(57)【要約】【課題】自動車のエンジン始動を行うエンジン始動装置に関し、バッテリが性能劣化を起こすとエンジン始動ができないという課題を解決し、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。【解決手段】発電機２により充電されるバッテリ３とキャパシタバンク４とを有し、このキャパシタバンク４は主に制動エネルギにより充電され、このキャパシタバンク４にバッテリ３を直列接続してスタータモータ５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、車両休止時にバッテリ３から供給される暗電流の一部をキャパシタバンク４に充電し、この充電時の特性からバッテリ３の劣化予測を行うことにより、バッテリ３の状態を把握して事前に対応が可能になり、自力でエンジン始動不可という最悪の状態を回避することが可能になる。【選択図】図１
2008190323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、車両休止時にバッテリから供給される暗電流の一部を電気二重層コンデンサに充電し、この充電時の特性からバッテリの劣化予測を行うようにしたエンジン始動装置。
【請求項２】
バッテリの能力が所定の値以下に低下してスタータモータの初期駆動ができない場合、バッテリから電気二重層コンデンサを充電し、この充電された電気二重層コンデンサによりスタータモータの初期駆動を行うようにした請求項１に記載のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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）。
【特許文献１】特許第３４００３１９号公報
【特許文献２】特開平２−２５９２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記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ように構成されたものであるため、充放電の繰り返しを行うことにより鉛蓄電池が性能劣化を起こし、スタ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以下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手段がないために自動車が使用できないという大きな課題を有していた。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決し、鉛蓄電池の寿命予測を行うことによって事前に対応し、エンジン始動不可にならないようにすることが可能な、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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、車両休止時にバッテリから供給される暗電流の一部を電気二重層コンデンサに充電し、この充電時の特性からバッテリの劣化予測を行うようにした構成のものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によるエンジン始動装置は、バッテリの状態を把握することによって事前の対応が可能になるため、自力でエンジン始動ができないという最悪の状態を回避することが可能になるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施の形態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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
次に、車両休止時にバッテリ３から供給される暗電流の一部をキャパシタバンク４に充電し、この充電時の特性からバッテリ３の劣化予測を行う方法について図２を用いて説明すると、まずバッテリ３の電圧Ｅを測定する(通常は約１４Ｖを示す)。次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を介してキャパシタバンク４に１５Ａの定電流で放電し、この時のバッテリ３の端子電圧が１２．０Ｖから１１．０Ｖに低下するのに要する時間を測定し、（式１）より電荷量値Ｃ（Ｆ）を算出する。
【００１７】
電荷量値  Ｃ＝Ｉ×（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｖ１−Ｖ２）・・・(式１)
（Ｉ（Ａ）、Ｔ２−Ｔ１（秒）、Ｖ１−Ｖ２（Ｖ））
このようにして求めた電荷量値Ｃ（Ｆ）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、バッテリ３の劣化予測を行うようにしたものである。
【００１８】
図３はバッテリ３の劣化予測の他の方法を示したものであり、まずバッテリ３の電圧Ｅを測定する(通常は約１４Ｖを示す)。次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を介してキャパシタバンク４に１５Ａの定電流で放電し、この時の放電開始から０．５秒後と２．０秒後のバッテリ３の端子電圧を求め、各点を通る接線とＹ軸の交点から内部直流抵抗を測定する（なお、放電開始後の電圧スキャン精度は１ｍｓとし、放電電圧幅は１２〜１１Ｖとする）。
【００１９】
内部直流抵抗＝ΔＶ／１５Ａ（Ω）
このようにして求めた内部直流抵抗（Ω）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、バッテリ３の劣化予測を行うようにしたものである。
【００２０】
このように本実施の形態によるエンジン始動装置は、車両休止時にバッテリ３から供給される暗電流の一部を利用してバッテリ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ため、例えば、バッテリ３が劣化や異常等の要因で電圧が所定の値以下になり、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すれば良いものであり、自力でエンジン始動ができないという最悪の状態を回避し、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。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明によるエンジン始動装置は、バッテリの状態を把握することによって事前の対応が可能になるため、自力でエンジン始動ができないという最悪の状態を回避することが可能にな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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態によるエンジン始動装置の構成を示した回路図
【図２】同バッテリの劣化予測を電荷量値で求める場合の説明図
【図３】同バッテリの劣化予測を内部直流抵抗で求める場合の説明図
【符号の説明】
【００２３】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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