JP2014051979A - 自動車のジャンプスタート方法、および自動車のジャンプスタート装置 - Google Patents

自動車のジャンプスタート方法、および自動車のジャンプスタート装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 信頼性の高い緊急対応手段である自動車のジャンプスタート方法および自動車のジャンプスタート装置を提供する。
【解決手段】 自動車の始動過程でのバッテリ電圧曲線上で基準電圧(Q)を設定するステップと、自動車のバッテリ(10)の電圧と前記基準電圧(Q)とを比較するステップと、前記バッテリの電圧が前記基準電圧より低いと判定した場合、外部電源(50)から前記自動車バッテリ(10)に外部電流(I2)を短時間供給し、前記外部電流(I2)と前記自動車バッテリ(10)の電流(I1)との和である総電流(I)を得るステップと、自動車のスタータモータ(20)に前記総電流(I)を供給するステップと、を含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車のジャンプスタート方法、および自動車のジャンプスタート装置に関する。
従来、バッテリが上がった場合、外部の電源(他の自動車のバッテリ)により自動車を始動する必要がある。これを自動車のジャンプスタートという。故障した自動車が始動されると、発電機が切れたバッテリに充電する。このとき、外部の電源を外すことができる。
アメリカ特許第6791464号明細書
しかしながら、夜間や遠隔地でバッテリが上がった場合、別の自動車を見つけることは困難である。この時、自動車修理工場に連絡することができる。しかしながら、緊急連絡のサービスが使用できない場合があります。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い緊急対応手段である自動車のジャンプスタート方法および自動車のジャンプスタート装置を提供することにある。
本発明による自動車のジャンプスタート方法は、自動車の始動過程でのバッテリ電圧曲線上で基準電圧(Q)を設定するステップと、自動車のバッテリ(10)の電圧と前記基準電圧(Q)とを比較するステップと、前記バッテリの電圧が前記基準電圧より低いと判定した場合、外部電源(50)から前記自動車バッテリ(10)に外部電流(I2)を短時間供給し、前記外部電流(I2)と前記自動車バッテリ(10)の電流(I1)との和である総電流(I)を得るステップと、自動車のスタータモータ(20)に前記総電流(I)を供給するステップと、を含む。
本発明による自動車のジャンプスタート装置は、スタータモータ(20)および当該スタータモータに接続されているバッテリ(10)を備える自動車をジャンプスタートする装置であって、制御ユニット(30)、外部電源(50)、およびスイッチ(35)を備える。制御ユニット(30)はバッテリに接続されている。スイッチ(35)は制御ユニットに制御され、外部電源とバッテリとの間に設けられている。制御ユニットは、バッテリの電圧とを基準電圧とを比較し、バッテリの電圧が基準電圧より小さい場合、スイッチをオンにし、外部電源が外部電流(I2)をバッテリに供給し、バッテリの電流(I1)と外部電流とが合流して総電流(I)となり、総電流が自動車のスタータモータに供給される。
本発明の第1実施形態による自動車のジャンプスタート方法を示す模式図。 本発明の第1実施形態による自動車のジャンプスタート装置を示す模式図。 本発明の第2実施形態による自動車のジャンプスタート装置を示す模式図。 本発明の第3実施形態による自動車のジャンプスタート装置を示す模式図。 本発明の第4実施形態による自動車のジャンプスタート装置を示す模式図。 本発明の第5実施形態による自動車のジャンプスタート装置を示す模式図。 本発明の第6実施形態による自動車のジャンプスタート装置を示す模式図。 本発明による自動車のバッテリ電圧曲線を示す特性図。
本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図5に示すように、図5は、自動車が始動している動作中、時間に対するバッテリ10の両端電圧を示すグラフである。曲線は、始動する前から起動する時のバッテリ10の両端電圧を示す。バッテリ電圧は、点P2と点P3の間で急激に下降するのは、スタータモータの作動で起きた大きな初期電流によるものである。前記点P2は、起動操作を開始する前のバッテリの電圧を表す。前記点P3は、起動操作時に測定された最小電圧を表す。オルタネータまたはジェネレータがバッテリに再充電電流を提供する時、曲線の点P4区間は、エンジンのクランキング時スタータモータ(starter motor)20の動作を表す。点P5は、エンジンが始動後、増加された電圧を示す。本発明による基準電圧Qは、自動車のバッテリの仕様、製造業者、及び性能を参照することにより、点P2と点P5との間で選ばれる。更に、基準電圧Qは、バッテリ10の電圧が少なくとも基準電圧Qと等しい場合に、このバッテリが自動車を始動させる可能性になるため、選択される。基準電圧Qと等しくない場合に、ジャンプスタートやその他の援助はおそらく必要になります。本発明では、スタータモータ(starter motor)20に電力を追加できる方法を提供して、それによって、自動車のエンジンを始動できる。
図1は、本発明の第1実施形態に関わる自動車のジャンプスタート方法を示すフローチャートである。前記の方法は、下記のステップを含む。
ステップ1:基準電圧Qは、制御ユニット30によって設定される。
ステップ2:自動車のバッテリ10の電圧値が、前記基準電圧Qより小さいかどうかを判定する。前記基準電圧Q値より小さいと判定されたら、次のステップ3に進む。そうでなければ、フローチャートはステップ1に戻る。
ステップ3:スイッチ35(以下でさらに説明する)は、自動的に(すなわち、ON)閉じられて、外部電源をバッテリに接続する。
ステップ4:外部電源は、外部電流I2をバッテリに提供する。
ステップ5:自動車のバッテリに追加された外部電流I2と電流I1とが合わせて、総電流I(すなわち、I=I1+I2)となる。
ステップ6:総電流Iが自動車のスタータモータ(starter motor)20に提供され、故障した自動車が正常に起動される。
あらかじめ、ここに説明して、自動車のバッテリが作動できない時、元の自動車のバッテリが完全に使用できないことではなくて、モータを起動する電流が足りないけれど、まだ電気エネルギを有して、ただ少しの電流が欠けます。適する時間で瞬間をつけて同時に小さいアンペール或いは足りるアンペールの電流を加えるならば、自動車の元のバッテリの電流と合併した後に、簡単にモータを作動できて、順調に自動車を動かす目的を達する。
図2を参照して、図2は、本発明による好ましい第1実施形態に関わる自動車のジャンプスタート装置を示す概要図である。以下に詳細に説明する。
バッテリ10は、従来のスイッチ33を介して、スタータモータ(starter motor)20に接続されている。制御ユニット30は、第二デジタル変換器(A/D)37を介して、前記バッテリ10に接続されていて、それにより、バッテリ10の電圧を測定することができる。前記制御ユニット30は、スイッチ35の動作を制御するため、並列に外部電源50を前記バッテリ10に接続することができる。入出力装置(例えば、可聴および光デバイス、ビデオ・ディスプレイ、または電圧または電流値表示)31を提供でき、しかも電気的に前記制御ユニット30に接続されていて、それは、たとえば、外部電源と関連コンポーネントのとの状態を表示することができる。
前記制御ユニット30は、基準電圧Qを設定することができ、故障した自動車のバッテリ10の出力電圧が基準電圧Q(例えば、図5である点P2と点P5)より低いかどうかを判定し、前記基準電圧Qは、第二デジタル変換器(A/D)37を使用し、サンプリングを使ってデジタル形式で連続量(即ち、バッテリ10の電圧)を離散時間表現に変換する。すなわち、制御ユニット30は、正常の始動時、バッテリ10の電圧を監視することができる。それは、有効的に図5に示すようなデータを生成して、点P2と点P5との間で基準電圧Qが選ばれる。より一般的に、点P2と点P3との間で基準電圧Qが選ばれる。第一デジタル変換器(A/D)34は、外部電源50の電圧を監視するために設けることができる。
好ましくは、制御ユニット30は、電子制御ユニットであって、それは、以下でさらに詳述する。
前記外部電源50は、携帯電話、ラップトップコンピュータ、タブレットパソコン、スパートフォンと他タイプの携帯電子デバイス等の一つ以上のセルとして実装される。実験は、これらの関連デバイスにある小さな電池が、実際に自動車をするための補助電源として、短時間に追加の電流を提供することができることを示している。あるいは、専用の外部電源アセンブリ(図示せず)は、直列及び/又は並列に接続された複数のセルである。
故障した自動車のバッテリ10の出力電圧が前記基準電圧Qより低いと判定された時、スイッチ35は、自動的に前記制御ユニット30によって閉じられて(ON)、前記外部電源50をバッテリ10に接続させる。自動車の起動回路33が、作動された時、前記外部電源50は、外部電流I2を自動車のバッテリ10に供給する。バッテリ10からの電流I1と外部電流I2とが合わせて総電流(即ち、I=I1+I2)となる。この総電流Iは、自動車のスタータモータ(starter motor)20に供給され、故障した自動車が正常に起動することができる。
好ましくは、前記外部電源50は、低電圧(例えば、0.5Vから12Vまで)の外部電流I2(例えば、0.1Aから550Aまで)を供給することができる。より好ましくは、前記外部電流I2は、1Aから50Aである。この電流の印加の典型的な周期は、0.001秒〜30秒である。より好ましくは、0.001秒から5秒の間となる。
第1実施形態では、制御ユニット、スイッチ35、デジタル変換器(A/D)34及び37は、一つのユニットとして提供され、前記ユニットは、適合的に自動車の電気システム(例えば、プラグインによって補助ジャックに接続する)と携帯型電子装置、例えば、携帯電話等の装置との間に接続される。このように、携帯電話のバッテリからの電力が便利に故障した自動車を起動する必要があるバッテリに加える。前記制御ユニット30は、一対のばねクランプ或いは類似なものを備え、直接にバッテリ10の端子に接続する。
(第2実施形態)
図2Aを参照して、本発明による好ましい第2実施形態に関わる自動車のジャンプスタート装置を説明する。第2実施形態の特徴は、以下を除いて、実質的に図2にある第1実施形態と同様である。
第一コンデンサ60は、電気エネルギを蓄積するための外部電源50に並列に設けられている。第一コンデンサ60は、外部電源50からの出力電流を蓄積することができるため、スタータモータ(starter motor)20に必要な電圧の外部電流I2を供給する。
上述したように、故障した自動車のバッテリ10の出力電圧が前記制御ユニット30によっている前記基準電圧Qより低いと判定された時、スイッチ35は、自動的に前記制御ユニット30によって閉じられる(ON)。前記外部電源50は、並びに第一コンデンサ60と、外部電流I2をバッテリ10に供給する。バッテリ10からの電流I1と外部電流I2とが合わせて総電流(即ち、I=I1+I2)となる。最初の起動回路33が閉じられた時、この外部電流Iは、自動車のスタータモータ(starter motor)20に供給され、故障した自動車が正常に起動することができる。
(第3実施形態)
図2Bを参照して、本発明による好ましい第3実施形態に関わる自動車のジャンプスタート装置を説明する。第3実施形態の特徴は、以下を除いて、実質的に図2Aにある第2実施形態と同様である。
直流(DC/DC)コンバータ40は、外部電源50及び制御ユニット30を相互接続するために設けられている。(DC/DC)コンバータ40は、外部電源50(例えば、6ボルト)のバッテリから、スタータモータ(starter motor)20に供給するため高い電圧(例えば、12ボルト)に電圧を上昇させるために設けられている。第一コンデンサ60は、そこから供給される電気エネルギを蓄積するためのDC/DCコンバータ40と並列に設けられている。第一コンデンサ60は、出力電流を外部電源50から必要な電圧の外部電流I2に蓄積することができる。
また。故障した自動車のバッテリ10の出力電圧が前記制御ユニット30による前記基準電圧Qより低いと判定された時、スイッチ35は、自動的に前記制御ユニット30によって閉じられる(ON)。DC/DCコンバータ40は、並びに第一コンデンサ60と、外部電流I2を自動車のバッテリ10に供給する。バッテリ10からの電流I1と外部電流I2とが合わせて総電流(即ち、I=I1+I2)となる。この外部電流Iは、自動車のスタータモータ(starter motor)20に供給され、故障した自動車が正常に起動することができる。
(第4実施形態)
図2Cを参照して、本発明による好ましい第4実施形態に関わる自動車のジャンプスタート装置を説明する。第4実施形態の特徴は、以下を除いて、実質的に図2Aにある第2実施形態と同様である。
第一コンデンサ60は、電気エネルギを蓄積するための外部電源50に並列に設けられているほかに、第二コンデンサ61は、そこから供給される電気エネルギを蓄積するためのバッテリ10と並列に設けられている。第一コンデンサ60は、出力電流を外部電源50から必要な電圧の外部電流I2を蓄積することができ、第二コンデンサ61は、同様に出力電流をバッテリ10からの電流I1を蓄積することができる。
好ましくは、第一コンデンサ60と第二コンデンサ61のそれぞれの容量は、外部電源50に応じて0.01F〜1,000Fである。
上述したように、故障した自動車のバッテリ10の出力電圧が前記制御ユニット30によっている前記基準電圧Qより低いと判定された時、スイッチ35は、自動的に前記制御ユニット30によって閉じられる(ON)。前記外部電源50は、第一コンデンサ60並びに第二コンデンサ61と、外部電流I2をバッテリ10に供給する。バッテリ10からのI1と外部電流I2とが合わせて総電流(即ち、I=I1+I2)となる。この外部電流Iは、自動車のスタータモータ(starter motor)20に供給され、故障した自動車が正常に起動することができる。
(第5実施形態)
図3を参照して、本発明による好ましい第5実施形態に関わる自動車のジャンプスタート装置を説明する。第5実施形態の特徴は、以下を除いて、実質的に図2Bにある第3実施形態と同様である。
電圧比較装置30Aは、制御ユニット30と2つのデジタル変換器(A/D)34と37を交換するために設けられている。電圧比較装置30Aは、故障した自動車のバッテリ10の出力電圧を基準電圧Qと比較する。故障した自動車のバッテリ10の出力電圧が電圧比較装置30Aによる比較した結果によっての基準電圧Qより低いと判定された時、スイッチ35は、自動的に前記制御ユニット30によって閉じられる(ON)。図2Bの実施形態に示すように、DC/DCコンバータ40は、外部電源50と直列に設けられており、第一コンデンサ60は、そこから供給される電気エネルギを蓄積するためのDC/DCコンバータ40と並列に設けられている。第一コンデンサ60は、外部電流I2を提供するために、外部電源50の出力電流を蓄積することができる。
(第6実施形態)
図4を参照して、本発明による好ましい第6実施形態に関わる自動車のジャンプスタート装置を説明する。第6実施形態の特徴は、以下を除いて、実質的に図2Bにある第3実施形態と同様である。
制御ユニット30は、プロセッサ、RAM、ROM、クロックおよびI/O制御ユニットを含む単一のチップであるマイクロコントローラユニット(MCU)30Bによって置き換えられる。マイクロコントローラユニット(MCU)30Bは、2つのデジタル変換器(A/D)34と37の協力で故障した自動車のバッテリ10の出力電圧が基準電圧点Qより低いかどうかを判定する。故障した自動車のバッテリ10の出力電圧が電圧比較装置30Aによる比較した結果によっての基準電圧点Qより低いと判定された時、スイッチ35は、自動的に前記マイクロコントローラユニット(MCU)30Bによって閉じられる(ON)。上述したように、外部電源50からの外部電流I2とバッテリ10からの電流I1とが合わせて総電流(即ち、I=I1+I2)となる。この外部電流Iは、自動車のスタータモータ(starter motor)20に供給され、故障した自動車が正常に起動することができる。
上述したように、図5は、本発明による好ましい第1、第2、第3、第4、第5、または第6の実施形態に関わる自動車を始動している動作中、時間に対するバッテリの電圧を示すグラフである。類似の図は、特許文献1に示されている。上述したように、バッテリ10の電圧と比較する基準電圧Qは、開始点P2から終了点P5までの間であらばれ、自動車のバッテリ仕様、メーカー、性能を参照して決まる。一般的に、基準電圧Qは、バッテリ10の電圧がエンジンを始動できない程度の低い点まで低下した時に、本発明の方法が実施されるように選択される。
上述した実施形態では、外部電源50を電流I2と転換させた設定値は、自動車のバッテリ10及びスタータモータ(starter motor)の仕様、特性または工場を参照することにより決める。その測定によると、外部電流(I2)は、その時間が、約0.001秒〜30秒の間で設定して、好ましくは、約0.1秒〜5秒の間で設定して、外部電流(I2)は、その電流範囲が約0.1A〜550Aの間で設定して、好ましくは、約1A〜50Aの間で設定して、即ち、約0.001秒〜30秒の間で、外部電源50にて約0.1A〜550Aの電流を転換して、バッテリ10の電流I1を加えて、それによって、バッテリ10は、十分の電力を持ってスタータモータ(starter motor)を始動する。
上述した本発明による実施形態にて、例示したものに限られるものではなく、本発明による同じまたは類似な技術を採用した駆動方法と装置は、本発明の内容に含まれる。
10・・・・・バッテリ、
20・・・・・スタータモータ(starter motor)、
30・・・・・制御ユニット、
30A・・・・・電圧比較装置、
30B・・・・・マイクロコントローラユニット(MCU)、
31・・・・・入出力装置、
33・・・・・起動回路、
34・・・・・第一デジタル変換器(A/D)、
35・・・・・スイッチ、
37・・・・・第二デジタル変換器(A/D)、
40・・・・・直流コンバータ(DC/DC)、
50・・・・・外部電源、
60・・・・・第一コンデンサ、
61・・・・・第二コンデンサ。

Claims (19)

  1. 自動車のジャンプスタート方法であって、
    自動車の始動過程でのバッテリ電圧曲線上で基準電圧(Q)を設定するステップと、
    自動車のバッテリ(10)の電圧と前記基準電圧(Q)とを比較するステップと、
    前記バッテリの電圧が前記基準電圧より低いと判定した場合、外部電源(50)から前記自動車バッテリ(10)に外部電流(I2)を短時間供給し、前記外部電流(I2)と前記自動車バッテリ(10)の電流(I1)との和である総電流(I)を得るステップと、
    自動車のスタータモータ(20)に前記総電流(I)を供給するステップと、を含む自動車のジャンプスタート方法。
  2. 前記外部電源(50)が前記外部電流(I2)を供給する短時間は、0.001秒〜30秒であることを特徴とする請求項1に記載の自動車のジャンプスタート方法。
  3. 前記外部電源(50)が供給する前記外部電流(I2)は、0.1A から 550Aあることを特徴とする請求項1または2に記載の自動車のジャンプスタート方法。
  4. 前記外部電源(50)が供給する前記外部電流(I2)は、第一コンデンサ(60)に蓄えられ、前記自動車バッテリ(10)の電流(I1)と合流してから、自動車の前記スタータモータに供給されることを特徴とする請求項1に記載の自動車のジャンプスタート方法。
  5. 自動車の始動プロセスでのバッテリ電圧曲線は、自動車始動前のバッテリ電圧を示すP2点、自動車始動時の最低バッテリ電圧を示すP3点、モータ始動過程で変化するP4点、エンジン正常始動後のモータにより充電されるバッテリ電圧を示すP5点を有し、
    前記基準電圧は、前記P2点と前記P5点との間の範囲内で選ばれることを特徴とする請求項1に記載の自動車のジャンプスタート方法。
  6. 前記基準電圧は、前記P3点と前記P4点との間の範囲内で選ばれることを特徴とする請求項7に記載の自動車のジャンプスタート方法。
  7. スタータモータ(20)および当該スタータモータに接続されているバッテリ(10)を備える自動車をジャンプスタートする装置であって、 前記バッテリに接続されている制御ユニット(30)と、
    外部電源(50)と、
    前記制御ユニットに制御され、前記外部電源と前記バッテリとの間に設けられているスイッチ(35)と、を備え、
    前記制御ユニットは、前記バッテリの電圧とを前記基準電圧とを比較し、前記バッテリの電圧が前記基準電圧より小さい場合、前記スイッチをオンにし、前記外部電源が外部電流(I2)を前記バッテリに供給し、前記バッテリの電流(I1)と前記外部電流とが合流して総電流(I)となり、当該総電流が自動車の前記スタータモータに供給されることを特徴とする自動車のジャンプスタート装置。
  8. 前記制御ユニットは、前記バッテリの仕様、製造業者、および性能に基づいて、自動車始動過程での電圧が時間によって変化する曲線であるバッテリ電圧曲線上で、基準電圧を選択することを特徴とする請求項7に記載の自動車のジャンプスタート装置。
  9. 前記制御ユニットと前記外部電源との間に設けられ、前記外部電源の電力を蓄えるのに用いられ、前記スイッチがオンとなるとき前記外部電流を供給する第一コンデンサ(60)をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載の自動車のジャンプスタート装置。
  10. 自動車のバッテリから電気を蓄積し、自動車の始動回路が動作したときにスタータモータへの外部電流(I2)を供給するため、前記制御ユニットと前記バッテリとの間に設けられ、前記バッテリの電力を蓄えるのに用いられ、前記スイッチがオンとなるとき、前記バッテリの電力と前記外部電流とを合わせて前記スタータモータに供給する第二コンデンサ(62)をさらに備えることを特徴とする請求項7または9に記載の自動車のジャンプスタート装置。
  11. 前記外部電源は、直列、並列、又は、直列および並列に接続されている複数の電池であることを特徴とする請求項7に記載の自動車のジャンプスタート装置。
  12. 前記制御ユニットは、マイクロコントローラユニットであることを特徴とする請求項7に記載の自動車のジャンプスタート装置。
  13. 前記制御ユニットは、電圧比較装置であることを特徴とする請求項7に記載の自動車のジャンプスタート装置。
  14. 前記外部電源は、携帯電話の電池、ノートパソコンの電池、または、携帯型電子デバイスの電池のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項7に記載の自動車のジャンプスタート装置。
  15. 前記外部電源が前記外部電流を供給する時間は、0.001秒〜30秒であることを特徴とする請求項7に記載の自動車のジャンプスタート装置。
  16. 前記外部電流は、0.1A〜550Aであることを特徴とする請求項7に記載の自動車のジャンプスタート装置。
  17. 前記第一コンデンサは、容量が0.01F 〜 1,000Fであることを特徴とする請求項9または10に記載の自動車のジャンプスタート装置。
  18. 前記バッテリ電圧曲線は、自動車始動前のバッテリ電圧を示すP2点、自動車始動時の最低バッテリ電圧を示すP3点、モータ始動過程で変化するP4点、エンジン正常始動後のモータにより充電されるバッテリ電圧を示すP5点を有し、
    前記基準電圧(Q)は、前記P2点と前記P5点との間の範囲内で選ばれることを特徴とする請求項8に記載の自動車のジャンプスタート装置。
  19. 前記基準電圧は、前記P3点と前記P4点との間の範囲内で選ばれることを特徴とする請求項18に記載の自動車のジャンプスタート装置。
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