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WO2013014866A1 - 車両用電源装置 - Google Patents

車両用電源装置 Download PDF

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Publication number
WO2013014866A1
WO2013014866A1 PCT/JP2012/004322 JP2012004322W WO2013014866A1 WO 2013014866 A1 WO2013014866 A1 WO 2013014866A1 JP 2012004322 W JP2012004322 W JP 2012004322W WO 2013014866 A1 WO2013014866 A1 WO 2013014866A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switch
capacitor
battery
voltage
starter
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/004322
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
公康 垣内
久純 渡邉
真人 我妻
Original Assignee
パナソニック株式会社
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 パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Priority to US14/128,410 priority Critical patent/US9415732B2/en
Priority to CN201280036299.5A priority patent/CN103718419B/zh
Priority to EP12817970.2A priority patent/EP2736146A1/en
Priority to JP2013525560A priority patent/JP6060391B2/ja
Publication of WO2013014866A1 publication Critical patent/WO2013014866A1/ja

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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle power supply device in a vehicle having an idling stop function.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of the vehicle power supply device 501 described in Patent Document 1 for compensating for a decrease in the terminal voltage of the battery.
  • a DC / DC converter 103 is connected to the battery 101.
  • the DC / DC converter 103 includes a booster circuit 105 that boosts the terminal voltage of the battery 101, and a capacitor 107 that is connected between the terminal of the battery 101 and the output terminal of the booster circuit 105. Since the power supply voltage is generated by connecting the battery 101 and the capacitor 107 in series, the DC / DC converter 103 compensates for the decrease in the terminal voltage of the battery 101 by charging the capacitor 107.
  • the capacitor 107 can compensate for the decrease in the terminal voltage of the battery 101, and the power supply voltage can be stabilized.
  • the power supply voltage can be stabilized, but the current flowing from the battery 101 does not change when the starter is driven when the engine is restarted. The burden is heavy.
  • the vehicle power supply device is configured to be provided in a vehicle equipped with an engine, a starter that starts the engine, and a battery that drives the starter.
  • the vehicle power supply device includes first to fifth switches, first and second capacitors, a semiconductor switching element, and a control circuit.
  • the first switch is configured to be connected to the positive electrode of the battery.
  • the first capacitor has a positive electrode configured to be connected to the positive electrode of the battery via the first switch, and a negative electrode connected to the ground.
  • the second switch is connected to the positive electrode of the first capacitor.
  • the second capacitor has a positive electrode and a negative electrode connected to the positive electrode of the first capacitor via a second switch.
  • the third switch is connected between a connection point where the second switch and the negative electrode of the second capacitor are connected to the ground.
  • the fourth switch is connected to the positive electrode of the second capacitor.
  • the fifth switch is configured to be connected between the positive electrode of the battery and the starter.
  • the semiconductor switching element is connected to the positive electrode of the second capacitor, and is configured to intermittently connect between the positive electrode of the battery and the positive electrode of the second capacitor.
  • the positive electrode of the second capacitor is configured to be connected to the starter via a fourth switch.
  • the control circuit operates to control the first to fifth switches so as to charge the first capacitor and the second capacitor when the starter is not driven.
  • the control circuit has a first capacitor voltage that is a voltage between the positive electrode and the negative electrode of the first capacitor and a voltage between the positive electrode and the negative electrode of the second capacitor.
  • the first to fifth switches are operated so as to supply battery power to the starter.
  • the control circuit configures a parallel circuit with the battery and the first capacitor when the vehicle starts to be used.
  • the first to fifth switches are controlled to supply power to the starter so that the second capacitor is connected in series.
  • the control circuit disconnects the battery from the starter when the vehicle is in use, and the first capacitor and the second capacitor are connected in series. The first to fifth switches are controlled to supply power to the starter so as to be connected.
  • This vehicle power supply device can reduce the burden on the battery when the starter is driven and extend the life of the battery.
  • FIG. 1 is a block circuit diagram of a vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the vehicle power supply device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the vehicle power supply device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the vehicle power supply device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the vehicle power supply device according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a detailed circuit diagram of a conventional vehicle power supply device.
  • FIG. 1 is a block circuit diagram of a vehicle power supply device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • a thick line indicates a power system wiring
  • a thin line indicates a signal system wiring.
  • vehicle 10C in the embodiment has an idling stop function for stopping engine 10B when vehicle 10C stops.
  • the vehicle 10C includes an engine 10B, a starter 25 that starts the engine 10B, and a battery 11 that drives the starter 25.
  • the vehicle power supply device 10 is configured to be provided in the vehicle 10C.
  • the vehicle power supply device 10 includes a capacitor 15 having a switch 13 connected to the positive electrode 11A of the battery 11, a positive electrode 15A connected to the battery 11 via the switch 13, and a negative electrode 15B connected to the ground 10A, A switch 17 connected to the positive electrode 15A of the capacitor 15, a capacitor 19 having a negative electrode 19B connected to the positive electrode 15A of the capacitor 15 via the switch 17, and a connection point 19C where the switch 17 and the negative electrode 19B of the capacitor 19 are connected.
  • the switch 21 is electrically connected between the capacitor 10 and the ground 10A, the switch 23 is connected to the positive electrode 19A of the capacitor 19, and the positive electrode 11A of the battery 11 is connected to the starter 25.
  • the switch 27 is connected to the positive electrode 11A of the battery 11 and the positive electrode 19A of the capacitor 19.
  • a diode 35 is a semiconductor switching element, and a control circuit 29 connected to the switch 13,17,21,23,27 electrically.
  • the positive electrode 19 ⁇ / b> A of the capacitor 19 is configured to be connected to the starter 25 via the switch 23.
  • the anode 35B of the diode 35 is connected to the positive electrode 11A of the battery 11, and the cathode 35A is connected to the positive electrode 19A of the capacitor 19.
  • the negative electrode 11B of the battery 11 is connected to the ground 10A.
  • the control circuit 29 controls the switches 13, 17, 21, 23, and 27 to charge the capacitors 15 and 19 when the starter 25 is not operated.
  • the voltage detection circuit 39 detects a capacitor voltage Vc2, which is a voltage between the positive electrode 19A and the negative electrode 19B of the capacitor 19.
  • the control circuit 29 detects the capacitor voltage Vc1 that is the voltage between the positive electrode 15A and the negative electrode 15B of the capacitor 15, that is, the capacitor voltage Vc1 of the positive electrode 15A of the capacitor 15.
  • the control circuit 29 switches the switches 13, 17, and 21 to supply the power of the battery 11 to the starter 25 if the total voltage (Vc 1 + Vc 2) of the capacitor voltages Vc 1 and Vc 2 is lower than the predetermined total voltage Vck. , 23 and 27 are controlled.
  • the control circuit 29 forms a parallel circuit with the battery 11 and the capacitor 15 when the vehicle 10C is in use, and the parallel circuit and the capacitor 19
  • the switches 13, 17, 21, 23, and 27 are controlled so as to be connected in series. Further, if the total voltage (Vc1 + Vc2) is equal to or higher than the predetermined total voltage Vck, the control circuit 29 disconnects the battery 11 from the capacitor 15 when the vehicle 10C is in use, and only the capacitor 15 and the capacitor 19 are connected in series. Thus, the switches 13, 17, 21, 23, 27 are controlled.
  • the control circuit 29 supplies power to the starter 25 from only the battery 11, all the capacitors 15, 19, or the capacitors 15, 19 in each state.
  • the control circuit 29 connects the capacitor 15 in parallel with the battery 11 to form a parallel circuit. Are connected in series. Therefore, at a cold start when the starter 25 needs to generate the largest torque, the power stored in the capacitors 15 and 19 having a low internal resistance is supplied to the starter 25 with priority over the power of the battery 11. Therefore, the current flowing from the battery 11 is reduced, and the burden on the battery 11 is reduced. Further, when the engine 10B is restarted when the vehicle 10C is being used and stopped, only the electric power stored in the capacitors 15 and 19 is supplied to the starter 25, and the electric power of the battery 11 is supplied to the starter 25. Not.
  • the starter 25 is operated only by the battery 11 only when the total voltage (Vc1 + Vc2) is lower than the voltage Vb of the battery 11. For these reasons, the burden on the battery 11 can be reduced, and the life of the battery 11 can be extended.
  • the generator 31 mounted on the vehicle 10C is driven by the engine 10B to generate electric power. Further, the generator 31 generates regenerative power during braking of the vehicle 10C.
  • a load 10D made of various electrical components such as a car audio device and the battery 11 are electrically connected to the generator 31 by power system wiring.
  • the battery 11 is a lead battery, and the open circuit voltage Vb0 between the positive electrode 11A and the negative electrode 11B of the battery 11 is 12V.
  • the open circuit voltage Vb0 of the battery 11 is the battery voltage Vb between the positive electrode 11A and the negative electrode 11B when no load is connected to the battery 11.
  • the positive electrode 11 A of the battery 15 is electrically connected to the positive electrode 11 A of the battery 11 via the switch 13.
  • the switch 13 can perform on / off control that can be turned on / off from the outside, and current limit control that can limit the flowing current to a predetermined value.
  • the predetermined value can be arbitrarily set. That is, the switch 13 is controlled by an external switch control signal SW1 to turn on and off, and can control the current that flows when the switch 13 is on.
  • the switch 13 is not limited to an FET, and may be configured to be capable of on / off control and current limit control, for example, a combination of a relay and a resistor.
  • the capacitor 15 includes five electric double layer capacitors having a rated voltage of 2.5 V connected in series.
  • the rated voltage is defined as a charging voltage at which the life of the electric double layer capacitor is longer than the life of the vehicle 10C.
  • the rated charging voltage of the entire capacitor 15 is 12.5V.
  • a current sensor 33 is connected to the switch 13 in series.
  • the current sensor 33 detects a current I1 flowing through the switch 13, and has a shunt resistor.
  • the current sensor 33 outputs a voltage proportional to the current I1 from the voltage across the shunt resistor.
  • the current sensor 33 is not limited to a shunt resistor, and may be a sensor that magnetically detects such as a Hall element.
  • the negative electrode 19B of the capacitor 19 is electrically connected to the positive electrode 15A of the capacitor 15 via the switch 17.
  • the switch 17 is composed of an FET as in the switch 13.
  • the switch 17 is controlled by an external switch control signal SW 2 to turn on and off, and can control a current that flows when the switch 17 is on.
  • the capacitor 19 is composed of an electric double layer capacitor like the capacitor 15, but is composed of two electric double layer capacitors connected in series. Since the rated voltage of the electric double layer capacitor is 2.5V, the rated charging voltage of the capacitor 19 is 5V.
  • the capacitor voltage Vc1 is 12V. Further, as described above, the rated charging voltage of the capacitor 19 is 5V. Therefore, the total voltage (Vc1 + Vc2) is 17V which is the sum of the capacitor voltage Vc1 and the capacitor voltage Vc2 when the switch 17 is turned on.
  • the switch 21 is electrically connected between the connection point 19C where the switch 17 and the negative electrode 19B of the capacitor 19 are connected and the ground 10A. Similarly to the switch 13, the switch 21 is controlled by an external switch control signal SW 3 to turn on and off, and can control the current that flows when the switch is turned on, and is configured by an FET.
  • the positive electrode 19A of the capacitor 19 is electrically connected to the positive electrode 11A of the battery 11 through the diode 35.
  • the cathode 35A of the diode 35 is connected to the positive electrode 19A of the capacitor 19, and the anode 35B is connected to the positive electrode 11A of the battery 11.
  • the total voltage (Vc1 + Vc2) of the capacitor voltages Vc1 and Vc2 becomes 17V when the charging is completed up to the rated voltage, and thus is higher than the battery voltage Vb that is a voltage between the positive electrode 11A and the negative electrode 11B of the battery 11. Get higher. Therefore, the diode 35 prevents the current from flowing backward from the series circuit formed by connecting the capacitors 15 and 19 in series to the battery 11 side.
  • a current sensor 37 is connected in series with the diode 35.
  • the current sensor 37 has the same configuration as the current sensor 33.
  • the end 25A of the starter 25 is electrically connected to the positive electrode 19A of the capacitor 19 via the switch 23.
  • An end 25B of the starter 25 is connected to the ground 10A.
  • the switch 23 is also formed of an FET as with the switch 13. However, since the switch 23 is not used to charge the capacitors 15 and 19, it is not necessary to limit the flowing current. Therefore, the switch 23 is not limited to a semiconductor switching element such as an FET, and may be a relay.
  • the end 25A of the starter 25 is electrically connected to the positive electrode 11A of the battery 11 via the switch 27.
  • This path is a power path for driving and operating the starter 25 with only the power of the battery 11 instead of the power stored in the capacitors 15 and 19.
  • the switch 27 is also formed of an FET as with the switch 13. However, since the switch 27 is not used for charging the capacitors 15 and 19, it is not necessary to limit the flowing current and may be a relay like the switch 23.
  • the switches 13, 17, 21, 23, 27 are electrically connected to the control circuit 29 by signal system wiring.
  • the control circuit 29 includes a microcomputer and peripheral circuits such as a memory and controls the entire vehicle 10C.
  • components other than the signal wiring necessary for describing the vehicle power supply device 10 in the embodiment are omitted.
  • the control circuit 29 outputs switch control signals SW1, SW2, SW3, SW4, and SW5 to the switches 13, 17, 21, 23, and 27, and turns on and off the switches 13, 17, 21, 23, and 27 to perform on / off control. Is doing.
  • the control circuit 29 includes an A / D converter and reads various voltages described below.
  • the control circuit 29 reads the battery voltage Vb by connecting the positive electrode of the battery 11 and the control circuit 29 by signal system wiring.
  • the control circuit 29 reads the current I1 by connecting the output of the current sensor 33 to the control circuit 29 through signal system wiring.
  • the control circuit 29 reads the capacitor voltage Vc1 by connecting the positive electrode 15A of the capacitor 15 and the control circuit 29 by signal system wiring.
  • the control circuit 29 reads the current I2 by connecting the output of the current sensor 37 to the control circuit 29 through signal system wiring.
  • a capacitor voltage Vc2 that is a voltage between the positive electrode 19A and the negative electrode 19B of the capacitor 19 is detected by a voltage detection circuit 39. By connecting the voltage detection circuit 39 to the control circuit 29 via signal wiring, the control circuit 29 reads the capacitor voltage Vc2.
  • the control circuit 29 is also electrically connected to the starter 25 by signal system wiring, and controls the drive of the starter 25 by outputting the starter drive signal ST. Specifically, when the control circuit 29 outputs the starter drive signal ST to the starter 25 in a state where a voltage is applied to the ends 25A and 25B of the starter 25, the starter 25 is driven to operate. Even when a voltage is applied to the ends 25A and 25B of the starter 25, if the control circuit 29 does not output the starter drive signal ST to the starter 25, the starter 25 is not driven and does not operate. If no voltage is applied to the ends 25A and 25B of the starter 25, the starter 25 is not driven and does not operate regardless of the starter drive signal ST.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the vehicle power supply device 10 for charging the capacitors 15 and 19 and is a subroutine executed when the control circuit 29 separates from the main routine and charges the capacitors 15 and 19.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the vehicle power supply device 10 for driving and operating the starter 25, and shows a subroutine for driving and operating the starter 25.
  • the control circuit 29 controls the engine 10B according to control data such as the accelerator opening to control the traveling of the vehicle 10C.
  • control circuit 29 is executing the main routine, all of the switches 13, 17, 21, 23, and 27 are turned off. That is, at the start in the flowcharts shown in FIGS.
  • a specific case in which the subroutine shown in FIG. 2 is executed is when, for example, the vehicle 10C is unlocked and the door is opened at the start of use of the vehicle 10C. Further, the stage in use of the vehicle 10C is, for example, a case other than when the starter 25 is driven after the idling stop. In the embodiment, since it is not possible to predict when the idling stop will be started next, the control circuit 29 ensures that the starter 25 can be driven with only the electric power stored in the capacitors 15 and 19 instead of the electric power from the battery 11. Executes the subroutine shown in FIG. 2 immediately after the starter 25 is driven after the idling stop. Thereby, the capacitors 15 and 19 can be charged quickly.
  • the control circuit 29 first turns off the starter flag (step S11).
  • the starter flag is turned on when a starter driving request for requesting driving of the starter 25 is generated by the interrupt routine, and is configured using a part of the memory.
  • the interruption routine is executed when the driver starts the engine 10B or when the idling stop is completed.
  • the interrupt routine performs the operation of returning to the interrupt destination after turning on the starter flag.
  • the control circuit 29 clears the starter flag turned on by the previous interrupt by turning off the starter flag in step S11.
  • control circuit 29 reads the capacitor voltages Vc1 and Vc2 and the battery voltage Vb (step S13).
  • the control circuit 29 connects the capacitors 15 and 19 in series and charges them with a predetermined current I2k in order to charge the capacitors 15 and 19 quickly.
  • the difference between the total voltage (Vc1 + Vc2) of the capacitors 15 and 19 and the battery voltage Vb is reduced, so that the charging loss in the switch 17 can be reduced. Therefore, since the charging current can be increased accordingly, the charging period of the capacitors 15 and 19 can be shortened.
  • step S15 when the total voltage (Vc1 + Vc2) is lower than the battery voltage Vb (Yes in step S15), the control circuit 29 next determines the state of the starter flag (step S17). Since the starter flag is turned on by an interrupt, it cannot be predicted when it is turned on during execution of the subroutine of FIG. Therefore, in the subroutine of FIG. 2, the control circuit 29 appropriately monitors the state of the starter flag.
  • step S17 If the starter flag is on (Yes in step S17), the control circuit 29 jumps to step S41 shown in FIG. 3 to drive the starter 25 and start the engine 10B.
  • step S17 if the starter flag is off (No in step S17), the control circuit 29 turns off the switches 13, 21, 23, and 27 (step S19). That is, the control circuit 29 prepares to connect the capacitors 15 and 19 in series by turning off the switches 13 and 21. Since the starter flag is off (No in step S17), the starter 25 is not driven. Therefore, the control circuit 29 turns off the switches 23 and 27.
  • the control circuit 29 reads the current I2 by the current sensor 37, turns on the switch 17 so that the current I2 becomes the predetermined current I2k, and performs control in the active region of the FET constituting the switch 17 (step S21). That is, by changing the gate voltage of the FET constituting the switch 17, the series circuit of the capacitors 15 and 19 is charged with a constant current with the predetermined current I2k.
  • the predetermined current I2k is determined in advance and stored in the memory as a current value that can charge the capacitors 15 and 19 as quickly as possible without causing a burden on the battery 11, that is, not significantly affecting the life of the battery 11. Yes.
  • the vehicle power supply device 10 Since the predetermined current I2k varies depending on the combined capacity of the capacitors 15 and 19 in series, the upper limit value of the current that can be passed through the switch 17, the allowable charging time, and the like, in addition to the burden on the battery 11, the vehicle power supply device 10 It is determined appropriately according to the specifications.
  • step S21 the control circuit 29 thereafter repeats the operations of steps S13, S15, S17, S19, and S21 until the total voltage (Vc1 + Vc2) of the capacitor voltages Vc1 and Vc2 reaches the battery voltage Vb. Charging of the capacitors 15 and 19 connected in series is continued.
  • step S15 When the total voltage (Vc1 + Vc2) is equal to or higher than the battery voltage Vb in step S15 (No in step S15), the control circuit 29 turns off all the switches 13, 17, 21, 23, and 27 (step S23). Thereby, when the capacitors 15 and 19 are charged, the charging is temporarily stopped.
  • step S25 determines the state of the starter flag. This operation is the same as step S17 described above. If the starter flag is on in step S25 (Yes in step S25), the process jumps to step S41 shown in FIG. On the other hand, if the starter flag is off in step S25 (No in step S25), the control circuit 29 is in the active region of the FET constituting the switch 13 so that the current I1 read by the current sensor 33 becomes the predetermined current I1k. At the same time, the current is limited by controlling the active region of the FET constituting the switch 21 so that the current I2 becomes the predetermined current I2k (step S29).
  • the control circuit 29 connects the capacitor 15 and the capacitor 19 in parallel in step S29, and charges the capacitors 15 and 19 with the predetermined currents I1k and I2k, respectively.
  • the switches 13 and 21 are controlled.
  • the predetermined current I1k is determined in the same manner as the predetermined current I2k in step S21. Accordingly, in step S29, the predetermined currents I1k and I2k have the same value.
  • step S29 the switch 21 is controlled so that the current I2 becomes the predetermined current I2k in step S21.
  • the capacitor 19 is turned on by the predetermined current I2k.
  • a predetermined current I3k smaller than the predetermined current I2k may be defined. That is, when the difference between the battery voltage Vb and the capacitor voltage Vc2 is larger than a predetermined value, the current I2 becomes the predetermined current I3k, and when the difference between the battery voltage Vb and the capacitor voltage Vc2 is less than the predetermined value, the current I2 is
  • the control circuit 29 may control the switch 21 so that the predetermined current I2k is obtained.
  • the predetermined currents I1k and I2k have the same value, but may be different values as long as the burden on the battery 11 does not increase.
  • the predetermined currents I1k, I2k, and I3k are appropriately determined according to the specifications of the vehicle power supply device 10.
  • the control circuit 29 charges the capacitors 15 and 19 as follows. That is, when charging the capacitors 15 and 19, if the total voltage (Vc1 + Vc2) is lower than the battery voltage Vb, the control circuit 29 connects the capacitors 15 and 19 in series until the total voltage (Vc1 + Vc2) reaches the battery voltage Vb.
  • the switches 13, 17, 21, 23, and 27 are controlled as described above. Specifically, at this time, the control circuit 29 turns off the switches 13, 21, 23, and 27 and turns on the switch 17 to control the current flowing through the switch 17.
  • the control circuit 29 controls the switches 13, 17, 21, 23, and 27. Specifically, at this time, the control circuit 29 controls the current flowing through the switches 13 and 21 by turning off the switches 17, 23, and 27 and turning on the switches 13 and 21.
  • the difference between the total voltage (Vc1 + Vc2) and the battery voltage Vb is reduced by charging the capacitors 15 and 19 connected in series. Therefore, the charging current can be increased, the period until the total voltage (Vc1 + Vc2) reaches the battery voltage Vb can be shortened, and the charging period as a whole can be shortened.
  • step S29 the capacitor 15 is charged with the predetermined current I1k, and the capacitor 19 is charged with the predetermined current I2k, whereby the capacitors 15 and 19 are charged to the rated charging voltage. Since the starter flag may be turned on while the capacitors 15 and 19 are being charged, the control circuit 29 determines the state of the starter flag even after step S29 (step S31). If the starter flag is on in step S31, the process jumps to step S41 shown in FIG. On the other hand, if the starter flag is off in step S31 (No in step S31), the control circuit 29 first reads the capacitor voltage Vc2 to determine the completion of charging (step S33), and sets the capacitor voltage Vc2 and the predetermined voltage Vc2k. Are compared (step S35).
  • Step S35 if the capacitor voltage Vc2 becomes higher than the predetermined voltage Vc2k in Step S35 (Yes in Step S35), the charging of the capacitor 19 is completed, and the control circuit 29 turns off the switches 13 and 21 (Step S37). Thereby, charging of the capacitors 15 and 19 is stopped.
  • control circuit 29 determines the state of the starter flag (step S39). If the starter flag is not on (No in step S39), the subroutine shown in FIG. 2 is terminated and the process returns to the main routine. Since the control circuit 29 monitors the state of the starter flag in the main routine as well as step S39, if the starter flag is turned on even after the charging is completed and the subroutine shown in FIG. The control circuit 29 executes the subroutine shown in FIG.
  • step S39 if the starter flag is on in step S39 (Yes in step S39), the control circuit 29 jumps to step S41 shown in FIG.
  • step S35 shown in FIG. 2 the charging of the capacitor 19 is completed, and the charging of the capacitor 15 is also completed for the following reason.
  • step S15 when the total voltage (Vc1 + Vc2) is lower than the battery voltage Vb, the control circuit 29 charges the capacitors 15 and 19 connected in series.
  • Q1 0.7 ⁇ C.
  • the charge amount Q2 of the capacitor 19 is larger than the charge amount Q1 of the capacitor 15.
  • the capacitor 19 has a longer period until the charging is completed than the capacitor 15. Therefore, in the vehicle power supply device 10 according to the embodiment, the charging of the capacitor 15 is already completed when the charging of the capacitor 19 is completed.
  • the control circuit 29 can determine that both of the capacitor voltages Vc1 and Vc2 of the capacitors 15 and 19 have reached the rated charging voltage by determining only the completion of charging of the capacitor 19.
  • the completion of the charging of the capacitors 15 and 19 can be determined by the above-described operation of the embodiment.
  • the capacitor 15 may take longer to complete the charge than the capacitor 19. In this case, it is necessary to monitor the capacitor voltage Vc1 of the capacitor 15 to determine the completion of charging, and to monitor the capacitor voltage Vc2 so that the capacitor 19 is not overvoltaged.
  • the control circuit 29 monitors both of the capacitor voltages Vc1 and Vc2 to determine the completion of charging of the capacitors 15 and 19. Then, when charging of one of the capacitors 15 and 19 is completed, the control circuit 29 stops charging the capacitor and continues charging only the other capacitor.
  • control circuit 29 executes the flowchart of FIG. 3 by calling from the main routine or jumping from the subroutine of FIG.
  • control circuit 29 reads capacitor voltages Vc1 and Vc2 (step S41).
  • the control circuit 29 compares the total voltage (Vc1 + Vc2) with the predetermined total voltage Vck (step S43).
  • step S43 When the total voltage (Vc1 + Vc2) is lower than the predetermined total voltage Vck (Yes in step S43), since the charging of the capacitors 15 and 19 is not completed, the power accumulated in the capacitors 15 and 19 is sufficiently driven. It may not be possible. If the total voltage (Vc1 + Vc2) is lower than the predetermined total voltage Vck in step S43 (Yes in step S43), the control circuit 29 first turns off all the switches 13, 17, 21, and 23 (step S45), and then switches 27 Only ON is set (step S47). Thereby, power is not supplied from the capacitors 15 and 19 to the starter 25, but only the power of the battery 11 is supplied to drive the starter 25 (step S59).
  • step S49 the control circuit 29 drives the starter 25 this time at the start of use of the vehicle 10C, that is, at the cold start. It is determined whether or not there is (step S49). If the vehicle 10C is not cold-started in step S49 (No in step S49), the vehicle 10C is in use, and has already stopped by idling stop after the engine 10B has been started. Therefore, the engine 10B and the accessories (various hydraulic pumps, air conditioner compressors, etc.) attached to the engine 10B are warmed up, and the torque of the starter 25 necessary for restarting the engine 10B is from the cold start. Is small. Accordingly, the starter 25 can be driven by a series circuit configured by connecting the capacitors 15 and 19 in series.
  • step S49 the control circuit 29 turns off the switches 13, 21, 27 (step S51), and then turns on the switches 17, 23 ( Step S53).
  • the capacitors 15 and 19 are connected to the starter 25 in a state of being connected in series.
  • the switches 13 and 27 are off.
  • step S59 the starter 25 by the electric power stored in the series circuit composed of the capacitors 15 and 19 connected in series is driven to operate.
  • step S49 if the vehicle 10C is cold-started in step S49 (Yes in step S49), the engine 10B and the auxiliary machinery are cooled, and the torque of the starter 25 for driving them is compared with the case where it is warmed up. growing.
  • step S49 In order to drive the starter 25 that needs to output a large torque, if the vehicle 10C is cold started in step S49 (Yes in step S49), the control circuit 29 turns off the switches 21 and 27 (step S55). Thereafter, the switches 13, 17, and 23 are turned on (step S57). Thus, the battery 11 and the capacitor 15 are connected to each other in parallel by the switch 13 to form a parallel circuit. Since the switch 17 is on and the switch 21 is off, the capacitor 19 is connected in series to a parallel circuit composed of the battery 11 and the capacitor 15 connected in parallel. Since the switch 23 is on and the switch 27 is off, the parallel circuit of the battery 11 and the capacitor 15 is connected to the starter 25 via the capacitor 19.
  • the control circuit 29 drives and controls the starter 25 by outputting the starter drive signal ST to the starter 25 (step S59).
  • the starter 25 can be driven by supplying power from an optimal power source in accordance with the state of charge of the capacitors 15 and 19 and whether or not the vehicle 10C is cold-started.
  • the starter 25 is driven only by the power of the battery 11 only when the total voltage (Vc1 + Vc2) is smaller than the predetermined total voltage Vck (Yes in step S43). In other cases, that is, the total voltage (Vc1 + Vc2) is the predetermined total voltage.
  • the starter 25 When the voltage is Vck or higher (No in step S43), the starter 25 is driven together with the power of the capacitors 11 and 19 together with the power of the battery 11, so that the burden on the battery 11 is reduced.
  • the starter 25 when the starter 25 is driven only by the power of the capacitors 15 and 19 instead of the power of the battery 11, the power of the battery 11 is hardly used, so that the effect of reducing the burden on the battery 11 is great.
  • the capacitor 19 is connected in series to a parallel circuit composed of the battery 11 and the capacitor 15 connected in parallel with each other, the power from the capacitor 15 having an internal resistance smaller than that of the battery 11 is supplied with priority over the battery 11. Thus, the current flowing from the battery 11 is reduced. From this point of view as well, the burden on the battery 11 can be reduced, and therefore the life of the battery 11 can be extended.
  • control circuit 29 turns off the switches 13, 17, 21, 23, and 27 (step S61), and FIG. The subroutine is finished and the process returns to the main routine.
  • the main routine again executes the subroutine of FIG. 2 to charge the capacitors 15 and 19 immediately after finishing the subroutine of FIG. By repeating such an operation, the burden on the battery 11 can be reduced even when idling is stopped.
  • the subroutine of FIG. 2 when the subroutine of FIG. 3 is completed, the subroutine of FIG. 2 is immediately executed to charge the capacitors 15 and 19.
  • the present invention is not limited to this operation, and the starter 25 is used.
  • the capacitors 15 and 19 may be charged.
  • the control circuit 29 may control the switches 13, 17, 21, 23, and 27 to charge the capacitors 15 and 19 with regenerative power generated by the generator 31 when the vehicle 10 ⁇ / b> C is decelerated.
  • the control circuit 29 detects the generation of regenerative power due to the deceleration of the vehicle 10C, the subroutine of FIG. 2 is executed.
  • the regenerative power can be effectively used, and the fuel efficiency of the vehicle 10C can be improved together with the idling stop.
  • the generator 31 when regenerative power is generated, the generator 31 generates a voltage higher than 12V, which is 14.5V. Therefore, when the capacitors 15 and 19 are connected in series, the electric double layer capacitor does not reach an overvoltage. However, when the capacitors 15 and 19 are connected in parallel with each other to be charged, the capacitor 15 The control circuit 29 needs to monitor the capacitor voltage Vc1 so as not to reach an overvoltage. Not only when regenerative power is generated, it is necessary to monitor overvoltage when charging the power of the generator 31 to the capacitors 15 and 19.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the vehicle power supply device 10 when the use of the vehicle 10C is finished.
  • the control circuit 29 executes the flowchart shown in FIG. In the flowchart shown in FIG. 4, all the switches 13, 17, 21, 23, and 27 are off at the start.
  • the control circuit 29 reads the capacitor voltages Vc1, Vc2 and the battery voltage Vb (step S91), and compares the total voltage (Vc1 + Vc2) with the battery voltage Vb (step S92). If the total voltage (Vc1 + Vc2) is higher than the battery voltage Vb in step S92 (Yes in step S92), the control circuit 29 switches the switches 13, 17, 21, and so on to charge the battery 11 with the electric power stored in the capacitors 15 and 19. 23 and 27 are controlled.
  • Step S92 the control circuit 29 turns off the switches 13 and 21 (Step S93), and then switches 17, 23, 27 is turned on (step S94).
  • the switches 17, 23, 27 are turned on, a voltage is applied between the ends 25A, 25B of the starter 25.
  • the control circuit 29 does not output the starter drive signal ST, so the starter 25 is driven. Does not work.
  • the electric power stored in the capacitors 15 and 19 is supplied to the battery 11 via the switches 23 and 27, and the battery 11 can be charged.
  • the control circuit 29 reads the capacitor voltages Vc1, Vc2 and the battery voltage Vb in step S91, and compares the total voltage (Vc1 + Vc2) with the battery voltage Vb in step S92. In this way, the battery 11 is charged by repeating the steps S91 to S94, and the total voltage (Vc1 + Vc2) decreases.
  • the control circuit 29 turns off all the switches 13, 17, 21, 23, and 27 (step S95), and the power supply from the capacitors 15 and 19 to the battery 11 is stopped. Thereafter, the process returns to the main routine, and the control of the vehicle 10C is finished.
  • the control circuit 29 reads the capacitor voltages Vc1, Vc2 and the battery voltage Vb in step S91. If the total voltage (Vc1 + Vc2) is equal to or lower than the battery voltage Vb in step S92 (No in step S92), the control circuit 29 turns off all the switches 13, 17, 21, 23, 27 (step S95), and enters the main routine. Return to complete the control of the vehicle 10C.
  • the vehicle power supply device 10 can store the power stored in the capacitors 15 and 19 in the battery 11 without consuming wastefully by self-discharge. Furthermore, since the capacitor voltages Vc1 and Vc2 of the capacitors 15 and 19 can be lowered, the lifetime of both can be extended. At the same time, since the total voltage (Vc1 + Vc2) of the capacitors 15 and 19 is applied to the battery 11, the battery voltage Vb can be kept high, and the life of the battery 11 can be extended.
  • the vehicle power supply device 10 can suppress the frequency of driving the starter 25 with only the battery 11 and reduce the current flowing from the battery 11 by the capacitors 15 and 19. Therefore, the vehicle power supply device 10 capable of extending the life of the battery 11 can be realized.
  • the control circuit 29 charges the capacitors 15 and 19, if the total voltage (Vc1 + Vc2) is lower than the battery voltage Vb, the capacitors 15 and 19 are connected in series and charged, and the total voltage (Vc1 + Vc2) is charged. ) Becomes equal to or higher than the battery voltage Vb, the capacitors 15 and 19 are electrically connected in parallel to be charged. This is not limited to such control. If the total voltage (Vc1 + Vc2) is lower than the battery voltage Vb, the capacitors 15 and 19 may be electrically connected in parallel from the beginning and charged. However, in this case, the control circuit 29 needs to monitor so that both the capacitor voltages Vc1 and Vc2 of the capacitors 15 and 19 do not become overvoltage.
  • the turn-on and turn-off of the switches 13, 17, 21, 23, and 27 are as shown in the flowcharts of FIGS. 2 and 3 in order to avoid short circuit of the battery 11 and the capacitor 15. There is a need.
  • the control circuit 29 charges the battery 11 with the electric power stored in the capacitors 15 and 19. This is not limited to such an operation.
  • the vehicular power supply apparatus 10 uses the capacitor 15 to extend the life of the capacitors 15 and 19. , 19 may be provided.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation during idling stop of the vehicle power supply device 10 according to the embodiment.
  • the control circuit 29 controls the switch 13 to discharge the capacitor 15 if the capacitor voltage Vc1 is higher than the battery voltage Vb while the vehicle 10C is idling stopped, and discharges the capacitor 15 to discharge the capacitor.
  • the switch 13 is turned on.
  • the switch 13 is controlled to discharge the capacitor 15 or is on. Inrush current flows from both the battery 11 and the capacitor 15. Accordingly, since the current flowing from the battery 11 can be suppressed, the burden on the battery 11 is reduced correspondingly, and the life can be extended.
  • FIGS. 5 is a subroutine executed when idling is stopped from the main routine of the microcomputer built in the control circuit 29.
  • the control circuit 29 shifts from the main routine to the subroutine of FIG. 5 and executes the subroutine of FIG. At this time, since the idling stop is started, the starter 25 is not operated. Accordingly, all the switches 13, 17, 21, 23, and 27 are in the OFF state by steps S23 and S37 shown in FIG.
  • control circuit 29 first reads the capacitor voltage Vc1 and the battery voltage Vb (step S71).
  • the control circuit 29 compares the capacitor voltage Vc1 with the battery voltage Vb (step S73). If the capacitor voltage Vc1 is higher than the battery voltage Vb in step S73 (Yes in step S73), when the switch 13 is turned on to discharge the capacitor 15 in this state, the difference is caused by the difference between the capacitor voltage Vc1 and the battery voltage Vb. Inrush current flows from the capacitor 15 to the battery 11. As a result, an overcurrent flows through the switch 13 and the temperature rises excessively, which may increase the load on the switch 13. In vehicle power supply device 10 according to the embodiment, if capacitor voltage Vc1 is higher than battery voltage Vb in step S73 (Yes in step S73), control circuit 29 discharges capacitor 15.
  • the control circuit 29 controls the switch 13 so that the current I1 flowing through the current sensor 33 becomes the predetermined current I1k (Ste S75). As a result, a predetermined current I1k flows from the capacitor 15 and the capacitor 15 is discharged. That is, the control circuit 29 controls the switch 13 so that the capacitor 15 is discharged at a constant current. As a result, the capacitor 15 can be discharged without imposing a burden on the switch 13.
  • the current discharged from the capacitor 15 is supplied to the battery 11 and the load 10D.
  • the capacitor voltage Vc1 is higher than the battery voltage Vb during idling stop, power is supplied from the capacitor 15 to the load 10D.
  • the discharge current from the capacitor 15 in step S75 is discharged at a constant current as the predetermined current I1k in the embodiment.
  • the discharge current in step S75 may be determined with a current value larger or smaller than the predetermined current I1k as the default value.
  • the discharge current is set to a current value larger than the predetermined current I1k, the capacitor 15 can be discharged quickly.
  • the current I1 flowing through the switch 13 increases, it is necessary to select the switch 13 corresponding to the current.
  • the discharge current may be determined in advance based on the required discharge period and the characteristics of the switch 13.
  • the discharge current from the capacitor 15 is a constant current, it is not limited to this. That is, since the current flowing through the switch 13 is constant in constant current discharge, the burden can be suppressed. However, if the difference between the capacitor voltage Vc1 and the battery voltage Vb is large, the discharge period becomes longer, and the difference is reduced. If it is smaller, the discharge period becomes shorter. If the difference in the discharge period is negligibly small compared to the average period of idling stop, the capacitor 15 may be discharged at a constant current regardless of the difference between the capacitor voltage Vc1 and the battery voltage Vb. However, when the capacitance of the capacitor 15 is large and a large difference occurs in the discharge period, there is a possibility that the operation after the completion of discharge described later cannot be performed. Therefore, when it is desired to make the discharge period constant, the control circuit 29 may control the discharge current to change according to the difference between the capacitor voltage Vc1 and the battery voltage Vb, for example.
  • control circuit 29 determines the state of the starter flag (step S77). If the starter flag is not on in step S77 (No in step S77), the control circuit 29 performs steps S71, S73, S75, and S77 until the capacitor voltage Vc1 becomes equal to or lower than the battery voltage Vb in step S73. Repeat the operation.
  • step S77 if the starter flag is on in step S77 (Yes in step S77), the control circuit 29 jumps to the subroutine shown in FIG. 3 in order to operate the starter 25. If the starter flag is turned on at this time, the starter 25 is operated while the capacitor 15 is being discharged. Since the operation at the time of driving the starter 25 after idling stop is after step S45 in FIG. 3 or after step S51, the switch 13 is turned off in any case. Therefore, when the starter 25 is driven, the discharge from the capacitor 15 to the battery 11 is stopped by executing the subroutine of FIG.
  • Step S73 if the capacitor voltage Vc1 is equal to or lower than the battery voltage Vb in Step S73 shown in FIG. 5 (No in Step S73), the capacitor voltage Vc1 has reached the battery voltage Vb due to the discharge of the capacitor 15. Accordingly, since there is almost no difference between the capacitor voltage Vc1 and the battery voltage Vb, the inrush current hardly flows even when the switch 13 is turned on. Therefore, the control circuit 29 turns on the switch 13 (step S79). Thereby, the battery 11 and the capacitor 15 are connected in parallel after the start of the idling stop.
  • the parallel circuit of the battery 11 and the capacitor 15 is connected to the load 10D during idling stop.
  • an instantaneous inrush current flows to the load 10D.
  • the battery voltage Vb and the capacitor voltage Vc1 temporarily cause a voltage drop according to the internal resistance of the battery 11 and the capacitor 15.
  • the width of the voltage drop due to the inrush current is reduced as compared with the case where power is supplied only from the battery 11 to the load 10D. Therefore, the current taken out from the battery 11 is suppressed. As a result, the load on the battery 11 is reduced, and the life can be extended.
  • control circuit 29 determines the state of the starter flag (step S81). If the starter flag is off (No in step S81), the control circuit 29 waits until the starter flag is turned on in step S81. When the starter flag is turned on in step S81 (Yes in step S81), the process jumps to step S41 of the subroutine of FIG. 3 to drive the starter 25. Also in this case, the switch 13 is turned off in step S45 or step S51 shown in FIG. 3 as in the case of Yes in step S77, so that the parallel connection between the battery 11 and the capacitor 15 is released when the starter 25 is driven. The
  • step S81 the process waits until the starter flag is turned on. However, when the driver turns off the ignition switch in this state, the control circuit 29 forcibly ends the operation of FIG. .
  • the present invention is not limited to this, and other large-capacity capacitors such as electrochemical capacitors may be used.
  • the vehicular power supply apparatus according to the present invention is useful as a vehicular power supply apparatus in a vehicle with an idling stop function, since the burden on the battery is reduced and the life of the vehicular power supply apparatus can be extended.

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Abstract

　車両用電源装置は、スタータを使用しないときに第１と第２のキャパシタを充電するように動作する、また、制御回路は、スタータを駆動する際に、第１と第２のキャパシタの合計電圧が既定合計電圧より小さければ、バッテリの電力をスタータに供給する。また、スタータを駆動する際に、上記合計電圧が既定合計電圧以上であれば、車両が使用開始時の場合は、バッテリと第１のキャパシタとで並列回路を構成し、その並列回路と第２のキャパシタが直列に接続されるように動作する。また、スタータを駆動する際に、合計電圧が既定合計電圧以上であれば、車両が使用中の場合は、バッテリをスタータから切り離すように動作する。この車両用電源装置は、スタータの駆動時にバッテリの負担を軽減してバッテリの寿命を延ばすことができる。

Description

車両用電源装置
　本発明は、アイドリングストップ機能を有する車両における車両用電源装置に関する。
　近年、車両の燃料消費低減のために、信号待ち等で車両が停止した時にエンジンを停止するアイドリングストップ機能を備えた車両が開発されている。
　このような車両において、エンジンの再始動を行う際に、バッテリの電力でスタータ等の大容量負荷を駆動すると、バッテリの端子電圧が低下し、他の電装品の動作不良の原因となる。
　図６は、バッテリの端子電圧の低下を補うための、特許文献１に記載の車両用電源装置５０１の回路図である。車両用電源装置５０１において、バッテリ１０１にはＤＣ／ＤＣコンバータ１０３が接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３は、バッテリ１０１の端子電圧を昇圧する昇圧回路１０５と、バッテリ１０１の端子と昇圧回路１０５の出力端子との間に接続されたキャパシタ１０７とを備えている。バッテリ１０１とキャパシタ１０７とを直列接続することにより電源電圧を発生するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３はキャパシタ１０７を充電することによってバッテリ１０１の端子電圧の低下分を補う。
　車両用電源装置５０１では、キャパシタ１０７によりバッテリ１０１の端子電圧の低下を補うことができ、電源電圧の安定化が可能となる。しかし、車両用電源装置５０１をアイドリングストップ車に適用した場合、電源電圧の安定化は可能となるものの、エンジン再始動時にスタータを駆動する際にバッテリ１０１から流れる電流は変わらないので、バッテリ１０１の負担が大きい。
特許第３８８５７７１号公報
　車両用電源装置は、エンジンと、エンジンを起動するスタータと、スタータを駆動するバッテリとを搭載する車両に設けられるように構成されている。その車両用電源装置は、第１から第５のスイッチと、第１と第２のキャパシタと、半導体スイッチング素子と、制御回路とを備える。第１のスイッチはバッテリの正極に接続されるように構成されている。第１のキャパシタは、バッテリの正極と第１のスイッチを介して接続されるように構成された正極と、グランドに接続された負極とを有する。第２のスイッチは第１のキャパシタの正極に接続されている。第２のキャパシタは、正極と、第１のキャパシタの正極と第２のスイッチを介して接続された負極とを有する。第３のスイッチは、第２のスイッチと第２のキャパシタの負極とが接続された接続点とグランドとの間に接続されている。第４のスイッチは、第２のキャパシタの正極に接続されている。第５のスイッチは、バッテリの正極とスタータとの間に接続されるように構成されている。半導体スイッチング素子は、第２のキャパシタの正極に接続され、バッテリの正極と第２のキャパシタの正極との間を断続するように構成されている。第２のキャパシタの正極は第４のスイッチを介してスタータに接続されるように構成されている。制御回路は、スタータを駆動しないときに第１のキャパシタと第２のキャパシタを充電するように、第１から第５のスイッチを制御するように動作する。また、制御回路は、スタータを駆動する際に、第１のキャパシタの正極と負極との間の電圧である第１のキャパシタ電圧と第２のキャパシタの正極と負極との間の電圧である第２のキャパシタ電圧との合計電圧が、既定合計電圧より小さければ、バッテリの電力をスタータに供給するように、第１から第５のスイッチを制御するように動作する。また、制御回路は、スタータを駆動する際に、合計電圧が既定合計電圧以上であれば、車両が使用開始時の場合は、バッテリと第１のキャパシタとで並列回路を構成し、並列回路と第２のキャパシタが直列に接続されるように、第１から第５のスイッチを制御してスタータに電力を供給するように動作する。また、制御回路は、スタータを駆動する際に、合計電圧が既定合計電圧以上であれば、車両が使用中の場合は、スタータからバッテリを切り離し、第１のキャパシタと第２のキャパシタが直列に接続されるように、第１から第５のスイッチを制御してスタータに電力を供給するように動作する。
　この車両用電源装置は、スタータの駆動時にバッテリの負担を軽減してバッテリの寿命を延ばすことができる。
図１は本発明の実施の形態における車両用電源装置のブロック回路図である。 図２は実施の形態における車両用電源装置の動作を示すフローチャートである。 図３は実施の形態における車両用電源装置の動作を示すフローチャートである。 図４は実施の形態における車両用電源装置の動作を示すフローチャートである。 図５は実施の形態における車両用電源装置の動作を示すフローチャートである。 図６は従来の車両用電源装置の回路詳細構成図である。
　図１は、本発明の実施の形態における車両用電源装置１０のブロック回路図である。図１において太線は電力系配線を示し、細線は信号系配線を示す。また、実施の形態における車両１０Ｃは、車両１０Ｃの停止時にエンジン１０Ｂを停止するアイドリングストップ機能を有する。車両１０Ｃはエンジン１０Ｂと、エンジン１０Ｂを起動するスタータ２５と、スタータ２５を駆動するバッテリ１１とを搭載する。車両用電源装置１０は車両１０Ｃに設けられるように構成されている。
　車両用電源装置１０は、バッテリ１１の正極１１Ａに接続されたスイッチ１３と、バッテリ１１にスイッチ１３を介して接続された正極１５Ａとグランド１０Ａに接続された負極１５Ｂとを有するキャパシタ１５と、キャパシタ１５の正極１５Ａに接続されたスイッチ１７と、キャパシタ１５の正極１５Ａにスイッチ１７を介して接続された負極１９Ｂを有するキャパシタ１９と、スイッチ１７とキャパシタ１９の負極１９Ｂとが接続された接続点１９Ｃとグランド１０Ａとの間に電気的に接続されたスイッチ２１と、キャパシタ１９の正極１９Ａに接続されたスイッチ２３と、バッテリ１１の正極１１Ａとスタータ２５との間に接続されるように構成されたスイッチ２７と、バッテリ１１の正極１１Ａとキャパシタ１９の正極１９Ａに接続された半導体スイッチング素子であるダイオード３５と、スイッチ１３、１７、２１、２３、２７と電気的に接続される制御回路２９とを備える。キャパシタ１９の正極１９Ａはスイッチ２３を介してスタータ２５に接続されるように構成されている。ダイオード３５のアノード３５Ｂはバッテリ１１の正極１１Ａに接続され、カソード３５Ａはキャパシタ１９の正極１９Ａに接続されている。バッテリ１１の負極１１Ｂはグランド１０Ａに接続されている。制御回路２９は、スタータ２５を動作させないときにキャパシタ１５、１９を充電するようにスイッチ１３、１７、２１、２３、２７を制御する。電圧検出回路３９はキャパシタ１９の正極１９Ａと負極１９Ｂとの間の電圧であるキャパシタ電圧Ｖｃ２を検出する。制御回路２９はキャパシタ１５の正極１５Ａ、負極１５Ｂ間の電圧であるキャパシタ電圧Ｖｃ１すなわちキャパシタ１５の正極１５Ａのキャパシタ電圧Ｖｃ１を検出する。制御回路２９は、スタータ２５を動作させる際に、キャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２の合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が既定合計電圧Ｖｃｋより低ければバッテリ１１の電力をスタータ２５に供給するようにスイッチ１３、１７、２１、２３、２７を制御する。制御回路２９は、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が既定合計電圧Ｖｃｋ以上であれば、車両１０Ｃが使用開始時の場合は、バッテリ１１とキャパシタ１５とで並列回路を構成し、この並列回路とキャパシタ１９が直列に接続されるように、スイッチ１３、１７、２１、２３、２７を制御する。また、制御回路２９は、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が既定合計電圧Ｖｃｋ以上であれば、車両１０Ｃが使用中の場合は、バッテリ１１をキャパシタ１５から切り離し、キャパシタ１５とキャパシタ１９のみが直列に接続されるように、スイッチ１３、１７、２１、２３、２７を制御する。制御回路２９は、それぞれの状態でバッテリ１１のみ、またはキャパシタ１５、１９の全て、またはキャパシタ１５、１９からスタータ２５に電力を供給させる。
　これにより、車両１０Ｃの使用を開始する時にエンジン１０Ｂを始動する時であるコールドスタート時に、制御回路２９はキャパシタ１５をバッテリ１１と並列に接続して並列回路を形成し、この並列回路にキャパシタ１９を直列に接続している。したがって、スタータ２５が最も大きなトルクを発生する必要があるコールドスタート時に、内部抵抗の低いキャパシタ１５、１９に蓄積されている電力がバッテリ１１の電力よりも優先的にスタータ２５へ供給される。ゆえに、バッテリ１１から流れる電流が小さくなり、バッテリ１１の負担が軽減される。さらに、車両１０Ｃを使用中で停止している際にエンジン１０Ｂを再始動する時は、キャパシタ１５、１９に蓄積されている電力のみがスタータ２５に供給され、バッテリ１１の電力はスタータ２５に供給されない。従って、バッテリ１１からスタータ２５への電流はほとんど流れない。バッテリ１１のみでスタータ２５を動作させる場合は合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ１１の電圧Ｖｂより低い時に限られる。これらのことから、バッテリ１１の負担を軽減することができ、バッテリ１１の長寿命化が図れる。
　以下、より具体的に実施の形態における車両用電源装置１０の動作について説明する。
　まず、電力系配線の詳細構成について述べる。
　車両１０Ｃに搭載される発電機３１はエンジン１０Ｂにより駆動されて電力を発生する。また、車両１０Ｃの制動時には発電機３１は回生電力を発生する。発電機３１には、カーオーディオ機器等の種々の電装品からなる負荷１０Ｄとバッテリ１１とが電力系配線で電気的に接続されている。バッテリ１１は鉛バッテリであり、バッテリ１１の正極１１Ａと負極１１Ｂの間の開放電圧Ｖｂ０は１２Ｖである。バッテリ１１の開放電圧Ｖｂ０はバッテリ１１に負荷が接続されていないときの正極１１Ａと負極１１Ｂとの間のバッテリ電圧Ｖｂである。
　バッテリ１１の正極１１Ａにはスイッチ１３を介してキャパシタ１５の正極１５Ａが電気的に接続される。スイッチ１３は外部からオンオフできるオンオフ制御と、流れる電流を所定の値に制限できる電流制限制御ができ、実施の形態では電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ）を用いる。所定の値は任意に設定することができる。すなわち、スイッチ１３は、外部からのスイッチ制御信号ＳＷ１により制御されてオンオフし、かつオンのときに流れる電流を制御できる。スイッチ１３はＦＥＴに限定されるものではなく、オンオフ制御と電流制限制御が可能な、例えばリレーと抵抗器とを組み合わせた構成であってもよい。
　実施の形態ではキャパシタ１５は、直列に接続された５個の定格電圧２．５Ｖの電気二重層キャパシタよりなる。実施の形態では、定格電圧とは、電気二重層キャパシタの寿命が車両１０Ｃの寿命以上となるような充電電圧であると定義する。実施の形態ではキャパシタ１５全体の定格充電電圧は１２．５Ｖとなる。
　また、スイッチ１３には電流センサ３３が直列に接続されている。電流センサ３３はスイッチ１３に流れる電流Ｉ１を検出し、シャント抵抗器を有する。なお、電流センサ３３はそのシャント抵抗器の両端電圧から電流Ｉ１に比例した電圧を出力する。また、電流センサ３３はシャント抵抗器に限定されるものではなく、ホール素子等の磁気的に検出するセンサであってもよい。
　キャパシタ１５の正極１５Ａにはスイッチ１７を介してキャパシタ１９の負極１９Ｂが電気的に接続される。ここで、スイッチ１７はスイッチ１３と同じくＦＥＴで構成される。スイッチ１７はスイッチ１３と同様に、外部からのスイッチ制御信号ＳＷ２により制御されてオンオフし、かつオンのときに流れる電流を制御できる。また、キャパシタ１９はキャパシタ１５と同様に電気二重層キャパシタで構成されるが、直列に接続された２個の電気二重層キャパシタよりなる。電気二重層キャパシタの定格電圧は２．５Ｖであるので、キャパシタ１９の定格充電電圧は５Ｖとなる。
　キャパシタ１５をバッテリ１１の電力により充電した場合は、バッテリ１１の開放電圧Ｖｂ０が１２Ｖであるので、キャパシタ電圧Ｖｃ１は１２Ｖとなる。また、上記したようにキャパシタ１９の定格充電電圧が５Ｖである。従って、スイッチ１７をオンにした場合のキャパシタ電圧Ｖｃ１とキャパシタ電圧Ｖｃ２の和である合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２は１７Ｖとなる。
　スイッチ１７とキャパシタ１９の負極１９Ｂとが接続された接続点１９Ｃとグランド１０Ａとの間にはスイッチ２１が電気的に接続される。スイッチ２１もスイッチ１３と同様に、外部からのスイッチ制御信号ＳＷ３により制御されてオンオフし、かつオンのときに流れる電流を制御でき、ＦＥＴで構成される。
　キャパシタ１９の正極１９Ａはダイオード３５を介してバッテリ１１の正極１１Ａと電気的に接続される。ダイオード３５のカソード３５Ａはキャパシタ１９の正極１９Ａに接続され、アノード３５Ｂがバッテリ１１の正極１１Ａに接続される。上記したように、キャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２の合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）は定格電圧まで充電が完了した時に１７Ｖとなるので、バッテリ１１の正極１１Ａと負極１１Ｂとの間の電圧であるバッテリ電圧Ｖｂよりも高くなる。従って、ダイオード３５は、キャパシタ１５、１９が直列に接続されて形成された直列回路からバッテリ１１側へ電流が逆流するのを防ぐ。
　ダイオード３５と直列に電流センサ３７が接続される。電流センサ３７は電流センサ３３と同じ構成を有する。
　キャパシタ１９の正極１９Ａにはスイッチ２３を介してスタータ２５の端２５Ａが電気的に接続される。スタータ２５の端２５Ｂはグランド１０Ａに接続されている。なお、スイッチ２３もスイッチ１３と同様にＦＥＴで構成される。但し、スイッチ２３はキャパシタ１５、１９を充電するためには用いられないので、流れる電流を制限する必要はない。したがって、スイッチ２３はＦＥＴなどの半導体スイッチング素子に限定されるものではなく、リレーであってもよい。
　バッテリ１１の正極１１Ａにはスイッチ２７を介してスタータ２５の端２５Ａが電気的に接続される。この経路は、キャパシタ１５、１９に蓄積された電力ではなくバッテリ１１の電力のみでスタータ２５を駆動し動作させるための電力経路である。なお、スイッチ２７もスイッチ１３と同様にＦＥＴで構成される。但し、スイッチ２７もキャパシタ１５、１９を充電するためには用いられないので、流れる電流を制限する必要はなく、スイッチ２３と同様にリレーであってもよい。
　次に、信号系配線の詳細構成について述べる。
　スイッチ１３、１７、２１、２３、２７は信号系配線で制御回路２９と電気的に接続される。ここで、制御回路２９はマイクロコンピュータとメモリ等の周辺回路とで構成され、車両１０Ｃ全体の制御を司る。図１では、実施の形態における車両用電源装置１０を説明するために必要な信号系配線以外を省略している。
　制御回路２９はスイッチ１３、１７、２１、２３、２７にスイッチ制御信号ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５をそれぞれ出力し、スイッチ１３、１７、２１、２３、２７をオン、オフしてオンオフ制御を行なっている。
　また、制御回路２９はＡ／Ｄコンバータを含み、以下に述べる各種電圧を読み込む。バッテリ１１の正極と制御回路２９を信号系配線で接続することにより、制御回路２９はバッテリ電圧Ｖｂを読み込む。電流センサ３３の出力を制御回路２９と信号系配線で接続することで、制御回路２９は電流Ｉ１を読み込む。キャパシタ１５の正極１５Ａと制御回路２９を信号系配線で接続することにより、制御回路２９はキャパシタ電圧Ｖｃ１を読み込む。電流センサ３７の出力を制御回路２９と信号系配線で接続することで、制御回路２９は電流Ｉ２を読み込む。キャパシタ１９の正極１９Ａ、負極１９Ｂ間の電圧であるキャパシタ電圧Ｖｃ２は電圧検出回路３９で検出される。電圧検出回路３９を制御回路２９と信号系配線で接続することで、制御回路２９はキャパシタ電圧Ｖｃ２を読み込む。
　また、制御回路２９はスタータ２５とも信号系配線で電気的に接続され、スタータ駆動信号ＳＴを出力することで、スタータ２５の駆動を制御する。具体的には、スタータ２５の端２５Ａ、２５Ｂに電圧が印加されている状態で制御回路２９がスタータ駆動信号ＳＴをスタータ２５に出力するとスタータ２５は駆動されて動作する。スタータ２５の端２５Ａ、２５Ｂに電圧が印加されている状態でも制御回路２９がスタータ駆動信号ＳＴをスタータ２５に出力しないとスタータ２５は駆動されず動作しない。スタータ２５の端２５Ａ、２５Ｂに電圧が印加されていなければスタータ駆動信号ＳＴに関わらずスタータ２５は駆動されず動作しない。
　次に、車両用電源装置１０の動作について説明する。
　まず、キャパシタ１５、１９の充電の動作について説明する。図２はキャパシタ１５、１９の充電のための車両用電源装置１０の動作を示すフローチャートであり、制御回路２９がメインルーチンから分かれてキャパシタ１５、１９を充電する際に実行するサブルーチンである。図３はスタータ２５を駆動して動作させるための車両用電源装置１０の動作を示すフローチャートであり、スタータ２５を駆動して動作させるためのサブルーチンを示す。制御回路２９はメインルーチンに基づき、アクセル開度等の制御データに応じてエンジン１０Ｂを制御して車両１０Ｃの走行を制御する。制御回路２９がメインルーチンを実行しているときにスイッチ１３、１７、２１、２３、２７の全てをオフにする。すなわち、図２と図３に示すフローチャートとでのスタートではスイッチ１３、１７、２１、２３、２７は全てオフである。図２に示すサブルーチンが実行される具体的な場合は、車両１０Ｃの使用開始の段階では、例えば車両１０Ｃが開錠されドアが開いた時である。また、車両１０Ｃの使用中の段階では、例えばアイドリングストップ終了後にスタータ２５を駆動するとき以外の場合である。実施の形態では、次にいつアイドリングストップが開始されるか予測できないので、バッテリ１１からの電力ではなくキャパシタ１５、１９に蓄積された電力のみでスタータ２５を確実に駆動できるように、制御回路２９はアイドリングストップ終了後でスタータ２５を駆動し終わった直後に図２に示すサブルーチンを実行する。これにより、キャパシタ１５、１９を早く充電し終えることができる。
　図２のサブルーチンが実行されると、制御回路２９はまずスタータフラグをオフにする（ステップＳ１１）。スタータフラグは、割り込みルーチンによりスタータ２５の駆動を要求するスタータ駆動要求が発生した場合にオンになり、メモリの一部を使用して構成される。割り込みルーチンは、運転者がエンジン１０Ｂを始動する時やアイドリングストップが終了する時に実行される。その割り込みルーチンはスタータフラグをオンにした後、割り込み先に戻るだけの動作を行う。
　制御回路２９はステップＳ１１でスタータフラグをオフにすることで、前回の割り込みでオンになったスタータフラグをクリアする。
　次に、制御回路２９は、キャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２およびバッテリ電圧Ｖｂを読み込む（ステップＳ１３）。
　次に、制御回路２９は、キャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２の和である合計電圧（＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２）とバッテリ電圧Ｖｂとを比較する（ステップＳ１５）。合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂ以上であれば（ステップＳ１５のＮｏ）、キャパシタ１５、１９には合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂ以上となる電力が既に蓄えられているので、ステップＳ２３にジャンプする。
　一方、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂより低ければ（ステップＳ１５のＹｅｓ）、キャパシタ１５、１９に蓄電されている電力が少ない。そこで、制御回路２９は、速やかにキャパシタ１５、１９を充電するために、キャパシタ１５、１９を直列に接続して既定電流Ｉ２ｋで充電する。これにより、キャパシタ１５、１９の合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）とバッテリ電圧Ｖｂとの差が小さくなるので、スイッチ１７における充電損失を小さくできる。従って、その分、充電電流を大きくできるので、キャパシタ１５、１９の充電期間を短くすることができる。
　以下、この動作をより具体的に説明する。
　ステップＳ１５において合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂより低い場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、制御回路２９は、次にスタータフラグの状態を判断する（ステップＳ１７）。スタータフラグは割り込みによりオンになるので、図２のサブルーチンの実行中では、いつオンになるか予測できない。そこで、図２のサブルーチンでは制御回路２９は適宜スタータフラグの状態を監視している。
　スタータフラグがオンであれば（ステップＳ１７のＹｅｓ）、制御回路２９はスタータ２５を駆動してエンジン１０Ｂを始動するために図３に示すステップＳ４１へジャンプする。
　一方、スタータフラグがオフであれば（ステップＳ１７のＮｏ）、制御回路２９は、スイッチ１３、２１、２３、２７をオフにする（ステップＳ１９）。すなわち、制御回路２９はスイッチ１３、２１をオフにすることでキャパシタ１５、１９を直列に接続するよう準備する。スタータフラグはオフなので（ステップＳ１７のＮｏ）、スタータ２５は駆動されない。従って、制御回路２９はスイッチ２３、２７をオフにする。
　次に、制御回路２９は電流センサ３７で電流Ｉ２を読み込み、電流Ｉ２が既定電流Ｉ２ｋになるようにスイッチ１７をオンにしてかつスイッチ１７を構成するＦＥＴの能動領域で制御する（ステップＳ２１）。すなわち、スイッチ１７を構成するＦＥＴのゲート電圧を可変することにより、既定電流Ｉ２ｋでキャパシタ１５、１９の直列回路を定電流充電する。ここで、既定電流Ｉ２ｋは、バッテリ１１に負担が掛からない程度、すなわちバッテリ１１の寿命に大きく影響しない程度で、できるだけ早くキャパシタ１５、１９を充電できる電流値として、予め決定されメモリに記憶されている。なお、既定電流Ｉ２ｋはバッテリ１１への負担以外にも、キャパシタ１５、１９の直列の合成容量や、スイッチ１７に流せる電流の上限値、充電許容時間などに応じて変わるので、車両用電源装置１０の仕様に応じて適宜決定する。
　ステップＳ２１で定電流制御が始まると、以後、制御回路２９はステップＳ１３、Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ２１の動作を繰り返し、キャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２の合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂに至るまで、直列に接続されたキャパシタ１５、１９の充電が継続される。
　ステップＳ１５で合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂ以上である場合（ステップＳ１５のＮｏ）、制御回路２９は、スイッチ１３、１７、２１、２３、２７の全てをオフにする（ステップＳ２３）。これにより、キャパシタ１５、１９への充電が行われていた場合は一旦充電が停止する。
　次に、制御回路２９は、スタータフラグの状態を判断する（ステップＳ２５）。この動作は上記したステップＳ１７と同じである。もし、ステップＳ２５においてスタータフラグがオンであれば（ステップＳ２５のＹｅｓ）、図３に示すステップＳ４１へジャンプする。一方、ステップＳ２５においてスタータフラグがオフであれば（ステップＳ２５のＮｏ）、制御回路２９は、電流センサ３３で読み込まれる電流Ｉ１が既定電流Ｉ１ｋになるようにスイッチ１３を構成するＦＥＴの能動領域で制御して電流を制限し、同時に、電流Ｉ２が既定電流Ｉ２ｋになるようにスイッチ２１を構成するＦＥＴの能動領域で制御して電流を制限する（ステップＳ２９）。ステップＳ２３でスイッチ１７はオフになっているので、制御回路２９は、ステップＳ２９においてキャパシタ１５とキャパシタ１９を並列に接続し、かつキャパシタ１５、１９をそれぞれ既定電流Ｉ１ｋ、Ｉ２ｋで充電されるようにスイッチ１３、２１を制御する。ここで、既定電流Ｉ１ｋは、ステップＳ２１での既定電流Ｉ２ｋと同様にして決定される。従って、ステップＳ２９では既定電流Ｉ１ｋ、Ｉ２ｋは同じ値となる。
　なお、ステップＳ２９においても電流Ｉ２がステップＳ２１での既定電流Ｉ２ｋになるようにスイッチ２１が制御されるが、バッテリ電圧Ｖｂとキャパシタ電圧Ｖｃ２との差が大きい場合は、既定電流Ｉ２ｋでキャパシタ１９を充電するとスイッチ２１での損失が大きくなる。従って、既定電流Ｉ２ｋより小さい既定電流Ｉ３ｋを定義してもよい。すなわち、バッテリ電圧Ｖｂとキャパシタ電圧Ｖｃ２との差が所定の値より大きい場合は電流Ｉ２が既定電流Ｉ３ｋとなり、バッテリ電圧Ｖｂとキャパシタ電圧Ｖｃ２との差が所定の値以下である場合は電流Ｉ２が既定電流Ｉ２ｋとなるように、制御回路２９はスイッチ２１を制御してもよい。さらに、ステップＳ２９では既定電流Ｉ１ｋ、Ｉ２ｋが同じ値であるが、特にバッテリ１１への負担が増加しなければ、異なる値であってもよい。既定電流Ｉ１ｋ、Ｉ２ｋ、Ｉ３ｋは車両用電源装置１０の仕様に応じて適宜決定する。
　以上述べたように、制御回路２９は以下のようにキャパシタ１５、１９を充電する。すなわち、制御回路２９は、キャパシタ１５、１９を充電する際に、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂより低ければ、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂに至るまでキャパシタ１５、１９が直列に接続されるようにスイッチ１３、１７、２１、２３、２７を制御する。具体的には、このとき制御回路２９は、スイッチ１３、２１、２３、２７をオフにし、スイッチ１７をオンにしてスイッチ１７に流れる電流を制御する。
　キャパシタ１５、１９を直列に接続した状態でキャパシタ１５、１９を充電していき、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂ以上となれば、キャパシタ１５、１９が電気的に並列に接続されるように、制御回路２９はスイッチ１３、１７、２１、２３、２７を制御する。具体的には、このとき制御回路２９は、スイッチ１７、２３、２７をオフにし、スイッチ１３、２１をオンにしてスイッチ１３、２１を流れる電流を制御する。
　これにより、キャパシタ１５、１９を直列に接続して充電することで、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）とバッテリ電圧Ｖｂとの差が小さくなる。従って、充電電流を大きくでき、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂに至るまでの期間を短くすることが可能となり、全体として充電期間を短縮することができる。
　ステップＳ２９において既定電流Ｉ１ｋでキャパシタ１５を充電し、既定電流Ｉ２ｋでキャパシタ１９を充電することで、キャパシタ１５、１９は定格充電電圧まで充電される。キャパシタ１５、１９を充電している間にもスタータフラグがオンになる可能性があるので、制御回路２９はステップＳ２９の後も、スタータフラグの状態を判断する（ステップＳ３１）。もし、ステップＳ３１でスタータフラグがオンであれば、図３に示すステップＳ４１へジャンプする。一方、ステップＳ３１でスタータフラグがオフであれば（ステップＳ３１のＮｏ）、制御回路２９は充電完了を判断するために、まずキャパシタ電圧Ｖｃ２を読み込み（ステップＳ３３）、キャパシタ電圧Ｖｃ２と既定電圧Ｖｃ２ｋとを比較する（ステップＳ３５）。ここで、既定電圧Ｖｃ２ｋはキャパシタ１９の定格充電電圧である５Ｖである。ステップ３５でキャパシタ電圧Ｖｃ２が既定電圧Ｖｃ２ｋ（＝５Ｖ）以下であれば（ステップＳ３５のＮｏ）、ステップＳ３１にて制御回路２９は既定電流Ｉ１ｋ、Ｉ２ｋでキャパシタ１５、１９を充電しつつスタータフラグの状態を判断する。
　一方、ステップＳ３５でキャパシタ電圧Ｖｃ２が既定電圧Ｖｃ２ｋより高くなれば（ステップＳ３５のＹｅｓ）、キャパシタ１９の充電が完了したので、制御回路２９は、スイッチ１３、２１をオフにする（ステップＳ３７）。これにより、キャパシタ１５、１９の充電が停止する。
　その後、制御回路２９はスタータフラグの状態を判断し（ステップＳ３９）、スタータフラグがオンでなければ（ステップＳ３９のＮｏ）、図２に示すサブルーチンを終了してメインルーチンに戻る。なお、制御回路２９は、メインルーチンにおいてもステップＳ３９と同様にスタータフラグの状態を監視しているので、充電が完了し、図２に示すサブルーチンが終了した後も、スタータフラグがオンになれば、制御回路２９は図３に示すサブルーチンを実行する。
　一方、ステップＳ３９にてスタータフラグがオンであれば（ステップＳ３９のＹｅｓ）、制御回路２９は図３に示すステップＳ４１にジャンプする。
　図２に示すステップＳ３５でキャパシタ１９の充電完了により、以下の理由でキャパシタ１５の充電も完了している。
　ステップＳ１５で合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂより低い場合、制御回路２９はキャパシタ１５、１９を直列に接続して充電する。その結果、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂ（＝１２Ｖ）に至った時、直列に接続されている合計７個の電気二重層キャパシタの１個あたりの電圧は約１．７Ｖ（＝１２Ｖ／７）となる。キャパシタ１５は５個の電気二重層キャパシタよりなり、キャパシタ１９は２個の電気二重層キャパシタよりなるので、直列接続による充電（以下、直列充電という）後は、キャパシタ電圧Ｖｃ１が８．５Ｖとなり、キャパシタ電圧Ｖｃ２が３．４Ｖとなる。
　上記したように、キャパシタ電圧Ｖｃ１の定格充電電圧は１２．５Ｖ（＝２．５Ｖ×５）であるが、バッテリ電圧Ｖｂは１２Ｖであるので、バッテリ１１と並列接続されるキャパシタ１５は、最大でもキャパシタ電圧Ｖｃ１がバッテリ電圧Ｖｂになるまでしか充電できない。キャパシタ電圧Ｖｃ１の最高電圧を既定電圧Ｖｃ１ｋ（＝Ｖｂ＝１２Ｖ）という。従って、キャパシタ電圧Ｖｃ１がキャパシタ１５の定格充電電圧になるまでに直列充電後のキャパシタ１５には、あと３．５Ｖ分（＝１２Ｖ－８．５Ｖ＝ΔＶ１）の充電が必要となる。同様に、キャパシタ１９の既定電圧Ｖｃ２ｋが５Ｖであるので、キャパシタ１９の定格充電電圧になるまで直列充電後にあと１．６Ｖ分（＝５Ｖ－３．４Ｖ＝ΔＶ２）の充電が必要となる。
　従って、キャパシタ１５、１９を構成する合計７個の電気二重層キャパシタのそれぞれが同じ容量Ｃを有する場合には、キャパシタ１５に充電する必要がある電荷量Ｑ１はＱ１＝ΔＶ１×Ｃ／５となる。ここで、ΔＶ１＝３．５Ｖであるので、Ｑ１＝０．７・Ｃとなる。同様に、キャパシタ１９に充電する必要がある電荷量Ｑ２はＱ２＝ΔＶ２×Ｃ／２＝０．８・Ｃとなる。このように、キャパシタ１９の電荷量Ｑ２の方がキャパシタ１５の電荷量Ｑ１より大きい。
　ここで、上記したように既定電流Ｉ１ｋ、Ｉ２ｋは等しく設定されているので、キャパシタ１９の方がキャパシタ１５に比べて充電完了までの期間が長くなる。従って、実施の形態における車両用電源装置１０では、キャパシタ１９の充電が完了した時には、既にキャパシタ１５の充電は完了している。
　このことから、図２に示すサブルーチンでは、制御回路２９はキャパシタ１９の充電完了のみを判断することでキャパシタ１５、１９のキャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２の双方が定格充電電圧に達していると判断できる。
　このように、キャパシタ１９の方がキャパシタ１５より充電完了に時間がかかる場合は実施の形態の上記の動作でキャパシタ１５、１９の充電完了を判断できる。仕様によってはキャパシタ１５の方がキャパシタ１９より充電完了に時間がかかる場合もある。この場合は、キャパシタ１５のキャパシタ電圧Ｖｃ１を監視して充電完了を判断すると共に、キャパシタ１９に過電圧がかからないように、キャパシタ電圧Ｖｃ２を監視する必要がある。
　さらに、キャパシタ１５、１９のいずれが先に充電完了となるかが状況によって変化する場合は、制御回路２９はキャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２の両方を監視してキャパシタ１５、１９の充電完了を判断する。そして、制御回路２９はキャパシタ１５、１９の一方のキャパシタが充電完了すれば、そのキャパシタは充電を停止し、他方のキャパシタの充電のみを継続する。
　次に、スタータ２５を駆動動作させる時の車両用電源装置１０の動作について図３を用いて説明する。上記した割り込みルーチンによりスタータフラグがオンになった場合に、制御回路２９は図３のフローチャートを、メインルーチンからコールされるか、図２のサブルーチンからジャンプして実行する。
　図３に示すフローチャートにおいて、まず制御回路２９はキャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２を読み込む（ステップＳ４１）。
　次に、制御回路２９は、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）と既定合計電圧Ｖｃｋとを比較する（ステップＳ４３）。ここで、既定合計電圧Ｖｃｋとは、キャパシタ１５、１９の両方が充電を完了した時の合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）であり、実施の形態では上記したように１７Ｖ（＝１２Ｖ＋５Ｖ）である。
　合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が既定合計電圧Ｖｃｋより低い場合に（ステップＳ４３のＹｅｓ）は、キャパシタ１５、１９の充電が完了していないので、キャパシタ１５、１９に蓄積された電力ではスタータ２５を十分駆動できない可能性がある。ステップＳ４３において合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が既定合計電圧Ｖｃｋより低ければ（ステップＳ４３のＹｅｓ）、制御回路２９は、まずスイッチ１３、１７、２１、２３を全てオフにし（ステップＳ４５）、その後、スイッチ２７のみをオンにする（ステップＳ４７）。これにより、スタータ２５にはキャパシタ１５、１９からは電力が供給されず、バッテリ１１の電力のみが供給されてスタータ２５が駆動される（ステップＳ５９）。
　一方、ステップＳ４３において合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が既定合計電圧Ｖｃｋ以上であれば（ステップＳ４３のＮｏ）、制御回路２９は、今回のスタータ２５の駆動が車両１０Ｃの使用開始時、すなわちコールドスタート時であるか否かを判断する（ステップＳ４９）。ステップＳ４９において車両１０Ｃのコールドスタートでなければ（ステップＳ４９のＮｏ）、車両１０Ｃは使用中で、既にエンジン１０Ｂが始動された後、アイドリングストップにより停止した状態である。従って、エンジン１０Ｂや、エンジン１０Ｂに取り付けられている補機類（各種油圧ポンプ、エアコンのコンプレッサ等）は暖機されており、エンジン１０Ｂの再始動に必要なスタータ２５のトルクはコールドスタート時よりは小さくて済む。従って、キャパシタ１５、１９を直列に接続して構成された直列回路によってスタータ２５を駆動することができる。
　キャパシタ１５、１９を直列に接続して構成された直列回路によってスタータ２５を駆動することで、バッテリ１１からスタータ２５へは電流がほとんど流れないので、バッテリ電圧Ｖｂの安定化を図ることができる。その結果、スタータ２５を駆動されても、負荷１０Ｄの動作が不安定になる可能性を低減することができる。
　そこで、ステップＳ４９において車両１０Ｃのコールドスタートでなければ（ステップＳ４９のＮｏ）、制御回路２９は、スイッチ１３、２１、２７をオフにし（ステップＳ５１）、その後、スイッチ１７、２３をオンにする（ステップＳ５３）。これにより、キャパシタ１５、１９が直列に接続された状態でスタータ２５と接続される。ここで、スイッチ１３、２７はオフである。さらに、ステップＳ４３において合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が既定合計電圧Ｖｃｋ（＝１７Ｖ）以上である（ステップＳ４３のＮｏ）ので、バッテリ電圧Ｖｂ（＝１２Ｖ）より高いことから、ダイオード３５はオフである。ゆえに、バッテリ１１がスタータ２５から切り離され、互いに直列に接続されたキャパシタ１５、１９のみがスタータ２５の端２５Ａと接続される。これにより、スタータ２５には、直列に接続されたキャパシタ１５、１９よりなる直列回路に蓄積された電力のみが供給される。その後、ステップＳ５９において直列に接続されたキャパシタ１５、１９よりなる直列回路に蓄積された電力によるスタータ２５が駆動されて動作する。
　一方、ステップＳ４９で車両１０Ｃがコールドスタートであれば（ステップＳ４９のＹｅｓ）、エンジン１０Ｂや補機類は冷えており、これらを駆動するためのスタータ２５のトルクは暖機されている場合に比べ大きくなる。
　大きなトルクを出力する必要のあるスタータ２５を駆動するために、ステップＳ４９で車両１０Ｃがコールドスタートであれば（ステップＳ４９のＹｅｓ）制御回路２９はスイッチ２１、２７をオフにする（ステップＳ５５）。その後、スイッチ１３、１７、２３をオンにする（ステップＳ５７）。これにより、バッテリ１１とキャパシタ１５とがスイッチ１３により互いに並列に接続されて並列回路が形成される。スイッチ１７がオンでスイッチ２１がオフであるので、互いに並列に接続されたバッテリ１１とキャパシタ１５よりなる並列回路にキャパシタ１９が直列に接続される。スイッチ２３がオンでスイッチ２７がオフであるので、バッテリ１１とキャパシタ１５の並列回路はキャパシタ１９を介してスタータ２５と接続される。これにより、スタータ２５にはバッテリ１１の電力とキャパシタ１５、１９に蓄積された電力が供給される。従って、大きいトルクを必要とするコールドスタート時のスタータ２５はバッテリ１１、キャパシタ１５、１９から大きい電力が供給されるので、十分にスタータ２５を駆動することができる。
　制御回路２９はスタータ駆動信号ＳＴをスタータ２５に出力することによってスタータ２５を駆動して制御する（ステップＳ５９）。これにより、キャパシタ１５、１９の充電状態や車両１０Ｃがコールドスタートであるか否かの条件に応じて、最適な電力源から電力が供給されスタータ２５を駆動することができる。バッテリ１１のみの電力でスタータ２５を駆動するのは、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が既定合計電圧Ｖｃｋより小さい場合（ステップＳ４３のＹｅｓ）のみで、それ以外の場合すなわち合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が既定合計電圧Ｖｃｋ以上である場合（ステップＳ４３のＮｏ）はキャパシタ１５、１９の電力をバッテリ１１の電力と共にスタータ２５を駆動するので、バッテリ１１の負担が軽減される。特に、バッテリ１１の電力ではなくキャパシタ１５、１９の電力のみでスタータ２５を駆動する場合は、バッテリ１１の電力をほとんど使わないのでバッテリ１１の負担軽減効果が大きい。さらに、互いに並列に接続されたバッテリ１１とキャパシタ１５よりなる並列回路にキャパシタ１９が直列に接続されている場合は、バッテリ１１より内部抵抗の小さいキャパシタ１５からの電力がバッテリ１１より優先して供給されるので、バッテリ１１から流れる電流が低減される。この観点からも、バッテリ１１の負担を軽減でき、従って、バッテリ１１の長寿命化を図ることが可能となる。
　スタータ２５が駆動されてエンジン１０Ｂが始動した後は、スタータ２５に電力を供給する必要がないので、制御回路２９はスイッチ１３、１７、２１、２３、２７をオフにし（ステップＳ６１）、図３のサブルーチンを終了してメインルーチンに戻る。
　なお、メインルーチンは図３のサブルーチンを終了した後、直ちにキャパシタ１５、１９を充電するために、図２のサブルーチンを再び実行する。このような動作を繰り返すことで、アイドリングストップが行われてもバッテリ１１の負担を軽減することができる。
　なお、実施の形態では図３のサブルーチンが終了すると、直ちに図２のサブルーチンを実行してキャパシタ１５、１９を充電しているが、このような動作に限定されるものではなく、スタータ２５を使用しないときにキャパシタ１５、１９を充電すればよい。例えば、制御回路２９は車両１０Ｃの減速時に発電機３１が発生する回生電力をキャパシタ１５、１９に充電するように、スイッチ１３、１７、２１、２３、２７を制御してもよい。具体的には、制御回路２９が車両１０Ｃの減速による回生電力の発生を検知すると、図２のサブルーチンを実行する。これにより、回生電力の有効活用が図れ、アイドリングストップと併せて車両１０Ｃの燃費向上が図れる。
　但し、回生電力を発生する場合には発電機３１は１４．５Ｖという１２Ｖより高い電圧を発生する。従って、キャパシタ１５、１９が直列に接続されている場合は電気二重層キャパシタが過電圧に至ることはないが、その後、キャパシタ１５、１９を互いに並列に接続して充電する場合に、特にキャパシタ１５が過電圧に至らないように、制御回路２９は、キャパシタ電圧Ｖｃ１を監視する必要がある。回生電力発生時に限らず、発電機３１の電力をキャパシタ１５、１９に充電する際に過電圧を監視する必要がある。
　次に、車両１０Ｃの使用が終了した時の動作について述べる。図４は車両１０Ｃの使用が終了した時の車両用電源装置１０の動作を示すフローチャートである。
　運転者がイグニションスイッチをオフにすることにより、車両１０Ｃの使用が終了した時、制御回路２９は図４に示すフローチャートを実行する。図４に示すフローチャートでもスタートではスイッチ１３、１７、２１、２３、２７の全てはオフである。車両１０Ｃの使用が終了した時、まず、制御回路２９はキャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２とバッテリ電圧Ｖｂを読み込み（ステップＳ９１）、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）とバッテリ電圧Ｖｂを比較する（ステップＳ９２）。ステップＳ９２で合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂより高ければ（ステップＳ９２のＹｅｓ）、制御回路２９はキャパシタ１５、１９に蓄えられた電力をバッテリ１１に充電するようにスイッチ１３、１７、２１、２３、２７を制御する。具体的には、ステップＳ９２で合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂより高ければ（ステップＳ９２のＹｅｓ）、制御回路２９はスイッチ１３、２１をオフにし（ステップＳ９３）、その後、スイッチ１７、２３、２７をオンにする（ステップＳ９４）。スイッチ１７、２３、２７をオンにする時にはスタータ２５の端２５Ａ、２５Ｂ間に電圧が印加されるが、車両１０Ｃの使用終了時には制御回路２９はスタータ駆動信号ＳＴを出力しないのでスタータ２５は駆動されず動作しない。このような制御により、キャパシタ１５、１９に蓄積された電力がスイッチ２３、２７を経由してバッテリ１１に供給され、バッテリ１１を充電することができる。制御回路２９は、ステップＳ９１でキャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２とバッテリ電圧Ｖｂを読み込み、ステップＳ９２で、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）とバッテリ電圧Ｖｂを比較する。このようにステップＳ９１～Ｓ９４を繰り返してバッテリ１１を充電していき、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が下がって、ステップＳ９２で合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂ以下であれば（ステップＳ９２のＮｏ）、制御回路２９は全てのスイッチ１３、１７、２１、２３、２７をオフにし（ステップＳ９５）、キャパシタ１５、１９からバッテリ１１への電力供給は停止する。その後、メインルーチンに戻って、車両１０Ｃの制御を終了する。
　車両１０Ｃの使用が終了した時、ステップＳ９１で制御回路２９がキャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２とバッテリ電圧Ｖｂを読み込む。ステップＳ９２で合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂ以下であれば（ステップＳ９２のＮｏ）、制御回路２９は全てのスイッチ１３、１７、２１、２３、２７をオフにし（ステップＳ９５）、メインルーチンに戻って、車両１０Ｃの制御を修了する。
　このような制御により、車両用電源装置１０はキャパシタ１５、１９に蓄えられた電力を自己放電により無駄に消費することなくバッテリ１１に蓄えることができる。さらに、キャパシタ１５、１９のキャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２を下げることができるので、両者の長寿命化も可能となる。同時に、バッテリ１１にキャパシタ１５、１９の合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が印加されるので、バッテリ電圧Ｖｂを高く保つことができ、バッテリ１１の長寿命化も可能となる。
　なお、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）とバッテリ電圧Ｖｂの差が大きい仕様の場合、上記の制御を行なうと、大電流が流れる可能性がある。このような仕様では、ダイオード３５に替えて他の半導体スイッチング素子、例えばＦＥＴを備えればよい。この際、ＦＥＴの寄生ダイオードの方向はダイオード３５の方向と同じになるようにＦＥＴを接続する。そして、電流Ｉ２が所定電流を超えないようにＦＥＴを能動領域で電流制御する。この場合は、スイッチ２３、２７をオフにする。
　以上の構成、動作により、車両用電源装置１０はキャパシタ１５、１９により、バッテリ１１のみでスタータ２５を駆動する頻度を抑制するとともに、バッテリ１１から流れる電流を小さくすることができる。従って、バッテリ１１を長寿命化することが可能な車両用電源装置１０を実現できる。
　なお、実施の形態では、制御回路２９はキャパシタ１５、１９を充電する際に、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂより低ければキャパシタ１５、１９を直列に接続して充電し、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂ以上になれば、キャパシタ１５、１９を電気的に並列に接続して充電している。これは、このような制御に限定されるものではなく、合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂより低ければ最初からキャパシタ１５、１９を電気的に並列に接続して充電してもよい。但し、この場合はキャパシタ１５、１９のキャパシタ電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２の両方が過電圧とならないように制御回路２９が監視する必要がある。
　また、実施の形態における、スイッチ１３、１７、２１、２３、２７のオン、オフの順番は、バッテリ１１やキャパシタ１５の短絡を避けるために、図２と図３のフローチャートに示した通りにする必要がある。
　また、実施の形態において、車両１０Ｃの使用終了後に合計電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がバッテリ電圧Ｖｂより大きければ、制御回路２９はキャパシタ１５、１９に蓄積された電力をバッテリ１１に充電する。これは、このような動作に限定されるものではなく、例えばキャパシタ１５、１９の容量が大きく、なかなか放電されない場合は、車両用電源装置１０はキャパシタ１５、１９の長寿命化のためにキャパシタ１５、１９を放電させる放電回路を備えてもよい。
　図５は実施の形態における車両用電源装置１０のアイドリングストップ中の動作を示すフローチャートである。
　車両用電源装置１０では、制御回路２９が、車両１０Ｃのアイドリングストップ中において、キャパシタ電圧Ｖｃ１がバッテリ電圧Ｖｂより高ければキャパシタ１５を放電するようにスイッチ１３を制御し、キャパシタ１５を放電してキャパシタ電圧Ｖｃ１がバッテリ電圧Ｖｂに至ればスイッチ１３をオンにする。
　これにより、アイドリングストップ中に車両１０Ｃの負荷１０Ｄが動作開始することによる瞬間的な突入電流が発生しても、スイッチ１３はキャパシタ１５を放電するように制御されるかまたはオンであるので、上記突入電流はバッテリ１１とキャパシタ１５の両方から流れる。従って、バッテリ１１から流れる電流を抑制できるので、その分、バッテリ１１の負担が軽減され、長寿命化が図れる。
　以下、より具体的に車両用電源装置１０の上記の動作について図１～図５を参照しながら説明する。なお、図５のフローチャートは、制御回路２９に内蔵されたマイクロコンピュータのメインルーチンからアイドリングストップ時に実行されるサブルーチンである。
　車両１０Ｃが停止してアイドリングストップを開始すると、制御回路２９はメインルーチンから図５のサブルーチンに移行して図５のサブルーチンを実行する。この時点では、アイドリングストップを開始しているので、スタータ２５は動作させない。従って、図２に示すステップＳ２３、Ｓ３７により全てのスイッチ１３、１７、２１、２３、２７はオフの状態である。
　また、図２のサブルーチンはキャパシタ１５、１９の充電を行うので、アイドリングストップが行われていない場合に実行される。従って、図５のサブルーチンは必ず図２のサブルーチンが終了した後に実行される。
　図５のサブルーチンが実行されると、制御回路２９は、まずキャパシタ電圧Ｖｃ１とバッテリ電圧Ｖｂを読み込む（ステップＳ７１）。
　次に、制御回路２９はキャパシタ電圧Ｖｃ１とバッテリ電圧Ｖｂとを比較する（ステップＳ７３）。ステップＳ７３においてキャパシタ電圧Ｖｃ１がバッテリ電圧Ｖｂより高ければ（ステップＳ７３のＹｅｓ）、この状態でキャパシタ１５を放電するためにスイッチ１３をオンにすると、キャパシタ電圧Ｖｃ１とバッテリ電圧Ｖｂの差に起因してキャパシタ１５からバッテリ１１に突入電流が流れる。これによりスイッチ１３に過電流が流れて過昇温となり、スイッチ１３への負担が増す可能性がある。実施の形態による車両電源装置１０では、ステップＳ７３においてキャパシタ電圧Ｖｃ１がバッテリ電圧Ｖｂより高ければ（ステップＳ７３のＹｅｓ）、制御回路２９はキャパシタ１５を放電させる。具体的には、ステップＳ７３においてキャパシタ電圧Ｖｃ１がバッテリ電圧Ｖｂより高ければ（ステップＳ７３のＹｅｓ）、制御回路２９は電流センサ３３に流れる電流Ｉ１が既定電流Ｉ１ｋになるようにスイッチ１３を制御する（ステップＳ７５）。これにより、キャパシタ１５からは既定電流Ｉ１ｋが流れてキャパシタ１５が放電される。すなわち、キャパシタ１５が定電流放電するように制御回路２９はスイッチ１３を制御する。その結果、スイッチ１３に負担をかけることなくキャパシタ１５を放電することができる。
　キャパシタ１５から放電された電流は、バッテリ１１や負荷１０Ｄに供給される。このように、アイドリングストップ中でキャパシタ電圧Ｖｃ１がバッテリ電圧Ｖｂより高ければ、キャパシタ１５から負荷１０Ｄへ電力が供給される。
　車両用電源装置１０では、ステップＳ７５におけるキャパシタ１５からの放電電流を、実施の形態における既定電流Ｉ１ｋとして定電流放電している。これに限らず、ステップＳ７５における放電電流を既定電流Ｉ１ｋより大きい電流値や小さい電流値を既定値として決定してもよい。放電電流を既定電流Ｉ１ｋより大きい電流値とした場合は、キャパシタ１５を早く放電することができるが、スイッチ１３に流れる電流Ｉ１が大きくなるので、それに対応したスイッチ１３を選択する必要がある。一方、放電電流を既定電流Ｉ１ｋより小さい電流値とした場合は、スイッチ１３への負担が軽減されるが放電期間が増す。従って、必要な放電期間やスイッチ１３の特性に基いて放電電流を予め決定しておけばよい。
　また、キャパシタ１５からの放電電流は定電流であるが、これに限定されるものではない。すなわち、定電流放電であればスイッチ１３に流れる電流が一定となるので、その負担を抑制することができるが、キャパシタ電圧Ｖｃ１とバッテリ電圧Ｖｂとの差が大きければ放電期間が長くなり、差が小さければ放電期間が短くなる。この放電期間の差がアイドリングストップの平均期間に比べ無視できるほど小さければキャパシタ電圧Ｖｃ１とバッテリ電圧Ｖｂとの差に関わらず、キャパシタ１５を定電流放電すればよい。しかし、キャパシタ１５の容量が大きく、放電期間に大きな差が発生する場合には、後述する放電完了後の動作ができなくなる可能性がある。そこで、放電期間を一定としたい場合は、制御回路２９は例えばキャパシタ電圧Ｖｃ１とバッテリ電圧Ｖｂとの差に応じて放電電流を変えるように制御してもよい。
　次に、制御回路２９はスタータフラグの状態を判断する（ステップＳ７７）。もし、ステップＳ７７でスタータフラグがオンでなければ（ステップＳ７７のＮｏ）、制御回路２９はステップＳ７３においてキャパシタ電圧Ｖｃ１がバッテリ電圧Ｖｂ以下になるまで、制御回路２９はステップＳ７１、Ｓ７３、Ｓ７５、Ｓ７７の動作を繰り返して実行する。
　一方、ステップＳ７７でスタータフラグがオンであれば（ステップＳ７７のＹｅｓ）、制御回路２９はスタータ２５を動作するために、図３に示すサブルーチンへジャンプする。なお、この時点でスタータフラグがオンになると、キャパシタ１５を放電している間にスタータ２５を動作させることになる。アイドリングストップ後のスタータ２５の駆動時における動作は、図３のステップＳ４５以降、またはステップＳ５１以降となるので、いずれもスイッチ１３がオフとなる。従って、スタータ２５の駆動時は、図３のサブルーチンの実行によって、キャパシタ１５からバッテリ１１への放電が停止する。
　ここで、図５に示すステップＳ７３においてキャパシタ電圧Ｖｃ１がバッテリ電圧Ｖｂ以下であれば（ステップＳ７３のＮｏ）、キャパシタ１５の放電によりキャパシタ電圧Ｖｃ１がバッテリ電圧Ｖｂに至った状態である。従って、キャパシタ電圧Ｖｃ１とバッテリ電圧Ｖｂの差がほとんどないので、スイッチ１３をオンにしても突入電流はほとんど流れない。したがって、制御回路２９はスイッチ１３をオンにする（ステップＳ７９）。これにより、アイドリングストップの開始後に、バッテリ１１とキャパシタ１５が並列に接続される。
　このように、アイドリングストップ中に負荷１０Ｄにはバッテリ１１とキャパシタ１５との並列回路が接続される。この際に、負荷１０Ｄが動作を開始すると、負荷１０Ｄへ瞬間的な突入電流が流れる。その結果、バッテリ電圧Ｖｂとキャパシタ電圧Ｖｃ１はバッテリ１１とキャパシタ１５の内部抵抗に応じた電圧降下を一時的に起こす。しかし、負荷１０Ｄへはバッテリ１１とキャパシタ１５の両方から電力が供給されるので、突入電流による電圧降下の幅は、バッテリ１１のみから負荷１０Ｄへ電力を供給する場合に比べて低減される。従って、バッテリ１１から持ち出される電流が抑制される。その結果、バッテリ１１の負担が軽減され、長寿命化を図ることが可能となる。
　上記した電圧降下の幅が低減されることで、アイドリングストップ中における負荷１０Ｄへの供給電圧の安定化を図ることも可能となる。
　その後、制御回路２９はスタータフラグの状態を判断し（ステップＳ８１）、スタータフラグがオフであれば（ステップＳ８１のＮｏ）、Ｓ８１においてスタータフラグがオンになるまで待つ。ステップＳ８１においてスタータフラグがオンになると（ステップＳ８１のＹｅｓ）、スタータ２５を駆動するために図３のサブルーチンのステップＳ４１にジャンプする。この場合も、ステップＳ７７のＹｅｓの状態と同様に、図３に示すステップＳ４５またはステップＳ５１でスイッチ１３がオフになるので、スタータ２５の駆動時はバッテリ１１とキャパシタ１５との並列接続が開放される。
　なお、ステップＳ８１でＮｏの場合は、スタータフラグがオンになるまで待機しているが、この状態で運転者がイグニションスイッチをオフにすると、制御回路２９は図５の動作を強制的に終了させる。
　以上の構成、動作により、アイドリングストップ中にバッテリ１１とキャパシタ１５を並列に接続することにより、負荷１０Ｄの変動に伴いバッテリ１１から持ち出される電流を抑制できる。従って、バッテリ１１の負担が軽減され、長寿命化を図ることが可能な車両用電源装置１０を実現できる。
　なお、実施の形態ではキャパシタ１５、１９に電気二重層キャパシタを用いたが、これに限定されるものではなく、電気化学キャパシタ等の他の大容量キャパシタを用いてもよい。
　本発明にかかる車両用電源装置は、バッテリの負担が軽減され、その寿命を延ばすことができるので、特にアイドリングストップ機能付き車両における車両用電源装置等として有用である。
１０　　車両用電源装置
１１　　バッテリ
１３　　スイッチ（第１のスイッチ）
１５　　キャパシタ（第１のキャパシタ）
１７　　スイッチ（第２のスイッチ）
１９　　キャパシタ（第２のキャパシタ）
１９Ｃ　　接続点
２１　　スイッチ（第３のスイッチ）
２３　　スイッチ（第４のスイッチ）
２５　　スタータ
２７　　スイッチ（第５のスイッチ）
２９　　制御回路
３５　　ダイオード（半導体スイッチング素子）

Claims (7)

  1. エンジンと、前記エンジンを起動するスタータと、前記スタータを駆動するバッテリとを搭載する車両に設けられるように構成された車両用電源装置であって、
    前記バッテリの正極に接続されるように構成された第１のスイッチと、
    前記バッテリの前記正極と前記第１のスイッチを介して接続されるように構成された正極と、グランドに接続された負極とを有する第１のキャパシタと、
    前記第１のキャパシタの前記正極に接続された第２のスイッチと、
    正極と、前記第１のキャパシタの前記正極と前記第２のスイッチを介して接続されて前記第２のスイッチと接続点で接続された負極とを有する第２のキャパシタと、
    前記第２のスイッチと前記第２のキャパシタの前記負極とが接続された前記接続点と前記グランドとの間に接続された第３のスイッチと、
    前記第２のキャパシタの前記正極に接続された第４のスイッチと、
    前記バッテリの前記正極と前記スタータとの間に接続されるように構成された第５のスイッチと、
    前記第２のキャパシタの前記正極に接続され、前記バッテリの前記正極と前記第２のキャパシタの前記正極との間を断続するように構成された半導体スイッチング素子と、
    前記第１のスイッチと前記第２のスイッチと前記第３のスイッチと前記第４のスイッチと前記第５のスイッチとを制御する制御回路と、
    を備え、
    前記第２のキャパシタの前記正極は前記第４のスイッチを介して前記スタータに接続されるように構成されており、
    前記制御回路は、
    　　　前記スタータを駆動しないときに前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタを充電するように、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチと前記第３のスイッチと前記第４のスイッチと前記第５のスイッチを制御し、
    　　　前記スタータを駆動する際に、前記第１のキャパシタの前記正極と前記負極との間の電圧である第１のキャパシタ電圧と前記第２のキャパシタの前記正極と前記負極との間の電圧である第２のキャパシタ電圧との合計電圧が、既定合計電圧より小さければ、前記バッテリの電力を前記スタータに供給するように、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチと前記第３のスイッチと前記第４のスイッチと前記第５のスイッチを制御し、
    　　　前記スタータを駆動する際に、前記合計電圧が前記既定合計電圧以上であれば、前記車両が使用開始時の場合は、前記バッテリと前記第１のキャパシタとで並列回路を構成し、前記並列回路と前記第２のキャパシタが直列に接続されるように、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチと前記第３のスイッチと前記第４のスイッチと前記第５のスイッチを制御して前記スタータに電力を供給し、
    　　　前記スタータを駆動する際に、前記合計電圧が前記既定合計電圧以上であれば、前記車両が使用中の場合は、前記スタータから前記バッテリを切り離し、前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタが直列に接続されるように、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチと前記第３のスイッチと前記第４のスイッチと前記第５のスイッチを制御して前記スタータに電力を供給する、
    ように動作する、車両用電源装置。
  2. 前記制御回路は、前記車両の減速時に発生する回生電力を前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタに充電するように、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチと前記第３のスイッチと前記第４のスイッチと前記第５のスイッチを制御するように動作する、請求項１に記載の車両用電源装置。
  3. 前記制御回路は、
    　　　前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタを充電する際に、前記合計電圧が前記バッテリの電圧であるバッテリ電圧より低ければ、前記合計電圧が前記バッテリ電圧に至るまで前記第１とキャパシタと前記第２のキャパシタが直列に接続されるように、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチ、第３のスイッチと前記第４のスイッチと前記第５のスイッチを制御し、
    　　　前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタを充電する際に、前記合計電圧が前記バッテリ電圧以上であれば、前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタが並列に接続されるように、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチと前記第３のスイッチと前記第４のスイッチと前記第５のスイッチを制御する、
    ように動作する、請求項１に記載の車両用電源装置。
  4. 前記制御回路は、前記車両の使用終了時に、前記合計電圧がバッテリ電圧より高ければ、前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタの電力を前記バッテリに充電するように、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチと前記第３のスイッチと前記第４のスイッチと前記第５のスイッチを制御するように動作する、請求項１に記載の車両用電源装置。
  5. 前記半導体スイッチング素子は、前記バッテリの前記正極に接続されるように構成されたアノードと、前記第２のキャパシタの前記正極に接続されたカソードとを有するダイオードである、請求項１に記載の車両用電源装置。
  6. 前記制御回路は、
    　　　前記車両のアイドリングストップ中に、前記第１のキャパシタ電圧が前記バッテリ電圧より高ければ、前記第１のキャパシタを放電するように前記第１のスイッチを制御し、
    　　　前記車両のアイドリングストップ中に、前記第１のキャパシタ電圧が前記バッテリ電圧であれば、前記第１のスイッチをオンにする、
    ように動作する、請求項１に記載の車両用電源装置。
  7. 前記制御回路は、前記車両のアイドリングストップ中に、前記第１のキャパシタ電圧が前記バッテリ電圧より高ければ、前記第１のキャパシタを定電流放電するように前記第１のスイッチを制御するように動作する、請求項６に記載の車両用電源装置。
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