JP2797548B2

JP2797548B2 - エンジン始動装置

Info

Publication number: JP2797548B2
Application number: JP29172889A
Authority: JP
Inventors: 俊文越沢; 彰宏白田; 修星野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JPH03151566A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、スタータモータを自動的に作動制御して自
動車のエンジンを始動させるエンジン始動装置に関す
る。

（従来の技術）通常の自動車は、エンジン始動用のスタータモータに
大電力を供給するために、走行時に発電機（オルタネー
タ）から鉛蓄電池などのバッテリを充電している。しか
し、鉛蓄電池は使用するにしたがいその内部抵抗が増加
し、かつ自己放電も増加するので、その寿命はほぼ一年
程度と云われている。このような古いバッテリを使用し
ていると、エンジン始動時にスタータモータに大電流を
供給することができず、いわゆるバッテリ上がりを生じ
る。

そこで、発明者らは大容量のコンデンサを電源回路に
採用して、バッテリの充電状態にかかわらず一旦バッテ
リに蓄電されている電荷をコンデンサにゆるやかに蓄電
し、エンジンスタート時に該コンデンサの蓄積電荷を瞬
時に放電制御しスタータモータを駆動する電源装置の発
明について、既に特許出願している（特願昭63−329846
号）。そしてこの出願に係る発明では、コンデンサとバ
ッテリとは並列に接続されている。

しかしながら、コンデンサにはそれが完全な充電状態
にあってもわずかな漏れ電流（リーク電流）が流れる。
このため、上述した先行する発明装置では、バッテリが
常にコンデンサに接続された状態になっていることによ
り、バッテリに他の負荷が接続されていなくても、コン
デンサのリーク電流によってバッテリ上りが発生する。

そこで、発明者らは、エンジン始動の直前にコンデン
サを電源手段に接続して所定の電圧まで充電し、更に運
転者が着座している間にも常にコンデンサを所定電圧に
蓄電しておき、該コンデンサに蓄電された電荷をスター
タモータに放電せしめるエンジン始動装置の発明につい
て、既に特許出願をしている（特願平１−151234号）。

第１図は、コンデンサＣに蓄積せしめた電荷をスター
タモータＭに放電せしめて該スタータモータを駆動せし
めるエンジン始動装置の概略構成を示しており、第２図
に示すように、エンジンＥの始動の直前T₀にスイッチSW
₂を投入してコンデンサＣを電源手段Ｂに接続し、所定
の電圧Csまでも充電されるとき（T₁）、更にスイッチSW
₁を投入してコンデンサＣに蓄電された電荷をスタータ
モータに放電せしめるようにしている。

第３図は、スイッチSW₃により電源手段Ｂとコンデン
サＣとの間を常時開状態にした構成のエンジン始動装置
を示している。この場合には、T₀のタイミングでスイッ
チSW₃を投入してコンデンサＣを電源手段Ｂに接続し、
所定の電圧Csまで充電されるとき（T₁）、スイッチSW₃
を開いて電源手段ＢをコンデンサＣと分離し、その後に
スイッチSW₁を投入してコンデンサＣに蓄電された電荷
をスタータモータに放電せしめるようにしている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、エンジン始動の直前にコンデンサを電
源手段に接続すると、運転者はコンデンサが完全に充電
された状態になるまで待機し、かつ充電状態を確認した
上で改めてスタータスイッチを操作してエンジンを始動
させる必要があり、運転者に対しては、こうした煩わし
い操作を強いることになるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、大容量コンデンサでの自己放電を極力少なくして、
しかもコンデンサの充電完了後に自動的にエンジンの始
動を可能にするエンジン始動装置を提供することを目的
としている。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、始動指令でコンデンサをバッテリと
接続して充電し、その後その放電電力によりスタータモ
ータを駆動するエンジン始動装置において、前記コンデ
ンサの充電状態とエンジンの運転状態の判定信号を出力
する判定手段と、この判定信号に基づいて前記スタータ
モータへの通電を制御する通電制御手段とを具備するこ
とを特徴とするエンジン始動装置が提供でき、また、前
記始動指令を、車両のエンジンキーによるエンジンスイ
ッチの投入によって発生させること、更にこのキースイ
ッチをオフした場合に、駆動しているエンジンを停止す
る停止指令を供給するエンジン停止手段を具備するエン
ジン始動装置を提供できる。

（作用）本発明のエンジン始動装置では、キースイッチをオン
に操作して発生する始動指令でコンデンサをバッテリと
接続して充電し、前記判定手段により完全充電を検出し
たとき自動的にスタータスイッチをオンにして、スター
タモータへの通電を行なう。すなわちエンジンＥの始動
の直前T₀に投入されるスイッチSW₂、スイッチSW₃など
を、キースイッチのオン操作のみで的確なタイミングで
投入することができ、かつエンジン始動状態を検出した
とき、スタータモータへの通電を終了する。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明す
る。

第４図は、本発明のエンジン始動装置の一例を示すブ
ロック図で、車両のエンジンが停止し、かつキースイッ
チが操作される前の、スイッチおよびリレーの状態を示
している。

コンデンサに電荷を蓄積する電源手段としてのバッテ
リ１は、エンジンにより駆動される発電機（ACG:オール
タネータ）11と接続され、そこで発電された電力を直流
に変換して充電されるもので、さらにキースイッチ12を
介して車両の他の電気負荷とも接続される。

２は、可動片21と電磁コイル22とを有するリレーであ
り、電磁コイル22の電磁力によりオン制御される常開接
点（N.O.）を構成している。この電磁コイル22の一端
は、上記キースイッチ12を介してバッテリ１に接続さ
れ、他端は、スイッチングトランジスタ23のコレクタ、
エミッタを介して接地されている。このリレー２と同様
にバッテリ１の＋側ライン41に接続されている常開接点
（N.O.）型のリレー３は、キースイッチ12投入後のコン
デンサ５の充電状態に応じた判定信号を出力するもので
あり、２つの可動片31,32と電磁コイル33とを有してい
る。そして、この電磁コイル33は、スイッチングトラン
ジスタ34のコレクタ、エミッタを介して接地され、かつ
可動片32を介しても接地されているため、一旦閉成され
たときその状態を保持する。

35はエンジン停止判定回路であり、エンジンの運転状
態の判定信号として、エンジン回転数や発電機11電圧に
基づくエンジン停止判定信号を出力している。また、36
はスタータインヒビタとして設けられたエンジン始動禁
止回路であり、エンジン始動許可信号を出力している。
そしてこれらエンジン停止判定信号、エンジン始動許可
信号は、上記リレー３からの充電状態の判定信号ととも
に、アンド回路37の入力信号をなし、このアンド回路37
の出力信号は抵抗38を介して上記スイッチングトランジ
スタ23のベースに供給されている。

５は大容量コンデンサであり、たとえば車両用の電子
装置のバックアップ電源に使用される電気二重層コンデ
ンサの規模を大きくしたものが採用される。このコンデ
ンサ５は、例えば10F（ファラッド）程度の静電容量を
持つもので、電磁コイル62の電磁力によりオフ制御され
る常開接点（N.O.）であり、バッテリ１からコンデンサ
５を電気的に遮断して、充電動作以外の時は両者を電気
的に分離すべく、一方電極がリレー６のリレー接点61を
介してバッテリ１の＋極と接続され、他方電極が接地ラ
イン42と接続される。また電磁コイル62の一方端子は、
キースイッチ12を介してバッテリ１と接続され、かつそ
の他方端子は、スイッチングトランジスタ63のコレク
タ、エミッタを介して接地されている。したがってコン
デンサ５とバッテリ１との間は、第３図のSW₃に対応す
るこのリレー６によってコンデンサ５との間を常時は開
状態に維持されるとともに、このコンデンサ５とリレー
６の接続点はスタータユニット７と接続されている。

このスタータユニット７は、スタータリレー71、スタ
ータモータ72およびスタータコイル73を有し、このスタ
ータリレー71を介してコンデンサ５はスタータモータ72
と接続され、またスタータコイル73の中間端子は上記リ
レー２の可動片21を介してバッテリ１の＋側ライン41に
接続されている。

８は、バッテリ１の＋側ライン41とキースイッチ12を
介して接続された充電制御回路である。この充電制御回
路８は、定電圧電源回路81およびコンパレータ82を含
み、上記コンデンサ５の充電状態を監視し制御するもの
であって、このコンパレータ82から出力される検知信号
によりリレー６を作動させて、上記コンデンサ５を所定
電圧まで充電している。すなわちこのコンパレータ82に
は、その−側にコンデンサ５の充電電圧Vcが供給され、
その＋側に抵抗83,84の直列回路によって形成される基
準電圧Vrefが供給されている、また、このコンパレータ
82の出力端子は、インバータ85および抵抗86を介して上
記スイッチングトランジスタ34のベースに接続されると
もに、抵抗87を介してスイッチングトランジスタ63のベ
ースにも接続されている。

なお、９は、可動片91と電磁コイル92とを有するリレ
ーであり、電磁コイル92の電磁力によりオフ制御される
常閉接点（N.C.）を構成している。このリレー９を介し
てエンジン停止装置93が上述したエンジン始動装置に接
続され、運転者がキースイッチをオフした場合に、回転
しているエンジンを停止するための停止指令を供給する
ようにしている。

次に上記構成のエンジン始動装置の作動について説明
する。

運転者が乗車し、キースイッチ12をオンすると、リレ
ー９の接点がオフして、エンジン停止装置93からの停止
指令が解除されてエンジンは始動可能な状態になり、同
時に定電圧電源回路81にもバッテリ１から電源供給され
る。

この定電圧電源回路81を通じてコンパレータ82、イン
バータ85、アンド回路37に電源供給され始める。これに
より、コンパレータ82はコンデンサ５の充電状態を監視
し、判定信号を出力するようになる。つまり、コンデン
サ５が未充電の間には、コンパレータ82の完全充電判定
電圧Vrefよりも、コンデンサ５の両端電圧Vcの方が低電
圧である。このため、コンパレータ82からは、定電圧電
源回路81の出力電圧と略々等しい電圧が出力される。こ
の結果、スイッチングトランジスタ63に対してオン信号
が出力されることになる。このトランジスタ63がオンに
なると、リレー６が作動し、リレー接点61がオンする。

こうして、リレー６を介してコンデンサ５の充電が開
始され、その後コンデンサ５の充電が完了すると、コン
デンサ５の充電電圧Vcが完全充電判定電圧Vrefよりも高
くなり、コンパレータ82の出力は反転する。これによっ
てスイッチングトランジスタ63がオフとなる結果、リレ
ー６は非作動状態になって、コンデンサ５への充電が終
了し、またインバータ回路85の出力が能動レベルになる
結果、トランジスタ34がオンしてリレー３が作動する。

一方、エンジン停止判定回路35は、エンジン回転数ま
たはジェネレータ11の発電電圧からエンジンの停止状態
を判定し、停止時に能動レベルの判定信号をアンド回路
37に出力する。また、エンジン始動禁止回路36は、変速
器レンジ等の情報によって車両の飛出し等を防止すべく
始動許可の条件を示す能動レベルの判定信号をアンド回
路37に出力している。

したがってエンジン停止時に、コンデンサ５が充電完
了し、かつ始動許可状態となったとき、アンド回路37の
入力は全て能動レベルになって、アンド回路37の出力に
よってスイッチングトランジスタ23がオンされる。この
結果、リレー接点21、そしてスタータリレー71がオンし
てスタータモータ72が起動される。この時、リレー２の
作動と連動してリレー６も作動するように構成しておけ
ば、スタータモータ72はコンデンサ５およびバッテリ１
の双方から通電される。

またリレー３は、自己保持型のスイッチ31、32から構
成されており、一旦コンデンサ５が完全充電状態になっ
たと判定すれば、その後にキースイッチ12がオフされる
までアンド回路37に対して能動レベルの信号を継続して
出力することになり、放電によるスタータユニット７で
のチャタリングが防止される。

スタータモータ72の起動によってエンジンが始動する
と、エンジン停止判定回路35からの出力が非能動レベル
となり、トランジスタ23がオフしてリレー２の作動を終
了させる。そして、その後もキースイッチ12がオンの状
態にあれば、エンジンは運転状態を持続する。また、ス
タータモータ72の起動によってエンジンが始動しなけれ
ば、コンデンサ５が充電完了して、アンド回路37の出力
によってスイッチングトランジスタ23がオンされること
により、リレー２がオンして再度コンデンサ５からその
放電電力がスタータユニット７に通電される。その後
に、キースイッチ12がオフになると、リレー９によって
エンジン停止装置93が起動され、そのエンジン停止指令
によってエンジンが停止されると同時に、他の負荷への
電源供給も遮断される。

なお、完全充電判定電圧Vrefは、抵抗83あるいは84を
可変抵抗で構成することにより、車両の外部環境に応じ
て運転者が手動で、あるいは自動的に変更することも可
能である。

このように、エンジン始動用の電源として自己放電電
流の大きい電気二重層コンデンサを使用した場合でも、
その容量値をそれ程大きくせずに、したがってその容
積、重量を大きくすることなく、しかも運転者はキース
イッチ12を操作するだけで、円滑かつ確実にスタータモ
ータを駆動してエンジンの始動が可能になる。

また運転者が乗車する以前に、例えば無線方式で上記
キースイッチ12を投入するなどの、遠隔始動も容易に可
能となる。

しかも、エンジン始動禁止回路36からのエンジン始動
許可信号をアンド回路37の成立条件に加えていることに
より、エンジンを始動しても危険でない状態でのみこの
始動装置が働くことになり、車両が不用意に動くなどの
危険を防止して安全にエンジンを始動することができ
る。

以上、この発明をある程度詳細にその最も好ましい実
施態様について説明したが、その好ましい実施態様の説
明は、構成の詳細な部分についての変形、特許請求の範
囲に記載された本発明の精神に反しない限りでの種々な
変形、あるいはそれらを組み合わせたものに変更するこ
とができることは明らかである。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、エンジン始動
用の電源として自己放電電流の大きい電気二重層コンデ
ンサを使用した場合でも、コンデンサの充電完了後に自
動的にエンジンの始動が可能になり、しかもバッテリ上
がりにより始動不能となることもないエンジン始動装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、エンジン始動装置の概略構成を示す図、第２
図は、その動作を説明する図、第３図は、開閉手段によ
り電源手段とコンデンサとの間を常時開状態にした構成
のエンジン始動装置を示す図、第４図は、本発明のエン
ジン始動装置の一実施例を示すブロック図である。１……バッテリ、12……キースイッチ、2,3,6,9……リ
レー、35……エンジン停止判定回路、36……エンジン始
動禁止回路、５……コンデンサ、７……スタータユニッ
ト、72……スタータモータ、82……コンパレータ、93…
…エンジン停止装置。

フロントページの続き (56)参考文献特開平３−18665（ＪＰ，Ａ) 特開平２−175350（ＪＰ，Ａ) 特開平２−264154（ＪＰ，Ａ) 特開平３−23370（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02N 11/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】始動指令でコンデンサをバッテリと接続し
て充電し、その後その放電電力によりスタータモータを
駆動するエンジン始動装置において、前記コンデンサの
充電状態とエンジンの運転状態の判定信号を出力する判
定手段と、この判定信号に基づいて前記スタータモータ
への通電を制御する通電制御手段とを具備することを特
徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】前記始動指令を、車両のエンジンキーによ
るエンジンスイッチの投入によって発生させることを特
徴とする請求項（１）に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】前記コンデンサとバッテリとの間は、前記
コンデンサの充電状態の判定信号により開閉制御される
リレーを介して接続されていることを特徴とする請求項
（１）に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】前記通電制御手段は、更にエンジン始動禁
止手段からのエンジン始動許可信号によって制御されて
いることを特徴とする請求項（１）に記載のエンジン始
動装置。
【請求項５】前記キースイッチをオフした場合に、駆動
しているエンジンを停止する停止指令を供給するエンジ
ン停止手段を具備することを特徴とする請求項（２）に
記載のエンジン始動装置。