特許 7565485 蓄電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-03

(45)【発行日】2024-10-11

(54)【発明の名称】蓄電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20241004BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20241004BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 H

H01M10/44 P

H01M10/48 P

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021522284

(86)(22)【出願日】2020-05-21

(86)【国際出願番号】 JP2020020069

(87)【国際公開番号】W WO2020241439

(87)【国際公開日】2020-12-03

【審査請求日】2023-03-01

(31)【優先権主張番号】P 2019101917

(32)【優先日】2019-05-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】影山 洋一

(72)【発明者】

【氏名】東出 貴司

(72)【発明者】

【氏名】愛宕 克則

(72)【発明者】

【氏名】竹中 一雄

(72)【発明者】

【氏名】平城 久雄

(72)【発明者】

【氏名】薛 侑吾

(72)【発明者】

【氏名】西中 大貴

(72)【発明者】

【氏名】小野寺 司

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１２９４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８０３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１２２８６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０７１９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０４４１６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０５７７２４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに直列に接続されて両端をそれぞれ有する複数のキャパシタ素子と、
前記複数のキャパシタ素子に接続された複数の抵抗と、
前記複数のキャパシタ素子と前記複数の抵抗とに接続された複数のスイッチ素子と、
を有する蓄電体と、
前記蓄電体に充電電流を供給するように構成されている充電回路と、
前記蓄電体に接続された制御部と、
を備え、
前記複数のキャパシタ素子のぞれぞれのキャパシタ素子の両端のうちの一方は前記複数の抵抗のうちの対応する１つの抵抗の一端と接続されており、
前記ぞれぞれのキャパシタ素子の前記両端のうちの他方は前記複数のスイッチ素子のうちの対応する１つのスイッチ素子の一端と接続されており、
前記対応する１つの抵抗の他端は前記対応する１つのスイッチ素子の他端と接続されており、
前記対応する１つのスイッチ素子は、前記対応する１つのスイッチ素子の前記一端が前記他端に接続された接続状態と、前記対応する１つのスイッチ素子の前記一端が前記他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されており、
前記制御部は、前記充電回路が前記蓄電体へ前記充電電流を供給しているとき、
前記それぞれのキャパシタ素子の前記両端の間の蓄電電圧を、前記それぞれのキャパシタ素子が充電されるにつれて上昇する基準電圧と比較し、
前記それぞれのキャパシタ素子の前記蓄電電圧と前記基準電圧との差が所定の第１電圧差値以下である場合には、前記対応する１つのスイッチ素子を前記遮断状態にし、
前記それぞれのキャパシタ素子の前記蓄電電圧と前記基準電圧との前記差が前記所定の第１電圧差値よりも大きい場合には、前記対応する１つのスイッチ素子を前記接続状態にし、その後、前記それぞれのキャパシタ素子の前記蓄電電圧と前記基準電圧との前記差が所定の第２電圧差値よりも小さくなると前記対応する１つのスイッチ素子を前記接続状態から前記遮断状態へ切り替える、
ように構成されており、
前記制御部は、前記基準電圧が所定の第１上限電圧よりも高くなると、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を停止させ、
前記複数のキャパシタ素子の或るキャパシタ素子の両端のうちの一方は前記複数の抵抗のうちの或る抵抗の一端と接続されており、
前記或るキャパシタ素子の前記両端のうちの他方は前記複数のスイッチ素子のうちの或るスイッチ素子の一端と接続されており、
前記或る抵抗の他端は前記或るスイッチ素子の他端と接続されており、
前記或るスイッチ素子は、前記或るスイッチ素子の前記一端が前記他端に接続された接続状態と、前記或るスイッチ素子の前記一端が前記他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されており、
前記制御部は、
前記充電回路が前記蓄電体へ前記充電電流を供給しているとき、前記或るキャパシタ素子の前記両端の間の蓄電電圧が前記所定の第１上限電圧よりも高い所定の第２上限電圧に達すると、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を停止させ、かつ、前記或るスイッチ素子を前記接続状態とし、
その後、前記或るキャパシタ素子の前記蓄電電圧が前記所定の第１上限電圧よりも低くなると前記或るスイッチ素子を前記接続状態から前記遮断状態へと切り替え、かつ、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を開始させる、
ように構成されている、蓄電システム。

【請求項2】

互いに直列に接続されて両端をそれぞれ有する複数のキャパシタ素子と、
前記複数のキャパシタ素子に接続された複数の抵抗と、
前記複数のキャパシタ素子と前記複数の抵抗とに接続された複数のスイッチ素子と、
を有する蓄電体と、
前記蓄電体に充電電流を供給するように構成されている充電回路と、
前記蓄電体に接続された制御部と、
を備え、
前記複数のキャパシタ素子のぞれぞれのキャパシタ素子の両端のうちの一方は前記複数の抵抗のうちの対応する１つの抵抗の一端と接続されており、
前記ぞれぞれのキャパシタ素子の前記両端のうちの他方は前記複数のスイッチ素子のうちの対応する１つのスイッチ素子の一端と接続されており、
前記対応する１つの抵抗の他端は前記対応する１つのスイッチ素子の他端と接続されており、
前記対応する１つのスイッチ素子は、前記対応する１つのスイッチ素子の前記一端が前記他端に接続された接続状態と、前記対応する１つのスイッチ素子の前記一端が前記他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されており、
前記制御部は、前記充電回路が前記蓄電体へ前記充電電流を供給しているとき、
前記それぞれのキャパシタ素子の前記両端の間の蓄電電圧を、前記それぞれのキャパシタ素子が充電されるにつれて上昇する基準電圧と比較し、
前記それぞれのキャパシタ素子の前記蓄電電圧と前記基準電圧との差が所定の第１電圧差値以下である場合には、前記対応する１つのスイッチ素子を前記遮断状態にし、
前記それぞれのキャパシタ素子の前記蓄電電圧と前記基準電圧との前記差が前記所定の第１電圧差値よりも大きい場合には、前記対応する１つのスイッチ素子を前記接続状態にし、その後、前記それぞれのキャパシタ素子の前記蓄電電圧と前記基準電圧との前記差が所定の第２電圧差値よりも小さくなると前記対応する１つのスイッチ素子を前記接続状態から前記遮断状態へ切り替える、
ように構成されており、
前記制御部は、前記基準電圧が所定の第１上限電圧よりも高くなると、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を停止させ、
前記複数のキャパシタ素子の或るキャパシタ素子の両端のうちの一方は前記複数の抵抗のうちの或る抵抗の一端と接続されており、
前記或るキャパシタ素子の前記両端のうちの他方は前記複数のスイッチ素子のうちの或るスイッチ素子の一端と接続されており、
前記或る抵抗の他端は前記或るスイッチ素子の他端と接続されており、
前記或るスイッチ素子は、前記或るスイッチ素子の前記一端が前記他端に接続された接続状態と、前記或るスイッチ素子の前記一端が前記他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されており、
前記制御部は、
前記充電回路が前記蓄電体へ前記充電電流を供給しているとき、前記或るキャパシタ素子の前記両端の間の蓄電電圧が前記所定の第１上限電圧よりも高い所定の第２上限電圧に達すると、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を停止させ、かつ、前記或るスイッチ素子を前記接続状態とし、
その後、前記或るキャパシタ素子の前記蓄電電圧が前記基準電圧よりも低くなると前記或るスイッチ素子を前記接続状態から前記遮断状態へと切り替え、かつ、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を開始させる、
ように構成されている、蓄電システム。

【請求項3】

前記所定の第１電圧差値は前記所定の第２電圧差値よりも大きい、請求項１または２に記載の蓄電システム。

【請求項4】

前記所定の第１電圧差値は前記基準電圧が上昇するに伴って小さくなる、請求項３に記載の蓄電システム。

【請求項5】

前記基準電圧は前記複数のキャパシタ素子の両端の間の蓄電電圧に応じて決まる、請求項１から４のいずれか一項に記載の蓄電システム。

【請求項6】

前記基準電圧は、前記複数のキャパシタ素子の前記両端の間の前記蓄電電圧うち最も低い値である、請求項５に記載の蓄電システム。

【請求項7】

前記基準電圧は、前記複数のキャパシタ素子の前記両端の間の前記蓄電電圧の平均値である、請求項５に記載の蓄電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、各種電子機器に使用される蓄電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

図７は特許文献１に開示されている従来の蓄電装置１の回路ブロック図であり、蓄電装置１は、直列に接続された複数のキャパシタ素子２と、キャパシタ素子２を充電するための充電回路３とを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－２３６４７４号公報

【発明の概要】

【0004】

本発明のある態様に係る蓄電装置は、蓄電体と、蓄電体に充電電流を供給するように構成されている充電回路と、蓄電体に接続された制御部とを備える。蓄電体は、互いに直列に接続されて両端をそれぞれ有する複数のキャパシタ素子と、複数のキャパシタ素子に接続された複数の抵抗と、複数のキャパシタ素子と複数の抵抗とに接続された複数のスイッチ素子とを有する。複数のキャパシタ素子のぞれぞれのキャパシタ素子の両端のうちの一方は複数の抵抗のうちの対応する１つの抵抗の一端と接続されている。ぞれぞれのキャパシタ素子の両端のうちの他方は複数のスイッチ素子のうちの対応する１つのスイッチ素子の一端と接続されている。対応する１つの抵抗の他端は対応する１つのスイッチ素子の他端と接続されている。対応する１つのスイッチ素子は、対応する１つのスイッチ素子の一端が他端に接続された接続状態と、対応する１つのスイッチ素子の一端が他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されている。制御部は、充電回路が蓄電体へ充電電流を供給しているとき、以下の動作を行う。制御部は、それぞれのキャパシタ素子の蓄電電圧と基準電圧との差が所定の第１電圧差値以下である場合には、対応する１つのスイッチ素子を遮断状態にする。基準電圧は、それぞれのキャパシタ素子が充電されるにつれて上昇する。制御部は、それぞれのキャパシタ素子の蓄電電圧と基準電圧との差が所定の第１電圧差値よりも大きい場合には、対応する１つのスイッチ素子を接続状態にし、その後、それぞれのキャパシタ素子の蓄電電圧と基準電圧との差が所定の第２電圧差値よりも小さくなると対応する１つのスイッチ素子を接続状態から遮断状態へ切り替える。制御部は、基準電圧が所定の第１上限電圧よりも高くなると、充電回路から蓄電体への充電電流の供給を停止させる。複数のキャパシタ素子の或るキャパシタ素子の両端のうちの一方は複数の抵抗のうちの或る抵抗の一端と接続されている。上記或るキャパシタ素子の両端のうちの他方は複数のスイッチ素子のうちの或るスイッチ素子の一端と接続されている。上記或る抵抗の他端は上記或るスイッチ素子の他端と接続されている。上記或るスイッチ素子は、上記或るスイッチ素子の一端が他端に接続された接続状態と、上記或るスイッチ素子の一端が他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されている。
上記態様に係る蓄電装置では、制御部は、充電回路が蓄電体へ充電電流を供給しているとき、上記或るキャパシタ素子の両端の間の蓄電電圧が所定の第１上限電圧よりも高い所定の第２上限電圧に達すると、充電回路から蓄電体への充電電流の供給を停止させ、かつ、上記或るスイッチ素子を接続状態とし、その後、上記或るキャパシタ素子の蓄電電圧が所定の第１上限電圧よりも低くなると上記或るスイッチ素子を接続状態から遮断状態へと切り替え、かつ、充電回路から蓄電体への充電電流の供給を開始させる。
本発明の他の態様に係る蓄電装置では、前記制御部は、前記充電回路が前記蓄電体へ前記充電電流を供給しているとき、上記或るキャパシタ素子の前記両端の間の蓄電電圧が前記所定の第１上限電圧よりも高い所定の第２上限電圧に達すると、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を停止させ、かつ、上記或るスイッチ素子を前記接続状態とし、その後、上記或るキャパシタ素子の前記蓄電電圧が前記基準電圧よりも低くなると前記或るスイッチ素子を前記接続状態から前記遮断状態へと切り替え、かつ、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を開始させる。

【0005】

この蓄電システムは小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は実施の形態における蓄電システムの回路ブロック図である。

【図2】図２は実施の形態における蓄電システムを搭載した車両の構成を示す回路ブロック図である。

【図3】図３は実施の形態における蓄電システムの蓄電電圧と充電時間とを示す図である。

【図4】図４は実施の形態における蓄電システムの蓄電電圧と充電時間とを示す図である。

【図5】図５は実施の形態における蓄電システムの蓄電電圧と充電時間とを示す図である。

【図6】図６は実施の形態における蓄電システムを搭載した他の車両の回路ブロック図である。

【図7】図７は従来の蓄電装置の回路ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

図１は実施の形態における蓄電システム１１の回路ブロック図である。蓄電システム１１は、互いに直列に接続された複数の蓄電部１２を有する蓄電体１３と、蓄電体１３への充電電流の供給あるいは遮断を行う充電回路１４と、蓄電部１２に接続された制御部１５とを含む。

【0008】

蓄電体１３の両端である端部１３Ａ、１３Ｂには、充電回路１４から直流電圧を供給される。個々の蓄電部１２は、キャパシタ素子１６とキャパシタ素子１６に並列に接続された電圧調整回路１７とを有する。電圧調整回路１７は、互いに直列に接続された抵抗１８とスイッチ素子１９とよりなる直列体を有する。

【0009】

制御部１５は、個々の蓄電部１２のキャパシタ素子１６の両端間の蓄電電圧を検出する。制御部１５は、複数の蓄電部１２すべての蓄電電圧を、充電が進むにつれて上昇する基準電圧と比較する。さらに制御部１５は、個々の蓄電部１２の蓄電電圧と基準電圧との差を求める。さらに制御部１５は、蓄電電圧と基準電圧との差が所定の電圧差値Ｖｚ１よりも大きくなると蓄電部１２のスイッチ素子１９を初期状態の遮断状態から接続状態へと切り替える。その後、スイッチ素子１９が接続状態とされている蓄電部１２の蓄電電圧と基準電圧との差が所定の電圧差値Ｖｚ２よりも小さくなるとスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替える。

【0010】

以上の構成および動作により、複数の蓄電部１２のうち特定の蓄電部１２の蓄電電圧が他の蓄電部１２に比して突出して上昇し、蓄電電圧と基準電圧との差が大きくなると、電圧が上昇した特定の蓄電部１２におけるスイッチ素子１９を接続状態として、キャパシタ素子１６の電荷を抵抗１８へ放電する。あるいは、特定の蓄電部１２におけるスイッチ素子１９を接続状態として、充電回路１４から蓄電部１２へと流れる充電電流を抵抗１８とスイッチ素子１９とよりなる直列体へと分流する。

【0011】

これにより充電によって蓄電電圧が比較のうえで基準電圧よりも大幅に上昇した蓄電部１２には流れる充電電流が抑制される。このため一時的に蓄電電圧の上昇が鈍化させられた状態となる。あるいは、一時的に蓄電電圧は上昇しない状態となる。そして、必要に応じて改めて充電電流が抑制される前の電流が供給されて充電が継続されることが可能であり、蓄電部１２を過剰に上昇しない適切な電圧で充電できる。

【0012】

したがって、キャパシタ素子１６の定格電圧と蓄電電圧との間に過剰な余裕を設定する必要はなくなる。この結果として、直列に接続される蓄電部１２の数量を増やすことなく適切な数量で、蓄電部１２の劣化を抑制しつつ蓄電体１３に所望の電圧を充電することができ、蓄電システム１１の小型化が可能となる。

【0013】

図７に示す従来の蓄電装置１では、充電回路３が複数のキャパシタ素子２の両端の電圧を例えば１０Ｖに充電するとき、個々のキャパシタ素子２の特性が完全に一致すれば個々のキャパシタ素子２はそれぞれ２．５Ｖに充電される。通常、個々のキャパシタ素子２が有する内部抵抗値は異なるため、個々のキャパシタ素子２が充電される電圧にも差が現れる。ここで仮に個々のキャパシタ素子２の定格電圧が２．５Ｖであるとすれば、個々の内部抵抗値の差に起因して定格電圧以上の２．７Ｖなどに充電されるキャパシタ素子２が存在する場合がある。そして、定格電圧以上の充電が繰り返し実施されることによって、定格電圧以上の電圧に充電されるキャパシタ素子２の劣化が他のキャパシタ素子２に比べて早く進行し、蓄電装置１全体としての蓄電性能も早期に劣化してしまう恐れがある。

【0014】

そのため、従来の蓄電装置１では、直列に接続された複数のキャパシタ素子２の両端の電圧を維持しつつ、個々のキャパシタ素子２にかかる蓄電電圧をキャパシタ素子２の定格電圧より低く設定することによって、複数のキャパシタ素子２の数を多くする。これにより、個々のキャパシタ素子２の蓄電性能および蓄電装置１全体としての蓄電性能の劣化を抑制することはできる。

【0015】

しかしながらこの結果、個々のキャパシタ素子２の蓄電電圧が低くなることで、所定電圧を得るため直列に接続するキャパシタ素子２の数が増えて蓄電装置１が大型化する場合がある。

【0016】

対して、実施の形態における蓄電システム１１は、前述のように小型化が可能となる。

【0017】

図２は蓄電システム１１を搭載した車両２０の回路ブロック図である。蓄電システム１１は車両２０の車体２１に搭載されている。

【0018】

充電回路１４は、車両蓄電池２２から蓄電体１３への電力供給経路に設けられている。言い換えると、充電回路１４は車両蓄電池２２から蓄電体１３への充電経路に設けられている。

【0019】

スイッチ素子１９には好ましくは半導体スイッチが用いられ、バイポーラトランジスタや、ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）などのモノポーラトランジスタが用いられる。

【0020】

キャパシタ素子１６は、好ましくは、例えば電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどが用いられる。これらのキャパシタは内部抵抗値が低く、短時間に大きな電流を出力できるので、蓄電システム１１は様々な車両負荷２６を駆動させるための電力を供給することが可能となる。

【0021】

スイッチ素子１９の制御端子１９ｃは制御部１５に接続されている。制御部１５は車両２０の車体２１に設けられた車両起動スイッチ２３から発信される起動信号Ｓ１によって起動される。車両起動スイッチ２３は車両２０の起動に連動するスイッチであってもよい。起動信号Ｓ１は車両２０の搭乗者が車両起動スイッチ２３を操作することによって信号発生装置２４から発信される。

【0022】

蓄電システム１１は、蓄電体１３と、蓄電体１３に充電電流を供給するように構成されている充電回路１４と、蓄電体１３に接続された制御部１５とを備える。蓄電体１３は、互いに直列に接続されて両端をそれぞれ有する複数のキャパシタ素子１６（１６ａ～１６ｄ）と、複数のキャパシタ素子１６（１６ａ～１６ｄ）に接続された複数の抵抗１８と、複数のキャパシタ素子１６（１６ａ～１６ｄ）と複数の抵抗１８とに接続された複数のスイッチ素子１９とを有する。複数のキャパシタ素子１６（１６ａ～１６ｄ）のぞれぞれのキャパシタ素子１６（１６ａ～１６ｄ）の両端のうちの一方は複数の抵抗１８のうちの対応する１つの抵抗１８の一端と接続されている。ぞれぞれのキャパシタ素子１６（１６ａ～１６ｄ）の両端のうちの他方は複数のスイッチ素子１９のうちの対応する１つのスイッチ素子１９の一端と接続されている。上記対応する１つの抵抗１８の他端は上記対応する１つのスイッチ素子１９の他端と接続されている。上記対応する１つのスイッチ素子１９は、上記対応する１つのスイッチ素子１９の一端が他端に接続された接続状態と、上記対応する１つのスイッチ素子１９の一端が他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されている。

【0023】

先ず、第１ステップとして以下の制御や動作が行われる。制御部１５は車体２１に設けられた車両起動スイッチ２３から発信される起動信号Ｓ１を受信することによって起動する。車両起動スイッチ２３は車両２０の起動に連動するスイッチであってもよい。起動信号Ｓ１は車両２０の搭乗者が車両起動スイッチ２３を操作することによって発信される。

【0024】

制御部１５は個々の蓄電部１２のキャパシタ素子１６の両端の蓄電電圧を検出する。制御部１５はさらに蓄電体１３の端部１３Ａ、１３Ｂの電位差を検出してもよい。

【0025】

制御部１５は起動信号Ｓ１を受信すると、キャパシタ素子１６の両端の蓄電電圧を検出する。車両２０が起動する前は、蓄電体１３および蓄電部１２に蓄えられた電圧はキャパシタ素子１６の劣化進行を抑制するために所定の電圧以下の初期電圧となっている。言い換えると、車両２０が起動していないとき、キャパシタ素子１６は低い電圧で充電された状態となっている。制御部１５は起動信号Ｓ１を受信すると、充電回路１４を動作させる。そして蓄電部１２に電力が供給される。

【0026】

充電回路１４が起動するタイミングと、蓄電部１２の電圧が検出されるタイミングとは、何れかが先であっても、同時であってもよい。制御部１５は蓄電部１２の蓄電電圧に対応して充電回路１４を動作させることが通常時の動作であるため、充電回路１４の起動よりも蓄電部１２の電圧検出が先に行われることが望ましい。

【0027】

このとき、蓄電部１２では初期状態として、スイッチ素子１９は遮断状態となっている。また、キャパシタ素子１６の初期電圧Ｖｉｎｔは先にのべたように長時間の放置状態でも劣化が進行しにくい、満蓄電電圧あるいは定格電圧の、２０％や３０％程度の低い電圧に設定されている。

【0028】

以上が第１ステップであり、次に第２ステップとして以下の制御や動作が行われる。第２ステップでは、蓄電部１２に対する充電が実施される。制御部１５が充電回路１４を動作させることによって、蓄電部１２それぞれへ電力が供給される。制御部１５が充電回路１４を動作させ始めた時点付近では、先にも述べたすべての蓄電部１２におけるスイッチ素子１９は初期状態である遮断状態が継続している。それぞれの蓄電部１２に流れる充電電流は、それぞれのキャパシタ素子１６に全てが流れる。言い換えると、このとき、キャパシタ素子１６に並列に接続されている電圧調整回路１７には電流は流れない。

【0029】

図３は実施の形態における蓄電システム１１の蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃと充電時間とを示す特性図である。それぞれの蓄電部１２には電力が供給されることで、それぞれの蓄電部１２の両端すなわちキャパシタ素子１６の両端１６１、１６２の間の電圧である蓄電電圧Ｖｃは時間が進むにつれて上昇する。互いに直列に接続された複数の蓄電部１２には実質的に同じ特性を有したキャパシタ素子１６、抵抗１８、スイッチ素子１９が用いられている。

【0030】

ここで、図３に示す蓄電電圧Ｖｃは、複数の蓄電部１２のうちの任意の一つの両端の間の電圧であり、例えば図２で４つの蓄電部１２ａ～１２ｄまでのうち、蓄電電圧Ｖｃは蓄電部１２ａの両端の間の蓄電電圧Ｖｃａである。これは言い換えると、複数のキャパシタ素子１６ａ～１６ｄのうち、蓄電電圧Ｖｃの曲線はキャパシタ素子１６ａの両端の間の蓄電電圧Ｖｃａである。

【0031】

蓄電電圧Ｖｃは、充電の時間が長くなるにつれて上昇するが、蓄電電圧Ｖｃは充電が行われている際に常時において制御部１５で検出される。あるいは、蓄電電圧Ｖｃは充電が行われている際に所定の時間ごとに間欠的に制御部１５で検出される。図３は蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃである蓄電電圧Ｖｃａを示すが、蓄電部１２ｂ（キャパシタ素子１６ｂ）の両端の間の蓄電電圧Ｖｃｂと、蓄電部１２ｃ（キャパシタ素子１６ｃ）の両端の間の蓄電電圧Ｖｃｃと、蓄電部１２ｄ（キャパシタ素子１６ｄ）の両端の間の蓄電電圧Ｖｃｄとは図３に示す蓄電電圧Ｖｃａ（Ｖｃ）と同様に変化する。

【0032】

蓄電部１２ａ～１２ｄ（キャパシタ素子１６ａ～１６ｄ）の両端の間の蓄電電圧Ｖｃａ～Ｖｃｄは同時に検出されることが好ましい。あるいは、蓄電部１２ａ～１２ｄの蓄電電圧Ｖｃａ～Ｖｃｄは互いに異なるタイミングで検出されてもよい。例えば、制御部１５は、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａを検出した後に蓄電部１２ｂの蓄電電圧Ｖｃｂを検出す、その後に蓄電部１２ｃの蓄電電圧Ｖｃｃを検出し、さらにその後に蓄電部１２ｄの蓄電電圧Ｖｃｄを検出する。その後、また、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａを検出するように、蓄電部１２ａ～１２ｄ（キャパシタ素子１６ａ～１６ｄ）の両端の間の蓄電電圧Ｖｃａ～Ｖｃｄは順に繰り返し検出することにより、制御部１５の動作の負担は軽減される。

【0033】

制御部１５は上記の例えば蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃ（Ｖｃａ）を基準電圧Ｖｒと比較する。基準電圧Ｖｒは蓄電体１３すなわち蓄電部１２ａ～１２ｄ（キャパシタ素子１６ａ～１６ｄ）の充電の時間が進むにつれて上昇する。基準電圧Ｖｒは、好ましくは、キャパシタ素子１６が有する代表的な特性に基づいて予め制御部１５で記憶されたうえで設定されている。基準電圧Ｖｒは複数のキャパシタ素子１６のうちの定電流充電時における蓄電電圧上昇率の下限値が用いられてもよい。

【0034】

具体的には、基準電圧Ｖｒは、複数のキャパシタ素子１６の許容特性値において最も蓄電電圧が上昇しにくいキャパシタ素子１６の蓄電電圧を用いることができる。例えば、本実施例での充電回路１４が定電流の充電電流Ｉｃで蓄電体１３へ電力を供給して蓄電部１２のキャパシタ素子１６を充電する場合、キャパシタ素子１６が有する特性の下限値の特性に相当する、最も単位時間当たりの蓄電電圧の上昇率が小さい値の軌跡が、基準電圧Ｖｒの軌跡として用いられるとよい。このとき、蓄電体１３に用いられる複数のキャパシタ素子１６における蓄電電圧Ｖｃの上昇率における平均値Ｖａｖを図３に示す。

【0035】

このため、基準電圧Ｖｒよりも蓄電電圧Ｖｃの上昇率は大きくなり、充電の時間が進むにつれて蓄電電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒとの差であり蓄電電圧Ｖｃから基準電圧Ｖｒを差し引いて得られる差Ｖｄ（＝Ｖｃ－Ｖｒ）は充電時間の経過と共に大きくなる。ここで、タイミングＴ１での蓄電電圧Ｖｃの値Ｖｃ１と基準電圧Ｖｒの値Ｖｒ１との差Ｖｄ１（＝Ｖｃ１－Ｖｒ１）が電圧差値Ｖｚ１よりも大きくなったことを制御部１５が検出すると、制御部１５は蓄電部１２ａにおける電圧調整回路１７のスイッチ素子１９を初期状態である遮断状態から接続状態へと切り替える。

【0036】

言い換えると、制御部１５は、蓄電電圧Ｖｃの値Ｖｃ１と基準電圧Ｖｒの値Ｖｒ１との差Ｖｄ１が電圧差値Ｖｚ１よりも大きくなった蓄電部１２ａにおけるスイッチ素子１９の制御端子１９ｃへ、スイッチ素子１９を接続状態とするための信号を送る。あるいは、制御部１５は、蓄電部１２ａにおけるスイッチ素子１９の制御端子１９ｃへ、遮断状態を維持するための信号の送信を止める。

【0037】

ここでタイミングＴ１以降に再びスイッチ素子１９が遮断されるタイミングＴ２までの期間ＰＴ１２で、蓄電部１２ａではキャパシタ素子１６が抵抗１８と並列に接続される。期間ＰＴ１２では、充電電流が抵抗１８に分流するためにキャパシタ素子１６に流れる充電電流が小さくなる、あるいは、充電回路１４による蓄電部１２ａのキャパシタ素子１６への充電と、蓄電部１２ａのキャパシタ素子１６から抵抗１８への放電とが並行して進行する。

【0038】

このため、期間ＰＴ１２では、スイッチ素子１９が接続状態となった蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃは上昇しにくくなる。言い換えると、基準電圧Ｖｒの上昇率よりも小さな蓄電電圧Ｖｃの上昇率となるように、蓄電部１２ａにおける抵抗１８の値が設定される。

【0039】

そして、蓄電電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒとの差であり蓄電電圧Ｖｃから基準電圧Ｖｒを差し引いて得られる差Ｖｄ（＝Ｖｃ－Ｖｒ）が電圧差値Ｖｚ２よりも小さくなったことをタイミングＴ２で制御部１５が検出すると、制御部１５は蓄電部１２ａにおける電圧調整回路１７のスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替える。ここで電圧差値Ｖｚ２は負の値であってもよい。

【0040】

電圧差値Ｖｚ２が負の値として設定される場合においては、スイッチ素子１９が接続状態から遮断状態へと切り替えられるのは、蓄電電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｒよりも低くなり蓄電電圧Ｖｃから基準電圧Ｖｒを差し引いた差Ｖｄ（Ｖｃ－Ｖｒ）が負の値となって電圧差値Ｖｚ２よりも小さくなったときである。いいかえると、蓄電電圧Ｖｃから基準電圧Ｖｒを差し引いて得られる差Ｖｄと電圧差値Ｖｚ２とがともに負の値であり、タイミングＴ２以前では差Ｖｄの絶対値が電圧差値Ｖｚ２の絶対値以下であり、タイミングＴ２において差Ｖｄの絶対値が電圧差値Ｖｚ２の絶対値よりも大きくなる。

【0041】

制御部１５は、蓄電電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒとの差Ｖｄが電圧差値Ｖｚ２よりも小さくなるタイミングＴ２で、スイッチ素子１９を遮断状態にする。図３においてタイミングＴ２での蓄電電圧Ｖｃの値は値Ｖｃ２であり、基準電圧Ｖｒの値が値Ｖｒ２である。制御部１５は、蓄電部１２ａにおけるスイッチ素子１９の制御端子１９ｃへ、スイッチ素子１９の接続状態を維持するための信号の送信を止める。あるいは、制御部１５は、蓄電部１２ａにおけるスイッチ素子１９の制御端子１９ｃへ、スイッチ素子１９を遮断状態とするための信号を送る。そして、タイミングＴ２の後、蓄電電圧Ｖｃは再び基準電圧Ｖｒよりも高い上昇率で上昇する。

【0042】

さらに、タイミングＴ２以降で改めて蓄電電圧Ｖｃの値Ｖｃ３と基準電圧Ｖｒの値Ｖｒ３との差Ｖｄ（＝Ｖｃ３－Ｖｒ３）が電圧差値Ｖｚ３よりも大きくなったことを制御部１５が検出すると、制御部１５は蓄電部１２ａにおける電圧調整回路１７のスイッチ素子１９を遮断状態から接続状態へと切り替える。そして、蓄電電圧Ｖｃの値Ｖｃ４と基準電圧Ｖｒの値Ｖｒ４との差Ｖｄ４（＝Ｖｃ４－Ｖｒ４）が電圧差値Ｖｚ４よりも小さくなったことをタイミングＴ４で制御部１５が検出すると、制御部１５は蓄電部１２ａにおける電圧調整回路１７のスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替える。ここまでが、蓄電電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒとを近似させる第２ステップである。

【0043】

以上の動作によって、複数の蓄電部１２のうち特定の蓄電部１２の電圧が他の蓄電部１２の電圧に対し突出して異なった値とならず、すべての蓄電部１２の電圧が近似した値となったうえで充電が進行する。また、基準電圧Ｖｒはキャパシタ素子１６の充電速度が遅い値として比較対象に用いられる。このため、蓄電電圧Ｖｃは過充電状態となりにくい。あるいは、蓄電電圧Ｖｃが仮に過充電状態となっても、その状態は極めて短時間に抑制されることとなる。

【0044】

これにより、個々の蓄電部１２に過剰な電圧を印加させずに充電は継続されることが可能となり、蓄電部１２に対して適切な電圧での充電が可能となる。この結果として、キャパシタ素子１６における定格電圧と蓄電電圧との間に過剰な余裕を設定する必要はなくなる。したがって、直列に接続される蓄電部１２の数量を増やすことなく適切な数量で、蓄電部１２の劣化を抑制しつつ蓄電体１３の充電が可能となる。この結果として、蓄電システム１１の小型化が可能となる。

【0045】

以上のように、蓄電電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒとは近い値を常に維持しつつ、蓄電部１２の充電が進行することが望ましい。したがって、電圧差値Ｖｚ１は正の値の小さな値として設定することが望ましい。しかしながら蓄電システム１１の動作が安定するためには、電圧差値Ｖｚ１は電圧差値Ｖｚ２よりも大きな値であることが望ましい。これにより、蓄電電圧Ｖｃの値が基準電圧Ｖｒから離れ過ぎることを抑制しつつ、蓄電電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒとは適切な範囲内で蓄電部１２のキャパシタ素子１６は充電される。

【0046】

ここで、タイミングＴ２における差Ｖｄ２（＝Ｖｃ２－Ｖｒ２）と比較される電圧差値Ｖｚ２は負の値であってもよい。その場合、タイミングＴ１における差Ｖｄ１（＝Ｖｃ１－Ｖｒ１）と比較される電圧差値Ｖｚ１は小さな正の値とすることが好ましい。これにより、蓄電電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒとは近似した値を維持することができ、蓄電システム１１は安定した動作が可能である。

【0047】

また、先に述べた基準電圧Ｖｒは、キャパシタ素子１６の特性の範囲内で生じ得る下限値である。基準電圧Ｖｒは例えば、複数の蓄電部１２のうちで最も低い値に設定されてもよい。

【0048】

具体的には、タイミングＴ１よりも前のタイミングＴ０で制御部１５は全ての蓄電部１２の電圧を検出する。タイミングＴ０では同時に全ての蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃが検出されることが望ましい。タイミングＴ０で検出された全ての蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃを制御部１５が基準電圧Ｖｒと比較する。ここで仮に蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが複数の蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃのうち最も低い場合には、基準電圧ＶｒはタイミングＴ０以降で検出される蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａに設定される。

【0049】

基準電圧Ｖｒが蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａに設定される期間は、上記のようにタイミングＴ０から、車両起動スイッチ２３がオンからオフへと切り替えられて車両２０が起動停止するまでである。そして、車両２０が次回に改めて起動されたときには、改めて車両２０が起動した後のタイミングＴ０で検出された複数の蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃうちで最も低い値を基準電圧Ｖｒに設定してもよい。

【0050】

この場合、先にも述べたようにすべての蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃに相当するすべてのキャパシタ素子１６の初期電圧Ｖｉｎｔは、制御部１５が起動信号Ｓ１を受信した時点、あるいは起動信号Ｓ１を受信した時点からタイミングＴ０までの期間に、実質的に同一の値にすることが望ましい。制御部１５が起動信号Ｓ１を受信した時点で、制御部１５が充電回路１４と電圧調整回路１７とを動作させることによって全ての複数のキャパシタ素子１６の初期電圧Ｖｉｎｔを一致させられてよい。あるいは、制御部１５が後に説明する放電回路と電圧調整回路１７とを動作させることによって全ての複数のキャパシタ素子１６の初期電圧Ｖｉｎｔが一致させられてもよい。

【0051】

以上の動作によって、特定の蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃが他の蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃに対し突出して異なった値とならず、すべての蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃが互いに近似した値となったうえでキャパシタ素子１６の充電が進行する。また、基準電圧Ｖｒとして充電速度が最も遅いキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃが他の蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃと比較される。このため、蓄電電圧Ｖｃはキャパシタ素子１６を過充電状態とさせにくい。あるいは、蓄電電圧Ｖｃが仮にキャパシタ素子１６を過充電状態にさせても、その状態は極めて短時間に抑制されることとなり、キャパシタ素子１６の劣化進行は抑制される。

【0052】

特に比較の基準となる基準電圧Ｖｒは、蓄電システム１１に配置されているキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃの値そのものに基づいて設定される。これにより、キャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃに基準電圧Ｖｒに対して過剰な余裕を設定する必要はなくなる。この結果として、直列に接続された蓄電部１２の数量を増やすことなく適切な数量で、蓄電部１２の劣化を抑制しつつ蓄電体１３に所望の電圧を充電することができ、蓄電システム１１の小型化が可能となる。

【0053】

またあるいは、基準電圧Ｖｒは、すべての蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃの平均値Ｖａｖに設定されていてもよい。制御部１５は蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃの検出の都度、演算によって蓄電電圧Ｖｃの平均値Ｖａｖを求める。この場合、基準電圧Ｖｒは個々の蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃの変動に応じて細かく変動する。

【0054】

これにより、個々の蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃを基準電圧Ｖｒに近似させやすくなるとともに、電圧調整回路１７のスイッチ素子１９が接続状態となる期間を短縮することができる。この結果として、抵抗１８で生じる電力損失が抑制される。

【0055】

先に説明した第２ステップで、蓄電電圧Ｖｃの値と基準電圧Ｖｒとの差Ｖｄを所定の電圧差値Ｖｚと制御部１５が比較するにあたって、電圧差値Ｖｚは基準電圧Ｖｒが上昇することに伴って小さくしてもよい。言い換えると、タイミングＴ１での差Ｖｄ１と比較される電圧差値Ｖｚ１は、蓄電部１２の充電状態が進行して蓄電電圧Ｖｃが上昇しているタイミングＴ３で差Ｖｄ３と比較される電圧差値Ｖｚ３よりも大きくすることが望ましい。

【0056】

これにより、蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃが満充電状態に接近していても、特定の蓄電部１２が満蓄電電圧に達する頻度を抑制でき、満蓄電電圧に達した期間を短縮することができる。この結果、蓄電部１２の劣化を抑制しつつ蓄電体１３の充電が可能となる。ただし、電圧差値Ｖｚ１、Ｖｚ３は互いに同じであってもよい。

【0057】

このように、制御部１５は、充電回路１４が蓄電体へ充電電流Ｉｃを供給しているとき、以下の動作を行う。制御部１５は、それぞれのキャパシタ素子１６の両端の間の蓄電電圧Ｖｃを、それぞれのキャパシタ素子１６が充電されるにつれて上昇する基準電圧Ｖｒと比較する。制御部１５は、それぞれのキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒとの差Ｖｄが所定の第１電圧差値Ｖｚ１以下である場合には、上記対応する１つのスイッチ素子１９を遮断状態にする。制御部１５は、それぞれのキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒとの差Ｖｄが所定の電圧差値Ｖｚ１よりも大きい場合には、上記対応する１つのスイッチ素子１９を接続状態にし、その後、それぞれのキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒとの差Ｖｄが所定の電圧差値Ｖｚ２よりも小さくなると上記対応する１つのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へ切り替える。

【0058】

所定の電圧差値Ｖｚ１は所定の電圧差値Ｖｚ２よりも大きい。

【0059】

所定の電圧差値Ｖｚ１は基準電圧Ｖｒが上昇するに伴って小さくなってもよい。

【0060】

基準電圧Ｖｒは複数のキャパシタ素子１６の両端の間の蓄電電圧Ｖｃに応じて決まる。

【0061】

基準電圧Ｖｒは、複数のキャパシタ素子１６の両端の間の蓄電電圧Ｖｃうち最も低い値であってもよい。

【0062】

基準電圧Ｖｒは、複数のキャパシタ素子１６の両端の間の蓄電電圧Ｖｃの平均値Ｖａｖであてもよい。

【0063】

第３ステップとしては、蓄電部１２が概ねキャパシタ素子１６の定格電圧に接近したときの蓄電システム１１の動作について説明する。ここで定格電圧はキャパシタ素子１６の満充電電圧としても構わない。図４は蓄電システム１１のこの動作における蓄電電圧Ｖｃと充電時間との特性を示す図である。図４において図３に示す項目と同じ項目には同じ参照符号を付す。第３ステップでは上限電圧Ｖｍ１と上限電圧Ｖｍ２とが動作に関する基準として用いられる。上限電圧Ｖｍ２は上限電圧Ｖｍ１よりも高い。上限電圧Ｖｍ２は定格電圧と実質的に同じもしくは定格電圧よりも低い値に設定される。

【0064】

制御部１５は、基準電圧Ｖｒが上限電圧Ｖｍ１よりも高くなると、充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。あるいは、制御部１５は、基準電圧Ｖｒが上限電圧Ｖｍ１に達すると、充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。これにより、すべての蓄電部１２における蓄電電圧Ｖｃが、定格電圧よりも低い値で、かつ、近似した値の電圧で充電される。

【0065】

図４において基準電圧ＶｒはタイミングＴ９で上限電圧Ｖｍ１に達する。基準電圧Ｖｒにキャパシタ素子１６が有する代表的な特性に基づいて予め設定された値が用いられた場合、あるいは、基準電圧Ｖｒにすべての蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃの平均値Ｖａｖが用いられた場合、概ねすべての蓄電部１２が上限電圧Ｖｍ１に近似した蓄電電圧Ｖｃで充電される。

【0066】

特に、基準電圧Ｖｒに複数の蓄電部１２のうちで最も低い電圧を有する蓄電部１２の電圧が適用された場合、タイミングＴ９においてすべての蓄電部１２が上限電圧Ｖｍ１に達した充電状態を達成できる。このため、キャパシタ素子１６の特性の劣化を抑制した状態で、かつ、キャパシタ素子１６の特性限界に近い充電状態までの充電が可能となる。

【0067】

第３ステップにおいて、基準電圧Ｖｒが上限電圧Ｖｍ１に達する過程としては、例えば以下のような過程で蓄電システム１１が動作することが好ましい。

【0068】

制御部１５は、充電回路１４が蓄電体１３へ充電電流Ｉｃを供給している状態で並行して、基準電圧Ｖｒを上限電圧Ｖｍ１と比較する。さらに、制御部１５は、充電回路１４が蓄電体１３へ充電電流Ｉｃを供給している状態で並行して、それぞれの蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃを上限電圧Ｖｍ２と比較する。言い換えると、制御部１５は第２ステップを実施しているとき、同時に第３ステップで必要となる判定を実施している。

【0069】

複数の蓄電部１２のうち何れか１つの蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｍ２よりも高くなったことを制御部１５がタイミングＴ５で検出すると、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。あるいは、複数の蓄電部１２のうち何れか１つの蓄電部１２において蓄電電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｍ２に達したことを制御部１５がタイミングＴ５で検出すると、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。ここでは図３における蓄電部１２ａ～１２ｄ（１２）のうち蓄電部１２ａのキャパシタ素子１６ａの蓄電電圧Ｖｃａが上限電圧Ｖｍ２よりも高くなった、あるいは上限電圧Ｖｍ２に達した場合の動作を説明する。

【0070】

複数の蓄電部１２のうち蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが上限電圧Ｖｍ２よりも高くなったことを制御部１５がタイミングＴ５で検出すると、前述のように、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。あるいは、複数の蓄電部１２のうち蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが上限電圧Ｖｍ２に達したことを制御部１５がタイミングＴ５で検出すると、前述のように、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。さらに、制御部１５は蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を遮断状態から接続状態へと切り替え、他の蓄電部１２ｂ～１２ｄのスイッチ素子１９を遮断状態に維持する。タイミングＴ５では上記のように、充電回路１４は蓄電体１３への電力の供給を停止する。タイミングＴ５でスイッチ素子１９が接続状態となると、キャパシタ素子１６ａは抵抗１８へ放電する状態となり、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａは抵抗１８の値に関係なく低下するが、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａは抵抗１８の値に応じた下降率で低下する。

【0071】

その後、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが下降してタイミングＴ６で上限電圧Ｖｍ１よりも低くなると、制御部１５は蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替える。あるいは、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが下降してタイミングＴ６で上限電圧Ｖｍ１に達すると、制御部１５は蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替える。タイミングＴ５からタイミングＴ６までの期間ＰＴ５６では、複数の蓄電部１２のうちの蓄電部１２ａ以外の蓄電部１２ｂ～１２ｄのキャパシタ素子１６ｂ～１６ｄは充電も放電もされない。したがって、期間ＰＴ５６では基準電圧Ｖｒは概ね変動せずに一定となる。基準電圧Ｖｒにキャパシタ素子１６が有する代表的な特性に基づいて予め設定された値が用いられた場合、あるいは、基準電圧Ｖｒに複数の蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃのうちで最も低い値が適用された場合、期間ＰＴ５６では基準電圧Ｖｒは実質的に変動しない。

【0072】

以上の動作により、蓄電部１２のキャパシタ素子１６は定格電圧や満充電電圧以上に充電されることなく、すべての蓄電部１２のキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃは互いに近似して満充電電圧に近い値となり満充電状態に近い充電状態とされることが可能となる。そして、キャパシタ素子１６の劣化進行は抑制される。

【0073】

制御部１５は、タイミングＴ６で蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替え、かつ、充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃを供給させる。これにより、蓄電部１２ａを含めたすべての蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃおよび基準電圧Ｖｒが再び上昇し始める。

【0074】

その後、タイミングＴ５の動作と同様に、複数の蓄電部１２のうち何れか１つの蓄電部１２のキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃが上昇してタイミングＴ７で上限電圧Ｖｍ２よりも高くなったことを制御部１５が検出すると、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。あるいは、複数の蓄電部１２のうち何れか１つの蓄電部１２のキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃが上昇してタイミングＴ７で上限電圧Ｖｍ２に達したことを制御部１５が検出すると、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を遮断させる。一般的にタイミングＴ５、Ｔ７で最も早く上限電圧Ｖｍ２に達する蓄電電圧Ｖｃを有するキャパシタ素子１６の蓄電部１２は同じである。したがって、タイミングＴ７においても図３における蓄電電圧Ｖｃは蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａであるとして、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが上限電圧Ｖｍ２よりも高くなった、あるいは上限電圧Ｖｍ２に達した場合の動作を説明する。

【0075】

複数の蓄電部１２のうち蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが上限電圧Ｖｍ２よりも高くなったことを制御部１５がタイミングＴ７で検出すると、前述のように、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。あるいは、複数の蓄電部１２のうち蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが上限電圧Ｖｍ２に達したことを制御部１５がタイミングＴ７で検出すると、前述のように、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。さらに、タイミングＴ５と同様にタイミングＴ７でも、制御部１５は蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を遮断状態から接続状態へと切り替え、他の蓄電部１２ｂ～１２ｄのスイッチ素子１９を遮断状態に維持する。タイミングＴ５と同様にタイミングＴ７では上記のように、充電回路１４は蓄電体１３への電力供給を行っていない。したがって、タイミングＴ７で蓄電部１２ａのスイッチ素子１９が接続状態となると、キャパシタ素子１６ａは抵抗１８へ放電する状態となり、蓄電部１２ａのキャパシタ素子１６ａ蓄電電圧Ｖｃａは抵抗１８の値に関係なく低下するが、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａは抵抗１８の値に応じた下降率で低下する。

【0076】

その後、制御部１５は蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが下降してタイミングＴ８で上限電圧Ｖｍ１よりも低くなると、蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替える。あるいは、制御部１５は蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが下降してタイミングＴ８で上限電圧Ｖｍ１に達すると、蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替れる。

【0077】

タイミングＴ５からタイミングＴ６までの期間ＰＴ５６での蓄電部１２ａのスイッチ素子１９の動作および充電回路１４の動作は、タイミングＴ７からタイミングＴ８までの期間ＰＴ７８での蓄電部１２ａのスイッチ素子１９の動作および充電回路１４の動作と同じである。ここでは、タイミングＴ８での基準電圧Ｖｒの値はタイミングＴ６のそれより高い。言い換えると、タイミングＴ８での基準電圧Ｖｒの値はタイミングＴ６のそれに比較して上限電圧Ｖｍ１により接近する。

【0078】

さらに、蓄電部１２ａのキャパシタ素子１６ａの蓄電電圧Ｖｃａが下降してタイミングＴ８で上限電圧Ｖｍ１よりも低くなると、制御部１５は蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替え、他の蓄電部１２ｂ～１２ｄのスイッチ素子１９を遮断状態に維持する。あるいは、蓄電部１２ａのキャパシタ素子１６ａの蓄電電圧Ｖｃａが上限電圧Ｖｍ１に達すると、制御部１５は蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替え、他の蓄電部１２ｂ～１２ｄのスイッチ素子１９を遮断状態に維持する。さらに、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃを供給させる。これにより、蓄電部１２ａを含めたすべての蓄電部１２（１２ａ～１２ｄ）のキャパシタ素子１６（１６ａ～１６ｄ）の蓄電電圧Ｖｃ（Ｖｃａ～Ｖｃｄ）と基準電圧Ｖｒとが再び上昇し始める。

【0079】

そして、基準電圧Ｖｒが上昇してタイミングＴ９で上限電圧Ｖｍ１に達する。タイミングＴ９で、先に述べたように、基準電圧Ｖｒにキャパシタ素子１６が有する代表的な特性に基づいて予め設定された値が用いられた場合、あるいは、基準電圧Ｖｒにすべての蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃの平均値Ｖａｖが用いられた場合、概ねすべての蓄電部１２のキャパシタ素子１６が上限電圧Ｖｍ１に近似した値の蓄電電圧Ｖｃで充電される。

【0080】

特に、基準電圧Ｖｒに複数の蓄電部１２のキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃのうちで最も低い値が適用された場合、すべての蓄電部１２が上限電圧Ｖｍ１に達した充電状態を達成できる。このため、キャパシタ素子１６の特性の劣化を抑制した状態で、かつ、キャパシタ素子１６の特性限界に近い充電状態までの充電が可能となる。

【0081】

上記の説明ではスイッチ素子１９の接続と充電回路１４の遮断とが行われる上記の動作はタイミングＴ５～Ｔ６の期間ＰＴ５６とタイミングＴ７～Ｔ８の期間ＰＴ７８との２回反復されている。この動作が行われる回数は上限電圧Ｖｍ１と上限電圧Ｖｍ２との設定値などによって変化する。したがって、スイッチ素子１９の接続と充電回路１４の遮断とが行われる動作は期間ＰＴ５６の一度で完了しても、あるいは上記のように２度の反復にとどまらず、３度以上反復されてもよい。

【0082】

このように、複数のキャパシタ素子１６（１６ａ～１６ｄ）の或るキャパシタ素子１６ａの両端のうちの一方は複数の抵抗１８のうちの或る抵抗１８の一端と接続されている。或るキャパシタ素子１６ａの両端のうちの他方は複数のスイッチ素子１９のうちの或るスイッチ素子１９の一端と接続されている。或る抵抗１８の他端は或るスイッチ素子１９の他端と接続されている。或るスイッチ素子１９は、或るスイッチ素子１９の一端が他端に接続された接続状態と、或るスイッチ素子１９の一端が他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されている。制御部１５は、充電回路１４が蓄電体１３へ充電電流Ｉｃを供給しているとき、或るキャパシタ素子１６ａの両端の間の蓄電電圧Ｖｃａが所定の上限電圧Ｖｍ１よりも高い所定の上限電圧Ｖｍ２に達すると、充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させ、かつ、或るスイッチ素子１９を接続状態とする。その後、制御部１５は、或るキャパシタ素子１６ａの蓄電電圧Ｖｃａが所定の上限電圧Ｖｍ１よりも低くなると或るスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替え、かつ、充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を開始させる。

【0083】

以下に第３ステップとして蓄電部１２が概ね定格電圧に接近したときの蓄電システム１１の別の動作について説明する。図５は蓄電システム１１の子の動作における蓄電電圧Ｖｃと充電時間との特性を示す図である、図５において図３と図４に示す項目と同じ項目には同じ参照符号を付す。蓄電部１２のキャパシタ素子１６の定格電圧は満充電電圧としてもよい。第３ステップでは上限電圧Ｖｍ１と上限電圧Ｖｍ２とが動作に関する基準として用いられる。上限電圧Ｖｍ２は上限電圧Ｖｍ１よりも高い。上限電圧Ｖｍ２は定格電圧と実質的に同じもしくは定格電圧よりも低い。

【0084】

制御部１５は、基準電圧Ｖｒが上限電圧Ｖｍ１よりも高くなると、充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。あるいは、制御部１５は、基準電圧Ｖｒが上限電圧Ｖｍ１に達すると、充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。これにより、すべての蓄電部１２のキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃが定格電圧よりも低い値で、かつ、近似した値の電圧ですべての蓄電部１２のキャパシタ素子１６が充電される。

【0085】

図５において基準電圧ＶｒはタイミングＴ１０で上限電圧Ｖｍ１に達する。ここで、基準電圧Ｖｒにキャパシタ素子１６が有する代表的な特性に基づいて予め設定された値が用いられた場合、あるいは、基準電圧Ｖｒにすべての蓄電部１２のキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃの平均値Ｖａｖが用いられた場合、概ねすべての蓄電部１２が上限電圧Ｖｍ１に近似した値の蓄電電圧Ｖｃで充電される。

【0086】

特に、基準電圧Ｖｒに複数の蓄電部１２のキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃのうちで最も低い値が適用された場合、すべての蓄電部１２が上限電圧Ｖｍ１に達した充電状態を達成できる。このため、キャパシタ素子１６の特性の劣化を抑制した状態で、かつ、キャパシタ素子１６の特性限界に近い充電状態までの充電が可能となる。

【0087】

第３ステップにおいて、基準電圧Ｖｒが上限電圧Ｖｍ１に達する過程としては、例えば以下のような過程で蓄電システム１１が動作する。

【0088】

制御部１５は、充電回路１４が蓄電体１３へ充電電流Ｉｃを供給している状態で、並行して基準電圧Ｖｒを上限電圧Ｖｍ１と比較する。さらに、制御部１５は、充電回路１４が蓄電体１３へ充電電流Ｉｃを供給している状態で、並行して蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃを上限電圧Ｖｍ２と比較する。言い換えると、制御部１５は第２ステップを実施しているとき、同時に第３ステップで必要となる判定を実施している。

【0089】

制御部１５は、タイミングＴ５で複数の蓄電部１２のうち何れか１つの蓄電部１２のキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｍ２よりも高くなったことを検出すると、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。あるいは、複数の蓄電部１２のうち何れか１つの蓄電部１２の「キャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｍ２に達したことを制御部１５が検出すると、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。ここでは図３における蓄電電圧Ｖｃは蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａであるとして、蓄電部１２ａの蓄電電圧ＶｃａがタイミングＴ５で上限電圧Ｖｍ２よりも高くなった、あるいは上限電圧Ｖｍ２に達した場合の動作を以下に説明する。

【0090】

複数の蓄電部１２のうち蓄電部１２ａのキャパシタ素子１６ａの蓄電電圧Ｖｃａが上限電圧Ｖｍ２に達したことを制御部１５がタイミングＴ５で検出すると、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させる。さらに、制御部１５は蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を遮断状態から接続状態へと切り替え、他の蓄電部１２ｂ～１２ｄのスイッチ素子１９を遮断状態に維持する。タイミングＴ５では上記のように、充電回路１４は蓄電体１３へ電力供給を停止する。したがって、タイミングＴ５で蓄電部１２ａのスイッチ素子１９が接続状態となると、キャパシタ素子１６ａは抵抗１８へ放電する状態となり、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃは抵抗１８の値に関係なく低下するが、抵抗１８の値に応じた下降率で低下する。

【0091】

その後、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが下降してタイミングＴ６で基準電圧Ｖｒよりも低くなると、制御部１５は蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替える。あるいは、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが下降してタイミングＴ６で基準電圧Ｖｒに達すると、制御部１５はスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替え、他の蓄電部１２ｂ～１２ｄのスイッチ素子１９を遮断状態に維持する。タイミングＴ５からタイミングＴ６までの期間ＰＴ５６では、複数の蓄電部１２のうち蓄電部１２ａ以外の蓄電部１２ｂ～１２ｄのキャパシタ素子１６ｂ～１６ｄは充電も放電もされない。したがって、期間ＰＴ５６では、基準電圧Ｖｒは概ね変動せず一定となる。基準電圧Ｖｒにキャパシタ素子１６が有する代表的な特性に基づいて予め設定された値が用いられた場合、あるいは、基準電圧Ｖｒに複数の蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃのうちでもっとも低い値が適用された場合、期間ＰＴ５６では基準電圧Ｖｒは実質的に変動しない。

【0092】

さらに、制御部１５はタイミングＴ６で蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替えて他の蓄電部１２ｂ～１２ｄのスイッチ素子１９を遮断状態に維持し、かつ、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃを供給させる。これにより、蓄電部１２ａを含めたすべての蓄電部１２ａ～１２ｄ（１２）のキャパシタ素子１６ａ～１６ｄ（１６）の蓄電電圧Ｖｃａ～Ｖｃｄ（Ｖｃ）と基準電圧Ｖｒとが上昇し始める。そして、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃもしくは基準電圧Ｖｒが上昇してタイミングＴ１０で上限電圧Ｖｍ１に達すると、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させ、蓄電体１３への充電が完了する。

【0093】

制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させるタイミングＴ１０は、基準電圧Ｖｒが上限電圧Ｖｍ１に達するタイミングが好ましい。通常、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃよりも基準電圧Ｖｒが低い。したがって、基準電圧Ｖｒが上限電圧Ｖｍ１に達したタイミングでは、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃは既に上限電圧Ｖｍ１に達している。

【0094】

あるいは、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒとの双方が上昇してタイミングＴ１０で上限電圧Ｖｍ１に達すると、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させ、蓄電体１３への充電が完了する。

【0095】

以上の動作により、蓄電部１２のキャパシタ素子１６は定格電圧や満蓄電電圧以上に充電されることなく、すべての蓄電部１２のキャパシタ素子１６の蓄電電圧Ｖｃが互いに近似しかつ、満充電電圧に近い値となってキャパシタ素子１６が充電されることが可能となる。これにより、キャパシタ素子１６の劣化進行は抑制される。

【0096】

このように。制御部１５は、充電回路１４が蓄電体１３へ充電電流Ｉｃを供給しているとき、或るキャパシタ素子１６ａの両端の間の蓄電電圧Ｖｃａが所定の上限電圧Ｖｍ１よりも高い所定の上限電圧Ｖｍ２に達すると、充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を停止させ、かつ、或るスイッチ素子１９を接続状態とする。その後、制御部１５は、或るキャパシタ素子１６ａの蓄電電圧Ｖｃａが基準電圧Ｖｒよりも低くなると或るスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替え、かつ、充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃの供給を開始させる。

【0097】

図６は実施の形態における蓄電システム１１を搭載した車両２０の回路ブロック図である。蓄電システム１１は、さらに放電回路２５を有し、放電回路２５を経由して蓄電体１３に蓄えた電力を車両負荷２６へ放電する。蓄電システム１１は、例えば車両蓄電池２２が破損した緊急時などにおいて、放電回路２５を用いて車両負荷２６へ一時的にかつ大きな電流密度の電力を供給する。

【0098】

蓄電体１３は制御部１５に対しても制御部１５が駆動可能となる電力を供給する。そして、放電回路２５が緊急時などにおいて車両負荷２６へ電力を供給するときには、蓄電部１２や蓄電体１３に残存する電力に関係なく、蓄電システム１１は電力を概ね使い果たす動作を行う。ここで、放電回路２５を特に昇圧コンバータとして動作させるためには、蓄電体１３に所定の電圧値以上の残存電圧が存在しないと、例え制御部１５が動作可能な状態であっても、昇圧動作はできない。

【0099】

このため、車両２０の駆動が完全に停止した状態から再度起動した際に蓄電システム１１は早急に動作が可能となるように、車両２０の起動が停止した時やその後に、電圧維持回路２７が動作して蓄電体１３に所定の電力を残したうえで放電を行う。ここで蓄電体１３に残す電力あるいは電圧は、蓄電体１３を構成する蓄電部１２のキャパシタ素子１６の劣化が進行しにくい先にも述べた初期電圧や初期電圧以下の値である。しかしながら、残された電圧が初期電圧や初期電圧以下の値であっても、長期間にわたって初期電圧が存在することでのキャパシタ素子１６の劣化は完全に回避することは容易ではない。

【0100】

ここで、蓄電システム１１ではすべての蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃが互いに近似した値となったうえで長期間の放置状態とされる場合であっても維持される。したがって、低い電圧で長期間の放置で生じる特性の劣化も、すべてのキャパシタ素子１６において互いに近似した状態で進行する。言い換えると、一部のキャパシタ素子１６の劣化が突出して進行することによっておこる蓄電システム１１としての充放電能力の急激な低下が抑制される。この結果、蓄電システム１１は、車両蓄電池２２が破損した緊急時などにおいて、放電回路２５を用いて車両負荷２６へ一時的にかつ大きな電流密度の電力を供給するときにも、適切な放電動作が可能となる。

【0101】

以上の実施例では単一の制御部１５がすべてに対する制御を担った形態となっているが、制御部１５の機能が複数の制御回路に分散して配置されていてもよく、複数の制御回路が制御部１５として総称されてもよい。

【符号の説明】

【0102】

１１ 蓄電システム
１２，１２ａ～１２ｄ 蓄電部
１３ 蓄電体
１４ 充電回路
１５ 制御部
１６，１６ａ～１６ｄ キャパシタ素子
１７ 電圧調整回路
１８ 抵抗
１９ スイッチ素子
２０ 車両
２１ 車体
２２ 車両蓄電池
２３ 車両起動スイッチ
２４ 信号発生装置
２５ 放電回路
２６ 車両負荷
２７ 電圧維持回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】