JP3577298B2

JP3577298B2 - スタ−タ制御装置

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Publication number: JP3577298B2
Application number: JP2001307227A
Authority: JP
Inventors: 基久本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2001-10-03
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2021-10-03
Also published as: FR2830288B1; DE10245819B4; JP2003113766A; KR100531732B1; KR20030029459A; CN1212475C; DE10245819A1; CN1427148A; FR2830288A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スタータ制御装置に関し、特に、自動車等のエンジンを始動させるためのスタータを制御するためのスタータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン用スタータの電磁スイッチを電気的に制御する従来の装置として、例えば特開平１１−１９０２６７号公報の様に一般的に知られている。この種の従来のスタータ制御回路の結線図を図８に示す。図８において、１はスタータモータ部、２はメインスイッチ部、３はスタータＭ端子、４はスタータＢ端子、５は補助スイッチ、６は補助スイッチコイル、７はスタータ制御装置、８はＳ端子、９はＢ端子、１０はＬ端子、１１は制御回路部、１２は半導体リレー、１３はＥ端子、１４はキースイッチ、１５はバッテリである。
【０００３】
図８に示す従来のスタータ制御回路においては、キースイッチ１４やエンジンコントロールユニット等からスタータ制御装置７に直接駆動信号が入力され、当該駆動信号をＳ端子８より検出して、半導体リレー１２をＯＮ状態にし、スタータの電磁スイッチ例えばスタータ補助スイッチ（以降補助スイッチと呼ぶ）５を駆動する電力をスタータＢ端子４から供給する。
【０００４】
従来のスタータ制御回路の機能系統図を図９に示す。図９において、２１は保護回路部、２２は駆動信号入力部、２３は演算処理部、２４は保護回路部、２５は電源回路部、２６は出力制御部である。
【０００５】
キースイッチ１４からの駆動信号は、スタータ制御装置７内の制御回路部１１（図８参照）に設けられている保護回路部２１を通って駆動信号入力部２２に入力され、演算処理部２３でスタータ動作のオン（以下、ＯＮとする。）／オフ（以下、ＯＦＦとする。）が可能であるかの可否を判断し、スタータ動作がＯＮであれば出力制御部２６に駆動信号を送信し、補助スイッチ５を動作させる。尚、補助スイッチ５を動作させる為の補助スイッチコイル６（図８）の電力はスタータＢ端子４から供給する。
【０００６】
また、スタータ制御装置７が起動していない時は、補助スイッチ５を駆動する半導体リレー１２（図８）はＯＦＦ状態であり、スタータ制御装置７が起動し、駆動信号を検出した時に、半導体リレー１２はＯＮ状態とされ、補助スイッチ５を駆動する電力を供給するという方法が一般的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置は上記のように構成され、キースイッチやエンジンコントロールユニット等からの駆動信号を直接検出するため、制御装置に前記駆動信号を検出する端子及びリード線が必要となる。したがって補助スイッチとスタータ制御回路を一体化する際に、構造が複雑となってしまうという問題点があった。
【０００８】
また、補助スイッチをスタータＢ端子電圧からの電力で駆動すると、スタータＢ端子は直接バッテリＢ端子に接続されている為、補助スイッチを駆動する半導体リレーがショート状態で破壊するとスタータが廻り放しとなってしまうという問題点があった。
【０００９】
また、制御回路部の一部例えば演算処理部が破壊すると補助スイッチを駆動する電力を供給することが不可能となりスタータを駆動することができなくなるという問題点があった。
【００１０】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、補助スイッチとスタータ制御装置を一体化する際の構造を容易にするとともに、半導体リレーがショート状態で破壊した場合にもスタータが廻り放しの状態になることを防止し、また、演算処理部が破壊した場合にもスタータを駆動させることができるスタータ制御装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、キースイッチの投入時に閉成されるエンジン用スタータの電磁スイッチを半導体リレーで制御するスタータ制御装置であって、制御回路と、上記電磁スイッチに接続され、上記制御回路の制御により当該電磁スイッチの動作の制御を行う半導体リレーと、上記電磁スイッチと上記半導体リレーとを接続している上記半導体リレーの端子の端子電圧を測定して、測定値が０でない場合には、上記キースイッチからの上記電磁スイッチへの駆動信号がＯＮであるとして、当該駆動信号のＯＮ／ＯＦＦの検出を行う駆動信号検出手段とを備え、上記駆動信号検出手段の検出結果に基づいて、上記電磁スイッチを動作させることにより、スタータの制御を行うことを特徴とするスタ−タ制御装置である。
【００１２】
また、上記駆動信号検出手段が上記駆動信号のＯＮを検出した場合に上記制御回路の電源を起動させるとともに、上記駆動信号のＯＦＦを検出した場合には、当該ＯＦＦになった時点から一定時間経過後に、消費電力を抑制するために上記制御回路の電源を休止させる電源制御手段を備えている。
【００１３】
また、上記電磁スイッチを駆動させる上記半導体リレーは常時通電状態であって、上記制御回路からの信号によって遮断状態となる。
【００１４】
また、上記電磁スイッチの電力は上記キースイッチから供給される。
【００１５】
また、上記スタータを保護するためのスタータ保護手段が上記制御回路に設けられている。
【００１６】
また、上記スタータの電源電圧を測定し、その電源電圧の直流成分を減算し、交流成分のみを検出する微分回路を備え、当該交流成分に基づいて、上記スタータ保護手段が、上記スタータのオーバーラン及び過熱の保護を行う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１にこの発明の一実施形態におけるスタータ制御装置の結線図を示し、図２に、図１のスタータ制御装置に設けられたスタータ制御回路の機能系統図を示す。これらの図において、１はスタータモータ部、２はメインスイッチ部、３はスタータＭ端子、４はスタータＢ端子、５は補助スイッチ、６は補助スイッチコイル、７はスタータ制御装置、９はＢ端子、１０はＬ端子、１１は制御回路部、１２は半導体リレー、１３はＥ端子、１４はキースイッチ、１５はバッテリである。また、図２において、２３は演算処理部、２４は保護回路部、２５は電源回路部、２６は出力制御部、３０は駆動信号検出部である。
【００１８】
本実施の形態と上述の従来例との構造の違いは、図１と図８を比較すれば明らかなように、本実施の形態においては、図８に示したＳ端子１０が設けられていない点が異なる。さらには、図２と図９を比較すれば明らかなように、本実施の形態においては、Ｓ端子１０の省略に伴って、当該端子に対する図９に示した保護回路部２１及び駆動信号入力部２２とが設けられていない点が異なっており、さらに、本実施の形態においては駆動信号を検出するための駆動信号検出部３０が追加されている点が異なる。
【００１９】
図１及び図２に示したスタータ制御装置の制御方法について説明する。まず、キースイッチ１４やエンジンコントロールユニット（図示せず）等から入力された駆動信号は補助スイッチ５の補助スイッチコイル６に通電される。この通電電流と補助スイッチ５に接続されている制御基板上の半導体リレー１２のＯＮ抵抗によるＬ端子１０の電圧を駆動信号検出部３０で検出することにより、キースイッチ１４やエンジンコントロールユニット等から入力された駆動信号のＯＮ・ＯＦＦを判断する。駆動信号がＯＮであれば、出力制御部２６に駆動信号を送信し、補助スイッチ５を動作させる。なお、本実施の形態においては、補助スイッチ５を動作させるための電力は、キースイッチ１４の回路から供給されるものとする。
【００２０】
すなわち、補助スイッチ５と半導体リレー１２とを接続している半導体リレー１２のＬ端子１０の電圧は、図３の表のようになる。図３の表において、（１）は補助スイッチコイル通電電流×半導体リレーＯＮ抵抗、（２）はバッテリ電圧である。尚、駆動信号ＯＮ、半導体リレーＯＦＦという状態は、スタータ保護装置が作動している状態である。
【００２１】
図３の表の（１）及び（２）の電圧を駆動信号検出部３０が測定することにより、キースイッチ１４やエンジンコントロールユニット等から入力された駆動信号のＯＮ・ＯＦＦをＳ端子及びリード線が無くとも判断することが可能になる。
【００２２】
尚、補助スイッチコイル通電電流×半導体リレーＯＮ抵抗による電位差は小さい為、オペアンプ等の増幅回路で増幅した方がより精度高く検出することが可能になる。
【００２３】
したがって、補助スイッチコイル通電電流×半導体リレーＯＮ抵抗による電位差を検出することにより、キ−スイッチ１４やエンジンコントロールユニット等から入力された駆動信号のＯＮ・ＯＦＦを、例えばマイコン等で構成された演算処理部２３で判断することにより、その駆動信号を送る結線が不要となり、構造が簡単になり、コスト低減が可能になる。
【００２４】
次に、駆動信号検出部３０が駆動信号を検出すると、演算処理部２３が、スタータ制御装置７の電源回路部２５を自動的に起動（ＯＮ）させ、一方、駆動信号検出部３０が一定時間内に信号を検出しなければ、演算処理部２３が、電源回路部２５を自動的に休止（ＯＦＦ）させるようにしたので、制御回路部１１の消費電力を少なくすることが可能になる。
【００２５】
また、補助スイッチ５を駆動する半導体リレー１２を常時ＯＮ状態とし、演算処理部２３が、その補助スイッチ５を駆動する半導体リレー１２をＯＦＦさせるよう設定している。また、補助スイッチの電力はキースイッチ側より供給する。よって、演算処理部２３破壊や半導体リレー１２がショート状態で破壊してもスタータの動作はキースイッチの駆動信号に準じ、制御回路が装着されていないスタータと同じ動作状態となる為、スタータが動作不能となることが無くなる。
【００２６】
よって、フェールセーフとして、マイコンから構成された演算処理部２３を監視する為の２つ目のマイコンの設定が不要、あるいは、２つ目の半導体リレーの設定が不要となり、コスト低減が容易に可能になる。
【００２７】
一般的に、スタータ制御回路が装着されている装置にはスタータ保護装置が内蔵されているので、本実施の形態においてもスタータ保護装置を設けている。スタータ保護装置の機能としては、例えば、オーバーラン防止機能・過熱保護機能・再噛み防止機能等がある。
【００２８】
スタータ保護装置の機能の中でスタータＢ端子電圧の脈動を利用する方法は知られている。簡単に図４に沿ってスタータＢ端子４の電圧の脈動を説明しておく。
【００２９】
ユーザがキースイッチ１４を操作してスタータを作動させるとスタータには瞬時的に大電流（ラッシュ電流）が流れるため、スタータＢ端子電圧は（ａ）点において、図示されたように急激に低下する。
【００３０】
続いて、期間（ｂ）において、エンジンがスタータによって回転され始めると、スタータへの通電電流が除々に低下するので、スタータＢ端子電圧は除々に上昇する。
【００３１】
次に、期間（ｃ）においてエンジンがスタータによって回転される状態（クランキング状態）になると、エンジン回転トルクが圧縮工程及び膨張行程に応じて変動するので、スタータＢ端子電圧の波形はエンジン回転トルクの変動と同様に周期的に変化する。
【００３２】
次に、期間（ｄ）において、エンジンが始動開始すると、エンジンの発生トルクによってスタータに対する負荷が減少するので、スタータＢ端子電圧は上昇する。
【００３３】
その後、期間（ｅ）において、エンジンが始動開始しているにもかかわらずスタータがエンジンによって廻されている状態（オーバーラン状態）になると、スタータが無負荷状態になるので、スタータＢ端子電圧は一定電圧となる。
【００３４】
最後に、（ｆ）点において、キースイッチ１４をＯＦＦするとスタータはＯＦＦされるのでスタータＢ端子電圧はエンジン始動以前の初期値に復帰する。
【００３５】
スタータＢ端子電圧の期間（ｃ）及び期間（ｅ）の状態を脈動と呼んでいるが、この脈動を利用してオーバーラン防止機能・過熱保護機能を実現する方法は一般的に知られている。
【００３６】
但し、上記スタータＢ端子電圧の脈動は、直流成分に交流成分が加算された波形となっている。この波形では電圧が高い為、そのまま演算処理部で処理することが困難である。したがって、直流成分をある程度減算するか、除く必要がある。
【００３７】
減算する場合、図５の様にツエナーダイオード等によって直流成分の一部を除く方法や図６の様に抵抗をシリーズに接続し分圧する方法があるが、バッテリーが１２ｖと２４ｖで制御回路基板を分ける必要があり、共用化することが困難となる。また分圧する方法はスタータＢ端子電圧の期間（ｃ）及び期間（ｅ）の状態を脈動の幅が小さくなってしまう。
【００３８】
スタータＢ端子電圧の脈動の直流成分を除くには、図７の様にコンデンサと抵抗によって構成される微分回路を設定することにより容易に省くことができる。
【００３９】
この微分回路によってスタータＢ端子電圧の脈動の直流成分を除くことにより演算処理部２３での処理が容易になりスタータＢ端子電圧の期間（ｃ）及び期間（ｅ）の状態を脈動も小さくならず精度も向上する。また、１２ｖ用と２４ｖ用で制御回路基板を共通することが容易に可能になる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態においては、スタータ制御装置７は、直接キースイッチ１４やエンジンコントロールユニット等からの駆動信号を駆動信号検出部３０により検出するようにしたため、従来用いられていた駆動信号を検出するためのＳ端子及びその駆動信号を送るための結線が制御装置において不要となる。したがって、補助スイッチ（電磁スイッチ）５とスタータ制御装置７を一体化する際に、構造を容易にすることができる。
【００４１】
また、本実施の形態においては、補助スイッチ（電磁スイッチ）をキ−スイッチ１４からの電力で駆動するようにしたので、半導体リレー１２がショート状態で破壊してもスタータが廻り放しになることを防止することができる。したがって、フェールセーフの為に２つ目のマイコンや半導体リレー等を設けることが不要であり、コスト低減が図れる。但し、スタータ動作はキースイッチ１４に準じる。
【００４２】
また、本実施の形態においては、補助スイッチ（電磁スイッチ）を駆動する半導体リレーを常時ＯＮとし、制御回路は半導体リレーをＯＦＦさせる信号を出力するように設定され、また、補助スイッチの電力をＳ端子側より供給するように設定されているので、制御回路の一部（例えば演算処理部２３）が破壊しても、補助スイッチ（電磁スイッチ）を駆動する電力を供給することが可能であるので、スタータを駆動することができる。
【００４３】
さらに、本実施の形態においては、スタータＢ端子の脈動をスタータ保護機能に利用している装置において、スタータＢ端子の脈動を微分回路で処理することにより、バッテリー１２ｖと２４ｖ用基板を容易に共用化することが可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
この発明は、キースイッチの投入時に閉成されるエンジン用スタータの電磁スイッチを半導体リレーで制御するスタータ制御装置であって、制御回路と、上記電磁スイッチに接続され、上記制御回路の制御により当該電磁スイッチの動作の制御を行う半導体リレーと、上記電磁スイッチと上記半導体リレーとを接続している上記半導体リレーの端子の端子電圧を測定して、測定値が０でない場合には、上記キースイッチからの上記電磁スイッチへの駆動信号がＯＮであるとして、当該駆動信号のＯＮ／ＯＦＦの検出を行う駆動信号検出手段とを備え、上記駆動信号検出手段の検出結果に基づいて、上記電磁スイッチを動作させることにより、スタータの制御を行うことを特徴とするスタ−タ制御装置であるので、駆動信号を検出するための端子が不要となるため、端子の個数が減った分、補助スイッチとスタータ制御装置を一体化する際の構造を容易にできるとともに、半導体リレーがショート状態で破壊した場合にもスタータが廻り放し状態になることを防止し、また、演算処理部が破壊した場合にもスタータを駆動させることができる。
【００４５】
また、上記駆動信号検出手段が上記駆動信号のＯＮを検出した場合に上記制御回路の電源を起動させるとともに、上記駆動信号のＯＦＦを検出した場合には、当該ＯＦＦになった時点から一定時間経過後に、消費電力を抑制するために上記制御回路の電源を休止させる電源制御手段を備えているので、制御回路の消費電力を少なくすることができる。
【００４６】
また、上記電磁スイッチを駆動させる上記半導体リレーは常時通電状態であって、上記制御回路からの信号によって遮断状態となるように設定されているので、たとえ制御回路が破壊しても電磁スイッチの動作はキースイッチから入力される駆動信号に準じ、スタータが動作不能となることを防止することができる。
【００４７】
また、上記電磁スイッチの電力は上記キースイッチから供給されるので、半導体リレーがショート状態で破壊した場合においても、スタータが廻り放しになることを防止することができる。
【００４８】
また、上記スタータを保護するためのスタータ保護手段が上記制御回路に設けられているので、オーバラン防止・加熱保護・再噛み防止を行うことができる。
【００４９】
また、上記スタータの電源電圧を測定し、その電源電圧の直流成分を減算し、交流成分のみを検出する微分回路を備え、当該交流成分に基づいて、上記スタータ保護手段が、上記スタータのオーバーラン及び過熱の保護を行うようにしたので、バッテリー１２ｖと２４ｖ用基板を容易に共有化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスタータ制御装置の構成を示した結線図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスタータ制御装置の構成を示した構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスタータ制御装置のＬ端子の電圧の変化を表形式にまとめた説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るスタータ制御装置のスタータＢ端子電圧の脈動をグラフで示した説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るスタータ制御装置において、ツエナーダイオードによって直流成分の一部を除いた場合のスタータＢ端子電圧の脈動をグラフで示した説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るスタータ制御装置において、抵抗をシリーズに接続し分圧した場合のスタータＢ端子電圧の脈動をグラフで示した説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るスタータ制御装置において、微分回路によって直流成分を除いた場合のスタータＢ端子電圧の脈動をグラフで示した説明図である。
【図８】従来のスタータ保護装置の構成を示した結線図である。
【図９】従来のスタータ制御回路の構成を示した構成図である。
【符号の説明】
１スタータモータ部、２メインスイッチ部、３スタータＭ端子、４スタータＢ端子、５補助スイッチ、６補助スイッチコイル、７スタータ制御装置、９Ｂ端子、１０Ｌ端子、１１制御回路部、１２半導体リレー、１３Ｅ端子、１４キースイッチ、１５バッテリ、２１，２４保護回路部、２２駆動信号入力部、２３演算処理部、２５電源回路部、２６出力制御部、３０駆動信号検出部。

Claims

キースイッチの投入時に閉成されるエンジン用スタータの電磁スイッチを半導体リレーで制御するスタータ制御装置であって、
制御回路と、
上記電磁スイッチに接続され、上記制御回路の制御により当該電磁スイッチの動作の制御を行う半導体リレーと、
上記電磁スイッチと上記半導体リレーとを接続している上記半導体リレーの端子の端子電圧を測定して、測定値が０でない場合には、上記キースイッチからの上記電磁スイッチへの駆動信号がＯＮであるとして、当該駆動信号のＯＮ／ＯＦＦの検出を行う駆動信号検出手段とを
備え、
上記駆動信号検出手段の検出結果に基づいて、上記電磁スイッチを動作させることにより、スタータの制御を行うことを特徴とするスタ−タ制御装置。
上記駆動信号検出手段が上記駆動信号のＯＮを検出した場合に上記制御回路の電源を起動させるとともに、上記駆動信号のＯＦＦを検出した場合には、当該ＯＦＦになった時点から一定時間経過後に、消費電力を抑制するために上記制御回路の電源を休止させる電源制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のスタ−タ制御装置。
上記電磁スイッチを駆動させる上記半導体リレーは常時通電状態であって、上記制御回路からの信号によって遮断状態となることを特徴とする請求項１または２に記載のスタ−タ制御装置。
上記電磁スイッチの電力は上記キースイッチから供給されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスタ−タ制御装置。
上記スタータを保護するためのスタータ保護手段が上記制御回路に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のスタ−タ制御装置。
上記スタータの電源電圧を測定し、その電源電圧の直流成分を減算し、交流成分のみを検出する微分回路を備え、
当該交流成分に基づいて、上記スタータ保護手段が、上記スタータのオーバーラン及び過熱の保護を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のスタ−タ制御装置。