を並列接続した状態で満充電にする動作を行っている。

ここで、主蓄電部２３の放電の完了判断は図７のフローチャートには示していないが、充電回路１９により主蓄電部２３の電圧Ｖｃを監視することで行っている。放電が完了すると、制御回路４１は副蓄電部スイッチ２５をオンにするよう副蓄電部スイッチオンオフ信号Ｃｏｆを送信する（Ｓ１２３）。

次に、制御回路４１は充電回路１９により蓄電部２９の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ１２５）。なお、この時点における電圧Ｖｃは副蓄電部スイッチ２５がオンなので、主蓄電部２３と副蓄電部２７の並列接続における電圧になる。次に、電圧Ｖｃと設定電圧（＝１３．２Ｖの満充電電圧）を比較する（Ｓ１２７）。もし、電圧Ｖｃが設定電圧より小さければ（Ｓ１２７のＹｅｓ）、充電回路１９により主電源１５の電力を蓄電部２９に充電する（Ｓ１２９）。その後Ｓ１２５に戻り、設定電圧に至るまで充電する動作を繰り返す。一方、電圧Ｖｃが設定電圧以上になれば（Ｓ１２７のＮｏ）、蓄電部２９の満充電が完了したので充電回路１９の動作を止め、第１劣化フラグをオンにする（Ｓ１３１）。この第１劣化フラグがオンであることにより、主蓄電部２３が劣化に至ったので副蓄電部２７を並列接続した状態であることがわかる。

次に、制御回路４１は第１劣化予備フラグをオフにする（Ｓ１３３）。これは、以下の理由による。もし第１劣化予備フラグをオンのままにしておくと、起動時における図２のＳ１１、使用終了時における図５のＳ１０１、および非使用時における図６のＳ１０７で、それぞれＹｅｓとなるため、何度も図７の蓄電部全体充電サブルーチンを実行することになる。その結果、蓄電部２９の放電後、満充電する動作を繰り返してしまい、電力が無駄になる。これを避けるため、図７の蓄電部全体充電サブルーチンを実行した時に第１劣化予備フラグをオフにしている。

その後、制御回路４１は積算時間ｔを０にする（Ｓ１３５）。これは、新たに副蓄電部２７を接続したので、それ以降の積算時間ｔを改めて計測するためである。その後、図７のサブルーチンを終了する。

以上のことから、図７の動作は起動時、使用終了時、または非使用時に主蓄電部２３が初めて劣化したと判断されれば、放電回路３３により主蓄電部２３の電力を放電し、副蓄電部スイッチ２５をオンにした後、充電回路１９により主電源１５の電力を主蓄電部２３と副蓄電部２７の両方に充電するということになる。従って、主蓄電部２３を放電してから主蓄電部２３と副蓄電部２７の両方を充電するために数分程度の時間がかかっても車両走行に影響することはない。

ここまでに述べた蓄電装置１１の動作をまとめると、以下のようになる。

まず、図３の割り込みルーチンを非使用時も含め常に実行することにより、蓄電部２９の積算時間ｔを計測し、劣化判断を行っている。車両使用時には図３の割り込みルーチンを実行するだけで、主蓄電部２３の劣化を判断しても副蓄電部２７を接続して併用する動作を行わないようにしている。これにより、車両走行に対する影響を低減している。但し、蓄電部２９の全体が劣化した時は、直ちに劣化信号を出力し、運転者に蓄電装置１１の劣化を警告する。

一方、主蓄電部２３の劣化に伴う動作は、起動時、使用終了時、または非使用時のいずれかで行っている。この動作は、具体的には放電回路３３により主蓄電部２３の電力を放電し、副蓄電部スイッチ２５をオンにした後、充電回路１９により主電源１５の電力を主蓄電部２３と副蓄電部２７の両方に充電、保持している。なお、これ以降は常に副蓄電部スイッチ２５がオン制御される。このように、車両走行と関係ない間に上記動作を行っているので、車両走行への影響が低減できる上に、蓄電部２９の全体を満充電しておくことができ、高速起動が可能となる。

以上の構成、動作により、主蓄電部２３が劣化していない間は主蓄電部２３のみで負荷１７へ電力を供給するので、その満充電時間を短くすることができ、さらに車両非使用時に蓄電部２９の電力を放電せずに保持しているので、蓄電装置１１の高速起動が可能となる上に、常時満充電による主蓄電部２３の劣化加速に対しては、劣化時に副蓄電部２７を並列接続する構成としたので、従来同様の長寿命を確保できる蓄電装置１１を実現できる。

なお、本実施の形態１では、副蓄電部スイッチ２５として外部からオンオフ制御が可能なスイッチであるＦＥＴを用いた例を示したが、この場合は第１劣化フラグがオンならば、蓄電部２９を満充電状態に保持するために非使用時にも副蓄電部スイッチ２５をオンにし続ける必要があり、その分、暗電流を消費する。

そこで、ＦＥＴに替わって、副蓄電部スイッチ２５として、制御回路４１からパルス的なオン信号を副蓄電部スイッチオンオフ信号Ｃｏｆとして受けると、それ以降はオン状態を保持する構成を有するスイッチを用いてもよい。このようなスイッチとして、具体的には機械的にオン状態を保持するラッチングリレーが挙げられる。

また、本実施の形態１では、制御回路４１は蓄電部２９が劣化していないと判断した時には、車両の非使用時に蓄電部２９をそのまま放置し、蓄電部２９の内部抵抗値に応じた電圧降下が起こると、車両起動時に蓄電部２９を満充電にする動作を行っているが、これは主電源１５の電力により蓄電部２９の電圧Ｖｃが満充電電圧を維持するよう充電回路１９を制御してもよい。これにより、蓄電部２９は常に満充電電圧となるので、車両起動時の満充電動作が不要となり、さらなる高速起動が可能となる。

また、本実施の形態１では、制御回路４１は蓄電部２９が劣化していないと判断した時には、車両の非使用時に蓄電部２９をそのまま放置しているが、これは従来のように使用終了時に放電回路３３で蓄電部２９の電力の全部、あるいは一部を放電してもよい。これにより、非使用時に蓄電部２９を充電した状態で放置するよりも長寿命化が図れる。但し、起動時には再度満充電する必要があるが、特に主蓄電部２３が劣化していない間は副蓄電部スイッチ２５がオフであるので、主蓄電部２３のみを満充電にすればよく、高速起動が可能となる。また、主蓄電部２３が劣化し、副蓄電部スイッチ２５がオンになった後は、起動時に主蓄電部２３と副蓄電部２７の両方を満充電する必要があるので、使用終了時に両者の電力を放電回路３３でほとんど放電してしまうと、従来と同様の充電時間がかかってしまう。この場合は、例えば蓄電部２９の電圧Ｖｃが満充電電圧の半分程度になるまで放電回路３３で放電すればよい。これにより、ほぼ放電してしまう場合に比べ若干劣化が進行するが、満充電するまでの時間は主蓄電部２３のみを充電する場合と同程度となり、主蓄電部２３の劣化後も高速起動が可能になる。なお、使用終了時に蓄電部２９の電力を全部放電した際も、図３の割り込みルーチンを動作させ続けてもよい。この場合、蓄電部２９が完全に放電されると、電圧Ｖｃが０Ｖになるので、図３のＳ３３でＫ（Ｖｃ）が０になり、積算時間ｔが加算され続けることはない。

また、本実施の形態１では、制御回路４１は主蓄電部２３が劣化したと判断すると、車両の使用終了時に一旦主蓄電部２３の電力を放電してから副蓄電部スイッチ２５をオンにして、主蓄電部２３と副蓄電部２７の両方を満充電にする動作を行っているが、これは主蓄電部２３の電力を放電しない動作としてもよい。すなわち、制御回路４１は主蓄電部２３が初めて劣化したと判断すると、起動時、使用終了時、または非使用時に、副蓄電部スイッチ２５をオン制御した後に、蓄電部２９の全体を満充電する動作を行うことになる。これにより、主蓄電部２３の蓄電電力の約半分が副蓄電部２７に供給されるので、電力の無駄を低減でき、かつ早く蓄電部２９を満充電できるという効果が得られる。但し、主蓄電部２３の電力を保持したまま副蓄電部スイッチ２５をオンにすると、前記したように主蓄電部２３から副蓄電部２７に大電流が流れる。これによる副蓄電部スイッチ２５（ＦＥＴ）等の保護のため、本実施の形態１では一旦主蓄電部２３の電力を放電していたのであるが、副蓄電部スイッチ２５に用いるＦＥＴや周辺配線を大電流対応型とすることにより、主蓄電部２３の電力を放電する必要がなくなる。なお、副蓄電部スイッチ２５（ＦＥＴ）の制御方法として、オン制御時の初期段階では不飽和駆動とすることにより電流のピークを抑制し、その後飽和駆動するようにしてもよい。この場合は、副蓄電部スイッチ２５に用いるＦＥＴや周辺配線を大電流対応型とする必要がなくなる。

さらに、上記したように、ＦＥＴや周辺配線を大電流対応型としたり、ＦＥＴの駆動を不飽和駆動から飽和駆動にするように制御した場合、制御回路４１は主蓄電部２３が劣化すれば、車両使用中であってもすぐに副蓄電部スイッチ２５をオン制御してもよい。これにより、上記したように主蓄電部２３の電力が副蓄電部２７に供給され、蓄電部２９の電圧Ｖｃは約半分に低下するので、制御回路４１は直ちに蓄電部２９を満充電するように充電回路１９を制御する。この間は、蓄電装置１１から負荷１７に電力供給ができなくなるので、アイドリングストップ動作を禁止するのであるが、上記のように早く蓄電部２９を満充電できるので、車両走行への影響を低減できる。

また、本実施の形態１では副蓄電部２７を１つのみとする構成について説明したが、これは複数あってもよい。この場合、複数の副蓄電部２７のそれぞれに直列に副蓄電部スイッチ２５を設ける構成となる。この構成における基本的な動作は本実施の形態１で述べた通りであるが、副蓄電部２７が複数あるので、制御回路４１は次のように制御する。

制御回路４１は主蓄電部２３が劣化したと判断すれば、任意の副蓄電部スイッチ２５をオン制御して、任意の副蓄電部２７を接続する。その後、制御回路４１は主蓄電部２３と任意の副蓄電部スイッチ２５がオンされた任意の副蓄電部２７が電力を蓄えた積算時間（ｔ）を計測し、積算時間（ｔ）が劣化限界時間（ｔｅ）を越えれば、他の未使用の副蓄電部２７に接続された副蓄電部スイッチ２５をオン制御する。これにより、蓄電部２９は主蓄電部２３と２つの任意の副蓄電部２７が並列接続されたことになる。制御回路４１は、蓄電部２９の積算時間（ｔ）が劣化限界時間（ｔｅ）を越える毎に、他の未使用の副蓄電部２７を順次接続するように副蓄電部スイッチ２５をオン制御する。このように制御することにより、蓄電装置１１のさらなる長寿命化が図れる。

なお、上記のように副蓄電部２７を複数（例えばｎ個）設ける場合は、劣化フラグも第１劣化フラグから第ｎ＋１劣化フラグまで用いる必要がある。但し、第１劣化予備フラグは車両起動毎にオフにされるので、１つのままでよい。

また、制御回路４１は主蓄電部２３、または使用中の任意の副蓄電部２７が劣化したと判断した時は、使用終了時に任意の未使用の副蓄電部スイッチ２５をオン制御した後に蓄電部２９を満充電するようにすればよい。これにより、車両使用中に任意の未使用の副蓄電部２７を充電する動作を行わなくてもよくなるため、充電中のアイドリングストップの禁止動作を行う必要がなくなる。

さらに、制御回路４１は、主蓄電部２３、または使用中の任意の副蓄電部２７が劣化したと判断した時、使用終了時において放電回路３３により、主蓄電部２３、または使用中の任意の副蓄電部２７の電力を放電した後に、任意の未使用の副蓄電部スイッチ２５をオン制御するようにしてもよい。

また、制御回路４１は、主蓄電部２３、および副蓄電部２７が劣化したと判断して、全ての副蓄電部スイッチ２５をオン制御した以降の状態において、蓄電部２９が劣化したと判断すると、劣化信号を出力するようにすればよい。

（実施の形態２）
図８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。図１０は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の劣化判断時のフローチャートである。図１１は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の主電源電圧低下時のフローチャートである。図１２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、および非使用時のフローチャートである。なお、図８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。また、本実施の形態２においては、蓄電モジュールを２つ用いる構成を例に説明するので、図９〜図１２のフローチャート、およびその説明において、蓄電部２９と記載されている部分は、後述する選択スイッチで選択されている蓄電モジュールのことを指す。また、本実施の形態２で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。

図８において、本実施の形態２における蓄電装置１１の構成の図１と同じ部分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の蓄電装置１１の構成上の特徴は次の通りである。

１）副蓄電部スイッチ２５に替わって選択スイッチ５１を設けた。選択スイッチ５１は２つの蓄電モジュール５３のいずれか一方を選択する３端子スイッチとした。すなわち、選択スイッチ５１は図８に示すように、共通端子を充電回路１９側に、一方の選択端子を一方の蓄電モジュール５３に、他方の選択端子を他方の蓄電モジュール５３に、それぞれ接続している。なお、蓄電モジュール５３の構成は、実施の形態１の主蓄電部２３と同じである。

２）選択スイッチ５１は制御回路４１から発せられる選択信号Ｃｓｅｌによって切り替えられる。

３）放電回路３３を廃した。

以上より、選択スイッチ５１は、充電回路１９に対し２つの蓄電モジュール５３のいずれか一方を、制御回路４１からの選択信号Ｃｓｅｌにより選択して接続する構成となる。具体的には、選択スイッチ５１として３端子構成のラッチングリレーを用いた。

次に、この蓄電装置１１の動作について説明する。なお、本実施の形態２では、積算時間ｔを計測する割り込みルーチン（後述する図１０で詳細を説明）が実施の形態１の割り込みルーチン（図３）における劣化判断を行わず、単に積算時間ｔの計測のみを行う場合について述べる。

まず、起動時における動作を図９のフローチャートを用いて説明する。車両起動時には選択スイッチ５１がラッチングリレーであるので、最初に選択された蓄電モジュール５３が劣化していない時はその蓄電モジュール５３側を、最初に選択された蓄電モジュール５３が劣化している時は他の蓄電モジュール５３側を、それぞれ選択した状態となっている。この状態で車両が起動すると、制御回路４１のメインルーチンは図９のサブルーチンを実行する。この時、実施の形態１と同様に図１０の割り込みサブルーチン（後述）も既定時間間隔Δｔ毎に実行されている。

図９のサブルーチンが実行されると、制御回路４１は現在の積算時間ｔと劣化限界時間ｔｅの比較を行う（Ｓ１８１）。なお、劣化限界時間ｔｅの意味は実施の形態１と同じである。もし、積算時間ｔが劣化限界時間ｔｅ以下であれば（Ｓ１８１のＮｏ）、２つの蓄電モジュール５３の内、選択スイッチ５１により現在選択されている方が劣化に至っておらず、正常状態であるので、後述するＳ２０１にジャンプする。

一方、積算時間ｔが劣化限界時間ｔｅを越えていれば（Ｓ１８１のＹｅｓ）、次に制御回路４１は２つの蓄電モジュール５３の内、現在選択されている方が劣化に至っていることになるので、制御回路４１は第１劣化フラグの状態を判断する（Ｓ１８３）。なお、第１劣化フラグの内容は実施の形態１と同じである。もし、第１劣化フラグがオンになっていれば（Ｓ１８３のＹｅｓ）、既に最初に選択された蓄電モジュール５３が劣化し、選択スイッチ５１が他方の蓄電モジュール５３を選択している状態であるので、Ｓ１８１の時点で他方の蓄電モジュール５３も劣化に至ったことになる。従って、蓄電部２９の全体（２つの蓄電モジュール５３の両方）が劣化したことになる。ゆえに、これ以上蓄電装置１１を使用し続けることができないので、制御回路４１は車両側制御回路に蓄電部劣化信号を出力する（Ｓ１８５）。これを受け、車両側制御回路は運転者に対し蓄電装置１１の劣化を警告し、修理を促す。また、車両側制御回路は蓄電装置１１を使用できないので、以後のアイドリングストップ動作を禁止する。これにより、車両の走行自体は可能であるので、運転者は車両を運転して整備工場等へ持ち込むことができる。

一方、第１劣化フラグがオフであれば（Ｓ１８３のＮｏ）、最初に選択された蓄電モジュール５３が劣化に至ったことになるので、制御回路４１は最初に選択された蓄電モジュール５３が劣化したことを示すために第１劣化フラグをオンにする（Ｓ１８７）。次に、最初に選択された蓄電モジュール５３が劣化したので、以後、他の未使用の蓄電モジュール５３を使用するために、選択スイッチ５１を未選択の蓄電モジュール５３側に切り替えるようにパルス的な選択信号Ｃｓｅｌを送信する（Ｓ１８９）。これを受け、選択スイッチ５１は未選択の蓄電モジュール５３側に切り替わる。このように動作を行う際の詳細を以下に示す。

実施の形態１においては、副蓄電部スイッチ２５をオンにする際に、制御回路４１は主蓄電部２３を一旦放電してから副蓄電部スイッチ２５をオン制御して蓄電部２９全体を満充電する動作を行っている。しかし、本実施の形態２においては選択スイッチ５１が３端子構造であり、最初に選択された蓄電モジュール５３が劣化すれば他の蓄電モジュール５３を選択するように切り替える。この時、選択スイッチ５１の構造上、切り替えによって一方の蓄電モジュール５３から他方の蓄電モジュール５３に大電流が流れることはない。従って、劣化した蓄電モジュール５３の電力を放電するという実施の形態１の動作の必要性が特にはない。さらに、ラッチングリレーを用いているので、選択スイッチ５１の選択状態を車両非使用時にも保持し続けることができる。従って、劣化状態を示すフラグとしては、最初に選択された蓄電モジュール５３が劣化したか否かを示す第１劣化フラグのみがあれば十分であり、本実施の形態２では第１劣化予備フラグは不要である。

次に、制御回路４１は積算時間ｔを０にする（Ｓ１９１）。これは、未使用の蓄電モジュール５３に切り替えたので、その蓄電モジュール５３の積算時間ｔを改めて計測するためである。

次に、蓄電部２９の満充電動作を行う。具体的には、まず制御回路４１が充電回路１９により蓄電部２９の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ２０１）。この時の電圧Ｖｃは、上記した選択スイッチ５１が選択している方の蓄電モジュール５３の電圧になる。

次に、電圧Ｖｃと設定電圧（＝１３．２Ｖの満充電電圧）を比較する（Ｓ２０３）。もし、電圧Ｖｃが設定電圧より小さければ（Ｓ２０３のＹｅｓ）、車両非使用時に蓄電部２９が自己放電等を起こしているか、あるいは最初に選択された蓄電モジュール５３が劣化して他の未使用の蓄電モジュール５３に切り替えられた直後で、未使用の蓄電モジュール５３が充電されていない状態と想定されるので、充電回路１９により主電源１５の電力を蓄電部２９に充電する（Ｓ２０５）。その後Ｓ２０１に戻り、設定電圧に至るまで充電する動作を繰り返す。なお、未使用の蓄電モジュール５３に切り替えられた直後を除き、車両起動時にはあらかじめ満充電に近い電力が蓄電部２９に蓄えられているので、前記充電動作を行っても従来のように最初から充電する場合に比べて早く設定電圧にすることができる。従って、蓄電装置１１の高速起動が可能となる。また、選択スイッチ５１は２つの蓄電モジュール５３のいずれか一方を選択しているので、選択されている蓄電モジュール５３にのみ充電される。従って、蓄電モジュール２７に切り替えられた直後であっても従来のように常に蓄電部２９の全体を充電する場合に比べ高速に起動できる。

ここでＳ２０３に戻り、電圧Ｖｃが設定電圧以上になれば（Ｓ２０３のＮｏ）、蓄電部２９の満充電が完了したので、充電回路１９は設定電圧を維持するように動作する（Ｓ２０７）。これにより、蓄電装置１１の起動が終了したので、図９のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。

次に、既定時間間隔Δｔ毎に実行される積算時間ｔの計測割り込みルーチンについて図１０を用いて説明する。

図１０の割り込みルーチンが実行されると、まず温度センサ３１により蓄電部２９の温度Ｔを読み込むと同時に、充電回路１９から蓄電部２９の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ２３１）。次に、温度Ｔと電圧Ｖｃの影響を加味した積算時間ｔを計算する（Ｓ２３３）。その後、割り込みルーチンを終了し、割り込み元に戻る。

この図１０の動作（Ｓ２３１、Ｓ２３３）は、実施の形態１の図３におけるＳ３１、Ｓ３３の動作とそれぞれ全く同じである。従って、これらの動作の詳細説明は省略する。

このように割り込み動作を行うことで、積算時間ｔの計測を行うことができる。但し、本実施の形態２では実施の形態１のＳ３７以降（劣化判断）を行っていない。ゆえに、本実施の形態２では劣化判断を割り込みルーチン以外の各ルーチンで適宜実行するようにしている。

次に、車両使用中に、アイドリングストップ後のスタータ動作により主電源１５の電圧Ｖｂが低下した時の動作を図１１のフローチャートにより説明する。なお、図１１のフローチャートにおいて、前半のＳ１８１からＳ１９１は図９と、後半のＳ５１からＳ６３は図４と全く同じ動作であるので、同じステップ番号を付して詳細な説明を省略する。

すなわち、図１１における図９や図４と異なる点は以下の通りである。

１）Ｓ１８１でＮｏの場合はＳ５１にジャンプする。

２）Ｓ６５の後は図９のＳ２０１にジャンプする。

このように、僅かなジャンプ先の違いがあるだけで動作そのものは図９や図４のフローチャートと全く同じである。従って、図１１の動作内容を簡単に説明すると、Ｓ１８１からＳ１９１で現在選択されている蓄電モジュール５３の劣化を判断し、劣化していればそれぞれに対応した動作を行う。また、劣化していなければＳ５１からＳ６３の動作により、アイドリングストップ後の場合は蓄電部２９から負荷１７への電力供給を行う。

次に、車両の使用を終了した時、およびその後の車両非使用時の蓄電装置１１の動作について図１２を用いて説明する。なお、図１２のフローチャートは図９とほとんど同じであるので、同じステップ番号を付して各々の動作における詳細説明を省略する。また、車両非使用時には図１２のサブルーチンがメインルーチンにより一定時間毎に実行されるようにしている。これにより、車両非使用時でも劣化判断と対応が可能となる。

図１２のサブルーチンにおける特徴となる動作は以下の通りである。

１）Ｓ１８１でＮｏの場合（蓄電部２９が劣化していない場合）は、そのまま図１２のサブルーチンを終了してメインルーチンに戻る。

２）Ｓ２０３でＮｏの場合（蓄電部２９の満充電が完了した場合）は、図９のＳ２０７（充電回路１９で設定電圧維持する動作）を行わず、図１２のサブルーチンを終了してメインルーチンに戻る。

上記１）、２）の動作により、蓄電部２９が劣化していない場合や蓄電部２９の満充電が完了した場合には、そのまま図１２のサブルーチンを終了するようにしているので、蓄電部２９に蓄えられた電力は、車両非使用時に電圧Ｖｃの維持を行わず放置されることになる。これにより、実施の形態１と同様に蓄電部２９の内部抵抗によって自己放電を起こすものの、次回の起動時における満充電時間が短くなり、高速起動が可能となる。さらに、電圧Ｖｃを維持しないので暗電流を低減することができる。

ここまでで説明した本実施の形態２の特徴となる動作をまとめると、次のようになる。制御回路４１は、選択されている蓄電モジュール５３が劣化していない間はその蓄電モジュール５３を選択するよう選択スイッチ５１を制御し、その蓄電モジュール５３が劣化したと判断した時から以降は未選択の蓄電モジュール５３を選択するよう選択スイッチ５１を制御する動作を行う。

以上の構成、動作により、常に６個直列の電気二重層キャパシタ２４に対してのみ充電を行うとともに、使用終了時に蓄電部２９の電力を放電しないので、満充電時間が短くなり高速起動が可能となる。また、最初に選択された蓄電モジュール５３が劣化していない間はその蓄電モジュール５３のみで負荷１７へ電力を供給し、その蓄電モジュール５３が劣化すると、未選択の蓄電モジュール５３に切り替えて引き続き負荷１７へ電力を供給できるので、蓄電部２９の長寿命が確保できる蓄電装置１１を実現できる。

なお、本実施の形態２では暗電流低減のために非使用時における蓄電部２９の電圧Ｖｃの維持を行わないようにしているが、これは主電源１５の電力で蓄電部２９の電圧Ｖｃが満充電電圧を保持するよう充電回路１９を制御するようにしてもよい。これにより、起動時には蓄電部２９が満充電状態であるので、極めて高速な起動が可能となる。従って、暗電流低減と高速起動の内、重要な仕様を優先した蓄電装置１１の構成を適宜選択すればよい。

また、本実施の形態２では、２つの蓄電モジュール５３を用いた構成について説明したが、これは３つ以上の複数であってもよい。この場合、複数の蓄電モジュール５３のいずれか１つを選択する構成の選択スイッチ５１を用いる必要がある。この構成における基本的な動作は、本実施の形態２で述べた通りであるが、蓄電モジュール５３が複数あるので、制御回路４１は次のように制御する。

制御回路４１は、任意の蓄電モジュール５３が劣化したと判断すれば、未選択の蓄電モジュール５３を選択するよう選択スイッチ５１を制御する。この選択された蓄電モジュール５３も劣化すれば、さらに別の未選択の蓄電モジュール５３を選択する。このように、任意の蓄電モジュール５３が劣化したと判断すれば、それ以降は順次、未選択の蓄電モジュール５３を選択するよう選択スイッチ５１を制御すればよい。なお、任意の蓄電モジュール５３の劣化判断は、実施の形態１で述べたように蓄電部２９が電力を蓄えた積算時間（ｔ）を求めることにより行えばよい。また、制御回路４１は全ての蓄電モジュール５３が劣化したと判断すれば、劣化信号を出力するようにする。

このような構成、動作とすることにより、図８の構成よりもさらに長寿命化が図れる。なお、このような構成においても、劣化フラグは蓄電モジュール５３の数だけ用いる必要がある。

また、本実施の形態２では、任意の蓄電モジュール５３が劣化すれば、直ちに未選択の蓄電モジュール５３を選択するように選択スイッチ５１を切り替えているが、これは実施の形態１と同様に、任意の蓄電モジュール５３が劣化した時、使用終了時に他の未選択の蓄電モジュール５３を選択するように選択スイッチ５１を切り替えてもよい。その後、蓄電部２９を満充電にしておく。このような動作とすることで、車両使用中に新たに選択された任意の蓄電モジュール５３を最初から充電する間のアイドリングストップができなくなる時間を低減することができる。但し、この場合は劣化限界時間（ｔｅ）に対し、実施の形態１と同様にマージンを持たせる必要がある。

（実施の形態３）
図１３は、本発明の実施の形態３における蓄電装置のブロック回路図である。図１４は、本発明の実施の形態３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１３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。また、本実施の形態３では副蓄電部２７が１つの場合の構成を示し、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。また、フローチャートの説明において、蓄電部２９と記載されている部分は、全ての副蓄電部スイッチ２５がオフの時は主蓄電部２３のことを指し、全ての副蓄電部スイッチ２５がオンの時は主蓄電部２３と副蓄電部２７の並列接続状態を指す。

図１３において、本実施の形態３における蓄電装置１１の構成の図１と同じ部分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３の蓄電装置１１の構成上の特徴は次の通りである。

１）副蓄電部スイッチ２５を副蓄電部２７と充電回路１９の間だけでなく、主蓄電部２３の蓄電素子（電気二重層キャパシタ２４）同士の接続点と副蓄電部２７の蓄電素子同士の接続点の間にもそれぞれ接続した。これら複数の副蓄電部スイッチ２５のオンオフ制御は制御回路４１から発せられる副蓄電部スイッチオンオフ信号Ｃｏｆにより同時に行われる。

２）主蓄電部２３の蓄電素子の両端にのみ、それぞれバランス回路２８を接続した。

３）放電回路３３を廃した。

なお、本実施の形態３においては、副蓄電部スイッチ２５を全て大電流対応型のＦＥＴで構成した。また、上記２）で述べたように主蓄電部２３の蓄電素子の両端にのみバランス回路２８をそれぞれ接続する構成であるので、副蓄電部スイッチ２５をオンにした時に並列接続される蓄電素子毎にバランス回路２８を設けたことになる。従って、主蓄電部２３、および副蓄電部２７は、それぞれ必ず同数の蓄電素子を直列接続した構成とする必要がある。

このような構成とすることにより、バランス回路２８を図１の構成に比べ半減でき、回路構成の簡略化が図れる。

次に、この蓄電装置１１の動作について説明する。本実施の形態３における積算時間ｔの計測割り込みルーチンは実施の形態２の図１０を用いているので、図１０の割り込みルーチンが既定時間間隔Δｔ毎に実行されている。この状態で、まず起動時における動作を図１４のフローチャートを用いて説明する。なお、図１４のフローチャートは実施の形態２における図９のフローチャートとほとんど同じであるので、同じ動作には同じステップ番号を付して、各々の詳細動作の説明を省略する。

すなわち、起動時に実行される図１４のサブルーチンの特徴となる動作は、図９のＳ１８９で副蓄電部スイッチ２５を副蓄電部２７側へ切り替える動作に替わって、全ての副蓄電部スイッチ２５をオンにする（Ｓ３０１）動作とした点である。これは、副蓄電部スイッチ２５が複数個存在する構成としたためである。なお、全ての副蓄電部スイッチ２５をオンにすると、主蓄電部２３から副蓄電部２７に大電流が流れるが、前記したように副蓄電部スイッチ２５に用いるＦＥＴや、その周辺配線を大電流対応型としているので、主蓄電部２３の劣化後すぐに副蓄電部スイッチ２５を全てオンにすることができる。これにより、実施の形態１のように、一旦主蓄電部２３の電力を放電する動作を行う必要がなくなり、その分、早く蓄電部２９を満充電することができる。このことから、本実施の形態３では放電回路３３が不要となる。

次に、積算時間ｔの計測割り込み動作、アイドリングストップ後のスタータ動作により主電源１５の電圧Ｖｂが低下した時の動作、車両使用終了時と非使用時の動作については、それぞれ実施の形態２の図１０、図１１、図１２とほとんど同じであるので、詳細な説明を省略し、相違点のみ説明する。

まず、図１０については本実施の形態３においても全く同じである。

次に、図１１と図１２については、それぞれのＳ１８９が図１４のＳ３０１に置き替わる。これは、副蓄電部スイッチ２５が複数個になったことに対応するためである。それ以外は全く同じ動作となる。これにより、前記したように主蓄電部２３が劣化すると直ちに全ての副蓄電部スイッチ２５をオンにして、副蓄電部２７と併用するように動作する。従って、実施の形態１と同様に主蓄電部２３が劣化しても副蓄電部２７を並列接続することにより、引き続き蓄電装置１１を使用することができ長寿命化が図れる。また、車両非使用時にも蓄電部２９に電力を蓄えたまま放置しているので、再起動時における満充電時間が短くなり、高速起動が可能となる。

ここまでで説明した本実施の形態３の特徴となる動作をまとめると、次のようになる。制御回路４１は、主蓄電部２３が劣化していない間は副蓄電部スイッチ２５を全てオフにしておき、主蓄電部２３が劣化したと判断した時から以降は副蓄電部スイッチ２５を全てオン制御する動作を行う。

以上の構成、動作により、使用終了時に蓄電部２９の電力を放電しないので、常に満充電時間が短くなり高速起動が可能となる。また、主蓄電部２３が劣化していない間は主蓄電部２３のみで負荷１７へ電力を供給し、主蓄電部２３が劣化すると、副蓄電部２７を並列接続することにより、引き続き負荷１７へ電力を供給できるので、蓄電部２９の長寿命が確保できる。さらに、バランス回路２８を主蓄電部２３の各蓄電素子の両端にのみ接続すればよいので、より簡単な回路構成の蓄電装置１１を実現できる。

なお、本実施の形態３においては、副蓄電部スイッチ２５をＦＥＴで構成したが、これはラッチングリレーとしてもよい。

また、本実施の形態３では複数の副蓄電部スイッチ２５を大電流対応型にするとともに、同時にオンオフする構成としたが、これは副蓄電部２７と充電回路１９の間に接続された副蓄電部スイッチ２５のみを大電流対応型とし、そのオンオフ制御を独立させる構成としてもよい。この場合、副蓄電部スイッチ２５をオンにする際には、まず大電流対応型の副蓄電部スイッチ２５のみをオンにし、その後他の副蓄電部スイッチ２５をオンにする。このように動作させることにより、大電流対応型の副蓄電部スイッチ２５をオンにした時に、主蓄電部２３から副蓄電部２７に一瞬大電流が流れる。その結果、副蓄電部２７の各電気二重層キャパシタ２４に電圧が印加される。この状態で他の副蓄電部スイッチ２５をオンにしても、既に各電気二重層キャパシタ２４に同等の電圧が印加されているので、大電流が流れることはない。従って、他の副蓄電部スイッチ２５は大電流対応型とする必要がなくなり、低コストな回路構成とすることができる。

また、本実施の形態３では、１つの副蓄電部２７を用いる構成としたが、これは複数の副蓄電部２７を用いるようにしてもよい。この場合、副蓄電部スイッチ２５は充電回路１９との間だけでなく、隣り合う副蓄電部２７における蓄電素子同士の接続点の間にもそれぞれ接続する。但し、バランス回路２８は主蓄電部２３の蓄電素子にのみ接続すればよい。

このような構成としたときの動作は、次のようになる。制御回路４１は主蓄電部２３が劣化したと判断したとき以降は、主蓄電部２３に接続された副蓄電部スイッチ２５についてのみ全てオン制御し、主蓄電部２３と隣り合う副蓄電部２７も使用する。その副蓄電部２７が劣化したと判断すれば、その副蓄電部２７に接続された副蓄電部スイッチ２５についてのみ全てオン制御する。以後、副蓄電部２７が劣化する毎に、劣化した副蓄電部２７に接続された副蓄電部スイッチ２５のみを全てオンにするという動作を順次繰り返す。このような構成、動作とすることにより、図１３の構成よりもさらに長寿命化が図れる。

また、実施の形態１〜３において、主蓄電部２３が劣化して、副蓄電部スイッチ２５をオンにしたり、選択スイッチ５１を未選択の蓄電モジュール５３側に切り替えた時に、積算時間ｔを０にクリアしているが（図７のＳ１３５、図９、図１１、図１２、図１４のＳ１９１）、その代わりに劣化限界時間ｔｅとして、主蓄電部２３と副蓄電部２７の両方、または２つの蓄電モジュール５３の両方を使用した時の劣化限界に至るまでの時間に書き換えてもよい。

（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４における蓄電装置の劣化限界時間の計算フローチャートである。

本実施の形態４における蓄電装置の構成は実施の形態１〜３で説明した構成のいずれかと同じとすることができるので、詳細な説明を省略する。また、本実施の形態４においても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。

本実施の形態４における蓄電装置１１の特徴となる動作は、図１５の割り込みルーチン（後述）において、実施の形態１〜３のように蓄電部２３の電圧Ｖｃや温度Ｔの影響を加味して積算時間ｔを計測するのではなく、積算時間ｔは既定時間間隔Δｔ毎に積算していくだけであり、劣化限界時間ｔｅを蓄電部２３の電圧Ｖｃや温度Ｔの影響により増減するようにした点である。それ以外の動作は実施の形態２、３と同じである。このような動作によっても蓄電部２３の劣化判断を行うことができる。以下に、このような特徴点を中心とした動作を説明する。

既定時間間隔Δｔ（０．１秒）毎に図１５の割り込みルーチンが実行されると、まず制御回路４１は温度センサ３１により蓄電部２３の温度Ｔを読み込むと同時に、充電回路１９から蓄電部２３の電圧Ｖｃを読み込む（Ｓ３０１）。その後、電圧劣化係数Ｋ（Ｖｃ）と温度劣化係数Ｋ（Ｔ）を求め、両者の積を劣化係数Ｋとして計算する（Ｓ３０３）。なお、電圧劣化係数Ｋ（Ｖｃ）と温度劣化係数Ｋ（Ｔ）は実施の形態１と同じ定義である。ゆえに、劣化係数Ｋは蓄電部２３の電圧Ｖｃと温度Ｔの両方の影響を加味した値となる。

次に、劣化係数Ｋが１未満であるか否かを判断する（Ｓ３０５）。もし、劣化係数Ｋが１以上であれば（Ｓ３０５のＮｏ）、蓄電部２３の劣化が基準電圧時や基準温度時（以下、基準状態という）よりも進行することになる。従って、劣化限界時間ｔｅを減少させている。具体的には、劣化係数Ｋから１を減じた値に既定時間間隔Δｔを乗じた値を劣化限界時間ｔｅから減算し、その結果を劣化限界時間ｔｅとして更新している。すなわち、ｔｅ−Δｔ・（Ｋ−１）を新たな劣化限界時間ｔｅとして更新している（Ｓ３０７）。このように更新することにより、蓄電部２３の劣化が基準状態より進行する状況では劣化限界時間ｔｅが小さくなるようにしている。その結果、電圧Ｖｃや温度Ｔによる劣化進行分、早く積算時間ｔが劣化限界時間ｔｅに至るので、電圧Ｖｃや温度Ｔの影響を加味した蓄電部２３の劣化判断を行うことが可能となる。なお、劣化係数Ｋが１と等しい場合（基準状態時）にもＳ３０５でＮｏとなるので、Ｓ３０７の動作が実行されるが、Ｋ＝１であるので劣化限界時間ｔｅは更新されない。

Ｓ３０７の後は積算時間ｔの更新のために、後述するＳ３１３にジャンプする。

一方、劣化係数Ｋが１未満であれば（Ｓ３０５のＹｅｓ）、蓄電部２３の劣化が基準状態よりもゆっくり進行することになる。従って、劣化限界時間ｔｅを増加させることになる。しかし、両者を増加させるために、後述するＳ３１１で劣化係数Ｋの逆数を求めているのであるが、蓄電部２３がほぼ放電していて、その電圧Ｖｃが極めて小さい場合や、温度Ｔが極めて低い場合は劣化がほとんど進行しないので、劣化係数Ｋは極めて小さい値となる。従って、そのまま逆数を計算すると巨大な値になり、劣化限界時間ｔｅの更新値が無限に近くなってしまう。これにより、正しい劣化判断ができなくなる可能性がある。そこで、次に制御回路４１は劣化係数Ｋが既定値（ここでは０．０１とした）より小さいか否かを判断する（Ｓ３０９）。これにより、劣化係数Ｋが極端に小さい場合の判断誤差を除外することができる。なお、既定値として０．０１としたのは、電圧劣化係数Ｋ（Ｖｃ）と温度劣化係数Ｋ（Ｔ）がそれぞれ０．１、すなわち基準状態の１０倍の寿命となる場合までは電圧Ｖｃと温度Ｔの影響を加味するようにしたためである。従って、この値は使用する蓄電素子の寿命特性等により適宜決定すればよい。

もし、劣化係数Ｋが０．０１未満であれば（Ｓ３０９のＹｅｓ）、そのまま図１５の割り込みサブルーチンを終了し、割り込み元に戻る。このように動作することで、蓄電部２３がほとんど劣化しない状態では、劣化限界時間ｔｅ、および積算時間ｔの更新を行わないようにしている。

一方、劣化係数Ｋが０．０１以上であれば（Ｓ３０９のＮｏ）、電圧Ｖｃと温度Ｔの影響を加味した劣化限界時間ｔｅの増加計算を行う。具体的には、劣化係数Ｋの逆数から１を減じた値に既定時間間隔Δｔを乗じた値を劣化限界時間ｔｅに加算し、その結果を劣化限界時間ｔｅとして更新している。すなわち、ｔｅ＋Δｔ・（１／Ｋ−１）を新たな劣化限界時間ｔｅとして更新している（Ｓ３１１）。このように更新することにより、蓄電部２３の劣化が基準状態よりゆっくり進行する状況では劣化限界時間ｔｅが大きくなるようにしている。その結果、電圧Ｖｃや温度Ｔによる劣化進行の遅延分、積算時間ｔが劣化限界時間ｔｅに至るまでに時間がかかり、寿命が伸びる方向への電圧Ｖｃや温度Ｔの影響を加味した蓄電部２３の劣化判断を行うことが可能となる。

その後、積算時間ｔに既定時間間隔Δｔを加算して、積算時間ｔを更新し（Ｓ３１３）、図１５の割り込みサブルーチンを終了して割り込み元に戻る。

なお、図１５の割り込みサブルーチン以外の動作は、実施の形態２、３と同じであるので、詳細な説明を省略する。

以上の構成、動作によっても、主蓄電部２３が劣化していない間は主蓄電部２３のみで負荷１７へ電力を供給するので、その満充電時間を短くすることができ、さらに車両非使用時に蓄電部２９の電力を放電せずに保持しているので、蓄電装置１１の高速起動が可能となる上に、常時満充電による主蓄電部２３の劣化加速に対しては、劣化時に副蓄電部２７を並列接続する構成としたので、従来同様の長寿命を確保できる蓄電装置１１を実現できる。

なお、本実施の形態４では図１５のＳ３０９に示したように、劣化係数Ｋが既定値（０．０１）未満であれば積算時間ｔの加算を行わないようにしているが、これは実施の形態１〜３において同様な動作を行ってもよい。

また、上記の場合、劣化係数Ｋが既定値未満であれば、実施の形態１〜３における積算時間ｔの加算値、または実施の形態４における劣化限界時間ｔｅの加算値を、例えばＫ＝０．０１の時の値のように小さい一定値に固定するようにしてもよい。

また、実施の形態４においても、実施の形態１〜３と同様に、主蓄電部２３が劣化し副蓄電部スイッチ２５をオンにした時に積算時間ｔを０にクリアしているが、その代わりに劣化限界時間ｔｅを増やすようにしてもよい。この場合、積算時間ｔを０にする動作に替わって、副蓄電部２７の基準状態における劣化限界に至るまでの時間をｔｅに加算すればよい。

また、実施の形態１〜４において蓄電装置１１をアイドリングストップ車の補助電源に適用した場合について述べたが、それらに限らず、ハイブリッド車や、車両制動システム、電動パワーステアリング、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。

また、実施の形態１〜３においては、積算時間ｔが、実施の形態４においては劣化限界時間ｔｅが、それぞれ蓄電部２９の電圧Ｖｃと温度Ｔの影響を加味して計算されているが、これはいずれか一方のみの影響を加味してもよい。この場合、例えば車両制動システムのように、主電源１５の異常時にのみ動作するシステムでは、通常車両使用時は蓄電部２９の電圧Ｖｃが満充電電圧のまま一定であるので、電圧Ｖｃの影響は加味せず、温度の影響のみを加味して積算時間ｔや劣化限界時間ｔｅを計算してもよい。また、蓄電装置１１が温度の影響を受けにくい車室内等に設置された場合は、温度の影響を加味せず、電圧Ｖｃの影響のみを加味して積算時間ｔや劣化限界時間ｔｅを計算してもよい。さらに、電圧Ｖｃや温度Ｔの両方の影響を受けにくい場合（例えば車両制動システム用蓄電装置１１を車室内等に設置し、車両使用終了時に蓄電部２９を放電する場合）は両者の影響を加味せずに積算時間ｔや劣化限界時間ｔｅを計算してもよい。なお、温度Ｔについては、車両非使用時に車両の置かれた環境により大きく変化することが考えられるが、車両非使用時に蓄電部２９を放電する場合は、車両の環境温度が変化しても蓄電部２９の劣化にはほとんど影響しない。従って、この場合については車両非使用時の温度Ｔの影響を考慮しなくてもよい。

また、実施の形態１〜４において蓄電部２９の蓄電素子として電気二重層キャパシタ２４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、主蓄電部２３と副蓄電部２７、および蓄電モジュール５３は複数の電気二重層キャパシタ２４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。但し、単数の蓄電素子を使用する場合、バランス回路２８は不要である。

本発明にかかる蓄電装置は、高速起動ができる上、蓄電部の長寿命が確保できるので、特に主電源の電圧低下時に蓄電部から電力を供給する車両用補助電源としての蓄電装置等として有用である。

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 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 本発明の実施の形態１における蓄電装置の劣化判断時のフローチャート 本発明の実施の形態１における蓄電装置の主電源電圧低下時のフローチャート 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 本発明の実施の形態１における蓄電装置の非使用時のフローチャート 本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電部全体の充電時のフローチャート 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 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 本発明の実施の形態２における蓄電装置の劣化判断時のフローチャート 本発明の実施の形態２における蓄電装置の主電源電圧低下時のフローチャート 本発明の実施の形態２における蓄電装置の使用終了時、および非使用時のフローチャート 本発明の実施の形態３における蓄電装置のブロック回路図 本発明の実施の形態３における蓄電装置の起動時のフローチャート 本発明の実施の形態４における蓄電装置の警告時間と劣化限界時間の計算フローチャート 従来の蓄電装置のブロック回路図 従来の蓄電装置のキャパシタユニットのブロック回路図

符号の説明

１１ 蓄電装置
１５ 主電源
１７ 負荷
１９ 充電回路
２３ 主蓄電部
２５ 副蓄電部スイッチ
２７ 副蓄電部
２８ バランス回路
２９ 蓄電部
３１ 温度センサ
３３ 放電回路
４１ 制御回路
５１ 選択スイッチ
５３ 蓄電モジュール

Claims (20)

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と、
   前記充電回路と前記負荷の間に接続された主蓄電部、および前記充電回路と前記負荷の間に接続された副蓄電部スイッチと副蓄電部からなる１つ以上の直列回路で構成された蓄電部と、
   前記充電回路と前記副蓄電部スイッチが接続された制御回路とを備え、
   前記制御回路は、前記主蓄電部が電力を蓄えた積算時間（ｔ）を計測し、前記積算時間（ｔ）が劣化限界時間（ｔｅ）を越えれば前記主蓄電部が劣化したと判断し、それ以降は任意の前記副蓄電部スイッチをオン制御し、
   以後、前記主蓄電部と前記副蓄電部スイッチがオンされた任意の前記副蓄電部が電力を蓄えた積算時間（ｔ）を計測し、前記積算時間（ｔ）が劣化限界時間（ｔｅ）を越えれば、他の前記副蓄電部スイッチを順次オン制御するようにした蓄電装置。
2. 前記制御回路は、前記蓄電部の劣化判断を起動時、使用終了時、または非使用時の少なくともいずれかに行うようにした請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記主蓄電部、および１つ以上の前記副蓄電部は、それぞれ同数の蓄電素子を直列接続した構成を有し、
   前記副蓄電部スイッチが、前記主蓄電部の前記蓄電素子同士の接続点と１つ以上の前記副蓄電部の前記蓄電素子同士の接続点の間にもそれぞれ接続されるとともに、
   前記主蓄電部の前記蓄電素子の両端にそれぞれ接続されたバランス回路を備え、
   前記制御回路は、前記主蓄電部が劣化したと判断した時から以降は前記主蓄電部に接続された前記副蓄電部スイッチを全てオン制御し、
   前記副蓄電部が劣化したと判断すれば、劣化した前記副蓄電部に接続された前記副蓄電部スイッチを全てオン制御するという動作を、前記副蓄電部が劣化する毎に順次繰り返すようにした請求項１に記載の蓄電装置。
4. 前記制御回路は、起動時、使用終了時、または非使用時のいずれかにおいて前記主蓄電部、または任意の前記副蓄電部が劣化したと判断した時には、任意の未使用の前記副蓄電部スイッチをオン制御した後に、前記蓄電部を満充電するようにした請求項１に記載の蓄電装置。
5. 前記蓄電部と前記負荷の間に、前記制御回路と接続された放電回路を設けた構成を有し、
   前記制御回路は、起動時、使用終了時、または非使用時のいずれかにおいて前記主蓄電部、または任意の前記副蓄電部が劣化したと判断した時に、前記放電回路により前記主蓄電部、または任意の前記副蓄電部の電力を放電した後に、任意の未使用の前記副蓄電部スイッチを制御するようにした請求項１に記載の蓄電装置。
6. 前記制御回路は、前記副蓄電部スイッチをオン制御した後に、前記蓄電部を満充電するようにした請求項５に記載の蓄電装置。
7. 前記制御回路は、前記主蓄電部、および前記副蓄電部が劣化したと判断して全ての前記副蓄電部スイッチをオン制御した以降の状態において、前記蓄電部が劣化したと判断すると、劣化信号を出力するようにした請求項１に記載の蓄電装置。
8. 前記副蓄電部スイッチは、前記制御回路からパルス的な制御信号を受けると、それ以降は前記制御信号に基づく状態を保持する構成を有するようにした請求項１に記載の蓄電装置。
9. 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と、
   前記充電回路と前記負荷の間に一端が接続された選択スイッチ、および前記選択スイッチの複数の他端にそれぞれ接続された複数の蓄電モジュールからなる蓄電部と、
   前記充電回路と前記選択スイッチが接続された制御回路とを備え、
   前記制御回路は、前記選択スイッチにより選択されている任意の前記蓄電モジュールが電力を蓄えた積算時間（ｔ）を計測し、前記積算時間（ｔ）が劣化限界時間（ｔｅ）を越えれば前記任意の蓄電モジュールが劣化したと判断し、それ以降は順次未選択の前記蓄電モジュールを選択するよう前記選択スイッチを制御するようにした蓄電装置。
10. 前記制御回路は、任意の前記蓄電モジュールが劣化したと判断した時には、使用終了時に他の未選択の前記蓄電モジュールを選択するように選択スイッチを制御した後に、前記蓄電部を満充電するようにした請求項９に記載の蓄電装置。
11. 前記制御回路は全ての蓄電モジュールが劣化したと判断すれば劣化信号を出力するようにした請求項９に記載の蓄電装置。
12. 前記選択スイッチは、前記制御回路からパルス的な制御信号を受けると、それ以降は前記制御信号に基づく状態を保持する構成を有するようにした請求項９に記載の蓄電装置。
13. 前記制御回路は、前記蓄電部が劣化していないと判断した時には、非使用時に前記主電源の電力により前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が満充電電圧を保持するよう前記充電回路を制御するようにした請求項１、または９に記載の蓄電装置。
14. 前記蓄電部と前記負荷の間に、前記制御回路と接続された放電回路を設けた構成を有し、
    前記制御回路は、使用終了時に前記蓄電部を前記放電回路により放電するようにした請求項１、または９に記載の蓄電装置。
15. 前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が基準電圧時の前記蓄電部の寿命を１とした時に、前記基準電圧と異なる電圧が印加された時の前記蓄電部の寿命が前記基準電圧の印加時における寿命の何倍になるか、の逆数を求めた電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））をあらかじめ前記制御回路に記憶しておき、
    前記制御回路は、既定時間間隔（Δｔ）毎に前記主蓄電部の電圧（Ｖｃ）から現在の前記電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））を求め、前記既定時間間隔（Δｔ）に現在の前記電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））を乗じた値を前記積算時間（ｔ）に加算することで、前記積算時間（ｔ）を計測するようにした請求項１、または９に記載の蓄電装置。
16. 前記制御回路に接続された温度センサを前記蓄電部に内蔵した構成を有し、
    前記蓄電部の温度（Ｔ）が基準温度時の前記蓄電部の寿命を１とした時に、前記基準温度と異なる温度環境下の前記蓄電部の寿命が前記基準温度時における寿命の何倍になるか、の逆数を求めた温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））をあらかじめ前記制御回路に記憶しておき、
    前記制御回路は、既定時間間隔（Δｔ）毎に前記主蓄電部の温度（Ｔ）から現在の前記温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））を求め、前記既定時間間隔（Δｔ）に現在の前記温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））を乗じた値を前記積算時間（ｔ）に加算することで、前記積算時間（ｔ）を計測するようにした請求項１、または９に記載の蓄電装置。
17. 前記制御回路に接続された温度センサを前記蓄電部に内蔵した構成を有し、
    前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が基準電圧時の前記蓄電部の寿命を１とした時に、前記基準電圧と異なる電圧が印加された時の前記蓄電部の寿命が前記基準電圧の印加時における寿命の何倍になるか、の逆数を求めた電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））、および前記蓄電部の温度（Ｔ）が基準温度時の前記蓄電部の寿命を１とした時に、前記基準温度と異なる温度環境下の前記蓄電部の寿命が前記基準温度時における寿命の何倍になるか、の逆数を求めた温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））をあらかじめ前記制御回路に記憶しておき、
    前記制御回路は、既定時間間隔（Δｔ）毎に前記主蓄電部の電圧（Ｖｃ）から現在の前記電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））を求めるとともに、前記主蓄電部の温度（Ｔ）から現在の前記温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））を求め、前記既定時間間隔（Δｔ）に現在の前記電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））と現在の前記温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））を乗じた値を前記積算時間（ｔ）に加算することで、前記積算時間（ｔ）を計測するようにした請求項１、または９に記載の蓄電装置。
18. 前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が基準電圧時の前記蓄電部の寿命を１とした時に、前記基準電圧と異なる電圧（Ｖｃ）が印加された時の前記蓄電部の寿命が前記基準電圧の印加時における寿命の何倍になるか、の逆数を求めた電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））をあらかじめ前記制御回路に記憶しておき、
    前記制御回路は、既定時間間隔（Δｔ）毎に前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）から現在の前記電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））を求め、
    前記電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））が１以上であれば、前記電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））から１を減じた値に前記既定時間間隔（Δｔ）を乗じた値を前記劣化限界時間（ｔｅ）から減算し、
    前記電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））が１未満であれば、前記電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））の逆数から１を減じた値に前記既定時間間隔（Δｔ）を乗じた値を前記劣化限界時間（ｔｅ）に加算するようにした請求項１、または９に記載の蓄電装置。
19. 前記制御回路に接続された温度センサを前記蓄電部に配した構成を有し、
    前記蓄電部の温度（Ｔ）が基準温度時の前記蓄電部の寿命を１とした時に、前記基準温度と異なる温度環境下の前記蓄電部の寿命が前記基準温度時における寿命の何倍になるか、の逆数を求めた温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））をあらかじめ前記制御回路に記憶しておき、
    前記制御回路は、既定時間間隔（Δｔ）毎に前記蓄電部の温度（Ｔ）から現在の前記温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））を求め、
    前記温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））が１以上であれば、前記温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））から１を減じた値に前記既定時間間隔（Δｔ）を乗じた値を前記劣化限界時間（ｔｅ）から減算し、
    前記温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））が１未満であれば、前記温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））の逆数から１を減じた値に前記既定時間間隔（Δｔ）を乗じた値を前記劣化限界時間（ｔｅ）に加算するようにした請求項１、または９に記載の蓄電装置。
20. 前記制御回路に接続された温度センサを前記蓄電部に配した構成を有し、
    前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が基準電圧時の前記蓄電部の寿命を１とした時に、前記基準電圧と異なる電圧が印加された時の前記蓄電部の寿命が前記基準電圧の印加時における寿命の何倍になるか、の逆数を求めた電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））、および前記蓄電部の温度（Ｔ）が基準温度時の前記蓄電部の寿命を１とした時に、前記基準温度と異なる温度環境下の前記蓄電部の寿命が前記基準温度時における寿命の何倍になるか、の逆数を求めた温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））をあらかじめ前記制御回路に記憶しておき、
    前記制御回路は、既定時間間隔（Δｔ）毎に前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）から現在の前記電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））を求めるとともに、前記蓄電部の温度（Ｔ）から現在の前記温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））を求め、
    前記電圧劣化係数（Ｋ（Ｖｃ））と前記温度劣化係数（Ｋ（Ｔ））の積を劣化係数（Ｋ）として求め、
    前記劣化係数（Ｋ）が１以上であれば、前記劣化係数（Ｋ）から１を減じた値に前記既定時間間隔（Δｔ）を乗じた値を前記劣化限界時間（ｔｅ）から減算し、
    前記劣化係数（Ｋ）が１未満であれば、前記劣化係数（Ｋ）の逆数から１を減じた値に前記既定時間間隔（Δｔ）を乗じた値を前記劣化限界時間（ｔｅ）に加算するようにした請求項１、または９に記載の蓄電装置。

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