JP4159675B2 - 車両のスタータモータの制御器 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両のスタータモータの制御器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
車両のスタータモータを電気的に制御する制御器は今や通常のものである。これらの制御器は一般に、（車両キーによって作動される）スタータスイッチの開閉状態に関するフラグを入力として受ける制御ユニットを含み、この制御ユニットは電力接触器のコイルに対する電力の供給を制御し、この接触器は閉鎖された時にスタータモータに電力を加えるのに役立つ。電力接触器は特に可動鉄心を含み、この可動鉄心はその行程の最後においてスタータモータに対する電力供給回路を閉鎖し、またその移動がスタータピニオンをリングギヤにむかって同伴する。またこの制御ユニットは、サージ電流に対してまたはすでに運転しているエンジンを始動しようとするなどの運転者のエラーに対してスタータを自動的に停止させまたは保護する装置を成すなど、前記以外の機能を制御するのに役立つ。制御ユニットはスタータそのものの中に一体化されまたはスタータ外部の特殊ボックスの中に格納される。他の変更例においては制御ユニットは、噴射点火プロセッサなどの既存の電子システムによって構成する事ができる。
【０００３】
特になんらかの車両の故障の場合、ユーザがエンジンを始動させようとしてスタータモータを何回も始動させようとする場合がある。
【０００４】
スタータモータが作動されるたびに、このモータは急速に加熱され、その温度はモータの作動特性に対応してまた作動される時間の長さに対応して数度づつ大きく上昇する。始動させようとする逐次の試みの間の休止時間の長さは数秒程度であり、この休止時間がスタータモータをある程度冷却させる事ができる。しかし、その冷却速度はその加熱速度よりもはるかに遅く、原則的にスタータモータが再作動された時にその初温度に戻るにはほど遠い。
【０００５】
これは累積的加熱効果を生じ、過度に多数回の試みが成されまたは長時間に及ぶと、スタータモータが破壊されるにいたる。
【０００６】
不幸にして、電力接触器の２回連続閉鎖の間に十分に長い休止時間を置く事によってしかスタータモータを破壊から防護できない事が明かとなった。制御ユニットは一般にマイクロプロセッサから成り、接触器スイッチの２回連続作動の間に電力を失い、従って前記制御ユニットの内部クロックを時間測定のために使用する事が不可能となるからである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従って本発明の目的は、スタータモータが連続的に過度に多数回作動された時に発生するような損傷、特に熱的損傷に対してスタータモータを防護するようにこのスタータモータを電子的に制御する制御器を提供するにある。
【０００８】
そのため本発明は、車両のスタータモータに対して特にスタータスイッチの開閉状態の関数として電力を加える制御手段を含む車両のスタータモータの制御器において、前記制御手段は、特に放電時定数より短い充電時定数を有し前記スタータスイッチの開閉に依存して充電および放電するＲＣ型コンデンサ回路を含み、また前記制御手段は、前記ＲＣ型回路のコンデンサ手段の端子間電圧が与えられたしきい値を超える時には電力がスタータモータに加えられる事を防止する手段を含む事を特徴とする車両のスタータモータの制御器を提供する。
【０００９】
本発明の制御器は、さらに下記の特性を単独でまたは技術的に可能の組合わせで含む。
【００１０】
・ 前記ＲＣ回路は２つの並列に接続された分岐から成り、一方の分岐は第１抵抗手段と前記コンデンサ手段の直列接続を含み、他方の分岐は第２抵抗手段を含む。
【００１１】
・ 前記制御手段はマイクロプロセッサを含み、前記マイクロプロセッサは特に前記スタータスイッチの開閉に対応してスタータモータに対する給電を制御し、また前記ＲＣ回路は前記マイクロプロセッサの出力を通して電圧を供給される。
【００１２】
・ 前記ＲＣ回路はスタータスイッチを介して電圧供給端子に接続され、オプショナリに電圧調整回路と直列を成す。
【００１３】
・ 前記制御手段はマイクロプロセッサを含み、前記マイクロプロセッサは特に前記スタータスイッチの開閉に対応してスタータモータに対する給電を制御し、またＲＣ回路のコンデンサ手段の端子間電圧に対応する電圧が前記マイクロプロセッサの入力に注入され、前記マイクロプロセッサは前記電圧が与えられたしきい値を超えた時にスタータモータに対する給電を阻止する。
【００１４】
・ 前記電圧が与えられたしきい値を超えた時にスタータモータに対する給電を阻止する前記手段はアナログしきい値コンパレータ回路を含む。
【００１５】
・ 充電時定数と放電時定数との比率はスタータモータの加熱時定数と冷却時定数との比率に実質的に等しい。
【００１６】
・ 前記ＲＣ型回路のコンデンサ手段の端子間電圧が与えられたしきい値を超える時に、電力がスタータモータに加えられる事を防止する手段は、前記電圧が第１しきい値より低い第２しきい値以下に落ちるまで電力がスタータモータに再び加えられる事を阻止する。
【００１７】
・ スタータモータに対する給電が阻止される下限しきい値はスタータモータおよび／またはエンジンの１つまたは複数の作動パラメータの関数として変動する。
【００１８】
・ ＲＣ回路のコンデンサ手段と直列を成す抵抗手段は温度関数として変動する抵抗である。
【００１９】
以下、本発明を図示する実施の形態について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に、車両のスタータモータＭと、前記モータＭに対する電力供給を制御する電力接触器１とを示す。
【００２１】
スタータモータＭは、アースとバッテリの給電電圧にある端子Ｂ＋との間に接続されている。
【００２２】
電力接触器は、駆動コイルおよび保持コイル１ｂ、１ｃを有するリレーと、電力供給端子Ｂ＋とスタータモータＭとの間に介在させられた接点とから構成されている。
【００２３】
両方のコイル１ｂ、１ｃに共通な末端は、車両スタータスイッチ（例えば車両キーによって作動されるスイッチ２）と直列を成す被制御スイッチ（トランジスタＴ）によって端子Ｂ＋に接続されている。
【００２４】
駆動コイル１ｂは、前記の共通点と、接点１ａとモータＭとの中間点との間に接続されている。
【００２５】
前記保持コイル１ｃは、前記共通末端とアースとの間に取付けられている。
【００２６】
一例として、スイッチＴはＭＯＳＦＥＴ型トランジスタとする事ができる。
【００２７】
このトランジスタＴは制御ユニット３によって制御され、この制御ユニットはマイクロプロセッサであって、前記トランジスタＴのグリッド上に制御電圧を発生して、スタータの種々の作動段階（接点の駆動電力、接点を閉鎖状態に保持する電力、エンジン始動後のスタータの自動的停止など）に対応して、またマイクロプロセッサ３が制御する事のできる種々の保護作用（例えば、エンジンが運転し始めた後の再始動に対する保護）に対応して電力をコイル１ｂと１ｃに加える順序を制御する。
【００２８】
制御ユニット３は制御電圧を発生するため、特にスイッチ２の開閉状態を考慮する。そのため、前記ユニット３はアナログ入力「ｅ０」を有し、この入力に対してスタータスイッチ２と被制御スイッチＴとの中間点の電圧を注入される。
【００２９】
また本発明によれば、図１に図示の制御器は、モータＭが相互に近接しすぎた継起時間に作動される事を防止する手段４を有する。
【００３０】
この手段４は特に、放電時定数より小さい充電時定数を有しスイッチ２が閉じているか開いているかに従って充電しまたは放電するＲＣ型回路を含む。
【００３１】
また手段４は、コンデンサＣの端子間電圧が与えられたしきい値より大である場合（すなわち、コンデンサがスタータスイッチの閉鎖された最近の時点から十分に放電されていない場合）つねにモータＭに対する給電を防止する手段を備える。
【００３２】
図１の実施例において、ＲＣ回路は並列に接続された２つの分岐から成り、一方の分岐はコンデンサＣと直列に抵抗Ｒ１を含み、他方の分岐は単一の抵抗Ｒ２を含む。
【００３３】
これらの２つの分岐はアースとマイクロプロセッサ３のアナログ出力「ｓ１」との間に接続され、この出力はスイッチ２とＴが閉鎖されている時に前記分岐に対して電圧を供給する。
【００３４】
前記出力ｓ１からアースに導通するダイオードＤが、前記出力ｓ１と前記分岐Ｒ１−ＣおよびＲ２との間に介在させられている。
【００３５】
コンデンサＣの端子間電圧がアナログ入力「ｅ１」を通してマイクロプロセッサ３に注入され、またマイクロプロセッサ３は、キー作動スイッチ２が閉じられまた前記電圧が与えられたしきい値より大である場合つねに、スイッチＴをスイッチオフさせる。マイクロプロセッサは前記電圧が前記しきい値以下に落ちた時にのみ、スイッチＴを閉鎖させる。
【００３６】
前述の回路は下記のように作動する。
【００３７】
スイッチ２が閉じられた時、マイクロプロセッサ３が電力を受ける。
【００３８】
その出力「ｓ１」は、電力がスタータモータＭに加えられている限り、コンデンサＣを抵抗Ｒ１を介して充電させる。
【００３９】
スイッチ２が開かれる時、マイクロプロセッサ３はもはや電力を受けず、従ってコンデンサＣの充電が停止する。
【００４０】
次にコンデンサは直列に抵抗Ｒ１とＲ２を通して放電する。
【００４１】
放電回路中に抵抗Ｒ２が存在するので、コンデンサの放電の時定数はコンデンサの充電の時定数より長い。充電時定数と放電時定数との比率はスタータモータの加熱時間定数と冷却時間定数との比率に実質的に等しく選定される事が好ましく、このようにしてコンデンサの端子間電圧を測定する事により、つねにスタータモータの加熱状態のすぐれた表示が得られる。
【００４２】
この電圧を連続的にマイクロプロセッサのアナログ入力「ｅ１」を介してモニタする。
【００４３】
時間関数としてのコンデンサＣ前後の電圧変動を図２（ａ）に例示する。
【００４４】
スイッチ２が閉じるたびに（図２（ｂ）はスイッチの開閉順序を示す）、スタータモータが作動している間にコンデンサＣが充電される。スイッチ２が開いた時に、すなわちスタータモータが停止した時に、放電が生じる。
【００４５】
始動動作が相互に密接している場合、コンデンサＣの端子間電圧がスタータモータの温度と共に徐々に上昇する。
【００４６】
電圧が最大限温度以下の一定の温度状態に対応する特定のしきい値を越えると、マイクロプロセッサ３が接触器制御トランジスタをターンオフして、電力がスタータモータに加えられる事を防止し、このようにしてモータの過熱による不可逆的損害を避ける。これは図２（ｃ）に図示され、この図において接触器１に加えられるコマンド順序が見られる。
【００４７】
電圧がカットオフしきい値より下方まで、しきい値の０％乃至１００％の範囲内の量だけ落ちた時にのみ、新しい始動の試みを実施する事ができる。
【００４８】
もちろん前記以外の変更実施例も可能である。
【００４９】
特に、ＲＣ回路はマイクロプロセッサ３によって給電されるのでなく、車両キーによって、例えば電圧調整回路を介して給電される事ができよう。
【００５０】
また、コンデンサＣの端子間電圧をマイクロプロセッサ３の中に注入する代わりに、コンデンサＣをアナログ回路の端子間に接続し、この回路が場合によっては入力増幅器と共に、しきい値コンパレータを含み、前記コンパレータに注入される電圧が前記しきい値を超えた場合つねに前記回路がトランジスタＴを遮断するようにする事もできる。
【００５１】
他の変更例においては、スタータモータＭが作動を阻止される最低電圧しきい値を１つまたは複数のパラメータに対応して変動させる事ができる。例えば、スタータモータの温度、エンジン温度、始動中に引き込まれる電流、エンジン駆動速度、エンジンがその圧縮点を通過する事によるバッテリ電圧または電流中のリプルの頻度、またはスタータモータの過熱の程度に関して推論できるようなその他の情報に対応して前記最低しきい値を変動させる事ができる。
【００５２】
さらに、コンデンサの充電抵抗はマイナス温度係数（ＮＴＣ）抵抗など、周囲温度の関数として変動する素子を含む事ができる。
【００５３】
また、始動に際して表われる加熱特性の関数として連続的に充電を変調させるように変動させる事のできる負荷時間率を有するチョップ電圧またはパルス列を使用してコンデンサＣを充電する事ができる。
【００５４】
【発明の効果】
上述した制御器は、モータの臨界区域に温度センサを配置する必要なく、またこのようなセンサとスタータモータ制御器の取付けられる回路板との間の接続を必要とせずに、スタータモータの加熱防護を与える簡易な制御器である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施態様による制御器の構成を示す回路図。
【図２】図１の制御器の作動順序を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ 接触器
２ スタータスイッチ
３ マイクロプロセッサ（制御ユニット）
４ ＲＣ型回路
Ｂ＋ 電源端子
Ｍ モータ
Ｔ トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
Ｃ コンデンサ
Ｄ ダイオード
ｅ１ マイクロプロセッサ入力
ｓ１ マイクロプロセッサ出力
１ａ 接点
１ｂ 駆動コイル
１ｃ 保持コイル

Claims (10)

  1. 車両のスタータモータに対して特にスタータスイッチ（２）の開閉状態の関数として電力を加える制御手段を含む車両のスタータモータの制御器において、
    前記制御手段は、特に放電時定数より短い充電時定数を有し前記スタータスイッチ（２）の開閉に依存して充電および放電するＲＣ型回路（４）を含み、
    前記制御手段はまた、前記ＲＣ型回路のコンデンサ手段の端子間電圧が与えられたしきい値を超える時には電力がスタータモータに加えられる事を防止する手段を含む事を特徴とする車両のスタータモータの制御器。
  2. 前記ＲＣ回路は２つの並列に接続された分岐から成り、一方の分岐は第１抵抗手段（Ｒ１）と前記コンデンサ手段（Ｃ）の直列接続を含み、他方の分岐は第２抵抗手段（Ｒ２）を含む事を特徴とする請求項１に記載の制御器。
  3. 前記制御手段はマイクロプロセッサ（３）を含み、前記マイクロプロセッサ（３）は特に前記スタータスイッチ（２）の開閉に対応してスタータモータに対する給電を制御し、また前記ＲＣ回路（４）は前記マイクロプロセッサ（３）の出力（ｓ１）を通して電圧を供給される事を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の制御器。
  4. 前記ＲＣ回路（４）はスタータスイッチ（２）を介して電圧供給端子に接続され、任意に電圧調整回路と直列を成す事を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の制御器。
  5. 前記制御手段はマイクロプロセッサ（３）を含み、前記マイクロプロセッサ（３）は特に前記スタータスイッチ（２）の開閉に対応してスタータモータに対する給電を制御し、またＲＣ回路のコンデンサ手段の端子間電圧に対応する電圧が前記マイクロプロセッサ（３）の入力（ｅ１）に注入され、前記マイクロプロセッサは前記電圧が与えられたしきい値を超えた時にスタータモータに対する給電を阻止する事を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の制御器。
  6. 前記電圧が与えられたしきい値を超えた時にスタータモータに対する給電を阻止する前記手段は、アナログしきい値コンパレータ回路を含む事を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の制御器。
  7. 充電時定数と放電時定数との比率は、スタータモータの加熱時定数と冷却時定数との比率に実質的に等しい事を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の制御器。
  8. 前記ＲＣ型回路のコンデンサ手段の端子間電圧が与えられたしきい値を超える時に電力がスタータモータに加えられる事を防止する手段は、前記電圧が第１しきい値より低い第２しきい値以下に落ちるまで電力がスタータモータに再び加えられる事を阻止する事を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の制御器。
  9. スタータモータに対する給電が阻止される下限しきい値は、スタータモータおよび／またはエンジンの１つまたは複数の作動パラメータの関数として変動する事を特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の制御器。
  10. 前記ＲＣ回路のコンデンサ手段と直列を成す抵抗手段は、温度関数として変動する抵抗である事を特徴とする請求項２に記載の制御器。
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