JP2797551B2

JP2797551B2 - エンジン始動装置

Info

Publication number: JP2797551B2
Application number: JP29539889A
Authority: JP
Inventors: 俊文越沢; 修星野; 彰宏白田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1989-11-14
Filing date: 1989-11-14
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JPH03156171A

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、鉛蓄電池を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核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、既に特許出願をしている（特願昭63−3298
46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まで充電されるとき（T₁）、更にスイッチ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。

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
に示している。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、
しかも自動的にエンジンが始動するまで繰り返してコン
デンサを充放電できるようにした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、始動指令による始動直前に充電され
たコンデンサの充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コンデンサを繰り返し
てバッテリと接続する接続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、前記判
定手段のうちコンデンサの充電状態は、基準電圧と比較
する比較回路と、この比較回路の基準電圧として放電完
了値と充電完了値とを設定する設定回路によって判定す
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とともに、例えば寒冷地など
でエンジンの始動性が低下し、一回の放電によってはエ
ンジンが始動しないようなときにも、キースイッチがオ
ンの状態で自動的にコンデンサの放電状態を判定して、
再度の充電によるスタータモータへの通電を可能にして
いる。

（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。

31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、32
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。

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、コンパレータ80および定電圧電源回路81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80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80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＋側には、抵抗82,83の直列回路の接続点に更に抵
抗84,85の直列回路を接続し、この接続点電圧が基準電
圧Vrefとして供給されている。

今、上記４つの抵抗82,83,84,85の抵抗値をそれぞれR
₁,R₂,R₃,R₄とし、R₃＝R₄とすると、コンパレータ80の出
力が定電圧電源回路81の出力電圧Vccに相当するときに
は、基準電圧Vrefはコンパレータ80の出力が接地レベルに相当するときに
は、基準電圧Vrefはとなる。

すなわちこの基準電圧Vrefは、コンデンサ５の充電電
圧Vcに対して、充電時にはV_Hとなり、放電時にはV_Lとな
って、互いに異なる放電完了値と充電完了値とが設定さ
れることになる。

そしてこのコンパレータ80の出力信号はインバータ86
を介してアンド回路87に供給されている。このアンド回
路87には、上記エンジン停止判定信号、エンジン始動許
可信号も供給され、このアンド回路87の出力信号は抵抗
88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。また、上記コンパレータ80の出力端子
は、抵抗89を介して上記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80、イン
バータ85、アンド回路87に電源供給され始める。これに
より、コンパレータ80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80の完全放電判定
電圧V_L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80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V_Hよりも高く
なり、コンパレータ80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
する。

一方、エンジン停止判定回路31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
87に出力する。また、エンジン始動禁止回路32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87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87の
入力は全て能動レベルになって、アンド回路87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。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31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
第１回目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は一旦放電状態になるが、このときのコンデ
ンサ５の電圧Vcが、放電完了の基準電圧V_Lより低下して
いれば、更にコンパレータ80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、
再度の充電が完了して、アンド回路87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
によっテエンジン停止装置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。

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て場合でも、
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、自動的にエンジンが始動す
るまで繰り返してコンデンサを充放電でき、円滑かつ確
実にスタータモータを駆動してエンジンを始動すること
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32からのエンジン始動
許可信号をアンド回路87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、バッテリ上がりにより始動不
能とならず、またコンデンサが完全に放電するまでスタ
ータを起動してもエンジンが始動しないようなときに、
再度の充電完了後に自動的にエンジンの再始動を可能に
した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、2,6,9……リレ
ー、31……エンジン停止判定回路、32……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、80……コンパレータ、82,8
3,84,85……抵抗、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２−271072（ＪＰ，Ａ) 特開平３−18665（ＪＰ，Ａ) 特開平２−175350（ＪＰ，Ａ) 特開平２−264154（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−41344（ＪＰ，Ｕ) 実開昭56−146644（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02N 11/08 F02D 45/00 H02J 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】始動指令による始動直前に充電されたコン
デンサ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コンデンサを繰り返してバッ
テリと接続する接続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】前記判定手段のうちコンデンサの充電状態
は、基準電圧と比較する比較回路と、この比較回路の基
準電圧として放電完了値と充電完了値とを設定する設定
回路によって判定す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。