JP2616510B2 - エンジン始動システム - Google Patents

エンジン始動システム

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JP2616510B2
JP2616510B2 JP3104116A JP10411691A JP2616510B2 JP 2616510 B2 JP2616510 B2 JP 2616510B2 JP 3104116 A JP3104116 A JP 3104116A JP 10411691 A JP10411691 A JP 10411691A JP 2616510 B2 JP2616510 B2 JP 2616510B2
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motor
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battery
control
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秀夫 森
正之 志塚
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/087Details of the switching means in starting circuits, e.g. relays or electronic switches

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は始動電動機の通電を制御
するエンジン始動システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種のエンジン始動システムには例え
ば、特開昭61−101672号公報に記載の様に、マグネティ
ックスイッチへの通電を電圧制御手段を用いて制御する
方式があるが、電動機への通電制御は、始動スイッチ投
入後ピニオンギャ噛合までの間で時間の経過と共に増加
させる様に構成し、そのスイッチング制御をマグネティ
ックスイッチに設けられた電気機械的スイッチによって
行っていた。
【0003】また、始動電動機自身に温度センサを埋め
込み無負荷運転時に電動機が損傷することを防止するこ
とも特開昭60−243364号公報等で知られているが自動車
の状態を検出して、始動電動機を制御するものでない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記前者の従来装置で
は、電動機へバッテリーの電力が直接入力されるため、
電動機の出力が不必要に過大となり始動電動機の動力を
伝達する機構部品に過大負荷が発生し、構成部品が破損
もしくは強度を必要以上にもたせるため機構部品を小型
化できないという問題があった。
【0005】また、電動機への入力を制御するため、電
動機スイッチをチョッパ回路により制御すると、接点の
ON−OFF時に発生するアークにより接点寿命が著し
く低下し、さらにはアークによる発熱により接点が溶着
してしまい、電動機に連続通電され、スタータが焼損す
るという到命的不具合が発生するという問題がある。さ
らには、バッテリーの電圧が24V以上になると、接点
開閉時のアーク熱により、接点部が焼損する問題があ
る。
【0006】半導体スイッチを電動機の近傍に配置する
と、電動機の発熱またはエンジンの雰囲気温度が高いた
め半導体スイッチの信頼性が低下すると言う問題があ
る。
【0007】本発明は、電動機の出力を最適に抑制して
機構部品の軽量化を図り、スイッチ部の信頼性の高いエ
ンジン始動システムを提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記発明は、エンジンの
始動時にスイッチ操作により動力を発生する電動機と、
該電動機の動力源となるバッテリーとを電気的に接続給
電するハーネスとからなる始動システムにおいて、自動
車の状態を検出する手段と、その状態検出手段の信号を
もとに電動機の出力特性の最適値を決定することを特徴
とする制御手段と、該制御手段の出力信号に応じて電動
機の出力をクランキング電流脈動の最大値まで徐々に上
昇させるように制御することを特徴とするエンジン始動
システムにより達成される。
【0009】本発明の好ましくは、半導体スイッチのみ
では、異常時に半導体スイッチはON状態になる可能性
があって、電動機の焼損を完全に防止することが困難な
ため、さらに電気機械スイッチを半導体スイッチに直列
に設けてある。
【0010】2つのスイッチの動作順序は、まず電気機
械スイッチを動作し次に半導体スイッチを動作させる。
半導体スイッチは、自動車の環境に応じてスタータの出
力を制御させる。エンジンの始動完了もしくはスタータ
スイッチのOFFを検出後にまず半導体スイッチをOF
F又は内部抵抗を大きくしてから電気機械スイッチをO
FFにする様にした。
【0011】
【作用】電動機への通電電流の制御を行う接点に半導体
を用いたので、電動機の出力制御を容易に行うことが可
能になりエンジンの環境を把握してスタータの出力を制
御することにより、不必要な過大負荷を発生することが
なくなる。
【0012】2つのスイッチの動作順序は、まず電気機
械スイッチを動作し次に半導体スイッチを動作させてい
るので電気機械スイッチ間の電位差はなく接点ON時の
アークの発生はない。
【0013】エンジンの始動完了もしくはスタータスイ
ッチのOFFを検出後にまず半導体スイッチをOFF又
は内部抵抗を大きくしてから電気機械スイッチをOFF
にする様にしているので電気機械スイッチ間の電位差は
ほとんどなくスイッチOFF時のアークの発生を防止で
きる。
【0014】さらに、スイッチをチョッパ制御のような
高速のON−OFF制御をしても接点の摩耗の発生はな
く、接点の溶着もない。
【0015】さらに、万が一半導体スイッチが故障して
ON状態になったとしてもソレノイドにより駆動される
電気機械スイッチが回路に直列に入っており、スタータ
スイッチをOFFすることによりソレノイドへの通電が
切れ、電気機への通電が切れるため、電動機の焼損等の
不具合は発生しない。
【0016】半導体を熱源から離したので温度上昇によ
る信頼性低下を防止できる。
【0017】
【実施例】本発明の一実施例を図1,図2により説明す
る。
【0018】図1は本発明に係わるシステムの一例を示
す説明図であり、1は始動電動機で、一端が一種の細い
コイルを複数回巻いて成るソレノイド2の電気機械スイ
ッチ3,ハーネス4,第一の半導体接点5を介してバッ
テリー6に直列に接続されており、該バッテリーの他端
はアースされている。
【0019】また前記ソレノイド2は、一端がスタータ
スイッチ7,第二の半導体スイッチ8を介して前記バッ
テリー6に接続され、他端はアースされている。前記第
一及び第二の半導体スイッチ5,8へは、自動車状態セ
ンサ9の検出データをもとに制御装置10により最適の
制御信号が供給される様になっている。
【0020】さらに、前記制御装置10の判断状態を表
示装置11により自動車の運転者が認識できるようにな
っている。
【0021】前記第一及び第二の半導体スイッチ5,8
はPNP形半導体であり、それぞれサージ吸収用ダイオ
ード12,13がコレクタに接続され、バッテリー6の
外部に集中配置されパワーパッケイジ14を形成してい
る。上記の半導体スイッチとバッテリー6の間には、万
が一、半導体が焼損してもバッテリー3に悪影響が出な
いように十分な絶縁がされている。
【0022】尚、前記バッテリー6の一端はイグニッシ
ョンスイッチ15を介して前記制御装置10に接続さ
れ、該制御装置10はそれぞれの半導体スイッチ5,8
にゲート信号を供給する様に構成されている。16は前
記ソレノイド2の移動量をピンオン17に伝達するため
のシフトレバーであり、ピニオン17がエンジンのリン
グギャ18に噛合して電動機1の回転力がリングギャ1
8に伝達される。
【0023】上記構成において、先ずイグニッションス
イッチ15が投入されると、制御装置10は自動車状態
センサ9によりエンジン回転数,エンジン冷却水の水
温,エンジンの油温,エンジンの振動,バッテリー液
温,バッテリー充電状態,ミッションの状態,車速,ド
アロック等の情報を入手しはじめる。
【0024】次にスタータスイッチ7が投入されると、
制御装置10は自動車状態センサ9の情報をもとに始動
条件を図2に示すフローチャートにより設定する。そし
て、始動電動機の起動時の電流を図3に示す様にクラン
キング電流脈動の最大値I 1 まで緩やかな特性に沿って
徐々に上昇するように設定する。ここで上記条件を満足
し始動可能と判断した場合は、まず第二の半導体スイッ
チ8を制御することによりソレノイド2を通電させ、シ
フトレバー16を介してピニオン17をエンジンのリン
グギャ18へスムーズに噛み込ませて、さらには電気機
械スイッチ3をON導通状態にする。
【0025】これと同時に、表示装置11に始動運転中
であることを表示させ運転者に認識させる。
【0026】つぎに、第一の半導体スイッチ5を通電制
御することにより必要最小限の電力をバッテリ6より電
動機1へ供給することにより、電動機1及びピニオン1
7により構成されるスタータに発生する過大トルクを低
く抑えながら、かつエンジンを始動するに必要な出力を
電動機1が発生するため、エンジンは確実に始動され
る。
【0027】従って、電動機1は、バッテリー6の状態
が如何なる状態であっても必要最小限の出力しか発生す
ることができないため、電動機1の出力をエンジンへ伝
達する機構部品の強度を低く設計することが可能とな
り、スタータの大幅な軽量化が可能となる。
【0028】さらには、バッテリー6から供給される電
力を最小に設定できるためバッテリー6の長寿命化が可
能となると共に、スタータで低減できた電力を、始動時
に他の電気負荷に配分することが可能となり、より高精
度な始動制御、及び始動時の排気ガス中の有害物質の低
減が可能となる。
【0029】本実施例では、半導体スイッチまたは制御
回路10をバッテリー6と一体とすることにより、半導
体スイッチ5,8,制御回路10,バッテリー6を熱的
に高温で環境的に厳しいエンジンルーム内でも比較的温
度の低い環境のよい部位に小スペースで配置することが
可能となり、より信頼性が向上する。
【0030】又、図1において万が一半導体スイッチが
破損して、常時導通状態になっても、電気機械スイッチ
は、スタータスイッチ7により切断されるため、電動機
へ大電流が流れっぱなしになり焼損等の不具合が発生す
るのを防止できる。
【0031】また本発明はバッテリーの電圧が24V以
上の高い電圧になるほど半導体スイッチ電圧ドロップの
電気ロスが低減でき、又半導体スイッチのコスト及び大
きさを決める最大電流が低くなるため、より有効となる
と言う効果もある。
【0032】さらには、電気機械スイッチでは、逆に高
電圧になるほど接点の切断が困難となるが、本実施例に
よれば、まず第一の半導体スイッチで電気機械スイッチ
の接点間の電圧を低くしてから電気機械スイッチの切断
を行えば良いので接点部の信頼性は大幅に向上する。さ
らには、12V用より小型の電気機械スイッチが採用可
能となり、より軽量化,製造コストの低減が可能とな
る。
【0033】また、例えばバッテリーの充電状態が著し
く悪いとか、すでにエンジンが始動しているとかの理由
で制御装置10が始動不能と判断した場合は、表示装置
11に始動不能であることとその理由を表示させ運転者
に認識させる。
【0034】始動システムの不動作理由を表示装置によ
り運転者に認識させることができるため運転者が適切な
対応を行うことが可能となり、より短時間にエンジンを
始動可能にすることができるという効果がある。
【0035】以上本実施例によれば、 (1)自動車の状態に応じて電動機の出力を制御するた
め、電動機が過大トルクを発生することがなく、スター
タの機構部品の大幅な軽量化と信頼性の向上が可能とな
る。
【0036】(2)半導体スイッチを、電動機とバッテリ
ーの間に設けたので、チョッパ制御のような高速のON
−OFF制御をしても接点部の寿命劣化がない。
【0037】(3)電気機械スイッチの開閉時の接点間の
電位差を低くできるため、バッテリーの電圧が24V以
上であっても電気機械スイッチの接点部に発生するアー
ク熱は大幅に低減でき信頼性が大幅に向上する。
【0038】
【発明の効果】電動機の出力を最適に抑制して機構部品
の軽量化を図り、スイッチ部の信頼性の高いエンジン始
動システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図。
【図2】本発明の制御方式を説明するフローチャート。
【図3】本発明の一実施例における電動機の制御電流波
形図。
【符号の説明】
1…電動機、…ハーネス、…第一の半導体スイッ
チ、…バッテリー、…第二の半導体スイッチ、
自動車状態センサ、10…制御装置、11…表示装置。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−37373(JP,A) 特開 平3−970(JP,A) 特開 平2−227558(JP,A) 特開 平2−204676(JP,A) 実開 昭56−163671(JP,U) 実開 平2−118164(JP,U) 実開 昭63−28879(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの始動時にスイッチ操作により動
    力を発生する電動機と、該電動機の動力源となるバッテ
    リーとを電気的に接続給電するハーネスとからなる始動
    システムにおいて、自動車の状態を検出する手段と、そ
    の状態検出手段の信号をもとに電動機の出力特性の最適
    値を決定する制御手段と、該制御手段の出力信号に応じ
    て電動機の出力をクランキング電流脈動の最大値まで徐
    々に上昇させるように制御することを特徴とするエンジ
    ン始動システム。
  2. 【請求項2】 請求項1において、電動機の出力特性の最
    適値を決定する手段において、エンジン始動可能と判断
    した場合にエンジン始動条件を表示する手段を設けたこ
    とを特徴とするエンジン始動システム。
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WO2011138936A1 (ja) 2010-05-07 2011-11-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 エンジン始動装置およびエンジン始動装置の制御方法

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