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JP2003079008A - 自動車用蓄電装置 - Google Patents

自動車用蓄電装置

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Publication number
JP2003079008A
JP2003079008A JP2001261617A JP2001261617A JP2003079008A JP 2003079008 A JP2003079008 A JP 2003079008A JP 2001261617 A JP2001261617 A JP 2001261617A JP 2001261617 A JP2001261617 A JP 2001261617A JP 2003079008 A JP2003079008 A JP 2003079008A
Authority
JP
Japan
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power
double layer
layer capacitor
electric double
electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001261617A
Other languages
English (en)
Inventor
Teruhisa Inoue
照久 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP2001261617A priority Critical patent/JP2003079008A/ja
Publication of JP2003079008A publication Critical patent/JP2003079008A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない電圧変動で継続して負荷に電力を供給
することができる簡易、低電力損失、小型・軽量の自動
車用蓄電装置を実現する。 【解決手段】 急速蓄電・放電可能、蓄電・放電サイク
ル寿命が長く、低電力損失の複数の電気二重層キャパシ
タ・スタックとエネルギー密度の大きい補助発電装置と
を備え、エンジンが運転されている状態では、発電機が
発電した電力を、電気二重層キャパシタ・スタックが蓄
電して負荷に供給し、エンジンが停止している状態で
は、補助発電装置が発電する電力が、補助発電装置と電
源線とに選択的に接続される電気二重層キャパシタ・ス
タックを介して、電源線に接続された負荷に供給される
ことにより、少ない電圧変動で継続して負荷に電力を供
給し、自動車用蓄電装置を簡易化し、低電力損失化し、
且つ小型・軽量化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車用蓄電装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の排気ガス規制対応と燃費
の向上のため、自動車用蓄電装置では、電力損失低減、
小型・軽量化が図られている。従来、この種の自動車用
蓄電装置では、発電機によって発電された電力を蓄電す
る蓄電手段として二次電池が使用されているが、近年、
急速蓄電（充電）・放電可能、蓄電・放電サイクル寿命
が長く、内部抵抗が小さく電力損失が少ない（蓄電・放
電効率が高い）といった、優れた特徴を備えた電気二重
層キャパシタが自動車用蓄電装置の蓄電手段として普及
している。
【０００３】しかし、電気二重層キャパシタは、二次電
池に比べて蓄電できる電力量が少なく、また、コンデン
サである電気二重層キャパシタは、蓄電・放電時にその
蓄電電圧が変動するといった問題がある。そこで、従来
の電気二重層キャパシタによる自動車用蓄電装置では、
たとえば、図３に示すように、電気二重層キャパシタ・
スタック１〜４の直列接続段数をスイッチ５〜９で切替
えることによって、各電気二重層キャパシタ・スタック
１〜４の蓄電電圧低下が補償される。なお、電気二重層
キャパシタ・スタック１〜４はそれぞれ複数の電気二重
層キャパシタ・セルからなっている。
【０００４】たとえば、電気二重層キャパシタ・スタッ
ク１〜４が図示しない発電機で充分蓄電された状態で
は、直列接続された電気二重層キャパシタ・スタック１
および２と、同じく直列接続された電気二重層キャパシ
タ・スタック３および４とが並列接続される。すなわ
ち、このとき、電源線１０およびグランド線１１には、
２段に直列接続された電気二重層キャパシタ・スタック
が接続されて図示しない負荷に電力を供給する。なおこ
のときには、スイッチ５および６がオンされ、スイッチ
７〜９はオフされる。
【０００５】次に発電機からの電力供給が停止または低
減すると、各電気二重層キャパシタ・スタック１〜４は
放電し始める。そして、それら何れかの蓄電電圧が所定
の電圧まで低下すると、この電圧低下を検出しスイッチ
５〜９を制御する制御手段（図示せず）によってスイッ
チ５〜９が制御され、電気二重層キャパシタ・スタック
１および４が並列接続されて、さらに電気二重層キャパ
シタ・スタック２および３と直列接続される。すなわ
ち、電気二重層キャパシタ・スタックが３段に直列接続
される。なおこのときには、スイッチ７および９はオン
され、スイッチ５、６および８がオフされる。
【０００６】さらに放電が進むと前記制御手段のスイッ
チ制御によって、電気二重層キャパシタ・スタック１〜
４はすべて直列接続される。なおこのときには、スイッ
チ８だけがオンされる。以上のように、スイッチ５〜９
は電気二重層キャパシタ・スタックの直列接続の段数を
２、３、４と逐次変化させ、電気二重層キャパシタ・ス
タックの蓄電電圧低下を補償する。こうして、電気二重
層キャパシタ・スタック１〜４は電源線１０およびグラ
ンド線１１を介して負荷に電力を供給する。
【０００７】図４に示す従来の自動車用蓄電装置では、
２つの電気二重層キャパシタ・スタック１２および１３
が、並列接続されＤＣ・ＤＣコンバータ１４を介して電
源線１０およびグランド線１１に接続される。蓄電時に
は、ＤＣ・ＤＣコンバータ１４が、電源線１０およびグ
ランド線１１から電力の供給を受けて、電気二重層キャ
パシタ・スタック１２および１３を蓄電する。放電時に
は、ＤＣ・ＤＣコンバータ１４が、電気二重層キャパシ
タ・スタック１２および１３によって放電される電力
を、電源線１０およびグランド線１１間の規定電源電圧
（たとえば１４Ｖまたは４２Ｖ）の電力に変換（昇圧）
し負荷に供給する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３お
よび４に示す自動車用蓄電装置の電気二重層キャパシタ
・スタックの蓄電電圧低下は上記のようにして補償され
るが、電気二重層キャパシタで蓄電できる電力が少ない
点に関しては何ら解決されない。たとえば、単位重量当
たり蓄えられるエネルギー量を示すエネルギー密度（単
位はワット時／ｋｇ）は、電気二重層キャパシタでは約
５ワット時／ｋｇで鉛電池の約３０ワット時／ｋｇの約
１／６であり、さらにニッケル水素電池やリチウムイオ
ン電池に比べると１／１０〜１／２０程度のエネルギー
密度でしかない。すなわち、電気二重層キャパシタは、
鉛電池等のように長い時間に亘って負荷に電力を供給で
きない。
【０００９】そのため、電気二重層キャパシタによっ
て、電池と同等のエネルギー密度を実現し、継続して負
荷に電力を供給するには、鉛電池等の６倍から２０倍程
度の重量の電気二重層キャパシタが必要となり、かえっ
て車輛の重量が増加し、燃料消費が増加してしまう、と
いう問題がある。また、図３に示した電気二重層キャパ
シタ・スタック１〜４による蓄電・放電においては、電
気二重層キャパシタ・スタック１〜４の放電過程におい
て、各電気二重層キャパシタ・スタック１〜４ごとに、
その蓄電電圧を検出する電圧検出手段が必要であり、そ
の検出結果に基づき、スイッチを切替える制御手段が必
要である。さらに、この制御手段は、各電気二重層キャ
パシタ・スタック１〜４が２〜４段に直列接続されるこ
とにより、それらの出力する電圧が所定の電圧範囲内
（以下「許容電圧範囲」）に収まるように、すべての電
気二重層キャパシタ・スタックの蓄電電圧の検出し、ス
イッチ５〜９の接続状態を判断するといった複雑な制御
を行わなければならない。このようにスイッチ５〜９の
接続状態で出力電圧を切替えるので、上記許容電圧範囲
は比較的広く設定されることになり、出力電圧変動が大
きい、といった問題がある。
【００１０】たとえば、上記許容電圧範囲を１０％とし
て、電気二重層キャパシタ・スタックの接続状態を切替
えるとすると、２、３、４段と直列接続の段数を逐次切
替えることによって、各電気二重層キャパシタ・スタッ
クの蓄電電圧の低下は最終的に約３０％まで許容される
ことになる。一方、上記許容電圧範囲を２０％とする
と、各電気二重層キャパシタ・スタックの蓄電電圧の低
下は最終的に約６０％まで許容されることになる。すな
わち、上記許容電圧範囲を１０％としたのでは、より多
くの電力を放電するといった要求を満たし得ず、許容電
圧範囲を２０％程度まで広げる必要がある。
【００１１】また、図４に示すようにＤＣ・ＤＣコンバ
ータを使用すると、電気二重層キャパシタ・スタック１
２および１３の蓄電電圧が変化しても、自動車用蓄電装
置が出力する電圧を容易に規定電源電圧に維持でき、そ
の変動を小さくできるが（たとえば、規定電源電圧に対
して１０％以内の電圧低下）、ＤＣ・ＤＣコンバータは
電圧変換に伴うエネルギー損失を生じてしまう。特に電
圧を昇圧する際には、電圧変換効率が低下し、エネルギ
ー損失が増大する。このエネルギー損失は放熱手段をも
含めて、自動車用蓄電装置のコスト上昇、大型化、重量
増加につながる、といった問題を生じる。
【００１２】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、急速蓄電・放電可能、蓄電・放電サイ
クル寿命が長く、電力損失が少ない電気二重層キャパシ
タを使用し、且つ、少ない電圧変動で継続して負荷に電
力を供給することができる簡易、且つ低電力損失、小型
・軽量の自動車用蓄電装置を提供することを目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、請求項１では、自動車の動力源とし
て用いられるエンジンと、このエンジンに連結されて電
力を発生する発電機と、この発電機から負荷に電力を供
給する第１および第２の電源線と、この第２の電源線に
一端が接続された複数の電気二重層キャパシタ・スタッ
クと、これら複数の電気二重層キャパシタ・スタックの
各他端と前記第１の電源線との間にそれぞれ直列に接続
されて介挿された複数の第１のスイッチと、前記第２の
電源線に一端が接続された補助発電装置と、この補助発
電装置の他端と前記複数の電気二重層キャパシタ・スタ
ックの各他端との間にそれぞれ直列に介挿された複数の
第２のスイッチと、前記第１および第２の電源線間の電
圧に応じて、前記複数の第１のスイッチを制御し、前記
複数の電気二重層キャパシタ・スタックの一部の電気二
重層キャパシタ・スタックの他端を前記第１の電源線に
接続すると共に、前記複数の第２のスイッチを制御し、
前記第１の電源線に接続された前記一部の電気二重層キ
ャパシタ・スタック以外の電気二重層キャパシタ・スタ
ックの全部又はその一部の他端を前記補助発電装置の他
端に接続するよう制御する制御装置とを備えたことを特
徴とする自動車用蓄電装置が提供される。
【００１４】このように構成される自動車用蓄電装置で
は、自動車の走行中等、エンジンが運転されている場
合、エンジンに連結された発電機が負荷に電力を供給す
る。なお、この場合、発電機によって発電される電力に
は、余剰または不足が生じるが、第１の電源線に接続さ
れた１または２以上の電気二重層キャパシタ・スタック
の蓄電作用によって余剰電力が蓄電され、電力が不足し
たときは、上記電気二重層キャパシタ・スタックの放電
作用によって電力が負荷に供給される。
【００１５】エンジン停止時における負荷への電力供給
（例えばエンジン始動のスターターへの電力供給）や、
ハイブリッド車の加速時においてエンジン出力を補助す
る（いわゆるパワーアシスト）電動機への電力を、エン
ジンに連結された発電機によって供給することはできな
いので、電力を蓄電して第１の電源線に接続された電気
二重層キャパシタ・スタックがスターターや電動機に電
力を供給する。
【００１６】上記のように第１の電源線に接続された電
気二重層キャパシタ・スタックが電力を負荷に供給して
いるときには、第２のスイッチによって補助発電装置に
接続された電気二重層キャパシタ・スタックは、補助発
電装置が発電する電力を蓄電する。補助発電装置の発電
電圧が第１および第２の電源線間の規定電圧に設定され
ていれば、上記補助発電装置に接続された電気二重層キ
ャパシタ・スタックは上記規定電圧に蓄電される。
【００１７】そして、第１の電源線に接続された電気二
重層キャパシタ・スタックの放電によって、第１および
第２の電源線間の電圧が所定の電圧まで低下すると、第
１の電源線に接続されていたこの（或いはこれらの）電
気二重層キャパシタ・スタックは第１の電源線から切り
離され、補助発電装置で蓄電された電気二重層キャパシ
タ・スタックが第１の電源線に接続される（請求項
２）。そうすると、第１および第２の電源線間の電圧が
規定の電源電圧に維持されて、電力が負荷に供給され続
ける。一方、第１の電源線から切り離された電気二重層
キャパシタ・スタックの全部または一部は、補助発電装
置によって発電される電力を蓄電する。
【００１８】上記の動作を繰り返しながら、エンジンに
連結された発電機では供給できない電力が、補助発電装
置で発電され、電気二重層キャパシタ・スタックで蓄電
されて負荷に供給される。電気二重層キャパシタ・スタ
ックが２つである場合には（請求項３）、一の電気二重
層キャパシタ・スタックが第１の電源線に接続されて負
荷に電力を供給しているときには、他の電気二重層キャ
パシタ・スタックが補助発電装置に接続されて電力を蓄
電している。そして、一の電気二重層キャパシタ・スタ
ックの蓄電電圧が所定の低の電圧まで低下すると、上記
他の電気二重層キャパシタ・スタックが第１の電源線に
接続されて負荷に電力を供給し、一の電気二重層キャパ
シタ・スタックは補助発電装置に接続されて電力を蓄電
する。以後この動作を繰り返す。
【００１９】請求項４では、前記補助発電装置は亜鉛・
空気電池または自動車用燃料で発電を行う燃料電池から
なる自動車用蓄電装置が提供される。これら亜鉛・空気
電池または燃料電池は、たとえば、電気二重層キャパシ
タの６倍〜２０倍といった大きなエネルギー密度を有し
ており、電気二重層キャパシタ・スタックを介して、継
続して負荷に電力を供給することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態に係る自動車用蓄電装置を説明する。図１は、
本発明に係る第１の実施形態の自動車用蓄電装置の要部
概略構成図である。図１に示す自動車用蓄電装置２０で
は、自動車の走行中等、自動車の動力源であるエンジン
２１が運転されている場合、エンジン２１に連結された
発電機２２が電源線２３とグランド線２４とを介して負
荷２５に電力を供給する。この場合、発電機２２によっ
て発電される電力が負荷２５で消費される電力よりも多
いときには、余剰電力が生じ、電気二重層キャパシタ・
スタック２６または２７の何れかが余剰電力を蓄電す
る。そして、発電機２２によって発電される電力が負荷
２５で消費される電力より不足しているときには、上記
電気二重層キャパシタ・スタック２６または２７の何れ
かが蓄電している電力を放電して負荷２５に供給する。
なお、電源線２３とグランド線２４との間の規定電源電
圧は４２Ｖとする。
【００２１】ここで、電気二重層キャパシタ・スタック
２６は、負電極２６ｎがグランド線２４に接続され、正
電極２６ｐはスイッチ２８を介して電源線２３に接続さ
れ、また、電気二重層キャパシタ・スタック２７は、負
電極２７ｎがグランド線２４に接続され、正電極２７ｐ
はスイッチ２９を介して電源線２３に接続されている。
そして、スイッチ２８とスイッチ２９とは、制御装置３
０によって相補的にオン／オフされる。したがって、電
気二重層キャパシタ・スタック２６または２７の何れか
が電源線２３とグランド線２４との間に介挿され接続さ
れていることになる。
【００２２】一方、補助発電装置である亜鉛・空気電池
３１の正電極３１ｐは、スイッチ３２を介して電気二重
層キャパシタ・スタック２６の正電極２６ｐに、スイッ
チ３３を介して電気二重層キャパシタ・スタック２７の
正電極２７ｐに接続される。そして、スイッチ３２とス
イッチ３３とは制御装置３０によって相補的にオン／オ
フされる。また、スイッチ２８とスイッチ３２も制御装
置３０によって相補的にオン／オフされ、スイッチ２９
とスイッチ３３も制御装置３０によって相補的にオン／
オフされる。ここで、亜鉛・空気電池３１の負電極３１
ｎはグランド線２４に接続されている。
【００２３】したがって、電気二重層キャパシタ・スタ
ック２６と２７とは、亜鉛・空気電池３１によって相補
的に蓄電され、且つ、蓄電中の電気二重層キャパシタ・
スタックは電源線２３に接続されない。なお、負荷２５
は自動車に搭載された各種電装装置（スターター、パワ
ーステアリング、灯火等）を一つの負荷２５として表示
したものであり、また、制御装置３０は、端子３０ｐが
電源線２３に、端子３０ｎがグランド線２４に接続され
て、動作に必要な電力の供給を受けている。また、スイ
ッチ２８、２９、３２および３３は、制御装置３０の制
御端子３０ｃ〜３０ｆからの制御信号で駆動される半導
体リレー等で構成される。
【００２４】上記のようにエンジン２１に連結された発
電機２２が発電する電力を電気二重層キャパシタ・スタ
ック２６または２７で蓄電する自動車用蓄電装置２０で
は、エンジン２１始動時におけるスターターへの電力供
給や、ハイブリッド車の加速時においてエンジン出力を
補助する電動機への電力供給を、エンジン２１に連結さ
れた発電機２２で行うことはできない。発電機２２はエ
ンジン２１からエネルギー供給をうけて発電を行うから
である。また、燃費向上のため、停車中にエンジン２１
を停止するいわゆるアイドルストップ状態では、負荷２
５が消費する電力を、電気二重層キャパシタ・スタック
２６または２７は長い時間に亘って継続供給することが
できない。
【００２５】たとえば、アイドルストップ状態におい
て、当初、スイッチ２８がオンされており、電気二重層
キャパシタ・スタック２６が電源線２３に接続されてい
るときに、電気二重層キャパシタ・スタック２６に蓄電
された電力が、負荷２５への電力供給による放電で減少
すると、電気二重層キャパシタ・スタック２６に蓄電さ
れた電圧２６ｅ（以下「蓄電電圧２６ｅ」と表示する）
が規定電源電圧４２Ｖよりも低下する。
【００２６】この蓄電電圧２６ｅの低下は以下のように
して検出されて補償され、アイドルストップ状態におけ
る電力供給が継続される。電気二重層キャパシタ・スタ
ック２６が電源線２３に接続されている場合には、蓄電
電圧２６ｅは電源線２３とグランド線２４との間の電圧
として制御装置３０の電圧検出回路３０ａによって検出
される。電圧検出回路３０ａはコンパレータ（図示せ
ず）を備えており、コンパレータは、電源線２３とグラ
ンド線２４との間の電圧を電圧検出回路３０ａの内部に
備えられた基準電圧（図示せず）と比較する。そして、
蓄電電圧２６ｅが所定の電圧（たとえば４２Ｖより１０
％低い電圧）よりも低くなったときには、検出結果を制
御装置３０のスイッチ制御回路３０ｂへ伝達する。
【００２７】スイッチ制御回路３０ｂは、制御端子３０
ｃを介してスイッチ２８を、制御端子３０ｄを介してス
イッチ２９を、制御端子３０ｅを介してスイッチ３２
を、制御端子３０ｆを介してスイッチ３３をそれぞれ制
御している。そしてスイッチ制御回路３０ｂは、蓄電電
圧２６ｅが所定の電圧よりも低くなったときには、スイ
ッチ２８をオフしスイッチ２９をオンすると共に、スイ
ッチ３２をオンしスイッチ３３をオフすることで、電気
二重層キャパシタ・スタック２７を電源線２３に接続
し、電気二重層キャパシタ・スタック２６を亜鉛・空気
電池３１に接続する。
【００２８】すなわち、電源線２３に接続された電気二
重層キャパシタ・スタック２６が放電して蓄電電圧２６
ｅが前記所定の電圧まで低下すると、電気二重層キャパ
シタ・スタック２６は、電源線２３から切り離されて、
亜鉛・空気電池３１に接続され電力の蓄電を開始する。
一方、電気二重層キャパシタ・スタック２６が放電して
いたときに亜鉛・空気電池３１に接続されて電力を蓄電
していた電気二重層キャパシタ・スタック２７は、電気
二重層キャパシタ・スタック２６に代わって負荷２５に
電力を供給し始める。そして、電気二重層キャパシタ・
スタック２７の蓄電電圧２７ｅ（以下「蓄電電圧２７
ｅ」と表示する）が前述の所定の電圧まで低下すると、
制御装置３０によるスイッチ２８、２９、３２および３
３のスイッチ操作によって、電力を蓄電した電気二重層
キャパシタ・スタック２６が電気二重層キャパシタ・ス
タック２７に代わって再び負荷２５に電力を供給し始め
ると共に、電気二重層キャパシタ・スタック２７は再び
亜鉛・空気電池３１に接続されて電力を蓄電する。以後
同様の動作を繰り返す。
【００２９】このようにして、アイドルストップ状態に
おいて、自動車用蓄電装置２０は、亜鉛・空気電池３１
が発電する電力を電気二重層キャパシタ・スタック２６
および２７を介して負荷２５に供給し続けることができ
る。また、駐車していた自動車のエンジンを始動する場
合においても、亜鉛・空気電池３１に接続されて電力を
蓄電した電気二重層キャパシタ・スタック２６または２
７を制御装置３０が電源線２３に接続することで、スタ
ーターに電力を供給することができる。
【００３０】さらに、ハイブリッド車の加速時におけ
る、エンジン出力を補助する電動機への電力供給は、電
源線２３に接続された電気二重層キャパシタ・スタック
２６または２７で行われる。このとき、蓄電電圧２６ｅ
または蓄電電圧２７ｅが低下するが、制御装置３０がこ
の電圧低下を検出し、上述アイドルストップ状態の場合
と同様に、電気二重層キャパシタ・スタック２６および
２７が選択的に電源線２３または亜鉛・空気電池３１に
接続される。
【００３１】上述の自動車用蓄電装置２０は、図３に示
す電気二重層キャパシタ・スタックの直列接続の切替え
を行わない。したがって、自動車用蓄電装置２０は出力
電圧の変動を小さくできる。たとえば、図３における許
容電圧範囲が規定電源電圧に対して約２０％以内の電圧
低下であるのに対し、自動車用蓄電装置２０では前述の
ように１０％以下の電圧低下とすることができる。
【００３２】なお、スイッチ制御回路３０ｂは、電圧検
出回路３０ａの検出結果の変化に基づいて、制御端子３
０ｃ〜３０ｆの制御信号の状態を所定のプログラムに従
って制御するマイクロ・プロセッサで実現することがで
きる。あるいは、上記プログラム処理と同様な処理をす
る論理回路でも実現できる。また、電圧検出回路３０ａ
は、コンパレータによらず、たとえば、電源線２３とグ
ランド線２４との間の電圧をアナログからディジタルへ
変換するアナログ・ディジタル変換器（以下「ＡＤ変換
器」）を主に構成されるものであってもよい。ＡＤ変換
器による場合、スイッチ制御回路３０ｂのマイクロ・プ
ロセッサ（または論理回路）は、ＡＤ変換器からのディ
ジタル信号を基準値（たとえば、規定電源電圧に対して
１０％の電圧低下に対応したディジタル値）と比較する
ことによって、電源線２３とグランド線２４との間の電
圧低下の有無を検出できる。
【００３３】このようにして、第１の実施形態にかかる
自動車用蓄電装置は、急速蓄電・放電可能、蓄電・放電
サイクル寿命が長く、電力損失が少ない電気二重層キャ
パシタ・スタックによって、エンジンに連結された発電
機が発電する電力を蓄電して負荷に供給できる。また、
エンジンから負荷に電力を供給することができない場合
にも、エネルギー密度が大きく継続して負荷に電力を供
給することができる小型・軽量の亜鉛・空気電池を使用
して、少ない電圧変動で継続して負荷に電力を供給する
ことができる。
【００３４】図２は、本発明に係る第２の実施形態の自
動車用蓄電装置の要部概略構成図である。なお、第１の
実施形態と同様の機能を有する構成要素には同一の符号
を付して、その説明を省略する。自動車用蓄電装置４０
は補助発電装置に燃料電池を使用する。燃料電池は、ガ
ソリン、軽油またはメタノール、および空気とから燃料
を得て発電する。燃料電池装置４１を主として構成する
固体酸化型燃料電池（以下「ＳＯＦＣ」と表示する）４
１ａは、エネルギー密度が約１０００ワット時／ｋｇで
あり、エネルギー密度が約３００ワット時／ｋｇである
亜鉛・空気電池よりも、負荷２５に長時間に亘って電力
を供給することができる。このＳＯＦＣ４１ａは、高温
（たとえば６５０〜８００℃）で動作し、水素や一酸化
炭素、炭化物等を燃料とするので、簡易な改質器４１ｂ
を利用することができる。また、高温で動作するＳＯＦ
Ｃ４１ａの排熱を排出エネルギー回収器４１ｃで回収し
改質器４１ｂで使用することで、エネルギー効率が向上
する。
【００３５】このようにして、第２の実施形態に係る自
動車用蓄電装置は、第１の実施形態に係る自動車用蓄電
装置と同様に動作するが、補助発電装置として、亜鉛・
空気電池よりもエネルギー密度の大きい燃料電池を使用
しているので、少ない電圧変動で、さらに長い時間継続
して負荷に電力を供給することができる。以上、第１お
よび第２の実施形態に係る自動車用蓄電装置について、
２つの電気二重層キャパシタ・スタックを使用するもの
で説明をしたが、さらに多くの電気二重層キャパシタ・
スタックを使用できることは言うまでもない。
【００３６】たとえば、自動車用蓄電装置２０および４
０で、電気二重層キャパシタ・スタック２６および２７
がそれぞれ複数の電気二重層キャパシタ・スタックで構
成されてもよい。また、３つ以上の電気二重層キャパシ
タ・スタックを使用し、これらの電気二重層キャパシタ
・スタックの正電極と電源線との間にこれら電気二重層
キャパシタ・スタックと同数の第１のスイッチを直列に
介挿すると共に、これらの電気二重層キャパシタ・スタ
ックの正電極と補助発電装置の正電極との間にこれら電
気二重層キャパシタ・スタックと同数の第２スイッチを
直列に介挿してもよい。この場合には、制御装置は、一
部の電気二重層キャパシタ・スタックを第１のスイッチ
で電源線に接続する。そうすると、これら電気二重層キ
ャパシタ・スタックが負荷に電力を供給し、これら電気
二重層キャパシタ・スタック以外の電気二重層キャパシ
タ・スタックは補助発電装置に接続されて補助発電装置
が発電する電力を蓄電する。
【００３７】たとえば、３つの電気二重層キャパシタ・
スタックを使用する場合において、電源線に接続される
電気二重層キャパシタ・スタックは１つとし、他の２つ
の電気二重層キャパシタ・スタックが補助発電装置で蓄
電されるものとすれば、電気二重層キャパシタ・スタッ
クの蓄電時間を放電時間に比べて長くすることができ、
エンジン停止時における蓄電装置による負荷への電力供
給時間をさらに長くすることができる。さらにこの場
合、補助発電装置の発電電力との関係で（補助発電装置
の発電電力が少ない場合等）、補助発電装置に接続され
る電気二重層キャパシタ・スタックは１つとし、残りの
１つの電気二重層キャパシタ・スタックは補助発電装置
および電源線の何れにも接続されないようにしてもよ
い。
【００３８】このように、本発明は、その趣旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施することができ、前述の実
施形態に限定されるものではない。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動車用
蓄電装置は、急速蓄電・放電可能、蓄電・放電サイクル
寿命が長く、電力損失が少ない複数の電気二重層キャパ
シタ・スタックとエネルギー密度の大きい補助発電装置
とを備えており、エンジンが運転されている状態では、
発電機が発電した電力を、電気二重層キャパシタ・スタ
ックが蓄電して負荷に供給し、エンジンが停止している
状態では、補助発電装置によって発電された電力が、補
助発電装置と電源線とに選択的に接続される電気二重層
キャパシタ・スタックによって蓄電されたのち、電源線
に接続が切替えられた電気二重層キャパシタ・スタック
によって負荷に供給されるので、少ない電圧変動で継続
して負荷に電力を供給する自動車用蓄電装置を、簡易化
し、低電力損失化し、且つ小型・軽量化するといった効
果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の自動車用蓄電装
置の要部概略構成図である。
【図２】本発明に係る第２の実施形態の自動車用蓄電装
置の要部概略構成図である。
【図３】電気二重層キャパシタ・スタックとその接続を
制御するスイッチによって、電源電圧を所定の許容電圧
範囲とする従来の自動車用蓄電装置における蓄電手段の
要部概略構成図である。
【図４】電気二重層キャパシタ・スタックの電圧変動を
ＤＣ・ＤＣコンバータで補償する従来の自動車用蓄電装
置における蓄電手段の要部概略構成図である。
【符号の説明】
２０、４０ 自動車用蓄電装置 ２１ エンジン ２２ 発電機 ２３ 電源線 ２４ グランド線 ２５ 負荷 ２６、２７ 電気二重層キャパシタ・スタ
ック ２６ｎ、２７ｎ 電気二重層キャパシタ・スタ
ックの負電極 ２６ｐ、２７ｐ 電気二重層キャパシタ・スタ
ックの正電極 ２８、２９、３２、３３ スイッチ ３０ 制御装置 ３１ 亜鉛・空気電池 ４１ 燃料電池装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｚ 12/06 12/06 Ｚ Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｐ // Ｂ６０Ｋ 6/02 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ Ｆターム(参考） 3D035 AA05 5G003 AA05 AA07 BA01 DA04 DA18 FA06 5H032 AA01 AS03 5H115 PA00 PC06 PG04 PI16 PI18 PI22 PI29 PI30 PU01 PU25 QA05 QA10 QE08 SE03 SE05 SE06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車の動力源として用いられるエンジ
    ンと、 このエンジンに連結されて電力を発生する発電機と、 この発電機から負荷に電力を供給する第１および第２の
    電源線と、 この第２の電源線に一端が接続された複数の電気二重層
    キャパシタ・スタックと、 これら複数の電気二重層キャパシタ・スタックの各他端
    と前記第１の電源線との間にそれぞれ直列に接続されて
    介挿された複数の第１のスイッチと、 前記第２の電源線に一端が接続された補助発電装置と、 この補助発電装置の他端と前記複数の電気二重層キャパ
    シタ・スタックの各他端との間にそれぞれ直列に介挿さ
    れた複数の第２のスイッチと、 前記第１および第２の電源線間の電圧に応じて、前記複
    数の第１のスイッチを制御し、前記複数の電気二重層キ
    ャパシタ・スタックの一部の電気二重層キャパシタ・ス
    タックの他端を前記第１の電源線に接続すると共に、前
    記複数の第２のスイッチを制御し、前記第１の電源線に
    接続された前記一部の電気二重層キャパシタ・スタック
    以外の電気二重層キャパシタ・スタックの全部又はその
    一部の他端を前記補助発電装置の他端に接続するよう制
    御する制御装置とを備えたことを特徴とする自動車用蓄
    電装置。
  2. 【請求項２】 前記制御装置は、前記第１および第２の
    電源線間の電圧が所定の電圧よりも低い電圧になったと
    き、前記第１の電源線に接続された電気二重層キャパシ
    タ・スタックを前記第１の電源線から切離すと共に、前
    記補助発電装置に接続されていた電気二重層キャパシタ
    ・スタックの全部又は一部の電気二重層キャパシタ・ス
    タックを第１の電源線に接続することを特徴とする請求
    項１に記載の自動車用蓄電装置。
  3. 【請求項３】 前記複数の電気二重層キャパシタ・スタ
    ックは２つの電気二重層キャパシタ・スタックであるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の自動車用蓄電装置。
  4. 【請求項４】 前記補助発電装置は亜鉛・空気電池また
    は自動車用燃料で発電を行う燃料電池からなることを特
    徴とする請求項１に記載の自動車用蓄電装置。
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