(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車やバイクの従来のバッテリーを小型化すると共に、燃費を改善する。更に従来のバッテリー寿命を延ばす。【解決手段】エンジン始動用の二次バッテリーを走行時にはＥＤＬＣと発電機の電力のみで走行し、電圧降下などには、バッテリーとＥＤＬＣが並列状態で動作するように制御するバッテリーのコントロール装置を提供する。これにより従来のバッテリーは殆どエンジン始動時にしか機能しない為、寿命も大幅に伸びる。【効果】ＥＤＬＣの充放電の効率と高出力によってオルタネーターの無駄な発電や負荷を軽減し燃費を良くすると共に従来の自動車用バッテリーと比べて効率の良いバッテリーを提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
従来の自動車・バイク等の車両用二次電池であるバッテリーの数百分の一の蓄電容量の小容量ＥＤＬＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）とバッテリーを切替えるリレー部を持ち、エンジン始動後は、小容量のＥＤＬＣ単体を主電池として走行を可能にするバッテリー制御装置。
【請求項２】
バッテリーとＥＤＬＣのマイナス側をリレーで制御する事により従来の自動車やバイク等のプラス側の基本配線に一切の変更を加えず、後付けを可能とするＥＤＬＣとバッテリーの切替え制御装置。
【請求項３】
既存の充電制御する機能を持った車両において、バッテリーからＥＤＬＣに置き換えられた走行状態でも誤動作を回避できるように、ＥＤＬＣの電流と電圧の監視を行い電力が不足するとＥＤＬＣから従来のバッテリーへ切替を行い、既存の充電制御機能を有する車両の誤動作を回避すると共に従来の充電制御機能を有する車両であっても大きな改造を加えないで、常にＥＤＬＣ電圧を保ち走行できるバッテリー制御装置。
【請求項４】
既存の充電制御する機能を持った車両において、バッテリーからＥＤＬＣに置き換えられた走行状態でも誤動作を回避できるようにする為、車体側からセンシングタイプオルタネーターに発せられるコントロール信号を置き換える制御機能を有し、走行に必要な電力をＥＤＬＣで維持可能にするバッテリー制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は自動車やバイクなどの車両用バッテリーである二次電池と小容量ＥＤＬＣの制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  特許公開平５−３４４６６２にもあるように、一般に新品のバッテリーでもバッテリーの容量が実容量の８０％以上になると、ガッシングが生じるため、充電効率が徐々に低下するという特性を有している為、従来の車両用二次電池では充電効率が悪いのは明らかである。【０００３】  従って無駄なオルタネーターの発電は負荷を生むばかりでなく燃費に悪影響を与える。【０００４】  特許公開２００３−５２１３１のような先行技術の車両では、電力要求が過大となりオルタネーターへの負荷が増え燃費の悪化を招く事を回避するために、アイドリング、加速、一定走行、減速時、バッテリー温度、バッテリーの充電量などの状態を判断してオルタネーターへ信号を送り制御する機能等を有する車両がある。【０００５】  しかし、この方法では、加速中のオルタネーターへの負荷は一時的に減少させられるが、車両の走行状況でバッテリーに流出入する電流の積算値を算出し、この電流積算値が０となるように発電機の発電電圧を決定するだけであり、積算と実充電量に異差が生じる場合がある。【０００６】  理論的積算値を０にするだけでは、入出力に伴う電力量は相対的には同じであり、たとえ加速時の発電機の負荷を減らすことができたとしても、充電モードに移行した時の電力量の積が同じであれば、結局は発電機の負荷となってしまう。【０００７】  従って、減速時などの発電機への動力エネルギー回生を利用して過大に電力を補うだけでは、バッテリー側の充電効率が悪ければ過大な充電は、ガッシングなどの充電ロスも重なりオルタネーターの負荷が増え燃費を悪くしてしまう。【０００８】  これらのバッテリー負荷に対する欠点を克服する為には、より応答性が良い高効率なバッテリーが求められているが、現状の二次電池では常に化学反応が伴いガッシングなどの充電ロスは避けられない。【０００９】  これに対し、近年実用化されたＥＤＬＣは、ガッシングなどもなく非常に効率が良いが大容量なものを造るにはコストと大きさが課題となり、未だに自動車用のメインバッテリーとして実用化には至らないでいる。【００１０】  従来から自動車用やバイクのバッテリーと小容量ＥＤＬＣを並列にして、平滑回路を構成し燃費改善、始動制の向上を目的とした製品が存在するが、自動車用バッテリーである二次電池は放電密度は大きいが、電圧及び入出力に限界があり、ＥＤＬＣは入出力が早く瞬間的大電流の放電特性には優れているが放電密度が小さいという欠点が相互に存在する。【００１１】  又、ＥＤＬＣだけで大きな蓄電量を得るには大型になりコストも高くなるという欠点があり、単に並列に構成するだけでは、バッテリーとの間に電圧のフローが働いてしまうためにＥＤＬＣ本来の効率も落ちてしまうなど折角のＥＤＬＣの特徴である出力の大きさがあまり発揮されない。【００１２】  従来からＥＤＬＣでエンジンを始動するという発想はあったが、単に始動できるだけでは長期間の停車の際の車載電子機器などの待機電流をまかなう為には容量が不足し、ＥＤＬＣモジュールの分圧回路等でも電力が失われるために巨大な容量を要し市販自動車のような電流の入出力が大きなものを小容量のＥＤＬＣだけで実走行させようという発明はこれまでに実施されていない。
【特許文献１】  特許公開２００３−５２１３１
【特許文献２】  特許公開平５−３４４６６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】  本発明は、従来の車両用二次電池であるバッテリーとＥＤＬＣの優れた点を効率的に働かせる為の発明であり、より応答性の良い長寿命で充電ロスの少ない自動車用電源を提供し燃費の改善を目的とする。【００１４】  近年の車両の電子機器、電装品類は、多くの電力を必要とし、走行中に様々な電圧降下の影響を受ける。【００１５】  特に現在の自動車では、瞬間的にはオートエアコンやパワーアシスト、ＡＢＳ、ＥＰＳなどで１Ｋｗから数Ｋｗ程度の電力要求量が瞬間的に発生し、現状の自動車ではどうしても電力の安定供給が難しくなってきている。【００１６】  またオルタネーターへの負荷が大きくなる為に燃費が悪化する。【００１７】  その為に応答性のより速い高出力なバッテリーが要求されており、ＥＤＬＣのような高速充放電ができる蓄電体が注目されつつあるが、ＥＤＬＣは充放電の入出力は従来のバッテリーなどの二次電池を遥かに上回りガッシングなどの化学反応もなく効率が良いが、蓄電量はまだ自動車バッテリーよりもかなり小さく、消費電流の大きなセルモーターを駆動し、且つ駐車中に消費される待機電流を長期間まかなう為には大型化せざる得ないという欠点があり、特に自動車バッテリーとして使用するにはコストが合わないのが現状である。【００１８】  走行中の電力はオルタネーターとバッテリーから供給されるが、大電力が不足した場合において、従来のバッテリーでは電装品類から電力要求を受けた際に、その応答性と出力はＥＤＬＣのほうが格段に優れている。【００１９】  近年では、燃費改善とバッテリーの蓄電量を一定に保つ為に、走行状態に応じて充電制御を行う機能を有する車両が一般化しつつあるが、これまでＥＤＬＣを走行用のメインバッテリーとして使用しようという考えが従来にはなかった為に、単にＥＤＬＣを既存のバッテリーと置き換えただけでは、その特性が異なる為に先行技術の充電制御機能を持つ車両などではエンストなどの誤動作を惹き起こしてしまう。【００２０】  本発明では自動車やバイクの電力問題を解決する為に小容量のＥＤＬＣで走行できる手段を提供し、電装品の応答を良くすると共に安定した電力とオルタネーターの無駄な発電や負荷を減らし、既にバッテリーの充電制御機能を有する車両においても大掛かりな改造を加えることなく、後付けの装置でもＥＤＬＣでの走行を可能にし、電装品のレスポンスと燃費を改善することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】  コントロール部１により電圧と電流を監視して相互のバッテリーをリレー部２で切り替えるように制御する。【００２２】  エンジン始動時は、車両の二次電池であるバッテリー３とＥＤＬＣ４が並列状態でエンジン始動できる。【００２３】  走行中は所定電圧を超えるとＥＤＬＣ単体に切り替えて走行し、電装品などの電力要求によりＥＤＬＣの電圧が低下した場合は、二次電池のバッテリーと並列状態になり走行できると共に、バッテリーにも充電されエンジンの始動電圧を確保をできる。【００２４】  概ね５０Ｆ−２００Ｆ程度のＥＤＬＣにおいては、殆どの乗用車やバイクにおいてＥＤＬＣ単体でもエンジンが始動可能であるが、長期間の停車に置ける待機電流の損失をまかなうことは不可能であるので、あくまで従来のバッテリーとの併用を基本としている。【００２５】  これらのバッテリーと小容量ＥＤＬＣの相互の切替えを、電圧と電流を監視するコントロールユニット部で制御して機械式もしくは電子式のリレーで切替えるようにできる。【００２６】  アイドリング、加速、一定走行、減速時などの走行状態に応じた充電制御機能を有する車両であっても、従来の車両に改造を加えずともＥＤＬＣ側にも電圧と電流の監視機能を持つので、相互にバッテリーとＥＤＬＣの電圧を一定に保つようにできるようになると共に、充電制御信号線６を介して既存の車両の充電制御信号を置き換えることも可能である。【００２７】  従来の二次電池を使用する自動車やバイクへ基本的な配線を変更せずに容易に後付けする事を可能にするため、マイナス側だけをリレーで制御することで、プラス側のイグニッションやセルモーターなどの配線変更が一切なく、取り付けも容易にできる装置を提供する。
【発明の効果】
【００２８】  エンジン始動時には、小容量ＥＤＬＣとバッテリーを並列でエンジンを始動するのでバッテリーへの負担が軽くなると共に、オルタネーターの発電が始まり所定の電圧に上昇した時点で完全にＥＤＬＣに切替えるので走行中はバッテリーが過充電されることがなく寿命が延びる。【００２９】  走行中はＥＤＬＣの高速充放電と高出力な特性が活かされることによりオルタネーターの負荷が減り燃費が良くなると共に各部の電装品の応答性が良くなる。【００３０】  又、自動車やバイクのマイナス側だけをリレーで制御することで、取り付けも容易になる構造とした為、短時間での装着が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】  リレーコントロール部１により電圧と電流を監視して少容量ＥＤＬＣとバッテリーをリレー部２でマイナス側で切り替えるように制御する。【００３２】  概ね５０−２００Ｆ程度の小容量なＥＤＬＣでも、半日程度の短期間の駐車であればＥＤＬＣ単体でも自動車やバイクのエンジンが始動可能である。【００３３】  小型バイクなどでは駐車後１週間程度ならばエンジンが始動可能であるが駐車中の待機電流により電力が失われるのでバッテリーと小容量ＥＤＬＣを並列状態でエンジンを始動し、走行中は所定の電圧を判定し小容量ＥＤＬＣに切り替える。【００３４】  電装品などの電力要求によりＥＤＬＣの電圧が低下した場合は、バッテリーと並列になるように働くのでバッテリーにも充電され、エンジンの始動電圧を一定に保つことができる。【００３５】  これらのバッテリーの相互の切替えは、電圧と電流を監視して機械式もしくは電子式のリレーで切替る事ができる。【００３６】  図２は本発明の制御のフローチャートである。【００３７】  走行中は電圧の状態によりＥＤＬＣ単体もしくは、バッテリーとＥＤＬＣが並列で接続される。
【実施例１】
【００３８】  耐圧１５Ｖの３２Ｆ、１１６Ｆの２種のＥＤＬＣを用意し、バッテリーは３９Ａｈの物を用意した。【００３９】  排気量３３００ｃｃ、２４０ＰＳ、充電制御機能を持たないバッテリーセンシングタイプのオルタネーターの普通乗用車に搭載し、オートクルーズにて時速８０ｋｍ／ｈの速度で走行し燃料を比較した結果、従来のバッテリ単体の走行では１２．７５ｋｍ／Ｌであったが小容量ＥＤＬＣ単体に切り替えて走行できる本装置では、３２Ｆで１４．９５ｋｍ／ｌ、燃費１７．２％向上、１１６Ｆで１５．６３ｋｍ／ｌ、燃費２２．５％向上、となりいずれの場合のおいても確実に燃費が良くなることが認められた。【００４０】  走行中の電圧も従来のバッテリーよりも電圧が高く１４Ｖ以上を長時間維持できるという結果が得られ、エアコン始動時などであっても従来の自動車用バッテリーより電圧降下が小さく抑えられることが認められた他、ＨＩＤヘッドランプなどの電圧の昇圧時間が短縮され点灯が素早くなる事が認められた。【００４１】  本試験では、気圧と気温の影響を考慮し夜間３時間以内に３度の測定を完了した。
【実施例２】
【００４２】  耐圧１７．５Ｖ、３４ＦのＥＤＬＣを用意し、自動車用バッテリーは７４Ａｈの物を用意した。【００４３】  排気量２５００ｃｃ、車体重量２０８０Ｋｇ、１８６ＰＳ、充電制御機能を有するオルタネーターセンシングタイプのミニバンに搭載し、オートクルーズ車で先導してＧＰＳでも速度を監視し時速１００ｋｍ／ｈの速度で走行し消費燃料を比較した結果、従来のバッテリ単体の走行では９．１７６ｋｍ／ｌであったがＥＤＬＣ単体で走行できる本装置では、９．７３ｋｍ／ｌとなり、６％の燃費向上が認められた。【００４４】  本試験では、気圧と気温の影響を考慮し夜間２時間以内に２度の測定を完了した。
【実施例３】
【００４５】  耐圧１５．０Ｖ、１１６ＦのＥＤＬＣを用意し、自動車用バッテリーは３９Ａｈの物を用意した。【００４６】  排気量２４００ｃｃ、車体重量１４００Ｋｇ、１６７ＰＳ、充電制御機能を有するオルタネーターセンシングタイプの普通乗用車に搭載し、オートクルーズ車で先導してＧＰＳでも速度を監視し時速８０ｋｍ／ｈの速度で走行し消費燃料を比較した結果、従来のバッテリ単体の走行では１７．２０ｋｍ／ｌであったがＥＤＬＣ単体で走行できる本装置では、１８．２５ｋｍ／ｌとなり、６％の燃費向上が認められた。【００４７】  本試験では、気圧と気温の影響を考慮し夜間２時間以内に２度の測定を完了した。
【実施例４】
【００４８】  実施例１から３の車両において、オルタネーターの電流を測定した結果、概ね電流が１／４〜１／２程度に減少した。【００４９】  アイドリング状態と走行状態において、共に消費される電力量は同じでも、オルタネーターとＥＤＬＣの特性の相乗効果により電圧の立ち上がりが速くなり、電流もガッシングなどの無駄な発電負荷がなくなるため、実発電量がより少なくとも、従来と同じように走行する事ができた。【００５０】  これらの事から、ＥＤＬＣは無駄な発電ロスを大きく減らす作用があることがが認められる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】  本発明は、自動車やバイク等のエンジン始動用バッテリーを従来のものよりも小型化することができ軽量化できると共に通常走行時のバッテリーへ依存度が減りバッテリーそのものの寿命を延ばすことができる。【００５２】  走行時にメインバッテリーとして働く小容量ＥＤＬＣは従来のバッテリーよりは容量は少ないが短時間の出力が二次電池よりも各段に優れ、ガッシングなどの充電ロスもなく、オルタネーターとＥＤＬＣだけでも電装品類の応答性が改善され、電圧も安定し発電効率も向上しオルタネーターの負荷が減り燃費も良くなる。【００５３】  ＥＤＬＣは長寿命であり、１０年程度の耐久性があり省資源になるばかりでなく、燃費などの経済性などにも大きく寄与する。【００５４】  自動車のプラス側配線の変更をせずに取り付けられる構造である為、イグニッションやセルモーターの配線変更が不要であり、マイナス側だけでリレー回路を構成するので既存の自動車やバイクへ後付けでも容易に設置可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】  構成図
【図２】  制御フローチャート
【符号の説明】
【００５６】  １  コントロール部
２  リレー部
３  従来の自動車・バイク用などのバッテリー（二次電池）
４  小容量ＥＤＬＣ
５  オルタネーター
６  オルタネーター充電コントロール信号線
【図１】
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【図２】
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