JP2010025045A

JP2010025045A - エンジン始動装置

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Publication number: JP2010025045A
Application number: JP2008189633A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ikushima; 好広幾島; Kenichi Kanehara; 健一金原
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-07-23
Also published as: EP2148085A2; US8229656B2; JP5024963B2; EP2148085B1; US20100018489A1; EP2148085A3

Abstract

【課題】バッテリ出力電圧低下時でも昇圧動作によって信頼性高く車両のエンジンを始動させることができ、しかも昇圧動作に伴う放射ノイズや消費電流増加の問題が最小限に抑制されるエンジン始動装置を提供する。
【解決手段】制御回路１４の制御によって、エンジン始動時におけるエンジン始動に必要な所定期間には、スタータリレー３の最低動作電圧を駆動電圧が下回らないように昇圧回路２０が作動し、前記所定期間でない時には、制御回路１４の最低動作電圧よりも高くスタータリレー３の最低動作電圧よりも低い第１電圧値を駆動電圧が下回らないように昇圧回路２０が作動する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ出力電圧低下時でも信頼性高く車両のエンジンを始動させることができるエンジン始動装置に関する。

従来、特許文献１のように車両のバッテリ出力を昇圧する昇圧回路を設けて、エンジン始動時のバッテリ電圧低下によって車両における主要なコントロールユニット（ＥＣＵ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ
ＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）がリセットされてしまうなどの不具合を防止する技術や、特許文献２のようにフルトラ方式の二輪車用エンジン始動装置においてキック方式でもエンジン始動ができるように昇圧回路を設けた技術が知られている。
ところで、四輪自動車或いは二輪車等のエンジン（内燃機関）を駆動源として備える車両においてエンジン始動の信頼性を向上させるには、エンジン始動を制御するコントロールユニットを構成するマイコン（マイクロコンピュータ）などの制御処理手段がバッテリ電圧低下によって機能停止しないようにするとともに、バッテリ電圧低下時でも上記コントロールユニットの制御によってスタータリレーが確実に作動することが必要である。スタータリレーは、エンジンが完爆状態（内燃機関が自力で回転を維持できる状態）になるまでエンジンを強制的に作動させる（いわゆるクランキングする）ためのスタータモータに通電するためのリレーであり、一般的にはマグネットスイッチと呼ばれるものである。このスタータリレーが作動しなければ、当然にスタータモータも作動せず、エンジンは始動しない。そこで、前述した特許文献のようにバッテリ出力を昇圧する昇圧回路を設け、この昇圧回路の出力で上記コントローラとスタータリレーを駆動する構成が考えられる。

特開２００５−２１８１５９号公報特開２００４−３６４９４号公報

ところが、多くの場合、スタータリレーの最低動作電圧は、上記コントロールユニットを構成するマイコン等の最低動作電圧よりも高いため、次のような問題がある。即ち、単に昇圧回路を設けてエンジン始動の信頼性を向上させようとすると、昇圧回路の昇圧開始電圧をスタータリレーの最低動作電圧よりも高く設定する必要がある。これにより、バッテリ出力電圧の低下によってエンジン始動時以外でも不必要に行われてしまう昇圧動作の程度や頻度が高まり、実用上大きな弊害が生じる。というのは、昇圧回路による昇圧動作が行われると、昇圧回路内の発振回路が作動するために放射ノイズが発生し、当然に消費電流も増加する。そして、このような放射ノイズや消費電流増加の程度や発生頻度は、上記昇圧開始電圧が高く設定されるほど当然に高まるからである。
なお、このような弊害を解消するため、上記昇圧開始電圧をコントロールユニットの最低動作電圧よりも高く、かつスタータリレーの最低動作電圧よりも低く設定することが考えられる。この場合、バッテリ出力電圧の低下によってコントロールユニットが機能停止する或いはリセットされてしまう不具合は防止でき、しかも上記昇圧開始電圧が低く設定されるため、放射ノイズや消費電流増加の程度や発生頻度は僅かである。しかし、エンジン始動時にバッテリ出力電圧がスタータリレーの最低動作電圧を下回った場合、コントロールユニットは作動するが、スタータリレーが作動せず、エンジンが始動できないという故障が発生してしまう。
そこで本発明は、バッテリ出力電圧低下時でも昇圧動作によって信頼性高く車両のエンジンを始動させることができ、しかも昇圧動作に伴う放射ノイズや消費電流増加の問題が最小限に抑制されるエンジン始動装置を提供することを目的としている。

本願発明は、車両のバッテリを電源として車両のスタータリレーを駆動して車両のエンジン始動を制御するエンジン始動装置であって、
制御処理手段と、前記バッテリの出力を昇圧して前記制御処理手段と前記スタータリレーを駆動するための駆動電圧を出力する昇圧回路と、を備え、
前記制御処理手段は、エンジン始動条件が成立したエンジン始動時に、前記スタータリレーを作動させるために前記駆動電圧を前記スタータリレーに印加するエンジン始動制御を行う機能を有し、
前記制御処理手段による前記昇圧回路に対する制御機能によって、
前記エンジン始動時におけるエンジン始動に必要な所定期間には、前記スタータリレーの最低動作電圧を前記駆動電圧が下回らないように前記昇圧回路が作動し、
前記所定期間でない時には、前記制御処理手段の最低動作電圧よりも高く前記スタータリレーの最低動作電圧よりも低い第１電圧値を前記駆動電圧が下回らないように前記昇圧回路が作動する構成である。
ここで、「所定期間」の始期は、前記エンジン始動制御開始時点（直前直後の時点含む、以下同様）、前記エンジン始動条件が成立した時点、のうちの何れかである。また、「所定期間」の終期は、エンジンが始動したことが確認された時点、前記エンジン始動制御が停止された時点、エンジン始動条件が成立から非成立となった時点、前記所定期間の始期から設定時間が経過した時点、のうちの何れかである。

本願発明のエンジン始動装置によれば、エンジン始動時の所定期間でない時には、制御処理手段の最低動作電圧よりも高くスタータリレーの最低動作電圧よりも低い第１電圧値を前記駆動電圧が下回らないように昇圧回路が作動する構成である。つまり、バッテリ出力電圧が昇圧開始電圧である第１電圧値以下にならなければ昇圧動作は行われない。このため、エンジン始動時の所定期間でない時には、バッテリ電圧低下による制御処理手段の機能停止やリセットを防止するための必要最低限の昇圧動作のみが行われることになる。
そして、前記所定期間には、スタータリレーの最低動作電圧を前記駆動電圧が下回らないように昇圧回路が作動する。このため、エンジン始動時における少なくとも所定期間には、駆動電圧が確実にスタータリレーの最低動作電圧以上となり、スタータリレーが確実に作動して、ひいてはエンジン始動のためのクランキング動作が確実に行われる。
したがって本装置であると、バッテリ出力電圧低下時でも昇圧動作によって信頼性高く車両のエンジンを始動させることができ、しかも昇圧動作に伴う放射ノイズや消費電流増加の問題が最小限に抑制される。

次に、本願のエンジン始動装置の好ましい態様は、前記昇圧回路は、前記駆動電圧が昇圧開始電圧以下になると前記バッテリの出力を昇圧する昇圧動作を実行し、前記駆動電圧が昇圧開始電圧を超えると前記昇圧動作を停止するものであり、
前記昇圧回路の昇圧開始電圧は、前記制御処理手段によって、前記スタータリレーの最低動作電圧以上の第２電圧値又は前記第１電圧値に切り替え可能とされ、
前記制御処理手段は、
前記所定期間でない時には前記昇圧開始電圧を前記第１電圧値とし、少なくとも前記出力電圧が前記スタータリレーの最低動作電圧よりも低下している場合には、前記所定期間に前記昇圧開始電圧を前記第２電圧値に切り替える昇圧切替制御を行うことによって、前記昇圧回路に対する制御機能を実現することを特徴とする。
この態様であると、制御処理手段が昇圧回路の昇圧開始電圧を切り替えるだけで前記昇圧回路に対する制御機能が実現できるため、制御処理手段の制御処理が簡単になる利点がある。

また、本願のエンジン始動装置の別の好ましい態様は、前記昇圧回路は、昇圧動作を許可する信号電圧を入力するためのＯＮ端子を有し、このＯＮ端子に印加される信号電圧が所定電圧値以下になれば前記昇圧動作を実行し、前記信号電圧が所定電圧値を超えれば前記昇圧動作を停止するものであり、
前記昇圧回路が出力する駆動電圧を分圧してなる電圧を前記信号電圧として前記ＯＮ端子に印加する昇圧コントロール回路を備え、
この昇圧コントロール回路は、
前記駆動電圧が印加される駆動用電源ラインと前記ＯＮ端子との間に接続された第１抵抗と、前記バッテリの負極に接続された低電位側電源ラインと前記ＯＮ端子との間に接続された第２抵抗と、この第２抵抗と並列の関係になるように前記低電位側電源ラインと前記ＯＮ端子との間に順次直列に接続された第３抵抗及びスイッチング素子と、を有し、
前記スイッチング素子がオフすると、前記駆動電圧が前記第１電圧値の時に前記信号電圧が前記所定電圧値となるように前記第１抵抗と第２抵抗によって前記駆動電圧を分圧する第１分圧状態になり、
前記スイッチング素子がオンすると、前記駆動電圧が前記第２電圧値の時に前記信号電圧が前記所定電圧値となるように前記第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗によって前記駆動電圧を分圧する第２分圧状態になる構成であり、
前記制御処理手段は、
前記スイッチング素子のオンオフ状態を制御して前記昇圧コントロール回路を前記第１分圧状態又は第２分圧状態に切り替え、これによって前記昇圧開始電圧を前記第１電圧値又は第２電圧値に切り替えて前記昇圧切替制御を実現することを特徴とする。
この態様であると、昇圧コントロール回路の各抵抗（第１抵抗〜第３抵抗）の抵抗値の設定又は設定変更によって、昇圧開始電圧である前記第１電圧値と第２電圧値のきめ細かい設定が容易になる。

本願のエンジン始動装置によれば、バッテリ出力電圧低下時でも昇圧動作によって信頼性高く車両のエンジンを始動させることができ、しかも昇圧動作に伴う放射ノイズや消費電流増加の問題が最小限に抑制される。

以下、本発明の実施の形態の各例を図面に基づいて説明する。
（第１形態例）
まず第１形態例を説明する。図１は、本例のエンジン始動装置の全体構成を示す回路図である。図２は、同エンジン始動装置の要部詳細構成を示す回路図である。
図１において符号１は、エンジン始動のためのコントロールユニット（ＥＣＵ）である。本例では、このコントロールユニット１が、本発明のエンジン始動装置に相当し、後述する昇圧回路２０や昇圧コントロール回路３０を内蔵している。なお、後述する昇圧回路２０等は、コントロールユニット１の外部に、例えば別ユニットとして設けられ、これら全体で本発明のエンジン始動装置を構成する態様もあり得る。本例では、コントロールユニット１内に昇圧回路２０等が内蔵された態様を例示する。

また図１において、符号２は車両のバッテリであり、符号３はスタータリレー（図ではスタータＲＹと表記している）である。また、符号Ｌ１〜Ｌ３は、本装置における主要な導電ライン（電線や基板上の導体パターンなどによって形成されたものであり、略同電位となる部分）である。このうち、符号Ｌ１はバッテリ２の正極に接続された高電位側電源ラインであり、符号Ｌ２はバッテリ２の負極に接続された低電位側電源ラインであり、符号Ｌ３は後述する昇圧回路２０の出力電圧が印加される駆動用電源ラインである。なお、低電位側電源ラインＬ２は、図１に示すようにグランド（車両においてグランド電位となる部分）に接続されて、常にグランド電位となる。また、高電位側電源ラインＬ１の電圧は当然にバッテリ２の出力電圧になり、駆動用電源ラインＬ３の電圧は昇圧回路２０の出力電圧（即ち、本発明の駆動電圧）になる。また、昇圧回路２０が後述の昇圧動作を行っていない状態では、高電位側電源ラインＬ１の電圧（バッテリ２の出力電圧）と駆動用電源ラインＬ３の電圧（駆動電圧）は等しい。

図１に示すように、スタータリレー３の接点３ａは、常開接点であり、高電位側電源ラインＬ１と、図示省略したスタータモータの電源入力端子との間に接続されている。また、スタータリレー３の励磁用コイル３ｂは、コントロールユニット１の出力端子１１とグランドとの間に接続されている。このため、出力端子１１にスタータリレー３の最低動作電圧（例えば、１０Ｖ）以上の電圧が印加されると、スタータリレー３の接点３ａが閉じる。接点３ａが閉じると、図示省略したスタータモータの電源入力端子にバッテリ２の出力電圧（高電位側電源ラインＬ１の電圧）が印加され、スタータモータが通電状態（即ち、作動状態）となる。スタータモータが通電状態になるとエンジンのクランキングが行われる。

コントロールユニット１は、ユニット外に対して、前述の出力端子１１と、二つの入力端子１２，１３を備える。入力端子１２，１３は、何れも高電位側電源ラインＬ１（即ち、バッテリ２の正極）に接続されるもので、これらは一つの端子に統合した構成とすることもできる。
コントロールユニット１は、制御回路１４、電源回路１５、リレー駆動回路１６（図ではＲＹ駆動回路と表記している）、昇圧回路２０、及び昇圧コントロール回路３０を備える。

制御回路１４は、例えばマイコンを含む回路であり、図２に示すように、Ｐ端子、ＶＣＣ端子、ＧＮＤ端子、ＭＯＮＩＴＯＲ端子を有する。Ｐ端子は、昇圧コントロール回路３０に対する制御電圧を出力する端子である。ＶＣＣ端子は、電源入力端子であり、電源回路１５の出力端子に接続されている。ＧＮＤ端子は、前述の低電位側電源ラインＬ２（即ち、バッテリ２の負極）に接続される端子である。ＭＯＮＩＴＯＲ端子は、高電位側電源ラインＬ１に接続された端子である。

制御回路１４は、本発明の制御処理手段に相当し、ＶＣＣ端子から入力される電力（電源回路１５の出力）によって作動して、次のような制御機能を実現する。まず、エンジン始動時（後述するエンジン始動条件が成立している時）に、スタータリレー３を作動させる（即ち、前記接点３ａが閉じた状態とする）ために、リレー駆動回路１６を作動させるエンジン始動制御を行う機能を有する。また制御回路１４は、昇圧コントロール回路３０を介して昇圧回路２０を制御する機能（昇圧回路に対する制御機能）を有する。この昇圧回路に対する制御機能（以下、昇圧制御機能という）は、エンジン始動時におけるエンジン始動に必要な所定期間には、スタータリレー３の最低動作電圧を前記駆動電圧（昇圧回路２０の出力電圧）が下回らないように昇圧回路２０を作動させ、前記所定期間でない時には、第１電圧値を前記駆動電圧が下回らないように昇圧回路２０を作動させる制御機能を意味する。ここで、第１電圧値は、制御回路１４の最低動作電圧以上でスタータリレー３の最低動作電圧（例えば１０Ｖ）よりも低い範囲で予め設定された電圧値（例えば、８Ｖ）である。なお、この昇圧制御機能の詳細については、後述する。

電源回路１５は、駆動用電源ラインＬ３と前述のＶＣＣ端子の間に接続された回路であり、駆動用電源ラインＬ３の電圧（駆動電圧）に対して必要な処理（例えば、電圧の安定化処理、或いは電圧変換処理）を加えたものを制御回路１４の電源電圧としてＶＣＣ端子に出力する回路である。つまり電源回路１５は、昇圧回路２０の出力をもとに、制御回路１４の駆動に必要な電源電圧を生成する回路である。いいかえると、制御回路１４は、電源回路１５を介して昇圧回路２０の出力電圧（駆動電圧）によって駆動される。

リレー駆動回路１６は、駆動用電源ラインＬ３と前述の出力端子１１との間に接続され、制御回路１４の制御によって、駆動用電源ラインＬ３と出力端子１１を接続状態又は非接続状態とする回路（例えばトランジスタなどのスイッチング素子よりなる回路）である。なお、制御回路１４には、このリレー駆動回路１６を制御する信号電圧が出力されるリレー駆動信号端子（図示省略）が設けられている。制御回路１４は、このリレー駆動信号端子の電圧を切替えることによってリレー駆動回路１６を制御し、前述のエンジン始動制御を行う。

昇圧回路２０は、図２に示すように、コイル２１（Ｌ）、ダイオード２２（Ｄ）、コンデンサ２３（Ｃ）、ＦＥＴ２４（ＦＥＴ）、周波数発振ＩＣ２５（ＩＣ）で構成される。
周波数発振ＩＣ２５は、ＯＵＴ端子、ＶＣＣ端子、ＧＮＤ端子、ＯＮ端子を有する。ＯＵＴ端子は、ＦＥＴ２４のゲートに接続されて、ＦＥＴ２４のゲート電圧を出力する端子である。ＶＣＣ端子は、電源入力端子であり、駆動用電源ラインＬ３に接続されている。つまり周波数発振ＩＣ２５は、駆動電圧（当該昇圧回路２０の出力電圧）を電源として作動する。ＧＮＤ端子は、低電位側電源ラインＬ２に接続される端子である。ＯＮ端子は、昇圧コントロール回路３０に接続される端子である。

この周波数発振ＩＣ２５は、ＯＮ端子に印加される信号電圧が所定電圧値（例えば、５Ｖ）以下になれば、ＯＵＴ端子の出力命令（許可）が行われて、ＯＵＴ端子の出力電圧が所定周波数で変化して高レベルと低レベルを繰り返す作動状態となる。そして、周波数発振ＩＣ２５がこの作動状態になると、ＦＥＴ２４が前記所定周波数でオンオフを繰り返し、コイル２１（Ｌ）、ダイオード２２（Ｄ）、コンデンサ２３（Ｃ）の作用で駆動用電源ラインＬ３の電圧（即ち、駆動電圧）が高電位側電源ラインＬ１の電圧（即ち、バッテリ２の出力電圧）よりも昇圧される昇圧動作が実現される。
また周波数発振ＩＣ２５は、ＯＮ端子に印加される信号電圧が所定電圧値を超えると、ＯＵＴ端子の出力命令（許可）が行われないため、ＯＵＴ端子の出力電圧が低レベルに維持される非作動状態となる。そして、周波数発振ＩＣ２５がこの非作動状態になると、ＦＥＴ２４はオフのままに維持されるため、駆動用電源ラインＬ３の電圧（即ち、駆動電圧）は高電位側電源ラインＬ１の電圧（即ち、バッテリ２の出力電圧）と等しくなる。
即ち、昇圧回路２０は、昇圧動作を許可する信号電圧を入力するためのＯＮ端子（この場合、周波数発振ＩＣ２５のＯＮ端子）を有し、このＯＮ端子に印加される信号電圧が所定電圧値以下になれば昇圧動作を実行し、前記信号電圧が所定電圧値を超えれば昇圧動作を停止する。

昇圧コントロール回路３０は、駆動用電源ラインＬ３と前記ＯＮ端子との間に接続された第１抵抗３１（Ｒ１）と、低電位側電源ラインＬ２と前記ＯＮ端子との間に接続された第２抵抗３２（Ｒ２）と、この第２抵抗３２と並列の関係になるように低電位側電源ラインＬ２と前記ＯＮ端子との間に順次直列に接続された第３抵抗３３（Ｒ３）及びトランジスタ３４（ＴＲ）と、トランジスタ３４を駆動するための分圧抵抗３５，３６を有する。トランジスタ３４は、本発明のスイッチング素子に相当する。分圧抵抗３５は、制御回路１４のＰ端子とトランジスタ３４のベースとの間に接続された抵抗である。分圧抵抗３６は、トランジスタ３４のベースと低電位側電源ラインＬ２との間に接続された抵抗である。
ここで、制御回路１４のＰ端子に出力される制御電圧がＨレベルになるとトランジスタ３４がオンとなり、Ｐ端子に出力される制御電圧がＬレベルになるとトランジスタ３４がオフとなる。即ち、トランジスタ３４（スイッチング素子）の動作は、上記制御電圧（Ｐ端子の電圧）の切り替えによって制御回路１４が制御する構成となっている。

また、第１抵抗３１（Ｒ１）と第２抵抗３２（Ｒ２）と第３抵抗３３（Ｒ３）は、前記駆動電圧（駆動用電源ラインＬ３の電圧）を分圧して前記信号電圧（前記ＯＮ端子の電圧）を生成するための抵抗である。これら抵抗の抵抗値は、次のような昇圧コントロール回路３０の動作が実現されるように設定されている。即ち、トランジスタ３４がオフすると、前記駆動電圧が前記第１電圧値の時に前記信号電圧が前記所定電圧値となるように前記第１抵抗３１と第２抵抗３２によって前記駆動電圧を分圧する第１分圧状態になる。そして、トランジスタ３４がオンすると、前記駆動電圧が第２電圧値の時に前記信号電圧が前記所定電圧値となるように前記第１抵抗３１と第２抵抗３２と第３抵抗３３によって前記駆動電圧を分圧する第２分圧状態になる。

つまり、トランジスタ３４がオフすると、第３抵抗３３が低電位側電源ラインＬ２から切り離されるため、第１抵抗３１と第２抵抗３２によって前記駆動電圧が分圧された電圧が前記信号電圧となる第１分圧状態となる。そして、この第１分圧状態では、前記駆動電圧が前記第１電圧値（例えば８Ｖ）の時に前記信号電圧が前記所定電圧値（例えば５Ｖ）となるように、第１抵抗３１と第２抵抗３２の抵抗値が設定されている。
また、トランジスタ３４がオンすると、第３抵抗３３が低電位側電源ラインＬ２に接続されるため、第１抵抗３１と第２抵抗３２と第３抵抗３３によって前記駆動電圧が分圧された電圧が前記信号電圧となる第２分圧状態となる。そして、この第２分圧状態では、前記駆動電圧が第２電圧値（例えば１１Ｖ）の時に前記信号電圧が前記所定電圧値（例えば５Ｖ）となるように、第１抵抗３１と第２抵抗３２と第３抵抗３３の抵抗値が設定されている。

したがって、トランジスタ３４がオフした状態（即ち、上記第１分圧状態）では、前記駆動電圧が第１電圧値以下になると昇圧回路２０の昇圧動作が実行され、前記駆動電圧が第１電圧値を超えると昇圧回路２０の昇圧動作が停止される。
一方、トランジスタ３４がオンした状態（即ち、上記第２分圧状態）では、前記駆動電圧が第２電圧値以下になると昇圧回路２０の昇圧動作が実行され、前記駆動電圧が第２電圧値を超えると昇圧回路２０の昇圧動作が停止される。
ここで、第２電圧値は、スタータリレー３の最低動作電圧（例えば１０Ｖ）以上の範囲で予め設定された電圧値（例えば１１Ｖ）である。

なお、以上説明した昇圧回路２０にかかわる本装置の機能を別の観点で説明すると次のようになる。
即ち、本装置の昇圧回路２０は、この昇圧回路２０の出力電圧（駆動電圧）が昇圧開始電圧以下になるとバッテリ２の出力を昇圧する昇圧動作を実行し、この昇圧回路２０の出力電圧（駆動電圧）が昇圧開始電圧を超えると前記昇圧動作を停止するものである。そして、前記昇圧開始電圧は、制御回路１４の制御（この場合、トランジスタ３４の制御）によって、前述の第１電圧値又は第２電圧値に切り替え可能とされている。

次に、制御回路１４（制御処理手段）の昇圧制御機能の詳細について説明する。本例の場合、制御回路１４は、次のようにして前述した昇圧制御機能を実現する。即ち、エンジン始動時における所定期間でない時には、前記制御電圧（Ｐ端子の出力電圧）をＬレベルとしてトランジスタ３４をオフ状態（昇圧コントロール回路３０は前述の第１分圧状態）に維持することによって、前記昇圧開始電圧を前記第１電圧値に維持する。そして、少なくともバッテリ２の出力電圧（ＭＯＮＩＴＯＲ端子の電圧）がスタータリレー３の最低動作電圧よりも低下している場合には、エンジン始動時における所定期間に、前記制御電圧（Ｐ端子の出力電圧）をＨレベルとしてトランジスタ３４をオン状態（昇圧コントロール回路３０は前述の第２分圧状態）とすることによって、前記昇圧開始電圧を前記第２電圧値に切り替える。具体的には、例えば後述する図４のフローチャートにおけるステップＳ３で、前記昇圧開始電圧を前記第２電圧値に切り替える。このように昇圧開始電圧を切替える制御（昇圧切替制御）を行うことによって、制御回路１４は、前記昇圧制御機能を実現する構成となっている。

次に、図４に示したフローチャートにより、制御回路１４の制御処理手順の一例を説明する。
制御回路１４は、例えば周期的に図４のルーチンを開始し、まずステップＳ１でエンジン始動条件が成立しているか否か判定する。エンジン始動条件は、例えば次の（１）〜（４）の条件を全て満足している場合に成立とする。（１）ＡＴ車（自動変速タイプの車両）の場合には、自動変速機のシフトポジションがＰ（パーキング）又はＮ（ニュートラル）になっていること。（２）ＭＴ車（手動変速タイプの車両）の場合には、クラッチが踏まれていること。（３）ブレーキが踏まれていること。（４）車両のイグニッションスイッチ（エンジンスタートスイッチ）がオン操作されていること。なお、特に（３）の条件は、無い場合もある。そして、このエンジン始動条件が成立していればステップＳ２に進み、成立していなければこのルーチンを終了する。なお、このエンジン始動条件を判定するための各種情報（例えば車両のイグニッションスイッチ（エンジンスタートスイッチ）がオン操作されていることを示す信号等）は、例えば車両における他のコントローラから制御回路１４に入力される構成となっている。

次にステップＳ２では、ＭＯＮＩＴＯＲ端子の電圧を読み取ることによって、バッテリ２の出力電圧（高電位側電源ラインＬ１の電圧）が設定値以下（具体的には、スタータリレー３の最低動作電圧以下）であるか否か判定し、設定値以下であればステップＳ３に進み、設定値以下でなければステップＳ４に進む。
そしてステップＳ３では、トランジスタ３４をオン状態（昇圧コントロール回路３０は前述の第２分圧状態）とすることによって、前記昇圧開始電圧を前記第２電圧値に切り替える昇圧切替制御を実行し、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、リレー駆動信号端子の電圧を切替えることによってリレー駆動回路１６を作動させ、エンジン始動制御を行う。即ち、リレー駆動回路１６を作動させて駆動用電源ラインＬ３と出力端子１１を接続状態とすることにより、スタータリレー３の励磁用コイル３ｂに駆動電圧を印加し、スタータリレー３を作動させる制御（即ち、エンジン始動制御）を行う。なお、このようにスタータリレー３を作動させるべくリレー駆動回路１６を作動させた状態（励磁用コイル３ｂに駆動電圧を印加した状態）は、前記エンジン始動条件が非成立となるまで継続する。逆に言えば、例えば車両のイグニッションスイッチ（エンジンスタートスイッチ）のオン操作が解除されると、上記ステップＳ４で開始されたエンジン始動制御は停止される（即ち、リレー駆動回路１６は非作動状態に戻される）。

ステップＳ４を経ると、ステップＳ５に進み、エンジンが始動したか否か判定し、エンジンが始動したと判定されればステップＳ６に進み、エンジンが始動したと判定されなければステップＳ７に進む。なお、エンジンが始動したか否かの判定は、例えば車両のイグニッションスイッチ（エンジンスタートスイッチ）のオン操作が解除されていればエンジンが始動したと判定する態様があり得る。或いは、車両における他のコントローラから制御回路１４に入力される車両のエンジンに関する情報（例えば、エンジンが完爆状態になったことを示す信号等）を読み取り、この情報に基づいてエンジンが始動したか否か判定する態様（例えば、エンジンが完爆状態になったことを示す信号が入力されているとエンジンが始動したと判定する態様）でもよい。
ステップＳ６では、ステップＳ３が実行されていた場合に、トランジスタ３４をオフ状態（昇圧コントロール回路３０は前述の第１分圧状態）に戻すことによって、前記昇圧開始電圧を前記第１電圧値に戻し（即ち、ステップＳ３で開始した昇圧切替制御の状態を通常状態に戻し）、その後このルーチンを終了する。
一方、ステップＳ７では、予め設定された時間（例えば３０秒間）そのまま処理の進行を停止し、この設定時間が経過するとステップＳ６に進む。

以上説明した図４のルーチンによれば、エンジン始動条件成立時にバッテリ２の出力電圧が設定値以下（具体的には、スタータリレー３の最低動作電圧以下）であると、エンジン始動制御（ステップＳ４）の直前にステップＳ３の処理が行われ、これにより前記駆動電圧が第２電圧値まで昇圧される。即ち、ステップＳ３の処理によってトランジスタ３４がオン状態（昇圧コントロール回路３０は前述の第２分圧状態）になることによって、既述したように、前記駆動電圧が第２電圧値以下になると昇圧回路２０の昇圧動作が実行され、前記駆動電圧が第２電圧値を超えると昇圧回路２０の昇圧動作が停止される。つまり、前記駆動電圧が第２電圧値以下であれば前記駆動電圧が第２電圧値を超えるまで昇圧動作が行われる。この場合、ステップＳ３の処理が行われるのは、ステップＳ２の判定が肯定的になったときであるため、ステップＳ２からステップＳ３に処理が進んだ時点では、前記駆動電圧はスタータリレー３の最低動作電圧以下であって、当然に第２電圧値未満である。このためステップＳ３の制御処理が行われると、昇圧回路２０の昇圧動作（周波数発振ＩＣ２５が作動状態となりＦＥＴ２４が所定周波数でオンオフを繰り返す動作）が即時に実行されて前記駆動電圧が瞬時に第２電圧値まで昇圧される。

そして、このような第２電圧値への昇圧動作が必要に応じて行われた後に、ステップＳ４でエンジン始動制御（スタータリレー３の駆動）が行われエンジンのクランキングが確実に行われる。なお、上述したように前記駆動電圧を第２電圧値まで昇圧した状態は、ステップＳ５〜Ｓ７によって、エンジンの始動が確認されれば即時に解除され、エンジンの始動が確認されなければ設定時間（例えば３０秒）が経過した後に解除される。

以上説明したエンジン始動装置（コントロールユニット１）によれば、制御回路１４の制御によって、エンジン始動時の所定期間を除く通常時には、トランジスタ３４がオフ状態（昇圧コントロール回路３０は前述の第１分圧状態）になっているので、前記駆動電圧が第１電圧値（例えば８Ｖ））以下になると昇圧回路２０の昇圧動作が実行され、前記駆動電圧（駆動用電源ラインＬ３の電圧）が第１電圧値を超えると昇圧回路２０の昇圧動作が停止される。このため、例えば図３（ａ）の左側に示すように、バッテリ２の出力電圧が昇圧開始電圧である第１電圧値以下になると駆動電圧が第１電圧値に維持されるように前記昇圧動作が行われる。逆に言えば、バッテリ２の出力電圧が昇圧開始電圧である第１電圧値以下にならなければ前記昇圧動作は行われない。このため、エンジン始動時の所定期間を除く通常時には、バッテリ電圧低下による制御回路１４（制御処理手段）の機能停止やリセットを防止するための必要最低限の昇圧動作のみが行われることになる。一般に、自動車等のバッテリ電圧が制御回路１４を構成するマイコン等の最低動作電圧近傍まで低下することはめったに無いため、これにより、エンジン始動時以外における昇圧動作の実行頻度は極端に低下することになる。

そして、エンジン始動時における所定期間（この場合、エンジン始動制御によるスタータリレー３の駆動開始直前から、エンジンが始動したことが確認された時点、或いは設定時間が経過した時点までの間）には、スタータリレー３の最低動作電圧を前記駆動電圧が下回らないように昇圧回路２０が作動する。つまり、制御回路１４の図４に例示したような制御処理によって、バッテリ２の出力電圧がスタータリレー３の最低動作電圧以下であると、エンジン始動制御（ステップＳ４）の直前に、トランジスタ３４がオン状態（昇圧コントロール回路３０は前述の第２分圧状態）に切替えられる昇圧切替制御（ステップＳ３）が実行され、これによって前記駆動電圧が第２電圧値（例えば１１Ｖ）まで昇圧される昇圧動作が実行される。このため、例えば図３（ａ）の右側に示すように、エンジン始動時における少なくとも所定期間には、駆動電圧が確実にスタータリレー３の最低動作電圧以上となり、スタータリレー３の接点３ａが確実に閉じて、ひいてはエンジン始動のためのクランキング動作が確実に行われる。
したがって本装置であると、バッテリ出力電圧低下時でも昇圧動作によって信頼性高く車両のエンジンを始動させることができ、しかも昇圧動作に伴う放射ノイズや消費電流増加の問題が最小限に抑制される。

なお図３（ｂ）は、昇圧開始電圧を第１電圧値に固定した場合の比較例である。この場合、駆動電圧が第１電圧値を下回ることがないので、制御回路１４（制御処理手段）の機能停止やリセットが防止される。しかし、バッテリ２の出力電圧がスタータリレー３の最低動作電圧以下であると、制御回路１４は機能するが駆動電圧不足でスタータリレー３を駆動することができず、エンジンが始動できないという故障が生じる。
これに対して本例の装置は、既述したように、必要に応じてエンジン始動時の所定期間に昇圧開始電圧を第２電圧値に切り替えて駆動電圧を第２電圧値まで昇圧するため、上述したような故障は生じない。

またなお、図３（ａ）の右側には、前記駆動電圧が第２電圧値まで昇圧される所定期間の態様が２種類例示してある。このうちの１種（図の左右方向において比較的中央に表示されたもの）は、前記所定期間とスタータリレー３の作動期間（エンジン始動制御が行われている期間）が一致している例である。残りの１種（図の左右方向において比較的右方に表示されたもの）は、前記所定期間の終期がスタータリレー３の作動期間の終期よりも早いものである（例えば、スタータリレー３の作動期間の途中でエンジン始動確認が行われた場合である）。このように、前記所定期間の態様は、各種あり得る。例えば、前記所定期間がスタータリレー３の作動期間よりも早く始まる態様、前記所定期間がスタータリレー３の作動期間よりも遅く終わる態様もあり得る。

また本例の装置は、次のような効果も奏する。
即ち本装置は、制御回路１４が昇圧回路２０の昇圧開始電圧を第１電圧値又は第２電圧値に切り替えるだけで前記昇圧制御機能が実現できるため、制御回路１４の制御処理が簡単になる利点がある。
また本装置は、前述したような昇圧コントロール回路３０を備え、この昇圧コントロール回路３０を介して昇圧回路２０の昇圧開始電圧の切り替えを行う構成である。このため、昇圧コントロール回路３０の各抵抗（第１抵抗３１〜第３抵抗３３）の抵抗値の設定又は設定変更によって、昇圧開始電圧である前記第１電圧値と第２電圧値のきめ細かい設定が容易になる。なお、スタータリレー３や制御回路１４の最低動作電圧は、実際には周囲温度等の条件によって変化する。このため、最悪の条件下でも前述した作用効果を実現できるように、使用条件に対して、上記最低動作電圧の例えば最低値を想定して前記第１電圧値と第２電圧値をきめ細かく設定する必要がある。本例の装置は、上記抵抗値の設定によって、このような第１電圧値と第２電圧値のきめ細かい設定が容易に可能である。

（第２形態例）
次に第２形態例を説明する。本例は、バッテリ２の出力電圧を監視せず、エンジン始動時に無条件に昇圧開始電圧を第２電圧値に切り替える態様である。図５に本例の場合の制御回路１４の処理手順（フローチャート）を示す。なお図５は、図４においてステップＳ２を削除したものであり、他のステップの処理内容は図４と同じでよい。但し、ステップＳ１の判定結果が肯定的な場合には、ステップＳ３に進む。また、本例の場合の回路構成は、第１形態例と同様でよい。但し、バッテリ２の出力電圧を監視しないため、図２に示す制御回路１４のＭＯＮＩＴＯＲ端子は本例の場合には削除することができる。
本例の場合には、上述したように、エンジン始動条件が成立すると、無条件に昇圧開始電圧を第２電圧値に切り替える。このため、エンジン始動条件が成立した時点で、バッテリ２の出力電圧が第２電圧値（例えば１１Ｖ）以下になっていると、たとえスタータリレー３の最低動作電圧（例えば１０Ｖ）を超えていても昇圧動作が実行されて駆動電圧が第２電圧値まで昇圧される。
本願発明は、このような態様でもよく、この場合も第１形態例と同様の効果が奏される。但し、この第２形態例の場合は、ステップＳ２が無くなって制御処理が簡単になるという利点がある一方、第１形態例に比べて、第２電圧値への昇圧動作が実行される頻度が若干高まる傾向であるので、その点では第１形態例が優れている。

なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば、前述の形態例では、スタータリレーを駆動する直前に昇圧開始電圧を必要に応じて（又は無条件に）第２電圧値に切り替え、エンジンが始動したことが確認されるか設定時間が経過すると昇圧開始電圧を第１電圧値に戻す態様である。即ち前述の形態例では、本発明の所定期間（スタータリレーの最低動作電圧を駆動電圧が下回らないように昇圧回路を作動させる期間、具体的には、昇圧開始電圧を第２電圧値に切り替える期間）の始期が、スタータリレーの駆動開始直前（エンジン始動条件成立直後）であり、当該所定期間の終期が、エンジンが始動したことが確認された時点又は設定時間が経過した時点である場合を説明した。しかし本発明は、既述したようにこの態様に限られない。例えば、エンジン始動制御（リレー駆動回路１６を作動させる制御）を行っている期間全体が本発明の所定期間であり、エンジン始動制御を行っている期間中はずっと昇圧開始電圧を必要に応じて（又は無条件に）第２電圧値とする態様でもよい。或いは、エンジン始動条件が成立している期間全体が本発明の所定期間であり、エンジン始動条件が成立している期間中はずっと昇圧開始電圧を必要に応じて（又は無条件に）第２電圧値とする態様でもよい。

また、前述の形態例では、スタータリレーの最低動作電圧として、周囲温度の使用可能範囲（例えば、一例として−４０〜８５度）の中での最低動作電圧（例えば使用可能範囲の最低温度における最低動作電圧）を想定し（例えば１０Ｖ）、これより少し低く（おおむね１〜２Ｖ低く）なるように昇圧開始電圧（第１電圧値）を決め、これより少し高く（おおむね１〜２Ｖ高く）なるように昇圧開始電圧（第２電圧値）を決め、第１電圧値も第２電圧値も一定値として設定した。この場合、周囲温度の変化に関係なく昇圧開始電圧が一定値として設定されているので、温度測定の必要がなく、構成が簡素で低コストになる利点がある。
しかし、本願はこのような態様に限定されず、次のような態様もあり得る。即ち、コントロールユニット１の中又は外に、図示されない温度センサを設け、かつ、コントロールユニット１に図示されない記憶部（スタータリレーの温度によって変化する最低動作電圧のデータを記憶したもの）があるという前提で、現在の温度を検知し、その温度でのスタータリレーの最低動作電圧データを読み出し、例えばその値より少し低く（おおむね１〜２Ｖ低く）なるようにその温度における昇圧開始電圧（第１電圧値）を決め、これより少し高く（おおむね１〜２Ｖ高く）なるように昇圧開始電圧（第２電圧値）を決め、第１電圧値も第２電圧値も適宜周囲温度によって設定値を変更する、といった態様でもよい。この場合、きめ細かな制御ができ、不必要な昇圧動作の頻度をさらに低減して、バッテリの長寿命化につながる利点がある。

本例のエンジン始動装置の全体構成を示す回路図である。同エンジン始動装置の要部詳細構成を示す回路図である。同エンジン始動装置の作用を説明する図であり、（ａ）は本例の場合、（ｂ）は本発明を適用しない場合の比較例である。制御処理手段の制御処理を示すフローチャートである。制御処理手段の制御処理（他の例）を示すフローチャートである。

符号の説明

１コントロールユニット（エンジン始動装置）
２バッテリ
３スタータリレー
１４制御回路（制御処理手段）
２０昇圧回路
３０昇圧コントロール回路
３４トランジスタ（スイッチング素子）
Ｌ１高電位側電源ライン
Ｌ２低電位側電源ライン
Ｌ３駆動用電源ライン

Claims

車両のバッテリを電源として車両のスタータリレーを駆動して車両のエンジン始動を制御するエンジン始動装置であって、
制御処理手段と、前記バッテリの出力を昇圧して前記制御処理手段と前記スタータリレーを駆動するための駆動電圧を出力する昇圧回路と、を備え、
前記制御処理手段は、エンジン始動条件が成立したエンジン始動時に、前記スタータリレーを作動させるために前記駆動電圧を前記スタータリレーに印加するエンジン始動制御を行う機能を有し、
前記制御処理手段による前記昇圧回路に対する制御機能によって、
前記エンジン始動時におけるエンジン始動に必要な所定期間には、前記スタータリレーの最低動作電圧を前記駆動電圧が下回らないように前記昇圧回路が作動し、
前記所定期間でない時には、前記制御処理手段の最低動作電圧よりも高く前記スタータリレーの最低動作電圧よりも低い第１電圧値を前記駆動電圧が下回らないように前記昇圧回路が作動する構成であることを特徴とするエンジン始動装置。
前記所定期間の始期は、
前記エンジン始動制御開始時点、前記エンジン始動条件が成立した時点、のうちの何れかであり、
前記所定期間の終期は、
エンジンが始動したことが確認された時点、前記エンジン始動制御が停止された時点、エンジン始動条件が成立から非成立となった時点、前記所定期間の始期から設定時間が経過した時点、のうちの何れかであることを特徴とするエンジン始動装置。
前記昇圧回路は、前記駆動電圧が昇圧開始電圧以下になると前記バッテリの出力を昇圧する昇圧動作を実行し、前記駆動電圧が昇圧開始電圧を超えると前記昇圧動作を停止するものであり、
前記昇圧回路の昇圧開始電圧は、前記制御処理手段によって、前記スタータリレーの最低動作電圧以上の第２電圧値又は前記第１電圧値に切り替え可能とされ、
前記制御処理手段は、
前記所定期間でない時には前記昇圧開始電圧を前記第１電圧値とし、少なくとも前記出力電圧が前記スタータリレーの最低動作電圧よりも低下している場合には、前記所定期間に前記昇圧開始電圧を前記第２電圧値に切り替える昇圧切替制御を行うことによって、前記昇圧回路に対する制御機能を実現することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン始動装置。
前記昇圧回路は、昇圧動作を許可する信号電圧を入力するためのＯＮ端子を有し、このＯＮ端子に印加される信号電圧が所定電圧値以下になれば前記昇圧動作を実行し、前記信号電圧が所定電圧値を超えれば前記昇圧動作を停止するものであり、
前記昇圧回路が出力する駆動電圧を分圧してなる電圧を前記信号電圧として前記ＯＮ端子に印加する昇圧コントロール回路を備え、
この昇圧コントロール回路は、
前記駆動電圧が印加される駆動用電源ラインと前記ＯＮ端子との間に接続された第１抵抗と、前記バッテリの負極に接続された低電位側電源ラインと前記ＯＮ端子との間に接続された第２抵抗と、この第２抵抗と並列の関係になるように前記低電位側電源ラインと前記ＯＮ端子との間に順次直列に接続された第３抵抗及びスイッチング素子と、を有し、
前記スイッチング素子がオフすると、前記駆動電圧が前記第１電圧値の時に前記信号電圧が前記所定電圧値となるように前記第１抵抗と第２抵抗によって前記駆動電圧を分圧する第１分圧状態になり、
前記スイッチング素子がオンすると、前記駆動電圧が前記第２電圧値の時に前記信号電圧が前記所定電圧値となるように前記第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗によって前記駆動電圧を分圧する第２分圧状態になる構成であり、
前記制御処理手段は、
前記スイッチング素子のオンオフ状態を制御して前記昇圧コントロール回路を前記第１分圧状態又は第２分圧状態に切り替え、これによって前記昇圧開始電圧を前記第１電圧値又は第２電圧値に切り替えて前記昇圧切替制御を実現することを特徴とする請求項３に記載のエンジン始動装置。