JP2013057276A - 車両用蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドルストップ機能を備える車両に搭載される電力補助用のキャパシタの劣化の有無を判定する車両用蓄電装置を提供する。
【解決手段】キャパシタ毎の両端電圧を測定する電圧測定手段２１（２２）と、直列接続した複数のキャパシタの両端電圧を取得する電圧取得手段２０と、イグニッションキーの操作によりエンジンが停止した後に、複数のキャパシタを直列接続して放電を開始する第２放電手段（制御部３１）と、第２放電手段が放電を開始した時に電圧取得手段２０が取得した電圧と、第２放電手段が放電を開始した後、一つのキャパシタの電圧が０Ｖ以下になった時に、電圧取得手段２０が取得した電圧とに基づく、一つのキャパシタの静電容量の低下を示す数値から劣化の有無を判定する判定手段（制御部３１）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、アイドルストップ機能を備える車両に搭載される車両用蓄電装置に関する。

エンジンを始動する際、スタータの始動電流により、バッテリ電圧が一時的に低下する。アイドルストップ機能を備える車両のエンジンを再始動させる際には、ナビゲーションシステム等のメモリが消えないようにするために、所定電圧が必要である。そこで、エンジンの駆動時に直列に接続され充電されている複数のキャパシタにより車載の電気機器に電力を供給している。

このとき、キャパシタの定格電圧が同一ならば、直列に接続した複数のキャパシタをバッテリと直列に接続して負荷に対して所定電圧以上を印加することにより、バッテリと複数の直列接続したキャパシタとを並列に接続するよりも少ない個数で所定電圧の印加ができるのでコストダウンを実現することができる。

特許文献１には、スタータを除く他の電気機器に電力を供給するキャパシタを、他の電気機器に対してバッテリと直列に接続する構成が記載されている。

特許第４０１６４１７号公報

しかしながら、複数のキャパシタを直列に接続し、鉛電池又はオルタネータにより充電すると、各キャパシタの端子電圧は、キャパシタ毎の静電容量のばらつきの影響を受けることになる。図７は、キャパシタの劣化に伴う充電電圧の変化を示す波形図である。図７は、横軸にキャパシタに充放電を行った合計の時間（ｈ）、縦軸に充電電圧（Ｖ）を示している。ここでは、静電容量の異なる２つのキャパシタを直列に接続し、充電時の両端電圧が４．３Ｖになるように充放電を行っている。充放電を繰り返すことにより稼働時間が長くなるほど、２つのキャパシタの静電容量の差が大きくなり、充電される電圧の差が大きくなる。このように静電容量の異なるキャパシタを直列に接続した場合に、複数のキャパシタ間の静電容量の差が大きいほど、静電容量の小さなキャパシタに充電電圧が偏り、長期に使用した場合、劣化が進むという問題がある。このため、劣化による故障を未然に防止するためには、キャパシタの劣化の有無を好適に判定する必要がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、アイドルストップ機能を備える車両に搭載される電力補助用のキャパシタの劣化の有無を判定する車両用蓄電装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用蓄電装置は、アイドルストップ機能を有する車両に搭載され、車載発電機又はバッテリから充電し、充電した電力を負荷へ放電する複数のキャパシタ、及び、アイドルストップからのエンジンの始動時に、直列接続した複数のキャパシタと前記バッテリとを直列に接続して前記負荷へ放電する第１放電手段を備える車両用蓄電装置において、
前記複数のキャパシタの接続を並列接続と直列接続との何れか一方に切り替える切替回路と、前記キャパシタ毎の両端電圧を測定する電圧測定手段と、直列接続した複数のキャパシタの両端電圧を取得する電圧取得手段と、イグニッションキーの操作によりエンジンが停止した後に、前記複数のキャパシタを直列接続して放電を開始し、その後、前記電圧測定手段が測定した一つのキャパシタの電圧が０Ｖ以下になったときに、前記切替回路を並列接続に切り替える第２放電手段と、該第２放電手段が放電を開始した時に前記電圧取得手段が取得した電圧と、前記第２放電手段が放電を開始した後、前記一つのキャパシタの電圧が０Ｖ以下になった時に、前記電圧取得手段が取得した電圧とに基づく、前記一つのキャパシタの静電容量の低下を示す数値から劣化の有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、切替回路は、複数のキャパシタの接続を並列接続と直列接続との何れか一方に切り替える。電圧測定手段は、キャパシタ毎の両端電圧を測定する。電圧取得手段は、直列接続した複数のキャパシタの両端電圧を取得する。第２放電手段は、イグニッションキーの操作によりエンジンが停止した後に、複数のキャパシタを直列接続して放電を開始し、その後、電圧測定手段が測定した一つのキャパシタの電圧が０Ｖ以下になったときに、切替回路を並列接続に切り替える。判定手段は、第２放電手段が放電を開始した時に電圧取得手段が取得した電圧と、第２放電手段が放電を開始した後、一つのキャパシタの電圧が０Ｖ以下になった時に、電圧取得手段が取得した電圧とに基づく、一つのキャパシタの静電容量の低下を示す数値から劣化の有無を判定する。
これにより、最初に電圧が０Ｖ以下になるキャパシタの静電容量は、他のキャパシタの静電容量よりも小さいので、静電容量が最も小さいキャパシタを特定することができる。放電開始時の複数のキャパシタの両端電圧、及び、特定したキャパシタの電圧が０Ｖ以下になった時の他のキャパシタの両端電圧に基づく、特定したキャパシタの静電容量の低下を示す数値から、特定したキャパシタが劣化していると判定することができる。
また、並列接続に切り替えることにより、放電により電圧が低下したキャパシタへの逆電圧の印加を防止することができる。

また、本発明に係る車両用蓄電装置は、劣化しているキャパシタに係る情報を表示する表示部を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、表示部は、劣化しているキャパシタに係る情報を表示する。
これにより、操作者に対し、劣化しているキャパシタを特定する情報、劣化しているキャパシタがあることを示す情報、劣化しているキャパシタの交換を促す情報等の情報を提示することができる。

また、本発明に係る車両用蓄電装置は、前記判定手段が、前記一つのキャパシタが劣化していると判定した場合に、アイドルストップを禁止するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、判定手段が、前記一つのキャパシタが劣化していると判定した場合に、アイドルストップを禁止する。
これにより、キャパシタが劣化し、充放電を継続すればキャパシタが故障する虞がある場合に、キャパシタから負荷への電力供給が必要となるアイドルストップの実行を禁止することができる。

また、本発明に係る車両用蓄電装置は、前記複数のキャパシタは、所定の収納位置にそれぞれ取り外し可能に収納されていることを特徴とする。

本発明にあっては、複数のキャパシタは、所定の収納位置にそれぞれ取り外し可能に収納されている。
これにより、複数のキャパシタの中から劣化しているキャパシタのみを取り外して新たなキャパシタに交換することができるので、蓄電装置の寿命を長くすることができる。

また、本発明に係る車両用蓄電装置は、イグニッションキーの操作によりエンジンが停止したときに、前記バッテリから、直列接続している前記複数のキャパシタへの充電を開始し、前記電圧取得手段が取得した電圧が、所定値に達したときに、充電を終了する充電手段を備え、前記第２放電手段は、該充電手段が充電を終了した後に、放電を開始するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、充電手段は、イグニッションキーの操作によりエンジンが停止したときに、バッテリから、直列接続している複数のキャパシタへの充電を開始し、電圧取得手段が取得した電圧が、所定値に達したときに、充電を終了する。第２放電手段は、充電手段が充電を終了した後に、放電を開始する。
これにより、劣化の有無を判定する際に用いる放電開始時の電圧を、充電終了時の電圧とするので、劣化の有無の判定を精度良くすることができる。

また、本発明に係る車両用蓄電装置は、前記第１放電手段が放電を終了した後、前記車載発電機から、直列接続している前記複数のキャパシタへの充電を開始し、前記電圧取得手段が取得した電圧が、前記所定値に達したときに、充電を終了する第２充電手段を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、第２充電手段は、第１放電手段が放電を終了した後、車載発電機から、直列接続している複数のキャパシタへの充電を開始し、電圧取得手段が取得した電圧が、所定値に達したときに、充電を終了する。
これにより、アイドルストップからエンジンを始動する際に、複数のキャパシタから放電した後に、再び並列接続にすることなく直列接続のまま複数のキャパシタを充電するので、キャパシタ間の電流の発生を防止することができる。

また、本発明に係る車両用蓄電装置は、イグニッションキーの操作によりエンジンが始動した際に、前記車載発電機から、並列接続している前記複数のキャパシタへの充電を開始し、前記電圧測定手段が測定した電圧の何れかが前記所定値より低い第２所定値に達した場合に、充電を終了する第３充電手段を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、第３充電手段は、イグニッションキーの操作によりエンジンが始動した際に、車載発電機から、並列接続している複数のキャパシタへの充電を開始し、電圧測定手段が測定した電圧の何れかが前記所定値より低い第２所定値に達した場合に、充電を終了する。
これにより、イグニッションキーの操作によりエンジンが始動した際には、並列接続した複数のキャパシタに充電するので、キャパシタ毎の静電容量のばらつきに関係なく、全てのキャパシタを同電圧に充電することができる。また、充電を終了する電圧の値を、直列接続による充電を終了する際の複数のキャパシタの両端電圧より低い電圧とするので、好適な値とすることができる。

本発明によれば、アイドルストップ機能を備える車両に搭載される電力補助用のキャパシタの劣化の有無を判定する車両用蓄電装置を提供することができる。

本発明に係る車両用蓄電装置の構成例を示す回路図である。 実施形態の車両用蓄電装置が実行するアイドルストップに係る充放電の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態の車両用蓄電装置が実行するイグニッションキーの操作によるエンジン停止に係る充放電の処理手順を示すフローチャートである。 充電されるキャパシタの電圧の例を示す波形図である。 キャパシタの劣化を判定する処理手順の例を示すフローチャートである。 キャパシタの劣化を判定する処理手順の他の例を示すフローチャートである。 キャパシタの劣化に伴う充電電圧の変化を示す波形図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明に係る車両用蓄電装置の構成例を示す回路図である。図１の車両用蓄電装置は、接続回路１０、スイッチ４、スイッチ５、スイッチ６、抵抗８、ダイオード９、及び、制御部３１を備える。図１には、さらに、車載の負荷群１３、バッテリ１４、スタータ１５、及び、表示部４０を示している。

接続回路１０は、一方の端子がスイッチ６を通じてバッテリ１４の正極端子に接続され、他方の端子が負荷群１３の正極端子に接続されている。接続回路１０は、キャパシタ１１、キャパシタ１２、スイッチ１、スイッチ２、スイッチ３、電圧測定手段２０、電圧測定手段２１、及び、電圧測定手段２２を有する。

キャパシタ１１の負極端子は、接続回路１０の一方の端子及びスイッチ６を通じてバッテリ１４の正極端子に接続され、キャパシタ１１の正極端子がスイッチ１を介してキャパシタ１２の正極端子及び負荷群１３の正極端子に接続されている。キャパシタ１１の正極端子は、また、スイッチ２を通じてキャパシタ１２の負極端子に接続されている。キャパシタ１２の負極端子は、また、バッテリ１４の正極端子にスイッチ３及びスイッチ６を通じて接続されている。キャパシタ１２の正極端子は、負荷群１３の正極端子に接続されている。

接続回路１０は、スイッチ１、スイッチ２、及び、スイッチ３のオンとオフとを切り替えることにより、キャパシタ１１とキャパシタ１２との直列接続と並列接続とを切り替える。直列接続する場合には、スイッチ１及びスイッチ３をオフ、スイッチ２をオンにする。並列接続する場合には、スイッチ１及びスイッチ３をオン、スイッチ２をオフにする。

電圧測定手段２０は、接続回路１０の両端の電圧を測定する。電圧測定手段２１は、キャパシタ１１の両端電圧を測定する。電圧測定手段２２は、キャパシタ１２の両端電圧を測定する。なお、電圧測定手段２０は、接続回路１０の両端電圧を測定することに代えて、電圧測定手段２１及び電圧測定手段２２が測定した電圧から、接続回路１０の両端電圧を算出してもよい。

バッテリ１４の正極端子は、ダイオード９を通じて負荷群１３の正極端子に接続されている。ダイオード９の順方向は、バッテリ１４から負荷群１３への方向である。バッテリ１４の正極端子は、また、スイッチ６、抵抗８、スイッチ５を通じて、負荷群１３の正極端子に接続されている。抵抗８及びスイッチ５の接続接点は、スイッチ４を介して接地されている。

バッテリ１４の正極端子は、また、スタータ１５に接続されている。

制御部３１には、電圧測定手段２０、電圧測定手段２１、及び、電圧測定手段２２により測定された電圧Ｖ０、Ｖ１、及び、Ｖ２が入力される。制御部３１には、さらに、イグニッションキーがオンかオフかを示すイグニッションキー信号、及び、アイドルストップ信号が入力される。アイドルストップ信号は、アイドルストップからエンジン始動を開始することを示す値、又は、エンジン始動が終了しエンジンが回転していることを示す値を有する。

制御部３１は、入力される信号と電圧Ｖ０、Ｖ１、及び、Ｖ２とに基づいて、スイッチ４、スイッチ５、及び、スイッチ６のオンとオフとを切り替えることにより、接続回路１０が有するキャパシタ１１及びキャパシタ１２への充放電を制御する。制御部３１は、さらに、直列接続と並列接続との何れによりキャパシタ１１とキャパシタ１２とを接続するかにより、スイッチ１、スイッチ２、及び、スイッチ３のオンとオフとを切り替える。

表示部４０は、制御部３１からの指示が入力される。表示部４０は、指示に基づいて、劣化しているキャパシタに係る情報を表示する。これにより、操作者に対し、劣化しているキャパシタを特定する情報、劣化しているキャパシタがあることを示す情報、劣化しているキャパシタの交換を促す情報等の情報を提示することができる。

図２は、実施形態の車両用蓄電装置が実行するアイドルストップに係る充放電の処理手順を示すフローチャートである。先ず、制御部３１が、イグニッションキーが操作されることにより、図示しないエンジンが始動されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。エンジンが始動されない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）は、ステップＳ１１を繰り返す。エンジンが始動された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、制御部３１が、キャパシタ１１及びキャパシタ１２に対し初期充電を開始する（ステップＳ１２）。より詳細には、スイッチ４をオン、スイッチ５をオフ、スイッチ６をオフにする。なお、ここでは、２つのキャパシタを並列接続している。すなわち、スイッチ１及びスイッチ３がオン、スイッチ２がオフである。

続いて、電圧測定手段２０が接続回路１０の両端電圧Ｖ０を測定する（ステップＳ１３）。制御部３１が、ステップＳ１３で測定された接続回路１０の両端の電圧が２．５Ｖより小さいか否かを判定する（ステップＳ１４）。接続回路１０の両端の電圧が２．５Ｖより小さい場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）は、ステップＳ１３に戻って処理を繰り返す。接続回路１０の両端の電圧が２．５Ｖに達している場合（ステップＳ１４：ＮＯ）は、制御部３１が、初期充電を終了し、接続回路１０を直列接続にする（ステップＳ１５）。すなわち、スイッチ４、スイッチ５、及び、スイッチ６を全てオフにし、スイッチ１及びスイッチ３をオフ、スイッチ２をオンにする。

続いて、制御部３１は、アイドルストップ信号に基づき、アイドルストップが行われエンジンの再始動が行われるかを判定する（ステップＳ１６）。アイドルストップからの始動が行われない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）は、ステップＳ１６を繰り返す。

アイドルストップからの始動が行われる場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）には、制御部３１は、キャパシタ１１及びキャパシタ１２の放電を開始する（ステップＳ１７）。ここでは、バッテリ１４と接続回路１０とを直列にする。すなわち、スイッチ４及びスイッチ５をオフ、スイッチ６をオンにする。なお、接続回路１０は、直列接続のままである。これにより、直列に接続されているキャパシタ１１及びキャパシタ１２が、バッテリ１４と直列に接続され、負荷群１３に電力を供給する。

次に、制御部３１は、アイドルストップ信号に基づき、アイドルストップからのエンジン始動が終了したか否かを判定する（ステップＳ１８）。終了していない場合（ステップＳ１８：ＮＯ）は、ステップＳ１８を繰り返す。終了している場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）は、２度目以降の充電を開始する（ステップＳ１９）。すなわち、スイッチ４をオン、スイッチ５及びスイッチ６をオフにする。ここでは、接続回路１０は、直列接続のままである。

続いて、電圧測定手段２０が接続回路１０の両端電圧Ｖ０を測定する（ステップＳ２０）。制御部３１が、接続回路１０の両端電圧Ｖ０の値が５．０Ｖより小さいか否かを判定する（ステップＳ２１）。なお、この閾値５．０Ｖは、一例であるが、キャパシタ１１とキャパシタ１２とが直列接続しているため、並列接続して充電するステップＳ１４の判定に用いる閾値より大きな値となる。５．０Ｖより小さい場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）は、制御部３１は、ステップＳ２０に戻って処理を繰り返す。５．０Ｖに達している場合（ステップＳ２１：ＮＯ）は、制御部３１は、初期充電を終了したときと同様の処理を行う（ステップＳ２２）。すなわち、制御部３１は、スイッチ４から６を全てオフにする。但し、キャパシタ１１及びキャパシタ１２は、既に直列接続しているため、接続回路１０の切り替えは行わない。ステップＳ２２の後、後述する図３のステップＳ３１に進む。

以上の処理により、イグニッションキーの操作によりエンジンが始動された後、アイドルストップにより停止したエンジンが再始動する際に、キャパシタに充電されている電荷により負荷に必要な電力を供給する。初期充電を並列接続したキャパシタに対して行うことにより、全てのキャパシタに対して等電圧まで充電することができる。また、放電する場合には、全てのキャパシタ及びバッテリを直列接続するので、負荷に対して必要な電圧を供給することができる。

なお、ステップＳ１９で開始する２度目以降の充電は、必ずしも直列接続のまま行わなくても良く、並列接続に切り替えた後に行ってもよい。しかしながら、アイドルストップのエンジン始動の際に、複数のキャパシタを直列接続にして放電すると、放電を終了する際には、キャパシタ毎の両端電圧に差が生じている場合がある。これを再び並列接続にすると、キャパシタ間で電圧を等しくするための電流が発生する。そこで、直列接続のまま、２度目以降の充電を行うことにより、充放電とは関係がない電流の発生を防止し、電力の損失を軽減することができる。

図３は、実施形態の車両用蓄電装置が実行するイグニッションキーの操作によるエンジン停止に係る充放電の処理手順を示すフローチャートである。先ず、制御部３１が、イグニッションキーの操作によりエンジンが停止したか否かを判定する（ステップＳ３１）。エンジンが停止していない場合（ステップＳ３１：ＮＯ）は、図２のステップＳ１６に戻って処理を繰り返す。エンジンが停止した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）には、制御部３１は、第３の充電を開始する（ステップＳ３２）。すなわち、スイッチ４をオン、スイッチ５及びスイッチ６をオフにする。ここでは、接続回路１０は、直列接続されている。

続いて、電圧測定手段２０が接続回路１０の両端電圧Ｖ０を測定する（ステップＳ３３）。制御部３１は、接続回路１０の両端電圧Ｖ０の値が、５．０Ｖより小さいか否かを判定する（ステップＳ３４）。５．０Ｖより小さい場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）には、ステップＳ３３に戻って処理を繰り返す。５．０Ｖに達している場合（ステップＳ３４：ＮＯ）には、制御部３１は、第３の充電を終了する（ステップＳ３５）。すなわち、スイッチ４をオフにし、スイッチ５及びスイッチ６は、オフのままにする。また、接続回路１０は、直列接続のままである。

続いて、制御部３１は、第２の放電を開始する（ステップＳ３６）。すなわち、スイッチ４及びスイッチ６をオフ、スイッチ５をオンにする。ここでは、接続回路１０は、直列接続のままである。

続いて、キャパシタ毎の両端電圧を測定する（ステップＳ３７）。より詳細には、電圧測定手段２１がキャパシタ１１の両端電圧Ｖ１を測定し、電圧測定手段２２がキャパシタ１２の両端電圧Ｖ２を測定する。ステップＳ３７では、さらに、電圧測定手段２０が、接続回路１０の両端電圧を測定してもよい。次に、制御部３１は、キャパシタ１１の両端電圧Ｖ１、及び、キャパシタ１２の両端電圧Ｖ２の少なくとも一方が、０Ｖ以下になったかを判定する（ステップＳ３８）。

電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２の両方が０Ｖ以下ではない場合（ステップＳ３８：ＮＯ）には、制御部３１は、ステップＳ３７に戻って処理を繰り返す。電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２の少なくとも一方が０Ｖ以下に達したとき（ステップＳ３８：ＹＥＳ）に、電圧測定手段２０は、接続回路１０の両端電圧Ｖ０２を測定し、制御部３１が値Ｖ０２を保持する（ステップＳ３９）。制御部３１は、さらに、接続回路１０を並列接続にする（ステップＳ４０）。すなわち、スイッチ１及びスイッチ３をオン、スイッチ２をオフにする。

並列接続に切り替えた後、制御部３１は、劣化しているキャパシタの有無を判定する（ステップＳ４１）。より詳細には、ステップＳ３５で充電を終了する際の接続回路１０の両端電圧Ｖ０１、及び、ステップＳ３９で電圧測定手段２０が測定した接続回路１０の両端電圧Ｖ０２に基づいて、次式（１）により、キャパシタの劣化を判定する。

Ａ＝（Ｖ０１―２×Ｖ０２）／Ｖ０１ ・・・（１）

制御部３１は、式（１）により得られるＡの値が、所定の範囲の場合には、ステップＳ３８で電圧が０Ｖ以下になったキャパシタが劣化していると判定する。例えば、Ａの値が０．８未満の場合は、劣化しているとする。

ステップＳ４１の判定により、劣化しているキャパシタがある場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）には、制御部３１は、劣化しているキャパシタがある旨の警告を表示部４０に表示する指示を出力し、表示部が警告を表示する。又は、制御部３１は、図示しないアイドルストップ制御部に、アイドルストップの実行を禁止させる指示を出力し、アイドルストップ制御部は、アイドルストップの実行を禁止する（ステップＳ４３）。

劣化しているキャパシタが無い場合（ステップＳ４２：ＮＯ）、又は、ステップＳ４３の処理の後、ステップＳ３８で両端電圧が０Ｖ以下ではないキャパシタの電圧を、電圧測定手段２１又は電圧測定手段２２が測定する（ステップＳ４４）。続いて、制御部３１は、ステップＳ４４で測定しているキャパシタの両端電圧が０Ｖ以下になったか否かを判定する（ステップＳ４５）。０Ｖ以下になっていない場合（ステップＳ４５：ＮＯ）には、ステップＳ４４に戻って処理を繰り返す。

ステップＳ４４で測定しているキャパシタの両端電圧が０Ｖ以下になっている場合（ステップＳ４５：ＹＥＳ）には、制御部３１は、第２の放電を終了する（ステップＳ４６）。より詳細には、スイッチ４、スイッチ５、及び、スイッチ６を全てオフにする。

以上の処理により、イグニッションキーの操作によるエンジンの停止時に、直列接続しているキャパシタの放電を開始し、放電中にキャパシタ毎の両端電圧を測定することにより、より先に放電を終了するキャパシタが、より静電容量が小さいと判定することができる。一つのキャパシタが０Ｖになったときの接続回路１０の両端電圧には、一つのキャパシタが保持する電荷に係る電圧は含まれない。一方、放電を開始する前の接続回路１０の両端電圧には、一つのキャパシタが保持する電荷に係る電圧が含まれている。

そこで、一つのキャパシタの電圧が０Ｖになった時に、他のキャパシタの充電完了時からの電圧の低下が十分に小さい場合には、他のキャパシタの静電容量に対する、一つのキャパシタの静電容量の比が顕著に小さいと推定することができる。したがって、２つの電圧から、最も早く電圧が０Ｖになるキャパシタの劣化を判定することができる。

なお、放電を開始する前に、直列接続した複数のキャパシタを充電することにより、静電容量の小さなキャパシタが保持する電荷に係る電圧を高くすることができるので、劣化を精度良く検出することができる。

また、一つのキャパシタの電圧が０Ｖ以下に達したときに、キャパシタの接続を並列接続に切り替えることにより、キャパシタ間の逆電圧の印加を防止することができる。並列接続しているキャパシタを全て０Ｖにすることにより、エンジンが使用されていない間は、キャパシタが充電されていない状態になり、キャパシタの劣化を防止することができる。

（変形例１）
以下に示す変形例１は、キャパシタの劣化を判定する処理を精度良くする。本変形例の車両用蓄電装置は、図１に示した車両用蓄電装置と同一の構成を有する。本変形例は、図２に示した車両用蓄電装置が実行するアイドルストップに係る充放電の処理手順において、ステップＳ１１からステップＳ１５の処理手順が異なることと、図３のステップＳ４３の処理手順が異なる他は、同一である。ここでは、主として相違点について説明する。

図４は、充電されるキャパシタの電圧を示す波形図である。図４では、横軸に時刻ｔ、縦軸に電圧Ｖを示している。ここでは、イグニッションキーの操作によりキャパシタ１１の充電が開始される例について説明する。

時刻ｔ０において、制御部３１が初期充電を開始すると、電圧測定手段２１により測定されるキャパシタ１１の両端電圧が上昇する。電圧測定手段２０が測定する電圧が所定値（例えば、２．５Ｖ）に達したとき（時刻ｔ１）に、制御部３１が、充電を終了する。このとき、電圧測定手段２１が測定するキャパシタ１１の両端電圧は、キャパシタ１１の内部抵抗により、内部抵抗分が含まれる値Ｖａから内部抵抗分が含まれない値Ｖｂ（開放電圧）に変化する。

ここで、静電容量が小さなキャパシタの場合は、両端電圧が所定値に達する時間が短い。すなわち、次式（２）に示す、Δｔの値が所定値より小さくなる。

Δｔ＝ｔ１−ｔ０ ・・・（２）
但し、ｔ０は、キャパシタの充電を開始した時刻、
ｔ１は、キャパシタの両端電圧が所定値に達した時刻である。

接続回路１０で並列接続された複数のキャパシタを充電する場合でも、同様に、接続回路１０の両端電圧を測定することにより、複数のキャパシタの静電容量の総和が小さければ、Δｔの値が所定値より小さくなる。

図５は、計時によりキャパシタの劣化を判定する処理手順を示すフローチャートである。図５の処理手順は、図２のステップＳ１１からステップＳ１５の処理手順に代えて実行される。先ず、イグニッションキーが操作されることにより、図示しないエンジンが始動される（ステップＳ５１）。続いて、制御部３１が、一つのキャパシタに対し初期充電を開始し、計時を開始する（ステップＳ５２）。より詳細には、時刻ｔ０を保持し、スイッチ４をオン、スイッチ５をオフ、スイッチ６をオフにする。また、一つのキャパシタのみがバッテリ１４に接続されている。例えば、キャパシタ１１に初期充電を行う場合は、スイッチ１がオン、スイッチ２及びスイッチ３がオフである。

続いて、充電されているキャパシタの両端電圧Ｖ１を測定する（ステップＳ５３）。例えば、キャパシタ１１が充電されている場合は、電圧測定手段２１が、キャパシタ１１の両端電圧Ｖ１を測定する。制御部３１が、ステップＳ５３で測定したキャパシタの両端電圧Ｖ１が２．５Ｖより小さいか否かを判定する（ステップＳ５４）。キャパシタの両端電圧Ｖ１が２．５Ｖより小さい場合（ステップＳ５４：ＹＥＳ）は、ステップＳ５３に戻って処理を繰り返す。キャパシタの両端電圧Ｖ１が２．５Ｖに達している場合（ステップＳ５４：ＮＯ）は、制御部３１が、充電しているキャパシタの初期充電を終了し、計時を終了する（ステップＳ５５）。すなわち時刻ｔ１を保持し、スイッチ１から３を全てオフにする。

続いて、制御部３１は、上式（２）により、キャパシタの劣化の有無を判定し、判定結果を保持する（ステップＳ５６）。キャパシタが劣化していれば、式（２）のΔｔの値が所定値より小さくなる。続いて、制御部３１は、全てのキャパシタの初期充電が終了しているか否かを判定する（ステップＳ５７）。全てのキャパシタの初期充電が終了している場合（ステップＳ５７：ＹＥＳ）には、制御部３１は、全てのキャパシタに対する初期充電を終了する（ステップＳ５８）。すなわち、スイッチ４、スイッチ５、及び、スイッチ６を全てオフにする。制御部３１は、また、接続回路１０を直列接続にする。すなわち、スイッチ１及びスイッチ３をオフ、スイッチ２をオンにする。

一方、全てのキャパシタの初期充電が終了していない場合（ステップＳ５７：ＮＯ）には、ステップＳ５２に戻り、処理を繰り返す。すなわち、制御部３１が、他のキャパシタに対する初期充電を開始する。

図５の処理の後、図３のステップＳ４３において、ステップＳ５６における式（２）に基づく判定結果において劣化しているキャパシタがあると判定され、かつ、実施形態１で説明した式（１）に基づく判定結果によりステップＳ３８で０Ｖ以下に達したキャパシタが劣化していると判定される場合に、ステップＳ３８で０Ｖ以下に達したキャパシタを劣化していると判定する。

以上の処理手順により、直列接続して放電する際の他のキャパシタとの電圧の差のみならず、充電時の電圧上昇時間により、静電容量を推定し、劣化を判定するので、実施形態１よりも精度良くキャパシタの劣化を判定することができる。

（変形例２）
以下に示す変形例２は、キャパシタの劣化を判定する処理を精度良くする。本変形例の車両用蓄電装置は、図１に示した車両用蓄電装置と同一の構成を有する。本変形例は、図２に示した車両用蓄電装置が実行するアイドルストップに係る電力の充放電の処理手順において、ステップＳ１１からステップＳ１５の処理手順が異なることと、図３のステップＳ４３の処理手順が異なる他は、同一である。ここでは、主として相違点について説明する。

本変形例では、図４に示した時刻ｔ１における電圧の変化を測定する。時刻ｔ１において、制御部３１が充電を終了し、バッテリ１４からの電圧の印加が停止する前後で、電圧測定手段２１が測定するキャパシタ１１の両端電圧が変化する。より詳細には、充電を終了する時点では、キャパシタ１１の内部抵抗分を含む値Ｖａであり、バッテリ１４からの電圧の印加が停止した後すぐに、キャパシタ１１の内部抵抗分を含まない値Ｖｂ（開放電圧）まで低下する。

そこで、本実施形態では、次式（３）に示す電圧の変化ΔＶにより、キャパシタの劣化の有無を判定する。ΔＶの値が所定値より大きければ、キャパシタが劣化していると判定する。

ΔＶ＝Ｖａ−Ｖｂ ・・・（３）

図６は、内部抵抗による電圧の変化によりキャパシタの劣化を判定する処理手順を示すフローチャートである。図６では、図２のステップＳ１１からステップＳ１５の処理手順と同様のステップＳ６１からステップＳ６５の後に、ステップＳ６６及びステップＳ６７が実行される。ここでは、ステップＳ６６及びステップＳ６７について説明する。制御部３１が、充電を終了した時点で、電圧測定手段２１が、キャパシタ１１の両端電圧Ｖａ１を測定し、さらに、内部抵抗の影響がなくなり低下した後の両端電圧Ｖｂ１を測定する。同様に、電圧測定手段２２が、キャパシタ１２の両端電圧Ｖａ１を測定し、さらに、内部抵抗分を含まない両端電圧Ｖｂ１を測定する（ステップＳ６６）。

続いて、制御部３１は、式（３）によりキャパシタ毎にΔＶを算出し、ΔＶの値が所定値を上回るキャパシタは、劣化していると判定する（ステップＳ６７）。ステップＳ６７の後、ステップＳ１６に進む。

図６の処理の後、図３のステップＳ４３において、実施形態１で説明した式（１）に基づく判定により劣化していると判定され、かつ、ステップＳ６７において式（３）に基づく判定により劣化していると判定されたキャパシタは、劣化していると判定する。

以上の処理手順により、直列接続して放電する際の他のキャパシタとの電圧の差のみならず、充電終了時の内部抵抗による電圧低下により、静電容量を推定し、劣化を判定するので、実施形態１よりも精度良くキャパシタの劣化を判定することができる。

以上、発明を実施するための形態について説明を行ったが、本発明は、この発明を実施するための形態で述べた実施形態に限定されるものではない。複数の実施形態の組み合わせでもよい。本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能である。

１、２、３、４、５、６ スイッチ
１０ 接続回路
１１、１２ キャパシタ
１３ 負荷群
１４ バッテリ
１５ スタータ
２０ 電圧測定手段（電圧取得手段）
２１、２２ 電圧測定手段
３１ 制御部（第１放電手段、第２放電手段、判定手段、充電手段、第２充電手段、第３充電手段）
４０ 表示部
８ 抵抗
９ ダイオード

Claims (7)

1. アイドルストップ機能を有する車両に搭載され、車載発電機又はバッテリから充電し、充電した電力を負荷へ放電する複数のキャパシタ、及び、アイドルストップからのエンジンの始動時に、直列接続した複数のキャパシタと前記バッテリとを直列に接続して前記負荷へ放電する第１放電手段を備える車両用蓄電装置において、
   前記複数のキャパシタの接続を並列接続と直列接続との何れか一方に切り替える切替回路と、
   前記キャパシタ毎の両端電圧を測定する電圧測定手段と、
   直列接続した複数のキャパシタの両端電圧を取得する電圧取得手段と、
   イグニッションキーの操作によりエンジンが停止した後に、前記複数のキャパシタを直列接続して放電を開始し、その後、前記電圧測定手段が測定した一つのキャパシタの電圧が０Ｖ以下になったときに、前記切替回路を並列接続に切り替える第２放電手段と、
   該第２放電手段が放電を開始した時に前記電圧取得手段が取得した電圧と、前記第２放電手段が放電を開始した後、前記一つのキャパシタの電圧が０Ｖ以下になった時に、前記電圧取得手段が取得した電圧とに基づく、前記一つのキャパシタの静電容量の低下を示す数値から劣化の有無を判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする車両用蓄電装置。
2. 劣化しているキャパシタに係る情報を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用蓄電装置。
3. 前記判定手段が、前記一つのキャパシタが劣化していると判定した場合に、
   アイドルストップを禁止するように構成してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用蓄電装置。
4. 前記複数のキャパシタは、所定の収納位置にそれぞれ取り外し可能に収納されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の車両用蓄電装置。
5. イグニッションキーの操作によりエンジンが停止したときに、前記バッテリから、直列接続している前記複数のキャパシタへの充電を開始し、前記電圧取得手段が取得した電圧が、所定値に達したときに、充電を終了する充電手段を備え、
   前記第２放電手段は、該充電手段が充電を終了した後に、放電を開始するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の車両用蓄電装置。
6. 前記第１放電手段が放電を終了した後、前記車載発電機から、直列接続している前記複数のキャパシタへの充電を開始し、前記電圧取得手段が取得した電圧が、前記所定値に達したときに、充電を終了する第２充電手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の車両用蓄電装置。
7. イグニッションキーの操作によりエンジンが始動した際に、前記車載発電機から、並列接続している前記複数のキャパシタへの充電を開始し、前記電圧測定手段が測定した電圧の何れかが前記所定値より低い第２所定値に達した場合に、充電を終了する第３充電手段を備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の車両用蓄電装置。

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