JP2008190322A - Engine starting system - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an engine starting device that is optimal for an automobile having an idling stop function.
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。 In recent years, with the trend of protecting the global environment, especially in automobiles, the technological innovation has been remarkable, and hybrid cars are already on the market. In addition, when an automobile is not running, an automobile with an idling stop function has been developed that temporarily stops the engine when certain conditions are met, and then automatically restarts. Has been.
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)。 One of the important components that support such technology is the electric double layer capacitor. This electric double layer capacitor is generally used in combination with a lead-acid battery that has been used in the past. It has been proposed to use braking energy as a method of charging a double layer capacitor (Patent Document 1).
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)。
しかしながら上記従来のエンジン始動装置では、車両休止時の電気二重層コンデンサには車両稼動時に充電された電荷がそのまま残った状態であり、この状態で休止状態が続くと、電気二重層コンデンサ固有の性質上、電気二重層コンデンサに大きな負担が加わって寿命低下に繋がるという課題があった。 However, in the conventional engine starter described above, the electric charge charged when the vehicle is in operation remains in the electric double layer capacitor when the vehicle is inactive. In addition, there is a problem that a large burden is applied to the electric double layer capacitor, leading to a reduction in the life.
また、上記アイドリングストップ後の再起動に必要とされる電力は12V、数十Aにも及ぶため、このような再起動を頻繁に行うことによって鉛蓄電池に大きな負担を与え、結果として鉛蓄電池の寿命を大幅に低下させてしまうという課題もあった。 Moreover, since the electric power required for restart after the idling stop reaches 12V and several tens of A, a large burden is given to the lead storage battery by frequently performing such restart, as a result of the lead storage battery. There was also a problem that the lifetime was significantly reduced.
本発明はこのような従来の課題を解決し、電気二重層コンデンサならびに鉛蓄電池の負担を軽減して長寿命化を図ることが可能な、長期信頼性に優れた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。 The present invention solves such a conventional problem, and provides an engine starter excellent in long-term reliability that can reduce the burden of the electric double layer capacitor and the lead storage battery and extend its life. It is the purpose.
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、車両休止時の電気二重層コンデンサの蓄電量を車両稼動時の蓄電量の24〜48%とした構成のものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a battery charged by an on-vehicle generator and an electric double layer capacitor, and this electric double layer capacitor is mainly charged by braking energy, and the electric double layer capacitor is connected to the battery. In the engine starter configured to drive the starter motor by connecting the two in series, the amount of electricity stored in the electric double layer capacitor when the vehicle is stopped is 24 to 48% of the amount of electricity stored when the vehicle is in operation. .
さらに、上記電気二重層コンデンサにバッテリを直列接続して行うスタータモータの駆動を、アイドリングストップ後のエンジン再起動用とした構成のものである。 Further, the starter motor driven by connecting a battery in series to the electric double layer capacitor is for restarting the engine after idling stop.
以上のように本発明によるエンジン始動装置は、車両休止時の電気二重層コンデンサの蓄電量を減少させるように制御することにより電気二重層コンデンサに加わる負担を軽減し、さらに、電気二重層コンデンサの使用をアイドリングストップ後のエンジン再起動用とし、かつ、電気二重層コンデンサの蓄電量をゼロとしないことによりバッテリにも大きな負担が掛かることがないことからバッテリの負担を大きく低減することができるようになり、電気二重層コンデンサならびにバッテリの負担を軽減して長寿命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。 As described above, the engine starter according to the present invention reduces the burden applied to the electric double layer capacitor by controlling so as to reduce the amount of electricity stored in the electric double layer capacitor when the vehicle is at rest. It can be used for restarting the engine after idling stop, and the battery charge can be greatly reduced because the electric charge of the electric double layer capacitor is not reduced to zero. Thus, the effect of reducing the burden on the electric double layer capacitor and the battery and extending the life can be obtained.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1、2に記載の発明について説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first and second aspects of the present invention will be described with reference to the first embodiment.
図1は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。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an engine starter according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is an engine, and 2 is a generator driven in conjunction with the engine 1. 3 is a battery generally called a lead acid battery, and has a rating of 14V. Reference numeral 4 denotes a capacitor bank configured by connecting a plurality of electric double layer capacitors. The capacitor bank is configured by using five units each having a rated voltage of 2.5 V connected in series to form one unit.
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。
5 is a starter motor for starting the engine 1, 6 is a changeover switch for switching the circuit between normal running and restart after idling stop described later, 7 is a DC / DC converter, 8 is a starter relay, 9 is It is a relay.
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。 In the engine starting device according to this embodiment configured as described above, first, engine starting will be described. Electric power is supplied from the battery 3 by turning on the relay 9 and turning on the starter relay 8 (turning the ignition key). Then, the starter motor 5 is driven, whereby the engine 1 rotates and continues to operate. Note that the power supplied from the battery 3 required to drive the starter motor 5 when starting the engine is about 600 A.
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。
Next, the charging operation performed while the engine 1 is in operation will be described. The change-over switch 6 is connected in the downward direction in the drawing during normal running and is driven in conjunction with the rotation of the engine 1. The electric power from the
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。 Further, since the braking energy generated when the vehicle is stopped by applying a brake while the vehicle is running is as large as 200 AMax, the battery 3 does not have the ability to charge all of the braking energy. Most of them are charged in the capacitor bank 4 to be regenerated.
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。
Next, when the vehicle is not running, the
次に、エンジン1を停止させて自動車を休止状態にする際には、キャパシタバンク4の一端側を切替スイッチ6を介してグランドに落とし、キャパシタバンク4に充電されている電荷の52〜76%を放電させる。すなわち、キャパシタバンク4の蓄電量を車両稼動時の蓄電量の24〜48%にして休止させるようにしているものである。 Next, when the engine 1 is stopped and the vehicle is put into a resting state, one end side of the capacitor bank 4 is dropped to the ground via the changeover switch 6, and 52 to 76% of the electric charge charged in the capacitor bank 4. Is discharged. That is, the amount of electricity stored in the capacitor bank 4 is set to 24 to 48% of the amount of electricity stored when the vehicle is in operation, and the capacitor bank 4 is stopped.
この休止時のキャパシタバンク4の蓄電量制御は、電気二重層コンデンサの長期的な寿命から判断すると全て放電して蓄電量をゼロにすることが望ましいものである反面、蓄電量がゼロであるとバッテリ3からキャパシタバンク4に充電を行うように動作するためにバッテリ3に負担が掛かり、この点から見ると休止時のキャパシタバンク4の蓄電量は車両稼動時の蓄電量をそのまま維持した、言わばフル充電状態が望ましいものである。 It is desirable that the storage amount control of the capacitor bank 4 at the time of resting is desirably discharged to zero by judging from the long-term life of the electric double layer capacitor, while the storage amount is zero. Since the battery 3 operates to charge the capacitor bank 4 from the battery 3, the load is imposed on the battery 3. From this point of view, the amount of electricity stored in the capacitor bank 4 at the time of suspension maintains the amount of electricity stored during vehicle operation. A fully charged state is desirable.
(表1)はこのような休止時のキャパシタバンク4の蓄電量による寿命劣化の関係を示したものであり、キャパシタバンク4を構成する定格2.5Vの電気二重層コンデンサに1.8V(72%)〜0.6V(24%)の連続通電負荷試験を行った場合の容量変化率を測定したものであり、蓄電量を0.6V(24%)と0.9V(36%)に制御した場合には7000時間後においても容量低下は認められないが、蓄電量を1.2V(48%)に制御した場合においては7000時間後に約6%の容量低下が現れることが分かる。 (Table 1) shows the relationship of the life deterioration due to the amount of power stored in the capacitor bank 4 at the time of such rest, and the electric double layer capacitor of the rated 2.5V constituting the capacitor bank 4 is 1.8V (72 %) To 0.6V (24%), the rate of change in capacity when a continuous energization load test is performed, and the amount of stored electricity is controlled to 0.6V (24%) and 0.9V (36%) In this case, no decrease in capacity is observed even after 7000 hours, but it can be seen that a decrease in capacity of about 6% appears after 7000 hours when the charged amount is controlled to 1.2 V (48%).
また、電気二重層コンデンサの寿命劣化のみを考えると休止時の蓄電量はゼロに近い方が好ましいが、キャパシタバンク4の蓄電量がゼロの時にはバッテリ3に与える負担の増加によってバッテリ3の寿命劣化が発生するために好ましくなく、従って、休止時のキャパシタバンク4の蓄電量を車両稼動時の蓄電量の24〜48%の範囲にすることが好ましく、より好ましくは24〜36%の範囲であると言える。 Considering only the life deterioration of the electric double layer capacitor, it is preferable that the storage amount at rest is close to zero. However, when the storage amount of the capacitor bank 4 is zero, the life deterioration of the battery 3 is caused by an increase in the burden applied to the battery 3. Therefore, it is preferable that the amount of electricity stored in the capacitor bank 4 at rest is in the range of 24 to 48% of the amount of electricity stored in the vehicle, more preferably in the range of 24 to 36%. It can be said.
このように本実施の形態によるエンジン始動装置は、車両休止時のキャパシタバンク4の蓄電量を減少させるように制御することにより、キャパシタバンク4を構成する電気二重層コンデンサならびにバッテリ3に加わる負担を同時に軽減して両者の長寿命化を図り、しかも電気二重層コンデンサの使用をアイドリングストップ後のエンジン再起動用としたことによりバッテリ3の負担を大きく低減し、バッテリ3の更なる長寿命化を図ることが可能になるという格別の効果が得られるものである。 As described above, the engine starter according to the present embodiment controls the electric storage capacity of the capacitor bank 4 when the vehicle is at rest so as to reduce the load applied to the electric double layer capacitor and the battery 3 constituting the capacitor bank 4. At the same time, the life of both batteries is reduced and the electric double layer capacitor is used for restarting the engine after the idling stop, thereby greatly reducing the load on the battery 3 and further extending the life of the battery 3. The special effect that it becomes possible to obtain is obtained.
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項3に記載の発明について説明する。
(Embodiment 2)
The second aspect of the present invention will be described below with reference to the second embodiment.
本実施の形態は、上記実施の形態1で説明したエンジン始動装置の初期のエンジン始動を行う構成が異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に説明する。 In the present embodiment, the configuration for performing the initial engine start of the engine starter described in the first embodiment is different, and the other configurations are the same as those in the first embodiment, and thus the same. The same reference numerals are given to the portions, and detailed description thereof is omitted, and only different portions will be described below.
本実施の形態においては、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したものであり、この時のスタータモータ5の駆動はキャパシタバンク4単独で行っても良いし、実施の形態1で説明したアイドリングストップ後の再起動と同様にしても良いものである。 In the present embodiment, when the voltage of the battery 3 becomes a predetermined value or less and the starter motor 5 cannot be initially driven, the capacitor bank 4 is charged by the battery 3, and the starter motor is charged by the charged capacitor bank 4. The starter motor 5 at this time may be driven by the capacitor bank 4 alone or similar to the restart after the idling stop described in the first embodiment. Is also good.
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が劣化や異常等の要因で使用できなくなった際でも、キャパシタバンク4を利用してエンジン1を始動させることが可能になり、より信頼性の高いエンジン始動装置を提供することができるようになるという格別の効果を有するものである。 As described above, the engine starter according to the present embodiment can start the engine 1 by using the capacitor bank 4 even when the battery 3 cannot be used due to deterioration or abnormality, and is more reliable. It has the special effect that it becomes possible to provide a highly efficient engine starting device.
本発明によるエンジン始動装置は、バッテリならびに電気二重層コンデンサに与える負担を軽減し、長寿命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。 The engine starter according to the present invention has an effect of reducing the burden on the battery and the electric double layer capacitor and extending the life, and is useful for a hybrid vehicle or an automobile having an idling stop function. It is.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005140919A JP2008190322A (en) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Engine starting system |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005140919A JP2008190322A (en) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Engine starting system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2008190322A true JP2008190322A (en) | 2008-08-21 |
Family
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012023791A (en) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | Onboard power supply device |
KR101323916B1 (en) | 2012-10-30 | 2013-10-31 | 엘에스산전 주식회사 | Apparatus and method for early starting of vehicle |
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2005
- 2005-05-13 JP JP2005140919A patent/JP2008190322A/en active Pending
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