JP2018517095A

JP2018517095A - 緊急始動装置および緊急始動方法

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Publication number: JP2018517095A
Application number: JP2018503700A
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Inventors: 張磊
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Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2018-06-28
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Abstract

本発明は、第１の出力端および第２の出力端を含む緊急始動装置を提供し、第１の出力端は、エンジン始動システムの蓄電池の正電極に接続するために使用され、第２の出力端は、蓄電池の負電極に接続するために使用され、本装置は、スーパーキャパシタおよびコントローラを含み、コントローラは、電気信号を蓄電池から受信して、電気信号が急激に変化したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを用いてエンジンを始動する。ＤＣ−ＤＣブースタ回路および電池パックの使用を判定するためにコントローラを更に使用することによって、本発明は、スーパーキャパシタのための充電を容易にする。本発明は、状況に応じた緊急指導方法を提供する。スーパーキャパシタを使用することによって、本発明は、様々な厳しい環境に適応して、緊急の際にエンジンを恒久的かつ効果的に始動させることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンのための緊急始動技術に関し、より詳細には、緊急始動装置および緊急始動方法に関する。

始動システムは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり得るエンジンを始動させるために使用される。すなわち、それは、エンジンのアイドリング運転を作り出す。最近、殆どすべての自動車用エンジンおよび幾つかの小型の農業機械用エンジンは、電気始動システムを使用しており、蓄電池は、重要な構成部品である。

エンジンを始動させるために、蓄電池は、一般に２００〜８００アンペアの範囲にある高い始動電流を提供すべきである。その上、高率の放電中または寒冷環境下の蓄電池の性能は、とても貧弱であり、したがって、エンジンを始動するのに十分な高い電流を提供することができないことがある。加えて、性能の劣化のせいで、蓄電池は、激しく変化する電圧を出力して、始動システムの力を失わせることがあり、このようにして、エンジンは、正常に始動できない場合がある。このケースでは、緊急始動装置が必要になる。その２つの出力端がそれぞれ蓄電池の２つの出力端に接続されている緊急始動装置は、リードアシッド電池やリチウム電池などの電池を一般に含んでおり、蓄電池の代わりになって、始動電流を出力して、エンジンを始動させる。しかしながら、既存の緊急装置は、通常重く嵩張り、それらの中の電池は、自動車に使用する蓄電池と同じであり、寿命がたった２〜３年である。それらは、寒冷環境下や電圧が不十分な場合にうまく機能せず、こうして、有効にしておくために定期保守が必要となる。

したがって、当業者は、緊急の際に自動車用エンジンおよび何らかの農業機械用エンジンに適用できる緊急始動装置および緊急始動方法の開発を試みてきた。

従来技術の欠点を考慮すれば、第１の態様に基づいて、本発明は、緊急の際にそのスーパーキャパシタに貯蔵したエネルギーを用いてエンジンを始動させるための緊急始動装置および緊急始動方法を提供することを目的とする。

上記目的を実現させるために、本発明は、第１の出力端および第２の出力端を含む緊急始動装置を提供し、第１の出力端は、エンジン始動システムの蓄電池の正電極に接続するために使用され、第２の出力端は、蓄電池の負電極に接続するために使用され、本装置は、スーパーキャパシタおよびコントローラを含み、スーパーキャパシタは、エネルギーを貯蔵し、コントローラは、電気信号を蓄電池から受信して、電気信号が急激に変化したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続して、かかるエネルギーを用いてエンジンを始動させる、ことを特徴とする。

任意選択で、蓄電池の負電極は、接地され、電気信号は、蓄電池の正電極での電圧であり、コントローラは、電圧が急激に減少したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

更に、電圧は、２Ｖ／ｓを下回らない割合で減少する。

任意選択で、蓄電池の負電極は、接地され、電気信号は、蓄電池の正電極での電流であり、コントローラは、電流が急激に増加したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

更に、電流は、２０Ａ／ｓ以上の割合で増加する。

更に、緊急始動装置は、ノーマルオープンのリレーを含み、スーパーキャパシタの一端は、前記リレーを介して蓄電池の正電極に接続され、スーパーキャパシタの他端は、接地され、コントローラは、電気信号が急激に変化したとき、リレーを閉じて、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

更に、コントローラは、電気信号をスーパーキャパシタから受信して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーをスーパーキャパシタからの電気信号に基づいて算出し、エネルギーがエンジンを始動させるのに不十分であるとき、指示信号を発信する。

更に、スーパーキャパシタからの電気信号は、スーパーキャパシタの非接地端での電圧である。

更に、コントローラは、スイッチを装備し、コントローラは、スイッチがオンのときに機能し、コントローラは、スイッチがオフのときには機能しない。

本発明は、始動システムがエンジンを始動できないときに使用される緊急始動方法を更に提供し、本方法は、
エネルギーを貯蔵しているスーパーキャパシタを使用するステップと、
電気信号を始動システムの蓄電池から受信して、電気信号が急激に変化したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続して、かかるエネルギーを用いてエンジンを始動させる、コントローラを使用するステップと、を含むことを特徴とする。

更に、蓄電池の負電極は、接地され、
電気信号は、蓄電池の正電極での電圧であり、コントローラは、電圧が急激に減少したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続し、あるいは、
電気信号は、蓄電池の正電極での電流であり、コントローラは、電流が急激に増加したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

更に、スーパーキャパシタの一端は、蓄電池の正電極にノーマルオープンのリレーを介して接続され、スーパーキャパシタの他端は、接地され、コントローラは、電気信号が急激に変化したとき、リレーを閉じて、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

更に、コントローラは、電気信号をスーパーキャパシタから受信して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーをスーパーキャパシタからの電気信号に基づいて算出し、エネルギーがエンジンを始動させるのに不十分であるとき、指示信号を発信し、スーパーキャパシタからの電気信号は、スーパーキャパシタの非接地端での電圧である。

第２の態様に関して、本発明は、緊急始動装置および緊急始動方法を提供することを目指しており、スーパーキャパシタおよびＤＣ−ＤＣブースタ回路を使用することによって、始動システムの蓄電池の残留エネルギーを用いてスーパーキャパシタを充電すると共に、緊急の際にスーパーキャパシタのエネルギーを用いてエンジンを始動させる。

上記目的を実現させるために、本発明は、第１の出力端および第２の出力端を含む緊急始動装置を提供し、第１の出力端は、エンジン始動システムの蓄電池の正電極に接続するために使用され、第２の出力端は、蓄電池の負電極に接続するために使用され、本装置は、スーパーキャパシタ、コントローラ、およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を含み、ＤＣ−ＤＣブースタ回路は、スーパーキャパシタと蓄電池の間に接続され、ＤＣ−ＤＣブースタ回路は、蓄電池の出力電圧を増加させて、スーパーキャパシタを充電し、コントローラは、第１の電気信号を蓄電池から受信して、第１の電気信号が急激に変化したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを用いてエンジンを始動する、ことを特徴とする。

任意選択で、蓄電池の負電極は、接地され、第１の電気信号は、蓄電池の正電極での電圧であり、コントローラは、電圧が急激に減少したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

更に、電圧は、２Ｖ／ｓ以上の割合で減少する。

任意選択で、蓄電池の負電極は、接地され、第１の電気信号は、蓄電池の正電極での電流であり、コントローラは、電流が急激に増加したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

更に、電流は、２０Ａ／ｓ以上の割合で増加する。

更に、緊急始動装置は、ノーマルーオープンのリレーを含み、スーパーキャパシタの一端は、前記リレーを介して蓄電池の正電極に接続され、スーパーキャパシタの他端は、接地され、コントローラは、第１の電気信号が急激に変化したとき、リレーを閉じて、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

更に、コントローラは、第２の電気信号をスーパーキャパシタから受信して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーをスーパーキャパシタからの電気信号に基づいて算出し、コントローラは、エネルギーがエンジンを始動させるのに不十分であるとき、指示信号を発信する。

更に、第２の電気信号は、スーパーキャパシタの非接地端での電圧である。

更に、コントローラは、スイッチを装備し、コントローラは、スイッチがオンのときに機能し、コントローラは、スイッチがオフのときに機能しない。

本発明は、始動システムがエンジンを始動できないときに使用される緊急始動方法を更に提供し、本方法は、
スーパーキャパシタを使用するステップであって、始動システムのスーパーキャパシタと蓄電池の間に接続されたＤＣ−ＤＣブースタ回路が、蓄電池の出力電圧を増加させてスーパーキャパシタを充電する、スーパーキャパシタを使用するステップと、
第１の電気信号を蓄電池から受信して、第１の電気信号が急激に変化したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを用いてエンジンを始動する、コントローラを使用するステップと、を含むことを特徴とする。

更に、コントローラは、第２の電気信号をスーパーキャパシタから受信して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを第２の電気信号に基づいて算出し、コントローラは、エネルギーがエンジンを始動させるのに不十分であるとき、ＤＣ−ＤＣブースタ回路を介してスーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続し、したがって、スーパーキャパシタは、ＤＣ−ＤＣブースタ回路によって増加される増加電圧を用いて、蓄電池によって充電することができる。

更に、蓄電池の負電極は、接地され、
第１の電気信号は、蓄電池の正電極での電圧であり、コントローラは、電圧が急激に減少したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続し、あるいは、
第１の電気信号は、蓄電池の正電極での電流であり、コントローラは、電流が急激に増加したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

第３の態様に関して、本発明は、緊急始動装置および緊急始動方法を提供ことを目指しており、スーパーキャパシタおよび電池パックを使用することによって緊急の際にエンジンを始動させて、スーパーキャパシタのエネルギーがエンジンを始動させるのに不十分であるとき、スーパーキャパシタのエネルギーでエンジンが始動され、ＤＣ−ＤＣブースタ回路を使用することによって始動システムの蓄電池の残留エネルギーでスーパーキャパシタを充電して、その後、緊急の際にスーパーキャパシタのエネルギーを用いてエンジンを始動させる。

上記目的を実現させるために、本発明は、第１の出力端および第２の出力端を含む緊急始動装置を提供し、第１の出力端は、エンジン始動システムの蓄電池の正電極に接続するために使用され、第２の出力端は、蓄電池の負電極に接続するために使用され、本装置は、スーパーキャパシタ、コントローラ、および電池パックを含み、電池パックは、スーパーキャパシタに接続されて、スーパーキャパシタを充電し、コントローラは、第１の電気信号を蓄電池から受信して、第１の電気信号が急激に変化したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを用いてエンジンを始動する、ことを特徴とする。

更に、電圧は、２Ｖ／ｓを下回らない割合で減少する。

更に、電流は、２０Ａ／ｓを下回らない割合で増加する。

任意選択で、緊急始動装置は、第１のノーマルーオープンのリレーおよび第２のノーマルーオープンのリレーを更に含み、スーパーキャパシタの一端は、蓄電池の正電極に第１のリレーを介して接続され、スーパーキャパシタの他端は、接地され、電池パックの正電極は、スーパーキャパシタの非接地端に第２のリレーを介して接続され、電池パックの負電極は、接地され、コントローラは、第１の第１の電気信号が急激に変化したとき、第１のリレーを閉じて、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

任意選択で、緊急始動装置は、ＤＣ−ＤＣブースタ回路を更に含み、ＤＣ−ＤＣブースタ回路は、スーパーキャパシタと電池パックの間に接続されて、電池パックの出力電圧を増加させるために使用されて、スーパーキャパシタを充電する。

更に、緊急始動装置は、第１のノーマルオープンのリレー、第２のノーマルオープンのリレー、および第３のノーマルオープンのリレーを含み、スーパーキャパシタの一端は、蓄電池の正電極に第１のリレーを介して接続され、スーパーキャパシタの他端は、接地され、電池パックの正電極は、スーパーキャパシタの非接地端に第３のリレーおよびＤＣ−ＤＣブースタ回路を介して接続され、電池パックの負電極は、接地され、ＤＣ−ＤＣブースタ回路は、第２のリレーに直列に接続されるとともに第１のリレーに並列に接続され、コントローラは、第１の第１の電気信号が急激に変化したとき、リレーを閉じて、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

任意選択で、コントローラは、第２の電気信号をスーパーキャパシタから更に受信して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを第２の電気信号に基づいて算出して、コントローラは、エネルギーがエンジンを始動させるのに不十分であるとき、第２のリレーを閉じる。

任意選択で、コントローラは、第２の電気信号をスーパーキャパシタから更に受信して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを第２の電気信号に基づいて算出し、コントローラは、エネルギーがエンジンを始動させるのに不十分であるとき、第３のリレーを閉じて、
第３のリレーの閉後に、コントローラは、エネルギーがエンジンを始動させるのに十分であり、第１の電気信号が急激に変化したとき、第１のリレーを閉じて、第３のリレーを開き、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続し、コントローラは、エネルギーがプリセットした時間間隔後にエンジンを始動させるのに依然として不十分であるとき、第２のリレーを閉じて、第３のリレーを開き、
第２のリレーの閉後に、コントローラは、エネルギーがエンジンを始動させるのに十分であり、第１の電気信号が急激に変化したとき、第１のリレーを閉じて、第２のリレーを開き、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続し、コントローラは、エネルギーがプリセットした時間間隔後にエンジンを始動させるのに依然として不十分であるとき、指示信号を発信する。

更に、電池パックは、１８６５０リチウム電池パックである。

本発明は、始動システムがエンジンを始動できないときに使用される緊急始動方法を更に提供し、本方法は、
スーパーキャパシタおよび電池パックを使用するステップであって、電池パックがスーパーキャパシタに接続されてスーパーキャパシタを充電するために使用される、スーパーキャパシタおよび電池パックを使用するステップと、
第１の電気信号を始動システムの蓄電池から受信して、第１の電気信号が急激に変化したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを用いてエンジンを始動する、コントローラを使用するステップと、を含むことを特徴とする。

更に、スーパーキャパシタの一端は、蓄電池の正電極に第１のノーマルーオープンのリレーを介して接続され、スーパーキャパシタの他端は、接地され、電池パックの正電極は、スーパーキャパシタの非接地端に第２のノーマルーオープンのリレーを介して接続され、電池パックの負電極は、接地され、コントローラは、第１の第１の電気信号が急激に変化したとき、第１のリレーを閉じて、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続する。

本発明は、始動システムがエンジンを始動できないときに使用される緊急始動方法を更に提供し、本方法は、
スーパーキャパシタ、電池パック、およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を使用するステップであって、電池パックが直列に接続されたＤＣ−ＤＣブースタ回路およびスーパーキャパシタに並列に接続される、スーパーキャパシタ、電池パック、およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を使用するステップと、
第１の電気信号を始動システムの蓄電池から受信して、第１の電気信号が急激に変化したとき、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを用いてエンジンを始動する、コントローラを使用するステップと、を含むことを特徴とする。

更に、スーパーキャパシタの一端は、蓄電池の正電極に第１のノーマルオープンのリレーを介して接続され、スーパーキャパシタの他端は、接地され、電池パックの正電極は、スーパーキャパシタの非接地端に第３のノーマルオープンのリレーおよびＤＣ−ＤＣブースタ回路を介して接続され、電池パックの負電極は、接地され、
ＤＣ−ＤＣブースタ回路は、第２のノーマルーオープンのリレーに直列に接続されるとともに、第１のリレーに並列に接続され、
コントローラは、第２の電気信号をスーパーキャパシタから更に受信して、スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを第２の電気信号に基づいて算出し、コントローラは、エネルギーがエンジンを始動させるのに不十分であるとき、第３のリレーを閉じ、
第３のリレーの閉後に、コントローラは、エネルギーがエンジンを始動させるのに十分であり、第１の電気信号が急激に変化したとき、第１のリレーを閉じて、第３のリレーを開き、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続し、コントローラは、エネルギーがプリセットした時間間隔後にエンジンを始動させるのに依然として不十分であるとき、第２のリレーを閉じて、第３のリレーを開き、
第２のリレーの閉後に、コントローラは、エネルギーがエンジンを始動させるのに十分であり、第１の電気信号が急激に変化したとき、第１のリレーを閉じて、第２のリレーを開き、スーパーキャパシタおよび蓄電池を電気的に接続し、コントローラは、エネルギーがプリセットした時間間隔後にエンジンを始動させるのに依然として不十分であるとき、指示信号を発信する。

スーパーキャパシタは、新規なエネルギー貯蔵装置であり、数百アンペアから数千アンペアの電流を短時間で解放することができる。スーパーキャパシタは、高電流の放電、更にはショートサーキットによっても、干渉を受けることがなく、充電−放電の周期が１０万回を超え、何らメンテナンスなしで寿命が１０年を超える。スーパーキャパシタは、環境汚染が少しもない極寒冷環境などの厳しい環境下で使用することができる。本発明の緊急始動装置および緊急始動方法は、かかるスーパーキャパシタを使用して、蓄電池の電極での電気信号の急激な変化を利用することによって、緊急の際にエンジンを始動させ、そのときエンジン始動システムが点火を行い、コントローラを使用して、電気信号を受信して、スーパーキャパシタをそれに応じて制御する。なお、ＤＣ−ＤＣブースタ回路および／または１８６５０リチウム電池パックなどの充電可能な電池パックを使用することによって、本発明は、必要に応じて、エンジンを始動させることの要求を満たすために、スーパーキャパシタを充電することを実現している。

以下に、図面を参照して、本発明の概念、詳細な構造、および奏される技術的な効果について、本発明の目的、特徴、および効果の十分な理解のために説明する。

第１の好適な実施形態における、本発明の緊急始動装置、および、エンジン始動システムに対するその接続、の構造図である。第２の好適な実施形態における、本発明の緊急始動装置、および、エンジン始動システムに対するその接続、の構造図である。第３の好適な実施形態における、本発明の緊急始動装置、および、エンジン始動システムに対するその接続、の構造図である。図３に示す本発明の緊急始動装置におけるコントローラの回路図である。図３に示す本発明の緊急始動装置における第２のリレーの回路図である。

以下の本発明の実施形態の始動システムは、ガソリンエンジン用の始動システムであり、その始動電圧は、概ね１２Ｖであり、その中の蓄電池の出力電圧は、１３〜１５Ｖのいずれかであるべきである。蓄電池の出力電圧が、天気あるいはエネルギー損失によって生じるエネルギー（または電力）の不足のせいで、すなわち、緊急の事態で、要求を満たすことができないとき、本発明の緊急始動装置は、エンジンを始動させるために、始動システムに接続して、正常にエンジンを始動できない始動システムの代わりになることができる。

図１に示すように、本発明の第１の好適な実施形態では、本発明の緊急始動装置は、始動システムの蓄電池の正電極および負電極にそれぞれ接続されている第１の出力端および第２の出力端を有する。蓄電池の負電極は、接地されている。

本発明の緊急始動装置は、スーパーキャパシタＣ１、コントローラ、および、リレーＫ１を含む。スーパーキャパシタは、エネルギー（すなわち電力）を貯蔵することができ、この実施形態ではスーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギーは、緊急の際にエンジンを始動させることができる。具体的には、スーパーキャパシタＣ１の一端（すなわち、一方のプレート）は、リレーＫ１を介して蓄電池の正電極に接続され、他端（すなわち、他方のプレート）は、接地されている。実際には、スーパーキャパシタＣ１は、直列に接続した複数の市販のスーパーキャパシタであるが、それというのも、個別のスーパーキャパシタの電圧が概ね２．５〜２．７Ｖであり、その上、始動電圧が１２Ｖであるエンジンを始動させるのに１３Ｖ〜１５Ｖの電圧が必要とされ、始動電圧が２４Ｖであるエンジンを始動させるのに２６Ｖ〜２８Ｖの電圧が必要とされるからである。リレーＫ１は、ノーマルオープンのリレーである。

コントローラの１つの出力端は、リレーＫ１に接続されており、制御信号Ｓ１を出力して、リレーＫ１のオンおよびオフを制御する。コントローラの１つの入力端は、蓄電池の正電極に接続されており、電気信号を蓄電池からリアルタイムで受信し、例えば、１秒当たり１００回信号を受信する。信号は、（図１に示すように）電圧Ｖ１にすることができ、また、電流にすることも同じくできる。始動システムの点火時に、すなわち、図１に示すスイッチＫ０の閉時に、蓄電池の電極での出力電圧および電流は、急激に変化するであろう。このように、始動システムの点火は、信号を受信することによって検出することができる。コントローラは、始動システムの点火を検出すると、制御信号Ｓ１を発信して、リレーＫ１を閉じて、スーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続し、それによって、スーパーキャパシタＣ１のエネルギー（すなわち、電力）は、エンジンの始動のために出力することができる。

この実施形態では、コントローラは、蓄電池の正電極で電圧Ｖ１を受け取り、電圧Ｖ１の急激な低下（例えば、低下率が２Ｖ／ｓ以上である）が検出されたとき、制御信号Ｓ１を発信して、リレーＫ１を閉じて、スーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続する。他の実施形態では、コントローラは、ホール素子を、例えば、自動車の始動ケーブルに配置することによって、蓄電池の正電極で電流を受け取ることができる。ケーブルで検出した電流は、蓄電池の正電極で受け取った電流である。コントローラは、電流の急激な増加（例えば、２０Ａ／ｓ以上の増加率）が検出されたとき、制御信号Ｓ１を発信して、リレーＫ１を閉じて、スーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続する。

加えて、コントローラの他の入力端は、スーパーキャパシタＣ１の非接地端に接続されて、電気信号をスーパーキャパシタＣ１からリアルタイムに受信し、具体的には、電圧Ｖ２をスーパーキャパシタの非接地端で受け取り、例えば、１秒当たり１００回信号を受信する。コントローラは、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギー（すなわち、電力）を算出することができ、エネルギー（すなわち、電力）がエンジンを始動させるのに十分であるか否かを判定することができる。具体的には、小型車のための始動電流は、約２００Ａであり、持続時間が２秒である。１回の始動に必要とされるエネルギーは、次の式によって算出することができる。
Ｅ１＝Ｖ１×Ａ×Ｔ＝１２×２００×２／３６００＝１．３３Ｗｈ

上式において、Ｖ１は、蓄電池の終止電圧（単位：ボルト）であり、Ａは、エンジンの始動電流（単位：アンペア）であり、Ｔは、１回の始動のための持続時間（単位：時間（ｈ））であり、Ｅ１は、エネルギー（単位：ワット時（Ｗｈ））である。スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを算出するための式は、
Ｅ＝０．５×ＣＶ^２／３６００
となる。

上式において、Ｃは、スーパーキャパシタＣ１の静電容量（単位：ファラッド）であり、Ｖは、スーパーキャパシタＣ１の終止電圧Ｖ２（単位：ボルト）であり、Ｅは、エネルギー（単位：ワット時（Ｗｈ））である。

例えば、Ｖ２＝２．５Ｖで１５０Ｆのスーパーキャパシタに関してコントローラによって算出される貯蔵エネルギーは、
Ｅ＝０．５×１５０×２．５×２．５／３６００＝０．１３Ｗｈ
となる。

直列に接続したＮ個のスーパーキャパシタによって形成されるスーパーキャパシタＣ１に貯蔵された総エネルギーは、ＮＥであり、したがって、コントローラは、スーパーキャパシタＣ１の総エネルギーを、エンジンを一度始動させるのに必要とされるエネルギーＥ１と比較することによって、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギーがエンジンを始動させるのに十分であるか否かを判定することができる。好ましくはスーパーキャパシタＣ１の総エネルギーは、Ｅ１の２倍より小さくすべきではない。

コントローラは、スーパーキャパシタＣ１の総エネルギーがエンジンを一度始動させるのに必要とされるエネルギーＥ１よりも低いと判定した場合、スーパーキャパシタＣ１のエネルギー（すなわち、電力）がエンジンを始動させるのに十分でないと判定して、指示信号を発信する。指示信号は、コントローラによって制御されたスピーカの放つ警報、ＬＥＤまたは画像の放出する光、および／または、スクリーン上に提示される言葉とすることができ、スーパーキャパシタのエネルギー（すなわち、電力）が不十分であり、スーパーキャパシタが充電される必要がある旨をユーザに指示する。

本実施形態のコントローラは、チップを含み、その回路は、制御信号Ｓ２およびＳ３を出力するための出力端Ｋ２＿ＣＯＮおよびＫ３＿ＣＯＮが必要とされないこと以外は、図４に示すコントローラの回路と同じである。かかる詳細については後述する。

好ましくは、コントローラは、本発明の緊急始動装置の第１の出力端および第２の出力端が始動システムの蓄電池の正電極および負電極に接続された後に、直ちに電圧Ｖ２を受け取るように設定され、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーを検出する。

加えて、コントローラは、通常はボタンであるスイッチを装備することができる。このスイッチがオンのとき、コントローラは、機能して、信号の受信、信号の処理、および信号の出力を行うことができる。スイッチがオフのとき、コントローラは、機能しない。本発明の緊急始動装置の第１の出力端および第２の出力端が始動システムの蓄電池の正電極および負電極に接続された後、ユーザがコントローラのスイッチをオンにすると、コントローラは、電圧Ｖ２をリアルタイムに受信して、直ちにスーパーキャパシタＣ１のエネルギーを検出する。

したがって、本実施形態において、本発明の緊急始動方法は、次のステップを含む。

１．エネルギーを貯蔵しているスーパーキャパシタＣ１を使用するステップ
２．電気信号を始動システムの蓄電池からリアルタイムに受信し、電気信号が急激に変化したとき、制御信号Ｓ１をリレーＫ１に発信し、リレーＫ１を閉じ、スーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続して、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギーを用いてエンジンを始動させる、コントローラを使用するステップ

ここで、蓄電池の負電極は、接地され、スーパーキャパシタＣ１の一端は、蓄電池の正電極にリレーＫ１を介して接続され、スーパーキャパシタＣ１の他端は、接地されている。蓄電池からの電気信号は、その正電極における電圧Ｖ１である。コントローラは、電圧Ｖ１を１秒当たり１００回の頻度で受け取る。

更に、コントローラは、電気信号をスーパーキャパシタＣ１からリアルタイムに受け取り、具体的には、この電気信号はスーパーキャパシタＣ１の非接地端での電圧Ｖ２である。コントローラは、電圧Ｖ２を１秒当たり１００回の頻度で受け取る。コントローラは、かかる電圧Ｖ２に基づいて、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギーを算出し、エネルギーがエンジンを始動させるのに十分であるか否かを判定する。エネルギーがエンジンを始動させるのに十分であるという結果の場合、コントローラは、蓄電池からの電気信号が急激に変化したとき、制御信号Ｓ１をリレーＫ１に発信する。エネルギーがエンジンを始動させるのに不十分であるという結果の場合、コントローラは、指示信号を発信して、ユーザに、スーパーキャパシタのエネルギーが不十分であり、スーパーキャパシタが充電される必要があることを指示する。

図２に示すように、本発明の第２の好適な実施形態では、本発明の緊急始動装置は、始動システムの蓄電池の正電極および負電極にそれぞれ接続されている第１の出力端および第２の出力端を有する。蓄電池の負電極は、接地されている。

本発明の緊急始動装置は、スーパーキャパシタＣ１、コントローラ、リレーＫ１、およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を含む。具体的には、スーパーキャパシタＣ１の一端（すなわち、一方のプレート）は、リレーＫ１を介して蓄電池の正電極に接続され、他端（すなわち、他方のプレート）は、接地されている。ＤＣ−ＤＣブースタ回路は、リレーＫ１に並列に接続される。同様に、実際には、スーパーキャパシタＣ１は、直列に接続した複数の市販のスーパーキャパシタである。リレーＫ１は、ノーマルーオープンのリレーである。

この実施形態のスーパーキャパシタＣ１は、エネルギーを貯蔵していることを要求されないが、ＤＣ−ＤＣブースタ回路によって蓄電池の残留エネルギーを用いてエネルギーをその中に充電することができる。エンジンが始動できないとき、蓄電池は、たとえ大電流放電を行うことができない場合でも依然として８〜１２Ｖの電圧を有しており、それ故に、ＤＣ−ＤＣブースタ回路によって、蓄電池に残留するエネルギー（すなわち、電力）をスーパーキャパシタＣ１に移動させることが可能になる。好ましくは、ＤＣ−ＤＣブースタ回路への入力電流は、蓄電池の終止電圧が激しく降下することがないように、２０Ａ未満にすべきである。

コントローラの１つの出力端は、リレーＫ１に接続されており、制御信号Ｓ１を出力して、リレーＫ１のオンおよびオフを制御する。コントローラの１つの入力端は、蓄電池の正電極に接続されており、電気信号を蓄電池からリアルタイムで受信する。第１の実施形態と同じように、電気信号は、（図２に示すように）電圧Ｖ１にすることができ、また、電流にすることも同じくできる。コントローラは、電圧Ｖ１を１秒当たり１００回の頻度で受け取る。加えて、コントローラの他の入力端は、スーパーキャパシタＣ１の一端に、具体的には、スーパーキャパシタＣ１の非接地端に接続されて、電気信号をスーパーキャパシタＣ１からリアルタイムに受信し、具体的には、電圧Ｖ２をスーパーキャパシタの非接地端で受け取る。コントローラは、電圧Ｖ２を１秒当たり１００回の頻度で受け取る。コントローラは、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギー（すなわち、電力）を電圧Ｖ２に基づいて算出することができ、エネルギー（すなわち、電力）がエンジンを始動させるのに十分であるか否かを判定することができる。

始動システムの点火時に、すなわち、図２に示すスイッチＫ０の閉時に、蓄電池の電極で出力される電圧および電流は、急激に変化するであろう。そのため、始動システムの点火は、電気信号を受信することによって検出することができる。かかる検出は、第１の実施形態で説明したものと同様であり、ここでは説明しない。コントローラは、始動システムの点火を検出して、スーパーキャパシタＣ１のエネルギー（すなわち電力）がエンジンを始動させるのに十分であると判定すると、制御信号Ｓ１を発信して、リレーＫ１を閉じて、スーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続し、それによって、スーパーキャパシタＣ１のエネルギー（すなわち電力）は、エンジンの始動のために出力することができる。

蓄電池に残存するエネルギー（すなわち電力）には制限があることから、蓄電池によって充電されてきたスーパーキャパシタのエネルギーがエンジンを始動させるのに依然として不十分であるという可能性はある。この状況下で、コントローラは、プリセットした時間間隔の検出の後、例えば５分間の検出後に、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギーがエンジンを始動するのに不十分であると判定したときに、指示信号を発信する。指示信号は、コントローラによって制御されたスピーカの放つ警報、ＬＥＤまたは画像の放出する光、および／または、スクリーン上に提示される言葉とすることができ、ユーザに、スーパーキャパシタのエネルギー（すなわち電力）が不十分であり、スーパーキャパシタが外部の充電器により充電される必要があることを指示する。

実施形態のコントローラは、前の実施形態のそれと同じ回路を有し、ここでは説明しない。

１．蓄電池にＤＣ−ＤＣブースタ回路を介して接続され、ＤＣ−ＤＣブースタ回路によって増加する蓄電池の出力電圧で充電されるスーパーキャパシタＣ１を使用するステップ
２．電気信号を始動システムの蓄電池からリアルタイムに受信し、かかる電気信号が急激に変化したとき、制御信号Ｓ１をリレーＫ１に発信して、リレーＫ１を閉じ、スーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続するようにして、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギーを用いてエンジンを始動させる、コントローラを使用するステップ

更に、コントローラは、電気信号をスーパーキャパシタＣ１からリアルタイムに受け取り、具体的は、この電気信号はスーパーキャパシタＣ１の非接地端での電圧Ｖ２である。コントローラは、電圧Ｖ２を１秒当たり１００回の頻度で受け取る。コントローラは、かかる電圧Ｖ２に基づいて、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギーを算出し、エネルギーがエンジンを始動させるのに十分であるか否かを判定する。エネルギーがエンジンを始動させるのに十分であるという結果の場合、コントローラは、蓄電池からの電気信号が急激に変化したとき、制御信号Ｓ１をリレーＫ１に発信する。プリセットした時間間隔の検出の後、例えば５分間の検出後に、エネルギーがエンジンを始動させるのに十分でないという結果の場合、コントローラは、指示信号を発信して、ユーザに、スーパーキャパシタのエネルギーが不十分であり、スーパーキャパシタが外部の充電器により充電される必要があることを指示する。

図３に示すように、本発明の第３の好適な実施形態では、本発明の緊急始動装置は、始動システムの蓄電池の正電極および負電極にそれぞれ接続されている第１の出力端および第２の出力端を有する。蓄電池の負電極は、接地されている。

本発明の緊急始動装置は、スーパーキャパシタＣ１、コントローラ、第１のリレーＫ１、第２のリレーＫ２、第３のリレーＫ３、ＤＣ−ＤＣブースタ回路、および、電池パックを含む。具体的には、スーパーキャパシタＣ１の一端（すなわち、一方のプレート）は、リレーＫ１を介して蓄電池の正電極に接続され、他端（すなわち、他方のプレート）は、接地されている。電池パックの正電極は、第３のリレーＫ３およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を介してスーパーキャパシタＣ１の非接地端に接続され、電池パックの負電極は、接地されている。ＤＣ−ＤＣブースタ回路は、第２のリレーＫ２に直列に接続され、直列に接続されたＤＣ−ＤＣブースタ回路および第２のリレーＫ２は、第１のリレーＫ１に並列に接続される。同様に、実際には、スーパーキャパシタＣ１は、直列に接続した複数の市販のスーパーキャパシタである。第１のリレーＫ１、第２のリレーＫ２、および、第３のリレーＫ３は、ノーマルーオープンのリレーである。好ましくは電池パックは、鉛酸（ｌｅａｄ−ａｃｉｄ）電池パック、ＮＩ−ＭＨ電池パック、リチウム電池パックなどの再充電可能電池パックである。より好ましくは、電池パックは、１８６５０リチウム電池パックである。この実施形態のスーパーキャパシタＣ１は、エネルギーを貯蔵していることを要求されないが、電池パックによって充電することができる。実施形態では、電池パックが、第３のリレーＫ３およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を介してスーパーキャパシタＣ１に接続され、ＤＣ−ＤＣブースタ回路が、第３リレーＫ３の閉時にスーパーキャパシタＣ１を充電するために電池パックの出力電圧を増加できるので、電池パックの出力電圧は、始動電圧よりも低い場合がある。例えば、電池パックは、並列に接続した複数の１８６５０リチウム電池とすることができる。

コントローラの１つの出力端は、リレーＫ１に接続されており、制御信号Ｓ１を出力して、第１のリレーＫ１のオンおよびオフを制御し、コントローラの他の出力端は、第２のリレーＫ２に接続されており、制御信号Ｓ２を出力して、第２のリレーＫ２のオンおよびオフを制御し、コントローラの第３の出力端は、第３のリレーＫ３に接続されており、制御信号Ｓ３を出力して、第３のリレーＫ３のオンおよびオフを制御する。コントローラの１つの入力端は、蓄電池の正電極に接続されており、第１の電気信号を蓄電池からリアルタイムで受信する。第１の実施形態と同じように、この電気信号は、（図３に示すように）電圧Ｖ１にすることができ、また、電流にすることも同じくできる。コントローラは、電圧Ｖ１を１秒当たり１００回の頻度で受け取る。加えて、コントローラの他の入力端は、スーパーキャパシタＣ１の一端に、具体的には、スーパーキャパシタＣ１の非接地端に接続されて、第２の電気信号をスーパーキャパシタＣ１からリアルタイムに受信し、具体的には、電圧Ｖ２をスーパーキャパシタＣ１の非接地端で受け取る。コントローラは、電圧Ｖ２を１秒当たり１００回の頻度で受け取る。コントローラは、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギー（すなわち電力）を電圧Ｖ２に基づいて算出することができ、エネルギー（すなわち電力）がエンジンを始動させるのに十分であるか否かを判定することができる。

始動システムの点火時に、すなわち、図３に示すスイッチＫ０の閉時に、蓄電池の電極で出力される電圧および電流は、急激に変化するであろう。そのため、始動システムの点火は、電気信号を受信することによって検出することができる。かかる検出は、第１の実施形態で説明したものと同様であり、ここでは説明しない。

コントローラは、始動システムの点火を検出して、スーパーキャパシタＣ１のエネルギー（すなわち電力）が電圧Ｖ２に基づいてエンジンを始動させるのに十分であると判定すると、制御信号Ｓ１を発信して、第１のリレーＫ１を閉じて、スーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続し、それによって、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーは、エンジンの始動のために出力することができる。コントローラは、始動システムの点火を検出して、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーが電圧Ｖ２に基づいてエンジンを始動させるのに不十分であると判定した場合に、第３のリレーＫ３が開いているとき、制御信号Ｓ３を発信して、第３のリレーＫ３を閉じて、ＤＣ−ＤＣブースタ回路を介してスーパーキャパシタＣ１および電池パックを電気的に接続し、それによって、電池パックは、スーパーキャパシタＣ１を充電する。コントローラは、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーを電圧Ｖ２に基づいてリアルタイムに算出し続けて、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーがエンジンを始動するのに十分であると判定すると、制御信号Ｓ１を発信して、第１のリレーＫ１を閉じて、制御信号Ｓ３を発信するのを停止して、第３のリレーＫ３を開き、スーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続するようにして、それによって、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーは、エンジンの始動のために出力することができる。コントローラは、第３のリレーＫ３が閉じてから、プリセットした時間間隔の検出の後、例えば５分間の検出後に、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギーがエンジンを始動するのに依然として不十分であると判定した場合に、第２のリレーＫ２が開いている場合、制御信号Ｓ２を発信して第２のリレーＫ２を閉じ、制御信号Ｓ３を発信するのを停止して第３のリレーＫ３を開き、ＤＣ−ＤＣブースタ回路を介してスーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続して、それによって、蓄電池は、スーパーキャパシタＣ１を充電する。コントローラは、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーを電圧Ｖ２に基づいてリアルタイムに算出し続けて、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーがエンジンを始動するのに十分であると判定すると、制御信号Ｓ１を発信して第１のリレーＫ１を閉じ、制御信号Ｓ２を発信するのを停止して第２のリレーＫ２を開き、スーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続して、それによって、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーは、エンジンの始動のために出力することができる。コントローラは、第２のリレーＫ２が閉じてから、プリセットした時間間隔の検出、例えば、５分間の検出後に、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギーがエンジンを始動するのに依然として不十分であると判定した場合、指示信号を発信して、スーパーキャパシタのエネルギーが不十分であり、電池パックを取り替えるべき、あるいは、スーパーキャパシタおよび／または電池パックを外部の充電器で充電すべきこと、をユーザに指示する。

本実施形態のコントローラの回路を図４に示す。このコントローラは、チップＵ３、チップＶＲ１、チップＵ２および幾つかの抵抗、キャパシタ、ダイオードならびにインダクタンスを含み、チップＵ３は、ＭＡ８６Ｅ／Ｌ５０８であり、チップＶＲ１は、７８Ｌ０５であり、チップＵ２は、ＡＸ５２０１であり、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４、およびＲ２２の抵抗値は、図に示され、キャパシタＣ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１５、Ｃ１６、およびＣ２０の容量値は、図に示され、インダクタンスＬ３のインダクタンス値は、図に示され、ダイオードＤ５、Ｄ６、およびＤ７の形式は、図に示され、すべてのこれらの要素間の接続については、図に示すとおりである。コントローラの２つの入力端は、それぞれ第１の電気信号および第２の電気信号すなわち電圧Ｖ１および電圧Ｖ２を受信する。その３つの出力端は、チップＵ３の３つの出力ポートＫ１＿ＣＯＮ、Ｋ２＿ＣＯＮ、およびＫ３＿ＣＯＮであり、制御信号Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３を出力するために使用される。

制御信号Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３は、第１、第２、および第３のリレーＫ１、Ｋ２、およびＫ３のオンおよびオフを制御するために使用される。具体的には、第１、第２、および第３のリレーＫ１、Ｋ２、およびＫ３は、ノーマルーオープンのリレーである。それらは、制御信号Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３のロード時に閉じて、制御信号Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３の非ロード時に開く。実施形態の第１、第２、および第３のリレーＫ１、Ｋ２、およびＫ３の回路は、同じであり、第２のリレーＫ２を例に取って以下に説明する。

図５を参照すると、第２のリレーＫ２の２つの端部ａおよびｂは、それぞれ蓄電池の正電極および負電極に接続されている。第２のリレーＫ２は、図に示したようなやり方で抵抗Ｒ１２、トランジスタＱ３、およびダイオードＤ４に接続されている。抵抗Ｒ１２は、コントローラのチップＵ３のポートＫ２＿ＣＯＮに接続され、制御信号Ｓ２をコントローラから受信する。要素の形式および値については、図に示されており、ここでは説明しない。

好ましくは、コントローラは、電圧Ｖ２を受け取るように設定され、本発明の緊急始動装置の第１の出力端および第２の出力端が始動システムの蓄電池の正電極および負電極に接続されたときに、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーを検出する。

加えて、コントローラは、通常はボタンであるスイッチを装備することができる。このスイッチがオンのとき、コントローラは、機能して、信号の受信、信号の処理、および信号の出力を行うことができる。スイッチがオフのとき、コントローラは、機能しない。本発明の緊急始動装置の第１の出力端および第２の出力端が始動システムの蓄電池の正電極および負電極に接続された後、ユーザがコントローラのスイッチをオンにすると、コントローラは、直ちに電圧Ｖ２を受信して、リアルタイムにスーパーキャパシタＣ１のエネルギーを検出する。

したがって、実施形態の本発明の緊急始動方法は、次のステップを含む。

１．スーパーキャパシタＣ１が電池パックに第３のリレーＫ３およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を介して接続され、スーパーキャパシタＣ１が蓄電池に第２のリレーＫ２およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を介して接続され、ＤＣ−ＤＣブースタ回路が電池パックまたは蓄電池の出力電圧を増加させるために使用されてスーパーキャパシタＣ１を充電する、スーパーキャパシタＣ１、電池パックおよびＤＣ−ＤＣブースタ回路を使用するステップ
２．第１の電気信号を始動システムの蓄電池から、第２の電気信号をスーパーキャパシタＣ１から、リアルタイムに受信して、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギー（すなわち電力）を第２の電気信号に基づいて算出して、かかるエネルギー（すなわち電力）がエンジンを始動させるのに十分であるか否かを判定する、コントローラを使用するステップ

コントローラは、第１の電気信号の急激な変化を検出して、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーがエンジンを始動させるのに十分であると判定すると、制御信号Ｓ１を発信して、第１のリレーＫ１を閉じて、スーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続し、それによって、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーは、エンジンの始動のために出力することができる。コントローラは、第１の電気信号の急激な変化を検出して、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーがエンジンを始動させるのに不十分であると判定すると、制御信号Ｓ３を発信して第３のリレーＫ３を閉じて、ＤＣ−ＤＣブースタ回路を介してスーパーキャパシタＣ１および電池パックを電気的に接続し、それによって、電池パックは、スーパーキャパシタＣ１を充電する。コントローラは、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーを第２の電気信号に基づいてリアルタイムに算出し続けて、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーがエンジンを始動するのに十分であると判定すると、制御信号Ｓ１を発信して第１のリレーＫ１を閉じて、制御信号Ｓ３を発信するのを停止して第３のリレーＫ３を開き、それによって、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーは、エンジンの始動のために出力することができる。コントローラは、第３のリレーＫ３が閉じてから、プリセットした時間間隔の検出、例えば、５分間の検出後に、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギーがエンジンを始動するのに依然として不十分であると判定した場合に、第２のリレーＫ２が開いている場合、制御信号Ｓ２を発信して第２のリレーＫ２を閉じて、制御信号Ｓ３を発信するのを停止して第３のリレーＫ３を開き、ＤＣ−ＤＣブースタ回路を介してスーパーキャパシタＣ１および蓄電池を電気的に接続して、それによって、蓄電池は、スーパーキャパシタＣ１を充電する。コントローラは、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーを電圧Ｖ２に基づいてリアルタイムに算出し続けて、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーがエンジンを始動するのに十分であると判定すると、制御信号Ｓ１を発信して第１のリレーＫ１を閉じて、制御信号Ｓ２を発信するのを停止して第２のリレーＫ２を開き、それによって、スーパーキャパシタＣ１のエネルギーは、エンジンの始動のために出力することができる。コントローラは、第２のリレーＫ２が閉じてから、プリセットした時間間隔の検出、例えば、５分間の検出後に、スーパーキャパシタＣ１に貯蔵されたエネルギーがエンジンを始動するのに依然として不十分であると判定した場合、指示信号を発信して、ユーザに、スーパーキャパシタのエネルギーが不十分であり、電池パックを取り替えるべき、あるいは、スーパーキャパシタおよび／または電池パックを外部の充電器で充電するべきことを指示する。

ここで、蓄電池の負電極が接地され、スーパーキャパシタＣ１の一端は、蓄電池の正電極に第１のリレーＫ１を介して接続され、スーパーキャパシタＣ１の他端は、接地されている。電池パックの正電極は、スーパーキャパシタＣ１の非接地端に第３のリレーＫ３およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を介して接続され、その負電極は、接地されている。直列に接続された第２のリレーＫ２およびＤＣ−ＤＣブースタは、蓄電池の正電極と、スーパーキャパシタＣ１の非接地端と、の間に接続されている。第１の電気信号は、蓄電池の正電極での電圧Ｖ１であり、第２の電気信号は、スーパーキャパシタＣ１の非接地端での電圧Ｖ２である。コントローラは、電圧Ｖ１を１秒当たり１００回の頻度で受け取り、電圧Ｖ２を１秒当たり１００回の頻度で受け取る。

本発明の好適な実施形態については、上で詳細に説明してきた。理解すべきことは、当業者が、独創的な作業を何ら伴うことなく、本発明の進歩的な概念に基づいて変更または修正を行うことができる、ということである。したがって、論理解析、推論または有限実験を経て当業者の想到した任意の技術的な解決策は、特許請求の範囲によって画定されるような保護の範囲内にあると考えるべきである。

Claims

第１の出力端および第２の出力端を含む緊急始動装置であって、
前記第１の出力端は、エンジン始動システムの蓄電池の正電極に接続するために使用され、
前記第２の出力端は、前記蓄電池の負電極に接続するために使用され、
前記装置は、スーパーキャパシタおよびコントローラを含み、
前記スーパーキャパシタは、エネルギーを貯蔵し、
前記コントローラは、電気信号を前記蓄電池から受信して、前記電気信号が急激に変化したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続して、前記エネルギーを用いて前記エンジンを始動する、
緊急始動装置。
前記蓄電池の前記負電極は、接地され、
前記電気信号は、前記蓄電池の前記正電極での電圧であり、
前記コントローラは、前記電圧が急激に減少したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項１に記載の緊急始動装置。
前記電圧は、２Ｖ／ｓを下回らない割合で減少する、
請求項２に記載の緊急始動装置。
前記蓄電池の前記負電極は、接地され、
前記電気信号は、前記蓄電池の前記正電極での電流であり、
前記コントローラは、前記電流が急激に増加したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項１に記載の緊急始動装置。
前記電流は、２０Ａ／ｓを下回らない割合で増加する、
請求項４に記載の緊急始動装置。
前記緊急始動装置は、ノーマルーオープンのリレーを更に含み、
前記スーパーキャパシタの一端は、前記リレーを介して前記蓄電池の前記正電極に接続され、
前記スーパーキャパシタの他端は、接地され、
前記コントローラは、前記電気信号が急激に変化したとき、前記リレーを閉じて、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項２〜５のいずれか一項に記載の緊急始動装置。
前記コントローラは、電気信号を前記スーパーキャパシタから更に受信して、前記スーパーキャパシタに貯蔵された前記エネルギーを前記スーパーキャパシタからの前記電気信号に基づいて算出し、前記エネルギーが前記エンジンを始動させるのに不十分であるとき、指示信号を発信する、
請求項６に記載の緊急始動装置。
前記スーパーキャパシタからの前記電気信号は、前記スーパーキャパシタの非接地端での電圧である、
請求項７に記載の緊急始動装置。
始動システムがエンジンを始動できないときに使用される緊急始動方法であって、
エネルギーを貯蔵しているスーパーキャパシタを使用するステップと、
電気信号を前記始動システムの蓄電池から受信して、前記電気信号が急激に変化したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続して、前記エネルギーを用いて前記エンジンを始動する、コントローラを使用するステップと、
を含む緊急始動方法。
前記蓄電池の負電極は、接地され、
前記電気信号は、前記蓄電池の正電極での電圧であり、前記コントローラは、前記電圧が急激に減少したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続し、あるいは、
前記電気信号は、前記蓄電池の正電極での電流であり、前記コントローラは、前記電流が急激に増加したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項９に記載の緊急始動方法。
前記スーパーキャパシタの一端は、前記蓄電池の前記正電極にノーマルーオープンのリレーを介して接続され、
前記スーパーキャパシタの他端は、接地され、
前記コントローラは、前記電気信号が急激に変化したとき、前記リレーを閉じて、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項１０に記載の緊急始動方法。
前記コントローラは、電気信号を前記スーパーキャパシタから更に受信して、前記スーパーキャパシタに貯蔵された前記エネルギーを前記スーパーキャパシタからの前記電気信号に基づいて算出し、前記エネルギーが前記エンジンを始動させるのに不十分であるとき、指示信号を発信し、
前記スーパーキャパシタからの前記電気信号は、前記スーパーキャパシタの非接地端での電圧である、
請求項１１に記載の緊急始動方法。
第１の出力端および第２の出力端を含む緊急始動装置であって、
前記第１の出力端は、エンジン始動システムの蓄電池の正電極に接続するために使用され、
前記第２の出力端は、前記蓄電池の負電極に接続するために使用され、
前記装置は、スーパーキャパシタ、コントローラ、およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を含み、
前記ＤＣ−ＤＣブースタ回路は、前記スーパーキャパシタと前記蓄電池の間に接続され、前記蓄電池の出力電圧を増加させて、前記スーパーキャパシタを充電し、
前記コントローラは、第１の電気信号を前記蓄電池から受信して、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続して、前記スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを用いて前記エンジンを始動する、
緊急始動装置。
前記蓄電池の前記負電極は、接地され、
前記第１の電気信号は、前記蓄電池の前記正電極での電圧であり、
前記コントローラは、前記電圧が急激に減少したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項１３に記載の緊急始動装置。
前記電圧は、２Ｖ／ｓを下回らない割合で減少する、
請求項１４に記載の緊急始動装置。
前記蓄電池の前記負電極は、接地され、
前記第１の電気信号は、前記蓄電池の前記正電極での電流であり、
前記コントローラは、前記電流が急激に増加したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項１３に記載の緊急始動装置。
前記電流は、２０Ａ／ｓを下回らない割合で増加する、
請求項１６に記載の緊急始動装置。
前記緊急始動装置は、ノーマルーオープンのリレーを更に含み、
前記スーパーキャパシタの一端は、前記リレーを介して前記蓄電池の前記正電極に接続され、
前記スーパーキャパシタの他端は、接地され、
前記コントローラは、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記リレーを閉じて、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の緊急始動装置。
始動システムがエンジンを始動できないときに使用される緊急始動方法であって、
スーパーキャパシタを使用するステップであって、前記始動システムの前記スーパーキャパシタと蓄電池の間に接続されたＤＣ−ＤＣブースタ回路が、前記蓄電池の出力電圧を増加させて前記スーパーキャパシタを充電する、スーパーキャパシタを使用するステップと、
第１の電気信号を前記蓄電池から受信して、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続して、前記スーパーキャパシタに貯蔵された前記エネルギーを用いて前記エンジンを始動する、コントローラを使用するステップと、
を含む緊急始動方法。
前記コントローラは、第２の電気信号を前記スーパーキャパシタから更に受信して、前記スーパーキャパシタに貯蔵された前記エネルギーを前記第２の電気信号に基づいて算出し、前記エネルギーが前記エンジンを始動させるのに不十分であるとき、前記ＤＣ−ＤＣブースタ回路を介して前記スーパーキャパシタを前記蓄電池に電気的に接続し、前記ＤＣ−ＤＣブースタ回路によって増加された前記蓄電池の前記出力電圧によって前記スーパーキャパシタを充電させる、
請求項１９に記載の緊急始動方法。
前記蓄電池の負電極は、接地され、
前記第１の電気信号は、前記蓄電池の正電極での電圧であり、前記コントローラは、前記電圧が急激に減少したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続し、あるいは、
前記第１の電気信号は、前記蓄電池の正電極での電流であり、前記コントローラは、前記電流が急激に増加したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項２０に記載の緊急始動方法。
第１の出力端および第２の出力端を含む緊急始動装置であって、
前記第１の出力端は、エンジン始動システムの蓄電池の正電極に接続するために使用され、
前記第２の出力端は、前記蓄電池の負電極に接続するために使用され、
前記装置は、スーパーキャパシタ、コントローラ、および電池パックを含み、
前記電池パックは、前記スーパーキャパシタに接続されて、前記スーパーキャパシタを充電し、
前記コントローラは、第１の電気信号を前記蓄電池から受信して、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続して、前記スーパーキャパシタに貯蔵された前記エネルギーを用いて前記エンジンを始動する、
緊急始動装置。
前記蓄電池の前記負電極は、接地され、
前記第１の電気信号は、前記蓄電池の前記正電極での電圧であり、
前記コントローラは、前記電圧が急激に減少したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項２２に記載の緊急始動装置。
前記電圧は、２Ｖ／ｓを下回らない割合で減少する、
請求項２３に記載の緊急始動装置。
前記蓄電池の前記負電極は、接地され、
前記第１の電気信号は、前記蓄電池の前記正電極での電流であり、
前記コントローラは、前記電流が急激に増加したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項２２に記載の緊急始動装置。
前記電流は、２０Ａ／ｓを下回らない割合で増加する、
請求項２５に記載の緊急始動装置。
前記緊急始動装置は、第１のノーマルーオープンのリレーおよび第２のノーマルーオープンのリレーを更に含み、
前記スーパーキャパシタの一端は、前記蓄電池の前記正電極に前記第１のリレーを介して接続され、前記スーパーキャパシタの他端は、接地され、
前記電池パックの正電極は、前記スーパーキャパシタの非接地端に前記第２のリレーを介して接続され、前記電池パックの負電極は、接地され、
前記コントローラは、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記第１のリレーを閉じて、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の緊急始動装置。
前記緊急始動装置は、ＤＣ−ＤＣブースタ回路を更に含み、
前記ＤＣ−ＤＣブースタ回路は、前記スーパーキャパシタと前記電池パックの間に接続されて、前記電池パックの出力電圧を増加させるために使用され、前記スーパーキャパシタを充電する、
請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の緊急始動装置。
前記緊急始動装置は、第１のノーマルーオープンのリレー、第２のノーマルーオープンのリレー、および第３のノーマルーオープンのリレーを更に含み、
前記スーパーキャパシタの一端は、前記蓄電池の前記正電極に前記第１のリレーを介して接続され、前記スーパーキャパシタの他端は、接地され、
前記電池パックの正電極は、前記スーパーキャパシタの非接地端に前記第３のリレーおよび前記ＤＣ−ＤＣブースタ回路を介して接続され、前記電池パックの負電極は、接地され、
前記ＤＣ−ＤＣブースタ回路は、前記第２のリレーに直列に接続されるとともに前記第１のリレーに並列に接続され、
前記コントローラは、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記第１のリレーを閉じて、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項２８に記載の緊急始動装置。
前記コントローラは、第２の電気信号を前記スーパーキャパシタから更に受信して、前記スーパーキャパシタに貯蔵された前記エネルギーを前記第２の電気信号に基づいて算出し、前記エネルギーが前記エンジンを始動させるのに不十分であるとき、前記第２のリレーを閉じる、
請求項２７に記載の緊急始動装置。
前記コントローラは、第２の電気信号を前記スーパーキャパシタから更に受信して、前記スーパーキャパシタに貯蔵された前記エネルギーを前記第２の電気信号に基づいて算出し、前記エネルギーが前記エンジンを始動させるのに不十分であるとき、前記第３のリレーを閉じ、
前記第３のリレーの閉後に、前記コントローラは、前記エネルギーが前記エンジンを始動させるのに十分であり、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記第１のリレーを閉じて、前記第３のリレーを開き、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続し、前記エネルギーがプリセットした時間間隔後に前記エンジンを始動させるのに依然として不十分であるとき、前記第２のリレーを閉じて、前記第３のリレーを開き、
前記第２のリレーの閉後に、前記コントローラは、前記エネルギーが前記エンジンを始動させるのに十分であり、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記第１のリレーを閉じて、前記第２のリレーを開き、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続し、前記エネルギーがプリセットした時間間隔後に前記エンジンを始動させるのに依然として不十分であるとき、指示信号を発信する、
請求項２９に記載の緊急始動装置。
前記電池パックは、１８６５０リチウム電池パックである、
請求項３０または３１に記載の緊急始動装置。
前記第２の電気信号は、前記スーパーキャパシタの前記非接地端での電圧である、
請求項３０または３１に記載の緊急始動装置。
始動システムがエンジンを始動できないときに使用される緊急始動方法であって、
スーパーキャパシタおよび電池パックを使用するステップであって、前記電池パックが前記スーパーキャパシタに接続されて前記スーパーキャパシタを充電するために使用される、スーパーキャパシタおよび電池パックを使用するステップと、
第１の電気信号を前記始動システムの蓄電池から受信して、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続して、前記スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを用いて前記エンジンを始動する、コントローラを使用するステップと、
を含む緊急始動方法。
前記蓄電池の負電極は、接地され、
前記第１の電気信号は、前記蓄電池の正電極での電圧であり、前記コントローラは、前記電圧が急激に減少したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続し、あるいは、
前記第１の電気信号は、前記蓄電池の正電極での電流であり、前記コントローラは、前記電流が急激に増加したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項３４に記載の緊急始動方法。
前記スーパーキャパシタの一端は、前記蓄電池の前記正電極に第１のノーマルーオープンのリレーを介して接続され、前記スーパーキャパシタの他端は、接地され、
前記電池パックの正電極は、前記スーパーキャパシタの非接地端に第２のノーマルーオープンのリレーを介して接続され、前記電池パックの負電極は、接地され、
前記コントローラは、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記第１のリレーを閉じて、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項３４または３５に記載の緊急始動方法。
始動システムがエンジンを始動できないときに使用される緊急始動方法であって、
スーパーキャパシタ、電池パック、およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を使用するステップであって、前記電池パックが前記スーパーキャパシタに前記ＤＣ−ＤＣブースタ回路を介して接続される、スーパーキャパシタ、電池パック、およびＤＣ−ＤＣブースタ回路を使用するステップと、
第１の電気信号を前記始動システムの蓄電池から受信して、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続して、前記スーパーキャパシタに貯蔵されたエネルギーを用いて前記エンジンを始動する、コントローラを使用するステップと、
を含む緊急始動方法。
前記蓄電池の負電極は、接地され、
前記第１の電気信号は、前記蓄電池の正電極での電圧であり、前記コントローラは、前記電圧が急激に減少したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続し、あるいは、
前記第１の電気信号は、前記蓄電池の正電極での電流であり、前記コントローラは、前記電流が急激に増加したとき、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続する、
請求項３７に記載の緊急始動方法。
前記スーパーキャパシタの一端は、前記蓄電池の正電極に第１のノーマルーオープンのリレーを介して接続され、前記スーパーキャパシタの他端は、接地され、
前記電池パックの正電極は、前記スーパーキャパシタの非接地端に第３のノーマルーオープンのリレーおよび前記ＤＣ−ＤＣブースタ回路を介して接続され、前記電池パックの負電極は、接地され、前記ＤＣ−ＤＣブースタ回路は、第２のノーマルーオープンのリレーに直列に接続されるとともに、前記第１のリレーに並列に接続され、
前記コントローラは、第２の電気信号を前記スーパーキャパシタから更に受信して、前記スーパーキャパシタに貯蔵された前記エネルギーを前記第２の電気信号に基づいて算出し、前記エネルギーが前記エンジンを始動させるのに不十分であるとき、前記第３のリレーを閉じ、
前記第３のリレーの閉後に、前記コントローラは、前記エネルギーが前記エンジンを始動させるのに十分であり、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記第１のリレーを閉じて、前記第３のリレーを開き、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続し、前記エネルギーがプリセットした時間間隔後に前記エンジンを始動させるのに依然として不十分であるとき、前記第２のリレーを閉じて、前記第３のリレーを開き、
前記第２のリレーの閉後に、前記コントローラは、前記エネルギーが前記エンジンを始動させるのに十分であり、前記第１の電気信号が急激に変化したとき、前記第１のリレーを閉じて、前記第２のリレーを開き、前記スーパーキャパシタおよび前記蓄電池を電気的に接続し、前記エネルギーがプリセットした時間間隔後に前記エンジンを始動させるのに依然として不十分であるとき、指示信号を発信する、
請求項３７または３８に記載の緊急始動方法。