JP2002227751A - スタータ通電回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、マグネットスイッチのプルインコイル
とホールディングコイルの両方の電流を制御していたた
め、電流制御用のスイッチング素子が大型化する不具合
があった。 【解決手段】プルインコイル２ｃの通電回路に、プルイ
ンコイル２ｃのみの通電を断続するためのスイッチング
素子６を配置した。そのスイッチング素子６は、キース
イッチ５がONした際にONし、マグネットスイッチ常開接
点２ａがONしたらOFF するように制御装置７によって制
御される。スイッチング素子６はプルインコイル２ｃの
電流のみを制御すれば良く、従来に比較して小型化（小
容量化）できる。また、スタータモータ１に逆起電力が
発生しても、スイッチング素子６をOFF しているため、
逆起電力がプルインコイル２ｃを介して制御装置７に流
れて誤作動する不具合がない。さらに、マグネットスイ
ッチ２やスタータリレー４がOFF する際は、スイッチン
グ素子６のOFF によってスタータモータ１側からプルイ
ンコイル２ｃへの通電回路が遮断されているため、サー
ジ電流の発生が抑制され、ノイズの発生が抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンを始動さ
せるスタータの通電回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】マグネットスイッチは、マグネットコイ
ル（プルインコイルとホールディングコイルとからな
る）の発生する磁力によって、ピニオンを押し出してピ
ニオンをリングギアに噛合させる作用と、常開接点を閉
成してスタータモータの通電を行う作用とを奏する。従
来では、ピニオンとリングギヤの当接による摩耗を低減
するために、マグネットコイルの通電量を制御して、ピ
ニオンの押し出し速度を低減させる技術が提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術は、マグネ
ットコイルを構成するプルインコイルとホールディング
コイルの両方の通電制御を行うものであったため、その
通電制御を行うスイッチング素子は、プルインコイルに
流れる電流とホールディングコイルに流れる電流の両方
の電流を制御する必要がある。このため、スイッチング
素子には、プルインコイルに流れる電流（アンペアター
ン）とホールディングコイルに流れる電流（アンペアタ
ーン）の合計の通電量に耐えうる容量が要求されるた
め、スイッチング素子が大型化する不具合があった。つ
まり、スイッチング素子の大型化（大容量化）によっ
て、発熱対策が必要になったり、コストがアップする等
の不具合があった。また、プルインコイルとホールディ
ングコイルが、アースを通じた閉回路を形成するため、
スイッチ類のON-OFFによって生じるサージ電流が上記の
閉回路を流れ、ノイズが発生する要因になっていた。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的はマグネットスイッチの制御を行
うスイッチング素子を小容量化することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔請求項１の手段〕請求
項１の手段を採用することにより、プルインコイルのみ
がスイッチング素子によって通電制御される。このた
め、スイッチング素子はプルインコイルの電流のみを制
御すれば良い。つまり、スイッチング素子には、プルイ
ンコイルに流れる電流（アンペアターン）に耐えうる容
量で済むため、従来に比較してスイッチング素子を小型
化（小容量化）できる。この結果、発熱が減り、熱対策
が容易になるとともに、コストを低減できる。

【０００６】〔請求項２の手段〕請求項２の手段を採用
し、常開接点を閉成させる際にプルインコイルの通電量
を制御して、常開接点の閉成速度を遅らせることによ
り、常開接点のバウンスが抑えられる。このため、バウ
ンスの発生によるアークの発生が抑えられることにな
り、常開接点が固定接点に溶着したり、破損する等の不
具合の発生を防ぐことができ、マグネットスイッチの信
頼性を高めることができる。また、バウンスによるノイ
ズの発生も抑えることができる。

【０００７】〔請求項３の手段〕請求項３の手段を採用
し、スタータモータに逆起電力が発生する時にスイッチ
ング素子をオフすることにより、逆起電力がプルインコ
イルを介して制御装置に流れる不具合を無くすことがで
きる。すなわち、スタータモータの発生した逆起電力が
制御装置に印加されて発生する誤作動を、未然に防ぐこ
とができる。

【０００８】〔請求項４の手段〕請求項４の手段を採用
し、常開接点が閉成したらスイッチング素子をオフする
ことにより、スタータモータの通電回路からプルインコ
イルとホールディングコイルを通ってアースに通じる閉
回路が分断される。つまり、常開接点の閉成後はプルイ
ンコイルとホールディングコイルを介してサージ電流が
流れなくなるため、サージ電流によるノイズの発生を抑
えることができる。

【０００９】〔請求項５の手段〕請求項５の手段を採用
し、プルインコイルの巻数を増大させる、あるいはプル
インコイルの線径を太くすることによって、スイッチン
グ素子による電圧降下分を補正しても良い。

【００１０】〔請求項６の手段〕請求項６の手段を採用
し、始動指示信号が入力されていない場合に、他の電圧
信号が印加されても、スイッチング素子をオンしないよ
うに設けても良い。このように設けることにより、例え
ばスタータモータの逆起電力等の信号が制御装置に印加
された場合であっても、制御装置が誤作動する不具合を
未然に防ぐことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、２つの実
施例と変形例を用いて説明する。 ［第１実施例］図１はスタータの通電回路図を示す。エ
ンジンを回転駆動するためのスタータモータ１は、マグ
ネットスイッチ２を介して車載電源であるバッテリ３に
接続されるものである。このスタータモータ１は、マグ
ネットスイッチ２を介してバッテリ３に接続されると、
エンジン始動のための回転トルクを発生するものであ
り、この実施例ではスタータモータ１の一例として、固
定子側に永久磁石を用いた周知のマグネット式モータを
用いた場合について説明する。

【００１２】マグネットスイッチ２は、スタータモータ
１への通電の断続を行うマグネットスイッチ常開接点２
ａと、通電を受けると磁力を発生してマグネットスイッ
チ常開接点２ａを閉成するマグネットコイル２ｂとから
なる。マグネットコイル２ｂは、プルインコイル２ｃと
ホールディングコイル２ｄとからなる周知なものであ
る。このプルインコイル２ｃはマグネットスイッチ常開
接点２ａが閉成すると両端の電位差が無くなるものであ
り、ホールディングコイル２ｄは後述するスタータリレ
ー４がONしている間は通電を受けてマグネットスイッチ
常開接点２ａの閉成を保つものである。なお、プルイン
コイル２ｃの通電回路には、後述するスイッチング素子
６が配置されるため、そのスイッチング素子６の電圧降
下を補正するための手段が講じられている。具体的に、
プルインコイル２ｃの巻数を増大させる、あるいはプル
インコイル２ｃの線径を太くすることによって、スイッ
チング素子６による電圧降下分を補正している。

【００１３】マグネットコイル２ｂは、スタータリレー
４を介してバッテリ３に接続されるものである。このス
タータリレー４は、キースイッチ５のON（スタータ端子
への接続）によって通電されて磁力を発生するスタータ
リレーコイル４ａと、このスタータリレーコイル４ａの
発生する磁力によって閉成するスタータリレー常開接点
４ｂとからなり、キースイッチ５がONしてスタータリレ
ー常開接点４ｂが閉成すると、マグネットコイル２ｂが
通電可能な状態になる。

【００１４】プルインコイル２ｃの通電回路には、図１
に示すように、プルインコイル２ｃのみの通電を断続す
るためのスイッチング素子６（例えば、トランジスタや
ＭＯＳ−ＦＥＴ等）が配置されている。このスイッチン
グ素子６は、プルインコイル２ｃに対しては直列接続で
あり、且つホールディングコイル２ｄに対しては並列接
続されたものである。

【００１５】このスイッチング素子６は、制御装置７に
よってON-OFF制御される。この制御装置７は、キースイ
ッチ５からの信号を入力するように設けられており、キ
ースイッチ５がONしたらスイッチング素子６をONするよ
うに設けられている。また、制御装置７は、マグネット
スイッチ常開接点２ａがONしたら、スイッチング素子６
をOFF するように設けられている。なお、マグネットス
イッチ常開接点２ａのONを検出する手段としては、キー
スイッチ５のON後の時間経過をタイマでカウントし、そ
の時間が所定時間に達した時にマグネットスイッチ常開
接点２ａがONしたと判断するように設けても良いし、プ
ルインコイル２ｃに流れる電流値やスタータモータ１に
流れる電流値等を制御装置７に読み込み、その電流値の
変化によってマグネットスイッチ常開接点２ａのONを判
断しても良い。

【００１６】この制御装置７によるスイッチング素子６
の制御例を、図２のフローチャートを参照して説明す
る。まず、キースイッチ５がONされたか否かの判断を行
う（ステップＳ1 ）。この判断結果がNOの場合はステッ
プＳ1 へ戻り、判断結果がYES の場合はスイッチング素
子６をONさせる（ステップＳ2 ）。次に、マグネットス
イッチ２がONしたか否かの判断を行う（ステップＳ3
）。この判断結果がNOの場合はステップＳ3 へ戻り、
判断結果がYES の場合はスイッチング素子６をOFF させ
（ステップＳ4 ）、その後リターンする。なお、制御装
置７には、キースイッチ５のON信号（始動指示信号）が
入力されていない場合に、他の信号が印加されても、ス
イッチング素子６をONさせないように設けられている。
このように設けることにより、例えばスタータモータ１
の逆起電力等の信号が制御装置７に印加された場合であ
っても、制御装置７が誤作動する不具合がない。

【００１７】次に、この実施例の作動を説明する。エン
ジンを始動するために、キースイッチ５がスタータ位置
に操作されると、スタータリレー４がONするとともに、
制御装置７がスイッチング素子６をONさせる。すると、
プルインコイル２ｃおよびホールディングコイル２ｄが
通電され、マグネットスイッチ常開接点２ａが閉成す
る。すなわち、マグネットスイッチ２がONする。

【００１８】マグネットスイッチ２がONすると、スター
タモータ１が通電されてエンジンを回転駆動するととも
に、制御装置７によってスイッチング素子６がOFF され
る。スイッチング素子６がOFF されても、ホールディン
グコイル２ｄの通電は継続されるため、マグネットスイ
ッチ２のON状態が継続される。スイッチング素子６がOF
F されることにより、スタータモータ１側からプルイン
コイル２ｃへの通電回路が遮断される。このため、エン
ジンが始動して、スタータモータ１がエンジンによって
回転駆動されて発電作用が生じても、その電力がプルイ
ンコイル２ｃ→ホールディングコイル２ｄを通ってアー
スに流れたり、図示しない通電回路を通って制御装置７
に逆起電力が周り込む不具合がない。

【００１９】エンジンの始動等によってキースイッチ５
がスタータ位置から外されると、スタータリレー４がOF
F して、ホールディングコイル２ｄの通電が停止され、
マグネットスイッチ２がOFF する。この結果、スタータ
モータ１の通電が停止される。

【００２０】この実施例では、上述したように、プルイ
ンコイル２ｃのみがスイッチング素子６によって通電制
御される。このため、スイッチング素子６はプルインコ
イル２ｃの電流のみを制御すれば良い。つまり、スイッ
チング素子６は、プルインコイル２ｃに流れる電流（ア
ンペアターン）に耐えうる容量で済む。具体的には、従
来、マグネットコイル２ｂに流れる電流をスイッチング
素子６によって制御しようとすると、プルインコイル２
ｃに流れる電流（約３０Ａ）、およびホールディングコ
イル２ｄに流れる電流（約１０Ａ）の両方の合計電流
（約４０Ａ）に耐えうる容量のスイッチング素子６を用
いる必要があった。しかし、この実施例のスイッチング
素子６では、プルインコイル２ｃに流れる電流（約３０
Ａ）のみに耐えうる容量で良ため、従来に比較してスイ
ッチング素子６を小型化（小容量化）できる。この結
果、発熱が減り、熱対策が容易になるとともに、スター
タ通電回路にかかるコストを低減できる。

【００２１】一方、スタータモータ１に逆起電力が発生
しても、スイッチング素子６をOFFしているため、逆起
電力がプルインコイル２ｃを介して制御装置７に流れる
不具合がない。このため、スタータモータ１の発生した
逆起電力が制御装置７に印加されて、制御装置７が誤作
動する不具合を未然に防ぐことができる。また、マグネ
ットスイッチ２やスタータリレー４がOFF する際は、ス
イッチング素子６のOFF によってスタータモータ１側か
らプルインコイル２ｃへの通電回路が遮断されている。
つまり、プルインコイル２ｃおよびホールディングコイ
ル２ｄを通ってアースに通じる閉回路が分断されている
ため、スイッチ類のOFF によって生じるサージ電流は、
プルインコイル２ｃを介して流れることができず、結果
的にサージに起因するノイズの発生が抑えられる。

【００２２】［第２実施例］上記の第１実施例では、マ
グネットスイッチ２がONした後にスイッチング素子６を
OFF する例を示したが、この第２実施例ではマグネット
スイッチ２がONする前にスイッチング素子６をＰＷＭ制
御等によって断続的にOFF して、マグネットスイッチ常
開接点２ａの閉成速度を遅らせるものである。このよう
に設けることにより、マグネットスイッチ常開接点２ａ
のバウンスが抑えられる。このため、バウンスの発生に
よるアークの発生が抑えられることになり、マグネット
スイッチ常開接点２ａが固定接点に溶着したり、破損す
る等の不具合の発生を防ぐことができ、マグネットスイ
ッチ２の信頼性を高めることができる。また、バウンス
によるノイズの発生も抑えることができる。なお、この
第２実施例に上記で示した第１実施例を組み合わせ、マ
グネットスイッチ２がONした後に、スイッチング素子６
をOFF するように設けても良い。

【００２３】［変形例］上記の各実施例で示した回路構
成やスタータの構成等は、実施例を説明するための一例
であって、適宜変更可能なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】スタータの通電回路図である。

【図２】制御装置によるスイッチング素子の制御を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１ スタータモータ ２ マグネットスイッチ ２ａ マグネットスイッチ常開接点 ２ｃ プルインコイル ２ｄ ホールディングコイル ６ スイッチング素子 ７ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋藤 幹男 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 花井 正人 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 大見 正昇 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 石原 稔久 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 武田 憲司 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 Ｆターム(参考） 5G057 AA02 BB03 BC04 KK13 RR10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン始動のためのスタータモータと、 このスタータモータの通電を断続するための常開接点、
   この常開接点を閉成させるための磁力を発生するプルイ
   ンコイル、閉成した前記常開接点を閉成状態に保つため
   の磁力を発生するホールディングコイルを備えるマグネ
   ットスイッチと、 前記プルインコイルのみの通電を断続するスイッチング
   素子と、 前記常開接点を閉成させる際、あるいは前記常開接点の
   閉成後に前記スイッチング素子を制御する制御装置と、
   を具備するスタータ通電回路。
2. 【請求項２】請求項１のスタータ通電回路において、 前記制御装置は、前記常開接点を閉成させる際に、前記
   スイッチング素子を制御することによって前記プルイン
   コイルの通電量を制御して、前記常開接点の閉成速度を
   遅らせることを特徴とするスタータ通電回路。
3. 【請求項３】請求項１のスタータ通電回路において、 前記制御装置は、前記常開接点の閉成後、前記スタータ
   モータに逆起電力が発生する時に、前記スイッチング素
   子をオフすることを特徴とするスタータ通電回路。
4. 【請求項４】請求項１のスタータ通電回路において、 前記制御装置は、前記常開接点が閉成したら前記スイッ
   チング素子をオフすることを特徴とするスタータ通電回
   路。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかのスタ
   ータ通電回路において、 前記プルインコイルは、前記スイッチング素子による電
   圧降下分を補正するために、巻数を増大させている、あ
   るいは線径を太くしていることを特徴とするスタータ通
   電回路。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかのスタ
   ータ通電回路において、 前記制御装置は、始動指示信号が入力されていない場合
   に、他の電圧信号が印加されても、前記スイッチング素
   子をオンしないように設けられていることを特徴とする
   スタータ通電回路。