JP2000161189A - 始動電動機制御回路保護装置 - Google Patents
始動電動機制御回路保護装置Info
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- JP2000161189A JP2000161189A JP10336409A JP33640998A JP2000161189A JP 2000161189 A JP2000161189 A JP 2000161189A JP 10336409 A JP10336409 A JP 10336409A JP 33640998 A JP33640998 A JP 33640998A JP 2000161189 A JP2000161189 A JP 2000161189A
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- control circuit
- relay
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- starting motor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジン始動後のエンジン自力回転に伴い始
動電動機１に発生する過電圧から、始動電動機１のイン
バータ制御回路を保護する。 【解決手段】始動電動機１に装着された位置検出センサ
ーＳ１の信号により、始動電動機１の回転数を検出し、
その回転数がエンジンが自力回転可能な所定値（クラン
キング回転数以上）に達したならば、リレー制御回路６
によりリレー２をオフし、インバータ制御回路を始動電
動機１から離脱させる。
動電動機１に発生する過電圧から、始動電動機１のイン
バータ制御回路を保護する。 【解決手段】始動電動機１に装着された位置検出センサ
ーＳ１の信号により、始動電動機１の回転数を検出し、
その回転数がエンジンが自力回転可能な所定値（クラン
キング回転数以上）に達したならば、リレー制御回路６
によりリレー２をオフし、インバータ制御回路を始動電
動機１から離脱させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、始動電動機制御回
路保護装置、特に始動電動機の起動によってエンジンが
始動されエンジン回転数が所定の設定値に達した時点
で、始動電動機制御回路を過電圧から保護する保護装置
に関する。
路保護装置、特に始動電動機の起動によってエンジンが
始動されエンジン回転数が所定の設定値に達した時点
で、始動電動機制御回路を過電圧から保護する保護装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジン駆動発電機におけるエン
ジン始動電動機として、インバータ制御回路により制御
される電動機を用いることが行われるようになってき
た。インバータ制御回路により制御される電動機は、十
分な起動トルクを発生することが出来、また制御用素子
ＩＰＭ（例えばＰＳ１１０３４）を使用することにより
簡明な回路構成で小型の制御部分とすることが出来、限
られたスペースにエンジン及び発電機等の必要部品を配
置する上で最適な構成を提供する。
ジン始動電動機として、インバータ制御回路により制御
される電動機を用いることが行われるようになってき
た。インバータ制御回路により制御される電動機は、十
分な起動トルクを発生することが出来、また制御用素子
ＩＰＭ（例えばＰＳ１１０３４）を使用することにより
簡明な回路構成で小型の制御部分とすることが出来、限
られたスペースにエンジン及び発電機等の必要部品を配
置する上で最適な構成を提供する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の制御
用素子ＩＰＭを始めインバータ制御回路に使用されるコ
ンデンサー、各半導体部品等の耐電圧は、４５０〜６０
０Ｖが一般的である。これに対して、始動電動機により
始動された後に、エンジンの自力回転による強制的な回
転上昇を受けると、始動電動機は発電機として機能し、
その発電電圧は回転数の上昇と共に上昇し、やがて前述
の６００Ｖを優に超える値となる。
用素子ＩＰＭを始めインバータ制御回路に使用されるコ
ンデンサー、各半導体部品等の耐電圧は、４５０〜６０
０Ｖが一般的である。これに対して、始動電動機により
始動された後に、エンジンの自力回転による強制的な回
転上昇を受けると、始動電動機は発電機として機能し、
その発電電圧は回転数の上昇と共に上昇し、やがて前述
の６００Ｖを優に超える値となる。
【０００４】従って、インバータ制御回路に使用される
各部品は、前述の一般的な市販部品が使用できなく、価
格、入手性等から困難になることがある。特に、始動電
動機を発電機と兼用する場合には、エンジンの自力回転
後に発電機として使用されるため、エンジンから始動電
動機を切り離すことが出来ず、各部品の耐電圧は深刻な
問題となる。従って、始動電動機をエンジンに結合した
まま、インバータ制御回路を過電圧から保護することが
必要である。
各部品は、前述の一般的な市販部品が使用できなく、価
格、入手性等から困難になることがある。特に、始動電
動機を発電機と兼用する場合には、エンジンの自力回転
後に発電機として使用されるため、エンジンから始動電
動機を切り離すことが出来ず、各部品の耐電圧は深刻な
問題となる。従って、始動電動機をエンジンに結合した
まま、インバータ制御回路を過電圧から保護することが
必要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、始動電動機に装着された位置検出セン
サーの信号により始動電動機の回転数を検出し、その回
転数がエンジンが自力回転可能な所定値（クランキング
回転数以上）に達したならば、リレー制御回路によりリ
レーをオフし、インバータ制御回路を始動電動機から離
脱させる手段を採用している。
に、本発明では、始動電動機に装着された位置検出セン
サーの信号により始動電動機の回転数を検出し、その回
転数がエンジンが自力回転可能な所定値（クランキング
回転数以上）に達したならば、リレー制御回路によりリ
レーをオフし、インバータ制御回路を始動電動機から離
脱させる手段を採用している。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に述べる実施形態は一実施例
であり、本技術分野で通常の技術を有する技術者によれ
ば、本願発明の技術範囲を逸脱することなく他の実施形
態を実施することは容易である。本発明を図１、図２、
図３の実施例により説明する。
であり、本技術分野で通常の技術を有する技術者によれ
ば、本願発明の技術範囲を逸脱することなく他の実施形
態を実施することは容易である。本発明を図１、図２、
図３の実施例により説明する。
【０００７】図１及び図２により始動電動機制御回路保
護装置の一実施例回路構成を示す。図１及び図２ににお
いて、始動電動機制御回路保護装置は、始動電動機１、
リレー２、コントロール回路４、制御用素子ＩＰＭ３、
Ｆ／Ｖコンバータ回路５、リレー２をオンオフ制御する
リレー制御回路６から構成される。始動電動機１は、通
常の同期電動機（発電機）であり、またエンジン始動後
の発電機と共用或いは単独の始動電動機である。
護装置の一実施例回路構成を示す。図１及び図２ににお
いて、始動電動機制御回路保護装置は、始動電動機１、
リレー２、コントロール回路４、制御用素子ＩＰＭ３、
Ｆ／Ｖコンバータ回路５、リレー２をオンオフ制御する
リレー制御回路６から構成される。始動電動機１は、通
常の同期電動機（発電機）であり、またエンジン始動後
の発電機と共用或いは単独の始動電動機である。
【０００８】始動電動機１の図示しない回転子位置を検
出するため、図示しない固定子部に所定の電気角（本実
施例では、６０゜間隔）で装着されたホール素子等から
なる回転子位置検出センサーＳ１−Ｓ６の各検出信号
は、ＮＯＲ素子４３、抵抗４４及びコンデンサー４５か
らなる積分回路、ＮＡＮＤ素子４６を経由し、ドライバ
ー付ＩＧＢＴモジュール等からなる制御用素子ＩＰＭ３
の該当する入力端子（ＵＰ、ＷＮ、ＶＰ、ＵＮ、ＷＰ、
ＶＮのいずれか）に入力されるか、或いは、インバータ
４２、ＮＯＲ素子４３、抵抗４４及びコンデンサー４５
からなる積分回路、ＮＡＮＤ素子４６を経由して同様に
制御用素子ＩＰＭ３の該当する入力端子（ＵＰ、ＷＮ、
ＶＰ、ＵＮ、ＷＰ、ＶＮのいずれか）に入力される。Ｎ
ＡＮＤ素子４６の入力端子には、また図示しないＰＷＭ
制御回路からの信号が入力される。これら回転子位置検
出センサーＳ１−Ｓ６の検出信号とＰＷＭ制御回路から
の信号の組み合わせに応じて、制御用素子ＩＰＭ３は、
出力端子Ｕ、Ｗ、Ｖに始動電動機１を駆動するための多
相（本実施例では三相）出力を供給する。この多相出力
により、始動電動機１が始動し、その結果図示しないエ
ンジンが起動することとなる。なを、符号Ｖ＋は各セン
サーＳ１−Ｓ６の電源を、ＧＮＤ及びＮは接地端子を、
Ｖｐｏｗｅｒは制御用素子ＩＰＭ３の電源を示す。また
抵抗４７は、各センサーＳ１−Ｓ６のプルアップ用であ
る。またコントロール回路４のセンサーを除く各部品の
符号は、同一部品に対しては代表して一ヶの部品のみに
付与している。
出するため、図示しない固定子部に所定の電気角（本実
施例では、６０゜間隔）で装着されたホール素子等から
なる回転子位置検出センサーＳ１−Ｓ６の各検出信号
は、ＮＯＲ素子４３、抵抗４４及びコンデンサー４５か
らなる積分回路、ＮＡＮＤ素子４６を経由し、ドライバ
ー付ＩＧＢＴモジュール等からなる制御用素子ＩＰＭ３
の該当する入力端子（ＵＰ、ＷＮ、ＶＰ、ＵＮ、ＷＰ、
ＶＮのいずれか）に入力されるか、或いは、インバータ
４２、ＮＯＲ素子４３、抵抗４４及びコンデンサー４５
からなる積分回路、ＮＡＮＤ素子４６を経由して同様に
制御用素子ＩＰＭ３の該当する入力端子（ＵＰ、ＷＮ、
ＶＰ、ＵＮ、ＷＰ、ＶＮのいずれか）に入力される。Ｎ
ＡＮＤ素子４６の入力端子には、また図示しないＰＷＭ
制御回路からの信号が入力される。これら回転子位置検
出センサーＳ１−Ｓ６の検出信号とＰＷＭ制御回路から
の信号の組み合わせに応じて、制御用素子ＩＰＭ３は、
出力端子Ｕ、Ｗ、Ｖに始動電動機１を駆動するための多
相（本実施例では三相）出力を供給する。この多相出力
により、始動電動機１が始動し、その結果図示しないエ
ンジンが起動することとなる。なを、符号Ｖ＋は各セン
サーＳ１−Ｓ６の電源を、ＧＮＤ及びＮは接地端子を、
Ｖｐｏｗｅｒは制御用素子ＩＰＭ３の電源を示す。また
抵抗４７は、各センサーＳ１−Ｓ６のプルアップ用であ
る。またコントロール回路４のセンサーを除く各部品の
符号は、同一部品に対しては代表して一ヶの部品のみに
付与している。
【０００９】Ｆ／Ｖコンバータ回路５は、タイマーＩＣ
（例えばＮＥ５５５）５０、抵抗５１−５４、可変抵抗
５５、コンデンサー５６、５８、５９、ダイオード５７
から構成される。回転子位置検出センサーＳ１の検出信
号の一部は、直流阻止コンデンサー５６を経由して、タ
イマーＩＣ５０の２番ピンにパルス信号として入力され
る。２番ピンにパルス信号が入力されると、３番ピンに
は、対応するパルスが出力される。この３番ピンから出
力されるパルスは、抵抗５２及びコンデンサー５８で構
成される積分回路により積分される。従って、２番ピン
に入力されるパルス数が増加する（始動電動機１の回転
数が増加する）と、対応する３番ピンの出力パルス数が
増加し積分回路の出力側電圧Ｖｉが上昇する。この積分
回路の出力側電圧Ｖｉは、６番、７番、８番ピンに接続
されるコンデンサ５９、抵抗５３、５４及び可変抵抗５
５から構成される回路の可変抵抗５５を調整することに
より可変可能である。即ち、可変抵抗５５の調整によ
り、始動電動機１の所定回転数に対応する積分回路の出
力側電圧Ｖｉを設定する。抵抗５１及びダイオード５７
は、クランプ回路であり、８番ピンのＶ＋は電源であ
る。
（例えばＮＥ５５５）５０、抵抗５１−５４、可変抵抗
５５、コンデンサー５６、５８、５９、ダイオード５７
から構成される。回転子位置検出センサーＳ１の検出信
号の一部は、直流阻止コンデンサー５６を経由して、タ
イマーＩＣ５０の２番ピンにパルス信号として入力され
る。２番ピンにパルス信号が入力されると、３番ピンに
は、対応するパルスが出力される。この３番ピンから出
力されるパルスは、抵抗５２及びコンデンサー５８で構
成される積分回路により積分される。従って、２番ピン
に入力されるパルス数が増加する（始動電動機１の回転
数が増加する）と、対応する３番ピンの出力パルス数が
増加し積分回路の出力側電圧Ｖｉが上昇する。この積分
回路の出力側電圧Ｖｉは、６番、７番、８番ピンに接続
されるコンデンサ５９、抵抗５３、５４及び可変抵抗５
５から構成される回路の可変抵抗５５を調整することに
より可変可能である。即ち、可変抵抗５５の調整によ
り、始動電動機１の所定回転数に対応する積分回路の出
力側電圧Ｖｉを設定する。抵抗５１及びダイオード５７
は、クランプ回路であり、８番ピンのＶ＋は電源であ
る。
【００１０】リレー制御回路６は、抵抗６１−６４、オ
ペアンプＯＰ６０、ダイオード６５、６７、ＭＯＳ−Ｆ
ＥＴ或いはＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子６８、
及びリレー２をオンオフ制御するリレーコイル６６から
構成される。Ｆ／Ｖコンバータ回路５の積分回路の出力
側電圧Ｖｉは、オペアンプＯＰ６０の反転端子に入力さ
れ、抵抗６１、６２で設定される基準電圧と比較され
る。積分回路の出力側電圧Ｖｉに対して、始動電動機１
が所定回転数以下の間、オペアンプＯＰ６０の出力電圧
が、ハイレベルとなるように基準電圧が選択される。オ
ペアンプＯＰ６０の出力電圧がハイレベルの間、接続さ
れている半導体スイッチング素子６８は、オン状態であ
り、リレーコイル６６には電源Ｖ＋から電流が供給さ
れ、リレー２はオン状態となる。即ち始動電動機１は、
始動し、回転を上昇する。始動電動機１の回転数が所定
値に達し、積分回路の出力側電圧Ｖｉが始動電動機１の
所定の設定回転数に対応する値に上昇すると、オペアン
プＯＰ６０の出力電圧は、ロウレベルとなり、接続され
ている半導体スイッチング素子６８は、オフし、リレー
コイル６６の電流が遮断され、リレー２がオフとなり、
始動電動機１は、制御回路から切断、離脱される。抵抗
６３及びダイオード６５は、オペアンプＯＰ６０の出力
電圧のハイロウレベル間のヒステリシス設定用であり、
始動電動機１の回転変動の影響を受けずに、安定してリ
レー２のオンオフを保証するための回路である。ヒステ
リシス幅は、ダイオード６５を用いることにより電源電
圧よりも充分低い値まで下げることが可能となり、その
結果エンジンのアイドリング回転数変動範囲を完全にカ
バーすることが出来る。ダイオード６７は、リレーコイ
ル６６のフリーホイールダイオードであり、また抵抗６
４は、半導体スイッチング素子６８のゲート回路安定用
である。
ペアンプＯＰ６０、ダイオード６５、６７、ＭＯＳ−Ｆ
ＥＴ或いはＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子６８、
及びリレー２をオンオフ制御するリレーコイル６６から
構成される。Ｆ／Ｖコンバータ回路５の積分回路の出力
側電圧Ｖｉは、オペアンプＯＰ６０の反転端子に入力さ
れ、抵抗６１、６２で設定される基準電圧と比較され
る。積分回路の出力側電圧Ｖｉに対して、始動電動機１
が所定回転数以下の間、オペアンプＯＰ６０の出力電圧
が、ハイレベルとなるように基準電圧が選択される。オ
ペアンプＯＰ６０の出力電圧がハイレベルの間、接続さ
れている半導体スイッチング素子６８は、オン状態であ
り、リレーコイル６６には電源Ｖ＋から電流が供給さ
れ、リレー２はオン状態となる。即ち始動電動機１は、
始動し、回転を上昇する。始動電動機１の回転数が所定
値に達し、積分回路の出力側電圧Ｖｉが始動電動機１の
所定の設定回転数に対応する値に上昇すると、オペアン
プＯＰ６０の出力電圧は、ロウレベルとなり、接続され
ている半導体スイッチング素子６８は、オフし、リレー
コイル６６の電流が遮断され、リレー２がオフとなり、
始動電動機１は、制御回路から切断、離脱される。抵抗
６３及びダイオード６５は、オペアンプＯＰ６０の出力
電圧のハイロウレベル間のヒステリシス設定用であり、
始動電動機１の回転変動の影響を受けずに、安定してリ
レー２のオンオフを保証するための回路である。ヒステ
リシス幅は、ダイオード６５を用いることにより電源電
圧よりも充分低い値まで下げることが可能となり、その
結果エンジンのアイドリング回転数変動範囲を完全にカ
バーすることが出来る。ダイオード６７は、リレーコイ
ル６６のフリーホイールダイオードであり、また抵抗６
４は、半導体スイッチング素子６８のゲート回路安定用
である。
【００１１】図３は、始動電動機制御回路保護装置の動
作を示すフローチャートである。ＳＴＥＰ１で、始動電
動機１の電源スイッチをオンすることにより、ＰＷＭ信
号が発生し、制御が開始される。ＳＴＥＰ２で、設定回
転数と始動電動機１の実際の回転数を比較し、実際の回
転数＞設定回転数が真の場合、リレーをオフして制御が
終わり、偽の場合ＳＴＥＰ３に進む。ＳＴＥＰ３で、リ
レーをオン或いはオンを継続し、ＳＴＥＰ４に進む。Ｓ
ＴＥＰ４で、設定回転数と始動電動機１の実際の回転数
を比較し、実際の回転数＞設定回転数が偽の場合、再度
ＳＴＥＰ４に戻り、真の場合ＳＴＥＰ５に進む。ＳＴＥ
Ｐ５で、リレーをオフしＳＴＥＰ６に進む。ＳＴＥＰ６
で、チャタリングを防ぐため、リレー制御部で設定され
たヒステリシスに従い設定回転数を下げ、ＳＴＥＰ７に
進み終了する。
作を示すフローチャートである。ＳＴＥＰ１で、始動電
動機１の電源スイッチをオンすることにより、ＰＷＭ信
号が発生し、制御が開始される。ＳＴＥＰ２で、設定回
転数と始動電動機１の実際の回転数を比較し、実際の回
転数＞設定回転数が真の場合、リレーをオフして制御が
終わり、偽の場合ＳＴＥＰ３に進む。ＳＴＥＰ３で、リ
レーをオン或いはオンを継続し、ＳＴＥＰ４に進む。Ｓ
ＴＥＰ４で、設定回転数と始動電動機１の実際の回転数
を比較し、実際の回転数＞設定回転数が偽の場合、再度
ＳＴＥＰ４に戻り、真の場合ＳＴＥＰ５に進む。ＳＴＥ
Ｐ５で、リレーをオフしＳＴＥＰ６に進む。ＳＴＥＰ６
で、チャタリングを防ぐため、リレー制御部で設定され
たヒステリシスに従い設定回転数を下げ、ＳＴＥＰ７に
進み終了する。
【００１２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、始動電動機１によりエンジンを始動しエンジ
ン回転数が所定回転数（即ち始動電動機１が所定回転
数）に達したならば、始動電動機１をその制御回路から
確実に切断することが出来る。従って、回転数の上昇に
伴い始動電動機１に発生する過電圧が制御回路に印加さ
れることが確実に防止され、制御回路を構成する各回路
部品の耐電圧を下げることが出来、通常市販されている
部品を使用できる。また、リレー制御回路６のヒステリ
シス設定回路にダイオードを用いることにより、電源電
圧より充分低い位置にヒステリシス設定が出来るので、
ヒステリシスによる設定回転数の降下もエンジンのアイ
ドリング回転数の変動幅を充分カバーする値に設定が出
来、安定したリレーのオンオフが出来る。
によれば、始動電動機１によりエンジンを始動しエンジ
ン回転数が所定回転数（即ち始動電動機１が所定回転
数）に達したならば、始動電動機１をその制御回路から
確実に切断することが出来る。従って、回転数の上昇に
伴い始動電動機１に発生する過電圧が制御回路に印加さ
れることが確実に防止され、制御回路を構成する各回路
部品の耐電圧を下げることが出来、通常市販されている
部品を使用できる。また、リレー制御回路６のヒステリ
シス設定回路にダイオードを用いることにより、電源電
圧より充分低い位置にヒステリシス設定が出来るので、
ヒステリシスによる設定回転数の降下もエンジンのアイ
ドリング回転数の変動幅を充分カバーする値に設定が出
来、安定したリレーのオンオフが出来る。
【図１】本発明による始動電動機制御回路保護装置の一
実施例回路構成図の一部を示す。
実施例回路構成図の一部を示す。
【図２】図１と共に本発明による始動電動機制御回路保
護装置の一実施例回路構成図の一部を示す。
護装置の一実施例回路構成図の一部を示す。
【図３】本発明による始動電動機制御回路保護装置の動
作フローを示す一実施例フローチャート図である。
作フローを示す一実施例フローチャート図である。
１ 始動電動機 ２ リレー ３ 制御用素子 ４ コントロール回路 ５ Ｆ／Ｖコンバータ回路 ５０ タイマーＩＣ ６ リレー制御回路 ６０ オペアンプ ６６ リレーコイル ６８ 半導体スイッチング素子
Claims (1)
- 【請求項１】始動電動機１に装着された位置検出センサ
ーＳ１の信号により前記始動電動機１の回転数を検出
し、前記検出回転数が所定値に達したならば、リレー制
御回路６によりリレー２をオフし、前記始動電動機１を
制御するインバータ制御回路を前記始動電動機１から離
脱させることを特徴とする始動電動機制御回路保護装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10336409A JP2000161189A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 始動電動機制御回路保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10336409A JP2000161189A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 始動電動機制御回路保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000161189A true JP2000161189A (ja) | 2000-06-13 |
Family
ID=18298840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10336409A Pending JP2000161189A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 始動電動機制御回路保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000161189A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6800952B2 (en) * | 2002-06-18 | 2004-10-05 | Dana Corporation | Method of protection and fault detection for starter/alternator operating in the starter mode |
-
1998
- 1998-11-27 JP JP10336409A patent/JP2000161189A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6800952B2 (en) * | 2002-06-18 | 2004-10-05 | Dana Corporation | Method of protection and fault detection for starter/alternator operating in the starter mode |
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