WO2014068920A1 - アイドリングストップする車両 - Google Patents

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坂田　英樹
大隅　信幸
中島　薫
昭伸 常定
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle that stops idling when a signal is stopped.
  • Vehicles that stop idling can significantly improve fuel efficiency by stopping engine idling when waiting for traffic lights.
  • the alternator is driven by the kinetic energy of the vehicle to charge the battery.
  • the battery that supplies electric power to the starter motor is configured to be charged by the alternator.
  • a lead battery having a rated voltage of 12V is often mounted due to the characteristics of the battery.
  • the lead battery has a relatively large charging resistance, there is a drawback that the regenerative power cannot be charged efficiently.
  • a vehicle that stops idling stops the engine when it stops due to a signal, etc. while the ignition switch that is the main switch of the vehicle is kept on, and restarts the engine when the signal changes. It is necessary to start and run.
  • This vehicle supplies electric power from the lead battery to the starter motor every time the engine is restarted.
  • the starter motor consumes a very large amount of current, and when the engine is restarted, the voltage of the lead battery is temporarily significantly reduced, for example, to about 9 V or less, that is, in a state of instantaneous drop.
  • the voltage of the lead battery drops momentarily, there is a drawback that normal operation cannot be assured due to a temporary malfunction of a vehicle control unit or other electrical equipment operating with the lead battery as a power source.
  • These power supply devices have a lithium-ion secondary battery connected as a sub-battery in parallel with the lead battery.
  • the lead battery and the lithium ion secondary battery are charged by an alternator.
  • these power supply devices have a relay connected between the lead battery and the lithium ion secondary battery, and when power is supplied to the starter motor, the relay is switched and the lead battery or the lithium ion secondary battery is switched. Power is supplied from the battery to the starter motor.
  • This power supply device can be arranged in a cabin to prevent deterioration of the lithium ion secondary battery, which is a sub-battery, due to heat and extend the life.
  • An important object of the present invention is to provide an idling stop vehicle capable of reducing noise generated when switching a relay while preventing deterioration of a sub-battery due to heat.
  • the vehicle for idling stop includes an engine 21 for driving the vehicle, a starter motor 22 for starting the engine 21, and a starter battery 1 for supplying electric power to the starter motor 22, and the engine 21 at the time of idling. And the engine 21 can be restarted by the starter motor 22. Further, the vehicle to be idling stopped includes a standby power storage system 10 connected in parallel with the starter battery 1, an alternator 23 that regenerates power when the vehicle is decelerated and charges the starter battery 1 and the standby power storage system 10, and an engine.
  • positioned are provided.
  • the reserve power storage system 10 controls the relay 3 to be in an on state and stops idling when the electrical storage unit 2 connected in parallel to the starter battery 1 via the relay 3 and the alternator 23 generate power.
  • the relay control circuit 11 controls the relay 3 to be turned off when the engine 21 is restarted, and the relay 3 is disposed in the engine room 5.
  • the above vehicles have the feature that the noise generated when switching the relay can be reduced while preventing the standby power storage system from being deteriorated by heat. This is because the above-described vehicle has a spare power storage system connected in parallel to the starter battery in the cabin and a relay in the engine room.
  • the environmental temperature of the electrical storage unit increases during the summer and causes deterioration of the battery and the like.
  • the engine room of the vehicle becomes abnormally hot due to exhaust heat from the engine and exhaust pipe, exhaust heat from the radiator, exhaust heat from the cooling condenser, etc., but the cabin is cooled or ventilated to make it comfortable for the driver. Held at temperature.
  • the electrical storage unit disposed in the cabin is not heated to an abnormally high temperature, and deterioration due to a temperature rise can be considerably reduced.
  • the relay since the relay is connected to the electrical storage unit, the lead wire can be shortened by being arranged in the vicinity of the electrical storage unit.
  • the vehicle of the present invention has a relay connected to the electrical storage unit in the cabin. Not in the engine room. For this reason, there is a feature that noise generated when switching on and off can be reduced while simplifying the sound insulation structure of the relay.
  • the starter battery 1 can be used as the lead battery 1A in the vehicle that stops idling according to the present invention.
  • This vehicle is characterized in that a large current is supplied from the lead battery to the starter motor, and the engine can be reliably restarted with the starter motor. This is because the discharge resistance of a lead battery is extremely small and has excellent discharge characteristics.
  • the electrical storage unit can be prevented from being deteriorated due to a large current discharge.
  • the vehicle that stops idling according to the present invention can use the starter battery 1 as the lead battery 1A and the electrical storage unit 2 as the nickel metal hydride battery 2A. Since the nickel hydride battery has a rated voltage of 1.2V, the rated voltage of the electrical storage unit can be set to 12V by connecting 10 nickel hydride batteries in series. Therefore, the rated voltage of the electrical storage unit and the starter battery can be made substantially the same voltage by connecting the 10 nickel metal hydride batteries in series to form the electrical storage unit. Therefore, in the above vehicle, the starter battery and the electrical storage unit are connected in parallel without using a DC / DC converter, and both the starter battery and the electrical storage unit are charged in a balanced manner with the regenerative power generated by the alternator. it can.
  • the electrical storage unit 2 can be a lithium ion secondary battery.
  • This vehicle is characterized in that the charge / discharge capacity can be increased while the power storage unit for electrical equipment is reduced in size and weight.
  • the vehicle for idling stop uses the electrical storage unit 2 as a nickel metal hydride battery 2A to supply electric power from the electrical storage unit 2 to the electrical equipment 20 of the vehicle that stops idling without going through a DC / DC converter. Can do.
  • This vehicle is characterized in that it can stably supply operating power to the electrical equipment from the electrical storage unit even when the engine is restarted without using a DC / DC converter. This is because the nickel metal hydride battery has excellent constant voltage characteristics.
  • the electrical equipment 20 to which power is supplied from the electrical storage unit 2 can include an electric power steering and a control unit for the vehicle for idling stop.
  • This vehicle can operate the electric power steering normally even in the restart state, and can prevent malfunction such as reset due to a momentary drop in the power supply voltage of the control unit of the vehicle that is idling stopped.
  • the vehicle that stops idling according to the present invention can supply the operating power from the starter battery 1 to the standby power storage system 10 by making the rated capacity of the starter battery 1 larger than the rated capacity of the electrical storage unit 2.
  • This vehicle has a feature that it can stably supply operating power from a starter battery having a large rated capacity to a circuit of a standby power storage system.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle that performs idling stop according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle in FIG. 1 includes a starter battery 1 that supplies power to a starter motor 22 that starts an engine 21, and a standby power storage system 10 that includes an electrical storage unit 2 connected in parallel to the starter battery 1 via a relay 3. And a relay control circuit 11 that controls the relay 3 to be turned on and off, and an alternator 23 that charges both the starter battery 1 and the electrical storage unit 2 with the regenerative power of the vehicle.
  • the regenerative braking vehicle rotates the alternator 23 with the energy of movement when decelerating.
  • the wheel 24 rotates the engine 21, and the engine 21 rotates the alternator 23.
  • the rotational torque of the alternator 23 brakes the vehicle via the engine 21 and decelerates.
  • the electric power generated by the alternator 23 by regenerative braking increases in proportion to the energy of vehicle motion.
  • the kinetic energy of the vehicle increases in proportion to the product of the vehicle weight and the square of the speed. For example, a 1 ton vehicle traveling at 60 Km / hr has a kinetic energy of about 40 Wh. Assuming that the battery can be charged with 50% of the kinetic energy, an electric vehicle running at 60 km / hour can store 20 Wh of power in the battery each time it stops after waiting for one signal.
  • the vehicle in FIG. 1 has an electrical storage unit 2 connected in parallel with the starter battery 1 in order to efficiently charge with regenerative power.
  • the starter battery 1 is a lead battery 1A. Since the lead battery 1A has a very low discharge resistance and is excellent in a large current discharge characteristic, a large current is supplied to the starter motor 22 to smoothly restart the engine 21.
  • the starter battery is not limited to the lead battery, and any battery that can supply power to the starter motor and restart the engine can be used.
  • the electrical storage unit 2 for electrical equipment is a secondary battery that is more excellent in charging characteristics than the lead battery 1A, and is a nickel-hydrogen battery 2A.
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and lithium polymer batteries can also be used for the electrical storage unit.
  • the nickel-metal hydride battery 2A has extremely low charging resistance and excellent high-current charging characteristics, and non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are light and can increase the charge / discharge capacity.
  • a secondary battery is used for the electrical storage unit is described.
  • the present invention is not limited to or in addition to the secondary battery as the electrical storage unit.
  • Capacitors such as multilayer capacitors (EDLC) can also be used.
  • the starter battery 1 is a lead battery 1A having a rated voltage of 12V. However, a lead battery with a rated voltage of 24V, 36V, or 48V can also be used as the starter battery. Since the electrical storage unit 2 is connected to the starter battery 1 without going through a DC / DC converter, the number connected in series is adjusted to make the rated voltage equal to or approximately equal to the lead battery 1A.
  • the electrical storage unit 2 of the nickel metal hydride battery 2A connected in parallel to the starter battery 1 which is a 12V lead battery 1A connects the ten nickel metal hydride batteries 2A in series to a rated voltage of 12V.
  • the alternator 23 charges both the starter battery 1 and the electrical storage unit 2. Therefore, when the alternator 23 is in the regenerative power generation state, the relay control circuit 11 turns on the relay 3 to charge both the starter battery 1 and the electrical storage unit 2 with the regenerative power generation.
  • the vehicle stops the engine 21 in a state where it is not traveling, such as waiting for a signal, to improve fuel efficiency. That is, idling is stopped to improve fuel efficiency.
  • This vehicle needs to restart the engine 21 when the vehicle is driven from the idling stop state.
  • the starter switch 25 of the starter motor 22 is switched to the on state.
  • the starter motor 22 has a very small resistance in order to increase the rotational torque. For this reason, in the ON state of the starter switch 25, the voltage of the starter battery 1 is reduced from about 12V to about 9V. In particular, when the starter battery 1 deteriorates and the internal resistance increases, the voltage may drop to 9 V or less when the starter switch 25 is on.
  • the vehicle that stops idling temporarily reduces the voltage of the starter battery 1 every time the engine 21 is restarted.
  • An instantaneous drop in which the voltage of the battery temporarily decreases cannot guarantee a stable operation of the electrical equipment 20 that is supplying operating power from now on, and causes a malfunction.
  • all of the electrical equipment 20 is in an operating state, unlike the state where the ignition switch 26 is turned on and the engine 21 is first started.
  • the state in which the ignition switch 26 is turned on first can be assured of stable operation by setting the electrical equipment 20 to the operating state after the engine 21 is started.
  • restarting the engine 21 instantaneously lowers the battery voltage while keeping the electrical equipment 20 in an operating state, and thus the electrical equipment 20 cannot be guaranteed to operate normally.
  • the vehicle in FIG. 1 does not supply operating power from the starter battery 1 to the electrical device 20 so that the supply voltage to the electrical device 20 does not drop instantaneously when the engine 21 is restarted, that is, the electrical storage unit 2 Is disconnected from the starter battery 1, and operating power is supplied from the electrical storage unit 2 to the electrical equipment 20. Therefore, the relay control circuit 11 switches the relay 3 to the OFF state in a state where power is supplied to the starter motor 22, that is, in the ON state of the starter switch 25.
  • the electrical equipment 20 to which the operating power is supplied from the electrical storage unit 2 is an electrical equipment that needs to ensure normal operation even when the starter battery 1 is instantaneously lowered, for example, electric power steering, or control of a vehicle that stops idling. Such as a unit microcomputer.
  • Various electric devices 20 are mounted on the vehicle, but it is not always necessary to supply operating power to all the electric devices from the electric storage unit when the engine is restarted.
  • an electrical device such as a defrosting heater, an air conditioner fan motor, an audio device, a navigation device, or the like that does not suffer from a problem caused by a sag can be supplied with operating power from the starter motor.
  • the engine when the engine is restarted, it is possible to supply operating power to all the electrical equipment from the electrical storage unit.
  • the engine restart state which electrical equipment is supplied with operating power from the electrical storage unit is set in consideration of the rated capacity of the electrical storage unit.
  • the relay control circuit 11 detects the ON signal of the starter switch 25 transmitted from the vehicle side, and switches the relay 3 to the OFF state. That is, the starter switch 25 is on and the relay 3 is kept off. When the starter switch 25 is switched to the off state, the relay 3 is switched to the on state, and the electrical storage unit 2 is connected in parallel with the starter battery 1.
  • the standby power storage system 10 of FIG. 1 detects the battery state such as the electrical storage unit 2, the fuse 18 connected in series with the electrical storage unit 2, and the voltage, current, temperature, etc. of the electrical storage unit 2.
  • An arithmetic circuit 13 incorporating a CPU for calculating a battery state detected by the detecting circuit 12, a communication circuit 14 connected to the arithmetic circuit 13, and a constant voltage power supply 15 for supplying operating power to the detection circuit 12
  • the high-side switch 16 that supplies power from the starter battery 1 to the constant voltage power supply 15, the key input detection circuit 17 to which the signal of the ignition switch 26 is input from the vehicle side, and the relay that switches the relay 3 off at the time of restart And a control circuit 11.
  • This standby power storage system 10 detects this signal by the key input detection circuit 17 when the ignition switch 26 of the vehicle is switched on.
  • the key input detection circuit 17 detects the ON signal of the ignition switch 26 and switches the high side switch 16 ON.
  • the ON signal high side switch 16 supplies operating power to the constant voltage power supply 15 and the relay control circuit 11. .
  • the operating power is supplied from the starter battery 1 having a large rated capacity. Although the voltage of the starter battery 1 temporarily drops due to a momentary drop, the constant voltage power supply 15 supplies a stabilized voltage to the arithmetic circuit 13.
  • the standby power storage system 10 switches the arithmetic circuit 13 and the relay control circuit 11 to an operating state when the ignition switch 26 is turned on.
  • the arithmetic circuit 13 and the relay control circuit 11 are in a dormant state to reduce power consumption.
  • the ignition switch 26 is turned on, that is, in a state where the driver gets on the vehicle and the vehicle is running, when idling is stopped and then the engine 21 is restarted, the starter switch 25 is turned on from the vehicle side to the standby power storage system 10.
  • the signal is transmitted to the arithmetic circuit 13 via the communication circuit 14.
  • the arithmetic circuit 13 detects the ON signal of the starter switch 25, the arithmetic circuit 13 switches the relay 3 to the OFF state via the relay control circuit 11.
  • the relay 3 is turned off to supply power from only the starter battery 1 to the starter motor 22, and the electrical storage unit 2 is disconnected from the starter motor 22 and Operating power is supplied to the device 20.
  • the relay control circuit 11 switches the relay 3 to the on state and connects the electrical storage unit 2 in parallel with the starter battery 1.
  • the reserve power storage system 10 connects the starter battery 1 and the electrical storage unit 2 in parallel at a timing other than the restart timing of the engine 21.
  • the alternator 23 charges the starter battery 1 and the electrical storage unit 2 to prevent overdischarge and overcharge.
  • the alternator 23 When the voltages of the starter battery 1 and the electrical storage unit 2 connected in parallel with each other drop below the minimum voltage, the alternator 23 generates power and charges the starter battery 1 and the electrical storage unit 2.
  • a vehicle that performs regenerative braking charges both the starter battery 1 and the electrical storage unit 2 while the vehicle is braking.
  • the engine 21 is not charged by driving the alternator 23, but the regenerative power is charged. Even in the state, when the voltage of the starter battery 1 and the electrical storage unit 2 drops below the minimum voltage, the engine 21 drives the alternator 23 to charge it. In a state where the regenerative power generation amount is too large and the starter battery 1 and the electrical storage unit 2 are overcharged, the output of the alternator 23 is limited to a small amount to prevent overcharge.
  • the relay 3 connects the electrical storage unit 2 and the starter battery 1 in parallel in the on state, charges both the starter battery 1 and the electrical storage unit 2 with regenerative power, and stores the electrical storage in the off state.
  • the unit 2 is disconnected from the starter battery 1, and operating power is supplied to the electrical equipment 20 only from the electrical storage unit 2.
  • the starter battery 1 and the electrical storage unit 2 are rapidly charged with a large current in a short time.
  • a vehicle that charges the electrical storage unit 2 with a larger current than the starter battery 1 by making the charging resistance of the electrical storage unit 2 smaller than the charging resistance of the starter battery 1 corresponds to the relay 3 during regenerative power generation. A large current flows.
  • the alternator 23 with an output current of 200 A charges the electrical storage unit 2 with a large current of about 200 A during regenerative braking, so the relay 3 has a large current capacity, that is, a relay 3 having a large current capacity. Need to use.
  • the relay 3 having a large current capacity has a large movable part, and generates a large noise and vibration when switching on and off. This is because the large movable contact collides with the fixed contact, or moves away from the fixed contact and collides with the stopper.
  • the reserve power storage system 10 uses a nickel-metal hydride battery 2A or a lithium ion secondary battery that has a charge / discharge capacity larger than the starter battery 1 relative to its weight or volume as the power storage unit 2 for electrical equipment.
  • these batteries have a characteristic that the deterioration becomes severe as the temperature rises. For this reason, when the reserve power storage system 10 is disposed in the engine room 5, the temperature becomes high and the deterioration becomes serious.
  • the electrical storage unit 2 is charged with a larger current than the starter battery 1 by regenerative power generation, the amount of heat generated in this state is large, and the temperature rise in itself is also large.
  • the standby power storage system 10 is disposed in a cabin 6 such as a passenger compartment or a trunk room of a vehicle.
  • the temperature in the cabin 6 is lower than that in the engine room 5, and in particular, even in the summer when the temperature rise is extremely high, the cabin 6 is cooled to lower the temperature. For this reason, deterioration of the electrical storage unit 2 due to temperature rise can be prevented in an ideal state.
  • the standby power storage system 10 is disposed in the cabin 6 to prevent the electrical storage unit 2 from deteriorating, but the relay 3 that connects the electrical storage unit 2 to the starter battery 1 is provided in the engine room 5. Deploy. This is to reduce the noise level that can be switched on and off. Since the cabin 6 of the vehicle is partitioned by the engine room 5 and the metal plate 7 to block the noise of the engine room 5, the relay 3 is arranged in the engine room 5 and the noise at the time of switching of the relay 3 is set. Can be sound-insulated. Since the relay 3 connects the electrical storage unit 2 to the starter battery 1, the relay 3 is fixed to the vehicle chassis in the vicinity of the starter battery 1.
  • the vehicle of the present invention is a vehicle that stops idling, and can be suitably used for a vehicle that can be connected in parallel to a starter battery via a relay.

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Abstract

　サブバッテリの熱による劣化を防止しながら、リレーの切り換え時に発生する騒音を小さくする。車両は、エンジン(２１)と、スターターモータ(２２)と、スターターモータ(２２)に電力を供給するスターターバッテリ(１)とを備え、さらに、スターターバッテリ(１)と並列に接続される予備蓄電システム(１０)と、回生発電してスターターバッテリ(１)及び予備蓄電システム(１０)を充電するオルタネータ(２３)と、エンジン(２１)が配置されるエンジンルーム(５)と、予備蓄電システム(１０)が配置されるキャビン(６)とを備えている。予備蓄電システム(１０)は、スターターバッテリ(１)に、リレー(３)を介して並列に接続される電装用蓄電部(２)と、オルタネータ(２３)が発電する際にリレー(３)をオン状態に制御し、エンジン(２１)を再始動させる際にリレー(３)をオフ状態に制御するリレー制御回路(１１)とを含み、さらに、リレー(３)がエンジンルーム(５)に配置されている。

Description

アイドリングストップする車両
　本発明は、信号停止などでアイドリングストップする車両に関する。
　アイドリングストップする車両は、信号待ちなどでは、エンジンのアイドリングをストップすることで燃費効率を相当に改善できる。また、回生発電する車両は、減速するときに車両の運動のエネルギーでオルタネータを駆動してバッテリを充電する。アイドリングストップする車両では、エンジンを再始動させる際、バッテリからスターターモータへ電力を供給する必要があるため、スターターモータへ電力を供給するバッテリが、オルタネータによって充電するように構成される。スターターモータへの電力供給を行うバッテリとしては、電池の特性上、定格電圧を１２Ｖとする鉛バッテリが搭載されることが多い。しかしながら、鉛バッテリは、充電抵抗が比較的大きいため、回生発電電力を効率よく充電できない欠点がある。
　さらに、燃費効率を改善するために、アイドリングストップする車両は、車両のメインスイッチであるイグニッションスイッチをオンに保持する状態において、信号待ちなどで停止するとエンジンを停止し、信号が変わるとエンジンを再始動して走行する必要がある。この車両は、エンジンを再始動する毎に、鉛バッテリからスターターモータに電力を供給する。スターターモータは、消費電流が極めて大きく、エンジンの再始動時に鉛バッテリの電圧を一時的に著しく、たとえば約９Ｖ以下に低下させる、すなわち瞬低の状態とする。鉛バッテリの電圧が瞬低すると、鉛バッテリを電源として動作している車両のコントロールユニットやその他の電装機器が一時的に動作不良を起こす等して、正常な動作を保証できなくなる欠点がある。
　この欠点を解消するために、鉛バッテリと並列にサブバッテリを接続する電源装置が開発されている。（特許文献１及び２参照）
特開２０１１－２０８５９９号公報 特開２００３－２５４２０８号公報
　これ等の公報の電源装置は、鉛バッテリと並列にリチウムイオン二次電池をサブバッテリとして接続している。鉛バッテリとリチウムイオン二次電池はオルタネータで充電される。さらに、これ等の電源装置は、鉛バッテリとリチウムイオン二次電池との間にリレーを接続しており、スターターモータに電力を供給するときに、リレーを切り換えて、鉛バッテリやリチウムイオン二次電池からスターターモータに電力を供給している。この電源装置は、キャビン内に配置して、サブバッテリであるリチウムイオン二次電池の熱による劣化を防止して寿命を長くできる。しかしながら、電源装置をキャビン内に配置すると、内蔵しているリレーが切り換えられるときに発生する騒音の遮音が難しく、スターターモータがエンジンを再始動する毎に騒音を発生する欠点がある。この欠点は、電源装置をエンジンルームに配置して解消できるが、サブバッテリの熱による劣化が甚だしく、寿命が短くなる欠点がある。
　本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、サブバッテリの熱による劣化を防止しながら、リレーの切り換え時に発生する騒音を小さくできるアイドリングストップの車両を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
　本発明のアイドリングストップする車両は、車両を駆動するエンジン２１と、このエンジン２１を始動させるためのスターターモータ２２と、このスターターモータ２２に電力を供給するスターターバッテリ１とを備え、アイドリング時にエンジン２１を停止させると共に、スターターモータ２２によってエンジン２１を再始動可能に構成されている。さらに、アイドリングストップする車両は、スターターバッテリ１と並列に接続される予備蓄電システム１０と、車両を減速させる際に回生発電して、スターターバッテリ１及び予備蓄電システム１０を充電するオルタネータ２３と、エンジン２１が配置されるエンジンルーム５と、予備蓄電システム１０が配置されるキャビン６とを備えている。予備蓄電システム１０は、スターターバッテリ１に、リレー３を介して並列に接続される電装用蓄電部２と、オルタネータ２３が発電する際に、リレー３をオン状態に制御すると共に、アイドリングストップしているエンジン２１を再始動させる際に、リレー３をオフ状態に制御するリレー制御回路１１とを含み、さらに、リレー３がエンジンルーム５に配置されている。
　以上の車両は、予備蓄電システムの熱による劣化を防止しながら、リレーの切り換え時に発生する騒音を小さくできる特徴がある。それは、以上の車両が、スターターバッテリに並列に接続される予備蓄電システムをキャビン内に配置し、リレーをエンジンルームに配置しているからである。電装用蓄電部の環境温度は、夏期において高くなって、バッテリ等を劣化させる原因となる。車両のエンジンルームは、エンジンや排気管の排熱、ラジエータの排熱、冷房用の凝縮器の排熱などで異常な高温となるが、キャビン内は冷房され、あるいは換気されてドライバーに快適な温度に保持される。したがって、キャビン内に配置させる電装用蓄電部は、異常な高温に加熱されることがなく、温度上昇による劣化を相当に少なくできる。また、リレーは、電装用蓄電部に接続されるので、電装用蓄電部の近傍に配置してリード線を短くできるが、本発明の車両は、電装用蓄電部に接続されるリレーをキャビン内でなくてエンジンルームに配置する。このため、リレーの遮音構造を簡単にしながら、オンオフに切り換えられるときに発生する騒音を低減できる特徴がある。
　本発明のアイドリングストップする車両は、スターターバッテリ１を鉛バッテリ１Ａとすることができる。
　この車両は、鉛バッテリからスターターモータに大電流を供給して、スターターモータでもってエンジンを確実に再始動できる特徴がある。それは、鉛バッテリの放電抵抗が極めて小さく、優れた放電特性を有するからである。また、電装用蓄電部からスターターモータに大電流を供給しないので、電装用蓄電部の大電流放電による劣化を防止できる特徴も実現する。
　本発明のアイドリングストップする車両は、スターターバッテリ１を鉛バッテリ１Ａとして、電装用蓄電部２をニッケル水素電池２Ａとすることができる。
　ニッケル水素電池は定格電圧を１．２Ｖとするので、１０個のニッケル水素電池を直列に接続して電装用蓄電部の定格電圧を１２Ｖにできる。したがって、１０個のニッケル水素電池を直列に接続して電装用蓄電部とすることで、電装用蓄電部とスターターバッテリの定格電圧をほぼ同じ電圧にできる。したがって、以上の車両は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介することなくスターターバッテリと電装用蓄電部を並列に接続して、オルタネータの回生発電電力でもって、スターターバッテリと電装用蓄電部の両方をバランスよく充電できる。また、エンジンの再始動状態においては、スターターバッテリに接続されない電装用蓄電部から電装機器に動作電力を供給し、再始動状態を除くタイミングにおいては、スターターバッテリと電装用蓄電部の両方から電装機器にバランスよく安定して動作電力を供給できる特徴がある。
　本発明のアイドリングストップする車両は、電装用蓄電部２をリチウムイオン二次電池とすることができる。
　この車両は、電装用蓄電部を小型、軽量化しながら充放電容量を大きくできる特徴がある。
　本発明のアイドリングストップする車両は、電装用蓄電部２をニッケル水素電池２Ａとして、この電装用蓄電部２からＤＣ／ＤＣコンバータを介することなくアイドリングストップする車両の電装機器２０に電力を供給することができる。
　この車両は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介することなく、エンジンの再始動状態においても、電装用蓄電部から安定して電装機器に動作電力を供給できる特徴がある。それは、ニッケル水素電池が、優れた定電圧特性を有するからである。
　本発明のアイドリングストップする車両は、電装用蓄電部２から電力が供給される電装機器２０が、電動パワーステアリング、及びアイドリングストップする車両のコントロールユニットを含むことができる。
　この車両は、再始動状態においても電動パワーステアリングを正常に動作し、また、アイドリングストップする車両のコントロールユニットの電源電圧の瞬低によるリセットなどの誤動作を防止できる。
　本発明のアイドリングストップする車両は、スターターバッテリ１の定格容量を電装用蓄電部２の定格容量よりも大きくし、スターターバッテリ１から予備蓄電システム１０に動作電力を供給することができる。
　この車両は、定格容量の大きいスターターバッテリから予備蓄電システムの回路に安定して動作電力を供給できる特徴がある。
本発明の一実施の形態にかかるアイドリングストップする車両の概略構成図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのアイドリングストップする車両を例示するものであって、本発明は車両を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。
　図１の車両は、エンジン２１を始動するスターターモータ２２に電力を供給するスターターバッテリ１と、このスターターバッテリ１にリレー３を介して並列に接続される電装用蓄電部２を備える予備蓄電システム１０と、リレー３をオンオフに制御するリレー制御回路１１と、車両の回生発電電力でスターターバッテリ１と電装用蓄電部２の両方を充電するオルタネータ２３とを備える。
　回生制動する車両は、減速するときの運動のエネルギーでオルタネータ２３を回転する。回生制動状態において、車輪２４がエンジン２１を回転し、エンジン２１がオルタネータ２３を回転する。オルタネータ２３の回転トルクは、エンジン２１を介して車両を制動して減速する。オルタネータ２３が回生制動して発電する電力は、車両の運動のエネルギーに比例して大きくなる。車両の運動のエネルギーは、車両の重量と速度の自乗の積に比例して大きくなる。たとえば、６０Ｋｍ／時で走行する１トンの車両は、約４０Ｗｈの運動のエネルギーを有する。運動のエネルギーの５０％でバッテリを充電できると仮定すれば、６０Ｋｍ／時で走行している普通車が、１回の信号待ちで停止する毎に、２０Ｗｈもの電力をバッテリに蓄電できる。
　回生制動は、車両が停止するまでの極めて短い時間において、バッテリを大きな電流で充電するので、いかに効率よくバッテリに充電できるかが大切である。図１の車両は、回生発電電力で効率よく充電するために、スターターバッテリ１と並列に電装用蓄電部２を接続している。スターターバッテリ１は鉛バッテリ１Ａである。鉛バッテリ１Ａは、放電抵抗が極めて小さく、大電流の放電特性に優れるので、スターターモータ２２に大電流を供給してエンジン２１をスムーズに再始動する。ただ、スターターバッテリは、鉛バッテリに特定せず、スターターモータに電力を供給してエンジンを再始動できる全てのバッテリを使用できる。
　電装用蓄電部２は、鉛バッテリ１Ａよりも充電特性に優れた二次電池で、ニッケル水素電池２Ａである。ただ、電装用蓄電部には、リチウムイオン二次電池やリチウムポリマー電池等の非水系電解液二次電池も使用できる。ニッケル水素電池２Ａは、充電抵抗が極めて小さく、優れた大電流の充電特性を有し、リチウムイオン二次電池などの非水系電解液二次電池は、軽くて充放電容量を大きくできる。また、この実施の形態では、電装用蓄電部に二次電池を使用する例を説明しているが、本発明は電装用蓄電部として二次電池に代えて、あるいはこれに加えて、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）等のキャパシタを利用することもできる。
　スターターバッテリ１は、定格電圧を１２Ｖとする鉛バッテリ１Ａである。ただ、スターターバッテリには、定格電圧を２４Ｖ、３６Ｖ、４８Ｖとする鉛バッテリも使用できる。電装用蓄電部２は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介することなくスターターバッテリ１に接続されるので、直列に接続する個数を調整して、定格電圧を鉛バッテリ１Ａに等しくし、あるいはほぼ等しくする。１２Ｖの鉛バッテリ１Ａであるスターターバッテリ１に並列に接続される、ニッケル水素電池２Ａの電装用蓄電部２は、１０個のニッケル水素電池２Ａを直列に接続して定格電圧を１２Ｖとする。
　回生制動において、オルタネータ２３は、スターターバッテリ１と電装用蓄電部２の両方を充電する。したがって、リレー制御回路１１は、オルタネータ２３の回生発電状態においては、リレー３をオン状態として、回生発電電力でスターターバッテリ１と電装用蓄電部２の両方を充電する。
　車両は、信号待ちなどの走行しない状態でエンジン２１を停止して、燃費効率を改善する。すなわち、アイドリングストップして燃費効率を改善する。この車両は、アイドリングストップする状態から車両を走行させるときに、エンジン２１を再始動する必要がある。エンジン２１を再始動する毎に、スターターモータ２２のスタータースイッチ２５はオン状態に切り換えられる。スターターモータ２２は、回転トルクを大きくするために抵抗を極めて小さくしている。このため、スタータースイッチ２５のオン状態で、スターターバッテリ１の電圧は１２Ｖから約９Ｖ程度に低下する。とくに、スターターバッテリ１は、劣化して内部抵抗が大きくなると、スタータースイッチ２５のオン状態で電圧が９Ｖ以下に低下することがある。すなわち、アイドリングストップする車両は、エンジン２１を再始動する毎にスターターバッテリ１の電圧を一時的に低下させる。バッテリの電圧が一時的に低下する瞬低は、これから動作電力を供給している電装機器２０の安定な動作を保証できず、誤動作の原因となる。とくに、エンジン２１の再始動は、イグニッションスイッチ２６をオンに切り換えて、最初にエンジン２１を始動する状態とは異なって、全ての電装機器２０は動作状態にある。最初にイグニッションスイッチ２６をオンに切り換える状態は、エンジン２１が始動した後、電装機器２０を動作状態とすることで、安定な動作を保証できる。しかしながら、エンジン２１の再始動は、電装機器２０を動作状態としながら、バッテリ電圧を瞬低させるので、電装機器２０を正常な動作を保証できない。
　図１の車両は、エンジン２１の再始動状態で電装機器２０への供給電圧が瞬低しないように、スターターバッテリ１からは電装機器２０へ動作電力を供給せず、すなわち、電装用蓄電部２をスターターバッテリ１から切り離して、電装用蓄電部２から電装機器２０に動作電力を供給する。したがって、リレー制御回路１１は、スターターモータ２２に電力を供給する状態、すなわちスタータースイッチ２５のオン状態では、リレー３をオフ状態に切り換える。電装用蓄電部２から動作電力が供給される電装機器２０は、スターターバッテリ１の瞬低によっても正常な動作を保証する必要がある電装機器、たとえば、電動パワーステアリングや、アイドリングストップする車両のコントロールユニットのマイクロコンピュータなどである。車両には種々の電装機器２０が搭載されるが、必ずしも全ての電装機器に、エンジンの再始動状態において電装用蓄電部から動作電力を供給する必要はない。たとえば、霜取り用のヒーター、エアコン用のファンモータ、オーディオやナビ用の機器等のように、瞬低による弊害が問題とならない電装機器は、スターターモータから動作電力を供給することもできる。ただ、エンジンの再始動状態においては、全ての電装機器に電装用蓄電部から動作電力を供給することもできる。エンジンの再始動状態において、電装用蓄電部からどの電装機器に動作電力を供給するかは、電装用蓄電部の定格容量を考慮して設定される。
　図１の車両は、リレー制御回路１１を予備蓄電システム１０に設けて、予備蓄電システム１０と車両側とを、たとえばＣＡＮ等の通信ライン９で接続している。リレー制御回路１１は、車両側から伝送されるスタータースイッチ２５のオン信号を検出して、リレー３をオフ状態に切り換える。すなわち、スタータースイッチ２５がオン状態で、リレー３はオフ状態に保持される。スタータースイッチ２５がオフ状態に切り換えられると、リレー３はオン状態に切り換えられて、電装用蓄電部２はスターターバッテリ１と並列に接続される。
　図１の予備蓄電システム１０は、電装用蓄電部２と、この電装用蓄電部２と直列に接続しているヒューズ１８と、電装用蓄電部２の電圧、電流、温度等の電池状態を検出する検出回路１２で検出される電池状態を演算するＣＰＵを内蔵する演算回路１３と、この演算回路１３に接続している通信回路１４と、検出回路１２に動作電力を供給する定電圧電源１５と、この定電圧電源１５にスターターバッテリ１から電力を供給するハイサイドスイッチ１６と、車両側からイグニッションスイッチ２６の信号が入力されるＫｅｙ入力検出回路１７と、再始動時にリレー３をオフに切り換えるリレー制御回路１１とを備える。
　この予備蓄電システム１０は、車両のイグニッションスイッチ２６がオンに切り換えられると、この信号をＫｅｙ入力検出回路１７で検出する。Ｋｅｙ入力検出回路１７は、イグニッションスイッチ２６のオン信号を検出して、ハイサイドスイッチ１６をオンに切り換え、オン信号のハイサイドスイッチ１６が定電圧電源１５とリレー制御回路１１に動作電力を供給する。動作電力は、定格容量の大きいスターターバッテリ１から供給される。スターターバッテリ１は瞬低で一時的に電圧が低下するが、定電圧電源１５は安定化した電圧を演算回路１３に供給する。この予備蓄電システム１０は、イグニッションスイッチ２６がオンに切り換えられると、演算回路１３とリレー制御回路１１を動作状態に切り換える。イグニッションスイッチ２６のオフ状態において、演算回路１３とリレー制御回路１１は休止状態となって、消費電力を削減する。イグニッションスイッチ２６のオン状態、すなわちドライバーが車両に乗って車両を走行させる状態で、アイドリングストップし、その後、エンジン２１を再始動するときは、車両側から予備蓄電システム１０に、スタータースイッチ２５のオン信号を、通信回路１４を介して演算回路１３に伝送する。演算回路１３は、スタータースイッチ２５のオン信号を検出すると、リレー制御回路１１を介してリレー３をオフ状態に切り換える。すなわち、スターターモータ２２がエンジン２１を再始動する状態で、リレー３をオフ状態として、スターターバッテリ１のみからスターターモータ２２に電力を供給し、電装用蓄電部２はスターターモータ２２から切り離されて電装機器２０に動作電力を供給する。エンジン２１が再始動されて、スタータースイッチ２５がオフに切り換えられると、リレー制御回路１１はリレー３をオン状態に切り換えて、電装用蓄電部２をスターターバッテリ１と並列に接続する。この予備蓄電システム１０は、エンジン２１の再始動タイミング以外のタイミングにおいて、スターターバッテリ１と電装用蓄電部２を並列に接続する。
　オルタネータ２３は、スターターバッテリ１と電装用蓄電部２の過放電と過充電を防止するように充電する。互いに並列に接続しているスターターバッテリ１と電装用蓄電部２の電圧が最低電圧よりも低下すると、オルタネータ２３が発電して、スターターバッテリ１と電装用蓄電部２を充電する。回生制動する車両は、車両が制動する状態でスターターバッテリ１と電装用蓄電部２の両方を充電する。回生発電電力で頻繁に充電されて、スターターバッテリ１と電装用蓄電部２の電圧が最低電圧よりも低下しないときは、エンジン２１でオルタネータ２３を駆動して充電しないが、回生発電電力で充電する状態においても、スターターバッテリ１と電装用蓄電部２の電圧が最低電圧よりも低下するときは、エンジン２１でオルタネータ２３を駆動して充電する。回生発電電力量が大きすぎてスターターバッテリ１と電装用蓄電部２を過充電する状態では、オルタネータ２３の出力を小さく制限して、過充電を防止する。
　リレー３は、オン状態においては、電装用蓄電部２とスターターバッテリ１とを並列接続して、回生発電電力ではスターターバッテリ１と電装用蓄電部２の両方を充電し、オフ状態では電装用蓄電部２をスターターバッテリ１から切り離して、電装用蓄電部２のみから電装機器２０に動作電力を供給する。回生発電は短時間に大電流でスターターバッテリ１と電装用蓄電部２とを急速充電する。とくに、電装用蓄電部２の充電抵抗をスターターバッテリ１の充電抵抗よりも小さくして、電装用蓄電部２をスターターバッテリ１よりも大電流で充電する車両は、回生発電時にリレー３に相当に大きな電流が流れる。たとえば、出力電流を２００Ａとするオルタネータ２３は、回生制動時に、電装用蓄電部２を約２００Ａもの大電流で充電するので、リレー３には電流容量の大きい、すなわち電流容量の大きい接点のリレー３を使用する必要がある。電流容量の大きいリレー３は、可動部分が大きく、オンオフの切り換え時に大きな騒音と振動を発生する。大きな可動接点が固定接点に衝突し、あるいは固定接点から離れてストッパに衝突するからである。
　さらに、予備蓄電システム１０は、電装用蓄電部２として、スターターバッテリ１よりも重量に対し、あるいは容積に対して充放電の容量が大きい、ニッケル水素電池２Ａやリチウムイオン二次電池が使用されるが、これ等のバッテリは温度が高くなると劣化が甚だしくなる特性がある。このため、予備蓄電システム１０がエンジンルーム５に配置されると、高温になって劣化が甚だしくなる。さらに、電装用蓄電部２は、回生発電でスターターバッテリ１よりも大電流で充電されるので、この状態における発熱量も大きく、それ自体の温度上昇も大きくなる。温度上昇による劣化を防止するために、予備蓄電システム１０は、車両の客室内やトランクルーム等のキャビン６内に配置される。キャビン６内はエンジンルーム５に比較して温度が低く、とくに温度上昇がはなはだしい夏期においても、キャビン６内は冷房されて温度が低くなる。このため、温度上昇による電装用蓄電部２の劣化を理想的な状態で防止できる。
　本発明の車両は、予備蓄電システム１０をキャビン６内に配置して電装用蓄電部２の劣化を防止するが、電装用蓄電部２をスターターバッテリ１に接続するリレー３はエンジンルーム５内に配置する。オンオフに切り換えられる騒音レベルを低減するためである。車両のキャビン６内は、エンジンルーム５と金属板７で区画されて、エンジンルーム５の騒音を遮断する構造としているので、リレー３をエンジンルーム５に配置して、リレー３の切り換え時の騒音を遮音できる。リレー３は、電装用蓄電部２をスターターバッテリ１に接続するので、スターターバッテリ１の近傍であって車両のシャーシに固定される。
　本発明の車両は、アイドリングストップする車両であって、予備蓄電システムを、リレーを介してスターターバッテリに並列接続可能な車両に好適に使用できる。
　　１…スターターバッテリ　　　　　　　　１Ａ…鉛バッテリ
　　２…電装用蓄電部　　　　　　　　　　　２Ａ…ニッケル水素電池
　　３…リレー
　　５…エンジンルーム
　　６…キャビン
　　７…金属板
　　９…通信ライン
　１０…予備蓄電システム
　１１…リレー制御回路
　１２…検出回路
　１３…演算回路
　１４…通信回路
　１５…定電圧電源
　１６…ハイサイドスイッチ
　１７…Ｋｅｙ入力検出回路
　１８…ヒューズ
　２０…電装機器
　２１…エンジン
　２２…スターターモータ
　２３…オルタネータ
　２４…車輪
　２５…スタータースイッチ
　２６…イグニッションスイッチ

Claims (7)

  1. 　車両を駆動するエンジンと、前記エンジンを始動させるためのスターターモータと、前記スターターモータに電力を供給するスターターバッテリと、を備え、
    　アイドリング時に前記エンジンを停止させると共に、前記スターターモータによって前記エンジンを再始動可能に構成されるアイドリングストップする車両であって、
    　さらに、
    　　前記スターターバッテリと並列に接続される予備蓄電システムと、
    　　車両を減速させる際に回生発電して、前記スターターバッテリ及び前記予備蓄電システムを充電するオルタネータと、
    　　前記エンジンが配置されるエンジンルームと、
    　　前記予備蓄電システムが配置されるキャビンとを備え、
    　前記予備蓄電システムは、
    　　前記スターターバッテリに、リレーを介して並列に接続される電装用蓄電部と、
    　　前記オルタネータが発電する際に、前記リレーをオン状態に制御すると共に、アイドリングストップしているエンジンを再始動させる際に、前記リレーをオフ状態に制御するリレー制御回路と、を含み、
    　前記リレーがエンジンルームに配置されてなることを特徴とするアイドリングストップする車両。
  2. 　前記スターターバッテリが鉛バッテリである請求項１に記載されるアイドリングストップする車両。
  3. 　前記スターターバッテリが鉛バッテリで、電装用蓄電部がニッケル水素電池である請求項１又は２に記載されるアイドリングストップする車両。
  4. 　前記電装用蓄電部がリチウムイオン二次電池である請求項１又は２に記載されるアイドリングストップする車両。
  5. 　前記電装用蓄電部がニッケル水素電池で、該電装用蓄電部がＤＣ／ＤＣコンバータを介することなくアイドリングストップ状態の車両の電装機器に電力を供給してなる請求項３に記載されるアイドリングストップする車両。
  6. 　前記電装用蓄電部から電力が供給される電装機器が、電動パワーステアリング、アイドリングストップする車両のコントロールユニットを含む請求項１から５のいずれかに記載されるアイドリングストップする車両。
  7. 　前記スターターバッテリの定格容量が電装用蓄電部の定格容量よりも大きく、該スターターバッテリから前記予備蓄電システムに動作電力を供給してなる請求項１から６のいずれかに記載されるアイドリングストップする車両。
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