WO2006121005A1

WO2006121005A1 - エンジン始動装置とそれを用いた自動車

Info

Publication number: WO2006121005A1
Application number: PCT/JP2006/309249
Authority: WO
Inventors: Ichiro Aoki; Norio Nakajima; Toshiaki Shimizu; Susumu Nishimoto; Muneyoshi Noda; Hiroyuki Jinbo
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2006-11-16

Abstract

　車両のエンジンを始動させるエンジン始動装置は、電気二重層コンデンサと、充電可能なバッテリと、スタータモータと、蓄電量制御部とを有する。スタータモータは電気二重層コンデンサとバッテリとの少なくともいずれかにより給電される。蓄電量制御部は、車両が休止時の電気二重層コンデンサの蓄電量を車両が稼動時の蓄電量の２４％以上６０％以下に制御する。

Description

明細書

エンジン始動装置とそれを用いた自動車

技術分野

[0001] 本発明はアイドリングストップ機能を有する自動車に最適なエンジン始動装置とそれを用いた自動車に関する。

背景技術

[0002] 近年、地球環境保護の流れを受け、特に自動車の技術革新は顕著に進んで、る。

この技術の一環として既にノ、イブリツ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、再び自動的に再始動させるアイドリングストップ機能を有する自動車が開発され、市販されている。

[0003] 電気二重層コンデンサはこのような技術を支える重要な部品の一つである。電気二重層コンデンサは、従来力用いられているノッテリである鉛蓄電池と併用して使用されるのが一般的である。このような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例えば特開平 11— 122709号公報に提案されている。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モータを駆動してェンジンを始動させることにより、鉛蓄電池の負荷を軽減して長寿命化する技術が例えば特開平 2— 259276号公報に提案されて、る。

[0004] しかしながら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て、る。この状態で休止状態が続くと、電気二重層コンデンサに大きな負担力 Sかかり寿命低下に繋がる。

[0005] また、アイドリングストップ後の再始動には約 12Vの電圧で数十 Aの電流が必要である。そのため、再始動を頻繁に行うと鉛蓄電池に大きな負担がかかり、結果として鉛蓄電池の寿命が大幅に低下する。

発明の開示

[0006] 本発明は電気二重層コンデンサとバッテリの負担を軽減して長寿命化することが可能な、長期信頼性に優れたエンジン始動装置を提供する。本発明による車両のェンジンを始動させるエンジン始動装置は、電気二重層コンデンサと、充電可能なバッテリと、スタータモータと、蓄電量制御部とを有する。スタータモータは電気二重層コンデンサとバッテリとの少なくともいずれかにより給電される。蓄電量制御部は、車両が休止時の電気二重層コンデンサの蓄電量を車両が稼動時の蓄電量の 24%以上 60 %以下に制御する。こ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。この制御により電気二重層コンデンサに加わる負担が軽減される。さらに、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カることがない。そのため、電気二重層コンデンサの負担とバッテリの負担とが軽減され、これらを長寿命化することができる。

図面の簡単な説明

[図 1]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す回路構成図である。

[図 2]図 2は本発明の実施の形態 1によるエンジン始動装置を搭載した自動車の模式図である。

[図 3]図 3はキャパシタバンクを構成する電気二重層コンデンサの蓄電量と容量変化との関係を示すグラフである。

[図 4]図 4は本発明の実施の形態 1によるエンジン始動装置におけるバッテリとキャパシタバンクとを一体ィ匕した状態を示す概念図である。

[図 5]図 5は図 4に示す状態からバッテリとキャパシタバンクとエンジン制御部とを取り外した状態を示す分解斜視図である。

[図 6]図 6は本発明の実施の形態 2によるエンジン始動装置の構成を示す回路構成図である。

[図 7]図 7は図 6に示すエンジン始動装置において、電荷量値でバッテリの劣化を予測する場合の説明図である。

[図 8]図 8は図 6に示すエンジン始動装置において、内部直流抵抗でバッテリの劣化を予測する場合の説明図である。

符号の説明 1 エンジン

2 車載発電機

3 ノッテリ

4 キャパシタバンク（電気二重層コンデンサ)

5 スタータモータ

6 切替スィッチ

7 DC/DCコンノータ

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

12 蓄電量制御部

13 放電部

14 蓄電量測定部

15 電流センサ

16 電圧測定部

17 計時部

18 イグニッションキー

19 ケース

21, 21 A エンジン始動装置

22 ボアイ

23 前輪 (操舵輪）

24 後輪 (駆動輪）

25 ステアリング

26 ェン、ン室発明を実施するための最良の形態

(実施の形態 1)

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す回路構成図である。図 2はこのエンジン始動装置を搭載した自動車の模式図である。

[0010] エンジン 1は、駆動輪である後輪 24を駆動するとともに車載発電機 (以下、発電機） 2を駆動する。操舵輪である前輪 23は、ボディ 22内に設けられたステアリング 25により操作される。前輪 23、後輪 24はボディ 22を支持している。エンジン 1はエンジン始動装置 21により始動される。エンジン始動装置 21は、電気二重層コンデンサ力も構成されたキャパシタバンク 4、バッテリ 3、スタータモータ（以下、モータ） 5、切替スイツチ 6、 DCZDCコンバータ 7、スタータリレー 8、リレー 9、蓄電量制御部 12で構成されている。

[0011] 一般に鉛蓄電池で構成されたバッテリ 3の定格電圧は 14Vである。キャパシタバンク 4は定格電圧 2. 5Vの電気二重層コンデンサを 6個直列接続して 1ユニットとし、このユニットを複数個並列接続して構成されている。モータ 5はバッテリ 3、またはバッテリ 3とキャパシタバンク 4とにより給電される。切替スィッチ 6は通常走行時とエンジン 1 の再始動時とに応じて回路を切り替える。 DCZDCコンバータ 7は発電機 2からの電力の電圧を変換する。スタータリレー 8はモータ 5への給電回路を ONZOFFする。リレー 9はノッテリ 3とスタータリレー 8とを直接つなぐ回路に設けられている。切替スイツチ 6、スタータリレー 8、リレー 9は接点式の切り替え器以外に、電子式のスイッチング回路で構成してもよい。

[0012] 蓄電量制御部 12は、充放電制御部 11、蓄電量測定部 14、放電部 13で構成されている。充放電制御部 11は切替スィッチ 6を切り替えるとともに、蓄電量測定部 14からの情報に基づき放電部 13を制御する。蓄電量測定部 14はキャパシタバンク 4に充電されている蓄電量を測定する。放電部 13は後述するように車両休止時にキャパシタバンク 4を放電させることでキャパシタバンク 4の蓄電量を所定の範囲に調整する。放電部 13は固定抵抗や電子負荷装置、定電流電源などで構成することができる。充放電制御部 11はマイコン等で構成することができる。また、充放電制御部 11、蓄電量測定部 14、放電部 13の二者以上を一体に構成してもよい。さらにエンジン制御部 10と一体に構成してもよい。

[0013] エンジン制御部 10は、エンジン 1の始動、休止を制御する。エンジン制御部 10もマイコン等で構成することができる。イグニッションキー 18はユーザからのエンジン始動指示を受け、エンジン制御部 10に伝える。イグニッションキー 18は回転式のスィッチ等で構成することができる。

[0014] このように構成されたエンジン始動装置 21の動作について、まず、バッテリ 3の電力のみでエンジン 1を始動する通常の場合を説明する。ユーザがイグニッションキー 18 を回すと、その信号がエンジン制御部 10に入力される。エンジン制御部 10はこの信号を受けてリレー 9とスタータリレー 8をそれぞれ ONにする。これによりバッテリ 3から電力が供給されてモータ 5が駆動する。そしてモータ 5によりエンジン 1が回転して始動する。エンジン 1の始動時にモータ 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、 12Vで約 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。通常走行時、発電機 2はエンジン 1の回転に連動して駆動される。また切替スィッチ 6は充放電制御部 11により図中の下方向に接続された状態にされている。そして、エンジン制御部 10はリレー 9を OFFにする。これにより発電機 2からの電力は DC/DCコンバータ 7を介してバッテリ 3に充電されるとともに、キャパシタバンク 4には発電機 2からの電力が直接充電される。

[0016] 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は制動エネルギが発生する。この制動エネルギを回収することが省エネルギの観点力も好ましい。しかしながら制動エネルギの最大電流は 200Aに達し、極めて大きなエネルギである。バッテリ 3 は制動エネルギ全てを充電するだけの能力がない。一方、電気二重層コンデンサは大電流での充電受け入れ性に優れている。このため、制動エネルギのほとんどはキャパシタバンク 4に充電されて回生される。このように、キャパシタバンク 4は通常走行時にエンジン 1の稼動によって発電される電力よりはむしろ、制動エネルギを用いて発電機 2により充電される電力によって主に充電されることが好ま、。

[0017] 次に、自動車が走行していない場合のアイドリングストップと、その後の再始動時の動作について説明する。エンジン制御部 10は、図示しないアクセル、ブレーキ、車速センサ、水温センサ等からの情報を基に、ある一定の条件が整った場合にエンジン 1 を一時的に停止させる。すなわち、エンジン 1をいわゆるアイドリングストップの状態にする。このアイドリングストップ後、エンジン制御部 10は、ユーザがアクセルを踏み込むなどの情報に基づき、エンジン 1を再始動する。すなわち、エンジン制御部 10はリレー 9を OFFにすると共に、充放電制御部 11を介して切替スィッチ 6を図中の上方向に接続した状態にする。これらのスイッチングによりキャパシタバンク 4はバッテリ 3 に直列接続される。この状態でスタータリレー 8が ONにされると、ノッテリ 3にキャパシタバンク 4の電圧が加算された電力がモータ 5に供給される。そしてモータ 5が駆動されることによりエンジン 1が再始動する。

[0018] アイドリングストップは比較的頻繁に行われる。そしてアイドリングストップ後の再始動には 12Vの電圧で数十 Aの電流が必要である。そのため、アイドリングストップはバッテリ 3に大きな負担をかける。しかしながら本実施の形態のように、キャパシタバンク 4が補助しながらアイドリングストップ後の再始動を行うことにより、ノッテリ 3の特性低下を抑制することができる。このように、キャパシタバンク 4が補助しながら始動する動作は、特にアイドリングストップ後の再始動に適用することが好ましい。

[0019] 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、充放電制御部 11 が蓄電量測定部 14からの情報に基づき放電部 13を制御しキャパシタバンク 4を放電させる。そして、充放電制御部 11はキャパシタバンク 4の蓄電量を車両稼動時の蓄電量の 24%以上 60%以下に調整する。

[0020] 蓄電量測定部 14によるキャパシタバンク 4の蓄電量測定方法には種々の方法がある。すなわち、発電機 2ゃバッテリ 3から充電される電気量を測定するとともに、放電部 13による放電電気量やモータ 5に供給される電気量を測定することでキャパシタバンク 4の蓄電量を決定することができる。この場合、蓄電量測定部 14はキャパシタバンク 4から出入りする電気量の積算計として構成される。

[0021] なお、蓄電量測定部 14は車両走行時のキャパシタバンク 4の電圧をモニターし、キャパシタバンク 4の電圧が所定値以上で一定になったときに、充放電制御部 11はキャパシタバンク 4がいわゆるフル充電されたと判断する。充放電制御部 11はこのときの蓄電量を車両稼動時の蓄電量とする。あるいは、車両稼動時にキャパシタバンク 4 の電圧が最大になった時点における蓄電量を、充放電制御部 11は車両稼動時の蓄電量とする。

[0022] あるいは、蓄電量測定部 14はキャパシタバンク 4の電圧を測定するだけでもキャパシタバンク 4の蓄電量を推定することができる。電気二重層コンデンサの電圧は蓄電量と相関し、両者にはほぼ直線的な関係がある。そのため最大使用電圧 (例えば 2. 5V)とその時点における電圧とを比較することにより、キャパシタバンク 4の蓄電量を推定することができる。このような方法は、前述の方法に比べて測定精度はやや低下するが、蓄電量測定部 14を簡易に構成することができる。

[0023] 次に、自動車の休止時のキャパシタバンク 4の蓄電量について説明する。電気二重層コンデンサの長期的な寿命力判断すると、休止時のキャパシタバンク 4の蓄電量はゼロに制御することが望ましい。し力しながら、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に充電を行う必要が生じ、ノッテリ 3に負担が掛かる。このような観点からでは、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、フル充電状態が望ましい。

[0024] 図 3はキャパシタバンク 4を構成する電気二重層コンデンサの蓄電量と、 50°Cにおけるその容量変化との関係を示すグラフである。このグラフは、定格 2. 5Vの電気二重層コンデンサに定電圧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結果を示している。すなわち電圧レベルを変えることによって、電気二重層コンデンサの蓄電量を調整している。電圧値 1. 8Vは蓄電量 72%に相当し、電圧値 0. 6Vは蓄電量 24%に相当する。電圧値 0. 9Vは蓄電量 36%に、電圧値 1. 2Vは蓄電量 4 8%に、電圧値 1. 5Vは蓄電量 60%にそれぞれ相当する。

[0025] 図 3から明らかなように、蓄電量を 24%あるいは 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。すなわち、蓄電量を 36%以下に制御することによって電気二重層コンデンサの劣化を抑制することができる。一方、蓄電量を 48%あるいは 60%に制御した場合には、初期に容量が低下するものの、 5000時間以降はほぼ一定になっている。これに対し、蓄電量を 72%に制御すると 7000時間経過後でも容量が低下し続けている。したがって蓄電量を 60%以下に制御することによってコンデンサの劣化をある程度までに抑えることができる。以上より、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%以上 60%以下の範囲に制御することが好ましぐ 24以上 36%以下の範囲に制御することがより好ましい。

[0026] なお上述のように、電気二重層コンデンサの蓄電量を 36%以下に制御する場合、電気二重層コンデンサの容量はほとんど低下しない。そのため、蓄電量測定部 14をキャパシタバンク 4から出入りする電気量の積算計として構成する場合でも、蓄電量を 36%以下に制御する場合には、車両稼動時の蓄電量として定格値を用いることができる。すなわち、蓄電量測定部 14は車両稼動時の蓄電量を常時更新する必要がなくなり、蓄電量の算出が簡易になる。

[0027] また、キャパシタバンク 4の電圧が最大になった時点における蓄電量を車両稼動時の蓄電量とする場合、充放電制御部 11はこの最大電圧と使用最大電圧とを比較し、休止時の蓄電量を変化させてもよい。例えば電気二重層コンデンサ 1セルあたりの最大電圧が 2. 3Vの場合は車両稼動時の蓄電量の 60%を放電し、最大電圧が 2. OV の場合は車両稼動時の蓄電量の 55%を放電してもよ、。

[0028] 以上のようにエンジン始動装置 21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。これにより、キャパシタバンク 4を構成する電気二重層コンデンサに加わる負担と、ノッテリ 3に加わる負担を同時に軽減して両者を長寿命化する。し力も電気二重層コンデンサがアイドリングストップ後のエンジン再始動に用いられる。これによりバッテリ 3の負担が大きく低減され、アイドリングストップによるバッテリ 3の劣化を低減することができる。

[0029] 次に、エンジン始動装置 21をアイドリングストップ力もの再始動以外に、通常のェンジン始動に適用する場合について説明する。通常のエンジン始動においても初期駆動では、エンジン 1やモータ 5が停止して、る状態力モータ 5を駆動させるために負荷が大きい。そしてエンジン 1が始動するまで、負荷は徐々に低下してゆく。このように初期駆動には大きな電力を必要とする。一方、バッテリ 3が自己放電などによりある程度電圧が低下すると、出力可能な電力は低下する。そのためバッテリ 3の電圧が所定の値以下になるとモータ 5の初期駆動ができなくなる。

[0030] このため、ノッテリ 3の電圧を測定する電圧測定部 16を設けることが好ましい。そしてノッテリ 3の電圧がモータ 5の初期駆動に必要な値以下になった場合に、充放電制御部 11が切替スィッチ 6を切り替えてバッテリ 3からキャパシタバンク 4を充電することが好ましい。このようにして充電されたキャパシタバンク 4からの電力がモータ 5を初期駆動させる。この時、キャパシタバンク 4単独でモータ 5を初期駆動させてもよぐ上述のアイドリングストップ後の再始動と同様に、ノッテリ 3とキャパシタバンク 4とを直列接続した状態で初期駆動させてもょ、。

[0031] キャパシタバンク 4はバッテリ 3に比べ充放電容量は小さいが、大電流で充放電することができる。そのため、ノッテリ 3の電圧が低下した場合でも、あまりバッテリ 3の蓄電量を使わずに同じ電圧まで充電することができる。そしてバッテリ 3に比べて大電流で放電できるため、モータ 5を初期駆動させることができる。

[0032] このように電圧測定部 16を設け、バッテリ 3の電圧に応じて充放電制御部 11が切替スィッチ 6を切り替えることが好ましい。この構成によりエンジン始動装置 21は、バッテリ 3が劣化や異常等の要因でモータ 5を初期駆動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できる。すなわち、エンジン始動装置 21の信頼性がより向上する。

[0033] 次に、ノッテリ 3とキャパシタバンク 4との好まし、配置にっ、て説明する。図 4はバッテリ 3とキャパシタバンク 4とを一体ィ匕した状態を示す概念図である。図 5はその一体化した状態からバッテリ 3とキャパシタバンク 4とエンジン制御部 10とを取り外した状態を示す分解斜視図である。

[0034] 図 4、図 5に示すように、ノッテリ 3とキャパシタバンク 4とは絶縁榭脂など力も構成されたケース 19内に一体に収納されて、ることが好まし、。電気化学素子であるバッテリ 3とキャパシタバンク 4とには大電流が印加されるためにそのままでは室内には設置できない。このような電気化学素子をケース 19に一体に収納することにより、漏電や感電などを一括して防止できるので安全性が高まる。

[0035] なお、このように安全性が高まればバッテリ 3とキャパシタバンク 4とをエンジン室 26 以外の場所に配置することができる。例えば、図 2に示すシートの下などに配置することができる。このように高温環境のエンジン室 26以外の場所にバッテリ 3とキャパシタバンク 4とを配置すれば、さらに長寿命化することができる。

[0036] イグニッションキーを OFFにした状態でも、ノッテリ 3はアクセサリ電源を供給する必要がある。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。この間にエンジン 1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 1を始動するだけの電荷をバッテリ 3に残しておく必要がある。そのため従来のエンジン始動装置では、大型のバッテリを用いる必要がある。

[0037] これに対し、本実施の形態では電圧測定部 16が設けられ、ノッテリ 3の電圧に応じて充放電制御部 11が切替スィッチ 6を切り替える。そのため、上述のように船便による輸出においてバッテリ 3の電圧が低下してもバッテリ 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によりモータ 5の初期駆動を行うことができる

[0038] したがって従来のエンジン始動装置に比べてバッテリ 3を小型化することができる。

これにより生じた余裕スペースを利用することができる。そのためケース 19内にバッテリ 3とキャパシタバンク 4とを一体に構成しても大型にならず、スペースに余裕がないエンジン室 26内にキャパシタバンク 4の取付スペースを確保することができる。さらに上述のように車室などエンジン室 26以外の場所に配置することもできる。

[0039] なお図 4、図 5に示すように、ケース 19内にはエンジン制御部 10も収納することが好ましい。また図示していないが、エンジン制御部 10とともに充放電制御部 11やこれを含む蓄電量制御部 12をケース 19内に収納することが好ましい。あるいは、ェンジン制御部 10の代わりに充放電制御部 11または蓄電量制御部 12をケース 19内に収納してもよい。さらに切替スィッチ 6や DCZDCコンバータ 7をケース 19内に収納してもよい。これらの電装部品の少なくともいずれかをケース 19に収納することにより、省スペースになる。

[0040] (実施の形態 2)

図 6は本発明の実施の形態 2によるエンジン始動装置の構成を示す回路構成図である。本実施の形態によるエンジン始動装置 21Aが実施の形態 1によるエンジン始動装置 21と構成上で異なる点は、計時部 17が設けられている点である。また切替スイッチ 6にバッテリ 3から DC/DCコンバータ 7を経てキャパシタバンク 4に給電するための接点が設けられている。さらにバッテリ 3からの電流を測定する電流センサ 15が設けられている。充放電制御部 11はバッテリ 3の劣化を予測する。これ以外の構成は実施の形態 1と同様である。すなわち、エンジン始動装置 21と同様に、エンジン始動装置 21Aではアイドリングストップからの再始動時に、キャパシタバンク 4がバッテリ 3 に直列接続される。この状態でモータ 5が駆動されエンジン 1が再始動する。そして車両休止時には、キャパシタバンク 4の蓄電量は、稼動時の蓄電量の 24%以上 60 %以下に制御される。これ以外にエンジン始動装置 21Aにおける充放電制御部 11 はバッテリ 3の劣化を予測する。以下、これについて図 6、図 7を用いて説明する。

[0041] 図 7は図 6に示すエンジン始動装置において、電荷量値でバッテリの劣化を予測する場合の説明図である。まず電圧測定部 16がバッテリ 3の電圧を測定する。バッテリ 3の電圧は通常、約 14Vである。次に、充放電制御部 11は、切替スィッチ 6を切り替え、ノッテリ 3から DC/DCコンバータ 7を介してキャパシタバンク 4に定電流（例えば 15A)で充電する。そして充放電制御部 11は計時部 17によりバッテリ 3の端子電圧が VI (例えば 12. OV)になった時間 T1と、低下して V2(例えば 11. OV)になった時間 T2とを測定する。また充放電制御部 11は電流センサ 15によりバッテリ 3からの電流 Iを測定する。そして充放電制御部 11は（式 1)より電荷量値 Cを算出する。このようにして求めた電荷量値 Cが所定の値に対してどのような状態にあるのかを判定することにより、充放電制御部 11はバッテリ 3の劣化を予測する。

[0042] C=I X (T2—T1)Z(V1—V2) · · · (式 1)

バッテリ 3が劣化すると定電流放電した場合に電圧が短時間に低下する。すなわち、電荷量値 Cが小さくなる。このように充放電制御部 11は電荷量値 Cが所定値以下になった場合、ノッテリ 3の劣化が進行していると判断する。この際、ノッテリ 3の温度は電荷量値 Cに影響するので、ノッテリ 3の温度を測定する温度センサをさらに設け、充放電制御部 11はこの温度センサ力の情報を加味してバッテリ 3の劣化を予測することが好ましい。

[0043] 次に、充放電制御部 11がバッテリ 3の劣化を予測する他の方法について図 6、図 8 を用いて説明する。図 8は図 6に示すエンジン始動装置によって内部直流抵抗でバッテリの劣化を予測する場合の説明図であり、図 7の破線部分に相当する。

[0044] まず電圧測定部 16がバッテリ 3の電圧を測定する。次に、充放電制御部 11は、切替スィッチ 6を切り替え、バッテリ 3から DC/DCコンバータ 7を介してキャパシタバンク 4に定電流 (例えば 15A)で充電する。すなわちバッテリ 3を放電させる。この時の放電開始直後の電圧変化力内部直流抵抗を算出する。例えば、放電開始から 0. 5秒後と 2. 0秒後のバッテリ 3の端子電圧を電圧測定部 16が測定する。なお、電圧測定部 16は、放電開始直後にはバッテリ 3の電圧を lmsの精度でスキャンする。

[0045] 充放電制御部 11はこの電圧差 Δνを算出する。電圧測定部 16が Δνを算出してもよい。一方、電流センサ 15はバッテリ 3からの電流 Iを測定する。そして充放電制御部 11は電圧差 Δ Vと電流 Iとから (式 2)により内部直流抵抗 Rを算出する。

[0046] R= ΔνΖΐ· · · (式 2)

このようにして求められた内部直流抵抗 Rが所定の値に対してどのような状態にあるのかを判定することにより、充放電制御部 11はバッテリ 3の劣化を予測する。

[0047] 一般に蓄電池は劣化すると内部直流抵抗 Rが増大する。このように充放電制御部 1 1は内部直流抵抗 Rが所定値以上になった場合、ノッテリ 3の劣化が進行していると判断する。この際、バッテリ 3の温度は内部直流抵抗 Rに影響するので、バッテリ 3の温度を測定する温度センサをさらに設け、充放電制御部 11はこの温度センサからの情報を加味してバッテリ 3の劣化を予測することが好ましい。

[0048] 従来のエンジン始動装置では、主たる電力の供給は鉛蓄電池によって行われる。

そのため、充放電の繰り返しを行うことにより鉛蓄電池の性能が劣化する。そのため、スタータモータを駆動してエンジンを始動させるために必要な電力を鉛蓄電池から取り出せない状態になってしまった場合には、自力でエンジンを始動させることができずユーザは自動車を使用できな、。

[0049] 一方、エンジン始動装置 21Aは、車両休止時にバッテリ 3を放電させてバッテリ 3の状態を把握することにより、その状態に応じた事前の対応が可能になる。すなわち、ノッテリ 3が劣化や異常等の要因で電圧が所定の値以下になり、モータ 5の初期駆動ができないことを充放電制御部 11が判断する。このような場合に、充放電制御部 1 1はバッテリ 3によりキャパシタバンク 4を充電し、充電されたキャパシタバンク 4によりモータ 5の初期駆動を行うことができる。これによつて、自力でエンジン 1を始動ができな、と、う最悪の状態を回避することができる。このようにエンジン始動装置 21Aはェンジン始動装置 21よりさらに高い信頼性を有する。 [0050] なお実施の形態 1と同様に、ノッテリ 3とキャパシタバンク 4や、さらに充放電制御部 11やエンジン制御部 10などをケース 19内に一体に構成してもよい。

[0051] 実施の形態 1、 2ではバッテリ 3として鉛蓄電池を用いた場合を例に説明しているがこれに限定されな、。ニッケル水素蓄電池やリチウムイオン電池など充電可能な電池であればよ!、。またキャパシタバンク 4を構成する電気二重層コンデンサの直列数や並列数も限定されない。最近では自動車の電装系の高電圧化が進んでいる。また車両の規模によって用いられるバッテリ 3の容量も変化する。これに合せて、電気二重層コンデンサの数や容量は適宜変更することができる。またこのようなバッテリ 3、キヤパシタバンク 4の構成の違いに応じて、ノッテリ 3の劣化予測の際の電圧値や電流値等は変更することができる。

産業上の利用可能性

[0052] 本発明によるエンジン始動装置は、ノッテリや電気二重層コンデンサに与える負担を軽減し、これらを長寿命化するという効果を有する。このエンジン始動装置はハイブリツド自動車や、アイドリングストップ機能を有する自動車等に有用である。また自動車以外にスタータなどにも適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 車両のエンジンを始動させるエンジン始動装置であって、

電気二重層コンデンサと、

充電可能なバッテリと、

前記電気二重層コンデンサと前記バッテリとの少なくともいずれかにより給電されるス

At ~々モ' ~

前記車両が休止時の前記電気二重層コンデンサの蓄電量を前記車両が稼動時の蓄電量の 24%以上 60%以下に制御する蓄電量制御部と、を備えた、

エンジン始動装置。

[2] 前記電気二重層コンデンサは主に制動エネルギを用ヽて車載された発電機により充電される、

請求項 1記載のエンジン始動装置。

[3] 前記エンジンのアイドリングストップ後の再始動用である、

請求項 1記載のエンジン始動装置。

[4] 前記バッテリの能力が前記スタータモータの初期駆動に必要な値以下に低下した場合、前記バッテリから前記電気二重層コンデンサを充電する充放電制御部をさらに備えた、

請求項 1記載のエンジン始動装置。

[5] 前記バッテリと前記電気二重層コンデンサとを一体で収納するケースをさらに備えた請求項 1記載のエンジン始動装置。

[6] 前記ケースは前記蓄電量制御部を収納して!/、る、

請求項 5記載のエンジン始動装置。

[7] 前記バッテリの能力が前記スタータモータの初期駆動に必要な値以下に低下した場合、前記バッテリから前記電気二重層コンデンサを充電する充放電制御部をさらに備え、

前記ケースは前記充放電制御部を収納して、る、

請求項 5記載のエンジン始動装置。

[8] 前記車両が休止時に前記バッテリから供給される電流を前記電気二重層コンデンサに充電し、この充電時の特性力前記バッテリの劣化予測を行う充放電制御部をさらに備えた、

請求項 1記載のエンジン始動装置。

[9] 前記バッテリと前記電気二重層コンデンサと前記充放電制御部とを収納するケースをさらに備えた、

請求項 8記載のエンジン始動装置。

[10] 前記蓄電量制御部は、

前記電気二重層コンデンサの蓄電量を測定する蓄電量測定部と、前記電気二重層コンデンサを放電する放電部と、

前記蓄電量測定部の測定結果に基づき、前記放電部を制御して前記電気二重層コンデンサの蓄電量を調整する充放電制御部と、を有する、

請求項 1記載のエンジン始動装置。

[11] 前記蓄電量測定部は前記電気二重層コンデンサから出入りする電気量を積算する、請求項 10記載のエンジン始動装置。

[12] 前記蓄電量測定部は前記電気二重層コンデンサの電圧を測定する、

請求項 10記載のエンジン始動装置。

[13] 前記蓄電量制御部は前記車両が休止時の前記電気二重層コンデンサの蓄電量を、前記車両が稼動時の蓄電量を一定値として、前記一定値の 24%以上 36%以下に制御する、

請求項 1記載のエンジン始動装置。

[14] ボディと、

前記ボディに設けられた請求項 1記載のエンジン始動装置と、

前記エンジン始動装置により始動されるエンジンと、

前記エンジンに駆動され、前記ボディを支持する駆動輪と、

前記ボディに設けられたステアリングと、

前記ステアリングに操作される操舵輪と、を備えた、

自動車。

[15] 前記エンジンの駆動を制御するエンジン制御部をさらに備え、

前記エンジン制御部が前記エンジンをアイドリングストップした後に前記エンジン始動装置が前記エンジンを再始動時する、

請求項 14記載の自動車。

[16] 前記バッテリと前記電気二重層コンデンサと前記エンジン制御部とを一体で収納するケースをさらに備えた、

請求項 15記載の自動車。

[17] 前記バッテリと前記電気二重層コンデンサを一体で収納するケースをさらに備え、前記バッテリと前記電気二重層コンデンサとは、前記ボディにおける前記エンジンを収納するエンジン室とは別の場所に配置された、

請求項 14記載の自動車。