JP6059440B2 - スタータモータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に設けられ、エンジンの始動を行うスタータモータを制御するスタータモータ制御装置に関し、特に簡単な構成によってスタータモータ駆動の許可、禁止を車両の状態に応じて切替可能なものに関する。

自動変速機を有する自動車等の車両においては、安全性を向上するため、通常は前進（Ｄ）レンジや後退（Ｒ）レンジが選択されている場合には、ドライバがイグニッションスイッチなどでエンジン始動操作を行った場合であっても、スタータモータの駆動を禁止することが求められる。
従来、このような機能を実現するため、シフトレバー等のレンジ選択操作部と機械的に連動するインヒビタスイッチをスタータモータ回路に挿入し、パーキング（Ｐ）レンジ、ニュートラル（Ｎ）レンジなどの非走行レンジにおいてのみスタータモータに通電を可能としたものが広く普及している。

また、近年、車両の燃料消費を低減することを目的として、停車時にエンジンを自動的に停止するとともに、ドライバの発進操作（例えばブレーキ操作終了等）に応じて自動的にエンジンを再始動するアイドルストップシステムが普及しつつある。
さらに、このようなアイドルストップシステムとともに、レンジ選択操作部と変速機との機械的な接続を廃止し、電気的な信号によって各レンジの切替を行うシフトバイワイヤシステムを用いることが知られている。

また、スタータモータの制御に関する従来技術として、例えば、特許文献１には、スタータモータを駆動するリレー回路のコイルと電源との間に、スタータスイッチの接点と変速レバーのニュートラルレンジの接点が直列に接続され、かつ、アイドルストップＥＣＵにより制御されるトランジスタスイッチが並列に接続されることが記載されている。
また、シフトバイワイヤに関する従来技術として、特許文献２には、シフトバイワイヤ式の変速制御装置において、シフトセレクトスイッチによってシフト位置を検出してアクチュエータ等の制御を行うことが記載されている。

特開２０１１−１２２５１９号公報 特開２００９− ５２７１７号公報

例えばアイドルストップシステムを有する車両の場合には、前進レンジが選択されている場合にエンジンの自動停止及び自動再始動を行う場合がある。
この場合、上述したようなインヒビタスイッチが存在すると、前進レンジではスタータモータへの通電が不可能となるため、通常始動時と同じ回路によってスタータモータへ電力供給することができない。
これに対し、特許文献１に記載された技術のように、アイドルストップ制御状態からのスタータ駆動のために、通常のスタータ駆動回路をバイパスした別系統の回路やこれを開閉するスイッチ、リレー等を設けた場合には、部品点数が増加して装置の構成が複雑となり、コストも高くなってしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、簡単な構成によってスタータモータ駆動の許可、禁止を車両の状態に応じて切替可能なスタータモータ制御装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、エンジンをクランキングするスタータモータへの電力供給を行う電力供給回路に設けられドライバによるエンジン始動操作に応じて開閉されるスタータリレーと、前記ドライバが自動変速機のレンジ選択操作を行うレンジ選択操作部において現在選択されているレンジを検出するレンジ検出操作部と、前記電力供給回路の途中に前記スタータリレーと直列に設けられたインヒビタリレーと、前記レンジ検出操作部によるレンジ検出結果に基づいて前記インヒビタリレーを開閉するインヒビタリレー制御部とを備え、前記インヒビタリレー制御部は、車両の停車時に自動的にエンジンの停止及び再始動を行うアイドルストップ制御の実行、非実行に関する情報を保持し、前記アイドルストップ制御の実行時においてエンジンを再始動する場合には、前記レンジ選択操作部により走行レンジが選択されている場合に前記インヒビタリレーを閉じて前記スタータモータの駆動を許可するとともに、前記アイドルストップ制御の非実行時において前記走行レンジが選択されている場合に前記インヒビタリレーを開いて前記スタータモータの駆動を禁止することを特徴とするスタータモータ制御装置である。
これによれば、レンジ検出結果に基づいて開閉されるインヒビタリレーをスタータリレーと直接に設けることによって、レンジ選択操作部と機械的に連動するインヒビタスイッチやこれをバイパスする回路等を設けることなく、簡単な構成によってスタータモータ駆動の許可、禁止を車両の状態に応じて切替可能なスタータモータ制御装置を提供することができる。

また、アイドルストップ制御の非実行時には、走行レンジでのスタータモータの駆動を禁止することによって安全性を確保することができ、またアイドルストップ制御の実行時には、走行レンジであってもエンジンの再始動を可能とすることによって、他にアイドルストップ制御時専用のスタータモータ駆動回路を設けることなくアイドルストップシステムを成立させることができる。

請求項２に係る発明は、前記インヒビタリレーが非通電時に接点を閉とするノーマルクローズリレーであることを特徴とする請求項１に記載のスタータモータ制御装置である。
これによれば、インヒビタリレーとしてノーマルクローズリレーを用いることによって、低電圧時等に接点が開いてスタータモータの駆動ができなくなることを防止でき、信頼性を向上できる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成によってスタータモータ駆動の許可、禁止を車両の状態に応じて切替可能なスタータモータ制御装置を提供することができる。

本発明を適用したスタータモータ制御装置の実施例を含むトランスミッション制御システムの模式的ブロック図である。 実施例のスタータモータ制御装置における回路構成を示す図である。 本発明の比較例のスタータモータ制御装置における回路構成を示す図である。

本発明は、簡単な構成によってスタータモータ駆動の許可、禁止を車両の状態に応じて切替可能なスタータモータ制御装置を提供する課題を、自動変速機において選択されているレンジ及びアイドルストップ制御の有無に応じて開閉されるインヒビタリレーをスタータリレーと直接に設けて、安全上スタータモータの駆動を禁止すべき状態の場合にインヒビタリレーを開くことによって解決した。

以下、本発明を適用したスタータモータ制御装置の実施例について説明する。
実施例のスタータモータ制御装置は、例えば、乗用車等の自動車に搭載され、エンジンの出力を変速する無段変速機（ＣＶＴ）とともに用いられるものである。
図１は、実施例のスタータモータ制御装置を含むトランスミッション制御システムの模式的ブロック図である。
なお、図１において、実線は信号等の伝達経路を示し、破線は電力の供給経路を示している。

図１に示すように、トランスミッション制御システム１は、ＣＶＴ制御ユニット１０、シフトバイワイヤ制御ユニット２０、インヒビタリレー３０等を有し、セカンダリリニアソレノイドＬ１、ＦＲクラッチリニアソレノイドＬ２、第１ＤＮＲソレノイドＳ１、第２ＤＮＲソレノイドＳ２等を制御するものである。

ＣＶＴ制御ユニット１０は、ＣＶＴ及びその補機類を統括的に制御するものであって、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
ＣＶＴ制御ユニット１０は、ＣＶＴの変速制御や、図示しないロックアップクラッチの制御等を行うものである。

ＣＶＴ制御ユニット１０には、Ｐレンジスイッチ１１、ブレーキスイッチ１２、シフタセンサ１３、バックランプリレー１４等が接続されている。
Ｐレンジスイッチ１１は、ドライバがシフト操作を行う図示しないシフト操作部に設けられ、シフト操作部においてＰレンジを選択する操作が行われたことを検出するスイッチである。
ブレーキスイッチ１２は、ドライバによるブレーキ操作の有無を検出するものであって、ドライバが図示しないブレーキペダルを操作した際にオンされるスイッチである。
シフタセンサ１３は、シフト操作部において、ドライバがＤ（前進）、Ｎ（中立）、Ｒ（後退）のどのレンジを選択したかを検出するスイッチである。
バックランプリレー１４は、Ｒレンジが選択された場合に、車両後方のバックランプを点灯させるものである。
なお、Ｐレンジスイッチ１１及びシフタセンサ１３の出力は、シフトバイワイヤ制御ユニット２０にも伝達されている。

ＣＶＴ制御ユニット１０は、Ｐレンジスイッチ１１及びシフタセンサ１３の出力に基づいて、ドライバの要求するレンジを判定し、ＦＲクラッチリニアソレノイドＬ２、第１ＤＮＲソレノイドＳ１、第２ＤＮＲソレノイドＳ２等を制御し、Ｄレンジ、Ｎレンジ、Ｒレンジの切替を行うとともに、シフトバイワイヤ制御ユニット２０に対してＰロックシステム２１への切換え要求を出力する。

シフトバイワイヤ制御ユニット２０は、ＣＶＴ制御ユニット１０からのＰロックシステム２１への切換え要求出力に基づいて、Ｐロックシステム２１をＰレンジまたはＰレンジ以外の状態に切り替える。
シフトバイワイヤ制御ユニット２０は、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
セカンダリリニアソレノイドＬ１は、図示しないオイルポンプから供給される油圧を調圧して、レンジ切替装置に供給するものである。
ＦＲクラッチリニアソレノイドＬ２、第１ＤＮＲソレノイドＳ１、第２ＤＮＲソレノイドＳ２は、それぞれ前進クラッチ、後退クラッチに印加される油圧を切り替えるスプールバルブに油圧を供給し、これらを制御するものである。

Ｐロックシステム２１は、Ｐレンジが選択された場合には、トランスミッションの出力軸の回転を機械的にロックし、Ｐレンジ以外が選択された場合には、トランスミッションの出力軸の回転の機械的ロックを解除するものである。

インヒビタリレー３０は、図示しないスタータモータへの電力供給システムに設けられ、Ｐレンジ又はＮレンジ以外の場合には、アイドルストップ制御状態からのエンジン自動始動の場合を除き、スタータモータの駆動を禁止するものである。
このインヒビタリレー３０を含むスタータモータ制御装置の回路構成については、後に詳しく説明する。

また、ＣＶＴ制御ユニット１０及びシフトバイワイヤ制御ユニット２０には、車載ＬＡＮの一種であるＣＡＮ通信システムＣを介して、エンジン制御ユニット４０、挙動制御ユニット５０、アイドルストップシステム（ＩＳＳ）制御ユニット６０、スタータリレー７０等が接続されている。
エンジン制御ユニット４０は、図示しないエンジン及びその補機類を統括的に制御するものである。
挙動制御ユニット５０は、アンダーステア、オーバーステア等の車両挙動の発生に応じて、左右輪に制動力差を与えてこれらの挙動を抑制する方向のモーメントを発生する車両挙動制御や、アンチロックブレーキ制御を行なうものである。

ＩＳＳ制御ユニット６０は、車両の停車時に予め設定されたエンジン停止条件が成立した場合に、エンジンを自動的に停止するとともに、その後予め設定されたエンジン始動条件が成立した場合に、エンジンを自動的に再始動するものである。
スタータリレー７０は、ドライバによるイグニッションスイッチＳ（図２参照）の操作等に応じて、バッテリＢからスタータモータＭへ電力を供給するものである。

以下、実施例のスタータモータ制御装置の回路構成について、より詳細に説明する。
図２は、実施例のスタータモータ制御装置の回路構成を示す図である。
図２は、通常時（ＩＳＳ制御の非実行時）におけるスタータモータ駆動時の状態を示し、スタータモータＭに電力を供給する回路を太線の破線で図示している（後述する図３において同じ）。
スタータリレー７０は、第１リレー７１、第２リレー７２、カットリレー７３を有して構成されている。
スタータモータＭは、バッテリＢから電力供給を受けることによって、ピニオンギヤを繰り出して図示しないフライホイールの外周縁部に設けられたギヤ部に係合させる第１の動作、及び、ピニオンギヤを回転させてフライホイールを回転させ、フライホイールに固定されたクランクシャフトを回転駆動（クランキング）する第２の動作を行うものである。

第１リレー７１は、バッテリＢからスタータモータＭに電力を供給して第１の動作を行わせる回路に設けられたリレーである。
第１リレー７１は、エンジン制御ユニット４０からの制御電流に応じて開閉されるとともに、非通電時に開、通電時に閉とされるノーマルオープンリレーである。

第２リレー７２は、バッテリＢからスタータモータＭに電力を供給して第２の動作を行わせる回路に設けられたリレーである。
第２リレー７２は、エンジン制御ユニット４０からの制御電流に応じて開閉されるとともに、非通電時に開、通電時に閉とされるノーマルオープンリレーである。

カットリレー７３は、バッテリＢからスタータモータＭに電力を供給して第１の動作を行わせる回路に、第１リレー７１と直列に設けられ、エンジンの完爆後にスタータモータへの電力供給を遮断するリレーである。
カットリレー７３は、エンジン制御ユニット４０からの制御電流に応じて開閉されるとともに、非通電時に閉、通電時に開とされるノーマルクローズリレーである。

また、上述したインヒビタリレー３０は、バッテリＢからスタータモータＭに電力を供給して第１の動作を行わせる回路に、第１リレー７１及びカットリレー７３と直列に設けられたリレーである。
インヒビタリレー３０は、ＣＶＴ制御ユニット１０からの制御電流に応じて開閉されるとともに、非通電時に閉、通電時に開とされるノーマルクローズリレーである。

ＣＶＴ制御ユニット１０は、Ｐレンジスイッチ１１及びシフタセンサ１３からの情報に基づいて、現在選択されているレンジが前進（Ｄ）レンジ、後退（Ｒ）レンジを含む走行レンジであるか、パーキング（Ｐ）レンジ、ニュートラル（Ｎ）レンジを含む非走行レンジであるかの情報を保持している。
また、ＣＶＴ制御ユニット１０は、ＩＳＳ制御ユニット６０とＣＡＮ通信システムを介して通信し、ＩＳＳ制御の実行、非実行に関する情報を保持している。

ＣＶＴ制御ユニット１０は、ＩＳＳ制御の非実行時でありかつ非走行レンジ（Ｐレンジ、Ｎレンジ）が選択された状態においては、インヒビタリレー３０に通電を行わず、インヒビタリレー３０を閉じた状態としてスタータモータＭの駆動を可能とする。
一方、ＩＳＳ制御の非実行時でありかつ走行レンジ（Ｄレンジ、Ｒレンジ）が選択された状態においては、インヒビタリレー３０に通電し、インヒビタリレー３０を開いてスタータモータＭの駆動を不可能とする。

また、ＣＶＴ制御ユニット１０は、ＩＳＳ制御の実行時において、エンジンを自動停止状態から再始動する場合には、走行レンジが選択されている状態であっても、インヒビタリレー３０への通電を行わず、インヒビタリレー３０を閉じてスタータモータＭの駆動を可能とする。

以下、上述した実施例の効果を、以下説明する本発明の比較例と比較して説明する。
なお、上述した実施例と実質的に同様の箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図３は、比較例のスタータモータ制御装置の回路構成を示す図である。
比較例のスタータモータ制御装置は、実施例におけるインヒビタリレー３０に代えて、以下説明するインヒビタスイッチ８０、ＩＳＳ用スタータリレー９０等を設けたものである。

インヒビタスイッチ８０は、シフト操作部と機械的に連動するスイッチであって、選択されているレンジがＰレンジ又はＮレンジである場合にはオン（通電）状態となり、Ｄレンジ又はＲレンジである場合にはオフ（通電遮断）状態となるものである。
インヒビタスイッチ８０は、バッテリＢからスタータモータＭに電力を供給して第１の動作を行わせる回路に、第１リレー７１及びカットリレー７３と直列に設けられている。

比較例においては、Ｄレンジにおいてインヒビタスイッチ８０がオフされるため、ＩＳＳ制御によってＤレンジにおいてエンジンを一時停止した場合、再始動時にスタータリレー７０によってスタータモータＭへ通電することができない。
そこで、比較例においては、スタータリレー７０及びインヒビタスイッチ８０をバイパスしてバッテリＢからスタータモータＭに電力を供給する回路を設けて、ここにＩＳＳ制御ユニット６０によって制御されるＩＳＳ用スタータリレー９０を設けている。
ＩＳＳ用スタータリレー９０は、スタータリレー７０の第１リレー７１、第２リレー７２、カットリレー７３と実質的に同様の第１リレー９１、第２リレー９２、カットリレー９３等を備えている。

上述した比較例においては、シフト操作部（レンジ選択操作部）のレバー等と機械的に連動するインヒビタスイッチ８０を設けるとともに、ＩＳＳ制御時専用のバイパス回路及びＩＳＳ用スタータリレー９０等を設ける必要があり、部品点数が増加してコストも高くなる。
これに対し、実施例においては、単一のインヒビタリレー３０をＣＶＴ制御ユニット１０からの制御電流で開閉して、ＩＳＳ制御非実行時かつＤレンジ又はＲレンジ時のスタータモータＭの駆動を禁止することによって、構造の簡素化、部品点数の低減、コストの低下を図ることができかつアイドルストップシステムも成立させることができる。
また、インヒビタリレー３０として非通電時に閉となるノーマルクローズリレーを用いたことによって、スタータモータＭの駆動等に起因する低電圧時に回路が開いてエンジンの始動に不具合が生じることを防止できる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）スタータモータ制御装置の回路構成は、上述した実施例に限らず、適宜変更することができる。
例えば、実施例ではインヒビタリレーとしてノーマルクローズリレーを用いているが、例えばコンデンサ（キャパシタ）やカットリレー等を用いて、低電圧時にも誤作動を生じずかつエンジン完爆後直ちにスタータモータ駆動を停止できるよう配慮がなされていれば、ノーマルオープンリレーを用いる構成とすることもできる。
（２）実施例はアイドルストップシステム搭載車に適用されるものであったが、アイドルストップシステム非搭載車にも本発明は適用することができる。
また、変速機としてＣＶＴを有する車両に限らず、例えばプラネタリギヤ式のステップＡＴや、ＤＣＴ、ＡＭＴなどを有する車両にも適用することができる。

１ トランスミッション制御システム
１０ ＣＶＴ制御ユニット １１ Ｐレンジスイッチ
１２ ブレーキスイッチ １３ シフタセンサ
１４ バックランプリレー ２０ シフトバイワイヤ制御ユニット
２１ Ｐロックシステム ３０ インヒビタリレー
４０ エンジン制御ユニット ５０ 挙動制御ユニット
６０ アイドルストップシステム制御ユニット
７０ スタータリレー ７１ 第１リレー
７２ 第２リレー ７３ カットリレー
８０ インヒビタスイッチ
９０ ＩＳＳ用スタータリレー ９１ 第１リレー
９２ 第２リレー ９３ カットリレー
Ｃ ＣＡＮ通信システム Ｂ バッテリ
Ｍ スタータモータ

Claims (2)

1. エンジンをクランキングするスタータモータへの電力供給を行う電力供給回路に設けられドライバによるエンジン始動操作に応じて開閉されるスタータリレーと、
   前記ドライバが自動変速機のレンジ選択操作を行うレンジ選択操作部において現在選択されているレンジを検出するレンジ検出操作部と、
   前記電力供給回路の途中に前記スタータリレーと直列に設けられたインヒビタリレーと、
   前記レンジ検出操作部によるレンジ検出結果に基づいて前記インヒビタリレーを開閉するインヒビタリレー制御部とを備え、
   前記インヒビタリレー制御部は、車両の停車時に自動的にエンジンの停止及び再始動を行うアイドルストップ制御の実行、非実行に関する情報を保持し、前記アイドルストップ制御の実行時においてエンジンを再始動する場合には、前記レンジ選択操作部により走行レンジが選択されている場合に前記インヒビタリレーを閉じて前記スタータモータの駆動を許可するとともに、前記アイドルストップ制御の非実行時において前記走行レンジが選択されている場合に前記インヒビタリレーを開いて前記スタータモータの駆動を禁止すること
   を特徴とするスタータモータ制御装置。
2. 前記インヒビタリレーが非通電時に接点を閉とするノーマルクローズリレーであること
   を特徴とする請求項１に記載のスタータモータ制御装置。
   

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