エンジン始動装置
【課題】自動車のエンジン始動を行うエンジン始動装置に関し、バッテリが大型化するという課題を解決し、小型高性能のエンジン始動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】発電機２により充電されるバッテリ３とキャパシタバンク４とを有し、このキャパシタバンク４は主に制動エネルギにより充電され、このキャパシタバンク４にバッテリ３を直列接続してスタータモータ５を駆動するように構成されたエンジン始動装置において、バッテリ３を収納するケース内にキャパシタバンク４とエンジン制御部１０を一体化した構成により、取付スペースの効率化を図って小型高性能化を図ることができる。
【解決手段】発電機２により充電されるバッテリ３とキャパシタバンク４とを有し、このキャパシタバンク４は主に制動エネルギにより充電され、このキャパシタバンク４にバッテリ３を直列接続してスタータモータ５を駆動するように構成されたエンジン始動装置において、バッテリ３を収納するケース内にキャパシタバンク４とエンジン制御部１０を一体化した構成により、取付スペースの効率化を図って小型高性能化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアイドリングストップ機能を備えた自動車に最適なエンジン始動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の流れを受け、特に自動車においてはその技術革新は顕著なものが見られ、既にハイブリッド自動車が市販されている。また、自動車が走行していない場合に、ある一定の条件が整えばエンジンを一時的に停止させてしまい、再び自動的に再起動させるアイドリングストップ機能を備えた自動車が開発され、これも既に市販されている。
【０００３】
このような技術を支える重要な部品の一つとして電気二重層コンデンサがあり、この電気二重層コンデンサは従来から用いられている鉛蓄電池と併用して使用されるのが一般的であり、この電気二重層コンデンサを充電する方法として制動エネルギを使用することが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、電気二重層コンデンサに鉛蓄電池を直列接続してスタータを駆動してエンジンを始動させるようにすることにより、鉛蓄電池の負荷を軽減して長寿命化を図るということが提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特許第３４００３１９号公報
【特許文献２】特開平２−２５９２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来のエンジン始動装置では、鉛蓄電池はイグニッションキー（スタータリレーを動作する信号）をＯＦＦにした状態でも、アクセサリ電源を供給する必要があり（例えばキーレスエントリーのように、車両が停止し、かつ車両がロックされた状態においても電流が流れる：これを暗電流という）、車両が約３０日、６０日等の日数を掛けて船で輸出される場合でも、この暗電流は流れ続けることになり、この間は車両のエンジンを始動することはできない。そのために、約３０日、６０日等の間、暗電流が流れていても、次に車両を船から降ろす際にエンジンを始動するだけの電荷を鉛蓄電池に残しておかなければならないという問題があった。
【０００６】
そして、この時のエンジン始動には非常に多くの電流を必要とし、このために鉛蓄電池の電極を大きくして対応するという方法しかないのが実情であり、鉛蓄電池が大型化するという問題に繋がっていた。
【０００７】
さらに、鉛蓄電池に加えて電気二重層コンデンサを使用する構成の場合には、既に余裕スペースがないエンジンルーム内に電気二重層コンデンサの取付スペースを新たに確保することが難しく、また、電気二重層コンデンサには大電流が印加されるために室内には設置できないという課題があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決し、小型高性能化が可能なエンジン始動装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、車載発電機により充電されるバッテリと電気二重層コンデンサとを有し、この電気二重層コンデンサは主に制動エネルギにより充電され、この電気二重層コンデンサにバッテリを直列接続してスタータモータを駆動するように構成されたエンジン始動装置において、バッテリを収納するケース内に電気二重層コンデンサを一体で収納した構成にしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によるエンジン始動装置は、バッテリと電気二重層コンデンサを一体化したことにより、取付スペースの効率化を図って小型高性能化を図ることが可能になるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態によるエンジン始動装置の構成を示した回路図であり、図１において、１はエンジン、２はこのエンジン１と連動して駆動される発電機である。３は一般に鉛蓄電池と呼ばれるバッテリであり、定格１４Ｖのものである。４は電気二重層コンデンサを複数個連結して構成されたキャパシタバンクであり、定格２．５Ｖのものを５個直列接続して１ユニットとし、これを複数ユニット用いて構成されている（バッテリ３とキャパシタバンク４の一体化品についての詳細は後述する）。
【００１３】
５はエンジン１の始動を行うスタータモータ、６は通常走行時と後述するアイドリングストップ後の再起動時とによって回路の切替を行う切替スイッチ、７はＤＣ／ＤＣコンバータ、８はスタータリレー、９はリレーである。１０はエンジン制御部、１１は本実施の形態によるエンジン始動装置全体の制御を行う充放電制御部である。
【００１４】
このように構成された本実施の形態によるエンジン始動装置において、まず、エンジン始動について説明すると、リレー９をＯＮにし、スタータリレー８をＯＮする（イグニッションキーを回す）ことによりバッテリ３から電力が供給されてスタータモータ５が駆動し、これによりエンジン１が回転して稼動を続ける。なお、このエンジン始動時のスタータモータ５を駆動させるために必要なバッテリ３からの供給電力は約６００Ａである。
【００１５】
次に、エンジン１が稼動中に行われる充電動作について説明すると、切替スイッチ６は通常走行時は図中の下方向に接続された状態になっており、エンジン１の回転に連動して駆動される発電機２からの電力はＤＣ／ＤＣコンバータ７を介してバッテリ３に充電されると共に、キャパシタバンク４にも充電が行われる。
【００１６】
また、車両走行時にブレーキをかけて自動車を停止させる際に発生する制動エネルギは２００ＡMaxと極めて大きなエネルギであるためにバッテリ３では全てを充電するだけの能力がなく、このために、この大きな制動エネルギの殆どはキャパシタバンク４に充電されて回生されるようになるものである。
【００１７】
次に、自動車が走行していない場合に、エンジン制御部１０によって、アクセル、ブレーキ、車速、水温等の情報を基に、ある一定の条件が整ったと判断した場合にエンジン１を一時的に停止させるアイドリングストップを行った場合、このアイドリングストップ後のエンジン１の再起動時について説明すると、リレー９をＯＦＦにすると共に、切替スイッチ６を図中の上方向に接続した状態にすることによりキャパシタバンク４にバッテリ３を直列接続し、この状態でスタータリレー８をＯＮすることによって電圧が倍増した状態のキャパシタバンク４から電力が供給されてスタータモータ５が駆動し、これによりエンジン１が再起動して再び稼動を続けることができるようになるものである。
【００１８】
次に、上記バッテリ３とキャパシタバンク４の一体化品について説明すると、図２は同エンジン始動装置に使用されるバッテリとキャパシタバンク一体化品を示した概念図、図３（ａ）〜（ｃ）はこのバッテリとキャパシタバンク一体化品を構成するバッテリと、キャパシタバンクと、エンジン制御部を示した斜視図であり、本実施の形態においては、バッテリ３の小型化を図ることによってバッテリ３を収納したケース内に余裕スペースを確保し、この余裕スペース内にキャパシタバンク４とエンジン制御部１０を一体で収納した構成にしたものである。
【００１９】
このようなバッテリ３の小型化は、上記発明が解決しようとする課題の項で説明した船便による輸出の際に、約３０日、６０日等経過後のエンジン始動のために、暗電流で電荷が低下したバッテリ３にエンジンを始動するだけの電荷を残しておかなければならないために電極を大きくして対応する必要がないために容易にできるものである。すなわち、バッテリ３の電圧が所定の値以下になり、スタータモータ５の初期駆動ができない場合に、バッテリ３によりキャパシタバンク４を充電し、この充電されたキャパシタバンク４によりスタータモータ５の初期駆動を行うようにすれば良い構成のものであるためである。
【００２０】
このように本実施の形態によるエンジン始動装置は、バッテリ３とキャパシタバンク４を設け、バッテリ３の電圧が所定の値以下になり、スタータモータ５の初期駆動ができない場合に、バッテリ３によりキャパシタバンク４を充電し、この充電されたキャパシタバンク４によりスタータモータ５の初期駆動を行うようにすることによってバッテリ３を小型化し、これにより生じた余裕スペースを利用して、バッテリ３内にキャパシタバンク４とエンジン制御部１０を一体で収納した構成にすることができるようになり、小型高性能化を容易に実現することができるようになるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明によるエンジン始動装置は、小型高性能化を図ることができるという効果を有し、ハイブリッド自動車や、アイドリングストップ機能を有した自動車用等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の構成を示した回路図
【図２】同エンジン始動装置に使用されるバッテリとキャパシタバンク一体化品を示した概念図
【図３】（ａ）同バッテリとキャパシタバンク一体化品を構成するバッテリを示した斜視図、（ｂ）同キャパシタバンクを示した斜視図、（ｃ）同エンジン制御部を示した斜視図
【符号の説明】
【００２３】
１ エンジン
２ 発電機
３ バッテリ
４ キャパシタバンク
５ スタータモータ
６ 切替スイッチ
７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
８ スタータリレー
９ リレー
１０ エンジン制御部
１１ 充放電制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明はアイドリングストップ機能を備えた自動車に最適なエンジン始動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の流れを受け、特に自動車においてはその技術革新は顕著なものが見られ、既にハイブリッド自動車が市販されている。また、自動車が走行していない場合に、ある一定の条件が整えばエンジンを一時的に停止させてしまい、再び自動的に再起動させるアイドリングストップ機能を備えた自動車が開発され、これも既に市販されている。
【０００３】
このような技術を支える重要な部品の一つとして電気二重層コンデンサがあり、この電気二重層コンデンサは従来から用いられている鉛蓄電池と併用して使用されるのが一般的であり、この電気二重層コンデンサを充電する方法として制動エネルギを使用することが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、電気二重層コンデンサに鉛蓄電池を直列接続してスタータを駆動してエンジンを始動させるようにすることにより、鉛蓄電池の負荷を軽減して長寿命化を図るということが提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特許第３４００３１９号公報
【特許文献２】特開平２−２５９２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来のエンジン始動装置では、鉛蓄電池はイグニッションキー（スタータリレーを動作する信号）をＯＦＦにした状態でも、アクセサリ電源を供給する必要があり（例えばキーレスエントリーのように、車両が停止し、かつ車両がロックされた状態においても電流が流れる：これを暗電流という）、車両が約３０日、６０日等の日数を掛けて船で輸出される場合でも、この暗電流は流れ続けることになり、この間は車両のエンジンを始動することはできない。そのために、約３０日、６０日等の間、暗電流が流れていても、次に車両を船から降ろす際にエンジンを始動するだけの電荷を鉛蓄電池に残しておかなければならないという問題があった。
【０００６】
そして、この時のエンジン始動には非常に多くの電流を必要とし、このために鉛蓄電池の電極を大きくして対応するという方法しかないのが実情であり、鉛蓄電池が大型化するという問題に繋がっていた。
【０００７】
さらに、鉛蓄電池に加えて電気二重層コンデンサを使用する構成の場合には、既に余裕スペースがないエンジンルーム内に電気二重層コンデンサの取付スペースを新たに確保することが難しく、また、電気二重層コンデンサには大電流が印加されるために室内には設置できないという課題があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決し、小型高性能化が可能なエンジン始動装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、車載発電機により充電されるバッテリと電気二重層コンデンサとを有し、この電気二重層コンデンサは主に制動エネルギにより充電され、この電気二重層コンデンサにバッテリを直列接続してスタータモータを駆動するように構成されたエンジン始動装置において、バッテリを収納するケース内に電気二重層コンデンサを一体で収納した構成にしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によるエンジン始動装置は、バッテリと電気二重層コンデンサを一体化したことにより、取付スペースの効率化を図って小型高性能化を図ることが可能になるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態によるエンジン始動装置の構成を示した回路図であり、図１において、１はエンジン、２はこのエンジン１と連動して駆動される発電機である。３は一般に鉛蓄電池と呼ばれるバッテリであり、定格１４Ｖのものである。４は電気二重層コンデンサを複数個連結して構成されたキャパシタバンクであり、定格２．５Ｖのものを５個直列接続して１ユニットとし、これを複数ユニット用いて構成されている（バッテリ３とキャパシタバンク４の一体化品についての詳細は後述する）。
【００１３】
５はエンジン１の始動を行うスタータモータ、６は通常走行時と後述するアイドリングストップ後の再起動時とによって回路の切替を行う切替スイッチ、７はＤＣ／ＤＣコンバータ、８はスタータリレー、９はリレーである。１０はエンジン制御部、１１は本実施の形態によるエンジン始動装置全体の制御を行う充放電制御部である。
【００１４】
このように構成された本実施の形態によるエンジン始動装置において、まず、エンジン始動について説明すると、リレー９をＯＮにし、スタータリレー８をＯＮする（イグニッションキーを回す）ことによりバッテリ３から電力が供給されてスタータモータ５が駆動し、これによりエンジン１が回転して稼動を続ける。なお、このエンジン始動時のスタータモータ５を駆動させるために必要なバッテリ３からの供給電力は約６００Ａである。
【００１５】
次に、エンジン１が稼動中に行われる充電動作について説明すると、切替スイッチ６は通常走行時は図中の下方向に接続された状態になっており、エンジン１の回転に連動して駆動される発電機２からの電力はＤＣ／ＤＣコンバータ７を介してバッテリ３に充電されると共に、キャパシタバンク４にも充電が行われる。
【００１６】
また、車両走行時にブレーキをかけて自動車を停止させる際に発生する制動エネルギは２００ＡMaxと極めて大きなエネルギであるためにバッテリ３では全てを充電するだけの能力がなく、このために、この大きな制動エネルギの殆どはキャパシタバンク４に充電されて回生されるようになるものである。
【００１７】
次に、自動車が走行していない場合に、エンジン制御部１０によって、アクセル、ブレーキ、車速、水温等の情報を基に、ある一定の条件が整ったと判断した場合にエンジン１を一時的に停止させるアイドリングストップを行った場合、このアイドリングストップ後のエンジン１の再起動時について説明すると、リレー９をＯＦＦにすると共に、切替スイッチ６を図中の上方向に接続した状態にすることによりキャパシタバンク４にバッテリ３を直列接続し、この状態でスタータリレー８をＯＮすることによって電圧が倍増した状態のキャパシタバンク４から電力が供給されてスタータモータ５が駆動し、これによりエンジン１が再起動して再び稼動を続けることができるようになるものである。
【００１８】
次に、上記バッテリ３とキャパシタバンク４の一体化品について説明すると、図２は同エンジン始動装置に使用されるバッテリとキャパシタバンク一体化品を示した概念図、図３（ａ）〜（ｃ）はこのバッテリとキャパシタバンク一体化品を構成するバッテリと、キャパシタバンクと、エンジン制御部を示した斜視図であり、本実施の形態においては、バッテリ３の小型化を図ることによってバッテリ３を収納したケース内に余裕スペースを確保し、この余裕スペース内にキャパシタバンク４とエンジン制御部１０を一体で収納した構成にしたものである。
【００１９】
このようなバッテリ３の小型化は、上記発明が解決しようとする課題の項で説明した船便による輸出の際に、約３０日、６０日等経過後のエンジン始動のために、暗電流で電荷が低下したバッテリ３にエンジンを始動するだけの電荷を残しておかなければならないために電極を大きくして対応する必要がないために容易にできるものである。すなわち、バッテリ３の電圧が所定の値以下になり、スタータモータ５の初期駆動ができない場合に、バッテリ３によりキャパシタバンク４を充電し、この充電されたキャパシタバンク４によりスタータモータ５の初期駆動を行うようにすれば良い構成のものであるためである。
【００２０】
このように本実施の形態によるエンジン始動装置は、バッテリ３とキャパシタバンク４を設け、バッテリ３の電圧が所定の値以下になり、スタータモータ５の初期駆動ができない場合に、バッテリ３によりキャパシタバンク４を充電し、この充電されたキャパシタバンク４によりスタータモータ５の初期駆動を行うようにすることによってバッテリ３を小型化し、これにより生じた余裕スペースを利用して、バッテリ３内にキャパシタバンク４とエンジン制御部１０を一体で収納した構成にすることができるようになり、小型高性能化を容易に実現することができるようになるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明によるエンジン始動装置は、小型高性能化を図ることができるという効果を有し、ハイブリッド自動車や、アイドリングストップ機能を有した自動車用等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の構成を示した回路図
【図２】同エンジン始動装置に使用されるバッテリとキャパシタバンク一体化品を示した概念図
【図３】（ａ）同バッテリとキャパシタバンク一体化品を構成するバッテリを示した斜視図、（ｂ）同キャパシタバンクを示した斜視図、（ｃ）同エンジン制御部を示した斜視図
【符号の説明】
【００２３】
１ エンジン
２ 発電機
３ バッテリ
４ キャパシタバンク
５ スタータモータ
６ 切替スイッチ
７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
８ スタータリレー
９ リレー
１０ エンジン制御部
１１ 充放電制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載発電機により充電されるバッテリと電気二重層コンデンサとを有し、この電気二重層コンデンサは主に制動エネルギにより充電され、この電気二重層コンデンサにバッテリを直列接続してスタータモータを駆動するように構成されたエンジン始動装置において、バッテリを収納するケース内に電気二重層コンデンサを一体で収納したエンジン始動装置。
【請求項２】
エンジン始動装置を制御する制御部をバッテリを収納するケース内に一体で収納した請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項１】
車載発電機により充電されるバッテリと電気二重層コンデンサとを有し、この電気二重層コンデンサは主に制動エネルギにより充電され、この電気二重層コンデンサにバッテリを直列接続してスタータモータを駆動するように構成されたエンジン始動装置において、バッテリを収納するケース内に電気二重層コンデンサを一体で収納したエンジン始動装置。
【請求項２】
エンジン始動装置を制御する制御部をバッテリを収納するケース内に一体で収納した請求項１に記載のエンジン始動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１９０３２４（Ｐ２００８−１９０３２４Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４０９２１（Ｐ２００５−１４０９２１）
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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