JP5341398B2 - Device for improving engine torque and power - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等のエンジンのトルク及び出力を改善するための装置に関する。特に、本発明は、直列共振回路によって発生する共振電流の作用によって自動車等の鉛蓄電池の電極上にサルフェーションが生成することを防止し、鉛蓄電池の電気容量の低下を防ぐとともに、直列共振回路とは別の回路によって発生する共振電流の作用によってエンジンのトルク及び出力を増大させることができる装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for improving torque and output of an engine such as an automobile. In particular, the present invention prevents sulfation from being generated on the electrode of a lead-acid battery such as an automobile due to the action of a resonance current generated by the series-resonant circuit, prevents a decrease in the electric capacity of the lead-acid battery, and Relates to a device capable of increasing the torque and output of an engine by the action of a resonant current generated by another circuit.
二次電池の一種である鉛蓄電池は、他の二次電池と比較して安価で、比較的高い電圧を取り出すことができることから、自動車及び二輪車のバッテリ、商用電源のバックアップ電源、バッテリ駆動のフォークリフトなどの電動自動車用電源、小型飛行機のバッテリ、無停電電源装置の電源などとして広く用いられている。鉛蓄電池は、充電及び放電が繰り返されたり、使用されないまま放置されたりすると、電気容量が大幅に低下する場合がある。その主な要因は、サルフェーションである。 Lead-acid batteries, which are a type of secondary battery, are cheaper than other secondary batteries and can extract a relatively high voltage, so automobile and motorcycle batteries, commercial power backup power supplies, battery-driven forklifts It is widely used as a power source for electric vehicles such as batteries for small airplanes and power sources for uninterruptible power supplies. When a lead-acid battery is repeatedly charged and discharged or left unused, the electric capacity may be significantly reduced. The main factor is sulfation.
通常、鉛蓄電池は、負電極の活物質として鉛(Pb)を、正電極の活物質として二酸化鉛(PbO2)を用い、電解液として希硫酸(H2SO4)を用いている。放電時には正電極及び負電極に硫酸鉛(PbSO4)が生成するが、生成された硫酸鉛は、充電時に鉛、二酸化鉛、及び硫酸としてそれぞれ負電極、正電極、及び電解液に戻る。したがって、理想的な化学反応が進行すれば、鉛蓄電池は永久に使用することができる。しかしながら、実際には理想的な化学反応が進行するような方法及び環境で鉛蓄電池が使用されることは希であるため、多くの場合、使用に伴って電極板上に生成された硫酸鉛が次第に成長し、硬い結晶被膜が生成されることになる。これが、サルフェーションといわれる現象である。 In general, lead-acid batteries use lead (Pb) as the active material for the negative electrode, lead dioxide (PbO2) as the active material for the positive electrode, and dilute sulfuric acid (H2SO4) as the electrolyte. At the time of discharging, lead sulfate (PbSO4) is generated on the positive electrode and the negative electrode, but the generated lead sulfate returns to the negative electrode, the positive electrode, and the electrolytic solution as lead, lead dioxide, and sulfuric acid, respectively, at the time of charging. Therefore, if an ideal chemical reaction proceeds, the lead-acid battery can be used permanently. However, since lead storage batteries are rarely used in a method and environment where an ideal chemical reaction proceeds, in many cases, the lead sulfate produced on the electrode plate with use is often Gradually it will grow and a hard crystalline film will be produced. This is a phenomenon called sulfation.
一般に鉛蓄電池の電極板は、その表面積を大きくして鉛蓄電池の電気容量を高めるために、表面に多数の細孔を有する海綿状電極として形成される。この細孔がサルフェーションによって電極反応に寄与しない不活性な硫酸鉛で塞がれ電極板の表面積が小さくなるとともに、絶縁物質である硫酸鉛の存在によって鉛蓄電池の内部抵抗が高くなるため、鉛蓄電池の電気容量が大幅に低下することになる。 In general, an electrode plate of a lead storage battery is formed as a spongy electrode having a large number of pores on the surface in order to increase the surface area and increase the electric capacity of the lead storage battery. This pore is blocked by inert lead sulfate that does not contribute to the electrode reaction due to sulfation, and the surface area of the electrode plate is reduced, and the internal resistance of the lead storage battery is increased due to the presence of lead sulfate as an insulating material. The electric capacity of the battery will be greatly reduced.
サルフェーションによって堆積した硫酸鉛の被膜を除去するための従来技術として例えば特許文献1〜特許文献5に示すような技術が開示されている。本発明者らは、これらの従来技術が有する課題を解決するために、特許文献6に記載の技術を既に提案し、この技術によれば鉛蓄電池を車載のまま再生し維持することが可能であることを明らかにしている。 As conventional techniques for removing the lead sulfate film deposited by sulfation, for example, techniques as disclosed in Patent Documents 1 to 5 are disclosed. In order to solve the problems of these conventional techniques, the present inventors have already proposed the technique described in Patent Document 6, and according to this technique, it is possible to regenerate and maintain a lead storage battery as it is mounted on a vehicle. It is clear that there is.
特許文献6に開示された技術は、性能が劣化した鉛蓄電池を車載した状態で再生又は回復させ、再生又は回復させた鉛蓄電池の電気容量の低下を防止する作用を有するという点で十分に実用的なものであり、本技術によって鉛蓄電池の性能が回復しその状態が維持される結果として、走行性能の向上や燃費の改善などといった効果が期待できるという利点がある。しかしながら、この技術では、鉛蓄電池に当該装置を取り付けた直後に運転者が走行性能の向上や燃費の改善などといった効果を体感することは困難であった。 The technique disclosed in Patent Document 6 is sufficiently practical in that it has an action of regenerating or recovering a lead storage battery with degraded performance in a vehicle and preventing a decrease in the electric capacity of the regenerated or recovered lead storage battery. As a result of recovering the performance of the lead storage battery and maintaining its state by this technology, there is an advantage that an effect such as improvement in driving performance and improvement in fuel consumption can be expected. However, with this technology, it is difficult for the driver to experience effects such as improved driving performance and improved fuel efficiency immediately after the device is attached to the lead-acid battery.
本発明者らは、鉛蓄電池の性能を理想的な状態に維持できるとともに、装置を取り付けた直後でも運転者がその装置の効果を体感することが可能となる方法について、鋭意研究を進めてきた。その結果、特許文献6に記載の技術をベースとして、直列共振回路に加えて、直列共振回路との間で共振を打ち消し合わず、互いの間でも共振を打ち消し合わないような共振周波数を有する1つ又は複数の付加回路を、直列共振回路と並列に接続することによって、装置の取り付け直後でもエンジンのトルク及び出力を改善できることを見出した。 The inventors of the present invention have been diligently researching a method that can maintain the performance of the lead-acid battery in an ideal state and that allows the driver to experience the effects of the device even after the device is installed. . As a result, based on the technique described in Patent Document 6, in addition to the series resonance circuit, the resonance frequency does not cancel resonance with the series resonance circuit and does not cancel resonance between each other. It has been found that by connecting one or more additional circuits in parallel with a series resonant circuit, the engine torque and output can be improved even immediately after installation of the device.
本発明の1つの態様によれば、本発明は、少なくとも1つのコイルと少なくとも1つのコンデンサとを含み、鉛蓄電池に並列に接続される、直列共振回路と、1つのコンデンサを含み、鉛蓄電池及び直列共振回路に並列に接続される、1つ又は複数の回路とを備える、鉛蓄電池の電気容量の低下を防止するとともにエンジンのトルク及び出力を増大させるための装置を提供する。直列共振回路の少なくとも1つのコイルのインダクタンスと少なくとも1つのコンデンサのキャパシタンスとは、鉛蓄電池を充電するための充電用電源から発生する減衰波の周波数と概ね同調する周波数の電流が直列共振回路と鉛蓄電池とによって構成される回路の内部に流れるように調整される。1つ又は複数の回路の各々は、直列共振回路との間で共振を打ち消し合わないように選択された直列共振周波数を有する。1つ又は複数の回路の各々が有する直列共振周波数は、互いの回路が共振を打ち消し合わないように選択される。 According to one aspect of the present invention, the present invention includes a series resonant circuit, which includes at least one coil and at least one capacitor, and is connected in parallel to the lead acid battery, and one capacitor, the lead acid battery, and An apparatus for preventing a reduction in electrical capacity of a lead-acid battery and increasing engine torque and output, comprising one or more circuits connected in parallel to a series resonant circuit. The inductance of the at least one coil of the series resonant circuit and the capacitance of the at least one capacitor are such that a current having a frequency substantially tuned to the frequency of the attenuation wave generated from the charging power source for charging the lead storage battery is It adjusts so that it may flow inside the circuit comprised with a storage battery. Each of the one or more circuits has a series resonant frequency selected so as not to cancel resonance with the series resonant circuit. The series resonant frequency possessed by each of the one or more circuits is selected such that the circuits do not cancel each other.
本発明によれば、コイルとコンデンサとを有する直列共振回路を、充電用電源(オルタネータ)から発生する減衰波の周波数と概ね同調するように共振周波数を調整した直列共振回路と鉛蓄電池とが並列接続となるように鉛蓄電池に接続することによって、減衰波の振幅が増幅された大きな振幅の共振電流が、直列共振回路と鉛蓄電池とによって構成される回路(この回路は、直列共振回路と鉛蓄電池のインダクタンス成分とを考慮すると、並列共振回路と考えることができる)に流れる。本発明においては、使用する部品、特にコイル及びコンデンサを適切に選択することによって、すなわち、コイルの巻線抵抗とコンデンサのESR(等価直列抵抗)とを適切に選択した部品を使用することによって、所定の範囲のQ値を有する直列共振回路を構成するようにする。所定の範囲のQ値を有する直列共振回路を鉛蓄電池と並列接続すると、直列共振回路と鉛蓄電池のインダクタンス成分とで構成される並列共振回路の並列共振点と、直列共振回路の直列共振点との差を小さくすることができる(すなわち、共振点において幅の狭いピークが得られるため、直列共振回路の共振周波数と並列共振回路の共振周波数とが近接する)。したがって、直列共振回路の共振周波数を減衰波の周波数に近づけるように調整する(すなわち、概ね同調させる)ことによって、減衰波の周波数と並列共振回路の共振周波数とが概ね同調することになる。その結果、直列共振回路によって生成された共振電流が並列共振回路内部に流れ、この共振電流によって鉛蓄電池の電極が振動し、サルフェーションが除去される。さらに、並列共振回路内部において共振電流が持続し、この持続する共振電流により、鉛蓄電池の電極板が常時振動してサルフェーションの発生を防止することができる。 According to the present invention, a series resonant circuit having a coil and a capacitor is connected in parallel with a series resonant circuit whose lead frequency is adjusted so that the resonant frequency is generally tuned to the frequency of the attenuation wave generated from the charging power supply (alternator). By connecting to a lead-acid battery so as to be connected, a circuit having a large-amplitude resonance current in which the amplitude of the attenuation wave is amplified is constituted by a series resonance circuit and a lead-acid battery (this circuit is composed of a series resonance circuit and a lead-acid battery). Considering the inductance component of the storage battery, it can be considered as a parallel resonant circuit). In the present invention, by appropriately selecting the parts to be used, particularly the coil and the capacitor, that is, by using the part in which the coil winding resistance and the capacitor ESR (equivalent series resistance) are appropriately selected, A series resonance circuit having a Q value in a predetermined range is configured. When a series resonance circuit having a Q value in a predetermined range is connected in parallel with a lead storage battery, a parallel resonance point of the parallel resonance circuit composed of the series resonance circuit and the inductance component of the lead storage battery, and a series resonance point of the series resonance circuit, (That is, since a narrow peak is obtained at the resonance point, the resonance frequency of the series resonance circuit and the resonance frequency of the parallel resonance circuit are close to each other). Therefore, by adjusting the resonance frequency of the series resonance circuit so as to be close to the frequency of the attenuation wave (that is, approximately tuned), the frequency of the attenuation wave and the resonance frequency of the parallel resonance circuit are approximately tuned. As a result, the resonance current generated by the series resonance circuit flows into the parallel resonance circuit, and the electrode of the lead storage battery vibrates by this resonance current, and sulfation is removed. Furthermore, a resonance current is maintained inside the parallel resonance circuit, and the electrode plate of the lead storage battery can constantly vibrate due to the sustained resonance current, thereby preventing the occurrence of sulfation.
また、本発明においては、直列共振回路に加えて、1つ又は複数の回路(以下、「1つ又は複数の付加回路」ともいう)を鉛蓄電池と並列に接続する。1つ又は複数の付加回路は、直列共振回路及び互いの付加回路の間で共振を打ち消し合わないように選択された共振周波数を有しており、これらの付加回路を鉛蓄電池と並列に接続することによって、付加回路によって発生した共振電流が鉛蓄電池の内部インピーダンスを低下させると考えられ、その結果として、エンジンのトルク及び出力が増大する。1つ又は複数の付加回路に共振電流を生じさせるトリガは、点火プラグの点火に伴って生じる点火コイルの印加電圧の電圧降下直後に発生する波であると考えられる。付加回路の効果によりエンジンのトルク及び出力が増大することによって、本発明に係る装置を取り付けない場合と比較して、同一条件下においてもスロットル開度を小さくすることができるため、装置の取り付け直後から走行性能の向上や燃費の改善を期待することができる。 In the present invention, in addition to the series resonant circuit, one or more circuits (hereinafter also referred to as “one or more additional circuits”) are connected in parallel with the lead storage battery. The one or more additional circuits have a resonant frequency selected so as not to cancel resonance between the series resonant circuit and each other additional circuit, and connect these additional circuits in parallel with the lead acid battery. Thus, it is considered that the resonance current generated by the additional circuit decreases the internal impedance of the lead-acid battery, and as a result, the torque and output of the engine increase. The trigger that generates the resonance current in the one or more additional circuits is considered to be a wave that occurs immediately after the voltage drop of the applied voltage of the ignition coil that occurs with the ignition of the spark plug. As the engine torque and output increase due to the effect of the additional circuit, the throttle opening can be reduced under the same conditions as compared with the case where the device according to the present invention is not installed. Therefore, improvement in driving performance and fuel efficiency can be expected.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る装置3の斜視図である。図1(a)は、装置3の蓋を開けて内部の樹脂又は断熱材を露出させた状態を表しており、図1(b)は、さらに樹脂又は断熱材を除去して装置内部の部品が見えるようにした状態を表している。図2及び図3は、本発明の一実施形態に係る装置3を、自動車等の車両に搭載されている鉛蓄電池(バッテリとも言う)4に接続した状態を表すブロック図である。図1及び図3に示されるように、装置3は、少なくとも1つの共振用コイル31と少なくとも1つの共振用コンデンサ32とを直列に接続した直列共振回路35と、各々が1つのコンデンサを有する付加回路とを備える。図1及び図3においては、2つの付加回路が接続されており、それぞれ37及び38と符号が付されている。付加回路37及び38は、それぞれ1つのコンデンサ51及び52を有する。装置3は、さらに、直列共振回路35及び付加回路37、38を収容するケース(筐体)33と、直列共振回路35を鉛蓄電池4に接続するための配線34と、付加回路37、38を鉛蓄電池に接続するための配線55及び56と、直列共振回路35をケース33内部で保持するとともに直列共振回路35及び付加回路37、38を衝撃及びエンジンルーム内部の熱から保護するための樹脂又は断熱材36と、を含む。ケース33の材質は、金属又はプラスチックとすることができるが、これらに限定されるものではなく、直列共振回路35及び付加回路37、38を衝撃及び熱から保護することができ、かつ、エンジンルーム内の熱に耐えうる材質であればよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of an apparatus 3 according to an embodiment of the present invention. 1A shows a state in which the lid of the apparatus 3 is opened to expose the internal resin or heat insulating material, and FIG. 1B further shows the components inside the apparatus by removing the resin or the heat insulating material. It shows the state that can be seen. 2 and 3 are block diagrams showing a state in which the device 3 according to one embodiment of the present invention is connected to a lead storage battery (also referred to as a battery) 4 mounted on a vehicle such as an automobile. As shown in FIGS. 1 and 3, the device 3 includes a series resonance circuit 35 in which at least one resonance coil 31 and at least one resonance capacitor 32 are connected in series, and each of which has one capacitor. Circuit. In FIG. 1 and FIG. 3, two additional circuits are connected and denoted by reference numerals 37 and 38, respectively. The additional circuits 37 and 38 have one capacitors 51 and 52, respectively. The device 3 further includes a case (housing) 33 that accommodates the series resonance circuit 35 and the additional circuits 37 and 38, a wiring 34 for connecting the series resonance circuit 35 to the lead storage battery 4, and the additional circuits 37 and 38. The wiring 55 and 56 for connecting to the lead storage battery and the resin for holding the series resonance circuit 35 inside the case 33 and protecting the series resonance circuit 35 and the additional circuits 37 and 38 from impact and heat in the engine room And a heat insulating material 36. The material of the case 33 may be metal or plastic, but is not limited thereto, and the series resonance circuit 35 and the additional circuits 37 and 38 can be protected from impact and heat, and the engine room is used. Any material that can withstand the heat inside is acceptable.
配線34の長さは、装置3の抵抗を小さくしてQ値(後述される)を高くするようになるべく短いことが好ましく、約1m以内であることがより好ましい。また、配55、56の長さは、同様にQ値に基づく条件、後述するような共振周波数との関係、及び実用上の制約から、約0.4m〜約1mであることが好ましい。樹脂又は断熱材36の材質は特に限定されず、直列共振回路35及び付加回路37、38を衝撃及びエンジンルーム内部の熱から保護することができるものであればよい。なお、装置3を構成するこれらの部品は、耐熱性が高いこと、直流抵抗が低くQ値が大きいことといった品質を満たすものであることが好ましい。共振用コイル31及び共振用コンデンサ32並びにコンデンサ51、52については、後述する。 The length of the wiring 34 is preferably as short as possible so as to reduce the resistance of the device 3 and increase the Q value (described later), and more preferably within about 1 m. Similarly, the lengths of the arrangements 55 and 56 are preferably about 0.4 m to about 1 m from the condition based on the Q value, the relationship with the resonance frequency as described later, and practical restrictions. The material of the resin or the heat insulating material 36 is not particularly limited as long as it can protect the series resonance circuit 35 and the additional circuits 37 and 38 from impact and heat inside the engine room. In addition, it is preferable that these components which comprise the apparatus 3 satisfy | fill quality, such as that heat resistance is high, DC resistance is low, and Q value is large. The resonance coil 31, the resonance capacitor 32, and the capacitors 51 and 52 will be described later.
図2及び図3に示されるように、装置3は、直列共振回路35及び付加回路37、38と鉛蓄電池4とが並列接続となるように、鉛蓄電池4に接続される。装置3と鉛蓄電池4との接続は、当業者に周知の方法で行うことができる。本発明において用いることができる鉛蓄電池は、ベント形鉛蓄電池、制御弁式鉛蓄電池など、あらゆる種類の鉛蓄電池である。なお、劣化が著しい鉛蓄電池、例えば、電極が破損変形したものや、電極の正極と負極との間の内部短絡が生じているものなどといった、物理的な損傷が著しいものは、本発明による効果が得られない場合があることに留意されたい。電極が破損変形した鉛蓄電池とは、充電時に負極における鉛の析出がサルフェーションにより阻害され、電極の均一な成長を阻むことによって変形を生じたものである。電極の内部短絡は、内部の部品上に堆積した硫酸鉛の堆積物によって正負極間に短絡が生じたものである。 2 and 3, the device 3 is connected to the lead storage battery 4 so that the series resonance circuit 35 and the additional circuits 37 and 38 and the lead storage battery 4 are connected in parallel. The connection between the device 3 and the lead storage battery 4 can be performed by a method well known to those skilled in the art. Lead acid batteries that can be used in the present invention are all types of lead acid batteries such as bent lead acid batteries and control valve type lead acid batteries. It should be noted that lead-acid batteries that are significantly deteriorated, such as those in which the electrode is damaged or deformed, or those that are physically damaged such as an internal short circuit between the positive electrode and the negative electrode of the electrode, are effective according to the present invention. Note that may not be available. A lead-acid battery in which an electrode is damaged and deformed is a battery that is deformed by preventing the precipitation of lead at the negative electrode during sulfation and preventing uniform growth of the electrode. The internal short circuit of the electrode is a short circuit between the positive and negative electrodes caused by the deposit of lead sulfate deposited on the internal components.
直列共振回路35の共振用コイル31のインダクタンスLと共振用コンデンサ32のキャパシタンスCは、直列共振回路35の共振周波数が、充電用電源(「オルタネータ」とも言う)1によって生成される減衰波(多くの場合、減衰正弦波である)の周波数と概ね同調するように調整される。充電用電源1は、エンジンの回転に伴って伝達される機械エネルギーを電気エネルギー(交流電力)に変換するための装置であり、充電用電源1によって発生した交流電力は、整流器2によって直流電力に変換された後、鉛蓄電池4に蓄えられる。充電用電源1と整流器2をまとめて、充電用電源ということもあり、この場合は、用いられる減衰波は厳密には整流器2によって生成されるものである。減衰波の詳細については、後述する。 The inductance L of the resonance coil 31 of the series resonance circuit 35 and the capacitance C of the resonance capacitor 32 indicate that the resonance frequency of the series resonance circuit 35 is an attenuation wave generated by the charging power source (also referred to as “alternator”) 1 (many In this case, the frequency is adjusted so as to be substantially synchronized with the frequency of the sine wave. The charging power source 1 is a device for converting mechanical energy transmitted along with the rotation of the engine into electric energy (AC power). The AC power generated by the charging power source 1 is converted into DC power by the rectifier 2. After the conversion, it is stored in the lead storage battery 4. The charging power source 1 and the rectifier 2 may be collectively referred to as a charging power source. In this case, the attenuation wave to be used is strictly generated by the rectifier 2. Details of the attenuation wave will be described later.
付加回路37、38の各々は、回路を構成するコンデンサ51、52のCと配線55、56のL成分とによって、共振回路を形成する。付加回路37、38のコンデンサ51、52のキャパシタンスCは、付加回路37、38の共振が直列共振回路35との間及び各々の付加回路37、38の間で互いに打ち消し合わないように、選択される。したがって、本装置において用いることができる付加回路の数は、このような共振周波数の関係によって決まることになる。 Each of the additional circuits 37 and 38 forms a resonance circuit by the C of the capacitors 51 and 52 and the L component of the wirings 55 and 56 constituting the circuit. The capacitance C of the capacitors 51, 52 of the additional circuits 37, 38 is selected so that the resonance of the additional circuits 37, 38 does not cancel each other between the series resonant circuit 35 and each additional circuit 37, 38. The Therefore, the number of additional circuits that can be used in the present apparatus is determined by the relationship between the resonance frequencies.
本発明によって、鉛蓄電池の性能が維持される、すなわち電気容量の低下が防止されるとともに、エンジンのトルク及び出力が改善する作用機序は、現時点では詳細には明らかとなっていないが、本発明の発明者らは概ね以下のように推測している。本発明に係る装置においては、直列共振回路が鉛蓄電池の性能の維持に寄与し、1つ又は複数の付加回路がエンジンのトルク及び出力の改善に寄与すると考えられる。図4は、エンジンが作動している自動車において、鉛蓄電池4の正極と負極との間の電圧をオシロスコープによって測定したときに検出される波形の模式図である。鉛蓄電池4の電極間においては、主に、(1)充電用電源1の作動に伴って発生する波(図4のA)、(2)プラグ点火に伴う電圧降下の波(図4のB)、(3)充電用電源1のベルトの回転に伴って発生する波長の大きな波(図4のC)、の3種類の波が検出される。このうち、(1)の波(図4のA)は、プラグ点火に伴う電圧降下(図4のB)後に検出される。減衰波が発生する前兆として、鉛蓄電池の電極間電圧が低下するが、これは、点火コイルの充電に大きな電流が消費されるためであり、上述の減衰波を特定する1つの指標となる。(1)の波は、図4の横軸(時間)スケール(単位時間20ms)ではパルス状に見えるが、スケールを拡大すると、例えば単位時間を20μsとした図5の下段に示されるような減衰波であることが分かる。この波が、本発明において利用される減衰波、すなわち充電用電源1いよって生成される減衰波である。図4に示されるように、充電用電源1からは、充電用電源1の作動すなわち発電に伴ってこのような減衰波が周期的に発生する。 Although the performance of the lead storage battery is maintained by the present invention, that is, the reduction in electric capacity is prevented and the torque and output of the engine are improved, the mechanism of action has not been clarified in detail at this time. The inventors of the present invention generally presume as follows. In the apparatus according to the present invention, it is considered that the series resonance circuit contributes to maintaining the performance of the lead-acid battery, and one or more additional circuits contribute to improvement of engine torque and output. FIG. 4 is a schematic diagram of waveforms detected when the voltage between the positive electrode and the negative electrode of the lead storage battery 4 is measured with an oscilloscope in an automobile in which the engine is operating. Between the electrodes of the lead-acid battery 4, mainly (1) a wave generated by the operation of the charging power source 1 (A in FIG. 4), (2) a wave of a voltage drop accompanying plug ignition (B in FIG. 4) ), (3) Three types of waves, a wave having a large wavelength (C in FIG. 4) generated as the belt of the charging power source 1 rotates, are detected. Among them, the wave (1) (A in FIG. 4) is detected after a voltage drop (B in FIG. 4) accompanying plug ignition. As a precursor to the occurrence of the attenuation wave, the voltage between the electrodes of the lead storage battery decreases because a large amount of current is consumed for charging the ignition coil, which is one index for identifying the above-described attenuation wave. The wave of (1) looks like a pulse on the horizontal axis (time) scale (unit time 20 ms) in FIG. 4, but when the scale is enlarged, for example, the attenuation shown in the lower part of FIG. It turns out to be a wave. This wave is an attenuation wave used in the present invention, that is, an attenuation wave generated by the charging power source 1. As shown in FIG. 4, such a decaying wave is periodically generated from the charging power source 1 as the charging power source 1 operates, that is, generates power.
図6は、本発明の一実施形態に係る装置3における直列共振回路35の回路図(a)及び当該回路のインピーダンス周波数特性(b)の例を示す。図6の例によれば、250kHz付近に直列共振点fsを示す|Z|の低い部分が現れていることが分かる。直列共振点fsは、共振用コイル31のインダクタンスをLとし、共振用コンデンサ32のキャパシタンスをCとすると、以下の式(1)によって与えられる。 FIG. 6 shows an example of a circuit diagram (a) of the series resonant circuit 35 and an impedance frequency characteristic (b) of the circuit 3 in the device 3 according to an embodiment of the present invention. According to the example of FIG. 6, it can be seen that a portion of | Z | indicating the series resonance point fs appears in the vicinity of 250 kHz. The series resonance point fs is given by the following equation (1), where L is the inductance of the resonance coil 31 and C is the capacitance of the resonance capacitor 32.
一方、図7は、充電用電源1側からみた鉛蓄電池4の等価回路図(a)及び当該回路のインピーダンス周波数特性(b)の例を示す。図7(b)に示されるように、鉛蓄電池4のインピーダンスは、低い周波数領域では一定の低い値を示すが、高い周波数領域では周波数の上昇とともに増大する。したがって、鉛蓄電池4の等価回路は、図7(a)に示されるように、抵抗成分rbとインダクタンス成分Lbを有する回路として形成される。ここで、鉛蓄電池4のインダクタンス成分と直列共振回路35とによって形成される回路は、充電用電源1側からみると並列共振回路を形成していると考えられる。図8は、本発明の一実施形態に係る装置3と鉛蓄電池4とを並列接続した場合の、充電用電源1側からみた等価並列共振回路図(a)及びインピーダンス周波数特性(b)の例である。図8(a)に示される並列共振回路は、直列共振回路35のC及びLと鉛蓄電池4のLbとによって形成される並列共振回路36である。並列共振回路36の共振周波数fbは、rb≪ωLbと考えてrbを省略すると、 On the other hand, FIG. 7 shows an example of an equivalent circuit diagram (a) of the lead storage battery 4 and an impedance frequency characteristic (b) of the circuit as viewed from the charging power source 1 side. As shown in FIG. 7B, the impedance of the lead storage battery 4 shows a constant low value in the low frequency region, but increases as the frequency increases in the high frequency region. Accordingly, the equivalent circuit of the lead storage battery 4 is formed as a circuit having a resistance component rb and an inductance component Lb as shown in FIG. Here, it is considered that the circuit formed by the inductance component of the lead storage battery 4 and the series resonance circuit 35 forms a parallel resonance circuit when viewed from the charging power source 1 side. FIG. 8 is an example of an equivalent parallel resonance circuit diagram (a) and an impedance frequency characteristic (b) viewed from the charging power source 1 side when the device 3 according to an embodiment of the present invention and the lead storage battery 4 are connected in parallel. It is. The parallel resonance circuit shown in FIG. 8A is a parallel resonance circuit 36 formed by C and L of the series resonance circuit 35 and Lb of the lead storage battery 4. If the resonance frequency fb of the parallel resonance circuit 36 is considered as rb << ωLb and rb is omitted,
ここで、直列共振回路35の共振周波数fsと、直列共振回路35及び鉛蓄電池4のインダクタンス成分によって構成される並列共振回路36の共振周波数fbとの関係をみると、fbとfsは近接しており(これは、Q値を後述するような範囲に設定することによって達成される)、直列共振点を示す|Z|の低い部分が250kHz付近に現れているとともに、並列共振点を示す|Z|の高い部分が200kHz付近に現れている。直列共振回路35のインダクタンスL及びキャパシタンスCを、減衰波の周波数と概ね同調する周波数の電流が直列共振回路35内部に流れるように調整すると、直列共振回路35の共振周波数fsと近い共振周波数fbをもつ並列共振回路36内に大きな共振電流が流れる。 Here, looking at the relationship between the resonance frequency fs of the series resonance circuit 35 and the resonance frequency fb of the parallel resonance circuit 36 constituted by the inductance components of the series resonance circuit 35 and the lead storage battery 4, fb and fs are close to each other. (This is achieved by setting the Q value in a range as will be described later). A low portion of | Z | indicating a series resonance point appears in the vicinity of 250 kHz and | Z indicating a parallel resonance point. A high portion of | appears in the vicinity of 200 kHz. When the inductance L and the capacitance C of the series resonance circuit 35 are adjusted so that a current having a frequency approximately tuned to the frequency of the attenuation wave flows in the series resonance circuit 35, the resonance frequency fb close to the resonance frequency fs of the series resonance circuit 35 is obtained. A large resonance current flows in the parallel resonance circuit 36 having the same.
このようにして、充電用電源1から減衰波が発生する度に、装置4の直列共振回路35内部に発生した共振電流が鉛蓄電池4に流れることになる。共振電流の振幅は、充電用電源1から発生する減衰波の振幅より大きく、約1.5倍〜約20倍程度となる。さらに、充電用電源1からは減衰波が周期的に発生するため、発生した共振電流が減衰して完全に消滅する前に次の共振電流が発生する。すなわち、共振電流は、常に鉛蓄電池4に流れていることになる。したがって、共振電流による振動が電極板に常時与え続けられるため、鉛蓄電池4の電極板に硫酸鉛の被膜が生成されることがなく、鉛蓄電池4の電気容量(すなわち性能)が維持されると考えられる。 In this way, every time a decay wave is generated from the charging power source 1, the resonance current generated in the series resonance circuit 35 of the device 4 flows into the lead storage battery 4. The amplitude of the resonance current is larger than the amplitude of the attenuation wave generated from the charging power source 1 and is about 1.5 times to about 20 times. Further, since a decay wave is periodically generated from the charging power source 1, the next resonance current is generated before the generated resonance current is attenuated and completely disappears. That is, the resonance current always flows through the lead storage battery 4. Therefore, since the vibration due to the resonance current is continuously applied to the electrode plate, a lead sulfate film is not generated on the electrode plate of the lead storage battery 4, and the electric capacity (ie, performance) of the lead storage battery 4 is maintained. Conceivable.
一方、鉛蓄電池の電極は、その表面積を大きくして鉛蓄電池の電気容量を高めるために、表面に様々な大きさの多数の細孔を有する海綿状電極として形成される。この海綿状電極に存在する細孔に様々な周波数の電流を与えると、様々なサイズの細孔にまで電流線がいきわたるようになり、電極の活性面が増えると考えられる。本出願の発明者らは、電極面に存在する様々な大きさの細孔に、様々な周波数の電流を与えることにより、これらの細孔中のサルフェーションの生成を鉛蓄電池の使用直後から効果的に抑制することができれば、電極の有効表面積が低下せず鉛蓄電池の内部インピーダンスが低い状態に維持され、その結果として、エンジンのトルク及び出力を改善することが可能であり、そのためには、様々な大きさを有する細孔の様々な固有振動数に合った周波数の共振電流を鉛蓄電池に流すことが有効であると考えている。これを実現するために、本発明は1つ又は複数の付加回路を用いることを特徴とする。 On the other hand, the electrode of the lead storage battery is formed as a spongy electrode having a large number of pores of various sizes on the surface in order to increase the surface area and increase the electric capacity of the lead storage battery. When currents of various frequencies are given to the pores existing in the sponge-like electrode, it is considered that current lines extend to pores of various sizes, and the active surface of the electrode increases. The inventors of the present application can effectively generate sulfation in these pores immediately after use of the lead-acid battery by applying currents of various frequencies to pores of various sizes existing on the electrode surface. Therefore, the effective surface area of the electrode does not decrease, and the internal impedance of the lead-acid battery is maintained at a low state. As a result, the engine torque and output can be improved. We believe that it is effective to flow a resonance current of a frequency suitable for various natural frequencies of a pore having a large size through a lead-acid battery. In order to realize this, the present invention is characterized by using one or a plurality of additional circuits.
1つ又は複数の付加回路の各々は、コンデンサのCと配線のL成分とによって共振回路を形成する。各々が共振回路として機能し、互いに共振を打ち消し合わない異なる直列共振周波数を有するこれらの付加回路を、鉛蓄電池に並列に接続することによって、1つ又は複数の付加回路によって発生した種々の周波数の共振電流が種々の大きさの細孔内に流れ、この共振電流が上述のような作用機序でデンドライトの成長を抑制し、その結果として、エンジンのトルク及び出力が改善する効果が現れると考えられる。1つ又は複数の付加回路を動作させるためのトリガは、点火コイルの印加電圧の電圧降下(図4のBの波)直後に検出される波である。この波には種々の周波数の波が含まれており、各々が異なる共振周波数を有する1つ又は複数の付加回路が、この波に含まれる波のうちのいずれかの周波数の波と共振し、その共振によって発生した共振電流が様々な大きさを有する細孔中のサルフェーションの生成を抑制すると考えられる。 Each of the one or more additional circuits forms a resonance circuit by the capacitor C and the L component of the wiring. By connecting these additional circuits, each functioning as a resonant circuit, having different series resonant frequencies that do not cancel each other's resonances, in parallel to the lead acid battery, the various frequencies generated by the one or more additional circuits. Resonant current flows into pores of various sizes, and this resonant current suppresses dendrite growth by the mechanism of action described above, and as a result, an effect of improving engine torque and output appears. It is done. The trigger for operating one or more additional circuits is a wave detected immediately after the voltage drop (wave B in FIG. 4) of the voltage applied to the ignition coil. This wave includes waves of various frequencies, and one or a plurality of additional circuits each having a different resonance frequency resonate with a wave of any one of the waves included in the wave, It is considered that the resonance current generated by the resonance suppresses the generation of sulfation in pores having various sizes.
充電用電源1から発生する減衰波は、充電用電源1の種類(充電用電源1のメーカーによって異なる)、温度環境、回転数によって異なるが、その周波数は約50kHz〜約350kHz、振幅は約30mV〜約450mVである。減衰波は、充電用電源1の作動に伴って、エンジンのプラグが点火した直後に発生し、その周期は(エンジンの回転数×エンジンの気筒数÷60)回/秒である。充電用電源1から発生する減衰波は、例えば、上述した図4のA及び図5下段に示すような波形の波である。減衰波の周波数は、同一の充電用電源では、エンジンの回転数に応じて若干変化するものの、実施例において示されるようにほぼ一定であると考えてよい。 The attenuation wave generated from the charging power source 1 varies depending on the type of the charging power source 1 (depending on the manufacturer of the charging power source 1), the temperature environment, and the rotation speed, but the frequency is about 50 kHz to about 350 kHz, and the amplitude is about 30 mV. ~ 450 mV. The attenuation wave is generated immediately after the plug of the engine is ignited in accordance with the operation of the power supply 1 for charging, and the cycle is (engine speed × engine cylinder number ÷ 60) times / second. The attenuation wave generated from the charging power supply 1 is, for example, a wave having a waveform as shown in A of FIG. 4 and the lower part of FIG. The frequency of the attenuation wave may be considered to be substantially constant as shown in the embodiment, although it slightly changes depending on the engine speed in the same charging power source.
本発明の一実施形態に係る直列共振回路35に用いられる共振用コイル31及び共振用コンデンサ32は、共振周波数においてより大きな共振電流を直列共振回路35内部に発生させるために、共振周波数fsにおける直列共振回路35のインピーダンス|Z|ができるだけ低くなるように選択されることが好ましく、具体的にはインピーダンス|Z|が約0.1Ω以下となるように選択されることが好ましい。そのために、コイル31は巻線抵抗が小さいものを用い、コンデンサ32はESRが小さいものを用いることが好ましい。巻線抵抗の小さいコイル31とESRの小さいコンデンサ32とを選択することによって、Q値の高い直列共振回路35、すなわち共振のピーク(例えば図6(b)に示されるインピーダンス周波数特性図においてみられるピーク)の鋭い直列共振回路35を構成することできる。Q値は、共振回路の共振のピークの鋭さを表す無次元数であり、共振回路の抵抗をR、インダクタンスをL、共振周波数をfsとすると、以下の(3)式によって表される。 The resonance coil 31 and the resonance capacitor 32 used in the series resonance circuit 35 according to one embodiment of the present invention are connected in series at the resonance frequency fs in order to generate a larger resonance current in the series resonance circuit 35 at the resonance frequency. The impedance | Z | of the resonance circuit 35 is preferably selected to be as low as possible, and specifically, the impedance | Z | is preferably selected to be about 0.1Ω or less. Therefore, it is preferable to use a coil 31 having a small winding resistance and a capacitor 32 having a small ESR. By selecting the coil 31 having a small winding resistance and the capacitor 32 having a low ESR, a series resonance circuit 35 having a high Q value, that is, a resonance peak (for example, an impedance frequency characteristic diagram shown in FIG. 6B) can be seen. A series resonance circuit 35 having a sharp peak can be configured. The Q value is a dimensionless number representing the sharpness of the resonance peak of the resonance circuit, and is expressed by the following equation (3), where R is the resistance of the resonance circuit, L is the inductance, and fs is the resonance frequency.
本発明の実施形態に係る装置3の直列共振回路35に用いられる共振用コイル31は、充電用電源1の種類、すなわち発生する減衰波の周波数に応じて、インダクタンスが約3μH〜約20μH、巻線の巻数が約5〜約10ターンのコイルである。コイル31の巻線抵抗は、直列共振回路35のQ値が大きくなるように、約10mΩより小さいことが好ましく、約5mΩより小さいことがより好ましい。共振用コイル31は、再生装置が車載されることによって被る熱の影響が小さくなるように、熱による透磁率の変化が少ないものであることが好ましい。また、直列共振回路35と鉛蓄電池4とで構成される回路の内部に流れる電流は時間によって大きく変化するため、共振用コイル31は、電流によるインダクタンスの大きさが変わらないように、電流による透磁率の変化が少ないものであることが好ましい。共振用コイル31は、温度による物性値の変化が少ないアモルファスチョークコイルを用いることが好ましい。また、コイルの抵抗成分を小さくするために、巻線の径は約1mmより大きいことが好ましい。 The resonance coil 31 used in the series resonance circuit 35 of the device 3 according to the embodiment of the present invention has an inductance of about 3 μH to about 20 μH, depending on the type of the charging power source 1, that is, the frequency of the attenuation wave generated. The coil has about 5 to about 10 turns of wire. The winding resistance of the coil 31 is preferably smaller than about 10 mΩ and more preferably smaller than about 5 mΩ so that the Q value of the series resonant circuit 35 is increased. It is preferable that the resonance coil 31 has a small change in magnetic permeability due to heat so that the influence of heat received by mounting the reproducing apparatus on the vehicle is reduced. In addition, since the current flowing in the circuit constituted by the series resonance circuit 35 and the lead storage battery 4 varies greatly with time, the resonance coil 31 is not transparent by current so that the magnitude of inductance due to current does not change. It is preferable that the change in magnetic susceptibility is small. As the resonance coil 31, it is preferable to use an amorphous choke coil in which a change in physical property value due to temperature is small. In order to reduce the resistance component of the coil, the diameter of the winding is preferably larger than about 1 mm.
本発明の実施形態に係る装置3の直列共振回路35に用いられる共振用コンデンサ32は、上述のようにESRを小さくするという観点から、フィルムコンデンサが好ましく、メタライズドフィルムコンデンサがより好ましい。共振用コンデンサ32は、充電用電源1の種類、すなわち発生する減衰波の周波数に応じて、キャパシタンスが0.01μF〜10μFのものが用いられる。コンデンサ32のESRは、直列共振回路35のQ値が大きくなるように、約50mΩより小さいことが好ましく、約15mΩより小さいことがより好ましい。また、回路には大きな共振電流が流れるため、コンデンサ32はリップル電流が約1Aより大きいものを用いることが好ましい。 The resonance capacitor 32 used in the series resonance circuit 35 of the device 3 according to the embodiment of the present invention is preferably a film capacitor and more preferably a metallized film capacitor from the viewpoint of reducing ESR as described above. The resonance capacitor 32 has a capacitance of 0.01 μF to 10 μF depending on the type of the charging power source 1, that is, the frequency of the generated attenuation wave. The ESR of the capacitor 32 is preferably smaller than about 50 mΩ, and more preferably smaller than about 15 mΩ so that the Q value of the series resonant circuit 35 is increased. Further, since a large resonance current flows in the circuit, it is preferable to use a capacitor 32 having a ripple current larger than about 1A.
本発明の一実施形態においては、直列共振回路35は以下のように構成される。まず、エンジンが作動している車両の鉛蓄電池4の電極に、例えばオシロスコープを当業者に周知の方法で接続することなどによって、観測される波形のうちの減衰波(図4のA)の周波数を測定する。上述のように、この減衰波は、充電用電源1によって生成される波であり、充電用電源1の種類によって異なる。次いで、測定した減衰波の周波数と概ね近い周波数fsで直列共振回路35が共振するように、直列共振回路35の共振用コイル31のインダクタンスLと共振用コンデンサ32のキャパシタンスCとを設定する。設定に当たっては、まず、既に述べたような特性を有する共振用コイル31を選択する。ここで、インダクタンスLの大きな共振用コイル31を選択すれば、(3)式から分かるようにQ値を大きくすることができるが、インダクタンスLを大きくするためには巻線の巻数を多くする必要がある。しかしながら、巻数の多いコイルは抵抗Rが大きくなるため、結果として必要なQ値が得られなくなる可能性がある。したがって、インダクタンスLの範囲は上述のように、約3μH〜約20μHであることが好ましい。次いで、選択された共振用コイル31のインダクタンスLと適正な(すなわち、発生する減衰波によって直列共振回路が共振するような)共振周波数fsとから、(1)式によってキャパシタンスCを決定し、そのようなCを有する共振用コンデンサ32を選択する。 In one embodiment of the present invention, the series resonant circuit 35 is configured as follows. First, the frequency of the attenuation wave (A in FIG. 4) of the observed waveform is obtained by connecting an oscilloscope to the electrode of the lead storage battery 4 of the vehicle in which the engine is operating, for example, by a method well known to those skilled in the art. Measure. As described above, this attenuation wave is a wave generated by the charging power source 1 and varies depending on the type of the charging power source 1. Next, the inductance L of the resonance coil 31 of the series resonance circuit 35 and the capacitance C of the resonance capacitor 32 are set so that the series resonance circuit 35 resonates at a frequency fs that is substantially close to the frequency of the measured attenuation wave. In setting, first, the resonance coil 31 having the characteristics already described is selected. Here, if the resonance coil 31 having a large inductance L is selected, the Q value can be increased as can be seen from the equation (3). However, in order to increase the inductance L, it is necessary to increase the number of windings. There is. However, a coil having a large number of turns has a large resistance R, and as a result, a necessary Q value may not be obtained. Therefore, the range of the inductance L is preferably about 3 μH to about 20 μH as described above. Next, the capacitance C is determined by the equation (1) from the inductance L of the selected resonance coil 31 and the appropriate resonance frequency fs (that is, the series resonance circuit resonates with the generated damped wave). The resonance capacitor 32 having such C is selected.
なお、共振用コイル31と共振用コンデンサ32とを選択する順序は逆でもよい。すなわち、既に述べたような特性を有する共振用コンデンサ32を選択し、次いで、共振用コンデンサ32のキャパシタンスCと共振周波数fsとからインダクタンスLを決定し、そのようなLを有する共振用コイル31を選択するようにしてもよい。以上のようにして選択した共振用コイル31及び共振用コンデンサ32を直列接続することにより、インダクタンスLとキャパシタンスCとが適切に調整された直列共振回路35を形成することができる。 Note that the order of selecting the resonance coil 31 and the resonance capacitor 32 may be reversed. That is, the resonance capacitor 32 having the characteristics as described above is selected, then the inductance L is determined from the capacitance C of the resonance capacitor 32 and the resonance frequency fs, and the resonance coil 31 having such L is selected. You may make it select. By connecting the resonance coil 31 and the resonance capacitor 32 selected as described above in series, the series resonance circuit 35 in which the inductance L and the capacitance C are appropriately adjusted can be formed.
以上のような共振用コイル31と共振用コンデンサ32とによって構成される直列共振回路内35内部で発生し、直列共振回路と鉛蓄電池とによって構成される並列共振回路内部に流れる共振電流は、周波数が減衰波と概ね同じ約50kHz〜約350kHz、振幅が減衰波の約1.5〜約20倍である。例えば、上述の図5の下段に示されるような減衰波によって発生する共振電流は、図5の上段に示されるような波である。 The resonance current generated inside the series resonance circuit 35 constituted by the resonance coil 31 and the resonance capacitor 32 as described above and flowing inside the parallel resonance circuit constituted by the series resonance circuit and the lead storage battery is expressed as Is about 50 kHz to about 350 kHz which is substantially the same as the attenuation wave, and the amplitude is about 1.5 to about 20 times the attenuation wave. For example, the resonance current generated by the attenuation wave as shown in the lower part of FIG. 5 is a wave as shown in the upper part of FIG.
本発明の実施形態に係る装置3の付加回路37、38に用いられるコンデンサ51、52は、直列共振回路35と同様に、ESRを小さくするという観点から、フィルムコンデンサが好ましく、メタライズドフィルムコンデンサがより好ましい。コンデンサ51、52のキャパシタンスは、以下のように設定される。 The capacitors 51 and 52 used in the additional circuits 37 and 38 of the device 3 according to the embodiment of the present invention are preferably film capacitors and more preferably metallized film capacitors from the viewpoint of reducing ESR, as in the series resonant circuit 35. preferable. The capacitances of the capacitors 51 and 52 are set as follows.
付加回路37、38は、直列共振回路35についての上述の説明と同様に、それぞれ直列共振点fs(図8(b)においてインピーダンスの谷の部分に相当する周波数。ここでは、値の小さいものからfs1、fs2、・・・とする)と並列共振点fb(図8(b)においてインピーダンスの山の部分に相当する周波数。ここでは、値の小さいものからfb1、fb2、・・・とする)とを有する。直列共振回路35は、上述のように減衰波を利用して共振するため、そのfsは充電用電源の種類によって決まる。したがって、付加回路37、38のfs1及びfs2は、装置3を取り付ける車両によって決まる直列共振回路35のfsとfs1及びfs2との間で共振が打ち消し合わず、fs1とfs2との共振も互いに打ち消し合わないような範囲に、すなわち、直列共振回路35及び付加回路37、38のそれぞれの並列共振周波数fbの山と直列共振周波数fsの谷とが互いに重ならないように、選択される。図9は、共振が打ち消し合わないように周波数を決めるために行われたシミュレーションの一例である。このシミュレーションは、インピーダンス解析ソフト「Zview」(Solartron社製)を用いて行われたものである。図9(a)は、共振が打ち消し合わない場合について、図9(b)は共振が打ち消し合う場合について、周波数とインピーダンスとの関係を表している。図9(b)では、fs1とfs2とが近接して互いに共振が打ち消し合っていることが分かる。したがって、図9(a)に示されるように、それぞれの回路の周波数の山と谷とが互いに打ち消し合わないように、fs1及びfs2が決定される。fs1及びfs2を決定する方法は、このようなシミュレーションソフトウェアを用いて行うことに限定されるものではなく、それぞれの回路の周波数の山と谷とが互いに打ち消し合わないようにfs1及びfs2を決めることができればいかなる方法を用いてもよい。 The additional circuits 37 and 38 are each the series resonance point fs (frequency corresponding to the valley portion of the impedance in FIG. 8B), as described above for the series resonance circuit 35. fs 1 , fs 2 ,..., and a parallel resonance point fb (frequency corresponding to the peak of the impedance in FIG. 8B. Here, fb 1 , fb 2 ,.・) Since the series resonance circuit 35 resonates using the attenuation wave as described above, its fs is determined by the type of the power supply for charging. Therefore, fs 1 and fs 2 of the additional circuits 37 and 38 do not cancel resonance between fs and fs 1 and fs 2 of the series resonance circuit 35 determined by the vehicle to which the device 3 is attached, and fs 1 and fs 2 Are selected so that the peaks of the parallel resonance frequency fb and the valleys of the series resonance frequency fs of the series resonance circuit 35 and the additional circuits 37 and 38 do not overlap each other. The FIG. 9 is an example of a simulation performed to determine the frequency so that the resonances do not cancel each other. This simulation was performed using impedance analysis software “Zview” (manufactured by Solartron). FIG. 9A shows the relationship between the frequency and the impedance when the resonance does not cancel out, and FIG. 9B shows the relationship between the frequency when the resonance cancels out. In FIG. 9B, it can be seen that fs 1 and fs 2 are close to each other and the resonances cancel each other. Therefore, as shown in FIG. 9A, fs 1 and fs 2 are determined so that the crest and trough of the frequency of each circuit do not cancel each other. method for determining the fs 1 and fs 2, such simulation software is not limited to be performed using, fs 1 and fs as the peaks and valleys of the frequency is not not cancel each other respective circuit Any method may be used as long as 2 can be determined.
本発明に係る付加回路37、38のfs1及びfs2は、発明者らによる実験の結果から、約50kHz〜約1.5MHzの範囲のいずれかの周波数に設定されることが好ましい。本発明における付加回路は、合わせるべき共振周波数が充電用電源1によって決まる直列共振回路35とは異なり、厳密に共振周波数を合わせる必要がないため、コイルを使用せず、配線のL成分を利用することによって共振回路として構成することが好ましい。しかしながら、付加回路はコイルを使用して構成することもできる。本発明に係る装置に使用すべき付加回路が低い共振周波数を有する付加回路の場合にはコイルを用いて共振回路を構成することもできるが、使用すべき付加回路が高い周波数を有する付加回路の場合には、本発明に必要な条件を満足するコイルが存在しないこともある。また、コイルを使用せずに付加回路を構成すれば、装置を取り付けるエンジンルームの温度の変化に応じて配線の抵抗が変化し、それによって共振周波数を変化させることもできるという利点がある。上述のように、鉛蓄電池の電極には様々な大きさの細孔が存在しており、共振周波数を変化させることによっていずれかの細孔に合った共振電流が流れるようになると考えられる。配線のL成分は、配線径a、配線長l、配線の形状などの要因に依存し、これらの要因は、車両に装置を取り付けるための実用上の制約から決まるため、それによって配線のL成分が決まる。次いで、このようにして設定された付加回路37、38の直列共振周波数fs1及びfs2から、(1)式によって、fs1及びfs2の共振周波数を得られるコンデンサ51及び52のキャパシタンスCの値が決まる。なお、コイルを使用して付加回路37、38を構成する場合には、使用するコイルの条件は直列共振回路35の共振用コイル31と同様であり、コイルのL及びコンデンサのCは、直列共振回路35の場合と同様に、共振周波数fs1及びfs2が得られるように選択される。 From the results of experiments by the inventors, fs 1 and fs 2 of the additional circuits 37 and 38 according to the present invention are preferably set to any frequency in the range of about 50 kHz to about 1.5 MHz. Unlike the series resonance circuit 35 in which the resonance frequency to be adjusted is determined by the charging power source 1, the additional circuit in the present invention does not need to match the resonance frequency strictly, and therefore uses the L component of the wiring without using a coil. Therefore, it is preferable to configure as a resonance circuit. However, the additional circuit can also be configured using a coil. In the case where the additional circuit to be used in the apparatus according to the present invention is an additional circuit having a low resonance frequency, the resonance circuit can be configured by using a coil. However, the additional circuit to be used has a high frequency. In some cases, there may be no coil that satisfies the conditions required for the present invention. Further, if the additional circuit is configured without using the coil, there is an advantage that the resistance of the wiring is changed in accordance with the change in the temperature of the engine room to which the device is attached, and the resonance frequency can be changed accordingly. As described above, there are pores of various sizes in the electrode of the lead storage battery, and it is considered that a resonance current suitable for one of the pores flows by changing the resonance frequency. The L component of the wiring depends on factors such as the wiring diameter a, the wiring length l, and the shape of the wiring, and these factors are determined by practical restrictions for mounting the device on the vehicle. Is decided. Then, the addition circuits 37 and 38 which are set in this manner from the series resonance frequency fs 1 and fs 2, (1) by equation of the capacitance C of the capacitor 51 and 52 to obtain the resonance frequency of fs 1 and fs 2 The value is determined. When the additional circuits 37 and 38 are configured using coils, the conditions of the coils to be used are the same as those of the resonance coil 31 of the series resonance circuit 35, and the coil L and the capacitor C are in series resonance. As with circuit 35, resonance frequencies fs 1 and fs 2 are selected to be obtained.
直列共振回路35と同様に、付加回路37、38のQ値は、約10より大きいことが好ましく、約450より小さいことが好ましい。付加回路37、38のQ値が約10より大きくなるように部品を選択することによって、共振点において鋭いピークを得ることができるとともに、直列共振点fsと並列共振点fbとをより近接させることが可能となる。しかしながら、Q値を約450以上にすると、fsとfbとが近接し過ぎて使用できる周波数帯域が狭くなるため機能しなくなるおそれがある。このようにQ値を適切に選択することによって、直列共振点fsと並列共振点fbとが適切に近接し、直列共振回路35及び付加回路37、38の間で共振を打ち消し合わないように共振周波数を調整することが容易になる。付加回路の数は、図1及び図3においては2つであるが、直列共振回路及び複数の付加回路の間で共振を打ち消し合わないように共振周波数を調整できる限り、限定されない。 As with the series resonant circuit 35, the Q values of the additional circuits 37 and 38 are preferably greater than about 10 and preferably less than about 450. By selecting components so that the Q values of the additional circuits 37 and 38 are larger than about 10, a sharp peak can be obtained at the resonance point, and the series resonance point fs and the parallel resonance point fb can be made closer to each other. Is possible. However, if the Q value is about 450 or more, fs and fb are too close to each other and the usable frequency band is narrowed, so that there is a possibility that the function may not function. By appropriately selecting the Q value in this way, the series resonance point fs and the parallel resonance point fb are appropriately close to each other so that resonance is not canceled between the series resonance circuit 35 and the additional circuits 37 and 38. It becomes easy to adjust the frequency. The number of additional circuits is two in FIGS. 1 and 3, but is not limited as long as the resonance frequency can be adjusted so as not to cancel resonance between the series resonance circuit and the plurality of additional circuits.
(実施例1)
1つのアモルファスチョークコイル(日本ケミコン株式会社製、品番:LBBM0403R4X7−VoE)と、1つのメタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ(日本ケミコン株式会社製、品番:FTACD102V474 ELHZ0)とを直列に接続し、直列共振回路を形成した。この直列共振回路をケースに入れて樹脂で封入した装置を、乗用車(トヨタ ファンカーゴ、平成12年式、型式NCP−20)に搭載されている性能が劣化した鉛蓄電池(G&Yu製、75D23L)に並列接続した。次いで、乗用車のエンジンを始動させた。
Example 1
One amorphous choke coil (manufactured by Nippon Chemi-Con Corporation, part number: LBBM0403R4X7-VoE) and one metallized polypropylene film capacitor (manufactured by Nippon Chemi-Con Corporation, part number: FTACD102V474 ELHZ0) are connected in series to form a series resonance circuit. did. The device in which this series resonant circuit is put in a case and sealed with resin is mounted on a lead-acid battery (G & Yu, 75D23L) with degraded performance mounted on a passenger car (Toyota Fun Cargo, 2000, model NCP-20). Connected in parallel. The passenger car engine was then started.
エンジン作動時に乗用車の鉛蓄電池の電極間において検出された波形を、図10(アイドリング時の波形)及び図11(エンジン回転数3,000回転時の波形)に示す。利用される減衰波は、アイドリング時には約40msに1回の周期で発生し、エンジン回転数3,000回転時には約10msに1回の周期で発生した。図10及び図11の減衰波の1つ(Aの波)を拡大した波を、それぞれ図12及び図13の下段に示す。乗用車に搭載されている充電用電源(オルタネータ、品番;27060−21030)からアイドリング時に発生する減衰波(図12の下段)は、周波数が約83kH、最大振幅が約400mVであった。なお、3,000回転時に発生する減衰波(図13の下段)も、周波数が約83kH、最大振幅が約400mVであった。これらの減衰波と共振して直列共振回路と鉛蓄電池に流れる共振電流は、アイドリング時及びエンジン回転数3,000回転時のいずれも、図12及び図13の上段に示されるように、周波数が約83kH、最大振幅が約800mAであった。なお、図10及び図11においては、減衰波が図面の上部(例えば、図10の(A)の減衰波の場合)又は下部(例えば図10の右から2つめの減衰波の場合)のみに現れ、例えば図10及び図11のAの波のピークの大きさは、それぞれ対応する図12及び図13の下段の減衰波の振幅より小さくなっているように見える。これは、図10及び図11においては、ゆっくりとした全体の鉛蓄電池端子間電圧を測定するために時間軸を広くした結果、オシロスコープのサンプリング周波数が低くなり、画面上で減衰波を完全には再現できないためであると考えられる。実際には、減衰波は図4の模式図に示されるように上下に振動しており、このことは、図10及び図11に対応する図12及び図13の下段の波形をみれば明らかである。 The waveforms detected between the electrodes of the lead-acid battery of the passenger car when the engine is operating are shown in FIG. 10 (waveform at idling) and FIG. 11 (waveform at 3,000 engine revolutions). The attenuation wave used was generated at a cycle of about 40 ms when idling, and was generated at a cycle of about 10 ms at an engine speed of 3,000 rpm. Waves obtained by enlarging one of the attenuation waves (A wave) in FIGS. 10 and 11 are shown in the lower part of FIGS. 12 and 13, respectively. The attenuation wave (lower stage in FIG. 12) generated during idling from the charging power supply (alternator, product number: 27060-21030) mounted on the passenger car had a frequency of about 83 kH and a maximum amplitude of about 400 mV. In addition, the attenuation wave generated at 3,000 revolutions (the lower part of FIG. 13) also had a frequency of about 83 kHz and a maximum amplitude of about 400 mV. Resonant current that resonates with these damped waves and flows through the series resonant circuit and the lead-acid battery has a frequency as shown in the upper part of FIGS. 12 and 13 both at idling and at 3,000 engine revolutions. It was about 83 kHz and the maximum amplitude was about 800 mA. In FIGS. 10 and 11, the attenuation wave is only in the upper part of the drawing (for example, in the case of the attenuation wave in FIG. 10A) or lower part (for example, in the case of the second attenuation wave from the right in FIG. For example, the magnitude of the peak of the wave in FIG. 10 and FIG. 11A appears to be smaller than the amplitude of the corresponding attenuation wave in the lower part of FIG. 12 and FIG. In FIG. 10 and FIG. 11, as a result of widening the time axis in order to slowly measure the entire lead-acid battery terminal voltage, the sampling frequency of the oscilloscope is lowered, and the attenuation wave is completely eliminated on the screen. This is probably because it cannot be reproduced. Actually, the damped wave vibrates up and down as shown in the schematic diagram of FIG. 4. This is apparent from the lower waveform of FIGS. 12 and 13 corresponding to FIGS. is there.
図14は、上述のように構成された装置を劣化した鉛蓄電池に接続して乗用車を走行させることによって、鉛蓄電池が回復したことを示す結果である。図中の実走行距離は、装置を鉛蓄電池に接続した時点を0kmとし、その時点から実際に走行した距離(単位km)を表す。電圧は、鉛蓄電池の端子間電圧(単位V)であり、比重は、鉛蓄電池の6つのセルの各々の電解液の比重である。実走行距離0kmの時点、すなわち再生前の鉛蓄電池の比重は、最も高いセルでも1.2であり、最も低いセルでは1.12まで低下していた。装置の搭載後は、すべてのセルで比重が上昇し、約900km走行時の鉛蓄電池の比重は、最も高いセルで1.26となり、再生前には1.12であったセルでも1.17となった。また、電圧についても、12.01Vであったものが、約900km走行時には12.50Vまで上昇した。 FIG. 14 is a result showing that the lead-acid battery has been recovered by connecting the device configured as described above to the deteriorated lead-acid battery and running the passenger car. The actual travel distance in the figure represents the distance (unit km) actually traveled from that time when the device was connected to the lead-acid battery as 0 km. The voltage is the voltage (unit V) between the terminals of the lead storage battery, and the specific gravity is the specific gravity of each electrolyte of the six cells of the lead storage battery. The specific gravity of the lead storage battery at the time of the actual travel distance of 0 km, that is, before regeneration, was 1.2 even at the highest cell and decreased to 1.12 at the lowest cell. After the installation of the device, the specific gravity of all the cells increased, and the specific gravity of the lead storage battery when traveling about 900 km was 1.26 for the highest cell, and 1.17 even for the cell that was 1.12 before regeneration. It became. Also, the voltage was 12.01 V, but increased to 12.50 V when traveling about 900 km.
(実施例2)
乗用車(トヨタ ファンカーゴ、平成12年式、型式NCP−20)に新品の鉛蓄電池(古河電池製、46B24R、SUPER NOVA)を搭載し、1,932km走行した。走行後、バッテリーテスター(MIDTRONICS製、MDX−P300)を用いて鉛蓄電池の電圧を測定すると同時に、電解液の比重と、交流インピーダンス法によってバッテリの内部インピーダンスとを測定した。次いで、実施例1と同様に構成した装置を、乗用車に搭載した鉛蓄電池に並列接続して走行し、1,200km、2652.7km、及び3,220kmの各時点で、鉛蓄電池の電圧、比重、及び内部インピーダンスを測定した。測定は、乗用車から鉛蓄電池を取り外し、室温20〜25℃の室内で8〜24時間安静状態に保った後に行った。
(Example 2)
A new lead-acid battery (Furukawa Battery, 46B24R, SUPER NOVA) was mounted on a passenger car (Toyota Fun Cargo, 2000 model, model NCP-20), and the vehicle traveled 1,932 km. After running, the voltage of the lead storage battery was measured using a battery tester (MDX-P300, manufactured by MIDTRONICS), and at the same time, the specific gravity of the electrolyte and the internal impedance of the battery were measured by the AC impedance method. Next, the apparatus configured in the same manner as in Example 1 was run in parallel with a lead storage battery mounted on a passenger car, and at each time point of 1,200 km, 2652.7 km, and 3,220 km, the voltage and specific gravity of the lead storage battery , And the internal impedance was measured. The measurement was performed after the lead-acid battery was removed from the passenger car and kept in a resting state at room temperature of 20 to 25 ° C. for 8 to 24 hours.
図15〜図17は、走行距離による鉛蓄電池の電圧、比重、及び内部インピーダンスの変化を示す図である。これらの図においては、走行距離0kmの時点が装置を鉛蓄電池に取り付けた時点を示し、接続前の走行距離は負の距離で示され、接続後の走行距離は正の距離で示されている。鉛蓄電池が車両に搭載されて使用される前、すなわち鉛蓄電池が新品の状態における電圧、比重、及び内部インピーダンスの値は、走行距離が−1,932kmの点で示される。 15-17 is a figure which shows the change of the voltage of a lead acid battery, specific gravity, and an internal impedance by driving | running | working distance. In these drawings, the time when the travel distance is 0 km indicates the time when the device is attached to the lead-acid battery, the travel distance before connection is shown as a negative distance, and the travel distance after connection is shown as a positive distance. . The values of the voltage, specific gravity, and internal impedance before the lead storage battery is mounted on a vehicle and used, that is, when the lead storage battery is new, are indicated by points where the travel distance is -1,932 km.
図15は、走行距離による鉛蓄電池の電圧の変化を示す図である。横軸は走行距離を示し、縦軸は電圧を示す。鉛蓄電池が車両に搭載され使用される前においては、鉛蓄電池の電圧は12.84Vであった。装置を鉛蓄電池に取り付けた状態で3,220km走行した後においても、鉛蓄電池の電圧は、当初の電圧を維持していることが分かる。 FIG. 15 is a diagram illustrating a change in the voltage of the lead storage battery according to the travel distance. The horizontal axis indicates the travel distance, and the vertical axis indicates the voltage. Before the lead storage battery was mounted on a vehicle and used, the voltage of the lead storage battery was 12.84V. It can be seen that the voltage of the lead-acid battery maintains the original voltage even after traveling 3,220 km with the device attached to the lead-acid battery.
図16は、走行距離による鉛蓄電池の電解液の比重の変化を示す図である。横軸は走行距離を示し、縦軸は比重を示す。セル番号は、正極側のセルから負極側のセルに向かって、セル1〜セル6とした。鉛蓄電池が車両に搭載され使用される前においては、いずれのセルの比重も1.27〜1.28の値を示しており、セルによる比重のばらつきは小さかった。鉛蓄電池を車両に搭載し、装置を鉛蓄電池に取り付けない状態で走行すると、いずれのセルにおいても比重が低下し、セルによる比重のばらつきが大きくなった。その後、装置を鉛蓄電池に取り付けた状態で走行すると、走行距離が長くなるにつれて、各セルの比重が再び上昇し、セルによる比重のばらつきが小さくなった。 FIG. 16 is a diagram showing a change in the specific gravity of the electrolyte of the lead storage battery according to the travel distance. The horizontal axis indicates the travel distance, and the vertical axis indicates the specific gravity. The cell numbers were Cell 1 to Cell 6 from the positive electrode side cell toward the negative electrode side cell. Before the lead storage battery was installed in a vehicle and used, the specific gravity of any cell showed a value of 1.27 to 1.28, and the variation in specific gravity among the cells was small. When a lead storage battery was mounted on a vehicle and the apparatus was run without being attached to the lead storage battery, the specific gravity decreased in any cell, and the variation in specific gravity among the cells increased. After that, when the vehicle was run with the device attached to the lead storage battery, the specific gravity of each cell increased again as the travel distance increased, and the variation in specific gravity among the cells was reduced.
図17は、走行距離による鉛蓄電池の内部インピーダンス周波数特性の変化を示す図である。横軸は周波数を示し、縦軸は内部インピーダンスを示す。鉛蓄電池の内部インピーダンスは、鉛蓄電池が車両に搭載され使用される前においては小さい値を示していたが、装置を鉛蓄電池に取り付けない状態で1,932km走行した時点(図16において□で示されるデータ)では、全周波数帯域において大幅に上昇していた。その後、装置を鉛蓄電池に取り付けた状態で2652.7km走行すると、内部インピーダンスは、使用前の値と同程度にまで低下し、3,220km走行した時点においても小さい値がほぼ維持されていることが分かる。 FIG. 17 is a diagram showing a change in the internal impedance frequency characteristics of the lead storage battery according to the travel distance. The horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents internal impedance. The internal impedance of the lead-acid battery showed a small value before the lead-acid battery was mounted on the vehicle and used, but when the device was run 1,932 km without being attached to the lead-acid battery (indicated by □ in FIG. 16) Data) showed a significant increase in all frequency bands. After that, when driving with 2652.7 km with the device attached to a lead-acid battery, the internal impedance decreases to the same level as before use, and a small value is almost maintained even when driving for 3,220 km. I understand.
(実施例3)
1つのアモルファスチョークコイル(日本ケミコン株式会社製、品番:LBBM0403R4X7−VoE)と、1つのメタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ(日本ケミコン株式会社製、品番:FTACD102V274KELHZ0)とを直列に接続し、直列共振回路を構成した。また、1つのメタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ(日本ケミコン株式会社製、品番:FTACD102V564KFLEZ0)及び配線を用いて第1の付加回路を構成し、1つのメタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ(日本ケミコン株式会社製、品番:FTACD102V124KDLGZ0)及び配線を用いて第2の付加回路を構成した。これらの回路をケースに入れて樹脂で封入した装置を、乗用車(トヨタ ラウム 平成15年式、型式UA−NCZ25)に搭載された鉛蓄電池(ユアサ製、46B24)に並列接続した。直列共振回路の共振周波数は111kHz、第1の付加回路の共振周波数は268kHz、第2の付加回路の共振周波数は510kHzであった。このようにして構成された装置を取り付けた場合の乗用車の出力及びトルクと、装置を取り付けない場合の乗用車の出力及びトルクを、BOSCH FLA206 ローラー式パワー測定システムによって測定した。装置を取り付けない場合の最大出力及び最大トルクの測定値は、それぞれ76.3kW(103.8ps)及び144N・m(14.6kgf・m)であった。装置を取り付けた場合の最大出力及び最大トルクの測定値は、2回の測定値の平均値が、それぞれ80.2kW(109.1ps)及び150.0N・m(15.3kgf・m)となり、装置を取り付けない場合と比較して出力及びトルクが改善されたことが分かる。
(Example 3)
One amorphous choke coil (manufactured by Nippon Chemi-Con Corporation, product number: LBBM0403R4X7-VoE) and one metallized polypropylene film capacitor (manufactured by Nippon Chemi-Con Corporation, product number: FTACD102V274KELHZ0) were connected in series to form a series resonance circuit. . In addition, a first additional circuit is configured using one metallized polypropylene film capacitor (Nippon Chemi-Con Corporation, product number: FTACD102V564KFLEZ0) and wiring, and one metallized polypropylene film capacitor (Nippon Chemi-Con Corporation, product number: FTACD102V124KDLGZ0). And a second additional circuit using the wiring. A device in which these circuits were put in a case and sealed with resin was connected in parallel to a lead-acid battery (manufactured by Yuasa, 46B24) mounted on a passenger car (Toyota Raum 2003 model, model UA-NCZ25). The resonance frequency of the series resonance circuit was 111 kHz, the resonance frequency of the first additional circuit was 268 kHz, and the resonance frequency of the second additional circuit was 510 kHz. The output and torque of the passenger car when the apparatus constructed as described above was installed, and the output and torque of the passenger car when the apparatus was not installed were measured by a BOSCH FLA206 roller type power measurement system. The measured maximum power and maximum torque when the device was not installed were 76.3 kW (103.8 ps) and 144 N · m (14.6 kgf · m), respectively. The measured values of maximum output and maximum torque when the device is attached are the average values of the two measured values of 80.2 kW (109.1 ps) and 150.0 N · m (15.3 kgf · m), respectively. It can be seen that the output and torque are improved compared to the case where the device is not installed.
(実施例4)
1つのアモルファスチョークコイル(日本ケミコン株式会社製、品番:LBBM0403R4X7−VoE)と、1つのメタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ(日本ケミコン株式会社製、品番:FTACD102V474KELHZ0)とを直列に接続し、直列共振回路を構成した。また、1つのメタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ(日本ケミコン株式会社製、品番:FTACD102V564KFLEZ0)及び配線(日立電線株式会社製、MLFCIII0.75sq)を用いて第1の付加回路を構成し、1つのメタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ(日本ケミコン株式会社製、品番:FTACD102V124KDLGZ0)及び配線(日立電線株式会社製、MLFCIII0.75sq)を用いて第2の付加回路を構成した。これらの回路をケースに入れて樹脂で封入した装置を、乗用車(トヨタ ファンカーゴ、平成12年式、型式NCP−20)に搭載された新品の鉛蓄電池(古河電池株式会社製、46B24R、Super Nova)に並列接続した。このようにして構成された装置を取り付けた場合と装置を取り付けない場合について高速道路を定速走行し、乗用車のスロットルセンサ電圧の時間変化を調べた。スロットルセンサ電圧は、車の充電回路から完全に切り離された独立したバッテリを測定機動作用の電源に用い、これにGRAPHTEC社製 データロガー GL200を接続し、乗用車の車室内助手席グローブボックス下に存在するエンジン・コントロール・コンピューター(TPYOTA 89661-52361 211000-7401 12V 2NZ-FE AT)のスロットル電圧センサーより配線を取り出し、データロガーに接続して測定した。スロットルセンサ電圧の高低は、スロットル開度の大小に対応しており、定速走行時に同一の場所においてスロットルセンサ電圧が低いということは、出力及びトルクが大きいことを示す指標となる。
Example 4
One amorphous choke coil (manufactured by Nippon Chemi-Con Corporation, product number: LBBM0403R4X7-VoE) and one metallized polypropylene film capacitor (manufactured by Nippon Chemi-Con Corporation, product number: FTACD102V474KELHZ0) were connected in series to form a series resonance circuit. . Also, the first additional circuit is configured by using one metallized polypropylene film capacitor (manufactured by Nippon Chemi-Con Corporation, product number: FTACD102V564KFLEZ0) and wiring (manufactured by Hitachi Cable, Ltd., MLFCIII0.75 sq), and one metallized polypropylene film capacitor. (Nippon Chemicon Co., Ltd., product number: FTACD102V124KDLGZ0) and wiring (Hitachi Cable Co., Ltd., MLFCIII 0.75 sq) were used to configure the second additional circuit. A new lead-acid battery (Furukawa Battery Co., Ltd., 46B24R, Super Nova) mounted on a passenger car (Toyota Fun Cargo, 2000 model, model NCP-20) is a device in which these circuits are encased in resin. ) In parallel. The vehicle was driven at a constant speed on the highway with and without the device constructed as described above, and the time change of the throttle sensor voltage of the passenger car was examined. For the throttle sensor voltage, an independent battery completely disconnected from the car charging circuit is used as the power source for measuring machine operation. The data logger GL200 made by GRAPHTEC is connected to this, and it exists under the passenger compartment glove box in the passenger car. Wiring was taken out from the throttle voltage sensor of the engine control computer (TPYOTA 89661-52361 211000-7401 12V 2NZ-FE AT) and connected to a data logger for measurement. The level of the throttle sensor voltage corresponds to the magnitude of the throttle opening, and the fact that the throttle sensor voltage is low at the same place during constant speed traveling is an index indicating that the output and torque are large.
図18は、常磐自動車道の水戸ICを出発した時点を0秒とし、いわき湯元ICまでの距離約85.1kmを約100km/hの速度で定速走行したときのスロットルセンサ電圧(V)の時間変化を示す。また、図19は、札樽自動車道の新川ICを出発した時点を0秒とし、道央自動車道の深川ICまでの距離約108.8kmを約80km/h〜約100km/h(区間によって異なる)で定速走行したときのスロットルセンサ電圧(V)の時間変化を示す。図中において、「BACなし」のデータは装置を取り付けない場合の結果であり、「BACあり」のデータは装置を取り付けた場合の結果である。いずれの図においても、スロットルセンサ電圧のピークが現れる位置がほぼ等しいことから、装置の取り付け時と非取り付け時とにおいてほぼ同じ経過時間の時に同じ場所を走行していることが分かる。装置の取り付け時においては、装置の非取り付け時と比べて、取り付け直後からスロットルセンサ電圧の変化が小さい。これは、装置を取り付けたことによってアクセルの踏み込み量を大きく変えずに一定速度を維持できたことを示しており、乗用車の出力及びトルクが改善した効果を示すものと考えられる。 FIG. 18 shows the throttle sensor voltage (V) when driving at constant speed at a speed of about 100 km / h for a distance of about 85.1 km to Iwaki Yumoto IC when the time of departure from Mito IC on the Joban Expressway is 0 second. Shows time change. In addition, in FIG. 19, when the departure from Shinkawa IC on the Sasaru Expressway is 0 second, the distance to the Fukagawa IC on the Doo Expressway is about 108.8km from about 80km / h to about 100km / h (depending on the section) Shows the time change of the throttle sensor voltage (V) when traveling at a constant speed. In the figure, the data “without BAC” is the result when the device is not attached, and the data “with BAC” is the result when the device is attached. In any of the figures, the positions at which the peak of the throttle sensor voltage appears are almost equal, so that it can be seen that the vehicle is traveling in the same place when the device is attached and when the device is not attached at substantially the same elapsed time. When the device is attached, the change in the throttle sensor voltage is smaller immediately after the attachment than when the device is not attached. This indicates that the constant speed can be maintained without greatly changing the amount of depression of the accelerator by attaching the device, and it is considered that the output and torque of the passenger car are improved.
1 充電用電源
2 整流器
3 鉛蓄電池再生維持装置
31 共振用コイル
32 共振用コンデンサ
33 ケース
34 配線
35 直列共振回路
36 樹脂又は断熱材
37、38 付加回路
4 鉛蓄電池
51、52 コンデンサ
55、56 配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charging power supply 2 Rectifier 3 Lead storage battery regeneration maintenance device 31 Resonance coil 32 Resonance capacitor 33 Case 34 Wiring 35 Series resonance circuit 36 Resin or heat insulating material 37, 38 Additional circuit 4 Lead acid batteries 51, 52 Capacitors 55, 56 Wiring
Claims (9)
少なくとも1つのコイルと少なくとも1つのコンデンサとを含み、配線によって鉛蓄電池に並列に接続される、直列共振回路と、
少なくとも1つのコンデンサを含み、配線によって前記鉛蓄電池及び前記直列共振回路に並列に接続される、1つ又は複数の回路と、
を備え、
前記直列共振回路の前記少なくとも1つのコイルのインダクタンスと前記少なくとも1つのコンデンサのキャパシタンスとが、前記鉛蓄電池を充電するための充電用電源から発生する減衰波の周波数と概ね同調する周波数の電流が前記直列共振回路及び前記鉛蓄電池によって構成される回路の内部に流れるように調整されており、前記1つ又は複数の回路の各々は、前記直列共振回路との間で共振を打ち消し合わないように選択された直列共振周波数を有することを特徴とする装置。 A device for preventing a decrease in the electric capacity of the lead storage battery and increasing the torque and output of the engine,
A series resonant circuit including at least one coil and at least one capacitor and connected in parallel to the lead acid battery by wiring;
One or more circuits including at least one capacitor and connected in parallel to the lead acid battery and the series resonant circuit by wiring;
With
The current having a frequency at which the inductance of the at least one coil of the series resonant circuit and the capacitance of the at least one capacitor are approximately synchronized with the frequency of the attenuation wave generated from the charging power source for charging the lead storage battery is It is adjusted to flow inside a circuit constituted by a series resonance circuit and the lead acid battery, and each of the one or more circuits is selected so as not to cancel resonance with the series resonance circuit. Characterized by having a series resonance frequency that is reduced.
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