JP4387391B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電素子からなる蓄電部を用いた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や、エンジン負荷を軽減するための電動パワーステアリングを搭載した自動車が市販されている。また、エンジン駆動を積極的に補うためのハイブリッドシステムや電動ターボシステム等が今後普及してくるものと予測される。さらに、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システムの提案がなされてきている。

このように、今後自動車が必要とする電力は極めて増大する傾向にあるが、従来の電力供給源であるバッテリだけでは、瞬発的な大電力供給が困難であるので十分に電力が賄えなかったり、バッテリが異常になった時、システムが動作しなくなる等の可能性があった。

これに対し、バッテリ異常時も含めて十分に電力を供給できる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１４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知するための電圧検知手段１０９が接続され、電圧検知手段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と負荷である電子制御部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が例えば電気的な車両制動システムであれば、バッテリ１１５が異常になっても制動できるように、電子制御部１１７を駆動させ続けなければならない。そこで、バッテリ１１５の異常を電圧検知手段１０９が検知すれば、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。

基本的には上記の構成、動作により補助電源として機能するのであるが、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は経時的に劣化していくため、蓄電装置には常に電子制御部１１７を駆動できるようにキャパシタユニット１０１の劣化状態を監視し、劣化すれば運転者に警告する等の高信頼性が要求される。そこで、図１４の蓄電装置ではキャパシタユニット１０１の劣化に応じて変化する内部抵抗値と容量値を監視している。

内部抵抗値Ｒと容量値Ｃはキャパシタユニット１０１の充電時に求めているので、まずキャパシタユニット１０１の充電方法について説明する。図１５は充電時のキャパシタユニット電圧の経時変化特性図である。横軸は時間ｔを、縦軸はキャパシタユニット１０１の電圧Ｖを示す。図１５において、時間ｔ０で充電回路１０３によりバッテリ１１５からキャパシタユニット１０１に充電するための一定の電流Ｉを流すと、その瞬間、キャパシタユニット１０１の内部抵抗値Ｒに比例した電圧上昇を起こす。その後、図１５に示すように定電流充電により電圧Ｖは直線状に上昇していく。

この充電過程の一部（例えば時間ｔ１）で充電回路１０３は充電を中断する。これにより、時間ｔ１での電圧Ｖは図１５に示すように内部抵抗値Ｒに比例して電圧降下を起こす。しかし、キャパシタユニット１０１には既に電荷が蓄えられているので、内部抵抗値Ｒに起因する以上に電圧Ｖが降下することはなく一定値になる。

その後、時間ｔ２で充電を再開すると、時間ｔ０と同様にキャパシタユニット１０１の内部抵抗値Ｒに比例した電圧上昇を起こした後、引き続き充電されるに従って電圧Ｖが直線状に上昇していく。やがて、時間ｔ３で満充電電圧に至ると充電を停止する。その結果、電圧Ｖは一定値となる。

このようにして、キャパシタユニット１０１の充電を行っているが、この時にキャパシタユニット１０１の内部抵抗値Ｒと容量値Ｃを求めている。まず、内部抵抗値Ｒについては時間ｔ０、時間ｔ２での電圧上昇、または時間ｔ１での電圧降下を測定することにより求める。電圧上昇や電圧降下は充電回路１０３に内蔵された電圧検出部で求めている。

具体的には、まず、前記した電圧上昇幅、または電圧降下幅（以下、両者をまとめて電圧変化幅ΔＶという）はキャパシタユニット１０１の内部抵抗値Ｒに比例するので、電圧検出部で時間ｔ０、ｔ１、ｔ２のいずれかの電圧変化幅ΔＶを求める。次に、キャパシタユニット１０１を充電する電流Ｉは既知の一定値であるので、内部抵抗値Ｒは、ΔＶ＝Ｒ×Ｉより求められる。なお、電圧変化幅ΔＶは時間ｔ０、ｔ１、ｔ２におけるいずれの値でもよいが、時間ｔ０は起動直後であるので、電圧変化幅ΔＶの測定誤差が大きくなる可能性がある。そのため、充電過程の途中で充電を中断して求めた時間ｔ１、または時間ｔ２での電圧変化幅ΔＶを用いる方が望ましい。

次に、容量値Ｃを求めるが、これは時間ｔ０〜ｔ１、または時間ｔ２〜ｔ３における図１５のグラフの傾きＶ／ｔから求められる。すなわち、キャパシタユニット１０１の電荷量ＱはＱ＝Ｃ×Ｖで表され、一方、Ｑ＝Ｉ×ｔであるので、これらからＣ＝Ｉ×（ｔ／Ｖ）となる。従って、グラフの傾きＶ／ｔの逆数を電流Ｉに乗じることで容量値Ｃを求めることができる。なお、ここではキャパシタユニット１０１の充電時の求め方を説明したが、これは定電流での放電過程で同様にして求めてもよい。

このようにして求めた内部抵抗値Ｒ、容量値Ｃを、あらかじめ求めた劣化限界値と比較することでキャパシタユニット１０１の劣化を判断でき、高信頼性の蓄電装置を得ていた。
特開２００５−２８９０８号公報

上記の蓄電装置によると、確かにキャパシタユニット１０１の劣化が判断できるので、高信頼性を得ることができるのであるが、上記従来の方法では安定した定電流充電時、または定電流放電時においてのみ内部抵抗値Ｒや容量値Ｃを求めていた。従って、蓄電装置に接続された負荷が例えばハイブリッドシステムのモーター等であれば、キャパシタユニット１０１に対しては不安定な大電流の充放電が短時間のうちに繰り返されるので、従来の方法では特に内部抵抗値Ｒの求め方が適用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、短時間のうちに電流が不安定に大きく変化しても正確に蓄電部の内部抵抗値が求められる高信頼性の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、蓄電部の電流を検出する電流検出部と、前記蓄電部の正極側に接続した直流阻止用コンデンサ、および前記直流阻止用コンデンサと直列に接続され前記蓄電部の負極側に接続した抵抗器と、前記抵抗器と並列に接続したオンオフ回路、および電圧ピークホールド回路と、前記電流検出部に接続した電流ピークホールド回路と、前記電圧ピークホールド回路、前記電流ピークホールド回路、および前記電流検出部を制御する制御部を備え、前記蓄電部の正極から負極に向かって流れる電流の方向を正とした時に、前記電流の方向が負、または前記直流阻止用コンデンサと前記抵抗器の接続点の電圧（Ｖａ）が負の場合は前記オンオフ回路をオンにし、前記電流の方向が正、または前記直流阻止用コンデンサと前記抵抗器の接続点の電圧（Ｖａ）が正の場合は前記オンオフ回路をオフになるよう制御し、この制御により得られた前記電圧ピークホールド回路のピークホールド電圧値、および前記電流ピークホールド回路のピークホールド電流値から前記蓄電部の内部抵抗値を求めるようにしたものである。

本構成によれば、電流の方向が負、または直流阻止用コンデンサと抵抗器の接続点の電圧（Ｖａ）が負の場合はオンオフ回路がオンになることで、前記電圧（Ｖａ）が０ボルト、または一定値の基準電圧になり、この状態で電流の方向が正、または直流阻止用コンデンサと抵抗器の接続点の電圧が正の場合にオンオフ回路をオフにすることで、前記基準電圧からの電圧変化幅を正確に得ることができる。その結果、前記目的を達成することができる。

また、本発明の蓄電装置は、蓄電部の電流を検出する電流検出部と、前記蓄電部の正極側に接続した直流阻止用コンデンサ、および前記直流阻止用コンデンサと直列に接続され前記蓄電部の負極側に接続した抵抗器と、前記抵抗器と並列に接続したオンオフ回路、および電圧ボトムホールド回路と、前記電流検出部に接続した電流ボトムホールド回路と、前記電圧ボトムホールド回路、前記電流ボトムホールド回路、および前記電流検出部を制御する制御部を備え、前記蓄電部の正極から負極に向かって流れる電流の方向を正とした時に、前記電流の方向が正、または前記直流阻止用コンデンサと前記抵抗器の接続点の電圧（Ｖａ）が正の場合は前記オンオフ回路をオンにし、前記電流の方向が負、または前記直流阻止用コンデンサと前記抵抗器の接続点の電圧（Ｖａ）が負の場合は前記オンオフ回路をオフになるよう制御し、この制御により得られた前記電圧ボトムホールド回路のボトムホールド電圧値、および前記電流ボトムホールド回路のボトムホールド電流値から前記蓄電部の内部抵抗値を求めるようにしたものである。

本構成によれば、電流の方向が正、または直流阻止用コンデンサと抵抗器の接続点の電圧（Ｖａ）が正の場合はオンオフ回路がオンになることで、前記電圧（Ｖａ）が０ボルト、または一定値の基準電圧になり、この状態で電流の方向が負、または直流阻止用コンデンサと抵抗器の接続点の電圧が負の場合にオンオフ回路をオフにすることで、前記基準電圧からの電圧変化幅を正確に得ることができる。その結果、前記目的を達成することができる。

本発明の蓄電装置によれば、短時間のうちに電流が不安定に大きく変化しても基準電圧からの電圧変化幅が正確に得られるので、蓄電部の内部抵抗値も正確に得られる結果、劣化判定精度が向上し、高信頼な蓄電装置を実現できる。

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、以下の説明においては、蓄電装置をハイブリッド車に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オンオフ回路がない場合の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は蓄電部の充放電電流Ｉの経時変化図を、（ｂ）は電圧ピークホールド回路の入力電圧Ｖａの経時変化図を、（ｃ）はリセットスイッチのオンオフのタイミングチャートを、それぞれ示す。図３は、本発明の実施の形態１における蓄電装置の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は蓄電部の充放電電流Ｉの経時変化図を、（ｂ）は電圧ピークホールド回路の入力電圧Ｖａの経時変化図を、（ｃ）はオンオフ回路のオンオフのタイミングチャートを、（ｄ）はリセットスイッチのオンオフのタイミングチャートを、それぞれ示す。

図１において、蓄電部１は電力を蓄える蓄電素子として定格電圧２．５Ｖの電気二重層キャパシタを用い、これを複数個直列に接続して必要な電力を賄っている。蓄電部１には主電源であるバッテリ５が切替スイッチ７を介して接続されている。切替スイッチ７はオン、オフの２つの状態を有するものであり、本実施の形態１ではダイオードを用いた。従って、蓄電部１が未充電であれば、その電圧はバッテリ５の電圧より低くなるので、切替スイッチ７がオンになり蓄電部１が充電される。

また、蓄電部１にはハイブリッド車のモーター等の負荷９が接続されている。負荷９は加速時等で大電流を消費するが、バッテリ５からの電力だけではこのような瞬発的な大電流を供給できない。そこで、本実施の形態１では、大電流消費によりバッテリ５の電圧が低下すると、満充電された蓄電部１の電圧Ｖの方が高くなるので、切替スイッチ７がオフになり、蓄電部１の電力が負荷９に供給される構成としている。この際、蓄電部１として用いた蓄電素子は急速充放電に優れるため、負荷９に瞬発的な大電流を供給することができる。また、切替スイッチ７はオフなので、蓄電部１からバッテリ５に電流が流れることがなくなり、蓄電部１に蓄えた電力を有効に負荷９に供給できる。但し、蓄電部１の電圧は経時的に低下していくので、切替スイッチ７がオフになっている間に回復したバッテリ５の電圧の方がいずれ高くなる。その時には切替スイッチ７がオンになり、負荷９へはバッテリ５から電力が供給されることになる。

ここで、蓄電装置１０の詳細構成について説明する。短時間のうちに電流が不安定に大きく変化しても内部抵抗値Ｒを求めるためには、蓄電部１への電流の変化に応じた電圧変動を捉える電圧ピークホールド回路、および最大電流値を求める電流ピークホールド回路を設ける構成が考えられる。これにより、最大電圧変化ΔＶｐと最大電流値Ｉｐが求められるので、Ｒ＝ΔＶｐ／Ｉｐより内部抵抗値Ｒを求めることができる。なお、容量値Ｃについては、従来の定電流充放電時の求め方（Ｃ＝Ｉ×ｔ／Ｖ）を一般化して求めることができる。すなわち、任意の時間ｔにおける蓄電部１の電圧Ｖ１と、既定時間経過後の時間ｔ’における電圧Ｖ２の差ΔＶ（＝Ｖ２−Ｖ１）を求めるとともに、前記既定時間の間における電流変化の時間積分値∫Ｉｄｔを求め、Ｃ＝∫Ｉｄｔ／ΔＶより容量値Ｃを得ることができる。従って、本実施の形態１では特に内部抵抗値Ｒを正確に求めるために、蓄電装置に電圧ピークホールド回路と電流ピークホールド回路を設けた構成とした。その具体的な構成は以下の通りである。

蓄電部１の正極側には電圧変化をピークホールドにより検出するための直流阻止用コンデンサ１１の一端が接続され、その他端には抵抗器１３の一端が接続されている。さらに、抵抗器１３の他端は蓄電部１の負極側が接続されている。従って、直流阻止用コンデンサ１１と抵抗器１３の接続点の電圧、すなわち後述するピークホールド回路の入力電圧Ｖａは蓄電部１の電圧Ｖから直流成分をカットした変化分のみの電圧となる。

また、不安定な電流変化を検出するために、蓄電部１と直列に電流検出部１５が接続されている。電流検出部１５は極めて低い抵抗値を有する抵抗器（図示せず）の両端電圧から電流を求める構成でもよいし、蓄電部１の負極をグランドに接続する配線の一部に非接触で設けた電流センサで電流を電圧に変換して求める構成でもよい。いずれにしても、電流検出部１５における蓄電部１の負極とグランド間の抵抗値は極めて小さいものとなる。電流検出部１５の出力には最大電流値をホールドする電流ピークホールド回路１６が接続されている。

抵抗器１３にはそれと並列にオンオフ回路１７が接続され、さらに、オンオフ回路１７と並列に電圧ピークホールド回路１９が接続されている。なお、オンオフ回路１７はオン、オフの２つの状態を有するものであればよく、本実施の形態１ではカソード側が直流阻止用コンデンサ１１と抵抗器１３の接続点に接続されたダイオードによる構成とした。

電流ピークホールド回路１６、および電圧ピークホールド回路１９は制御部２１に接続されている。制御部２１は電流検出部１５の出力、および蓄電部１の正極とも接続されている。これにより、制御部２１は電流ピークホールド回路１６と電圧ピークホールド回路１９の出力、電流検出部１５の出力、および蓄電部１の電圧Ｖを取り込むとともに、電流ピークホールド回路１６と電圧ピークホールド回路１９に内蔵したリセットスイッチ２３を制御している。

次に、電圧ピークホールド回路１９の詳細構成について説明する。なお、電流ピークホールド回路１６の構成は電圧ピークホールド回路１９の構成と同じであるので、ここでは代表して電圧ピークホールド回路１９について説明する。

直流阻止用コンデンサ１１と抵抗器１３の接続点に接続された電圧ピークホールド回路１９の入力はオペアンプ２５、抵抗器２７を介してピークホールドコンデンサ２９の一端に接続されている。オペアンプ２５は、本実施の形態１において入力電圧Ｖａが正の時にピークホールドを行うので、バッファアンプとして動作する。また、ピークホールドコンデンサ２９の他端は電流検出部１５を介してグランドに接続されている。ピークホールドコンデンサ２９は電圧ピークホールド回路１９の入力電圧Ｖａの最大値をホールドするもので、具体的には最大電圧変化に応じた電荷を蓄えることで、ピークホールドコンデンサ２９の両端電圧がピークホールド電圧値ΔＶｐに比例した電圧値となる。この電圧値が制御部２１に取り込まれる。なお、迅速に最大のピークホールド電圧値ΔＶｐを検出するためにピークホールドコンデンサ２９は小容量のものを用いている。

また、ピークホールドコンデンサ２９がホールドする電圧値は現在の電圧値より大きい値しかホールドしないので、新たな時間間隔におけるピークホールドを行うためにはピークホールドコンデンサ２９の電圧値をリセットしなければならない。そこで、ピークホールドコンデンサ２９と並列に抵抗器３１を介してリセットスイッチ２３の一端が接続されている。なお、リセットスイッチ２３の他端もピークホールドコンデンサ２９と同様に電流検出部１５を介してグランドに接続されている。リセットスイッチ２３は前記したように制御部２１によりオンオフ制御されているので、制御部２１の指示により、任意のタイミングでリセットスイッチ２３をオンにしてピークホールドされた電圧値をリセットできる。具体的には、リセットスイッチ２３を一瞬オンにしてオフにすることで、ピークホールドにより蓄えられていた小容量のピークホールドコンデンサ２９の電荷が抵抗器３１を介して瞬時に放電される。その結果、ピークホールドコンデンサ２９の電圧値は０ボルト近傍となり、新たなピークホールド電圧値を取り込む準備ができる。

以上に説明した電圧ピークホールド回路１９はピークホールド電圧値ΔＶｐを検出しているが、電流ピークホールド回路１６は電流の最大値であるピークホールド電流値Ｉｐを検出して出力する。

次に、このような蓄電装置１０の、特に蓄電部１の内部抵抗値Ｒを求める動作について説明する。なお、図１の矢印で示すように、蓄電部１の正極から負極に向かって電流Ｉが流れる場合は電流Ｉの方向を正と定義する。従って、蓄電部１を充電する時は正の電流（＋Ｉ）が、放電する時は負の電流（−Ｉ）がそれぞれ流れることになる。

まず、図１の構成において、オンオフ回路１７の有効性を示すために、オンオフ回路１７がない場合、すなわち単純に電圧ピークホールド回路１９を設けた場合の動作から図２を用いて説明する。

この場合、まず時間ｔ０〜ｔ１は、まだ車両が起動していない状態であるとする。従って、蓄電部１には図２（ａ）に示すように電流が流れないのでＩ＝０のまま推移する。ゆえに、入力電圧Ｖａも図２（ｂ）に示すようにＶａ＝０のまま推移する。また、この時はまだピークホールドをして内部抵抗値Ｒを求めるタイミングではないので、図２（ｃ）に示すようにリセットスイッチ２３はオフのままである。

次に、時間ｔ１で車両を起動したとする。これにより、蓄電部１には図２（ａ）に示すように充電による正の電流＋Ｉが流れる。その結果、電圧Ｖは経時的に上昇していくが、この時は図１５の時間ｔ０に示したように内部抵抗値Ｒに応じた電圧上昇が起こるので、電圧Ｖの変化量を示す入力電圧Ｖａは図２（ｂ）に示すように時間ｔ１で急上昇する。その後、正の電流＋Ｉの安定に応じて電圧Ｖは時間ｔに対し一定の傾きに近づくように上昇するので、入力電圧Ｖａは経時的に小さくなっていく。この時点では図１５で説明した理由からピークホールド電圧値ΔＶｐを求めても誤差が大きい可能性があるため、図２（ｃ）に示すようにリセットスイッチ２３はオフのままとする。

次に、ここではハイブリッド車のように不安定な大電流の充放電が繰り返される用途であるので、短時間経過後の時間ｔ２で負荷９が大電流を消費したとする。これにより図２（ａ）に示すようにキャパシタユニット１０１から放電による負の電流−Ｉが供給されるが、それまでの瞬間に電圧Ｖは急激に下がるので、図２（ｂ）に示すように入力電圧Ｖａは負電圧となる。その後は負荷９にキャパシタユニット１０１から電流が供給されるので、電圧Ｖが上昇し入力電圧Ｖａも経時的に０に近づく。この時間ｔ２で、内部抵抗値Ｒを求めるために電圧ピークホールド回路１９、および電流ピークホールド回路１６をリセットしたとする。すなわち、図２（ｃ）に示すように、時間ｔ２でリセットスイッチ２３をオンにしてすぐオフにする。これにより電圧ピークホールド回路１９に内蔵されたピークホールドコンデンサ２９が放電するので、ピークホールドコンデンサ２９の両端電圧、すなわちピークホールド電圧値ΔＶｐがリセットされる。同様に電流ピークホールド回路１６においても、ピークホールド電流値Ｉｐがリセットされる。

その後、時間ｔ３で負荷９の電流消費が終了し、再び蓄電部１への充電が行われたとする。この時、図２（ａ）に示すように電流Ｉの向きは逆（充電方向）になり、電圧Ｖが上昇するので、図２（ｂ）のように入力電圧Ｖａは正となりキャパシタユニット１０１の内部抵抗値Ｒにより急激に上昇する。この電圧変化は時間ｔ３以降の入力電圧Ｖａより大きいので、ピークホールドコンデンサ２９にはピークホールド電圧値ΔＶｐとしてホールドされる。同様に時間ｔ３以降における最大電流値がピークホールド電流値Ｉｐとしてホールドされる。このピークホールド電圧値ΔＶｐ、およびピークホールド電流値Ｉｐは蓄電部１の内部抵抗値Ｒを反映した値であるので、時間ｔ３以降でピークホールド電圧値ΔＶｐとピークホールド電流値Ｉｐを制御部２１が読み込むことにより内部抵抗値ＲをＲ＝ΔＶｐ／Ｉｐの関係式から求めることができる。なお、時間ｔ３以降の動作は時間ｔ１以降の動作と同様であるので説明を省略する。

ここで問題となるのは、ピークホールド電圧値ΔＶｐの精度である。すなわち、図２（ｂ）に示すようにピークホールド電圧値ΔＶｐはグランド（０ボルト）からの電圧となるが、これはピークホールドコンデンサ２９の一端が電流検出部１５（その内部抵抗値は極めて小さい）を介してグランドに接続されているためである。しかし、内部抵抗値Ｒに比例した電圧変化幅は時間ｔ３における負電圧からの変化幅（ΔＶｐ＋ΔＶｅ）であるので、ΔＶｅの分が電圧誤差となる。電圧誤差ΔＶｅは電流の流れ方によって不安定に大きく変化するため、あらかじめ補正することができない。

従って、単に蓄電部１に電圧ピークホールド回路１９を設けた構成では正確にピークホールド電圧値ΔＶｐを求めることができないため、内部抵抗値Ｒの誤差が大きくなってしまう。ゆえに、オンオフ回路１７が必要となる。

そこで、オンオフ回路１７を設けた場合（図１）の構成における動作を以下に図３を用いて説明する。

まず、時間ｔ０から時間ｔ１は、まだ車両が起動していない状態であるとする。従って、蓄電部１には図３（ａ）に示すように電流が流れないのでＩ＝０のまま推移し、入力電圧Ｖａも図３（ｂ）に示すようにＶａ＝０のまま推移する。また、Ｖａ＝０であるので、オンオフ回路１７のカソード側は０ボルトとなり、一方、アノード側も電流検出部１５における蓄電部１の負極とグランド間の抵抗値が極めて小さいことから０ボルトとなるため、オンオフ回路１７は図３（ｃ）に示すようにオフの状態となる。すなわち、電流Ｉが０の時は、オンオフ回路１７はオフになるように制御される。さらに、この時はまだピークホールドをして内部抵抗値Ｒを求めるタイミングではないので、図３（ｄ）に示すようにリセットスイッチ２３はオフのままである。

次に、時間ｔ１で車両を起動したとする。これにより、蓄電部１には図３（ａ）に示すように充電のための正の電流＋Ｉが流れる。その結果、蓄電部１の電圧Ｖは経時的に上昇していくが、この時は図１５の時間ｔ０に示したように内部抵抗値Ｒに応じた電圧上昇が起こるので、電圧Ｖの変化量を示す入力電圧Ｖａは図３（ｂ）に示すように時間ｔ１で急上昇する。その後、正の電流＋Ｉの安定に応じて電圧Ｖは時間ｔに対し一定の傾きに近づくように上昇するので、入力電圧Ｖａは経時的に小さくなっていく。この時点ではオンオフ回路１７のカソード側電圧（＝Ｖａ＞０）はアノード側（＝０）より大きいので、オンオフ回路１７は図３（ｃ）に示すように依然オフのままである。また、図１５で説明した理由から起動直後の時間ｔ１でピークホールド電圧値ΔＶｐを求めても誤差が大きい可能性があるため、図３（ｄ）に示すように、リセットスイッチ２３はオフのままとする。

次に、ここではハイブリッド車のように不安定な大電流の充放電が繰り返される用途であるので、短時間経過後の時間ｔ２で負荷９が大電流を消費したとする。これにより図３（ａ）に示すように蓄電部１から放電による負の電流−Ｉが供給されるが、それまでの瞬間に電圧Ｖは急激に下がるので、図３（ｂ）に示すように入力電圧Ｖａは負電圧となる。この時、オンオフ回路１７はカソード側（＝Ｖａ）が負電圧なので、アノード側（＝０）の方が電圧が高くなり、図３（ｃ）に示すように自動的にオンになる。これにより、入力電圧Ｖａは図３（ｂ）に示すようにダイオードの電圧降下（≒０．７ボルト）分、アノード側より低い一定値の基準電圧ΔＶｄ（＝−０．７ボルト）となる。その後は負荷９に蓄電部１から電流が供給されるので、電圧Ｖが上昇するのであるが、入力電圧Ｖａはオンオフ回路１７がオンであるため、いくら電圧Ｖが変化しても入力電圧Ｖａは基準電圧ΔＶｄのまま推移する。この時間ｔ２で、制御部２１は内部抵抗値Ｒを求めるために電圧ピークホールド回路１９をリセットするよう制御したとする。すなわち、図３（ｄ）に示すように、時間ｔ２でリセットスイッチ２３をオンにしてすぐオフにする。これにより前記したようにピークホールドコンデンサ２９が放電され、これまでホールドされていたピークホールド電圧値ΔＶｐがリセットされると同時に、電流ピークホールド回路１６のピークホールド電流値Ｉｐもリセットされる。

その後、時間ｔ３で負荷９の電流消費が終了し、再び蓄電部１への充電が行われたとする。この時、図３（ａ）に示すように電流Ｉの向きは逆（充電方向）になり、電圧Ｖが上昇するので、図３（ｂ）のように入力電圧Ｖａは正となり蓄電部１の内部抵抗値Ｒにより急激に上昇する。この変化（＝ΔＶｐ）は時間ｔ３以降の入力電圧Ｖａより大きいので、ピークホールドコンデンサ２９にはピークホールド電圧値ΔＶｐがホールドされる。同様に、時間ｔ３以降における最大電流値がピークホールド電流値Ｉｐとしてホールドされる。このピークホールド電圧値ΔＶｐ、およびピークホールド電流値Ｉｐは蓄電部１の内部抵抗値Ｒを反映した値であるので、時間ｔ３以降でピークホールド電圧値ΔＶｐとピークホールド電流値Ｉｐを制御部２１が読み込むことにより内部抵抗値ＲをＲ＝ΔＶｐ／Ｉｐの関係式から求めることができる。なお、時間ｔ３以降の動作は時間ｔ１以降の動作と同様であるので説明を省略する。また、時間ｔ３におけるオンオフ回路１７の動作も時間ｔ１と同じであるので詳細な説明は省略するが、Ｖａ＞０となるので図３（ｃ）に示すように自動的にオフになる。

ここで、ピークホールド電圧値ΔＶｐは図２と同様にグランド（０ボルト）からの電圧となる。一方、内部抵抗値Ｒに比例した電圧変化幅は時間ｔ３における負電圧からの変化幅（ΔＶｐ＋ΔＶｄ）である。従って、基準電圧ΔＶｄの分が誤差となるが、前記したように基準電圧ΔＶｄはオンオフ回路１７を構成するダイオードの一定の電圧降下分に相当するので、基準電圧ΔＶｄは既知（＝−０．７ボルト）となる。ゆえに、ピークホールド電圧値ΔＶｐを測定することで、内部抵抗値Ｒに比例した電圧変化幅（ΔＶｐ＋ΔＶｄ）を正確に求められるので、高精度に内部抵抗値Ｒを求めることができる。

一方、容量値Ｃについては前記したように、任意の時間ｔにおける蓄電部１の電圧Ｖ１と、既定時間経過後の時間ｔ’における電圧Ｖ２の差ΔＶ（＝Ｖ２−Ｖ１）を求めるとともに、前記既定時間の間における電流変化の時間積分値∫Ｉｄｔを求め、Ｃ＝∫Ｉｄｔ／ΔＶより容量値Ｃを得ることができる。

このようにして得られた容量値Ｃと、高精度に求めた内部抵抗値Ｒを、あらかじめ求めた蓄電部１の劣化限界値とそれぞれ比較することによって蓄電部１の劣化を高精度に判定することができ、蓄電装置１０の高信頼性が得られる。

このような動作をまとめると、時間ｔ２の時点のように、電流Ｉの方向が負、または入力電圧Ｖａが負の場合はオンオフ回路１７がオンになり、時間ｔ３の時点のように、電流Ｉの方向が正、または入力電圧Ｖａが正の場合はオンオフ回路１７がオフになるよう制御することで得られた、電圧ピークホールド回路１９のピークホールド電圧値ΔＶｐから蓄電部１の内部抵抗値Ｒを高精度に求めることができる。なお、本実施の形態１ではオンオフ回路１７にダイオードを用いたので、前記オンオフ制御は自動的に行われるため、簡単な構成とすることができる。

以上の構成、動作により、蓄電部１の内部抵抗値Ｒを正確に求められるので、劣化判定精度が向上し、高信頼性が得られる蓄電装置を実現できた。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における蓄電装置のブロック回路図である。図５は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は蓄電部の充放電電流Ｉの経時変化図を、（ｂ）は、電圧ピークホールド回路の入力電圧Ｖａの経時変化図を、（ｃ）はオンオフ回路のオンオフのタイミングチャートを、（ｄ）はリセットスイッチのオンオフのタイミングチャートを、それぞれ示す。図６は、本発明の実施の形態２における蓄電装置の他のブロック回路図である。なお、図４において図１と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。

まず、図４の蓄電装置１０における図１との構成上の相違点を以下に示す。

１）オンオフ回路１７をリセットスイッチ２３と同様に外部信号によりオンオフ制御が可能な構成とした。

２）電流検出部１５の電流値における正負を判定し、その結果に応じてオンオフ回路１７にオンオフ信号を発信する判定回路３３を設けた。具体的には、判定回路３３は電流値が負であればオン信号を発信し、それ以外のときはオフ信号を発信する構成とした。

上記以外の構成は実施の形態１と同じである。

次に、このような蓄電装置１０の動作について、図５を用いて説明する。まず、時間ｔ０から時間ｔ２に至るまでは実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。

時間ｔ２に至り、負荷９が大電流を消費すると、図５（ａ）に示すように蓄電部１から放電による負の電流−Ｉが供給されるが、それまでの瞬間に電圧Ｖは急激に下がるので、図５（ｂ）に示すように入力電圧Ｖａは負電圧となる。この時、判定回路３３は電流検出部１５からの電流値出力が負であると判定するので、直ちにオン信号をオンオフ回路１７に発信する。これを受け、オンオフ回路１７は図５（ｃ）に示すようにオンになる。

オンオフ回路１７は実施の形態１で用いたダイオードではないので電圧降下が起こらず、オンになるとほぼ導通状態となる。従って、オンオフ回路１７がオンになると、入力電圧Ｖａは内部抵抗値が極めて小さい電流検出部１５を介してグランドに接続されることになるので、Ｖａ＝０となる。これらのことから、図５（ｂ）に示すように、時間ｔ２で入力電圧Ｖａは判定回路３３によりオンオフ回路１７がオンになるまでの一瞬、負になるが、オンになった後はいくら電圧Ｖが変化しても入力電圧Ｖａは基準電圧０ボルトのまま推移する。この時間ｔ２で、図５（ｄ）に示すようにリセットスイッチ２３をオンにしてすぐオフにすることで、これまで蓄えられていたピークホールドコンデンサ２９の電荷を放電する。

その後、時間ｔ３で負荷９の電流消費が終了し、再び蓄電部１への充電が行われたとする。この時、図５（ａ）に示すように電流Ｉの向きは逆（充電方向）になり、電圧Ｖが上昇するので、図５（ｂ）のように入力電圧Ｖａは正となり蓄電部１の内部抵抗値Ｒにより急激に上昇する。この際の電流Ｉは正になるので、判定回路３３は直ちにオフ信号をオンオフ回路１７に発信し、図５（ｃ）に示すようにオンオフ回路１７をオフにする。これにより、ピークホールドコンデンサ２９には入力電圧Ｖａの最大値がホールドされるが、時間ｔ３における入力電圧Ｖａの急激な変化（＝ΔＶｐ）は時間ｔ３以降の入力電圧Ｖａより大きいので、このピークホールド電圧値ΔＶｐがホールドされる。

この時のピークホールド電圧値ΔＶｐは従来と同様にグランド（０ボルト）からの電圧となるが、時間ｔ２から時間ｔ３でＶａ＝０（基準電圧）であったので、ピークホールド電圧値ΔＶｐは基準電圧からの電圧変化幅としてホールドできる。従って、ピークホールド電圧値ΔＶｐには従来のような電圧誤差ΔＶｅが発生しない。また、実施の形態１のようにダイオードの電圧降下による一定の基準電圧ΔＶｄを加える必要もない。すなわち、本実施の形態２によれば、時間ｔ３で求めたピークホールド電圧値ΔＶｐそのものが正確に蓄電部１の内部抵抗値Ｒを反映した値となる。従って、時間ｔ３以降でピークホールド電圧値ΔＶｐ、および電流ピークホールド回路１６で得られたピークホールド電流値Ｉｐを制御部２１が読み込むことにより、電流Ｉが不安定に大きく変化しても正確なピークホールド電圧値ΔＶｐが求められ、その結果、内部抵抗値Ｒを正確に求めることができる。なお、容量値Ｃは実施の形態１と同様に求められる。ゆえに、容量値Ｃと正確な内部抵抗値Ｒから劣化判定精度が向上し、蓄電装置１０の高信頼性が得られる。なお、時間ｔ３以降の動作は時間ｔ１以降の動作と同じであるので説明を省略する。

なお、実施の形態１は判定回路３３がない上、オンオフ制御が自動的に行われるため、簡単な構成とすることができるが、基準電圧ΔＶｄはダイオードの温度特性等により若干変動するため、基準電圧ΔＶｄが常に一定値とならず、僅かながら誤差を有する。一方、本実施の形態２ではダイオードを用いないので、基準電圧ΔＶｄの誤差の影響がない分、より正確に内部抵抗値Ｒを求めることができるが、判定回路３３が必要なため若干複雑な構成となる。従って、用途に応じて、構成の簡易化を優先するか、精度を優先するかを適宜判断し、最適な蓄電装置１０の構成を用いればよい。

また、本実施の形態２では蓄電部１に流れる電流Ｉの正負によってオンオフ回路１７をオンオフ制御する構成としたが、これは直流阻止用コンデンサ１１と抵抗器１３の接続点の電圧値、すなわち電圧ピークホールド回路１９の入力電圧Ｖａにおける正負によってオンオフ回路１７をオンオフ制御してもよい。この場合のブロック回路図を図６に示す。なお、図６において、図４と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。すなわち、図６の構成の特徴は入力電圧Ｖａを判定回路３３にも入力した点である。これにより、判定回路３３は入力電圧Ｖａが負であればオン信号を発信してオンオフ回路１７をオンにし、それ以外の場合はオフにする制御を行う。

このような構成としても、動作は図５と全く同じになる。すなわち、時間ｔ２で図４の構成では電流Ｉが負になれば判定回路３３は直ちにオンオフ回路１７をオンにしていたが、図６の構成では入力電圧Ｖａが負になった瞬間に判定回路３３は直ちにオンオフ回路１７をオンにする。また、時間ｔ３で図４の構成では電流Ｉが正になれば判定回路３３はオンオフ回路１７をオフにしていたが、図６の構成では入力電圧Ｖａが正になれば判定回路３３はオンオフ回路１７をオフにする。従って、結果的には図６の構成であっても図４と動作が同じになるので、図４の構成と同様に内部抵抗値Ｒを正確に求めることができる。このため、図４と図６のいずれの構成を用いてもよい。

以上の構成、動作により、蓄電部１の内部抵抗値Ｒをさらに正確に求められるので、劣化判定精度が向上し、高信頼性が得られる蓄電装置を実現できた。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における蓄電装置のブロック回路図である。なお、図７において図１と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。

まず、図７の蓄電装置１０における図１との構成上の相違点を以下に示す。

１）オンオフ回路１７をリセットスイッチ２３と同様に外部信号によりオンオフ制御が可能な構成とした。

２）オンオフ回路１７のオンオフ制御は制御部２１により行う構成とした。そのために、制御部２１には電流検出部１５の電流値、または直流阻止用コンデンサ１１と抵抗器１３の接続点の電圧値が入力される構成とし、制御部２１のソフトウエアにより電流値、または電圧値の正負を判断してオンオフ信号を発信するようにした。

上記以外の構成は実施の形態１と同じである。なお、図７の構成では図１で元々接続されていた電流検出部１５から得られる電流Ｉの正負により制御部２１がオンオフ信号を発信する構成を示しているが、直流阻止用コンデンサ１１と抵抗器１３の接続点の電圧値、すなわち電圧ピークホールド回路１９の入力電圧Ｖａの正負により制御部２１がオンオフ信号を発信する構成としてもよい。この場合は図７の太点線で示したように、直流阻止用コンデンサ１１と抵抗器１３の接続点を制御部２１と接続する配線を追加すればよい。この場合、制御部２１のソフトウエアは電流Ｉの正負判定を行う部分を入力電圧Ｖａの正負判定とするように変更する必要がある。

次に、このような蓄電装置１０の動作についてであるが、本実施の形態３は実施の形態２における判定回路３３の動作を制御部２１でソフトウエアにより実現しているので、具体的な動作は図５と全く同じになる。従って、ピークホールド電圧値ΔＶｐも正確な値となるので、実施の形態２と同じ効果が得られる。

なお、本実施の形態３は実施の形態２に比べ判定回路３３が不要となるので、その分、簡単な構成で正確なピークホールド電圧値ΔＶｐを得ることができる。

以上の構成、動作により、蓄電部１の内部抵抗値Ｒを簡単な構成で正確に求められるので、劣化判定精度が向上し、高信頼性が得られる蓄電装置を実現できた。

（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４における蓄電装置のブロック回路図である。図９は、本発明の実施の形態４における蓄電装置の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は蓄電部の充放電電流Ｉの経時変化図を、（ｂ）は電圧ボトムホールド回路の入力電圧Ｖａの経時変化図を、（ｃ）はオンオフ回路のオンオフのタイミングチャートを、（ｄ）はリセットスイッチのオンオフのタイミングチャートを、それぞれ示す。

図８において、図１と同じ構成要素については同じ番号を付して、詳細な説明を省略する。すなわち、実施の形態１の構成に対する本実施の形態４の構成上の特徴は、以下の点である。

１）電圧ピークホールド回路１９に替わって、入力電圧Ｖａの最小電圧値との電圧変化幅を求める電圧ボトムホールド回路４０を用いた。

２）これに伴って、入力電圧Ｖａが負の時にボトムホールドを行うので、オペアンプ２５は図８に示すように、周辺に３個の抵抗器４１を接続した差動増幅器として動作するようにした。

３）ピークホールドコンデンサ２９に替わって、ボトムホールドコンデンサ４３を用いた。但し、その容量値や接続位置はピークホールドコンデンサ２９と全く同じである。

４）電流ピークホールド回路１６に替わって、電流検出部１５の電流値の絶対値における最大値を求める電流ボトムホールド回路４５を用いた。なお、電流ボトムホールド回路４５の構成は電圧ボトムホールド回路４０の構成と同じである。

５）ダイオードからなるオンオフ回路１７は、アノード側を直流阻止用コンデンサ１１と抵抗器１３の接続点に接続した。

上記以外の構成は図１の構成と同じである。

ここで、電流ピークホールド回路１６と電流ボトムホールド回路４５が求める値について説明する。実施の形態１〜３では図３や図５から明らかなように電流値が正になった時、すなわち蓄電部１の充電時において、内部抵抗値Ｒを求めている。従って、電流ピークホールド回路１６は電流検出部１５の電流出力の最大値を求めていた。

一方、本実施の形態４では、後述する図９から明らかなように電流値が負になった時、すなわち蓄電部１の放電時において、内部抵抗値Ｒを求めることになる。従って、電流ボトムホールド回路４５は電流検出部１５の電流出力が負になるので、電流出力の絶対値の最大値を求めている。

次に、本実施の形態４における蓄電装置１０の動作について説明する。

本実施の形態４の蓄電装置１０の動作は、実施の形態１の動作に対し次のような違いがある。実施の形態１では入力電圧Ｖａの最大電圧上昇幅をピークホールド電圧値ΔＶｐとして求めるとともに、最大電流値をピークホールド電流値Ｉｐとして求め、これらの値から内部抵抗値Ｒを得ていた。一方、本実施の形態４では入力電圧Ｖａの最大電圧降下幅をボトムホールド電圧値ΔＶｂとして求めるとともに、電流値の絶対値における最大値をボトムホールド電流値Ｉｂとして求め、これらの値から内部抵抗値Ｒを得ている。従って、内部抵抗値Ｒをピークホールド電圧値ΔＶｐ、およびピークホールド電流値Ｉｐから得るのか、ボトムホールド電圧値ΔＶｂ、およびボトムホールド電流値Ｉｂから得るのかの違いがある。

ここでは、ボトムホールド電圧値ΔＶｂ、およびボトムホールド電流値Ｉｂから内部抵抗値Ｒを得る動作の具体例を図９により説明する。なお、ここでも図１と同様に、蓄電部１の正極から負極に向かって電流Ｉが流れる場合は電流Ｉの方向を正と定義する。従って、蓄電部１を充電する時は正の電流（＋Ｉ）が、放電する時は負の電流（−Ｉ）がそれぞれ流れることになる。

まず、図９において、時間ｔ０から時間ｔ１は、まだ車両が起動していない状態であるとする。この期間は実施の形態１と同じであるので説明を省略する。

次に、時間ｔ１で車両を起動したとする。これにより、蓄電部１には図９（ａ）に示すように充電のための正の電流＋Ｉが流れる。その結果、蓄電部１の電圧Ｖは経時的に上昇していくが、この時は図１５の時間ｔ０に示したように内部抵抗値Ｒに応じた電圧上昇が起こるので、電圧Ｖの変化量を示す入力電圧Ｖａは図９（ｂ）に示すように時間ｔ１で急上昇する。この時、入力電圧Ｖａはオンオフ回路１７のアノード側にも印加される。従って、アノード側電圧がカソード側電圧（≒０ボルト）より高くなるので、図９（ｃ）に示すように時間ｔ１でオンオフ回路１７がオンになる。その結果、オンオフ回路１７のアノード側はオンオフ回路１７と電流検出部１５を介してグランドに接続されることになるので、入力電圧Ｖａは一定値になる。但し、オンオフ回路１７はダイオードであるので、その電圧降下分（＝基準電圧ΔＶｄ＝０．７ボルト）はアノード側電圧が高くなる。従って、カソード側電圧は０ボルトであるので、入力電圧Ｖａは一定の基準電圧ΔＶｄ（＝０．７ボルト）になる。これにより、電流Ｉが正、または入力電圧Ｖａが正になると、蓄電部１の電圧Ｖがいくら変化しても入力電圧Ｖａは一定の基準電圧ΔＶｄとなる。従って、この時間ｔ１で図９（ｄ）に示すようにリセットスイッチ２３を一瞬オンにしてボトムホールドコンデンサ４３の電荷を放電しておく。

次に、ここではハイブリッド車のように不安定な大電流の充放電が繰り返される用途であるので、短時間経過後の時間ｔ２で負荷９が大電流を消費したとする。これにより図９（ａ）に示すように蓄電部１から放電による負の電流−Ｉが供給されるが、それまでの瞬間に電圧Ｖは急激に下がるので、図９（ｂ）に示すように入力電圧Ｖａは負電圧となる。この時、オンオフ回路１７はアノード側（＝Ｖａ）が負電圧なので、カソード側（＝０ボルト）の方が電圧が高くなり、図９（ｃ）に示すように自動的にオフになる。これにより、入力電圧Ｖａは図９（ｂ）に示すように蓄電部１の内部抵抗値Ｒに応じて急激に降下する。この変化（＝ΔＶｂ）は時間ｔ２以降の入力電圧Ｖａの絶対値より大きいので、ボトムホールドコンデンサ４３にはボトムホールド電圧値ΔＶｂがホールドされる。同様に、時間ｔ３以降における電流値の絶対値における最大値がボトムホールド電流値Ｉｂとしてホールドされる。このボトムホールド電圧値ΔＶｂ、およびボトムホールド電流値Ｉｂは蓄電部１の内部抵抗値Ｒを反映した値であるので、時間ｔ２以降でボトムホールド電圧値ΔＶｂとボトムホールド電流値Ｉｂを制御部２１が読み込むことにより後述するように内部抵抗値Ｒを求めることができる。

その後、負の電流−Ｉの安定に応じて電圧Ｖは時間ｔに対し一定の傾きに近づくように降下するので、入力電圧Ｖａは経時的に大きくなっていく。この時点ではオンオフ回路１７のアノード側電圧（＝Ｖａ＜０）はカソード側（＝０）より小さいので、オンオフ回路１７は図９（ｃ）に示すように依然オフのままである。

次に、時間ｔ３で負荷９の電流消費が終了し、再び蓄電部１への充電が行われたとする。この時、図９（ａ）に示すように電流Ｉの向きは逆（充電方向）になり、電圧Ｖが上昇するので、図９（ｂ）のように入力電圧Ｖａは正となり蓄電部１の内部抵抗値Ｒにより急激に上昇する。しかし、時間ｔ１で説明したようにオンオフ回路１７がオンになるので、時間ｔ３以降は電流Ｉが正である限り、入力電圧Ｖａは基準電圧ΔＶｄで一定になる。この時、次の蓄電部１の負荷９への放電時に再度内部抵抗値Ｒを求める場合はリセットスイッチ２３を一瞬オンにすればよいし、それほど多頻度に求める必要がない場合はリセットスイッチ２３をオフのままにすればよい。なお、時間ｔ３以降の動作は時間ｔ１以降の動作と同じであるので、以後の説明は省略する。

ここで、内部抵抗値Ｒを高精度に求めるために次のようにしている。ボトムホールド電圧値ΔＶｂは従来と同様にグランド（０ボルト）からの電圧となる。一方、内部抵抗値Ｒに比例した電圧変化幅は時間ｔ２における正電圧からの変化幅（ΔＶｂ＋ΔＶｄ）である。従って、基準電圧ΔＶｄの分が誤差となるが、前記したように基準電圧ΔＶｄはオンオフ回路１７を構成するダイオードの一定の電圧降下分に相当するので、基準電圧ΔＶｄは既知（＝０．７ボルト）となる。ゆえに、ボトムホールド電圧値ΔＶｂを測定することで、内部抵抗値Ｒに比例した電圧変化幅（ΔＶｂ＋ΔＶｄ）を正確に求められるので、高精度に内部抵抗値Ｒを求めることができる。

一方、容量値Ｃについては実施の形態１と同様にして求められる。

このようにして得られた容量値Ｃと、高精度に求めた内部抵抗値Ｒを、あらかじめ求めた蓄電部１の劣化限界値とそれぞれ比較することによって蓄電部１の劣化を高精度に判定することができ、蓄電装置１０の高信頼性が得られる。

このような動作をまとめると、時間ｔ１の時点のように、電流Ｉの方向が正、または入力電圧Ｖａが正の場合はオンオフ回路１７がオンになり、時間ｔ２の時点のように、電流Ｉの方向が負、または入力電圧Ｖａが負の場合はオンオフ回路１７がオンになるよう制御することで得られた、電圧ボトムホールド回路４０のボトムホールド電圧値ΔＶｂから蓄電部１の内部抵抗値Ｒを高精度に求めることができる。なお、本実施の形態４ではオンオフ回路１７にダイオードを用いたので、前記オンオフ制御は自動的に行われるため、簡単な構成とすることができる。

以上の構成、動作により、蓄電部１の内部抵抗値Ｒを正確に求められるので、劣化判定精度が向上し、高信頼性が得られる蓄電装置を実現できた。

（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５における蓄電装置のブロック回路図である。図１１は、本発明の実施の形態５における蓄電装置の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は蓄電部の充放電電流Ｉの経時変化図を、（ｂ）は、電圧ボトムホールド回路の入力電圧Ｖａの経時変化図を、（ｃ）はオンオフ回路のオンオフのタイミングチャートを、（ｄ）はリセットスイッチのオンオフのタイミングチャートを、それぞれ示す。図１２は、本発明の実施の形態５における蓄電装置の他のブロック回路図である。

なお、図１０において図４と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。すなわち、本実施の形態５の構成上の特徴は、実施の形態２の蓄電装置１０における電圧ピークホールド回路１９と電流ピークホールド回路１６を、実施の形態４の電圧ボトムホールド回路４０と電流ボトムホールド回路４５にそれぞれ置き換えた点である。電圧ボトムホールド回路４０と電流ボトムホールド回路４５の構成は図８と同様である。

次に、このような蓄電装置１０の動作について、図１１を用いて説明する。まず、時間ｔ０から時間ｔ１に至るまでは実施の形態４と同じであるので、説明を省略する。

時間ｔ１で車両を起動すると、蓄電部１には図１１（ａ）に示すように充電のための正の電流＋Ｉが流れる。その結果、蓄電部１の電圧Ｖは経時的に上昇していくが、この時は図１５の時間ｔ０に示したように内部抵抗値Ｒに応じた電圧上昇が起こるので、電圧Ｖの変化量を示す入力電圧Ｖａは図１１（ｂ）に示すように時間ｔ１で急上昇する。しかし、判定回路３３は電流検出部１５で検出された蓄電部１の電流Ｉが正の場合はオンオフ回路１７をオンにする動作を行う。従って、オンオフ回路１７は図１１（ｃ）に示すように時間ｔ１でオンになる。これにより、入力電圧Ｖａはほとんど内部抵抗値が０のオンオフ回路１７と電流検出部１５を介してグランドに接続されることになるので、入力電圧Ｖａは時間ｔ１で直ちに基準電圧である０ボルトになる。従って、図１１（ｂ）に示すように、入力電圧Ｖａはオンオフ回路１７がオンになるまでの一瞬だけ急上昇した後、すぐに０ボルトに戻る。その後は、いくら電圧Ｖが変化しても入力電圧Ｖａは基準電圧０ボルトのまま推移する。この時間ｔ１で、図１１（ｄ）に示すようにリセットスイッチ２３をオンにしてすぐオフにすることで、これまで蓄えられていたボトムホールドコンデンサ４３の電荷を放電する。

次に、時間ｔ２で負荷９が大電流を消費すると、図１１（ａ）に示すように蓄電部１から放電による負の電流−Ｉが供給されるが、それまでの瞬間に電圧Ｖは急激に下がるので、図１１（ｂ）に示すように入力電圧Ｖａは負電圧となる。この時、判定回路３３は電流検出部１５からの電流値出力が負であると判定するので、直ちにオフ信号をオンオフ回路１７に発信する。これを受け、オンオフ回路１７は図１１（ｃ）に示すようにオフになる。これにより、ボトムホールドコンデンサ４３には入力電圧Ｖａの最大変化値がホールドされるが、時間ｔ２における入力電圧Ｖａの急激な変化（＝ΔＶｂ）は時間ｔ２以降の入力電圧Ｖａの絶対値より大きいので、このボトムホールド電圧値ΔＶｂがホールドされる。

この時のボトムホールド電圧値ΔＶｂは従来と同様にグランド（０ボルト）からの電圧となるが、時間ｔ１から時間ｔ２でＶａ＝０（基準電圧）であったので、ボトムホールド電圧値ΔＶｂは基準電圧からの電圧変化幅としてホールドできる。従って、ボトムホールド電圧値ΔＶｂには従来のような電圧誤差ΔＶｅが発生しない。また、実施の形態４のようにダイオードの電圧降下による一定の基準電圧ΔＶｄを加える必要もない。すなわち、本実施の形態５によれば、時間ｔ２で求めたボトムホールド電圧値ΔＶｂそのものが正確に蓄電部１の内部抵抗値Ｒを反映した値となる。従って、時間ｔ２以降でボトムホールド電圧値ΔＶｂ、および電流ボトムホールド回路４５で得られたボトムホールド電流値Ｉｂを制御部２１が読み込むことにより、電流Ｉが不安定に大きく変化しても正確なボトムホールド電圧値ΔＶｂが求められ、その結果、内部抵抗値Ｒを正確に得ることができる。なお、容量値Ｃは実施の形態１と同様に求められる。ゆえに、容量値Ｃと正確な内部抵抗値Ｒから劣化判定精度が向上し、蓄電装置１０の高信頼性が得られる。

その後、時間ｔ３で負荷９の電流消費が終了し、再び蓄電部１への充電が行われたとする。この時は、図１１（ａ）に示すように電流Ｉの向きは逆（充電方向）になり電圧Ｖが上昇するので、図１１（ｂ）のように入力電圧Ｖａは正となり一瞬上昇するが、時間ｔ１と同様に、電流Ｉが正のため判定回路３３が直ちにオン信号をオンオフ回路１７に発信し、図１１（ｃ）に示すようにオンオフ回路１７がオンになる。従って、入力電圧Ｖａは０ボルトとなり、以後、電流Ｉが正の間は０ボルトを維持する。時間ｔ３以降の動作は時間ｔ１以降の動作と同じであるので説明を省略する。

なお、本実施の形態５は実施の形態２と同様に、オンオフ回路１７としてダイオードを用いないので、基準電圧ΔＶｄの誤差の影響がない分、より正確に内部抵抗値Ｒを求めることができる。

また、本実施の形態５では蓄電部１に流れる電流Ｉの正負によってオンオフ回路１７をオンオフ制御する構成としたが、これは直流阻止用コンデンサ１１と抵抗器１３の接続点の電圧値、すなわち電圧ボトムホールド回路４０の入力電圧Ｖａにおける正負によってオンオフ回路１７をオンオフ制御してもよい。この場合のブロック回路図を図１２に示す。図１２の構成は、図６の構成において電圧ピークホールド回路１９を電圧ボトムホールド回路４０に、電流ピークホールド回路１６を電流ボトムホールド回路４５に、それぞれ置き換えたものである。従って、図１２の構成では、判定回路３３は入力電圧Ｖａが正であればオン信号を発信してオンオフ回路１７をオンにし、それ以外の場合はオフにする制御を行う。

このような構成としても、動作は図１１と全く同じになる。すなわち、時間ｔ１で図１０の構成では電流Ｉが正になれば判定回路３３は直ちにオンオフ回路１７をオンにしていたが、図１２の構成では入力電圧Ｖａが正になった瞬間に判定回路３３は直ちにオンオフ回路１７をオンにする。また、時間ｔ２で図１０の構成では電流Ｉが負になれば判定回路３３はオンオフ回路１７をオフにしていたが、図１２の構成では入力電圧Ｖａが負になれば判定回路３３はオンオフ回路１７をオフにする。従って、結果的には図１２の構成であっても図１０と動作が同じになるので、内部抵抗値Ｒを正確に求めることができる。このため、図１０と図１２のいずれの構成を用いてもよい。

以上の構成、動作により、蓄電部１の内部抵抗値Ｒをさらに正確に求められるので、劣化判定精度が向上し、高信頼性が得られる蓄電装置を実現できた。

（実施の形態６）
図１３は、本発明の実施の形態６における蓄電装置のブロック回路図である。なお、図１３において図８と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。すなわち、本実施の形態６の構成上の特徴は、実施の形態３の蓄電装置１０における電圧ピークホールド回路１９と電流ピークホールド回路１６を、実施の形態４の電圧ボトムホールド回路４０と電流ボトムホールド回路４５にそれぞれ置き換えた点である。電圧ボトムホールド回路４０と電流ボトムホールド回路４５の構成は図８と同様である。なお、図１３の構成では図８で元々接続されていた電流検出部１５から得られる電流Ｉの正負を制御部２１のソフトウエアにより判断してオンオフ信号を発信する構成を示しているが、直流阻止用コンデンサ１１と抵抗器１３の接続点の電圧値、すなわち電圧ボトムホールド回路４０の入力電圧Ｖａの正負を制御部２１のソフトウエアにより判断してオンオフ信号を発信する構成としてもよい。この場合は図１３の太点線で示したように、直流阻止用コンデンサ１１と抵抗器１３の接続点を制御部２１と接続する配線を追加すればよい。

次に、このような蓄電装置１０の動作についてであるが、本実施の形態６は実施の形態５における判定回路３３の動作を制御部２１でソフトウエアにより実現しているので、具体的な動作は図１１と全く同じになる。従って、ボトムホールド電圧値ΔＶｂも正確な値となるので、実施の形態５と同じ効果が得られる。

なお、本実施の形態６は実施の形態５に比べ判定回路３３が不要となるので、その分、簡単な構成で正確なボトムホールド電圧値ΔＶｂを得ることができる。

以上の構成、動作により、蓄電部１の内部抵抗値Ｒを簡単な構成で正確に求められるので、劣化判定精度が向上し、高信頼性が得られる蓄電装置を実現できた。

なお、実施の形態１〜３で述べたピークホールド電圧値ΔＶｐとピークホールド電流値Ｉｐから内部抵抗値Ｒを求める方法は、蓄電部１に充電を行う場合に求めることになり、実施の形態４〜６で述べたボトムホールド電圧値ΔＶｂとボトムホールド電流値Ｉｂから内部抵抗値Ｒを求める方法は、蓄電部１から放電する場合に求めることになる。従って、どちらの方法で内部抵抗値Ｒを求めても同じ結果となる。

また、実施の形態１〜６では蓄電部１を直列に複数個接続した構成例を示しているが、これに限らず負荷９が要求する電力仕様に応じて並列や直並列接続としてもよいし、蓄電部１を単数の蓄電素子で構成してもよい。なお、蓄電部１が複数ある場合は各蓄電部１にピークホールド回路やボトムホールド回路を接続してもよい。

また、実施の形態１〜６では蓄電装置をハイブリッド車に適用した場合について述べたが、それに限らずアイドリングストップ、電動パワーステアリング、電動ターボ、電気的な油圧制御による車両制動等の各システムにおける車両用補助電源や、車両用に限らず一般の非常用バックアップ電源等にも適用可能である。

本発明にかかる蓄電装置は劣化判定精度が向上し、高信頼性が得られるので、特に車両用の補助電源や非常用バックアップ電源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オンオフ回路がない場合の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）蓄電部の充放電電流Ｉの経時変化図、（ｂ）電圧ピークホールド回路の入力電圧Ｖａの経時変化図、（ｃ）リセットスイッチのオンオフのタイミングチャート 本発明の実施の形態１における蓄電装置の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）蓄電部の充放電電流Ｉの経時変化図、（ｂ）電圧ピークホールド回路の入力電圧Ｖａの経時変化図、（ｃ）オンオフ回路のオンオフのタイミングチャート、（ｄ）リセットスイッチのオンオフのタイミングチャート 本発明の実施の形態２における蓄電装置のブロック回路図 本発明の実施の形態２における蓄電装置の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）蓄電部の充放電電流Ｉの経時変化図、（ｂ）電圧ピークホールド回路の入力電圧Ｖａの経時変化図、（ｃ）オンオフ回路のオンオフのタイミングチャート、（ｄ）リセットスイッチのオンオフのタイミングチャート 本発明の実施の形態２における蓄電装置の他のブロック回路図 本発明の実施の形態３における蓄電装置のブロック回路図 本発明の実施の形態４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４における蓄電装置の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）蓄電部の充放電電流Ｉの経時変化図、（ｂ）電圧ボトムホールド回路の入力電圧Ｖａの経時変化図、（ｃ）オンオフ回路のオンオフのタイミングチャート、（ｄ）リセットスイッチのオンオフのタイミングチャート 本発明の実施の形態５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５における蓄電装置の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）蓄電部の充放電電流Ｉの経時変化図、（ｂ）電圧ボトムホールド回路の入力電圧Ｖａの経時変化図、（ｃ）オンオフ回路のオンオフのタイミングチャート、（ｄ）リセットスイッチのオンオフのタイミングチャート 本発明の実施の形態５における蓄電装置の他のブロック回路図 本発明の実施の形態６における蓄電装置のブロック回路図 従来の蓄電装置のブロック回路図 従来の蓄電装置の充電時におけるキャパシタユニット電圧の経時変化特性図

符号の説明

１ 蓄電部
１０ 蓄電装置
１１ 直流阻止用コンデンサ
１３ 抵抗器
１５ 電流検出部
１６ 電流ピークホールド回路
１７ オンオフ回路
１９ 電圧ピークホールド回路
２１ 制御部
３３ 判定回路
４０ 電圧ボトムホールド回路
４５ 電流ボトムホールド回路

Claims (6)

1. 電力を蓄える蓄電部と、
   前記蓄電部の電流を検出する電流検出部と、
   前記蓄電部の正極側に接続した直流阻止用コンデンサ、および前記直流阻止用コンデンサと直列に接続され前記蓄電部の負極側に接続した抵抗器と、
   前記抵抗器と並列に接続したオンオフ回路、および電圧ピークホールド回路と、
   前記電流検出部に接続した電流ピークホールド回路と、
   前記電圧ピークホールド回路、前記電流ピークホールド回路、および前記電流検出部を制御する制御部を備え、
   前記蓄電部の正極から負極に向かって流れる電流の方向を正とした時に、
   前記電流の方向が負、または前記直流阻止用コンデンサと前記抵抗器の接続点の電圧（Ｖａ）が負の場合は前記オンオフ回路をオンにし、
   前記電流の方向が正、または前記直流阻止用コンデンサと前記抵抗器の接続点の電圧（Ｖａ）が正の場合は前記オンオフ回路をオフになるよう制御し、
   この制御により得られた前記電圧ピークホールド回路のピークホールド電圧値、および前記電流ピークホールド回路のピークホールド電流値から前記蓄電部の内部抵抗値を求めるようにした蓄電装置。
2. オンオフ回路は、直流阻止用コンデンサと抵抗器の接続点にカソード側を接続したダイオードである請求項１に記載の蓄電装置。
3. 電力を蓄える蓄電部と、
   前記蓄電部の電流を検出する電流検出部と、
   前記蓄電部の正極側に接続した直流阻止用コンデンサ、および前記直流阻止用コンデンサと直列に接続され前記蓄電部の負極側に接続した抵抗器と、
   前記抵抗器と並列に接続したオンオフ回路、および電圧ボトムホールド回路と、
   前記電流検出部に接続した電流ボトムホールド回路と、
   前記電圧ボトムホールド回路、前記電流ボトムホールド回路、および前記電流検出部を制御する制御部を備え、
   前記蓄電部の正極から負極に向かって流れる電流の方向を正とした時に、
   前記電流の方向が正、または前記直流阻止用コンデンサと前記抵抗器の接続点の電圧（Ｖａ）が正の場合は前記オンオフ回路をオンにし、
   前記電流の方向が負、または前記直流阻止用コンデンサと前記抵抗器の接続点の電圧（Ｖａ）が負の場合は前記オンオフ回路をオフになるよう制御し、
   この制御により得られた前記電圧ボトムホールド回路のボトムホールド電圧値、および前記電流ボトムホールド回路のボトムホールド電流値から前記蓄電部の内部抵抗値を求めるようにした蓄電装置。
4. オンオフ回路は、直流阻止用コンデンサと抵抗器の接続点にアノード側を接続したダイオードである請求項３に記載の蓄電装置。
5. オンオフ回路は外部信号によりオンオフ制御が可能な構成を有し、電流検出部の電流値、または直流阻止用コンデンサと抵抗器の接続点の電圧値（Ｖａ）における正負を判定する判定回路がオンオフ信号を発信することで、前記オンオフ回路をオンオフ制御するようにした請求項１、または３に記載の蓄電装置。
6. オンオフ回路は外部信号によりオンオフ制御が可能な構成を有し、電流検出部の電流値、または直流阻止用コンデンサと抵抗器の接続点の電圧値（Ｖａ）が制御部に入力され、前記制御部は前記電流値、または前記電圧値の正負を判断してオンオフ信号を発信することで、前記オンオフ回路のオンオフ制御を行うようにした請求項１、または３に記載の蓄電装置。

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