JP2010145143A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電部の長寿命化と高速起動を両立することができる蓄電装置を提供することを目的とする。
【解決手段】キャパシタからなる蓄電部２３と、蓄電部２３に接続された充電回路１９、放電回路２７、および電圧検出回路２５と、充電回路１９、放電回路２７、および電圧検出回路２５に接続された制御回路３７とからなり、制御回路３７は、使用開始時と使用終了時の期間（ｔｓ）を内蔵タイマーで計測し、使用終了後に、蓄電部２３の電圧（Ｖｃ）が期間（ｔｓ）に応じて決定される放電終端電圧（Ｖｄ）に至るまで、放電回路２７により蓄電部２３を放電するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電部に電力を蓄え、必要な時に放電する蓄電装置に関するものである。

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蓄電装置が、例えば特許文献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１０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バッテリ電圧検出手段１０９が接続され、バッテリ電圧検出手段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。

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の異常をバッテリ電圧検出手段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。

なお、バッテリ１１５が正常な状態で車両の使用を終了すると、キャパシタユニット１０１には電力が蓄えられたままの状態となる。これをこのまま車両非使用時に放置しておくと、自己放電により徐々にキャパシタユニット１０１の電圧が低下していくものの、キャパシタユニット１０１を構成する電気二重層キャパシタに定格電圧近傍の電圧が長期間印加されたままとなるため、電気二重層キャパシタの劣化が進行してしまい、キャパシタユニット１０１の寿命が短くなる。そこで、これを避けるために、マイコン１０７は車両使用終了時に放電回路１０５を制御してキャパシタユニット１０１の電力を強制的に放電している。これにより、蓄電装置１１３の長寿命化を実現している。
特開２００５−２８９０８号公報

上記の蓄電装置１１３によると、確かにバッテリ１１５の異常時に電子制御部１１７を駆動させ続けられるので、車両制動システムの安全性を確保できるとともに、使用終了時にキャパシタユニット１０１を放電することで長寿命化が図れるのであるが、車両使用開始毎にキャパシタユニット１０１を満充電にする必要があり、起動完了までに時間がかかっていた。

そこで、起動時間を短縮するために、電気二重層キャパシタの劣化が進行しない程度の電圧までキャパシタユニット１０１の電力を放電する構成が考えられる。これにより、キャパシタユニット１０１を完全放電してしまうよりも早く起動を完了することができる。

このような動作を実現するためには、あらかじめキャパシタユニット１０１の劣化がほとんど進行しない電圧（以下、非劣化電圧Ｖｈと呼び、ここでは６Ｖとした）を基にキャパシタユニット１０１の強制放電を終了する電圧値を放電終端電圧Ｖｄとして求めてマイコン１０７に記憶しておき、車両使用終了時にキャパシタユニット１０１の電圧が放電終端電圧Ｖｄに至るまで放電回路１０５により放電するようにすればよい。

しかし、キャパシタユニット１０１の使用状況により自己放電特性が異なるため、放電終端電圧Ｖｄの値によっては、以下のような課題があった。

まず、放電終端電圧Ｖｄがキャパシタユニット１０１の既定電圧Ｖｍ（ここでは満充電電圧とし、具体的には１３Ｖとした）に近い場合、すなわち放電終端電圧Ｖｄｍａｘまで強制放電する場合について図１１を参照しながら説明する。なお、図１１において、横軸は時刻ｔを、縦軸はキャパシタユニット１０１の電圧Ｖｃを、それぞれ示す。

図１１において、時刻ｔ２で車両の使用が終了したとする。それまではキャパシタユニット１０１には電力が蓄えられているので、その電圧Ｖｃは既定電圧Ｖｍで安定している。

ここで、図１１の太実線で示した特性は、キャパシタユニット１０１が既定電圧Ｖｍに至っている期間ｔｓが短いものを、太点線で示した特性は期間ｔｓが長いものを、それぞれ示す。従って、太実線で示した特性の場合は、時刻ｔ１からｔ２の間が期間ｔｓになり、時刻ｔ１より以前はキャパシタユニット１０１が充電中であることを示す。

一方、太点線で示した特性の場合は、時刻ｔ０からｔ２の間が期間ｔｓになり、太実線の特性の場合に比べ期間ｔｓが長いことになる。

これら２種類の状態におけるキャパシタユニット１０１の強制放電以降の特性について以下に説明する。時刻ｔ２からｔ３までに放電回路１０５により、キャパシタユニット１０１の電圧Ｖｃが放電終端電圧Ｖｄｍａｘまで放電されたとする。なお、時刻ｔ２でキャパシタユニット１０１の内部抵抗値と放電電流の積により決まる電圧幅ΔＶだけ電圧Ｖｃが低下する。時刻ｔ２からｔ３における電圧低下速度（傾き）は放電回路１０５により制御されているので、太実線の場合も太点線の場合もほぼ同じ特性となる。

その後、時刻ｔ３で電圧Ｖｃが放電終端電圧Ｖｄｍａｘに至ると、マイコン１０７は放電回路１０５の動作を停止し、強制放電を終了する。これにより、前記電圧幅ΔＶだけ電圧Ｖｃが上昇する。それ以降はキャパシタユニット１０１の自己放電により、電圧Ｖｃが経時的に低下していく。この時、期間ｔｓが短い時は太実線の特性に示すように自己放電による電圧Ｖｃの低下が速く、期間ｔｓが長い時は太点線の特性に示すように自己放電による電圧Ｖｃの低下が遅くなる。なお、この理由は後述する。

このような特性により、期間ｔｓが短い時は速やかに電圧Ｖｃが低下して、非劣化電圧Ｖｈ（６Ｖ）に接近するため、キャパシタユニット１０１の長寿命化を図ることが可能となる。しかし、期間ｔｓが長い時は電圧Ｖｃが徐々に低下するため、なかなか非劣化電圧Ｖｈ（６Ｖ）に接近しない。その結果、キャパシタユニット１０１が高電圧状態にある期間が長くなり、長寿命化が図れなくなるという課題があった。

そこで、次に放電終端電圧Ｖｄがキャパシタユニット１０１の既定電圧Ｖｍから離れている場合、すなわち放電終端電圧Ｖｄｍｉｎまで強制放電する場合について図１２を参照しながら説明する。なお、図１２において、横軸と縦軸の意味は図１１と同じである。

図１２において、時刻ｔ０からｔ２までの動作は図１１と同じであるので説明を省略する。次に、時刻ｔ２において車両の使用が終了して、キャパシタユニット１０１を強制放電する際の特性について以下に説明する。時刻ｔ２からｔ３までに放電回路１０５により、キャパシタユニット１０１の電圧Ｖｃが放電終端電圧Ｖｄｍｉｎまで放電されるのであるが、その傾きは図１１の場合と同様に、太実線の場合も太点線の場合もほぼ同じ特性となる。また、時刻ｔ２で電圧幅ΔＶだけ電圧Ｖｃが低下するのも同様である。

その後、時刻ｔ３で電圧Ｖｃが放電終端電圧Ｖｄｍｉｎに至ると、強制放電が終了する。これにより、前記電圧幅ΔＶだけ電圧Ｖｃが上昇する。それ以降はキャパシタユニット１０１の自己放電により、電圧Ｖｃが経時的に低下していく。この時の低下速度は、図１１の場合と同様に、期間ｔｓが短い時は太実線の特性に示すように電圧Ｖｃの低下が速く、期間ｔｓが長い時は太点線の特性に示すように電圧Ｖｃの低下が遅くなる。

このような特性により、期間ｔｓが長い時は電圧Ｖｃが徐々に低下して非劣化電圧Ｖｈ（６Ｖ）に接近していくため、キャパシタユニット１０１の長寿命化を図ることが可能となる。しかし、期間ｔｓが短い時は速やかに電圧Ｖｃが低下するため、非劣化電圧Ｖｈ（６Ｖ）よりもさらに低い電圧に至る。これにより、キャパシタユニット１０１の寿命が短くなることはないが、再起動時にキャパシタユニット１０１の電圧Ｖｃが必要以上に低下しているので、キャパシタユニット１０１を満充電するための起動時間が長くなるという課題があった。

ここで、期間ｔｓの長短により自己放電特性が変化する理由について、図１３を用いて説明する。図１３はキャパシタの等価回路図を示す。ここで、前記したようにキャパシタユニット１０１は複数の電気二重層キャパシタを接続した構造であるが、ここでは接続された電気二重層キャパシタを合成して１つのキャパシタと等価として扱う。

図１３に示すように、キャパシタは内部抵抗成分１２１、１２２、１２３・・・と容量成分１３１、１３２、１３３・・・が複数並列に接続された構成と等価であると考えられる。ここで、期間ｔｓが短ければ、図１３の一番上に示す容量成分１３１に電力が主に蓄えられ、並列接続された他の容量成分１３２、１３３・・・にはあまり充電されない。これは、図１３の下方に示す容量成分１３２、１３３・・・になる程、内部抵抗成分１２１、１２２、１２３・・・の合成抵抗値が大きくなるためである。しかし、期間ｔｓが長くなる程、徐々に容量成分１３２、１３３・・・にも充電されていく。従って、期間ｔｓが短いと充電深度が浅く、長いと深いことになる。

この結果、期間ｔｓが短い、すなわち充電深度が浅い状態のキャパシタでは、容量成分１３２、１３３・・・にはあまり充電されておらず、主に容量成分１３１に充電されているので、自己放電による電圧低下が速くなる。一方、期間ｔｓが長い、すなわち充電深度が深い状態のキャパシタでは、容量成分１３２、１３３・・・にも充電されているので、自己放電による電圧低下が遅くなる。

以上のことから、放電終端電圧Ｖｄをキャパシタユニット１０１の既定電圧Ｖｍに近い値として設定すれば、キャパシタユニット１０１が満充電されている期間ｔｓが長い場合、車両非使用時に高電圧印加状態が続き劣化が進行する可能性があり、放電終端電圧Ｖｄを既定電圧Ｖｍから離れた値として設定すれば、期間ｔｓが短い場合、自己放電が進行して電圧Ｖｃが必要以上に低下し、起動時間が長くなるという課題があった。これは、放電終端電圧Ｖｄを一定値として決定したためである。従って、従来の構成では、キャパシタユニット１０１の長寿命化と蓄電装置１１３の高速起動を両立することができない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、蓄電部の長寿命化と高速起動を両立することが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、キャパシタからなる蓄電部と、前記蓄電部を放電する放電回路と、前記放電回路に接続されるとともに、使用開始時と使用終了時の期間（ｔｓ）を計測するタイマーを備えた制御回路と、から構成され、前記制御回路は、使用終了後に、前記期間（ｔｓ）に応じて決定される放電終端電圧（Ｖｄ）まで前記蓄電部を放電するように前記放電回路を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、キャパシタからなる蓄電部と、前記蓄電部を放電する放電回路と、前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）を検出する電圧検出回路と、前記放電回路、および前記電圧検出回路に接続されるとともに、使用開始時と使用終了時の期間（ｔｓ）を計測するタイマーを備えた制御回路と、から構成され、前記制御回路は、使用終了後に、前記期間（ｔｓ）における前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）の積分値（Ｖｔ）に応じて決定される放電終端電圧（Ｖｄ）まで前記蓄電部を放電するように前記放電回路を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、キャパシタからなる蓄電部と、前記蓄電部を放電する放電回路と、前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）を検出する電圧検出回路と、前記放電回路および前記電圧検出回路に接続された制御回路と、から構成され、前記制御回路は、使用終了後に前記電圧検出回路で検出した前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）を少なくとも２点検出することにより、前記蓄電部の単位時間当たりの電圧変化率（Ｖｋ）を求め、前記電圧変化率（Ｖｋ）に応じて決定される放電終端電圧（Ｖｄ）まで前記蓄電部を放電するように前記放電回路を制御するようにしたものである。

本発明の蓄電装置によれば、期間（ｔｓ）に応じて放電終端電圧（Ｖｄ）を決定するので、強制放電後の自己放電による蓄電部の電圧（Ｖｃ）を非劣化電圧（Ｖｈ）に近づけることができる。その結果、蓄電部の高電圧印加状態が続いたり、起動に時間がかかる程度まで自己放電してしまうことを避けることができ、蓄電部の長寿命化と高速起動を両立することができる蓄電装置を実現できるという効果が得られる。

また、本発明の蓄電装置によれば、上記期間（ｔｓ）に替わって、期間（ｔｓ）における蓄電部の電圧（Ｖｃ）の積分値（Ｖｔ）に応じて放電終端電圧（Ｖｄ）を決定するので、期間（ｔｓ）の間に蓄電部の電圧（Ｖｃ）が変化しても、その間、蓄電部に蓄えられたエネルギーに相当する積分値（Ｖｔ）に応じて放電終端電圧（Ｖｄ）が決められる。従って、より正確な放電終端電圧（Ｖｄ）により、蓄電部の長寿命化と高速起動を両立することができる蓄電装置を実現できるという効果が得られる。

また、本発明の蓄電装置によれば、上記期間（ｔｓ）に替わって、使用終了後の蓄電部の電圧（Ｖｃ）の電圧変化率（Ｖｋ）に応じて放電終端電圧（Ｖｄ）を決定するので、期間（ｔｓ）の間における蓄電部の電圧（Ｖｃ）の変化に影響されずに放電終端電圧（Ｖｄ）が決められる。従って、より正確な放電終端電圧（Ｖｄ）により、蓄電部の長寿命化と高速起動を両立することができる蓄電装置を実現できるという効果が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では蓄電装置を車両制動システムの電源バックアップユニットとして適用した場合について述べる。

（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蓄電部に電圧が印加される期間ｔｓに対する放電終端電圧Ｖｄの相関図である。図３は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電部の電圧Ｖｃにおける経時変化図である。図４は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電部の温度Ｔに対する内部抵抗値Ｒの特性図である。図５は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電部の温度Ｔに対する容量値Ｃの特性図である。なお、図１において太線は電力系配線を、細線は信号系配線をそれぞれ示す。

図１において、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、負荷１７は車両制動システムの電子制御部である。

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には蓄電部２３が接続されている。蓄電部２３は電力を蓄える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（以下、キャパシタという）を用い、これを複数個（本実施の形態１では６個とした）直列に接続して必要な電力を賄っている。従って、蓄電部２３の既定電圧Ｖｍは１３．２Ｖ（＝２．２Ｖ×６個）となる。なお、蓄電部２３は前記の構成に限定されるものではなく、負荷１７に要求される電力仕様に応じてキャパシタの個数を増減したり直並列接続としてもよいし、単数であってもよい。

また、蓄電部２３には、その電圧Ｖｃを検出して出力する電圧検出回路２５が接続されるとともに、蓄電部２３の電力を任意に放電するための放電回路２７が接続されている。なお、放電回路２７は内蔵した放電抵抗（図示せず）に蓄電部２３からの電流を流すことで、熱として電力を消費して蓄電部２３を放電する構成とした。この時、放電電流は一定になるように制御している。

さらに、蓄電部２３には、その電力を負荷１７に出力するための切替スイッチ２９の一端が接続されている。これにより、蓄電部２３の電力の負荷１７への供給を制御している。

切替スイッチ２９の他端、および主電源電圧検出回路２１には、それぞれ第１ダイオード３１と第２ダイオード３３のアノードが接続されている。第１ダイオード３１と第２ダイオード３３のカソードは、いずれも負荷１７に接続されている。

また、蓄電部２３には、その近傍の温度Ｔを検出するための温度センサ３５が配されている。

充電回路１９、主電源電圧検出回路２１、電圧検出回路２５、放電回路２７、切替スイッチ２９、および温度センサ３５は、マイクロコンピュータと周辺回路からなる制御回路３７にも接続されている。このことから、制御回路３７は主電源電圧検出回路２１から主電源１５の電圧Ｖｂを、電圧検出回路２５から蓄電部２３の電圧Ｖｃを、温度センサ３５から温度Ｔを、それぞれ読み込む。また、充電制御信号Ｃｃｎｔを送信することにより充電回路１９を、放電制御信号Ｄｃｎｔを送信することにより放電回路２７を、オンオフ信号Ｓｏｆを送信することにより切替スイッチ２９のオンオフを、それぞれ制御する。また、制御回路３７は車両側制御回路（図示せず）とｄａｔａ信号により相互に送受信を行う機能を有している。さらに、制御回路３７はタイマーを備えており、任意の期間を計測することができる。

次に、このような蓄電装置１１の動作について説明する。

まず、イグニションスイッチ（図示せず）がオンになり車両が起動すると、エンジンが駆動すると同時に、制御回路３７は充電回路１９に蓄電部２３を充電するよう充電制御信号Ｃｃｎｔを送信する。これにより、主電源１５の電力が蓄電部２３に定電流値Ｉで充電される。

この際、制御回路３７は以下のようにして、蓄電部２３の内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを求める。

まず、内部抵抗値Ｒについては、制御回路３７が蓄電部２３を定電流値Ｉで充電している途中で充電を中断し、中断前後の電圧差ΔＶ１を電圧検出回路２５により求め、電圧差ΔＶ１を定電流値Ｉで除する計算を行うことにより求めている。すなわち、内部抵抗値Ｒは、Ｒ＝ΔＶ１／Ｉより求められる。なお、充電中断時間は電圧差ΔＶ１を精度よく検出できる最短の時間としてあらかじめ決定しておく。本実施の形態１では充電中断時間を０．１秒とした。

次に、容量値Ｃについては、制御回路３７が蓄電部２３を定電流値Ｉで充電中に、蓄電部２３における既定時間間隔Δｔの間の変化電圧差ΔＶ２を電圧検出回路２５により求め、定電流値Ｉに既定時間間隔Δｔを乗じ、変化電圧差ΔＶ２で除する計算を行うことにより求めている。すなわち、容量値ＣはＣ＝Ｉ・Δｔ／ΔＶ２より求められる。なお、既定時間間隔Δｔも充電中断時間と同様に、変化電圧差ΔＶ２を精度よく検出できる最短の時間としてあらかじめ決定しておく。本実施の形態１では充電中断時間も充電中断時間と同様、０．１秒とした。

なお、上記のようにして蓄電部２３の内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを求める理由は、後述する放電終端電圧Ｖｄを決定するための、期間ｔｓと放電終端電圧Ｖｄの相関関係が、内部抵抗値Ｒや容量値Ｃによって変化するためである。内部抵抗値Ｒや容量値Ｃは蓄電部２３の周囲温度や劣化進行程度によって変わるので、放電終端電圧Ｖｄを現在の内部抵抗値Ｒや容量値Ｃに応じて補正することにより、放電終端電圧Ｖｄを高精度に決定できる。

さらに、内部抵抗値Ｒと容量値Ｃから劣化進行程度がわかるので、内部抵抗値Ｒや容量値Ｃのいずれかが、それぞれの劣化限界値を超え、蓄電装置１１として使用できない状態まで劣化すれば、劣化信号をデータ信号ｄａｔａとして車両側制御回路に送信することで、運転者に蓄電装置１１の劣化を警告し、修理を促すことができる。

内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを求めた後も、制御回路３７は電圧検出回路２５により蓄電部２３の電圧Ｖｃを検出しながら満充電に至るまで充電を行うよう充電回路１９を制御する。この時、蓄電部２３への充電電流が負荷１７側に流れないように、制御回路３７は切替スイッチ２９をオフにしている。

蓄電部２３が満充電に至れば充電が完了し、充電回路１９は既定電圧Ｖｍ（＝満充電電圧で、１３．２Ｖである）を維持するために定電圧制御を行う。この時の蓄電部２３が既定電圧Ｖｍに至った時刻を蓄電装置１１の使用開始時として、制御回路３７は蓄電部２３が既定電圧Ｖｍに印加された期間ｔｓの計測を開始する。なお、蓄電装置１１を本実施の形態１のように電源バックアップシステムとして使用する場合は、主電源１５が正常状態を維持する限り、蓄電部２３が負荷１７に電力を供給することはないので、通常は蓄電部２３の充電完了時点から車両使用終了時点までを期間ｔｓとして計測することになる。その後、制御回路３７は、主電源電圧検出回路２１の出力から主電源１５の電圧Ｖｂを監視する。

この状態で、万一、車両使用中に主電源１５が異常となったり、主電源１５からの電力系配線が断線する等の状態になり、主電源１５から負荷１７への電力供給が断たれたとすると、このままの状態では車両制動ができなくなる可能性がある。そこで、制御回路３７は上記異常による主電源１５の電圧Ｖｂの低下を検出すると、直ちに負荷１７に安定した電圧を供給するために切替スイッチ２９をオンにする。その結果、図１の放電経路と書かれた矢印の方向に蓄電部２３から負荷１７へ電力が供給される。この時、主電源１５の電圧Ｖｂは低下しているので、負荷１７の電圧は蓄電部２３の電圧Ｖｃより低くなっている状態である。従って、第１ダイオード３１がオンになり、蓄電部２３の電力が優先して負荷１７に供給される。これにより、主電源１５が異常となっても負荷１７を駆動し続けることができ、車両制動が可能となる。なお、主電源電圧検出回路２１に接続された第２ダイオード３３は、主電源１５の電圧Ｖｂが低下しているのでオフになり、また、充電回路１９には逆流防止手段が内蔵されているので、蓄電部２３の電力が主電源１５に供給されることはない。

次に、本実施の形態１の特徴である車両使用終了時の動作について説明する。前記したように、制御回路３７は、使用終了前に蓄電部２３が充電回路１９により既定電圧Ｖｍに充電された時から期間ｔｓを計測しているが、車両側制御回路より車両の使用終了信号を受信すると、制御回路３７は期間ｔｓの計測を停止する。従って、蓄電部２３が既定電圧Ｖｍに充電された時（使用開始時）から使用終了時に至るまでが期間ｔｓとなる。

次に、制御回路３７は、車両の使用終了後に、期間ｔｓに応じて放電終端電圧Ｖｄを以下のようにして決定する。

まず、制御回路３７は温度センサ３５より、現在の蓄電部２３の温度Ｔを取り込む。これにより、放電終端電圧Ｖｄを高精度に決定するための３つのパラメータ、すなわち前記した内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃ、および温度Ｔが求まったことになる。

次に、放電終端電圧Ｖｄを図２により求める。ここで、図２において、横軸は期間ｔｓを、縦軸は放電終端電圧Ｖｄを示す。放電終端電圧Ｖｄを決定するにあたり、車両非使用時に蓄電部２３の電圧Ｖｃを非劣化電圧Ｖｈより小さくするためには、期間ｔｓが短い時は図１１の太実線の特性となるようにするために放電終端電圧ＶｄをＶｄｍａｘのように大きくし、期間ｔｓが長い時は図１２の太点線の特性となるようにするために放電終端電圧ＶｄをＶｄｍｉｎのように小さくする。従って、図２に示すように、放電終端電圧Ｖｄは期間ｔｓが長いほど小さく、短いほど大きくなるように決定すればよいことになる。なお、本実施の形態１における非劣化電圧Ｖｈとは、車両非使用時において、キャパシタに必要な寿命（例えば１０年）が確保できる蓄電部２３の印加電圧と定義する。具体的には非劣化電圧Ｖｈを６Ｖとした。すなわち、車両非使用時に蓄電部２３の電圧Ｖｃが６Ｖ程度であれば、キャパシタを６直列としたので、キャパシタ１個あたりの印加電圧は約１Ｖとなる。従って、キャパシタの劣化がほとんど進行せず、車両寿命である１０年間に亘り蓄電装置１１を使用できる。

ここで、放電終端電圧Ｖｄが非劣化電圧Ｖｈよりも小さくなると、蓄電部２３はさらに自己放電を起こすので、図１２の太実線に示すように蓄電部２３の電圧Ｖｃが非劣化電圧Ｖｈを大きく下回り、次回の起動時に蓄電部２３を満充電する時間がかかってしまう。これを回避するために、図２に示すように、放電終端電圧Ｖｄの下限値は非劣化電圧Ｖｈとした。従って、期間ｔｓがどれだけ長くても放電終端電圧Ｖｄは非劣化電圧Ｖｈ未満にならないようにしている。

以上のことから、基本的には図２の相関関係特性をあらかじめ求めて制御回路３７に内蔵したメモリに記憶しておき、計測した期間ｔｓに対応する放電終端電圧Ｖｄを図２の特性に従って決定すればよい。

しかし、図２の相関関係は前記した内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃ、および温度Ｔによって変化する。すなわち、図２の相関関係は内部抵抗値Ｒが大きいほど、容量値Ｃが小さいほど、温度Ｔが高いほど、図２の上方にシフトする。そこで、内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃ、および温度Ｔが、それぞれどのような値であるかの組み合わせ毎に、図２に示すような相関関係をあらかじめ複数求めて、それを例えば最小二乗法による近似関数式として制御回路３７のメモリに記憶しておく。

なお、放電の開始時、および終了時に、電圧幅ΔＶの電圧変化が発生するが、この電圧幅ΔＶは、上記したように内部抵抗値Ｒと放電電流の積で決まる。ここで、放電回路２７による放電電流は一定になるように制御されているので、キャパシタの劣化や温度Ｔによる内部抵抗値Ｒの変化に応じた電圧幅ΔＶをあらかじめ求めておき、それも含めて相関関係が決定されている。

また、キャパシタの特性として温度Ｔが低いほど劣化進行が遅くなるため、その分、非劣化電圧Ｖｈは大きくてもよい。従って、温度Ｔによる非劣化電圧Ｖｈの変動を補正するように相関関係を求めておいてもよい。

以上のことから、内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃ、および温度Ｔが求まっているので、その組み合わせに応じてメモリに記憶した近似関数式を選択し、前記近似関数式に期間ｔｓを代入することによって放電終端電圧Ｖｄを決定することができる。従って、内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃ、および温度Ｔを補正した高精度な放電終端電圧Ｖｄの決定が可能となる。なお、例えば蓄電装置１１を車室内に設置して蓄電部２３の周囲温度が比較的安定している場合は、温度Ｔによる補正を行わないようにしてもよい。従って、必ずしも内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃ、および温度Ｔの３つのパラメータで補正をしなければならないということはない。

このようにして、放電終端電圧Ｖｄを求めることができるが、ここでは代表例として、図２に基き、期間ｔｓが短かった時（ｔｓ１とする）の放電終端電圧をＶｄ１、長かった時（ｔｓ２とする）の放電終端電圧をＶｄ２として決定した場合の、車両使用終了後における蓄電部２３の電圧Ｖｃの経時変化を図３によりそれぞれ説明する。

図３において、時刻ｔ０からｔ２については、従来の図１１、図１２と同じであるので、詳細な説明を省略するが、ここで期間ｔｓ１は時刻ｔ１からｔ２の間に、期間ｔｓ２は時刻ｔ０からｔ２の間に、それぞれ相当する。

まず、期間ｔｓ１の場合、すなわち図３の太実線の場合について説明する。期間ｔｓ１はｔｓ２に比べ短い状態であるので、蓄電部２３の充電深度が浅く、自己放電が早い状態である。従って、放電終端電圧Ｖｄ１は高く設定される。これにより、車両使用が終了して制御回路３７が放電回路２７により蓄電部２３の強制放電を開始した時刻ｔ２から、電圧検出回路２５で検出した蓄電部２３の電圧Ｖｃが放電終端電圧Ｖｄ１に達する時刻ｔ３までの期間は短くなる。なお、時刻ｔ２で放電が開始された直後は、従来と同様に電圧幅ΔＶだけ電圧Ｖｃが低下している。時刻ｔ３で制御回路３７は放電回路２７に強制放電を停止するよう放電制御信号Ｄｃｎｔを送信する。これにより、電圧幅ΔＶだけ電圧Ｖｃが上昇する。時刻ｔ３以降は図３に示すように、蓄電部２３の電圧Ｖｃが自己放電により経時的に低下し、やがて非劣化電圧Ｖｈを下回る。このような挙動となるようにあらかじめ放電終端電圧Ｖｄ１を決定しているので、車両非使用時に蓄電部２３の劣化進行が低減され、かつ不必要な放電を抑制した状態を維持することができ、長寿命化と高速起動を両立することが可能となる。

次に、期間ｔｓ２の場合、すなわち図３の太点線の場合について説明する。期間ｔｓ２はｔｓ１に比べ長い状態であるので、蓄電部２３の充電深度が深く、自己放電が遅い状態である。従って、放電終端電圧Ｖｄ２は低く設定される。これにより、車両使用が終了して制御回路３７が放電回路２７により蓄電部２３の強制放電を開始した時刻ｔ２から、電圧検出回路２５で検出した蓄電部２３の電圧Ｖｃが放電終端電圧Ｖｄ２に達する時刻ｔ４までの期間は長くなる。なお、時刻ｔ２で電圧幅ΔＶだけ電圧Ｖｃが低下するのは、蓄電部電圧印加時間がｔｓ１の場合と同じである。時刻ｔ４で制御回路３７は放電回路２７に強制放電を停止し、その結果、電圧幅ΔＶだけ電圧Ｖｃが上昇する。時刻ｔ４以降は図３に示すように、蓄電部２３の電圧Ｖｃが自己放電により経時的に低下し、やがて非劣化電圧Ｖｈを下回る。ここで、図３における太実線と太点線を比較すると、蓄電部２３の電圧Ｖｃは、ほぼ同等の挙動となることがわかる。このような挙動となるようにあらかじめ放電終端電圧Ｖｄ２を決定しているので、期間ｔｓ１の場合と同様に、車両非使用時に蓄電部２３の劣化進行が低減され、かつ不必要な放電を抑制した状態を維持することができ、長寿命化と高速起動を両立することが可能となる。

以上の構成、動作により、使用終了後に、期間ｔｓに応じて放電終端電圧Ｖｄを決定し、その放電終端電圧Ｖｄまで強制放電するようにしたので、期間ｔｓがどのような値であっても、非使用時に蓄電部２３の劣化進行が低減され、かつ不必要な放電を抑制した状態を維持することができる。これにより、長寿命化と高速起動を両立することが可能な蓄電装置を実現できる。

なお、本実施の形態１では、車両の起動時と使用終了時で温度Ｔがほぼ一定の場合について説明したが、車両の使用時間が長期にわたると、必ずしも起動時と使用終了時の温度Ｔが一定であるとは限らない。すなわち、例えば冬季に車両を起動すると、その時の温度Ｔは低く、車両使用終了時は車両が温まっているため、温度Ｔが高いという場合が想定される。この際は、車両起動時に求めた蓄電部２３の内部抵抗値Ｒと容量値Ｃが温度特性を有するので、車両使用終了時にこれらの値を用いて放電終端電圧Ｖｄを求めると、その精度が悪化し、自己放電時の蓄電部２３の電圧Ｖｃが非劣化電圧Ｖｈから離れてしまう可能性がある。

そこで、車両使用終了時の内部抵抗値と容量値（それぞれＲｅ、Ｃｅと呼ぶ）を得るために、車両起動時に求めた蓄電部２３の内部抵抗値と容量値（それぞれＲｓ、Ｃｓと呼ぶ）を温度補正する必要がある。そこで、以下に内部抵抗値Ｒｅと容量値Ｃｅの温度補正方法の一例を説明する。

まず、内部抵抗値Ｒｅの温度補正について図４を参照しながら述べる。なお、図４において、横軸は温度Ｔを、縦軸は内部抵抗値Ｒをそれぞれ示す。一般に内部抵抗値Ｒは温度Ｔに応じて大きくなる特性を有する。また、図４には複数の温度Ｔ対内部抵抗値Ｒの特性線が記載されているが、これは新品時から劣化が進行するに従って、前記特性線が図４の上方にシフトするためである。ゆえに、あらかじめ劣化進行度合いに応じて温度Ｔ対内部抵抗値Ｒの特性線を求めておき、制御回路３７のメモリに記憶しておく。

今、車両起動時が低温であり、使用終了時が高温であった場合を考える。起動時において、温度Ｔｓでの内部抵抗値Ｒｓが前記したように蓄電部２３の充電時に求められる。なお、温度Ｔｓは温度センサ３５により検出される。こうして得られた温度Ｔｓと内部抵抗値Ｒｓから、図４において座標（Ｔｓ、Ｒｓ）に最も近い特性線を選択する。図４の場合は、下から２番目の特性線（太線）が選択されることになる。なお、この時点で座標（Ｔｓ、Ｒｓ）が図４の一番上の特性線、すなわち劣化限界特性線に達すると、蓄電部２３が劣化したと判断する。

次に、前記したように車両の使用が終了した時の温度Ｔを温度センサ３５で測定しているので、その温度Ｔ（＝Ｔｅ）における起動時に選択した特性線（太線）上の内部抵抗値Ｒｅを図４より求める。この内部抵抗値Ｒｅが温度補正を行った後の値となる。

次に、容量値Ｃｅの温度補正について図５を参照しながら述べる。なお、図５において、横軸は温度Ｔを、縦軸は容量値Ｃをそれぞれ示す。一般に容量値Ｃは温度Ｔに応じて小さくなる特性を有する。また、図５には複数の温度Ｔ対容量値Ｃの特性線が記載されているが、これは新品時から劣化が進行するに従って、前記特性線が図５の下方にシフトするためである。ゆえに、あらかじめ劣化進行度合いに応じて温度Ｔ対容量値Ｃの特性線を求めておき、制御回路３７のメモリに記憶しておく。

ここで、内部抵抗値Ｒの時と同様に、車両起動時が低温であり、使用終了時が高温であった場合を考える。起動時において、温度Ｔｓでの容量値Ｃｓが前記したように蓄電部２３の充電時に求められる。なお、温度Ｔｓは温度センサ３５により検出される。こうして得られた温度Ｔｓと容量値Ｃｓから、図５において座標（Ｔｓ、Ｃｓ）に最も近い特性線を選択する。図５の場合は、上から２番目の特性線（太線）が選択されることになる。なお、この時点で座標（Ｔｓ、Ｃｓ）が図５の一番下の特性線、すなわち劣化限界特性線に達すると、蓄電部２３が劣化したと判断する。

次に、前記したように車両の使用が終了した時の温度Ｔを温度センサ３５で測定しているので、その温度Ｔ（＝Ｔｅ）における起動時に選択した特性線（太線）上の容量値Ｃｅを図５より求める。この容量値Ｃｅが温度補正を行った後の値となる。

次に、内部抵抗値Ｒｅ、容量値Ｃｅ、および温度Ｔｅの値の組み合わせ毎に、あらかじめ求めておいた複数の図２の特性の内、上記より求めた内部抵抗値Ｒｅ、容量値Ｃｅ、および温度Ｔｅに対応する特性を選択する。そして、その特性により期間ｔｓにおける放電終端電圧Ｖｄを決定する。その結果、車両使用中に温度が変化しても、最終的には温度補正を行った放電終端電圧Ｖｄを決定することができ、高精度化が図れる。

また、他の高精度化の方法として、内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを蓄電部２３の起動充電時に求めるのではなく、使用終了後の強制放電時に求めるようにしてもよい。この際の内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃの求め方は充電時と同様に、前者は放電を中断して電圧変化幅を検出し、後者は放電による電圧変化の傾きを検出し、これらを基に計算すればよい。これにより、内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃの温度補正が不要となり、制御が簡単になる。

但し、この方法では内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを求める前に放電終端電圧Ｖｄを決定することができないので、蓄電部２３の放電開始後すぐに内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを求め、放電終端電圧Ｖｄを決定する必要がある。この際、蓄電部２３の構成や状態により、放電終端電圧Ｖｄが既定電圧Ｖｍと極めて近い場合が存在すると、放電終端電圧Ｖｄを決定する前に蓄電部２３の電圧Ｖｃが本来設定すべき放電終端電圧Ｖｄを下回ってしまう可能性がある。従って、このような場合は、蓄電部２３の充電時に内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを求める方が望ましい。

また、本実施の形態１では、蓄電部２３の充電時に、電圧検出回路２５により検出された蓄電部２３の電圧Ｖｃが既定電圧Ｖｍに至った時刻を使用開始時として、それ以降の期間ｔｓを計測しているが、これは、例えば車両を使用するためにイグニションスイッチ（図示せず）をオンにした時を使用開始時として期間ｔｓの計測を行ってもよい。これにより、使用開始時を決定するために電圧検出回路２５を用いる必要がなくなり、制御が簡単になる。但し、上記のように期間ｔｓを計測すると、蓄電部２３を満充電にするまでの期間も含めて計測することになる。ここで、蓄電部２３は上記したように、劣化とともに内部抵抗値が大きくなり、容量値が小さくなるので、満充電までの期間が短くなる。従って、その分の誤差が期間ｔｓに含まれるため、精度の観点からは蓄電部２３の電圧Ｖｃが既定電圧Ｖｍに至った時刻を使用開始時とする方が望ましい。

また、本実施の形態１における蓄電装置１１において、蓄電部２３、放電回路２７、および制御回路３７以外の構成要素は、蓄電装置１１の外部に設けるようにしてもよい。その結果、例えば充電回路１９と電圧検出回路２５を蓄電装置１１の外部に設けることで、蓄電部２３への充電を、主電源１５により行うだけでなく、車両の運転状況や主電源１５の状態等に応じて、オルタネータに切り替えたり組み合わせて行うことにより、高効率化が図れる。また、主電源電圧検出回路２１を蓄電装置１１の外部に設けることで、車両側制御回路が主電源電圧検出回路２１を共用することができる。その結果、主電源１５の電圧Ｖｂに応じて、主電源１５の充電制御等を行うこともできる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電部に印加される電圧の積分値Ｖｔに対する放電終端電圧Ｖｄの相関図である。図７は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電部の電圧Ｖｃにおける経時変化図である。

本実施の形態２における蓄電装置１１の構成は、実施の形態１における図１と同じであるので、詳細な説明を省略する。本実施の形態２の特徴は、放電終端電圧Ｖｄの決定動作であるので、その部分を中心に動作を説明する。

制御回路３７は、蓄電装置１１の使用が開始されると、その時の蓄電部２３の電圧Ｖｃを電圧検出回路２５で検出する。その後、蓄電装置１１の使用が終了するまでの期間ｔｓに亘って、蓄電部２３の電圧Ｖｃを検出し続け、その積分値Ｖｔを求める。ここで、積分値Ｖｔは既定間隔（例えば１秒）毎に蓄電部２３の電圧Ｖｃを検出し、加算していくことで近似的に求めている。

なお、蓄電装置１１の使用開始時は、実施の形態１と同様に蓄電部２３の充電が完了した時点とし、また、使用終了時は、車両側制御回路より車両の使用終了信号を受信した時点としている。

ここで、本実施の形態２では期間ｔｓにおける蓄電部２３の電圧Ｖｃの積分値Ｖｔを求めているが、蓄電装置１１を車両制動システムの電源バックアップユニットとして適用した場合、通常は期間ｔｓの間、蓄電部２３の電圧Ｖｃは既定電圧Ｖｍ（＝１３．２Ｖ）で一定となるので、積分値Ｖｔは蓄電部２３のエネルギーに比例した値となる。また、車両使用中に蓄電部２３の電圧Ｖｃが変動した場合も、積分値Ｖｔは前記変動を含む蓄電部２３のエネルギー相当の値となる。

このようにして積分値Ｖｔを求める場合、使用開始時は、蓄電部２３の充電が完了した時点とする必要がある。この理由は次の通りである。仮に、使用開始時を、車両のイグニションスイッチがオンになり、制御回路３７が起動した時点とする。蓄電部２３は上記したように、劣化とともに内部抵抗値Ｒが大きくなり、容量値Ｃが小さくなる傾向にある。従って、蓄電部２３を定電流充電すると、蓄電部２３が劣化していなければ満充電まで時間がかかり、劣化していれば早く満充電に至る。この間を積分してしまうと、劣化している蓄電部２３の方が早く満充電になり、その後、既定電圧Ｖｍを維持するので、積分値Ｖｔが大きくなってしまう。積分値Ｖｔと放電終端電圧Ｖｄの関係は後述する図６に示すように、逆比例の関係であるので、劣化している蓄電部２３ほど放電終端電圧Ｖｄが低くなることになる。その結果、蓄電部２３を放電回路２７により放電する際に、放電しすぎる可能性がある。従って、蓄電部２３を満充電にする際にも積分値Ｖｔを求めると、放電終端電圧Ｖｄの誤差が大きくなる場合があるので、使用開始時は、蓄電部２３の充電が完了した時点としている。

本実施の形態２では、上記のようにして求めた積分値Ｖｔに応じて、車両の使用終了後に、図６の相関関係から放電終端電圧Ｖｄを決定している。図６において、横軸は積分値Ｖｔを、縦軸は放電終端電圧Ｖｄを、それぞれ示す。なお、積分値Ｖｔと放電終端電圧Ｖｄの相関関係は、実施の形態１と同様に、あらかじめ求めておき、制御回路３７に記憶されている。

ここで、積分値Ｖｔは、図６に示すように、積分値Ｖｔが大きいほど小さくなるように決定される。これは、次の理由による。積分値Ｖｔが大きい場合は、期間ｔｓに亘って、蓄電部２３に多くのエネルギーが蓄えられていたことに相当するので、充電深度が深くなる。ゆえに、使用終了後に蓄電部２３を放電しても、電圧の低下速度が遅くなる。従って、積分値Ｖｔが大きいほど放電終端電圧Ｖｄを小さくすることで、自己放電特性を近づけることができる。その結果、図６に示す積分値Ｖｔと放電終端電圧Ｖｄの相関関係は、図２の期間ｔｓと放電終端電圧Ｖｄの相関関係と同じ傾向となる。これにより、例えば積分値Ｖｔが小さい値Ｖｔ１であれば、図６より、放電終端電圧Ｖｄは大きい値Ｖｄ１となる。同様に、積分値Ｖｔが大きい値Ｖｔ２であれば、放電終端電圧Ｖｄは小さい値Ｖｄ２となる。なお、放電終端電圧Ｖｄの下限値は非劣化電圧Ｖｈとしているが、これは実施の形態１と同様に過放電を防止するためである。

制御回路３７は、車両使用終了時に積分値Ｖｔから図６の相関関係を用いて放電終端電圧Ｖｄを決定すれば、その放電終端電圧Ｖｄまで蓄電部２３を放電するように放電回路２７を制御する。この時の蓄電部２３の電圧Ｖｃの経時変化を図７に示す。なお、図７の横軸は時刻ｔを、縦軸は蓄電部２３の電圧Ｖｃを、それぞれ示す。図７において、積分値Ｖｔが小さい値Ｖｔ１であった場合、放電終端電圧Ｖｄは大きい値Ｖｄ１となるので、太実線に示すように、放電開始（時刻ｔ２）から蓄電部２３の電圧ＶｃがＶｄ１に至る時刻ｔ３まで放電回路２７により放電し、その後は自己放電する。一方、積分値Ｖｔが大きい値Ｖｔ２であった場合、放電終端電圧Ｖｄは小さい値Ｖｄ２となるので、太点線に示すように、放電開始（時刻ｔ２）から蓄電部２３の電圧ＶｃがＶｄ２に至る時刻ｔ４まで放電回路２７により放電し、その後は自己放電する。これらの結果、図７は実施の形態１の図３と同様の結果となり、自己放電特性を非劣化電圧Ｖｈに近づけることができる。

以上の構成、動作により、使用終了後に、積分値Ｖｔに応じて放電終端電圧Ｖｄを決定し、その放電終端電圧Ｖｄまで強制放電するようにしたので、期間ｔｓの間に蓄電部２３の電圧Ｖｃが変動しても、より正確な放電終端電圧Ｖｄにより蓄電部２３の長寿命化と蓄電装置１１の高速起動を両立することが可能な蓄電装置を実現できる。

なお、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、蓄電部２３の温度Ｔ、内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃにより放電終端電圧Ｖｄを補正してもよい。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における蓄電装置の蓄電部の電圧Ｖｃにおける経時変化図である。図９は、本発明の実施の形態３における蓄電装置の使用終了時の電圧変化率Ｖｋに対する放電終端電圧Ｖｄの相関図である。

本実施の形態３における蓄電装置１１の構成は、実施の形態１における図１と同じであるので、詳細な説明を省略する。本実施の形態３の特徴は、放電終端電圧Ｖｄの決定動作であるので、その部分を中心に動作を説明する。

本実施の形態３では、制御回路３７は期間ｔｓや積分値Ｖｔの計測を行わない。従って、使用開始時は単に蓄電部２３を満充電にする動作を行う。なお、この時に実施の形態１で述べた方法により、蓄電部２３の内部抵抗値Ｒや容量値Ｃを求めてもよい。

次に、使用終了時の動作を図８により説明する。なお、図８の横軸は時刻ｔを、縦軸は蓄電部２３の電圧Ｖｃを、それぞれ示す。

図８において、時刻ｔ１０は車両の使用中である。従って、蓄電部２３の電圧Ｖｃは既定電圧Ｖｍを維持している。

その後、時刻ｔ１１で車両の使用を終了し、イグニションスイッチをオフにする。この時、制御回路３７は蓄電部２３の電圧Ｖｃを電圧検出回路２５により検出するとともに、充電回路１９の動作を停止する。これにより、使用終了後は、図８の時刻ｔ１１から時刻ｔ１２に示すように、蓄電部２３は既定電圧Ｖｍから自己放電を始め、電圧Ｖｃが経時的に低下する。その後、制御回路３７は、あらかじめ記憶された電圧変化率測定期間ｔｋが経過した時刻ｔ１２において、再び蓄電部２３の電圧Ｖｃを検出する。この時、蓄電部２３の充電深度が浅ければ、図８の太実線に示すように、電圧の低下は大きくなる。この場合の時刻ｔ１２における電圧をＶｃ２とする。一方、充電深度が深ければ、図８の太点線に示すように、電圧の低下は小さくなる。この場合の時刻ｔ１２における電圧をＶｃ１とする。

次に、制御回路３７は電圧変化率Ｖｋを計算する。具体的には、図８の太実線の場合は、Ｖｋ＝｜Ｖｍ−Ｖｃ２｜／ｔｋにより、図８の太点線の場合は、Ｖｋ＝｜Ｖｍ−Ｖｃ１｜／ｔｋにより、それぞれ求める。このように、電圧変化率Ｖｋは符号の付かない絶対値として求められる。以後、この電圧変化率Ｖｋの絶対値を、単に電圧変化率Ｖｋと呼ぶ。なお、図８の太実線における電圧変化率をＶｋ２、図８の太点線における電圧変化率をＶｋ１とする。

ここまでの動作で、制御回路３７は使用終了後に電圧検出回路２５で検出した蓄電部２３の電圧Ｖｃを２点検出することにより、蓄電部２３の単位時間当たりの電圧変化率Ｖｋを求めている。なお、電圧変化率Ｖｋを求めるために、さらに多数（３点以上）の電圧Ｖｃを検出するようにしてもよい。多数点の電圧Ｖｃを求めた場合は、電圧変化率Ｖｋも複数得られるので、例えばそれらを平均することで、より高精度な電圧変化率Ｖｋを求めることができる。

時刻ｔ１２で電圧変化率Ｖｋを求めた後、制御回路３７は図９により放電終端電圧Ｖｄを決定する。ここで、図９の横軸は電圧変化率Ｖｋを、縦軸は放電終端電圧Ｖｄを、それぞれ示す。上記したように、充電深度が深いほど電圧変化率Ｖｋは小さくなるので、放電終端電圧Ｖｄは小さくなる。従って、図９に示すように、放電終端電圧Ｖｄは電圧変化率Ｖｋが大きいほど大きくなるように決定される。この相関関係は、あらかじめ求められて制御回路３７に記憶されている。なお、放電終端電圧Ｖｄの下限値は、実施の形態１、２と同様に非劣化電圧Ｖｈとしている。

ここで、具体例を説明する。上記した電圧変化率Ｖｋ１については、電圧変化率Ｖｋ２より小さいので、図９により、電圧変化率Ｖｋ１に対する放電終端電圧Ｖｄ１は小さくなる。一方、電圧変化率Ｖｋ２は大きいので、その放電終端電圧Ｖｄ２は大きくなる。

次に、制御回路３７は図８の時刻ｔ１２にて、上記のようにして求められた放電終端電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２まで蓄電部２３を放電するように放電回路２７を制御する。その結果、電圧変化率が大きい場合（＝Ｖｋ２）は、図８の太実線に示すように、蓄電部２３の電圧Ｖｃが放電終端電圧Ｖｄ２に至る時刻ｔ１３まで、蓄電部２３を放電し、その後、放電回路２７を停止する。これにより、以後、蓄電部２３は自己放電を行う。また、電圧変化率が小さい場合（＝Ｖｋ１）は、図８の太点線に示すように、蓄電部２３の電圧Ｖｃが放電終端電圧Ｖｄ１に至る時刻ｔ１４まで、蓄電部２３を放電し、その後、放電回路２７を停止する。これにより、以後、蓄電部２３は自己放電を行う。このような動作により、電圧変化率Ｖｋの大小に応じて放電終端電圧Ｖｄを決定しているので、時刻ｔ１４以降の自己放電特性を非劣化電圧Ｖｈに近づけることができる。なお、放電回路２７の動作開始時や終了時には蓄電部２３の電圧Ｖｃが電圧幅ΔＶだけ変動しているが、これは実施の形態１で述べた通り、内部抵抗値Ｒにより発生している。

以上の構成、動作により、使用終了後に、電圧変化率Ｖｋに応じて放電終端電圧Ｖｄを決定し、その放電終端電圧Ｖｄまで強制放電するようにしたので、蓄電部２３の使用中における電圧Ｖｃの変動に影響されず、より正確な放電終端電圧Ｖｄが決定できる。その結果、蓄電部２３の長寿命化と蓄電装置１１の高速起動を両立することが可能な蓄電装置を実現できる。

なお、本実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、蓄電部２３の温度Ｔ、内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃにより放電終端電圧Ｖｄを補正してもよい。

また、実施の形態１〜３では、蓄電部２３の電圧Ｖｃに基いて放電終端電圧Ｖｄまでの放電制御を行っているが、これは各キャパシタ毎に電圧Ｖｃｎ（ｎはキャパシタの番号）を検出して、各キャパシタ毎に決定した放電終端電圧Ｖｄｎ（ｎはキャパシタの番号）まで放電制御を行うようにしてもよい。この場合、各キャパシタに放電回路を設ける構成となるが、前記放電回路としてバランス回路を用いる構成とすれば、各キャパシタの電圧バランスを取ることができる上に、放電終端電圧Ｖｄｎまでの放電制御も可能となり、回路構成の効率化を図ることができる。なお、放電終端電圧Ｖｄｎまで放電すれば、後は各キャパシタの自己放電を行わせるために、前記バランス回路を各キャパシタから切り離す構成とすることが望ましい。これにより、各キャパシタの過放電を低減することができる。

また、実施の形態１〜３において、蓄電部２３には蓄電素子として電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタ等の他のキャパシタでもよい。なお、電気化学キャパシタを用いる場合は、過放電により劣化が進行するので、非劣化電圧Ｖｈを過放電電圧以上に設定することにより、蓄電部２３の寿命を延ばすことができる。

また、実施の形態１〜３において、蓄電装置１１を車両制動システムの電子制御部に対する電源バックアップシステムに用いた場合について説明したが、それに限らず、アイドリングストップ、ハイブリッド、電動パワーステアリング、電動ターボ等の各種システムにおける補助電源等として用いてもよい。

本発明にかかる蓄電装置は、蓄電部の長寿命化と高速起動を両立することができるので、特に蓄電部に電力を蓄え、必要な時に放電する車両用の蓄電装置等として有用である。

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蓄電部に電圧が印加される期間ｔｓに対する放電終端電圧Ｖｄの相関図 本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電部の電圧Ｖｃにおける経時変化図 本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電部の温度Ｔに対する内部抵抗値Ｒの特性図 本発明の実施の形態１における蓄電装置の蓄電部の温度Ｔに対する容量値Ｃの特性図 本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電部に印加される電圧の積分値Ｖｔに対する放電終端電圧Ｖｄの相関図 本発明の実施の形態２における蓄電装置の蓄電部の電圧Ｖｃにおける経時変化図 本発明の実施の形態３における蓄電装置の蓄電部の電圧Ｖｃにおける経時変化図 本発明の実施の形態３における蓄電装置の使用終了時の電圧変化率Ｖｋに対する放電終端電圧Ｖｄの相関図 従来の蓄電装置のブロック回路図 従来の蓄電装置の放電終端電圧Ｖｄが既定電圧Ｖｍに近い場合の蓄電部の電圧Ｖｃにおける経時変化図 従来の蓄電装置の放電終端電圧Ｖｄが既定電圧Ｖｍから離れた場合の蓄電部の電圧Ｖｃにおける経時変化図 従来の蓄電装置のキャパシタの等価回路図

符号の説明

１１ 蓄電装置
１９ 充電回路
２３ 蓄電部
２５ 電圧検出回路
２７ 放電回路
３５ 温度センサ
３７ 制御回路

Claims (14)

1. キャパシタからなる蓄電部と、
   前記蓄電部を放電する放電回路と、
   前記放電回路に接続されるとともに、使用開始時と使用終了時の期間（ｔｓ）を計測するタイマーを備えた制御回路と、から構成され、
   前記制御回路は、使用終了後に、前記期間（ｔｓ）に応じて決定される放電終端電圧（Ｖｄ）まで前記蓄電部を放電するように前記放電回路を制御するようにした蓄電装置。
2. 前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）を検出するとともに、前記制御回路に接続された電圧検出回路を備え、
   前記制御回路は、前記電圧検出回路で検出された前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）が既定電圧（Ｖｍ）に至った時刻を前記使用開始時として、前記期間（ｔｓ）を計測するようにした請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記放電終端電圧（Ｖｄ）は、前記期間（ｔｓ）が長いほど小さくなるように決定される請求項１に記載の蓄電装置。
4. 前記期間（ｔｓ）と前記放電終端電圧（Ｖｄ）の相関関係をあらかじめ求めておき、前記制御回路に記憶するようにした請求項３に記載の蓄電装置。
5. キャパシタからなる蓄電部と、
   前記蓄電部を放電する放電回路と、
   前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）を検出する電圧検出回路と、
   前記放電回路、および前記電圧検出回路に接続されるとともに、
   使用開始時と使用終了時の期間（ｔｓ）を計測するタイマーを備えた制御回路と、から構成され、
   前記制御回路は、使用終了後に、前記期間（ｔｓ）における前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）の積分値（Ｖｔ）に応じて決定される放電終端電圧（Ｖｄ）まで前記蓄電部を放電するように前記放電回路を制御するようにした蓄電装置。
6. 前記放電終端電圧（Ｖｄ）は、前記積分値（Ｖｔ）が大きいほど小さくなるように決定される請求項５に記載の蓄電装置。
7. 前記積分値（Ｖｔ）と前記放電終端電圧（Ｖｄ）の相関関係をあらかじめ求めておき、前記制御回路に記憶するようにした請求項６に記載の蓄電装置。
8. キャパシタからなる蓄電部と、
   前記蓄電部を放電する放電回路と、
   前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）を検出する電圧検出回路と、
   前記放電回路および前記電圧検出回路に接続された制御回路と、から構成され、
   前記制御回路は、使用終了後に前記電圧検出回路で検出した前記蓄電部の電圧（Ｖｃ）を少なくとも２点検出することにより、前記蓄電部の単位時間当たりの電圧変化率（Ｖｋ）を求め、
   前記電圧変化率（Ｖｋ）に応じて決定される放電終端電圧（Ｖｄ）まで前記蓄電部を放電するように前記放電回路を制御するようにした蓄電装置。
9. 前記放電終端電圧（Ｖｄ）は、前記電圧変化率（Ｖｋ）の絶対値が大きいほど大きくなるように決定される請求項８に記載の蓄電装置。
10. 前記電圧変化率（Ｖｋ）と前記放電終端電圧（Ｖｄ）の相関関係をあらかじめ求めておき、前記制御回路に記憶するようにした請求項９に記載の蓄電装置。
11. 前記蓄電部に、前記制御回路と接続された温度センサを設け、
    前記温度センサの温度出力（Ｔ）に応じた複数の前記相関関係を前記制御回路に記憶するようにした請求項４、７、１０のいずれかに記載の蓄電装置。
12. 前記制御回路は、前記蓄電部の内部抵抗値（Ｒ）を求め、
    前記内部抵抗値（Ｒ）に応じた複数の前記相関関係を前記制御回路に記憶するようにした請求項４、７、１０のいずれかに記載の蓄電装置。
13. 前記制御回路は、前記蓄電部の容量値（Ｃ）を求め、
    前記容量値（Ｃ）に応じた複数の前記相関関係を前記制御回路に記憶するようにした請求項４、７、１０のいずれかに記載の蓄電装置。
14. 前記放電終端電圧（Ｖｄ）の下限値は、前記キャパシタに必要な寿命が確保できる前記蓄電部の印加電圧（非劣化電圧Ｖｈ）とした請求項１、５、８のいずれかに記載の蓄電装置。

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