JP4305762B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のエンジンを始動させるエンジン始動装置に関する。

例えば２輪自動車（オートバイ）のエンジン始動装置では、キースイッチをＩＧ位置に操作した状態でスタートボタンをオンすると、リレーがオンして始動モータ（スタータモータ）が始動する。オートバイは野外に放置されることが多く、またスタートボタンはカバー等で十分に覆われないことが多い。雨水等の導電性物質がスタートボタンにかかると、スタートボタンの絶縁抵抗が下がって導通し、運転者の意に反してスタータモータが始動することがあり、危険である。

従来、エンジン始動装置を構成するスイッチで漏電が発生しても、エンジンを始動させるスタータモータの誤作動を防止することができるエンジン始動装置として、例えば、特開２０００−１８６６５５号公報に開示されているスタータモータの駆動回路がある。このスタータモータの駆動回路は、第１スイッチと、第２スイッチと、リレーとから構成されている。第１スイッチは、第１可動接片と第２可動接片とを有する２連スイッチである。第２スイッチは、オフ状態のときに可動接片が接触する第２固定接点を有するスイッチである。リレーは、リレーコイルと、リレー接点とから構成されている。

第１スイッチを構成する第１可動接片からなるスイッチの一端はバッテリに、他端は第２スイッチの一端にそれぞれ接続されている。また、第２スイッチの他端はリレーコイルの一端に接続され、リレーコイルの他端は接地されている。さらに、第２スイッチの第２固定接点は接地されている。これに対し、第１スイッチを構成する第２可動接片からなるスイッチの一端はバッテリに、他端はリレー接点の一端にそれぞれ接続され、リレー接点の他端はスタータモータに付設されたマグネットスイッチに接続されている。

そして、第１スイッチがオンすると、第１可動接片を介して第２スイッチの一端にバッテリの電圧が印加される。また、第２可動接片を介してリレー接点の一端にもバッテリの電圧が印加される。ここで、第２スイッチで漏電が発生すると、第２スイッチがオフ状態であるにもかかわらず漏電電流が流れる。しかし、第２スイッチを流れる漏電電流は、可動接片から第２固定接点を介して接地側へと流れ、リレーコイルに流れることはない。そのため、リレー接点はオンせず、マグネットスイッチがオンしてスタータモータが起動されることはない。
特開２０００−１８６６５５号公報

上記実施例には以下の点で適用の際に問題がある。

スタータスイッチのオン、オフの判定にてスタータモータを任意のタイミングにて動作させたい場合、または前記スタータモータ以外の装置をスタータスイッチの状態に基づいて動作させたい場合、上記実施例ではスタータモータをスタータスイッチに連動させることのみであり、実現できない。

また前述したスタータモータの駆動回路の第２スイッチに相当するスタータスイッチがキースイッチと別体、さらには、ハンドル周辺に設置されている二輪車であった場合、オフ状態のときに可動接片が接触するスタータスイッチの固定接点を車体に接地するための比較的長いワイヤーハーネスが必要となる。ワイヤーハーネスが長くなるとコスト増、重量増に加え抵抗が増加し、スタータスイッチからワイヤーハーネスを介して車体に流れる漏電電流による電力損失も増加する。電力損失の増加に伴いバッテリの電圧が低下して、バッテリに接続されるスタータ以外の電気負荷の動作に影響を与える恐れがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スタート部材で漏電が発生しても、スタータモータ、スタータモータ以外の装置の誤動作を確実に防止し、漏電電流による電力損失を抑えることができるエンジン始動装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、スタート部材の入出力端子間の電圧の、漏電時、非漏電時の電圧の大きさに着目し、スタート部材の漏電を判定することとした。

すなわち、請求項１に記載のエンジン始動装置は、バッテリと、スタータモータと、接点の一端が前記バッテリに、接点の他端が前記スタータモータにそれぞれ接続されるスタータリレーと、入力端子が前記バッテリに接続されるスタート部材と、接点の一端が前記スタート部材の出力端子に、接点の他端が前記スタータリレーのコイルにそれぞれ接続されるとともに、コイルの一端が前記バッテリに接続されるスタータコントールリレーと、前記スタート部材の出力端子及び前記スタータコントールリレーのコイルの他端にそれぞれ接続され、前記スタート部材の出力端子の電圧に基づいて前記スタート部材のオン／オフ状態を判定し、前記スタート部材がオン状態のとき、前記スタータコントールリレーのコイルに通電して前記スタータコントールリレーの接点をオンさせることで、前記スタータリレーのコイルに通電して前記スタータリレーの接点をオンさせ、前記バッテリから前記スタータモータに電力を供給して前記スタータモータを起動させる制御手段とを備えたエンジン始動装置において、前記制御手段は、前記スタート部材の入力端子に接続され、前記スタート部材の入出力端子間の電圧に基づいて前記スタート部材での漏電の有無を判定し、前記スタート部材で漏電が発生しているときには、前記スタータコントロールリレーのコイルへの通電を遮断して前記スタータリレーの接点をオフさせ、前記スタータモータを停止させることを特徴とする。

請求項２に記載のエンジン始動装置は、請求項１に記載のエンジン始動装置において、さらに、前記制御手段は、前記スタート部材の入出力端子間の電圧を増幅して出力する
増幅手段と、前記増幅手段の出力する電圧の大きさに基づいて前記スタート部材での漏電の有無を判定し、前記スタート部材で漏電が発生しているときには、前記スタータコントロールリレーのコイルへの通電を遮断して前記スタータリレーの接点をオフさせ、前記スタータモータを停止させるスタータ制御手段とを有することを特徴とする。

請求項３に記載のエンジン始動装置は、請求項２に記載のエンジン始動装置において、さらに、前記スタータ制御手段は、前記増幅手段の出力する電圧の大きさが所定の漏電電圧上限閾値以下、かつ、所定の漏電電圧下限閾値以上であるとき、前記スタート部材で漏電が発生していると判定することを特徴とする。

請求項４に記載のエンジン始動装置は、請求項２に記載のエンジン始動装置において、さらに、前記スタート部材は、キースイッチの操作後運転者が操作するスタートボタンであ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によれば、制御手段で、スタート部材の入出力端子間の電圧に基づいて、スタート部材への導電性物質の付着を判定することができる。そのため、スタート部材で漏電が発生しても、スタータモータ、スタータモータ以外の装置の誤動作を確実に防止し、漏電電流による電力損失を抑えることができる。

請求項２に記載のエンジン始動装置によれば、増幅手段で、スタート部材の入出力端子間の電圧を増幅することができる。さらに、スタータ制御手段で、増幅手段の出力する電圧の大きさに基づいてスタート部材の漏電を判定し、スタート部材が漏電しているときはスタータモータを停止させることができる。そのため、漏電電流による電力損失を抑えて、スタータの誤作動を確実に防止することができる。

ところで、スタート部材の漏電は、例えば、スタート部材が被水して入出力端子間の絶縁抵抗が低下することで発生する。そのため、スタート部材で漏電が発生しているときの入出力端子間の電圧は、スタート部材がオン又はオフ状態にあるときの入出力端子間の電圧と異なる。従って、スタート部材の入出力端子間の電圧の大きさに基づいて漏電の有無を判定することができる。

請求項３に記載のエンジン始動装置によれば、スタータ制御手段で、増幅手段の出力する電圧の大きさが所定の漏電電圧上限閾値以下、かつ、所定の漏電電圧下限閾値以上であるとき、スタート部材が漏電していると判定することができる。そのため、スタート部材の漏電を確実に判定でき、スタータモータの誤作動をより確実に防止することができる。

ところで、スタート部材で漏電が発生すると、スタート部材の入出力端子間の電圧は、スタート部材の絶縁抵抗と漏電電流とで決まる所定の範囲内の電圧となる。従って、スタート部材の入出力端子間の電圧を漏電電圧上下限閾値と比較することで、漏電の有無を確実に判定することができる。

請求項４に記載のエンジン始動装置によれば、スタートボタンで漏電が発生しても、スタータモータ、スタータモータ以外の装置の誤動作を確実に防止し、エンジンの誤始動を防ぐことができる。

本実施形態は、本発明に係るエンジン始動装置を自動二輪車に適用した例を示す。本実施形態におけるエンジン始動装置の回路図を図１に示す。そして、図１を参照して構成、動作、効果の順で具体的に説明する。

まず、具体的構成について説明する。図１に示すように、エンジン始動装置１は、キルスイッチ１０と、スタータスイッチ１１（スタート部材）と、電子制御装置（制御手段、以下ＥＣＵという）１２と、スタータコントロールリレー１３とから構成されている。エンジン始動装置１には、バッテリ２と、スタータリレー３と、スタータモータ４とが接続されている。

キルスイッチ１０はスタータコントロールリレー１３に駆動源となる、例えば、１２Ｖのバッテリ２を接続するためのスイッチである。キルスイッチ１０の入力端子はバッテリ２の正極端子に、出力端子はＥＣＵ１２のＫＩＬＬ端子とスタータスイッチ１１とスタータコントロールリレー１３とにそれぞれ接続されている。

スタータスイッチ１１は、キースイッチの操作後に操作することで、スタータモータ４を起動してエンジン（図略）を始動させるための始動信号を出力するスイッチボタンである。スタータスイッチ１１の入力端子はキルスイッチ１０の出力端子に、出力端子はＥＣＵ１２のＳＴＡ端子とスタータコントロールリレー１３とにそれぞれ接続されている。

ＥＣＵ１２は、キルスイッチ１０とスタータスイッチ１１のオン／オフ状態と、スタータスイッチ１１における漏電の発生状態に基づいて、スタータコントロールリレー１３を制御する装置である。ＥＣＵ１２は、キルスイッチ状態検出回路１２ａと、スタータスイッチ状態検出回路１２ｂと、差動増幅回路１２ｃ（増幅手段）と、マイクロコンピュータ１２ｄ（スタータ制御手段）と、リレー駆動回路１２ｅとから構成されている。

キルスイッチ状態検出回路１２ａは、キルスイッチ１０の出力端子の電圧の大きさに基づいてキルスイッチ１０のオン／オフ状態を判定して、オン／オフ状態に応じた信号をマイクロコンピュータ１２ｄ出力する回路である。キルスイッチ状態検出回路１２ａの入力端子はＫＩＬＬ端子を介してキルスイッチ１０の出力端子に、出力端子はマイクロコンピュータ１２ｄにそれぞれ接続されている。

スタータスイッチ状態検出回路１２ｂは、スタータスイッチ１１の出力端子の電圧の大きさに基づいてスタータスイッチ１１のオン／オフ状態を判定して、オン／オフ状態に応じた信号をマイクロコンピュータ１２ｄに出力する回路である。スタータスイッチ状態検出回路１２ｂの入力端子はＳＴＡ端子を介してスタータスイッチ１１の出力端子に、出力端子はマイクロコンピュータ１２ｄにそれぞれ接続されている。

差動増幅回路１２ｃはスタータスイッチ１１の入出力端子間の電圧を増幅してマイクロコンピュータ１２ｄに出力する回路である。差動増幅回路１２ｃの一方の入力端子はＫＩＬＬ端子を介してスタータスイッチ１１の入力端子に、他方の入力端子はＳＴＡ端子を介してスタータスイッチ１１の出力端子に、出力端子はマイクロコンピュータ１２ｄのＡ／Ｄ入力端子にそれぞれ接続されている。

マイクロコンピュータ１２ｄは、キルスイッチ状態検出回路１２ａとスタータスイッチ状態検出回路１２ｂの出力に基づいてキルスイッチ１０とスタータスイッチ１１のオン／オフ状態を判定するとともに、差動増幅回路１２ｃの出力に基づいてスタータスイッチ１１の漏電の発生有無を判定し、リレー駆動回路１２ｅを制御する素子である。マイクロコンピュータ１２ｄの一方の入力端子はキルスイッチ状態検出回路１２ａの出力端子に、他方の入力端子はスタータスイッチ状態検出回路１２ｂの出力端子に、Ａ／Ｄ入力端子は差動増幅回路１２ｃの出力端子にそれぞれ接続されている。さらに、マイクロコンピュータ１２ｄの出力端子はリレー駆動回路１２ｅに接続されている。

リレー駆動回路１２ｅはマイクロコンピュータ１２ｄの出力に基づいてスタータコントロールリレー１３を駆動するための回路である。リレー駆動回路１２ｅの入力端子はマイクロコンピュータ１２ｄの出力端子に、出力端子はＳＴＲ端子を介してスタータコントロールリレー１３にそれぞれ接続されている。

スタータコントロールリレー１３はスタータリレー３を駆動するためのリレーである。スタータコントロールリレー１３のコイル１３ａの一端はキルスイッチ１０を介してバッテリの正極端子に、他端はＳＴＲ端子を介してリレー駆動回路１２ｅの出力端子にそれぞれ接続されている。スタータコントロールリレー１３の接点１３ｂの一端はスタータスイッチ１１とキルスイッチ１０とを介してバッテリの正極端子に、他端はスタータリレー３にそれぞれ接続されている。

スタータリレー３はスタータモータ４に電力を供給してスタータモータ４を駆動するためのリレーである。スタータリレー３のコイル３ａの一端はスタータコントロールリレー１３の接点１３ｂとスタータスイッチ１１とキルスイッチ１０とを介してバッテリの正極端子に接続され、他端は車体に接地されている。スタータリレー３の接点３ｂの一端はバッテリの正極端子に、他端はスタータモータ４の一端にそれぞれ接続されている。

スタータモータ４はエンジンを始動するためのモータである。スタータモータ４の一端はスタータリレー３の接点３ｂを介してバッテリの正極端子に、他端は車体に接地されている。

次に、具体的動作について説明する。まず、スタータスイッチ１１で漏電が発生しているときの動作について説明する。キルスイッチ１０がオンすると、スタータスイッチ１１の入力端子にバッテリ２の１２Ｖが印加される。スタータスイッチ１１の入力端子に１２Ｖが印加されることでスタータスイッチ１１に漏電電流が流れ、スタータスイッチ１１の入出力端子間にはスタータスイッチ１１の絶縁抵抗と漏電電流とで決まる漏電電圧が発生する。スタータスイッチ１１の入出力端子間の漏電電圧は、差動増幅回路１２ｃで増幅され、マイクロコンピュータ１２ｄのＡ／Ｄ入力端子に入力される。

マイクロコンピュータ１２ｄはＡ／Ｄ変換された差動増幅回路１２ｃの出力電圧値を予め設定されている漏電電圧上下限閾値と比較する。ここで、漏電電圧上限閾値は、スタータスイッチ１１の絶縁抵抗が漏電と判定できる上限の抵抗値、例えば、２ｋΩに低下したときの漏電電圧に対応した値に設定されている。漏電電圧下限閾値は、スタータスイッチ１１の絶縁抵抗が漏電と判定できる下限の抵抗値、例えば、３０Ωに低下したときの漏電電圧に対応した値に設定されている。そのため、差動増幅回路１２ｃの出力電圧値は漏電電圧上下限閾値の範囲内となり、マイクロコンピュータ１２ｄはスタータスイッチ１１で漏電が発生していると判定する。

スタータスイッチ１１で漏電が発生していると判定されると、マイクロコンピュータ１２ｄは、リレー駆動回路１２ｅを介してスタータコントロールリレー１３のコイル１３ａの電流を遮断し接点１３ｂをオフする。スタータコントロールリレー１３の接点１３ｂがオフすることでスタータリレー３がオフしスタータモータ４は起動せず停止状態となる。

次に、スタータスイッチ１１で漏電が発生していないときの動作について説明する。キルスイッチ１０がオンすると、スタータスイッチ１１の入力端子とスタータコントロールリレー１３のコイル１３ａの一端にバッテリ２の１２Ｖが印加される。また、ＫＩＬＬ端子を介してキルスイッチ状態検出回路１２ａの入力端子にもバッテリ２の１２Ｖが印加される。キルスイッチ状態検出回路１２ａは、入力端子に１２Ｖが印加されたことでキルスイッチ１０がオン状態にあることを検出し、マイクロコンピュータ１２ｄにハイレベルの信号を出力する。

スタータスイッチ１１がオンすると、スタータコントロールリレー１３の接点１３ｂの一端にキルスイッチ１０とスタータスイッチ１１を介してバッテリ２の１２Ｖが印加される。また、ＳＴＡ端子を介してスタータスイッチ状態検出回路１２ｂの入力端子にもバッテリ２の１２Ｖが印加される。スタータスイッチ状態検出回路１２ｂは、入力端子に１２Ｖが印加されたことでスタータスイッチ１１がオン状態にあることを検出し、マイクロコンピュータ１２ｄにハイレベルの信号を出力する。差動増幅回路１２ｃは、ＫＩＬＬ端子を介して入力されるスタータスイッチ１１の入力端子の電圧と、ＳＴＡ端子を介して入力されるスタータスイッチ１１の出力端子の電圧とを差動増幅する。スタータスイッチ１１はオン状態にあり、スタータスイッチ１１の入出力端子の電圧は等しいため、差動増幅回路１２ｃは０Ｖを出力する。

マイクロコンピュータ１２ｄは、キルスイッチ状態検出回路１２ａとスタータスイッチ状態検出回路１２ｂの出力するハイレベルの信号に基づいて、キルスイッチとスタータスイッチとがともにオン状態であると判定する。さらに、マイクロコンピュータ１２ｄは差動増幅回路１２ｃの出力電圧を漏電電圧上下限閾値と比較する。差動増幅回路１２ｃの出力電圧は０Ｖであり、当然漏電電圧下限閾値より小さいため、マイクロコンピュータ１２ｄはスタータスイッチ１１で漏電が発生していないと判定する。マイクロコンピュータ１２ｄは、キルスイッチ１０とスタータスイッチ１１がともにオン状態であり、スタータスイッチ１１で漏電が発生していないことが確認できると、リレー駆動回路１２ｅを介してスタータコントロールリレー１３のコイル１３ａに電流を流し接点１３ｂをオンする。スタータコントロールリレー１３の接点１３ｂがオンすることでスタータリレー３がオンしてスタータモータ４が起動する。

最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、 エンジン始動装置１は、マイクロコンピュータ１２ｄで、差動増幅回路１２ｃの出力する電圧の大きさが所定の漏電電圧上限閾値以下、かつ、所定の漏電電圧下限閾値以上であるとき、スタータスイッチ１１が漏電していると判定することができる。そのため、漏電電流による電力損失を抑えてスタータスイッチ１１の漏電を確実に判定でき、スタータモータ４の誤作動を確実に防止することができる。

本実施形態におけるエンジン始動装置の回路図を示す。

符号の説明

１・・・エンジン始動装置、１０・・・キルスイッチ、１１・・・スタータスイッチ（スタート部材）、１２・・・電子制御装置（制御手段、ＥＣＵ）、１２ａ・・・キルスイッチ状態検出回路、１２ｂ・・・スタータスイッチ状態検出回路、１２ｃ・・・差動増幅回路（増幅手段）、１２ｄ・・・マイクロコンピュータ（スタータ制御手段）、１２ｅ・・・リレー駆動回路、１３・・・スタータコントロールリレー、１３ａ・・・コイル、１３ｂ・・・接点、２・・・バッテリ、３・・・スタータリレー、３ａ・・・コイル、３ｂ・・・接点、４・・・スタータモータ

Claims (4)

1. バッテリと、スタータモータと、接点の一端が前記バッテリに、接点の他端が前記スタータモータにそれぞれ接続されるスタータリレーと、入力端子が前記バッテリに接続されるスタート部材と、接点の一端が前記スタート部材の出力端子に、接点の他端が前記スタータリレーのコイルにそれぞれ接続されるとともに、コイルの一端が前記バッテリに接続されるスタータコントールリレーと、前記スタート部材の出力端子及び前記スタータコントールリレーのコイルの他端にそれぞれ接続され、前記スタート部材の出力端子の電圧に基づいて前記スタート部材のオン／オフ状態を判定し、前記スタート部材がオン状態のとき、前記スタータコントールリレーのコイルに通電して前記スタータコントールリレーの接点をオンさせることで、前記スタータリレーのコイルに通電して前記スタータリレーの接点をオンさせ、前記バッテリから前記スタータモータに電力を供給して前記スタータモータを起動させる制御手段とを備えたエンジン始動装置において、
   前記制御手段は、前記スタート部材の入力端子に接続され、前記スタート部材の入出力端子間の電圧に基づいて前記スタート部材での漏電の有無を判定し、前記スタート部材で漏電が発生しているときには、前記スタータコントロールリレーのコイルへの通電を遮断して前記スタータリレーの接点をオフさせ、前記スタータモータを停止させることを特徴とするエンジン始動装置。
2. 前記制御手段は、前記スタート部材の入出力端子間の電圧を増幅して出力する増幅手段と、前記増幅手段の出力する電圧の大きさに基づいて前記スタート部材での漏電の有無を判定し、前記スタート部材で漏電が発生しているときには、前記スタータコントロールリレーのコイルへの通電を遮断して前記スタータリレーの接点をオフさせ、前記スタータモータを停止させるスタータ制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載のエンジン始動装置。
3. 前記スタータ制御手段は、前記増幅手段の出力する電圧の大きさが所定の漏電電圧上限閾値以下、かつ、所定の漏電電圧下限閾値以上であるとき、前記スタート部材で漏電が発生していると判定することを特徴とする請求項２記載のエンジン始動装置。
4. 前記スタート部材は、キースイッチの操作後運転者が操作するスタートボタンであることを特徴とする請求項２に記載のエンジン始動装置。

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