可搬型エンジン始動装置
【課題】電力を予め蓄積しておかなくとも、バッテリ上がりを起こした駆動装置のエンジンを始動させることのできる可搬型エンジン始動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置に内蔵されたバッテリＢの両極端子に対して接続可能な一対の接続端子と、当該一対の接続端子の間に配置され、バッテリＢから供給される電力により充電されるキャパシタ１３と、接続端子の一方とキャパシタ１３の一方端との間に配置され、キャパシタ１３を充電する際に突入電流を制限する電流制限部１４と、電流制限部１４と並列に接続され、エンジンを始動させる際にキャパシタ１３から放電される電力を駆動装置に供給する電力供給線１５と、を備える可搬型エンジン始動装置である。
【解決手段】駆動装置に内蔵されたバッテリＢの両極端子に対して接続可能な一対の接続端子と、当該一対の接続端子の間に配置され、バッテリＢから供給される電力により充電されるキャパシタ１３と、接続端子の一方とキャパシタ１３の一方端との間に配置され、キャパシタ１３を充電する際に突入電流を制限する電流制限部１４と、電流制限部１４と並列に接続され、エンジンを始動させる際にキャパシタ１３から放電される電力を駆動装置に供給する電力供給線１５と、を備える可搬型エンジン始動装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の駆動装置がその内蔵バッテリによりエンジンを始動できなくなった場合に、エンジンを始動させるための可搬型エンジン始動装置及びこれを用いたエンジン始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを動力源として駆動する自動車等の駆動装置においては、バッテリに蓄積された電力を用いてセルモータを回転させることにより、エンジンの始動が行われる。ところが、このようなバッテリは、放電量が充電量を上回って起こる充電不足状態や、長期使用による容量低下状態などになった場合、電圧自体は一定以上を保っていることが多いものの、内部抵抗が上昇して、エンジンの始動に必要な電流を供給できない状態（いわゆるバッテリ上がり）になってしまうことがある。そこで、このような場合に、外部から電力供給を行ってエンジンを始動させるための可搬型エンジン始動装置が存在する。このような可搬型エンジン始動装置は、例えば鉛蓄電池等の蓄電装置を内蔵しており、この蓄電装置を予め充電しておくことで、必要な場合に、充電された電力を供給してエンジンを始動させることができる。特許文献１には、蓄電装置として電気二重層キャパシタを用いた可搬式エンジンスターターが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８０８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例の可搬型エンジン始動装置では、内蔵された蓄電装置を予め充電しておくことが不可欠となっている。すなわち、蓄電装置に蓄積された電力がなくなってしまうと、エンジンの始動を行うことができなくなる。しかしながら、蓄電装置を充電した状態で可搬型エンジン始動装置を保管したとしても、自然放電によって蓄電装置の充電状態が悪化する場合がある。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的の一つは、電力を予め蓄積しておかなくとも、駆動装置のエンジンを始動させることのできる可搬型エンジン始動装置、及びこれを用いたエンジン始動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明に係る可搬型エンジン始動装置は、駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させるための可搬型エンジン始動装置であって、前記駆動装置に内蔵されたバッテリの両極端子に対して接続可能な一対の接続端子と、前記一対の接続端子の間に配置され、前記バッテリから供給される電力により充電されるキャパシタと、前記一対の接続端子の一方と、前記キャパシタの一方端と、の間に配置され、前記キャパシタを充電する際に突入電流を制限する電流制限部と、前記電流制限部と並列に接続され、前記エンジンを始動させる際に前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給する電力供給線と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記可搬型エンジン始動装置は、前記電力供給線上に配置され、前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給する際にオンに切り替えられるスイッチ部をさらに含むこととしてもよい。
【０００８】
また、上記可搬型エンジン始動装置において、前記電流制限部はチョークコイルであってよい。
【０００９】
また、上記可搬型エンジン始動装置は、前記キャパシタを複数備え、前記複数のキャパシタが直列に接続された状態と、並列に接続された状態と、を切り替えるスイッチをさらに含むこととしてもよい。
【００１０】
また、本発明に係るエンジン始動方法は、キャパシタを内蔵する可搬型エンジン始動装置を用いて、駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させるエンジン始動方法であって、前記駆動装置に内蔵されたバッテリの両極端子に対して、前記可搬型エンジン始動装置が備える一対の接続端子を接続するステップと、前記一対の接続端子の一方と、前記キャパシタの一方端と、の間に配置された電流制限部により突入電流を制限しながら、前記バッテリから供給される電力により前記キャパシタを充電するステップと、前記電流制限部と並列に接続された電力供給線を経由して、前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給して前記エンジンを始動させるステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る可搬型エンジン始動装置は、上述の特徴により、可搬型エンジン始動装置内のキャパシタを常に充電した状態で保管しておいたり、キャパシタを充電するための外部電源等を別に用意したりすることなく、駆動装置に搭載された、バッテリ上がりを起こしたバッテリの残余電力を有効活用して駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置の外観を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置の回路構成を示す図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置を充電する際における電圧及び電流の時間変化の一例を示すグラフである。
【図３Ｂ】電流制限部を備えていない可搬型エンジン始動装置を充電する際における電圧及び電流の時間変化の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る可搬型エンジン始動装置の回路構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る可搬型エンジン始動装置の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａの外観を示す図である。可搬型エンジン始動装置１ａは利用者によって持ち運び可能になっており、駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させるために用いられる。以下では、可搬型エンジン始動装置１ａは自動車２に内蔵されたエンジンを始動させるために用いられるものとして説明する。しかしながら、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａは、例えば自動車以外の車両等、エンジンを動力源として用いる各種の駆動装置を始動させるために用いられてよい。
【００１５】
自動車２は、エンジンを始動させるためのセルモータＭと、セルモータＭの動作に必要な電力を供給するバッテリＢと、を内蔵している。運転者がイグニッションキーを回す等の操作を行い、セルモータＭとバッテリＢを接続すると、バッテリＢから供給される電力でセルモータＭが回転し、エンジンが始動する。ところが、バッテリＢに蓄積された電力の不足により、セルモータＭの駆動に必要な電流を供給できなくなってしまうことがある（前述のいわゆるバッテリ上がり）。本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａは、このように自動車２に内蔵されたバッテリＢによってエンジンを始動させることができなくなってしまった場合に、自動車２のバッテリＢに接続して、そのエンジンを始動させるために用いられる。
【００１６】
本実施形態において特徴的なことは、セルモータＭを駆動させる際に、まずバッテリＢに残っている電力で可搬型エンジン始動装置１ａに内蔵されたキャパシタの充電を行い、その後、キャパシタに充電された電力を用いてセルモータＭを駆動させることが可能な点である。このような制御を実現する手順の詳細については、後述する。これにより、可搬型エンジン始動装置１ａ内のキャパシタを常に充電した状態で保管しておいたり、キャパシタを充電するための外部電源等を別に用意したりすることなく、自動車２に搭載されたバッテリＢの電力を有効活用してエンジンを始動させることができる。
【００１７】
具体的に、可搬型エンジン始動装置１ａは、図１に示されるように、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２の２つの接続クリップを備えている。この２つの接続クリップは、可搬型エンジン始動装置１ａをバッテリＢの正負両極端子に接続するための一対の接続端子として機能する。すなわち、可搬型エンジン始動装置１ａの使用時には、利用者は、正極側クリップ１１をバッテリＢの正極端子に、負極側クリップ１２をバッテリＢの負極端子に、それぞれ接続する。なお、負極側クリップ１２は、車両のアース部に接続してもよい。
【００１８】
さらに、図１に示されるように、可搬型エンジン始動装置１ａは、その筐体表面に、スイッチＳｗ１及びＳｗ２の２つの機械式スイッチと、電圧表示部Ｄと、を備えている。可搬型エンジン始動装置１ａの利用者は、電圧表示部Ｄに表示される電圧値を確認しながら、スイッチＳｗ１及びＳｗ２を操作することで、可搬型エンジン始動装置１ａに内蔵されたキャパシタの充電や、セルモータＭへの電力供給を行う。
【００１９】
図２は、可搬型エンジン始動装置１ａの回路構成を示す図である。同図に示されるように、可搬型エンジン始動装置１ａは、キャパシタ１３と、電流制限部１４と、電力供給線１５と、電圧計１６と、逆接続警告部１７と、を含んでいる。
【００２０】
本実施形態では、キャパシタ１３は電気二重層キャパシタであって、図２に示されるように、正極側クリップ１１と負極側クリップ１２との間に配置されている。正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２がバッテリＢの両端に接続されると、キャパシタ１３はバッテリＢ及びセルモータＭのそれぞれと並列に接続されることになる。なお、キャパシタ１３の定格電圧は、バッテリＢの電圧に対応する電圧となっている。可搬型エンジン始動装置１ａが普通自動車を対象としている場合、キャパシタ１３の定格電圧を約１２Ｖとする。そのために、キャパシタ１３は複数のキャパシタセルを接続してなるキャパシタモジュールであってよい。
【００２１】
電流制限部１４は、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２の一方と、キャパシタ１３の一方端と、の間に接続されている。ここでは電流制限部１４は、チョークコイルであって、正極側クリップ１１とキャパシタ１３の正極側との間に接続されているものとする。電流制限部１４は、キャパシタ１３を充電する際に流れる突入電流を制限する。
【００２２】
さらに、電流制限部１４と正極側クリップ１１との間には、スイッチＳｗ１が配置されている。スイッチＳｗ１は、可搬型エンジン始動装置１ａの未使用時や正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２の着脱を行う際にはオフにされ、キャパシタ１３の充放電の開始時にオンに切り替えられる。
【００２３】
また、電流制限部１４を迂回してキャパシタ１３からセルモータＭに電力供給を行うために、電流制限部１４に対して並列に電力供給線１５が接続されている。スイッチＳｗ２は、この電力供給線１５上に配置されており、キャパシタ１３の充放電の切り替えに用いられる。すなわち、キャパシタ１３を充電する際には利用者がスイッチＳｗ２をオフにすることで、電流制限部１４を経由してキャパシタ１３の充電が行われ、自動車２のエンジンを始動させる際には利用者がスイッチＳｗ２をオンに切り替えることで、電力供給線１５を経由してキャパシタ１３からの電力の放電が行われる。なお、スイッチの切り替えによる可搬型エンジン始動装置１ａの制御方法については、後に詳しく説明する。
【００２４】
電圧計１６及び逆接続警告部１７は、いずれも正極側クリップ１１と負極側クリップ１２との間に、キャパシタ１３と並列に接続されるように配置されている。電圧計１６は、正極側クリップ１１と負極側クリップ１２との間の電圧を測定する。電圧計１６による測定結果は、電圧表示部Ｄに表示される。
【００２５】
逆接続警告部１７は、図２に示されるように、互いに直列に接続されたダイオード１７ａとブザー１７ｂとを含んで構成されている。なお、ダイオード１７ａは、負極側クリップ１２から正極側クリップ１１に向かう方向が順方向となるように接続されている。仮に利用者が誤って正極側クリップ１１をバッテリＢの負極端子に、負極側クリップ１２をバッテリＢの正極端子に、それぞれ接続したとする。この場合、ダイオード１７ａを経由して負極側クリップ１２から正極側クリップ１１に電流が流れ、ブザー１７ｂが鳴動する。これにより、利用者は接続を誤ったことに気づくことができる。なお、可搬型エンジン始動装置１ａは、このようなブザー１７ｂを用いた逆接続警告部１７に代えて、又はこれに加えて、正常接続時及び／又は逆接続時にそのことをランプの点灯等によって利用者に通知する手段を備えてもよい。
【００２６】
次に、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａが、バッテリＢに残っている電力を利用してエンジンの始動を行う場合の動作原理について、説明する。
【００２７】
自動車２でバッテリＢとして一般的に用いられる鉛蓄電池等の二次電池は、一定以上の電圧を維持する性質を持っており、蓄積される電力が放電によって減少しても、電圧はそれほど低下しない。しかしながら、蓄積されている電力が減ると、内部抵抗が上昇して出力電流が減少し、セルモータＭを動作させるために必要な電流を流せなくなってしまう。すなわち、バッテリＢがバッテリ上がりを起こした状態でも、電圧自体は一定以上（普通自動車であれば約１２Ｖ）を維持している場合が多いと考えられる。
【００２８】
これに対してキャパシタ１３は、バッテリＢより蓄電容量が少ないが、単位時間あたりに流すことができる出力電流は大きい。そのため、バッテリＢがセルモータＭの動作に必要な電流を出力できない状態になったとしても、バッテリＢにある程度の電力が残っていれば、その電力をキャパシタ１３に移し替えることで、キャパシタ１３はセルモータＭを動作させるための電流を出力できる。特に、バッテリＢとキャパシタ１３を並列接続した状態でセルモータＭを動作させることで、一定以上の時間にわたってバッテリＢとキャパシタ１３から比較的大きな電流をセルモータＭに流すことができる。さらに、自動車２においては、ひとたびエンジンが始動すれば、その駆動エネルギーを回収して発電を行うことで、バッテリＢが充電される。そのため、セルモータＭの動作に必要な時間だけキャパシタ１３から大電流を流すことができれば、エンジンを始動させ、バッテリＢを再充電することが可能になる。
【００２９】
このように、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａによれば、バッテリ上がりを起こしたバッテリＢに残っている電力を用いてキャパシタ１３を充電することで、キャパシタ１３を予め充電しておかずとも、エンジンを始動させることができる。すなわち、使用していない間は、キャパシタ１３が完全に放電された状態で可搬型エンジン始動装置１ａを保管しておくことも可能である。可搬型エンジン始動装置１ａ内に電力が蓄積されていない状態であっても充電等の動作を実行できるように、本実施形態では、スイッチＳｗ１及びスイッチＳｗ２として、電気制御によって動作するリレー等ではなく、機械式スイッチを採用している。しかしながら、機械式スイッチを使用する場合、スイッチＳｗ１をオンにして充電を開始する際に突入電流が発生して、火花やスパークノイズが発生するおそれがある。そこで本実施形態は、電流制限部１４を設けることで、突入電流の発生を抑止している。
【００３０】
図３Ａ及び図３Ｂは、電流制限部１４の効果を説明するための図であって、いずれもキャパシタを充電する際の電流及び電圧の時間変化を示すグラフである。図３Ａがチョークコイルを電流制限部１４として採用した本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａの実験結果を示しており、図３Ｂは比較例として電流制限部１４を備えていない場合の実験結果を示している。なお、いずれの図においても、横軸が時間を、縦軸が電圧値及び電流値を示しており、グラフの実線が電流の時間変化を、破線が電圧の時間変化を、それぞれ示している。これらの図から明らかなように、本実施形態では充電開始時における電圧や電流の変化は緩やかだが、電流制限部１４がない場合には瞬間的に大きな電圧及び電流の変化が生じていることが確認された。また、図３Ｂの実験結果においては、充電開始時に火花が発生することも確認された。
【００３１】
このように、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａは、電流制限部１４によって充電時の突入電流発生を防止している。しかしながら、放電時には、電流制限部１４による制限を受けることなくセルモータＭに電流を流すことが望ましい。そこで、可搬型エンジン始動装置１ａにおいては、電流制限部１４を迂回して電流を流すための電力供給線１５が電流制限部１４に並列に接続されており、電力供給線１５の使用と不使用とを切り替えるために、スイッチＳｗ２が配置されている。このスイッチＳｗ２をオンにすることで、電流制限部１４を介さずに、キャパシタ１３からセルモータＭに電流を流すことができる。すなわち、本実施形態では、スイッチＳｗ２を備える電力供給線１５を電流制限部１４に並列に接続することで、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２をバッテリＢに接続したまま繋ぎ替えることなく、キャパシタ１３の充電及び放電を切り替えることが可能となっている。
【００３２】
以下、バッテリＢに残った電力を利用してエンジンを始動させる場合における、可搬型エンジン始動装置１ａの使用手順について、説明する。
【００３３】
まず利用者は、スイッチＳｗ１及びＳｗ２の双方がオフになっている状態で、正極側クリップ１１をバッテリＢの正極端子に、負極側クリップ１２をバッテリＢの負極端子、または車両のアース部に、それぞれ接続する。この段階では、電圧計１６がバッテリＢと並列に接続されるので、電圧表示部ＤにはバッテリＢの電圧が表示される。利用者は、この表示を確認することで、電圧がほぼ適正値であれば、エンジンを始動できない理由がバッテリＢの出力できる電流が低くなったためであって、可搬型エンジン始動装置１ａを利用してエンジンを始動し得ることを知ることができる。あるいは電圧が通常よりも少し低い値であれば、バッテリＢの残電力量しだいで、可搬型エンジン始動装置１ａを利用してエンジンを始動し得る可能性があることを知ることができる。
【００３４】
その後、利用者は、スイッチＳｗ１をオンに切り替える。これにより、バッテリＢから正極側クリップ１１及び電流制限部１４を介してキャパシタ１３に電流が流れ、バッテリＢに残っている電力によってキャパシタ１３が充電される。このとき、電流制限部１４を経由して電流が流れることで、突入電流の発生が抑止される。この状態では、電圧計１６によって計測される電圧は主としてキャパシタ１３の充電状態によって変化する。すなわち、キャパシタ１３が充電されるにしたがって、電圧表示部Ｄに表示される電圧値は最初に表示されていたバッテリＢの電圧値に近づいていく。
【００３５】
電圧表示部Ｄに表示される電圧値が十分高くなったら、利用者はそれまでオフになっていたスイッチＳｗ２をオンに切り替える。これにより、電流制限部１４の制限を受けずにキャパシタ１３から可搬型エンジン始動装置１ａの外部に電流を流すことが可能となる。この状態で利用者がイグニッションキーを回すと、セルモータＭとバッテリＢとの間に設けられたスイッチＳｗ３がオンになり、セルモータＭにキャパシタ１３からの電流が流れ、エンジンが始動する。
【００３６】
なお、以上の説明においてはバッテリ上がりを起こした自動車２のバッテリＢに蓄積された電力でキャパシタ１３を充電することとしたが、当然ながら、他の電力供給源から供給される電力によってキャパシタ１３を充電することも可能である。これにより、例えば自動車２のバッテリＢにキャパシタ１３を充電するための電力が残っていない場合に、他の自動車のバッテリ等に可搬型エンジン始動装置１ａを接続してキャパシタ１３を充電し、その後に自動車２のエンジンを始動させることもできる。この場合の可搬型エンジン始動装置１ａの使用手順について、以下、説明する。
【００３７】
まず利用者は、スイッチＳｗ１及びＳｗ２の双方がオフになった状態で、十分に充電されたバッテリの正極端子に正極側クリップ１１を、バッテリＢの負極端子、または車両のアース部に負極側クリップ１２を、それぞれ接続する。その後、前述の例と同様に、スイッチＳｗ１だけをオンに切り替えてキャパシタ１３を充電する。充電が完了したら、利用者は一旦スイッチＳｗ１をオフに戻して、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２を充電に用いたバッテリから外し、バッテリ上がりを起こした自動車２のバッテリＢに接続する。その後、スイッチＳｗ１及びＳｗ２の双方をオンに切り替えて、イグニッションキーを回してエンジンの始動を行う。
【００３８】
以上説明した本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａによれば、キャパシタ１３が充電されていない状態であっても、自動車２に内蔵されたバッテリＢからの電力供給を受けてキャパシタ１３を充電し、充電された電力を放電して自動車２のエンジンを始動させることができる。さらに、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２の双方をバッテリＢに接続したままであっても、充電時の突入電流を防止しながら、キャパシタ１３の充放電を行うことができる。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｂについて、説明する。なお、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｂに関して、第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａと同様の構成や機能についてはその説明を省略し、以下では第１実施形態と異なる部分についてだけ説明する。また、第１実施形態と同様の構成要素については、同一の参照符号を用いて参照する。
【００４０】
本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｂは、電圧１２Ｖのバッテリを内蔵した自動車及び電圧２４Ｖのバッテリを内蔵した自動車の双方に適用可能となっている。図４は、可搬型エンジン始動装置１ｂの回路構成を示す図である。同図に示されるように、可搬型エンジン始動装置１ｂは、第１実施形態と同様に、正極側クリップ１１、負極側クリップ１２、スイッチＳｗ１及びＳｗ２、電流制限部１４、電力供給線１５、電圧計１６、並びに逆接続警告部１７を含んで構成されている。一方で、可搬型エンジン始動装置１ｂは、第１実施形態と異なり、キャパシタ１３に代えて、キャパシタ１３ａ及び１３ｂの二つのキャパシタを内蔵している。これらのキャパシタは、それぞれ定格電圧が１２Ｖのキャパシタモジュールであることとする。すなわち、キャパシタ１３ａ及び１３ｂが互いに直列に接続されると、その全体の定格電圧は２４Ｖになる。
【００４１】
また、キャパシタ１３ａとキャパシタ１３ｂの間には、これらキャパシタ１３ａ及び１３ｂが直列に接続された状態と、並列に接続された状態と、を切り替えるスイッチＳｗ４が配置されている。スイッチＳｗ４は３回路２接点のスイッチであって、利用者の操作によって第１状態と第２状態とが切り替えられるようになっている。スイッチＳｗ４は、第１状態においては、図４に示されるように、キャパシタ１３ａの負極とキャパシタ１３ｂの正極とを接続する。これにより、キャパシタ１３ａとキャパシタ１３ｂとは互いに直列に接続され、２個のキャパシタ全体の定格電圧は２４Ｖになる。一方、スイッチＳｗ４を第２状態に切り替えると、キャパシタ１３ａの負極とキャパシタ１３ｂの正極とは切り離され、キャパシタ１３ａ及び１３ｂの正極同士、負極同士がそれぞれ接続される。すなわち、キャパシタ１３ａとキャパシタ１３ｂとは互いに並列に接続され、２個のキャパシタ全体の定格電圧は１２Ｖになる。
【００４２】
可搬型エンジン始動装置１ｂを用いて電圧１２ＶのバッテリＢを内蔵した自動車２のエンジンを始動させる場合、スイッチＳｗ４を第２状態に切り替えたうえで、第１実施形態の場合と同様に正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２をバッテリＢに接続し、スイッチＳｗ１をオンに切り替えることで、キャパシタ１３ａ及び１３ｂをバッテリＢからの電力供給によって充電する。その後、スイッチＳｗ２をオンに切り替えることで、キャパシタ１３ａ及び１３ｂに充電された電力を用いて、セルモータＭを動作させ、エンジンを始動させる。一方、電圧２４ＶのバッテリＢを内蔵した自動車２のエンジンを始動させる場合には、最初にスイッチＳｗ４を第１状態に切り替えたうえで、以降は上記と同様の手順で操作を行えばよい。
【００４３】
さらに、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｂによれば、電圧１２Ｖのバッテリを内蔵した自動車からの電力供給によってキャパシタ１３ａ及び１３ｂを充電した後、電圧２４ＶのバッテリＢを内蔵した自動車２のエンジンを始動させたり、逆に電圧２４Ｖのバッテリによってキャパシタ１３ａ及び１３ｂを充電し、電圧１２ＶのバッテリＢを内蔵した自動車２のエンジンを始動させたりすることもできる。
【００４４】
具体的に、前者の場合、まずはスイッチＳｗ４を第２状態に切り替えてから可搬型エンジン始動装置１ｂを電圧１２Ｖのバッテリに接続し、スイッチＳｗ１をオンにする。これにより、並列に接続されたキャパシタ１３ａ及び１３ｂの双方が、電圧１２Ｖになるまで充電される。その後、スイッチＳｗ１をオフにして正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２を電圧１２Ｖのバッテリから外し、スイッチＳｗ４を第１状態に切り替える。これにより、キャパシタ１３ａ及び１３ｂは直列に接続され、全体として２４Ｖの電圧で電力供給が可能になる。この状態で正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２を２４ＶのバッテリＢに接続し、スイッチＳｗ１及びＳｗ２をオンにすることで、キャパシタ１３ａ及び１３ｂに蓄積された電力によるセルモータＭの駆動が可能となる。電圧２４Ｖのバッテリでキャパシタ１３ａ及び１３ｂを充電して、電圧１２ＶのバッテリＢを内蔵する自動車２のエンジンを始動させる場合にも、充電時と放電時におけるスイッチＳｗ４の状態を逆にする以外は、同様の手順で可搬型エンジン始動装置１ｂを操作すれば、自動車２のエンジンを始動させることができる。
【００４５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｃについて、説明する。なお、本実施形態についても、第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａと同様の構成や機能の説明は省略し、第１実施形態と異なる部分についてだけ説明する。また、第１実施形態と同様の構成要素については、同一の参照符号を用いて参照する。
【００４６】
図５は、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｃの回路構成を示す図である。同図に示されるように、可搬型エンジン始動装置１ｃは、第１実施形態と同様に、正極側クリップ１１、負極側クリップ１２、キャパシタ１３、電流制限部１４、電力供給線１５、電圧計１６、及び逆接続警告部１７を含んで構成されている。一方、第１実施形態と異なり、可搬型エンジン始動装置１ｃは、スイッチＳｗ１及びＳｗ２に代えて２回路３接点のスイッチＳｗ５を備えている。スイッチＳｗ５に含まれる２回路の一方が、電力供給線１５内において電流制限部１４と並列に接続されるスイッチ部として機能する。
【００４７】
スイッチＳｗ５は、利用者の操作によって、第１状態、第２状態及び第３状態のいずれかの接続状態に切り替えられるようになっている。第１状態では、キャパシタ１３の正極は、電流制限部１４を経由する経路、及び電力供給線１５を経由する経路の双方で正極側クリップ１１とは切断されている。すなわち、この第１状態は、第１実施形態においてスイッチＳｗ１及びＳｗ２の双方がオフになっている状態に相当する。第２状態では、キャパシタ１３は電流制限部１４を介して正極側クリップ１１と接続される。すなわち、第２状態は、第１実施形態においてスイッチＳｗ１がオンになり、スイッチＳｗ２がオフになっている状態に相当する。第３状態では、キャパシタ１３はさらに電力供給線１５経由でも正極側クリップ１１と接続される。すなわち、第３状態は、第１実施形態においてスイッチＳｗ１及びスイッチＳｗ２の双方がオンになっている状態に相当する。
【００４８】
この可搬型エンジン始動装置１ｃを使用する場合、利用者は、まずスイッチＳｗ５を第１状態に切り替えて正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２をバッテリＢに接続する。そして、スイッチＳｗ５を第２状態に切り替えることで、突入電流を制限しつつキャパシタ１３の充電を行う。キャパシタ１３の充電が完了した後は、スイッチＳｗ５を第３状態に切り替えることで、電流制限部１４による電流の制限を受けずにセルモータＭに電力供給を行うことができる。
【００４９】
本実施形態によれば、第１実施形態と比較して部品点数を減らしつつ、第１実施形態と同様の充放電制御を行うことができる。また、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２の着脱を行う際は第１状態に、キャパシタ１３の充電時は第２状態に、エンジン始動時は第３状態に、それぞれスイッチＳｗ５を切り替えればよいので、スイッチＳｗ１及びＳｗ２を組み合わせて操作する場合と比較して、利用者の操作を簡易なものとすることができる。
【００５０】
［変形例］
以上説明した各実施形態は例示であって、本発明の実施形態は以上説明したものに限られない。例えば、上記第２実施形態の構成と第３実施形態の構成とは、組み合わされてもよい。すなわち、第１実施形態におけるスイッチＳｗ１及びＳｗ２をスイッチＳｗ５で置き換えるとともに、第１実施形態におけるキャパシタ１３をキャパシタ１３ａ、キャパシタ１３ｂ及びスイッチＳｗ４で置き換えた構成としてもよい。
【００５１】
また、以上の説明では電流制限部１４はチョークコイルであることとしたが、これに限らずキャパシタの充電開始時における突入電流を減らすことのできる各種の回路を電流制限部１４として採用してもよい。同様に、電圧計１６や逆接続警告部１７も、同等の機能を発揮する他の構成に置き換えてよい。
【００５２】
また、以上の説明においては電圧計１６によって測定された電圧値そのものを電圧表示部Ｄに表示することとしたが、これに代えて、又はこれに加えて、本発明の実施の形態に係る可搬型エンジン始動装置は、内蔵するキャパシタの充電状態を利用者に通知する手段を備えてもよい。具体的には、例えば可搬型エンジン始動装置は、キャパシタの充電が完了したか否かを示す状態表示を行うこととする。すなわち、電圧計１６によって測定されたキャパシタの電圧が所定の閾値を超えた場合には、例えば緑色のＬＥＤを点灯させるなどの方法により、キャパシタの充電が完了したことを利用者に通知してもよい。また、電圧計１６がアナログ電圧計であって、電圧表示部Ｄが目盛上を動く針の位置によって電圧を表示する場合、当該所定の閾値を示す目盛位置あるいは当該所定の閾値以上の目盛範囲に、充電完了状態を表示するための識別色を配することとしてもよい。
【００５３】
さらに、本発明の実施の形態に係る可搬型エンジン始動装置は、キャパシタの充電状態を段階的に利用者に通知する手段を備えてもよい。具体例として、可搬型エンジン始動装置は、キャパシタの電圧が第１の閾値を超えた場合には、例えば黄色のＬＥＤを点灯させるなどにより、キャパシタの充電状態が一定の段階に達したことを利用者に通知する。その後、さらに充電が継続されて、キャパシタの電圧が第２の閾値を超えた場合には、例えば緑色のＬＥＤを点灯させるなどにより、キャパシタの充電が完全に完了したことを利用者に通知する。また、電圧計１６がアナログ電圧計の場合、電圧表示部Ｄにおける各閾値を超えた目盛範囲のそれぞれに、例えば黄色、緑色の識別色を配することによって、それぞれの充電状態を利用者に通知してもよい。キャパシタの電圧は、一定電圧以上を維持する電池とは異なり、蓄積された電力によって変動するので、例えば電圧１２Ｖのバッテリを内蔵した自動車のエンジンを始動させる場合、キャパシタの充電が完全には行えず、その電圧が１２Ｖより低い状態であっても、エンジンを始動させることができる場合がある。そこで、このように段階的にキャパシタの充電状態を利用者に通知することで、可搬型エンジン始動装置は、エンジンを始動させる可能性がある状態をまず通知し、その後、充電が完了して確実にエンジンを始動させることのできる状態を通知することができる。こうすれば、キャパシタを完全に充電させるだけの電力がバッテリに残っていない場合であっても、この通知に従って、利用者はエンジンの始動を試みることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ａ，１ｂ，１ｃ 可搬型エンジン始動装置、２ 自動車、１１ 正極側クリップ、１２ 負極側クリップ、１３ キャパシタ、１４ 電流制限部、１５ 電力供給線、１６ 電圧計、１７ 逆接続警告部、Ｂ バッテリ、Ｍ セルモータ、Ｓｗ１〜Ｓｗ５ スイッチ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の駆動装置がその内蔵バッテリによりエンジンを始動できなくなった場合に、エンジンを始動させるための可搬型エンジン始動装置及びこれを用いたエンジン始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを動力源として駆動する自動車等の駆動装置においては、バッテリに蓄積された電力を用いてセルモータを回転させることにより、エンジンの始動が行われる。ところが、このようなバッテリは、放電量が充電量を上回って起こる充電不足状態や、長期使用による容量低下状態などになった場合、電圧自体は一定以上を保っていることが多いものの、内部抵抗が上昇して、エンジンの始動に必要な電流を供給できない状態（いわゆるバッテリ上がり）になってしまうことがある。そこで、このような場合に、外部から電力供給を行ってエンジンを始動させるための可搬型エンジン始動装置が存在する。このような可搬型エンジン始動装置は、例えば鉛蓄電池等の蓄電装置を内蔵しており、この蓄電装置を予め充電しておくことで、必要な場合に、充電された電力を供給してエンジンを始動させることができる。特許文献１には、蓄電装置として電気二重層キャパシタを用いた可搬式エンジンスターターが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８０８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例の可搬型エンジン始動装置では、内蔵された蓄電装置を予め充電しておくことが不可欠となっている。すなわち、蓄電装置に蓄積された電力がなくなってしまうと、エンジンの始動を行うことができなくなる。しかしながら、蓄電装置を充電した状態で可搬型エンジン始動装置を保管したとしても、自然放電によって蓄電装置の充電状態が悪化する場合がある。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的の一つは、電力を予め蓄積しておかなくとも、駆動装置のエンジンを始動させることのできる可搬型エンジン始動装置、及びこれを用いたエンジン始動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明に係る可搬型エンジン始動装置は、駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させるための可搬型エンジン始動装置であって、前記駆動装置に内蔵されたバッテリの両極端子に対して接続可能な一対の接続端子と、前記一対の接続端子の間に配置され、前記バッテリから供給される電力により充電されるキャパシタと、前記一対の接続端子の一方と、前記キャパシタの一方端と、の間に配置され、前記キャパシタを充電する際に突入電流を制限する電流制限部と、前記電流制限部と並列に接続され、前記エンジンを始動させる際に前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給する電力供給線と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記可搬型エンジン始動装置は、前記電力供給線上に配置され、前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給する際にオンに切り替えられるスイッチ部をさらに含むこととしてもよい。
【０００８】
また、上記可搬型エンジン始動装置において、前記電流制限部はチョークコイルであってよい。
【０００９】
また、上記可搬型エンジン始動装置は、前記キャパシタを複数備え、前記複数のキャパシタが直列に接続された状態と、並列に接続された状態と、を切り替えるスイッチをさらに含むこととしてもよい。
【００１０】
また、本発明に係るエンジン始動方法は、キャパシタを内蔵する可搬型エンジン始動装置を用いて、駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させるエンジン始動方法であって、前記駆動装置に内蔵されたバッテリの両極端子に対して、前記可搬型エンジン始動装置が備える一対の接続端子を接続するステップと、前記一対の接続端子の一方と、前記キャパシタの一方端と、の間に配置された電流制限部により突入電流を制限しながら、前記バッテリから供給される電力により前記キャパシタを充電するステップと、前記電流制限部と並列に接続された電力供給線を経由して、前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給して前記エンジンを始動させるステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る可搬型エンジン始動装置は、上述の特徴により、可搬型エンジン始動装置内のキャパシタを常に充電した状態で保管しておいたり、キャパシタを充電するための外部電源等を別に用意したりすることなく、駆動装置に搭載された、バッテリ上がりを起こしたバッテリの残余電力を有効活用して駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置の外観を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置の回路構成を示す図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置を充電する際における電圧及び電流の時間変化の一例を示すグラフである。
【図３Ｂ】電流制限部を備えていない可搬型エンジン始動装置を充電する際における電圧及び電流の時間変化の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る可搬型エンジン始動装置の回路構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る可搬型エンジン始動装置の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａの外観を示す図である。可搬型エンジン始動装置１ａは利用者によって持ち運び可能になっており、駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させるために用いられる。以下では、可搬型エンジン始動装置１ａは自動車２に内蔵されたエンジンを始動させるために用いられるものとして説明する。しかしながら、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａは、例えば自動車以外の車両等、エンジンを動力源として用いる各種の駆動装置を始動させるために用いられてよい。
【００１５】
自動車２は、エンジンを始動させるためのセルモータＭと、セルモータＭの動作に必要な電力を供給するバッテリＢと、を内蔵している。運転者がイグニッションキーを回す等の操作を行い、セルモータＭとバッテリＢを接続すると、バッテリＢから供給される電力でセルモータＭが回転し、エンジンが始動する。ところが、バッテリＢに蓄積された電力の不足により、セルモータＭの駆動に必要な電流を供給できなくなってしまうことがある（前述のいわゆるバッテリ上がり）。本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａは、このように自動車２に内蔵されたバッテリＢによってエンジンを始動させることができなくなってしまった場合に、自動車２のバッテリＢに接続して、そのエンジンを始動させるために用いられる。
【００１６】
本実施形態において特徴的なことは、セルモータＭを駆動させる際に、まずバッテリＢに残っている電力で可搬型エンジン始動装置１ａに内蔵されたキャパシタの充電を行い、その後、キャパシタに充電された電力を用いてセルモータＭを駆動させることが可能な点である。このような制御を実現する手順の詳細については、後述する。これにより、可搬型エンジン始動装置１ａ内のキャパシタを常に充電した状態で保管しておいたり、キャパシタを充電するための外部電源等を別に用意したりすることなく、自動車２に搭載されたバッテリＢの電力を有効活用してエンジンを始動させることができる。
【００１７】
具体的に、可搬型エンジン始動装置１ａは、図１に示されるように、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２の２つの接続クリップを備えている。この２つの接続クリップは、可搬型エンジン始動装置１ａをバッテリＢの正負両極端子に接続するための一対の接続端子として機能する。すなわち、可搬型エンジン始動装置１ａの使用時には、利用者は、正極側クリップ１１をバッテリＢの正極端子に、負極側クリップ１２をバッテリＢの負極端子に、それぞれ接続する。なお、負極側クリップ１２は、車両のアース部に接続してもよい。
【００１８】
さらに、図１に示されるように、可搬型エンジン始動装置１ａは、その筐体表面に、スイッチＳｗ１及びＳｗ２の２つの機械式スイッチと、電圧表示部Ｄと、を備えている。可搬型エンジン始動装置１ａの利用者は、電圧表示部Ｄに表示される電圧値を確認しながら、スイッチＳｗ１及びＳｗ２を操作することで、可搬型エンジン始動装置１ａに内蔵されたキャパシタの充電や、セルモータＭへの電力供給を行う。
【００１９】
図２は、可搬型エンジン始動装置１ａの回路構成を示す図である。同図に示されるように、可搬型エンジン始動装置１ａは、キャパシタ１３と、電流制限部１４と、電力供給線１５と、電圧計１６と、逆接続警告部１７と、を含んでいる。
【００２０】
本実施形態では、キャパシタ１３は電気二重層キャパシタであって、図２に示されるように、正極側クリップ１１と負極側クリップ１２との間に配置されている。正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２がバッテリＢの両端に接続されると、キャパシタ１３はバッテリＢ及びセルモータＭのそれぞれと並列に接続されることになる。なお、キャパシタ１３の定格電圧は、バッテリＢの電圧に対応する電圧となっている。可搬型エンジン始動装置１ａが普通自動車を対象としている場合、キャパシタ１３の定格電圧を約１２Ｖとする。そのために、キャパシタ１３は複数のキャパシタセルを接続してなるキャパシタモジュールであってよい。
【００２１】
電流制限部１４は、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２の一方と、キャパシタ１３の一方端と、の間に接続されている。ここでは電流制限部１４は、チョークコイルであって、正極側クリップ１１とキャパシタ１３の正極側との間に接続されているものとする。電流制限部１４は、キャパシタ１３を充電する際に流れる突入電流を制限する。
【００２２】
さらに、電流制限部１４と正極側クリップ１１との間には、スイッチＳｗ１が配置されている。スイッチＳｗ１は、可搬型エンジン始動装置１ａの未使用時や正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２の着脱を行う際にはオフにされ、キャパシタ１３の充放電の開始時にオンに切り替えられる。
【００２３】
また、電流制限部１４を迂回してキャパシタ１３からセルモータＭに電力供給を行うために、電流制限部１４に対して並列に電力供給線１５が接続されている。スイッチＳｗ２は、この電力供給線１５上に配置されており、キャパシタ１３の充放電の切り替えに用いられる。すなわち、キャパシタ１３を充電する際には利用者がスイッチＳｗ２をオフにすることで、電流制限部１４を経由してキャパシタ１３の充電が行われ、自動車２のエンジンを始動させる際には利用者がスイッチＳｗ２をオンに切り替えることで、電力供給線１５を経由してキャパシタ１３からの電力の放電が行われる。なお、スイッチの切り替えによる可搬型エンジン始動装置１ａの制御方法については、後に詳しく説明する。
【００２４】
電圧計１６及び逆接続警告部１７は、いずれも正極側クリップ１１と負極側クリップ１２との間に、キャパシタ１３と並列に接続されるように配置されている。電圧計１６は、正極側クリップ１１と負極側クリップ１２との間の電圧を測定する。電圧計１６による測定結果は、電圧表示部Ｄに表示される。
【００２５】
逆接続警告部１７は、図２に示されるように、互いに直列に接続されたダイオード１７ａとブザー１７ｂとを含んで構成されている。なお、ダイオード１７ａは、負極側クリップ１２から正極側クリップ１１に向かう方向が順方向となるように接続されている。仮に利用者が誤って正極側クリップ１１をバッテリＢの負極端子に、負極側クリップ１２をバッテリＢの正極端子に、それぞれ接続したとする。この場合、ダイオード１７ａを経由して負極側クリップ１２から正極側クリップ１１に電流が流れ、ブザー１７ｂが鳴動する。これにより、利用者は接続を誤ったことに気づくことができる。なお、可搬型エンジン始動装置１ａは、このようなブザー１７ｂを用いた逆接続警告部１７に代えて、又はこれに加えて、正常接続時及び／又は逆接続時にそのことをランプの点灯等によって利用者に通知する手段を備えてもよい。
【００２６】
次に、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａが、バッテリＢに残っている電力を利用してエンジンの始動を行う場合の動作原理について、説明する。
【００２７】
自動車２でバッテリＢとして一般的に用いられる鉛蓄電池等の二次電池は、一定以上の電圧を維持する性質を持っており、蓄積される電力が放電によって減少しても、電圧はそれほど低下しない。しかしながら、蓄積されている電力が減ると、内部抵抗が上昇して出力電流が減少し、セルモータＭを動作させるために必要な電流を流せなくなってしまう。すなわち、バッテリＢがバッテリ上がりを起こした状態でも、電圧自体は一定以上（普通自動車であれば約１２Ｖ）を維持している場合が多いと考えられる。
【００２８】
これに対してキャパシタ１３は、バッテリＢより蓄電容量が少ないが、単位時間あたりに流すことができる出力電流は大きい。そのため、バッテリＢがセルモータＭの動作に必要な電流を出力できない状態になったとしても、バッテリＢにある程度の電力が残っていれば、その電力をキャパシタ１３に移し替えることで、キャパシタ１３はセルモータＭを動作させるための電流を出力できる。特に、バッテリＢとキャパシタ１３を並列接続した状態でセルモータＭを動作させることで、一定以上の時間にわたってバッテリＢとキャパシタ１３から比較的大きな電流をセルモータＭに流すことができる。さらに、自動車２においては、ひとたびエンジンが始動すれば、その駆動エネルギーを回収して発電を行うことで、バッテリＢが充電される。そのため、セルモータＭの動作に必要な時間だけキャパシタ１３から大電流を流すことができれば、エンジンを始動させ、バッテリＢを再充電することが可能になる。
【００２９】
このように、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａによれば、バッテリ上がりを起こしたバッテリＢに残っている電力を用いてキャパシタ１３を充電することで、キャパシタ１３を予め充電しておかずとも、エンジンを始動させることができる。すなわち、使用していない間は、キャパシタ１３が完全に放電された状態で可搬型エンジン始動装置１ａを保管しておくことも可能である。可搬型エンジン始動装置１ａ内に電力が蓄積されていない状態であっても充電等の動作を実行できるように、本実施形態では、スイッチＳｗ１及びスイッチＳｗ２として、電気制御によって動作するリレー等ではなく、機械式スイッチを採用している。しかしながら、機械式スイッチを使用する場合、スイッチＳｗ１をオンにして充電を開始する際に突入電流が発生して、火花やスパークノイズが発生するおそれがある。そこで本実施形態は、電流制限部１４を設けることで、突入電流の発生を抑止している。
【００３０】
図３Ａ及び図３Ｂは、電流制限部１４の効果を説明するための図であって、いずれもキャパシタを充電する際の電流及び電圧の時間変化を示すグラフである。図３Ａがチョークコイルを電流制限部１４として採用した本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａの実験結果を示しており、図３Ｂは比較例として電流制限部１４を備えていない場合の実験結果を示している。なお、いずれの図においても、横軸が時間を、縦軸が電圧値及び電流値を示しており、グラフの実線が電流の時間変化を、破線が電圧の時間変化を、それぞれ示している。これらの図から明らかなように、本実施形態では充電開始時における電圧や電流の変化は緩やかだが、電流制限部１４がない場合には瞬間的に大きな電圧及び電流の変化が生じていることが確認された。また、図３Ｂの実験結果においては、充電開始時に火花が発生することも確認された。
【００３１】
このように、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａは、電流制限部１４によって充電時の突入電流発生を防止している。しかしながら、放電時には、電流制限部１４による制限を受けることなくセルモータＭに電流を流すことが望ましい。そこで、可搬型エンジン始動装置１ａにおいては、電流制限部１４を迂回して電流を流すための電力供給線１５が電流制限部１４に並列に接続されており、電力供給線１５の使用と不使用とを切り替えるために、スイッチＳｗ２が配置されている。このスイッチＳｗ２をオンにすることで、電流制限部１４を介さずに、キャパシタ１３からセルモータＭに電流を流すことができる。すなわち、本実施形態では、スイッチＳｗ２を備える電力供給線１５を電流制限部１４に並列に接続することで、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２をバッテリＢに接続したまま繋ぎ替えることなく、キャパシタ１３の充電及び放電を切り替えることが可能となっている。
【００３２】
以下、バッテリＢに残った電力を利用してエンジンを始動させる場合における、可搬型エンジン始動装置１ａの使用手順について、説明する。
【００３３】
まず利用者は、スイッチＳｗ１及びＳｗ２の双方がオフになっている状態で、正極側クリップ１１をバッテリＢの正極端子に、負極側クリップ１２をバッテリＢの負極端子、または車両のアース部に、それぞれ接続する。この段階では、電圧計１６がバッテリＢと並列に接続されるので、電圧表示部ＤにはバッテリＢの電圧が表示される。利用者は、この表示を確認することで、電圧がほぼ適正値であれば、エンジンを始動できない理由がバッテリＢの出力できる電流が低くなったためであって、可搬型エンジン始動装置１ａを利用してエンジンを始動し得ることを知ることができる。あるいは電圧が通常よりも少し低い値であれば、バッテリＢの残電力量しだいで、可搬型エンジン始動装置１ａを利用してエンジンを始動し得る可能性があることを知ることができる。
【００３４】
その後、利用者は、スイッチＳｗ１をオンに切り替える。これにより、バッテリＢから正極側クリップ１１及び電流制限部１４を介してキャパシタ１３に電流が流れ、バッテリＢに残っている電力によってキャパシタ１３が充電される。このとき、電流制限部１４を経由して電流が流れることで、突入電流の発生が抑止される。この状態では、電圧計１６によって計測される電圧は主としてキャパシタ１３の充電状態によって変化する。すなわち、キャパシタ１３が充電されるにしたがって、電圧表示部Ｄに表示される電圧値は最初に表示されていたバッテリＢの電圧値に近づいていく。
【００３５】
電圧表示部Ｄに表示される電圧値が十分高くなったら、利用者はそれまでオフになっていたスイッチＳｗ２をオンに切り替える。これにより、電流制限部１４の制限を受けずにキャパシタ１３から可搬型エンジン始動装置１ａの外部に電流を流すことが可能となる。この状態で利用者がイグニッションキーを回すと、セルモータＭとバッテリＢとの間に設けられたスイッチＳｗ３がオンになり、セルモータＭにキャパシタ１３からの電流が流れ、エンジンが始動する。
【００３６】
なお、以上の説明においてはバッテリ上がりを起こした自動車２のバッテリＢに蓄積された電力でキャパシタ１３を充電することとしたが、当然ながら、他の電力供給源から供給される電力によってキャパシタ１３を充電することも可能である。これにより、例えば自動車２のバッテリＢにキャパシタ１３を充電するための電力が残っていない場合に、他の自動車のバッテリ等に可搬型エンジン始動装置１ａを接続してキャパシタ１３を充電し、その後に自動車２のエンジンを始動させることもできる。この場合の可搬型エンジン始動装置１ａの使用手順について、以下、説明する。
【００３７】
まず利用者は、スイッチＳｗ１及びＳｗ２の双方がオフになった状態で、十分に充電されたバッテリの正極端子に正極側クリップ１１を、バッテリＢの負極端子、または車両のアース部に負極側クリップ１２を、それぞれ接続する。その後、前述の例と同様に、スイッチＳｗ１だけをオンに切り替えてキャパシタ１３を充電する。充電が完了したら、利用者は一旦スイッチＳｗ１をオフに戻して、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２を充電に用いたバッテリから外し、バッテリ上がりを起こした自動車２のバッテリＢに接続する。その後、スイッチＳｗ１及びＳｗ２の双方をオンに切り替えて、イグニッションキーを回してエンジンの始動を行う。
【００３８】
以上説明した本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａによれば、キャパシタ１３が充電されていない状態であっても、自動車２に内蔵されたバッテリＢからの電力供給を受けてキャパシタ１３を充電し、充電された電力を放電して自動車２のエンジンを始動させることができる。さらに、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２の双方をバッテリＢに接続したままであっても、充電時の突入電流を防止しながら、キャパシタ１３の充放電を行うことができる。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｂについて、説明する。なお、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｂに関して、第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａと同様の構成や機能についてはその説明を省略し、以下では第１実施形態と異なる部分についてだけ説明する。また、第１実施形態と同様の構成要素については、同一の参照符号を用いて参照する。
【００４０】
本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｂは、電圧１２Ｖのバッテリを内蔵した自動車及び電圧２４Ｖのバッテリを内蔵した自動車の双方に適用可能となっている。図４は、可搬型エンジン始動装置１ｂの回路構成を示す図である。同図に示されるように、可搬型エンジン始動装置１ｂは、第１実施形態と同様に、正極側クリップ１１、負極側クリップ１２、スイッチＳｗ１及びＳｗ２、電流制限部１４、電力供給線１５、電圧計１６、並びに逆接続警告部１７を含んで構成されている。一方で、可搬型エンジン始動装置１ｂは、第１実施形態と異なり、キャパシタ１３に代えて、キャパシタ１３ａ及び１３ｂの二つのキャパシタを内蔵している。これらのキャパシタは、それぞれ定格電圧が１２Ｖのキャパシタモジュールであることとする。すなわち、キャパシタ１３ａ及び１３ｂが互いに直列に接続されると、その全体の定格電圧は２４Ｖになる。
【００４１】
また、キャパシタ１３ａとキャパシタ１３ｂの間には、これらキャパシタ１３ａ及び１３ｂが直列に接続された状態と、並列に接続された状態と、を切り替えるスイッチＳｗ４が配置されている。スイッチＳｗ４は３回路２接点のスイッチであって、利用者の操作によって第１状態と第２状態とが切り替えられるようになっている。スイッチＳｗ４は、第１状態においては、図４に示されるように、キャパシタ１３ａの負極とキャパシタ１３ｂの正極とを接続する。これにより、キャパシタ１３ａとキャパシタ１３ｂとは互いに直列に接続され、２個のキャパシタ全体の定格電圧は２４Ｖになる。一方、スイッチＳｗ４を第２状態に切り替えると、キャパシタ１３ａの負極とキャパシタ１３ｂの正極とは切り離され、キャパシタ１３ａ及び１３ｂの正極同士、負極同士がそれぞれ接続される。すなわち、キャパシタ１３ａとキャパシタ１３ｂとは互いに並列に接続され、２個のキャパシタ全体の定格電圧は１２Ｖになる。
【００４２】
可搬型エンジン始動装置１ｂを用いて電圧１２ＶのバッテリＢを内蔵した自動車２のエンジンを始動させる場合、スイッチＳｗ４を第２状態に切り替えたうえで、第１実施形態の場合と同様に正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２をバッテリＢに接続し、スイッチＳｗ１をオンに切り替えることで、キャパシタ１３ａ及び１３ｂをバッテリＢからの電力供給によって充電する。その後、スイッチＳｗ２をオンに切り替えることで、キャパシタ１３ａ及び１３ｂに充電された電力を用いて、セルモータＭを動作させ、エンジンを始動させる。一方、電圧２４ＶのバッテリＢを内蔵した自動車２のエンジンを始動させる場合には、最初にスイッチＳｗ４を第１状態に切り替えたうえで、以降は上記と同様の手順で操作を行えばよい。
【００４３】
さらに、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｂによれば、電圧１２Ｖのバッテリを内蔵した自動車からの電力供給によってキャパシタ１３ａ及び１３ｂを充電した後、電圧２４ＶのバッテリＢを内蔵した自動車２のエンジンを始動させたり、逆に電圧２４Ｖのバッテリによってキャパシタ１３ａ及び１３ｂを充電し、電圧１２ＶのバッテリＢを内蔵した自動車２のエンジンを始動させたりすることもできる。
【００４４】
具体的に、前者の場合、まずはスイッチＳｗ４を第２状態に切り替えてから可搬型エンジン始動装置１ｂを電圧１２Ｖのバッテリに接続し、スイッチＳｗ１をオンにする。これにより、並列に接続されたキャパシタ１３ａ及び１３ｂの双方が、電圧１２Ｖになるまで充電される。その後、スイッチＳｗ１をオフにして正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２を電圧１２Ｖのバッテリから外し、スイッチＳｗ４を第１状態に切り替える。これにより、キャパシタ１３ａ及び１３ｂは直列に接続され、全体として２４Ｖの電圧で電力供給が可能になる。この状態で正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２を２４ＶのバッテリＢに接続し、スイッチＳｗ１及びＳｗ２をオンにすることで、キャパシタ１３ａ及び１３ｂに蓄積された電力によるセルモータＭの駆動が可能となる。電圧２４Ｖのバッテリでキャパシタ１３ａ及び１３ｂを充電して、電圧１２ＶのバッテリＢを内蔵する自動車２のエンジンを始動させる場合にも、充電時と放電時におけるスイッチＳｗ４の状態を逆にする以外は、同様の手順で可搬型エンジン始動装置１ｂを操作すれば、自動車２のエンジンを始動させることができる。
【００４５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｃについて、説明する。なお、本実施形態についても、第１実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ａと同様の構成や機能の説明は省略し、第１実施形態と異なる部分についてだけ説明する。また、第１実施形態と同様の構成要素については、同一の参照符号を用いて参照する。
【００４６】
図５は、本実施形態に係る可搬型エンジン始動装置１ｃの回路構成を示す図である。同図に示されるように、可搬型エンジン始動装置１ｃは、第１実施形態と同様に、正極側クリップ１１、負極側クリップ１２、キャパシタ１３、電流制限部１４、電力供給線１５、電圧計１６、及び逆接続警告部１７を含んで構成されている。一方、第１実施形態と異なり、可搬型エンジン始動装置１ｃは、スイッチＳｗ１及びＳｗ２に代えて２回路３接点のスイッチＳｗ５を備えている。スイッチＳｗ５に含まれる２回路の一方が、電力供給線１５内において電流制限部１４と並列に接続されるスイッチ部として機能する。
【００４７】
スイッチＳｗ５は、利用者の操作によって、第１状態、第２状態及び第３状態のいずれかの接続状態に切り替えられるようになっている。第１状態では、キャパシタ１３の正極は、電流制限部１４を経由する経路、及び電力供給線１５を経由する経路の双方で正極側クリップ１１とは切断されている。すなわち、この第１状態は、第１実施形態においてスイッチＳｗ１及びＳｗ２の双方がオフになっている状態に相当する。第２状態では、キャパシタ１３は電流制限部１４を介して正極側クリップ１１と接続される。すなわち、第２状態は、第１実施形態においてスイッチＳｗ１がオンになり、スイッチＳｗ２がオフになっている状態に相当する。第３状態では、キャパシタ１３はさらに電力供給線１５経由でも正極側クリップ１１と接続される。すなわち、第３状態は、第１実施形態においてスイッチＳｗ１及びスイッチＳｗ２の双方がオンになっている状態に相当する。
【００４８】
この可搬型エンジン始動装置１ｃを使用する場合、利用者は、まずスイッチＳｗ５を第１状態に切り替えて正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２をバッテリＢに接続する。そして、スイッチＳｗ５を第２状態に切り替えることで、突入電流を制限しつつキャパシタ１３の充電を行う。キャパシタ１３の充電が完了した後は、スイッチＳｗ５を第３状態に切り替えることで、電流制限部１４による電流の制限を受けずにセルモータＭに電力供給を行うことができる。
【００４９】
本実施形態によれば、第１実施形態と比較して部品点数を減らしつつ、第１実施形態と同様の充放電制御を行うことができる。また、正極側クリップ１１及び負極側クリップ１２の着脱を行う際は第１状態に、キャパシタ１３の充電時は第２状態に、エンジン始動時は第３状態に、それぞれスイッチＳｗ５を切り替えればよいので、スイッチＳｗ１及びＳｗ２を組み合わせて操作する場合と比較して、利用者の操作を簡易なものとすることができる。
【００５０】
［変形例］
以上説明した各実施形態は例示であって、本発明の実施形態は以上説明したものに限られない。例えば、上記第２実施形態の構成と第３実施形態の構成とは、組み合わされてもよい。すなわち、第１実施形態におけるスイッチＳｗ１及びＳｗ２をスイッチＳｗ５で置き換えるとともに、第１実施形態におけるキャパシタ１３をキャパシタ１３ａ、キャパシタ１３ｂ及びスイッチＳｗ４で置き換えた構成としてもよい。
【００５１】
また、以上の説明では電流制限部１４はチョークコイルであることとしたが、これに限らずキャパシタの充電開始時における突入電流を減らすことのできる各種の回路を電流制限部１４として採用してもよい。同様に、電圧計１６や逆接続警告部１７も、同等の機能を発揮する他の構成に置き換えてよい。
【００５２】
また、以上の説明においては電圧計１６によって測定された電圧値そのものを電圧表示部Ｄに表示することとしたが、これに代えて、又はこれに加えて、本発明の実施の形態に係る可搬型エンジン始動装置は、内蔵するキャパシタの充電状態を利用者に通知する手段を備えてもよい。具体的には、例えば可搬型エンジン始動装置は、キャパシタの充電が完了したか否かを示す状態表示を行うこととする。すなわち、電圧計１６によって測定されたキャパシタの電圧が所定の閾値を超えた場合には、例えば緑色のＬＥＤを点灯させるなどの方法により、キャパシタの充電が完了したことを利用者に通知してもよい。また、電圧計１６がアナログ電圧計であって、電圧表示部Ｄが目盛上を動く針の位置によって電圧を表示する場合、当該所定の閾値を示す目盛位置あるいは当該所定の閾値以上の目盛範囲に、充電完了状態を表示するための識別色を配することとしてもよい。
【００５３】
さらに、本発明の実施の形態に係る可搬型エンジン始動装置は、キャパシタの充電状態を段階的に利用者に通知する手段を備えてもよい。具体例として、可搬型エンジン始動装置は、キャパシタの電圧が第１の閾値を超えた場合には、例えば黄色のＬＥＤを点灯させるなどにより、キャパシタの充電状態が一定の段階に達したことを利用者に通知する。その後、さらに充電が継続されて、キャパシタの電圧が第２の閾値を超えた場合には、例えば緑色のＬＥＤを点灯させるなどにより、キャパシタの充電が完全に完了したことを利用者に通知する。また、電圧計１６がアナログ電圧計の場合、電圧表示部Ｄにおける各閾値を超えた目盛範囲のそれぞれに、例えば黄色、緑色の識別色を配することによって、それぞれの充電状態を利用者に通知してもよい。キャパシタの電圧は、一定電圧以上を維持する電池とは異なり、蓄積された電力によって変動するので、例えば電圧１２Ｖのバッテリを内蔵した自動車のエンジンを始動させる場合、キャパシタの充電が完全には行えず、その電圧が１２Ｖより低い状態であっても、エンジンを始動させることができる場合がある。そこで、このように段階的にキャパシタの充電状態を利用者に通知することで、可搬型エンジン始動装置は、エンジンを始動させる可能性がある状態をまず通知し、その後、充電が完了して確実にエンジンを始動させることのできる状態を通知することができる。こうすれば、キャパシタを完全に充電させるだけの電力がバッテリに残っていない場合であっても、この通知に従って、利用者はエンジンの始動を試みることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ａ，１ｂ，１ｃ 可搬型エンジン始動装置、２ 自動車、１１ 正極側クリップ、１２ 負極側クリップ、１３ キャパシタ、１４ 電流制限部、１５ 電力供給線、１６ 電圧計、１７ 逆接続警告部、Ｂ バッテリ、Ｍ セルモータ、Ｓｗ１〜Ｓｗ５ スイッチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させるための可搬型エンジン始動装置であって、
前記駆動装置に内蔵されたバッテリの両極端子に対して接続可能な一対の接続端子と、
前記一対の接続端子の間に配置され、前記バッテリから供給される電力により充電されるキャパシタと、
前記一対の接続端子の一方と、前記キャパシタの一方端と、の間に配置され、前記キャパシタを充電する際に突入電流を制限する電流制限部と、
前記電流制限部と並列に接続され、前記エンジンを始動させる際に前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給する電力供給線と、
を含むことを特徴とする可搬型エンジン始動装置。
【請求項２】
請求項１記載の可搬型エンジン始動装置において、
前記電力供給線上に配置され、前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給する際にオンに切り替えられるスイッチ部をさらに含む
ことを特徴とする可搬型エンジン始動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の可搬型エンジン始動装置において、
前記電流制限部がチョークコイルである
ことを特徴とする可搬型エンジン始動装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載の可搬型エンジン始動装置において、
前記キャパシタを複数備え、
前記複数のキャパシタが直列に接続された状態と、並列に接続された状態と、を切り替えるスイッチをさらに含む
ことを特徴とする可搬型エンジン始動装置。
【請求項５】
キャパシタを内蔵する可搬型エンジン始動装置を用いて、駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させるエンジン始動方法であって、
前記駆動装置に内蔵されたバッテリの両極端子に対して、前記可搬型エンジン始動装置が備える一対の接続端子を接続するステップと、
前記一対の接続端子の一方と、前記キャパシタの一方端と、の間に配置された電流制限部により突入電流を制限しながら、前記バッテリから供給される電力により前記キャパシタを充電するステップと、
前記電流制限部と並列に接続された電力供給線を経由して、前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給して前記エンジンを始動させるステップと、
を含むことを特徴とするエンジン始動方法。
【請求項１】
駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させるための可搬型エンジン始動装置であって、
前記駆動装置に内蔵されたバッテリの両極端子に対して接続可能な一対の接続端子と、
前記一対の接続端子の間に配置され、前記バッテリから供給される電力により充電されるキャパシタと、
前記一対の接続端子の一方と、前記キャパシタの一方端と、の間に配置され、前記キャパシタを充電する際に突入電流を制限する電流制限部と、
前記電流制限部と並列に接続され、前記エンジンを始動させる際に前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給する電力供給線と、
を含むことを特徴とする可搬型エンジン始動装置。
【請求項２】
請求項１記載の可搬型エンジン始動装置において、
前記電力供給線上に配置され、前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給する際にオンに切り替えられるスイッチ部をさらに含む
ことを特徴とする可搬型エンジン始動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の可搬型エンジン始動装置において、
前記電流制限部がチョークコイルである
ことを特徴とする可搬型エンジン始動装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載の可搬型エンジン始動装置において、
前記キャパシタを複数備え、
前記複数のキャパシタが直列に接続された状態と、並列に接続された状態と、を切り替えるスイッチをさらに含む
ことを特徴とする可搬型エンジン始動装置。
【請求項５】
キャパシタを内蔵する可搬型エンジン始動装置を用いて、駆動装置に内蔵されたエンジンを始動させるエンジン始動方法であって、
前記駆動装置に内蔵されたバッテリの両極端子に対して、前記可搬型エンジン始動装置が備える一対の接続端子を接続するステップと、
前記一対の接続端子の一方と、前記キャパシタの一方端と、の間に配置された電流制限部により突入電流を制限しながら、前記バッテリから供給される電力により前記キャパシタを充電するステップと、
前記電流制限部と並列に接続された電力供給線を経由して、前記キャパシタから放電される電力を前記駆動装置に供給して前記エンジンを始動させるステップと、
を含むことを特徴とするエンジン始動方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−４７３３８（Ｐ２０１１−４７３３８Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９７３８１（Ｐ２００９−１９７３８１）
【出願日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡ホールディングス株式会社 (370)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡ホールディングス株式会社 (370)
【Ｆターム（参考）】
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