JP6219322B2 - 自動車両スタータの電力回路における突入電流を制限するための方法、ならびに、対応する電気回路、電流制限器、および、スタータ - Google Patents

Description

一般に、本発明は、自動車両における熱機関スタータの分野に関する。特に、本発明は、スタータの電力回路における突入電流を制限するための方法、および、対応する電気回路に関する。また、本発明は、この電気回路内に挿入され得る電流制限器、および、このタイプの電流制限器を備えるスタータに関する。

自動車両の熱機関の始動を確保するためにスタータがＯＮに切り換えられると、スタータの短絡電流レベルに近いかなりの突入電流、すなわち、約１０００アンペアの電流が生成される。この電流の強度は、その後、機械のロータに対応するスタータの電機子の速度が増加するにつれて減少する。

その結果として起こるバッテリの端子における電圧の降下は、この初期電流スパイクに対応する。その後、始動段階中に他の僅かな実質的電圧降下が起こり、この電圧降下は、熱機関の一連の上死点の通過に対応する。

熱機関の自動停止／再始動システム（「停止／始動」または「ストップ・アンド・ゴー」として知られるシステム）のために設計された、いわゆる「強化」スタータの開発は、今日では、スタータがＯＮに切り換えられるときの電流要求中のバッテリの最小電圧閾値の順守に関連する新たな制約を自動車両部品供給業者に対して課す。したがって、自動車両製造業者は、自己の仕様において、常に７ボルト〜９ボルトであって、この閾値を下回ってバッテリ電圧が降下してはならない第１の電圧閾値を規定する。熱機関の上死点に対応する以後の電圧降下のために、バッテリ電圧は、常に８ボルト〜９ボルトである第２の電圧閾値よりも高く保たなければならない。したがって、熱機関の始動中、自動車両搭載ネットワークの電圧は、自動車両機器の期待される機能を保証するのに十分な値のままである。

強化スタータは、一般に、ユーザのより良好な快適さのために迅速な始動を得るべく、従来のスタータよりも大きいパワーを有する。これは、ＯＮ切り換え中に、より高い突入電流をもたらし、したがって、通常の値を上回るとともに高い要求に関連する第１のバッテリ電圧降下をもたらす。これは、バッテリ電圧を上回る目的で、低温で熱機関を十分な速度で駆動させるために必要な電力がもはやその後に存在しないような大きい内部電圧降下をスタータが有する必要があるので、設計者にとって真の困難性を引き起こす。

従来技術では、前述した問題に対して解決策が提案されてきた。発明者による第１の既知の解決策は、搭載ネットワーク上で過度に低い電圧レベルを回避するために、電圧増加型電子コンバータの使用に基づいている。これらのコンバータの主な不都合は、それらがもたらすかなりのコストにある。

別の既知の解決策は、２つのリレー、タイマー、および、電流制限抵抗器によってスタータを制御することを提案する。その継続期間がタイマーによって決定される第１の機能段階では、スタータの電力回路中に付加抵抗が直列に挿入され、この付加抵抗が初期電流スパイクを制限する。第２の機能段階では、スタータの電機子への十分な電流の通過を可能にするとともに、スタータの速度の増大を可能にするために、付加抵抗が電力回路から排除される。

文献欧州特許出願２０８０８９７Ａ２号明細書および文献欧州特許出願２１２８４２６Ａ２号明細書は、前述したタイプのスタータについて記載する。余分な制御リレー、タイマー、および、電流制限抵抗器に関与する付加的なコストに加えて、摩耗に晒される可動機械部品を備えるこの余分なリレーの導入は、スタータが何ら問題なく耐えることができなければならない始動サイクルの数に関するスタータの耐性に悪影響を与える。始動サイクルの数に関するスタータの耐性は、停止／始動システムのために設計されるスタータにとって特に厳しい制約である。実際に、このタイプのスタータは、約３００，０００回の始動サイクル、すなわち、従来のスタータに必要な約３０，０００サイクルよりも１０倍多い始動サイクルに耐えることが必要である。

前述した不都合に加えて、従来技術に係るこの第２の解決策の使用は、時間的に制限された電圧範囲の順守が自動車両製造業者によって求められるときに不適当であることが分かる。このタイプの範囲は、一般に、前述した第１の電圧閾値に対応する低い電圧レベルと、第２の電圧閾値に対応する高い電圧レベルとを備える。また、その範囲には、低レベルと高レベルとの間で上昇する電圧勾配も含まれる。

低レベルの継続期間および範囲の勾配の傾きに関する製造業者の通常の値を用いて発明者により行われた試験は、その範囲内に残る、従来技術に係るこの第２の解決策に伴って存在する困難性を示す。実際に、初期電流スパイクが吸収された時点で整流された後のバッテリ電圧がタイミングの終わりにもう一度降下するときに、電力回路の電流制限抵抗の排除の結果としてその後にかなり増大するスタータの電機子を通過する電流により、その電圧勾配のレベルで範囲を上回るリスクがあることが分かってきた。このポイントを超えた後、バッテリ電圧は、特定の期間にわたって範囲を下回ったままであることができるとともに、上昇する電圧勾配の終了後にのみ範囲内で戻ることができるが、高電圧レベルの開始の瞬間に既に達してしまっている。

また、スタータの電力回路中にストップコイル（「インパクト」コイルとしても知られる）を抵抗器の代わりに電流制限素子として直列に挿入すること、または、コンデンサをスタータと並列に接続することも提案されてきた。

これらの最後の２つの解決策は、文献米国特許６５９８５７４Ｂ２号明細書に記載される電気スタータ回路において、二者択一的にあるいは組み合わせて実施されてきた。

このインパクトコイルまたはこのコンデンサの目的は、回路中の電流の変化の速度を制限することである。

電気回路中のこれらの素子の効果は、電気技師によって良く知られており、また、これらの素子は、文献米国特許１１７９４０７号明細書に示されるように、自動車両の分野を含めて多くの分野でこの目的のために長い間使用されてきた。

この解決策の欠点は、電流の変化の速度が、回路の全抵抗によって決まり、付加的なインダクタンスまたはコンデンサだけによって決まらないという点である。したがって、自動車両製造業者の仕様に対応する正確な範囲をもたらすことが難しい。

また、インパクトコイルに蓄積されている電磁エネルギーは、回路が開かれる瞬間に回復して、電気モータの巻線に蓄えられたエネルギーに加えられ、そのため、過剰な電圧が引き起こされる。

前述した不都合を排除するため、発明者は、特に自動車両における熱機関の自動停止／再始動機能の適用に関して、従来技術において存在するスタータの改良を既に提案してきた。

一般に、これらの改良は、突入電流を制限して、電気モータが駆動された後のバッテリ電圧降下を防止するために、スタータの電力回路中に誘導タイプのフィルタリングデバイスを電気モータと直列に取り付けることから成っていた。

発明者により行われた新たな理論的研究は、これらの改良の分野を特定できるようにしてきた。

したがって、本発明は、自動車両スタータの電力回路における突入電流を制限するための方法に関する。

第１の態様によれば、自動車両スタータの電力回路における突入電流を制限するための方法は、スタータが電磁接触器と、公称インダクタンスを有するモータ巻線を備える電気モータとを備え、回路に直列に挿入される誘導素子によって突入電流の変化の速度を制御することから成るタイプのものである。

本発明によれば、変化の速度の初期値が公称インダクタンスから実質的に独立しており、また、初期値は、変圧器の一次巻線および二次巻線からの１に近い結合係数によって決まり、変圧器の一次巻線が誘導素子を構成する。

また、この初期値は、非常に好適には、変圧器の一次巻線と二次巻線との間の結合係数によって決まり、変圧器の一次巻線が回路の誘導素子を構成する。

利点は、この初期値がこの変圧器の磁気漏れ係数に反比例するということからも得られる。

本発明に係る方法において、突入電流の制限は、好適には、変圧器の二次巻線の二次抵抗に依存する。

この方法は、好適には、誘導素子を直列に備えるタイプの自動車両スタータの電力回路で実施され、また、そのスタータは、電気モータと、電磁接触器とを備える。

本発明によれば、電力回路は、誘導素子が変圧器の一次巻線から成り、変圧器の二次巻線が短絡されるという点において区別される。

この電力回路の第１の実施形態において、一次巻線は、自動車両のバッテリのプラス端子と電磁接触器の電力接点との間に挿入されることが好ましい。

第２の実施形態において、一次巻線は、もう一つの方法として、電磁接触器の電力接点と電気モータとの間に挿入されることが好ましい。

本発明に係る自動車両のスタータの電力回路に組み込まれ得る電流制限器は、それがこの自動車両の搭載電気ネットワークの電圧範囲にしたがって予め決定される磁気漏れ係数を有する変圧器から成るという点において区別される。

また、この変圧器が二次巻線を備え、該二次巻線は、好適には、代わりにあるいは同時に、この電圧範囲にしたがって予め決定される二次抵抗を有する。

また、本発明は自動車両スタータにも関連し、該自動車両スタータは、それが前記特徴を有する電流制限器を備え、この電流制限器がスタータの外側ハウジングに固定されるという点において区別される。

これらの数少ない不可欠な仕様は、誘導タイプのそのフィルタリングデバイスに関する出願人の会社によって行われた理論的研究の結果を考慮に入れることによって得られる更なる利点を当業者に対して明らかにする。

発明の詳細な仕様は、添付図面と関連して、以下の説明で与えられる。なお、これらの図面は、説明の本文を単に例示するという目的を果たすにすぎず、決して本発明の範囲の限定を構成するものではない。

ストップコイルを備える自動車両スタータの電力回路の、従来技術で知られる簡略化されたプロセス図である。 従来技術で知られる自動車両スタータにおいて、遮断される電気モータの電力回路における突入電流の時間的推移を示す。 従来技術で知られる自動車両スタータにおいて、自由回転状態にある電気モータの電力回路における突入電流の時間的推移を示す。 本発明に係る誘導素子を備える自動車両スタータの電力回路の簡略化されたプロセス図である。 付加的な誘導素子を伴わない回路と比べた、本発明に係る誘導素子を備える自動車両スタータにおいて、遮断される電気モータの電力回路における突入電流の時間的推移を示す。 付加的な誘導素子を伴わない回路と比べた、本発明に係る誘導素子を備える自動車両スタータにおいて、自由回転状態にある電気モータの電力回路における突入電流の時間的推移を示す。 本発明の好ましい一実施形態に係る自動車両スタータ、およびその制御器の電力回路の概略図である。 本発明の好ましい別の実施形態に係る自動車両スタータ、およびその制御器の電力回路の概略図である。

従来技術で知られる自動車両スタータの電力回路１を構成する様々な素子が、
− 搭載バッテリに相当する公称電圧Ｕ_０を有する直流電圧源２、
− 電磁接触器に相当するスイッチ３、
− 等価抵抗Ｒを有する回路の全ての抵抗に相当する抵抗素子４、
− フィルタインダクタンスＬ_Ｆを有するインパクトコイル５、
− モータ７の全ての巻線に相当するとともに公称インダクタンスＬ_０を有する誘導コイル６、
− 回転速度Ωに依存する回転の起電力Ｅ（Ω）を有する直流モータ７
によって図１に概略的に表わされる。

回路内で循環する電流の瞬時強度がｉ（ｔ）として知られ、また、直列を成す抵抗素子４、インパクトコイル５、および、モータ巻線６の端子における瞬時電圧がＵ（ｔ）として知られる。

発明者により生み出された回路の第１の正確な電気的解析のために、公称インダクタンスＬ_０とフィルタインダクタンスＬ_Ｆとの和がＬとして知られる。

起電力定数がＫ_Ｅとして知られ、結合定数がＫ_Ｃとして知られ、また、回転している部品の慣性モーメントがＪとして知られ、モータ偶力がＣとして知られ、また、誘導流量がΦとして知られる。

以下、この第１の電気的解析について要約する。

（１）Ｕ＝Ｌ．ｄｉ／ｄｔ＋Ｒ．ｉ、ここで、ｔ＝０ではｉ−０である。
（一般的なオームの法則が回路全体に適用された）

（２）ｉ（ｔ）＝Ｕ_０／Ｒ．（１−ｅｘｐ（−Ｒ．ｔ／Ｌ））
（回転の起電力Ｅ（Ω）を伴わない微分方程式解（１）、ロータが遮断され、Ｕ＝Ｕ_０である）

（３）ｉ（ｔ）＝Ｕ／Ｒ．（１−ｅｘｐ（−Ｒ．ｔ／Ｌ））
（回転の起電力Ｅ（Ω）を伴う解近似（１）、ロータが自由に回転でき、Ｕ＝Ｕ_０−Ｅ（Ω）、Ｅ（Ω）＝Ｋ_Ｅ．Φ．Ω、および、Ｊ．ｄΩ／ｄｔ＝Ｃ（ｉ）＝Ｋ_Ｃ．Ω．ｉ、この場合、Ω＝Ｋ_Ｃ．Φ．ｉ．ｔ／Ｊとなるようにする）

（４）τ＝Ｌ／Ｒ，ｔ＝０においてｄｉ／ｄｔ＝Ｕ_０／Ｌ、および、ｔ→∞のときに、ｉ→Ｕ_０／Ｒ
（回転の起電磁気力Ｅ（Ω）を伴わない（２）および（１）の外延：公称電気的時定数τ、原点での信号ｉ（ｔ）の勾配、および、ｉの漸近的レベル）

（５）τ＝Ｌ／Ｒ，ｔ＝０においてｄｉ／ｄｔ＝Ｕ_０／Ｌ、および、Ｕ_０−Ｅ（Ω）＝Ｒ．ｉにおいてｄｉ／ｄｔ＝０（ｉ＝ｉ_ｍａｘ）
（回転の起電磁気力Ｅ（Ω）を伴う（３）および（１）の外延：公称電気的時定数τ、原点での信号ｉ（ｔ）の勾配、および、ｉの最大レベルを待つ条件）

（６）Ｗ_ｍａｇ＝１／２．Ｌ_Ｆ．ｉ^２＋１／２．ｉ．Φ＝１／２．Ｌ．ｉ^２
（ケース（１）および（２）において磁気形態で蓄えられるエネルギーＷ_ｍａｇは、回路が開かれるときに復元され、これがＬに比例する振幅を伴う過剰な電圧を引き起こす）

ロータが遮断されるケースに対応する微分方程式（１）における解（２）は、Ｌの値がＬ_０（回路１中にインパクトコイル５が無い）から５倍大きい値Ａ１または１０倍大きい値Ａ２になるときの図２ａに表わされる。

Ｌの値がより大きいと、より低い初期勾配ｄｉ／ｄｔ＝Ｕ_０／Ｌを得ることができるようになるが、同じ方程式における蓄えられる磁気エネルギーＷ_ｍａｇ＝１／２．Ｌ_ｉ ^２の増大を引き起こすという不都合がある。

突入電流の瞬時強度ｉ（ｔ）は、公称電気的時定数τよりも長い瞬間においてはＵ_０／Ｒへと移行し、すなわち、電力回路１の全ての抵抗Ｒに依存する限界へ向けて移行し、したがって、その結果として、調整が容易でない。

ロータが自由に回転できるケースに対応する微分方程式（１）の解（３）は、Ｌの値がＬ_０（回路１中にインパクトコイル５が無い）から５倍大きい値Ａ１または１０倍大きい値Ａ２になるときの図２ｂに表わされる。

Ｌの値の増大による初期勾配ｄｉ／ｄｔの制御は、先のケースにおける蓄えられる磁気エネルギーＷ_ｍａｇの増大と同じ不都合を有する。

また、瞬時強度の最大値ｉ_ｍａｘは、この場合には、先の方程式（５）に示されるように、調整され得ない外的条件にも依存する。

実際に、この最大値ｉ_ｍａｘは、モータ７の特性パラメータ（起電力定数Ｋ_Ｅ、結合定数Ｋ_Ｃ、および、誘導流量Φ）の積に依存するモータ７の回転の起電力Ｅ（Ω）によって決まる。

突入電流を制限するための本発明に係る方法において、他方では、図３と関連して後に示されるように、これらの外的条件とは無関係に、突入電流の変化の速度の初期値と、この突入電流の限界とを調整することができる。

図３に概略的に示される、本発明に係る方法を実施できる電力回路１は、
− 回路１の他の構成要素とは無関係に、必要な限り迅速に突入電流の初期形成を行うことができるようにする、
− 必要な限りゆっくりと突入電流のその後の形成を行うことができるようにする、
− 余分な磁気エネルギーを蓄える方に向けて寄与できないようにする、
− したがって、突入電流の限界を調整できるようにする、
誘導素子８を直列に備える。

この誘導素子８は変圧器９の一次巻線８から成り、変圧器の二次巻線１０はそれ自体の抵抗器１１で短絡される。

図３に表わされる他の構成要素は、図１における構成要素と同一であり、あるいは類似し、
− 搭載バッテリに相当する公称電圧Ｕ_０を有する直流電圧源２、
− 電磁接触器に相当するスイッチ３、
− 変圧器９の一次巻線８の一次抵抗を含むとともに全抵抗Ｒ１を有する回路の抵抗の全てに相当する抵抗器１２、
− モータ７の全ての巻線に相当するとともに公称インダクタンスＬ_０を有する誘導コイル６、
− 回転速度Ωに依存する回転の起電力Ｅ（Ω）を有する直流モータ７
である。

変圧器９は良質の変圧器である。すなわち、変圧器９は、１に近い磁気結合係数ｋを有するように選択される。

変圧器の結合係数が比ｋ＝Ｍ／（Ｌ_１．Ｌ_２）^１／２によって定義されることを思い起こすべきである。ここで、Ｌ_１は一次インダクタンスであり、Ｌ_２は二次インダクタンスであり、Ｍは相互インダクタンスである。変圧器の磁気漏れ係数は大きさσ＝１−ｋ^２によって定義される。

発明者により生み出された回路の第２の正確な電気的解析のために、Ｌ_１が公称インダクタンスＬ_０と、変圧器９の一次巻線８のフィルタインダクタンスＬ_Ｆとの和であることが考慮される。

したがって、Ｌ_０は、一次に戻される変圧器９の漏れインダクタンスとして現れ、また、より低い結合係数ｋが考慮に入れられる場合には、計算の簡素化が許容される。

言い換えると、Ｍ_Ｆが１．０（Ｌ_Ｆ．Ｌ_２）^１／２にほぼ等しい場合、Ｍは０．９（Ｌ_１．Ｌ_２）^１／２にほぼ等しい。

電力回路１内で循環する突入電流の第１の強度はｉ_１（ｔ）として知られ、また、直列を成す抵抗器１２、一次巻線８、および、モータ巻線６の端子における瞬時電圧はＵ（ｔ）として知られる。

変圧器９の二次巻線１０内を循環する二次電流の第２の強度はｉ_２（ｔ）として知られる。

起電力定数がＫ_Ｅとして知られ、結合定数がＫ_Ｃとして知られ、回転している部品の慣性モーメントがＪとして知られ、モータ偶力がＣとして知られ、誘導流量がΦとして知られ、一次巻線および二次巻線８，１０を通る合計の磁気流量がそれぞれΦ_１，Φ_２として知られ、変圧器９に蓄えられる付加的な磁気エネルギーがＷ_{ｍａｇ．ａｄｄ}として知られ、また、モータ巻線に蓄えられる磁気エネルギーがＷ_ｍａｇとして知られる。

以下、この第２の電気的解析について、それが一次関数との関連で位置付けられること、すなわち、それが磁気飽和を伴わずに位置付けられることを認識しつつ、要約する。

（１’）Ｕ＝Ｌ_１．ｄｉ_１／ｄｔ＋Ｍ．ｄｉ_２／ｄｔ＋Ｒ_１．ｉ_１、ここで、ｔ＝０においてはｉ_１＝０である。
０＝Ｌ２．ｄｉ_２／ｄｔ＋Ｍ．ｄｉ_１／ｄｔ＋Ｒ_２．ｉ_２、ここで、ｔ＝０においてはｉ_２＝０である。
（一般的なオームの法則が２つの結合された電気回路に適用された）

（２’）ｉ_１（ｔ）＝Ｕ_０／Ｒ_１．（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ_{ｒａｐｉｄ}）．Ｂ_{ｒａｐｉｄ}−ｅｘｐ（−ｔ／τ_ｓｌｏｗ）．Ｂ_ｓｌｏｗ）、ここで、（Ｂ_{ｒａｐｉｄ}＋Ｂ_ｓｌｏｗ）＝１である。

ｉ_２（ｔ）＝Ｕ_０／Ｒ_２．（０−ｅｘｐ（−ｔ／τ_{ｒａｐｉｄ}）．Ｃ_{ｒａｐｉｄ}−ｅｘｐ（−ｔ／τ_ｓｌｏｗ）．Ｃ_ｓｌｏｗ）、この場合、Ｃ_{ｒａｐｉｄ}およびＣ_ｓｌｏｗはここで説明されない。

Ｂ_{ｒａｐｉｄ}＝１／２．（Ａ^１／２＋Ｒ_１．Ｌ_２−Ｒ_２．Ｌ_１）．Ａ^−１／２
Ｂ_ｓｌｏｗ＝１／２．（Ａ^１／２−Ｒ_１．Ｌ_２＋Ｒ_２．Ｌ_１）．Ａ^−１／２
τ_{ｒａｐｉｄ}＝２．（Ｌ_１．Ｌ_２−Ｍ^２）／（Ｒ_１．Ｌ_２＋Ｒ_２．Ｌ_１＋Ａ^１／２）
τ_ｓｌｏｗ＝２．（Ｌ_１．Ｌ_２−Ｍ^２）／（Ｒ_１．Ｌ_２＋Ｒ_２．Ｌ_１−Ａ^１／２）
ここで、Ａ＝（Ｒ_１．Ｒ_２）^２．（Ｌ_１／Ｒ_１−Ｌ_２／Ｒ_２）^２＋４．Ｒ_１．Ｒ_２．Ｍ^２
（回転の起電力を伴わない微分方程式（１’）の解、ロータが遮断され、Ｕ＝Ｕ_０である）

（３’）（２’）と同じであるが、Ｕ＝Ｕ_０ではなくＵ_０−Ｅである。
（回転の起電力を伴う解近似（１’）、ロータが自由に回転でき、
Ｕ＝Ｕ_０−Ｅ（Ω）、Ｅ（Ω）＝Ｋ_Ｅ．Φ．Ω、および、Ｊ．ｄΩ／ｄｔ＝Ｃ（ｉ）＝Ｋ_Ｃ．Φ．ｉ、ここで、Ω＝Ｋｃ．Φ．ｉ．ｔ／Ｊである）

（４’）τ_{ｒａｐｉｄ}、τ_ｓｌｏｗ、および、ｔ＝０においてｄｉ_１／ｄｔ＝Ｕ_０．Ｌ_２／（Ｌ_１．Ｌ_２−Ｍ^２）、および、ｔ→∞のときにはｉ_１→Ｕ_０／Ｒ_１
（回転の起電力を伴わない（２’）および（１’）の外延：電気的時定数、原点での第１の強度ｉ_１（ｔ）の勾配、および、ｉの漸近的レベル）

（５’）τ_{ｒａｐｉｄ}、τ_ｓｌｏｗ、および、ｔ＝０においてｄｉ_１／ｄｔ、すなわち、ケース（４’）の場合と同じ、
および、Ｕ_０−Ｅ（Ω）＝Ｒ_１．ｉ_１に関して、ｄｉ／ｄｔ＝０（ｉ_１＝ｉ_ｍａｘ）
（回転の起電磁気力を伴う（３’）および（１’）の外延：電気的時定数、原点での信号ｉ_１（ｔ）の勾配、および、ｉ_１の最大レベルｉ_ｍａｘを待つ条件）

（６’）Ｗ_{ｍａｇ．ａｄｄ}＝１／２．（ｉ_１．Φ_１＝ｉ_２．Φ_２）
一次巻線および二次巻線（これらの巻線が同じ方向で巻き付けられることを考慮に入れる）は、これらの巻線を通る反対方向の電流を有する。これは、ｉ１およびｉ２がそれぞれ誘導的であって誘導されるからであり、その結果、付加的な磁気エネルギーはほぼゼロである。

磁気結合係数ｋが１に十分に近い場合には、Ｗ_{ｍａｇ．ａｄｄ}〜１／２．（ｉ_１．Φ_１−ｉ_１．Φ_１）〜０である（ここでは、Φ_１，Φ_２が、磁気誘導Ｂと前記誘導が通過する磁気コアの鉄断面との積により与えられる一般的な磁気流量にほぼ等しいケースである）。

したがって、全磁気エネルギーＷ_{ｍａｇ．ｔｏｔａｌ}＝Ｗ_{ｍａｇ．ａｄｄ}＋Ｗ_ｍａｇは、電力回路内に付加的な誘導素子８が何ら存在しない場合には、モータ巻線６に蓄えられる磁気エネルギーにほぼ等しい。すなわち、Ｗ_{ｍａｇ．ｔｏｔａｌ}〜１／２．ｉ_１．Φ）〜１／２．Ｌ_０ｉ_１ ^２である（電力回路が開かれるときの搭載ネットワーク上における危険レベルの過剰電圧に関して悪化しない）。

ロータが遮断されるケースに対応する微分方程式系（１）の解（２’）は、Ｌ_１の値がＬ_０よりも５倍大きい値Ａ１または１０倍大きい別の値Ａ２を有するときの図４ａに表わされる。

最初の瞬間ｔ＝０における勾配ｄｉ_１／ｄｔがＬ_１にしたがってほとんど変化しないのが分かる。すなわち、電力回路１中の突入電流の変化の速度の初期値は、モータ巻線６の公称インダクタンスＬ_０から実質的に独立している。

この初期値は、突入電流の迅速な形成を可能にするために、ｉ_１（ｔ）の初期勾配の式ｄｉ_１／ｄｔ＝Ｕ_０．Ｌ_２／（Ｌ_１．Ｌ_２−Ｍ^２）によって示されるように、良質の変圧器を使用することによって、非常に大きくされ得る。結合係数ｋが１へと近づく傾向があるときには、相互インダクタンスＭが（Ｌ_１．Ｌ_２）^１／２へと近づく傾向があり、また、ｄｉ_１／ｄｔが無限大へと近づく傾向がある。近づく
同じ式は、この初期値が項１／（１−ｋ^２）に比例することを示す。すなわち、初期値は、変圧器９の磁気漏れ係数σに反比例する。

ロータが回転しているケースの研究は、同一の結果をもたらす（図４ｂ）。

両方のケースにおいて、変圧器９の結合係数が１に十分に近い場合、第１の一時的速度は、従来技術で知られる誘導素子５を備える電力回路１の公称電気的時定数τよりもかなり小さくされ得ることが好ましい第１の電気的時定数τ_{ｒａｐｉｄ}（先に与えられる式）によって支配される。

この第１の一時的速度の後、第２の一時的速度は、先の速度とは異なり、好適には公称電気的時定数τよりもかなり大きくされる第２の電気的時定数τ_ｓｌｏｗ（先に与えられる式）によって支配される。

この第２の一時的速度において、第１の強度ｉ_１（ｔ）は、第１の一時的速度の漸近的レベルとはほとんど異ならない。すなわち、第１の強度の電流限界は、非常に好適には、勾配ｄｉ／ｄｔがモータ７の回転の開始の影響下でマイナスになる前に、変圧器９の二次巻線１０の二次抵抗Ｒ_２によって調整される。

全抵抗Ｒ_１の役割は、インパクトコイル５を備える電力回路１の値Ｕ_０／Ｒと同一であるが回転の起電力Ｅ（Ω）に起因して決して到達できないあるいは近づくことさえできない最終短絡レベルＵ_０／Ｒ_１を規定することに制限される。

したがって、突入電流を制限するための本発明に係る方法において、突入電流の変化の速度の初期値（ｔ＝０におけるｄｉ_１／ｄｔ）は、電力回路１内にインパクトコイル５を加えることから成る従来技術で知られる方法におけるよりも高い。

また、突入電流の制限は、使用される変圧器９の特性外の条件とは無関係に、すなわち、特に、モータ７の回転の電磁力Ｅ（Ω）とは無関係に得られる。

本発明に係る方法により、突入電流のこの制限は、回路が開かれるときに搭載電気ネットワーク上でかなりの過剰な電圧の出現をもたらす、より高いレベルの磁気エネルギーの蓄積という形をとらない。

図５ａおよび図５ｂは、図３に提示された理論図の２つの実際の適用を示す。

これらの２つの適用において、電力回路１は、搭載バッテリＢ＋から電気モータ７へ電力を供給するようになっている電磁接触器１２を備える。

第１の実施形態において、その二次巻線１０が短絡される変圧器９の一次巻線８は、電磁接触器１２とモータ７との間に直列に取り付けられる（図５ａ）。

第２の実施形態において、変圧器９の一次巻線８は、搭載バッテリＢ＋と電磁接触器１２との間に直列に取り付けられる（図５ｂ）。

この場合、電磁接触器１２は、単純な電力接点１３を有する従来のスタータ接触器であるとともに、プルインコイルとホルドインコイルとによって形成されるソレノイドを備える。

車両のスタータ接点１４の閉塞は、プルインコイルおよびホルドインコイルの励起を指示するとともに、当業者に良く知られ、ここで詳しく説明されないシーケンスにしたがったモータ７の起動を指示する。

突入電流の前述した激しい初期スパイクは、電力接点１３が閉じられるとき、モータ７に十分な電力が供給されるときに起こる。

この初期スパイクは、磁気的に結合される巻線を有する外装型の変圧器の形態を成して形成されるのが好ましい変圧器９によって制御される。

異なる実施形態は、モータ７の起動の瞬間に搭載電気ネットワークＢ＋上で維持されるべき電圧範囲にしたがって、一次および二次インダクタンスＬ_Ｆ，Ｌ_２、相互インダクタンス係数Ｍ、および、二次抵抗Ｒ_２を最適化できるようにする。

一般に、変圧器９の一次インダクタンスＬ_Ｆは、３００〜１０００アンペア程度の大きさを有する突入電流の場合、約０．１〜１０ｍＨである。

変圧器９によって構成される電流制限器は、好適には一次巻線８および二次巻線１０を含むスチールなどの磁性材料から成る円筒ケーシングの形態で形成される構成要素である。

このケーシングは、コンパクトな自動車両スタータアセンブリ１５を構成するために、電磁接触器１２の近傍で、モータ７の外側ハウジングに固定されることが好ましい。

言うまでもなく、本発明は前述した好ましい実施形態のみに限定されない。

Claims (8)

1. 自動車両スタータの電力回路（１）における突入電流を制限するための方法であって、前記スタータ（１５）が、電磁接触器（１２）と、公称インダクタンス（Ｌ_０）を有するモータ巻線（６）を備える電気モータ（７）とを備え、前記回路（１）に直列に挿入される誘導素子（５，８）によって前記突入電流の変化の速度を制御することから成るタイプの方法において、
   前記変化の速度の初期値が前記公称インダクタンス（Ｌ_０）から独立しており、前記初期値は、変圧器（９）の一次巻線（８）と二次巻線（１０）との間の結合係数によって決まり、前記変圧器の前記一次巻線（８）が前記誘導素子を構成し、
   前記初期値が前記変圧器の磁気漏れ係数に反比例することを特徴とする方法。
2. 前記突入電流の制限は、前記二次巻線（１０）の二次抵抗（Ｒ_２）に依存することを特徴とする、請求項１に記載の自動車両スタータの電力回路（１）における突入電流を制限するための方法。
3. 自動車両スタータの電力回路（１）であって、前記スタータ（１５）が電気モータ（７）と電磁接触器（１２）とを備え、請求項１から２のいずれか一項に記載の方法を実施できるとともに、誘導素子（５，８）を直列に備えるタイプの電力回路（１）において、前記誘導素子（５，８）が変圧器（９）の一次巻線（８）から成り、前記変圧器の二次巻線（１０）が短絡されることを特徴とする自動車両スタータの電力回路（１）。
4. 前記一次巻線（８）は、前記自動車両のバッテリのプラス端子（Ｂ＋）と前記電磁接触器（１２）の電力接点（１３）との間に挿入されることを特徴とする、請求項３に記載の自動車両スタータの電力回路（１）。
5. 前記一次巻線（８）は、前記電磁接触器（１２）の電力接点（１３）と前記電気モータ（７）との間に挿入されることを特徴とする請求項３に記載の自動車両スタータの電力回路（１）。
6. 前記自動車両の搭載電気ネットワーク上の電圧範囲にしたがって予め決定される磁気漏れ係数を有する変圧器（９）から成ることを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載の自動車両のスタータの電力回路（１）に組み込まれ得る電流制限器（９）。
7. 二次巻線（１０）を備える変圧器（９）から成り、前記二次巻線（１０）は、前記自動車両の搭載電気ネットワーク上の電圧範囲にしたがって予め決定される二次抵抗（Ｒ_２）を有することを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載の自動車両スタータの電力回路（１）に組み込まれ得る電流制限器（９）。
8. 自動車両スタータ（１５）であって、請求項６または請求項７に記載の電流制限器（９）を備え、前記電流制限器（９）が前記スタータ（１５）の外側ハウジングに固定されることを特徴とする自動車両スタータ（１５）。

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