(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン始動装置であって、
エンジンの機械駆動系に接続される発電機およびスタータと、
前記発電機により充電されるバッテリと、
前記スタータと前記バッテリ間に接続される電気二重層コンデンサと、
双方向コンバータであるＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは入力端子と出力端子を有し、
前記入力端子は、前記バッテリと前記電気二重層コンデンサとの接続部に接続され、
前記出力端子は、前記スタータと前記電気二重層コンデンサの接続部に接続される、エンジン始動装置。
【請求項２】
前記スタータと前記バッテリ間に接続されるダイオードをさらに有し、前記ダイオードと前記電気二重層コンデンサが並列に接続される、請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続される制御部をさらに有し、前記制御部は前記スタータへの印加電圧が一定となるよう、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記電気二重層コンデンサへ充電する電圧を制御する、請求項１または２のいずれか一項に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記バッテリの電圧、前記バッテリの内部直流抵抗、前記電気二重層コンデンサの内部直流抵抗から選ばれる少なくとも一の検出値から電圧降下を算出し、前記電気二重層コンデンサの充電電圧を決定する、請求項３に記載のエンジン始動装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記スタータが作動したときの印加電圧が一定となるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記電気二重層コンデンサへ充電する電圧を制御する、請求項３に記載のエンジン始動装置。
【請求項６】
前記バッテリまたは前記電気二重層コンデンサの内部直列抵抗を検出するための電流検出手段と電圧検出手段をさらに有する、請求項４に記載のエンジン始動装置。
【請求項７】
前記バッテリの内部直列抵抗または前記電気二重層コンデンサの内部直列抵抗は、
電圧検出手段により検出される、前記バッテリの電圧値または前記電気二重層コンデンサの電圧値と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの定電流駆動時の電流値によって求められる、
請求項４に記載のエンジン始動装置。
【請求項８】
前記スタータの作動に伴う前記スタータの電圧を検出し、前記検出電圧に基づいて前記電気二重層コンデンサの充電電圧が決定される、請求項５に記載のエンジン始動装置。
【請求項９】
前記双方向コンバータはエンジンの運転終了時に、前記電気二重層コンデンサの電荷を前記バッテリ側に供給することが出来る、請求項１記載のエンジン始動装置。
【請求項１０】
初期のエンジンの始動時に前記バッテリ電圧が所定電圧よりも低い場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、初期の前記エンジン始動の前に前記電気二重層コンデンサを充電することが出来る、請求項２に記載のエンジン始動装置。
【請求項１１】
初期のエンジンの始動に失敗した場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、次の前記エンジン始動の前に、前記電気二重層コンデンサを充電することが出来る、ことを特徴とする請求項２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】
本発明はエンジンの機械駆動系に接続されたスタータに電力を供給しエンジンを始動させるエンジン始動装置に関し、特に１４Ｖ系の一般構成の車両などの単一バッテリを用いた車両におけるアイドリングストップ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】
アイドリングストップ機能を備える車両としては様々な方式があり、例えば定格電圧が３６Ｖのバッテリと１２Ｖのバッテリを併用する４２Ｖ系車両などもあるがシステムコストが高い。
【０００４】
このためシステムコストを低く抑えるために定格１２Ｖのバッテリを用いる１４Ｖ系の従来車両のように単一バッテリを用いた車両でのアイドリングストップが検討されている。
【０００５】
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る。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る。日本特許第３４００３１９号公報には、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記載されている。
【０００６】
また、日本特許公開公報平２−２５９２７６号には、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ことにより、鉛蓄電池の負荷が軽減され、長寿命化が図られるということが記載されている。
【０００７】
しかしながら上記従来のエンジン始動装置では、スタータを駆動するために必要な大電流の回路を構成するバッテリと電気二重層コンデンサの直列、並列回路の切り替えをリレーによって行う。そのため、スタータに印加される電圧はほぼバッテリ電圧の２倍の電圧となり、バッテリの電圧変化分の２倍変化する。
【０００８】
しかもバッテリや電気二重層コンデンサは周囲温度や使用環境によって内部抵抗が大幅に変化する。このためスタータに印加される電圧は状況に応じて大幅に変化してしまい安定した始動性が損なわれる。
【０００９】
さらに電気二重層コンデンサを並列に接続する際には短絡電流が流れるので電気二重層コンデンサやリレーの信頼性に影響を及ぼす。
【００１０】
また定格電圧１２Ｖのバッテリを用いた１４Ｖ系の従来車両でのアイドリングストップにおいて、交差点などで停車中にアイドリングストップした場合には、このアイドリングストップ期間中は当然のことながらエンジン停止により発電機からの電力供給が得られない。その結果、オーディオ機器やナビゲーション機器などの車載機器が消費する電力はバッテリから持ち出されることとなり、アイドリングストップ期間と車載機器の消費電力に依存してバッテリ電圧は低下する。
【００１１】
アイドリングストップを行わない従来車では、バッテリは発電機により絶えず満充電状態である。それに対してアイドリングストップ車においては、上記の通りバッテリ電圧が満充電状態であるとは限らないため、バッテリ電圧が変化した状態でエンジンの再始動を行わなければならない場合が発生する。
【発明の開示】
【００１２】
本発明はこのような従来の課題を同時に解決するものである。すなわち、バッテリの電圧が変化した場合においてもスタータに安定した電圧を印加させることにより、安定したエンジン始動を実現することを一つの目的とする。併せて、従来のバッテリ電圧よりも高い電圧をスタータに印加して、スタータモータのトルクを向上させエンジンの始動性を高めたり、バッテリの電圧低下をある程度許容できることにより、アイドリングストップ期間を延ばすことを他の目的としている。また大電流を取扱うリレーはその信頼性が課題となるためリレーを用いないシステムとすることにより信頼性を向上させることが可能となる。上記の目的を同時に達成することで高信頼エンジン始動装置を提供することが出来る。
【００１３】
本発明のエンジン始動装置は、エンジンの機械駆動系に接続された発電機と、発電機により充電されるバッテリと、スタータと、スタータとバッテリ間に接続される電気二重層コンデンサと、双方向コンバータであるＤＣ／ＤＣコンバータを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子はバッテリと電気二重層コンデンサに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子はスタータと電気二重層コンデンサに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータは、電気二重層コンデンサの充電電圧を任意の電圧に設定することが出来る。
【００１４】
本発明によるエンジン始動装置は、バッテリの電圧に電気二重層コンデンサの充電電圧が足し合わされてスタータへ印加されるので、従来のバッテリ電圧のみの場合よりも高い電圧とすることができて、スタータの始動トルクを高めることとなるので、エンジンの始動性が向上する。また電気二重層コンデンサはスタータ電流による電圧低下に基づいて充電電圧を調整するため、エンジン始動性を安定にすることがきる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図５を用いて、具体的に説明する。
【００１６】
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す回路図である。図１において、エンジンの機械駆動系に接続されるスタータ１は、スタータモータ２とスタータリレー３で構成される。発電機７はエンジンの機械駆動系に接続される。バッテリ４は定格１２Ｖの鉛蓄電池である。スタータ１とバッテリ４との間には電気二重層コンデンサ５が接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力端子は発電機７とバッテリ４の接続部に接続され、出力端子はスタータ１と電気二重層コンデンサ５の接続部に接続される。
【００１７】
このように構成された本実施の形態１によるエンジン始動装置において、エンジンの始動について説明する。
【００１８】
エンジンの初期始動前に、バッテリ４を入力源としたＤＣ／ＤＣコンバータ６が動作を開始し、電気二重層コンデンサ５を充電する。電気二重層コンデンサ５が所定の電圧に達した後、スタータリレー３がオンし、バッテリ４の電圧と電気二重層コンデンサ５の電圧との足し合わされた電圧がスタータモータ２に印加されてエンジンが始動する。
【００１９】
アイドリングストップ後の再始動時にはスタータリレー３がオンし、バッテリ４の電圧と電気二重層コンデンサ５の電圧との足し合わされた電圧がスタータモータ２に印加されてエンジンが始動する。つまり、従来のような、バッテリ４だけの場合よりも高い電圧をスタータモータ２に印加することによりエンジンの始動時間が短縮され始動性が向上される。これによりスムーズな発進が可能となる。
【００２０】
電気二重層コンデンサ５の電荷はスタータモータ２の駆動による放電により電圧低下するが、ＤＣ／ＤＣコンバータ６により再充電される。この再充電を一定速走行時や制動時に行うことにより回生電力を有効活用することが可能となる。
【００２１】
スタータモータ２の始動には、数百アンペアという大電流が１秒くらいの短時間に流れるが、ＤＣ／ＤＣコンバータ６は十倍以上の時間をかけて充電すればよく、数十アンペアの出力を得るもので十分である。これによってエンジン始動装置を小型化することが可能である。
【００２２】
図２はスタータモータを作動させた場合の一般的なスタータに流れる電流とバッテリ電圧の変化を示す特性図である。
【００２３】
図２からもわかるようにスタータ起動時は数百アンペアの大電流が急峻に流れ込み、この電流によってバッテリの電圧は低下する。このバッテリの電圧低下はバッテリの内部直流抵抗によって生じるものである。
【００２４】
バッテリの内部直流抵抗が環境温度やバッテリの使用環境によって変化することは一般的に知られている。この内部直流抵抗の増加によって電圧低下が大きくなると、スタータモータの回転数が増加するまでに時間を要することとなり、最悪の状況ではエンジン始動に支障をきたす結果となる。
【００２５】
また、アイドリングストップ中においてエンジンは停止状態であるので、発電機７も動作しておらず車載補機が消費する電力はバッテリ４からの放電となる。この放電に伴ってバッテリ４の電圧が低下するため、エンジン始動時のバッテリ電圧はさらに低下する。ここで、車載補機は、エンジンの状態にかかわらず常に作動する必要がある機器である。例えば、エアコン、カーオーディオ機器やナビゲーション機器が含まれる。
【００２６】
アイドリングストップ後のエンジン再始動において、始動時間が変化することは運転者への不快感ともなるため安定した始動時間が望まれる。また好ましくは始動に要する時間は早いほど良い。
【００２７】
本実施の形態のエンジン始動装置は、スタータ１にバッテリ４と電気二重層コンデンサ５の足し合わされた電圧を印加することが可能である。加えて、電気二重層コンデンサ５の電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６によって任意に設定することが可能となるので、電気二重層コンデンサ５の電圧を調整することでスタータ１へ印加する電圧を安定化することが可能となる。
【００２８】
また、前述のようにアイドリングストップ中において、車載補機が消費する電力によりバッテリ４の電圧低下が発生した場合においても、この電圧低下分を電気二重層コンデンサ５の充電電圧として重畳することによりスタータ１への印加電圧を一定にすることが可能であり、エンジン始動が安定化される。さらに、このエンジン始動の安定化によりアイドリングストップの持続時間を向上することも可能である。
【００２９】
図３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第２の回路図であり、図１と同一部分には同一の番号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００３０】
図３において、電流検出手段８は、バッテリ４の電流を検出する。電圧検出手段９は、バッテリ４の電圧を検出する。これら電流検出手段８および電圧検出手段９は制御部１１へ接続される。なお、電流検出手段８として、例えば、ホールＩＣを用いることが出来る。また、抵抗器と信号増幅器（オペアンプ）を用いて電圧を検出することも出来る。さらに、サンプルホールド回路とＡＤコンバータを組み合わせて電流を検出することも出来る。一方、電圧検出手段９としては、例えば制御部１１に電圧検出回路を設け、検出する箇所から配線を引出して電圧検出回路に接続して電圧を検出することが出来る。
【００３１】
バッテリ４から電流が引かれた場合の電圧の変化を計測することにより、例えばバッテリ４の内部直流抵抗を求めることが可能であり、これを制御部１１において実行する。また、制御部１１はＤＣ／ＤＣコンバータ６へ接続されており、バッテリ４の内部直流抵抗からスタータ起動時の電圧降下を算出し、算出された電圧低下値に基づいて、電気二重層コンデンサ５の充電電圧を調整するものである。
【００３２】
例えば、電流検出手段８と電圧検出手段９により求められたバッテリ４の内部抵抗が１０ミリオームであった場合、スタータ電流の３００アンペアによるバッテリ４の電圧低下は３Ｖとなる。そこで電気二重層コンデンサ５への充電電圧を３Ｖとすれば、電気二重層コンデンサ５の電圧降下を無視した、場合スタータ１の始動時に印加される電圧をほぼ１２Ｖとすることが可能である。
【００３３】
また、スタータ１の定格電圧をＶｓとした場合、まずバッテリ４の電圧（Ｖbat）から、スタータ電流とバッテリ４の内部直流抵抗による電圧降下分(Ｖｄ)を差し引きした電圧を、スタータ１の定格電圧Ｖｓから差し引いて電圧Ｖｃを求める。次に、電気二重層コンデンサを電圧Ｖｃで充電することにより、スタータ１への印加電圧を定格電圧範囲内の最大とすることができる。なお、電圧Ｖｉの算出式を式１に示す。
【００３４】
Ｖｃ＝{Ｖｓ−（Ｖbatt−Ｖｄ）｝  （式１）
このようにしてスタータ１の定格電圧範囲内で最大電圧印加すればスタータ１の始動トルクを高めることが可能となるのでエンジンの始動性を高めることができる。
【００３５】
図４は本発明の実施の形態によるエンジン始動装置の構成を示す第３の回路図であり、図１と同一部分には同一の番号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００３６】
図４においては電流検出手段８、電圧検出手段９を電気二重層コンデンサ５の接続端子に接続したものである。
【００３７】
電気二重層コンデンサ５においてもバッテリ４と同様であり、内部直流抵抗が存在し、環境温度や使用環境によって変化する。そこで同様に内部直流抵抗を求めることが可能である。
【００３８】
電気二重層コンデンサ５の内部直流抵抗とスタータ１の電流による電圧降下分もバッテリと同様に考慮すればより高い電圧をスタータに印加できるものである。
【００３９】
図５は本発明の実施の形態によるエンジン始動装置の構成を示す第４の回路図であり、図１と同一部分には同一の番号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００４０】
図５は、電圧検出手段９をスタータ１の接続端子に接続した例を示す。
【００４１】
スタータ１の端子電圧を直接測定して検出することによりバッテリ４、電気二重層コンデンサ５および配線の総合の直流抵抗を求めることも可能であり、これによって電気二重層コンデンサ５の電圧を調整する。
【００４２】
例えば、再始動した際の電圧降下を測定しておき、次回の再始動時の電気二重層コンデンサ５への充電電圧を決定するデータとして用いることも可能である。
【００４３】
本実施の形態では個別に検出部を設けた例を示したが、これらは複合して検出することも可能である。
【００４４】
また、発電機７を止めた状態でＤＣ／ＤＣコンバータ６を定電流駆動させることにより電流検出手段を省略してバッテリ４、電気二重層コンデンサ５の内部直流抵抗を求めることも可能であり、この場合、低コスト化を達成できる。
【００４５】
さらに本実施の形態１によるエンジン始動装置は、ライトの消し忘れなど車載補機の電力消費や車両の長期不使用による暗電流放電によってバッテリ４の充電状態（ＳＴＡＴＥ  ＯＦ  ＣＨＡＲＧＥ、ＳＯＣ）が低下してエンジン始動が出来ないような場合においてもエンジンを始動させることが可能である。すなわち、バッテリ４のエネルギを一旦電気二重層コンデンサ５に充電し、この電圧をバッテリ電圧に加算した電圧をスタータ１に印加することが出来るのでエンジン始動が可能となる。バッテリ１のＳＯＣにも依存するが、通常のバッテリ１のみの車両と比較すればＳＯＣ低下時のエンジン始動性を向上させることが可能となる。
【００４６】
（実施の形態２）
以下、図６，７を用いて、本発明の実施の形態２について説明する。
【００４７】
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図である。なお、図１と同一部分には同一の番号を付与して詳細な説明は省略する。
【００４８】
図６において、ダイオード１０は電気二重層コンデンサ５と並列に接続されている。なお、ダイオード１０のカソードには電気二重層コンデンサ５の正極が接続される。
【００４９】
このように構成された本実施の形態２によるエンジン始動装置において、エンジンの始動について説明する。
【００５０】
初期のエンジン始動時は電気二重層コンデンサ５が未充電あるいは充電量が不足しているような状態である。この状態でスタータリレー３がオンされるとバッテリ４の電圧がダイオード１０を介してスタータモータ２に印加され電流が供給される。これにより電気二重層コンデンサ５へ逆バイアスが印加されることを防止することが可能である。
【００５１】
このダイオード１０を介する動作により、実施の形態１とは異なり初期の電気二重層コンデンサ５への充電時間を要することなくエンジンの始動が可能である。これにより初期の始動時間を速くできるのである。
【００５２】
エンジン始動後は発電機７が動作してバッテリ４への充電が開始される。またこの時ＤＣ／ＤＣコンバータ６が動作を開始し、電気二重層コンデンサ５が充電される。電気二重層コンデンサ５が所定の電圧に達した場合は動作を停止する。
【００５３】
アイドリングストップ後の再始動時以降は実施の形態１と同様の動作を行いその効果も同様である。
【００５４】
さらに、本実施の形態２によるエンジン始動装置は、ライトの消し忘れなど車載補機での電力消費や車両の長期不使用による暗電流放電によってバッテリ４の充電状態（ＳＯＣ）が低下を検出した場合に、エンジン始動性を向上させることが出来る。すなわち、エンジンの始動時の前記バッテリ電圧が所定電圧よりも低いことを検出すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ６によって電気二重層コンデンサ５を充電することでエンジン始動性を向上させることが出来る。
【００５５】
また、一旦エンジン始動を試みて失敗した場合にも、エンジン始動性を向上させることが出来る。この場合には、次にスタータ１を始動させる前に、ＤＣ／ＤＣコンバータ６によって電気二重層コンデンサ５を充電することでエンジン始動性を向上させることが可能となる。
【００５６】
図７はＤＣ／ＤＣコンバータ６をより具体的に示す回路図であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の一例として反転型チョッパー回路を示す。ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、第２のダイオード１２、チョークコイル１３、スイッチング素子１４、および制御回路１５から構成される。スイッチング素子１４は、制御回路１５によってオンオフする。スイッチング素子１４がオンの時にはチョークコイル１３にエネルギが蓄積され、スイッチング素子１４がオフの時にはチョークコイル１３に蓄えたエネルギは第２のダイオード１２を介して出力する。
【００５７】
チョークコイル１３の電流が連続の場合、電気二重層コンデンサ５の電圧Ｖｃはスイッチング素子１４のオン時間をＴｏｎ、オフ時間をＴｏｆｆ、バッテリ４の電圧をＶｂとすると式２で表される。
【００５８】
Ｖｃ＝Ｔｏｎ×Ｖｂ／Ｔｏｆｆ・・・（式２）
このようにスイッチング素子１４のオンオフ時間をコントロールすることにより電気二重層コンデンサ５の電圧Ｖｃを制御できる。
【００５９】
実施の形態２で説明する回路の場合、電気二重層コンデンサ５が未充電状態でのエンジン始動を行うとチョークコイル１３、第２のダイオード１２を始動電流が流れるパスも存在する。しかしながら前述のようにスタータモータ２には数百アンペアの電流が流れるため直流抵抗が数ミリオーム存在すると数ボルトの電圧降下を発生することや、チョークコイル１３がスタータモータ２に流れる急峻な電流を阻止する作用となるのでスタータ１の始動にも悪影響を及ぼす。このためダイオード１０はスタータモータ２に供給する大電流をバイパスさせ電圧降下を小さくするためにも重要となる。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の一例として反転型チョッパー回路を用いて説明したが、この回路に限定するものではなく、昇圧型コンバータや絶縁型コンバータなどのコンバータも適用可能である。
【００６０】
（実施の形態３）
以下、図８，９を用いて、本発明の実施の形態３について説明する。
【００６１】
本実施の形態３は、上記実施の形態１および２で説明したＤＣ／ＤＣコンバータ６を双方向型にした点が異なるものであり、これ以外の構成は実施の形態１、２と同様であるために同一部分には同一の番号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００６２】
図８は本発明の実施の形態３によるエンジン始動装置の構成を示す回路図であり、実施の形態２とは異なる点はＤＣ／ＤＣコンバータ６の回路構成が双方向型であることである。従って、実施の形態２と同様の動作が可能であるので、エンジン始動性の向上を得ることができる。
【００６３】
さらに、本実施の形態３においては、双方向型のＤＣ／ＤＣコンバータ６１とすることで、以下の特長が得られる。
【００６４】
図８には双方向型コンバータの一例として同期整流方式の反転型チョッパー回路を示す。スイッチング素子１４と第２のスイッチング素子１６は直列接続されており、制御回路１５により所定のデッドタイムを設けて交互にオンオフするよう制御される。
【００６５】
入出力電圧の関係式は反転型チョッパー回路と同じであるが、第２のスイッチング素子１６を加えたことにより電力を双方向に供給することが可能となる。
【００６６】
一方、図９は電気二重層コンデンサ５の充電電圧による容量の低下、いわゆる寿命劣化の関係を示すものであり、定格２．５Ｖの電気二重層コンデンサ５に、１．８Ｖ（７２％）〜０．６Ｖ（２４％）の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ものである。蓄電量を０．６Ｖ（２４％）と０．９Ｖ（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が、蓄電量を１．２Ｖ（４８％）に制御した場合においては７０００時間後に約６％の容量低下が現れており、電気二重層コンデンサ５は極力放電した状態とすることが信頼性上有効であることがわかる。
【００６７】
そこで、本実施の形態３のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１を双方向型とすることで、運転終了時など電気二重層コンデンサ５の電荷をＤＣ／ＤＣコンバータ６１の双方向性を用いてバッテリ４側に回生（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）することにより電気二重層コンデンサ５の信頼性を向上するとともに省エネを達成できる。
【００６８】
また、単方向のコンバータでは一旦電気二重層コンデンサ５に充電した電荷を抜くことは出来ないが双方向コンバータでは充電と放電が可能である。
【００６９】
バッテリ４の電圧低下時に電気二重層コンデンサ５を充電した後にバッテリ４の電圧が復帰したような場合、単方向のコンバータでは電気二重層コンデンサ５の電圧を低下させることが出来ないが双方向コンバータであれば電圧を低下する方向に制御することが可能である。
【００７０】
なお、ここでは反転型チョッパー回路を一例としたが、この回路に限定するものではなく、昇圧型コンバータや絶縁型コンバータなどの双方向コンバータでも適用可能である。
【００７１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ６を双方向型とすることにより、さらに以下の動作が可能となる。すなわち、自動車を停止させる際に発生する制動エネルギを回生するシステムにおいて、バッテリ４の充電量を上回る回生電力が発生した場合、この回生電力を一旦ＤＣ／ＤＣコンバータ６で電気二重層コンデンサ５に充電しておき、その後バッテリ４へ回生させることが可能となる。
【００７２】
なお、本発明のエンジン始動装置は１４Ｖ系の車両としたが単電源の車両システムであれば良くトラックなどの倍電圧車両でも同様に適応可能である。
【００７３】
また、エンジンの始動負荷が大きいディーゼルエンジンの場合、スタータ１に印加する電圧を高めることが出来るので、バッテリ４を小型化できるなどの利点が得られる。
【００７４】
以上説明したように、通常、単一バッテリシステム車両でのアイドリングストップ時においては、アイドリングストップ期間中に発生する電力消費によりバッテリ電圧が変動するが、本発明によるエンジン始動装置は、このような場合においてもエンジンの始動性を安定化することが可能である。
【００７５】
また、本発明によるエンジン始動装置は、初期のエンジン始動のように電気二重層コンデンサが未充電の場合や、エンジン始動が頻繁に行われ電気二重層コンデンサの充電量が不足している場合には、ダイオードを介してバッテリから直接スタータへ電流を供給できため従来どおりの始動が可能である。また、一定時間を走行した後のアイドリングストップ後のエンジン再始動についてはバッテリ電圧と電気二重層コンデンサ電圧の足し合わされた電圧をスタータに印加できるのでエンジンの再始動性を高めることができる。さらにスタータへ大電流を供給する回路上には新たなリレー回路を配置することなく実現できるので信頼性に優れる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明によるエンジン始動装置は、エンジンの始動性の向上、アイドリングストップ期間の延長、および高信頼性を同時に達成できるので、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。さらに、本発明のエンジン始動装置は従来の１４Ｖ系車両に容易に搭載が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】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図
【図２】本発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のスタータモータを作動させた場合の一般的なスタータに流れる電流とバッテリ電圧の変化を示す特性図
【図３】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第２の回路図
【図４】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第３の回路図
【図５】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第４の回路図
【図６】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図
【図７】本発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のＤＣ／ＤＣコンバータの詳細回路図
【図８】本発明の実施の形態３によるエンジン始動装置の構成を示す回路図
【図９】本発明の実施の形態３によるエンジン始動装置の電気二重層コンデンサの充電電圧による容量低下を示す特性図
【符号の説明】
【００７８】
１    スタータ
２    スタータモータ
３    スタータリレー
４    バッテリ
５    電気二重層コンデンサ
６，６１    ＤＣ／ＤＣコンバータ
７    発電機
８    電流検出手段
９    電圧検出手段
１０    ダイオード
１１    制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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