JP2013194542A - Engine starter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン始動装置に関する。 The present invention relates to an engine starting device.
特許文献１には、エンジン始動時における突入電流の発生に伴うバッテリの電圧降下により、電装品の作動が阻害（瞬断、リセット等）されるのを防止することを目的とし、バッテリとスタータモータ間の回路抵抗を可変とし、スタータモータへの供給電流を制限する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a battery and a starter motor for the purpose of preventing the operation of electrical components from being hindered (instantaneous interruption, reset, etc.) due to a voltage drop of the battery accompanying the occurrence of an inrush current at the start of the engine. A technique is disclosed in which the circuit resistance is variable and the supply current to the starter motor is limited.
電装品の作動状態は走行状態によって変化するため、電装品を正常に動作させるために必要なバッテリ最低電圧も走行状態に応じて変動する。
ここで、スタータモータへの供給電流を制限した場合、バッテリの電圧降下は小さくなるが、供給電流を制限するほどエンジンが始動するまでに時間を要することになる。つまり、バッテリ最低電圧の向上とエンジン始動時間の短縮化とはトレードオフの関係にある。
Since the operating state of the electrical component changes depending on the traveling state, the minimum battery voltage necessary for operating the electrical component normally also varies depending on the traveling state.
Here, when the supply current to the starter motor is limited, the voltage drop of the battery becomes small, but the more the time required for the engine to start, the more the supply current is limited. That is, there is a trade-off between improving the minimum battery voltage and shortening the engine start time.
このため、電装品の最大消費電流を想定して供給電流を制限した場合にはエンジン始動時間が長くなり、逆にエンジン始動時間の短縮化を考慮して供給電流の制限を小さくした場合には電装品の消費電流が大きいとき正常な動作を確保できない。
本発明の目的は、バッテリ最低電圧の向上とエンジン始動時間の短縮化とを両立できるエンジン始動装置を提供することにある。
For this reason, if the supply current is limited assuming the maximum current consumption of electrical components, the engine start time will be longer, and conversely if the supply current limit is reduced in consideration of shortening the engine start time. Normal operation cannot be secured when the current consumption of electrical components is large.
An object of the present invention is to provide an engine starter that can achieve both improvement in the minimum battery voltage and reduction in engine start time.
本発明では、エンジン始動要求時のバッテリに対する電圧要求に応じてスタータモータの電流値を可変する。 In the present invention, the current value of the starter motor is varied in response to a voltage request to the battery at the time of an engine start request.
よって、本発明にあっては、バッテリに対する電圧要求に応じて、バッテリ最低電圧の向上とエンジン始動時間の短縮化とを両立できる。 Therefore, according to the present invention, both the improvement of the minimum battery voltage and the reduction of the engine start time can be achieved in accordance with the voltage requirement for the battery.
〔実施例１〕
図１は、実施例１のエンジン始動装置のシステム図である。
実施例１に示すエンジン始動装置は、アイドリングストップ制御およびコーストストップ制御を行う車両に搭載され、エンジンの始動および再始動を行うスタータモータ1を備える。アイドリングストップ制御とは、車両停止時に所定のエンジン停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、その後、所定のエンジン再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる制御である。また、コーストストップ制御とは、車両の惰性走行時に所定のエンジン停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、その後、所定のエンジン再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる制御である。
[Example 1]
FIG. 1 is a system diagram of an engine starter according to a first embodiment.
The engine starter shown in Embodiment 1 is mounted on a vehicle that performs idling stop control and coast stop control, and includes a starter motor 1 that starts and restarts the engine. The idling stop control is a control for automatically stopping the engine when a predetermined engine stop condition is satisfied when the vehicle is stopped, and restarting the engine when a predetermined engine restart condition is satisfied. The coast stop control is a control for automatically stopping the engine when a predetermined engine stop condition is satisfied during inertial running of the vehicle and restarting the engine after a predetermined engine restart condition is satisfied.
スタータモータ1の回転力は出力軸2からピニオン3に伝達される。ピニオン3は、出力軸2の軸上を軸方向（図中左右方向）に移動可能である。ピニオン3は、シフトレバー4の揺動により進退（軸方向移動）し、図中右側へ移動したときエンジン側のリングギア5と噛み合い、図中左側へ移動したときリングギア5と離間する。シフトレバー4の揺動はピニオン駆動リレー6により制御され、ピニオン駆動リレー6が通電されたときピニオン3がリングギア5側へ移動し、通電が解除されたときピニオン3がリングギア5から離れるようにシフトレバー4を揺動させる。
The rotational force of the starter motor 1 is transmitted from the output shaft 2 to the
スタータモータ1およびピニオン駆動リレー6は、パワースイッチングモジュール(以下、PSM)7を介してバッテリ8から電流供給を受ける。PSM7は、バッテリ8からスタータモータ1へ電流を供給する。PSM7には、バッテリ8の端子間電圧を検出する電圧センサ9の検出信号が入力される。
PSM7は、エンジンコントロールモジュール(スタータ電流可変手段であって、以下、ECM)10により演算されたスタータモータ電流指令に基づいて、PSM7を駆動し、スタータモータ1へ電流を供給する。
The starter motor 1 and the pinion drive relay 6 receive a current supply from the
The
ECM10は、ドライバのイグニッション操作によるエンジン始動時およびアイドリングストップ制御またはコーストストップ制御によるエンジン再始動時、PSM7を駆動してスタータモータ1を駆動すると共にピニオン駆動リレー6を作動させる。ECM10には、ピニオン3の回転数を検出する回転センサ11の検出信号が入力される。
ECM10は、アイドリングストップ制御およびコーストストップ制御によるエンジン再始動時における、バッテリ最低電圧の向上とエンジン始動時間の短縮化との両立を狙いとし、以下に示すようなスタータモータ制御処理を実施する。
The ECM 10 drives the starter motor 1 and activates the pinion drive relay 6 when the engine is started by an ignition operation of the driver and when the engine is restarted by idling stop control or coast stop control. A detection signal of the
The ECM 10 implements the starter motor control process as described below with the aim of improving both the minimum battery voltage and shortening the engine start time during engine restart by idling stop control and coast stop control.
［スタータモータ制御処理］
図２は、実施例１のECM10で実行されるスタータモータ制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。この処理は、上記のようにアイドリングストップ制御およびコーストストップ制御によるエンジン再始動時に実行される。
ステップS1では、エンジン再始動要求が有るか否かを判定し、YESの場合はステップS2へ進み、NOの場合はステップS1を繰り返す。
ステップS2では、回転センサ11により検出された回転数を読み込む。ピニオン3の回転数はエンジン回転数と一定の関係性を有し、さらにエンジン回転数は車速と一定の関係性を有する。よって、ピニオン3の回転数を見ることで、車速を検出できる。
ステップS3では、スタータモータ1の電流指令値を演算する。ここで、電流指令値は、ステップS2で読み込んだピニオン3の回転数が高いほど、すなわち、車速が高いほど低い値とする。
ステップS4では、ステップS3で演算した電流指令値となるようにPSM7に対しスタータモータ電流指令を出力する。
[Starter motor control processing]
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the starter motor control process executed by the ECM 10 of the first embodiment. Each step will be described below. This process is executed when the engine is restarted by idling stop control and coast stop control as described above.
In step S1, it is determined whether there is an engine restart request. If YES, the process proceeds to step S2, and if NO, step S1 is repeated.
In step S2, the rotation speed detected by the
In step S3, the current command value of the starter motor 1 is calculated. Here, the current command value is set to a lower value as the rotation speed of the
In step S4, a starter motor current command is output to
次に、作用を説明する。
図３は、実施例１のスタータモータ制御作用を示すタイムチャートであり、車両の惰性走行時にコーストストップ制御における所定のエンジン停止条件が成立し、エンジンが自動停止している状態を前提としている。図３において、時点t1のとき車速はV1、時点t2のとき車速はV2(<V1)、時点t3のとき車速はゼロ（停車）である。なお、時点t1でエンジン再始動要求があった場合をA、時点t2でエンジン再始動要求があった場合をB、時点t3でエンジン再始動要求があった場合をCとする。
Next, the operation will be described.
FIG. 3 is a time chart showing the starter motor control operation of the first embodiment, and assumes that a predetermined engine stop condition in coast stop control is satisfied and the engine is automatically stopped when the vehicle is coasting. In FIG. 3, the vehicle speed is V1 at time t1, the vehicle speed is V2 (<V1) at time t2, and the vehicle speed is zero (stop) at time t3. It is assumed that A is the engine restart request at time t1, B is the engine restart request at time t2, and C is the engine restart request at time t3.
実施例１では、車速に応じてスタータモータ1の電流指令値を変化させている。具体的には、車速が高いほど電流指令値を低い値に設定している。よって、各電流指令値の関係は、Cが最高、Aが最低となる。このため、エンジン回転数の変化速度および変化量から明らかなように、エンジン始動時間は、Cが最短、Aが最長となる。ここで、車速が低いほど、クリープトルクや急加速の要求が高くなることから、車速が低いほど電流指令値を高くすることで、早いエンジン始動要求に対応できる。 In the first embodiment, the current command value of the starter motor 1 is changed according to the vehicle speed. Specifically, the current command value is set to a lower value as the vehicle speed is higher. Therefore, regarding the relationship between the current command values, C is the highest and A is the lowest. For this reason, as is clear from the change speed and change amount of the engine speed, C is the shortest and A is the longest. Here, the lower the vehicle speed, the higher the request for creep torque and rapid acceleration. Therefore, by increasing the current command value as the vehicle speed decreases, it is possible to respond to an early engine start request.
一方、電装品の最大消費電流は車速が高いほど大きくなる傾向がある。例えば、車速が高いとABSの作動領域に入るため、車速が高い場合には低い場合よりも最大消費電流は大きくなる。このため、図３に示すように、最低電圧要求値（バッテリ8に対する電圧要求）は、Aが最も高く、Cが最も低くなる。よって、車速が高いほど電流指令値を低くすることで、必要なバッテリ最低電圧を確保できる。 On the other hand, the maximum current consumption of electrical components tends to increase as the vehicle speed increases. For example, since the ABS operates when the vehicle speed is high, the maximum current consumption becomes larger when the vehicle speed is high than when it is low. For this reason, as shown in FIG. 3, the minimum voltage requirement value (voltage requirement for the battery 8) is highest in A and lowest in C. Therefore, the required minimum battery voltage can be secured by lowering the current command value as the vehicle speed increases.
すなわち、実施例１では、早いエンジン始動の要求がある一方、高いバッテリ最低電圧が要求されない車速域では電流指令値を高くし、高いバッテリ最低電圧が要求される一方、早いエンジン始動の要求がない車速域では電流指令値を低くすることで、バッテリ最低電圧の向上とエンジン始動時間の短縮化との両立を図ることができる。 That is, in Example 1, there is a request for fast engine start, while in the vehicle speed range where a high battery minimum voltage is not required, the current command value is increased and a high battery minimum voltage is required, but there is no request for fast engine start. By reducing the current command value in the vehicle speed range, it is possible to improve both the battery minimum voltage and shorten the engine start time.
次に、効果を説明する。
実施例１のエンジン始動装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) バッテリ8からの電流供給によりスタータモータ1を駆動してエンジンを始動させるエンジン始動装置において、エンジン始動要求時のバッテリ8に対する電圧要求に応じてスタータモータ1の指令電流値を可変するECM10を備えたため、バッテリ最低電圧の向上とエンジン始動時間の短縮化との両立を図ることができる。
Next, the effect will be described.
The engine starting device according to Embodiment 1 has the following effects.
(1) In an engine starter that starts the engine by driving the starter motor 1 by supplying current from the
(2) ECM10は、エンジン再始動要求時の車速に応じて電流指令値を変化させる。エンジン始動要求時のバッテリ8に対する電圧要求は、車速に応じて変化するため、電流指令値を車速に応じて変化させることで、車速に応じてバッテリ最低電圧の向上とエンジン始動時間の短縮化との両立を図ることができる。
(2) The ECM 10 changes the current command value according to the vehicle speed at the time of the engine restart request. Since the voltage requirement for the
(3) ECM10は、車速が高い場合には低い場合よりも電流指令値を低くする。車速が高い場合、高いバッテリ最低電圧は要求されるものの、早いエンジン始動の要求は低い。一方、車速が低い場合、早いエンジン始動の要求が高いものの、高いバッテリ最低電圧は要求されない。よって、車速が高い場合には低い場合よりも電流指令値を低くすることで、車速に応じてバッテリ最低電圧の向上とエンジン始動時間の短縮化との両立を図ることができる。 (3) The ECM 10 lowers the current command value when the vehicle speed is high than when it is low. When the vehicle speed is high, a high battery minimum voltage is required, but the requirement for early engine start is low. On the other hand, when the vehicle speed is low, there is a high demand for fast engine start, but a high minimum battery voltage is not required. Therefore, when the vehicle speed is high, the current command value is made lower than when the vehicle speed is low, so that both the improvement of the battery minimum voltage and the shortening of the engine start time can be achieved according to the vehicle speed.
〔実施例２〕
実施例２は、バッテリ電圧の状態に応じて電流指令値を変化させる例である。
［スタータモータ制御処理］
実施例２のスタータモータ制御処理は、図２に示した実施例１とほぼ同じ内容であるが、ステップS2では、車速に加えて電圧センサ9により検出されたバッテリ電圧を読み込み、ステップS3では、車速とバッテリ電圧とに基づいて電流指令値を演算する。電流指令値は、実施例１と同様の方法で車速に応じた電流指令値を演算し、これにバッテリ電圧に応じて求めた補正ゲインを乗算して求める。図４は、実施例２のバッテリ電圧に応じた電流指令値の補正ゲインマップであり、実施例２では、電圧センサ9により検出されたバッテリ電圧が高いほど、補正ゲインを大きくする。よって、電流指令値は、バッテリ電圧が高いほど大きな値となる。
なお、他の構成は実施例１と同じであるため、図示並びに説明は省略する。
[Example 2]
Example 2 is an example in which the current command value is changed according to the state of the battery voltage.
[Starter motor control processing]
The starter motor control process of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2, but in step S2, the battery voltage detected by the voltage sensor 9 is read in addition to the vehicle speed, and in step S3, A current command value is calculated based on the vehicle speed and the battery voltage. The current command value is obtained by calculating a current command value corresponding to the vehicle speed in the same manner as in the first embodiment and multiplying this by a correction gain obtained according to the battery voltage. FIG. 4 is a correction gain map of a current command value according to the battery voltage of the second embodiment. In the second embodiment, the correction gain is increased as the battery voltage detected by the voltage sensor 9 is higher. Therefore, the current command value becomes larger as the battery voltage is higher.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
次に、作用を説明する。
実施例２では、バッテリ電圧が高いほど電流指令値を高くする。バッテリ8の充電量SOC(State Of Charge)が低い場合や、劣化度SOH(State Of Health）が高い場合、バッテリ8の端子間電圧は低下するため、バッテリ電圧が低い場合には電流指令値を低くすることで、バッテリ8の充電量が低い場合や劣化度が高い場合であっても、エンジン再始動時に電装品の正常な動作を確保できるため、コーストストップ制御が実施可能である。
Next, the operation will be described.
In Example 2, the current command value is increased as the battery voltage is higher. When the charge amount SOC (State Of Charge) of the
次に、効果を説明する。
実施例２のエンジン始動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(3)に加え、以下の効果を奏する。
(4) ECM10は、エンジン再始動要求時のバッテリ電圧が高いほど電流指令値を高くするため、バッテリ8の充電量が低い場合や劣化度が高い場合であっても、エンジン再始動時に電装品の正常な動作を確保できるため、コーストストップ制御が実施可能である。
Next, the effect will be described.
The engine starter according to the second embodiment has the following effects in addition to the effects (1) to (3) of the first embodiment.
(4) The ECM10 increases the current command value as the battery voltage at the time of the engine restart request increases, so even if the charge amount of the
〔実施例３〕
実施例３は、電装品の作動状態や消費電力に応じて電流指令値を変化させる例である。
実施例３のスタータモータ制御処理は、図２に示した実施例１とほぼ同じ内容であるが、ステップS2では、車速に加えてエンジン始動要求からの経過時間（始動時間）を読み込み、ステップS3では、車速と始動時間とに基づいて電流指令値を演算する。電流指令値は、実施例１と同様の方法で車速に応じた電流指令値を演算し、これに始動時間に応じて求めた補正ゲインを乗算して求める。図５は、実施例３の始動時間に応じた電流指令値の補正ゲインマップであり、実施例３では、始動時間が長いほど、補正ゲインを小さくする。よって、電流指令値は、始動時間が長いほど小さな値となる。
なお、他の構成は実施例１と同じであるため、図示並びに説明は省略する。
Example 3
The third embodiment is an example in which the current command value is changed according to the operating state of the electrical component and the power consumption.
The starter motor control process of the third embodiment is substantially the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2, but in step S2, the elapsed time (starting time) from the engine start request is read in addition to the vehicle speed, and step S3 Then, the current command value is calculated based on the vehicle speed and the start time. The current command value is obtained by calculating a current command value corresponding to the vehicle speed in the same manner as in the first embodiment, and multiplying this by a correction gain obtained according to the start time. FIG. 5 is a correction gain map of the current command value according to the start time of the third embodiment. In the third embodiment, the correction gain is decreased as the start time is longer. Therefore, the current command value becomes smaller as the starting time is longer.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
次に、作用を説明する。
実施例３では、始動時間が長いほど電流指令値を低くする。バッテリ電圧はバッテリ8からの持ち出し電流によって決まるが、スタータモータ1以外の消費電流分は最大電流を想定して電圧降下を決めている。
ここで、始動時間が長いほど電装品の消費電流は増加するため、始動時間に応じて電流指令値を決めることは、電装品の消費電流に応じて始動時間を決めることと等価である。よって、電装品の消費電流が多いほど電流指令値を低くすることで、バッテリ電圧を確保しながら、始動時間の短縮を図ることができる。
Next, the operation will be described.
In Example 3, the current command value is lowered as the starting time is longer. The battery voltage is determined by the current taken out from the
Here, since the consumption current of the electrical component increases as the startup time becomes longer, determining the current command value according to the startup time is equivalent to determining the startup time according to the consumption current of the electrical component. Therefore, the current command value is lowered as the current consumption of the electrical component is increased, so that the starting time can be shortened while ensuring the battery voltage.
次に、効果を説明する。
実施例３のエンジン始動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(3)に加え、以下の効果を奏する。
(5) ECM10は、エンジン再始動要求時の始動時間が長いほど電流指令値を低くするため、バッテリ電圧を確保しながら、始動時間の短縮を図ることができる。
Next, the effect will be described.
The engine starter according to the third embodiment has the following effects in addition to the effects (1) to (3) of the first embodiment.
(5) Since the ECM 10 lowers the current command value as the starting time at the time of the engine restart request is longer, the starting time can be shortened while ensuring the battery voltage.
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明したが、実施例に限らず、他の構成であっても本発明に含まれる。
例えば、実施例２と実施例３とを合わせた構成、すなわち、車速による電流指令値の補正と始動時間による電流指令値の補正とを同時に行う構成としても良い。
(Other examples)
As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated based on the Example, not only an Example but another structure is also included in this invention.
For example, a configuration in which the second embodiment and the third embodiment are combined, that is, a configuration in which the correction of the current command value based on the vehicle speed and the correction of the current command value based on the start time are performed simultaneously.
1 スタータモータ
2 出力軸
3 ピニオン
4 シフトレバー
5 リングギア
6 ピニオン駆動リレー
7 パワースイッチングモジュール
8 バッテリ
9 電圧センサ
10 エンジンコントロールモジュール
（スタータ電流可変手段）
11 回転センサ
1 Starter motor
2 Output shaft
3 Pinion
4 Shift lever
5 Ring gear
6 Pinion drive relay
7 Power switching module
8 battery
9 Voltage sensor
10 Engine control module (starter current variable means)
11 Rotation sensor
Claims (5)
エンジン始動要求時の前記バッテリに対する電圧要求に応じて前記スタータモータの電流値を可変するスタータ電流可変手段を備えたことを特徴とするエンジン始動装置。 In an engine starter that starts an engine by driving a starter motor by supplying current from a battery,
An engine starter comprising starter current varying means for varying a current value of the starter motor in response to a voltage request to the battery at the time of an engine start request.
前記スタータ電流可変手段は、エンジン再始動要求時の車速に応じて前記電流値を変化させることを特徴とするエンジン始動装置。 The engine starter according to claim 1,
The engine starter characterized in that the starter current varying means changes the current value according to a vehicle speed at the time of an engine restart request.
前記スタータ電流可変手段は、車速が高い場合には低い場合よりも前記電流値を小さくすることを特徴とするエンジン始動装置。 The engine starting device according to claim 1 or 2,
The starter current variable means makes the current value smaller when the vehicle speed is high than when the vehicle speed is low.
前記スタータ電流可変手段は、エンジン再始動要求時のバッテリ電圧の状態に応じて前記電流値を変化させることを特徴とするエンジン始動装置。 The engine starter according to any one of claims 1 to 3,
The engine starter characterized in that the starter current varying means changes the current value according to the state of the battery voltage at the time of an engine restart request.
前記スタータ電流可変手段は、エンジン再始動要求時の電装品の作動状態や消費電流に応じて前記電流値を変化させることを特徴とするエンジン始動装置。 The engine starting device according to any one of claims 1 to 4,
The engine starter characterized in that the starter current varying means changes the current value in accordance with an operating state of an electrical component at the time of an engine restart request and current consumption.
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|---|---|---|---|
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