JP2518368B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

車両用電源装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両に搭載され、エンジン始動時にエンジン
スタータの電源となる車両用電源装置に関する。
（従来の技術） 従来から車両にはエンジンのスタータや他の補機類の
電源として鉛蓄電池が搭載され、エンジン始動時にはス
タータに例えば100〜200A程度の大電流を短時間供給
し、この大電力によるスタータトルクによってエンジン
のクランク軸を回転せしめ、エンジンの始動を行ってい
る。
そして、始動時に消費された大電力の充電は、走行中
の車両の発電機（オルタネータ）からの電力により鉛蓄
電池の充電が行われている。
一方、自動車用電源装置の提案として、直流電源に対
し、エンジンスタータとスタータスイッチとの直列回路
と、単一方向性素子とコンデンサとの直列回路とを並列
接続し、該コンデンサの両端を負荷に接続して負荷に電
力を供給する提案が実開昭56−146644号公報に開示され
ている。
（発明が解決しようとする課題） 上述の二次電池として充放電の可能な周知の鉛蓄電池
（バッテリ）は電解液と電極との化学作用により充放電
を行うため、放電時には第６図（ａ）に示す放電特性の
ように短時間内では大電流の放電ができるが、充電に際
しては第６図（ｂ）に示す一例のように、10A以下の電
流を長時間供給して充電が行われるもので、大電流を供
給すると発熱や電極の変形を生じて破損に至るものであ
る。
したがって、走行距離が短く、乗車時間の少ない自動
車ユーザー（一般の通勤用車）や、停車、発進の多いユ
ーザー（宅配車など）の場合では、エンジンの始動回数
が多い割合に乗車時間が少ないため、始動時のバッテリ
の放電電力を補うよう十分に充電できず、いわゆるバッ
テリ上がりを生じてエンジンの始動が不可能になる虞が
ある。
また、上述の後者の自動車用電源装置の提案において
は、電気二重層コンデンサを用いた大容量コンデンサを
電源回路に採用しているが、この大容量コンデンサは負
荷用のものでエンジン始動時にはダイオードによりスタ
ータ回路と切離され、エンジン始動電源として考慮され
ていないものである。
つぎに、車両の設計に際してはバッテリの容量を決定
するファクタとして、エンジン始動性を最重点に考慮す
るので、重量および容積の大きなバッテリが搭載される
が、エンジン始動後はバッテリの容量は小容量で足りる
という問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
り、その目的はエンジンの始動時にスタータに大電流が
供給できるような車両用電源装置を提供することにあ
る。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、蓄電された電荷によりエンジンスタ
ータを駆動する車両用電源装置において、前記バッテリ
により充電される大容量コンデンサと、該大容量コンデ
ンサの電荷を前記主接点を介してエンジンスタータに通
電する通電手段と、エンジンスタータに通電時には前記
バッテリをエンジンスタータ回路から遮断する手段とを
有することを特徴とする車両用電源装置が提供される。
（作用） 本発明では、車両用の電源装置として大容量コンデン
サを取付けて、エンジンの始動時にはこの蓄電された電
荷によりスタータを駆動するので、バッテリ容量が減少
していても容易にスタータが駆動でき、エンジン始動が
容易に行われる。
（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説
明する。
第１図は本発明の実施例を理解するための態様を示す
回路図である。
同図において、１はバッテリであり、鉛蓄電池が車載
されてエンジンを始動するスタータユニット２や、車両
の電気負荷３の電源となるものである。
スタータユニット２は始動時にエンジンに係合してク
ランク軸を回転させるモータ21と、電磁リレー22を有し
ており、該電磁リレー22の主接点22aに接触して回路を
閉じる可動片22bは、Ａコイル22cとＢコイル22dの２種
のコイルの電磁吸引力により駆動されるよう構成されて
いる。そして、モータ21の電圧側端子は主接点22aの一
方とＡコイル22cの一端に、Ａコイル22cの他端はＢコイ
ル22dの一端とスタータユニット２のＣ端子に、主接点2
2aの他方はスタータユニット２のＢ端子にそれぞれ接続
されており、またモータ21の接地側端子とＢコイル22d
の他端はそれぞれ車体に設置されている。なお、23はス
タータスイッチで、バッテリ１の＋端子とスタータユニ
ット２のＣ端子の間に接続され、エンジンの始動に際し
て該スイッチの投入によりスタータユニット２を作動さ
せて、モータ21の駆動力によってエンジンを始動させる
ものである。
４は大容量コンデンサであり、電子装置のメモリのバ
ックアップ電源に使用されている電気二重層コンデンサ
の規模の大きいものを採用したもので、例えば10F〜150
F（ファラッド）程度の静電容量のものであり、該大容
量コンデンサ４の＋端子はスタータユニット２のＢ端
子、すなわちバッテリ１の＋端子側に接続され、−端子
は設地されて、常にバッテリ１によって十分に充電され
ているものである。
なお、５はエンジンにより駆動される周知の発電機
（オルタネータ）であり、発電された電力は直流に変換
されてバッテリ１を充電するものである。
つぎにこのように構成された回路の作動について説明
する。
エンジンの始動に際してスタータスイッチ23を投入す
ると、バッテリ１からの電流はスタータユニット２のＣ
端子を介して電磁リレー22のＡコイル22cからモータ21
に通ずるとともに、Ｃ端子からはＢコイル22dに通じ
て、両コイルの電磁吸引力により可動片22bを吸引して
主接点ａをオンにする。
このため、今までバッテリ１によって十分に充電され
ている大容量コンデンサ４の電荷と、バッテリ１からの
電流がモータ21に流れることになり、両者の大電流がモ
ータ21を起動して、係合されたクランク軸を強力に駆動
し、エンジンを始動させることになる。なお、この際の
起動時の大電流は第２図にその一例を示すように0.5秒
程度のものであり、例えばバッテリ１の蓄電量が減じて
バッテリからの電流ではエンジンの始動が不可能な場合
でも、大容量コンデンサ４の電荷による大電流のため、
強力にモータ21を駆動してエンジン始動ができるもので
ある。
ここでコンデンサの容量について説明すると、通常、
排気量1.5程度のガソリンエンジンの始動時に必要な
スタータの電流は100〜200A程度であり、エンジンを起
動させる時間は最大数秒間で十分である。したがって、
コンデンサの容量はこのような要求を満足させる値が必
要である。
第３図はコンデンサの放電特性の一例であり、一般の
コンデンサの放電式は、次式で表わされ、 ここで、 E0…コンデンサの充電電圧 Ｒ…負荷抵抗 Ｃ…コンデンサ容量 であり、Ｒの負荷抵抗はガソリン車の場合は0.05Ω程度
である。また、前述のように放電の時間は数秒間でよい
ため、Ｒ・Ｃ＝５〜７（sec）とすると、Ｃ100〜150
（Ｆ）となる。
このようにスタータ起動時、数秒間コンデンサの電荷
を放電する場合について計算したが、大電流を必要とす
るのは、〜0.5sec程度であるので、コンデンサの負担を
この時間のみに限定すると、Ｒ・Ｃ＝0.5（sec）となり
Ｃ10（Ｆ）程度でよいことになる。
第４図は上記のような本発明の実施例を理解するため
の態様を踏まえた実施例の構成を示す回路図であり、同
図において第１図と同一の部分については同一の符号を
つけ、その説明は省略する。
第４図において６はリレーであり、バッテリ１の＋端
子と車両の＋回路の間に接続され、常時はリレー６の接
点61が閉じられて、バッテリ１の＋端子と車両の＋回路
とが接続されている。そして、リレー６のコイル62は通
電により接点61を開放するよう作動するもので、スター
タユニット２のＣ端子と、接地との間に接続されてい
る。
このように構成された第４図に示す実施例では前述の
実施例の作動と同様にスタータスイッチ23の投入によ
り、スタータユニット２が動作した大容量コンデンサ４
に充電された電荷によってモータ21が駆動されるが、ス
タータスイッチ２の投入にてリレー６が開き、バッテリ
１の＋端子は車両の＋回路から開放されてバッテリ１の
蓄電量の消耗が保護されることになる。なお、リレー６
の開放により車両の＋回路にバッテリ１から電源が供給
されなくても、リレー６のコイル62と電磁リレー２のＢ
コイル22dには大容量コンデンサ４から電流が供給され
て、両コイルとも吸引作動を保持することになる。
以上本発明を上述の実施例を用いて説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらの
変形を本発明の範囲から排除するものではない。
（発明の効果） 本発明によれば、車両用の電源装置として多量の電荷
を蓄積できる大容量コンデンサを取付けたので、走行距
離が短かく、乗車時間の少ないユーザーの車両や、発
進、停車の多い車両のため、バッテリの蓄電量が常に少
ない場合でも、始動の際には大容量コンデンサの電荷に
よりスタータを駆動してエンジンの始動が可能になる効
果が得られる。
例えば、蓄電量が95％程度放電したバッテリにて約15
0Fのコンデンサを充電するときのデータを第５図に示す
が、ほぼ20秒程度でコンデンサの充電が完了するもので
あり、これにより十分にエンジン始動が可能になる。
また、本発明によれば、大容量コンデンサの付加によ
りエンジン始動時にはバッテリの蓄電量に依存すること
が少なくなるので、車両の設計に際して搭載するバッテ
リ容量を従来より減少させ得るという効果も生ずる。
例えば、ガソリン乗用車の場合、通常25〜30AHの容量
のバッテリが使用されるが、本発明を適用すれば10AH程
度のもので十分となり、つぎにバッテリおよびコンデン
サの寸法・重量例を示す。
27AHの寸法 227×127×187mm重量 9.5 kg 10AH 147×92×138mm 4.5 kg 大容量コンデンサの寸法、重量 150F/16V 120×120×140mm重量 5.5 kg 10F/16V 60×60×40mm 0.65kg
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を理解するための態様を示す回
路図、第２図は起動時のスタータ電流の曲線図、第３図
はコンデンサの放電特性図、第４図は本発明の実施例の
構成を示す回路図、第５図は大容量コンデンサの充電特
性図、第６図はバッテリの放電および充電特性の一例の
曲線図。 １……バッテリ、２……スタータユニット、４……大容
量コンデンサ、６……リレー、21……モータ、22……電
磁リレー、22a……主接点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−3577（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−162973（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−146644（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭61−13748（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】蓄電された電荷によりエンジンスタータを
    駆動する車両用電源装置において、前記バッテリにより
    充電される大容量コンデンサと、該大容量コンデンサの
    電荷を前記主接点を介してエンジンスタータに通電する
    通電手段と、エンジンスタータに通電時には前記バッテ
    リをエンジンスタータ回路から遮断する手段とを有する
    ことを特徴とする車両用電源装置。
  2. 【請求項２】前記大容量コンデンサは電気二重層コンデ
    ンサを用いたことを特徴とする請求項（１）に記載の車
    両用電源装置。
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