JP4276710B2 - 自動車のスタータの切断を制御するための方法 - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジンのためのスタータに関し、より詳細には、かかるスタータの自動切断を制御するための方法および装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
現在では、自動車の内燃エンジンを始動する際には、エンジンが特徴のある音を発した時にスタータを切るよう、自動車のドライバーがイグニションキーを離すことにより、ドライバーが直接制御してスタータを切ること、すなわちスタータ自身が、エンジンを駆動する動作を切ることが通常行われている。しかし、一般的な傾向として、エンジンがより静粛となっているため、ドライバーがこのような特徴のある音を聞き分けることは、次第に困難となっている。従って、スタータを切るために、イグニションキーをいつ解放するかを判断することは、次第に困難となっている。その結果、スタータとエンジンとの間に、不必要な過度の力が加えられることになる。
【０００３】
エンジンの始動に成功し、エンジン自身が、その低速走行モードに達するのに十分自律的な状態となった時に、自動車のスタータを切る（すなわちスタータへの給電を遮断する）ための装置は、既に多数知られている。一般に、性能の点で、これら装置のうちで最良のものは、スタータの電源電圧で発生する電圧変動の分析を利用している。この電圧変動は、内燃エンジンが完全な始動状態となる前に、内燃エンジンの圧縮ストローク中にスタータモータが消費する電流の変動に起因するものである。
【０００４】
スタータによってエンジンを駆動する時間の終了時、およびエンジンの最初の爆発ストローク中には、エンジン速度が急速に上昇するので、スタータの切断を極めて迅速に行わなければならないだけではなく、適正な時期に正確に切断を行わなければならないことは周知である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エンジンが十分駆動された状態となると、すぐに、スタータへの給電の切断を迅速に行うために、ヴァレオ・エキプマン・エレクトリク・モトゥール（Valeo Equipements Electriques Moteur）社を出願人とするフランス国特許出願第9611792号において、新しい変動ごとに検査期間を開始し、この検査期間中に、極端な（最大または最小）値が発見されなければ、スタータへの給電を遮断するという切断方法を提供することが、すでに提案されている。この検査期間の長さは、例えば最終変動より前の変動の時間長さに比例している。しかしながらこの方法では、非周期的な変動を制御できない。
【０００６】
添付図面の図１および図２には、かかる非周期的変動が示されている。図１および図２は、スタータの作動を開始した時の時間に対してプロットされたスタータの電圧の波形を示している。
【０００７】
図１に示す非周期的効果は、スタータの作動のごく初期に発生し、エンジンの最初の圧縮ストロークの開始時のピークＣ1は、第２のピークＣ2を有する第２の変動分の立ち上がり前方部に隠されている。換言すれば、最初の２つの圧縮ストロークでは、対応する変動は、ほぼ互いに一致している。従って、電圧信号における第１の検出可能なピーク（Ｃ2）に達する時間Ｔ1を分析することは誤りであり、ピークＣ2の後の、エンジンのその後に続くサイクルでの時間Ｔ1の長さに基づいて決定される検査期間Ｄ1は、必要以上にかなり長くなる。そのため、この時間にエンジンが始動されると、検査期間の終了時に行われるスタータを除勢するための判断が遅くなる。このことは、自動切断を行う電子制御システムから期待できる利点、すなわち摩耗の低減、フリーホイールのイズノ低減等を、かなり小さなものとしてしまう。
【０００８】
図２に示す非周期的効果は、始動が困難と判った場合において、スタータによってエンジンを駆動している次の段階に生じるものである。後で別の爆発が続かない１回の爆発も、変動の実質的な一致を生じさせるので、図２におけるピークＣ3とＣ4が示すように、２つの連続する電圧ピークは過度に接近する。その結果、これらピークのうちの最初のピークすなわちＣ3は、対応する検査期間Ｄ2中に検出されない傾向がある。
【０００９】
従ってこの場合、２つの爆発が互いに接近していることは、電子制御システムによりエンジンが既に始動した兆候であると解釈される恐れがある。このとき、スタータは、エンジン自身が正しく始動状態となる前に早期に停止されるので、ドライバーは、最初から再び始動動作を開始しなければならない。
【００１０】
また、次の検査期間を決定するために示される時間Ｔ3も誤りとなる。
【００１１】
本発明は、スタータ電圧またはスタータ電流に対応する信号の複数の変動を検出し、この変動が終了した際にスタータを切る、自動車のスタータを制御する方法を提案するものであり、この方法によると、上記欠点は解消される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、スタータの電圧または電流に対応する信号における複数の変動を検出しこれら変動がなくなったときにスタータを切断するスタータコンタクタを含む、自動車のスタータの切断を制御するための方法であって、信号電圧が増加し続ける複数の期間を順次測定する工程と、複数の期間のうちの１つの期間が所定のしきい値よりも大となった時にスタータを切断する工程とを有し、しきい値には、スタータコンタクトを閉じた際に開始する検査期間内の第１の値と、検査期間後の第１の値と異なる第２の値とが含まれ、検査期間の長さが、エンジンの圧縮ストロークの開始時における１番目の変動と２番目の変動とが共にほぼ含まれる場合を含むような長さとなるように選択されることを特徴としている。
【００１３】
スタータの作動開始時と、この開始段階の後の始動動作の正常な駆動段階との間で、２つの異なる方法を使用することにより、過度に早期に切断されるのが防止されるだけでなく、過度に遅い切断も防止される。本発明を用いない場合には、上記電圧信号の非周期的効果の結果として、これら好ましくない状況のいずれかが生じる。
【００１４】
検査期間中および検査期間後の２つのしきい値は、温度に応じた値であることが好ましい。
【００１５】
前記検査期間終了後、前記複数の変動のそれぞれに対する前記しきい値が、少なくとも１つ手前の変動における期間の関数であることが好ましい。
【００１６】
本発明の好ましい特徴によれば、検査期間内に、電圧が増加し続ける複数の期間の順次の測定を、所定の初期遅延時間後に限って開始する。
【００１７】
好ましくは、検査期間内及び検査期間後に、ピーク電圧の最大値に対応する信号値を記憶し、検査期間後、電圧が増加し続ける１つの期間の測定を、信号が電圧の最大ピーク値に対応する、先に記憶した値に達した瞬間からのみ行う。
【００１８】
変動が検出される信号は、スタータの電源電圧であることが好ましい。
【００１９】
本発明の別の好ましい特徴によれば、電圧が増加し続ける期間を決定するために、前記電圧をサンプリングし、最終測定値が一定の値ｄＵだけ先の値よりも小さい場合に、電圧低下と見なし、他のすべての場合に電圧増加と見なす。
【００２０】
一定電圧ｄＵが、５０ミリボルト〜２００ミリボルトの範囲内にあることが好ましい。
【００２１】
本発明の第２の特徴によれば、スタータの電圧または電流に対応する信号における複数の変動を検出するための手段を含む信号発生ユニットと、前記変動がなくなった時にスタータを切断するための手段とを備えた、スタータを切断するための装置であって、前記信号発生ユニットが、本発明の第１の特徴による方法を実行するようになっている装置が提供される。
【００２２】
本発明は、自動車のスタータ用に利用できるものである。
【００２３】
添付図面を参照し、単なる非限定的実施例として示す本発明の好ましい実施例の次の詳細な説明を読めば、本発明の別の特徴および利点がより明らかとなると思う。
【発明の実施の形態】
【００２４】
図３は、スタータＤＭへの給電を制御するための装置を示す。スタータＤＭは、自動車のバッテリーの電圧となっている電源ターミナルＢと、自動車のアースとの間に接続された電気モータＭとを含む。
【００２５】
このスタータは、バッテリー電圧Ｕとなっている電源ターミナルＢ⁺と、スタータＤＭとの間に接続されたスタータコンタクタ１を含む。このスタータ１は、リレー巻線２によって作動されるリレーである。巻線２の両端の一方は、電源ターミナルＢ⁺に接続され、他端は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ３のソース、更にアースに接続されたインダクタンス５にも接続されている。
【００２６】
トランジスタ３のドレインは、電源ターミナルＢ⁺に接続されており、トランジスタ３のグリッドは、制御ユニット４の出力端に接続されており、制御ユニット４は、この出力端から制御電圧を受ける。制御ユニット４は、例えばマイクロプロセッサである。当然ながら、トランジスタ３を、他の適当なタイプのインターラプタと置換してもよい。
【００２７】
添付図面に示す例では、ユニット４は、第１に電源Ｂ⁺の電圧の変動、および第２に自動車のイグニションキーによって作動されるコンタクタ６の位置に応じて制御電圧を発生する。本発明では、このコンタクタをイグニションスイッチと称す。
【００２８】
次に、図４および図５を参照して、制御ユニット４によって実行されるプロセスについて説明する。このプロセスは、スタータの作動開始時に、ある方法を利用し、スタータがエンジンを駆動しているその後の正常な段階の間に異なる方法を利用する。
【００２９】
スタータの初期段階の作動の開始時コンタクタリレー１の接点を閉じる時である時間Ｔ₀において、スタータの作動により、所定時間長さＤ_iniを有する検査期間ウィンドウが開始される。この検査期間ウィンドウ中、制御ユニット４は、時間ｄＳ１、ｄＳ２、....を決定し、この時間中に、電源ターミナルＢ⁺における電圧Ｕはコンスタントに増加する。これらの時間は、図４における電圧変動曲線における破線で示されたグラフに対応する。
【００３０】
本例では、判断は、時間Ｔ₀では直接開始せず、時間Ｔ₀ ⁺ｔ_ini（ここでｔ_iniはスタータのモータＭが所定電圧以下となった直後の電流要求量の不安定な時間全体を除くように選択された遅延時間である）で開始する。
【００３１】
時間ｄＳ１、ｄＳ２、....を決定するために、制御ユニット４は、検査期間ウィンドウＤ_ini の全体にわたって電圧Ｕをサンプリングし、電圧低下が生じるごとに０に戻されるカウント動作を行う。この制御ユニットは、最終測定値が先の値よりも一定量ｄＵだけ小さい状況を電圧の減少と見なし、それ以外のすべての状況を電圧の増加と見なす。本例では、定数ｄＵは３０〜２００ミリボルトの範囲の値である。また、定数ｄＵを５０〜２００ミリボルトの範囲の値としてもよい。定数ｄＵの目的は、分析を無効にすることなく、寄生効果をマスクできるようにすることにある。
【００３２】
順次の上昇の期間ｄＳ１、ｄＳ２・・・・・における時間ｄＳの値が所定の値ＴＳ１を越える場合、スタータを除勢する。当然ながら、この時間ＴＳ１は時間Ｄ_iniの長さよりも短く、図１における時間Ｔ１に対して予想しうる最大値に従って、実験的にあらかじめ決定される。
【００３３】
従って、初期の検査期間Ｄ_ini中にエンジンの始動が生じると、すなわちエンジンが自律的に作動し始めると、スタータは、固定された時間ＴＳ１の終了時に停止され、これによって、上記不規則性が克服され、切断前の過度の遅れを防止できる。
【００３４】
時間ＴＳ１の値は、値の所定の規則、または表に従って温度に対して調節される。
【００３５】
（初期期間後の）通常の作動期間
全時間Ｄ_iniの間およびそれ以後、制御ユニット４は、生じた種々のピークでの電圧Ｕの最大値Ｕｃ_maxを記憶する。検査期間ウィンドウＤ_iniの終了時に、制御ユニット４は上記状況下でスタータを切断するための命令を発生せず、次のようにこの方法を続ける。
【００３６】
新しい増加期間が始まるごとに、ユニット４は、電圧Ｕが先に記憶した値Ｕｃ_maxに達した時からスタートして、電源Ｂ⁺の電圧Ｕがコンスタントに増加する間の時間（ｄ’Ｓと表示する）のカウントダウンを開始する。これら時間ｄ’Ｓ（すなわちｄ’Ｓ１、ｄ’Ｓ２等）のうちの１つが、所定のしきい値ＴＳ２を越えると、このスタータを除勢する。
【００３７】
このしきい値ＴＳ２は、検査期間ウィンドウＤ_ini後の次の時間全体にわたって固定した値とすることができる。これとは異なり、このしきい値を、先の電圧の変動が生じた時間、例えば最後の２つのピーク電圧から経過した時間の何分の１かに応じたものとしてもよく、この経過時間は、制御ユニット４によって実行されるカウント動作によって測定される。同様に、ＴＳ２の値にエンジンの周囲温度を関数とする係数を重み付けしてもよい。従って、低温度時にスタータ自身を停止させる前に、エンジンのシャープで完全な始動を保証するように、ＴＳ２の値を大きくしてもよい。
【００３８】
電圧Ｕが先に記憶した値Ｕｃ_maxよりも大となる時間に限り、時間ｄ’Ｓのカウントダウンを開始することにより、始動条件に応じて時間幅が変わり得る電圧曲線部分の下方部分を除き、これによって精度を良好にできる。
【００３９】
次に、プロセス中の作動シーケンスを示す作動フローチャートである図５を参照する。第１ステップ１０では、制御ユニット４を構成するマイクロプロセッサを附勢し、スタータの温度を測定する。
【００４０】
第２工程（工程１１）では、マイクロプロセッサ４はステップ１０で測定された温度に応じて、時間長さＤ_ini、ＴＳ１およびＴＳ２を決定する。次に、制御ユニット４は、スタータを附勢するようにステップ１２でコンタクタ１を閉じるための制御信号を発生する。
【００４１】
次のステップ１３において、時間Ｔ₀ ⁺ｔ_iniまでの時間遅延の後に、検査期間ウィンドウ中にスタートし、この検査期間ウィンドウの時間長さＤ_iniの終了まで続く時間ＴＳ１の間、および検査期間ウィンドウを越えた第１の時間ＴＳ２の間に、制御ユニット４は、コンスタントに増加する電圧の第１の一連のサンプルを探す。この動作は、ステップ１４で行われる。
【００４２】
同時に制御ユニットは、最大ピーク電圧Ｕｃ_maxの値を決定し、この値を、取り込まれるサンプルの大きさまで記憶する。制御ユニット４が上記条件を満たす一連の電圧サンプルを探すと、この制御ユニット４は、スタータの附勢を終了するための信号を発生する。これは、図５においては、ステップ１５における「Ｙｅｓ」の出力で表示されている。
【００４３】
当然ながら、本発明を適用し、実施する方法の他の変形例も可能である。特に電圧信号における変動を検出する代わりに、電流の変動が電圧の変動の逆であると仮定すれば、スタータが消費する電流に対応する信号に対して、本発明が提案する方法を適用できる。
【００４４】
当然ながら制御ユニット４は、スタータ内に組み込んでもよいし、自動車の別個のユニット、例えばエンジン自体の制御ユニットから構成してもよい。
【００４５】
上に説明した自動車のスタータを切断する制御方法は、上記以外の別の利点も有する。例えば、この制御方法は、自動車のエンジンとは無関係で、自動車の気筒数およびその要領とは無関係で、更にバッテリーおよび配線の寿命よ無関係で、特にスタータの技術および動力出力とは無関係であるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】 始動段階中の時間に対するスタータの電圧の非周期的変動の一例を示すグラフである。
【図２】 始動段階中の時間に対するスタータの電圧の非周期的変動の別の例を示すグラフである。
【図３】 本発明の１つの可能な実施例におけるスタータを遮断するための電気制御装置のための簡略化された回路図である。
【図４】 時間に対するスタータの電圧変化の一例を示し、よって本発明に係わる作動方法を示すグラフである。
【図５】 本発明の方法における、あるシーケンスのステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
ＤＭ スタータ
Ｍ 電動モータ
Ｂ 電源ターミナル
Ｕ バッテリー電圧
１ スタータコンタクタ
２ 巻線
３ トランジスタ
４ 制御ユニット
５ インダクタンス
６ コンタクタ

Claims (9)

1. スタータの電圧または電流に対応する信号における複数の変動を検出しこれら変動がなくなったときにスタータを切断するスタータコンタクタを含む、自動車のスタータの切断を制御するための方法において、
   信号電圧が増加し続ける複数の期間を順次測定する工程と、
   前記複数の期間のうちの１つの期間が所定のしきい値よりも大となった時にスタータを切断する工程と
   を有し、
   前記しきい値には、スタータコンタクトを閉じた際に開始する検査期間内の第１の値と、前記検査期間後の第１の値と異なる第２の値とが含まれ、
   前記検査期間の長さが、エンジンの圧縮ストロークの開始時における１番目の変動と２番目の変動とが共にほぼ含まれる場合を含むような長さとなるように選択される
   ことを特徴とする、自動車のスタータの切断を制御するための方法。
2. 検査期間中および検査期間後のしきい値が、温度に応じた値であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 検査期間終了後、前記複数の変動のそれぞれに対する前記しきい値が、少なくとも１つ手前の変動における期間の関数であることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
4. 検査期間内に、電圧が増加し続ける複数の期間の順次の測定を、所定の初期遅延時間後に限って開始することを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
5. 検査期間内及び検査期間後に、ピーク電圧の最大値に対応する信号値を記憶し、検査期間後、電圧が増加し続ける１つの期間の測定を、信号が電圧の最大ピーク値に対応する、先に記憶した値に達した瞬間からのみ行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 変動が検出される信号が、スタータの電源電圧であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 電圧が増加し続ける期間を決定するために、前記電圧をサンプリングし、最終測定値が、先の値よりも一定の値ｄＵだけ小さい場合に、電圧低下と見なし、他のすべての場合には、電圧増加と見なすことを特徴とする、請求項６記載の方法。
8. 一定電圧ｄＵが、５０ミリボルト〜２００ミリボルトの範囲内にあることを特徴とする、請求項７記載の方法。
9. スタータの電圧または電流に対応する信号における複数の変動を検出するための手段を含む信号発生ユニットと、前記変動がなくなった時にスタータを切断するための手段とを備える、スタータを切断するための装置において、前記信号発生ユニットが、請求項１〜８のいずれかに記載の方法を実行するようになっていることを特徴とする、スタータの切断を制御するための方法。

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