KR100515987B1 - Vehicle engine starter and control method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량 엔진 시동장치와 그 제어방법에 관한 것으로, 상세하게는 차량의 엔진을 시동완료 후 시동 모터의 정지를 자동적으로 수행할 수 있는 차량 엔진 시동장치와 그 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle engine starter and a control method thereof, and more particularly, to a vehicle engine starter and a control method thereof capable of automatically stopping the starter motor after the engine is started.
본 발명에 따른 차량 엔진 시동장치와 그 제어방법에 의하면, 키스위치로부터 시동신호가 입력되면 시동모터를 온 시키며, 시동모터의 단자전압과 전기자코일에 흐르는 전류의 평균값을 산출하여 그 산출한 시동모터의 단자전압과 전기자코일에 흐르는 전류의 각 평균값에 의하여 시동모터의 역기전력을 산출하고, 그 역기전력에 의하여 시동모터의 회전수를 산출하며, 그 산출한 시동모터의 회전수를 기준회전수와 비교 판단하여 시동모터의 회전수가 기준회전수보다 높을 경우 시동모터를 자동적으로 오프 시킴으로서, 시동모터 작동 후 엔진의 회전수가 일정 회전수에 이르면 즉, 시동이 완료되고 나면 자동적으로 시동모터를 오프 시킬 수 있어서 오버러닝클러치를 없앨 수 있기 때문에 스타터의 전장을 줄일 수 있으며 무게를 가볍게 할 수 있으며, 제조단가를 절감할 수 있으며, 또한 최초 시동시에만 시동모터를 온 시키므로 시동이 켜져 있는 상태에서 시동모터가 재 기동되는 것을 방지하여 시동모터와 링기어의 손상을 방지할 수 있다.According to the vehicle engine starter and the control method thereof according to the present invention, when the start signal is input from the key switch, the starter motor is turned on, and the average value of the terminal voltage of the starter motor and the current flowing through the armature coil is calculated to calculate the starter motor. The counter electromotive force of the starting motor is calculated based on the average value of the terminal voltage and the current flowing in the armature coil, the number of rotations of the starting motor is calculated based on the counter electromotive force, and the calculated number of rotations of the starting motor is compared with the reference speed. If the starting speed of the starting motor is higher than the reference speed, the starting motor is automatically turned off.When the starting speed of the engine reaches a certain speed after starting the starting motor, that is, the starting motor can be turned off automatically after the start is completed. Eliminates running clutch, reducing starter overall length and light weight , It is possible to reduce the manufacturing cost, and also because only turns on the starter motor during the initial start-up to prevent the activation the starter motor is turned on again while the start-up to avoid damage to the starter motor and the ring gear.
Description
본 발명은 차량 엔진 시동장치와 그 제어방법에 관한 것으로, 상세하게는 차량의 엔진을 시동하기 위한 스타터 모터의 구동과 정지를 자동적으로 수행할 수 있는 차량 엔진 시동장치와 그 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle engine starter and a control method thereof, and more particularly, to a vehicle engine starter and a control method thereof capable of automatically driving and stopping a starter motor for starting an engine of a vehicle.
자동차에는 기관의 기동장치나 점화장치를 비롯하여 램프류, 에어컨장치 등 많은 전기장치가 있으며, 이러한 전기장치에 전력을 공급하는 전원으로 배터리(BAT)와 발전기가 있다.There are many electric devices such as engine starters or ignition devices, lamps, air conditioners, etc., and a battery (BAT) and a generator are power sources for supplying these electric devices.
내연기관인 차량용 엔진은 자가시동을 할 수 없기 때문에 시동을 걸때에는 외력에 의하여 엔진의 크랭크축을 회전시켜야 한다. 또 이 크랭크축이 회전할 때 일정 속도 이상을 내지 않으면 시동이 어렵게 된다. 이때 시동에 사용하는 모터 및 부속장치를 스타터라고 한다.Since the engine of a vehicle, which is an internal combustion engine, cannot start itself, when starting it, the engine's crankshaft must be rotated by external force. In addition, when this crankshaft rotates, if it does not exceed a predetermined speed, starting will become difficult. The motor and accessories used for starting are called starters.
도 1은 종래의 차량 엔진 시동장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional vehicle engine starter.
스타터는 회전력을 발생시키는 시동모터(30)와, 시동모터(30)의 회전력을 엔진(50)에 전달하는 피니언(미도시)등으로 구성된다. 스타터의 동력전달기구의 오버러닝클러치(40)는 엔진(50)시동 후 엔진(50)의 회전력이 시동모터(40)에 전달되지 않도록 하는 역할을 하는데, 시동모터(40)의 회전력은 엔진(50)쪽으로 전달되지만 엔진(50)으로부터 시동모터(40)쪽으로는 힘이 전달되지 않는 구조로 되어 있다.The starter is composed of a starter motor 30 generating a rotational force, and a pinion (not shown) which transmits the rotational force of the starter motor 30 to the engine 50. The overrunning clutch 40 of the power transmission mechanism of the starter serves to prevent the rotational force of the engine 50 from being transmitted to the starting motor 40 after starting the engine 50. The rotational force of the starting motor 40 is an engine ( 50), but the force is not transmitted from the engine 50 toward the starting motor 40.
마그네트스위치(20)는 피니언(미도시)의 물림과 스타터회로에 전류를 흘리기 위한 것이다. 마그네트스위치(20)는 플런저와, 플런저(21)를 잡아당기는 풀인코일(22)과, 플런저의 당김상태를 유지시키는 홀딩코일(21)과, 플런저의 리턴스프링(미도시)과, 스타터회로의 주전류를 제어하는 키스위치(2) 등으로 구성된다.The magnet switch 20 is for passing a current through a pinion (not shown) and the starter circuit. The magnet switch 20 includes a plunger, a full coil 22 for pulling the plunger 21, a holding coil 21 for maintaining the pulled state of the plunger, a return spring (not shown) of the plunger, and a starter circuit. And a key switch 2 for controlling the main current.
엔진(40)의 시동을 걸기 위하여 키스위치(2)를 스타트위치(스위치 S/W(3)를 닫는다)로 하면 플런저스위치(10)의 코일(11)로 전류가 흘러서 코일(11)에서 자력이 발생한다. 코일(11)에서 발생한 자력은 이동접점(12)을 고정접점(13)에 접속시키게 된다.In order to start the engine 40, when the key switch 2 is set to the start position (closes the switch S / W 3), current flows to the coil 11 of the plunger switch 10 and the magnetic force is generated from the coil 11. This happens. The magnetic force generated in the coil 11 connects the movable contact 12 to the fixed contact 13.
이동접점(12)이 고정접점(13)에 접속되면 배터리(1)의 전류가 풀인코일(22) 및 홀딩코일(21)로 흘러서 풀인코일(22)과 홀딩코일(21)에서 자력이 발생된다. 그에 따라서 플런저(21)가 당겨져 피니언이 링기어(41)쪽으로 이동한다. 이때 풀인코일(22)로 흐르는 전류는 시동모터(30)로도 흐르게 되는데, 시동모터(30)는 그 전류에 의하여 서서히 회전하여 플런저(21)의 당김에 의하여 이동하는 피니언과 링기어(41)의 물림을 원할하게 한다.When the moving contact 12 is connected to the fixed contact 13, the current of the battery 1 flows to the full coil 22 and the holding coil 21, the magnetic force is generated in the full coil 22 and the holding coil 21 . Accordingly, the plunger 21 is pulled to move the pinion toward the ring gear 41. At this time, the current flowing to the full coil 22 also flows to the starting motor 30, the starting motor 30 of the pinion and the ring gear 41 to move by the pull of the plunger 21 is gradually rotated by the current. Make the bite smooth.
피니언과 링기어(41)가 맞물릴 때가 되면 플런저(21)가 완전히 당겨져서 플런저(21)의 이동접점(23)이 고정접점(24)을 닫아서 배터리(1)와 시동모터(30)를 직접 접속시킨다. 그에 따라서 시동모터(30)는 배터리(1)로부터 직접 전류를 공급받아 강하게 회전한다. 이때에는 풀인코일(22)로는 전류가 흐르지 않는다.When the pinion and the ring gear 41 are engaged, the plunger 21 is pulled out completely so that the movable contact 23 of the plunger 21 closes the stationary contact 24 so that the battery 1 and the starting motor 30 are directly connected. Connect. Accordingly, the starting motor 30 is strongly rotated by receiving a current directly from the battery 1. At this time, no current flows to the full coil 22.
차량의 시동이 걸리고 난 후 키스위치(2)를 온위치로 하면 풀인코일(22)에서 홀딩코일(21)로 전류가 흐르게 되는데 이때 여자력(勵磁力)이 상쇄되어 플런저를 당기는 힘이 없어지게 된다.After starting the vehicle, when the key switch 2 is turned on, current flows from the full coil 22 to the holding coil 21. At this time, the excitation force is canceled so that the force to pull the plunger is eliminated. do.
그래서 리턴스프링(미도시)의 힘에 의하여 플런저는 원위치하게 되고 그에 따라서 고정접점(24)과 이동접점(23)이 오픈된다. 그리고 플런저가 원위치됨에 따라서 피니언이 링기어(51)와 분리되며, 고정접점(24)과 이동접점(23)이 오픈되어 배터리(1)의 전류가 공급되지 않으므로 시동모터(30)는 정지하게 된다.Thus, the plunger is returned to its original position by the force of the return spring (not shown), and thus the fixed contact 24 and the movable contact 23 are opened. As the plunger is in the original position, the pinion is separated from the ring gear 51, and the fixed contact 24 and the movable contact 23 are opened so that the current of the battery 1 is not supplied, so that the starting motor 30 is stopped. .
그런데 운전자가 키스위치를 조작할 때, 장시간동안 키스위치를 스타트위치로 조작하게 되면 시동모터가 소손 될 우려가 있고 그에 따라 수명이 단축되는 문제점이 있었다. 또한 너무 단시간동안 키스위치를 스타트위치로 조작하면 엔진 시동이 잘 걸리지 않게 되고, 또 엔진 시동이 걸리지 않아 여러 번 스타트위치로 조작하거나 엔진의 시동이 걸려있는 상태에서 재시동을 걸게되면 엔진의 링 기어가 마모되어 그것이 심화되면 시동이 불가능해지는 문제점이 있었다. 그리고 오버러닝클러치에 의하여 스타터의 전장이 길어지고 부피가 커서 장착상의 어려움이 있었다.By the way, when the driver operates the key switch, if the key switch is operated to the start position for a long time, there is a risk that the starting motor may be burned and the life is shortened accordingly. In addition, if the key switch is operated to the start position for too short time, the engine will not start well, and if the engine is not started, the engine will not ring the engine. There was a problem that can not be started when worn out. In addition, the overall length of the starter is increased and bulky due to the overrunning clutch.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 차량 엔진의 시동완료 후 시동 모터의 정지를 자동적으로 수행할 수 있는 차량 엔진 시동장치와 그 제어방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a vehicle engine starting device and a control method capable of automatically stopping the start motor after the completion of the start of the vehicle engine.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 차량 엔진 시동장치와 그 제어방법은, 키스위치와, 배터리와, 시동모터와, 시동모터와 상기 배터리사이에 접속되고 온/오프되어 시동모터의 전원을 인가/차단시키는 스위칭부를 구비하는 차량 엔진 시동장치에 있어서, 시동모터의 단자전압과 전류에 의하여 시동모터의 역기전력을 검출하여 그 역기전력으로부터 회전수를 감지하고 그 회전수에 따른 신호를 출력하는 제어부, 키스위치로부터 출력되는 최초의 시동신호에 따라 시동모터를 온 시킬 수 있도록 타측입력단이 키스위치와 접속되는 한편 제어부가 출력하는 신호에 따라서 상기 시동모터를 오프 시킬 수 있도록 일측입력단이 제어부의 출력단과 접속되며 출력단은 스위칭부와 접속되는 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 구성이다. 그리고 차량 엔진 시동장치의 제어방법에 있어서, 키스위치로부터 시동신호가 입력되면 시동모터를 온시키는 제1단계, 제1단계 후 시동모터 단자의 전압신호와 전류신호에 의하여 시동모터의 역기전력을 산출하는 제2단계, 제2단계에서 산출한 역기전력에 의하여 시동모터의 회전수를 산출하는 제3단계, 제3단계에서 산출한 시동모터의 회전수를 기준회전수와 비교판단하는 제4단계, 제4단계에서 시동모터의 회전수가 기준회전수보다 높을 경우 시동모터를 오프시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.In order to realize the above object, a vehicle engine starting device and a control method thereof according to the present invention are connected between a key switch, a battery, a starting motor, a starting motor, and the battery and turned on / off to supply power to the starting motor. A vehicle engine starter having a switching unit for applying / blocking, the vehicle engine starting device comprising: a control unit for detecting a counter electromotive force of a starting motor based on a terminal voltage and a current of a starting motor, detecting a rotation speed from the counter electromotive force, and outputting a signal according to the rotation speed; The other input terminal is connected to the key switch to turn on the starter motor according to the first start signal output from the key switch, and the one input terminal is connected to the output end of the control part so that the starter motor can be turned off according to the signal output from the controller. And the output stage has a driving portion connected to the switching portion. In the control method of the vehicle engine starting device, when the starting signal is input from the key switch, the first step of turning on the starting motor, and after the first step, calculates the counter electromotive force of the starting motor based on the voltage signal and the current signal of the starting motor terminal. A fourth step and a fourth step of comparing the rotational speed of the starting motor calculated in the third and third steps with the reference rotational speed by calculating the rotational speed of the starting motor by the counter electromotive force calculated in the second and second steps; And a fifth step of turning off the starting motor when the rotational speed of the starting motor is higher than the reference rotational speed in the step.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양호한 실시 예를 상세하게 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 차량 엔진 시동장치의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a vehicle engine starting device according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 차량 엔진 시동장치의 일부 상세 블럭도이다.3 is a detailed detailed block diagram of a vehicle engine starting device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 차량 엔진 시동장치 제어방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a method for controlling a vehicle engine starter according to the present invention.
먼저 본 발명에 따른 차량 엔진 시동장치는, 플런저스위치(90)를 구비하는데, 플런저스위치(90)는 배터리(120)와 시동모터(100)사이에 접속된 두 개의 고정접점(93)과 고정접점(93) 사이를 접속시키는 이동접점(92)이 마련된 플런저와 플런저를 구동시키는 코일(91)과 그 코일(91)과 병렬로 접속되어 코일에 남아있는 전류를 소멸시키는 환류다이오드(D2)로 이루어진다.First, the vehicle engine starting apparatus according to the present invention includes a plunger switch 90, which has a fixed contact 93 and two fixed contacts 93 connected between the battery 120 and the starting motor 100. And a coil 91 for driving the plunger and a reflux diode D2 connected in parallel with the coil 91 to dissipate the current remaining in the coil. .
플런저스위치(90)의 코일(91)은 시동스위치(SW)를 사이에 두고 배터리(120)에 접속되어 있다. 또한 플런저스위치(90)의 하류에는 온/오프에 따라 코일(91)에 전류를 흘리거나 차단시킬 수 있도록 스위칭소자인 트랜지스터(TR)가 접속되어 있다.The coil 91 of the plunger switch 90 is connected to the battery 120 with the start switch SW therebetween. Downstream of the plunger switch 90, a transistor TR, which is a switching element, is connected to allow a current to flow in or out of the coil 91 according to on / off.
그리고 트랜지스터(TR)의 베이스에는 트랜지스터(TR)를 온/오프시키는 구동부(80)가 접속되어 있으며, 그 구동부(80)는 제어부(70)에 접속되어 제어부(70)의 제어를 받는다.A driver 80 for turning on and off the transistor TR is connected to the base of the transistor TR, and the driver 80 is connected to the controller 70 and is controlled by the controller 70.
한편 제어부(70)는 시동모터(100)의 하류와 접속되어 전류(I(t))입력을 받으며, 또한 제어부(70)는 플런저스위치(90)와 시동스위치(SW)의 사이와 접속되어 전압(V(t))입력을 받는다.On the other hand, the control unit 70 is connected to the downstream of the starter motor 100 to receive the current I (t) input, and the control unit 70 is connected between the plunger switch 90 and the starter switch SW to supply voltage. It receives the (V (t)) input.
전술한 제어부(70)는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.The above-described control unit 70 is configured as follows.
먼저 전류(I(t))입력과 전압입력(V(t))을 받아 일정 시간 딜레이로써 실효값(혹은 평균값)으로 환산하는 타임레퍼런스평균회로(Time-Reference Averaging Circuit, 이하 평균값산출부라 칭함)(71)가 마련된다. 그리고 전술한 전압실효값(V(S))과 전류실효값(I(S))을 입력받아 회전수를 검출하는 회전수검출부가 평균값산출부(72)에 접속되어 있다. 또한 회전수검출부(72)에는 검출된 회전수를 기준회전수와 비교 판단하는 회전수비교판단부(73)가 접속되어 있다.First, a time reference averaging circuit (hereinafter referred to as an average value calculation unit) that receives a current I (t) input and a voltage input V (t) and converts it into an effective value (or an average value) as a predetermined time delay. 71 is provided. The rotation speed detection section that receives the above-described voltage RMS value V (S) and the current RMS value I (S) and detects the rotation speed is connected to the average value calculation section 72. In addition, the rotation speed detection unit 72 is connected to a rotation speed comparison determination unit 73 which compares the detected rotation speed with the reference rotation speed.
그리고 회전수비교판단부(73)의 출력단에는 트랜지스터(TR)를 구동시키는 구동부(80)가 접속되어 있다.The drive unit 80 for driving the transistor TR is connected to the output terminal of the rotation speed comparison determination unit 73.
한편 시동모터(100) 회전수의 판단은 다음과 같이 이루어진다.On the other hand the determination of the starting motor 100 speed is made as follows.
시동모터(100)가 전원을 인가받아 작동을 하게되면 시동모터(100)에서는 단자전압과는 반대로 전기자 전류의 흐름을 방해하는 역기전력(counter (or back) electro motive force)이 발생하게 된다. 그리고 시동모터(100)의 단자전압은 역기전력에 전기자코일에 흐르는 전류와 전기자코일의 저항을 곱한값을 더하면 산출된다.When the starting motor 100 is operated by receiving power, the starting motor 100 generates counter (or back) electro motive force that interferes with the flow of the armature current as opposed to the terminal voltage. The terminal voltage of the starting motor 100 is calculated by adding the counter electromotive force multiplied by the current flowing in the armature coil and the resistance of the armature coil.
한편 역기전력은 기전력상수(k)와 공극자속(Φ)과 전기자회전속도(N)의 곱으로 표현되는데, 이때 기전력상수(k)와 공극자속(Φ)은 전기자전류에 대하여 상수값이므로 영구자석형 직류전동기에서는 기전력상수(k)와 공극자속(Φ)의 곱의 값은 상수값이 된다. 그리하여 역기전력을 알면 전기자의 회전수 곧 시동모터(100)의 회전수를 알 수 있다.The counter electromotive force is expressed as the product of the electromotive force constant (k), the pore flux (Φ) and the armature rotational speed (N), where the electromotive force constant (k) and the pore magnetic flux (Φ) are constant values for the armature current. In DC motors, the product of the electromotive force constant (k) and the pore flux (Φ) becomes a constant value. Thus, if the counter electromotive force is known, the rotation speed of the armature, that is, the rotation speed of the starting motor 100 can be known.
다시 개략적으로 설명하면, 역기전력은 전기자의 회전속도에 따라서 좌우되는데, 시동모터(100)의 기계적부하가 증가하여 회전수가 감소하면 역기전력도 감소하게 되는 것이다. 즉, 다시 말하여 엔진(110)의 시동이 걸리지 않은 상태에서 시동모터(100)가 작동하게 되면 시동모터(100)의 기계적부하가 큰 상태이므로 시동모터(100)의 역기전력은 감소하고, 엔진(110)의 시동이 걸리기 시작하면 시동모터(100)의 기계적부하가 감소하기 시작하므로 역기전력 역시 증가한다. 그래서 역기전력을 알면 시동모터(100)의 회전수를 알 수 있다.In other words, the counter electromotive force depends on the rotational speed of the armature. If the mechanical load of the starting motor 100 is increased and the rotation speed decreases, the counter electromotive force is also reduced. In other words, when the starter motor 100 is operated while the engine 110 is not started, since the mechanical load of the starter motor 100 is large, the counter electromotive force of the starter motor 100 is reduced, and the engine ( When the start of 110 starts to be applied, since the mechanical load of the starting motor 100 begins to decrease, the counter electromotive force also increases. So, knowing the counter electromotive force can know the number of revolutions of the starting motor (100).
이하에서는 전술한 내용에 따른 본 발명의 작동을 살펴보겠다.Hereinafter will be described the operation of the present invention according to the above.
처음 운전자가 엔진(110)의 시동을 걸기 위하여 키스위치(60)를 온(IG.ON)위치로 하면, 그 신호는 구동부(80)로 입력된다. 구동부(80)는 키스위치(60)로부터 입력되는 최초의 시동신호에 따라서 트랜지스터(TR)의 베이스로 하이신호를 출력한다. 트랜지스터(TR)는 구동부(80)로부터 출력되는 하이신호에 의해서 턴-온 되는데, 트랜지스터(TR)가 턴-온되면 플런저스위치(90)의 코일(91)에 배터리(120)의 전원이 흐르게 된다.When the driver first turns the key switch 60 to the IG.ON position to start the engine 110, the signal is input to the driver 80. The driver 80 outputs a high signal to the base of the transistor TR according to the first start signal input from the key switch 60. The transistor TR is turned on by a high signal output from the driver 80. When the transistor TR is turned on, the power of the battery 120 flows through the coil 91 of the plunger switch 90. .
플런저스위치(90)의 코일(91)로 전원이 인가되면 플런저스위치(90)의 코일(91)에서는 자장이 발생된다. 코일(91)에서 발생된 자장은 이동접점(92)이 마련된 플런저를 밀어내게 되는데, 그에 따라서 플런저의 이동접점(92)은 고정접점(93) 사이를 접속시키게 된다.When power is applied to the coil 91 of the plunger switch 90, a magnetic field is generated in the coil 91 of the plunger switch 90. The magnetic field generated by the coil 91 pushes out the plunger provided with the movable contact 92. Accordingly, the movable contact 92 of the plunger connects between the stationary contacts 93.
고정접점(92)이 이동접점(93)에 의해서 서로 접속되게 되면 배터리(120)의 전원이 시동모터(100)로 인가되고 시동모터(100)는 작동하게 된다. 시동모터(100)가 작동되면 시동모터(100)의 단자전압은 상승을 하게되고 전기자코일에 흐르는 전류는 감소하게 된다.When the fixed contact 92 is connected to each other by the mobile contact 93, the power of the battery 120 is applied to the starter motor 100 and the starter motor 100 is operated. When the starting motor 100 is operated, the terminal voltage of the starting motor 100 is increased and the current flowing in the electric coil is reduced.
이때 제어부(70)로 전류(I(t))와 전압(V(t))이 입력된다.At this time, the current I (t) and the voltage V (t) are input to the controller 70.
제어부(70)로 입력된 전류(I(t))와 전압(V(t))은 평균값산출부(71)로 입력된다. 평균값산출부(71)는 입력된 전류(I(t))와 전압(V(t))으로부터 전압 평균값(V(S))과 전류 평균값(I(S))값을 산출한다. 평균값산출부(71)에서 산출된 전압 평균값(V(S))과 전류 평균값(I(S))은 회전수검출부(72)로 입력된다. 이때 평균값 대신 실효값을 산출하여 이용하여도 무방하다.The current I (t) and the voltage V (t) input to the controller 70 are input to the average value calculator 71. The average value calculation unit 71 calculates the voltage average value V (S) and the current average value I (S) value from the input current I (t) and the voltage V (t). The voltage average value V (S) and the current average value I (S) calculated by the average value calculation unit 71 are input to the rotation speed detection unit 72. In this case, the effective value may be calculated and used instead of the average value.
회전수검출부(72)는 입력된 전압 평균값(V(S))과 전류 평균값(I(S))에 의하여 시동모터(100)의 회전수를 검출하는데, 먼저 입력된 전압 평균값(V(S))과 전류 평균값(I(S))에 의하여 역기전력을 산출한다.The rotation speed detection unit 72 detects the rotation speed of the starting motor 100 based on the input voltage average value V (S) and the current average value I (S), and firstly inputs the voltage average value V (S). ) And the back EMF are calculated from the current average value I (S).
이때 역기전력은 전류 평균값(I(S))와 전기자코일의 병렬회로수를 나눈값을 전기자코일의 저항값과 곱하고 그 결과를 전압 평균값(V(S))에서 감한 값이 된다. 그리고 역기전력이 산출되고 나면, 회전수검출부(72)는 산출된 역기전력에서 회전수(N(S))를 산출한다. 회전수검출부(72)는 산출된 회전수(N(S))를 회전수판단부(73)로 출력한다.The counter electromotive force is a value obtained by dividing the current average value I (S) by the number of parallel circuits of the armature coil by the resistance value of the armature coil and subtracting the result from the voltage average value V (S). After the counter electromotive force is calculated, the rotation speed detection unit 72 calculates the rotation speed N (S) from the calculated back electromotive force. The rotation speed detection unit 72 outputs the calculated rotation speed N (S) to the rotation speed determination unit 73.
회전수판단부(73)는 회전수검출부(72)로부터 입력된 회전수(N(S))와 기준회전수를 비교판단한다. 이때 기준회전수는 엔진의 최저회전수를 타임딜레이의 시동모터 회전수로 환산한 회전수이다. 회전수판단부(73)는 회전수(N(S))가 기준회전수보다 작으면 하이 신호를 출력하고, 회전수(N(S))가 기준회전수보다 크면 로우 신호를 출력한다.The rotation speed determination unit 73 compares the rotation speed N (S) input from the rotation speed detection unit 72 with the reference rotation speed. At this time, the reference rotational speed is the rotational speed converted from the lowest rotational speed of the engine to the starting motor rotational speed of the time delay. The rotation speed judging unit 73 outputs a high signal when the rotation speed N (S) is smaller than the reference rotation speed, and outputs a low signal when the rotation speed N (S) is larger than the reference rotation speed.
그런데 이때에는 엔진의 시동이 걸린상태이므로 회전수(N(S))가 기준회전수보다 크게되어 회전수판단부(73)는 로우신호를 구동부(80)로 출력한다.However, at this time, since the engine is started, the rotation speed N (S) is greater than the reference rotation speed, and the rotation speed determination unit 73 outputs a low signal to the driving unit 80.
회전수판단부(73)가 로우신호를 출력하면 구동부(80)는 그 로우신호에 따라서 트랜지스터(TR)를 턴-오프 시킨다. 그러기 위해서 구동부(80)는 트랜지스터(TR)의 베이스로 로우신호를 출력한다.When the speed determining unit 73 outputs a low signal, the driving unit 80 turns off the transistor TR according to the low signal. To do this, the driver 80 outputs a low signal to the base of the transistor TR.
구동부(80)에서 로우신호가 트랜지스터(TR)의 베이스로 출력되면 트랜지스터(TR)는 턴-오프 되는데, 트랜지스터(TR)가 턴-오프 되면 플런저스위치(90)의 코일(91)로 인가되던 배터리(120)의 전원이 차단된다.When the low signal is output from the driver 80 to the base of the transistor TR, the transistor TR is turned off. When the transistor TR is turned off, the battery applied to the coil 91 of the plunger switch 90 is turned on. The power of 120 is cut off.
플런저스위치(90)의 코일(91)로 인가되던 배터리(120)의 전원이 차단되면 플런저스위치(90)의 코일(91)에서는 자력이 소멸된다. 그에 따라서 플런저를 밀어내던 힘이 없어지게 되는데, 그리하여 플런저의 이동접점(92)은 고정접접(93)과 오픈되어 시동모터(100)와 배터리(120) 사이의 접속이 오픈된다. 그리고 플런저스위치(90)의 코일(91)에 남아있던 잔류전류는 환류다이오드(D2)에 의하여 소멸된다.When the power supply of the battery 120 applied to the coil 91 of the plunger switch 90 is cut off, the magnetic force is dissipated in the coil 91 of the plunger switch 90. Accordingly, the force used to push out the plunger is eliminated. Thus, the movable contact 92 of the plunger is opened with the fixed contact 93 so that the connection between the starting motor 100 and the battery 120 is opened. The residual current remaining in the coil 91 of the plunger switch 90 is extinguished by the reflux diode D2.
본 실시예에서는 시동모터의 회전수를 비교판단하여 시동모터의 오프를 판단했지만 시동모터의 회전수를 엔진 회전수로 환산하여 이용하여도 된다.In this embodiment, the starter motor is judged to be off by comparing the rotational speed of the starting motor, but the rotational speed of the starting motor may be converted to the engine speed.
본 발명에 따른 차량 엔진 시동장치와 그 제어방법에 의하면, 키스위치로부터 시동신호가 입력되면 시동모터를 온 시키며, 시동모터의 단자전압과 전기자코일에 흐르는 전류의 평균값을 산출하여 그 산출한 시동모터의 단자전압과 전기자코일에 흐르는 전류의 각 평균값에 의하여 시동모터의 역기전력을 산출하고, 그 역기전력에 의하여 시동모터의 회전수를 산출하며, 그 산출한 시동모터의 회전수를 기준회전수와 비교 판단하여 시동모터의 회전수가 기준회전수보다 높을 경우 시동모터를 자동적으로 오프 시킴으로서, 시동모터 작동 후 엔진의 회전수가 일정 회전수에 이르면 즉, 시동이 완료되고 나면 자동적으로 시동모터를 오프 시킬 수 있어서 오버러닝클러치를 없앨 수 있기 때문에 스타터의 전장을 줄일 수 있으며 무게를 가볍게 할 수 있으며, 제조단가를 절감할 수 있으며, 또한 최초 시동시에만 시동모터를 온 시키므로 시동이 켜져 있는 상태에서 시동모터가 재 기동되는 것을 방지하여 시동모터와 링기어의 손상을 방지할 수 있다.According to the vehicle engine starter and the control method thereof according to the present invention, when the start signal is input from the key switch, the starter motor is turned on, and the average value of the terminal voltage of the starter motor and the current flowing through the armature coil is calculated to calculate the starter motor. The counter electromotive force of the starting motor is calculated based on the average value of the terminal voltage and the current flowing in the armature coil, the number of rotations of the starting motor is calculated based on the counter electromotive force, and the calculated number of rotations of the starting motor is compared with the reference speed. If the starting speed of the starting motor is higher than the reference speed, the starting motor is automatically turned off.When the starting speed of the engine reaches a certain speed after starting the starting motor, that is, the starting motor can be turned off automatically after the start is completed. Eliminates running clutch, reducing starter overall length and light weight , It is possible to reduce the manufacturing cost, and also because only turns on the starter motor during the initial start-up to prevent the activation the starter motor is turned on again while the start-up to avoid damage to the starter motor and the ring gear.
도 1은 종래의 차량 엔진 시동장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional vehicle engine starter.
도 2는 본 발명에 따른 차량 엔진 시동장치의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a vehicle engine starting device according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 차량 엔진 시동장치의 일부 상세 블럭도이다.3 is a detailed detailed block diagram of a vehicle engine starting device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 차량 엔진 시동장치 제어방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a method for controlling a vehicle engine starter according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
60:키스위치 71:평균값산출부60: key switch 71: average value calculation unit
72:회전수검출부 73:회전수비교판단부72: rotation speed detection unit 73: rotation speed comparison unit
80:구동부 91:코일80: drive part 91: coil
92:이동접점 93:고정접점92: mobile contact 93: fixed contact
100:시동모터 110:엔진100: starting motor 110: engine
111:링기어 120:배터리111: ring gear 120: battery
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