JP2008001317A - 車両用電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により生産性及び信頼性の向上が図れると共にコストダウンが可能な車両用電源制御装置を提供する。
【解決手段】操作ボタン２０の押圧によりスイッチオンになるメカニカルスイッチを備えたイグニッションスイッチ２は、パルス出力信号Ｓｐによって動作するモータ駆動回路１３により駆動されるステッピングモータ１４及びステッピングモータ１４の回転によりスイッチ動作をする電源スイッチ１５が連結されている。モータ駆動回路１３に印加されたパルス出力信号Ｓｐに応じてステッピングモータ１４が回転すると、電源スイッチ１５の可動接点１５１が回転し、パルス出力信号Ｓｐに応じて固定接点１５ａ〜１５ｄのいずれかに接触する位置で停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載のエンジンの始動及び停止を行うための車両用電源制御装置に関する。

近年、車両（自動車）においては、エンジンの始動・停止の操作性の向上が求められている。この操作性の向上を図ったものとして、例えば、押しボタン式の操作スイッチをドライバーが押すことにより、キーを用いずにエンジンを始動させる車両用エンジン始動装置が知られている（特許文献１参照）。

また、ノブを押すのに伴ってＡＣＣ（アクセサリー）スイッチ、ＩＧＮ（イグニッション）スイッチ、スタータスイッチの順で導通してスタータ始動位置まで達し、スタータ始動位置に到達後にノブから指を離すと、ＩＧＮスイッチとＡＣＣスイッチがオンになったまま保持される第１ロック状態になり、この状態から再度ノブを押すと上記３つのスイッチが共に導通しない解放状態になり、次にノブを進入させるとＡＣＣスイッチのみがオンになる第２ロック状態になり、この第２ロック状態からＩＧＮスイッチの導通位置以上までノブを押すとＩＧＮスイッチとＡＣＣスイッチがオンになる第３ロック状態になり、再度可動部を進入させて解放位置にすると第１ロック状態になるようにしたプッシュスタートスイッチが知られている特許文献２参照）。この構成では、ノブを押す操作のみで、エンジンの始動・停止、ＩＧ電源のオン・オフ、ＡＣＣ電源のオン・オフが可能になる。
特開２００２−１２２０５８号公報 特開２００５−１２５８９５号公報

しかし、従来の構成によると、電子制御に依存して電源のオン・オフを制御するため、万一に備えて何重ものフェールセーフが必要になり、コストアップになる。また、特許文献２の構成によると、複数のロック状態を生成するためのロック機構が複雑になり、かつ部品点数が増えるため、生産性及び信頼性が低下する。

従って、本発明の目的は、簡単な構成により生産性及び信頼性の向上が図れると共にコストダウンが可能な車両用電源制御装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、押圧操作によりオン信号を出力するプッシュスイッチと、前記オン信号に基づいてステッピングモータを駆動する駆動回路と、前記モータの駆動によって負荷に電源を供給する電源スイッチと、を備えたことを特徴とする車両用電源制御装置を提供する。

このような構成によれば、プッシュスイッチのオン動作に基づいて、駆動回路が駆動され、ステッピングモータは駆動回路からのパルス数に応じて回転することにより電源スイッチが動作し、負荷に電源が供給される。

本発明の車両用電源制御装置によれば、簡単な構成により生産性及び信頼性の向上が図れると共にコストダウンを図ることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用電源制御装置を示す。この車両用電源制御装置１は、ＣＰＵ１２を備えた制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１１を主体に構成され、ＥＣＵ１１には、エンジンの始動・停止時に操作ボタン２０が操作されるプッシュスイッチとしてのイグニッションスイッチ（イグニッションＳＷ）２、「Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、２、Ｌ」等のシフトレバーの位置を検出するシフトレバー位置検出センサ３、及びステッピングモータ（Ｍ）１４を駆動するモータ駆動回路１３が接続されている。

なお、ＥＣＵ１１は、実際には、エンジンの始動・停止以外のスタータ、自動定速走行等の制御もプログラムに従って実行するが、ここでは図示を省略している。

更に、車両用電源制御装置１は、電源スイッチ１５、ＡＣＣリレー１６、ＩＧリレー１７、スタータ（ＳＴ）リレー１８及びダイオード１９を備えている。

電源スイッチ１５は、ステッピングモータ１４の回転軸に連結された可動接点１５１が回転することにより、固定接点１５ａ（ＯＦＦ接点），１５ｂ（ＡＣＣ接点），１５ｃ（ＩＧ１接点），１５ｄ（ＩＧ２接点）が順次選択されるように構成されている。

ＡＣＣリレー１６は、電源スイッチ１５の固定接点１５ｂと接地間に接続された励磁コイル１６ａと、バッテリーの＋出力とＡＣＣ電源との間に接続された接点１６ｂとを備えて構成されている。

ＩＧリレー１７は、電源スイッチ１５の固定接点１５ｃと接地間に接続された励磁コイル１７ａと、バッテリーの＋出力とＩＧ電源（１）との間に接続された接点１７ｂとを備えて構成されている。

ＳＴリレー１８は、電源スイッチ１５の固定接点１５ｄと接地間に接続された励磁コイル１８ａと、バッテリーの＋出力とＩＧ電源（２）との間に接続された接点１８ｂとを備えて構成されている。

ダイオード１９は、可動接点１５１と固定接点１５ｄが接続したときにＩＧリレー１７の励磁コイル１７ａに通電され、スタータモータとイグニッション回路が同時に動作できるように、固定接点１５ｄにアノードが接続され、固定接点１５ｃにカソードが接続されている。

（イグニッションスイッチの構成）
図２は、イグニッションスイッチの操作ボタン及びメカニカルスイッチの詳細を示し、（ａ）は操作ボタンを指で押圧する前の断面図、（ｂ）は操作ボタンを指で押圧したときの断面図である。なお、図２の（ｂ）においては、ステッピングモータの図示を省略している。

イグニッションスイッチ２は、上記本体２１と、凹部２３を有するホルダ部２２と、凹部２３内に往復動可能に支持された軸部２４と、軸部２４に樹脂成型により一体化された上記操作ボタン２０と、凹部２３に内嵌されて軸部２４を付勢するスプリング２５と、操作ボタン２０に取り付けられた押し部材２６と、押し部材２６の移動に応じてアクチュエータ２７ａがオン／オフ動作をするメカニカルスイッチ２７とを備えて構成されている。更に、ホルダ部２２には、ステッピングモータ１４及び電源スイッチ１５連結されている。

（車両用電源制御装置の動作）
図３は、本発明の実施の形態に係る車両用電源制御装置の処理を示す。また、図４は、モータ駆動回路に印加されるステッピングモータ駆動用のパルス出力信号Ｓｐと動作モードの関係を示す。なお、図３の処理は、ＥＣＵ１１のＣＰＵ１２によって実行される。

駐車等をしていた車両にドライバーが乗車した時点では、イグニッションスイッチ２は、オフ位置にある。このとき、ステッピングモータ１４はホームポジションにあり、電源スイッチ１５は、可動接点１５１が固定接点１５ａ（ＯＦＦ接点）に接触している（図１参照）。

車両の運転席に着席したドライバーが、図２に示すようにイグニッションスイッチ２の操作ボタン２０を指４で押すと、イグニッションスイッチ２は、図２の（ａ）の状態から同図（ｂ）の状態になり、アクチュエータ２７ａが動作して、メカニカルスイッチ２７がオンになる。

操作ボタン２０を押していた時間が、例えば２秒未満（以下、この状態を「短押し」という）であった場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１２は、図４に示す「出力Ａ」のパルス数をパルス出力信号Ｓｐとしてモータ駆動回路１３へ出力し、ステッピングモータ１４を回転させる。ステッピングモータ１４は、電源スイッチ１５の可動接点１５１を図１の時計方向へ回転させる。ＣＰＵ１２は、「出力Ａ」のパルス数をモータ駆動回路１３に出力し終わった時点でモータ駆動回路１３へのパルス出力信号Ｓｐの印加を停止する。このとき、電源スイッチ１５の可動接点１５１は、固定接点１５ｂに接触した状態になる。これにより、ＡＣＣ（アクセサリー）電源がオンになり（Ｓ１０２）、ラジオ、カーナビゲータ等の装置が使用可能になる。

次に、ＣＰＵ１２は、イグニッションスイッチ２の操作ボタン２０が再度押されたか否かを判定する（Ｓ１０３）。このとき、操作ボタン２０の押し時間からステッピングモータ１４の回転角を決定する。まず、２秒未満の短押しであった場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、ＣＰＵ１２はＡＣＣ電源のオフを判定する。そして、ＣＰＵ１２は、図４に示す「出力Ａ」のパルス出力信号Ｓｐによりステッピングモータ１４を逆回転させる信号をモータ駆動回路１３へ送出してステッピングモータ１４を駆動し、電源スイッチ１５の可動接点１５１を固定接点１５ａの位置にリターンさせ、ＡＣＣ電源をオフにする（Ｓ１１３）。

また、ＣＰＵ１２は、操作ボタン２０が継続して所定時間以上、例えば、２秒以上押された（以下、この状態を「長押し」という）ことを判定した場合（Ｓ１０３）、出力Ｂに相当するパルス出力信号Ｓｐをモータ駆動回路１３へ出力し（Ｓ１０４）、ステッピングモータ１４を回転させる。これに伴い、電源スイッチ１５の可動接点１５１は、固定接点１５ｂから固定接点１５ｃへ回転して停止する。これにより、ＩＧリレー１７が励磁され、ＩＧ（１）電源がオンになる（Ｓ１０５）。

また、操作ボタン２０の押し時間が、例えば、４秒を超える長押しであった場合、ＣＰＵ１２は、エンジン始動要求であることを判定する（Ｓ１０６）と共に、シフトレバーがＰ（パーキング）に有るか否かをシフトレバー位置検出センサ３の出力の有無から判定する（Ｓ１０７）。

ＣＰＵ１２は、シフトレバーがＰに有ることを判定すると（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、図４の「出力Ｃ」に相当するパルス出力信号Ｓｐをモータ駆動回路１３へ出力し、ステッピングモータ１４を回転させる。モータ駆動回路１３への「出力Ｃ」のパルス出力信号Ｓｐの印加が終了するとステッピングモータ１４は回転を停止し、電源スイッチ１５の可動接点１５１は固定接点１５ｄに接触した位置になる。これにより、バッテリーがＩＧリレー１７及びＳＴリレー１８の励磁コイル１７ａ，１８ａに接続され、図示しないスタータモータ及び点火回路が駆動され、エンジンが始動する（Ｓ１０８）。

次に、ＣＰＵ１２は、スタータモータに所定時間通電した後、「ステッピングモータ１４を逆回転になるように「出力Ｃ」によるパルス出力信号Ｓｐをモータ駆動回路１３に印加する。この制御により、ステッピングモータ１４は、電源スイッチ１５の可動接点１５１を固定接点１５ｄの位置から固定接点１５ｃの位置へ回転させる。その結果、ＳＴリレー１８への通電がオフにされ、スタータモータへの通電は遮断され、ＩＧリレー１７にのみ通電が継続され、引き続き点火回路が動作する（Ｓ１０９）。以後、エンジンを停止させ、或いはエンジンに過負荷状態が生じない限り、エンジンは回転を継続する。

次に、エンジンの回転中にイグニッションスイッチ２の操作ボタン２０が押され、メカニカルスイッチ２７がオンになると（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１２は、エンジンの停止条件成立を判断し（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、ステッピングモータ１４が逆回転になるようにして「出力Ｂ」によるパルス出力信号Ｓｐをモータ駆動回路１３に印加し、ステッピングモータ１４を逆回転させる。エンジン停止条件は、例えば、車速ゼロの検出、フットブレーキ操作中の検出等である。

これにより、電源スイッチ１５の可動接点１５１は、固定接点１５ｃの位置から固定接点１５ｂの位置に回転し、ＩＧリレー１７の励磁コイル１７ａへの通電が断たれ、接点１７ｂが開になってＩＧ電源（１）が遮断されることにより、点火回路への通電が断たれ、エンジンは停止する（Ｓ１１２）。

（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（イ）モータにステッピングモータ１４を用いたことで、パルス数により回転角を制御できるので、電源スイッチ１５の可動接点１５１の位置をポテンショメータ等によりセンシングする必要がない。従って、車両用制御装置１及びイグニッションスイッチ２の構成を簡単にすることができると共にコストダウンが可能になる。
（ロ）ステッピングモータ１４の使用により、ポテンショメータ等によるフィードバック制御の必要が無いため、制御の応答性を向上させることができる。
（ハ）リレー１６，１７，１８の駆動が、ステッピングモータ１４及び電源スイッチ１５によりメカニカルに行われるため、フェールセーフを簡略にすることができるとともに、信頼性を向上させることができる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。

例えば、上記実施の形態に示した操作ボタン２０を押し時間（秒）の判定は、一例にすぎず、任意に設定することができる。

また、電源スイッチ１５の可動接点１５１は、往復回転する構成にしたが、一方向に回転する構成であってもよい。この場合、例えば、時計方向にＯＦＦ→ＡＣＣ→ＩＧ１→ＩＧ２→ＩＧ１→ＡＣＣ→ＯＦＦとなるように固定接点を配設する。

更に、電源スイッチ１５は、可動接点１５１が回転する構成を示したが、回転以外の構成、例えば、直線上を往復運動する構成であってもよい。

また、ステッピングモータ１４及び電源スイッチ１５は、イグニッションスイッチ２の本体２１から分離した構成であってもよい。

また、メカニカルスイッチ２７は、他の動作原理によるスイッチ、例えば、静電容量センサを用いた構成であってもよい。

本発明の実施の形態に係る車両用電源制御装置を示す接続図である。 イグニッションスイッチの操作ボタン及びメカニカルスイッチの詳細を示し、（ａ）は操作ボタンを指で押圧する前の断面図、（ｂ）は操作ボタンを指で押圧したときの断面図である。 本発明の実施の形態に係る車両用電源制御装置の処理を示すフローチャートである。 モータ駆動回路に印加されるパルス出力信号Ｓｐと動作モードの関係を示す説明図である。

符号の説明

１ 車両用電源制御装置
２ イグニッションスイッチ
３ シフトレバー位置検出センサ
４ 指
１１ ＥＣＵ（電源制御ユニット）
１２ ＣＰＵ
１３ モータ駆動回路
１４ ステッピングモータ
１５ 電源スイッチ
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 固定接点
１６ ＡＣＣ（アクセサリー）リレー
１６ａ，１７ａ，１８ａ 励磁コイル
１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ 接点
１７ ＩＧ（イグニッション）リレー
１８ ＳＴ（スタータ）リレー
１９ ダイオード
２０ 操作ボタン
２１ 本体
２２ ホルダ部
２３ 凹部
２４ 軸部
２５ スプリング
２６ 押し部材
２７ メカニカルスイッチ
２７ａ アクチュエータ
１５１ 可動接点

Claims (5)

1. 押圧操作によりオン信号を出力するプッシュスイッチと、
   前記オン信号に基づいてステッピングモータを駆動する駆動回路と、
   前記モータの駆動によって負荷に電源を供給する電源スイッチと、を備えたことを特徴とする車両用電源制御装置。
2. 前記電源スイッチは、前記ステッピングモータの回転軸に直結されて回転する可動接点と、
   前記可動接点の動作範囲に所定間隔に配設された複数の固定接点とを有することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源制御装置。
3. 前記複数の固定接点は、ＯＦＦ、ＡＣＣ及びイグニッション用を含むことを特徴とする請求項２に記載の車両用電源制御装置。
4. 前記プッシュスイッチは、エンジン始動用であることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源制御装置。
5. 前記プッシュスイッチは、前記ステッピングモータ及び前記電源スイッチが一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源制御装置。
   

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