JPH1182262A - 移動体のエンジン起動検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 あらゆる移動体の車種で共通かつ確実に使用
できるエンジン起動検出装置を提供する。 【解決手段】 移動体のバッテリのリップル電圧に含ま
れる一定周波数成分を検出して出力するローパスフィル
タ２、増幅器３と波形整形器４等から成る周波数成分検
出手段と、その周波数成分検出手段の出力信号が一定周
波数範囲である場合に、その移動体のエンジンが起動し
たと判定する整流器５とコンパレータ等から成る判定手
段とを備え、前記周波数成分検出手段は、移動体のエン
ジン出力により駆動されるオルタネータの出力電圧を一
定にするためのレギュレータ出力を検出するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体のエンジン
の起動を検出するエンジン起動検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体のエンジンの始動装置としては、
例えば戸外に駐車した移動体のエンジンを室内から始動
させることができる無線による遠隔エンジン始動装置
や、セットされた時間にタイマで移動体のエンジンを始
動させることができるタイマ式エンジン始動装置が知ら
れている。

【０００３】この始動装置は、例えば遠隔始動装置で
は、移動体の運転者の手元にある無線信号の送信の可能
な携帯器と、送信されてきた無線信号を受信してイグニ
ッションスイッチをオンさせ、スタータを所定時間だけ
駆動し、エンジンが起動したと判定したらスタータの更
なる駆動を中止して起動動作を停止する動作の可能な車
載器で構成される。一方、タイマ式始動装置では、上記
の携帯器が無く、車載器に設置されたタイマによりイグ
ニッションスイッチのオンと、スタータの所定時間の駆
動を行うようになる。

【０００４】上記の移動体の始動装置では、エンジンの
起動判定は重要である。すなわち、仮にエンジンが起動
していないのにもかかわらず始動したと誤判定をする
と、エンジンが起動できず、エンジン始動装置として役
に立たないことになる。逆に、エンジンが既に起動して
いるのにもかかわらず起動していないと誤判定すると、
スタータを駆動し続けたり、スタータを再駆動させたり
することになる。すると、移動体のバッテリを過放電さ
せてしまったり、移動体の変速機等やスタータ自身にダ
メージを与える場合が発生する。

【０００５】そこで、係る移動体のエンジンの起動を判
定する装置として、従来たとえば特開平８−２１３４３
号公報に開示された装置のように、移動体のエンジンを
動力として交流発電を行うオルタネータからの出力の交
流信号成分のリップル電圧（電圧値）に基づいて判定す
るものがあった。また、特公平６−８７０２５号公報に
開示された装置のように、バッテリの直流電源電圧にお
いてスタータの駆動により一旦電圧低下していたものが
エンジンが起動したことからオルタネータが駆動されて
直流電圧が上昇する電圧値を検出することにより判定す
るものなどがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の装置では、以下に示す問題を有している。すな
わち、前者のオルタネータの出力のリップル電圧を検出
する場合には、オルタネータの出力電圧を安定化させる
ためのレギュレータの性能やバッテリの容量、或いは、
付帯する装置や電装品によっては、リップル電圧が非常
に小さくなり、リップル電圧の発生の有無の判断が難し
いことが多い。更に、ラジオ等の電装品のスイッチがオ
ンされている場合にはノイズが増加するためにリップル
信号とノイズとを弁別し正確にリップル電圧を抽出し、
起動を判定することは難しかった。

【０００７】また、オルタネータの出力電圧を取り出す
配線を設置することは、通常の車内のシガーライタ等で
得られるバッテリ電圧とは異なり、オルタネータにはレ
ギュレータが近くに設置されているか、オルタネータと
レギュレータが一体化している等であるため、レギュレ
ータに入る前のオルタネータ出力を得るには特別な配線
が必要になり、容易ではなかった。

【０００８】一方、後者のバッテリの直流電圧電源でエ
ンジンの起動を検出する場合には、１２Ｖ程度のバッテ
リ電圧は、イグニッションスイッッチのオンとスタータ
のオンで電圧が一旦１１Ｖ程度やそれ以下に低下し、エ
ンジンの起動でオルタネータが発電を開始すると１４Ｖ
近くに電圧が上昇することから、その１４Ｖ近くに上昇
した電圧を検出することでエンジンの起動を検出してい
る。

【０００９】ところが、ガソリン車の場合は比較的早く
このバッテリ電圧は上昇するが、ディーゼル車の場合に
は、図１の期間Ａに示すようにバッテリ電圧の上昇は緩
慢であり、車種やバッテリの容量、或いは、付帯する装
置や電装品によって異なるものの１４Ｖ近くまで上昇す
るのに数秒以上の時間を要するものが多い。

【００１０】さらに、図１の期間Ａは、数秒以上が必要
である場合が多く、また、スタータによる１回の起動時
間は、効率とバッテリ保護の観点から最大で２秒前後で
ある。従って、バッテリ電圧の上昇でエンジンの起動検
出を行っている場合には、実際はエンジンが起動してい
てもバッテリ電圧からは検出できずにスタータを再起動
させてしまい、車両の駆動系にダメージを与えることが
ある。

【００１１】従って、車種やガソリンとディーゼルのエ
ンジンの違い、或いは、付帯する装置や電装品の違いに
よっては、従来のエンジンの起動検出装置では起動検出
が難しいことがあった。

【００１２】しかしながら、環境問題やエネルギー効率
の問題から世界的にディーゼル車の需要は増加傾向であ
り、移動体の電装品や付帯装置も増加傾向かつ高級化傾
向にあり、バッテリ容量は増加傾向にあり、また、遠隔
式エンジン始動装置の需要も増加傾向にあるが、ディー
ゼル車とガソリン車を含んであらゆる移動体の車種に対
応可能なエンジン始動装置のエンジン起動検出装置はな
かった。

【００１３】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、あらゆる移動体の車種で共通かつ確実に動作し、し
かも、実装も容易なエンジン起動検出装置を提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る移動体の遠隔式エンジン始動装置で
は、前記移動体のバッテリのリップル電圧に含まれる一
定周波数成分を検出して出力する周波数成分検出手段
と、その周波数成分検出手段の出力信号が一定周波数範
囲である場合に、その移動体のエンジンが起動したと判
定する判定手段とを備え、前記周波数成分検出手段は、
前記移動体のエンジン出力により駆動されるオルタネー
タの出力電圧を一定にするためのレギュレータ出力を検
出するように構成した（請求項１）。

【００１５】レギュレータ出力に含まれる特定の周波数
の成分を検出することで、車種やバッテリ容量、或い
は、電装品等の違いによる電圧変動の違いやノイズのい
かんに関わらず、一定の条件でのエンジンの起動検出が
可能となる。すなわち、最近の自動車などにおいては、
オルタネータの出力を安定化するために、レギュレータ
が組となって実装されている。そして、そのレギュレー
タを介してバッテリーや負荷に電力供給をするようにな
っている。

【００１６】そのレギュレータの出力は、エンジンが起
動した状態では、エンジンの種類や、電装品・負荷の稼
働状態に関わらず、一定の低周波（２０〜３０Ｈｚ程
度）の交流成分が存在する。そして、係るレギュレータ
の出力は、バッテリのリップル電圧に重畳される。そこ
で、レギュレータの出力を取得し、周波数成分検出手段
により、そのレギュレータから所定の周波数（低周波
数）を抽出する。そして、係る所定の周波数成分の信号
が抽出できたならば、判定手段によりエンジンが起動し
たと判定できる。よって、ディーゼル／ガソリンという
ようなエンジンの種類や、稼働中の電装品の有無等に関
係なく、精度よくエンジンの起動を検出できる。また、
オルタネータの出力を直結するのではなく、レギュレー
タの出力は、そのレギュレータの出力端子に接続した
り、バッテリー端子に接続すればよいので、結線・装置
の実装も容易に行える。

【００１７】そして、上記の動作原理を実現するため
に、具体的な構成としては、以下の各種のように構成す
るとよい。すなわち、前記周波数成分検出手段は、前記
一定周波数範囲以外の周波数範囲の内で、少なくとも前
記一定周波数範囲より高い周波数成分を除去するフィル
タと、前記一定周波数成分を後段で処理可能なレベルま
で増幅する増幅器とを備えて構成することができる（請
求項２）。

【００１８】つまり、所定周波数は、実際には、オルタ
ネータの出力やノイズに比べて十分に低い周波数であ
る。そこで、ローパスフィルタを設けることにより、係
る高周波成分を除去でき、目的とするレギュレータ出力
の信号を抽出できる。しかも、係る抽出した信号のレベ
ルは小さいため、増幅することにより、直接判定した
り、判定するために必要な処理をすることが可能なレベ
ルとなる。

【００１９】また、前記判定手段は、前記周波数成分検
出手段の出力信号を波形整形する波形整形部と、その波
形整形部で整形された出力信号を監視し、その出力信号
の立ち上がり或いは立ち下がりの発生タイミングが一定
の範囲内に有る場合に起動したと判定するようにしても
よい（請求項３）。

【００２０】波形整形することにより、デジタルデータ
に変換できる。よって、判定手段としては、コンピュー
タなどを用いてデジタル処理することにより、容易に判
定でき、また、その判定結果に基づいて所定の制御信号
を出力することも容易にできる。

【００２１】さらにまた、前記判定手段は、前記周波数
成分検出手段の出力信号を波形整形する波形整形部と、
その波形整形部で整形された出力信号を整流する信号整
流部と、その整流された信号の電圧を基準電圧と比較す
る電圧比較部（実施の形態では、「コンパレータ６」に
対応）とを備えるように構成してもよい（請求項４）。
実施の形態でも説明したように、起動の有無に対応して
電圧比較部の出力がＬ／Ｈに切り替わるので、判定が容
易となる。

【００２２】さらには、前記フィルタは、少なくとも５
０Ｈｚ以上の周波数成分を除去することが可能なローパ
スフィルタを用いることができる（請求項５）。すなわ
ち、起動時に発生する不要なノイズなどの周波数は、オ
ルタネータノイズでは１ｋＨｚ程度でありその他の電装
品ノイズにおいてはそれ以上である。また車種によって
は、起動していないとき（スタータは回転している）時
に発生する信号の周波数が７０Ｈｚ程度のものもある。
これに対し、起動時に発生するレギュレータの出力は、
３０Ｈｚ前後である。従って、少なくとも５０Ｈｚ以上
の周波数成分を除去することにより、所望の周波数成分
を抽出できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図２は、本発明に係るエンジン起
動検出装置の好適な一実施の形態を示すブロック図であ
る。同図に示すように、オルタネータの出力が与えられ
るレギュレータ（「ボルテージレギュレータ」，「ＩＣ
レギュレータ」等とも称されている）１の出力をローパ
スフィルタ２，増幅器３，波形整形器４，整流器５，コ
ンパレータ６の順に接続している。さらに波形整形器４
とコンパレータ６から出力信号が出力されるようになっ
ており、この出力信号に基づいて起動の有無を判別する
ようになっている。なお、一方の出力信号のみが出力す
るようになっていてもよい。

【００２４】すなわち、よく知られているように、オル
タネータは移動体のエンジンとベルト等で接続されて電
機子を回転させて３相同期発電し、その３相出力を全波
整流してバッテリやガソリンエンジンの点火等や移動体
の電気負荷が消費する電力を供給する。従って、オルタ
ネータの出力電圧の周波数は、エンジンの回転数に依存
するため、バッテリ電圧にはエンジンの回転数に依存し
た交流成分が重畳される。さらに、電装品（ラジオ，フ
ァンなど）が動作中は、バッテリー電圧には、係る電装
品に伴う各種の周波数の交流成分が重畳される。

【００２５】通常はそのオルタネータの出力をそのまま
使用するのではなく、図３に示すように、オルタネータ
８に、レギュレータ１の各端子を接続し、レギュレータ
１のＢ端子をバッテリ９や負荷１０に接続するようにし
ている。そして、このようにレギュレータ１は、交流発
電器であるオルタネータ８に接続されオルタネータ出力
電圧を安定化させるために実装される。また、このレギ
ュレータ１は、移動体のオルタネータの出力側にオルタ
ネータと一組に、或いは一体型で標準的に装着されてい
るものである。

【００２６】上記のようにオルタネータ８は、３相同期
発電するが、係る各相電圧とレギュレータ１の端子電圧
（Ｂ，Ｐ）の電圧との関係は、図４のようになる。図中
ローマ数字がオルタネータ８の各相の電圧である。

【００２７】発明者の実験結果によれば、オルタネータ
８のリップル電圧は１〜１．５ｋＨｚ程度の周波数を有
することに対して、レギュレータ１の出力はオルタネー
タ８のリップル電圧（高周波数）とは別に３０Ｈｚ前後
の低周期の周波数を有することが判明している。そし
て、オルタネータ８の出力は、ディーゼルエンジンとガ
ソリンエンジンの違いや、電装品のオン・オフにより変
動することが確認された。一例を示すと、ディーゼルエ
ンジンでは１ｋＨｚ程度であったのに対し、ガソリンエ
ンジンでは１．５ｋＨｚ程度となる。これに対し、レギ
ュレータ１の低周期の周波数（３０Ｈｚ前後）は、車種
やディーゼルエンジンとガソリンエンジンの違い、電装
品やバッテリの違い、電装品のオン・オフ等に関わら
ず、ほぼ一定の値をとった。また、このレギュレータ１
の出力の周波数は、エンジンの回転数に依存するもの
の、アイドリング状態での検出のためほぼ一定してい
る。

【００２８】そこで、本発明は、この３０Ｈｚ前後の周
波数を検出してエンジンの始動を検出するものである。
なお、上記レギュレータ１の出力電圧の実測値の一例を
示すと、図５のようになり、定常的なノイズ（高周波）
や、単発的なノイズが重畳されている。そこで、係るノ
イズを除去しつつ、所望の信号を抽出するべく、図２に
示すような構成をとった。

【００２９】すなわち、ローパスフィルタ２は、検出対
象の低周波数以外を除去するようにしている。そこで、
様々な電装品やその他の原因により発せらるノイズやリ
ップルを除去して目的の低周波のみを抽出するため４０
Ｈｚ以上の周波数を除去するローパスフィルタを使用し
た。そして、実際のローパスフィルタ２の構成として
は、例えば抵抗とコンデンサとオペアンプからなるアク
ティブフィルタと、抵抗とコンデンサをさらに組み合わ
せて３次ローパスフィルタ２を形成することができる。
さらに、このローパスフィルタ２への入力は直流成分を
コンデンサでカットすることにより、交流成分のみを入
力するようにしている。

【００３０】増幅器３は、オペアンプ等で構成される増
幅回路であり、入力波形の増幅を行う。この増幅は、目
的とする３０Ｈｚ程度の低周波の電圧レベルを後段で処
理可能なレベルの信号に増幅するためである。そして、
係る増幅された信号を監視し、所定の周波数であること
が検出されたならば、起動したと判定できる。

【００３１】ところで、上記増幅器３から出力される信
号は、アナログ信号であるので、係る信号に基づいて直
接所望周波数の信号か否かを判断するのは煩雑である。
そこで、本形態では、増幅器３の出力を、次段の波形整
形器４に与え、０〜５Ｖの矩形波を生成し、デジタルデ
ータに変換するようにした。この波形整形器４は、与え
られた信号が、一定の電圧（しきい値）以上の時にＨｉ
ｇｈとなり、しきい値以下の時にＬｏｗとなるような回
路で構成され、例えばトランジスタを複数段接続するこ
とにより形成できる。そして、低周波信号の検出が正確
であれば、この矩形波を直接にマイコン等の演算制御手
段に入力して、矩形波の立ち上がりや立ち下がりからエ
ンジンの起動を検出することができる（出力１）。

【００３２】しかしながら、低周波信号の検出は、交流
成分の電圧レベルによっては正確に検出できないおそれ
もあるので、本実施の形態では上記矩形波をコンデンサ
を経由してダイオードの整流器５で整流し、さらにトラ
ンジスタで構成されるコンパレータ６で、エンジンが起
動している場合はＬｏｗ（出力：０Ｖ）を、エンジンが
停止している場合はＨｉｇｈ（出力：５Ｖ）の起動判定
電圧を出力するようにした（出力２）。

【００３３】この起動判定電圧の出力結果（出力２）に
より、再度スタータを２秒程度駆動させる（Ｈ＝５Ｖの
時）か否（Ｌ＝０Ｖの時）かの処理を決定する。このよ
うにしてエンジンが起動したかどうかの判定を行うこと
で、ディーゼルエンジンの移動体のようなバッテリ電圧
の上昇が遅い場合でも、バッテリライン電圧から容易に
エンジンの起動を検出して、不必要にスタータを何回も
回し続けることでバッテリ電流の浪費を避け、起動して
いる状態でのスタータ駆動等でギア等の駆動系の損傷を
防ぐことができる。

【００３４】そして、エンジンの起動を検出したら、携
帯器にエンジンが起動したことを連絡してエンジンの始
動処理は終了する（タイマ式の場合には、自動的に終了
する）。

【００３５】上記のように整流器５とコンパレータ６に
より、簡単に判定できるのは、以下に示す原理に基づい
ている。図６に示すように、レギュレータ１の出力は同
図（Ａ）に示すように、レギュレータ周波数成分にノイ
ズ成分が重畳した状態となっている。したがってローパ
スフィルタ２を通過させることにより、同図（Ｂ）のよ
うに目的とするレギュレータ周波数成分のみが抽出さ
れ、それを増幅器３で増幅することにより、同図（Ｃ）
に示すように振幅を増大する。

【００３６】そして、波形整形器４にてしきい値処理を
し、増幅器３の出力信号を矩形波に変換する（同図
（Ｄ））。この矩形波は、レギュレータの周波数成分が
正弦波とすると、毎回（１周期ごと）に同一のパルスが
規則正しく出力されるため、上記したように「出力１」
に基づいてレギュレータ周波数成分の周波数を検知し、
それに基づいて起動の有無の判定を行うことができる。

【００３７】ところで、実際には波形が乱れることがあ
り、その場合には矩形波の出方が異なることがある。し
たがって、波形整形器４の出力を整流器５を通過させる
ことにより同図（Ｅ）に示すように平均値を求める。こ
のように平均値化することにより、多少の矩形波の出方
のばらつきの影響をなくすることができ、それにより、
その平均値化した整流値をコンパレータ６にてある基準
値と比較し、基準値以上となったらなば検出信号（出力
２）を出力するようにした。そして、係る構成にするこ
とにより、出力２の状態（Ｌ／Ｈ）により簡単に起動の
有無を判断でき、しかも、波形が乱れても正しく判断で
きるようになる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、起動し
た際のレギュレータの出力が、各種の条件に関係なく３
０Ｈｚ前後の低周波数の交流信号になることに着目し、
それを検出するようにしたため、あらゆる移動体の車種
でディーゼルエンジンとガソリンエンジンに対して共通
かつ確実にエンジンの起動検出をすることができる。さ
らに、オルタネータに直結する必要がないので、信号取
り出しのための配線も容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディーゼル車のバッテリ電圧のエンジン起動時
における電圧変化を表わす図である。

【図２】本発明に係る移動体のエンジン起動検出装置の
好適な一実施の形態を示すブロック図である。

【図３】レギュレータ付きオルタネータの使用例を示す
図である。

【図４】オルタネータの各相電圧とレギュレータ出力の
関係を示す図である。

【図５】レギュレータ出力の一例を示す図である。

【図６】各部の波形の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ レギュレータ ２ ローパスフィルタ ３ 増幅器 ４ 波形整形器 ５ 整流器 ６ コンパレータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体の遠隔式エンジン始動装置におけ
   るエンジンの起動検出装置であって、 前記移動体のバッテリのリップル電圧に含まれる一定周
   波数成分を検出して出力する周波数成分検出手段と、 その周波数成分検出手段の出力信号が一定周波数範囲で
   ある場合に、その移動体のエンジンが起動したと判定す
   る判定手段とを備え、 前記周波数成分検出手段は、前記移動体のエンジン出力
   により駆動されるオルタネータの出力電圧を一定にする
   ためのレギュレータ出力を検出するものであることを特
   徴とする移動体のエンジン起動検出装置。
2. 【請求項２】 前記周波数成分検出手段は、前記一定周
   波数範囲以外の周波数範囲の内で、少なくとも前記一定
   周波数範囲より高い周波数成分を除去するフィルタと、 前記一定周波数成分を後段で処理可能なレベルまで増幅
   する増幅器とを備えることを特徴とする請求項１に記載
   した移動体のエンジン起動検出装置。
3. 【請求項３】 前記判定手段は、前記周波数成分検出手
   段の出力信号を波形整形する波形整形部と、その波形整
   形部で整形された出力信号を監視し、その出力信号の立
   ち上がり或いは立ち下がりの発生タイミングが一定の範
   囲内にある場合に起動したと判定するものであることを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載した移動体の
   エンジン起動検出装置。
4. 【請求項４】 前記判定手段は、前記周波数成分検出手
   段の出力信号を波形整形する波形整形部と、その波形整
   形部で整形された出力信号を整流する信号整流部と、そ
   の整流された信号の電圧を基準電圧と比較する電圧比較
   部とを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   １項に記載した移動体のエンジン起動検出装置。
5. 【請求項５】 前記フィルタは、少なくとも５０Ｈｚ以
   上の周波数成分を除去することが可能なローパスフィル
   タであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項
   に記載した移動体のエンジン起動検出装置。