(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、エンジン始動用のバッテリは、使用の有無に関わらず、多額のメンテナンスコストがかかる。また、バッテリの搭載スペースやバッテリの充電設備(充電装置)が必要となり、省スペースや製造コストの削減が困難であった。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、発電電源装置のエンジン始動用バッテリをなくしてメンテナンスコストを低減させるとともに、発電電源装置の省スペース化及び製造コストの低減を可能とするエンジン始動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の発明は、エンジン始動装置であって、本体部と、前記本体部に接続され、車両のシガーソケットに接続可能な入力端子部と、前記本体部内に配置され、キャパシ
タで構成された充電部と、前記本体部内に配置され、第一スイッチング素子を有し、前記入力端子部と前記充電部の間に配置されて前記入力端子部からの電力を前記充電部に応じた電圧に電圧変換して前記充電部に供給する第一電圧変換部と、前記本体部内に配置され、前記第一電圧変換部への入力電流が所定電流を超えないように前記第一スイッチング素子を制御する第一制御部と、前記本体部に接続され、エンジンを有する発電電源装置に接続可能な出力端子部と、前記本体部内に配置され、第二スイッチング素子を有し、前記充電部と前記出力端子部の間に配置されて前記充電部からの電力を前記発電電源装置に応じた電圧に電圧変換して前記出力端子部に供給する第二電圧変換部と、前記本体部内に配置され、前記第二電圧変換部への入力電流が所定電流を超えないように前記第二スイッチング素子を制御する第二制御部と、
前記充電部と前記出力端子部の間を接続するか否かを切り替える出力側切替部と、を備え
、前記本体部は、前記入力端子部が結合可能な入力端子結合部を備え、前記出力側切替部は、前記入力端子部が前記入力端子結合部に結合された状態で前記充電部と前記出力端子部とを接続状態にし、前記入力端子部が前記入力端子結合部に結合されていない状態で前記充電部と前記出力端子部とを遮断状態にする。
【0007】
請求項2に記載の発明は、請求項1において
、前記第一電圧変換部が、降圧回路で構成され、前記第二電圧変換部が、昇圧回路で構成される。
【0008】
請求項3に記載の発明は、請求項1において
、前記第一電圧変換部が、昇圧回路で構成され、前記第二電圧変換部が、降圧回路で構成される。
【0010】
請求項
4に記載の発明は、請求項1〜
3のうちの一項において、前記入力端子部と前記充電部との間を接続するか否かを切り替える入力側切替部をさらに備え、前記本体部は、前記出力端子部が結合可能な出力端子結合部を備え、前記入力側切替部は、前記出力端子部が前記出力端子結合部に結合された状態で前記入力端子部と前記充電部とを接続状態にし、前記出力端子部が前記出力端子結合部に結合されていない状態で前記入力端子部と前記充電部とを遮断状態にする。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に記載の発明によれば、バッテリよりも長寿命でメンテナンスコストが少ないキャパシタ
(コンデンサ
ともいえる)で構成された充電部に電力を充電するため、メンテナンスコストを低減できる。また、キャパシ
タは、バッテリより小さいためエンジン始動装置をどこに収容するにしても収容スペースの省スペース化が可能である。また、発電電源装置ごとにバッテリ及びバッテリ充電設備を設けなくても良く、発電電源装置の製造コストの低減が可能となる。また、第一制御部が電流上限を制御するため、車両側のヒューズの溶断等を防止することができる。また、本発明によれば、停電時などの非常時に、車両まで本体部を運び、シガーソケットから電力を充電し、充電後に例えば別の場所の発電電源装置に給電することができる。
【0014】
請求項
1に記載の発明によれば、発電電源装置への給電時(放電時)において、入力端子部が本体部に接続されているため、発電電源装置への大電流に対して、漏電をさらに防止することができる。また、雨天時でも端子が濡れるのを抑制することができる。
【0015】
請求項
4又は5に記載の発明によれば、充電時において、出力端子部が本体部に接続されているため、漏電をさらに防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。実施形態のエンジン始動装置は、入力端子部2を車両(自動車)のシガーソケット(シガーライターソケットとも称される)に接続して内部のキャパシ
タを充電し、充電後、出力端子部8から発電電源装置(図示せず)に、充電された電力を供給するものである。発電電源装置は、エンジンで発電機を駆動させて発電し電源を供給する装置であり、例えばコージェネレーション装置や発電ガスヒートポンプ式空気調和装置などである。
【0018】
<第一実施形態>
第一実施形態のエンジン始動装置は、
図1及び
図2に示すように、本体部1と、入力端子部2と、第一電圧変換部3と、第一制御部4と、充電部5と、第二電圧制御部6と、第二制御部7と、出力端子部8と、入力側切替部91と、出力側切替部92と、を備えている。
【0019】
本体部1は、端子部2、8を除く各部(回路基板等)を収容する筐体である。本体部1には、入力端子部2を結合させる入力端子結合部11と、出力端子部8を結合させる出力端子結合部12と、を備えている。入力端子結合部11は、筐体に凹状に形成され、入力端子部2が差し込まれると入力端子部2と係合して入力端子部2を保持する。同様に、出力端子結合部12は、筐体に凹状に形成され、出力端子部8が差し込まれると出力端子部8と係合して出力端子部8を保持する。なお、当該保持は、各端子部2、8に設けられた係合解除用のスイッチ(図示せず)等により解除される。また、本体部1は、車両バッテリ程度の(あるいはそれよりも小さい)大きさであり、重量も持ち運び可能な程度である。また、端子部2、8が差し込まれると後述する本体部1内の切替部91、92が作動する。
【0020】
入力端子部2は、一方がケーブル21を介して本体部1に接続され、他方が車両のシガーソケット(図示せず)に挿入・結合可能な端子形状に形成された端子である。入力端子部2は、本体部1から突出するケーブル21により本体部1内部と接続されている。
【0021】
本体部1内の回路構成において、充電部(キャパシタ)5の正極側に接続された配線をハイサイドライン1Aと称し、負極(接地:GND)側に接続された配線をローサイドライン1Bと称する。
【0022】
第一電圧変換部3及び第一制御部4は、DC−DCコンバータを構成している。第一電圧変換部3は、降圧回路で構成されている。具体的に、第一電圧変換部3は、ダイオード31、32と、コイル33と、第一スイッチング素子34と、を備えている。ダイオード31は、ハイサイドライン1A上に配置され、アノードが入力端子部2に接続され、カソードが第一スイッチング素子34の入力端子に接続されたダイオードである。ダイオード32は、アノードが入力端子部2と充電部5の間のローサイドライン1Bに接続され、カソードが第一スイッチング素子34の出力端子とコイル33の間のハイサイドライン1Aに接続されたダイオードである。
【0023】
コイル33は、ハイサイドライン1A上に配置され、一方が第一スイッチング素子34の出力端子及びダイオード32のカソードに接続され、他方が充電部5の正極及び後述するコイル61に接続されたコイルである。
【0024】
第一スイッチング素子34は、制御端子が第一制御部4に接続されたトランジスタである。第一スイッチング素子34は、第一制御部4から印加される駆動電圧によりオンする。第一電圧変換部3は、第一スイッチング素子34がオン・オフされることで、入力端子部2からの電力を充電部5に応じた電圧に降圧して充電部5に供給する。
【0025】
第一制御部4は、ECUであって、入力端子部2からの電力を充電部5に応じた電圧に降圧するように第一スイッチング素子34のオン・オフを制御する。また、第一制御部4は、ハイサイドライン1Aにおいて入力端子部2と第一電圧変換部3の間に流れる電流を検出する電流計(電流センサ)41に接続されている。第一制御部4は、電流計41が検出した電流値に基づいて第一スイッチング素子34を制御する。第一制御部4は、電流計41の電流値に基づいて、入力電圧を所定電圧に降圧するスイッチング制御を行うとともに、第一電圧変換部3に流れる電流が所定電流を超えないスイッチング制御も行う。また、第一制御部4は、充電部5に対して過充電とならないように電圧を調整する。
【0026】
充電部5は、一方がハイサイドライン1Aにおける第一電圧変換部3と第二電圧変換部6との間に接続され、他方がローサイドライン1Bに接続されたキャパシタである。
【0027】
第二電圧変換部6及び第二制御部7は、DC−DCコンバータを構成している。第二電圧変換部6は、昇圧回路で構成されている。具体的に、第二電圧変換部6は、コイル61と、ダイオード62と、第二スイッチング素子63と、を備えている。コイル61は、ハイサイドライン1A上に配置され、一方がコイル33及び充電部5の正極に接続され、他方がダイオード62のアノード及び第二スイッチング素子63の入力端子に接続されたコイルである。
【0028】
ダイオード62は、ハイサイドライン1A上に配置され、アノードがコイル61及び第二スイッチング素子63の入力端子に接続され、カソードが出力端子部8及び後述する平滑コンデンサ1Cの正極に接続されたダイオードである。第二スイッチング素子63は、出力端子がローサイドライン1Bに接続され、制御端子が第二制御部7に接続されたトランジスタである。第二スイッチング素子63は、第二制御部7から印加される駆動電圧によりオンする。第二電圧変換部6は、第二スイッチング素子63がオン・オフされることで、充電部5からの電力を出力端子部8に応じた電圧に降圧して、平滑コンデンサ1Cを介して出力端子部8に供給する。
【0029】
第二制御部7は、ECUであって、充電部5からの電力を、出力端子部8に接続される発電電源装置に応じた電圧に昇圧するように、第二スイッチング素子63のオン・オフを制御する。また、第二制御部7は、ハイサイドライン1Aにおいて充電部5と第二電圧変換部6の間に流れる電流を検出する電流計(電流センサ)71に接続されている。第一制御部7は、電流計71が検出した電流値に基づいて第二スイッチング素子63を制御する。第二制御部7は、電流計71の電流値に基づいて、出力電圧を所定電圧に昇圧するスイッチング制御を行うとともに、第二電圧変換部6に流れる電流が所定電流を超えないスイッチング制御も行う。さらに、第二制御部7は、出力端子部8から一定電圧が供給されるようにスイッチング制御を行う。
【0030】
第二電圧変換部6と出力端子部8との間には、平滑コンデンサ1Cが備えられている。平滑コンデンサ1Cは、一方が第二電圧変換部6と出力端子部8の間のハイサイドライン1Aに接続され、他方がローサイドライン1Bに接続されたコンデンサである。平滑コンデンサ1Cは、第二電圧変換部6から出力される電圧を平滑して出力端子部8に供給する。
【0031】
出力端子部8は、一端がケーブル81を介して本体部1に接続され、他端が発電電源装置に挿入・結合可能な端子形状に形成された端子である。出力端子部8は、ケーブル81により本体部1内部と接続されている。出力端子部8の周囲は、防水手段(図示せず)に覆われている。
【0032】
入力側切替部91は、接続と遮断を切り替える切替装置であって、ローサイドライン1Bにおける入力端子部2と充電部5の間に配置されている。換言すると、入力側切替部91は、入力端子部2と充電部5の間を接続するか否かを切り替える装置である。入力側切替部91は、出力端子部8が出力端子結合部12に接続されるとオン(接続)され、出力端子部8が出力端子結合部12から外されると(接続されていない状態)でオフ(遮断)さる機械式スイッチ(例えばバネスイッチ)である。つまり、本実施形態のエンジン始動装置は、
図3に示すように、出力端子部8が出力端子結合部12に接続された状態で、入力端子部2と充電部5が接続され、シガーソケットから充電部5に充電可能な状態となる。
【0033】
出力側切替部92は、接続と遮断を切り替える切替装置であって、ローサイドライン1Bにおける充電部5と出力端子部8の間に配置されている。換言すると、出力側切替部92は、充電部5と出力端子部8の間を接続するか否かを切り替える装置である。出力側切替部92は、入力端子部2が入力端子結合部11に接続されるとオン(接続)され、入力端子部2が入力端子結合部11から外されると(接続されていない状態)でオフ(遮断)さる機械式スイッチ(例えばバネスイッチ)である。つまり、本実施形態のエンジン始動装置は、
図4に示すように、入力端子部2が入力端子結合部11に接続された状態で、出力端子部8と充電部5が接続され、充電部5から発電電源装置に給電可能な状態となる。このように本実施形態のエンジン始動装置は、インターロック機構を有している。
【0034】
第一実施形態のエンジン始動装置では、出力端子部8が出力端子結合部12に接続された状態で入力端子部2が車両のシガーソケットに接続されると、車両から本体部1内に電力が供給される。車両からの供給電力又は内部電池により第一制御部4が作動し、第一電圧変換部3で降圧された電圧が充電部5に供給される。これにより、充電部5が充電される。そして、入力端子部2が入力端子結合部11に接続された状態で出力端子部8が発電電源装置に接続されると、充電部5から発電電源装置に電力が供給される。充電部5に充電された電力又は内部電池により第二制御部7が作動し、第二電圧変換部6で昇圧された電圧が発電電源装置に供給される。発電電源装置のスタータは、エンジン始動装置から供給された電力によりエンジンを始動させる。
【0035】
第一実施形態によれば、発電電源装置にバッテリを設けることなく、車両さえあれば、商用電源がない環境下において発電電源装置のエンジンを始動させるための電力を供給することができる。充電部5は、キャパシタで構成されており、バッテリに対して長寿命であり、メンテナンスコストも少なくなる。本実施形態では、バッテリは不要となり、バッテリのメンテナンスコストが削減される。また、バッテリ充電装置及び充電設備を搭載しなくて済む分、搭載スペースの削減、及び発電電源装置の製造コストが低減される。また、例えばガスエンジンを始動させる際、燃料の供給不足により始動失敗回数が多くなった場合でも、バッテリ上がり等の障害が存在せず、再度充電することで多くの始動回数に対応することができる。
【0036】
また、充電部5としてキャパシタを用いているため、本体部1をコンパクトにすることができる。したがって、普段の収容スペースの低減が可能となり、持ち運びも容易となる。収容時に、両端子部2、8を対応する結合部11、12に差し込むことでさらに省スペース化が可能となる。
【0037】
また、入力側切替部91及び出力側切替部92があるため、一方が充電又は給電(放電)している間は、他方が必ず本体部1に接続され、且つ充電部5よりも他方側の回路は遮断されている。このため、万が一の漏電も防止することができる。また、雨天時であっても、端子部2、8が濡れることが抑制される。
【0038】
また、第一実施形態によれば、第一制御部3が電流量を制御しているため、接続先である車両内部のヒューズの溶断を防止することができる。また、第一制御部3及び第二制御部6により、突入電流の発生は抑制される。
【0039】
<第二実施形態>
第二実施形態のエンジン始動装置は、主に、充電部が複数のコンデンサ
(「キャパシタ」に相当する)で構成され、第一電圧変換部が昇圧回路で構成され、第二電圧変換部が降圧回路で構成されている点で第一実施形態と異なっている。以下、異なっている部分について説明し、同構成については同符号を付して説明は省略する。
【0040】
図5に示すように、第一電圧変換部30は、コイル301と、ダイオード302と、第一スイッチング素子303と、を備えている。コイル301は、ハイサイドライン1A上に配置され、一方が入力端子部2に接続され、他方がダイオード302のアノード及び第一スイッチング素子303の入力端子に接続されたコイルである。
【0041】
ダイオード302は、ハイサイドライン1A上に配置され、アノードがコイル301及び第一スイッチング素子303の入力端子に接続され、カソードが充電部50の正極及び後述するダイオード601のアノードに接続されたダイオードである。第一スイッチング素子303は、出力端子がローサイドライン1Bに接続され、制御端子が第一制御部40に接続されたトランジスタである。第一スイッチング素子303は、第一制御部40から印加される駆動電圧によりオンする。第一電圧変換部30は、第一スイッチング素子63がオン・オフされることで、入力端子部2からの電力を充電部5に応じた電圧に昇圧して供給する。
【0042】
第一制御部40は、ECUであって、入力端子部2からの電力を充電部50に応じた電圧に昇圧するように第一スイッチング素子303のオン・オフを制御する。第一制御部40は、電流計41が検出した電流値に基づいて第一スイッチング素子34を制御する。第一制御部40は、電流計41の電流値に基づいて、入力電圧を所定電圧に昇圧するスイッチング制御を行うとともに、第一電圧変換部30に流れる電流が所定電流を超えないスイッチング制御も行う。また、第一制御部40は、充電部50に対して過充電とならないように電圧を調整する。
【0043】
充電部50は、複数のコンデンサで構成されている。各コンデンサの一方極(正極)は、ハイサイドライン1Aにおける第一電力変換部30と第二電力変換部60の間に接続され、各コンデンサの他方極(負極)は、ローサイドライン1Bに接続されている。
【0044】
第二電圧変換部60は、ダイオード601、602と、コイル603と、第二スイッチング素子604と、を備えている。ダイオード601は、ハイサイドライン1A上に配置され、アノードが充電部50及びダイオード302のカソードに接続され、カソードが第二スイッチング素子604の入力端子に接続されたダイオードである。ダイオード602は、アノードが充電部5と出力端子部8の間のローサイドライン1Bに接続され、カソードが第二スイッチング素子604の出力端子とコイル603の間のハイサイドライン1Aに接続されたダイオードである。
【0045】
コイル603は、ハイサイドライン1A上に配置され、一方が第二スイッチング素子604の出力端子及びダイオード602のカソードに接続され、他方が平滑コンデンサ1Cの正極及び出力端子部8に接続されたコイルである。
【0046】
第二スイッチング素子604は、制御端子が第二制御部70に接続されたトランジスタである。第二スイッチング素子604は、第二制御部70から印加される駆動電圧によりオンする。第二電圧変換部60は、第二スイッチング素子604がオン・オフされることで、充電部5からの電力を発電電源装置に応じた電圧に降圧して、平滑コンデンサ1Cを介して供給する。
【0047】
第二制御部70は、ECUであって、充電部50からの電力を発電電源装置に応じた電圧に降圧するように第二スイッチング素子604のオン・オフを制御する。また、第二制御部70は、電流計71が検出した電流値に基づいて第二スイッチング素子604を制御する。第二制御部70は、電流計71の電流値に基づいて、供給電圧を所定電圧に降圧するスイッチング制御を行うとともに、第二電圧変換部60に流れる電流が所定電流を超えないスイッチング制御も行う。また、第二制御部70は、出力端子部8から一定電圧が供給されるようにスイッチング制御を行う。
【0048】
第二実施形態のエンジン始動装置においても、第一実施形態同様の効果が発揮される
。
【0049】
<その他変形態様>
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、本体部1に、充電開始や充電完了などを表示するLEDなどの表示手段を設けても良い。また、本体部1に、持ち運び用の取っ手を設けても良い。また、発電電源装置のスタータには平滑コンデンサが設けられていることがあり、平滑コンデンサ1Cは設けなくても良い。また、各端子結合部11、12及び各切替部91、92は、設けられなくても良く、一方のみを設けても良い。また、各切替部91、92は、電気式のリレーであっても良い。また、充電部5、50の充電開始及び給電開始は、本体部1等に設けられたスイッチ等により操作できるようにしても良く、あるいは各端子部2、8が対応する接続先に接続されたことにより実行されるようにしても良い。