JP2010065660A - 車両用始動制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動性を確保する車両用始動制御システムの提供。
【解決手段】車両用始動制御システム２のシフトＥＣＵ３４に設けられるラッチ部３４２は、車両のエンジン４をクランキングして始動するスタータモータ４８への電源電圧Ｖｂの供給を許否するための始動許否信号Ｓｏの電圧レベルを、制御信号Ｓ１，Ｓ２から生成されるリセット信号Ｓｒ及びセット信号Ｓｓを入力とすることで、ラッチするＲＳフリップフロップ３４２２と、エンジン４の始動に伴う始動処理期間Ｔｓにおいてメイン制御部３４０の初期化電圧Ｖｉ以下の電源電圧Ｖｂが予測される場合に、リセット信号Ｓｒの電圧レベルを固定することにより始動許否信号Ｓｏの電圧レベルをＲＳフリップフロップ３４２２に強制的にラッチさせる電圧固定回路３４２０と、を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両においてエンジンの始動を自動変速機のシフトレンジに応じて制御する車両用始動制御システムに関する。

一般に、自動変速機を搭載した車両においては、クランキングによるエンジンの始動を当該搭載変速機のシフトレンジに応じて許否する始動制御システムが、採用されている。例えば特許文献１の車両用始動制御システムでは、シフトレンジが非走行レンジである場合にインヒビタスイッチを閉成することで、エンジンをクランキングするスタータモータへの電源電圧供給を許容するようになっている。一方、シフトレンジが走行レンジである場合には、インヒビタスイッチを開成してスタータモータへの電源電圧供給を禁止することで、エンジン始動直後における車両の急発進を未然に防止して安全性を高めるようになっている。

ところで、特許文献１のように車両用始動制御システムに用いられてきたインヒビタスイッチは、従来、機械接点式スイッチが一般的であった。これに対して近年、電気的なスイッチング回路を用いることにより、センサから入力のシフトレンジに応じてスタータモータへの電源電圧供給を許否するようにした車両用始動制御システムが開発され、例えば特許文献２等に提案されている。

ここで特許文献２のシステムでは、エンジン始動の許否をシフトレンジ等に基づき判定するＣＰＵが設けられ、その判定結果に応じて電圧レベルの高低する信号がＣＰＵからスイッチング回路側へ出力されることで、スタータモータへの電源電圧供給が許否されるようになっている。また特に特許文献２のシステムでは、非走行レンジにおけるエンジンのクランキングに伴って電源電圧が低下することにより、当該電源電圧の供給を受けるＣＰＵの出力信号が初期化されてスタータモータへの電源電圧供給が停止する事態を避けるため、ＣＰＵの出力側にラッチ回路が設けられている。即ち、エンジン始動中の電源電圧低下に起因してＣＰＵからラッチ回路への出力信号が初期化されても、ラッチ回路からスイッチング回路側への出力信号がラッチされることで、スタータモータへの電源電圧供給の継続が可能となっている。尚、一般に電源電圧は、ある程度低下したところで、オルタネータ等からの充電作用によって回復することとなる。
特開２００２−１１８９５９号公報 特開２００７−２８１２号公報

しかし、特許文献２のシステムにおいて電源電圧の低下及び回復が繰返されるような場合、ＣＰＵからの出力信号の電圧レベルが不安定となる。その結果、ＣＰＵの出力側のラッチ回路が単なるリセットセットフリップフロップ（以下、「ＲＳフリップフロップ」という）からなる特許文献２のシステムでは、当該ＲＳフリップフロップから出力される信号の電圧レベルも不安定となり、スタータモータへの電源電圧供給、ひいてはエンジン始動が困難となるおそれがあった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジン始動性を確保する車両用始動制御システムを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、車両の自動変速機のシフトレンジを検出するレンジセンサと、供給される電源電圧が初期化電圧以下となるときに、出力する制御信号を初期化し、電源電圧が初期化電圧を超えるときに、レンジセンサによる検出レンジに応じて制御信号の電圧レベルを高低させる制御手段と、車両のエンジンをクランキングして始動するスタータモータへの電源電圧の供給を許否するための始動許否信号を出力し、当該始動許否信号の電圧レベルを制御信号に応じてラッチするラッチ手段と、エンジンの始動に伴う始動処理期間において、スタータモータへの電源電圧の供給を始動許否信号に応じて許否する始動許否手段と、を備え、ラッチ手段は、制御信号から生成されるリセット信号及びセット信号を入力とすることにより、始動許否信号の電圧レベルをラッチするＲＳフリップフロップと、始動処理期間において初期化電圧以下の電源電圧が予測される場合に、リセット信号の電圧レベルを固定することにより始動許否信号の電圧レベルをＲＳフリップフロップに強制的にラッチさせる電圧固定回路と、を有することを特徴とする。

この発明によると、エンジンの始動に伴う始動処理期間において制御手段の初期化電圧以下の電源電圧が予測される場合には、当該制御手段から出力の制御信号から生成されるリセット信号の電圧レベルが電圧固定回路によって固定される。その結果、電源電圧が初期化電圧以下のときのＲＳフリップフロップは、初期化された制御信号から生成されるセット信号の入力にも拘らず、電圧レベルの固定されたリセット信号の入力により、始動許否手段へ出力する始動許否信号の電圧レベルを強制的にラッチする。故に、スタータモータへの電源電圧供給が必要な検出レンジにおいては、電源電圧の低下及び回復が繰返されることになっても、始動許否信号の電圧レベルが始動許否手段による電源電圧供給の許容レベルにラッチされることで、エンジンの始動性が確保されることになるのである。

請求項２に記載の発明によると、初期化電圧以下の電源電圧が予測される場合とは、電源電圧が初期化電圧よりも大きな閾電圧以下となる場合である。この発明によれば、電源電圧が閾電圧よりも小さな初期化電圧以下まで低下したときには、確実にリセット信号の電圧レベルが固定されて始動許否信号の電圧レベルのラッチが強制的に実現されることになる。したがって、エンジン始動性の確保効果を適確に発揮することができる。。

請求項３に記載の発明によると、初期化電圧以下の電源電圧が予測される場合とは、始動処理期間の全域である。この発明によれば、始動処理期間中に電源電圧が初期化電圧以下まで低下したときには、確実にリセット信号の電圧レベルが固定されて始動許否信号の電圧レベルのラッチが強制的に実現されることになる。したがって、エンジン始動性の確保効果を適確に発揮することができる。

請求項４に記載の発明によると、制御手段は、電源電圧が初期化電圧を超えるときに、上記制御信号としての第一制御信号及び第二制御信号の電圧レベルを、検出レンジに応じて互いに逆に高低させ、電源電圧が初期化電圧以下となるときに、それら第一制御信号及び第二制御信号を初期化し、ＲＳフリップフロップは、第一制御信号から生成されて、初期化電圧以下の電源電圧が予測される場合には電圧固定回路により電圧レベルが固定されるリセット信号と、第二制御信号から生成されるセット信号とを入力として、始動許否信号の電圧レベルをラッチする。

この発明によれば、ＲＳフリップフロップへ入力のリセット信号及びセット信号を生成する第一制御信号及び第二制御信号は、電源電圧が初期化電圧を超えるとき電圧レベルが検出レンジに応じて互いに逆に高低するが、電源電圧が初期化電圧以下になると初期化される。しかし、初期化電圧以下の電源電圧が予測される場合においては、一方の第一制御信号が電圧レベルの固定状態でＲＳフリップフロップへと入力されることにより、強制的にラッチされた始動許否信号がＲＳフリップフロップから始動許否手段へ出力される。したがって、スタータモータへの電源電圧供給が必要な検出レンジにおいては、電源電圧の低下及び回復の繰返しにも拘らず電源電圧供給の許容レベルにラッチされた始動許否信号が始動許否手段へ出力されることで、エンジンの始動性が確保されることになるのである。

請求項５に記載の発明によると、電圧固定回路は、初期化電圧以下の電源電圧が予測される場合において電圧レベルが低レベルとなる予測信号と、第一制御信号とを入力として、電圧レベルに関する否定論理積演算によりリセット信号を生成する第一ゲートを有し、ＲＳフリップフロップは、当該電圧固定回路により生成されたリセット信号と、第二制御信号の電圧レベルの反転により生成されるセット信号とが入力される一対の第二ゲートをたすき掛けしてなり、それら第二ゲートの電圧レベルに関する否定論理積演算により始動許否信号を生成する。

この発明によれば、電圧固定回路の第一ゲートは、初期化電圧以下の電源電圧が予測される場合において電圧レベルが低レベルとなる予測信号と、第一制御信号との電圧レベルに関する否定論理積演算により、生成するリセット信号の電圧レベルを高レベルに固定する。したがって、たすき掛けによりＲＳフリップフロップをなす一対の第二ゲートは、高レベルに固定されたリセット信号と、第二制御信号の電圧レベルを反転させたセット信号との電圧レベルに関する否定論理積演算により、始動許否信号を生成することとなる。このとき、生成される始動許否信号の電圧レベルは、初期化電圧以下の電源電圧が予測される直前の検出レンジに応じたレベルに強制的にラッチされることになるので、スタータモータへの電源電圧供給が必要な検出レンジにおいては、電源電圧の低下及び回復の繰返しに拘らずエンジン始動性の確保が可能となる。

請求項６に記載の発明によると、電圧固定回路をなす第一ゲートは、初期化電圧以下の電源電圧が予測されない場合において電圧レベルが高レベルとなる予測信号と、第一制御信号とを入力として、電圧レベルに関する否定論理積演算によりリセット信号を生成する。

この発明によれば、電圧固定回路の第一ゲートは、初期化電圧以下の電源電圧が予測されない場合において電圧レベルが高レベルとなる予測信号と、第一制御信号との電圧レベルに関する否定論理積演算により、生成するリセット信号の電圧レベルを当該第一制御信号の電圧レベルに対して反転させる。したがって、たすき掛けによりＲＳフリップフロップをなす一対の第二ゲートは、第一制御信号の電圧レベルを反転させたリセット信号と、第二制御信号の電圧レベルを反転させたセット信号との電圧レベルに関する否定論理積演算により、始動許否信号を生成することとなる。このとき、検出レンジに応じて高低する第一制御信号及び第二制御信号の電圧レベルは制御手段により互いに逆とされるので、リセット信号及びセット信号の電圧レベルも互いに逆となり、生成される始動許否信号が当該検出レンジに応じたラッチ状態となる。以上より、ラッチされた始動許否信号の電圧レベルに対応する検出レンジに応じて、始動許否手段がスタータモータへの電源電圧の供給を許否し得るので、エンジン始動の許否を正確に行って車両の安全性を高めることができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の第一実施形態による車両用始動制御システム２の概略構成を示している。車両用始動制御システム２は、自動変速機３及び内燃式のエンジン４と共に車両に搭載されている。

（基本的構成）
まず、車両用始動制御システム２の基本的構成について説明する。車両用始動制御システム２は、自動変速機制御装置１０、レンジセレクタ２０、シフト制御装置３０及び始動制御装置４０等から構成されている。

自動変速機制御装置１０は、自動変速機３を駆動する油圧回路１２を備えている。油圧回路１２のマニュアル弁１４は、直線運動するスプールを備えたスプール弁からなり、当該スプールの移動位置に応じた出力油圧によって自動変速機３のシフトレンジを切換える。ここで自動変速機３には、エンジン４の回転出力を車両の駆動輪側へ伝達しない非走行レンジとして、ニュートラル（Ｎ）レンジ及びパーキング（Ｐ）レンジの二種類のシフトレンジが用意されている。また、自動変速機３には、エンジン４の回転出力を車両の駆動輪側へ伝達する走行レンジとして、ドライブ（Ｄ）レンジ及びリバース（Ｒ）レンジの二種類のシフトレンジが用意されている。

レンジセレクタ２０は車両の運転席近傍に設置されており、シフトレバー２２及びシフトセンサ２４を備えている。シフトレバー２２には、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄレンジのうちいずれを選択可能な四つの操作位置が設定されている。シフトセンサ２４はシフトレバー２２の現在の操作位置を検出して、当該現在位置を表す出力信号を生成する。

シフト制御装置３０は、シフトアクチュエータ３２、変換機構３３、シフト電子制御ユニット（以下、「シフトＥＣＵ」という）３４及びレンジセンサ３６を備えている。

シフトアクチュエータ３２は、例えば電動モータ及び減速機構等から構成される電動アクチュエータであり、通電によって回転軸３２ａに回転出力を発生する。変換機構３３は、シフトアクチュエータ３２の発生した回転出力をマニュアル弁１４のスプールの直線運動へ変換する。これにより自動変速機３のシフトレンジは、シフトアクチュエータ３２の回転軸３２ａの回転位置に応じて切換わるようになっている。そこで、本実施形態のシフトアクチュエータ３２には、回転軸３２ａの回転位置に対応した自動変速機３の現在のシフトレンジを検出するように、レンジセンサ３６が付設されているのである。尚、ここでレンジセンサ３６は、例えばロータリエンコーダ等であり、シフトレンジのうち検出レンジＲｄを表す出力信号を生成する。

シフトＥＣＵ３４は、マイクロコンピュータを主体として構成された電子制御ユニットであり、車両のバッテリ電源５と電気接続されて当該電源５から電源電圧Ｖｂの供給を受ける。シフトＥＣＵ３４はさらに、シフトアクチュエータ３２、レンジセンサ３６及びシフトセンサ２４にも電気接続されており、レンジセンサ３６及びシフトセンサ２４の出力信号に基づきシフトアクチュエータ３２を通電する。この通電によってシフトＥＣＵ３４は、自動変速機３のシフトレンジの切換えを制御するのである。

ここで具体的には、Ｐレンジの選択位置を表す信号がシフトセンサ２４から出力されたときにシフトＥＣＵ３４は、レンジセンサ３６の出力信号が表す検出レンジがＰレンジとなるように、シフトアクチュエータ３２を制御する。また同様に、Ｒ，Ｎ，Ｄレンジのいすれかの選択位置を表す信号がシフトセンサ２４から出力されたときの各々においてシフトＥＣＵ３４は、検出レンジが当該いずれかの選択位置に対応するレンジとなるように、シフトアクチュエータ３２を制御する。以上、本実施形態のシフトレンジの切換え制御は、シフトバイワイヤ方式によって実現されるようになっている。

「始動許否手段」としての始動制御装置４０は、インヒビタリレー４２、始動電子制御ユニット（以下、「始動ＥＣＵ」という）４４、スタータリレー４６及びスタータモータ４８を備えている。

インヒビタリレー４２は、リレーコイル４２０及び接点４２２を有する非接触式リレーである。インヒビタリレー４２は、リレーコイル４２０の励磁により接点４２２を閉成する一方、リレーコイル４２０の消磁により接点４２２を開成する。インヒビタリレー４２のリレーコイル４２０はシフトＥＣＵ３４と電気接続されており、当該回路３４によってリレーコイル４２０の励消磁が制御されるようになっている。

始動ＥＣＵ４４は、マイクロコンピュータを主体として構成された電子制御ユニットであり、バッテリ電源５と電気接続されて当該電源５から電源電圧Ｖｂの供給を受けるようになっている。始動ＥＣＵ４４はさらに、インヒビタリレー４２の接点４２２にも電気接続されており、所定の始動処理期間Ｔｓ（図２（ａ）参照）において電源電圧Ｖｂを当該接点４２２へ供給する。ここで始動処理期間Ｔｓは、イグニッションスイッチのオン指令等といった始動指令に応答して設定される期間であり、インヒビタリレー４２の接点４２２の閉成によりエンジン４をクランキングして完爆させるのに必要な長さに設定される。このように始動処理期間Ｔｓは、エンジン４の始動に伴う期間である。

スタータリレー４６は、リレーコイル４６０及び接点４６２を有する非接触式リレーである。スタータリレー４６は、リレーコイル４６０の励磁により接点４６２を閉成する一方、リレーコイル４６０の消磁により接点４６２を開成する。スタータリレー４６のリレーコイル４６０は、インヒビタリレー４２の接点４２２と電気接続されており、当該接点４２２の閉成時及び開成時にそれぞれ励磁及び消磁するようになっている。スタータリレー４６の接点４６２は、バッテリ電源５と電気接続されて当該電源５から電源電圧Ｖｂの供給を受けるようになっている。

スタータモータ４８は例えば直流直巻式のセルモータであり、スタータリレー４６の接点４６２と電気接続されている。スタータモータ４８はさらに、エンジン４のクランク軸（図示しない）に機械接続されている。スタータモータ４８は、スタータリレー４６の接点４６２の閉成時に電源電圧Ｖｂの供給をバッテリ電源５から受けて駆動されることにより、エンジン４をクランキングする。一方、スタータモータ４８は、スタータリレー４６の接点４６２の開成時には電源電圧Ｖｂの供給を受けず、停止するようになっている。

以上の始動制御装置４０では、始動処理期間ＴｓにおいてシフトＥＣＵ３４の制御によりリレーコイル４２０が励磁してインヒビタリレー４２が接点４２２の閉成状態となると、リレーコイル４６０も励磁してスタータリレー４６の接点４６２も閉成状態となる。その結果、スタータモータ４８への電源電圧Ｖｂの供給が許容されて、エンジン４の始動も許容されることになる。一方、始動処理期間ＴｓにおいてシフトＥＣＵ３４の制御によりリレーコイル４２０が消磁してインヒビタリレー４２が接点４２２の開成状態となると、リレーコイル４６０も消磁してスタータリレー４６の接点４６２も開成状態となる。その結果、スタータモータ４８への電源電圧Ｖｂの供給が禁止されて、エンジン４の始動も禁止されることになるのである。

（特徴的構成）
次に、車両用始動制御システム２の特徴的構成について説明する。図３に示すようにシフトＥＣＵ３４は、メイン制御部３４０、ラッチ部３４２、並びにスイッチング素子３４４を有している。

「制御手段」としてのメイン制御部３４０はマイクロコンピュータからなり、バッテリ電源５と電気接続されて当該電源５から電源電圧Ｖｂの供給を受けるようになっている。図４に示すようにメイン制御部３４０には、正常動作が保証される供給電圧としての正常動作電圧Ｖｎ、並びに当該電圧Ｖｎよりも低いことにより初期化がなされる供給電圧としての初期化電圧Ｖｉが、設定されている。シフト制御装置３０の要素３２，３６，２４にも図３の如く電気接続されるメイン制御部３４０は、レンジセンサ３６の検出レンジＲｄに基づきシフトレンジを切換え制御する機能に加え、電源電圧Ｖｂ及び検出レンジＲｄに応じた制御信号Ｓ１，Ｓ２を出力する機能を発揮する。

ここで具体的には、電源電圧Ｖｂが初期化電圧Ｖｉ以下となるときにメイン制御部３４０は、検出レンジＲｄに拘らず、制御信号Ｓ１，Ｓ２を出力する出力端子３４０１，３４０２をいずれもハイインピーダンス状態として、それらの信号Ｓ１，Ｓ２を初期化する。一方、電源電圧Ｖｂが初期化電圧Ｖｉを超えるときにメイン制御部３４０は、検出レンジＲｄがＰレンジ又はＮレンジの場合には、第一制御信号Ｓ１の電圧レベルを論理低レベル（以下、「Ｌレベル」という）に設定すると共に、第二制御信号Ｓ２の電圧レベルを論理高レベル（以下、「Ｈレベル」という）に設定する。また一方、電源電圧Ｖｂが初期化電圧Ｖｉを超えるときであっても、検出レンジＲｄがＤレンジ又はＲレンジである場合にメイン制御部３４０は、第一制御信号Ｓ１の電圧レベルをＨレベルに設定すると共に、第二制御信号Ｓ２の電圧レベルをＬレベルに設定する。

さらに、図４に示すように本実施形態のメイン制御部３４０には、初期化電圧Ｖｉよりも大きく且つ正常動作電圧Ｖｎよりも小さい供給電圧としての閾電圧Ｖｔｈが、設定されている。メイン制御部３４０は、電源電圧Ｖｂと閾電圧Ｖｔｈとの大小関係に応じて電圧レベルが変化するＲＡＭ書込み禁止信号等を、予測信号Ｓｐとして出力端子３４０３から出力する。具体的にメイン制御部３４０は、閾電圧Ｖｔｈ以下の電源電圧Ｖｂを検出するときには、初期化電圧Ｖｉ以下の電源電圧Ｖｂが予測される低電圧予測時期Ｔｐであるとして、Ｌレベルの予測信号Ｓｐを出力端子３４０３から出力する。また、メイン制御部３４０は、閾電圧Ｖｔｈ以下の電源電圧Ｖｂを検出しないときには、初期化電圧Ｖｉ以下の電源電圧Ｖｂが予測されない低電圧予測時期Ｔｐ外であるとして、Ｈレベルの予測信号Ｓｐを出力端子３４０３から出力する。

図５に示すように「ラッチ手段」としてのラッチ部３４２は、電圧固定回路３４２０、電圧反転回路３４２１及びＲＳフリップフロップ３４２２を組み合わせてなる。

電圧固定回路３４２０は、ＮＡＮＤゲートである第一ゲート３４２０ａを主体に構成されている。第一ゲート３４２０ａの入力側は、第一制御信号Ｓ１の出力端子３４０１及び予測信号Ｓｐの出力端子３４０３と電気接続されている。また、第一ゲート３４２０ａと出力端子３４０１との間の接続経路３４２０ｂは、プルダウン抵抗３４２０ｃを介して接地されている。これにより、出力端子３４０１がハイインピーダンス状態となるときには、初期化された第一制御信号Ｓ１としてのＬレベルの信号が第一ゲート３４２０ａへ入力されるようになっている。

こうした電気的構成の電圧固定回路３４２０は、メイン制御部３４０から入力される第一制御信号Ｓ１及び予測信号Ｓｐの電圧レベルに応じて第一ゲート３４２０ａにより否定論理積演算を行うことで、当該ゲート３４２０ａから出力するリセット信号Ｓｒの電圧レベルを高低させる。具体的には、図６（ｃ），（ｄ）に示すように、Ｌレベルの予測信号Ｓｐが入力される状態において電圧固定回路３４２０は、第一制御信号Ｓ１の電圧レベルに拘らず、リセット信号ＳｒをＨレベルに固定して出力する。一方、図６（ａ）に示すように、Ｈレベルの予測信号Ｓｐが入力される状態においてＬレベルの第一制御信号Ｓ１が入力されるときに電圧固定回路３４２０は、当該信号Ｓ１を電圧反転させたＨレベルのリセット信号Ｓｒを出力する。また一方、図６（ｂ）に示すように、Ｈレベルの予測信号Ｓｐが入力される状態であってもＨレベルの第一制御信号Ｓ１が入力されるときに電圧固定回路３４２０は、当該信号Ｓ１を電圧反転させたＬレベルのリセット信号Ｓｒを出力する。

図５に示すように電圧反転回路３４２１は、インバータ３４２１ａを主体に構成されている。インバータ３４２１ａの入力側は、第二制御信号Ｓ２の出力端子３４０２と電気接続されている。また、インバータ３４２１ａと出力端子３４０２との間の接続経路３４２１ｂは、プルダウン抵抗３４２１ｃを介して接地されている。これにより、出力端子３４０２がハイインピーダンス状態となるときには、初期化された第二制御信号Ｓ２としてのＬレベルの信号がインバータ３４２１ａへ入力されることになる。

こうした電気的構成の電圧反転回路３４２１は、メイン制御部３４０から入力される第二制御信号Ｓ２の電圧レベルをインバータ３４２１ａにより反転させることで、当該インバータ３４２１ａから出力するセット信号Ｓｓの電圧レベルを高低させる。即ち、図６（ａ），（ｃ）に示すように、Ｈレベルの第二制御信号Ｓ２が入力されるときに電圧反転回路３４２１は、電圧反転させたＬレベルのセット信号Ｓｓを出力する。一方、図６（ｂ），（ｄ）に示すように、Ｌレベルの第二制御信号Ｓ２が入力されるときに電圧反転回路３４２１は、電圧反転させたＨレベルのセット信号Ｓｓを出力する。

図５に示すようにＲＳフリップフロップ３４２２は、ＮＡＮＤゲートである一対の第二ゲート３４２２ａ，３４２２ｂをたすき掛け状に電気接続してなる。ＲＳフリップフロップ３４２２のリセット入力端子となる第二ゲート３４２２ａの入力側は、電圧固定回路３４２０の第一ゲート３４２０ａの出力側に電気接続されている。また、ＲＳフリップフロップ３４２２のセット入力端子となる第二ゲート３４２２ｂの入力側は、電圧反転回路３４２１のインバータ３４２１ａの出力側に電気接続されている。さらに、ＲＳフリップフロップ３４２２の出力端子となる第二ゲート３４２２ａの出力側は、スイッチング素子３４４に電気接続されている。

こうした電気的構成のＲＳフリップフロップ３４２２は、電圧固定回路３４２０及び電圧反転回路３４２１から入力されるリセット信号Ｓｒ及びセット信号Ｓｓの電圧レベルに応じて各第二ゲート３４２２ａ，３４２２ｂにより否定論理積演算を行うことで、出力する始動許否信号Ｓｏの電圧レベルを高低させる。具体的には、図６（ａ），（ｃ）に示すように、Ｈレベルのリセット信号Ｓｒ及びＬレベルのセット信号Ｓｓが入力されるときにＲＳフリップフロップ３４２２は、始動許否信号Ｓｏを直前の電圧レベルに拘らずＬレベルにラッチして出力する。一方、図６（ｂ）に示すように、Ｌレベルのリセット信号Ｓｒ及びＨレベルのセット信号Ｓｓが入力されるときにＲＳフリップフロップ３４２２は、始動許否信号Ｓｏを直前の電圧レベルに拘らずＨレベルにラッチして出力する。また一方、図６（ｄ）に示すように、Ｈレベルのリセット信号Ｓｒ及びＨレベルのセット信号Ｓｓが入力されるときにＲＳフリップフロップ３４２２は、始動許否信号Ｓｏを直前の電圧レベルにラッチして出力する。

図３に示すようにスイッチング素子３４４は、本実施形態ではＰＮＰ構造のバイポーラトランジスタであり、そのベースに電気接続されるラッチ部３４２のＲＳフリップフロップ３４２２（図５参照）から始動許否信Ｓｏが入力されるようになっている。スイッチング素子３４４のエミッタはバッテリ電源５と電気接続されており、当該電源５から電源電圧Ｖｂの供給を受けるようになっている。スイッチング素子３４４のコレクタは、インヒビタリレー４２において一端４２０ａが接地されるリレーコイル４２０の反対側端（以下、「反接地端」という）４２０ｂと電気接続されており、その接続経路３４４ａが素子３４４及びコイル４２０間にて接地されている。

こうした電気接続形態のスイッチング素子３４４は、ラッチ部３４２から入力される始動許否信号Ｓｏの電圧レベルに応じてオンオフすることで、リレーコイル４２０の励消磁を制御する。具体的にスイッチング素子３４４は、Ｌレベルの始動許否信号Ｓｏの入力によりオンすることで、リレーコイル４２０の反接地端４２０ｂへ電源電圧Ｖｂを供給して、当該コイル４２０を励磁させる。一方、Ｈレベルの始動許否信号Ｓｏの入力によりスイッチング素子３４４はオフすることで、リレーコイル４２０の反接地端４２０ｂをオープン状態にして、当該コイル４２０を消磁させる。

（特徴的作動）
次に、車両用始動制御システム２の特徴的作動について説明する。エンジン４の始動指令が与えられると（図２のｔ０）、図２（ａ）の如く正常動作電圧Ｖｎ以上の電源電圧Ｖｂの供給がバッテリ電源５により開始される。すると、まず、始動処理期間Ｔｓの開始に先立って、メイン制御部３４０の初期化処理が実施される。そして、初期化処理が完了すると（図２のｔ１）、所定時間を経て始動処理期間Ｔｓが開始されることになる（図２のｔ２）。

このとき、レンジセンサ３６の検出レンジＲｄがＰレンジ又はＮレンジである場合には、図２（ｃ），（ｄ）に示すＬレベルの第一制御信号Ｓ１及びＨレベルの第二制御信号Ｓ２がそれぞれ、メイン制御部３４０から電圧固定回路３４２０及び電圧反転回路３４２１へ入力される。またこのときには、図２（ａ）の如く電源電圧Ｖｂが閾電圧Ｖｔｈよりも大きな正常動作電圧Ｖｎ以上となっていることにより、図２（ｂ）に示すＨレベルの予測信号Ｓｐがメイン制御部３４０から電圧固定回路３４２０へ入力される。このような信号入力により図４（ａ）に従うことになるラッチ部３４２では、図２（ｅ），（ｆ）に示すＨレベルのリセット信号Ｓｒ及びＬレベルのセット信号Ｓｓがそれぞれ、電圧固定回路３４２０及び電圧反転回路３４２１からＲＳフリップフロップ３４２２へ入力される。その結果、図２（ｇ）の如くＬレベルにラッチされた始動許否信号Ｓｏがラッチ部３４２からスイッチング素子３４４へ入力されるので、当該素子３４４のオンによりリレーコイル４２０が図２（ｈ）の如く励磁して、インヒビタリレー４２の接点４２２及びスタータリレー４６の接点４６２が順次閉成する。これにより、電源電圧Ｖｂがスタータモータ４８へと供給されて、エンジン４のクランキングが開始されることになる。

こうしてクランキングの開始された始動処理期間Ｔｓにおいては、当該クランキングに起因して図２（ａ）の如く電源電圧Ｖｂの低下を招く事態が、考えられる。この場合、電源電圧Ｖｂが閾電圧Ｖｔｈ以下に低下すると（図２のｔ３〜ｔ６）、低電圧予測時期Ｔｐが設定されて、メイン制御部３４０から電圧固定回路３４２０へ入力される予測信号Ｓｐの電圧レベルが、図２（ｂ）の如くＨレベルからＬレベルへと切換わる。

その結果、電源電圧Ｖｂが初期化電圧Ｖｉよりも大きい範囲で閾電圧Ｖｔｈ以下となった場合（図２のｔ３〜ｔ４，ｔ５〜ｔ６）には、電源電圧Ｖｂの低下前と同様、図２（ｃ），（ｄ）に示すＬレベルの第一制御信号Ｓ１及びＨレベルの第二制御信号Ｓ２が電圧固定回路３４２０及び電圧反転回路３４２１へ入力される。これにより、図４（ｃ）に従うことになるラッチ部３４２では、図２（ｅ），（ｆ）に示すＨレベルのリセット信号Ｓｒ及びＬレベルのセット信号ＳｓがＲＳフリップフロップ３４２２へ入力されることになるので、始動許否信号ＳｏはＬレベルにラッチされる。

また、電源電圧Ｖｂが閾電圧Ｖｔｈよりも小さな初期化電圧Ｖｉ以下まで低下した場合（図２のｔ４〜ｔ５）には、回路３４２０，３４２１へ入力される制御信号Ｓ１，Ｓ２が共に、初期化によって図２（ｃ），（ｄ）の如きＬレベルとなる。これにより、図４（ｄ）に従うことになるラッチ部３４２では、図２（ｅ），（ｆ）に示すＨレベルの信号Ｓｒ，ＳｓがＲＳフリップフロップ３４２２へ入力されることになるので、始動許否信号Ｓｏは、電源電圧Ｖｂが初期化電圧Ｖｉに達する直前のＬレベルにラッチされる。

このような低電圧予測時期Ｔｐにおいて、電圧固定回路３４２０はいずれの場合もＬレベルの予測信号Ｓｐの入力を受けてリセット信号ＳｒをＨレベルに固定するので、始動許否信号ＳｏのＬレベルへのラッチ状態を強制的に継続させることができる。故に、低電圧予測時期Ｔｐにおいては、Ｌレベルに強制ラッチされた始動許否信号Ｓｏがスイッチング素子３４４へ入力されることで、図２（ｈ）の如くリレーコイル４２０が励磁状態に保たれることになる。したがって、スタータモータ４８への電源電圧Ｖｂの供給を継続させて、エンジン４の始動性を確保することができるのである。

さらに始動処理期間Ｔｓ中は、電源電圧Ｖｂの回復により低電圧予測時期Ｔｐが一旦終了した（図２のｔ６）後、電源電圧Ｖｂの再低下によって低電圧予測時期Ｔｐが繰返されたとしても（図２のｔ７〜ｔ８，ｔ９〜ｔ１０，ｔ１１〜ｔ１２）、その繰返し毎にリセット信号ＳｒがＨレベルに固定されることになる。したがって、電源電圧Ｖｂの低下及び回復の繰返しにも拘らず、始動許否信号ＳｏをＬレベルに強制ラッチして、エンジン始動性を確実に且つ安定的に確保することができるのである。

以上に対し、始動処理期間Ｔｓの開始時にレンジセンサ３６の検出レンジＲｄがＤレンジ又はＲレンジである場合には、Ｈレベルの第一制御信号Ｓ１及びＬレベルの第二制御信号Ｓ２がそれぞれ、メイン制御部３４０から電圧固定回路３４２０及び電圧反転回路３４２１へ入力される。またこのときには、電源電圧Ｖｂが閾電圧Ｖｔｈよりも大きな正常動作電圧Ｖｎ以上となっていることにより、Ｈレベルの予測信号Ｓｐがメイン制御部３４０から電圧固定回路３４２０へ入力される。このような信号入力により図４（ｂ）に従うことになるラッチ部３４２では、Ｌレベルのリセット信号Ｓｒ及びＨレベルのセット信号Ｓｓがそれぞれ、電圧固定回路３４２０及び電圧反転回路３４２１からＲＳフリップフロップ３４２２へ入力される。その結果、Ｈレベルにラッチされた始動許否信号Ｓｏがラッチ部３４２からスイッチング素子３４４へ入力されるので、当該素子３４４のオフによりリレーコイル４２０が消磁されて、インヒビタリレー４２の接点４２２及びスタータリレー４６の接点４６２が開成状態に留められる。これにより、始動処理期間Ｔｓ中はスタータモータ４８への電源電圧Ｖｂの供給、ひいてはエンジン４の始動が禁止されることになるので、当該期間Ｔｓの終了後における車両の急発進を未然に防止して、安全性を高めることができるのである。

ここまで説明したように第一実施形態によれば、エンジン４の始動性と共に車両の安全性を確保する車両用始動制御システム２を、提供することができる。

（第二実施形態）
図７に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態では、「制御手段」としてのメイン制御部５４０から、「ラッチ手段」としてのラッチ部５４２の電圧固定回路５４２０へ予測信号Ｓｐが出力される代わりに、始動ＥＣＵ５４から電圧固定回路５４２０へスタータ駆動信号Ｓｄが出力されるようになっている。ここでスタータ駆動信号Ｓｄは、始動処理期間Ｔｓにおいて始動ＥＣＵ５４が当該期間Ｔｓの全域を低電圧予測時期Ｔｐ（図８参照）に設定するのに伴い、電圧レベルがＨレベルとされる信号である。尚、スタータ駆動信号Ｓｄは、始動処理期間Ｔｓの開始前においては、電圧レベルがＬレベル（図８参照）に設定されるようになっている。

こうしたスタータ駆動信号Ｓｄを受ける第二実施形態の電圧固定回路５４２０は、第一ゲート３４２０ａの入力側と始動ＥＣＵ５４の出力端子５４ａとの間にインバータ５４２０ｄを電気接続してなる。電圧固定回路５４２０は、始動ＥＣＵ５４の出力端子５４ａから入力されるＨレベルのスタータ駆動信号Ｓｄをインバータ５４２０ｄにより反転させて、Ｌレベルの予測信号Ｓｐとして第一ゲート３４２０ａへ入力することで、第一制御信号Ｓ１の電圧レベルに拘らずリセット信号ＳｒをＨレベルに固定する。

このような特徴の第二実施形態において、検出レンジＲｄがＰレンジ又はＮレンジである場合に始動処理期間Ｔｓが開始される（図８のｔ２）と、低電圧予測時期Ｔｐの設定により、図８（ｂ）の如きＨレベルのスタータ駆動信号Ｓｄがインバータ５４２０ｄへ入力される。その結果、ラッチ部５４２では、図８（ｃ）の如くＬレベルの予測信号Ｓｐが第一ゲート３４２０ａへ入力されることになる。またこのときには、図８（ａ）の如く初期化電圧Ｖｉよりも大きな正常動作電圧Ｖｎ以上の電源電圧Ｖｂが供給されていることにより、図８（ｄ），（ｅ）に示すＬレベルの第一制御信号Ｓ１及びＨレベルの第二制御信号Ｓ２が電圧固定回路５４２０及び電圧反転回路３４２１へ入力される。このような信号入力によりラッチ部５４２では、図８（ｆ），（ｇ）に示すＨレベルのリセット信号Ｓｒ及びＬレベルのセット信号ＳｓがＲＳフリップフロップ３４２２へ入力される。ここで、リセット信号Ｓｒは第一ゲート３４２０ａによってＨレベルへの固定状態にあることから、ラッチ部５４２からスイッチング素子３４４へ入力される始動許否信号Ｓｏは、図８（ｈ）の如くＬレベルへのラッチ状態に強制される。以上によれば、スイッチング素子３４４のオンによりリレーコイル４２０が図８（ｉ）の如く励磁して、電源電圧Ｖｂがスタータモータ４８へと供給されるので、エンジン４のクランキングが開始されることとなる。

こうしてクランキングの開始された始動処理期間Ｔｓにおいて、電源電圧Ｖｂが初期化電圧Ｖｉ以下まで低下した場合（図８のｔ３〜ｔ４，ｔ５〜ｔ６，ｔ７〜ｔ８、ｔ９〜ｔ１０）、初期化によって回路５４２０，３４２１へ入力の制御信号Ｓ１，Ｓ２が、図８（ｄ），（ｅ）の如きＬレベルとなる。このとき第一ゲート３４２０ａは、図８（ｂ），（ｃ）の如くＨレベルのスタータ駆動信号Ｓｄを電圧反転させたＬレベルの予測信号Ｓｐの入力状態となっている。これにより、図８（ｆ），（ｇ）に示すＨレベルの信号Ｓｒ，ＳｓがＲＳフリップフロップ３４２２へ入力されるので、図８（ｈ）の如く始動許否信号Ｓｏは、電源電圧Ｖｂが初期化電圧Ｖｉに達する直前のＬレベルにラッチされる。ここでも、リセット信号ＳｒはＨレベルへの固定状態にあることから、始動許否信号ＳｏはＬレベルへのラッチ状態に強制されることになる。

したがって、低電圧予測時期Ｔｐとされる始動処理期間Ｔｓの全域においては、Ｌレベルにラッチされた始動許否信号Ｓｏをスイッチング素子３４４がラッチ部３４２から受けることにより、図８（ｉ）の如くリレーコイル４２０が励磁状態に保たれる。故に、始動処理期間Ｔｓ中に電源電圧Ｖｂの低下及び回復が繰返されたとしても、スタータモータ４８への電源電圧Ｖｂの供給を継続させて、エンジン始動性の確保効果を安定的に発揮させることができるのである。

以上に対し、検出レンジＲｄがＤレンジ又はＲレンジである場合の始動処理期間Ｔｓにおいては、正常動作電圧Ｖｎ以上の電源電圧Ｖｂが供給されていることにより、Ｈレベルの第一制御信号Ｓ１及びＬレベルの第二制御信号Ｓ２が電圧固定回路５４２０及び電圧反転回路３４２１へ入力される。このとき、低電圧予測時期Ｔｐの設定により、Ｈレベルのスタータ駆動信号Ｓｄを反転させたＬレベルの予測信号Ｓｐが第一ゲート３４２０ａへの入力状態となっているので、Ｈレベルの信号Ｓｒ，ＳｓがＲＳフリップフロップ３４２２へと入力される。その結果、始動処理期間Ｔａの開始直前のＨレベルにラッチされた始動許否信号Ｓｏが、ラッチ部５４２からスイッチング素子３４４へ入力されることになるので、当該素子３４４のオフによりリレーコイル４２０が消磁される。これにより、始動処理期間Ｔｓ中はスタータモータ４８への電源電圧Ｖｂの供給、ひいてはエンジン４の始動が禁止されることになるので、当該期間Ｔｓの終了後における車両の急発進を未然に防止して、安全性を高めることができるのである。尚、上述したように第二実施形態では、始動処理期間Ｔａの開始直前の始動許否信号Ｓｏは、第一実施形態のＤレンジ又はＲレンジの場合にに準じて、Ｈレベルにラッチされるようになっている。

ここまで説明したように第二実施形態によっても、エンジン４の始動性と共に車両の安全性を確保する車両用始動制御システム２を、提供することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することが可能である。

例えば図９に示すように、「始動許否手段」としての始動制御装置６０にインヒビタリレー４２を設けず、始動ＥＣＵ６４にスイッチング素子３４４及びスタータリレー４６のリレーコイル４６０を直接に電気接続することにより、スイッチング素子３４４のオンオフに応じてリレーコイル４６０の励消磁を始動ＥＣＵ６４で制御するようにしてもよい。

本発明の第一実施形態による車両用始動制御システムの基本的構成を示すブロック図である。 図１の車両用始動制御システムの作動を説明するための特性図である。 図１の車両用始動制御システムの詳細構成を示すブロック図である。 図３のメイン制御部の作動を説明するための特性図である。 図３のラッチ部の特徴的構成を示すブロック図である。 図５のラッチ部の特徴的作動を説明するための特性図である。 本発明の第二実施形態による車両用始動制御システムのラッチ部の特徴的構成を示すブロック図である。 図７のラッチ部を備えた車両用始動制御システムの作動を説明するための特性図である。 本発明の第一実施形態による車両用始動制御システムの変形例を示すブロック図である。

符号の説明

２ 車両用始動制御システム、３ 自動変速機、４ エンジン、５ バッテリ電源、１０ 自動変速機制御装置、２０ レンジセレクタ、３０ シフト制御装置、３２ シフトアクチュエータ、３４ シフトＥＣＵ、３４０ メイン制御部（制御手段）、３４０１，３４０２，３４０３ 出力端子、３４２ ラッチ部（ラッチ手段）、３４２０ 電圧固定回路、３４２０ａ 第一ゲート、３４２０ｂ 接続経路、３４２０ｃ プルダウン抵抗、３４２１ 電圧反転回路、３４２１ａ インバータ、３４２１ｂ 接続経路、３４２１ｃ プルダウン抵抗、３４２２ ＲＳフリップフロップ、３４２２ａ，３４２２ｂ 第二ゲート、３４４ スイッチング素子、３４４ａ 接続経路、３６ レンジセンサ、４０ 始動制御装置（始動許否手段）、４２ インヒビタリレー、４２０ リレーコイル、４２２ 接点、４４ 始動ＥＣＵ、４６ スタータリレー、４６０ リレーコイル、４６２ 接点、４８ スタータモータ、５４ 始動ＥＣＵ、５４ａ 出力端子、５４０ メイン制御部（制御手段）、５４２ ラッチ部（ラッチ手段）、５４２０ 電圧固定回路、５４２０ｄ インバータ、６０ 始動制御装置（始動許否手段）、６４ 始動ＥＣＵ、Ｒｄ 検出レンジ、Ｓｐ 予測信号、Ｓ１ 第一制御信号、Ｓ２ 第二制御信号、Ｓｒ リセット信号、Ｓｓ セット信号、Ｓｏ 始動許否信号、Ｓｄ スタータ駆動信号、Ｔｓ 始動処理期間、Ｔｐ 低電圧予測時期、Ｖｂ 電源電圧、Ｖｎ 正常動作電圧、Ｖｉ 初期化電圧、Ｖｔｈ 閾電圧

Claims (6)

1. 車両の自動変速機のシフトレンジを検出するレンジセンサと、
   供給される電源電圧が初期化電圧以下となるときに、出力する制御信号を初期化し、前記電源電圧が前記初期化電圧を超えるときに、前記レンジセンサによる検出レンジに応じて前記制御信号の電圧レベルを高低させる制御手段と、
   前記車両のエンジンをクランキングして始動するスタータモータへの前記電源電圧の供給を許否するための始動許否信号を出力し、当該始動許否信号の電圧レベルを前記制御信号に応じてラッチするラッチ手段と、
   前記エンジンの始動に伴う始動処理期間において、前記スタータモータへの前記電源電圧の供給を前記始動許否信号に応じて許否する始動許否手段と、
   を備え、
   前記ラッチ手段は、
   前記制御信号から生成されるリセット信号及びセット信号を入力とすることにより、前記始動許否信号の電圧レベルをラッチするリセットセットフリップフロップと、
   前記始動処理期間において前記初期化電圧以下の前記電源電圧が予測される場合に、前記リセット信号の電圧レベルを固定することにより前記始動許否信号の電圧レベルを前記リセットセットフリップフロップに強制的にラッチさせる電圧固定回路と、
   を有することを特徴とする車両用始動制御システム。
2. 前記初期化電圧以下の前記電源電圧が予測される場合とは、前記電源電圧が前記初期化電圧よりも大きな閾電圧以下となる場合であることを特徴とする請求項１に記載の車両用始動制御システム。
3. 前記初期化電圧以下の前記電源電圧が予測される場合とは、前記始動処理期間の全域であることを特徴とする請求項１に記載の車両用始動制御システム。
4. 前記制御手段は、前記電源電圧が前記初期化電圧を超えるときに、前記制御信号としての第一制御信号及び第二制御信号の電圧レベルを、前記検出レンジに応じて互いに逆に高低させ、前記電源電圧が初期化電圧以下となるときに、それら第一制御信号及び第二制御信号を初期化し、
   前記リセットセットフリップフロップは、前記第一制御信号から生成されて、前記初期化電圧以下の前記電源電圧が予測される場合には前記電圧固定回路により電圧レベルが固定される前記リセット信号と、前記第二制御信号から生成される前記セット信号とを入力として、前記始動許否信号の電圧レベルをラッチすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用始動制御システム。
5. 前記電圧固定回路は、前記初期化電圧以下の前記電源電圧が予測される場合において電圧レベルが低レベルとなる予測信号と、前記第一制御信号とを入力として、電圧レベルに関する否定論理積演算により前記リセット信号を生成する第一ゲートを有し、
   前記リセットセットフリップフロップは、前記電圧固定回路により生成された前記リセット信号と、前記第二制御信号の電圧レベルの反転により生成される前記セット信号とが入力される一対の第二ゲートをたすき掛けしてなり、それら各第二ゲートの電圧レベルに関する否定論理積演算により前記始動許否信号を生成することを特徴とする請求項４に記載の車両用始動制御システム。
6. 前記第一ゲートは、前記初期化電圧以下の前記電源電圧が予測されない場合において電圧レベルが高レベルとなる前記予測信号と、前記第一制御信号とを入力として、電圧レベルに関する否定論理積演算により前記リセット信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の車両用始動制御システム。

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