JP2004312950A - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの始動性を向上できるエンジン始動装置の提供。
【解決手段】モータ回路６には、直巻コイル２ｂをバイパスするバイパス回路１０が接続され、このバイパス回路１０にバイパス電流を制御する制御用素子１１が設けられている。また、始動スイッチ９から分巻コイル２ｃに接続される接続線７には、分巻コイル２ｃの電流量を制御する制御用素子１２が設けられている。制御用素子１１は、１００ ％ＯＦＦ 状態から回転数の上昇に従って通電量を増加させ、所定期間ｔ２経過した時点で１００ ％ＯＮ状態となる様に制御される。一方、制御用素子１２は、常に１００ ％ＯＮ状態に保持される。これにより、所定期間ｔ２経過後は、直巻コイル２ｂが短絡されて、直巻コイル２ｂの配線抵抗分が無くなるため、アーマチャ電圧を最大に上げることができ、高回転時のモータ能力を最大限に発揮できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻線界磁式のモータを有し、このモータの回転力をエンジンに伝達して該エンジンを始動させるエンジン始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第１の従来技術として、エンジンの始動モード（例えば通常始動時とエコラン始動時）に応じて、直巻モータの特性を切り替えることができるエンジン始動装置が提案されている（特許文献１参照）。このエンジン始動装置は、図８に示す様に、アーマチャ１００ と直列に接続された直巻コイル１１０ を有する直流モータＭと、この直流モータＭの通電電流をＯＮ／ＯＦＦする電磁スイッチ１２０ 、この電磁スイッチ１２０ の駆動電流をＯＮ／ＯＦＦする始動スイッチ１３０ 、直巻コイル１１０ の一部を短絡できるリレー１４０ （短絡手段）、及びリレー１４０ を通電制御するＥＣＵ１５０ 等を備える。
【０００３】
この従来技術に示される様な直流モータＭでは、直巻コイル１１０ がアーマチャ１００ と直列に接続されているため、リレー１４０ がＯＦＦ 状態の時は、直巻コイル１１０ にアーマチャ１００ と同じ大きさの電流が流れる。従って、図９に示す様に、直巻コイル１１０ が発生する界磁磁束量Φもアーマチャ電流Ｉｍに比例して変化する。また、アーマチャ１００ の両端に掛かるアーマチャ電圧Ｖａは、大電流が流れる低回転域では小さく、回転の上昇に従って回復して大きくなっていく。なお、図９は、モータの回転数上昇に伴うアーマチャ電流Ｉｍ、界磁磁束量Φ、及びアーマチャ電圧Ｖａの変化を表した概念図である。
【０００４】
また、直流モータＭは、一般に界磁磁束量Φが大きい程、高トルクが得られ、小さい程、高回転を発生する特性を持っている。そこで、回転の上昇に合わせて界磁磁束量Φを減らすことで、より高い回転数を得ることができる。
これに対し、第１の従来技術では、図１０に示す様に、モータＭへの通電開始から所定期間ｔ１経過後にリレー１４０ を制御（ＯＮ）して直巻コイル１１０ の一部を短絡することで、短絡した分だけ直巻コイル１１０ の界磁磁束量Φが減少してモータＭの回転数が上昇する。また、短絡した直巻コイル１１０ の配線抵抗分だけアーマチャ電圧Ｖａを上げることができるので、その分、モータ能力を向上できる。
【０００５】
第２の従来技術として、分巻コイルの通電量をエンジンの負荷変動に応じて制御するエンジン始動装置が公知である（特許文献２参照）。このエンジン始動装置は、図１１に示す様に、分巻コイル１６０ と直列に接続された制御用素子１７０ を有し、エンジン負荷が増加すると、制御用素子１７０ を介して分巻コイル１６０ の界磁電流を増大し、エンジン負荷が減少すると、制御用素子１７０ を介して分巻コイル１６０ の界磁電流を低減することにより、エンジンの回転変動を抑制できる。
【０００６】
【特許文献１】
特願２００１−３８９２１０
【特許文献２】
特開２００２−７０７００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１の従来技術では、リレー１４０ をＯＮした状態（短絡状態）でも直巻コイル１１０ の一部分を残した状態になっている。つまり、直流モータＭでは、直巻コイル１１０ の両端を完全に短絡すると界磁磁束を失う（界磁磁束量Φがゼロになる）ため、非常に大きなバッテリ電流がアーマチャ１００ に流れる危険性がある。従って、第１の従来技術では、安全のために、直巻コイル１１０ の一部しか短絡していない。その結果、直巻コイル１１０ の一部が短絡された状態でも、残った界磁コイルの配線抵抗分がロスとなり、モータ効率を下げる要因になっている。
【０００８】
また、第１の従来技術では、直巻コイル１１０ の一部をリレー１４０ によって短絡しているため、直巻コイル１１０ に対して短絡する位置を一度決めると、配線をつなぎ変えない限り、モータＭの特性を変えることができない。つまり、リレー１４０ をＯＮして直巻コイル１１０ の一部を短絡する短絡状態と、リレー１４０ をＯＦＦ して短絡回路を開放する開放状態の２つの状態しか選択できないため、モータＭの特性も２つの状態のいずれかに限られてしまう。
更に、所定のタイミングでリレー１４０ を操作して開放状態から短絡状態に切り替えた場合、短絡時にモータ回転数が急激に変化する問題もある。
【０００９】
第２の従来技術では、分巻コイル１６０ に流れる電流の立ち上がりが遅れるという問題がある。つまり、モータＭのアーマチャ１００ は、大電流を流すために線径が太く作られているのに対し、分巻コイル１６０ は、界磁磁束を発生できれば良いため、線径が細く、その分、巻数を増やして小電流で界磁磁束を発生できるように作られている。従って、モータＭへの通電を開始すると、一般に線径が太くインダクタンスの小さなアーマチャ１００ には直ちに電流Ｉｍが流れるが、線径が細くインダクタンスの大きな分巻コイル１６０ には、直ぐに電流Ｉａが流れ出ることはない。（図１２参照）。
【００１０】
また、図１１に示した様に、アーマチャ１００ の通電回路（モータ回路）に接続される分巻コイル１６０ の一端は、電磁スイッチ１２０ のモータ側固定接点１２１ と直巻コイル１１０ との間に接続されているが、その接続点１８０ を通る通電回路には、数１００ アンペアの大電流が流れるため、配線抵抗によってバッテリ１９０ から接続点１８０ までの間に電圧降下を生じる。このため、分巻コイル１６０ に印加される電圧は、バッテリ電圧Ｖより低い値となり、その電圧降下量は、アーマチャ電流Ｉｍの大きさに比例し、アーマチャ電流Ｉｍが大きくなる程、電圧降下量も大きくなる。
【００１１】
モータＭへの通電開始から期間ｔ１（図１０参照）までは、重量のあるアーマチャ１００ を回し始めるために大きなトルクが必要となり、大きなアーマチャ電流Ｉｍが流れるため、分巻コイル１６０ に印加される電圧が下がってしまう。この結果、図１２に示すように、分巻コイル１６０ に流れる電流Ｉａの立ち上がりが更に遅れることになる。
ここで、モータＭのトルクをＴとすると、トルクＴは一般に次式で表される。
Ｔ＝ｋΦＩｍ
ｋ：トルク定数、Φ：界磁磁束量、Ｉｍ：アーマチャ電流
【００１２】
よって、立ち上がりの遅れにより分巻コイル１６０ に流れる電流Ｉａが不足して界磁磁束量Φが減少すると、モータＭのトルクＴが減り、不足したトルク分を補おうとしてさらに大きなアーマチャ電流Ｉｍが流れようとする。その結果、分巻コイル１６０ に印加される電圧がさらに下がるという悪循環を生じる。
【００１３】
更に、モータＭは、エンジンを回しているため、ピストンの動きの影響を受ける。図１２に示す期間ｔ２は、ピストンが圧縮行程に入ったことを示す。この圧縮行程では、ピストンが閉鎖されたシリンダ内の空気を圧縮するため、モータＭにとって負荷が大きくなり、要求トルクが増加する。この時、分巻コイル１６０ は、非制御の場合、期間ｔ２以降では略一定の電流が流れ、一定の界磁磁束を発生させている。一方、モータＭの発生トルクは、前記式（Ｔ＝ｋΦＩｍ）で表されるため、要求トルクが増加すると、アーマチャ電流Ｉｍが増えて発生トルクが確保されることになる。
【００１４】
アーマチャ電流Ｉｍが増えると、バッテリの内部抵抗によってバッテリ内部で電圧降下が生じ、バッテリ電圧Ｖが低下する。圧縮行程が終了して期間ｔ３に入ると、要求トルクの減少に伴ってアーマチャ電流Ｉｍも減少するため、バッテリ電圧Ｖが回復する。以降、この繰り返しとなり、エンジンが始動するまで、バッテリ電圧Ｖが上下することになる。その結果、同じバッテリ１９０ に接続されているヘッドライト等にちらつきが生じる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、エンジンの始動性を向上できるエンジン始動装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明は、直巻コイルと分巻コイルとで界磁磁束を発生するモータを有し、このモータの回転力をエンジンに伝達して該エンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
直巻コイルの両端を短絡する短絡回路と、この短絡回路に設けられ、短絡回路を閉じる短絡状態と短絡回路を開く開放状態との何方か一方に制御される短絡手段と、この短絡手段をモータの回転状態に応じて制御する第１の制御手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、界磁手段として直巻コイルと分巻コイルとを有しているので、短絡手段により直巻コイルの両端を短絡しても、分巻コイルが発生する界磁磁束でモータを回転させることができる。つまり、直巻コイルの両端を完全に短絡しても、界磁磁束量がゼロになることはなく、大きなバッテリ電流がモータに流れる危険性を防止できる。また、本発明の短絡回路は、直巻コイルの一部ではなく、直巻コイルの両端を短絡するので、短絡状態において直巻コイルの配線抵抗分を排除でき、モータ効率を向上できる。
【００１７】
（請求項２の発明）
本発明は、直巻コイルと分巻コイルとで界磁磁束を発生するモータを有し、このモータの回転力をエンジンに伝達して該エンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
直巻コイルをバイパスするバイパス回路と、このバイパス回路に設けられ、バイパス回路を流れるバイパス電流量を任意の大きさに制限できるバイパス電流制限手段と、このバイパス電流制限手段をモータの回転状態に応じて制御する第２の制御手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、界磁手段として直巻コイルと分巻コイルとを有しているので、直巻コイルが短絡状態となっても、分巻コイルが発生する界磁磁束でモータを回転させることができる。つまり、直巻コイルの両端が完全に短絡されても、界磁磁束量がゼロになることはなく、大きなバッテリ電流がモータに流れる危険性を防止できる。
また、バイパス電流制限手段によりバイパス回路を流れるバイパス電流量を任意の大きさに制限できるので、モータの出力特性を広範囲に切り替えることができる。
【００１９】
（請求項３の発明）
請求項１に記載したエンジン始動装置において、
第１の制御手段は、モータへの通電開始時に短絡手段を開放状態に制御し、通電開始から所定の時間、あるいは所定の回転数、あるいは所定の電機子コイル電流量に達した時点で、短絡手段を短絡状態に制御することを特徴とする。
この場合、モータへの通電開始時には、直巻コイルと分巻コイルの両方で界磁磁束を発生できるので、高トルク型の出力特性を得ることができ、その後、直巻コイルの両端を短絡して界磁磁束量を減らすことにより、高回転型の出力特性に切り替えることができる。
【００２０】
（請求項４の発明）
請求項２に記載したエンジン始動装置において、
第２の制御手段は、モータへの通電開始時にバイパス電流量がゼロになるようにバイパス電流制限手段を制御し、その後、通電開始から所定の時間、あるいは所定の回転数、あるいは所定の電機子コイル電流量に達した時点でバイパス電流量が最大になるように、バイパス電流制限手段を連続的に制御することを特徴とする。
【００２１】
この場合、モータへの通電開始時には、直巻コイルをバイパスするバイパス電流量がゼロになるため、アーマチャ（電機子コイル）に通電されるバッテリ電流の全てが直巻コイルに流れる。その結果、直巻コイルと分巻コイルの両方で界磁磁束を発生できるので、エンジン始動時に高トルクを発生できる。その後、バイパス電流量の増加に伴って直巻コイルを流れる電流量が減少するため、直巻コイルが発生する界磁磁束量が減少し、例えば通電開始から所定の時間に達した時点で直巻コイルの界磁磁束量がゼロになる。これにより、分巻コイルの界磁磁束量だけが残るため、モータ回転数を上げることができる。
【００２２】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかのエンジン始動装置において、
分巻コイルに流れる電流量を任意の大きさに制限できる分巻界磁電流制限手段と、この分巻界磁電流制限手段をモータの回転状態に応じて制御する第３の制御手段とを有することを特徴とする。
この場合、分巻コイルに流れる電流量を制御することで、その分巻コイルが発生する界磁磁束量を増減できるので、例えば回転数の上昇に合わせて直巻コイルと分巻コイルの両方で界磁磁束量を減らすことができるので、制御の幅を更に広げることが可能になる。
【００２３】
（請求項６の発明）
請求項５に記載したエンジン始動装置において、
第３の制御手段は、モータへの通電開始時に分巻コイルの電流量が最大になるように分巻界磁電流制限手段を制御し、時間の経過あるいは回転数の上昇とともに分巻コイルの電流量が減少するように分巻界磁電流制限手段を制御することを特徴とする。
【００２４】
この場合、モータへの通電開始時には、分巻コイルが発生する界磁磁束量を最大にできるので、エンジン始動に必要な高トルクを確保できる。その後、分巻コイルの電流量が減少することに伴って、界磁磁束量も減少するので、より高い回転数を得ることができる。
【００２５】
（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載した何れかのエンジン始動装置において、
低温時あるいは高温時には、制御手段による制御を禁止することを特徴とする。
低温時には、エンジンオイルの粘度が上昇して、エンジン始動時のエンジン駆動トルクが上昇する。また、高温時には、シリンダの気密性が上昇して、やはりエンジン駆動トルクが上昇する。従って、低温時及び高温時には、請求項１〜６に記載した制御を禁止して、確実にエンジン始動を行うことが優先される。
【００２６】
（請求項８の発明）
請求項１〜６に記載した何れかのエンジン始動装置において、
長時間放置後の初回作動時には、制御手段による制御を禁止することを特徴とする。
車両を長期間放置した場合には、バッテリの充電状態が低下して、モータの出力が低下する可能性がある。従って、長時間放置後の初回作動時には、請求項１〜６に記載した制御を禁止して、確実にエンジン始動を行うことが優先される。
【００２７】
（請求項９の発明）
巻線界磁として少なくとも分巻コイルを持つモータを有し、このモータの回転力をエンジンに伝達して該エンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
バッテリからモータの電機子コイルに通電するための高電流通電回路と、バッテリから分巻コイルに通電するための低電流通電回路とを有し、この低電流通電回路が高電流通電回路と独立してバッテリに接続されていることを特徴とする。
【００２８】
上記の構成によれば、低電流通電回路に大電流が流れることはなく、且つ高電流通電回路と独立してバッテリに接続されるので、高電流通電回路に大電流が流れることによる電圧降下の影響を殆ど受けない。従って、分巻コイルに印加される電圧が大きく低下することはなく、略バッテリ電圧が印加される。その結果、電圧降下に起因する分巻コイル電流の立ち遅れを小さくできる（または無くすことができる）。
【００２９】
（請求項１０の発明）
請求項９に記載したエンジン始動装置において、
高電流通電回路を開閉する電磁スイッチと、この電磁スイッチの駆動電流をＯＮ／ＯＦＦする始動スイッチとを有し、この始動スイッチが低電流通電回路に設けられていることを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、低電流通電回路に設けられた始動スイッチが投入されると同時に分巻コイルに電流が流れるので、電磁スイッチに駆動電流が通電されて高電流通電回路を閉じるまでの間（つまり、電機子コイルにアーマチャ電流が通電される前）に、分巻コイルの電流を立ち上げることが可能になる。
また、始動スイッチによって低電流通電回路を開閉できるので、分巻コイルに電流が流れっぱなしになることも防止できる。
【００３１】
（請求項１１の発明）
巻線界磁として少なくとも分巻コイルを持つモータを有し、このモータの回転力をエンジンに伝達して該エンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
分巻コイルに流れる電流量を任意の大きさに制限できる分巻界磁電流制限手段と、モータの電機子コイルに流れる電流量を検出する電流量検出手段と、この電流量検出手段で検出される検出電流値が略一定になるように、分巻界磁電流制限手段を制御する第４の制御手段とを有することを特徴とする。
上記の構成によれば、電機子コイルに流れる電流量が略一定になる（変動しない）ので、バッテリ電圧が安定し、ヘッドライト等のちらつきを抑制できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はエンジン始動装置１の回路図である。
エンジン始動装置１は、巻線界磁式の直流モータ２と、このモータ２の通電電流をＯＮ／ＯＦＦする電磁スイッチ３、及び直流モータ２の特性を制御する制御装置（ＥＣＵ４と呼ぶ）等を備えている。
【００３３】
モータ２は、電機子コイル（図示せず）を備えるアーマチャ２ａと、巻線界磁を形成する直巻コイル２ｂと分巻コイル２ｃとを有している。
直巻コイル２ｂとアーマチャ２ａは、電磁スイッチ３を介してバッテリ５に繋がるモータ回路６に接続され、このモータ回路６を通じてバッテリ電流が供給される。
分巻コイル２ｃは、接続線７を介して電磁スイッチ３の駆動回路８に接続され、この駆動回路８に設けられる始動スイッチ９の投入によりバッテリ電流が供給される。
【００３４】
モータ回路６には、直巻コイル２ｂをバイパスするバイパス回路１０が接続され、このバイパス回路１０に制御用素子１１が設けられている。制御用素子１１は、例えば半導体素子を用いた電子式スイッチング素子（一例としてＭＯＳ−ＦＥＴ ）であり、バイパス回路１０を流れるバイパス電流を制御することができる。
電磁スイッチ３の駆動回路８と分巻コイル２ｃとを接続する接続線７には、分巻コイル２ｃに流れる電流量を制御する制御用素子１２が設けられている。この制御用素子１２は、制御用素子１１と同様に、電子式スイッチング素子（一例としてＭＯＳ−ＦＥＴ ）が用いられている。
【００３５】
電磁スイッチ３は、モータ回路６に接続された一組の固定接点３ａと、この一組の固定接点３ａに対向して可動する可動接点３ｂ、及びこの可動接点３ｂを駆動するソレノイド３ｃ等を有し、始動スイッチ９の投入（ＯＮ）によりソレノイド３ｃが通電されると、可動接点３ｂが一組の固定接点３ａに当接して両固定接点３ａ間を導通することにより、モータ回路６を閉成する。
【００３６】
電磁スイッチ３の駆動回路８は、前記モータ回路６と独立してバッテリ５に接続されている。つまり、駆動回路８の一端は、バッテリ５の近傍（またはバッテリ端子）に接続されている。
また、駆動回路８と接続線７との接続点１３は、図１に示す様に、始動スイッチ９とソレノイド３ｃとの間に設けられている。従って、駆動回路８から接続線７を介して分巻コイル２ｃに繋がる通電回路（本発明の低電流通電回路）は、モータ回路６と独立して配線されている。
【００３７】
ＥＣＵ４は、制御用素子１１を介してバイパス電流量を制御すると共に、制御用素子１１を介して分巻コイル２ｃに流れる電流量を制御する。なお、ＥＣＵ４には、アーマチャ２ａに流れる電流量を検出する電流量検出手段１４、及びアーマチャ２ａの回転数を検出する回転数検出手段１５の検出結果が入力される。
【００３８】
次に、ＥＣＵ４による制御例を説明する。
（第１実施例）
この第１実施例は、制御用素子１２を１００ ％ＯＮ状態（電流量を制限していない状態）に保持して、制御用素子１１のみ制御する場合の一例であり、その制御手順を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３９】
Ｓｔｅｐ１０…始動スイッチ９を投入（ＯＮ）する。
Ｓｔｅｐ１１…モータ２の起動時にはトルクが必要なため、制御用素子１１を１００ ％ＯＦＦ 状態（電流が流れない状態）とする。
Ｓｔｅｐ１２…ソレノイド３ｃへの通電により、電磁スイッチ３の可動接点３ｂが一組の固定接点３ａに当接してモータ回路６を閉成する。
【００４０】
Ｓｔｅｐ１３…回転数の上昇に従って制御用素子１１の通電量を増加させ、通電開始から所定期間ｔ２経過した時点で１００ ％ＯＮ状態にする（図３参照）。これにより、バイパス回路１０を流れる電流量が次第に増加して、相対的に直巻コイル２ｂに流れる電流量が減少していくため、図３に示す様に、直巻コイル２ｂの界磁磁束量Φｂ は、電流量の減少に比例して減少する。また、アーマチャ電圧Ｖａは、直巻コイル２ｂの配線抵抗分が小さくなる分、上昇する。
【００４１】
なお、分巻コイル２ｃの電流量を制御する制御用素子１２は、常に１００ ％ＯＮ状態であり、且つ分巻コイル２ｃが始動スイッチ９を介して直接バッテリ５に繋がっている（モータ回路６と独立している）ため、分巻コイル２ｃには常に一定の電流が流れている。従って、分巻コイル２ｃは、モータ２の回転数に関係なく、一定の界磁磁束量Φｃ を発生し続けている。これにより、通電開始から所定期間ｔ２経過した時点（制御用素子１１が１００ ％ＯＮ状態になる時点）では、直巻コイル２ｂによる界磁磁束量Φｂ がゼロとなるため、分巻コイル２ｃによる界磁磁束量Φｃ だけが残ることになる（図３参照）。
【００４２】
Ｓｔｅｐ１４…エンジンの始動判定を行う。この判定結果がＹＥＳ の時、つまりエンジンが始動したと判定された時は、次のＳｔｅｐ１５へ進み、判定結果がＮＯの時は、Ｓｔｅｐ１３へ戻る。
Ｓｔｅｐ１５…始動スイッチ９を遮断（ＯＦＦ ）する。
Ｓｔｅｐ１６…制御用素子１１及び制御用素子１２を共に１００ ％ＯＦＦ 状態にして、本制御を終了する。
【００４３】
（第１実施例の効果）
この第１実施例では、通電開始から所定期間ｔ２経過した時点で、直巻コイル２ｂの両端が完全に短絡状態となり、直巻コイル２ｂの配線抵抗分が無くなるため、アーマチャ電圧Ｖａを最大に上げることができ、高回転時のモータ能力を最大限に発揮できる。また、制御用素子１１の通電量を連続的に制御することで、モータ２の回転数が急激に変化することはなく、滑らかに回転数を上げることができる。なお、所定期間ｔ２を調整することで、要求されるモータ特性に応じて通電量のパターンを任意に変化させることも可能である。
【００４４】
（第２実施例）
この第２実施例は、制御用素子１１に加えて制御用素子１２も制御した場合の一例である。その制御手順を図４に示す。
第１実施例と異なる点は、Ｓｔｅｐ１３Ａ で、制御用素子１１と共に制御用素子１２の通電量も制御することである。具体的には、回転数の上昇に従って制御用素子１２の通電量を減少させ、通電開始から所定期間ｔ２経過した時点で１００ ％ＯＦＦ 状態にする（図５参照）。
【００４５】
これにより、直巻コイル２ｂの電流量が減少するのに加えて、分巻コイル２ｃに流れる電流量も次第に減少し、通電開始から所定期間ｔ２経過後にゼロとなる。その結果、第１実施例と比較すると、図５に示す様に、全体の界磁磁束量（Φｂ ＋Φｃ ）を更に減らすことができ、その分、制御の幅を広げることができる（アーマチャ電圧Ｖａをより高くでき、それに応じてモータ能力も向上する）。
【００４６】
（第３実施例）
本発明のエンジン始動装置１は、図１に示した様に、電磁スイッチ３の駆動回路８から接続線７を介して分巻コイル２ｃに繋がる通電回路がモータ回路６と独立して配線されると共に、駆動回路８と接続線７との接続点１３が、始動スイッチ９とソレノイド３ｃとの間に設けられている。
この構成によれば、上記通電回路に大電流が流れることはないので、モータ回路６にアーマチャ電流Ｉｍ（数１００ アンペアの大電流）が流れることによる電圧降下の影響を殆ど受けることなく、分巻コイル２ｃにバッテリ電圧Ｖを印加できる。その結果、分巻コイル２ｃに通電される電流Ｉａの立ち遅れを抑制できる。
【００４７】
また、分巻コイル２ｃには、始動スイッチ９が投入されると同時に電流が流れるため、ソレノイド３ｃへの通電により、電磁スイッチ３の可動接点３ｂが一組の固定接点３ａに当接してモータ回路６を閉成するまでの時間を利用して、アーマチャ電流Ｉｍより先に分巻コイル２ｃの電流Ｉａを立ち上げることが可能になる（図７の期間ｔ４）。
更に、通電回路に始動スイッチ９を設けているので、万が一制御用素子１２がショート故障した場合にも、強制的に始動スイッチ９をＯＦＦ して電流を遮断することができ、分巻コイル２ｃに電流が流れっぱなしになることを防ぐこともできる。
【００４８】
（第４実施例）
この第４実施例は、バッテリ電圧Ｖを安定させるための一例であり、その制御手順を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓｔｅｐ２０…始動スイッチ９を投入（ＯＮ）する。
Ｓｔｅｐ２１…モータ２の起動時にはトルクが必要なため、制御用素子１２を１００ ％ＯＮ状態とし、制御用素子１１を１００ ％ＯＦＦ 状態とする。
Ｓｔｅｐ２２…ソレノイド３ｃへの通電により、電磁スイッチ３の可動接点３ｂが一組の固定接点３ａに当接してモータ回路６を閉成する。
【００４９】
Ｓｔｅｐ２３…大きなトルクが必要な回転初期の期間ｔ５（図７参照）が経過したか否か、あるいは所定の回転数に到達したか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳ の時は、次のＳｔｅｐ２４へ進み、判定結果がＮＯの時は、期間ｔ５が経過するまで、あるいは所定の回転数に到達するまでＳｔｅｐ２３にて待機する。
Ｓｔｅｐ２４…電流量検出手段１４によりアーマチャ電流Ｉｍを検出する。
Ｓｔｅｐ２５…アーマチャ電流Ｉｍが所定値より小さいか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳ の時、つまりアーマチャ電流Ｉｍが所定値より小さい場合は、Ｓｔｅｐ２６へ進み、判定結果がＮＯの時、つまりアーマチャ電流Ｉｍが所定値以上の場合は、Ｓｔｅｐ２７へ進む。
【００５０】
Ｓｔｅｐ２６…制御用素子１２の通電量を増加する。
Ｓｔｅｐ２７…制御用素子１２の通電量を減少する。
Ｓｔｅｐ２８…エンジンの始動判定を行う。この判定結果がＹＥＳ の時、つまりエンジンが始動したと判定された時は、次のＳｔｅｐ２９へ進み、判定結果がＮＯの時は、Ｓｔｅｐ２４へ戻る。
Ｓｔｅｐ２９…始動スイッチ９を遮断（ＯＦＦ ）する。
Ｓｔｅｐ３０…制御用素子１２を１００ ％ＯＦＦ 状態にして、本制御を終了する。
【００５１】
（第４実施例の効果）
この第４実施例では、アーマチャ２ａに流れるアーマチャ電流Ｉｍが一定値になるように、制御用素子１２の通電量を制御して分巻コイル２ｃに流れる電流量を増減させている。すなわち、図７に示す様に、期間ｔ５が経過した後、ピストンの圧縮行程で要求トルクが増加する期間ｔ６では、分巻コイル２ｃの電流量を増加させて界磁磁束量Φｃ を増やすことにより、アーマチャ電流Ｉｍを変動させることなく、モータ２の発生トルクを増やしている。
【００５２】
ピストンの圧縮行程が終了して要求トルクが低減する期間ｔ７では、分巻コイル２ｃの電流量を減少させて界磁磁束量Φｃ を減らすことにより、アーマチャ電流Ｉｍを変動させることなく、モータ２の発生トルクを減らすようにしている。
この様に、要求トルク量に合わせて分巻コイル２ｃの電流量を上下させてスタータ特性を変えることにより、アーマチャ電流Ｉｍの変動が抑制されるので、バッテリ電圧Ｖが安定して、ヘッドライト等のちらつきを抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン始動装置の回路図である（本発明）。
【図２】モータの制御手順を示すフローチャートである（第１実施例）。
【図３】回転数上昇に伴う界磁電流、界磁磁束量、及びアーマチャ電圧の変化を表した概念図である（第１実施例）。
【図４】モータの制御手順を示すフローチャートである（第２実施例）。
【図５】回転数上昇に伴う界磁電流、界磁磁束量、及びアーマチャ電圧の変化を表した概念図である（第２実施例）。
【図６】モータの制御手順を示すフローチャートである（第４実施例）。
【図７】バッテリ電圧、アーマチャ電流、及び分巻電流の変化を表した概念図である。
【図８】エンジン始動装置の回路図である（第１の従来技術）。
【図９】直流モータの回転数上昇に伴うアーマチャ電流、界磁磁束量、及びアーマチャ電圧の変化を表した概念図である（従来技術の説明）。
【図１０】回転数上昇に伴う界磁電流、界磁磁束量、及びアーマチャ電圧の変化を表した概念図である（第１の従来技術）。
【図１１】エンジン始動装置の回路図である（第２の従来技術）。
【図１２】バッテリ電圧、アーマチャ電流、及び分巻電流の変化を表した概念図である（第２の従来技術）。
【符号の説明】
１ エンジン始動装置
２ モータ
２ｂ 直巻コイル
２ｃ 分巻コイル
３ 電磁スイッチ
４ ＥＣＵ（第１〜４の制御手段）
５ バッテリ
６ モータ回路（高電流通電回路）
７ 接続線（低電流通電回路）
８ 駆動回路（低電流通電回路）
９ 始動スイッチ
１０ バイパス回路
１１ 制御用素子（バイパス電流制限手段）
１２ 制御用素子（分巻界磁電流制限手段）
１４ 電流量検出手段

Claims (11)

1. 電機子コイルに直列接続される直巻コイルと、前記電機子コイルに対し並列接続される分巻コイルとで界磁磁束を発生するモータを有し、このモータの回転力をエンジンに伝達して該エンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
   前記直巻コイルの両端を短絡する短絡回路と、
   この短絡回路に設けられ、前記短絡回路を閉じる短絡状態と前記短絡回路を開く開放状態との何方か一方に制御される短絡手段と、
   この短絡手段を前記モータの回転状態に応じて制御する第１の制御手段と
   を有することを特徴とするエンジン始動装置。
2. 電機子コイルに直列接続される直巻コイルと、前記電機子コイルに対し並列接続される分巻コイルとで界磁磁束を発生するモータを有し、このモータの回転力をエンジンに伝達して該エンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
   前記直巻コイルをバイパスするバイパス回路と、
   このバイパス回路に設けられ、前記バイパス回路を流れるバイパス電流量を任意の大きさに制限できるバイパス電流制限手段と、
   このバイパス電流制限手段を前記モータの回転状態に応じて制御する第２の制御手段とを有することを特徴とするエンジン始動装置。
3. 請求項１に記載したエンジン始動装置において、
   前記第１の制御手段は、前記モータへの通電開始時に前記短絡手段を開放状態に制御し、通電開始から所定の時間、あるいは所定の回転数、あるいは所定の電機子コイル電流量に達した時点で、前記短絡手段を短絡状態に制御することを特徴とするエンジン始動装置。
4. 請求項２に記載したエンジン始動装置において、
   前記第２の制御手段は、前記モータへの通電開始時に前記バイパス電流量がゼロになるように前記バイパス電流制限手段を制御し、その後、通電開始から所定の時間、あるいは所定の回転数、あるいは所定の電機子コイル電流量に達した時点で前記バイパス電流量が最大になるように、前記バイパス電流制限手段を連続的に制御することを特徴とするエンジン始動装置。
5. 請求項１〜４に記載した何れかのエンジン始動装置において、
   前記分巻コイルに流れる電流量を任意の大きさに制限できる分巻界磁電流制限手段と、
   この分巻界磁電流制限手段を前記モータの回転状態に応じて制御する第３の制御手段とを有することを特徴とするエンジン始動装置。
6. 請求項５に記載したエンジン始動装置において、
   前記第３の制御手段は、前記モータへの通電開始時に前記分巻コイルの電流量が最大になるように前記分巻界磁電流制限手段を制御し、時間の経過あるいは回転数の上昇とともに前記分巻コイルの電流量が減少するように前記分巻界磁電流制限手段を制御することを特徴とするエンジン始動装置。
7. 請求項１〜６に記載した何れかのエンジン始動装置において、
   低温時あるいは高温時には、前記制御手段による制御を禁止することを特徴とするエンジン始動装置。
8. 請求項１〜６に記載した何れかのエンジン始動装置において、
   長時間放置後の初回作動時には、前記制御手段による制御を禁止することを特徴とするエンジン始動装置。
9. 巻線界磁として少なくとも分巻コイルを持つモータを有し、このモータの回転力をエンジンに伝達して該エンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
   バッテリから前記モータの電機子コイルに通電するための高電流通電回路と、
   前記バッテリから前記分巻コイルに通電するための低電流通電回路とを有し、この低電流通電回路が前記高電流通電回路と独立して前記バッテリに接続されていることを特徴とするエンジン始動装置。
10. 請求項９に記載したエンジン始動装置において、
    前記高電流通電回路を開閉する電磁スイッチと、
    この電磁スイッチの駆動電流をＯＮ／ＯＦＦする始動スイッチとを有し、
    この始動スイッチが前記低電流通電回路に設けられていることを特徴とするエンジン始動装置。
11. 巻線界磁として少なくとも分巻コイルを持つモータを有し、このモータの回転力をエンジンに伝達して該エンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
    前記分巻コイルに流れる電流量を任意の大きさに制限できる分巻界磁電流制限手段と、
    前記モータの電機子コイルに流れる電流量を検出する電流量検出手段と、
    この電流量検出手段で検出される検出電流値が略一定になるように、前記分巻界磁電流制限手段を制御する第４の制御手段とを備えることを特徴とするエンジン始動装置。

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