JP2522060B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

エンジン始動装置

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    • F02N2200/06—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the power supply or driving circuits for the starter
    • F02N2200/063—Battery voltage

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スタータスイッチと連動して自動車のエン
ジンを始動をさせるエンジン始動装置に関する。
（従来の技術） 通常の自動車では、エンジン始動用のスタータモータ
に大電力を供給するため走行時に発電機（オルタネー
タ）から鉛蓄電池からなるバッテリを充填するようにし
ている。しかし、鉛蓄電池は使用するに従って内部抵抗
が増加して行くとともに自己放電も増加し、寿命はほぼ
一年程度と云われている。このような古いバッテリを使
用していたり、宅配車のようにエンジンの停止、始動を
繰返えして充電量の少ない車両では、エンジン始動時に
スタータモータに大電流を供給することができずいわゆ
るバッテリ上がりを生じる。そこで、発明者らは大容量
のコンデンサを電源回路に採用して、バッテリの状態に
かかわらず一旦バッテリに蓄電されている電荷をコンデ
ンサにゆるやかに蓄電し、エンジンスタート時に該コン
デンサの蓄積電荷を瞬時に放電制御しスタータモータを
駆動する電源装置を既に出願している（特願昭63−3298
46号）。
この場合に、車両への搭載が可能な大容量のコンデン
サとしは、電気二重層コンデンサが好ましく、従来のコ
ンデンサに比較して蓄電容量は大幅に増え、しかも物理
的な容積が従来のコンデンサと比較して数10分の１とな
る。
（発明が解決しようとする課題） ところで、該電気二重層コンデンサをエンジン始動装
置のように瞬間的に大電流を取り出す電源に用いた場
合、該電気二重層コンデンサの内部抵抗を極力小さくし
なくてはならない。もともと該電気二重層コンデンサ
は、電池で云う分極性電極の同じものを一対組合せ、そ
れら電極の間にイオン透過膜からなるセパレータを介在
せしめたものであり、その詳細の構造は特公昭55−4101
5号公報に詳しく示されている。ところで、電気二重層
コンデンサをエンジン始動装置に用いた場合、極力容積
を小にして静電容量を極力大きくしなければならない。
したがって、電気二重層を構成する活性炭を電解液でペ
ースト状に構成した部分の容積を少なくすることができ
ず、代ってセパレータを薄くする手段がとられる。この
セパレータは、普通では電子の透過をさせないが、これ
が薄くなると電子の透過量が増大する。このため、該電
気二重層コンデンサを常時バッテリに並列接続しておく
と、常に電気二重層コンデンサ内を放電電流が流れて、
バッテリ上がりの状態を作り出してしまう。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、大容量コンデンサでの自己放電を極力少なくして確
実なエンジン始動を可能にするエンジン始動装置を提供
することを目的としている。
（課題を解決するための手段） 電気二重層コンデンサに蓄積せしめた電荷をスタータ
モータに放電せしめて該スタータモータを駆動せしめる
エンジン始動装置において、電気二重層コンデンサに電
荷を蓄積せしめる電源手段と、前記電源手段と電気二重
層コンデンサとの間を常時開状態にし、始動開始直前の
蓄電時に電気二重層コンデンサと前記電源手段とを接続
すると共に、エンジン始動時に少なくとも所定電圧に蓄
電された電気二重層コンデンサに蓄電された電荷をスタ
ータモータに放電せしめる開閉手段とを有することを特
徴とするエンジン始動装置を提供できる。
（作用） 本発明のエンジン始動装置では、エンジン始動の直前
にコンデンサを電源手段に接続して所定の電圧まで充電
し、コンデンサが所定電圧に蓄電されたとき該コンデン
サに蓄電された電荷をスタータモータに放電せしめるよ
うにしている。
第１図は、コンデンサＣに蓄積せしめた電荷をスター
タモータＭに放電せしめて該スタータモータを駆動せし
めるエンジン始動装置の概略構成を示しており、第２図
に示すように、エンジンＥの始動の直前T0にスイッチSW
2を投入してコンデンサＣを電源手段Ｂに接続し、所定
の電圧Csまで充電されるとき（T1）、更にスイッチSW1
を投入してコンデンサＣに蓄電された電荷をスタータモ
ータに放電せしめるようにしている。
第３図は、スイッチSW3により電源手段Ｂとコンデン
サＣとの間を常時開状態にした構成のエンジン始動装置
を示している。この場合には、T0のタイミングでスイッ
チSW3を投入してコンデンサＣを電源手段Ｂに接続し、
所定の電圧Csまで充電されるとき（T1）、スイッチSW3
を開いて電源手段ＢをコンデンサＣと分離し、その後に
スイッチSW1を投入してコンデンサＣに蓄電された電荷
をスタータモータに放電せしめるようにしている。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明す
る。
第４図は、上記第３図の構成に対応する本発明のエン
ジン始動装置の一例を示すブロック図である。コンデン
サに電荷を蓄積する電源手段としてのバッテリ１は、エ
ンジンにより駆動される発電機（オールタネータ）２と
接続され、そこで発電された電力を直流に変換して充電
されるもので、車両の電気負荷の電源となる。３は、バ
ッテリ１の＋側ライン41に設けられ、電気負荷との間の
接続を制御するキースイッチであり、IG端子およびST端
子を有している。
５は大容量コンデンサであり、車両用の電子装置のバ
ックアップ電源に使用される電気二重層コンデンサの規
模を大きくしたものが採用される。このコンデンサ５
は、一方電極がリレー６を介してバッテリ１の＋極と接
続され、他方電極が接地ライン42と接続され、第３図の
SW3に対応するこのリレー６によってコンデンサとの間
を常時開状態にしており、例えば100F（ファラッド）程
度の静電容量を持つ。このコンデンサ５とリレー６の接
続点はスタータユニット７のＢ端子に接続され、またス
タータユニット７のＣ端子は上記キースイッチ３のST端
子と接続されている。すなわちスタータユニット７は、
バッテリ１がコンデンサ５と分離された後に投入されて
コンデンサ５に蓄電された電荷をスタータモータ72に放
電せしめる放電制御機能を有し、この電磁リレー71を介
してエンジン始動時にスタータモータ72が駆動されるよ
うになっている。
スタータユニット７は、そのＣ端子と接地ライン42と
の間で、スタータモータ72とＡコイル73とが直列回路を
形成し、この直列回路と並列にＢコイル74が設けられ、
これらＡコイル73とＢコイル74とによってプランジャ75
を吸引する。これによりシフトレバーを動かし、ピニオ
ンをリングギヤに噛み合せて、スタータモータ72の動力
をエンジンに伝達するようにしている。また上記リレー
６のスイッチを構成する可動片61は、電磁コイル62の電
磁力によりオフ制御されるもので、バッテリ１の＋側ラ
イン41と接地ライン42との間に設けられたコントローラ
８により、上記コンデンサ５が所定の設定電圧に充電さ
れるまでオン状態が保持される。
すなわち、コントローラ８は上記コンデンサ５の端子
間電圧を検出しており、それがエンジンの水温に応じて
設定された電圧に達するまで、電磁コイル62に所定の電
流を供給する。このコントローラ８の端子７とバッテリ
１の＋側ライン41との間には充電表示ランプ９が設けら
れ、またコントローラ８の端子8,9間にはエンジン水温
センサ10が設けられている。
第５図は、エンジン水温センサ10で検出された水温と
設定電圧の関係を示す図である。
この設定電圧は、エンジンを始動するために十分な放
電電流をコンデンサ５からスタータモータ72に供給する
ために必要な値であり、エンジンの水温とは反比例の関
係にある。
第６図は、上記コントローラ８の回路構成の一例を示
すブロック図である。
定電圧源81を有するコントローラ８は、コンデンサ５
の端子間電圧が端子３から入力され、コンパレータ82で
比較される。コンパレータ82の出力はバッファ83を介し
て比較結果によりオンオフ制御されるトランジスタ84の
ベートと、ノット回路85を介してトランジスタ86のベー
スとに供給される。トランジスタ84がオンすると、充電
表示ランプ９が点灯し、かつトランジスタ86がオフして
いるので、電磁コイル62には電流が流れない。これによ
り上記リレー６の可動片61はオンしているが、コンデン
サ５が所定の電圧以上に充電されると、コンパレータ82
の出力が反転し、電磁コイル62に電流が流れ、可動片62
はオフされる。
次に上記構成のエンジン始動装置の作動について説明
する。
第４図の状態では、キースイッチ３がオフされ、エン
ジンは停止している。ここで、エンジンを始動するため
にキースイッチ３をオンにする。つまりキースイッチ３
がIG端子に接続されると、コントローラ８の電源端子1,
2間に電圧が印加され、コントローラ８は作動状態にな
り、これにより大容量コンデンサ５の端子間電圧をチェ
ックする。
この電圧が、エンジンを始動するために十分ではない
とき、つまり設定された電圧値以下である場合には、リ
レー６はオフ状態を保持し、同時に充電表示ランプ９も
点灯され続ける。
こうしてコンデンサ５はバッテリ１から充電され、そ
の電圧値が上記設定電圧以上になると、充電表示ランプ
９は消灯され、始動可能状態になったことをドライバに
知らせる。ドライバは、充電表示ランプ９が消灯したこ
とを確認して、キースイッチ３をST端子の位置まで回し
て、スタータモータ72を駆動し、エンジンを始動するこ
とになる。つまり、まずバッテリ１からの電流がST端子
とＣ端子を介してＡコイル73とＢコイル74とにそれぞれ
流れ、スタータモータ72をゆっくと回転させながらプラ
ンジャ75を吸引し、ピニオンをリングギヤに噛み合わせ
るようにする。そして電磁リレー71が閉じて、スタータ
ユニット７のＢ端子からコンデンサ５の蓄積電荷が流入
すると、スタータモータ72にはエンジンの始動に必要な
だけの大きなエネルギーが供給される。
ここでは、スタータモータ72の駆動に際して、上記リ
レー６をオフにする場合と、オンの状態を継続する場合
とが設定できる。
つまり、コンデンサ５の容量値が十分に大きく、この
コンデンサ５からの放電電流のみでエンジンの始動が可
能であれば、リレー６はオフにして、スタータモータ72
を駆動すれば良く、これによりバッテリ１の消耗を防止
できる。しかし、コンデンサ５の容量値が十分ではない
場合には、リレー６をオンに保持して、バテッリ１と協
働してスタータモータ72を駆動する必要がある。
なお、上記エンジン水温センサ10では、エンジンの冷
却状態を検出しているから、その検出温度が所定値以下
の場合にリレー６をオン状態に保持するようにしても良
い。つまり、バッテル１とコンデンサ５の両電源でスタ
ータモータ72を駆動し、ある温度以上ではエンジン駆動
トルクが少なくて済むため、リレー６をオフにするので
ある。
また、バッテリ１の電圧が高い場合には、コンデンサ
５の放電がバッテリ電圧により妨害されるから、例えば
バッテリ１の＋極と＋側ライン41との間にリレー接点な
どを設け、電磁リレー71と連動させてバッテリ１を放電
回路と一時的に分離しておく必要が生じる。
更に、充電表示ランプ９を設けることなく、例えば上
記コントローラ８から自動的にST端子をバッテリ側に接
続するようにしても良い。
以上、この発明をある程度詳細にその最も好ましい実
施態様について説明したが、その好ましい実施態様の説
明は、構成の詳細な部分についての変形、特許請求の範
囲に記載された本発明の精神に反しない限りでの種々な
変形、あるいはそれらを組み合わせたものに変更するこ
とができることは明らかである。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、エンジン始動
用の電源として自己放電電流の大きい電気二重層コンデ
ンサを使用した場合でも、その容量値をそれ程大きくせ
ずに、したがってその容積、重量を大きくすることな
く、確実にスタータモータを駆動してエンジンの始動が
可能になり、しかもバッテリ上がりにより始動不能とな
ることもないエンジン始動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、エンジン始動装置の概略構成を示す図、第２
図は、その動作を説明する図、第３図は、開閉手段によ
り電源手段とコンデンサとの間を常時開状態にした構成
のエンジン始動装置を示す図、第４図は、本発明のエン
ジン始動装置の一実施例を示すブロック図、第５図は、
エンジンの水温と設定電圧の関係を示す図、第６図は、
コントローラ８の回路構成の一例を示すブロック図であ
る。 １……バッテリ、３……キースイッチ、５……コンデン
サ、６……リレー、７……スタータユニット、72……ス
タータモータ、８……コントローラ、９……充電表示ラ
ンプ、10……エンジン水温センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−175350（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−161520（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−162973（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−176482（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電気二重層コンデンサに蓄積せしめた電荷
    をスタータモータに放電せしめて該スタータモータを駆
    動せしめるエンジン始動装置において、電気二重層コン
    デンサに電荷を蓄積せしめる電源手段と、前記電源手段
    と電気二重層コンデンサとの間を常時開状態にし、始動
    開始直前の蓄電時に電気二重層コンデンサと前記電源手
    段とを接続すると共に、エンジン始動時に少なくとも所
    定電圧に蓄電された電気二重層コンデンサに蓄電された
    電荷をスタータモータに放電せしめる開閉手段とを有す
    ることを特徴とするエンジン始動装置。
  2. 【請求項２】エンジン始動時に電源手段の電荷と電気二
    重層コンデンサに蓄電された電荷をスタータモータに放
    電せしめることを特徴とする請求項１記載のエンジン始
    動装置。
  3. 【請求項３】前記コンデンサが所定の電圧まで充電され
    たことを表示する充電表示手段と、この表示に従って前
    記スタータモータを電源手段に接続する接続制御手段と
    を具備することを特徴とする請求項（１）に記載のエン
    ジン始動装置。
  4. 【請求項４】前記開閉手段における所定の電圧値をエン
    ジンの水温により設定制御する手段を具備することを特
    徴とする請求項（１）に記載のエンジン始動装置。
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