JP3972613B2 - 原動機始動用制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機始動用制御装置に関し、特に、非接触式ポジションセンサを用いてレンジ位置の検出を行う形式の駆動機における動力源としての原動機の始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機を搭載した車両では、周知のように、自動変速機のレンジ位置を検出するポジションセンサが非走行レンジ（Ｎ（ニュートラル）レンジ及びＰ（パーキング）レンジ）位置を検出した状態でのみスタータモータの起動を可能とするニュートラルスタートスイッチが装備されている。このニュートラルスタートスイッチは、通常、多数の同心円上に配置された多数の接点の開閉の組合せから自動変速機のレンジ位置を制御装置により判定する形式のポジションセンサと一体化され、同様の接点で構成される接触式のスイッチとされる。そして、このスイッチは、回路構成上は、スタータモータの駆動回路を開閉するリレー回路か、駆動回路自体に介挿される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような接触式の接点構成を用いる限り、ポジションセンサと一体のニュートラルスタートスイッチの小型化には自ずと限界がある。そこで、ポジションセンサを非接触式のものに換えると、抜本的な小型化が可能であることから、こうした方式を採用する場合、ニュートラルスタートスイッチ部分も電子制御装置のレンジポジション判定に基づく信号で作動するスイッチング回路で構成されることになる。こうした非接触式のスイッチは、スタータモータの駆動回路にニュートラルスタートスイッチとして介装することはできないため、自動変速機の非走行レンジにおいてスタータモータを駆動させることが困難となる。
【０００４】
また、ニュートラルスタートスイッチを非接触式のスイッチとした場合、電子制御装置に供給される電圧が一時的に低下することで、レンジポジション判定に基づいて出力されるべきスイッチオン信号が途絶えることで、スタータモータを駆動させることができなくなる事態も想定される。
【０００５】
更に、非接触式のニュートラルスタートスイッチを構成する電子制御装置の出力信号は、電子制御装置がフェ−ルした場合には、出力不可能となるため、この状態でもスタータモータを駆動させることができなくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、非接触式ポジションセンサを用いることによるこうした障害を解決して、確実なスタータモータ駆動を可能とする原動機始動用制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の原動機始動用制御装置は、請求項１に記載のように、動力源である原動機と連結される駆動機のレンジ位置を検出する非接触式のポジションセンサと、少なくとも該ポジションセンサが検出するレンジ位置に基づきレンジ位置を判定する制御装置と、イグニションスイッチからの信号と、前記ポジションセンサが検出するレンジ位置に基づき制御装置が出力する信号とにより、スタータ信号を発生させるエンジン制御モジュールと、原動機を駆動させる駆動手段と、駆動手段及び制御装置に電源を供給する電源装置とを有する。
そして、前記制御装置は、エンジン制御モジュールに出力する信号を保持する信号保持回路を備えることを基本的特徴とする。
【０００９】
上記の構成において、請求項２に記載のように、前記信号保持回路は、次の信号が与えられるまでの間、現在の信号を保持し、次の信号により現在の信号をキャンセルして次の信号を保持する回路で構成されるのが有効である。
【００１０】
具体的には、上記の構成において、請求項３に記載のように、前記信号保持回路はラッチ回路で構成される。
【００１１】
上記の構成において、請求項４に記載のように、前記信号保持回路は、制御装置によるレンジ位置の判定に要する作動電圧より低い電圧で作動して、制御装置の作動電圧の降下によるレンジ位置の判定のリセット前に出力した信号を保持する回路で構成されると更に有効である。
【００１２】
具体的には、上記の構成において、請求項５に記載のように、前記信号保持回路は、制御装置がレンジ位置の判定に基づき出力する信号の出力回路に介挿される構成とされる。
【００１３】
上記の構成において、請求項６に記載のように、前記制御装置においてレンジ位置の判定を行うマイクロコンピュータと並列に制御保障手段が設けられ、該制御保障手段は、少なくともポジションセンサが検出するレンジ位置に基づく信号を信号保持回路に出力可能とされる構成とすると更に有効である。
【００１４】
更に、上記の構成において、請求項７に記載のように、前記制御保障手段は、ポジションセンサが検出するレンジ位置に基づき信号を出力する補助制御装置から成り、該補助制御装置は、マイクロコンピュータによるレンジ位置の判定がリセットされたときの信号保持回路への信号の出力を保障する構成とすることができる。
【００１８】
上記の構成において、請求項８に記載のように、前記信号保持回路は、フリップフロップ回路で構成することができる。
【００１９】
具体的には、上記の構成において、請求項９に記載のように、前記フリップフロップ回路は、レンジ位置の判定信号と、該判定信号の変更ごとに出力されるポジション変更信号とを入力とし、該ポジション変更信号の立上がりにより出力されるレンジ位置の判定信号をエンジン制御モジュールへの信号として出力とする構成とされる。
【００２０】
上記の構成において、請求項１０に記載のように、前記レンジ位置は、非走行レンジ位置とされる。
【００３０】
【発明の作用及び効果】
本発明の請求項１に記載の構成では、レンジ位置を非接触式のポジションセンサで検出する駆動機の原動機始動用制御装置において、レンジ位置に応じて確実に原動機を始動させることができる。
【００３１】
また、制御装置によるレンジ位置判定が何等かの理由でリセットされた場合の原動機始動を、それまで制御装置から出力されていた信号の保持のみで可能とすることができる。
【００３２】
また、請求項２に記載の構成では、信号保持回路が次の信号が与えられるまで確実に前の信号を保持するため、制御装置によるレンジ位置判定が何等かの理由でリセットされた場合でも、当初に制御装置から出力された信号により確実に原動機を始動させることができる。しかも、制御装置によるレンジ位置判定が回復した場合の信号の更新も支障なく行なわれる。
【００３３】
また、請求項３に記載の構成では、信号保持回路による信号の保持が、制御装置の出力信号で作動するラッチ回路の作動のみでなされるため、制御装置のメモリの消費や演算処理への負荷を与えることなく、制御装置のレンジ位置判定のリセットによる原動機始動不能を解消できる。
【００３４】
次に、請求項４に記載の構成では、制御装置によるレンジ位置判定のリセット理由が電圧降下である場合の原動機始動を可能とすることができ、しかも電源装置の電圧が回復した場合の、信号保持回路を設けたことによるレンジ位置判定への影響もなくすことができる。
【００３５】
また、請求項５に記載の構成では、信号保持回路を制御装置の出力信号で作動する簡単な回路構成とすることができる。
【００３６】
また、請求項６に記載の構成では、マイクロコンピュータが何等かの理由でフェールして信号出力不能となった場合でも、制御保障手段が出力する信号により原動機始動不能を解消できる。
【００３７】
また、請求項７に記載の構成では、マイクロコンピュータが何等かの理由でフェールして信号出力不能となった場合でも、補助制御装置がマイクロコンピュータの作動を保障するため、原動機始動不能を解消できる。また、補助制御装置によりマイクロコンピュータの作動を監視することもできる。
【００４１】
また、請求項８に記載の構成では、信号保持回路を既存のＩＣチップを用いて構成することができる。
【００４２】
また、請求項９に記載の構成では、信号保持回路による制御装置の出力信号の保持を、回路のスイッチング作動のみで達成することができる。
【００４３】
また、請求項１０に記載の構成では、駆動機の非走行レンジ位置での確実な原動機始動が可能となる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の原動機始動用制御装置のシステム構成を概念化したブロックで示す。この始動装置による制御対象としての原動機Ｅは、形式を問わない内燃又は外燃機関（以下、実施形態の説明において、エンジンという）若しくは電気自動車の駆動用電気モータであり、駆動機Ｔは、発進操作及び変速操作を自動的に行なう有段又は無段の自動変速機、発進操作を自動化して変速段の切換えを手動で行なう半自動変速機、変速段の変速比が連続制御可能な無段変速機、エンジンと電気モータを併載するハイブリッド車の電気モータである。
【００５４】
この装置は、駆動機Ｔのレンジ位置を検出する非接触式のポジションセンサ（ＰＳ）１と、駆動機Ｔの制御装置３と、エンジン（原動機）Ｅを駆動させるための駆動手段７と、駆動手段７と制御装置３に電源を供給する電源装置８と、イグニションスイッチ（本明細書において、一般にイグニションスイッチに内蔵されるスタータスイッチを含めて、イグニションスイッチという）Ｓからの信号と、ポジションセンサ１が検出するレンジ位置に基づく制御装置３からの信号とにより、駆動手段７と電源装置８とを導通させる導通手段２，４，５，６とを備える。
【００５５】
図２は本発明のエンジン始動装置の第１実施形態のシステム構成をブロックで示す。この装置における非接触式のポジションセンサ１は、自動変速機を駆動機とする場合、その油圧制御装置のマニュアルバルブの操作軸に連結する可動部材であるマニュアルシャフトにより回転変位する磁石と、その磁力線を検出するホールＩＣとを検出部とし、マニュアルシャフトの角度位置の変化を電圧値の変化として出力するアナログ出力のアクティブセンサで構成されている。このポジションセンサ１の電源は、制御装置３の電源と共通とされ、その電圧（Ｖｃｃ）を供給されて作動する。
【００５６】
制御装置３は、自動変速機を制御する電子制御装置に組込まれる変速機制御モジュール（ＴＣＭ）に内蔵され、同様に電子制御装置に組込まれるポジションセンサ１の信号を取込む入力回路３１と、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）３２と、制御装置３の出力回路を構成するとともに、ニュートラルスタートスイッチとして機能するスイッチング回路６を包含するものとされている。この制御装置３では、入力回路３１に入力されるポジションセンサ１の出力電圧をマイクロコンピュータ３２でマニュアルシャフトの角度位置として認識し、角度位置とマニュアルバルブの切換え位置との対応関係から自動変速機のＰ、Ｒ（リバース）、Ｎ、Ｄ（ドライブ）、Ｌ（ロー）等のレンジポジションを判定するものとされている。この制御装置３は、駆動手段としてのスタータモータ７の駆動回路２に介挿されたスタータリレー２１を作動させるべく、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）５に接続されている。
【００５７】
スタータモータ７の駆動回路２は、スタータモータ７のパワーライン２０に介挿されたスタータリレー２１をスタータ信号（Ｖｓｔ）で制御して、バッテリ電源８で作動させる回路とされている。この形態において導通手段として利用されるエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）は、図示しないイグニションスイッチのスタータ・オン（イグニション電圧ＶI G の印可）に連動して導通する回路に内蔵された検出抵抗５１の接地側の電圧を検出してリレー回路作動のためのスタータ信号（Ｖｓｔ）を出力する検出回路と、このスタータ信号（Ｖｓｔ）のハイ・ローによりリレーコイル２３の駆動電流のオン・オフを制御するリレー駆動回路を備えている。このエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）に対して、この形態において自動変速機制御モジュール（ＴＣＭ）に内蔵される制御装置３に付随するスイッチング回路６が検出抵抗５１の接地側に接続されている。したがって、このシステム構成では、スタータモータ駆動回路２と、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）と、スイッチング回路６が、駆動手段としてのスタータモータ７と電源装置としてのバッテリ８とを導通させる導通手段を構成する。
【００５８】
こうした構成からなる装置により、ポジションセンサ１の信号を入力回路３１を経て取込むマイクロコンピュータ３２によりマニュアルシャフトの角度位置とマニュアルバルブの切換え位置との対応関係から自動変速機のＰ、Ｒ（リバース）、Ｎ、Ｄ（ドライブ）、Ｌ（ロー）等のレンジポジションが判定される。そして、この判定がＰレンジ又はＮレンジのときに、マイクロコンピュータ３２からスイッチング回路６に始動許可信号の出力がなされ、スイッチング回路６が作動して、それにより検出抵抗５１の接地がつなげられることで、スタータリレー作動のためのスタータ信号（Ｖｓｔ）が出力される。そこで、イグニションスイッチのスタータ・オンで、リレーコイル２３にリレー駆動電流が出力される。これによりパワーライン２０のスタータリレー２１の接点が閉成し、スタータモータ７が駆動される。
【００５９】
こうして、このエンジン始動制御装置によれば、レンジ位置を非接触式のポジションセンサ１で検出する駆動機Ｔにおいて、Ｐレンジ又はＮレンジ位置に応じて確実にエンジンＥを始動させることができる。
【００６０】
ところで、上記のように制御装置３のマイクロコンピュータ３２によるレンジ位置の判定でエンジン始動が可能となるが、スタータモータ７の始動時に、エンジンＥの始動当初のクランキング負荷により、スタータモータ７が大電流を消費することから、バッテリ８を共通の電源とするレンジ位置判定のためのマイクロコンピュータ３２を作動させる電源電圧（Ｖｃｃ）を数ミリｓｅｃと極短時間ではあるが降下させる。それが前記のように一瞬であっても、制御装置３への電圧が低下し、一旦得られたマイクロコンピュータ３２のレンジ判定がリセットされてしまうため、始動許可信号が出力されなくなり、エンジン始動が困難となる。特に、バッテリ８の充電不足等が甚だしい場合は、この電圧降下は顕著となる。
【００６１】
そこで、この実施形態では、導通手段としてのスイッチング回路６に始動許可信号を保持するための信号保持回路（以下、実施形態の説明においてラッチ回路という）４が設けられている。このラッチ回路４は、制御装置３の出力回路に介挿されている。すなわち、この装置において、ポジションセンサ１と、制御装置３のマイクロコンピュータ３２と、ラッチ回路４は、その順序で互いに直列に接続されている。ラッチ回路４は、制御装置３のマイクロコンピュータ３２によるレンジ位置の判定に要する作動電圧より低い電圧、又はバッテリ８とは別の図示しないバックアップ電源で作動して、制御装置３の作動電圧の降下によるレンジ位置の判定のリセット時でも始動許可信号のスイッチング回路６への出力（以下、実施形態の説明において、ラッチ回路４を経て出力される信号をスタータロック信号という）を保持する回路で構成される。こうしたマイクロコンピュータ３２とラッチ回路４の作動電圧領域は、それらを構成する素子により変更可能なものである。この面から、ラッチ回路４の作動電圧領域は、エンジンＥを制御するエンジン制御装置又は車両制御装置が作動している電圧領域では少なくとも作動するものとして、スタータロック信号を保持し、スタータモータの駆動状態を確保するものとされる。
【００６２】
図３はラッチ回路４の具体例を示すもので、この例では、ラッチ回路４は、フリップフロップ回路で構成されている。具体的には、フリップフロップ回路は、Ｄ−フリップフロップＩＣで構成され、この回路の電源（ＬＶｃｃ）を制御装置３の電源と共通とする場合は、マイクロコンピュータ３２のレンジ位置判定がある電圧でリセット状態に入るとすると、それより低い電圧駆動のＩＣを用いれば、レンジ位置判定のリセット状態中でもスタータロック信号を保持することができる。
【００６３】
図４はＤ−フリップフロップＩＣの作動原理をタイムチャートで示すもので、ＣＫピンの入力をハイとする度にＤピンの入力がＱピンに出力される。したがって、Ｄピンへの入力を、マイクロコンピュータ３２によるＰレンジ又はＮレンジ判定がなされた時にハイ入力とし、ＣＫピンへは、シフトポジション変更後にレンジ切換え信号としてのパルス信号をハイとして入力することで、Ｑピンからは、パルス信号の立上がり時のＤピン信号が出力される。そこで、この回路では、この信号をスイッチング回路６の切換え信号とすることで、Ｑピンの出力のハイをスタータロック信号とすることができる。
【００６４】
こうした回路構成において、ポジションセンサ１のホールＩＣへの供給電圧（Ｖｃｃ）が著しく降下して、ポジションセンサ１からの信号によりレンジ位置を判定する制御装置３への供給電圧が降下することで、その信号を判断するマイクロコンピュータ３２がリセット状態に入ると、フリップフロップＩＣのＤピンとＣＫピンへの信号が共に出力されなくなる（この状態が生じる位置を図４のタイムチャート上でＣＰＵリセットと表示する）ので、フリップフロップＩＣはＱピンのハイ信号を出力し続けることになる。これによりスタータロック信号が維持され、スイッチング回路６の切換えは生じず、スタータモータ７の駆動は、マイクロコンピュータ３２のリセットにより中断されないことになる。そして、この状態は、電源電圧の回復を条件として、シフトポジション変更により再びＣＫピンへ信号が入力されることで、そのときのＤピンの信号にリセットされる。
【００６５】
かくしてこのエンジン始動制御装置では、Ｐレンジ又はＮレンジへの設定によりマイクロコンピュータ３２から始動許可信号が出力されることでスタータリレー２１が作動し、リレー接点の閉成でパワーライン２０が通じてスタータモータ７が駆動され、それにより極端な電圧降下が生じてマイクロコンピュータ３２がレンジポジション判定のリセット状態に入っても、フリップフロップ回路４によるスタータロック信号の保持でスイッチング回路６によるスタータリレー作動のスタータモータ駆動回路２の導通が維持されるため、パワーライン２０の導通も維持され、一旦起動したスタータモータ７の駆動状態がマイクロコンピュータ３２のレンジポジションのリセットに影響されずに継続される。
【００６６】
次に、図５は導通手段の変更例を示す。先の第１実施形態では、導通手段の一部にエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）の信号（Ｖｓｔ）をイグニションスイッチＳのスタータオン信号として用いたが、この形態では、導通手段に接点式のイグニションスイッチＳと無接点式のニュートラルスタートスイッチ６を直列に配置した構成が採られている。すなわち、バッテリ８に対して、直列接続でイグニションスイッチＳとニュートラルスタートスイッチ６とリレーコイル２３とを配している。パワーライン２０については、バッテリ電源（Ｂ+ ）に対して、スタータスイッチ２２と、スタータリレー２１と、スタータモータ７を直列に接続して接地させている。なお、図面上ではニュートラルスタートスイッチ６をスイッチ記号で略示しているが、詳しくは、このスイッチは、先の図３に示すラッチ回路４からのスタートロック信号で作動するスイッチング回路６からなる無接点スイッチとして構成される。
【００６７】
この回路構成の場合、イグニションスイッチＳとニュートラルスタートスイッチ６が共に閉成されることで、駆動回路２のスタータリレー２１の作動によりパワーライン２０がスタータモータ７の駆動待機状態となる。したがって、イグニションスイッチＳのスタータスイッチ２２のオン作動でパワーライン２０が導通することで、実際にスタータモータ７が起動され、エンジン始動が開始される。
【００６８】
次に、図６は導通手段の他の変更例を示す。この変更例では、リレー回路が省略され、スタータモータ７に対してイグニションスイッチＳのスタータスイッチ２２とニュートラルスタートスイッチ６を直列に配置した構成が採られている。すなわち、電源装置としてのバッテリ８に対して、直列接続でスタータスイッチ２２とニュートラルスタートスイッチ６とスタータモータ７とを配している。したがって、この構成では、駆動回路２がパワーラインのみで構成されている。この場合も、図面上ではニュートラルスタートスイッチ６をスイッチ記号で略示しているが、詳しくは、このスイッチは、先の図３に示すラッチ回路４からのスタートロック信号で作動するスイッチング回路６からなる無接点スイッチとして構成される。この変更例の場合、スイッチング回路６で直接パワーラインの大電流を導通させることになるが、導通手段の構成は簡略化される。
【００６９】
次に、図７は導通手段の更に他の変更例を示す。この変更例は、先の図５に示す変更例に対して、リレー回路上のイグニションスイッチを省いたものである。その余の構成については、図５に示す変更例と実質的に同様であるので、対応する要素の同様の符号を付して説明に代える。この場合も、図面上ではニュートラルスタートスイッチ６をスイッチ記号で略示しているが、詳しくは、このスイッチは、先の図３に示すラッチ回路４からのスタートロック信号で作動するスイッチング回路６からなる無接点スイッチとして構成される。
【００７０】
前記第１実施形態の構成により、制御装置３の電圧降下に対するスタータモータ駆動の保障は可能となるが、制御装置自体が何等かの原因でフェ−ルしてレンジ位置の判定やそれによる始動許可信号の出力が不能となった場合、それに対するスタータモータ駆動の保障はなされない。そこで、次に、こうした事態での駆動保障も可能なシステム構成の実施形態を説明する。
【００７１】
次に示す図８は、前記第１実施形態に対してシステム構成を変更した本発明の第２実施形態を示す。この形態は、マイクロコンピュータ３２に対する保障手段を設けたものである。この形態の場合、入力回路３１とラッチ回路４との間にマイクロコンピュータ３２と、それに並列する補助制御装置としてのサブマイクロコンピュータ３４とを配し、これらの出力をロジックＩＣからなるＯＲロジック回路３５を経てラッチ回路４に接続した構成が採られている。すなわち、この形態では、ポジションセンサ１と、制御装置３のマイクロコンピュータ３２及びサブマイクロコンピュータ３４と、ラッチ回路４が互いに直列に接続されている。この場合のサブマイクロコンピュータ３４は、マイクロコンピュータ３２と同様のものでも、また、機能を絞ったものでもよい。また、サブマイクロコンピュータ３４の電源は、ラッチ回路４の場合と同様に、構成の簡素化を重視する場合は、マイクロコンピュータ３２の電源と共通とされ、作動保障の一層の確実化を重視する場合は、独自のバックアップ電源を持つものとされる。その余の構成については、前記第１実施形態と同様であるので、対応する要素に同様の参照符号を付して説明に代える。このシステム構成の場合、スタータモータのパワーラインを制御する導通手段については、先に例示した各導通手段のうちのいずれかを用いることができる。
【００７２】
これら両マイクロコンピュータ３２，３４のレンジ位置判定作動については、先の第１実施形態の場合と同様であるので、説明を省略する。こうした両マイクロコンピュータ３２，３４の並列配置で、いずれか一方から出力される始動許可信号がＯＲロジック回路３５を経てラッチ回路４に出力され、スタータロック信号が生成される。この形態によると、バッテリ電圧降下時のラッチ回路４による低電圧作動保障と、サブマイクロコンピュータ３４によるマイクロコンピュータ３２のフェ−ル保障とを併せて行なうことができるようになり、スタータロック信号の維持が一層確実に行なわれるようになる。なお、この形態の場合、サブマイクロコンピュータ３４によりマイクロコンピュータ３２の動作を監視するフェール確認も可能となる。
【００７３】
次に、図９は本発明の第３実施形態を示す。この形態は、マイクロコンピュータ３２に対する保障手段をコンパレータ回路３６に変更したものである。この形態の場合、入力回路３１とＯＲロジック回路３５に対して、マイクロコンピュータ３２と並列に４つのコンパレータ回路３６が設けられている。このシステム構成においても、ポジションセンサ１と、制御装置３のマイクロコンピュータ３２及びコンパレータ回路３６と、ラッチ回路４が互いに直列に接続された構成は踏襲されている。この場合のコンパレータ回路３６は、入力がしきい値を超えるたびに印可電圧の出力をオンオフするロジックＩＣで構成され、この動作を利用してレンジ位置のＰポジション及びＮポジションを特定し、特定にしたがって始動許可信号をＯＲロジック回路３５の一方の入力とする回路作動を行なう。この作動のために、２つのしきい値それぞれの下限と上限を定める一対ずつ２組の並列するコンパレータ回路３６の出力側が、それぞれのＡＮＤロジック回路３６Ｐ，３６Ｎの入力端子に接続され、両ＡＮＤロジック回路３６Ｐ，３６Ｎの出力側がＯＲロジック回路３６ＰＮの両入力端子に接続され、ＯＲロジック回路３６ＰＮをゲートとする出力をＯＲロジック回路３５の一方の入力とする回路接続がなされている。これに対して、マイクロコンピュータ３２では、同様の処理をメモリのプログラムに従う演算により行い、始動許可信号をＯＲロジック回路３５の他方の入力とする。なお。その余の構成については、前記各実施形態と同様であるので、対応する要素に同様の参照符号を付して説明に代える。このシステム構成の場合も、スタータモータのパワーラインを制御する導通手段については、先に例示の各導通手段のいずれかを用いることができる。
【００７４】
図１０は、４つのコンパレータ回路３６による信号処理内容を示す。前記のようにアナログ出力とされるポジションセンサ１の信号電圧（センサ出力）は、図に右上がりの実線で示すように、回転角につれて高くなる関係にあるため、この電圧をレンジポジションの並び順に従い最低電圧側をＰポジションとして、以下順次Ｒ、Ｎ（Ｄ以後図示を省略）ポジションに割り当てると、図に縦の破線で示すレンジ幅に対応する電圧幅が各ポジションに対応する関係が成立する。これに対して、更にレンジ位置の判定確度を高める意味で、各ポジションの電圧範囲内に更に判定電圧の下限及び上限としてのしきい値（図に示す縦の実線と右上がりの実線の交点に対応する電圧）をコンパレータの入力電圧として設定する。こうすることによって、コンパレータ回路３６は、この入力電圧値の範囲で印可電圧の出力をオンオフするので、この信号のオンを始動許可信号とすることができる。ちなみに、センサ出力の電圧値が図に●印で示す値の場合、レンジ判定がＰとなり、このときコンパレータ出力オンによる始動許可信号出力状態となる。このセンサ出力とコンパレータ出力オンの関係は、Ｎレンジについても全く同様である。
【００７５】
この形態によっても、マイクロコンピュータ３２が何等かの原因でポジションセンサ１からの信号によるレンジ判定をリセットし始動許可信号を出力しなくなった場合に、コンパレータ回路３６のスイッチング動作のみの純回路作動で、始動許可信号がＯＲロジック回路３５経由で出力されるため、ラッチ回路４経由でスタータロック信号が維持され、マイクロコンピュータ３２の作動フェールがコンパレータ回路３６により保障される。
【００７６】
次に、図１１は本発明の第４実施形態を示す。この形態は、非接触式のポジションセンサ１をデジタル出力のセンサに変更したものである。この形態の場合、ポジションセンサ１Ａは、４つのホールＩＣを検出素子として４つのオンオフ信号を出力するアクティブセンサとされている。その変更に伴い、入力回路３１Ａも４系統の信号を処理するものとされ、それらの出力がマイクロコンピュータ３２とデコーダ３７に並列的に入力される構成としている。このシステム構成においても、ポジションセンサ１Ａと、制御装置３のマイクロコンピュータ３２及びデコーダ３７と、ラッチ回路４が互いに直列に接続された構成は踏襲されている。この場合のデコーダ３７は、ロジックＩＣで構成され、４系統の入力の組合せから、Ｐポジション又はＮポジション若しくはそれら両ポジションを特定する組合せを判別し、判別にしたがって始動許可信号をＯＲロジック回路３５への一方の入力とする回路作動を行なう。これに対して、マイクロコンピュータ３２では、メモリのプログラムに従う演算により、４つの信号の組合せから全てのレンジ位置を判定し、Ｐポジション又はＮポジション若しくはそれら両ポジションを判定したときの始動許可信号をＯＲロジック回路３５への他方の入力とする処理を行なう。なお。その余の構成については、前記各実施形態と同様であるので、対応する要素に同様の参照符号を付して説明に代える。このシステム構成の場合も、スタータモータのパワーラインを制御する導通手段については、先に例示の各導通手段のいずれかを用いることができる。
【００７７】
この形態によっても、マイクロコンピュータ３２が何等かの原因でポジションセンサ１Ａからの信号によるレンジ判定をリセットした場合でも、デコーダ３７のロジックによるスイッチング動作のみの純回路作動で、始動許可信号がＯＲロジック回路３５経由で出力されるため、ラッチ回路４経由のスタータロック信号の維持で、マイクロコンピュータ３２の作動フェールがデコーダ３７により保障される。
【００７８】
次に、図１２は本発明の第５実施形態を示す。この形態は、始動レンジ位置検出用のスイッチを接点式のスイッチとして実装することで、始動許可信号のリセットを保障するシステム構成を採るものである。この場合のスイッチは、如何なる個所に設けてもよいが、図示の形態の場合、ポジションセンサ１ＢにＰポジション及びＮポジションで閉成するスイッチ６Ｂを内蔵させ、信号電源（Ｖｃｃ）の電圧をスイッチ６Ｂを介してＯＲロジック回路３５の一方の入力としている。その余の構成については、前記各実施形態と同様であるので、対応する要素に同様の参照符号を付して説明に代える。このシステム構成の場合も、スタータモータのパワーラインを制御する導通手段については、先に例示の各導通手段のいずれかを用いることができる。
【００７９】
この形態によっても、バッテリ電圧降下を含めて、何等かの原因でマイクロコンピュータ３２から始動許可信号が出力されない場合でも、スイッチ６Ｂを介する始動許可信号がＯＲロジック回路３５経由でラッチ回路４に出力され、スタータロック信号がスイッチング回路６に出力されるため、スイッチング回路６の作動が得られる。
【００８０】
最後に、図１３は本発明の第６実施形態を示す。この形態は、前記第３実施形態と実質的に同様のものであるが、回路構成を簡略化すべく、コンパレータ回路３６を２回路とし、Ｐレンジ位置に対応する下限と上限の一組のしきい値に基づくコンパレータ出力が、始動許可信号としてＯＲロジック回路３５経由でスイッチング回路６に出力される構成が採られている。その余の構成については、前記第３実施形態と同様であるので、対応する要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００８１】
以上、本発明を６つの実施形態に基づき詳説したが、本発明はこれらの実施形態に限るものではなく、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に具体的構成を変更して実施することができる。例えば、この発明の制御装置は、自動変速機を制御するための制御装置の他に、先に挙げた半自動変速機の制御装置、無段変速機の制御装置、それら各変速機搭載車両の車両制御装置、ハイブリッド車の電気モータの制御装置又は車両制御装置に内蔵される構成としてもよい。また、本発明の適用対象をハイブリッド車のエンジン始動とする場合、エンジン始動を行なうレンジ位置は、非走行レンジに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジン始動装置の基本的システム構成を概念化して示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図３】エンジン始動装置の始動許可信号保持回路を示す模式回路図である。
【図４】始動許可信号保持回路の作動を示すタイムチャートである。
【図５】スタータモータ駆動回路の変形形態を示すシステム構成図である。
【図６】スタータモータ駆動回路の他の変形形態を示すシステム構成図である。
【図７】スタータモータ駆動回路の更に他の変形形態を示すシステム構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図１０】第３実施形態のコンパレータによるレンジ位置判定の手法を示すグラフである。
【図１１】本発明の第４実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
Ｅ 原動機
Ｔ 駆動機
Ｓ イグニションスイッチ
１，１Ａ，１Ｂ ポジションセンサ
２ スタータモータ駆動回路（導通手段）
３ 制御装置
４ フリップフロップ回路（信号保持回路）
５ 車両制御モジュール（導通手段）
６ スイッチング回路（導通手段）
７ スタータモータ（駆動手段）
８ バッテリ（電源装置）
３４ サブマイクロコンピュータ（補助制御装置、制御保障手段）
３６ コンパレータ回路（制御保障手段）
３７ デコーダ（制御保障手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機始動用制御装置に関し、特に、非接触式ポジションセンサを用いてレンジ位置の検出を行う形式の駆動機における動力源としての原動機の始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機を搭載した車両では、周知のように、自動変速機のレンジ位置を検出するポジションセンサが非走行レンジ（Ｎ（ニュートラル）レンジ及びＰ（パーキング）レンジ）位置を検出した状態でのみスタータモータの起動を可能とするニュートラルスタートスイッチが装備されている。このニュートラルスタートスイッチは、通常、多数の同心円上に配置された多数の接点の開閉の組合せから自動変速機のレンジ位置を制御装置により判定する形式のポジションセンサと一体化され、同様の接点で構成される接触式のスイッチとされる。そして、このスイッチは、回路構成上は、スタータモータの駆動回路を開閉するリレー回路か、駆動回路自体に介挿される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような接触式の接点構成を用いる限り、ポジションセンサと一体のニュートラルスタートスイッチの小型化には自ずと限界がある。そこで、ポジションセンサを非接触式のものに換えると、抜本的な小型化が可能であることから、こうした方式を採用する場合、ニュートラルスタートスイッチ部分も電子制御装置のレンジポジション判定に基づく信号で作動するスイッチング回路で構成されることになる。こうした非接触式のスイッチは、スタータモータの駆動回路にニュートラルスタートスイッチとして介装することはできないため、自動変速機の非走行レンジにおいてスタータモータを駆動させることが困難となる。
【０００４】
また、ニュートラルスタートスイッチを非接触式のスイッチとした場合、電子制御装置に供給される電圧が一時的に低下することで、レンジポジション判定に基づいて出力されるべきスイッチオン信号が途絶えることで、スタータモータを駆動させることができなくなる事態も想定される。
【０００５】
更に、非接触式のニュートラルスタートスイッチを構成する電子制御装置の出力信号は、電子制御装置がフェ−ルした場合には、出力不可能となるため、この状態でもスタータモータを駆動させることができなくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、非接触式ポジションセンサを用いることによるこうした障害を解決して、確実なスタータモータ駆動を可能とする原動機始動用制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の原動機始動用制御装置は、請求項１に記載のように、動力源である原動機と連結される駆動機のレンジ位置を検出する非接触式のポジションセンサと、少なくとも該ポジションセンサが検出するレンジ位置に基づきレンジ位置を判定する制御装置と、イグニションスイッチからの信号と、前記ポジションセンサが検出するレンジ位置に基づき制御装置が出力する信号とにより、スタータ信号を発生させるエンジン制御モジュールと、原動機を駆動させる駆動手段と、駆動手段及び制御装置に電源を供給する電源装置とを有する。
そして、前記制御装置は、エンジン制御モジュールに出力する信号を保持する信号保持回路を備えることを基本的特徴とする。
【０００９】
上記の構成において、請求項２に記載のように、前記信号保持回路は、次の信号が与えられるまでの間、現在の信号を保持し、次の信号により現在の信号をキャンセルして次の信号を保持する回路で構成されるのが有効である。
【００１０】
具体的には、上記の構成において、請求項３に記載のように、前記信号保持回路はラッチ回路で構成される。
【００１１】
上記の構成において、請求項４に記載のように、前記信号保持回路は、制御装置によるレンジ位置の判定に要する作動電圧より低い電圧で作動して、制御装置の作動電圧の降下によるレンジ位置の判定のリセット前に出力した信号を保持する回路で構成されると更に有効である。
【００１２】
具体的には、上記の構成において、請求項５に記載のように、前記信号保持回路は、制御装置がレンジ位置の判定に基づき出力する信号の出力回路に介挿される構成とされる。
【００１３】
上記の構成において、請求項６に記載のように、前記制御装置においてレンジ位置の判定を行うマイクロコンピュータと並列に制御保障手段が設けられ、該制御保障手段は、少なくともポジションセンサが検出するレンジ位置に基づく信号を信号保持回路に出力可能とされる構成とすると更に有効である。
【００１４】
更に、上記の構成において、請求項７に記載のように、前記制御保障手段は、ポジションセンサが検出するレンジ位置に基づき信号を出力する補助制御装置から成り、該補助制御装置は、マイクロコンピュータによるレンジ位置の判定がリセットされたときの信号保持回路への信号の出力を保障する構成とすることができる。
【００１８】
上記の構成において、請求項８に記載のように、前記信号保持回路は、フリップフロップ回路で構成することができる。
【００１９】
具体的には、上記の構成において、請求項９に記載のように、前記フリップフロップ回路は、レンジ位置の判定信号と、該判定信号の変更ごとに出力されるポジション変更信号とを入力とし、該ポジション変更信号の立上がりにより出力されるレンジ位置の判定信号をエンジン制御モジュールへの信号として出力とする構成とされる。
【００２０】
上記の構成において、請求項１０に記載のように、前記レンジ位置は、非走行レンジ位置とされる。
【００３０】
【発明の作用及び効果】
本発明の請求項１に記載の構成では、レンジ位置を非接触式のポジションセンサで検出する駆動機の原動機始動用制御装置において、レンジ位置に応じて確実に原動機を始動させることができる。
【００３１】
また、制御装置によるレンジ位置判定が何等かの理由でリセットされた場合の原動機始動を、それまで制御装置から出力されていた信号の保持のみで可能とすることができる。
【００３２】
また、請求項２に記載の構成では、信号保持回路が次の信号が与えられるまで確実に前の信号を保持するため、制御装置によるレンジ位置判定が何等かの理由でリセットされた場合でも、当初に制御装置から出力された信号により確実に原動機を始動させることができる。しかも、制御装置によるレンジ位置判定が回復した場合の信号の更新も支障なく行なわれる。
【００３３】
また、請求項３に記載の構成では、信号保持回路による信号の保持が、制御装置の出力信号で作動するラッチ回路の作動のみでなされるため、制御装置のメモリの消費や演算処理への負荷を与えることなく、制御装置のレンジ位置判定のリセットによる原動機始動不能を解消できる。
【００３４】
次に、請求項４に記載の構成では、制御装置によるレンジ位置判定のリセット理由が電圧降下である場合の原動機始動を可能とすることができ、しかも電源装置の電圧が回復した場合の、信号保持回路を設けたことによるレンジ位置判定への影響もなくすことができる。
【００３５】
また、請求項５に記載の構成では、信号保持回路を制御装置の出力信号で作動する簡単な回路構成とすることができる。
【００３６】
また、請求項６に記載の構成では、マイクロコンピュータが何等かの理由でフェールして信号出力不能となった場合でも、制御保障手段が出力する信号により原動機始動不能を解消できる。
【００３７】
また、請求項７に記載の構成では、マイクロコンピュータが何等かの理由でフェールして信号出力不能となった場合でも、補助制御装置がマイクロコンピュータの作動を保障するため、原動機始動不能を解消できる。また、補助制御装置によりマイクロコンピュータの作動を監視することもできる。
【００４１】
また、請求項８に記載の構成では、信号保持回路を既存のＩＣチップを用いて構成することができる。
【００４２】
また、請求項９に記載の構成では、信号保持回路による制御装置の出力信号の保持を、回路のスイッチング作動のみで達成することができる。
【００４３】
また、請求項１０に記載の構成では、駆動機の非走行レンジ位置での確実な原動機始動が可能となる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の原動機始動用制御装置のシステム構成を概念化したブロックで示す。この始動装置による制御対象としての原動機Ｅは、形式を問わない内燃又は外燃機関（以下、実施形態の説明において、エンジンという）若しくは電気自動車の駆動用電気モータであり、駆動機Ｔは、発進操作及び変速操作を自動的に行なう有段又は無段の自動変速機、発進操作を自動化して変速段の切換えを手動で行なう半自動変速機、変速段の変速比が連続制御可能な無段変速機、エンジンと電気モータを併載するハイブリッド車の電気モータである。
【００５４】
この装置は、駆動機Ｔのレンジ位置を検出する非接触式のポジションセンサ（ＰＳ）１と、駆動機Ｔの制御装置３と、エンジン（原動機）Ｅを駆動させるための駆動手段７と、駆動手段７と制御装置３に電源を供給する電源装置８と、イグニションスイッチ（本明細書において、一般にイグニションスイッチに内蔵されるスタータスイッチを含めて、イグニションスイッチという）Ｓからの信号と、ポジションセンサ１が検出するレンジ位置に基づく制御装置３からの信号とにより、駆動手段７と電源装置８とを導通させる導通手段２，４，５，６とを備える。
【００５５】
図２は本発明のエンジン始動装置の第１実施形態のシステム構成をブロックで示す。この装置における非接触式のポジションセンサ１は、自動変速機を駆動機とする場合、その油圧制御装置のマニュアルバルブの操作軸に連結する可動部材であるマニュアルシャフトにより回転変位する磁石と、その磁力線を検出するホールＩＣとを検出部とし、マニュアルシャフトの角度位置の変化を電圧値の変化として出力するアナログ出力のアクティブセンサで構成されている。このポジションセンサ１の電源は、制御装置３の電源と共通とされ、その電圧（Ｖｃｃ）を供給されて作動する。
【００５６】
制御装置３は、自動変速機を制御する電子制御装置に組込まれる変速機制御モジュール（ＴＣＭ）に内蔵され、同様に電子制御装置に組込まれるポジションセンサ１の信号を取込む入力回路３１と、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）３２と、制御装置３の出力回路を構成するとともに、ニュートラルスタートスイッチとして機能するスイッチング回路６を包含するものとされている。この制御装置３では、入力回路３１に入力されるポジションセンサ１の出力電圧をマイクロコンピュータ３２でマニュアルシャフトの角度位置として認識し、角度位置とマニュアルバルブの切換え位置との対応関係から自動変速機のＰ、Ｒ（リバース）、Ｎ、Ｄ（ドライブ）、Ｌ（ロー）等のレンジポジションを判定するものとされている。この制御装置３は、駆動手段としてのスタータモータ７の駆動回路２に介挿されたスタータリレー２１を作動させるべく、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）５に接続されている。
【００５７】
スタータモータ７の駆動回路２は、スタータモータ７のパワーライン２０に介挿されたスタータリレー２１をスタータ信号（Ｖｓｔ）で制御して、バッテリ電源８で作動させる回路とされている。この形態において導通手段として利用されるエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）は、図示しないイグニションスイッチのスタータ・オン（イグニション電圧ＶI G の印可）に連動して導通する回路に内蔵された検出抵抗５１の接地側の電圧を検出してリレー回路作動のためのスタータ信号（Ｖｓｔ）を出力する検出回路と、このスタータ信号（Ｖｓｔ）のハイ・ローによりリレーコイル２３の駆動電流のオン・オフを制御するリレー駆動回路を備えている。このエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）に対して、この形態において自動変速機制御モジュール（ＴＣＭ）に内蔵される制御装置３に付随するスイッチング回路６が検出抵抗５１の接地側に接続されている。したがって、このシステム構成では、スタータモータ駆動回路２と、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）と、スイッチング回路６が、駆動手段としてのスタータモータ７と電源装置としてのバッテリ８とを導通させる導通手段を構成する。
【００５８】
こうした構成からなる装置により、ポジションセンサ１の信号を入力回路３１を経て取込むマイクロコンピュータ３２によりマニュアルシャフトの角度位置とマニュアルバルブの切換え位置との対応関係から自動変速機のＰ、Ｒ（リバース）、Ｎ、Ｄ（ドライブ）、Ｌ（ロー）等のレンジポジションが判定される。そして、この判定がＰレンジ又はＮレンジのときに、マイクロコンピュータ３２からスイッチング回路６に始動許可信号の出力がなされ、スイッチング回路６が作動して、それにより検出抵抗５１の接地がつなげられることで、スタータリレー作動のためのスタータ信号（Ｖｓｔ）が出力される。そこで、イグニションスイッチのスタータ・オンで、リレーコイル２３にリレー駆動電流が出力される。これによりパワーライン２０のスタータリレー２１の接点が閉成し、スタータモータ７が駆動される。
【００５９】
こうして、このエンジン始動制御装置によれば、レンジ位置を非接触式のポジションセンサ１で検出する駆動機Ｔにおいて、Ｐレンジ又はＮレンジ位置に応じて確実にエンジンＥを始動させることができる。
【００６０】
ところで、上記のように制御装置３のマイクロコンピュータ３２によるレンジ位置の判定でエンジン始動が可能となるが、スタータモータ７の始動時に、エンジンＥの始動当初のクランキング負荷により、スタータモータ７が大電流を消費することから、バッテリ８を共通の電源とするレンジ位置判定のためのマイクロコンピュータ３２を作動させる電源電圧（Ｖｃｃ）を数ミリｓｅｃと極短時間ではあるが降下させる。それが前記のように一瞬であっても、制御装置３への電圧が低下し、一旦得られたマイクロコンピュータ３２のレンジ判定がリセットされてしまうため、始動許可信号が出力されなくなり、エンジン始動が困難となる。特に、バッテリ８の充電不足等が甚だしい場合は、この電圧降下は顕著となる。
【００６１】
そこで、この実施形態では、導通手段としてのスイッチング回路６に始動許可信号を保持するための信号保持回路（以下、実施形態の説明においてラッチ回路という）４が設けられている。このラッチ回路４は、制御装置３の出力回路に介挿されている。すなわち、この装置において、ポジションセンサ１と、制御装置３のマイクロコンピュータ３２と、ラッチ回路４は、その順序で互いに直列に接続されている。ラッチ回路４は、制御装置３のマイクロコンピュータ３２によるレンジ位置の判定に要する作動電圧より低い電圧、又はバッテリ８とは別の図示しないバックアップ電源で作動して、制御装置３の作動電圧の降下によるレンジ位置の判定のリセット時でも始動許可信号のスイッチング回路６への出力（以下、実施形態の説明において、ラッチ回路４を経て出力される信号をスタータロック信号という）を保持する回路で構成される。こうしたマイクロコンピュータ３２とラッチ回路４の作動電圧領域は、それらを構成する素子により変更可能なものである。この面から、ラッチ回路４の作動電圧領域は、エンジンＥを制御するエンジン制御装置又は車両制御装置が作動している電圧領域では少なくとも作動するものとして、スタータロック信号を保持し、スタータモータの駆動状態を確保するものとされる。
【００６２】
図３はラッチ回路４の具体例を示すもので、この例では、ラッチ回路４は、フリップフロップ回路で構成されている。具体的には、フリップフロップ回路は、Ｄ−フリップフロップＩＣで構成され、この回路の電源（ＬＶｃｃ）を制御装置３の電源と共通とする場合は、マイクロコンピュータ３２のレンジ位置判定がある電圧でリセット状態に入るとすると、それより低い電圧駆動のＩＣを用いれば、レンジ位置判定のリセット状態中でもスタータロック信号を保持することができる。
【００６３】
図４はＤ−フリップフロップＩＣの作動原理をタイムチャートで示すもので、ＣＫピンの入力をハイとする度にＤピンの入力がＱピンに出力される。したがって、Ｄピンへの入力を、マイクロコンピュータ３２によるＰレンジ又はＮレンジ判定がなされた時にハイ入力とし、ＣＫピンへは、シフトポジション変更後にレンジ切換え信号としてのパルス信号をハイとして入力することで、Ｑピンからは、パルス信号の立上がり時のＤピン信号が出力される。そこで、この回路では、この信号をスイッチング回路６の切換え信号とすることで、Ｑピンの出力のハイをスタータロック信号とすることができる。
【００６４】
こうした回路構成において、ポジションセンサ１のホールＩＣへの供給電圧（Ｖｃｃ）が著しく降下して、ポジションセンサ１からの信号によりレンジ位置を判定する制御装置３への供給電圧が降下することで、その信号を判断するマイクロコンピュータ３２がリセット状態に入ると、フリップフロップＩＣのＤピンとＣＫピンへの信号が共に出力されなくなる（この状態が生じる位置を図４のタイムチャート上でＣＰＵリセットと表示する）ので、フリップフロップＩＣはＱピンのハイ信号を出力し続けることになる。これによりスタータロック信号が維持され、スイッチング回路６の切換えは生じず、スタータモータ７の駆動は、マイクロコンピュータ３２のリセットにより中断されないことになる。そして、この状態は、電源電圧の回復を条件として、シフトポジション変更により再びＣＫピンへ信号が入力されることで、そのときのＤピンの信号にリセットされる。
【００６５】
かくしてこのエンジン始動制御装置では、Ｐレンジ又はＮレンジへの設定によりマイクロコンピュータ３２から始動許可信号が出力されることでスタータリレー２１が作動し、リレー接点の閉成でパワーライン２０が通じてスタータモータ７が駆動され、それにより極端な電圧降下が生じてマイクロコンピュータ３２がレンジポジション判定のリセット状態に入っても、フリップフロップ回路４によるスタータロック信号の保持でスイッチング回路６によるスタータリレー作動のスタータモータ駆動回路２の導通が維持されるため、パワーライン２０の導通も維持され、一旦起動したスタータモータ７の駆動状態がマイクロコンピュータ３２のレンジポジションのリセットに影響されずに継続される。
【００６６】
次に、図５は導通手段の変更例を示す。先の第１実施形態では、導通手段の一部にエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）の信号（Ｖｓｔ）をイグニションスイッチＳのスタータオン信号として用いたが、この形態では、導通手段に接点式のイグニションスイッチＳと無接点式のニュートラルスタートスイッチ６を直列に配置した構成が採られている。すなわち、バッテリ８に対して、直列接続でイグニションスイッチＳとニュートラルスタートスイッチ６とリレーコイル２３とを配している。パワーライン２０については、バッテリ電源（Ｂ+ ）に対して、スタータスイッチ２２と、スタータリレー２１と、スタータモータ７を直列に接続して接地させている。なお、図面上ではニュートラルスタートスイッチ６をスイッチ記号で略示しているが、詳しくは、このスイッチは、先の図３に示すラッチ回路４からのスタートロック信号で作動するスイッチング回路６からなる無接点スイッチとして構成される。
【００６７】
この回路構成の場合、イグニションスイッチＳとニュートラルスタートスイッチ６が共に閉成されることで、駆動回路２のスタータリレー２１の作動によりパワーライン２０がスタータモータ７の駆動待機状態となる。したがって、イグニションスイッチＳのスタータスイッチ２２のオン作動でパワーライン２０が導通することで、実際にスタータモータ７が起動され、エンジン始動が開始される。
【００６８】
次に、図６は導通手段の他の変更例を示す。この変更例では、リレー回路が省略され、スタータモータ７に対してイグニションスイッチＳのスタータスイッチ２２とニュートラルスタートスイッチ６を直列に配置した構成が採られている。すなわち、電源装置としてのバッテリ８に対して、直列接続でスタータスイッチ２２とニュートラルスタートスイッチ６とスタータモータ７とを配している。したがって、この構成では、駆動回路２がパワーラインのみで構成されている。この場合も、図面上ではニュートラルスタートスイッチ６をスイッチ記号で略示しているが、詳しくは、このスイッチは、先の図３に示すラッチ回路４からのスタートロック信号で作動するスイッチング回路６からなる無接点スイッチとして構成される。この変更例の場合、スイッチング回路６で直接パワーラインの大電流を導通させることになるが、導通手段の構成は簡略化される。
【００６９】
次に、図７は導通手段の更に他の変更例を示す。この変更例は、先の図５に示す変更例に対して、リレー回路上のイグニションスイッチを省いたものである。その余の構成については、図５に示す変更例と実質的に同様であるので、対応する要素の同様の符号を付して説明に代える。この場合も、図面上ではニュートラルスタートスイッチ６をスイッチ記号で略示しているが、詳しくは、このスイッチは、先の図３に示すラッチ回路４からのスタートロック信号で作動するスイッチング回路６からなる無接点スイッチとして構成される。
【００７０】
前記第１実施形態の構成により、制御装置３の電圧降下に対するスタータモータ駆動の保障は可能となるが、制御装置自体が何等かの原因でフェ−ルしてレンジ位置の判定やそれによる始動許可信号の出力が不能となった場合、それに対するスタータモータ駆動の保障はなされない。そこで、次に、こうした事態での駆動保障も可能なシステム構成の実施形態を説明する。
【００７１】
次に示す図８は、前記第１実施形態に対してシステム構成を変更した本発明の第２実施形態を示す。この形態は、マイクロコンピュータ３２に対する保障手段を設けたものである。この形態の場合、入力回路３１とラッチ回路４との間にマイクロコンピュータ３２と、それに並列する補助制御装置としてのサブマイクロコンピュータ３４とを配し、これらの出力をロジックＩＣからなるＯＲロジック回路３５を経てラッチ回路４に接続した構成が採られている。すなわち、この形態では、ポジションセンサ１と、制御装置３のマイクロコンピュータ３２及びサブマイクロコンピュータ３４と、ラッチ回路４が互いに直列に接続されている。この場合のサブマイクロコンピュータ３４は、マイクロコンピュータ３２と同様のものでも、また、機能を絞ったものでもよい。また、サブマイクロコンピュータ３４の電源は、ラッチ回路４の場合と同様に、構成の簡素化を重視する場合は、マイクロコンピュータ３２の電源と共通とされ、作動保障の一層の確実化を重視する場合は、独自のバックアップ電源を持つものとされる。その余の構成については、前記第１実施形態と同様であるので、対応する要素に同様の参照符号を付して説明に代える。このシステム構成の場合、スタータモータのパワーラインを制御する導通手段については、先に例示した各導通手段のうちのいずれかを用いることができる。
【００７２】
これら両マイクロコンピュータ３２，３４のレンジ位置判定作動については、先の第１実施形態の場合と同様であるので、説明を省略する。こうした両マイクロコンピュータ３２，３４の並列配置で、いずれか一方から出力される始動許可信号がＯＲロジック回路３５を経てラッチ回路４に出力され、スタータロック信号が生成される。この形態によると、バッテリ電圧降下時のラッチ回路４による低電圧作動保障と、サブマイクロコンピュータ３４によるマイクロコンピュータ３２のフェ−ル保障とを併せて行なうことができるようになり、スタータロック信号の維持が一層確実に行なわれるようになる。なお、この形態の場合、サブマイクロコンピュータ３４によりマイクロコンピュータ３２の動作を監視するフェール確認も可能となる。
【００７３】
次に、図９は本発明の第３実施形態を示す。この形態は、マイクロコンピュータ３２に対する保障手段をコンパレータ回路３６に変更したものである。この形態の場合、入力回路３１とＯＲロジック回路３５に対して、マイクロコンピュータ３２と並列に４つのコンパレータ回路３６が設けられている。このシステム構成においても、ポジションセンサ１と、制御装置３のマイクロコンピュータ３２及びコンパレータ回路３６と、ラッチ回路４が互いに直列に接続された構成は踏襲されている。この場合のコンパレータ回路３６は、入力がしきい値を超えるたびに印可電圧の出力をオンオフするロジックＩＣで構成され、この動作を利用してレンジ位置のＰポジション及びＮポジションを特定し、特定にしたがって始動許可信号をＯＲロジック回路３５の一方の入力とする回路作動を行なう。この作動のために、２つのしきい値それぞれの下限と上限を定める一対ずつ２組の並列するコンパレータ回路３６の出力側が、それぞれのＡＮＤロジック回路３６Ｐ，３６Ｎの入力端子に接続され、両ＡＮＤロジック回路３６Ｐ，３６Ｎの出力側がＯＲロジック回路３６ＰＮの両入力端子に接続され、ＯＲロジック回路３６ＰＮをゲートとする出力をＯＲロジック回路３５の一方の入力とする回路接続がなされている。これに対して、マイクロコンピュータ３２では、同様の処理をメモリのプログラムに従う演算により行い、始動許可信号をＯＲロジック回路３５の他方の入力とする。なお。その余の構成については、前記各実施形態と同様であるので、対応する要素に同様の参照符号を付して説明に代える。このシステム構成の場合も、スタータモータのパワーラインを制御する導通手段については、先に例示の各導通手段のいずれかを用いることができる。
【００７４】
図１０は、４つのコンパレータ回路３６による信号処理内容を示す。前記のようにアナログ出力とされるポジションセンサ１の信号電圧（センサ出力）は、図に右上がりの実線で示すように、回転角につれて高くなる関係にあるため、この電圧をレンジポジションの並び順に従い最低電圧側をＰポジションとして、以下順次Ｒ、Ｎ（Ｄ以後図示を省略）ポジションに割り当てると、図に縦の破線で示すレンジ幅に対応する電圧幅が各ポジションに対応する関係が成立する。これに対して、更にレンジ位置の判定確度を高める意味で、各ポジションの電圧範囲内に更に判定電圧の下限及び上限としてのしきい値（図に示す縦の実線と右上がりの実線の交点に対応する電圧）をコンパレータの入力電圧として設定する。こうすることによって、コンパレータ回路３６は、この入力電圧値の範囲で印可電圧の出力をオンオフするので、この信号のオンを始動許可信号とすることができる。ちなみに、センサ出力の電圧値が図に●印で示す値の場合、レンジ判定がＰとなり、このときコンパレータ出力オンによる始動許可信号出力状態となる。このセンサ出力とコンパレータ出力オンの関係は、Ｎレンジについても全く同様である。
【００７５】
この形態によっても、マイクロコンピュータ３２が何等かの原因でポジションセンサ１からの信号によるレンジ判定をリセットし始動許可信号を出力しなくなった場合に、コンパレータ回路３６のスイッチング動作のみの純回路作動で、始動許可信号がＯＲロジック回路３５経由で出力されるため、ラッチ回路４経由でスタータロック信号が維持され、マイクロコンピュータ３２の作動フェールがコンパレータ回路３６により保障される。
【００７６】
次に、図１１は本発明の第４実施形態を示す。この形態は、非接触式のポジションセンサ１をデジタル出力のセンサに変更したものである。この形態の場合、ポジションセンサ１Ａは、４つのホールＩＣを検出素子として４つのオンオフ信号を出力するアクティブセンサとされている。その変更に伴い、入力回路３１Ａも４系統の信号を処理するものとされ、それらの出力がマイクロコンピュータ３２とデコーダ３７に並列的に入力される構成としている。このシステム構成においても、ポジションセンサ１Ａと、制御装置３のマイクロコンピュータ３２及びデコーダ３７と、ラッチ回路４が互いに直列に接続された構成は踏襲されている。この場合のデコーダ３７は、ロジックＩＣで構成され、４系統の入力の組合せから、Ｐポジション又はＮポジション若しくはそれら両ポジションを特定する組合せを判別し、判別にしたがって始動許可信号をＯＲロジック回路３５への一方の入力とする回路作動を行なう。これに対して、マイクロコンピュータ３２では、メモリのプログラムに従う演算により、４つの信号の組合せから全てのレンジ位置を判定し、Ｐポジション又はＮポジション若しくはそれら両ポジションを判定したときの始動許可信号をＯＲロジック回路３５への他方の入力とする処理を行なう。なお。その余の構成については、前記各実施形態と同様であるので、対応する要素に同様の参照符号を付して説明に代える。このシステム構成の場合も、スタータモータのパワーラインを制御する導通手段については、先に例示の各導通手段のいずれかを用いることができる。
【００７７】
この形態によっても、マイクロコンピュータ３２が何等かの原因でポジションセンサ１Ａからの信号によるレンジ判定をリセットした場合でも、デコーダ３７のロジックによるスイッチング動作のみの純回路作動で、始動許可信号がＯＲロジック回路３５経由で出力されるため、ラッチ回路４経由のスタータロック信号の維持で、マイクロコンピュータ３２の作動フェールがデコーダ３７により保障される。
【００７８】
次に、図１２は本発明の第５実施形態を示す。この形態は、始動レンジ位置検出用のスイッチを接点式のスイッチとして実装することで、始動許可信号のリセットを保障するシステム構成を採るものである。この場合のスイッチは、如何なる個所に設けてもよいが、図示の形態の場合、ポジションセンサ１ＢにＰポジション及びＮポジションで閉成するスイッチ６Ｂを内蔵させ、信号電源（Ｖｃｃ）の電圧をスイッチ６Ｂを介してＯＲロジック回路３５の一方の入力としている。その余の構成については、前記各実施形態と同様であるので、対応する要素に同様の参照符号を付して説明に代える。このシステム構成の場合も、スタータモータのパワーラインを制御する導通手段については、先に例示の各導通手段のいずれかを用いることができる。
【００７９】
この形態によっても、バッテリ電圧降下を含めて、何等かの原因でマイクロコンピュータ３２から始動許可信号が出力されない場合でも、スイッチ６Ｂを介する始動許可信号がＯＲロジック回路３５経由でラッチ回路４に出力され、スタータロック信号がスイッチング回路６に出力されるため、スイッチング回路６の作動が得られる。
【００８０】
最後に、図１３は本発明の第６実施形態を示す。この形態は、前記第３実施形態と実質的に同様のものであるが、回路構成を簡略化すべく、コンパレータ回路３６を２回路とし、Ｐレンジ位置に対応する下限と上限の一組のしきい値に基づくコンパレータ出力が、始動許可信号としてＯＲロジック回路３５経由でスイッチング回路６に出力される構成が採られている。その余の構成については、前記第３実施形態と同様であるので、対応する要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００８１】
以上、本発明を６つの実施形態に基づき詳説したが、本発明はこれらの実施形態に限るものではなく、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に具体的構成を変更して実施することができる。例えば、この発明の制御装置は、自動変速機を制御するための制御装置の他に、先に挙げた半自動変速機の制御装置、無段変速機の制御装置、それら各変速機搭載車両の車両制御装置、ハイブリッド車の電気モータの制御装置又は車両制御装置に内蔵される構成としてもよい。また、本発明の適用対象をハイブリッド車のエンジン始動とする場合、エンジン始動を行なうレンジ位置は、非走行レンジに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジン始動装置の基本的システム構成を概念化して示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図３】エンジン始動装置の始動許可信号保持回路を示す模式回路図である。
【図４】始動許可信号保持回路の作動を示すタイムチャートである。
【図５】スタータモータ駆動回路の変形形態を示すシステム構成図である。
【図６】スタータモータ駆動回路の他の変形形態を示すシステム構成図である。
【図７】スタータモータ駆動回路の更に他の変形形態を示すシステム構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図１０】第３実施形態のコンパレータによるレンジ位置判定の手法を示すグラフである。
【図１１】本発明の第４実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
Ｅ 原動機
Ｔ 駆動機
Ｓ イグニションスイッチ
１，１Ａ，１Ｂ ポジションセンサ
２ スタータモータ駆動回路（導通手段）
３ 制御装置
４ フリップフロップ回路（信号保持回路）
５ 車両制御モジュール（導通手段）
６ スイッチング回路（導通手段）
７ スタータモータ（駆動手段）
８ バッテリ（電源装置）
３４ サブマイクロコンピュータ（補助制御装置、制御保障手段）
３６ コンパレータ回路（制御保障手段）
３７ デコーダ（制御保障手段）
Claims (10)
- 動力源である原動機と連結される駆動機のレンジ位置を検出する非接触式のポジションセンサと、
少なくとも該ポジションセンサが検出するレンジ位置に基づきレンジ位置を判定する制御装置と、
イグニションスイッチからの信号と、前記ポジションセンサが検出するレンジ位置に基づき制御装置が出力する信号とにより、スタータ信号を発生させるエンジン制御モジュールと、
原動機を駆動させる駆動手段と、
駆動手段及び制御装置に電源を供給する電源装置とを有するとともに、
前記制御装置は、エンジン制御モジュールに出力する信号を保持する信号保持回路を備えることを特徴とする原動機始動用制御装置。 - 前記信号保持回路は、次の信号が与えられるまでの間、現在の信号を保持し、次の信号により現在の信号をキャンセルして次の信号を保持する回路である請求項１に記載の原動機始動用制御装置。
- 前記信号保持回路はラッチ回路で構成される請求項１に記載の原動機始動用制御装置。
- 前記信号保持回路は、制御装置によるレンジ位置の判定に要する作動電圧より低い電圧で作動して、制御装置の作動電圧の降下によるレンジ位置の判定のリセット前に出力した信号を保持する回路で構成される請求項１に記載の原動機始動用制御装置。
- 前記信号保持回路は、制御装置がレンジ位置の判定に基づき出力する信号の出力回路に介挿される請求項１又は２に記載の原動機始動用制御装置。
- 前記制御装置においてレンジ位置の判定を行うマイクロコンピュータと並列に制御保障手段が設けられ、該制御保障手段は、少なくともポジションセンサが検出するレンジ位置に基づく信号を信号保持回路に出力可能とされる請求項１〜５のいずれか１項に記載の原動機始動用制御装置。
- 前記制御保障手段は、ポジションセンサが検出するレンジ位置に基づき信号を出力する補助制御装置から成り、該補助制御装置は、マイクロコンピュータによるレンジ位置の判定がリセットされたときの信号保持回路への信号の出力を保障する請求項６に記載の原動機始動用制御装置。
- 前記信号保持回路は、フリップフロップ回路で構成される請求項１〜７のいずれか１項に記載の原動機始動用制御装置。
- 前記フリップフロップ回路は、レンジ位置の判定信号と、該判定信号の変更ごとに出力されるポジション変更信号とを入力とし、該ポジション変更信号の立上がりにより出力されるレンジ位置の判定信号をエンジン制御モジュールへの信号として出力とする請求項８に記載の原動機始動用制御装置。
- 前記レンジ位置は、非走行レンジ位置である請求項１〜９のいずれか１項に記載の原動機始動用制御装置。
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