JP5463604B2

JP5463604B2 - 高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置及び方法

Info

Publication number: JP5463604B2
Application number: JP2013501175A
Authority: JP
Inventors: リ，デーキョ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-12-08
Also published as: CA2794476C; AU2010350279A1; AU2010350279B2; CN102918743A; RU2012137171A; WO2011122756A1; US20130015701A1; JP2013521757A; RU2521589C1; EP2555373A1; BR112012024847A2; US9184621B2; CA2794476A1; KR100973142B1; EP2555373A4; CN102918743B

Description

本発明は高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置及び方法に関するものである。

最近の自動車は部品と電子制御ユニット（ＥＣＵ）のソフトウェア制御技術の発達によって完全燃焼に近い程、エンジンの性能が非常に優れているが、動力伝達の非効率性とＥＣＵの安定した作用に影響を与える効率性向上などは、まだ技術的開発が必要であるのが現状である。

今後の課題として、車両の走行時運転状況によってエンジンの出力を適切に用いて燃費とエンジンの性能を向上できる技術的方法及び機械的改善などがあり、これに一層力を注ぐ必要がある。

一例として、急アクセル、急発進、急ブレーキを避け、定速走行などの正しい運転習慣を目指すエコドライブを通じて１５％以上の燃費向上を期待することができる。しかし、これは運転手の個人差が大きいだけでなく、実効性も小さいため、燃費向上のより効果的な方法ということはできない。

このように正しい運転習慣を通した燃費向上には現実的にある程度の限界があり、運転手に市内交通の流れを無視して正しい運転方法を要求することは実効性が少ないのが事実である。

したがって、このような問題点を解決するために、車両のバッテリーにスーパーコンデンサを連結し、この充電電圧を用いてバッテリー電圧の安定化を図ろうとする技術が紹介されたことがある。

高容量コンデンサは電気二重層コンデンサ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＤｏｕｂｌｅＬａｙｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒ、ＥＤＬＣ）であって、貯蔵できるエネルギーの容量がバッテリーより小さいが、非常に短い時間に瞬間ピック電力を供給できる能力はバッテリーより数百倍以上優れた長所を有している。

このような長所を車両のバッテリーに適用すると、ほぼ数秒以内に発生する瞬間電圧降下に効率的に対処して敏感負荷に良質の電力を供給することができるので、電力の安定化を図ると共に、バッテリーをアシストしてその寿命を延長できる機能を提供するようになる。

しかし、前述した高容量コンデンサは数ファラド（Ｆ）から数千ファラドの大きな静電容量を有しているため、充電時数十から数千アンペア（Ａ）の電流が流れるようになって瞬間的に電圧が降下する。その上、発電機の過負荷によりバッテリーの充電電圧にも影響を与えるため、出力の向上及び騷音の減少を期待することができるが、燃費向上はほとんど改善しない問題点が露出された。

結局、従来の高容量コンデンサを単純に用いた電源安定化装置は、むしろバッテリーや発電機に発展過負荷を発生させて燃費向上に悪影響を与える。そのため、大部分高容量のコンデンサを利用できず、小容量のコンデンサを用いている実情である。小容量のコンデンサは自動車に設けたＥＣＵの学習情報に基づいて燃料量を決定するため、電圧が瞬間的に降下する時は、燃費向上や性能改善の効果がほとんど発生しないことが明らかになっている。

本発明は前述した問題点を解決するためになされたもので、その目的は車両の走行時発電機とバッテリーから出力される電圧が一時的に低下する場合、高容量コンデンサに充電された電流を迅速に放電して電力を補償すると共に、高容量コンデンサの充電を静電力パルス充電方式で行って充電時発生する発電機の過負荷によるバッテリー電圧の不安定を防止し、且つ高容量コンデンサの充電時、車両の電気負荷によってバッテリー端子の電圧が低下する場合には高容量コンデンサの充電を一時中断し、充電された電流を放電して車両電気負荷に対する電力の補償を行うことによって、電圧降下のような電力供給の不安定な状態をリアルタイムに電力補償し、車両の出力を向上させて一時的な減速現象を防止して走行性を向上すると共に、燃費改善及び各種電気駆動装置部品の性能と寿命を大きく向上させた高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置及び方法を提供することにある。

このような目的を達成するための本発明に係る高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置は、車両の発電機と、前記発電機に並列連結されるバッテリーと、前記発電機及びバッテリーから電源の供給を受ける車両電気負荷を含む車両の電力供給装置において、前記バッテリーに並列連結されて充放電動作を行い、低容量の電力を補償する第１ＥＤＬＣモジュールと、前記バッテリーに並列連結されて充放電動作を行い、高容量の電力を補償する第２ＥＤＬＣモジュールと、前記発電機及びバッテリーから動作電源の供給を受け、当該電力補償装置の全体動作を制御する制御部と、前記バッテリーの電圧を検出するバッテリー電圧検出部と、前記第２ＥＤＬＣモジュールと接地との間に介在して前記第２ＥＤＬＣモジュールの充放電動作を断続制御する充放電連結スイッチ部と、前記第２ＥＤＬＣモジュールの充電動作時、静電力充電が行われるように制御する静電力充電スイッチ部と、前記第２ＥＤＬＣモジュールの充電電圧を検出するＥＤＬＣモジュール電圧検出部と、前記第２ＥＤＬＣモジュールの放電動作を検出する放電検知部を含んで構成され、
前記制御部は、前記バッテリー電圧検出部を通じて検出した前記バッテリーの電圧が第２ＥＤＬＣモジュールで充電を行うことができる正常基準電圧の状態で、前記バッテリーの現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇したか一定値以下に急降下した場合、前記制御部は充放電連結スイッチ部と静電力充電スイッチ部にロー信号を出力して前記バッテリーと第２ＥＤＬＣモジュールを断線させることによって、充放電動作を臨時遮断する充電待機モードと、前記バッテリーの端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧でり、前記バッテリーの現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇せず、且つ一定値以下に急降下しない正常状態の場合には、前記バッテリーの端子電圧とＥＤＬＣ電圧検出部を通じて検出した第２ＥＤＬＣモジュールの充電電圧を比較し、これらの値に電位差がないと、前記制御部は前記充放電連結スイッチ部及び静電力充電スイッチ部にハイ信号を出力して前記バッテリーと第２ＥＤＬＣモジュールを連結させることによって、正常な充放電動作が行われるようにする充放電モードと、前記バッテリーの端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であり、前記バッテリーの現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇せず、且つ一定値以下に急降下しない正常状態の場合であるか、前記充電待機モードの場合には、前記バッテリーの端子電圧とＥＤＬＣ電圧検出部を通じて検出した第２ＥＤＬＣモジュールの充電電圧を比較し、これらの値に一定電圧電位差が発生すると、前記制御部は前記充放電連結スイッチ部にロー信号を出力してバッテリーと第２ＥＤＬＣモジュールを断線させ、前記静電力充電スイッチ部には前記検出した電位差に比例する静電力で前記第２ＥＤＬＣモジュールを充電するために静電力パルス信号を出力する静電力充電モードを順次に実行することを特徴とする。

本発明は、高容量コンデンサを用いて、車両の走行時発電機とバッテリーから出力される電圧が一時的に低下する場合、高容量コンデンサに充電された電流を迅速に放電して電力を補償する。

また本発明は高容量コンデンサの充電を静電力パルス充電方式で行って充電時発生する発電機の過負荷によるバッテリーの電圧の不安定を防止する。

さらに本発明は高容量コンデンサの充電時、車両の電気負荷によってバッテリー端子の電圧が低下する場合には高容量コンデンサの充電を一時中断し、充電された電流を放電して車両電気負荷に電力を補償する。

したがって、本発明は車両の運行時、電圧降下のような電力供給の不安定な状態においてリアルタイムに電力を補償して、車両の出力を向上し、一時的な減速現象を防止して走行性を向上すると共に、燃費改善及び各種電気駆動装置部品の性能と寿命を大きく向上する長所を提供する。

本発明に係る高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置の回路図である。本発明に係るＥＤＬＣモジュールの回路図である。図２の保護回路の詳細回路図である。本発明に係る高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置の主要部分の出力タイミング図である。本発明に係る高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償方法のフローチャートである。図５の予備充電モードのフローチャートである。図５の静電力充電モードのフローチャートである。

図１は本発明に係る高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置の回路図である。

図１に示すように、本発明の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置は、車両の発電機１０と、前記発電機１０に並列連結されるバッテリー２０と、前記発電機１０及びバッテリー２０から電源の供給を受ける車両電気負荷３０を含む車両の電力供給装置であって、
前記バッテリー２０に並列連結されて充放電動作を行い、低容量の電力を補償する第１ＥＤＬＣモジュール４０と、前記バッテリー２０に並列連結されて充放電動作を行い、高容量の電力を補償する第２ＥＤＬＣモジュール５０と、車両始動時、瞬間電圧降下による逆電流の流れを遮断して制御部７０の動作電源を安定に供給する瞬間電圧降下防止部６０と、前記発電機１０及びバッテリー２０から動作電源の供給を受けて、当該電力補償装置の全体動作を制御する制御部７０と、前記バッテリー２０の電圧を検出するバッテリー電圧検出部８０と、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０と接地との間に介在して前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の充放電動作を断続制御する充放電連結スイッチ部９０と、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電動作時、静電力充電が行われるようにスイッチング制御される静電力充電スイッチ部１００と、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を検出するＥＤＬＣモジュール電圧検出部１１０と、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の放電動作を検出する放電検知部１２０と、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度を検出する温度検知部１３０と、各種機能設定キーを備える設定部１４０と、各種エラー情報や設定値などを表示する表示部１５０を含む。

これをより具体的に調べてみると、
バッテリー２０の出力端には過電流保護素子ＰＳ１と、ダイオードＤ０、Ｄ１及びＭＰＰコンデンサーＣ１を介して第１ＥＤＬＣモジュール４０と第２ＥＤＬＣモジュール５０が連結される。

ここで、前記過電流保護素子ＰＳ１は前記第１ＥＤＬＣモジュール４０と、第２ＥＤＬＣモジュール５０の充放電時、過電流が流れると一時的に回路を断線させる保護素子であって、前記ダイオードＤ０はサージ電圧防止用、ダイオードＤ１は逆電圧防止用、ＭＰＰコンデンサーＣ１は高周波フィルター用に使用する。

前記第１ＥＤＬＣモジュール４０及び第２ＥＤＬＣモジュール５０は図２に示したように、複数の高容量コンデンサｅｄｌｃ１〜ｅｄｌｃｎが直列連結され、前記高容量コンデンサｅｄｌｃ１〜ｅｄｌｃｎには保護回路Ｐがそれぞれ並列に連結され、ＥＤＬＣモジュール両端には電解コンデンサーＥＣが連結された構成である。

前記保護回路Ｐは前記高容量コンデンサに充電される電圧が定格を超過しないように保護する回路であって、詳細な説明は後述する。

前記第１ＥＤＬＣモジュール４０及び第２ＥＤＬＣモジュール５０は発電機１０とバッテリー２０の電圧で充電され、また電力補償時放電動作を行う。この時、数μｓ〜数ｍｓは低容量の第１ＥＤＬＣモジュール４０が担当し、数ｍｓ〜数秒は高容量の第２ＥＤＬＣモジュール５０が担当してその放電機能を行うようになる。

前記保護回路Ｐは図３と同じように、比較器ＣＯＭと、抵抗Ｒ１０及び抵抗Ｒ１１の分圧電圧が比較電圧として前記比較器ＣＯＭの端子（＋）に入力されるように連結され、ジェンナーダイオードＤ８及び抵抗Ｒ１２の分圧電圧が基準電圧として前記比較器ＣＯＭの端子（−）に入力されるように連結され、前記比較器ＣＯＭの出力が抵抗Ｒ１３を経てトランジスターＱ３のベースに接続され、前記トランジスターＱ３のコレクター端が抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５を通じて高容量コンデンサｅｄｌｃ１の一端（＋）に連結されると共に、トランジスターＱ４のベースと抵抗Ｒ１６を経てトランジスターＱ５のベースに接続され、前記トランジスターＱ４、Ｑ５のコレクター端が放電抵抗Ｒ１８を通じて高容量コンデンサｅｄｌｃ１の一端（＋）に連結されると共に、トランジスターＱ５のエミッター端が高容量コンデンサｅｄｌｃ１の一端（−）に連結されるように構成したものである。

ここで抵抗Ｒ１７はバランス抵抗である。

このように構成した保護回路Ｐの動作を調べてみる。まず、高容量コンデンサｅｄｌｃ１に正常電圧、例えば２．５Ｖ未満の電圧が印加（または充電）される場合、抵抗Ｒ１０及び抵抗Ｒ１１の分圧電圧がジェンナーダイオードＺ８及び抵抗Ｒ１２の基準電圧より高くなる。したがって、比較器ＣＯＭは高電位信号を出力し、前記比較器ＣＯＭの高電位出力によってトランジスターＱ３はターンオンする。

前記トランジスターＱ３のターンオンによりトランジスターＱ４、Ｑ５はターンオフ状態を維持し、高容量コンデンサｅｄｌｃ１の電流は抵抗Ｒ１５及び抵抗Ｒ１４を通じてトランジスターＱ３のコレクターとエミッターとの間を流れるようになる。

このような定常状態で、高容量コンデンサｅｄｌｃ１に過電圧が印加される場合、すなわち２．５Ｖ以上の電圧が印加されると、ジェンナーダイオードＤ８が導通されて抵抗Ｒ１２を通した基準電圧が抵抗Ｒ１０及び抵抗Ｒ１１の分圧電圧より高くなる。したがって比較器ＣＯＭは低転位信号を出力し、前記比較器ＣＯＭの低転位出力によってトランジスターＱ３はターンオフする。

前記トランジスターＱ３のターンオフによりトランジスターＱ４、Ｑ５のベース端には高電位が印加され、トランジスターＱ４、Ｑ５はターンオンする。

前記トランジスターＱ４、Ｑ５のターンオンにより高容量コンデンサｅｄｌｃ１にかかった過電圧は放電抵抗Ｒ１７を通じて速やかに放電される。

したがって定格電圧以上の過電圧が高容量コンデンサｅｄｌｃ１〜ｅｄｌｃｎに印加されることを防止し、高容量コンデンサの焼損を防止して、その寿命が増大するようになる。

前記瞬間電圧降下防止部６０は前記バッテリー２０の出力端に連結されており、逆電流遮断用ダイオードＤ２、Ｄ３と充電用コンデンサＣ６から構成される。

前記瞬間電圧降下防止部６０は車両の始動時、バッテリー２０の瞬間電圧降下によりコンデンサＣ６に充電されていた電圧がバッテリー２０に逆流する現象を防止して制御部７０の駆動電圧を安定に提供するためのものである。

その動作は、前記コンデンサＣ６に充電された電圧が車両の始動でバッテリー２０に逆流することをダイオードＤ２、Ｄ３により遮断するようになる。

前記バッテリー電圧検出部８０は抵抗Ｒ８及び抵抗Ｒ９から構成され、前記バッテリー２０の端子電圧を検出して前記制御部７０に入力する。

前記充放電連結スイッチ部９０はＦＥＴＱ１から構成される。

前記ＦＥＴＱ１は前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の一側端（−）と接地端との間に介在し、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０が充電を完了したか放電する時、前記ＦＥＴＱ１をオン（ＯＮ）させて前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０が閉回路を構成するようになる。

前記静電力充電スイッチ部１００は抵抗Ｒ３とＦＥＴＱ２が直列連結された構成である。

前記抵抗Ｒ３とＦＥＴＱ２は第２ＥＤＬＣモジュール５０の一側（−）と接地端との間に介在し、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電時に前記ＦＥＴＱ２をオンさせて前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０が閉回路を構成するようになる。一方、充電時には前記バッテリー２０の電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差を考慮して前記第２ＥＤＬＣモジュール５０に安定した充電が行われるように前記ＦＥＴＱ２を静電力パルススイッチング方式で駆動させる。

前記ＦＥＴＱ２を駆動するための静電力パルススイッチング方式は、前記バッテリー２０の電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差が大きいほど、これに比例して充電電流は小さくなるようにする静電力充電のためのパルススイッチング信号になる。

したがって前記ＦＥＴＱ２がパルススイッチング信号によってオンになると、バッテリー２０の電流が前記ＦＥＴＱ２及び抵抗Ｒ３を通じて第２ＥＤＬＣモジュール５０に流れるようになり、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０は静電力で充電される。

また、前記静電力充電スイッチ部１００と第２ＥＤＬＣモジュール５０との間には過電流保護素子ＰＳ２が介在し、第２ＥＤＬＣモジュール５０に過電流が流れた時ラインを断線（ｏｐｅｎ）させて第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電過負荷と発電機１０の過負荷を防止するようになる。

前記ＥＤＬＣ電圧検出部１１０は抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５から構成され、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の電圧を検出して制御部７０に入力する。

前記放電検知部１２０は抵抗Ｒ６、Ｒ７、ダイオードＤ５〜Ｄ７、コンデンサＣ４から構成され、第２ＥＤＬＣモジュール５０の放電時に、信号を検出して制御部７０に入力する。

ここで、前記放電検知部１２０を調べてみると、まず充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００がオフ状態で充電または放電状態ではない時は、ダイオードＤ５のフォワード電圧により制御部７０には０．５Ｖの信号が入力される。しかし、充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００がオフ状態、または静電力充電スイッチ部１００を通じて充電動作（パルススイッチング信号）が行われている状態で、第２ＥＤＬＣモジュール５０が放電される場合にはダイオードＤ５のカソード端にマイナス（−）電圧が印加されながら、制御部７０には０．５Ｖ以下の電圧が印加される。この時制御部７０は現在第２ＥＤＬＣモジュール５０が放電されていることを認識するようになる。

ここで、前記ダイオードＤ６、Ｄ７はサージ保護素子であり、コンデンサＣ４はノイズ防止素子である。

また本発明によれば、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０と接地端との間にはダイオードＤ４と抵抗Ｒ１がそれぞれ介在する。ここで前記ダイオードＤ４は第２ＥＤＬＣモジュール５０から大きい電流の放電時、電流の流れを誘導する素子であり、前記抵抗Ｒ１は充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００がオフ状態で第２ＥＤＬＣモジュール５０から小さい電流の充放電時、電流が流れるように誘導する素子である。

未説明符号のコンデンサＣ２、Ｃ３はノイズ除去用素子である。

以下、前記制御部７０の構成を説明する。

前記制御部７０は所定のプログラムを内蔵して当該電力補償装置の全体動作を制御する素子であって、次のような（充電待機モード）、（充放電モード）及び（静電力充電モード）の制御を行う。

（充電待機モード）
前記制御部７０は、前記バッテリー電圧検出部８０を通じて検出した前記バッテリー２０の電圧が第２ＥＤＬＣモジュール５０で充電を行うことができる正常基準電圧の状態で、前記バッテリー２０の現在端子電圧がバッテリーの以前端子電圧より一定値（例：０．２〜０．３Ｖ）以上に上昇したか一定値（例：０．５Ｖ）以下に急降下した場合、前記制御部７０は充放電連結スイッチ部９０と静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力してＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２を全てオフさせることによって、前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させて充放電動作を臨時遮断する充電待機モードを実行する。

前記充電待機モードはバッテリー２０の現在電圧がバッテリー２０の以前端子電圧より一定値以上に上昇したか、一定値以下に急降下した時、バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を分離して瞬間的に過充放電動作が行われないようにすることで、前記発電機１０の過負荷を防止するようになる。

ここでバッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧とは、バッテリー２０の電圧が定格電圧より過充電の状態や、放電終止電圧以下の電圧でない状態をいう。すなわちバッテリー２０を正常に利用できる状態をいう。

また、前記バッテリー２０の以前端子電圧とは、現在のバッテリー２０の端子電圧を検出する以前に貯蔵されているバッテリー２０の端子電圧をいうもので、初期の電源印加時に検出したバッテリー端子電圧を手始めに走行中に変化するバッテリー端子電圧のうち、現在検出したバッテリー端子電圧の以前に貯蔵されたバッテリー端子電圧をいう。

（充放電モード）
また制御部７０は、前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であり、前記バッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇せず、且つ一定値以下に急降下しない正常状態の場合には、前記バッテリー２０の端子電圧とＥＤＬＣ電圧検出部１１０を通じて検出した第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を比較する。この時、これらの値の電位差が一定電圧以上でないと、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力してＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２を全てオンさせることによって、前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０が連結されて正常な充放電動作が行われるようにする充放電モードを実行する。

（静電力充電モード）
また制御部７０は、前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であり、
前記バッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇せず、且つ一定値以下に急降下しない正常状態の場合であるか、前記充電待機モードの場合には、前記バッテリー２０の端子電圧とＥＤＬＣ電圧検出部１１０を通じて検出した第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を比較する。この時、これらの値の電位差が一定電圧以上であると判断すると、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０にロー信号を出力してＦＥＴＱ１をオフさせてバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させ、前記静電力充電スイッチ部１００には前記検出した電位差に比例する静電力で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０を充電するために静電力パルス信号を出力する。これによりＦＥＴＱ２がスイッチング駆動される静電力充電モードを実行する。

ここで前記静電力充電モードの駆動後、前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０の電位差が同一になると、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力してＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２を全てオンさせる。したがって、前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０が連結されて正常な充放電動作が行われるようになる。

また、前記静電力充電モードの駆動制御のうち、
前記制御部７０は前記放電検知部１２０を通じて入力される値を検出して、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０が放電される動作が検出されると、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０がバッテリー２０の電圧より高く充電されたと判断し、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力してＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２を全てオンさせる。したがって、前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０が連結されて正常な充放電動作が行われるようになる。

図４には、一例として、バッテリー２０の電圧が一定電圧以下に急降下した場合の制御方法によるタイミング図が示されている。

図４を参照して説明すると、時点ｔ０〜ｔ１の区間はバッテリー２０の端子電圧Ｖ１と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧Ｖ２が同一の定常状態（充電完了）で、制御部７０は充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力してＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２がオン状態を維持するようにする。（図４の（Ａ）、（Ｂ）波形）（充放電モード）
したがってバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０は閉回路を構成するようになって、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０に充電された電圧は前記バッテリー２０の電圧変動によってリアルタイムに電力を補償することができる環境を提供するようになる。

このような状態で、バッテリー２０の端子電圧Ｖ１が一定電圧以下に急激に低下する場合、すなわち時点ｔ１で、バッテリー電圧検出部８０から入力される値が低下すると、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力して前記ＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２がオフ状態になるようにする。したがってバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０は断線されて充電待機モード状態を維持するようになる。（充電待機モード）
ここで図４の波形図にはバッテリー２０の端子電圧が一定基準電圧以下に急激に低下する波形のみを示したが、バッテリー２０の端子電圧が一定電圧以上に上昇した場合にも同一の制御を行って充電待機モードに進行する。

このような充電待機モードはバッテリー２０の電圧がある電気負荷３０の環境的要因により急激に上昇するか低下する時、第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電動作を一時遮断することによって、発電機１０の過負荷を防止する役割をする。

したがって前記時点ｔ１で、前記ＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２がオフ状態になった以後に、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電流は放電抵抗Ｒ１を通じて少量放電される。

以後、時点ｔ３で、第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧Ｖ２が低下すると、制御部７０は充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００に再びハイ信号を出力してＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２をオンさせる。（充放電モード）
以後、第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧Ｖ２はバッテリー２０に速やかに放電され、発電機１０から提供される電圧により時点ｔ４でバッテリー２０の電圧は再び上昇するようになる。

このように前記バッテリー２０の電圧が上昇する時点ｔ４で、前記制御部７０は充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力してＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２をオフさせる。

以後、バッテリー２０の電圧が再び上昇して正常基準電圧状態になる時点ｔ５に至ると、制御部１００は第２ＥＤＬＣモジュール５０を再び充電させる。

この時前記第２ＥＤＬＣモジュール５０に充電を行う方法は、ｔ５〜ｔ６区間のように、バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０の両端電圧との電位差を考慮して前記第２ＥＤＬＣモジュール５０に安定した静電力充電が行われるように静電力充電スイッチ部１００を静電力パルススイッチング方式で駆動させる。制御部７０は、充放電連結スイッチ部９０にロー信号を出力してＦＥＴＱ１がオフ状態を維持するようにし、前記静電力充電スイッチ部１００には前記バッテリー２０の端子電圧Ｖ１と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧Ｖ２の電位差が大きいほど、これに比例して充電電流は小さくなるように静電力充電のためのパルススイッチング信号を出力し、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０には急激な充電でなく安定した静電力充電が行われるようにする。（静電力充電モード）
以後、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧がバッテリー２０の電圧と同一になる時点ｔ６で制御部７０は充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力してＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２をオンさせるようになる。

図５は本発明に係る高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償方法のフローチャートである。

図５に示すように、本発明に係る高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償方法は、
制御部７０がバッテリー電圧検出部８０を通じてバッテリー２０の端子電圧を検出及び貯蔵する第１過程（Ｓ１０）と、制御部７０がＥＤＬＣ電圧検出部１１０を通じて第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を検出及び貯蔵する第２過程（Ｓ２０）と、制御部７０が温度検知部１３０を通じて前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度を検出及び貯蔵する第３過程（Ｓ３０）と、制御部７０が前記バッテリー電圧検出部８０を通じて車両エンジンが作動中であるか否かを検出する第４過程（Ｓ４０）と、前記第４過程（Ｓ４０）で車両エンジンが作動中であると、制御部７０が前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度が許容温度値以下であるか否かを判断する第５過程（Ｓ５０）と、前記第５過程（Ｓ５０）で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度が許容温度値以下でないと、制御部７０がこれによるエラー表示を表示部１５０に出力する第６過程（Ｓ６０）と、前記第５過程（Ｓ５０）で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度が許容温度値以下であれば、制御部７０が前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であるか否かを判断する第７過程（Ｓ７０）と、前記第７過程（Ｓ７０）で前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧でないと、制御部７０がこれによるエラ表示を表示部１５０に出力する第８過程（Ｓ８０）と、前記第７過程（Ｓ７０）で前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であれば、前記制御部７０が現在充電待機モードであるか否かを判断する第９過程（Ｓ９０）と、前記第９過程（Ｓ９０）で現在充電待機モードでないと、前記制御部７０がバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇したか否かを判断する第１０過程（Ｓ１００）と、前記第１０過程（Ｓ１００）でバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇しないと、前記制御部７０はバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以下に急降下したか否かを判断する第１１過程（Ｓ１１０）と、前記第１０過程（Ｓ１００）でバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇したか、前記第１１過程（Ｓ１１０）でバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以下に急降下した場合、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０と静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力してバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させて、充放電動作を臨時遮断する充電待機モードを実行する第１２過程（Ｓ１２０）と、前記第９過程（Ｓ９０）で充電待機モードであるか、前記第１０過程（Ｓ１００）でバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇せず、且つ前記第１１過程（Ｓ１１０）でバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以下に急降下しないと、前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を比較し、これらの値の電位差が一定電圧以上であるか否かを判断する第１３過程（Ｓ１３０）と、前記第１３過程（Ｓ１３０）で前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差がないと、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を連結することによって、正常な充放電動作が行われるようにする充放電モードを実行する第１４過程（Ｓ１４０）と、前記第１３過程（Ｓ１３０）で前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差が一定電圧以上であれば、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０にロー信号を出力してバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させ、前記静電力充電スイッチ部１００には前記検出した電位差に比例する静電力で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０を充電するために静電力パルス信号を出力した後、前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０との間の電位差がなくなると、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を連結することによって、正常な充放電動作が行われるようにする静電力充電モードを実行する第１５過程（Ｓ１５０）を含む。

また、前記第４過程（Ｓ４０）は、車両エンジンが作動中でないと、予備充電モードに進行する第１６過程（Ｓ１６０）をさらに含む。

前記第４過程（Ｓ４０）で、車両エンジンの作動可否は、前記バッテリー電圧検出部８０を通じて検知する。まず、エンジンが起動しない状態のバッテリー２０の端子電圧は約２．１Ｖ×セル数の値になるが、エンジンが起動すると始動初期時に電圧降下などの電圧不安定タイムがあるが、エンジン起動の後には発電機１０が駆動してバッテリー２０の充電電圧は約２．１Ｖ×セル数の７〜１５％が上昇する。すなわち、約０．９〜２Ｖの電圧が発電機１０により供給される。

このような電圧の差を検出して現在エンジンが起動状態であるか、あるいは始動前であるかが分かるようになる。

また、前記予備充電モードの第１６過程（Ｓ１６０）は図６に示すように、
前記制御部７０が前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であるか否かを判断する段階（Ｓ１６１）と、前記段階（Ｓ１６１）で前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧でないと、これによるエラー表示を表示部１５０に出力する段階（Ｓ１６２）と、前記段階（Ｓ１６１）で前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であれば、前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を比較して、これらの値の電位差が一定電圧以上であるか否かを判断する段階（Ｓ１６３）と、前記段階（Ｓ１６３）で前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差が一定電圧以上でないと、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を遮断する段階（Ｓ１６４）と、前記段階（Ｓ１６３）で前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差が一定電圧以上であれば、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０にロー信号を出力してバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させ、前記静電力充電スイッチ部１００には、前記検出した電位差に比例する静電力で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０を充電するために静電力パルス信号を出力した後、前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０との間の電位差がなくなると、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を遮断する段階（Ｓ１６５）から構成される。

また、本発明によれば、
前記静電力充電モードの第１５過程（Ｓ１５０）は、図７に示すように、前記制御部７０が前記充放電連結スイッチ部９０にロー信号を出力してＦＥＴＱ１をオフする段階（Ｓ１５１）と、前記制御部７０が前記静電力充電スイッチ部１００に、バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０電圧との電位差に比例する静電力で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０を充電するために静電力パルス信号を出力してＦＥＴＱ２をスイッチング駆動する段階（Ｓ１５２）と、前記制御部７０が放電検知部１２０を通じて前記第２ＥＤＬＣモジュール５０が放電中であるか否かを判断する段階（Ｓ１５３）と、前記段階（Ｓ１５３）で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０が放電中でないと、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０に充電が完了したか否かを判断する段階（Ｓ１５４）と、前記段階（Ｓ１５３）で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０が放電中であるか、前記段階（Ｓ１５４）で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０に充電が完了すると、制御部７０が前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を連結する段階（Ｓ１５５）から構成される。

このように構成した本発明に係る高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置の全体動作を説明する。

まず、発明に係る電力補償装置にバッテリー２０の電源が印加されると、印加された電源は過電流保護素子ＰＳ１、ダイオードＤ０、Ｄ１及びＭＰＰコンデンサーＣ１を介して第１ＥＤＬＣモジュール４０及び第２ＥＤＬＣモジュール５０に印加され、同時に瞬間電圧降下防止部６０及びレギュレーターＲＥＧ１を介して制御部７０に駆動電圧を印加する。

したがって前記制御部７０が初期化されると、前記制御部７０はバッテリー電圧検出部８０を通じてバッテリー２０の端子電圧を検出及び貯蔵する。（Ｓ１０）
そしてＥＤＬＣ電圧検出部１１０を通じて第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を検出する（Ｓ２０）。ここで第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧は前記バッテリー電圧検出部８０を通じて入力された電圧と、前記ＥＤＬＣ電圧検出部１１０を通じて入力された値を用いて両電圧の差で第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を検出及び貯蔵するようになる。

そして温度検知部１３０を通じて前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度を検出及び貯蔵する（Ｓ３０）。

このような検出が完了すると、前記制御部７０は前記バッテリー電圧検出部８０を通じて検出したバッテリー２０の端子電圧に基づいて現在車両エンジンが作動中であるか否かを判断する。すなわちエンジンの始動前後を判断するようになる（Ｓ４０）。

ここで、現在エンジンが作動中であると、前記温度検知部１３０を通じて検出した前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度が許容温度値以下であるか否かを判断する。この時、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度が許容温度以下値でないと、正常な充放電動作が難しい状態と判断し、前記制御部７０はこれによるエラー表示を表示部１５０に出力して機器の動作を中止させる（Ｓ５０、Ｓ６０）。

しかし前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度が許容温度以下値であれば、前記制御部７０は前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であるか否かを判断する（Ｓ７０）。

ここでバッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧とは、バッテリー２０の電圧が定格電圧より過充電状態であるか、放電終止電圧以下の電圧でない状態をいう。

したがって前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧でないと、正常な充放電動作が難しい状態と判断し、前記制御部７０はこれによるエラ表示を表示部１５０に出力し、機器の動作を中止させる（Ｓ８０）。

しかし前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であれば、前記制御部７０は現在充電待機モードであるか否かを判断する（Ｓ９０）。

ここで現在充電待機モードでないと、前記制御部７０がバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇したか、または一定電圧値以下に急降下したか否かを検出する。またバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇したか、一定値以下に急降下した場合、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０と静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力してバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させて、充放電動作を臨時遮断する充電待機モードを実行する（Ｓ１００〜Ｓ１２０）。

しかし前記充電待機モード中であるか、バッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇しなかったり、一定値以下に急降下しないと、前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を比較し、これらの値の電位差が発生したか否かを判断する（Ｓ１３０）。

この時、前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差が発生しないと、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力する。したがって前記ＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２はオンになって前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０が連結されることによって、正常な充放電動作が行われるようにする充放電モードを実行する（Ｓ１４０）。

しかし前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差（一定電圧以上）が発生すると、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０にロー信号を出力してＦＥＴＱ１をオフさせてバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させ、前記静電力充電スイッチ部１００には、前記検出した電位差に比例する静電力で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０を充電するために静電力パルス信号を出力する。

したがってＦＥＴＱ２は静電力パルススイッチング信号によりオンオフ動作され、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０は充電が開始され、以後第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧とバッテリー２０の端子電圧が同一になると、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００に全てハイ信号を出力してバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を連結することによって、正常な充放電動作が行われるようにする。

以後前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０との間の電位差がなくなると、前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を連結することによって、正常な充放電動作が行われるようにする静電力充電モードを実行する（Ｓ１５０）。

このような動作において、前記バッテリー電圧検出部８０を通じて検知したバッテリー２０の端子電圧に基づいて車両エンジンが起動しない状態と判断すると、前記制御部７０は予備充電モードを実行するようになる（Ｓ１６０）。

前記予備充電モードにおいては車両エンジンの始動前、バッテリー２０にある電圧を第２ＥＤＬＣモジュール５０に予め充電するための動作を行う。

したがってこれについての動作を調べてみると、
前記制御部７０はエンジンが作動中でない場合、前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であるか否かを判断する（Ｓ１６１）。

ここで前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧でないと、正常な充放電動作が難しい状態と判断して前記制御部７０はこれによるエラー表示を表示部１５０に出力し、機器の動作を中止させる（Ｓ１６２）。

しかし前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であれば、バッテリー電圧検出部８０を通じて入力されたバッテリー２０の端子電圧とＥＤＬＣ電圧検出部１１０を通じて入力された第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差を比較する（Ｓ１６３）。

この時、前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差が一定電圧以上でないと、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を遮断することによって、待機状態を維持する（Ｓ１６４）。

しかし前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差が一定電圧以上であれば、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０にロー信号を出力してバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させ、前記静電力充電スイッチ部１００には、前記検出した電位差に比例する静電力で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０を充電するために静電力パルス信号を出力する。その後、前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０との間の電位差がなくなると、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を遮断することによって、待機状態を維持するようになる（Ｓ１６５）。

本発明によれば、エンジンが作動中でない時にもバッテリーの電圧が正常電圧であれば、予め予備充電を行って、車両の運行時バッテリーの電力補償を非常に速やかに行うことができるようにする。

一方、本明細書内で本発明をいくつかの好ましい実施形態によって記述したが、当業者ならば、添付の特許請求範囲に開示した本発明の範疇及び思想から外れずに、多くの変形及び修正がなされ得ることがわかるはずである。

Claims

車両の発電機１０と、前記発電機１０に並列連結されるバッテリー２０と、前記発電機１０及びバッテリー２０から電源の供給を受ける車両電気負荷３０を含む車両の電力供給装置において、
前記バッテリー２０に並列連結されて充放電動作を行い、低容量の電力を補償する第１電気二重層コンデンサ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＤｏｕｂｌｅＬａｙｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒ、ＥＤＬＣ）モジュール４０と、前記バッテリー２０に並列連結されて充放電動作を行い、高容量の電力を補償する第２ＥＤＬＣモジュール５０と、前記発電機１０及びバッテリー２０から動作電源の供給を受け、当該電力補償装置の全体動作を制御する制御部７０と、前記バッテリー２０の電圧を検出するバッテリー電圧検出部８０と、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０と接地との間に介在して前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の充放電動作を断続制御する充放電連結スイッチ部９０と、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電動作時、静電力充電が行われるように制御する静電力充電スイッチ部１００と、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を検出するＥＤＬＣモジュール電圧検出部１１０と、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の放電動作を検出する放電検知部１２０を含んで構成され、
前記制御部７０は、前記バッテリー電圧検出部８０を通じて検出した前記バッテリー２０の電圧が第２ＥＤＬＣモジュール５０で充電を行うことができる正常基準電圧の状態で、前記バッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇したか一定値以下に急降下した場合、前記制御部７０は充放電連結スイッチ部９０と静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させることによって、充放電動作を臨時遮断する充電待機モードと、
前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧でり、前記バッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇せず、且つ一定値以下に急降下しない正常状態の場合には、前記バッテリー２０の端子電圧とＥＤＬＣ電圧検出部１１０を通じて検出した第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を比較し、これらの値に電位差がないと、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を連結させることによって、正常な充放電動作が行われるようにする充放電モードと、
前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であり、前記バッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇せず、且つ一定値以下に急降下しない正常状態の場合であるか、前記充電待機モードの場合には、前記バッテリー２０の端子電圧とＥＤＬＣ電圧検出部１１０を通じて検出した第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を比較し、これらの値に一定電圧電位差が発生すると、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０にロー信号を出力してバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させ、前記静電力充電スイッチ部１００には前記検出した電位差に比例する静電力で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０を充電するために静電力パルス信号を出力する静電力充電モードを順次に実行することを特徴とする高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置。
前記第１ＥＤＬＣモジュール４０及び第２ＥＤＬＣモジュール５０は、複数の高容量コンデンサｅｄｌｃ１〜ｅｄｌｃｎが直列連結され、前記高容量コンデンサｅｄｌｃ１〜ｅｄｌｃｎには保護回路Ｐがそれぞれ並列連結され、前記高容量コンデンサｅｄｌｃ１〜ｅｄｌｃｎの両端には電解コンデンサーＥＣが連結されたことを特徴とする請求項１に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置。
前記保護回路Ｐは比較器ＣＯＭと、抵抗Ｒ１０及び抵抗Ｒ１１の分圧電圧が比較電圧として前記比較器ＣＯＭの端子（＋）に入力されるように連結され、ジェンナーダイオードＤ８及び抵抗Ｒ１２の分圧電圧が基準電圧として前記比較器ＣＯＭの端子（−）に入力されるように連結され、前記比較器ＣＯＭの出力が抵抗Ｒ１３を経てトランジスターＱ３のベースに接続され、前記トランジスターＱ３のコレクター端が抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５を通じて高容量コンデンサｅｄｌｃ１の一端（＋）に連結されると共に、トランジスターＱ４のベースと抵抗Ｒ１６を経てトランジスターＱ５のベースに接続され、前記トランジスターＱ４、Ｑ５のコレクター端が放電抵抗Ｒ１８を通じて高容量コンデンサｅｄｌｃ１の一端（＋）に連結されると共に、トランジスターＱ５のエミッター端が高容量コンデンサｅｄｌｃ１の一端（−）に連結されるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置。
前記バッテリー２０の供給電源端と制御部７０との間にはダイオードＤ２、Ｄ３及びコンデンサＣ６からなった瞬間電圧降下防止部６０をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置。
前記充放電連結スイッチ部９０はＦＥＴＱ１から構成されたことを特徴とする請求項１に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置。
前記静電力充電スイッチ部１００は直列連結された抵抗Ｒ３とＦＥＴＱ２から構成されたことを特徴とする請求項１に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置。
前記放電検知部１２０は抵抗Ｒ６〜Ｒ７、ダイオードＤ５〜Ｄ７、及びコンデンサＣ４から構成されたことを特徴とする請求項１に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置。
前記制御部７０には第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度を検出する温度検知部１３０と、各種機能設定キーを備える設定部１４０と、各種エラー情報や設定値などを表示する表示部１５０がさらに連結されることを特徴とする請求項１に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置。
前記バッテリー２０と第１ＥＤＬＣモジュール４０との間には過電流保護素子ＰＳ１がさらに連結されたことを特徴とする請求項１に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置。
前記第２ＥＤＬＣモジュール５０と接地端との間にはダイオードＤ４と抵抗Ｒ１がそれぞれ介在し、第２ＥＤＬＣモジュール５０から大きい電流の放電時や小さい電流の充放電時、電流が流れるように誘導することを特徴とする請求項１に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置。
前記静電力充電スイッチ部１００と第２ＥＤＬＣモジュール５０との間には過電流保護素子ＰＳ２が介在したことを特徴とする請求項１に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置。
車両の発電機１０と、バッテリー２０と、車両電気負荷３０と、第１ＥＤＬＣモジュール４０と、第２ＥＤＬＣモジュール５０と、制御部７０と、バッテリー電圧検出部８０と、充放電連結スイッチ部９０と、静電力充電スイッチ部１００と、ＥＤＬＣモジュール電圧検出部１１０と、放電検知部１２０と、温度検知部１３０と、設定部１４０と、表示部１５０を含んでなった高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償装置に適用される電力補償方法にあって、
前記制御部７０がバッテリー電圧検出部８０を通じてバッテリー２０の端子電圧を検出及び貯蔵する第１過程（Ｓ１０）と、制御部７０がＥＤＬＣ電圧検出部１１０を通じて第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を検出及び貯蔵する第２過程（Ｓ２０）と、制御部７０が温度検知部１３０を通じて前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度を検出及び貯蔵する第３過程（Ｓ３０）と、制御部７０が前記バッテリー電圧検出部８０を通じて車両エンジンが作動中であるか否かを検出する第４過程（Ｓ４０）と、前記第４過程（Ｓ４０）で車両エンジンが作動中であると、制御部７０が前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度が許容温度値以下であるか否かを判断する第５過程（Ｓ５０）と、前記第５過程（Ｓ５０）で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度が許容温度値以下でないと、制御部７０がこれによるエラー表示を表示部１５０に出力する第６過程（Ｓ６０）と、前記第５過程（Ｓ５０）で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０の周辺温度が許容温度値以下であれば、制御部７０が前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であるか否かを判断する第７過程（Ｓ７０）と、前記第７過程（Ｓ７０）で前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧でないと、制御部７０がこれによるエラー表示を表示部１５０に出力する第８過程（Ｓ８０）と、前記第７過程（Ｓ７０）で前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であれば、前記制御部７０が現在充電待機モードであるか否かを判断する第９過程（Ｓ９０）と、前記第９過程（Ｓ９０）で現在充電待機モードでないと、前記制御部７０がバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇したか否かを判断する第１０過程（Ｓ１００）と、前記第１０過程（Ｓ１００）でバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇しないと、前記制御部７０がバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以下に急降下したか否かを判断する第１１過程（Ｓ１１０）と、前記第１０過程（Ｓ１００）でバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇したか、前記第１１過程（Ｓ１１０）でバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以下に急降下した場合、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０と静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力してバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させて、充放電動作を臨時遮断する充電待機モードを実行する第１２過程（Ｓ１２０）と、前記第９過程（Ｓ９０）で充電待機モードであるか、前記第１０過程（Ｓ１００）でバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以上に上昇せず、且つ前記第１１過程（Ｓ１１０）でバッテリー２０の現在端子電圧が以前端子電圧より一定値以下に急降下しないと、前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を比較して電位差が一定電圧以上であるか否かを判断する第１３過程（Ｓ１３０）と、前記第１３過程（Ｓ１３０）で前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差が発生しないと、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を連結することによって、正常な充放電動作が行われるようにする充放電モードを実行する第１４過程（Ｓ１４０）と、前記第１３過程（Ｓ１３０）で前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差が一定電圧以上であれば、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０にロー信号を出力してバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させ、前記静電力充電スイッチ部１００には、前記検出した電位差に比例する静電力で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０を充電するために静電力パルス信号を出力した後、前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０との間の電位差がなくなると、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を連結することによって、正常な充放電動作が行われるようにする静電力充電モードを実行する第１５過程（Ｓ１５０）を含んでなることを特徴とする高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償方法。
前記第４過程（Ｓ４０）は、車両エンジンが作動中でないと、予備充電モードに進行する第１６過程（Ｓ１６０）をさらに含み、
前記予備充電モードは、
前記制御部７０が前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であるか否かを判断する段階（Ｓ１６１）と、前記段階（Ｓ１６１）で前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧でないと、これによるエラー表示を表示部１５０に出力する段階（Ｓ１６２）と、前記段階（Ｓ１６１）で前記バッテリー２０の端子電圧が充電を行うことができる正常基準電圧であれば、前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧を比較し、これらの値の電位差が一定電圧以上であるか否かを判断する段階（Ｓ１６３）と、前記段階（Ｓ１６３）で前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差が一定電圧以上でないと、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を遮断する段階（Ｓ１６４）と、前記段階（Ｓ１６３）で前記バッテリー２０の端子電圧と第２ＥＤＬＣモジュール５０の充電電圧との電位差が一定電圧以上であれば、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０にロー信号を出力してバッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を断線させ、前記静電力充電スイッチ部１００には、前記検出した電位差に比例する静電力で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０を充電するために静電力パルス信号を出力した後、前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０との間の電位差がなくなると、前記制御部７０は前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にロー信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を遮断する段階（Ｓ１６５）から構成されたことを特徴とする請求項１２に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償方法。
前記第１５過程（Ｓ１５０）の静電力充電モードは、
前記制御部７０が前記充放電連結スイッチ部９０にロー信号を出力してＦＥＴＱ１をオフする段階（Ｓ１５１）と、前記制御部７０が前記静電力充電スイッチ部１００に、バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０電圧との電位差に比例する静電力で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０を充電するために静電力パルス信号を出力してＦＥＴＱ２をスイッチング駆動する段階（Ｓ１５２）と、前記制御部７０が放電検知部１２０を通じて前記第２ＥＤＬＣモジュール５０が放電中であるか否かを判断する段階（Ｓ１５３）と、前記段階（Ｓ１５３）で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０が放電中でないと、前記第２ＥＤＬＣモジュール５０に充電が完了したか否かを判断する段階（Ｓ１５４）と、前記段階（Ｓ１５３）で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０が放電中であるか、前記段階（Ｓ１５４）で前記第２ＥＤＬＣモジュール５０に充電が完了すると、制御部７０が前記充放電連結スイッチ部９０及び静電力充電スイッチ部１００にハイ信号を出力して前記バッテリー２０と第２ＥＤＬＣモジュール５０を連結する段階（Ｓ１５５）から構成されたことを特徴とする請求項１２に記載の高容量コンデンサを用いた車両電気負荷の電力補償方法。