JP2013053633A - Engine starting device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine starting device capable of starting an engine without causing malfunction of various electric equipment.SOLUTION: In this engine starting device in which a control module 100 including a semiconductor switch is integrated with a starter motor so as to be arranged, a first terminal 101 of the control module is connected to a terminal B connected to a battery by a bus bar so that a battery voltage VB is input from the first terminal of the control module via the terminal B connected to the battery, and the terminal M to which a second terminal 102 of the control module is connected is connected to the starter motor by another bus bar.

Description

本発明は、車両のエンジン始動装置に関する。   The present invention relates to a vehicle engine starting device.

エンジン始動装置は、車両に搭載されたバッテリから供給される電力によってスタータモータを駆動し、スタータモータの回転を伝達装置からエンジンに伝達することにより、エンジンを始動する。ここで、スタータモータに流す電流値は、エンジンの始動時間に直接影響するので、所定時間内のエンジン始動のためには、数百アンペアが必要となる。   The engine starter drives the starter motor with electric power supplied from a battery mounted on the vehicle, and transmits the rotation of the starter motor from the transmission device to the engine, thereby starting the engine. Here, since the value of the current passed through the starter motor directly affects the engine start time, several hundred amperes are required to start the engine within a predetermined time.

スタータモータの始動時は、回転による逆起電力の発生がないため、バッテリから突入電流がスタータモータに流れ、バッテリの消費電力が急峻に増え、一時的にバッテリの出力電圧が低下する。そのため、エンジン始動時に電子回路で構成される制御装置の動作が不安定になったり、制御装置に用いられるマイクロコンピュータがリセットされてしまうことがある。   At the start of the starter motor, since no counter electromotive force is generated due to rotation, an inrush current flows from the battery to the starter motor, the power consumption of the battery increases sharply, and the output voltage of the battery temporarily decreases. Therefore, when the engine is started, the operation of the control device constituted by the electronic circuit may become unstable, or the microcomputer used for the control device may be reset.

そこで、スタータモータの始動方法として、車両に搭載され、スタータモータを制御するコントローラにより、スタータモータ駆動時のバッテリ出力電圧の低下を抑制するシステムが提案されている(特許文献1参照)。   Thus, as a starter motor starting method, a system is proposed that suppresses a decrease in battery output voltage when the starter motor is driven by a controller that is mounted on a vehicle and controls the starter motor (see Patent Document 1).

特許文献1では、スタータモータの駆動はエンジン発電システムのコントローラで制御されており、スタータモータとコントローラとはハーネスにより結線されている。そして、スタータモータとグランド間に直列に接続される半導体スイッチにより起動直後のデューティ値から時間経過に従ってデューティ値が大きくなるように、スタータモータの消費電力をPWM(Pulse Width Modulation)制御して突入電流を制限し、バッテリ電圧の低下を抑制する。   In Patent Document 1, the drive of the starter motor is controlled by a controller of the engine power generation system, and the starter motor and the controller are connected by a harness. The starter motor power consumption is controlled by PWM (Pulse Width Modulation) so that the duty value increases as time elapses from the duty value immediately after startup by a semiconductor switch connected in series between the starter motor and ground. Limiting the battery voltage drop.

特開2002−031021号公報JP 2002-031021 A

特許文献1によれば、スタータモータの制御は、コントローラに内蔵され、エンジン温度やエンジン回転角に基づいてイグナイタの点火タイミングなどを演算するCPUにより半導体スイッチ45a(FET)を制御している。そのため、動作保証温度がFETよりも低いCPUの動作温度を満足させるために、電圧低下抑制手段を含むエンジン発電システムのコントローラ4が、スタータモータ8から離れた位置に配置されるため、コントローラ4とスタータモータ8は数百アンペアの通電を満足できるハーネスにより接続されることになる。   According to Patent Document 1, the starter motor is controlled in a controller, and the semiconductor switch 45a (FET) is controlled by a CPU that calculates the ignition timing of the igniter based on the engine temperature and the engine rotation angle. Therefore, since the controller 4 of the engine power generation system including the voltage drop suppression means is disposed at a position away from the starter motor 8 in order to satisfy the operating temperature of the CPU whose operation guarantee temperature is lower than that of the FET, The starter motor 8 is connected by a harness that can satisfy energization of several hundred amperes.

即ち、当該コントローラからのハーネスは、コントローラ自体や、途中からはエンジン制御装置やその他の電装品の入出力信号と束ねられた状態となり、スタータモータのハーネスから電磁誘導によるノイズの影響を受けることになる。そして、発電機やイグナイタの制御回路,エンジン制御装置やその他の電装品の誤動作を誘発する、という課題がある。   In other words, the harness from the controller is bundled with the controller itself and the input / output signals of the engine controller and other electrical components in the middle, and is affected by noise from the electromagnetic induction from the starter motor harness. Become. And there is a problem of inducing malfunction of the control circuit of the generator and the igniter, the engine control device and other electrical components.

このような問題点を解決するために、同軸ケーブルなどの低インダクタンス配線を用いることが挙げられるが、低インダクタンス配線を考慮したエンジンレイアウトが必要となり、従来のエンジンへのアイドリングストップ機能を付加することが容易にできないという課題がある。   In order to solve such problems, it is possible to use low-inductance wiring such as coaxial cables. However, an engine layout that takes low-inductance wiring into consideration is required, and an idling stop function for a conventional engine must be added. There is a problem that cannot be easily done.

そこで、本発明の目的は、種々の電装品の誤動作を誘発することなくエンジンを始動できるエンジン始動装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an engine starter that can start an engine without causing malfunction of various electrical components.

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。   In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、スタータモータに半導体スイッチを含む制御モジュールを一体化して配置したものにおいて、バッテリと接続される端子Bを介して前記制御モジュールの第1の端子からバッテリ電圧が入力されるように、前記制御モジュールの第1の端子と前記バッテリと接続される端子Bとがバスバーにより接続され、前記制御モジュールの第2の端子が接続される端子Mと前記スタータモータとが別のバスバーで接続されているようにエンジン始動装置を構成することを特徴とする。   The present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems. For example, in a case where a control module including a semiconductor switch is integrated with a starter motor, a terminal B connected to a battery is used. The first terminal of the control module and the terminal B connected to the battery are connected by a bus bar so that the battery voltage is input from the first terminal of the control module, and the second terminal of the control module The engine starter is configured such that the terminal M to which the is connected is connected to the starter motor by a separate bus bar.

本発明によれば、種々の電装品の誤動作を誘発することなくエンジンを始動できるエンジン始動装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the engine starting apparatus which can start an engine can be provided, without inducing malfunction of various electrical components.

エンジン始動装置の回路図。The circuit diagram of an engine starting device. エンジン始動装置の構造図。FIG. 3 is a structural diagram of an engine starter. エンジン始動装置の動作図。The operation | movement figure of an engine starting apparatus. エンジン始動装置の動作図。The operation | movement figure of an engine starting apparatus. エンジン始動装置の回路図。The circuit diagram of an engine starting device. エンジン始動装置の回路図。The circuit diagram of an engine starting device. エンジン始動装置の回路図。The circuit diagram of an engine starting device. エンジン始動装置の動作図。The operation | movement figure of an engine starting apparatus. エンジン始動装置の回路図。The circuit diagram of an engine starting device. エンジン始動装置の構造図。FIG. 3 is a structural diagram of an engine starter. エンジン始動装置の動作図。The operation | movement figure of an engine starting apparatus. エンジン始動装置の全体図。1 is an overall view of an engine starter.

以下、実施例を、図面を参照して説明する。
[実施例1]
Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
[Example 1]

図1はエンジン始動装置10の回路図、図2はエンジン始動装置10の構造図、図3は図1の動作図である。   1 is a circuit diagram of the engine starting device 10, FIG. 2 is a structural diagram of the engine starting device 10, and FIG. 3 is an operation diagram of FIG.

図1のエンジン始動装置10は、コイル11の作動により、吸引力によってシフト機構12を可動してピニオン13を矢印方向に移動して、エンジンと連結したリングギア20と噛合わせる。そして、噛合いの途中、あるいは噛合い状態になった後、スタータモータ14を作動させ、スタータモータ14の回転を、ピニオン13を介してリングギア20に伝達し、エンジン1のクランクシャフトを回転させて燃料や点火の制御をすることによりエンジンを始動する。   The engine starter 10 of FIG. 1 moves the shift mechanism 12 by the suction force by the operation of the coil 11 and moves the pinion 13 in the direction of the arrow to mesh with the ring gear 20 connected to the engine. Then, during or after meshing, the starter motor 14 is operated, and the rotation of the starter motor 14 is transmitted to the ring gear 20 via the pinion 13 to rotate the crankshaft of the engine 1. The engine is started by controlling the fuel and ignition.

スタータモータ14は、スタータ制御部(以下、STM)100に制御され、端子101,102,103,104が入出力端子である。コイル11は、端子15が入力端子である。   The starter motor 14 is controlled by a starter controller (hereinafter referred to as STM) 100, and terminals 101, 102, 103, and 104 are input / output terminals. The coil 11 has a terminal 15 as an input terminal.

車両に搭載されるバッテリ50には、イグニッションスイッチ(以下、IGSW)60を介して、制御装置(エンジンコントロールユニット:以下、ECU)70が接続されている。   A control device (engine control unit: hereinafter referred to as ECU) 70 is connected to a battery 50 mounted on the vehicle via an ignition switch (hereinafter referred to as IGSW) 60.

ECU70はエンジンの始動停止判定や点火制御や燃料噴射制御などを実行し、入力信号は、エンジン回転信号や空気流量信号等、出力信号は、STM100の端子104を介した、スタート信号(以下、ST)、スタータモータ14駆動用PWM信号(以下、Mo−PWM)の他、リレー80を介したMg−Ry、図示しないインジェクタ噴射信号や点火信号等である。ECU70内部は、図示しないマイコン,入出力インタフェース回路、これらの電源となる定電圧発生回路等で構成されている。   The ECU 70 performs engine start / stop determination, ignition control, fuel injection control, and the like. The input signal is an engine rotation signal, an air flow rate signal, and the like, and the output signal is a start signal (hereinafter referred to as ST) via the terminal 104 of the STM 100. ), A PWM signal for driving the starter motor 14 (hereinafter referred to as Mo-PWM), Mg-Ry via a relay 80, an injector injection signal, an ignition signal (not shown), and the like. The ECU 70 includes a microcomputer, an input / output interface circuit, a constant voltage generation circuit serving as a power source for these, and the like.

更にバッテリ50には、コイル11の電流をオン,オフするリレー80の出力が端子15に接続され、Mg−Ryでオン,オフ制御される。   Further, the output of the relay 80 for turning on / off the current of the coil 11 is connected to the terminal 15 and is controlled to be turned on / off by Mg-Ry.

STM100は、スタータモータ14の制御モジュールであり、端子101からバッテリ電圧VBが入力され、インタフェース回路110には、ECU70からSTやMo−PWMが入力され、図示しないチャージポンプによりMo−PWMが昇圧されて、スタータモータ14の電流通電用半導体スイッチ120(以下、FET1)のゲート端子Gの信号が出力される。   The STM 100 is a control module for the starter motor 14. The battery voltage VB is input from the terminal 101, ST and Mo-PWM are input from the ECU 70 to the interface circuit 110, and the Mo-PWM is boosted by a charge pump (not shown). Thus, a signal at the gate terminal G of the current conducting semiconductor switch 120 (hereinafter referred to as FET1) of the starter motor 14 is output.

FET1のドレイン端子Dは、端子101からバッテリ50,端子Sは、電流を還流するフリーホイールダイオード130のカソードが接続され、端子102からスタータモータ14に接続されている。   The drain terminal D of the FET 1 is connected to the battery 50 from the terminal 101, and the cathode of the freewheel diode 130 that circulates the current is connected to the terminal S, and is connected to the starter motor 14 from the terminal 102.

フリーホイールダイオード130のアノードは、端子103を介してスタータモータ14のグランドに接続されている。   The anode of the freewheel diode 130 is connected to the ground of the starter motor 14 via the terminal 103.

図2は、図1のエンジン始動装置10の構造図であり、コイル11とスタータモータ14とSTM100が一体化された構造で、エンジン1のリングギア20とピニオン13の噛合いが可能な位置に配置されている。   FIG. 2 is a structural diagram of the engine starter 10 of FIG. 1, in which the coil 11, the starter motor 14, and the STM 100 are integrated, and the ring gear 20 of the engine 1 and the pinion 13 can be engaged with each other. Has been placed.

図2において、シフト機構12とピニオン13は、内部構造が解るように図面上では開放部16で示している。   In FIG. 2, the shift mechanism 12 and the pinion 13 are shown as an open portion 16 in the drawing so that the internal structure can be understood.

即ち、開放部16は、コイル11の筐体部とスタータモータ14の筐体部が空隙で連通し、そこにシフト機構12が配置されて、コイル11とスタータモータ14が一体化されている。   That is, in the opening portion 16, the casing portion of the coil 11 and the casing portion of the starter motor 14 communicate with each other through a gap, and the shift mechanism 12 is disposed there, so that the coil 11 and the starter motor 14 are integrated.

STM100は、内部に図1で示した部品や配線基板を有した筐体であり、コイル11とスタータモータ14が一体化された筐体に、一体化されている。   The STM 100 is a housing having the components and wiring board shown in FIG. 1 inside, and is integrated into a housing in which the coil 11 and the starter motor 14 are integrated.

箱型筐体には、外部配線用の端子として、バッテリ50の端子101,スタータモータ14の端子102,ECU70との端子103を有し、それぞれの端子が図1に示す配線に従って接続される。   The box-type housing has terminals 101 for the battery 50, terminals 102 for the starter motor 14, and terminals 103 for the ECU 70 as terminals for external wiring, and these terminals are connected according to the wiring shown in FIG.

一方、コイル11とスタータモータ14の一体化構造には、端子B,M,Sを有しており、配線は太線で示すように、バッテリ50からハーネスで端子Bに接続され、端子BからSTM100の端子101にバスバーで接続され、スタータモータ14から引き出されたハーネスが端子Mに接続され、端子MからSTM100の端子102にバスバーで接続され、リレー80の出力からハーネスで端子Sに接続され、端子Sからコイル11の内部で端子15に接続されている。   On the other hand, the integrated structure of the coil 11 and the starter motor 14 has terminals B, M, and S, and the wiring is connected from the battery 50 to the terminal B with a harness as shown by the thick line, and from the terminal B to the STM 100. The harness connected to the terminal 101 of the terminal is connected to the terminal M from the starter motor 14 and connected to the terminal M from the terminal M to the terminal 102 of the STM 100, connected to the terminal S by the harness from the output of the relay 80, The terminal S is connected to the terminal 15 inside the coil 11.

即ち、STM100が収められた筐体(第2の筐体)は、コイル11とスタータモータ14が一体化された筐体(第1の筐体)に覆いかぶさるように配置され、第1の筐体と第2の筐体は、バスバーを介して接続されている。第1の筐体は、スタータモータとSTM100を接続するための端子Mと、バッテリとSTM100を接続するための端子Bを備える。バスバーは、第2の筐体と垂直に接続され、第1及び第2の端子は第1の筐体から突き出すように配置され、バスバーは、端子M及び端子Bを挟み込むように接続される。   In other words, the housing (second housing) in which the STM 100 is housed is arranged so as to cover the housing (first housing) in which the coil 11 and the starter motor 14 are integrated, and the first housing. The body and the second housing are connected via a bus bar. The first housing includes a terminal M for connecting the starter motor and the STM 100, and a terminal B for connecting the battery and the STM 100. The bus bar is vertically connected to the second housing, the first and second terminals are arranged so as to protrude from the first housing, and the bus bar is connected so as to sandwich the terminal M and the terminal B.

図12は、エンジン始動装置の全体図を示す。図12に示すように、コイル11とスタータモータ14が収められる第1の筐体に、STM100が収められる第2の筐体が一体化されている。   FIG. 12 shows an overall view of the engine starting device. As shown in FIG. 12, a second housing in which the STM 100 is housed is integrated with a first housing in which the coil 11 and the starter motor 14 are housed.

図1と図2の構成において、エンジン始動時の動作を図3により説明するが、ここでは、運転者がIGSW60を操作した場合を例にしている。   In the configuration of FIGS. 1 and 2, the operation at the time of starting the engine will be described with reference to FIG. 3. Here, a case where the driver operates the IGSW 60 is taken as an example.

時点t0でIGSW60がオンされると、ECU70は、初期化が終わった時点t1で出力信号STを出力してインタフェース回路110を起動し、STM100の動作が開始する。   When the IGSW 60 is turned on at the time point t0, the ECU 70 outputs the output signal ST at the time point t1 when the initialization is completed to start the interface circuit 110, and the operation of the STM 100 is started.

ECU70は、エンジン始動の初期化が終わった時点t2でMg−Ryを出力し、リレー80をオンし、ピニオン13を矢印方向に移動してリングギア20を噛み合わせる。その後、Mo−PWMを出力して、スタータモータ14の回転動作を開始する。   The ECU 70 outputs Mg-Ry at the time t2 when the initialization of the engine start is completed, turns on the relay 80, moves the pinion 13 in the direction of the arrow, and meshes the ring gear 20. Thereafter, Mo-PWM is output and the rotation operation of the starter motor 14 is started.

尚、時点t1やt2は、ECU70におけるエンジン始動制御に依存する時間であり、必ずしもt0〜t1,t1〜t2の間隔は図3となる必然性はなく、時点t0,t1,t2が共に同一時点であってもよい。   Note that the times t1 and t2 are times depending on the engine start control in the ECU 70, and the intervals between t0 to t1 and t1 to t2 are not necessarily the same as in FIG. 3, and the times t0, t1 and t2 are both at the same time. There may be.

ECU70から出力されるMo−PWMの導通率Dutyは、時点t2ではDuty1であり、時点t4ではDuty1より大きいDuty2に増加するように出力される。   The Mo-PWM conduction rate Duty output from the ECU 70 is Duty1 at time t2, and is output so as to increase to Duty2 greater than Duty1 at time t4.

時点t2からスタータモータ14の電流Ismが流れ始め、時点t2以降は、スタータモータ14の回転で発生する誘起電圧Esmと、STM100の出力電圧Vsm(FET1のドレインD端子電圧)、即ちPWM制御された出力電圧(Vsm=VB×Duty)との差電圧(Vsm−Esm)によって流れる。   The current Ism of the starter motor 14 starts to flow from the time point t2, and after the time point t2, the induced voltage Esm generated by the rotation of the starter motor 14 and the output voltage Vsm of the STM100 (the drain D terminal voltage of the FET1), that is, PWM controlled. It flows by the difference voltage (Vsm−Esm) from the output voltage (Vsm = VB × Duty).

電流Ismはバッテリ50から供給されるので、バッテリ50の内部抵抗により電圧降下が生じ、バッテリ電圧VBは初期電圧VB0から電流Ismに応じて低下する。   Since current Ism is supplied from battery 50, a voltage drop occurs due to the internal resistance of battery 50, and battery voltage VB decreases from initial voltage VB0 according to current Ism.

尚、Dutyを時点t2のDuty1から時点4のDuty2に大きくする過程において、時点t3から時点t4で電流IsmとVBがほぼ一定値のIsm1とVB1になる状態は、出力電圧Vsmと誘起電圧Esmの差電圧(Vsm−Esm)をスタータモータ14の内部抵抗で除した電流値が一定になるようにバランスしている状態を示している。このようなバランス状態は一例であり、バッテリ50,スタータモータ14,Dutyによって異なる状態になる。   In the process of increasing the duty from duty 1 at time t2 to duty 2 at time t2, the currents Ism and VB become substantially constant values Ism1 and VB1 from time t3 to time t4 when the output voltage Vsm and the induced voltage Esm are A state is shown in which the current value obtained by dividing the difference voltage (Vsm−Esm) by the internal resistance of the starter motor 14 is balanced. Such a balance state is an example, and the state varies depending on the battery 50, the starter motor 14, and the duty.

又、Duty2は、既にスタータモータ14が回転している状態のDutyであり、特に電流Ismに制限が必要となる以外は、最大通電率Dutym(=100%)であってよい。   Further, Duty2 is a duty in a state where the starter motor 14 is already rotating, and may be the maximum energization rate Dutym (= 100%) except that the current Ism is particularly limited.

時点t4以降では、Mo−PWMはDuty2で一定となり、スタータモータ14は回転数が上昇するに従って誘起電圧Esmが大きくなるので、電流Ismは減少し、VBは上昇する。   After time t4, Mo-PWM becomes constant at Duty2, and since the induced voltage Esm increases as the rotational speed of the starter motor 14 increases, the current Ism decreases and VB increases.

エンジン回転数Neは、時点t2の電流Ismの流れ始めから、スタータモータ14の回転によって、ピニオン13と噛合ったリングギア20が回転することにより上昇し、時点t5でエンジンは始動を開始する。   The engine speed Ne increases from the start of the flow of the current Ism at the time point t2 due to the rotation of the ring gear 20 engaged with the pinion 13 due to the rotation of the starter motor 14, and the engine starts to be started at the time point t5.

エンジン始動はECU70で検出し、時点t5でSTとMo−PWMがオフするので、スタータモータ14の電流IsmがオフしてSTM100の動作が終了する。   The engine start is detected by the ECU 70. Since ST and Mo-PWM are turned off at time t5, the current Ism of the starter motor 14 is turned off and the operation of the STM 100 is completed.

ところで、時点t2においてMo−PWMを点線で示すように、DutyをDutymとしてスタータモータ14を作動させると、スタータモータ14にはバッテリ電圧VBが直接印加されるので、スタータモータ14が回転して誘起電圧Esmが発生するまでの間は、バッテリ電圧VBをスタータモータ14の内部抵抗で除した電流Ism2が流れることなり、内部抵抗が数十mΩの場合1000Aを越えるような突入電流となる。   By the way, as shown by the dotted line of Mo-PWM at the time point t2, when the starter motor 14 is operated with the duty as the duty, the battery voltage VB is directly applied to the starter motor 14, so that the starter motor 14 rotates and is induced. Until the voltage Esm is generated, a current Ism2 obtained by dividing the battery voltage VB by the internal resistance of the starter motor 14 flows. When the internal resistance is several tens of mΩ, the rush current exceeds 1000 A.

バッテリ50からこのような突入電流Ism2を流すと、図3のVBの点線で示すようにVB1より小さいVB2まで電圧低下が生ずる。   When such an inrush current Ism2 flows from the battery 50, the voltage drops to VB2, which is smaller than VB1, as indicated by the dotted line VB in FIG.

バッテリ50を電源として接続されるECU70やその他の制御装置,ナビゲーション装置などは、初期化(リセット)が生じないバッテリ電圧VBの最低保証電圧VBsを設定しており、VBs以下の電圧低下は、各種装置の動作が保証されないことになる。   The ECU 70 connected to the battery 50 as a power source, other control devices, navigation devices, and the like set the minimum guaranteed voltage VBs of the battery voltage VB that does not cause initialization (reset). The operation of the device will not be guaranteed.

図4は、図3の時点t2からt4の時間間隔を一定値にして、Duty2=Dutym(100%)として、Dutyを可変してスタータモータ14の電流Ismとバッテリ電圧VBを測定した一例である。   FIG. 4 shows an example in which the current Ism and the battery voltage VB of the starter motor 14 are measured by varying the duty with the time interval from the time t2 to the time t4 in FIG. 3 being a constant value and Duty2 = Dutym (100%). .

このことから、図3のMo−PWMに示すDuty1は、VBの低下が最低保証電圧VBs以上となるようにDuty2(100%)より小さい値に設定すればよい。   Therefore, the duty 1 shown in the Mo-PWM in FIG. 3 may be set to a value smaller than the duty 2 (100%) so that the decrease in VB is equal to or higher than the minimum guaranteed voltage VBs.

ところで、図3の時点t2〜t5のエンジン始動時間は、スタータモータ14の回転上昇が速いほど短くなり、エンジン始動性能としては良好と言える。   By the way, the engine start time from time t2 to t5 in FIG. 3 becomes shorter as the rotation of the starter motor 14 increases faster, and it can be said that the engine start performance is good.

スタータモータ14の回転数は、Duty1が小さいほどFET1の出力電圧Vsm(VB×Duty1)が小さいので低くなり、また時点t2〜t4の時間が長くなるほど回転数上昇が遅く、エンジン始動時間が長くなる。   The rotation speed of the starter motor 14 is lower as the duty 1 is smaller because the output voltage Vsm (VB × Duty 1) of the FET 1 is smaller, and the increase in the rotation speed is slower and the engine start time is longer as the time from the time point t2 to t4 is longer. .

即ち、Duty1と時点t2〜t4の時間は、VBの低下を許容値以上、かつエンジン始動時間が許容値以下となるように設定することが必要である。   That is, it is necessary to set the time between Duty 1 and time t2 to t4 so that the decrease in VB is equal to or greater than the allowable value and the engine start time is equal to or less than the allowable value.

発明者等の検証例の1つでは、Duty2=100%に設定し、Duty1=70%以下、又は、時点t2〜t4の時間=100ms以下においてエンジン始動時間を400ms以
下にでき、かつバッテリ電圧を8V以上に保つことができると分かった。
In one of the verification examples by the inventors, Duty2 = 100%, Duty1 = 70% or less, or the engine starting time can be 400 ms or less at time t2 to t4 = 100 ms or less, and the battery voltage can be reduced. It was found that the voltage could be maintained at 8V or higher.

上述したように、スタータモータ14の起動時にDutyをDuty1に制限したPWM制御により、突入電流をDuty=Duty2(Dutym)のIsm2より小さくできるが、エンジン始動時間との関係で設定されるこのDuty1で起動した場合でも、突入電流Ism1は数百アンペアとなる。   As described above, the inrush current can be made smaller than Ism2 of Duty = Duty2 (Dutym) by PWM control in which the Duty is limited to Duty1 when the starter motor 14 is started up. However, with this Duty1 set in relation to the engine start time. Even when activated, the inrush current Ism1 is several hundred amperes.

数百アンペアの電流をPWM制御で流すと、FET1のスイッチングによる電流のオン,オフや、フリーホイールダイオード130が通電中にFET1のオン時に生ずるリカバリー電流(バッテリ電圧VBのショート電流と同等)により、端子102と端子Mの配線から誘導ノイズが発生し、端子102と端子Mの配線が長く、ECU70や他の制御装置の配線と混在して束ねられると、これらの装置の誤動作を誘発することや、配線の電圧降下が大きく、図4に示した最低保証電圧VBsを維持できない問題が考えられる。   When a current of several hundred amperes is flowed by PWM control, the current is turned on / off by switching of the FET 1 and the recovery current (equivalent to the short-circuit current of the battery voltage VB) generated when the FET 1 is turned on while the free wheel diode 130 is energized. If inductive noise is generated from the wiring of the terminal 102 and the terminal M, the wiring of the terminal 102 and the terminal M is long and bundled together with the wiring of the ECU 70 and other control devices, it may cause malfunction of these devices. There is a problem that the voltage drop of the wiring is large and the minimum guaranteed voltage VBs shown in FIG. 4 cannot be maintained.

しかし、STM100をスタータモータ14と一体化して配置するので、端子102と端子Mの配線がECU70や他の制御装置の配線と束ねられることがないので、これらの装置の誤動作を誘発しないという効果を得る。   However, since the STM 100 is arranged integrally with the starter motor 14, the wiring of the terminal 102 and the terminal M is not bundled with the wiring of the ECU 70 or other control devices, so that the malfunction of these devices is not induced. obtain.

特に、Mo−PWMを生成して送信するECU70と、半導体スイッチを用いて制御を行うSTM100を分離することにより、半導体スイッチによる発熱の影響を、動作保証温度が半導体スイッチよりも低いEUC70が受けることはない。即ち、スタータモータ14と一体化しても影響のない部分は一体化し、一体化したら影響のある部分のみを離して配置することにより、発熱の問題のみならず、ハーネスが多くなるという課題も解決している。   In particular, by separating the ECU 70 that generates and transmits Mo-PWM from the STM 100 that controls using a semiconductor switch, the EUC 70 whose operation guarantee temperature is lower than that of the semiconductor switch is affected by the heat generated by the semiconductor switch. There is no. In other words, the parts that are not affected even if integrated with the starter motor 14 are integrated, and if the parts are integrated, only the affected parts are arranged apart to solve not only the problem of heat generation but also the problem that the number of harnesses increases. ing.

又、エンジン始動制御におけるスタータモータ14の動作において、駆動初期では、FET1を所定のDutyからPWM制御することにより、スタータモータ14の電流Ismを制限するので、バッテリ電圧VBの低下を抑制でき、各制御装置で決められたバッテリ電圧VBの最低保証電圧VBs以上の電圧を確保することができる。   Further, in the operation of the starter motor 14 in the engine start control, the current Ism of the starter motor 14 is limited by performing PWM control of the FET 1 from a predetermined duty in the initial stage of driving, so that a decrease in the battery voltage VB can be suppressed. A voltage equal to or higher than the minimum guaranteed voltage VBs of the battery voltage VB determined by the control device can be secured.

又、DutyをDuty1からDuty2に連続して変化させるので、スタータモータ14を駆動するFET1の出力電圧Vsmと電流Ismは連続的に変化し、スタータモータ14の回転変動やトルク変動がなくなり、円滑なエンジン始動ができる効果がある。   Further, since the duty is continuously changed from duty 1 to duty 2, the output voltage Vsm and current Ism of the FET 1 driving the starter motor 14 are continuously changed, and the rotation fluctuation and torque fluctuation of the starter motor 14 are eliminated, so that smoothness is achieved. This has the effect of starting the engine.

又、配線の電圧降下を低減でき、かつ、バッテリ電圧の低下を低減できるので、スタータモータの出力特性を最大限に活かすことができ、エンジン始動性を向上することができる効果がある。   Moreover, since the voltage drop of the wiring can be reduced and the drop of the battery voltage can be reduced, the output characteristics of the starter motor can be utilized to the maximum and the engine startability can be improved.

更に、エンジン始動制御におけるスタータモータ14の動作において、駆動初期では、FET1を所定のDutyからPWM制御することにより、スタータモータ14の突入電流を制限しバッテリの過大電流の消費を抑制でき、バッテリの劣化を抑制できる効果がある。
[実施例2]
Furthermore, in the operation of the starter motor 14 in the engine start control, by controlling the FET 1 from a predetermined duty by PWM control in the initial stage of driving, the inrush current of the starter motor 14 can be limited and the excessive current consumption of the battery can be suppressed. There is an effect of suppressing deterioration.
[Example 2]

図5と図6は、STM100の制御が異なる形態を示す実施例であり、図1と同一部分及び同一信号は同一記号で示している。   5 and FIG. 6 show an embodiment in which the control of the STM 100 is different, and the same parts and the same signals as those in FIG. 1 are indicated by the same symbols.

実施例1では、Mo−PWMは、Duty1からDuty2(Dutym)までを時点t2からt4までの時間で変化させるようにしているので、スタータモータ14の電流IsmはMO−PWMで制御されると共に、バッテリ電圧VBの影響も受ける。   In the first embodiment, Mo-PWM is configured to change from Duty 1 to Duty 2 (Dutym) in the time from time t2 to t4, so that the current Ism of the starter motor 14 is controlled by MO-PWM, It is also affected by the battery voltage VB.

このことは、バッテリ電圧VBがバッテリの充電放電状態やバッテリの劣化状態によって異なるので、バッテリが十分に充電されていない状態ではバッテリ電圧VBが低くなり最低保証電圧VBsに近い電圧となるため、スタータモータ14への通電によって最低保証電圧VBsを確保できない場合や電流Ismの不足によるエンジン始動時間の遅れが生ずる原因にもなる。   This is because the battery voltage VB varies depending on the charge / discharge state of the battery and the deterioration state of the battery. Therefore, when the battery is not sufficiently charged, the battery voltage VB is low and becomes a voltage close to the minimum guaranteed voltage VBs. If the motor 14 is energized, the minimum guaranteed voltage VBs cannot be secured, or the engine start time may be delayed due to the shortage of the current Ism.

そこで、図5では最低保証電圧VBsを電圧指令値VBspとしてバッテリ電圧VBがこれ以下にならないように、図6では電流指令値Ismpを設定して電流Ismがこれ以下にならないように、フィードバック制御をする。   Therefore, in FIG. 5, the minimum guaranteed voltage VBs is used as the voltage command value VBsp, so that the battery voltage VB does not become lower than this, and in FIG. 6, the current command value Ismp is set and the feedback control is performed so that the current Ism does not become lower than this. To do.

まず、図5では、バッテリ電圧制御回路200は、バッテリ電圧VBと最低保証電圧VBsより大きい電圧指令値VBspとの電圧偏差を補償要素とPWM変換回路201からMo−PWMを出力して、FET1をDuty制御する。   First, in FIG. 5, the battery voltage control circuit 200 outputs Mo-PWM from the compensation element and the PWM conversion circuit 201 for the voltage deviation between the battery voltage VB and the voltage command value VBsp that is larger than the minimum guaranteed voltage VBs, and the FET 1 Duty control.

時点t2でスタータモータ14を動作させると、VBとVBspの電圧偏差が大きいのでDutyは大きくなり、電流Ismの増加に従ってVBが低下して電圧偏差が小さくなるとDutyは小さい方向に変化する。   When the starter motor 14 is operated at time t2, the voltage deviation between VB and VBsp is large, so the duty increases. When the voltage Is decreases as the current Ism increases, the duty changes.

VBがVBspまで低下すると、ほぼVB=VBspとなるようにDutyが大きくなり、Dutyが100%になった以降は電圧制御ができなくなる。   When VB decreases to VBsp, the duty increases so that VB = VBsp is almost satisfied, and voltage control becomes impossible after the duty reaches 100%.

次に、図6では、スタータモータ電流制御回路300は、スタータモータ14の電流Ismを電流センサ310で検出し、電流指令値Ismpと電流Ismの電流偏差を補償要素とPWM変換回路301からMo−PWMを出力して、FET1をDuty制御する。   Next, in FIG. 6, the starter motor current control circuit 300 detects the current Ism of the starter motor 14 with the current sensor 310, and detects the current deviation between the current command value Ismp and the current Ism from the compensation element and the PWM conversion circuit 301 to Mo−. PWM is output and the FET 1 is duty controlled.

ここで、電流指令値Ismpは、バッテリ電圧VBが最低保証電圧VBs以下にならない値であり、必要に応じて、バッテリ電圧VBによって電流指令値Ismpを可変することもできる。   Here, the current command value Ismp is a value at which the battery voltage VB does not fall below the minimum guaranteed voltage VBs, and the current command value Ismp can be varied by the battery voltage VB as necessary.

時点t2でスタータモータ14を動作させると、IsmpとIsmの電流偏差が大きいのでDutyは100%に向かって大きくなり、電流IsmがIsmpになるとDutyは小さい方向に変化する。   When the starter motor 14 is operated at time t2, the current deviation between Ismp and Ism is large, so the duty increases toward 100%, and when the current Ism becomes Ismp, the duty changes in a small direction.

そして、電流IsmをほぼIsmpに等しくなるようにDutyが大きくなり、Dutyが100%になった以降は電流制御ができなくなる。   Then, the duty is increased so that the current Ism becomes substantially equal to Ismp. After the duty becomes 100%, the current control cannot be performed.

スタータモータ14の駆動初期におけるバッテリ電圧VBの低下を抑制できると同時に、バッテリ電圧VBやスタータモータ14の電気的仕様が異なってもバッテリ電圧VBの低下の抑制効果が維持できる効果がある。   It is possible to suppress a decrease in the battery voltage VB in the initial drive of the starter motor 14 and at the same time maintain an effect of suppressing the decrease in the battery voltage VB even if the battery voltage VB and the electrical specifications of the starter motor 14 are different.

尚、図5のバッテリ電圧制御回路200と図6のスタータモータ電流制御回路300は、図1に示すSTM100又はECU70のどちらに含まれても作用,効果は同等である。
[実施例3]
Note that the battery voltage control circuit 200 of FIG. 5 and the starter motor current control circuit 300 of FIG. 6 have the same functions and effects regardless of whether they are included in the STM 100 or the ECU 70 shown in FIG.
[Example 3]

図7は他の実施例を示すエンジン始動装置10の配線図、図8は図7の動作図であり、図1,図3と同一部分は同一符号で示している。   FIG. 7 is a wiring diagram of the engine starting device 10 showing another embodiment, FIG. 8 is an operation diagram of FIG. 7, and the same parts as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals.

実施例1では、FET1のDutyが100%のオン状態で、エンジン始動が開始する時点t5まで導通させていたが、FET1がオン状態では、オン時の抵抗値で生ずる電力消費により発熱する。FET1がオン状態(導通)では、FET1がオンしている時の抵抗成分(オン抵抗)により電力損失が生じ発熱するので、FET1の許容接合温度を超えないように放熱または冷却の対策が必要となる。   In the first embodiment, the duty of the FET 1 is 100%, and the conduction is made until the time t5 when the engine start is started. However, when the FET 1 is in the on state, heat is generated due to the power consumption caused by the resistance value at the time of turning on. When FET1 is in the on state (conducting), power loss occurs due to the resistance component (on resistance) when FET1 is on, and heat is generated, so it is necessary to take measures for heat dissipation or cooling so as not to exceed the allowable junction temperature of FET1. Become.

FET1にはオン抵抗が2mΩ程度である非常に抵抗値が小さいFETを使用し発熱を最小限に抑えることができるが、FET1の電力損失が電流Ismの2乗に比例するので、発熱は電流Ismの影響が大きい。   The FET 1 uses an FET with a very low resistance value of about 2 mΩ to minimize heat generation. However, since the power loss of the FET 1 is proportional to the square of the current Ism, the heat generation is the current Ism. The influence of is great.

そのため、オン抵抗が非常に小さいFETを使用するだけでは発熱を十分に抑制することができない。   Therefore, heat generation cannot be sufficiently suppressed only by using an FET having a very low on-resistance.

そこで、実施例2では、FET1と並列に短絡リレー140を接続して、放熱対策を行う。   Therefore, in the second embodiment, a short-circuit relay 140 is connected in parallel with the FET 1 to take a heat dissipation measure.

即ち、図8で示すように、時点t2のスタータモータ14の起動時のMo−PWMのDutyがDuty1からDuty2(Dutym=100%)まではFET1をPWM動作させるが、Duty2になった時点t4で短絡リレー140をオンにする。   That is, as shown in FIG. 8, the FET 1 is PWM-operated from the duty 1 to duty 2 (dutym = 100%) when the starter motor 14 at the time point t2 is started up, but at the time t4 when the duty 2 is reached. The short-circuit relay 140 is turned on.

FET1のオン状態は時点t2からt4の期間のみであるため、発熱量を大幅に低減でき、放熱対策を容易にできる効果がある。
[実施例4]
Since the FET 1 is in the ON state only during the period from the time point t2 to the time point t4, there is an effect that the amount of heat generation can be greatly reduced and the heat radiation countermeasure can be easily made.
[Example 4]

図9は他の実施例を示すエンジン始動装置10と回路図、図10はエンジン始動装置10の構造図、図11は図9の動作図であり、図1,図2,図3と同一部分は同一符号で示している。   FIG. 9 is a circuit diagram of an engine starting device 10 showing another embodiment, FIG. 10 is a structural diagram of the engine starting device 10, and FIG. 11 is an operation diagram of FIG. Are denoted by the same reference numerals.

図1に示した回路構成では、時点t1で出力信号Mg−Ryを出力してリレー80をオンし、コイル11に電流を流し、吸引力によってピニオン13を矢印方向に移動させてリングギア20と噛合わせる。   In the circuit configuration shown in FIG. 1, the output signal Mg-Ry is output at time t1, the relay 80 is turned on, a current is passed through the coil 11, and the pinion 13 is moved in the arrow direction by the attractive force to Mesh.

この時、コイル11に流れる電流Imgは、コイル11を作動させるコイル抵抗に制限されるが、冷気時にはコイル抵抗が小さいので、大きな突入電流となり、流れる電流によってコイルの温度が上昇するに従ってコイル抵抗が大きくなり電流が減少するように動作する。   At this time, the current Img flowing through the coil 11 is limited to the coil resistance that operates the coil 11, but the coil resistance is small during cold air, so that a large inrush current occurs, and the coil resistance increases as the coil temperature rises due to the flowing current. Operates to increase and decrease current.

そこで、実施例4では、コイル抵抗が小さい作動初期に流れる電流Imgを制限し、バッテリ電圧VBの低下の抑制に効果が得られるようにした。   Therefore, in the fourth embodiment, the current Img that flows at the initial stage of operation when the coil resistance is small is limited so that the effect of suppressing the decrease in the battery voltage VB can be obtained.

図9のSTM100では、スタータモータ14の制御回路は図1と同一の回路構成であり、コイル11の制御回路は、半導体スイッチ150(以下、FET2)のドレイン端子Dはバッテリ50,端子Sはコイル11と、フリーホイールダイオード160が接続され、端子104に接続される構成である。   In the STM 100 of FIG. 9, the control circuit of the starter motor 14 has the same circuit configuration as that of FIG. 1, the control circuit of the coil 11 is the battery 50 for the drain terminal D of the semiconductor switch 150 (hereinafter referred to as FET 2), and the coil for the terminal S. 11 and the free wheel diode 160 are connected to the terminal 104.

FET2のコイル11駆動用PWM信号(以下、Mg−PWM)は、Mo−PWMと同様、ECU70から出力される。   The PWM signal for driving the coil 11 of the FET 2 (hereinafter referred to as Mg-PWM) is output from the ECU 70 as in the case of Mo-PWM.

図10に示すエンジン始動装置10は、図2と同様、STM100は、コイル11とスタータモータ14の一体化構造に固定された箱型筐体であり、内部には図9に示した部品と配線基板を有している。   The engine starter 10 shown in FIG. 10 is similar to FIG. 2 in that the STM 100 is a box-type housing fixed to the integrated structure of the coil 11 and the starter motor 14, and the components and wiring shown in FIG. It has a substrate.

図2と異なる点は、STM100に端子105を有し、端子Sにバスバーで接続され、リレーとの接続がなくなっていることであり、他の端子接続は図2と同一である。即ち、第1の筐体は、コイルとSTM100を接続するための端子Sを備える。   The difference from FIG. 2 is that the STM 100 has a terminal 105, is connected to the terminal S by a bus bar, and is not connected to the relay. Other terminal connections are the same as those in FIG. That is, the first housing includes a terminal S for connecting the coil and the STM 100.

図11において、時点t0でIGSW60がオンされ、時点t6でスタート信号STとMo−PWMとMg−PWMが出力されてSTM100の動作が開始する。   In FIG. 11, the IGSW 60 is turned on at time t0, the start signal ST, Mo-PWM, and Mg-PWM are output at time t6, and the operation of the STM 100 is started.

図11は、時点t6においてスタータモータ14とコイル11を同時に動作開始させた例である。スタータモータ14の動作に関しては、実施例1と同じ動作であり、説明は省略する。   FIG. 11 shows an example in which the starter motor 14 and the coil 11 are simultaneously started to operate at time t6. The operation of the starter motor 14 is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

時点t6でECU70から出力されるMg−PWMのDutyは、Duty3であり、コイル11に電流Imgを流し始め、時点t7でDuty4として最大Dutymとして電流Imgを継続して流す。   The duty of Mg-PWM output from the ECU 70 at the time t6 is Duty3, and the current Img starts to flow through the coil 11, and the current Img is continuously flowed as the maximum Duty as Duty4 at the time t7.

電流Imgは、スタータモータ14の駆動とは異なり、誘起電圧Esmがないので、コイル11の抵抗をRmgとすると、FET2の出力電圧Vmgとした場合、Vmg(=VB×Duty)/RmgとなりDutyの値に比例して大きくなる。   Unlike the drive of the starter motor 14, the current Img does not have an induced voltage Esm. Therefore, assuming that the resistance of the coil 11 is Rmg, the output voltage Vmg of the FET 2 is Vmg (= VB × Duty) / Rmg. It increases in proportion to the value.

但し、コイル11に電流Imgを流すことにより温度上昇し抵抗Rmgが大きくなるので、必ずしも比例するとは限らない。   However, when the current Img flows through the coil 11, the temperature rises and the resistance Rmg increases, so it is not necessarily proportional.

時点t7以降では、ほぼコイル11の温度が一定になると仮定すると、Mg−PWMはDuty4で一定となったところで、電流ImgはImg1で一定値となる。   Assuming that the temperature of the coil 11 is substantially constant after time t7, when the Mg-PWM becomes constant at Duty4, the current Img becomes constant at Img1.

時点t5でエンジンが始動を開始すると、ST,Mo−PWM,Mg−PWMをオフしてSTMの動作が終了する。   When the engine starts starting at time t5, ST, Mo-PWM, and Mg-PWM are turned off, and the STM operation ends.

上述したように、コイル11の起動時にDutyをDuty3に制限したPWM制御により、突入電流をDuty=Duty4(Dutym)のImg2より小さくできるが、エンジン始動時間との関係で設定されるこのDuty3で起動した場合でも、突入電流は数十Aとなる。   As described above, the inrush current can be made smaller than Img2 of Duty = Duty4 (Dutym) by PWM control in which the duty is limited to Duty3 when the coil 11 is started up, but is started at this Duty3 set in relation to the engine start time. Even in this case, the inrush current is several tens of A.

そのため、スタータモータ14の起動時の現象と同様、PWM制御による誘導ノイズが発生し、端子105と端子Sの配線が長く、ECU70や他の制御装置の配線と混在して束ねられると、これらの装置の誤動作を誘発することや、配線の電圧降下が大きく、図4に示した最低保証電圧VBsを維持できない問題が考えられる。   Therefore, in the same way as when the starter motor 14 is started, inductive noise is generated by PWM control, the wiring between the terminal 105 and the terminal S is long, and these are bundled together with the wiring of the ECU 70 and other control devices. There may be a problem that the malfunction of the device is induced or the voltage drop of the wiring is large and the minimum guaranteed voltage VBs shown in FIG. 4 cannot be maintained.

しかしながら図10に示す実施例では、STM100をスタータモータ14に一体化して配置し、端子105と端子Sが配線されるバスバーは、ECU70や他の制御装置の配線と束ねられることがないので、これらの装置の誤動作を誘発しない効果を得ることができる。   However, in the embodiment shown in FIG. 10, the STM 100 is arranged integrally with the starter motor 14, and the bus bar to which the terminal 105 and the terminal S are wired is not bundled with the wiring of the ECU 70 or other control devices. The effect of not inducing the malfunction of the apparatus can be obtained.

更に、時点t6で最大Dutymの場合の電流Imgは、点線で示すようにImg1に比較してImg2と大きく、バッテリ電圧VBの低下が大きいが、Duty3はDutymより小さいので電流が制限されているので、バッテリ電圧VBの低下を抑制できる効果がある。   Furthermore, the current Img in the case of the maximum Dutym at the time point t6 is larger than Img1 as shown by the dotted line, which is larger than Img2, and the battery voltage VB is greatly decreased. However, since the duty 3 is smaller than the Dutym, the current is limited. There is an effect that the decrease in the battery voltage VB can be suppressed.

図11は、時点t6においてスタータモータ14とコイル11を同時に動作開始させた例であり、電流IsmとImgが同時に流れ始めるので、バッテリ電圧VBの低下が大きくなる。   FIG. 11 is an example in which the starter motor 14 and the coil 11 are started to operate simultaneously at time t6. Since the currents Ism and Img start to flow simultaneously, the decrease in the battery voltage VB increases.

そこで、時間差を設けて電流IsmとImgを流し始めるようにすると、バッテリ電圧VBの低下を抑制できる効果がある。   Therefore, providing a time difference and starting to flow the currents Ism and Img has an effect of suppressing a decrease in the battery voltage VB.

尚、エンジンの始動以前はリングギア40は停止状態、ピニオン13は噛合っていない状態であり、スタータモータ14は無負荷の状態となっている。   Before starting the engine, the ring gear 40 is in a stopped state, the pinion 13 is not engaged, and the starter motor 14 is in an unloaded state.

図11の時点t6に示す電流Ismを流すと、スタータモータ14は急速に回転し、その後コイル11の電流Imgを流してピニオン13を移動させてリングギア40の噛合いになると、同期が難しくなる。   When the current Ism shown at the time t6 in FIG. 11 is supplied, the starter motor 14 rotates rapidly, and then the current Img of the coil 11 is supplied to move the pinion 13 to engage the ring gear 40, making synchronization difficult. .

そこで、時間差を設けて電流IsmとImgを流し始める場合、最初にImgを流してピニオン13をリングギア40に当接させ、その後Ismを流してスタータモータの回転初期にピニオン13をリングギア40に噛合わせることが噛合いの同期を取りやすく円滑した噛合いにすることができる。   Therefore, when the currents Ism and Img are started to flow with a time difference, first, Img is flowed to bring the pinion 13 into contact with the ring gear 40, and then Ism is flown to cause the pinion 13 to move to the ring gear 40 at the beginning of the rotation of the starter motor. Engagement makes it easy to synchronize the meshes and allows smooth meshing.

又、図9において、スタータモータ14とコイル11のPWM制御の動作周期が等しい場合、FET1とFET2のスイッチングにおいて、オフ、又はオンが同時となる状態が生ずるので、2つの電流変化が重なりノイズの発生が大きくなる。   In FIG. 9, when the operation periods of the PWM control of the starter motor 14 and the coil 11 are equal, in the switching of the FET1 and the FET2, there is a state in which the switching between the FET1 and the FET2 is simultaneous. Occurrence increases.

そこで、PWM制御の動作周期が異なる設定や、オフ、又はオンが同時となる場合には、どちらか一方のオフ、又はオンを時間的に遅延させることにより、ノイズを低減させることもできる。   Therefore, when the PWM control operation cycle is different, or when OFF or ON is simultaneous, noise can be reduced by delaying either OFF or ON temporally.

上述した実施例では、スタータモータ14とコイル11のPWM制御により、バッテリ50に流れる電流は矩形波形となり、電流の時間変化が急峻でノイズ発生の要因となり、STM100の誤動作や車載ラジオの雑音発生等が心配される場合には、STM100の端子101とグランド間にコンデンサを接続し、電流の時間変化を滑らかにする対策が含まれる回路構成にすることもできる。   In the above-described embodiment, the PWM control of the starter motor 14 and the coil 11 causes the current flowing through the battery 50 to have a rectangular waveform, and the time change of the current is abrupt and causes noise generation. In such a case, a capacitor may be connected between the terminal 101 of the STM 100 and the ground so that a circuit configuration including a measure for smoothing the time change of the current can be provided.

又、上述した実施例では、FET1やFET2のドレイン端子Dは、STM100の端子101に接続されて直接バッテリ50に接続する回路構成であるが、FET1やFET2の短絡故障によってスタータモータ14やコイル11に常時電流が流れるのを防止するため、ドレイン端子Dからバッテリ50の経路に開閉器を接続し、短絡故障の検出によって開閉器を開放する等の対策が含まれる回路構成にしてもよい。   In the above-described embodiment, the drain terminal D of the FET1 or FET2 is connected to the terminal 101 of the STM100 and directly connected to the battery 50. However, the starter motor 14 or the coil 11 is caused by a short circuit failure of the FET1 or FET2. In order to prevent a current from flowing constantly, a circuit configuration including measures such as connecting a switch from the drain terminal D to the path of the battery 50 and opening the switch upon detection of a short-circuit fault may be adopted.

又、上述した実施例では、FET1とFET2の駆動用PWM信号(Mo−PWMとMg−PWM)やスタート信号STは、ECU70から端子103で接続するようにしているが、このような接続以外に、シリアル通信やローカルエリアネットワークを利用し、受信,送信の情報量を多くして、スタータモータ14やコイル11を細やかに制御することにより、STM100の機能向上を計ることもできる
更に、FET1とFET2の駆動用PWM信号(Mo−PWMとMg−PWM)を、ECU70から出力することなく、STM100から出力してもよい。
In the above-described embodiment, the driving PWM signals (Mo-PWM and Mg-PWM) and the start signal ST of the FET1 and FET2 are connected from the ECU 70 via the terminal 103. By using serial communication or a local area network to increase the amount of information received and transmitted and finely controlling the starter motor 14 and the coil 11, the function of the STM 100 can be improved. The drive PWM signals (Mo-PWM and Mg-PWM) may be output from the STM 100 without being output from the ECU 70.

これにより、ECU70,スタータモータ14やコイル11や噛合い機構が異なるエンジン始動制御であっても、STM100を共通に使用できるので、標準化した製品群にでき、量産効果を得ることができる。   Thereby, even if it is engine starting control from which ECU70, the starter motor 14, the coil 11, and a meshing mechanism differ, since STM100 can be used in common, it can be made into a standardized product group and can obtain a mass-production effect.

又、スタータモータ14は、界磁磁束が永久磁石や直巻界磁で生成され、電機子巻線と直列にFET1を接続してPWM制御される直流モータを例として説明している。しかし、直流モータに限定されるものではなく、電機子巻線を複数の電流通電用半導体スイッチによりPWM制御される交流モータであっても、コイル11とSTM100との一体化が可能であり、交流モータの始動初期の電流をDutyで制限するように制御することにより、上述した実施例と同等の効果を得ることができる。   Further, the starter motor 14 is described as an example of a DC motor in which field magnetic flux is generated by a permanent magnet or a series-wound field magnet, and the PWM control is performed by connecting the FET 1 in series with the armature winding. However, the present invention is not limited to a DC motor, and even an AC motor in which an armature winding is PWM controlled by a plurality of semiconductor switches for current application can be integrated with the coil 11 and the STM 100. By controlling the current at the start of the motor to be limited by Duty, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.

複数相の交流モータでは、STM100との接続端子は、1つの端子102の他に複数相分のモータ端子を有するようになる。   In a multi-phase AC motor, the connection terminal with the STM 100 has a motor terminal for a plurality of phases in addition to one terminal 102.

上述した実施例では、運転者がイグニッションスイッチを操作したエンジン始動で説明したが、例えば、ハイブリット自動車における環境対応のエンジン制御において採用が進められているアイドルストップ制御では、バッテリ電圧VBの低下抑制が更に効果的となる。   In the above-described embodiment, the description has been made on the engine start in which the driver operates the ignition switch. However, for example, in the idling stop control that is being adopted in the environment-friendly engine control in the hybrid vehicle, the decrease in the battery voltage VB is suppressed. It becomes more effective.

即ち、アイドルストップは走行途中の信号待ち等でエンジンを停止させ、発進時にエンジン始動をさせるが、エンジン始動時にバッテリ電圧VBが最低保証電圧VBs以下に低下すると、例えば、運転開始時に記憶させたナビゲーションのルート,目標地点のリセット,エンジン制御装置や変速機制御装置においてバックアップデータが使用されるなどの不具合が発生するのを解消することができる。   That is, the idle stop stops the engine by waiting for a signal in the middle of running and starts the engine when starting, but when the battery voltage VB drops below the minimum guaranteed voltage VBs at the start of the engine, for example, navigation stored at the start of operation The occurrence of problems such as the resetting of the route, the target point, and the use of backup data in the engine control device and the transmission control device can be solved.

上記実施例によれば、スタータモータに半導体スイッチを含む制御モジュールを一体化して配置するので、他の制御回路に電磁誘導によるノイズなどの影響を及ぼすことがなくなり、更に、従来エンジンへの取付け互換性を有するので、スタータモータ始動時のバッテリ電圧の低下を抑制できるアイドリングストップシステムを従来車両にも容易に適用できる。   According to the above embodiment, since the control module including the semiconductor switch is integrated with the starter motor, it is not affected by noise due to electromagnetic induction on other control circuits, and is compatible with mounting on conventional engines. Therefore, an idling stop system that can suppress a decrease in battery voltage when starting the starter motor can be easily applied to conventional vehicles.

10 エンジン始動装置
11 コイル
12 シフト機構
13 ピニオン
14 スタータモータ
16 開放部(コイルとスタータモータの連通部)
20 リングギア
50 バッテリ
60 IGSW
70 ECU
80 リレー
100 STM
101,102,103,104,B,S,M 端子
110 インタフェース回路
120,150 FET
130,160 フリーホイールダイオード
200 バッテリ電圧制御回路
300 スタータモータ電流制御回路
310 スタータモータ電流センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine starter 11 Coil 12 Shift mechanism 13 Pinion 14 Starter motor 16 Opening part (Communication part of a coil and a starter motor)
20 Ring gear 50 Battery 60 IGSW
70 ECU
80 Relay 100 STM
101, 102, 103, 104, B, S, M Terminal 110 Interface circuit 120, 150 FET
130, 160 Freewheel diode 200 Battery voltage control circuit 300 Starter motor current control circuit 310 Starter motor current sensor

Claims (9)

スタータモータに半導体スイッチを含む制御モジュールを一体化して配置したものにおいて、
バッテリと接続される端子Bを介して前記制御モジュールの第1の端子からバッテリ電圧が入力されるように、前記制御モジュールの第1の端子と前記バッテリと接続される端子Bとがバスバーにより接続され、
前記制御モジュールの第2の端子が接続される端子Mと前記スタータモータとが別のバスバーで接続されているエンジン始動装置。
In the control module including a semiconductor switch integrated with the starter motor,
The bus bar connects the first terminal of the control module and the terminal B connected to the battery so that the battery voltage is input from the first terminal of the control module via the terminal B connected to the battery. And
An engine starter in which a terminal M to which a second terminal of the control module is connected and the starter motor are connected by another bus bar.
エンジンに連結されたリングギアに噛み合わせるピニオンと、
バッテリからの通電により、前記ピニオンを前記リングギアの方向へ移動させるコイルと、
前記バッテリからの通電により、前記ピニオンを回転させるスタータモータと、
前記スタータモータを制御する制御モジュールと、を備え、
前記スタータモータと前記コイルとが一体化された第1の筐体を有し、
前記制御モジュールが第2の筐体に収められ、
前記第1の筐体と前記第2の筐体はバスバーを介して接続されたエンジン始動装置。
A pinion meshing with a ring gear connected to the engine;
A coil that moves the pinion toward the ring gear by energization from a battery;
A starter motor that rotates the pinion by energization from the battery;
A control module for controlling the starter motor,
A first housing in which the starter motor and the coil are integrated;
The control module is housed in a second housing;
An engine starter in which the first casing and the second casing are connected via a bus bar.
請求項2に記載のエンジン始動装置において、
前記制御モジュールが、前記バッテリと接続される第1の端子と、前記スタータモータと接続される第2の端子とを有し、
前記バスバーが、前記第2の端子と接続されたエンジン始動装置。
The engine starting device according to claim 2,
The control module has a first terminal connected to the battery and a second terminal connected to the starter motor;
An engine starter in which the bus bar is connected to the second terminal.
請求項3に記載のエンジン始動装置において、
前記第1の筐体が、前記スタータモータと前記制御モジュールとを接続する端子Mと、前記バッテリと前記制御モジュールとを接続する端子Bとを備え、
前記バスバーが、前記第2の端子と前記端子Mとを接続するエンジン始動装置。
The engine starter according to claim 3,
The first housing includes a terminal M for connecting the starter motor and the control module, and a terminal B for connecting the battery and the control module.
An engine starter in which the bus bar connects the second terminal and the terminal M.
請求項3又は4に記載のエンジン始動装置において、
前記バッテリから前記コイルへの通電を遮断するスイッチを備え、
前記第1の筐体が、前記スイッチと接続される端子Sを備えたエンジン始動装置。
The engine starting device according to claim 3 or 4,
A switch that cuts off the power supply from the battery to the coil;
An engine starter in which the first housing includes a terminal S connected to the switch.
請求項1乃至5のいずれか一つに記載のエンジン始動装置において、
前記制御モジュールが、前記スタータモータへの通電を制御する第1の半導体スイッチと、短絡リレーとを有し、
前記第1の半導体スイッチと前記短絡リレーとが、前記第1の端子と前記第2の端子との間で並列に接続されているエンジン始動装置。
The engine starting device according to any one of claims 1 to 5,
The control module includes a first semiconductor switch that controls energization to the starter motor, and a short-circuit relay,
An engine starter in which the first semiconductor switch and the short-circuit relay are connected in parallel between the first terminal and the second terminal.
請求項3又は4に記載のエンジン始動装置において、
前記制御モジュールが、前記コイルと接続される第3の端子を有し、
前記第1の筐体が、前記コイルと前記制御モジュールとを接続する端子Sを備え、
前記第3の端子と前記端子Sとが接続されたエンジン始動装置。
The engine starting device according to claim 3 or 4,
The control module has a third terminal connected to the coil;
The first housing includes a terminal S for connecting the coil and the control module,
An engine starter in which the third terminal and the terminal S are connected.
請求項1乃至4、又は7のいずれか一つに記載のエンジン始動装置において、
前記制御モジュールが、前記スタータモータへの通電を制御する第1の半導体スイッチと、前記コイルへの通電を制御する第2の半導体スイッチとを有し、
前記第1の半導体スイッチのドレイン端子及び前記第2の半導体スイッチのドレイン端子のそれぞれが、前記第1の端子に接続されているエンジン始動装置。
The engine starter according to any one of claims 1 to 4, or 7,
The control module has a first semiconductor switch for controlling energization to the starter motor, and a second semiconductor switch for controlling energization to the coil,
An engine starter in which each of a drain terminal of the first semiconductor switch and a drain terminal of the second semiconductor switch is connected to the first terminal.
請求項1乃至8のいずれか一つに記載のエンジン始動装置において、
前記制御モジュールが、前記第1の端子とグランドとの間に接続されたコンデンサを有するエンジン始動装置。
The engine starting device according to any one of claims 1 to 8,
The engine starting device, wherein the control module includes a capacitor connected between the first terminal and a ground.
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