(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ電圧によりキャパシタに電荷を蓄える充電回路と、
負荷に対してバッテリと前記キャパシタとを並列に接続して構成され、充電された前記キャパシタの電圧を前記バッテリ電圧に並列に加えて負荷に印加する放電回路と、
エンジン始動時に前記充電回路から前記放電回路に切り換える回路切り換え手段とを備えるエンジン始動用電源装置であって、
前記充電回路は、前記キャパシタの充電電流を制限する第１の抵抗を前記バッテリに対して前記キャパシタと直列に接続し、且つ前記バッテリ電圧を分圧する第２の抵抗を前記バッテリに対して前記キャパシタと並列に接続して構成され、
前記キャパシタは、エンジン始動時の前記バッテリの電圧降下分を補うだけのキャパシタ電圧を発生できる容量を有し、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との分圧比に応じて充電されることを特徴とするエンジン始動用電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載したエンジン始動用電源装置は、エンジン始動後、所定の停止条件が満たされた時にエンジンを自動停止させ、その後、所定の始動条件が満たされた時にエンジンを自動始動させるエコランシステム搭載車両に使用され、
前記回路切り換え手段は、前記充電回路と前記放電回路とを選択的に切り換えるための切換リレーと、この切換リレーの作動を制御する制御回路とで構成され、その制御回路は、前記エコランシステムによりエンジンを再始動させる際に、前記切換リレーを制御して前記充電回路から前記放電回路に切り換えることを特徴とするエンジン始動用電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載したエンジン始動用電源装置において、
前記制御回路は、前記キャパシタに所定量の電荷が蓄えられるまで、前記エコランシステムによるエンジンの自動停止を禁止することを特徴とするエンジン始動用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリとキャパシタとを併用したエンジン始動用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両のエンジン始動時には、スタータの起動電流が大きいため、バッテリの電圧降下が大となり、スタータの作動に影響を与える（例えば始動時間が長くなる）という問題があった。
また、例えば交差点等で一時停止した時に、エンジンを自動停止させるエコランシステム（アイドルストップシステムとも呼ばれている）を搭載する車両では、エンジンを再始動させる際に、バッテリの電圧降下によって、車両に搭載されている電気機器（例えばナビゲータやオーディオ等のアクセサリ機器）の作動にも影響を与えることがあった。
これに対し、バッテリとは別にスタータ専用の電源（キャパシタ）を確保する、あるいは個々の電気機器に対しそれぞれバックアップ電源（キャパシタ）を設定する等の対応が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、スタータ専用の電源を設けるにしても、個々の電気機器にバックアップ電源を設定するにしても、キャパシタ１個の容量が小さいため、スタータ及び電気機器の定格電圧を確保するためには、複数のキャパシタを接続する必要がある（キャパシタが大型化する）。この場合、接続された個々のキャパシタを均等に充填するために制御回路が複雑になるばかりでなく、コストアップが大きくなるという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、エンジン始動時のバッテリの電圧降下分を小型のキャパシタにて補うことができるエンジン始動用電源装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明は、バッテリ電圧によりキャパシタに電荷を蓄える充電回路と、負荷に対してバッテリと前記キャパシタとを並列に接続して構成され、充電されたキャパシタの電圧をバッテリ電圧に並列に加えて負荷に印加する放電回路と、エンジン始動時に充電回路から放電回路に切り換える回路切り換え手段とを備えるエンジン始動用電源装置であって、充電回路は、キャパシタの充電電流を制限する第１の抵抗をバッテリに対してキャパシタと直列に接続し、且つバッテリ電圧を分圧する第２の抵抗をバッテリに対してキャパシタと並列に接続して構成され、キャパシタは、エンジン始動時のバッテリの電圧降下分を補うだけのキャパシタ電圧を発生できる容量を有し、第１の抵抗と第２の抵抗との分圧比に応じて充電される。
【０００５】
この構成によれば、エンジン始動時にキャパシタ電圧をバッテリ電圧に加えて負荷に印加することにより、バッテリの電圧降下を補うことができる。
また、キャパシタ電圧は、エンジン始動時にバッテリの電圧降下分を補うことができれば良いので、必要以上にキャパシタの容量を大きくしたり、複数のキャパシタを接続する必要がなく、キャパシタの小型化（例えば１個のキャパシタで良い）が可能である。
【０００６】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したエンジン始動用電源装置は、エンジン始動後、所定の停止条件が満たされた時にエンジンを自動停止させ、その後、所定の始動条件が満たされた時にエンジンを自動始動させるエコランシステム搭載車両に使用され、
回路切り換え手段は、充電回路と放電回路とを選択的に切り換えるための切換リレーと、この切換リレーの作動を制御する制御回路とで構成され、その制御回路は、エコランシステムによりエンジンを再始動させる際に、切換リレーを制御して充電回路から放電回路に切り換えることを特徴とする。
【０００７】
（請求項３の発明）
請求項２に記載したエンジン始動用電源装置において、
制御回路は、キャパシタに所定量の電荷が蓄えられるまで、エコランシステムによるエンジンの自動停止を禁止する。
キャパシタに所定の電荷が蓄えられていない状態でエコランシステムを機能させると、エンジンを再始動させる時に、バッテリの電圧降下分をキャパシタ電圧によって補うことができない。そこで、エンジン始動時にバッテリの電圧降下分を補うために必要な電荷がキャパシタに蓄えられるまでは、エコランシステムによるエンジンの自動停止を禁止することで、スタータの作動あるいは電気機器の作動に対するバッテリの電圧降下による影響を防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１はエンジン始動用電源装置の回路構成図である。
本システムは、例えば交差点や渋滞等で一時停止した時に、エンジンを自動停止させるエコランシステムを有する車両に搭載されるもので、エンジンを一時停止した後、再始動する時にバッテリ１の電圧降下分を補う補助電源用の第１のキャパシタ２と第２のキャパシタ３、及びエコランシステムを制御するＥＣＵ４を備えている。
【０００９】
第１のキャパシタ２は、スタータ５を起動する際に使用されるもので、バッテリ１により第１のキャパシタ２を充電するための第１の充電回路と、第１のキャパシタ２に蓄えられた電荷によって得られるキャパシタ電圧をバッテリ電圧に加えてスタータ５に印加する第１の放電回路に設けられている。
第２のキャパシタ３は、電気機器６（例えばナビゲータやオーディオ等のアクセサリ機器）の作動を維持するための補助電源として使用されるもので、バッテリ１により第２のキャパシタ３を充電するための第２の充電回路と、第２のキャパシタ３に蓄えられた電荷によって得られるキャパシタ電圧をバッテリ電圧に加えて電気機器６に印加する第２の放電回路に設けられている。
【００１０】
第１の充電回路は、第１のキャパシタ２の充電電流を制限するための抵抗７をバッテリ１に対して第１のキャパシタ２と直列に接続し、且つバッテリ電圧を分圧するための抵抗８をバッテリ１に対して第１のキャパシタ２と並列に接続して構成され、抵抗７と抵抗８との分圧比に応じて第１のキャパシタ２を充電する。
第１の放電回路は、スタータ５に対してバッテリ１と第１のキャパシタ２とを並列に接続して構成され、スタータ５に具備される電磁スイッチ９のモータ接点１０がＯＮ、及び第１の切換リレー１１がＯＮする（リレーコイル１１ａに通電してリレースイッチ１１ｂをＯＮ端子１１ｄに投入する）ことにより閉成される。
【００１１】
第２の充電回路は、第２のキャパシタ３の充電電流を制限するための抵抗１２をバッテリ１に対して第２のキャパシタ３と直列に接続し、且つバッテリ電圧を分圧するための抵抗１３をバッテリ１に対して第２のキャパシタ３と並列に接続して構成され、抵抗１２と抵抗１３との分圧比に応じて第２のキャパシタ３を充電する。
第２の放電回路は、電気機器６に対してバッテリ１と第２のキャパシタ３とを直列に接続して構成され、第２の切換リレー１４をONする（リレーコイル１４ａに通電してリレースイッチ１４ｂをON端子１４ｃに投入する）ことにより閉成される。
【００１２】
なお、第１の充電回路及び第２の充電回路は、第１のキャパシタ２及び第２のキャパシタ３に蓄えられる電荷が、エンジン始動時にバッテリ１の電圧降下分を補うことができる値となる様に、それぞれの分圧比が設定されている。
【００１３】
次に、本実施例の作動を説明する。
第１のキャパシタ２が充電されていない状態では、ユーザの手動操作によりＩＧキー１５がＳＴ位置１５ａに投入されると、スタータリレー１６のコイル１６ａが通電されてリレースイッチ１６ｂが閉じることにより、電磁スイッチ９に内蔵された励磁コイル９ａが通電されてモータ接点１０がＯＮする。この時、第１の切換リレー１１がＯＮの場合、バッテリ電圧のみがスタータ５に印加されて、フィールドコイル５ａ及びアーマチャコイル５ｂに通電される。
【００１４】
一方、第１のキャパシタ２に必要な電荷が蓄えられた状態で、第１の切換リレー１１がＯＮの場合は、バッテリ電圧に第１のキャパシタ電圧が並列に加えられてスタータ５に印加される。但し、ユーザがＩＧキー１５を手動操作してＳＴ位置１５ａに投入する場合は、未だ第１のキャパシタ２に必要な電荷が蓄えられていないため、通常はＥＣＵ４により第１の切換リレー１１がＯＦＦ（リレーコイル１１ａへの通電を停止して、リレースイッチ１１ｂをＯＦＦ端子１１ｃに投入する）されている。この第１の切換リレー１１がＯＦＦされている時は、バッテリ１に対して第１のキャパシタ２の充電回路が形成され、抵抗７と抵抗８との分圧比に応じて第１のキャパシタ２が充電される。
【００１５】
また、IGキー１５がST位置１５ａに投入された後、電気機器６のスイッチ１７をONすると、第２の切換リレー１４がOFF の場合（リレースイッチ１４ｂがOFF 端子１４ｄに投入されている状態）に、バッテリ電圧のみが電気機器６に印加され、バッテリ１から逆流防止用のダイオード１８を通って電気機器６に通電される。
【００１６】
一方、第２の切換リレー１４がONの場合は、バッテリ電圧に第２のキャパシタ電圧が加えられて電気機器６に印加される。但し、ユーザがIGキー１５を手動操作してST位置１５ａに投入する場合は、未だ第２のキャパシタ３に必要な電荷が蓄えられていないため、通常はＥＣＵ４により第２の切換リレー１４がOFF されている。この第２の切換リレー１４がOFF されている時は、バッテリ１に対して第２のキャパシタ３が電気機器６と並列に接続されて第２の充電回路が形成され、抵抗１２と抵抗１３との分圧比に応じて第２のキャパシタ３が充電される。
【００１７】
続いて、エコランシステムによりエンジンを一時停止した後、再始動させる時の制御手順を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
Step10…エンジンを再始動させるための始動開始信号を検出する。
Step11…スタータリレー１６をONする。
Step12…第１の切換リレー１１をONする。これにより、第１の充電回路から第１の放電回路に切り換えられる。
Step13…第２の切換リレー１４をONする。これにより、第２の充電回路から第２の放電回路に切り換える。
Step14…電磁スイッチ９をONする。
【００１８】
Ｓｔｅｐ１５…スタータ５に通電する。ここでは、バッテリ電圧に第１のキャパシタ電圧が並列に加わってスタータ５に印加される。
Ｓｔｅｐ１６…第１の切換リレー１１及び第２の切換リレー１４をＯＦＦするための通電停止信号を検出する。
Ｓｔｅｐ１７…スタータ５の回転がエンジンに伝達されてエンジンが始動する。
Ｓｔｅｐ１８…スタータリレー１６をＯＦＦする。
Ｓｔｅｐ１９…第１の切換リレー１１をＯＦＦする。これにより、第１の放電回路から第１の充電回路に切り換えられる。
Ｓｔｅｐ２０…第２の切換リレー１４をＯＦＦする。これにより、第２の放電回路から第２の充電回路に切り換えられる。
【００１９】
（第１実施例の効果）
上述した本システムによれば、エンジン始動時に第１のキャパシタ電圧をバッテリ電圧に並列に加えてスタータ５及び電気機器６に印加するので、スタータ５の作動あるいは電気機器６の作動に対するバッテリ１の電圧降下による影響を防止できる。
【００２０】
また、第１のキャパシタ電圧及び第２のキャパシタ電圧は、エンジン始動時にバッテリ１の電圧降下分を補うことができれば良いので、第１のキャパシタ２及び第２のキャパシタ３の容量を必要以上に大きくしたり、複数のキャパシタを接続する必要がない。その結果、第１のキャパシタ２及び第２のキャパシタ３を小型化（本実施例ではそれぞれ１個のキャパシタで良い）でき、制御も容易であるため、大幅なコストダウンが可能である。
【００２１】
（第２実施例）
図３はキャパシタ電圧に基づいてエンジンの自動停止を許可するか否かを判定するためのフローチャートである。
本実施例は、第１のキャパシタ２に必要な電荷が蓄えられていない時は、エコランシステムによるエンジンの自動停止を禁止するものである。
具体的な制御方法を図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００２２】
Step100 …エンジン自動停止条件が成立したか否かを判定する。
このエンジン自動停止条件として、例えば以下の項目が適用される。
▲１▼車速が０km/hである。
▲２▼ブレーキペダルが踏まれている。
▲３▼ギヤがニュートラルである。
ここでは、上記▲１▼〜▲３▼の項目が全て満たされた時に、エンジン自動停止条件が成立したものと判断してStep110 へ進む。エンジン自動停止条件が成立していない時は、Step130 へ進む。
【００２３】
Step110 …第１のキャパシタ電圧が所定値以上か否かを判定する。
ここでは、第１のキャパシタ電圧が、エンジン始動時のバッテリ１（図１参照）の電圧降下分を補うことができるか否かを判定している。この判定結果がYES の時はStep120 へ進み、判定結果がNOの時はStep130 へ進む。
Step120 …エンジンを自動停止させる。
Step130 …エンジンの自動停止を禁止する。
【００２４】
（第２実施例の効果）
第１実施例に記載したエコランシステムは、車両が交差点や渋滞などで一旦停止した時にエンジンを自動停止させ、その後、始動条件が成立した時にスタータを起動してエンジンを再始動させるシステムである。この場合、エンジン再始動時に始動時間が長くなると、当車両の運転者がいらいらするだけでなく、他の車両（運転者）にも迷惑が掛かるため、出来る限り速やかに再始動することが望まれる。
【００２５】
これに対し、本実施例では、第１のキャパシタ電圧が所定値以上の時だけエンジン自動停止を許可しているので、エンジンの再始動時にバッテリ１の電圧降下分を第１のキャパシタ電圧が補うことができる。その結果、エンジンの再始動時にバッテリ１の電圧降下によって始動時間が長くなることを防止でき、速やかなエンジン始動が可能となる。
また、第１のキャパシタ電圧が、エンジンの再始動時にバッテリ１の電圧降下分を補うことができない時は、エンジンの自動停止を禁止することにより、上記のような問題（再始動時に始動時間が長くなる）を回避できる。
【００２６】
本実施例では、第１のキャパシタ電圧に基づいてエンジンの自動停止を許可するか否かを判定しているが、第２のキャパシタ電圧に基づいてエンジンの自動停止を許可するか否かを判定しても良い。この場合、第２のキャパシタ電圧が所定値以上の時だけエンジン自動停止を許可するので、エンジンの再始動時にバッテリ１の電圧降下による電気機器６への影響を排除できる。
【００２７】
また、第１のキャパシタ電圧と第２のキャパシタ電圧の両方が共に所定値以上の時だけエンジンの自動停止を許可し、少なくともどちらか一方のキャパシタ電圧が所定値に満たない時は、エンジンの自動停止を禁止するように構成しても良い。この場合、第１のキャパシタ電圧の判定値（所定値）と第２のキャパシタ電圧の判定値（所定値）は、必ずしも同じ値である必要はなく、それぞれの負荷（スタータ５、電気機器６）に応じて異なる値を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン始動用電源装置の回路構成図である。
【図２】エンジン始動時の制御手順を示すフローチャートである（第１実施例）。
【図３】キャパシタ電圧に基づいてエンジンの自動停止を許可するか否かを判定するためのフローチャートである（第２実施例）。
【符号の説明】
１  バッテリ
２  第１のキャパシタ
３  第２のキャパシタ
４  ＥＣＵ（制御回路）
５  スタータ（負荷）
６  電気機器
７  第１のキャパシタの充電電流を制限する抵抗（第１の抵抗）
８  バッテリ電圧を分圧する抵抗（第２の抵抗）
１１  第１の切換リレー
１２  第２のキャパシタの充電電流を制限する抵抗
１３  バッテリ電圧を分圧する抵抗
１４  第２の切換リレー
１５  ＩＧキー
【図１】
0004016417.tif 000002
【図２】
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【図３】
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