JPWO2015104910A1

JPWO2015104910A1 - エンジン始動装置

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Publication number: JPWO2015104910A1
Application number: JP2015556723A
Authority: JP
Inventors: 修一國分; 伸次郎渡; 中里　成紀; 成紀中里
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2034-11-26
Also published as: CN105899799A; EP3093483A4; WO2015104910A1; EP3093483B1; CN105899799B; EP3093483A1; JP6190896B2

Abstract

スタータモータに過大な負荷電流が流れるのを防ぎつつ、エンジン始動性を損なうことなくエンジンを再始動できるエンジン始動装置を提供する。エンジンに連結したリングギア２０に噛み合わせるピニオン１３と、バッテリ５０から供給される電流により、ピニオンをリングギアの方向へ移動させるソレノイドスイッチ１１と、電流により、ピニオンを回転するスタータモータ１４と、エンジン始動の指令を行う制御装置７０からの信号に基づいて、スタータモータおよびソレノイドスイッチに必要な電流を供給するスタータ制御部１１０と、を有し、スタータ制御部は、信号によりスタータモータを回転した時、スタータモータの端子電圧からスタータモータの負荷状態を判定するスタータモータ負荷判定部を備えるようにエンジン始動装置を構成する。

Description

本発明は、車両のエンジンを始動するためのエンジン始動装置に関する。

近年、省燃費化および環境保全のため、車両が信号待ちなどで一時停車したとき、エンジンへの燃料の供給を遮断し、エンジン回転を一時停止するアイドリングストップ機能が一部の車両で採用されている。

また、車両が停車する前、あるいは、クルージング走行中にアクセルペダルを開放した減速状態での惰性走行中において、積極的にアイドリングストップを行うことで、エンジンへの燃料供給を遮断する領域を拡げ、更に省燃費効果を高めることができる。

アイドリングストップが許可されると、エンジンは、燃料供給遮断によりエンジンが惰性回転を開始し、その後ゼロ回転付近で正回転逆回転を繰り返す揺り戻し状態を経過して完全停止に至る。この揺り戻し期間に再発進の要求があった場合、車両発進性能を確保するために、エンジンを速やかに再始動させる必要がある。しかし、エンジンが何らかの原因で逆回転中あるいは逆回転しそうな状態で、エンジン再始動要求によりスタータモータを回転させてしまうと、スタータモータは逆回転しているエンジンを正回転しようとするので、スタータモータに過大な負荷が生じてしまい、スタータモータの駆動力をエンジンに伝える駆動力伝達機構を故障させる恐れがある。

そこで、スタータモータへの通電時にスタータモータに過度な負荷が生ずることのないように、エンジンが逆回転しているか否かを検出する逆回転検出手段を設け、エンジンが逆回転している旨が検出された場合にスタータモータの回転を禁止する技術が提案されている。（特許文献１参照）
特許文献１によれば、エンジンが逆回転している旨が検出された場合にはスタータモータが回転しないので、スタータモータに過度な負荷が生じることがなく、スタータモータの破損を未然に防ぐことが可能とされている。

特許第４０９６８６３号公報

特許文献１に記載された技術では、エンジン内の任意気筒におけるクランクシャフトの回転方向を検出してエンジンが逆回転しているか否かを検出し、逆回転していると検出された場合にスタータモータの回転を禁止している。また、エンジン内の任意気筒における気体の圧縮状態を検出してエンジンが逆回転するか否かを予測し、エンジンが逆回転すると予測される期間についてスタータモータの回転を禁止している。

すなわち、特許文献１に記載された技術では、エンジンが逆回転している期間またはエンジンの逆回転が予測される期間では、スタータモータによるエンジンの始動を禁止することになる。

この結果、チェンジオブマインドによりエンジンを再始動する場面においては、逆回転が完全に終息するのを待ってからスタータモータを駆動しエンジンを再始動するので、運転者が再発進を要求してからエンジン再始動するまでに最大数百ミリｓｅｃの応答遅れが生じ、運転者に違和感を与えてしまうことがある。

そこで本発明は、上記した問題点を解決した、エンジン始動制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、エンジンに連結したリングギアに噛み合わせるピニオンと、バッテリから供給される電流により、前記ピニオンを前記リングギアの方向へ移動させるソレノイドスイッチと、前記電流により、前記ピニオンを回転するスタータモータと、エンジン始動の指令を行う制御装置からの信号に基づいて、前記スタータモータおよび前記ソレノイドスイッチに必要な電流を供給するスタータ制御部と、を有するエンジン始動装置であって、前記スタータ制御部は、前記信号により前記スタータモータを回転した時、前記スタータモータの端子電圧から前記スタータモータの負荷状態を判定するスタータモータ負荷判定部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、スタータモータに過大な負荷電流が流れるのを防ぎつつ、エンジン始動性を損なうことなくエンジンを再始動できるエンジン始動装置を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図の例。本発明の一実施形態によるエンジン始動装置に用いるスタータ制御装置（ＳＴＭ）の構成を示すブロック図の例。本発明の一実施形態によるエンジン始動装置における通常時および過負荷時の動作を示すフローチャートの例。一実施例の他の形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図の例。一実施例の他の形態によるエンジン始動装置に用いるスタータ制御装置（ＳＴＭ）の構成を示すブロック図の例。一実施例のさらに他の形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図の例。一実施例のさらに他の形態によるエンジン始動装置に用いるスタータ制御装置（ＳＴＭ）の構成を示すブロック図の例。一実施例のさらに他の形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図の例。一実施例のさらに他の形態によるエンジン始動装置に用いるスタータ制御装置（ＳＴＭ）の構成を示すブロック図の例。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

図１〜図３を用いて、本発明の第一実施形態によるエンジン始動装置の構成及び動作について説明する。

最初に、図１を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。

図１のエンジン始動装置１０は、スタータ制御装置（ＳＴＭ）１００と、ソレノイドスイッチ１１と、シフト機構１２と、ピニオン１３と、スタータモータ１４とを備えている。

スタータモータ１４およびソレノイドスイッチ１１は、ＳＴＭ１００により制御される。ＳＴＭ１００は、入出力端子として、端子１０１，１０２，１０３，１０４，１０５を備えている。

ＳＴＭ１００によりソレノイドスイッチ１１がオンすると、吸引力によってシフト機構１２を可動してピニオン１３を矢印方向に移動して、エンジンと連結したリングギア２０と噛み合わせる。そして、噛み合いの途中、あるいは噛み合い状態になった後、ＳＴＭ１００によりスタータモータ１４を作動させ、スタータモータ１４の回転を、ピニオン１３を介してリングギア２０に伝達し、エンジン１のクランクシャフトを回転させて燃料や点火の制御をすることによりエンジンを始動する。

車両に搭載されるバッテリ５０には、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）６０を介して、エンジン制御装置（エンジンコントロールモジュール：ＥＣＭ）７０が接続されている。

ＥＣＭ７０は、エンジンの始動停止判定や点火制御や燃料噴射制御などを実行する。ＥＣＭ７０の入力信号は、エンジン回転信号や空気流量信号等である。ＥＣＭ７０の出力信号は、ＳＴＭ１００の端子１０４を介した、スタータモータ１４の駆動を指令する信号（Ｍｏ駆動信号）、ソレノイドスイッチ１１の駆動を指令する信号（Ｓｏ駆動信号）の他、図示しないインジェクタ噴射信号や点火信号等である。ＥＣＭ７０の内部は、図示しないマイコン，入出力インターフェイス回路、これらの電源となる定電圧発生回路等で構成されている。更に、バッテリ５０に、端子１０４がＩＧＳＷ６０を介して接続され、ＩＧＳＷ６０のオン／オフ信号（ＩＧＳＷ信号）がＳＴＭ１００に入力する。

ＳＴＭ１００は、スタータモータ１４およびソレノイドスイッチ１１の制御モジュールであり、端子１０１からバッテリ電圧ＶＢが入力され、端子１０３でグランドに接続されている。

ＳＴＭ１００の制御信号を生成する制御部１１０は、ＥＣＭ７０からＳｏ駆動信号やＭｏ駆動信号が入力され、これらの信号からソレノイドスイッチ１１の電流制御用半導体スイッチ（ＦＥＴ）１５０やスタータモータ１４の電流通電用半導体スイッチ（ＦＥＴ）１２０のゲート端子Ｇを駆動する信号を生成し出力する。

ＦＥＴ１２０のドレイン端子Ｄは、端子１０１からバッテリ５０に接続される。また、ソース端子Ｓは、電流を還流するフリーホイールダイオード１３０のカソードが接続され、端子１０２からスタータモータ１４に接続されている。

フリーホイールダイオード１３０のアノードは、端子１０３を介してスタータモータ１４のグランドに接続されている。

ＦＥＴ１５０のドレイン端子Ｄは、端子１０１からバッテリ５０に接続される。また、ソース端子Ｓは、電流を還流するフリーホイールダイオード１６０のカソードが接続され、端子１０５からソレノイドスイッチ１１に接続されている。

フリーホイールダイオード１６０のアノードは、端子１０３を介してソレノイドスイッチ１１のグランドに接続されている。

次に、図２を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置に用いるスタータ制御装置（ＳＴＭ）１００の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるエンジン始動装置に用いるスタータ制御装置（ＳＴＭ）の構成を示すブロック図である。

ＳＴＭ１００は、制御部１１０を備えている。制御部１１０は、外部からの入力信号を使用する回路素子に合わせて有効な電圧信号に変換するインターフェイス回路１１０２，１１０３と、使用する回路への電源を生成する内部電源生成回路１１０４と、スタータモータ１４の端子間電圧ＶＭｏからスタータモータ１４が過負荷状態であるか否かを判定するモータ負荷判定回路１１０７と、モータ負荷判定回路１１０７の出力信号に基づいてＭＯＳＦＥＴへの指令信号を生成する制御信号生成回路１１０６と、ＭＯＳＦＥＴをオン／オフ制御するゲート駆動回路１１０９，１１１０と、ＭＯＳＦＥＴをオンさせる電源を生成するゲート電源生成回路１１０５と、により構成される。

インターフェイス回路１１０２は、Ｓｏ駆動信号がＦＥＴ１５０をオンする旨の指令の時に出力信号Ｓｏ１をＨｉｇｈとして出力する。

また、インターフェイス回路１１０３は、Ｍｏ駆動信号がＦＥＴ１２０をオンする旨の指令の時に出力信号Ｍｏ１をＨｉｇｈとして出力する。

なお、信号Ｓｏ１およびＭｏ１は、デフォルト設定をＬｏｗとしてある。

内部電源生成回路１１０４は、ＩＧＳＷ信号が入力されると、バッテリ電圧ＶＢから５Ｖの電源電圧を生成し、ゲート電源生成回路１１０５や制御部１１０を構成する回路に動作させるために必要な電源を供給する。

また、ゲート電源生成回路１１０５は、５Ｖ電源が供給されると、ＦＥＴ１２０およびＦＥＴ１５０のゲートを駆動するのに必要な電源電圧を生成し、ゲート駆動回路１１０９，１１１０に供給する。

ＦＥＴ１２０を駆動するゲート駆動回路１１１０の入力信号を生成する制御信号生成回路１１０６は、モータ負荷判定回路１１０７の出力結果に基づいて通電の上限値を決定する通電制限決定回路１１０６Ａと、インターフェイス回路１１０３の出力信号Ｍｏ１と通電制限決定回路１１０６Ａの出力信号Ｅ４との論理和を出力する比較回路１１０６Ｂとにより構成される。

通電制限決定回路１１０６Ａは、モータ負荷判定回路１１０７の出力信号Ｅ３がＬｏｗの時は、通電を制限しない旨の信号を比較回路１１０６Ｂに出力し、信号Ｅ３がＨｉｇｈの時は通電を制限する旨の信号を比較回路１１０６Ｂに出力する。なお、通電を制限しない旨の信号は１００％ＤｕｔｙのＰＷＭ信号である完全なＨｉｇｈ信号とし、通電を制限する旨の信号は５０％ＤｕｔｙのＰＷＭ信号としている。

即ち、ＦＥＴ１２０は、信号Ｅ３がＬｏｗの時は、通電制限が無い状態となり、Ｍｏ駆動信号に基づいて駆動される。信号Ｅ３がＨｉｇｈの時は、通電の上限値が設定され、信号Ｍｏ１の通電指令値Ｍｏ１が上限値よりも大きい場合は上限値に制限され、上限値よりも小さい場合はＭｏ１に基づいてオン／オフ動作し、スタータモータ１４を制御する。

尚、信号Ｅ３がＨｉｇｈである時の通電制限の設定値は、エンジンが逆回転によりスタータモータに与える負荷の許容値から決定される値であり、必ずしも通電の制限値を５０％とする必然性はなく、５０％よりも高い設定値であっても、５０％よりも低い設定値であってもよい。

さらに、信号Ｅ３がＨｉｇｈである時の通電制限の設定値は、エンジンを始動する時の環境条件から決定される値であり、必ずしも通電制限値を５０％に固定で設定とする必然性はなく、エンジン始動時の環境条件に応じて決定される可変設定値であってもよい。可変設定とする場合は、制御部１１０に温度検出手段を新たに設けて温度検出結果に基づいて制限値を可変設定したり、あるいは、ＥＣＭ７０とシリアル通信機能を介して結線してエンジン状態に応じて制限値を可変設定したりしてもよい。

さらに、通電制限中のＦＥＴ１２０のＰＷＭ制御周波数は、スタータモータ１４の時定数により決定される値であり、必ずしも固定周波数である必然性はなく、スタータモータ１４の端子間電圧ＶＭｏに基づいて決定される可変設定値であってもよい。

スタータモータ１４の負荷状態判定結果を制御信号生成回路１１０６に出力するモータ負荷判定回路１１０７は、スタータモータ１４の端子間電圧ＶＭｏと基準電圧ＶＲＥＦとを入力とし比較結果（信号Ｅ１）を出力する比較回路１１０７Ａと、信号Ｅ１とインターフェイス回路１１０３の出力信号Ｍｏ１とを入力とし論理和演算結果（信号Ｅ２）を出力するＡＮＤ回路１１０７Ｂと、信号Ｅ２の状態をカウントするカウンタ回路１１０７Ｃとにより構成される。

比較回路１１０７Ａは、スタータモータ１４の端子間電圧ＶＭｏが基準電圧ＶＲＥＦよりも低くなると信号Ｅ１をＨｉｇｈとして出力する。そして、ＡＮＤ回路１１０７Ｂは、信号Ｍｏ１がＨｉｇｈであり、かつ、信号Ｅ１がＨｉｇｈの時に信号Ｅ２をＨｉｇｈとして出力する。その後、信号Ｅ２＝Ｈｉｇｈの状態が所定時間継続されると、カウンタ回路１１０７Ｃは信号Ｅ３をＨｉｇｈとして出力する。なお、信号Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は、デフォルト設定をＬｏｗとしてある。

すなわち、モータ負荷判定回路１１０７は、スタータモータ１４の端子間電圧ＶＭｏを直接モニターすることで、Ｍｏ駆動信号がＦＥＴ１２０をオンしてスタータモータ１４を回転させる旨の指令である時に、スタータモータ１４が過負荷状態であるか否かを判定している。

さらに、モータ負荷判定回路１１０７は、カウンタ回路１１０７Ｃを設けることで、スタータモータ１４に通電直後でスタータモータ内に誘起電圧が生じる前の端子間電圧ＶＭｏからスタータモータ１４の過負荷状態を誤判定しないように構成している。

さらに、モータ負荷判定回路１１０７は、カウンタ回路１１０７Ｃが信号Ｅ３をＨｉｇｈとして出力し、その後、所定時間経過した時点で信号Ｅ３をＨｉｇｈからＬｏｗにリセットし、Ｍｏ駆動信号に基づいてＦＥＴ１２０に通電できるように構成している。

ＦＥＴ１５０を駆動するゲート駆動回路１１０９は、インターフェイス回路１１０２の出力信号Ｓｏ１が直接入力され、信号Ｓｏ１がＨｉｇｈの時にＦＥＴ１５０がオンするように構成されている。

即ち、スタータモータ１４が過負荷状態であると判定され、ＦＥＴ１２０の通電が制限された場合でも、ＦＥＴ１５０の通電は制限されずに保持され、ピニオン１３とリングギアが噛合った状態を安定して保持される。

なお、以上の説明では、Ｓｏ駆動信号及びＭｏ駆動信号は、それぞれオンオフの２値信号としているが、それぞれ、ＰＷＭ信号を用いることもできる。

この場合、ＡＮＤ回路１１０７Ｂの出力信号Ｅ２はＰＷＭ信号として生成されるので、カウンタ回路１１０７Ｃは信号Ｅ２のＨｉｇｈステートをカウントし、所定時間中のカウント数から判定することで実現できる。

さらに、制限信号をＭｏ駆動信号に同期した周波数のＰＷＭ信号として生成することで実現できる。

次に、図３を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置における通常時のエンジン始動動作と過負荷状態が生じた場合のエンジン始動動作について説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるエンジン始動装置の動作を示すフローチャートである。

先ず、通常時のエンジン始動動作を説明する。

図３では、運転者が既にＩＧＳＷ６０をオンし、ＥＣＭ７０が起動し、エンジンが安定して回転した後に、アイドリングストップの要求条件を満たしたことでエンジンへの燃料供給カットによりエンジンが惰性回転での減速を開始し、その後ゼロ回転付近に至ったところで、運転者からの再発進要求によりエンジンを再始動する場面を例にしている。

ステップ１０１において、運転者がブレーキペダルをリリースすることで再発進の意思を示し、エンジン再始動の要求条件が満たされエンジン再始動要求ありと判定すると、ステップ１０２に進み、ＦＥＴ１５０はＥＣＭ７０からのソレノイド駆動信号によりに基づいてオンし、ソレノイドに通電される。そして、ピニオン１３はシフト機構１２により矢印方向に移動し、リングギア２０への噛み合いが行われる。

その後、ステップ１０３に進み、所定時間が経過すると、ＦＥＴ１２０はＥＣＭ７０からのスタータモータ駆動信号に基づいてオンし、スタータモータ１４に通電されることでピニオンは正回転を開始し、ピニオンとリングギアが噛合い、エンジンをクランキングしようとする。

ステップ１０４では、スタータモータ１４の負荷状態が過負荷ではないと判定すると、スタータモータ１４はＥＣＭ７０からのスタータモータ駆動信号に基づいて通電され、クランキングを継続する。

その後、ステップ１０５に進み、エンジンが所定の回転数に至り完爆すると、ステップ１０６およびステップ１０７に進み、スタータモータおよびソレノイドへ通電指令が解除され、エンジン始動処理が終了する。

次に、ステップ１０４で過負荷状態が検出された場合のエンジン始動動作を説明する。

運転者がブレーキペダルをリリースすることで再発進の意思を示し、エンジン再始動の要求条件が満たされエンジン再始動要求ありと判定してからステップ１０３までの処理は通常時と同じである。

ステップ１０５において、エンジンが何らかの原因で逆回転している状態でスタータモータ１４がスタータモータ駆動信号に基づいて正回転しようとすると、スタータモータ１４の端子間電圧ＶＭｏが低下する。その後、端子間電圧ＶＭｏが、閾値ＶＲＥＦ以下の状態が継続され所定期間経過すると、モータ負荷判定回路１１０７は過負荷状態と判定し、ステップ２０１に進み、スタータモータ１４への通電は制御信号生成回路１１０６により制限される。

この場面において、スタータモータへの通電は制限されるが、ソレノイドへの通電はＥＣＭ７０の指令に基づいた通電が継続される。

スタータモータへの通電制限が開始すると、ステップ２０２に進み、通電制限動作時間をモニターし、所定時間に至るまで通電制限は継続される。

ステップ２０２において、通電制限動作が所定時間経過したと判定すると、ステップ２０３に進み、スタータモータへの通電制限が解除され、ステップ１０４に戻る。

ステップ１０４において、再度、スタータモータの過負荷状態が判定された場合はステップ２０１に進み、過負荷状態では無いと判定された場合はステップ２０１１に進み、エンジンが完爆するまでスタータモータはＥＣＭ７０の指令に基づき通電され、スタータモータ１４は回転を開始し、エンジンはクランキングし、エンジン始動が完了する。

上述したように、本発明によれば、エンジン始動制御装置は、エンジンが逆回転あるいは逆回転が予測される状態において再発進要求によりスタータモータを回転しても、スタータモータとエンジンとの間に設けられるスタータモータ駆動力伝達機構を破損させるような過大な負荷が生じるのを抑制することで、スタータモータ駆動力伝達機構の破損を防ぎつつ、スタータモータに過大な負荷電流が流れるのを防げるので過大な負荷電流によるバッテリ電圧の低下を防ぎつつ、エンジン始動性を損なうことなくエンジンを再始動できる。

さらに、スタータモータが過負荷状態において、所定間隔で通電制限とＭｏ駆動信号に基づいた通電とを繰り返すことで、スタータモータへの過負荷状態が軽減したタイミングでエンジンのクランキングが可能となり、エンジンを早期に再始動できる効果がある。

図４および図５は、本発明の他の実施例である。

図４は、エンジン始動装置の全体構成を示すブロック図、図５はスタータ制御装置（ＳＴＭ）の構成を示すブロック図である。なお、図１及び図２と同一部分及び同一信号については同一記号で示している。

実施例１では、制御部１１０の内部に設けた制御信号生成回路１１０６によりモータ負荷判定回路１１０７の出力信号Ｅ３に基づいて通電制限値を決め、ゲート駆動回路１１１０に出力しているので、エンジンの環境条件に応じてスタータモータ１４の通電制御するのが容易ではない。

このことは、エンジンを初回始動する場面、特に、スタータモータ１４の最大トルク特性を最大限に活かし極低温でエンジンを初回始動する場面では、モータ負荷判定回路１１０７が過負荷と判定し、スタータモータ１４への通電が制限されることで、スタータモータ１４はエンジンが完爆するに必要なエンジン回転数にクランキングすることが出来ず、エンジンを始動することができない恐れがある。

そこで、実施例２では、図４に示すようにモータ端子間電圧ＶＭｏが端子１０４を介してＥＣＭ７０にフィードバックされ、ＥＣＭ７０内に設けられるマイコン（図示せず）により、エンジン始動時の環境条件や車内ＬＡＮ信号とモータ端子間電圧信号から最適なスタータモータ１４の通電信号を演算し、Ｍｏ駆動信号を端子１０４に出力するようにした。

モータ端子間電圧信号は、図５に示すように、モータ端子間電圧ＶＭｏがインターフェイス回路１１０５を介して端子１０４に出力される信号である。

以上説明したように、実施例２によれば、エンジン始動時の環境条件に応じた最適なスタータモータの通電制御によりエンジンを始動でき、かつ、アイドリングストップ許可後のエンジン再始動の場面でスタータモータに過負荷が生じないようにエンジンを始動できる効果がある。

さらに、制御部１１０に設けられる制御信号生成回路１１０６やモータ負荷判定回路１１０７が不要になるので、制御回路１１０を安価に実現することができる効果がある。

図６および図７は、本発明のさらに他の実施例である。

図６は、エンジン始動装置の全体構成を示すブロック図、図７はスタータ制御装置（ＳＴＭ）の構成を示すブロック図である。なお、図１及び図２と同一部分及び同一信号については同一記号で示している。

エンジン始動装置１０は、図６に示すように、図１に対し、制御部１１０からの指令に応じてオン／オフするＦＥＴ１７０と、ＦＥＴ１７０がオンの時に端子１０１からスタータモータ１４に通電するマグネティックスイッチ１５と、ＦＥＴ１７０の端子Ｓと端子１０３との間に接続されるフリーホイールダイオード１８０が接続され、フリーホイールダイオード１８０のカソードがＦＥＴ１７０の端子Ｓおよびマグネティックスイッチ１５のソレノイドコイルの１端子に接続されるように追加され、構成される。

また、制御部１１０は、図７に示すように、図２に対し、ＩＧＳＷ信号とＭｏ駆動信号とから初回始動であるか否かを判定する始動場面判定回路１１２０と、ＦＥＴ１７０を駆動するゲート駆動回路１１１が新たに設けられ、構成されている。

始動場面判定回路１１２０が初回始動場面と判定した場合、Ｍｏ駆動信号がゲート駆動回路１１１１に出力され、スタータモータ１４にはマグネティックスイッチ１５を介して通電されエンジンを回転する。

また、始動場面判定回路１１２０がアイドリングストップ許可後の再始動場面と判定した場合、Ｍｏ駆動信号がゲート駆動回路制御信号生成回路１１０６を介してゲート駆動回路１１１０に出力され、スタータモータ１４にはＦＥＴ１２０を介して通電されエンジンを回転する。

以上説明したように、実施例３によれば、エンジンが冷えている時に始動する場面でスタータモータ１４に大きな電流を流してエンジンを始動することがあり、かつ、エンジンの逆回転による過大な負荷が生じる恐れがない初回始動の場面では、マグネティックスイッチ１５を介してスタータモータ１４に通電するので、ＦＥＴ１２０の電流容量を再始動時に必要なモータ電流に基づいて設定出来るので、制御部１１０を安価に実現できる効果がある。

さらに、スタータモータ１４への通電経路を初回始動時と再始動時とでそれぞれ独立した２系統とすることで、ＦＥＴ１２０の寿命を向上できる効果がある。

さらに、ＦＥＴ１２０に故障が生じた場合でも、エンジンを確実に初回始動することができる。

図８および図９は、本発明のさらに他の実施例である。

図８は、エンジン始動装置の全体構成を示すブロック図、図９はスタータ制御装置（ＳＴＭ）の構成を示すブロック図である。なお、図１及び図２と同一部分及び同一信号については同一記号で示している。

図８に示すように、図１では、エンジン始動装置１０の制御信号がＭｏ駆動信号とＳｏ駆動信号との２つの信号で構成されていたが、ソレノイド１１を駆動する信号とスタータモータ１４を駆動する信号を共有化した１つの信号であるＳＴ駆動信号で構成している。

また、制御部１１０は、ＳＴ駆動信号はインターフェイス回路１１０２を介してＳＴ１信号とＳＴ２信号として出力され、ＳＴ１信号はゲート駆動回路１１０９に入力され、ＳＴ２信号は制御信号生成回路１１０６とモータ負荷判定回路１１０７に入力される。ＥＣＭ７０からの制御信号が１つの信号になったが、制御部１１０は実施例１と同様に機能する。

尚、ＳＴ駆動信号は、制御部１１０に設けられるＰＷＭ制限信号やＶＲＥＦなどの設定値の情報を含んだシリアル通信機能に対応したデータ通信信号としてもよい。

さらに、ＳＴ駆動信号にはモータ端子間電圧信号などのエンジン始動装置１０の状態を示す情報をデータ通信信号に含めてもよい。

以上説明したように、実施例４によれば、ＥＣＭ７０とエンジン始動装置１０との通信を１つの信号線で、アイドリングストップ許可後のエンジン再始動の場面でスタータモータに過負荷が生じないようにエンジンを始動できる効果がある。

また、１つの信号線にすることで、ＥＣＭ７０とエンジン始動装置１０との配線のコストを安価にでき、かつ、信号線による故障ポテンシャルを低減でき、エンジン始動装置の誤動作を防止できる効果がある
以上説明したごとく、本発明のエンジン始動制御装置は、エンジンが逆回転あるいは逆回転が予測される状態において再発進要求によりスタータモータを回転しても、スタータモータとエンジンとの間に設けられるスタータモータ駆動力伝達機構を破損させるような過大な負荷が生じるのを抑制することで、スタータモータ駆動力伝達機構の破損を防ぎつつ、スタータモータに過大な負荷電流が流れるのを防げるので過大な負荷電流によるバッテリ電圧の低下を防ぎつつ、エンジン始動性を損なうことなくエンジンを再始動できる効果がある。言い換えれば、本発明によれば、チェンジオブマインドの場面でエンジンを再始動する時に、スタータモータへの過大負荷を抑制することで過大負荷によるバッテリ電圧の低下を防ぐと共に、運転者の再発進要求によるエンジン再始動の応答性を早くすることが可能である。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０…エンジン始動制御装置
１１…ソレノイドスイッチ
１２…シフト機構
１３…ピニオン
１４…スタータモータ
２０…リングギア
５０…バッテリ
６０…イグニッションスイッチ（ＩＧ−ＳＷ）
７０…エンジン制御装置（ＥＣＭ）
８０…リレー
１００…スタータ制御装置（ＳＴＭ）
１１０…プリドライバ
１２０、１５０…半導体スイッチ（ＦＥＴ）
１３０、１６０…フライホイールダイオード、
Ｂ、Ｓ、Ｍ、１０１、１０２、１０３、１０４…エンジン始動装置の接続端子

Claims

エンジンに連結したリングギアに噛み合わせるピニオンと、
バッテリから供給される電流により、前記ピニオンを前記リングギアの方向へ移動させるソレノイドスイッチと、
前記電流により、前記ピニオンを回転するスタータモータと、
エンジン始動の指令を行う制御装置からの信号に基づいて、前記スタータモータおよび前記ソレノイドスイッチに必要な電流を供給するスタータ制御部と、を有するエンジン始動装置であって、
前記スタータ制御部は、前記信号により前記スタータモータを回転した時、前記スタータモータの端子電圧から前記スタータモータの負荷状態を判定するスタータモータ負荷判定部を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
請求項１に記載のエンジン始動装置において、
前記スタータモータ負荷判定部が、前記スタータモータの端子間電圧が基準電圧に対し所定の状態になった場合に、前記スタータモータが過負荷状態であると判定することを特徴とするエンジン始動装置。
請求項１又は２に記載のエンジン始動装置において、
前記スタータモータ負荷判定部が、前記スタータモータが過負荷状態であると判定した場合、前記スタータ制御部から前記スタータモータへの通電制限を行うことを特徴とするエンジン始動装置。
請求項３に記載のエンジン始動装置において、
前記通電制限が所定時間を経過した場合、前記通電制限を解除して前記指令に基づいて前記スタータモータに試験電流を通電し、
過負荷状態と判定された場合には、再度前記スタータモータへの通電制限を行うことを特徴とするエンジン始動装置。
請求項３記載のエンジン始動装置において、
前記ソレノイドスイッチが、前記スタータモータへの通電が制限されている時に当該ソレノイドスイッチへの通電が制限されないように、前記スタータモータへの電源系統とは異なる第二の電源系統で通電されることを特徴とするエンジン始動装置。
請求項５に記載のエンジン始動装置において、
前記第二の電源系統は、スイッチ手段を介して前記ソレノイドスイッチの入力端子に接続され、
前記スイッチ手段に半導体素子を用いたことを特徴とするエンジン始動装置。