JP5024963B2 - エンジン始動装置 - Google Patents
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Description
Control Unit)がリセットされてしまうなどの不具合を防止する技術や、特許文献2のようにフルトラ方式の二輪車用エンジン始動装置においてキック方式でもエンジン始動ができるように昇圧回路を設けた技術が知られている。
ところで、四輪自動車或いは二輪車等のエンジン(内燃機関)を駆動源として備える車両においてエンジン始動の信頼性を向上させるには、エンジン始動を制御するコントロールユニットを構成するマイコン(マイクロコンピュータ)などの制御処理手段がバッテリ電圧低下によって機能停止しないようにするとともに、バッテリ電圧低下時でも上記コントロールユニットの制御によってスタータリレーが確実に作動することが必要である。スタータリレーは、エンジンが完爆状態(内燃機関が自力で回転を維持できる状態)になるまでエンジンを強制的に作動させる(いわゆるクランキングする)ためのスタータモータに通電するためのリレーであり、一般的にはマグネットスイッチと呼ばれるものである。このスタータリレーが作動しなければ、当然にスタータモータも作動せず、エンジンは始動しない。そこで、前述した特許文献のようにバッテリ出力を昇圧する昇圧回路を設け、この昇圧回路の出力で上記コントローラとスタータリレーを駆動する構成が考えられる。
なお、このような弊害を解消するため、上記昇圧開始電圧をコントロールユニットの最低動作電圧よりも高く、かつスタータリレーの最低動作電圧よりも低く設定することが考えられる。この場合、バッテリ出力電圧の低下によってコントロールユニットが機能停止する或いはリセットされてしまう不具合は防止でき、しかも上記昇圧開始電圧が低く設定されるため、放射ノイズや消費電流増加の程度や発生頻度は僅かである。しかし、エンジン始動時にバッテリ出力電圧がスタータリレーの最低動作電圧を下回った場合、コントロールユニットは作動するが、スタータリレーが作動せず、エンジンが始動できないという故障が発生してしまう。
そこで本発明は、バッテリ出力電圧低下時でも昇圧動作によって信頼性高く車両のエンジンを始動させることができ、しかも昇圧動作に伴う放射ノイズや消費電流増加の問題が最小限に抑制されるエンジン始動装置を提供することを目的としている。
制御処理手段と、前記バッテリの出力を昇圧して前記制御処理手段と前記スタータリレーを駆動するための駆動電圧を出力する昇圧回路と、を備え、
前記制御処理手段は、エンジン始動条件が成立したエンジン始動時に、前記スタータリレーを作動させるために前記駆動電圧を前記スタータリレーに印加するエンジン始動制御を行う機能と前記昇圧回路による前記昇圧を制御する機能とを有し、
前記制御処理手段は、
前記エンジン始動時におけるエンジン始動に必要な所定期間には、前記スタータリレーの最低動作電圧よりも高い第2電圧値を前記駆動電圧が下回った場合に前記昇圧回路による前記昇圧を行い、前記駆動電圧が前記第2電圧値を超えたら前記昇圧を停止し、
前記所定期間でない時には、前記制御処理手段の最低動作電圧よりも高く前記スタータリレーの最低動作電圧よりも低い第1電圧値を前記駆動電圧が下回った場合に前記昇圧回路による前記昇圧を行い、前記駆動電圧が前記第1電圧値を超えたら前記昇圧を停止する構成である。
ここで、「所定期間」の始期は、前記エンジン始動制御開始時点(直前直後の時点含む、以下同様)、前記エンジン始動条件が成立した時点、のうちの何れかである。また、「所定期間」の終期は、エンジンが始動したことが確認された時点、前記エンジン始動制御が停止された時点、エンジン始動条件が成立から非成立となった時点、前記所定期間の始期から設定時間が経過した時点、のうちの何れかである。
そして、前記所定期間には、スタータリレーの最低動作電圧を前記駆動電圧が下回らないように昇圧回路が作動する。このため、エンジン始動時における少なくとも所定期間には、駆動電圧が確実にスタータリレーの最低動作電圧以上となり、スタータリレーが確実に作動して、ひいてはエンジン始動のためのクランキング動作が確実に行われる。
したがって本装置であると、バッテリ出力電圧低下時でも昇圧動作によって信頼性高く車両のエンジンを始動させることができ、しかも昇圧動作に伴う放射ノイズや消費電流増加の問題が最小限に抑制される。
前記所定期間でない時には、前記第1電圧値を前記駆動電圧が下回った場合に前記昇圧回路による前記昇圧を行い、前記駆動電圧が前記第1電圧値を超えたら前記昇圧を停止する。
即ち、例えば制御処理手段が昇圧回路の昇圧開始電圧を前記第1電圧値又は前記第2電圧値の何れかに切り替えるだけで前記昇圧回路に対する制御機能が実現できるため、制御処理手段の制御処理が簡単になる利点がある。
前記昇圧回路が出力する駆動電圧を分圧してなる電圧を前記信号電圧として前記ON端子に印加する昇圧コントロール回路を備え、
この昇圧コントロール回路は、
前記駆動電圧が印加される駆動用電源ラインと前記ON端子との間に接続された第1抵抗と、前記バッテリの負極に接続された低電位側電源ラインと前記ON端子との間に接続された第2抵抗と、この第2抵抗と並列の関係になるように前記低電位側電源ラインと前記ON端子との間に順次直列に接続された第3抵抗及びスイッチング素子と、を有し、
前記スイッチング素子がオフすると、前記駆動電圧が前記第1電圧値の時に前記信号電圧が前記所定電圧値となるように前記第1抵抗と第2抵抗によって前記駆動電圧を分圧する第1分圧状態になり、
前記スイッチング素子がオンすると、前記駆動電圧が前記第2電圧値の時に前記信号電圧が前記所定電圧値となるように前記第1抵抗と第2抵抗と第3抵抗によって前記駆動電圧を分圧する第2分圧状態になる構成であり、
前記制御処理手段は、
前記スイッチング素子のオンオフ状態を制御して前記昇圧コントロール回路を前記第1分圧状態又は第2分圧状態に切り替え、これによって前記昇圧開始電圧を前記第1電圧値又は第2電圧値に切り替えて前記昇圧切替制御を実現することを特徴とする。
この態様であると、昇圧コントロール回路の各抵抗(第1抵抗〜第3抵抗)の抵抗値の設定又は設定変更によって、昇圧開始電圧である前記第1電圧値と第2電圧値のきめ細かい設定が容易になる。
(第1形態例)
まず第1形態例を説明する。図1は、本例のエンジン始動装置の全体構成を示す回路図である。図2は、同エンジン始動装置の要部詳細構成を示す回路図である。
図1において符号1は、エンジン始動のためのコントロールユニット(ECU)である。本例では、このコントロールユニット1が、本発明のエンジン始動装置に相当し、後述する昇圧回路20や昇圧コントロール回路30を内蔵している。なお、後述する昇圧回路20等は、コントロールユニット1の外部に、例えば別ユニットとして設けられ、これら全体で本発明のエンジン始動装置を構成する態様もあり得る。本例では、コントロールユニット1内に昇圧回路20等が内蔵された態様を例示する。
コントロールユニット1は、制御回路14、電源回路15、リレー駆動回路16(図ではRY駆動回路と表記している)、昇圧回路20、及び昇圧コントロール回路30を備える。
周波数発振IC25は、OUT端子、VCC端子、GND端子、ON端子を有する。OUT端子は、FET24のゲートに接続されて、FET24のゲート電圧を出力する端子である。VCC端子は、電源入力端子であり、駆動用電源ラインL3に接続されている。つまり周波数発振IC25は、駆動電圧(当該昇圧回路20の出力電圧)を電源として作動する。GND端子は、低電位側電源ラインL2に接続される端子である。ON端子は、昇圧コントロール回路30に接続される端子である。
また周波数発振IC25は、ON端子に印加される信号電圧が所定電圧値を超えると、OUT端子の出力命令(許可)が行われないため、OUT端子の出力電圧が低レベルに維持される非作動状態となる。そして、周波数発振IC25がこの非作動状態になると、FET24はオフのままに維持されるため、駆動用電源ラインL3の電圧(即ち、駆動電圧)は高電位側電源ラインL1の電圧(即ち、バッテリ2の出力電圧)と等しくなる。
即ち、昇圧回路20は、昇圧動作を許可する信号電圧を入力するためのON端子(この場合、周波数発振IC25のON端子)を有し、このON端子に印加される信号電圧が所定電圧値以下になれば昇圧動作を実行し、前記信号電圧が所定電圧値を超えれば昇圧動作を停止する。
ここで、制御回路14のP端子に出力される制御電圧がHレベルになるとトランジスタ34がオンとなり、P端子に出力される制御電圧がLレベルになるとトランジスタ34がオフとなる。即ち、トランジスタ34(スイッチング素子)の動作は、上記制御電圧(P端子の電圧)の切り替えによって制御回路14が制御する構成となっている。
また、トランジスタ34がオンすると、第3抵抗33が低電位側電源ラインL2に接続されるため、第1抵抗31と第2抵抗32と第3抵抗33によって前記駆動電圧が分圧された電圧が前記信号電圧となる第2分圧状態となる。そして、この第2分圧状態では、前記駆動電圧が第2電圧値(例えば11V)の時に前記信号電圧が前記所定電圧値(例えば5V)となるように、第1抵抗31と第2抵抗32と第3抵抗33の抵抗値が設定されている。
一方、トランジスタ34がオンした状態(即ち、上記第2分圧状態)では、前記駆動電圧が第2電圧値以下になると昇圧回路20の昇圧動作が実行され、前記駆動電圧が第2電圧値を超えると昇圧回路20の昇圧動作が停止される。
ここで、第2電圧値は、スタータリレー3の最低動作電圧(例えば10V)以上の範囲で予め設定された電圧値(例えば11V)である。
即ち、本装置の昇圧回路20は、この昇圧回路20の出力電圧(駆動電圧)が昇圧開始電圧以下になるとバッテリ2の出力を昇圧する昇圧動作を実行し、この昇圧回路20の出力電圧(駆動電圧)が昇圧開始電圧を超えると前記昇圧動作を停止するものである。そして、前記昇圧開始電圧は、制御回路14の制御(この場合、トランジスタ34の制御)によって、前述の第1電圧値又は第2電圧値に切り替え可能とされている。
制御回路14は、例えば周期的に図4のルーチンを開始し、まずステップS1でエンジン始動条件が成立しているか否か判定する。エンジン始動条件は、例えば次の(1)〜(4)の条件を全て満足している場合に成立とする。(1)AT車(自動変速タイプの車両)の場合には、自動変速機のシフトポジションがP(パーキング)又はN(ニュートラル)になっていること。(2)MT車(手動変速タイプの車両)の場合には、クラッチが踏まれていること。(3)ブレーキが踏まれていること。(4)車両のイグニッションスイッチ(エンジンスタートスイッチ)がオン操作されていること。なお、特に(3)の条件は、無い場合もある。そして、このエンジン始動条件が成立していればステップS2に進み、成立していなければこのルーチンを終了する。なお、このエンジン始動条件を判定するための各種情報(例えば車両のイグニッションスイッチ(エンジンスタートスイッチ)がオン操作されていることを示す信号等)は、例えば車両における他のコントローラから制御回路14に入力される構成となっている。
そしてステップS3では、トランジスタ34をオン状態(昇圧コントロール回路30は前述の第2分圧状態)とすることによって、前記昇圧開始電圧を前記第2電圧値に切り替える昇圧切替制御を実行し、ステップS4に進む。
ステップS4では、リレー駆動信号端子の電圧を切替えることによってリレー駆動回路16を作動させ、エンジン始動制御を行う。即ち、リレー駆動回路16を作動させて駆動用電源ラインL3と出力端子11を接続状態とすることにより、スタータリレー3の励磁用コイル3bに駆動電圧を印加し、スタータリレー3を作動させる制御(即ち、エンジン始動制御)を行う。なお、このようにスタータリレー3を作動させるべくリレー駆動回路16を作動させた状態(励磁用コイル3bに駆動電圧を印加した状態)は、前記エンジン始動条件が非成立となるまで継続する。逆に言えば、例えば車両のイグニッションスイッチ(エンジンスタートスイッチ)のオン操作が解除されると、上記ステップS4で開始されたエンジン始動制御は停止される(即ち、リレー駆動回路16は非作動状態に戻される)。
ステップS6では、ステップS3が実行されていた場合に、トランジスタ34をオフ状態(昇圧コントロール回路30は前述の第1分圧状態)に戻すことによって、前記昇圧開始電圧を前記第1電圧値に戻し(即ち、ステップS3で開始した昇圧切替制御の状態を通常状態に戻し)、その後このルーチンを終了する。
一方、ステップS7では、予め設定された時間(例えば30秒間)そのまま処理の進行を停止し、この設定時間が経過するとステップS6に進む。
したがって本装置であると、バッテリ出力電圧低下時でも昇圧動作によって信頼性高く車両のエンジンを始動させることができ、しかも昇圧動作に伴う放射ノイズや消費電流増加の問題が最小限に抑制される。
これに対して本例の装置は、既述したように、必要に応じてエンジン始動時の所定期間に昇圧開始電圧を第2電圧値に切り替えて駆動電圧を第2電圧値まで昇圧するため、上述したような故障は生じない。
即ち本装置は、制御回路14が昇圧回路20の昇圧開始電圧を第1電圧値又は第2電圧値に切り替えるだけで前記昇圧制御機能が実現できるため、制御回路14の制御処理が簡単になる利点がある。
また本装置は、前述したような昇圧コントロール回路30を備え、この昇圧コントロール回路30を介して昇圧回路20の昇圧開始電圧の切り替えを行う構成である。このため、昇圧コントロール回路30の各抵抗(第1抵抗31〜第3抵抗33)の抵抗値の設定又は設定変更によって、昇圧開始電圧である前記第1電圧値と第2電圧値のきめ細かい設定が容易になる。なお、スタータリレー3や制御回路14の最低動作電圧は、実際には周囲温度等の条件によって変化する。このため、最悪の条件下でも前述した作用効果を実現できるように、使用条件に対して、上記最低動作電圧の例えば最低値を想定して前記第1電圧値と第2電圧値をきめ細かく設定する必要がある。本例の装置は、上記抵抗値の設定によって、このような第1電圧値と第2電圧値のきめ細かい設定が容易に可能である。
次に第2形態例を説明する。本例は、バッテリ2の出力電圧を監視せず、エンジン始動時に無条件に昇圧開始電圧を第2電圧値に切り替える態様である。図5に本例の場合の制御回路14の処理手順(フローチャート)を示す。なお図5は、図4においてステップS2を削除したものであり、他のステップの処理内容は図4と同じでよい。但し、ステップS1の判定結果が肯定的な場合には、ステップS3に進む。また、本例の場合の回路構成は、第1形態例と同様でよい。但し、バッテリ2の出力電圧を監視しないため、図2に示す制御回路14のMONITOR端子は本例の場合には削除することができる。
本例の場合には、上述したように、エンジン始動条件が成立すると、無条件に昇圧開始電圧を第2電圧値に切り替える。このため、エンジン始動条件が成立した時点で、バッテリ2の出力電圧が第2電圧値(例えば11V)以下になっていると、たとえスタータリレー3の最低動作電圧(例えば10V)を超えていても昇圧動作が実行されて駆動電圧が第2電圧値まで昇圧される。
本願発明は、このような態様でもよく、この場合も第1形態例と同様の効果が奏される。但し、この第2形態例の場合は、ステップS2が無くなって制御処理が簡単になるという利点がある一方、第1形態例に比べて、第2電圧値への昇圧動作が実行される頻度が若干高まる傾向であるので、その点では第1形態例が優れている。
例えば、前述の形態例では、スタータリレーを駆動する直前に昇圧開始電圧を必要に応じて(又は無条件に)第2電圧値に切り替え、エンジンが始動したことが確認されるか設定時間が経過すると昇圧開始電圧を第1電圧値に戻す態様である。即ち前述の形態例では、本発明の所定期間(スタータリレーの最低動作電圧を駆動電圧が下回らないように昇圧回路を作動させる期間、具体的には、昇圧開始電圧を第2電圧値に切り替える期間)の始期が、スタータリレーの駆動開始直前(エンジン始動条件成立直後)であり、当該所定期間の終期が、エンジンが始動したことが確認された時点又は設定時間が経過した時点である場合を説明した。しかし本発明は、既述したようにこの態様に限られない。例えば、エンジン始動制御(リレー駆動回路16を作動させる制御)を行っている期間全体が本発明の所定期間であり、エンジン始動制御を行っている期間中はずっと昇圧開始電圧を必要に応じて(又は無条件に)第2電圧値とする態様でもよい。或いは、エンジン始動条件が成立している期間全体が本発明の所定期間であり、エンジン始動条件が成立している期間中はずっと昇圧開始電圧を必要に応じて(又は無条件に)第2電圧値とする態様でもよい。
しかし、本願はこのような態様に限定されず、次のような態様もあり得る。即ち、コントロールユニット1の中又は外に、図示されない温度センサを設け、かつ、コントロールユニット1に図示されない記憶部(スタータリレーの温度によって変化する最低動作電圧のデータを記憶したもの)があるという前提で、現在の温度を検知し、その温度でのスタータリレーの最低動作電圧データを読み出し、例えばその値より少し低く(おおむね1〜2V低く)なるようにその温度における昇圧開始電圧(第1電圧値)を決め、これより少し高く(おおむね1〜2V高く)なるように昇圧開始電圧(第2電圧値)を決め、第1電圧値も第2電圧値も適宜周囲温度によって設定値を変更する、といった態様でもよい。この場合、きめ細かな制御ができ、不必要な昇圧動作の頻度をさらに低減して、バッテリの長寿命化につながる利点がある。
2 バッテリ
3 スタータリレー
14 制御回路(制御処理手段)
20 昇圧回路
30 昇圧コントロール回路
34 トランジスタ(スイッチング素子)
L1 高電位側電源ライン
L2 低電位側電源ライン
L3 駆動用電源ライン
Claims (3)
- 車両のバッテリを電源として車両のスタータリレーを駆動して車両のエンジン始動を制御するエンジン始動装置であって、
制御処理手段と、前記バッテリの出力を昇圧して前記制御処理手段と前記スタータリレーを駆動するための駆動電圧を出力する昇圧回路と、を備え、
前記制御処理手段は、エンジン始動条件が成立したエンジン始動時に、前記スタータリレーを作動させるために前記駆動電圧を前記スタータリレーに印加するエンジン始動制御を行う機能と前記昇圧回路による前記昇圧を制御する機能とを有し、
前記制御処理手段は、
前記エンジン始動時におけるエンジン始動に必要な所定期間には、前記スタータリレーの最低動作電圧よりも高い第2電圧値を前記駆動電圧が下回った場合に前記昇圧回路による前記昇圧を行い、前記駆動電圧が前記第2電圧値を超えたら前記昇圧を停止し、
前記所定期間でない時には、前記制御処理手段の最低動作電圧よりも高く前記スタータリレーの最低動作電圧よりも低い第1電圧値を前記駆動電圧が下回った場合に前記昇圧回路による前記昇圧を行い、前記駆動電圧が前記第1電圧値を超えたら前記昇圧を停止することを特徴とするエンジン始動装置。 - 前記所定期間の始期は、
前記エンジン始動制御開始時点、前記エンジン始動条件が成立した時点、のうちの何れかであり、
前記所定期間の終期は、
エンジンが始動したことが確認された時点、前記エンジン始動制御が停止された時点、エンジン始動条件が成立から非成立となった時点、前記所定期間の始期から設定時間が経過した時点、のうちの何れか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。 - 前記昇圧回路は、昇圧動作を許可する信号電圧を入力するためのON端子を有し、このON端子に印加される信号電圧が所定電圧値以下になれば前記昇圧動作を実行し、前記信号電圧が所定電圧値を超えれば前記昇圧動作を停止するものであり、
前記昇圧回路が出力する駆動電圧を分圧してなる電圧を前記信号電圧として前記ON端子に印加する昇圧コントロール回路を備え、
この昇圧コントロール回路は、
前記駆動電圧が印加される駆動用電源ラインと前記ON端子との間に接続された第1抵抗と、前記バッテリの負極に接続された低電位側電源ラインと前記ON端子との間に接続された第2抵抗と、この第2抵抗と並列の関係になるように前記低電位側電源ラインと前記ON端子との間に順次直列に接続された第3抵抗及びスイッチング素子と、を有し、
前記スイッチング素子がオフすると、前記駆動電圧が前記第1電圧値の時に前記信号電圧が前記所定電圧値となるように前記第1抵抗と第2抵抗によって前記駆動電圧を分圧する第1分圧状態になり、
前記スイッチング素子がオンすると、前記駆動電圧が前記第2電圧値の時に前記信号電圧が前記所定電圧値となるように前記第1抵抗と第2抵抗と第3抵抗によって前記駆動電圧を分圧する第2分圧状態になる構成であり、
前記制御処理手段は、
前記スイッチング素子のオンオフ状態を制御して前記昇圧コントロール回路を前記第1分圧状態又は第2分圧状態に切り替え、これによって前記昇圧開始電圧を前記第1電圧値又は第2電圧値に切り替えて前記昇圧切替制御を実現することを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジン始動装置。
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