JP2010022108A - Power supply apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance use efficiency of the power capacity of an energy storage unit equipped with a main storage capacitor and a sub-storage capacitor. <P>SOLUTION: An energy storage unit (output voltage Vu) includes a main storage capacitor (voltage Vm), a sub-storage capacitor (voltage Vs), and relay switches S1 and S2 which switch the connection state of the storage capacitors. The sub-storage capacitor is separated from the main storage capacitor when the relay switches S1 and S2 are not connected in series, and the sub-storage capacitor is connected in series with the main storage capacitor when the relay switches S1 and S2 are connected in series. The main storage capacitor includes a lithium ion capacitor having a large power capacity, and the sub-storage capacitor includes an electric double layer capacitor having a low output voltage. Consequently, the sub-storage capacitor can be connected in series even if the allowable voltage range is small, and the use efficiency of power capacity can be enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、メイン蓄電体とサブ蓄電体とを備える蓄電ユニットが設けられる電源装置に関する。   The present invention relates to a power supply device provided with a power storage unit including a main power storage unit and a sub power storage unit.

近年、出力密度の良好なリチウムイオンバッテリ、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスが開発されている。これらの蓄電デバイスは、放電に伴って出力電圧が下がり易いことから、蓄電デバイスの電力容量利用効率(エネルギー利用効率)を向上させることが困難となっていた。すなわち、蓄電デバイスを電源として利用するシステムには、そのシステムが許容する出力電圧の範囲が設定されている。このため、蓄電デバイスの放電に伴って出力電圧がシステムの下限電圧まで低下した後には、蓄電デバイスに残存するエネルギーを利用することが不可能となっていた。   In recent years, power storage devices such as lithium ion batteries, lithium ion capacitors, and electric double layer capacitors with good output density have been developed. In these electricity storage devices, the output voltage tends to decrease with discharge, and it has been difficult to improve the power capacity utilization efficiency (energy utilization efficiency) of the electricity storage device. That is, the range of output voltage allowed by the system is set for the system that uses the power storage device as a power source. For this reason, after the output voltage has dropped to the lower limit voltage of the system as the electricity storage device is discharged, it has been impossible to use the energy remaining in the electricity storage device.

このような問題を解消するため、蓄電デバイスをメイン蓄電体とサブ蓄電体とによって構成し、メイン蓄電体に対してサブ蓄電体を直列接続自在に設けるようにした電源装置が開発されている(たとえば、特許文献１参照)。この電源装置によれば、メイン蓄電体だけを用いてシステムの下限電圧まで放電させた後に、メイン蓄電体にサブ蓄電体を直列に接続することにより、出力電圧を回復させることが可能となる。これにより、再びメイン蓄電体を放電させることができるため、メイン蓄電体に残存するエネルギーを有効に利用することができ、蓄電デバイスの電力容量利用効率を向上させることが可能となる。
特開平１１−３４６４３６号公報 In order to solve such a problem, a power supply device has been developed in which a power storage device is configured by a main power storage unit and a sub power storage unit, and the sub power storage unit is provided in series connection with the main power storage unit ( For example, see Patent Document 1). According to this power supply device, after discharging to the lower limit voltage of the system using only the main power storage unit, the output voltage can be recovered by connecting the sub power storage unit in series to the main power storage unit. Thereby, the main power storage unit can be discharged again, so that the energy remaining in the main power storage unit can be used effectively, and the power capacity utilization efficiency of the power storage device can be improved.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-346436

ところで、特許文献１に記載される電源装置のように、同種のキャパシタやバッテリによってメイン蓄電体およびサブ蓄電体を構成することは、蓄電デバイスの電力容量利用効率の低下を招いたり、蓄電デバイスの電力容量低下を招いたりする要因となっていた。例えば、リチウムイオンキャパシタやリチウムイオンバッテリは、正極と負極とに異なる材料を用いた蓄電体であるため、０Ｖまで放電させることが実質不可能であった。このように、０Ｖまで放電不可能なリチウムイオンキャパシタ(終止電圧、約２Ｖ)等を用いて、メイン蓄電体およびサブ蓄電体を構成した場合には、サブ蓄電体の直列接続によって蓄電デバイスの出力電圧が２Ｖ以上引き上げられることになる。このため、システム側の許容電圧幅によってはサブ蓄電体を接続することが困難となることから、蓄電デバイスの電力容量利用効率が低下することになっていた。また、特許文献１に記載される電源装置のように、電力容量の低い電気二重層キャパシタを用いてメイン蓄電体およびサブ蓄電体を構成した場合には、メイン蓄電体の電力容量を確保することが困難となることから、蓄電デバイスの電力容量が低下することになっていた。   By the way, as in the power supply device described in Patent Document 1, configuring the main power storage unit and the sub power storage unit with the same type of capacitor or battery may cause a reduction in power capacity utilization efficiency of the power storage device, It was a factor that caused a decrease in power capacity. For example, since a lithium ion capacitor and a lithium ion battery are power storage units using different materials for the positive electrode and the negative electrode, it was virtually impossible to discharge to 0V. As described above, when the main power storage unit and the sub power storage unit are configured using a lithium ion capacitor (end voltage, about 2 V) that cannot be discharged to 0 V, the output of the power storage device is connected by connecting the sub power storage units in series. The voltage is raised by 2V or more. For this reason, depending on the allowable voltage range on the system side, it becomes difficult to connect the sub power storage unit, so that the power capacity utilization efficiency of the power storage device is reduced. Further, when the main power storage unit and the sub power storage unit are configured using an electric double layer capacitor having a low power capacity as in the power supply device described in Patent Document 1, the power capacity of the main power storage unit is ensured. Therefore, the power capacity of the electricity storage device has been reduced.

本発明の目的は、メイン蓄電体およびサブ蓄電体の特性を適切に設定することにより、電力容量利用効率および電力容量を向上させることにある。   An object of the present invention is to improve power capacity utilization efficiency and power capacity by appropriately setting characteristics of a main power storage unit and a sub power storage unit.

本発明の電源装置は、メイン蓄電体と、前記メイン蓄電体よりも低電圧のサブ蓄電体とを備える蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットに設けられ、前記メイン蓄電体に前記サブ蓄電体を直列に接続する直列接続状態と、前記メイン蓄電体から前記サブ蓄電体を切り離す直列解除状態とに切り換えられるスイッチ手段と、前記蓄電ユニットの充放電状態に基づいて、前記スイッチ手段を直列接続状態と直列解除状態とに切り換えるスイッチ制御手段とを有し、前記メイン蓄電体は、０Ｖまで放電が不可能な蓄電体であり、前記サブ蓄電体は、０Ｖまでの放電が可能な蓄電体であることを特徴とする。   The power supply device of the present invention includes a power storage unit including a main power storage unit and a sub power storage unit having a lower voltage than the main power storage unit, the power storage unit, and the sub power storage unit in series with the main power storage unit. Based on the series connection state to be connected and the series release state in which the sub power storage unit is disconnected from the main power storage unit, and the charge / discharge state of the power storage unit, the switch unit is released from the series connection state and series release. Switch control means for switching to a state, wherein the main power storage unit is a power storage unit that cannot be discharged to 0V, and the sub power storage unit is a power storage unit that can be discharged to 0V. And

本発明の電源装置は、前記メイン蓄電体は、リチウムイオンキャパシタまたはリチウムイオンバッテリであることを特徴とする。   In the power supply device of the present invention, the main power storage unit is a lithium ion capacitor or a lithium ion battery.

本発明の電源装置は、前記サブ蓄電体は、電気二重層キャパシタであることを特徴とする。   In the power supply device of the present invention, the sub power storage unit is an electric double layer capacitor.

本発明の電源装置は、前記サブ蓄電体の電流容量は、前記メイン蓄電体の電流容量以上であることを特徴とする。   In the power supply device of the present invention, the current capacity of the sub power storage unit is equal to or greater than the current capacity of the main power storage unit.

本発明の電源装置は、メイン蓄電体と、前記メイン蓄電体よりも低電圧のサブ蓄電体とを備える蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットに設けられ、前記メイン蓄電体に前記サブ蓄電体を直列に接続する直列接続状態と、前記メイン蓄電体から前記サブ蓄電体を切り離す直列解除状態とに切り換えられるスイッチ手段と、前記蓄電ユニットの充放電状態に基づいて、前記スイッチ手段を直列接続状態と直列解除状態とに切り換えるスイッチ制御手段とを有し、前記メイン蓄電体は、０Ｖまで放電が不可能な蓄電体であり、前記サブ蓄電体は、電解液として水系電解液を備え、酸化還元反応によって充放電を行う蓄電体であることを特徴とする。   The power supply device of the present invention includes a power storage unit including a main power storage unit and a sub power storage unit having a lower voltage than the main power storage unit, the power storage unit, and the sub power storage unit in series with the main power storage unit. Based on the series connection state to be connected and the series release state in which the sub power storage unit is disconnected from the main power storage unit, and the charge / discharge state of the power storage unit, the switch unit is released from the series connection state and series release. Switch control means for switching to a state, the main power storage unit is a power storage unit that cannot be discharged up to 0 V, and the sub power storage unit includes an aqueous electrolyte as an electrolyte and is charged by an oxidation-reduction reaction. It is an electrical storage body which discharges, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の電源装置は、前記メイン蓄電体は、リチウムイオンキャパシタまたはリチウムイオンバッテリであることを特徴とする。   In the power supply device of the present invention, the main power storage unit is a lithium ion capacitor or a lithium ion battery.

本発明の電源装置は、前記サブ蓄電体は、ニッケル水素バッテリ、ニッケルカドミウムバッテリ、または鉛バッテリであることを特徴とする。   In the power supply device of the present invention, the sub power storage unit is a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, or a lead battery.

本発明の電源装置は、前記サブ蓄電体の電流容量は、前記メイン蓄電体の電流容量以下であることを特徴とする。   The power supply device of the present invention is characterized in that a current capacity of the sub power storage unit is equal to or less than a current capacity of the main power storage unit.

本発明によれば、メイン蓄電体を０Ｖまで放電不可能な蓄電体によって構成したので、蓄電ユニットの電力容量を大きく確保することが可能となる。また、スイッチ手段を用いてメイン蓄電体に直列接続されるサブ蓄電体を０Ｖまで放電可能な蓄電体によって構成したので、蓄電ユニットの許容電圧幅が狭い場合であっても、メイン蓄電体にサブ蓄電体を直列接続することができ、蓄電ユニットの電力容量利用効率を向上させることが可能となる。   According to the present invention, since the main power storage unit is configured by a power storage unit that cannot be discharged up to 0 V, it is possible to ensure a large power capacity of the power storage unit. In addition, since the sub power storage unit connected in series to the main power storage unit using the switch means is configured by a power storage unit capable of discharging to 0 V, even if the allowable voltage width of the power storage unit is narrow, the sub power storage unit is connected to the main power storage unit. The power storage units can be connected in series, and the power capacity utilization efficiency of the power storage unit can be improved.

本発明によれば、メイン蓄電体を０Ｖまで放電不可能な蓄電体によって構成したので、蓄電ユニットの電力容量を大きく確保することが可能となる。また、スイッチ手段を用いてメイン蓄電体に直列接続されるサブ蓄電体を、水系電解液を備えるとともに酸化還元反応によって充放電を行う蓄電体によって構成したので、蓄電ユニットの許容電圧幅が狭い場合であっても、メイン蓄電体にサブ蓄電体を直列接続することができ、蓄電ユニットの電力容量利用効率を向上させることが可能となる。   According to the present invention, since the main power storage unit is configured by a power storage unit that cannot be discharged up to 0 V, it is possible to ensure a large power capacity of the power storage unit. In addition, since the sub power storage unit connected in series to the main power storage unit using the switch means is configured by a power storage unit that includes an aqueous electrolyte and charges and discharges by oxidation-reduction reaction, the allowable voltage range of the power storage unit is narrow Even so, the sub power storage unit can be connected in series to the main power storage unit, and the power capacity utilization efficiency of the power storage unit can be improved.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である電源装置１０が搭載された車両１１の一部を示す概略図である。図１に示すように、車両１１にはパワーユニット１２が搭載されており、このパワーユニット１２はエンジン１３とこれに連結される変速機１４とによって構成されている。また、変速機１４の出力軸１５にはプロペラシャフト１６が接続されており、プロペラシャフト１６と駆動輪１７との間にはデファレンシャル機構１８が設けられている。そして、エンジン１３から出力される動力は、変速機１４、プロペラシャフト１６、デファレンシャル機構１８を介して左右の駆動輪１７に伝達されることになる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a part of a vehicle 11 on which a power supply device 10 according to an embodiment of the present invention is mounted. As shown in FIG. 1, a power unit 12 is mounted on the vehicle 11, and the power unit 12 includes an engine 13 and a transmission 14 connected to the engine 13. A propeller shaft 16 is connected to the output shaft 15 of the transmission 14, and a differential mechanism 18 is provided between the propeller shaft 16 and the drive wheels 17. The power output from the engine 13 is transmitted to the left and right drive wheels 17 via the transmission 14, the propeller shaft 16, and the differential mechanism 18.

また、エンジン１３にはスタータモータ２０が組み付けられており、このスタータモータ２０を駆動することでエンジン１３を始動回転させることが可能となっている。さらに、エンジン１３には駆動ベルト２１を介してオルタネータ２２が連結されており、エンジン動力によってオルタネータ２２を発電駆動することが可能となっている。また、車両１１には、ドアロックシステムやセキュリティシステム等の作動システムを構成する各種電気機器２３が搭載されている。さらに、スタータモータ２０や各種電気機器２３等に対して電力を供給するとともに、オルタネータ２２によって発電された電力を蓄えるため、車両１１には蓄電ユニット２４が搭載されている。   A starter motor 20 is assembled to the engine 13, and the engine 13 can be started and rotated by driving the starter motor 20. Furthermore, an alternator 22 is connected to the engine 13 via a drive belt 21 so that the alternator 22 can be driven to generate power by engine power. The vehicle 11 is mounted with various electrical devices 23 that constitute an operation system such as a door lock system or a security system. Furthermore, a power storage unit 24 is mounted on the vehicle 11 in order to supply electric power to the starter motor 20 and various electric devices 23 and to store the electric power generated by the alternator 22.

なお、オルタネータ２２の発電電圧は、ローレベル(例えば１３Ｖ)とハイレベル(例えば１５Ｖ)とに切り換えることが可能となっている。車両制動時にはオルタネータ２２の発電電圧をハイレベルに切り換えることにより、車両１１の運動エネルギーを積極的に電気エネルギーに変換して蓄電ユニット２４に回収することが可能となっている。このハイレベルの発電電圧は、各種電気機器２３の耐電圧を超えないレベルに設定されている。一方、車両制動時以外にはオルタネータ２２の発電電圧をローレベルに切り換えることにより、各種電気機器２３を正常に作動させるために必要な電圧レベルを確保しつつ、オルタネータ２２を駆動するエンジン１３の負荷を軽減することが可能となっている。   The power generation voltage of the alternator 22 can be switched between a low level (for example, 13V) and a high level (for example, 15V). By switching the power generation voltage of the alternator 22 to a high level during vehicle braking, the kinetic energy of the vehicle 11 can be positively converted into electric energy and recovered in the power storage unit 24. This high-level generated voltage is set to a level that does not exceed the withstand voltage of the various electrical devices 23. On the other hand, the load of the engine 13 that drives the alternator 22 while ensuring the voltage level necessary for normal operation of the various electrical devices 23 by switching the power generation voltage of the alternator 22 to a low level except during vehicle braking. Can be reduced.

また、スタータモータ２０、オルタネータ２２、各種電気機器２３、蓄電ユニット２４等を制御するため、電源装置１０には制御ユニット２５が設けられている。この制御ユニット２５は、図示しない各種センサからの入力信号に基づいて制御信号を演算し、スタータモータ２０、オルタネータ２２、各種電気機器２３、蓄電ユニット２４等に対して制御信号を出力することになる。なお、制御ユニット２５は、制御信号等を演算するＣＰＵを備えるとともに、制御プログラム、演算式、データ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭを備えている。   Further, a control unit 25 is provided in the power supply device 10 in order to control the starter motor 20, the alternator 22, various electric devices 23, the power storage unit 24, and the like. The control unit 25 calculates a control signal based on input signals from various sensors (not shown), and outputs the control signal to the starter motor 20, the alternator 22, the various electric devices 23, the power storage unit 24, and the like. . The control unit 25 includes a CPU that calculates control signals and the like, and also includes a ROM that stores control programs, arithmetic expressions, data, and the like, and a RAM that temporarily stores data.

図２は電源装置１０の構成を示す概略図である。なお、図２において図１に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図２に示すように、蓄電ユニット２４は、４つのキャパシタセル３０からなるメイン蓄電体３１を有しており、このキャパシタセル３０はリチウムイオンキャパシタとして構成されている。また、蓄電ユニット２４は、１つのキャパシタセル３２からなるサブ蓄電体３３を有しており、このキャパシタセル３２は電気二重層キャパシタとして構成されている。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the power supply device 10. 2, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 2, the power storage unit 24 includes a main power storage unit 31 including four capacitor cells 30, and the capacitor cell 30 is configured as a lithium ion capacitor. In addition, the power storage unit 24 includes a sub power storage unit 33 including one capacitor cell 32, and the capacitor cell 32 is configured as an electric double layer capacitor.

ここで、メイン蓄電体３１を構成するリチウムイオンキャパシタとは、リチウムイオンバッテリと電気二重層キャパシタとの蓄電原理を組み合わせた蓄電デバイスである。このリチウムイオンキャパシタは、電気二重層キャパシタに用いられる活性炭等を正極活物質として採用することにより、正極側では電気二重層を利用して電荷を蓄積する一方、リチウムイオンバッテリに用いられるポリアセン系有機半導体(ＰＡＳ)等の炭素系材料を負極活物質として採用することにより、負極側では炭素系材料にリチウムイオンを担持(ドーピング)させて電荷を蓄積している。また、リチウムイオンキャパシタには非水系有機電解液が採用されている。この非水系有機電解液としては、リチウム塩を含む非プロトン性有機溶媒(エチレンカーボネート等)を用いることが好ましい。また、負極の炭素系材料にはリチウムイオンが予めドーピングされており、負極電位を低下させてエネルギー密度が引き上げられている。そのため、このリチウムイオンキャパシタにあっては、正極容量に対し負極容量が大きくなるため、過放電になると正極電位が下限電位を下回り、電解液の還元分解等の不具合が生じる場合があり、端子電圧が０Ｖに達するまで放電不可能な蓄電体となっている。   Here, the lithium ion capacitor constituting the main power storage unit 31 is a power storage device that combines the power storage principles of a lithium ion battery and an electric double layer capacitor. This lithium ion capacitor employs activated carbon or the like used for electric double layer capacitors as a positive electrode active material, and on the positive electrode side, charges are accumulated using the electric double layer, while polyacene-based organic materials used for lithium ion batteries are used. By adopting a carbon-based material such as a semiconductor (PAS) as the negative electrode active material, on the negative electrode side, lithium ions are supported (doping) on the carbon-based material to accumulate charges. In addition, a non-aqueous organic electrolyte is adopted for the lithium ion capacitor. As this non-aqueous organic electrolyte, an aprotic organic solvent (such as ethylene carbonate) containing a lithium salt is preferably used. Further, the carbon-based material of the negative electrode is preliminarily doped with lithium ions, and the energy density is increased by lowering the negative electrode potential. Therefore, in this lithium ion capacitor, since the negative electrode capacity is larger than the positive electrode capacity, the positive electrode potential may be lower than the lower limit potential when overdischarge occurs, and problems such as reductive decomposition of the electrolyte may occur. It becomes a power storage unit that cannot be discharged until the voltage reaches 0V.

また、サブ蓄電体３３を構成する電気二重層キャパシタとは、分極性電極と電解液との界面に形成される電気二重層に電荷を蓄積するようにした蓄電デバイスである。この電気二重層キャパシタの分極性電極を構成する材料としては、炭素系材料を用いることが可能であるが、中でも活性炭を用いて分極性電極を構成することが好ましい。また、活性炭としては、やしがら等の天然物を原料に生成される活性炭、コークス等の石炭石油を原料に生成される活性炭、フェノール樹脂等の合成樹脂を原料に生成される活性炭等が挙げられる。また、電気二重層キャパシタには水系電解液あるいは非水系有機電解液が用いられている。水系電解液としては硫酸水溶液等が挙げられ、非水系有機電解液としては種々の電解質(例えば四級アンモニウム塩)を含むプロピレンカーボネート等が挙げられる。この電気二重層キャパシタにあっては、一般的に正極、負極ともに同じ活性炭を同量用いており、同じ反応で電荷を蓄えてエネルギーを貯蔵しているため、正極容量と負極容量とがほぼ等しく、端子電圧が０Ｖに達するまで放電可能な蓄電体となっている。   The electric double layer capacitor constituting the sub power storage unit 33 is a power storage device configured to store electric charge in an electric double layer formed at the interface between the polarizable electrode and the electrolytic solution. As a material constituting the polarizable electrode of the electric double layer capacitor, a carbon-based material can be used, and among them, it is preferable to constitute the polarizable electrode using activated carbon. Examples of the activated carbon include activated carbon produced from natural products such as coconut palm, activated carbon produced from coal petroleum such as coke, and activated carbon produced from synthetic resin such as phenol resin. It is done. In addition, an aqueous electrolyte or a non-aqueous organic electrolyte is used for the electric double layer capacitor. Examples of the aqueous electrolyte include an aqueous sulfuric acid solution, and examples of the non-aqueous organic electrolyte include propylene carbonate containing various electrolytes (for example, quaternary ammonium salts). In this electric double layer capacitor, the same amount of the same activated carbon is generally used for both the positive electrode and the negative electrode, and charges are stored by the same reaction to store energy, so the positive electrode capacity and the negative electrode capacity are almost equal. The power storage unit can be discharged until the terminal voltage reaches 0V.

図２に示すように、メイン蓄電体３１の正極端子３１ａとサブ蓄電体３３の負極端子３３ｂとは接続されている。また、蓄電ユニット２４の正極端子２４ａとメイン蓄電体３１の正極端子３１ａとの間にはリレースイッチ(スイッチ手段)Ｓ１が設けられており、蓄電ユニット２４の正極端子２４ａとサブ蓄電体３３の正極端子３３ａとの間にはリレースイッチＳ２(スイッチ手段)が設けられている。リレースイッチＳ１を閉じてリレースイッチＳ２を開くことにより、リレースイッチＳ１，Ｓ２は直列解除状態となり、メイン蓄電体３１からサブ蓄電体３３が切り離される。これにより、蓄電ユニット２４の出力電圧Ｖｕは、メイン蓄電体３１のメイン電圧Ｖｍと等しい電圧値に設定されることになる。一方、リレースイッチＳ１を開いてリレースイッチＳ２を閉じることにより、リレースイッチＳ１，Ｓ２は直列接続状態となり、メイン蓄電体３１に対してサブ蓄電体３３が直列に接続される。これにより、蓄電ユニット２４の出力電圧Ｖｕは、メイン蓄電体３１の電圧Ｖｍとサブ蓄電体３３のサブ電圧Ｖｓとを合算した電圧値に設定されることになる。また、蓄電ユニット２４には出力電圧Ｖｕを検出する電圧センサ３４が設けられており、電圧センサ３４から制御ユニット２５に向けて出力電圧Ｖｕの値が出力されている。そして、スイッチ制御手段として機能する制御ユニット２５は、蓄電ユニット２４の出力電圧Ｖｕに基づいてリレースイッチＳ１，Ｓ２を開閉制御することになる。なお、蓄電ユニット２４の充放電状態を示す情報として出力電圧Ｖｕを用いているが、これに限られることはなく、メイン蓄電体３１の電圧Ｖｍを充放電状態として利用することにより、電圧Ｖｍに基づいてリレースイッチＳ１，Ｓ２を開閉制御しても良い。   As shown in FIG. 2, the positive terminal 31 a of the main power storage unit 31 and the negative terminal 33 b of the sub power storage unit 33 are connected. Further, a relay switch (switch means) S1 is provided between the positive electrode terminal 24 a of the power storage unit 24 and the positive electrode terminal 31 a of the main power storage unit 31, and the positive terminal 24 a of the power storage unit 24 and the positive electrode of the sub power storage unit 33. A relay switch S2 (switch means) is provided between the terminal 33a. By closing relay switch S1 and opening relay switch S2, relay switches S1 and S2 are released from the series, and sub power storage unit 33 is disconnected from main power storage unit 31. Thereby, output voltage Vu of power storage unit 24 is set to a voltage value equal to main voltage Vm of main power storage unit 31. On the other hand, by opening relay switch S 1 and closing relay switch S 2, relay switches S 1 and S 2 are connected in series, and sub power storage unit 33 is connected in series to main power storage unit 31. Thereby, the output voltage Vu of the power storage unit 24 is set to a voltage value obtained by adding the voltage Vm of the main power storage unit 31 and the sub voltage Vs of the sub power storage unit 33. The power storage unit 24 is provided with a voltage sensor 34 that detects the output voltage Vu, and the value of the output voltage Vu is output from the voltage sensor 34 toward the control unit 25. Then, the control unit 25 that functions as a switch control unit controls the opening and closing of the relay switches S1 and S2 based on the output voltage Vu of the power storage unit 24. Note that the output voltage Vu is used as information indicating the charge / discharge state of the power storage unit 24. However, the output voltage Vu is not limited to this, and the voltage Vm of the main power storage unit 31 is used as the charge / discharge state. Based on this, the relay switches S1, S2 may be controlled to open and close.

また、メイン蓄電体３１を構成するキャパシタセル３０は、使用可能電圧幅が３．６Ｖ〜２．０Ｖ、電流容量が１Ａｈ、電力容量が２．８Ｗｈに設計されており、サブ蓄電体３３を構成するキャパシタセル３２は、使用可能電圧幅が２．５Ｖ〜０．０Ｖ、電流容量が１Ａｈ、電力容量が１．２５Ｗｈに設計されている。また、出力電圧Ｖｕの許容電圧幅は１３Ｖ以上、１５Ｖ以下に設計されている。この許容電圧幅の範囲内に出力電圧Ｖｕを制御することにより、スタータモータ２０や各種電気機器２３を正常に作動させることが可能となっている。また、許容電圧幅に出力電圧Ｖｕを収めるため、メイン蓄電体３１の実際の電圧利用範囲は１４．４Ｖ〜１１．６Ｖに設計されており、サブ蓄電体３３の実際の電圧利用範囲は２．０Ｖ〜１．４Ｖに設計されている。このように、サブ蓄電体３３はメイン蓄電体３１よりも低電圧となるように構成されている。なお、前述した使用可能電圧幅や電圧利用範囲等の諸条件は、車両側から要求される条件に応じて適宜設定されるものであり、他の使用可能電圧幅や電圧利用範囲等を採用しても良いことはいうまでもない。   The capacitor cell 30 constituting the main power storage unit 31 is designed to have a usable voltage width of 3.6 V to 2.0 V, a current capacity of 1 Ah, and a power capacity of 2.8 Wh. The capacitor cell 32 is designed to have a usable voltage width of 2.5 V to 0.0 V, a current capacity of 1 Ah, and a power capacity of 1.25 Wh. The allowable voltage width of the output voltage Vu is designed to be 13V or more and 15V or less. By controlling the output voltage Vu within this allowable voltage range, the starter motor 20 and various electrical devices 23 can be operated normally. Further, in order to keep the output voltage Vu within the allowable voltage range, the actual voltage usage range of the main power storage unit 31 is designed to be 14.4V to 11.6V, and the actual voltage usage range of the sub power storage unit 33 is 2. Designed from 0V to 1.4V. As described above, the sub power storage unit 33 is configured to have a lower voltage than the main power storage unit 31. The above-mentioned various conditions such as the usable voltage width and the voltage usage range are appropriately set according to the conditions required from the vehicle side, and other usable voltage widths and voltage usage ranges are adopted. It goes without saying.

続いて、制御ユニット２５によるリレースイッチＳ１，Ｓ２の開閉制御について説明する。図３は蓄電ユニット２４を放電させる際の電圧Ｖｕ，Ｖｍ，Ｖｓの変動状況を示す説明図である。なお、図３には、蓄電ユニット２４が満充電状態(Ｖｍ＝１４．４Ｖ，Ｖｓ＝２．０Ｖ)まで充電された後に、蓄電ユニット２４から各種電気機器２３に対して放電が行われる状況が示されている。なお、蓄電ユニット２４からの放電電流は１０Ａである。   Next, opening / closing control of the relay switches S1, S2 by the control unit 25 will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the fluctuation state of the voltages Vu, Vm, and Vs when the power storage unit 24 is discharged. FIG. 3 shows a situation in which the electrical storage unit 24 is discharged to the various electrical devices 23 after the electrical storage unit 24 is fully charged (Vm = 14.4 V, Vs = 2.0 V). It is shown. The discharge current from the power storage unit 24 is 10A.

図３に示すように、メイン蓄電体３１の電圧Ｖｍが下限電圧Ａ１である１３Ｖを上回る場合には、制御ユニット２５によってリレースイッチＳ１，Ｓ２が直列解除状態に切り換えられ、蓄電ユニット２４内のメイン蓄電体３１から各種電気機器２３に対して電力が供給される。続いて、出力電圧Ｖｕ(Ｖｕ＝Ｖｍ)が下限電圧Ａ１まで低下すると(符号ａ)、制御ユニット２５はリレースイッチＳ１，Ｓ２を直列接続状態に切り換え、蓄電ユニット２４内のメイン蓄電体３１およびサブ蓄電体３３から各種電気機器２３に対して電力が供給されることになる。すなわち、リレースイッチＳ１，Ｓ２を直列接続状態に切り換えることにより、出力電圧Ｖｕがサブ蓄電体３３の電圧Ｖｓ分だけ引き上げられるため、蓄電ユニット２４の放電を継続させることが可能となる。このような放電状態は、メイン蓄電体３１とサブ蓄電体３３とを直列接続した状態のもとで、出力電圧Ｖｕ(Ｖｕ＝Ｖｍ＋Ｖｓ)が下限電圧Ａ１に達するまで継続させることが可能となる(符号ｂ)。このように蓄電ユニット２４を放電させることにより、メイン蓄電体３１の実際の電圧利用範囲は１４．４Ｖ〜１１．６Ｖとなり、サブ蓄電体３３の実際の電圧利用範囲は２．０Ｖ〜１．４Ｖとなる。   As shown in FIG. 3, when the voltage Vm of the main power storage unit 31 exceeds 13 V, which is the lower limit voltage A1, the relay switches S1 and S2 are switched to the serial release state by the control unit 25, and the main storage unit 24 Electric power is supplied from the power storage unit 31 to the various electrical devices 23. Subsequently, when the output voltage Vu (Vu = Vm) decreases to the lower limit voltage A1 (reference a), the control unit 25 switches the relay switches S1 and S2 to the serial connection state, and the main power storage unit 31 and the sub Electric power is supplied from the power storage unit 33 to the various electrical devices 23. That is, by switching the relay switches S1 and S2 to the serial connection state, the output voltage Vu is increased by the voltage Vs of the sub power storage unit 33, so that the discharge of the power storage unit 24 can be continued. Such a discharge state can be continued until the output voltage Vu (Vu = Vm + Vs) reaches the lower limit voltage A1 under the state in which the main power storage unit 31 and the sub power storage unit 33 are connected in series. Symbol b). By discharging the power storage unit 24 in this way, the actual voltage usage range of the main power storage unit 31 is 14.4V to 11.6V, and the actual voltage usage range of the sub power storage unit 33 is 2.0V to 1.4V. It becomes.

なお、放電された蓄電ユニット２４を充電する際には、出力電圧Ｖｕが上限電圧Ａ２に達するまでは、リレースイッチＳ１，Ｓ２が直列接続状態に保持され、メイン蓄電体３１とサブ蓄電体３３との双方に充電が施される。そして、出力電圧Ｖｕ(Ｖｕ＝Ｖｍ＋Ｖｓ)が上限電圧Ａ２まで上昇すると、制御ユニット２５はリレースイッチＳ１，Ｓ２を直列解除状態に切り換え、メイン蓄電体３１に対して充電が施されることになる。   When charging the discharged power storage unit 24, the relay switches S1 and S2 are held in series until the output voltage Vu reaches the upper limit voltage A2, and the main power storage unit 31 and the sub power storage unit 33 Both are charged. When the output voltage Vu (Vu = Vm + Vs) rises to the upper limit voltage A2, the control unit 25 switches the relay switches S1 and S2 to the series release state, and the main power storage unit 31 is charged.

続いて、蓄電ユニット２４の電力容量利用効率について説明する。前述したように、使用可能電圧幅(１４．４Ｖ〜８．０Ｖ)のメイン蓄電体３１を１４．４Ｖから１１．６Ｖまで放電させることから、以下の式(１)に基づいて、メイン蓄電体３１からの放電電流容量は０．４４Ａｈと算出される。また、１４．４Ｖから１１．６Ｖまで放電したメイン蓄電体３１の平均電圧は１３Ｖである。これらの放電電流容量と平均電圧とを乗算することにより、メイン蓄電体３１から放出された電力容量は５．７Ｗｈと算出される。
放電電流容量＝｛(１４．４Ｖ−１１．６Ｖ)／(１４．４Ｖ−８．０Ｖ)｝×１Ａｈ…(１) Next, the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 24 will be described. As described above, since the main power storage unit 31 having a usable voltage width (14.4 V to 8.0 V) is discharged from 14.4 V to 11.6 V, the main power storage unit is based on the following formula (1). The discharge current capacity from 31 is calculated as 0.44 Ah. The average voltage of the main power storage unit 31 discharged from 14.4V to 11.6V is 13V. By multiplying these discharge current capacity and the average voltage, the power capacity discharged from the main power storage unit 31 is calculated to be 5.7 Wh.
Discharge current capacity = {(14.4V-11.6V) / (14.4V-8.0V)} × 1Ah (1)

また、使用可能電圧幅(２．５Ｖ〜０．０Ｖ)のサブ蓄電体３３を２．０Ｖから０．０Ｖまで放電させることから、以下の式(２)に基づいて、サブ蓄電体３３からの放電電流容量は０．２４Ａｈと算出される。また、２．０Ｖから１．４Ｖまで放電したサブ蓄電体３３の平均電圧は１．７Ｖである。これらの放電電流容量と平均電圧とを乗算することにより、サブ蓄電体３３から放出された電力容量は０．４１Ｗｈと算出される。すなわち、メイン蓄電体３１から放出された電力容量は５．７Ｗｈであり、サブ蓄電体３３から放出された電力容量は０．４１Ｗｈであるため、蓄電ユニット２４から放出された電力容量は６．１１Ｗｈとなる。
放電電流容量＝｛(２．０Ｖ−１．４Ｖ)／(２．５Ｖ−０．０Ｖ)｝×１Ａｈ…(２) In addition, since the sub power storage unit 33 having a usable voltage width (2.5 V to 0.0 V) is discharged from 2.0 V to 0.0 V, the sub power storage unit 33 is connected to the sub power storage unit 33 based on the following formula (2). The discharge current capacity is calculated to be 0.24 Ah. The average voltage of the sub power storage unit 33 discharged from 2.0V to 1.4V is 1.7V. By multiplying these discharge current capacity and the average voltage, the power capacity discharged from the sub power storage unit 33 is calculated to be 0.41 Wh. That is, since the power capacity released from the main power storage unit 31 is 5.7 Wh and the power capacity released from the sub power storage unit 33 is 0.41 Wh, the power capacity released from the power storage unit 24 is 6.11 Wh. It becomes.
Discharge current capacity = {(2.0 V−1.4 V) / (2.5 V−0.0 V)} × 1 Ah (2)

一方、キャパシタセル３０の電力容量が２．８Ｗｈであるため、満充電状態におけるメイン蓄電体３１の電力容量は１１．２Ｗｈとなる。また、キャパシタセル３２の電力容量が１．２５Ｗｈであるため、満充電状態におけるサブ蓄電体３３の電力容量は１．２５Ｗｈとなる。それぞれの電力容量を加算することにより、満充電状態における蓄電ユニット２４の電力容量は１２．４５Ｗｈとなる。このように、放電前に蓄えられていた蓄電ユニット２４の電力容量が１２．４５Ｗｈであり、蓄電ユニット２４から放電された電力容量が６．１１Ｗｈであるため、蓄電ユニット２４の電力容量利用効率は４９％となる。   On the other hand, since the power capacity of capacitor cell 30 is 2.8 Wh, the power capacity of main power storage unit 31 in the fully charged state is 11.2 Wh. Moreover, since the power capacity of the capacitor cell 32 is 1.25 Wh, the power capacity of the sub power storage unit 33 in the fully charged state is 1.25 Wh. By adding the respective power capacities, the power capacity of the power storage unit 24 in the fully charged state is 12.45 Wh. Thus, since the power capacity of the power storage unit 24 stored before discharging is 12.45 Wh and the power capacity discharged from the power storage unit 24 is 6.11 Wh, the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 24 is 49%.

ここで、サブ蓄電体３３がリチウムイオンキャパシタやリチウムイオンバッテリによって構成されたとすると、リチウムイオンキャパシタ等の終止電圧は約２〜３Ｖであるため、出力電圧Ｖｕの許容電圧幅が２Ｖに設計される場合には、メイン蓄電体３１にサブ蓄電体３３を直列接続することが不可能となる。すなわち、サブ蓄電体３３をリチウムイオンキャパシタ等によって構成した場合には、メイン蓄電体３１が１４．４Ｖから１３Ｖまで放電した時点で、蓄電ユニット２４の放電が終了することになる。   Here, if the sub power storage unit 33 is configured by a lithium ion capacitor or a lithium ion battery, the end voltage of the lithium ion capacitor or the like is about 2 to 3 V, and therefore the allowable voltage width of the output voltage Vu is designed to be 2 V. In this case, the sub power storage unit 33 cannot be connected in series to the main power storage unit 31. That is, when the sub power storage unit 33 is configured by a lithium ion capacitor or the like, the discharge of the power storage unit 24 ends when the main power storage unit 31 is discharged from 14.4V to 13V.

以下、メイン蓄電体３１を１４．４Ｖから１３Ｖまで放電させたときの電力容量利用効率について説明する。使用可能電圧幅が１４．４Ｖ〜８．０Ｖであるメイン蓄電体３１を、１４．４Ｖから１３．０Ｖまで放電させることから、以下の式(３)に基づいて、メイン蓄電体３１からの放電電流容量は０．２２Ａｈと算出される。また、１４．４Ｖから１３．０Ｖまで放電したメイン蓄電体３１の平均電圧は１３．７Ｖである。そして、放電電流容量と平均電圧とを乗算することにより、メイン蓄電体３１から放出された電力容量は３．０Ｗｈと算出される。一方、満充電状態におけるメイン蓄電体３１の電力容量は、前述したように１１．２Ｗｈとなる。すなわち、放電前に蓄えられていたメイン蓄電体３１の電力容量が１１．２Ｗｈであり、蓄電ユニット２４から放電された電力容量が３．０Ｗｈであるため、蓄電ユニット２４の電力容量利用効率は２７％となる。このように、サブ蓄電体３３をリチウムイオンキャパシタ等で構成した場合には、サブ蓄電体３３を電気二重層キャパシタで構成した場合に比べて、蓄電ユニット２４の電力容量利用効率が大幅に低下することになる。
放電電流容量＝｛(１４．４Ｖ−１３．０Ｖ)／(１４．４Ｖ−８．０Ｖ)｝×１Ａｈ…(３) Hereinafter, the power capacity utilization efficiency when the main power storage unit 31 is discharged from 14.4V to 13V will be described. Since the main power storage unit 31 having a usable voltage width of 14.4 V to 8.0 V is discharged from 14.4 V to 13.0 V, the discharge from the main power storage unit 31 is performed based on the following formula (3). The current capacity is calculated to be 0.22 Ah. The average voltage of the main power storage unit 31 discharged from 14.4V to 13.0V is 13.7V. Then, by multiplying the discharge current capacity by the average voltage, the power capacity discharged from the main power storage unit 31 is calculated as 3.0 Wh. On the other hand, the power capacity of main power storage unit 31 in the fully charged state is 11.2 Wh as described above. That is, since the power capacity of the main power storage unit 31 stored before discharging is 11.2 Wh and the power capacity discharged from the power storage unit 24 is 3.0 Wh, the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 24 is 27 %. As described above, when the sub power storage unit 33 is configured with a lithium ion capacitor or the like, the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 24 is significantly reduced as compared with the case where the sub power storage unit 33 is configured with an electric double layer capacitor. It will be.
Discharge current capacity = {(14.4V-13.0V) / (14.4V-8.0V)} × 1Ah (3)

このように、サブ蓄電体３３を電気二重層キャパシタによって構成するようにしたので、出力電圧Ｖｕの許容電圧幅が狭い場合であっても、サブ蓄電体３３の出力電圧を低く抑えることができ、メイン蓄電体３１に対してサブ蓄電体３３を直列に接続することが可能となる。これにより、メイン蓄電体３１の放電深度を深めることができ、蓄電ユニット２４の電力容量利用効率を向上させることが可能となる。また、電力容量の大きなリチウムイオンキャパシタによってメイン蓄電体３１を構成することにより、蓄電ユニット２４の電力容量を大きく確保することが可能となる。さらに、電力容量の大きなリチウムイオンキャパシタによってメイン蓄電体３１を構成することにより、メイン蓄電体３１に組み込むキャパシタセルの個数を減らすことができ、蓄電ユニット２４の内部抵抗を引き下げたり、蓄電ユニット２４の組立コストを引き下げたりすることが可能となる。さらに、サブ蓄電体３３を電気二重層キャパシタによって構成することにより、自己放電等による過放電によってサブ蓄電体３３の劣化を招くこともない。さらに、前述の説明では、サブ蓄電体３３を電気二重層キャパシタの最大定格電圧(例えば２．５Ｖ)よりも低い電圧で使用しているため、サブ蓄電体３３の劣化を抑制することが可能となっている。   As described above, since the sub power storage unit 33 is configured by the electric double layer capacitor, the output voltage of the sub power storage unit 33 can be kept low even when the allowable voltage width of the output voltage Vu is narrow. The sub power storage unit 33 can be connected to the main power storage unit 31 in series. Thereby, the depth of discharge of the main power storage unit 31 can be increased, and the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 24 can be improved. Further, by configuring the main power storage unit 31 with a lithium ion capacitor having a large power capacity, a large power capacity of the power storage unit 24 can be secured. Furthermore, by configuring the main power storage unit 31 with a lithium ion capacitor having a large power capacity, the number of capacitor cells incorporated in the main power storage unit 31 can be reduced, the internal resistance of the power storage unit 24 can be lowered, Assembling costs can be reduced. Furthermore, by configuring the sub power storage unit 33 with an electric double layer capacitor, the sub power storage unit 33 is not deteriorated due to overdischarge due to self-discharge or the like. Furthermore, in the above description, since the sub power storage unit 33 is used at a voltage lower than the maximum rated voltage (for example, 2.5 V) of the electric double layer capacitor, it is possible to suppress deterioration of the sub power storage unit 33. It has become.

これまで説明したように、サブ蓄電体３３を電気二重層キャパシタによって構成することにより、出力電圧Ｖｕの許容電圧幅が狭い場合であってもサブ蓄電体３３を直列接続することが可能である。これにより、蓄電ユニット２４の電力容量利用効率を向上させることが可能となるが、サブ蓄電体３３の電流容量を適切に設定することにより、電力容量利用効率の更なる向上を図ることが可能となる。以下、電力容量利用効率を向上させるために設定される電流容量の条件について説明する。   As described so far, by configuring the sub power storage unit 33 with an electric double layer capacitor, the sub power storage unit 33 can be connected in series even when the allowable voltage width of the output voltage Vu is narrow. As a result, it is possible to improve the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 24, but it is possible to further improve the power capacity utilization efficiency by appropriately setting the current capacity of the sub power storage unit 33. Become. Hereinafter, the conditions of the current capacity set in order to improve the power capacity utilization efficiency will be described.

ここで、図４はサブ蓄電体３３の電流容量と蓄電ユニット２４の電力容量利用効率との関係を示す線図である。また、図５はサブ蓄電体３３の電流容量を変化させたときの出力電圧Ｖｕの変化を示す説明図である。図４に示すように、メイン蓄電体３１の電流容量に対するサブ蓄電体３３の電流容量を１００％以上に設定することにより、蓄電ユニット２４の電力容量利用効率を改善することが可能となっている。このため、本発明の電源装置１０においては、電力容量利用効率の更なる改善を達成するため、サブ蓄電体３３の電流容量をメイン蓄電体３１の電流容量以上に設定している。ここで、サブ蓄電体３３の電流容量をメイン蓄電体３１の電流容量以上に設定した例として、メイン蓄電体３１の電流容量に対するサブ蓄電体３３の電流容量を１２０％に設定した場合(符号α)の放電状態について説明する。併せて、サブ蓄電体３３の電流容量をメイン蓄電体３１の電流容量未満に設定した例として、メイン蓄電体３１の電流容量に対するサブ蓄電体３３の電流容量を５０％に設定した場合(符号β)の放電状態について説明する。   Here, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the current capacity of the sub power storage unit 33 and the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 24. FIG. 5 is an explanatory diagram showing changes in the output voltage Vu when the current capacity of the sub power storage unit 33 is changed. As shown in FIG. 4, by setting the current capacity of the sub power storage unit 33 to 100% or more of the current capacity of the main power storage unit 31, it is possible to improve the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 24. . For this reason, in the power supply device 10 of the present invention, the current capacity of the sub power storage unit 33 is set to be greater than or equal to the current capacity of the main power storage unit 31 in order to achieve further improvement in power capacity utilization efficiency. Here, as an example in which the current capacity of the sub power storage unit 33 is set to be equal to or greater than the current capacity of the main power storage unit 31, the current capacity of the sub power storage unit 33 with respect to the current capacity of the main power storage unit 31 is set to 120% (symbol α ) Will be described. In addition, as an example in which the current capacity of the sub power storage unit 33 is set to be less than the current capacity of the main power storage unit 31, the current capacity of the sub power storage unit 33 with respect to the current capacity of the main power storage unit 31 is set to 50% (symbol β ) Will be described.

図５に符号αで示すように、サブ蓄電体３３の電流容量をメイン蓄電体３１の電流容量以上に設定した場合には、サブ蓄電体３３の電流容量当たりの電圧変化率が小さくなるため、出力電圧Ｖｕが緩やかに変化することになる。このように、出力電圧Ｖｕの電圧変化が緩やかになることから、メイン蓄電体３１の放電深度を深くすることができ(符号ａ)、蓄電ユニット２４の電力容量利用効率を向上させることが可能となる。これに対し、図５に符号βで示すように、サブ蓄電体３３の電流容量をメイン蓄電体３１の電流容量未満に設定した場合には、サブ蓄電体３３の電流容量当たりの電圧変化率が大きくなるため、出力電圧Ｖｕが急激に変化することになる。このように、出力電圧Ｖｕが急激に変化することから、メイン蓄電体３１の放電深度を深くすることができず(符号ｂ)、蓄電ユニット２４の電力容量利用効率が低下してしまうことになるのである。なお、図４に示すように、メイン蓄電体３１の電流容量に対してサブ蓄電体３３の電流容量を増加させ過ぎると、電力容量利用効率が低下することになる。この理由としては、サブ蓄電体３３の電流容量が大幅に増加することにより、メイン蓄電体３１の改善分を超えてサブ蓄電体３３の電力容量利用効率が低下するためである。   5, when the current capacity of the sub power storage unit 33 is set to be equal to or higher than the current capacity of the main power storage unit 31, the voltage change rate per current capacity of the sub power storage unit 33 is small. The output voltage Vu changes slowly. As described above, since the voltage change of the output voltage Vu becomes gradual, the depth of discharge of the main power storage unit 31 can be increased (symbol a), and the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 24 can be improved. Become. On the other hand, when the current capacity of the sub power storage unit 33 is set to be less than the current capacity of the main power storage unit 31 as indicated by symbol β in FIG. Since the voltage increases, the output voltage Vu changes abruptly. As described above, since the output voltage Vu changes abruptly, the depth of discharge of the main power storage unit 31 cannot be increased (symbol b), and the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 24 is reduced. It is. As shown in FIG. 4, if the current capacity of the sub power storage unit 33 is excessively increased with respect to the current capacity of the main power storage unit 31, the power capacity utilization efficiency is lowered. This is because the current capacity of the sub power storage unit 33 is significantly increased, and the power capacity utilization efficiency of the sub power storage unit 33 is reduced beyond the improvement of the main power storage unit 31.

続いて、本発明の他の実施の形態である電源装置４０について説明する。ここで、図６は本発明の他の実施の形態である電源装置４０の構成を示す概略図である。なお、図６において図２に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図６に示すように、蓄電ユニット４１は、４つのキャパシタセル３０からなるメイン蓄電体３１を有しており、このキャパシタセル３０はリチウムイオンキャパシタとして構成されている。また、蓄電ユニット４１は、１つのバッテリセル４２からなるサブ蓄電体４３を有しており、このバッテリセル４２はニッケル水素バッテリとして構成されている。このニッケル水素バッテリとは、例えば、正極活物質としてニッケル酸化物を用い、負極活物質として水素吸蔵合金を用い、水系電解液として水酸化カリウムを主体とした水溶液を用いた蓄電デバイスである。このニッケル水素バッテリは、酸化還元反応によって充放電を行う蓄電体であり、その出力電圧は水系電解液を用いることから約１．２Ｖとなっている。また、ニッケル水素バッテリによって構成されるバッテリセル４２は、使用可能電圧幅が１．４Ｖ〜０．９Ｖ、電流容量が１Ａｈ、電力容量が１．２Ｗｈに設計されている。   Then, the power supply device 40 which is other embodiment of this invention is demonstrated. Here, FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a power supply device 40 according to another embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same members as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIG. 6, the power storage unit 41 has a main power storage unit 31 composed of four capacitor cells 30, and the capacitor cell 30 is configured as a lithium ion capacitor. The power storage unit 41 includes a sub power storage unit 43 including one battery cell 42, and the battery cell 42 is configured as a nickel metal hydride battery. This nickel metal hydride battery is, for example, an electricity storage device using nickel oxide as a positive electrode active material, a hydrogen storage alloy as a negative electrode active material, and an aqueous solution mainly composed of potassium hydroxide as an aqueous electrolyte. This nickel metal hydride battery is a power storage unit that charges and discharges by an oxidation-reduction reaction, and its output voltage is about 1.2 V because it uses an aqueous electrolyte. Further, the battery cell 42 constituted by a nickel metal hydride battery is designed to have a usable voltage width of 1.4 V to 0.9 V, a current capacity of 1 Ah, and a power capacity of 1.2 Wh.

ここで、図７はニッケル水素バッテリの放電特性を示す線図である。なお、図７においては、ニッケル水素バッテリからの放電電流が１０Ａである場合の放電特性が示されている。ニッケル水素バッテリは酸化還元反応によって充放電を行うことから、図７に一点鎖線で示すように、出力電圧が緩やかに変動するようになっている。すなわち、通常の使用条件においては、出力電圧がほぼ１．２Ｖを保持することから、以下の説明においては、図７に実線で示した簡略特性を有するものとして説明する。   Here, FIG. 7 is a diagram showing the discharge characteristics of the nickel metal hydride battery. FIG. 7 shows the discharge characteristics when the discharge current from the nickel metal hydride battery is 10A. Since the nickel-metal hydride battery is charged and discharged by an oxidation-reduction reaction, the output voltage fluctuates gently as shown by a one-dot chain line in FIG. In other words, since the output voltage is maintained at approximately 1.2 V under normal use conditions, the following description will be made assuming that it has a simplified characteristic indicated by a solid line in FIG.

次いで、制御ユニット２５によるリレースイッチＳ１，Ｓ２の開閉制御について説明する。図８は蓄電ユニット４１を放電させる際の電圧Ｖｕ，Ｖｍ，Ｖｓの変動状況を示す説明図である。なお、図８には、蓄電ユニット４１が満充電状態(Ｖｍ＝１４．４Ｖ，Ｖｓ＝１．２Ｖ)まで充電された後に、蓄電ユニット４１から各種電気機器２３に対して放電が行われる状況が示されている。なお、蓄電ユニット４１からの放電電流は１０Ａである。   Next, the opening / closing control of the relay switches S1, S2 by the control unit 25 will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a fluctuation state of the voltages Vu, Vm, and Vs when the power storage unit 41 is discharged. In FIG. 8, after the power storage unit 41 is fully charged (Vm = 14.4 V, Vs = 1.2 V), the electrical storage unit 41 discharges the various electrical devices 23. It is shown. The discharge current from the power storage unit 41 is 10A.

図８に示すように、メイン蓄電体３１の電圧Ｖｍが下限電圧Ａ１である１３Ｖを上回る場合には、制御ユニット２５によってリレースイッチＳ１，Ｓ２が直列解除状態に切り換えられ、蓄電ユニット４１内のメイン蓄電体３１から各種電気機器２３に対して電力が供給される。続いて、出力電圧Ｖｕ(Ｖｕ＝Ｖｍ)が下限電圧Ａ１まで低下すると(符号ａ)、制御ユニット２５はリレースイッチＳ１，Ｓ２を直列接続状態に切り換え、蓄電ユニット４１内のメイン蓄電体３１およびサブ蓄電体４３から各種電気機器２３に対して電力が供給されることになる。すなわち、リレースイッチＳ１，Ｓ２を直列接続状態に切り換えることにより、出力電圧Ｖｕがサブ蓄電体４３の電圧Ｖｓ分だけ引き上げられるため、蓄電ユニット４１の放電を継続させることが可能となる。このような放電状態は、メイン蓄電体３１とサブ蓄電体４３とを直列接続した状態のもとで、出力電圧Ｖｕ(Ｖｕ＝Ｖｍ＋Ｖｓ)が下限電圧Ａ１に達するまで継続させることが可能となる(符号ｂ)。このように蓄電ユニット４１を放電させることにより、メイン蓄電体３１の実際の電圧利用範囲は１４．４Ｖ〜１１．７５Ｖとなる。また、サブ蓄電体４３の実際の出力電圧については１．２Ｖを保持するものとする。   As shown in FIG. 8, when the voltage Vm of the main power storage unit 31 exceeds 13 V, which is the lower limit voltage A1, the relay switches S1 and S2 are switched to the series release state by the control unit 25, Electric power is supplied from the power storage unit 31 to the various electrical devices 23. Subsequently, when the output voltage Vu (Vu = Vm) decreases to the lower limit voltage A1 (reference a), the control unit 25 switches the relay switches S1 and S2 to the serial connection state, and the main power storage unit 31 and the sub Electric power is supplied from the power storage unit 43 to the various electrical devices 23. That is, by switching the relay switches S1 and S2 to the serial connection state, the output voltage Vu is increased by the voltage Vs of the sub power storage unit 43, so that the discharge of the power storage unit 41 can be continued. Such a discharge state can be continued until the output voltage Vu (Vu = Vm + Vs) reaches the lower limit voltage A1 under the state where the main power storage unit 31 and the sub power storage unit 43 are connected in series. Symbol b). By discharging the power storage unit 41 in this way, the actual voltage use range of the main power storage unit 31 is 14.4V to 11.75V. The actual output voltage of the sub power storage unit 43 is assumed to be 1.2V.

なお、放電された蓄電ユニット４１を充電する際には、出力電圧Ｖｕが所定の直列充電電圧Ａ３に達するまでは、リレースイッチＳ１，Ｓ２が直列接続状態に保持され、メイン蓄電体３１とサブ蓄電体４３との双方に充電が施される。そして、出力電圧Ｖｕ(Ｖｕ＝Ｖｍ＋Ｖｓ)が直列充電電圧Ａ３まで上昇すると、制御ユニット２５はリレースイッチＳ１，Ｓ２を直列解除状態に切り換え、メイン蓄電体３１に対して充電が施されることになる。ここで、直列充電電圧Ａ３とはサブ蓄電体４３の許容上限電圧に基づき設定される電圧であり、サブ蓄電体４３の過充電を回避する値に設定されている。   When charging the discharged power storage unit 41, the relay switches S1 and S2 are held in series connection until the output voltage Vu reaches a predetermined series charge voltage A3, and the main power storage unit 31 and the sub power storage Charging is performed on both the body 43 and the body 43. When the output voltage Vu (Vu = Vm + Vs) rises to the series charge voltage A3, the control unit 25 switches the relay switches S1 and S2 to the series release state, and the main power storage unit 31 is charged. . Here, the series charging voltage A3 is a voltage set based on the allowable upper limit voltage of the sub power storage unit 43, and is set to a value that avoids overcharging of the sub power storage unit 43.

続いて、蓄電ユニット４１の電力容量利用効率について説明する。前述したように、使用可能電圧幅(１４．４Ｖ〜８．０Ｖ)のメイン蓄電体３１を１４．４Ｖから１１．７５Ｖまで放電させることから、以下の式(４)に基づいて、メイン蓄電体３１からの放電電流容量は０．４１Ａｈと算出される。また、１４．４Ｖから１１．７５Ｖまで放電したメイン蓄電体３１の平均電圧は１３．１Ｖとなる。これらの放電電流容量と平均電圧とを乗算することにより、メイン蓄電体３１から放出された電力容量は５．４Ｗｈと算出される。
放電電流容量＝｛(１４．４Ｖ−１１．７５Ｖ)／(１４．４Ｖ−８．０Ｖ)｝×１Ａｈ…(４) Next, the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 41 will be described. As described above, since the main power storage unit 31 having a usable voltage width (14.4 V to 8.0 V) is discharged from 14.4 V to 11.75 V, the main power storage unit is based on the following equation (4). The discharge current capacity from 31 is calculated as 0.41 Ah. Further, the average voltage of the main power storage unit 31 discharged from 14.4V to 11.75V is 13.1V. By multiplying these discharge current capacity and the average voltage, the power capacity discharged from the main power storage unit 31 is calculated as 5.4 Wh.
Discharge current capacity = {(14.4V-11.75V) / (14.4V-8.0V)} × 1Ah (4)

また、サブ蓄電体４３を、放電時間６８秒、放電電流１０Ａで放電させたため、以下の式(５)に基づいて、サブ蓄電体４３からの放電電流容量は０．１９Ａｈと算出される。そして、この放電電流容量にサブ蓄電体４３の平均電圧１．２Ｖを乗算することにより、サブ蓄電体４３から放出された電力容量は０．２３Ｗｈと算出される。すなわち、メイン蓄電体３１から放出された電力容量は５．４Ｗｈであり、サブ蓄電体４３から放出された電力容量は０．２３Ｗｈであるため、蓄電ユニット４１から放出された電力容量は５．６３Ｗｈとなる。
放電電流容量＝(６８／３６００)×１０Ａ…(５) Further, since the sub power storage unit 43 was discharged at a discharge current of 10 A for a discharge time of 68 seconds, the discharge current capacity from the sub power storage unit 43 is calculated to be 0.19 Ah based on the following equation (5). Then, by multiplying the discharge current capacity by the average voltage 1.2 V of the sub power storage unit 43, the power capacity released from the sub power storage unit 43 is calculated to be 0.23 Wh. That is, since the power capacity released from the main power storage unit 31 is 5.4 Wh and the power capacity released from the sub power storage unit 43 is 0.23 Wh, the power capacity released from the power storage unit 41 is 5.63 Wh. It becomes.
Discharge current capacity = (68/3600) × 10 A (5)

一方、サブ蓄電体４３を構成するバッテリセル４２の電力容量は１．２Ｗｈであるため、満充電状態におけるサブ蓄電体４３の電力容量は１．２Ｗｈとなる。また、前述したように、満充電状態におけるメイン蓄電体３１の電力容量は１１．２Ｗｈとなる。そして、それぞれの電力容量を加算することにより、満充電状態における蓄電ユニット４１の電力容量は１２．４Ｗｈとなる。このように、放電前に蓄えられていた蓄電ユニット４１の電力容量が１２．４Ｗｈであり、蓄電ユニット４１から放電された電力容量が５．６３Ｗｈであるため、蓄電ユニット４１の電力容量利用効率は４５％となる。   On the other hand, since the power capacity of the battery cell 42 constituting the sub power storage unit 43 is 1.2 Wh, the power capacity of the sub power storage unit 43 in the fully charged state is 1.2 Wh. As described above, the power capacity of main power storage unit 31 in the fully charged state is 11.2 Wh. Then, by adding the respective power capacities, the power capacity of the power storage unit 41 in the fully charged state is 12.4 Wh. Thus, since the power capacity of the power storage unit 41 stored before discharging is 12.4 Wh and the power capacity discharged from the power storage unit 41 is 5.63 Wh, the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 41 is 45%.

ここで、前述した電源装置１０と同様に、サブ蓄電体４３がリチウムイオンキャパシタ等によって構成されたとすると、出力電圧Ｖｕの許容電圧幅が２Ｖに設計される場合には、メイン蓄電体３１にサブ蓄電体４３を直列接続することが不可能となる。すなわち、サブ蓄電体４３をリチウムイオンキャパシタ等によって構成した場合には、メイン蓄電体３１が１４．４Ｖから１３Ｖまで放電した時点で、蓄電ユニット４１の放電が終了することになる。このように、メイン蓄電体３１を１４．４Ｖから１３Ｖまで放電させたときの電力容量利用効率は、前述したように２７％であるため、サブ蓄電体４３をニッケル水素バッテリで構成した場合に比べて、蓄電ユニット４１の電力容量利用効率が大幅に低下することになる。   Here, similarly to the power supply device 10 described above, assuming that the sub power storage unit 43 is configured by a lithium ion capacitor or the like, when the allowable voltage width of the output voltage Vu is designed to be 2 V, the sub power storage unit 43 is connected to the main power storage unit 31. It becomes impossible to connect the power storage bodies 43 in series. That is, when the sub power storage unit 43 is configured by a lithium ion capacitor or the like, the discharge of the power storage unit 41 ends when the main power storage unit 31 is discharged from 14.4V to 13V. As described above, the power capacity utilization efficiency when the main power storage unit 31 is discharged from 14.4V to 13V is 27% as described above, and therefore, compared with the case where the sub power storage unit 43 is configured by a nickel metal hydride battery. Thus, the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 41 is greatly reduced.

このように、サブ蓄電体４３をニッケル水素バッテリによって構成するようにしたので、出力電圧Ｖｕの許容電圧幅が狭い場合であっても、サブ蓄電体４３の出力電圧を低く抑えることができ、メイン蓄電体３１に対してサブ蓄電体４３を直列に接続することが可能となる。これにより、メイン蓄電体３１の放電深度を深めることができ、蓄電ユニット４１の電力容量利用効率を向上させることが可能となる。また、電力容量の大きなリチウムイオンキャパシタによってメイン蓄電体３１を構成することにより、蓄電ユニット４１の電力容量を大きく確保することが可能となる。さらに、電力容量の大きなリチウムイオンキャパシタによってメイン蓄電体３１を構成することにより、メイン蓄電体３１に組み込むキャパシタセルの個数を減らすことができ、蓄電ユニット４１の内部抵抗を引き下げたり、蓄電ユニット４１の組立コストを引き下げたりすることが可能となる。   As described above, since the sub power storage unit 43 is constituted by a nickel metal hydride battery, the output voltage of the sub power storage unit 43 can be kept low even when the allowable voltage width of the output voltage Vu is narrow. The sub power storage unit 43 can be connected to the power storage unit 31 in series. Thereby, the depth of discharge of the main power storage unit 31 can be increased, and the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 41 can be improved. Moreover, it is possible to secure a large power capacity of the power storage unit 41 by configuring the main power storage unit 31 with a lithium ion capacitor having a large power capacity. Furthermore, by configuring the main power storage unit 31 with a lithium ion capacitor having a large power capacity, the number of capacitor cells incorporated in the main power storage unit 31 can be reduced, the internal resistance of the power storage unit 41 can be reduced, Assembling costs can be reduced.

これまで説明したように、サブ蓄電体４３をニッケル水素バッテリによって構成することにより、出力電圧Ｖｕの許容電圧幅が狭い場合であってもサブ蓄電体４３を直列接続することが可能である。これにより、蓄電ユニット４１の電力容量利用効率を向上させることが可能となるが、サブ蓄電体４３の電流容量を適切に設定することにより、電力容量利用効率の更なる向上を図ることが可能となる。以下、電力容量利用効率を向上させるために設定される電流容量の条件について説明する。   As described above, by configuring the sub power storage unit 43 by a nickel metal hydride battery, the sub power storage units 43 can be connected in series even when the allowable voltage width of the output voltage Vu is narrow. Thereby, it is possible to improve the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 41, but it is possible to further improve the power capacity utilization efficiency by appropriately setting the current capacity of the sub power storage unit 43. Become. Hereinafter, the conditions of the current capacity set in order to improve the power capacity utilization efficiency will be described.

ここで、図９はサブ蓄電体４３の電流容量と蓄電ユニット４１の電力容量利用効率との関係を示す線図である。図９に示すように、メイン蓄電体３１の電流容量に対するサブ蓄電体４３の電流容量を１００％以下に設定することにより、蓄電ユニット４１の電力容量利用効率を改善することが可能となっている。このため、本発明の電源装置４０においては、サブ蓄電体４３の電流容量をメイン蓄電体３１の電流容量以下に設定することにより、電力容量利用効率の更なる改善を達成するようにしている。このように、電力容量利用効率の改善が図られる理由としては、サブ蓄電体４３に用いられるニッケル水素バッテリが、酸化還元反応によって充放電を行う蓄電体であるため、サブ蓄電体４３の出力電圧は電流容量に関わらずほぼ一定となる。したがって、直列接続したときにサブ蓄電体４３に要求される電流容量を確保しつつ、この要求される電流容量の範囲内でサブ蓄電体４３の電流容量を少なく設定することにより、蓄電ユニット４１全体としての電力容量利用効率を向上させることが可能となるのである。   Here, FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the current capacity of the sub power storage unit 43 and the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 41. As shown in FIG. 9, the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 41 can be improved by setting the current capacity of the sub power storage unit 43 to 100% or less with respect to the current capacity of the main power storage unit 31. . For this reason, in the power supply device 40 of the present invention, the current capacity of the sub power storage unit 43 is set to be equal to or less than the current capacity of the main power storage unit 31 to achieve further improvement in power capacity utilization efficiency. As described above, the reason why the power capacity utilization efficiency is improved is that the nickel metal hydride battery used for the sub power storage unit 43 is a power storage unit that charges and discharges by oxidation-reduction reaction. Is almost constant regardless of the current capacity. Therefore, by securing the current capacity required for the sub power storage unit 43 when connected in series and setting the current capacity of the sub power storage unit 43 within the range of the required current capacity, the power storage unit 41 as a whole As a result, it is possible to improve the power capacity utilization efficiency.

本発明は前記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前述の説明では、メイン蓄電体３１をリチウムイオンキャパシタによって構成しているが、これに限られることはなく、メイン蓄電体３１をリチウムイオンバッテリによって構成しても良い。ここで、リチウムイオンバッテリとは、例えば、正極活物質としてコバルト酸リチウムを用い、負極活物質として炭素系材料を用い、非水系有機電解液としてリチウム塩を含む非プロトン性有機溶媒を用いるようにした蓄電体である。このリチウムイオンバッテリは、大きな電力容量を確保することができるため、メイン蓄電体３１にリチウムイオンキャパシタを採用した場合と同様の効果を得ることが可能となる。   Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above description, the main power storage unit 31 is configured by a lithium ion capacitor, but is not limited thereto, and the main power storage unit 31 may be configured by a lithium ion battery. Here, the lithium ion battery uses, for example, lithium cobaltate as a positive electrode active material, a carbon-based material as a negative electrode active material, and an aprotic organic solvent containing a lithium salt as a nonaqueous organic electrolyte solution. It is a power storage unit. Since this lithium ion battery can secure a large power capacity, it is possible to obtain the same effect as when a lithium ion capacitor is adopted as the main power storage unit 31.

また、前述の説明では、電源装置４０のサブ蓄電体４３をニッケル水素バッテリによって構成しているが、これに限られることはなく、サブ蓄電体４３をニッケルカドミウムバッテリや鉛バッテリによって構成しても良い。ここで、ニッケルカドミウムバッテリとは、例えば、正極活物質としてニッケル酸化物を用い、負極活物質としてカドミウムを用い、水系電解液として水酸化カリウム水溶液を用いるようにした蓄電体である。また、鉛バッテリとは、例えば、正極活物質として二酸化鉛を用い、負極活物質として鉛を用い、水系電解液として硫酸水溶液を用いるようにした蓄電体である。これらニッケルカドミウムバッテリや鉛バッテリは、水系電解液を用いる蓄電体であることから出力電圧を低く抑えることができ、出力電圧Ｖｕの許容電圧幅が狭い場合であってもサブ蓄電体４３を直列接続することが可能となる。これにより、ニッケル水素バッテリをサブ蓄電体４３に用いた場合と同様に、蓄電ユニット４１の電力容量利用効率を向上させることが可能となるのである。また、ニッケルカドミウムバッテリや鉛バッテリは、酸化還元反応によって充放電を行う蓄電体であり、充放電に伴う電圧変化量が少ないことから、サブ蓄電体４３の電流容量をメイン蓄電体３１の電流容量以下に設定することにより、蓄電ユニット４１の電力容量利用効率を改善することも可能である。このように、サブ蓄電体４３にニッケルカドミウムバッテリや鉛バッテリを採用した場合であっても、サブ蓄電体４３にニッケル水素バッテリを採用した場合と同様の効果を得ることが可能となる。   In the above description, the sub power storage unit 43 of the power supply device 40 is configured by a nickel metal hydride battery. However, the present invention is not limited to this, and the sub power storage unit 43 may be configured by a nickel cadmium battery or a lead battery. good. Here, the nickel cadmium battery is, for example, a power storage unit in which nickel oxide is used as the positive electrode active material, cadmium is used as the negative electrode active material, and an aqueous potassium hydroxide solution is used as the aqueous electrolyte. The lead battery is, for example, a power storage unit that uses lead dioxide as the positive electrode active material, uses lead as the negative electrode active material, and uses an aqueous sulfuric acid solution as the aqueous electrolyte. Since these nickel cadmium batteries and lead batteries are power storage units using an aqueous electrolyte, the output voltage can be kept low, and the sub power storage unit 43 is connected in series even when the allowable voltage width of the output voltage Vu is narrow. It becomes possible to do. As a result, similarly to the case where a nickel metal hydride battery is used for the sub power storage unit 43, the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 41 can be improved. Further, a nickel cadmium battery or a lead battery is a power storage unit that performs charging / discharging by oxidation-reduction reaction, and since the amount of voltage change associated with charging / discharging is small, the current capacity of the sub power storage unit 43 is set to the current capacity of the main power storage unit 31. By setting as follows, it is possible to improve the power capacity utilization efficiency of the power storage unit 41. As described above, even when a nickel cadmium battery or a lead battery is employed for the sub power storage unit 43, it is possible to obtain the same effect as when a nickel metal hydride battery is employed for the sub power storage unit 43.

また、前述の説明では、スイッチ手段を２つのリレースイッチＳ１，Ｓ２によって構成しているが、スイッチ手段を１つのリレースイッチによって構成しても良い。また、スイッチ手段としてはリレースイッチに限られることはなく、トランジスタ等のスイッチング素子によってスイッチ手段を構成しても良い。さらに、図示する場合には、メイン蓄電体３１が４つのセルによって構成され、サブ蓄電体３３，４３が１つのセルによって構成されているが、メイン蓄電体３１やサブ蓄電体３３，４３を構成するセル３０，３２，４２の個数を変更しても良い。さらに、蓄電ユニット２４，４１には１つのサブ蓄電体３３，４３が設けられているが、蓄電ユニット２４，４１に２つ以上のサブ蓄電体３３，４３を設けるようにしても良い。また、２つ以上のサブ蓄電体３３，４３を設ける場合には、サブ蓄電体３３，４３の数に対応した数のスイッチ手段が設けられることはいうまでもない。   In the above description, the switch means is constituted by two relay switches S1 and S2. However, the switch means may be constituted by one relay switch. Further, the switch means is not limited to a relay switch, and the switch means may be constituted by a switching element such as a transistor. Further, in the illustrated case, the main power storage unit 31 is configured by four cells and the sub power storage units 33 and 43 are configured by one cell. However, the main power storage unit 31 and the sub power storage units 33 and 43 are configured. The number of cells 30, 32, 42 to be changed may be changed. Furthermore, although the power storage units 24 and 41 are provided with one sub power storage unit 33 and 43, the power storage units 24 and 41 may be provided with two or more sub power storage units 33 and 43. Needless to say, when two or more sub power storage units 33 and 43 are provided, the number of switch means corresponding to the number of sub power storage units 33 and 43 is provided.

なお、図示する車両１１はエンジン１３を備える車両であるが、エンジン１３を持たない電気自動車に対して、本発明の電源装置１０，４０を適用することも可能である。また、前述の説明では、本発明の電源装置１０，４０を車両１１に適用した形で説明したが、適用対象としては車両１１に限られることはなく、他の用途に本発明の電源装置１０，４０を適用しても良いことはいうまでもない。   Note that the illustrated vehicle 11 is a vehicle including the engine 13, but the power supply devices 10 and 40 of the present invention can be applied to an electric vehicle that does not include the engine 13. In the above description, the power supply devices 10 and 40 of the present invention are applied to the vehicle 11. However, the application target is not limited to the vehicle 11, and the power supply device 10 of the present invention is used for other purposes. Needless to say, 40 may be applied.

本発明の一実施の形態である電源装置が搭載された車両の一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of vehicle by which the power supply device which is one embodiment of this invention is mounted. 電源装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a power supply device. 蓄電ユニットを放電させる際の電圧Ｖｕ，Ｖｍ，Ｖｓの変動状況を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fluctuation | variation state of voltage Vu, Vm, Vs at the time of discharging an electrical storage unit. サブ蓄電体の電流容量と蓄電ユニットの電力容量利用効率との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the current capacity | capacitance of a sub electrical storage body, and the power capacity utilization efficiency of an electrical storage unit. サブ蓄電体の電流容量を変化させたときの出力電圧の変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of an output voltage when changing the current capacity of a sub electrical storage body. 本発明の他の実施の形態である電源装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the power supply device which is other embodiment of this invention. ニッケル水素バッテリの放電特性を示す線図である。It is a diagram which shows the discharge characteristic of a nickel metal hydride battery. 蓄電ユニットを放電させる際の電圧Ｖｕ，Ｖｍ，Ｖｓの変動状況を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fluctuation | variation state of voltage Vu, Vm, Vs at the time of discharging an electrical storage unit. サブ蓄電体の電流容量と蓄電ユニットの電力容量利用効率との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the current capacity | capacitance of a sub electrical storage body, and the power capacity utilization efficiency of an electrical storage unit.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 電源装置
２４ 蓄電ユニット
２５ 制御ユニット(スイッチ制御手段)
３１ メイン蓄電体
３３ サブ蓄電体
Ｓ１ リレースイッチ(スイッチ手段)
Ｓ２ リレースイッチ(スイッチ手段)
４０ 電源装置
４１ 蓄電ユニット
４３ サブ蓄電体 10 power supply device 24 power storage unit 25 control unit (switch control means)
31 Main power storage unit 33 Sub power storage unit S1 Relay switch (switch means)
S2 Relay switch (switch means)
40 power supply device 41 power storage unit 43 sub power storage unit

Claims (8)

メイン蓄電体と、前記メイン蓄電体よりも低電圧のサブ蓄電体とを備える蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに設けられ、前記メイン蓄電体に前記サブ蓄電体を直列に接続する直列接続状態と、前記メイン蓄電体から前記サブ蓄電体を切り離す直列解除状態とに切り換えられるスイッチ手段と、
前記蓄電ユニットの充放電状態に基づいて、前記スイッチ手段を直列接続状態と直列解除状態とに切り換えるスイッチ制御手段とを有し、
前記メイン蓄電体は、０Ｖまで放電が不可能な蓄電体であり、
前記サブ蓄電体は、０Ｖまでの放電が可能な蓄電体であることを特徴とする電源装置。 A power storage unit comprising a main power storage unit and a sub power storage unit having a lower voltage than the main power storage unit;
Switch means provided in the power storage unit and switched between a series connection state in which the sub power storage unit is connected in series to the main power storage unit and a series release state in which the sub power storage unit is disconnected from the main power storage unit;
Switch control means for switching the switch means between a series connection state and a series release state based on the charge / discharge state of the power storage unit;
The main power storage unit is a power storage unit that cannot be discharged to 0V,
The power storage device, wherein the sub power storage unit is a power storage unit capable of discharging up to 0V. 請求項１記載の電源装置において、
前記メイン蓄電体は、リチウムイオンキャパシタまたはリチウムイオンバッテリであることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein
The main power storage unit is a lithium ion capacitor or a lithium ion battery. 請求項１または２記載の電源装置において、
前記サブ蓄電体は、電気二重層キャパシタであることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 2,
The power storage device, wherein the sub power storage unit is an electric double layer capacitor. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記サブ蓄電体の電流容量は、前記メイン蓄電体の電流容量以上であることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 3,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein a current capacity of the sub power storage unit is equal to or greater than a current capacity of the main power storage unit. メイン蓄電体と、前記メイン蓄電体よりも低電圧のサブ蓄電体とを備える蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに設けられ、前記メイン蓄電体に前記サブ蓄電体を直列に接続する直列接続状態と、前記メイン蓄電体から前記サブ蓄電体を切り離す直列解除状態とに切り換えられるスイッチ手段と、
前記蓄電ユニットの充放電状態に基づいて、前記スイッチ手段を直列接続状態と直列解除状態とに切り換えるスイッチ制御手段とを有し、
前記メイン蓄電体は、０Ｖまで放電が不可能な蓄電体であり、
前記サブ蓄電体は、電解液として水系電解液を備え、酸化還元反応によって充放電を行う蓄電体であることを特徴とする電源装置。 A power storage unit comprising a main power storage unit and a sub power storage unit having a lower voltage than the main power storage unit;
Switch means provided in the power storage unit and switched between a series connection state in which the sub power storage unit is connected in series to the main power storage unit and a series release state in which the sub power storage unit is disconnected from the main power storage unit;
Switch control means for switching the switch means between a series connection state and a series release state based on the charge / discharge state of the power storage unit;
The main power storage unit is a power storage unit that cannot be discharged to 0V,
The power storage device according to claim 1, wherein the sub power storage unit is a power storage unit that includes a water-based electrolytic solution as an electrolytic solution and performs charge and discharge by an oxidation-reduction reaction. 請求項５記載の電源装置において、
前記メイン蓄電体は、リチウムイオンキャパシタまたはリチウムイオンバッテリであることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 5, wherein
The main power storage unit is a lithium ion capacitor or a lithium ion battery. 請求項５または６記載の電源装置において、
前記サブ蓄電体は、ニッケル水素バッテリ、ニッケルカドミウムバッテリ、または鉛バッテリであることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 5 or 6,
The power storage device, wherein the sub power storage unit is a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, or a lead battery. 請求項５〜７のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記サブ蓄電体の電流容量は、前記メイン蓄電体の電流容量以下であることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 5 to 7,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein a current capacity of the sub power storage unit is equal to or less than a current capacity of the main power storage unit.
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