JP5695162B2 - 車両の初期始動装置及びその方法 - Google Patents

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Description

本実施例は、車両の初期始動のための装置及びその方法に関するものである。
急激なガソリン税の引き上げによって燃費の効率性が極大化された自動車が販売されており、その代表的な例としてアイドリングストップ(ISG:Idle Stop&Go、以下「ISG」と称する)システムを内蔵した自動車がある。
ISGシステムのSSG(Side Start Generator)は一般的な車両の始動モータではなくスターター(Starter)とオルタネーター(Alternator)の統合型モータであり、エンジンが動作する際にはオルタネーターとして動作する。ISGシステムは上記のようにオルタネーターとスターターが一体になっている統合型とオルタネーターとスターターが分離された分離型とで区分される。
ISGシステムは自動車でのエネルギー節減のための装置であり、走行の際に停止状況が発生すると停止している間始動をオフさせる。また、出発の際にも簡単な操作によって始動がかかるようにし、燃費の節減効果に優れている。
しかし、ISGシステムが適用される車両の場合、始動の際スタートモータで使用される電流が大きい。よって、バッテリの残存エネルギー量に比べて瞬間電流が許容容量を超過するとドロップ(Drop)される現象が発生する恐れがある。また、運転者のミスや長期駐車によってバッテリの容量が減ると始動がかからない問題が発生する。
即ち、車両の始動はバッテリのエネルギーを利用してスタートモータを起動してかかるようになる。しかし、長期駐車などによるバッテリの自然放電又はスタートモータの起動のための十分なエネルギーがバッテリに存在しない場合、車両に始動がかからない問題がある。
本願は、車両の初期始動が改善された装置及び方法を提供することを目的とする。
本実施例による車両の初期始動装置において、ウェイクアップモードでエネルギー貯蔵部又はバッテリのエネルギー残存量を確認するコンバータと、前記コンバータのウェイクアップモードを制御し、前記エネルギー貯蔵部及びバッテリのエネルギー残存量に基づいて前記エネルギー貯蔵部のエネルギー又はバッテリのエネルギーのうち少なくともいずれか一つのエネルギーをモータに印加するように制御する制御部と、前記制御部の制御に基づいてエネルギーをモータに印加するエネルギー貯蔵部と、バッテリと、前記エネルギー貯蔵部のエネルギー又はバッテリのエネルギーのうち少なくともいずれか一つからエネルギーを印加されて駆動するモータと、を含む。
前記制御部は、所定期間の間コンバータがスリープモードで動作する場合、既に設定された周期ごとに前記コンバータをスリープモードからウェイクアップモードに転換することができる。
前記制御部は、前記スリープモードからウェイクアップモードに転換されるとエネルギー残存量を確認することができる。
前記制御部は、前記エネルギー貯蔵部及びバッテリのエネルギー残存量に応じて前記エネルギー貯蔵部及びバッテリのエネルギーを合算し、前記合算されたエネルギーを前記モータに印加するように制御することができる。
前記エネルギー貯蔵部は、前記制御部で確認した前記エネルギー残存量に応じて前記バッテリのエネルギー臨界量を印加され、前記バッテリから印加されたエネルギーを充電して前記モータに供給することができる。
前記制御部は、前記バッテリのエネルギー残存量が既に設置された基準エネルギー残存量未満である場合、前記エネルギー残存量のうち臨界量をエネルギー貯蔵部に伝達することができる。
前記制御部は、前記エネルギー貯蔵部及びバッテリのエネルギー残存量に応じて前記エネルギー貯蔵部のエネルギーを前記モータに印加することができる。
本発明による車両の初期始動方法において、バッテリ又はエネルギー貯蔵部のエネルギー残存量を確認するステップと、前記エネルギー残存量が基準残存量未満である場合、前記バッテリのエネルギーを前記エネルギー貯蔵部に伝達するステップと、前記伝達されたエネルギーを利用して前記エネルギー貯蔵部を充電するステップと、前記エネルギー貯蔵部に充電されたエネルギーをモータに提供するステップと、を含む。
前記バッテリ又はエネルギー貯蔵部のエネルギー残存量を確認するステップは、コンバータのスリープモード又はウェイクアップモードの周期を確認するステップと、前記コンバータのウェイクアップモード時点の到達可否を確認するステップと、前記コンバータのウェイクアップモードの際、前記エネルギー残存量を確認するステップと、を更に含むことができる。
前記エネルギー残存量は、前記車両の始動のための最小エネルギー量でありうる。
本発明の一実施例によるISGシステムを含む車両の発進部のエネルギーの流れを説明するためのブロック構成図である。 本発明の一実施例による車両の初期起動動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施例によるISGシステムを含む車両の発進部のエネルギーの流れを説明するためのブロック構成図である。 本発明の他の実施例による車両の初期起動動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施例によるISGシステムを含む車両の発進部のエネルギーの流れを説明するためのブロック構成図である。 本発明の他の実施例による車両の初期起動動作を説明するためのフローチャートである。
本明細書及び特許請求の範囲で使用された用語や単語は通常的であるか又は辞書的な意味に限って解析されてはならず、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義し得るという原則に立脚して本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解析されるべきである。
よって、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本実施例の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点でこれらを代替し得る多様な均等物と変形例が存在し得るということを理解すべきである。
以下、図面を参照して本発明の実施例をより詳しく説明する。
図1は、本発明の一実施例によるISGシステムを含む車両の発進部のエネルギーの流れを説明するためのブロック構成図である。
図1を参照すると、本発明の一実施例によるISGシステムを含む車両の発進部は、制御部110、DC−DCコンバータ120、エネルギー貯蔵部130、モータ/ジェネレータ部140、バッテリ150、スタートモータ160で構成される。
制御部110はコンバータ120のスリープモード状態及びウェイクアップモードに対する周期を確認する。制御部110はコンバータ120が車両の長期駐車などによって所定期間の間スリープモードで動作する場合、既に設定されたウェイクアップ周期を確認する。制御部110は該当周期に到達した時点ごとにコンバータ120にウェイクアップ制御信号を出力する。
また、制御部110はウェイクアップされたコンバータ120からエネルギー貯蔵部130とバッテリ150のエネルギー残存量(SOC:State Of Charge)情報を獲得する。
よって、制御部110は前記エネルギー貯蔵部130とバッテリ150のエネルギー残存量に応じてバッテリ150のエネルギー残存量のうち臨界量をエネルギー貯蔵部130に伝達するようにする。
制御部110は前記バッテリ150から臨界量のエネルギーを伝達されたエネルギー貯蔵部130と前記バッテリ150のエネルギー残存量を利用し、スタートモータ160を始動するように制御する。
DC−DCコンバータ120は、制御部110の制御信号に応じてスリープモードの際所定周期ごとにウェイクアップする。DC−DCコンバータ120は、所定周期ごとにウェイクアップされてエネルギー貯蔵部130及びバッテリ150のエネルギー残存量を確認する。前記確認したエネルギー残存量情報を制御部110に出力する。
エネルギー貯蔵部130としてはウルトラキャパシタ、AGM、Pbバッテリ、リチウムバッテリなど、多様な形のエネルギー貯蔵及び供給装置が適用されてもよい。エネルギー貯蔵部130はモータ/ジェネレータ部140の発電又は回生したエネルギーを貯蔵し、ISG機能を駆動するためのエネルギーを供給する。また、本発明の実施例によってバッテリ150から臨界量だけ伝達されるエネルギーを利用して充電されてもよい。また、前記充電されたエネルギーを利用してスタートモータ160の始動のためのエネルギーとして伝達されてもよい。
モータ/ジェネレータ部140はエネルギー貯蔵部130のエネルギーを利用し、オルタネーター(AT:Alternator)又はSSGなどのモータエンジンを駆動してISGモードを行う。
バッテリ150は車両の初期始動のためのスタートモータを起動するためのエネルギーを供給する。バッテリ150は、本発明の実施例によってコンバータ120のモニタリング結果に応じて臨界量のエネルギーをエネルギー貯蔵部130に伝達する。
スタートモータ160はバッテリ150から供給されるエネルギーを利用して車両の初期始動のための駆動を行う。スタートモータ160は、本発明の実施例によってバッテリ150だけでなくエネルギー貯蔵部130から伝達されたエネルギーを前記バッテリ150のエネルギーと合算したエネルギーで駆動される。
上述したような構成に基づき、本発明の一実施例による車両の初期起動動作について図1乃至図2を参照して詳しく説明する。
図2は、本発明の一実施例による車両の初期起動動作を説明するためのフローチャートである。
図2を参照すると、本発明の一実施例によって長期駐車などのように車両が起動しない状態で、制御部110はコンバータ120のスリープモードとウェイクアップモードの周期を確認する(S210)。
制御部110はコンバータ120のウェイクアップ周期を確認し、既に設定されたウェイクアップ時点に到達したかを判断する(S220)。
制御部110はコンバータ120のウェイクアップ周期に到達した場合、スリープモードで動作していたコンバータ120をウェイクアップする(S230)。
制御部110は、コンバータ120で確認されたエネルギー貯蔵部130とバッテリ150のエネルギー残存量を確認した結果情報を獲得する。
制御部110は、前記獲得されたエネルギー貯蔵部130とバッテリ150のエネルギー残存量がそれぞれ既に設定された基準エネルギー残存量未満であるかを確認する(S250)。前記基準となるエネルギー貯蔵部130及びバッテリ150のエネルギー残存量は、モータ/ジェネレータ部140又はスタートモータ160の起動のために要求される最小のエネルギー量である。
制御部110は前記確認された結果に応じてエネルギー貯蔵部130及びバッテリ150のエネルギー残存量が基準エネルギー残存量未満である場合、バッテリ150のエネルギー残存量のうち臨界量だけをエネルギー貯蔵部130に出力するように制御する。
前記臨界量は前記バッテリ150のエネルギー残存量のうち所定割合のエネルギー量であってもよく、本発明の実施例ではバッテリのエネルギー残存量の5%を臨界量として例に挙げて説明する。前記臨界量は限定された数値でなくてもよく、初期始動のための要求エネルギー量に応じて変更できる。
エネルギー貯蔵部130はエネルギー貯蔵容量がバッテリ150に比べ少ない。また、エネルギー貯蔵部130はバッテリ150に比べ電流の放電が優れており、低い電圧でも出力可能な電流の大きさが大きい。よって、同じ出力エネルギーを利用した電流の大きさはエネルギー貯蔵部130がバッテリ150より優れている。
制御部110は、バッテリ150から臨界量のエネルギーを利用してエネルギー貯蔵部130を充電するように制御する(S270)。
制御部110はエネルギー貯蔵部130の充電が完了すると、前記充電されたエネルギー貯蔵部130のエネルギーとバッテリ150に残存量だけのエネルギーを合算する(S280)。
制御部110は合算されたエネルギーをスタートモータ160に印加し、スタートモータ160は初期起動要請による始動を行う。
上述したように、本発明の一実施例では車両の長期駐車などによる放電によって車両に始動がかからない場合、車両に始動をかけるためにエネルギー貯蔵部130のエネルギーとバッテリ150のエネルギーを合算し、合算されたエネルギーをスタートモータに印加する。
図3は、本発明の他の実施例によるISGシステムを含む車両の発進部のエネルギーの流れを説明するためのブロック構成図である。
図3を参照すると、本発明の他の実施例によるISGシステムを含む車両の発進部は本発明の一実施例による車両の発進部の構成と類似している。
制御部110はコンバータ120のスリープモード状態及びウェイクアップモードに対する周期を確認する。制御部110は車両の長期駐車などによって所定期間の間コンバータ120がスリープモードで動作する場合、既に設定されたウェイクアップモード周期を確認し、該当周期に到達する時点ごとにコンバータ120にウェイクアップ制御信号を出力する。
また、制御部110はウェイクアップされたコンバータ120からエネルギー貯蔵部130とバッテリ150のエネルギー残存量に対する情報を獲得する。
制御部110は本発明の他の実施例によってバッテリ150のエネルギー残存量でスタートモータ160の駆動が不可能である場合、エネルギー貯蔵部130のエネルギー残存量を利用してスタートモータ160を駆動するように制御する。
DC−DCコンバータ10は、制御部110の制御信号に応じてスリープモードの際所定周期ごとにウェイクアップする。DC−DCコンバータ120は、所定周期ごとにウェイクアップされてエネルギー貯蔵部130及びバッテリ150のエネルギー残存量を確認し、前記確認したエネルギー残存量情報を制御部110に出力する。
エネルギー貯蔵部130としてはウルトラキャパシタ、AGM、Pbバッテリ、リチウムバッテリなど、多様な形のエネルギー貯蔵及び供給装置が適用されてもよい。エネルギー貯蔵部130はモータ/ジェネレータ部140の発電又は回生したエネルギーを貯蔵し、ISG機能を駆動するためのエネルギーを供給する。また、本発明の他の実施例によってスタートモータ160の始動のためのエネルギーとして伝達されてもよい。
モータ/ジェネレータ部140は、オルタネーター又はSSGなどのモータ及びエンジンを駆動するためにエネルギー貯蔵部130のエネルギーを利用してISGモードを行う。
バッテリ150は車両の初期始動のためのスタートモータを起動するためのエネルギーを供給する。
スタートモータ160はバッテリ150から供給されるエネルギーを利用して車両を始動する。スタートモータ160は、本発明の他の実施例によってバッテリ150だけでなくエネルギー貯蔵部130から伝達されたエネルギーを利用して初期始動される。
上述したような構成を介し、本発明の他の実施例による車両の初期起動動作について図3乃至図4を参照して詳しく説明する。
図4は、本発明の他の実施例による車両の初期起動動作を説明するためのフローチャートである。
図4を参照すると、本発明の他の実施例によって制御部110はコンバータ120のスリープモードとウェイクアップモードの周期を確認する(S410)。
制御部110はコンバータ120のウェイクアップ周期の到達可否を確認し、ウェイクアップ周期に到達した場合、コンバータ120のスリープモードからウェイクアップモードに転換する(S420〜S430)。
制御部110はコンバータ120からウェイクアップ状態でエネルギー貯蔵部130とバッテリ150のエネルギー残存量を確認し、前記エネルギー残存量が基準残存量以下であるかを判断する(S440〜S450)。
制御部110は、バッテリ150のエネルギー残存量が基準残存量以下である場合、前記残存量のうち臨界量のエネルギーをエネルギー貯蔵部130に出力する(S460)。
制御部110は、前記バッテリ150から印加されるエネルギーを利用してエネルギー貯蔵部130を充電するように制御する。
制御部110は、バッテリ150のエネルギー残存量が基準残存量以下である場合、エネルギー貯蔵部130に貯蔵された残存エネルギーをスタートモータに印加する(S480)。
エネルギー貯蔵部130はバッテリ150に比べ電流の放電が優れており、低い電圧でも出力可能な電流の大きさが大きい。よって、バッテリ150の一部の少量のエネルギーを利用しても、エネルギー貯蔵部130は出力エネルギーがバッテリ150の出力エネルギーより大きい。よって、スタートモータ160は前記エネルギー貯蔵部130から印加されるエネルギーを利用して始動をかける。
図5は、本発明の他の実施例によるISGシステムを含む車両の発進部のエネルギーの流れを説明するためのブロック構成図である。
図5を参照すると、本発明の他の実施例によるISGシステムを含む車両の発進部は、制御部110、コンバータ120、エネルギー貯蔵部130、始動モータ170、バッテリ150で構成される。
制御部110はコンバータ120のスリープモード状態及びウェイクアップモードに対する周期を確認する。制御部110はコンバータ120が車両の長期駐車などによって所定期間の間スリープモードで動作する場合、既に設定されたウェイクアップモード周期を確認し、該当周期に到達した時点ごとにコンバータ120にウェイクアップ制御信号を出力する。
また、制御部110はウェイクアップされたコンバータ120からエネルギー貯蔵部130とバッテリ150のエネルギー残存量情報を獲得する。
よって、制御部110は前記エネルギー貯蔵部130とバッテリ150のエネルギー残存量に応じてバッテリ150のエネルギー残存量のうち臨界量をエネルギー貯蔵部130に伝達するように制御する。
制御部110は、バッテリ150から臨界量のエネルギーを伝達されたエネルギー貯蔵部130で始動モータ170にエネルギーが印加されるように制御する。
DC−DCコンバータ120は、制御部110の制御信号に応じてスリープモードの際所定周期ごとにウェイクアップする。DC−DCコンバータ120は、所定周期ごとにウェイクアップされてエネルギー貯蔵部130及びバッテリ150のエネルギー残存量を確認し、前記確認したエネルギー残存量情報を制御部110に出力する。
エネルギー貯蔵部130としてはウルトラキャパシタ、AGM、Pbバッテリ、リチウムバッテリなど、多様な形のエネルギー貯蔵及び供給装置が適用されてもよい。エネルギー貯蔵部130は、本発明の他の実施例によって始動モータ170の発電又は犠牲されたエネルギーを貯蔵する。前記貯蔵されたエネルギーは始動モータ170のISG機能を駆動するためのエネルギーとして供給される。
始動モータ170は、オルタネーター又はSSGなどのモータ及びエンジンを駆動するためにエネルギー貯蔵部130のエネルギーを利用してISGモードを行う。特に、本発明の他の実施例による始動モータ170は、バッテリ150のエネルギー残存量に応じて車両の初期始動のためのスタートモータとして駆動する。
バッテリ150は、始動モータ170が車両の初期始動のために要求されるエネルギーを供給する。また、本発明の他の実施例によってバッテリ150はコンバータ120のモニタリング結果に応じて臨界量のエネルギーをエネルギー貯蔵部130に伝達する。
上述したような構成を介し、本発明の他の実施例による車両の初期起動動作について詳しく説明する。
図6は、本発明の他の実施例による車両の初期起動動作を説明するためのフローチャートである。
図6を参照すると、本発明の他の実施例による制御部110はコンバータ120のスリープモードとウェイクアップモードの周期を確認する(S602)。
制御部110はコンバータ120のウェイクアップ周期を確認し、既に設定されたウェイクアップ時点に到達したかを判断する(S604)。
制御部110はコンバータ120のウェイクアップ周期に到達した場合、スリープモードで動作していたコンバータ120をウェイクアップする(S606)。
制御部110はコンバータ120で確認されたエネルギー貯蔵部130とバッテリ150のエネルギー残存量を確認した結果情報を獲得する(S608)。
制御部110は前記獲得したエネルギー貯蔵部130とバッテリ150のエネルギー残存量がそれぞれ既に設置された基準エネルギー残存量未満であるかを確認する(S610)。
前記基準となるエネルギー貯蔵部130及びバッテリ150のエネルギー残存量は、モータ部140の起動のために要求される最小のエネルギー量である。
制御部110は前記確認された結果に応じてエネルギー貯蔵部130及びバッテリ150の残存量が基準エネルギー残存量未満である場合、バッテリ150のエネルギー残存量のうち臨界量だけをエネルギー貯蔵部130に出力するように制御する。
前記臨界量は、前記バッテリ150のエネルギー残存量のうち所定割合のエネルギー量であってもよい。前記臨界量は限定された量でなくてもよく、初期始動の要求エネルギー量に応じて可変される。
前記バッテリ150のエネルギー残存量のうち少ない量の臨界量がエネルギー貯蔵部130に伝達されることは、エネルギー貯蔵部130はエネルギー貯蔵容量がバッテリに150比べ少ない。また、エネルギー貯蔵部130の特徴は、バッテリ150に比べ電流の放電が優れているため低い電圧でも出力可能な電流の大きさが大きい。よって、バッテリ150の少量のエネルギーを利用しても、エネルギー貯蔵部130は出力エネルギーがバッテリ150の出力エネルギーより大きい。
制御部110は、前記のようにバッテリ150から臨界量のエネルギーを利用してエネルギー貯蔵部130を充電するように制御する(S614)。
制御部110は前記充電されたエネルギー貯蔵部130の充電が完了されたことを感知すると、前記充電されたエネルギー貯蔵部130のエネルギーを始動モータ170に印加する(S616)。
制御部110はエネルギー貯蔵部130で始動モータ170にエネルギーが印加されると、車両の初期始動のための制御信号を生成して車両を始動するように制御する(S618)。
上述したように、本発明の他の実施例では車両の長期駐車などによる放電によって車両に始動がかからない場合、車両に始動をかけるためのエネルギーを提供するバッテリ150の臨界量エネルギーをエネルギー貯蔵部130に出力し、エネルギー貯蔵部130で充電されたエネルギーを始動モータ170に印加して車両に始動をかけてもよい。
これまで本発明についてその好ましい実施例を中心に説明したが、これは単なる例示に過ぎないものであって本発明を限定するものではなく、本発明の属する分野の通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で上記に例示されていない多様な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、本発明の実施例に具体的に示した各の構成要素は変形して実施し得るものである。そして、このような変形と応用に関する差は、添付した特許請求の範囲で規定する本発明の範囲内に含まれるものとして解析されるべきである。
110 制御部
120 DC−DCコンバータ
130 エネルギー貯蔵部
140 モータ/ジェネレータ部
150 バッテリ
160 スタートモータ
170 始動モータ

Claims (8)

  1. 車両の初期始動装置において、
    ウェイクアップモードの間、エネルギー貯蔵部及びバッテリのエネルギー残存量を確認するコンバータと、
    前記コンバータのウェイクアップモードを制御し、前記エネルギー貯蔵部及び前記バッテリのエネルギー残存量に基づいて前記エネルギー貯蔵部及び前記バッテリのうち少なくともいずれか一つから始動モータに印加するエネルギーを制御し、前記バッテリのエネルギー残存量が設定された基準残存量未満のとき、前記バッテリから前記エネルー貯蔵部にエネルギーの臨界量を伝達する制御部であって、前記エネルギー貯蔵部及び前記バッテリの前記確認されたエネルギー残存量に基づいて前記エネルギーの臨界量が決定される制御部と、
    前記制御部の制御に基づいてエネルギーを前記始動モータに印加する前記エネルギー貯蔵部と、
    前記バッテリと、
    前記エネルギー貯蔵部及び前記バッテリのうち少なくともいずれか一つからエネルギーを印加されて駆動する前記始動モータと、を含む車両の初期始動装置。
  2. 前記制御部は、
    所定期間の間、前記コンバータがスリープモードで継続して動作するのに応じて所定の周期ごとに前記コンバータを前記スリープモードから前記ウェイクアップモードに転換する、請求項1に記載の車両の初期始動装置。
  3. 前記制御部は、
    前記コンバータが前記スリープモードから前記ウェイクアップモードに転換されるのに応じて前記エネルギー貯蔵部及び前記バッテリのエネルギー残存量を確認する、請求項2に記載の車両の初期始動装置。
  4. 前記制御部は、
    記エネルギー貯蔵部及び前記バッテリのエネルギーを合算して得られた前記始動モータに印加するための前記合算されたエネルギーを制御する、請求項1に記載の車両の初期始動装置。
  5. 前記制御部は、
    前記エネルギー貯蔵部及び前記バッテリのエネルギー残存量に応じて前記エネルギー貯蔵部から前記始動モータへエネルギーを印加する、請求項1に記載の車両の初期始動装置。
  6. 車両の初期始動方法において、
    ウェイクアップモードの間、エネルギー貯蔵部及びバッテリのエネルギー残存量を確認するステップと、
    前記バッテリのエネルギー残存量が設定された基準残存量未満である場合、前記バッテリからエネルギーの臨界量を前記エネルギー貯蔵部に伝達するステップであって、前記エネルギー貯蔵部及び前記バッテリの確認されたエネルギー残存量に応じて前記エネルギーの臨界量が決定されるステップと、
    前記伝達されたエネルギーを利用して前記エネルギー貯蔵部を充電するステップと、
    前記エネルギー貯蔵部に充電されたエネルギーを始動モータに提供するステップと、を含む車両の初期始動方法。
  7. 記エネルギー貯蔵部及び前記バッテリのエネルギー残存量を確認するステップは、
    コンバータスリープモードであることを決定し前記コンバータのウェイクアップモードの周期を確認するステップと、
    前記コンバータが前記ウェイクアップモード期間に到達したか否かを確認するステップと、
    前記コンバータのウェイクアップモードの際、前記エネルギー貯蔵部及び前記バッテリのエネルギー残存量を確認するステップと、を更に含む、請求項に記載の車両の初期始動方法。
  8. 前記設定された基準残存量は、
    前記車両の始動のための最小エネルギー量である、請求項に記載の車両の初期始動方法。
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