JP4508159B2 - Engine starter - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンを始動させるエンジン始動装置に関する。 The present invention relates to an engine starter that starts an engine.
近年、ハイブリッド電気自動車が実用化され普及してきた。ハイブリッド電気自動車は、従来から用いられている12V等の低電圧電源に加え、より高い電圧を出力する高電圧電源を備えている。さらに、信号待ち等の車両停止時に停止させたエンジンを再始動させるとき、始動時間の大幅な短縮が必須である。印加電圧に比例してエンジン始動装置の回転数が上昇し、始動時間を短縮できることから、この構成を利用し、低電圧電源だけでなく、高電圧電源でも作動可能なエンジン始動装置が要求されていた。従来、このようなエンジン始動装置として、例えば特開2002−89418号公報に開示されている車両用始動装置がある。この車両用始動装置は、低電圧電源と高電圧電源とを切替える切替えスイッチと、スタータモータとを備えている。スタータモータは、電機子コイルを備えたアーマチャと、電機子コイルに直列接続される直巻コイルと、電機子コイル及び直巻コイルに対して並列接続される分巻コイルとから構成されている。
ところで、従来、低電圧電源に対して用いられていたスタータモータは、高電圧が直接印加されると、過大な突入電流が流れ、リレーの接点やスタータモータのブラシの信頼性を低下させるばかりでなく、急な加速のためにピニオンの噛合い不良となり、トルクを伝達できないという問題がある。これに対し、高電圧電源用のスタータモータに低電圧を印加すると、内部抵抗が大きいため出力が不足して始動できないという問題がある。さらに、バッテリ上がりが生じた場合には、異種電圧で救援される場合があり、内部短絡回路が形成されないようにする必要がある。そのため、前述した車両用始動装置では、従来のスタータモータをそのまま用いることができないという問題があった。 By the way, in the conventional starter motor used for the low voltage power supply, when a high voltage is directly applied, an excessive inrush current flows, and the reliability of the relay contact and the starter motor brush is reduced. However, there is a problem that the engagement of the pinion becomes poor due to sudden acceleration, and torque cannot be transmitted. On the other hand, when a low voltage is applied to a starter motor for a high voltage power supply, there is a problem that the internal resistance is large and the output is insufficient to start. Furthermore, when the battery runs out, it may be rescued with a different voltage, and it is necessary to prevent the internal short circuit from being formed. Therefore, the vehicle starter described above has a problem that the conventional starter motor cannot be used as it is.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スタータモータを特殊な構成とすることなく、複数の電源を切替えてエンジンを始動させ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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine starter that can start an engine by switching a plurality of power supplies without using a special configuration of a starter motor. To do.
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、エンジンの状態に基づいて複数の電源を切替える電源切替え手段と、スタータモータの特性に基づいて電源切替え手段の出力電圧を制御しスタータモータに供給するスタータモータ電圧制御手段とを設けることで、スタータモータを特殊な構成とすることなく、複数の電源を切替えてエンジンを始動させられることを思いつき、本発明を完成するに至った。 Therefore, as a result of extensive research and trial and error to solve this problem, the inventor of the present invention has a power switching means for switching a plurality of power supplies based on the state of the engine, and a power switching means based on the characteristics of the starter motor. By providing a starter motor voltage control means for controlling the output voltage and supplying it to the starter motor, it is conceived that the engine can be started by switching a plurality of power supplies without using a special configuration of the starter motor. It came to be completed.
すなわち、請求項1に記載のエンジン始動装置は、直流電圧が印加され電流が流れることで、エンジンを始動させるためのトルクを発生するスタータモータと、直流電圧を出力する複数の電源と、エンジンの状態に基づいて複数の電源を切替え、いずれかの電源の直流電圧を出力する電源切替え手段と、抵抗と、抵抗に並列接続されたリレーと、リレーを制御するリレー制御手段とを有し、スタータモータの特性に基づいて電源切替え手段の出力電圧を制御し、スタータモータに供給するスタータモータ電圧制御手段とを有することを特徴とする。この構成によれば、スタータモータを特殊な構成とすることなく、複数の電源を切替えてエンジンを始動させることができる。電源切替え手段は、エンジンの状態に基づいて複数の電源を切替え、いずれかの電源の直流電圧を出力することができる。さらに、スタータモータ電圧制御手段は、スタータモータの特性に基づいて電源切替え手段の出力電圧を制御しスタータモータに供給することができる。そのため、スタータモータを特殊な構成とすることなく、複数の電源を切替えてエンジンを始動させることができる。また、電源切替え手段の出力電圧を確実に制御し、スタータモータに供給することができる。スタータモータ電圧制御手段を構成する抵抗は、スタータモータの内部抵抗との間で分圧回路を構成する。そのため、電源切替え手段の出力電圧を分圧し、スタータモータに印加することができる。また、リレーをオンすることで、電源切替え手段の出力電圧をスタータモータに直接印加することができる。これにより、電源切替え手段の出力電圧を確実に制御し、スタータモータに供給することができる。
That is, the engine starter according to
請求項2に記載のエンジン始動装置は、直流電圧が印加され電流が流れることで、エンジンを始動させるためのトルクを発生するスタータモータと、直流電圧を出力する複数の電源と、エンジンの状態に基づいて複数の電源を切替え、いずれかの電源の直流電圧を出力する電源切替え手段と、スイッチング素子と、スイッチング素子を制御するスイッチング素子制御手段とを有し、スタータモータの特性に基づいて電源切替え手段の出力電圧を制御し、スタータモータに供給するスタータモータ電圧制御手段とを有することを特徴とする。この構成によれば、スタータモータを特殊な構成とすることなく、複数の電源を切替えてエンジンを始動させることができる。電源切替え手段は、エンジンの状態に基づいて複数の電源を切替え、いずれかの電源の直流電圧を出力することができる。さらに、スタータモータ電圧制御手段は、スタータモータの特性に基づいて電源切替え手段の出力電圧を制御しスタータモータに供給することができる。そのため、スタータモータを特殊な構成とすることなく、複数の電源を切替えてエンジンを始動させることができる。また、電源切替え手段の出力電圧を任意の大きさに確実に制御し、スタータモータに供給することができる。スイッチング素子は、スイッチングすることで、電源切替え手段の出力電圧の範囲内において、その電圧を任意の大きさの電圧に制御することができる。これにより、電源切替え手段の出力電圧を任意の大きさに確実に制御し、スタータモータに供給することができる。 The engine starting device according to claim 2 is configured such that a DC voltage is applied and a current flows, whereby a starter motor that generates torque for starting the engine, a plurality of power supplies that output DC voltage, and an engine state switching a plurality of power based, a power supply switching means for outputting a DC voltage of either supply, possess a switching element and a switching element control means for controlling the switching element, power switching based on the characteristics of the starter motor Starter motor voltage control means for controlling the output voltage of the means and supplying it to the starter motor . According to this configuration, the engine can be started by switching a plurality of power sources without using a special configuration for the starter motor. The power source switching means can switch a plurality of power sources based on the state of the engine and output a DC voltage of any one of the power sources. Further, the starter motor voltage control means can control the output voltage of the power supply switching means based on the characteristics of the starter motor and supply it to the starter motor. Therefore, the engine can be started by switching a plurality of power sources without using a special configuration for the starter motor. Further, the output voltage of the power supply switching means can be reliably controlled to an arbitrary magnitude and supplied to the starter motor. By switching, the switching element can control the voltage to an arbitrary voltage within the range of the output voltage of the power supply switching means. As a result, the output voltage of the power supply switching means can be reliably controlled to an arbitrary magnitude and supplied to the starter motor.
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、スタータモータ電圧制御手段は、スイッチング素子に並列接続されたリレーを有することを特徴とする。この構成によれば、電源切替え手段の出力電圧をスタータモータに即座に直接印加することができる。 According to a third aspect of the present invention , in the engine starting device according to the second aspect , the starter motor voltage control means further includes a relay connected in parallel to the switching element. According to this configuration, the output voltage of the power supply switching unit can be immediately and directly applied to the starter motor.
請求項4に記載のエンジン始動装置は、請求項1又は3に記載のエンジン始動装置において、さらに、スタータモータ電圧制御手段のリレーは、スタータモータに直接通電続、遮断しないことを特徴とする。この構成によれば、スタータモータ電圧制御手段を構成するリレーを小型化することができる。リレーを介して、スタータモータに直接通電、遮断する場合、リレーの接点においてアーク放電が発生する。そのため、通常流れる電流より大きな電流容量のリレーを用いなければならない。しかし、スタータモータに直接通電、遮断しないことで、接点におけるアーク放電の発生を防止できる。これにより、電流容量が抑えられ、スタータモータ電圧制御手段を構成するリレーを小型化することができる。
The engine starter according to claim 4 is the engine starter according to
請求項5に記載のエンジン始動装置は、請求項1〜4のいずれかに記載のエンジン始動装置において、さらに、電源切替え手段は、リレーからなり、電源切替え手段のリレーは、スタータモータに直接通電、遮断しないことを特徴とする。この構成によれば、電源切替え手段を構成するリレーを小型化することができる。
The engine starting device according to claim 5 is the engine starting device according to any one of
請求項6に記載のエンジン始動装置は、請求項5に記載のエンジン始動装置において、さらに、電源切替え手段のリレーは、直流電圧を出力する外部電源を接続するための外部電源接続端子を励磁コイルに有することを特徴とする。この構成によれば、複数の電源が上がった場合等でも、外部電源から供給される直流電圧によって電源切替え出力のリレーを作動させることができる。 The engine starting device according to claim 6 is the engine starting device according to claim 5 , wherein the relay of the power supply switching means further includes an external power supply connection terminal for connecting an external power supply that outputs a DC voltage as an exciting coil. It is characterized by having. According to this configuration, even when a plurality of power supplies are turned on, the relay for power supply switching output can be operated by a DC voltage supplied from an external power supply.
請求項7に記載のエンジン始動装置は、請求項1〜6のいずれかに記載のエンジン始動装置において、さらに、スタータモータ電圧制御手段は、直流電圧を出力する外部電源接続するための外部電源接続端子を有することを特徴とする。この構成によれば、複数の電源が上がった場合等でも、外部電源から供給される直流電圧によってエンジンを始動させることができる。
The engine starting device according to claim 7 is the engine starting device according to any one of
請求項8に記載のエンジン始動装置は、請求項1〜7のいずれかに記載のエンジン始動装置において、さらに、複数の電源は、所定の電圧を出力する低電圧電源と、低電圧電源より高い電圧を出力する高電圧電源であることを特徴とする。この構成によれば、スタータモータを特殊な構成とすることなく、低電圧電源と高電圧電源を切替えてエンジンを始動させることができる。 The engine starter according to an eighth aspect of the present invention is the engine starter according to any one of the first to seventh aspects, wherein the plurality of power supplies are higher than the low voltage power supply that outputs a predetermined voltage and the low voltage power supply. It is a high-voltage power supply that outputs a voltage. According to this configuration, the engine can be started by switching between the low voltage power source and the high voltage power source without using a special configuration of the starter motor.
請求項9に記載のエンジン始動装置は、請求項1〜7のいずれかに記載のエンジン始動装置において、さらに、複数の電源は、所定の電流容量の小容量電源と、小容量電源より大きい電流容量の大容量電源であることを特徴とする。この構成によれば、スタータモータを特殊な構成とすることなく、小容量電源と大容量電源を切替えてエンジンを始動させることができる。 An engine starter according to a ninth aspect is the engine starter according to any one of the first to seventh aspects, wherein the plurality of power sources are a small capacity power source having a predetermined current capacity and a current larger than the small capacity power source. It is a large-capacity power supply with a capacity. According to this configuration, the engine can be started by switching between the small-capacity power source and the large-capacity power source without using a special configuration for the starter motor.
請求項10に記載のエンジン始動装置は、請求項1〜7のいずれかに記載のエンジン始動装置において、さらに、複数の電源は、所定の温度において予め設定された特性となる低温用電源と、低温用電源より高い温度において予め設定された特性となる高温用電源であることを特徴とする。この構成によれば、スタータモータを特殊な構成とすることなく、低温用電源と高温用電源を切替えてエンジンを始動させることができる。
The engine starting device according to
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係るエンジン始動装置を、車両に搭載されたエンジンを始動する車両用エンジン始動装置に適用した例を示す。 Next, an embodiment is given and this invention is demonstrated in detail. In the present embodiment, an example in which the engine starter according to the present invention is applied to a vehicle engine starter that starts an engine mounted on a vehicle is shown.
(第1実施形態)
まず、図1を参照して第1実施形態の車両用エンジン始動装置の構成について説明する。ここで、図1は、第1実施形態の車両用エンジン始動装置のブロック図である。
(First embodiment)
First, the configuration of the vehicle engine starter according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a block diagram of the vehicle engine starter according to the first embodiment.
図1に示すように、車両用エンジン始動装置1(エンジン始動装置)は、低電圧バッテリ100(電源)と、高電圧バッテリ101(電源)と、リレー102、103(電源切替え手段)と、抵抗104(スタータモータ電圧制御手段)と、リレー105(スタータモータ電圧制御手段)と、制御回路106(電源切替え手段、スタータモータ電圧制御手段)と、マグネットスイッチ107と、スタータモータ108とから構成されている。
As shown in FIG. 1, a vehicular engine starter 1 (engine starter) includes a low voltage battery 100 (power source), a high voltage battery 101 (power source), relays 102 and 103 (power source switching means), a resistance 104 (starter motor voltage control means), a relay 105 (starter motor voltage control means), a control circuit 106 (power supply switching means, starter motor voltage control means), a
低電圧バッテリ100は、例えば定格出力電圧が12Vの充放電可能な鉛バッテリである。高電圧バッテリ101は、例えば定格出力電圧が36Vの充放電可能なリチウムバッテリである。低電圧バッテリ100及び高電圧バッテリ101の負極端子は、共に車体に接地されている。
The
リレー102、103は、制御回路106によって制御され、励磁コイルに通電することで接点がオン(閉路)し、低電圧バッテリ100、高電圧バッテリ101をそれぞれ抵抗104に接続する素子ある。リレー102、103の励磁コイルの一端は、共に低電圧バッテリ100の正極端子に接続されている。励磁コイルの他端は、制御回路106にそれぞれ接続されている。また、リレー102、103の接点側の一端は、低電圧バッテリ100及び高電圧バッテリ101の正極端子にそれぞれ接続されている。接点側の他端は、共に抵抗104に接続されている。
The
抵抗104は、スタータモータ108の内部抵抗との間で分圧回路を構成し、スタータモータ108に印加される電圧を抑える素子である。また、スタータモータ108に流れる電流を検出する素子でもある。抵抗104の抵抗値は、高電圧バッテリ101が、リレー103、抵抗104、及びマグネットスイッチ107を介してスタータモータ108に接続されたとき、スタータモータ108に印加される電圧が、低電圧バッテリ100の出力電圧にほぼ等しい12V前後となるような値に設定されている。抵抗104の一端はリレー102、103の他端に、他端はマグネットスイッチ107にそれぞれ接続されている。また、抵抗104の両端は、制御回路106にそれぞれ接続されている。
The
リレー105は、制御回路106によって制御され、励磁コイルに通電することで接点がオンし、抵抗104の両端を短絡する素子である。リレー105の接点がオンすると、低電圧バッテリ100又は高電圧バッテリ101のいずれかの出力電圧が、分圧されることなく直接出力されることとなる。リレー105の励磁コイルの一端は、低電圧バッテリ100の正極端子に接続されている。励磁コイルの他端は、制御回路106に接続されている。また、リレー105の接点側は、抵抗104に並列接続されている。
The
制御回路106は、外部から入力される始動信号、エンジンの始動モード、及びエンジンの回転数に関する情報に基づいて、リレー102、103及びマグネットスイッチ107を制御する回路である。また、スタータモータ108の特性、及び抵抗104によって検出されるスタータモータ108に流れる電流に基づいて、リレー105を制御する回路でもある。ここで、始動信号は、車両運転者がイグニッションスイッチ(図略)をオンすることで出力される信号である。また、始動モードは、エンジンの状態に基づいてエンジンの始動方法を指示する情報であり、具体的には、始動の際に用いるバッテリを指定する情報である。エンジンの始動モード及びエンジンの回転数に関する情報は、エンジンを制御するエンジン制御装置(図略)から制御回路106に入力される。
The
マグネットスイッチ107は、制御回路106によって制御され、始動信号に基づいて励磁コイルに通電、遮断することで接点がオン、オフし、スタータモータ108に通電、遮断する素子である。マグネットスイッチ107の励磁コイルは、直列接続された吸引コイル107aと保持コイル107bとから構成されている。吸引コイル107aと保持コイル107bの接続点は、制御回路106内のスイッチを介して低電圧バッテリ100の正極端子に接続されている。吸引コイル107aの他端は、高電圧の印加を防止するダイオードを介してスタータモータ108に接続され、保持コイル107bの他端は、車体に接地されている。また、マグネットスイッチ107の接点側の一端は抵抗104の他端に、他端はスタータモータ108にそれぞれ接続されている。
The
スタータモータ108は、直流電圧が印加され電流が流れることで、エンジンを始動させるためのトルクを発生する直流モータである。低電圧バッテリ100の定格出力電圧12Vが印加されたとき、エンジンを始動させるための所定のトルクを発生するように設定されている。スタータモータ108の一端はマグネットスイッチ107の接点側の他端に接続され、他端は車体に接地されている。
The
次に、図1及び図2を参照して第1実施形態の車両用エンジン始動装置の動作について説明する。ここで、図2は、第1実施形態の車両用エンジン始動装置の動作に関するフローチャートである。 Next, the operation of the vehicle engine starter according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIG. 2 is a flowchart relating to the operation of the vehicle engine starter of the first embodiment.
図1において、車両運転者がイグニッションスイッチをオンすると、制御回路106に始動信号が入力される。また、エンジンの始動モード、及びエンジンの回転数に関する情報が入力される。
In FIG. 1, when the vehicle driver turns on the ignition switch, a start signal is input to the
始動モードに関する情報が入力されると、図2に示すように、制御回路106は、始動モードを判定する(S101)。
When the information about the start mode is input, as shown in FIG. 2, the
ステップS101において、始動モードが通電モードである場合、制御回路106は、リレー102をオンする(S102)。また、リレー105をオンする(S103)。その後、マグネットスイッチ107をオンする(S104)。これにより、低電圧バッテリ100から、リレー102、105及びマグネットスイッチ107を介して、スタータモータ108に12Vの直流電圧が印加され、電流が流れる。スタータモータ108は、エンジンを始動させるための所定のトルクを発生し、始動を開始する。
In step S101, when the start mode is the energization mode, the
これに対し、ステップS101において、始動モードがエコランモードである場合、制御回路106は、リレー103をオンする(S105)。ここで、エコランモードは、信号待ち等の車両停止時に停止させたエンジンの始動を指示するものである。つまり、エンジンが暖気状態にあり、始動トルクが低い場合の始動を指示するものである。その後、制御回路106は、マグネットスイッチ107をオンする(S106)。これにより、高電圧バッテリ101から、リレー103、抵抗104、及びマグネットスイッチ107を介して、スタータモータ108に36Vの直流電圧が印加される。しかし、抵抗104とスタータモータ108の内部抵抗によって分圧回路が構成されるため、スタータモータ108には、12V前後の直流電圧が印加され、電流が流れる。スタータモータ108は、エンジンを始動させるための所定のトルクを発生し、始動を開始する。
On the other hand, when the start mode is the eco-run mode in step S101, the
その後、制御回路106は、抵抗104によって検出されるスタータモータ108の電流値を、予め設定されている電流閾値と比較する(S107)。ところで、エンジンの始動時において、エンジンのクランク軸の回転トルクは、回転開始直後に最大となり、その後低下する。それに伴い、スタータモータ108に流れる電流も、突入電流を除いて、クランク軸の回転開始直後に最大となり、その後低下する。ここで、電流閾値は、クランク軸の最大回転トルク発生時のスタータモータ108の電流値より小さい値に設定されている。
Thereafter, the
ステップS107において、スタータモータ108に流れる電流が電流閾値より大きいとき、制御回路106は、引き続きステップS107を繰り返し実行する。
When the current flowing through the
これに対し、ステップS107において、スタータモータ108に流れる電流が電流閾値以下のとき、制御回路106は、リレー105をオンする(S108)。これにより、高電圧バッテリ101から、リレー103、リレー105、及びマグネットスイッチ107を介して、スタータモータ108に36Vの直流電圧が直接印加される。しかし、エンジンは暖気状態にあり、その始動トルクが低い。しかも、クランク軸は回転を開始しており、その回転トルクは低下している。そのため、スタータモータ108に印加する直流電圧を12V前後から36Vに上げても、スタータモータ108の電流を増加させることなく、クランク軸の回転数を大きく上昇させることができる。これにより、信号待ち等の車両停止時に停止させたエンジンを短時間に始動させることができる。
In contrast, when the current flowing through the
ステップS104又はS108において、エンジンの始動が開始されると、制御回路106は、エンジンの回転数に関する情報に基づいてエンジンの始動が完了したが否かを判定する(S109)。
When the engine start is started in step S104 or S108, the
ステップS109において、エンジンの始動が完了していない判定されると、制御回路106は、引き続きステップS109を繰り返し実行する。
If it is determined in step S109 that the engine has not been started, the
これに対し、ステップS109において、エンジンの始動が完了したと判定されると、制御回路106は、マグネットスイッチ107をオフし、スタータモータ108への通電を停止させる(S110)。その後、リレー102又はリレー103、及びリレー105を全てオフし、エンジンの始動を終了する(S111)。
On the other hand, if it is determined in step S109 that the engine has been started, the
最後に、効果について説明する。第1実施形態によれば、スタータモータ108を特殊な構成とすることなく、低電圧バッテリ100及び高電圧バッテリ101を切替えてエンジンを始動させることができる。リレー102、103及び制御回路106は、始動モードに基づいて低電圧バッテリ100及び高電圧バッテリ101を切替え、いずれかの直流電圧を出力することができる。さらに、抵抗104、リレー105、及び制御回路106は、スタータモータ108の特性に基づいてリレー102、103の出力電圧を制御し、スタータモータ108に供給することができる。具体的には、12Vが印加されたときにエンジンを始動させるための所定のトルクを発生するというスタータモータ108特性に基づいて、リレー102、103の出力電圧を制御し供給することができる。そのため、スタータモータ108を特殊な構成とすることなく、低電圧バッテリ100及び高電圧バッテリ101を切替えてエンジンを始動させることができる。
Finally, the effect will be described. According to the first embodiment, the engine can be started by switching between the
また、第1実施形態によれば、エンジンを適切に始動させることができる。エンジンの始動時において、エンジンのクランク軸の回転トルクは、回転角度によって変化する。それに伴って、スタータモータ108に流れる電流も変化する。そのため、スタータモータ108に流れる電流に基づいてリレー102、103の出力電圧を制御することで、クランク軸の回転トルクの変化に応じ、エンジンを適切に始動させることができる。
Moreover, according to the first embodiment, the engine can be started appropriately. When the engine is started, the rotational torque of the crankshaft of the engine changes depending on the rotational angle. Along with this, the current flowing through the
また、第1実施形態によれば、スタータモータ108のコストを抑え、車両用エンジン始動装置1を安価に構成することができる。スタータモータは、エンジンを始動させるための所定のトルクを発生するよう、印加される電圧に応じて設計されている。印加される電圧が高い場合、耐電圧性等を向上させる必要があり、スタータモータがコストアップする。しかし、複数のバッテリのうち、低電圧バッテリ100の定格出力電圧12Vが印加されたときも所定のトルクを発生するように構成ことで、高電圧バッテリ101の定格出力電圧36Vが印加されたときに所定のトルクを発生するように構成した場合に比べ、スタータモータ108のコストを抑えることができる。そのため、車両用エンジン始動装置1を安価に構成することができる。
Further, according to the first embodiment, the cost of the
さらに、第1実施形態によれば、リレー103の出力電圧を確実に制御し、スタータモータ108に供給することができる。抵抗104は、スタータモータ108の内部抵抗との間で分圧回路を構成している。そのため、リレー103の出力電圧を分圧し、スタータモータ108に印加することができる。また、リレー105をオンすることで、リレー103の出力電圧をスタータモータ108に直接印加することができる。これにより、リレー103の出力電圧を確実に制御し、スタータモータ108に供給することができる。
Furthermore, according to the first embodiment, the output voltage of the
加えて、第1実施形態によれば、リレー102、103、105を小型化することができる。リレーを介してスタータモータに直接通電、遮断する場合、リレーの接点においてアーク放電が発生する。そのため、通常流れる電流より大きな電流容量のリレーを用いなければならない。しかし、制御回路106は、リレー102、103、105をオンしてからマグネットスイッチ107をオンし、スタータモータ108に通電する。また、マグネットスイッチ107をオフしてからリレー102、103、105をオフし、スタータモータ108への通電を遮断する。つまり、マグネットスイッチ107がスタータモータ108に直接通電、遮断し、リレー102、103、105はスタータモータ108に直接通電、遮断しない。そのため、リレー102、103、105の接点におけるアーク放電の発生を防止できる。これにより、電流容量が抑えられ、リレー102、103、105を小型化することができる。
In addition, according to the first embodiment, the
なお、第1実施形態では、スタータモータ108に流れる電流を抵抗104によって検出している例を挙げているが、これに限られるものではない。図3に示すように、マグネットスイッチ107の抵抗104側の配線に電流センサ109を設け、この電流センサ109によってスタータモータ108に流れる電流を検出するようにしてもよい。
In the first embodiment, an example in which the current flowing through the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の車両用エンジン始動装置について説明する。第2実施形態の車両用エンジン始動装置は、第1実施形態の車両用エンジン始動装置に対して、バッテリの構成、抵抗、及び制御回路を変更したものである。
(Second Embodiment)
Next, a vehicle engine starter according to a second embodiment will be described. The vehicle engine starter of the second embodiment is obtained by changing the configuration of the battery, the resistance, and the control circuit with respect to the vehicle engine starter of the first embodiment.
まず、図4を参照して第2実施形態の車両用エンジン始動装置の構成について説明する。ここで、図4は、第2実施形態の車両用エンジン始動装置のブロック図である。ここでは、第1実施形態の車両用エンジン始動装置との相違部分であるバッテリの構成、抵抗、及び制御回路についてのみ説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前述した実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。 First, the configuration of the vehicle engine starter according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4 is a block diagram of the vehicle engine starter according to the second embodiment. Here, only the configuration of the battery, the resistance, and the control circuit, which are different from the vehicle engine starter of the first embodiment, will be described, and the description of the common parts other than the necessary parts will be omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the element same as embodiment mentioned above.
図4に示すように、車両用エンジン始動装置11(エンジン始動装置)は、大容量バッテリ110(電源)と、小容量バッテリ111(電源)と、リレー102、103と、抵抗112(スタータモータ電圧制御手段)と、リレー105と、制御回路113(電源切替え手段、スタータモータ電圧制御手段)と、マグネットスイッチ107と、スタータモータ108とから構成されている。
As shown in FIG. 4, the vehicle engine starter 11 (engine starter) includes a large capacity battery 110 (power source), a small capacity battery 111 (power source), relays 102 and 103, and a resistor 112 (starter motor voltage). Control means), a
大容量バッテリ110は、例えば定格出力電圧が12Vで、電流容量が大きい充電放電可能な鉛バッテリである。小容量バッテリ111は、例えば定格出力電圧が12Vで、大容量バッテリ110より電流容量が小さい充電放電可能な鉛バッテリである。大容量バッテリ110及び小容量バッテリ111の負極端子は、共に車体に接地されている。
The large-
抵抗112は、スタータモータ108の内部抵抗との間で分圧回路を構成し、スタータモータ108に印加される電圧を抑えることで、流れる電流を抑える素子である。また、スタータモータ108に流れる電流を検出する素子でもある。抵抗112の抵抗値は、小容量バッテリ111が、リレー103、抵抗112、及びマグネットスイッチ107を介してスタータモータ108に接続されたとき、スタータモータ108に流れる電流が、小容量バッテリ111の寿命に影響与えない大きさの電流となるとともに、スタータモータ108に印加される電圧が、エンジンの始動に影響を与えない大きさの電圧となるような値に設定されている。抵抗112の一端はリレー102、103の他端に、他端はマグネットスイッチ107にそれぞれ接続されている。また、抵抗112の両端は、制御回路113にそれぞれ接続されている。
The
制御回路113は、外部から入力される始動信号、エンジンの推定負荷トルク、及びエンジンの回転数に関する情報に基づいて、リレー102、103及びマグネットスイッチ107を制御する回路である。また、スタータモータ108の特性、及び抵抗112によって検出されるスタータモータ108に流れる電流に基づいて、リレー105を制御する回路でもある。ここで、推定負荷トルクは、エンジンの負荷トルクの推定値に関する情報ある。エンジンの推定負荷トルク及びエンジンの回転数に関する情報は、エンジンを制御するエンジン制御装置(図略)から制御回路113に入力される。
The
次に、図4及び図5を参照して第2実施形態の車両用エンジン始動装置の動作について説明する。ここで、図5は、第2実施形態の車両用エンジン始動装置の動作に関するフローチャートである。ここでは、第1実施形態の車両用エンジン始動装置の動作との相違部分であるバッテリ、抵抗、及び制御回路に関する動作についてのみ説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。 Next, with reference to FIG.4 and FIG.5, operation | movement of the engine start apparatus for vehicles of 2nd Embodiment is demonstrated. Here, FIG. 5 is a flowchart regarding the operation of the vehicle engine starter according to the second embodiment. Here, only the operation relating to the battery, the resistance, and the control circuit, which are different from the operation of the vehicle engine starter of the first embodiment, will be described, and the description of the common parts other than the necessary parts will be omitted. .
図4において、車両運転者がイグニッションスイッチをオンすると、制御回路106に始動信号が入力される。また、エンジンの推定負荷トルク、及びエンジンの回転数に関する情報が入力される。
In FIG. 4, when the vehicle driver turns on the ignition switch, a start signal is input to the
推定負荷トルクに関する情報が入力されると、図5に示すように、制御回路113は、推定負荷トルクを、予め設定されている負荷トルク閾値と比較する(S201)。
When information on the estimated load torque is input, as shown in FIG. 5, the
ステップS201において、推定負荷トルクが負荷トルク閾値以上のとき、制御回路113は、リレー102、105及びマグネットスイッチ107をオンする(S202〜S204)。これにより、大容量バッテリ110から、リレー102、105及びマグネットスイッチ107を介して、スタータモータ108に12Vの直流電圧が印加され、電流が流れる。スタータモータ108は、エンジンを始動させるための所定のトルクを発生し、始動を開始する。
In step S201, when the estimated load torque is equal to or greater than the load torque threshold, the
これに対し、ステップS201において、推定負荷トルクが負荷トルク閾値より小さいとき、制御回路113は、リレー103及びマグネットスイッチ107をオンする(S205、S206)。これにより、小容量バッテリ111から、リレー103、抵抗112、及びマグネットスイッチ107を介して、スタータモータ108に12Vの直流電圧が印加される。しかし、抵抗112とスタータモータ108の内部抵抗によって分圧回路が構成されるため、スタータモータ108には、小容量バッテリ111の寿命に影響を与えるような電流が流れることなく、エンジンの始動に充分な大きさの直流電圧が印加される。スタータモータ108は、電圧が印加されることでトルクを発生し、エンジンの始動を開始する。
In contrast, when the estimated load torque is smaller than the load torque threshold in step S201, the
その後、制御回路113は、抵抗112によって検出されるスタータモータ108の電流値を、予め設定されている電流閾値と比較し、電流閾値以下のとき、リレー105をオンする(S207、S208)。これにより、小容量バッテリ111から、リレー103、リレー105、及びマグネットスイッチ107を介して、スタータモータ108に12Vの直流電圧が直接印加される。しかし、エンジンは暖気状態にあり、その始動トルクが低い。しかも、クランク軸は回転を開始しており、その回転トルクは低下している。そのため、小容量バッテリ111から12Vの直流電圧を直接印加しても、小容量バッテリ111の寿命に影響を与える大きさの電流が流れることなく、エンジンを始動させることができる。
Thereafter, the
最後に、効果について説明する。第2実施形態によれば、大容量バッテリ110と小容量バッテリ111を、エンジンの推定負荷トルクに応じて適切に切替えて、効率よくエンジンを始動させることができる。
Finally, the effect will be described. According to the second embodiment, the
また、第2実施形態によれば、小容量バッテリ111の寿命を確保することができる。小容量バッテリ111は、大容量バッテリ110に比べ電流容量が小さく、スタータモータ108に供給する電流によって寿命が大きく変化しやすい。大電流を流すと、その寿命は短くなる。そのため、スタータモータ108に流れる電流に基づいて、リレー103を介して出力される小容量バッテリ111の出力電圧を制御することで、小容量バッテリ111の寿命を確保することができる。
Moreover, according to 2nd Embodiment, the lifetime of the
なお、図6に示すように、リレー102、103が接続されている抵抗112の一端に、外部バッテリ接続端子114(外部電源接続端子)を設けるとよい。大容量バッテリ110及び小容量バッテリ111が共に上がってしまった場合でも、外部バッテリを外部バッテリ接続端子114に接続することで、抵抗112及びマグネットスイッチ107を介してスタータモータ108に直流電圧を印加することができる。これにより、エンジンを応急的に始動させることができる。
As shown in FIG. 6, an external battery connection terminal 114 (external power connection terminal) may be provided at one end of the
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の車両用エンジン始動装置について説明する。第3実施形態の車両用エンジン始動装置は、第1実施形態の車両用エンジン始動装置に対して、抵抗を電界効果トランジスタに変更するとともに、マグネットスイッチを廃止し、それに伴って、制御回路の動作を変更したものである。
(Third embodiment)
Next, a vehicle engine starter according to a third embodiment will be described. The vehicle engine starter of the third embodiment is different from the vehicle engine starter of the first embodiment in that the resistance is changed to a field effect transistor and the magnet switch is abolished. Is a change.
まず、図7を参照して第3実施形態の車両用エンジン始動装置の構成について説明する。ここで、図7は、第3実施形態の車両用エンジン始動装置のブロック図である。ここでは、第1実施形態の車両用エンジン始動装置との相違部分である電界効果トランジスタに及び制御回路についてのみ説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前述した実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。 First, the configuration of the vehicle engine starter according to the third embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 7 is a block diagram of the vehicle engine starting device of the third embodiment. Here, only the field effect transistor and the control circuit that are different from the vehicle engine starter of the first embodiment will be described, and the description of the common parts will be omitted except for the necessary parts. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the element same as embodiment mentioned above.
図7に示すように、車両用エンジン始動装置13(エンジン始動装置)は、低電圧バッテリ100と、高電圧バッテリ101と、リレー102、103と、電界効果トランジスタ115(スタータモータ電圧制御手段)と、リレー105と、制御回路116(電源切替え手段、スタータモータ電圧制御手段)と、スタータモータ108とから構成されている。
As shown in FIG. 7, the vehicle engine starter 13 (engine starter) includes a
電界効果トランジスタ115は、制御回路116によって制御され、スイッチングすることでスタータモータ108に印加される電圧を抑える素子である。電界効果トランジスタ115のドレインはリレー102、103の他端に、ソースはスタータモータ108に、ゲートは制御回路116にそれぞれ接続されている。
The
制御回路116は、外部から入力される始動信号、エンジンの始動モード、及びエンジンの回転数に関する情報に基づいて、リレー102、103を制御する回路である。また、スタータモータ108の特性、及びエンジンやバッテリの周囲温度に関する情報に基づいて、リレー105及び電界効果トランジスタ115を制御する回路でもある。
The
次に、図7及び図8を参照して第3実施形態の車両用エンジン始動装置の動作について説明する。ここで、図8は、第3実施形態の車両用エンジン始動装置の動作に関するフローチャートである。 Next, with reference to FIG.7 and FIG.8, operation | movement of the engine start apparatus for vehicles of 3rd Embodiment is demonstrated. Here, FIG. 8 is a flowchart regarding the operation of the vehicle engine starter according to the third embodiment.
図7において、車両運転者がイグニッションスイッチ(図略)をオンすると、制御回路116に、始動信号が入力される。また、エンジンの始動モード、エンジンの回転数、及びエンジンやバッテリの周囲温度に関する情報が入力される。
In FIG. 7, when a vehicle driver turns on an ignition switch (not shown), a start signal is input to the
始動モードに関する情報が入力されると、図8に示すように、制御回路116は、始動モードを判定する(S301)。 ステップS301において、始動モードが通電モードである場合、制御回路116は、リレー102をオンする(S302)。その後、リレー105をオンする(S303)。これにより、低電圧バッテリ100から、リレー102、105を介して、スタータモータ108に12Vの直流電圧が印加され、電流が流れる。スタータモータ108は、エンジンを始動させるための所定のトルクを発生し、始動を開始する。
When the information about the start mode is input, as shown in FIG. 8, the
これに対し、ステップS301において、始動モードがエコランモードである場合、制御回路116は、リレー103をオンする(S304)。その後、制御回路116は、エンジンやバッテリの周囲温度に関する情報に基づいて、エンジンの始動トルクの変化やバッテリ特性の変化を判断する。そして、その変化に基づいてスタータモータ108に印加する最適な電圧を決定し、スタータモータ108に印加される電圧がその電圧になるように、電界効果トランジスタ115を所定周期でスイッチングする(S305)。これにより、エンジンやバッテリの周囲温度に応じた最適な電圧がスタータモータ108に印加され電流が流れる。スタータモータ108は、エンジンを始動させる最適なトルクを発生し、始動を開始する。
On the other hand, when the start mode is the eco-run mode in step S301, the
ステップS303又はS305において、エンジンの始動が開始されると、制御回路116は、エンジンの回転数に関する情報に基づいて、エンジンの始動が完了したが否かを判定する(S306)。
In step S303 or S305, when the engine start is started, the
ステップS306において、エンジンの始動が完了していない判定されると、制御回路116は、引き続きステップS306を繰り返し実行する。
If it is determined in step S306 that the engine has not been started, the
これに対し、ステップS306において、エンジンの始動が完了したと判定されると、制御回路116は、リレー105をオフ、又は電界効果トランジスタ115のスイッチングを停止し、スタータモータ108への通電を停止させる(S307)。その後、リレー102又はリレー103をオフし、エンジンの始動を終了する(S308)。
On the other hand, when it is determined in step S306 that the engine has been started, the
最後に、効果について説明する。第3実施形態によれば、エンジンをより適切に始動させることができる。また、低電圧バッテリ100及び高電圧バッテリ101の寿命を確保することができる。エンジンの始動時において、エンジンのクランク軸の回転トルクは、その周囲温度によって変化する。また、低電圧バッテリバッテリ100及び高電圧バッテリ101の特性も、その周囲温度によって変化する。そのため、エンジン、低電圧バッテリ100、及び高電圧バッテリ101の周囲温度に基づいてスタータモータ108に供給する電圧を変化させることで、エンジンをより適切に始動させることができる。また、低電圧バッテリバッテリ100及び高電圧バッテリ101の寿命を充分に確保することができる。
Finally, the effect will be described. According to the third embodiment, the engine can be started more appropriately. Moreover, the lifetime of the
また、第3実施形態によれば、リレー103の出力電圧を任意の大きさに制御し、スタータモータ108に供給することができる。電界効果トランジスタ115は、スイッチングすることで、リレー103の出力電圧の範囲内において、その電圧を任意の大きさの電圧に制御することができる。これにより、リレー103の出力電圧を任意の大きさに制御し、スタータモータ108に供給することができる。
Further, according to the third embodiment, the output voltage of the
さらに、第3実施形態によれば、リレー105によりリレー103の出力電圧をスタータモータ108に即座に直接印加することができる。
Furthermore, according to the third embodiment, the output voltage of the
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の車両用エンジン始動装置について説明する。第4実施形態の車両用エンジン始動装置は、第3実施形態の車両用エンジン始動装置に対して、リレーの構成を変更するとともに、それに伴って、制御回路の動作を変更したものである。
(Fourth embodiment)
Next, a vehicle engine starter according to a fourth embodiment will be described. The vehicle engine starter of the fourth embodiment is obtained by changing the configuration of the relay and the operation of the control circuit in accordance with the change of the configuration of the relay with respect to the vehicle engine starter of the third embodiment.
まず、図9を参照して第4実施形態の車両用エンジン始動装置の構成について説明する。ここで、図9は、第4実施形態の車両用エンジン始動装置のブロック図である。ここでは、第3実施形態との相違部分であるリレー及び制御回路についてのみ説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前述した実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。 First, the configuration of the vehicle engine starter according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 9 is a block diagram of the vehicle engine starting device of the fourth embodiment. Here, only the relay and the control circuit, which are different from the third embodiment, will be described, and the description of the common parts other than the necessary parts will be omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the element same as embodiment mentioned above.
図9に示すように、車両用エンジン始動装置14(エンジン始動装置)は、低電圧バッテリ100と、高電圧バッテリ101と、リレー117(電源切替え手段)と、電界効果トランジスタ115と、リレー105と、制御回路118(電源切替え手段、スタータモータ電圧制御手段)と、スタータモータ108とから構成されている。
As shown in FIG. 9, the vehicle engine starter 14 (engine starter) includes a
リレー117は、制御回路118によって制御され、励磁コイルに通電、遮断することで接点が一端側、他端側にオンし、高電圧バッテリ101、低電圧バッテリ100をそれぞれ電界効果トランジスタ115に接続する素子である。リレー117の励磁コイルの一端は、制御回路118内のスイッチを介して低電圧バッテリ100の正極端子に、他端は制御回路118にそれぞれ接続されている。また、リレー117の接点側の一端は高電圧バッテリ101の正極端子に、他端は低電圧バッテリ100の正極端子に、共通端は電界効果トランジスタ115のドレインにそれぞれ接続されている。リレー117の接点は、励磁コイルに通電すると、高電圧バッテリ101側にオンする。これに対し、励磁コイルへの通電を遮断すると、低電圧バッテリ100側にオンする。
The
制御回路118は、外部から入力される始動信号、エンジンの始動モード、及びエンジンの回転数に関する情報に基づいて、リレー117を制御する回路である。また、スタータモータ108の特性、及びエンジンやバッテリの周囲温度に関する情報に基づいて、リレー105及び電界効果トランジスタ115を制御する回路でもある。
The
次に、図9及び図10を参照して第4実施形態の車両用エンジン始動装置の動作について説明する。ここで、図10は、第4実施形態の車両用エンジン始動装置の動作に関するフローチャートである。 Next, with reference to FIG.9 and FIG.10, operation | movement of the engine start apparatus for vehicles of 4th Embodiment is demonstrated. Here, FIG. 10 is a flowchart regarding the operation of the vehicle engine starter of the fourth embodiment.
図9において、車両運転者がイグニッションスイッチ(図略)をオンすると、制御回路118に、始動信号が入力される。また、エンジンの始動モード、エンジンの回転数、及びエンジンやバッテリの周囲温度に関する情報が入力される。
In FIG. 9, when the vehicle driver turns on an ignition switch (not shown), a start signal is input to the
始動モードに関する情報が入力されると、図10に示すように、制御回路118は、始動モードを判定する(S401)。
When the information regarding the start mode is input, as shown in FIG. 10, the
ステップS401において、始動モードが通電モードである場合、制御回路118は、リレー117を低電圧バッテリ100側にオンする(S402)。その後リレー105をオンする(S402)。これにより、低電圧バッテリ100から、リレー117、105を介して、スタータモータ108に12Vの直流電圧が印加され、電流が流れる。スタータモータ108は、エンジンを始動させるための所定のトルクを発生し、始動を開始する。
In step S401, when the start mode is the energization mode, the
これに対し、ステップS401において、始動モードがエコランモードである場合、制御回路118は、リレー117を高電圧バッテリ101側にオンする(S404)。その後、制御回路118は、エンジンやバッテリの周囲温度に関する情報に基づいて、エンジンの始動トルクの変化やバッテリ特性の変化を判断する。そして、その変化に基づいてスタータモータ108に印加する最適な電圧を決定し、スタータモータ108に印加される電圧がその電圧になるように、電界効果トランジスタ115を所定周期でスイッチングする(S405)。これにより、スタータモータ108にエンジンやバッテリの周囲温度に応じた最適な電圧が印加され電流が流れる。スタータモータ108は、エンジンを始動させる最適なトルクを発生し、始動を開始する。
On the other hand, when the start mode is the eco-run mode in step S401, the
ステップS403又はS405において、エンジンの始動が開始されると、制御回路118は、エンジンの回転数に関する情報に基づいて、エンジンの始動が完了したが否かを判定する(S406)。
In step S403 or S405, when the engine start is started, the
ステップS406において、エンジンの始動が完了していない判定されると、制御回路118は、引き続きステップS406を繰り返し実行する。
If it is determined in step S406 that the engine has not been started, the
これに対し、ステップS406において、エンジンの始動が完了したと判定されると、制御回路118は、リレー105をオフ、又は電界効果トランジスタ115のスイッチングを停止し、スタータモータ108への通電を停止させる(S407)。その後、リレー117の励磁コイルへの通電を遮断し、リレー117を低電圧バッテリ100側にオンした状態でエンジンの始動を終了する(S408)。
On the other hand, when it is determined in step S406 that the engine has been started, the
最後に、効果について説明する。第4実施形態によれば、第3実施形態の車両用エンジン始動装置13に比べ、リレーの部品点数を削減することができる。
Finally, the effect will be described. According to the fourth embodiment, the number of relay parts can be reduced as compared with the
なお、図11に示すように、電界効果トランジスタ115のドレインに、外部バッテリ接続端子119を設けるとよい。高電圧バッテリ100及び低電圧バッテリ101が共に上がってしまった場合でも、外部バッテリを外部バッテリ接続端子119に接続することで、電界効果トランジスタ115を介してスタータモータ108に直流電圧を印加することができる。これにより、エンジンを応急的に始動させることができる。
As shown in FIG. 11, an external
また、制御回路118内のスイッチを介して低電圧バッテリ100が接続されているリレー117の励磁コイルの一端に、外部バッテリ接続端子120を設けるとよい。低電圧バッテリ100が上がってしまった場合でも、リレー117を高電圧バッテリ101側にオンさせることができ、電界効果トランジスタ115を介してスタータモータ108に直流電圧を印加することができる。これにより、エンジンを応急的に始動させることができる。
Further, an external
(参考形態)
次に、参考形態の車両用エンジン始動装置について説明する。参考形態の車両用エンジン始動装置は、第3実施形態の車両用エンジン始動装置に対して、スタータモータ周辺の構成を変更するとともに、それに伴って、制御回路の動作を変更したものである。参考形態の車両用エンジン始動装置の動作のフローは、第3実施形態の車両用エンジン始動装置の動作のフローと同一である。
( Reference form )
Next, a vehicle engine starter according to a reference embodiment will be described. The vehicle engine starter according to the reference embodiment is obtained by changing the configuration of the starter motor and the operation of the control circuit in accordance with the configuration of the vehicle engine starter according to the third embodiment. The operation flow of the vehicle engine starter of the reference form is the same as the operation flow of the vehicle engine starter of the third embodiment.
まず、図12を参照して参考形態の車両用エンジン始動装置の構成について説明する。ここで、図12は、参考形態の車両用エンジン始動装置のブロック図である。ここでは、第3実施形態との相違部分であるスタータモータ周辺の構成及び制御回路についてのみ説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前述した実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。 First, the configuration of the vehicle engine starter according to the reference embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 12 is a block diagram of a vehicle engine starter according to a reference embodiment . Here, only the configuration around the starter motor and the control circuit, which are different from the third embodiment, will be described, and the description of the common parts other than the necessary parts will be omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the element same as embodiment mentioned above.
図12に示すように、車両用エンジン始動装置16(エンジン始動装置)は、低電圧バッテリ100と、高電圧バッテリ101と、リレー102、103と、電界効果トランジスタ115と、リレー105と、制御回路121(電源切替え手段、スタータモータ電圧制御手段、界磁コイル電流制御手段)と、スタータモータ122と、電界効果トランジスタ123(界磁コイル電流制御手段)とから構成されている。
As shown in FIG. 12, the vehicle engine starter 16 (engine starter) includes a
制御回路121は、外部から入力される始動信号、エンジンの始動モード、及びエンジンの回転数に関する情報に基づいて、リレー102、103を制御する回路である。また、スタータモータ108の特性、及びエンジンやバッテリの周囲温度に関する情報に基づいて、リレー105及び電界効果トランジスタ115、123を制御する回路でもある。
The control circuit 121 is a circuit that controls the
スタータモータ122は、界磁コイル122aを備えている。界磁コイル122aに流れる電流を調整することで、スタータモータ122の発生するトルクを調整することができる。
The
電界効果トランジスタ123は、制御回路121によって制御され、スイッチングすることで、スタータモータ122の界磁コイル122aに印加される電圧を調整し、流れる電流を調整する素子である。電界効果トランジスタ123のドレインは高電圧バッテリ101の正極端子に、ソースは界磁コイル123aの一端に、ゲートは制御回路121にそれぞれ接続されている。界磁コイル123aの他端は車体に接地されている。
The
次に、図8及び図12を参照して参考形態の車両用エンジン始動装置の動作について説明する。 Next, the operation of the vehicle engine starter according to the reference embodiment will be described with reference to FIGS.
図8に示すように、ステップS303又はS305において、スタータモータ122に電圧が印加されると、制御装置121は、エンジンの周囲温度に関する情報に基づいて、エンジンの始動トルクの変化を判断する。そして、その変化に応じたトルクを発生するように、電界効果トランジスタ123を所定周期でスイッチングし、界磁コイル122aに流れる電流を調整する。
As shown in FIG. 8, when a voltage is applied to the
最後に、効果について説明する。参考形態によれば、スタータモータ108の発生するトルクを制御することができる。
Finally, the effect will be described. According to the reference mode , the torque generated by the
(第5実施形態)
次に、第5実施形態の車両用エンジン始動装置について説明する。第5実施形態の車両用エンジン始動装置は、第2実施形態の車両用エンジン始動装置に対して、バッテリの構成、抵抗、及び制御回路を変更したものである。
( Fifth embodiment )
Next, a vehicle engine starter according to a fifth embodiment will be described. The vehicle engine starter of the fifth embodiment is obtained by changing the configuration of the battery, the resistance, and the control circuit with respect to the vehicle engine starter of the second embodiment.
まず、図13を参照して第5実施形態の車両用エンジン始動装置の構成について説明する。ここで、図13は、第5実施形態の車両用エンジン始動装置のブロック図である。ここでは、第2実施形態の車両用エンジン始動装置との相違部分であるバッテリの構成、抵抗、及び制御回路についてのみ説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前述した実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。 First, the configuration of the vehicle engine starter according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 13 is a block diagram of the vehicle engine starter of the fifth embodiment . Here, only the configuration of the battery, the resistance, and the control circuit, which are different from the vehicle engine starter of the second embodiment, will be described, and the description of the common parts other than the necessary parts will be omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the element same as embodiment mentioned above.
図13に示すように、車両用エンジン始動装置17(エンジン始動装置)は、高温用バッテリ124(電源)と、低温用バッテリ125(電源)と、リレー102、103と、抵抗126(スタータモータ電圧制御手段)と、リレー105と、制御回路127(電源切替え手段、スタータモータ電圧制御手段)と、マグネットスイッチ107と、スタータモータ108とから構成されている。
As shown in FIG. 13, the vehicle engine starter 17 (engine starter) includes a high temperature battery 124 (power source), a low temperature battery 125 (power source), relays 102 and 103, and a resistor 126 (starter motor voltage). Control means), a
高温用バッテリ124は、例えば定格出力電圧が12Vで、高温において設定された特性となる充電放電可能な鉛バッテリである。低温用バッテリ125は、例えば定格出力電圧が12Vで、高温用バッテリ124より低い温度において設定された特性となる電放電可能なリチウムバッテリである。高温用バッテリ124及び低温用バッテリ125の負極端子は、共に車体に接地されている。
The
抵抗126は、スタータモータ108の内部抵抗との間で分圧回路を構成し、スタータモータ108に印加される電圧を抑えることで、流れる電流を抑える素子である。また、スタータモータ108に流れる電流を検出する素子でもある。抵抗126の抵抗値は、低温用バッテリ125が、リレー103、抵抗126、及びマグネットスイッチ107を介してスタータモータ108に接続されたとき、スタータモータ108に流れる電流が、低温用バッテリ126の寿命に影響与えない大きさの電流となるとともに、スタータモータ108に印加される電圧が、エンジンの始動に影響を与えない大きさの電圧となるような値に設定されている。抵抗126の一端はリレー102、103の他端に、他端はマグネットスイッチ107にそれぞれ接続されている。また、抵抗126の両端は、制御回路127にそれぞれ接続されている。
The
制御回路127は、外部から入力される始動信号、エンジンやバッテリの周囲温度、及びエンジンの回転数に関する情報に基づいて、リレー102、103及びマグネットスイッチ107を制御する回路である。また、スタータモータ108の特性、及び抵抗126によって検出されるスタータモータ108に流れる電流に基づいて、リレー105を制御する回路でもある。エンジンの回転数に関する情報は、エンジンを制御するエンジン制御装置(図略)から制御回路127に入力される。
The
次に、図13及び図14を参照して第5実施形態の車両用エンジン始動装置の動作について説明する。ここで、図14は、第5実施形態の車両用エンジン始動装置の動作に関するフローチャートである。ここでは、第2実施形態の車両用エンジン始動装置の動作との相違部分であるバッテリ、抵抗、及び制御回路に関する動作についてのみ説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。 Next, the operation of the vehicle engine starter according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. Here, FIG. 14 is a flowchart regarding the operation of the vehicle engine starter of the fifth embodiment . Here, only the operation relating to the battery, the resistance, and the control circuit, which are different from the operation of the vehicle engine starter of the second embodiment, will be described, and the description of the common parts other than the necessary parts will be omitted. .
図13において、車両運転者がイグニッションスイッチをオンすると、制御回路106に始動信号が入力される。また、エンジンやバッテリの周囲温度、及びエンジンの回転数に関する情報が入力される。
In FIG. 13, when the vehicle driver turns on the ignition switch, a start signal is input to the
周囲温度に関する情報が入力されると、図14に示すように、制御回路127は、周囲温度を、予め設定されている温度閾値と比較する(S501)。
When the information related to the ambient temperature is input, as shown in FIG. 14, the
ステップS501において、周囲温度が温度閾値以上のとき、制御回路127は、リレー102、105及びマグネットスイッチ107をオンする(S502〜S504)。これにより、高温用バッテリ124から、リレー102、105及びマグネットスイッチ107を介して、スタータモータ108に12Vの直流電圧が印加され、電流が流れる。スタータモータ108は、エンジンを始動させるための所定のトルクを発生し、始動を開始する。
In step S501, when the ambient temperature is equal to or higher than the temperature threshold, the
これに対し、ステップS501において、周囲温度が温度閾値より小さいとき、制御回路127は、リレー103及びマグネットスイッチ107をオンする(S505、S506)。これにより、低温用バッテリ125から、リレー103、抵抗126、及びマグネットスイッチ107を介して、スタータモータ108に12Vの直流電圧が印加される。しかし、抵抗126とスタータモータ108の内部抵抗によって分圧回路が構成されるため、スタータモータ108には、低温用バッテリ125の寿命に影響を与えるような電流が流れることなく、エンジンの始動に充分な大きさの直流電圧が印加される。スタータモータ108は、電圧が印加されることでトルクを発生し、エンジンの始動を開始する。
In contrast, when the ambient temperature is lower than the temperature threshold value in step S501, the
その後、制御回路127は、抵抗126によって検出されるスタータモータ108の電流値を、予め設定されている電流閾値と比較し、電流閾値以下のとき、リレー105をオンする(S507、S508)。これにより、低温用バッテリ125から、リレー103、リレー105、及びマグネットスイッチ107を介して、スタータモータ108に12Vの直流電圧が直接印加される。しかし、クランク軸は回転を開始しており、その回転トルクは低下している。そのため、低温用バッテリ125から12Vの直流電圧を直接印加しても、低温用バッテリ125の寿命に影響を与える大きさの電流が流れることなく、エンジンを始動させることができる。
Thereafter, the
最後に、効果について説明する。第5実施形態によれば、高温用バッテリ124と低温用バッテリ125を、エンジンやバッテリの周囲温度に応じて適切に切替えて効率よくエンジンを始動させることができる。
Finally, the effect will be described. According to the fifth embodiment , the high-
また、第2実施形態によれば、低温用バッテリ125の寿命を確保することができる。リチウムバッテリである低温用バッテリ125は、鉛バッテリである高温用バッテリ124に比べ、スタータモータ108に供給する電流によって寿命が大きく変化しやすい。大電流を流すと、その寿命は短くなる。そのため、スタータモータ108に流れる電流に基づいて、リレー103を介して出力される低温用バッテリ125の出力電圧を制御することで、低温用バッテリ125の寿命を確保することができる。
Moreover, according to 2nd Embodiment, the lifetime of the
1、10〜17・・・車両用エンジン始動装置(エンジン始動装置)、100・・・低電圧バッテリ(電源)、101・・・高電圧バッテリ(電源)、102、103、117・・・リレー(電源切替え手段)、104、112、126・・・抵抗(スタータモータ電圧制御手段)、105・・・リレー(スタータモータ電圧制御手段)、106、113、116、118、127・・・制御回路(電源切替え手段、スタータモータ電圧制御手段)、107・・・マグネットスイッチ、107a・・・吸引コイル、107b・・・保持コイル、108、122・・・スタータモータ、122a・・・界磁コイル、109・・・電流センサ、110・・・大容量バッテリ(電源)、111・・・小容量バッテリ(電源)、114、119、120・・・外部バッテリ接続端子(外部電源接続端子)、115・・・電界効果トランジスタ(スイッチング素子)、121・・・制御回路(電源切替え手段、スタータモータ電圧制御手段)、123・・・電界効果トランジスタ、124・・・高温用バッテリ(電源)、125・・・低温用バッテリ(電源)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
該電源切替え手段の該リレーは、前記スタータモータに直接通電、遮断しないことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のエンジン始動装置。 The engine starter according to any one of claims 1 to 4, wherein the relay of the power supply switching means does not directly energize or cut off the starter motor.
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