KR20110128117A

KR20110128117A - 엔진 시동 장치

Info

Publication number: KR20110128117A
Application number: KR1020100098115A
Authority: KR
Inventors: 하루키 나카야마; 나오히토 카네다
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2011-11-28
Also published as: FR2960265A1; JP5059907B2; FR2960265B1; JP2011241779A; CN102251900B; KR101233958B1; CN102251900A

Abstract

[과제]
간소한 회로 구성으로, 순간차단을 방지하고, 단락 스위치가 동작 불능의 경우라도, 시동 장치의 기능을 손상시키는 일이 없는 엔진 시동 장치를 얻는다.
[해결 수단]
전원(3)과 스타터 모터(2) 사이에 직렬 접속된 스타터 스위치(5)와, 스타터 스위치에 직렬 접속된 저항체(6)와, 저항체를 단락하는 단락 스위치(7)와, 단락 스위치의 개폐를 제어하는 타이머 회로(8)를 구비하고, 스타터 스위치(5)를 닫음에 의해 전원으로부터 스타터 스위치와 저항체를 통하여 스타터 모터에 통전하고, 스타터 스위치가 닫히고 나서 지연 시간 경과 후에 단락 스위치(7)를 닫아서 저항체를 단락하는 엔진 시동 장치로서, 단락 스위치(7)의 접점이 상시 폐접점이고, 스타터 스위치(5)의 접점이 폐로되기 전에 단락 스위치(7)의 접점이 개로되고, 스타터 스위치의 접점이 폐로된 후에, 단락 스위치의 접점이 폐로된다.

Description

엔진 시동 장치{ENGINE STARTING DEVICE}

본 발명은, 엔진을 스타터 모터로 시동시키는 엔진 시동 장치에 관한 것이다.

엔진을 시동하는 경우, 스타터 스위치의 코일에 통전을 행하고, 스타터 스위치의 고정 접점을 폐로(閉路)하는 것에 의해, 차량용 전원으로부터 스타터 모터에 전력을 공급하여 스타터 모터에 회전 토오크를 발생시켜, 맞물려진 피니언 기어와 링 기어를 통하여 스타터 모터의 회전력을 엔진 크랭크축에 전하여 엔진을 시동시킨다. 이때, 스타터 스위치의 폐로시에는 아직 스타터 모터는 정지 상태이고, 역기전압(逆起電壓)이 발생하지 않기 때문에, 극히 작은 스타터 내부 저항에 의해 수백 내지 천수백 암페어의 돌입(突入) 전류가 흐른다. 그때, 차량용 전원은 내부의 고유 저항에 의해 단자 전압이 저하되는 전압 강하를 발생한다.

이 때문에, 엔진의 시동시에 있어서, 스타터 모터 기동시의 전류에 의한 차량용 전원의 전압 강하에 의해, 차량의 다른 전기 기기, 예를 들면 스테레오, 내비게이션 시스템, 에어컨 등의 사용시에 순간차단을 야기하는 문제가 있다. 이 순간차단은, 통상의 엔진의 시동에서는 특히 문제는 되지 않지만, 아이들링 스톱 기능이 탑재된 차량 등에서는, 아이들링 스톱 후의 재시동을 행할 때에 순간차단이 발생하여, 운전자 및 동승자에게 불쾌감을 주는 것이 우려된다.

이에 대해, 스타터 모터의 기동시에 흐르는 돌입 전류를 억제하는 수단을 구비하여 순간차단의 발생을 방지하는 스타터가 공지이다(특허 문헌 1 참조).

이 특허 문헌 1에 나타나는 스타터는, 모터 회로에 메인 접점과 직렬로 접속되는 저항체와, 모터 회로에 저항체와 병렬로 접속되는 보조 접점을 가지며, 이 보조 접점을 개폐하는 제 2의 전자 스위치를 구비하고, 제 1의 전자 스위치에 통전한 후, 제 2의 전자 스위치에 통전하기 까지의 시간을 저항체 통전 시간이라고 부를 때에, 제 2의 전자 스위치의 통전시에 모터에 흐르는 최대 전류치를, 제 1의 전자 스위치의 통전시에 모터에 흐르는 최대 전류치 이하가 되도록, 저항체 통전 시간이 설정되어 있다.

즉, 이 특허 문헌 1에는, 저항체 통전 시간을 적절하게 설정하여, 제 2의 전자 스위치의 통전시에 모터에 흐르는 최대 전류치를, 제 1의 전자 스위치의 통전시에 모터에 흐르는 최대 전류치 이하로 제어함으로써, 배터리 단자 전압의 전압 강하를 안정적으로 억제하여 순간차단의 발생을 방지할 수 있도록 한 스타터가 개시되어 있다.

[선행기술 문헌]

[특허 문헌]

특허 문헌 1 : 일본 특개2009-287459호 공보

상기한 공지 기술(특허 문헌 1)에서는, 저항체 통전 시간을 제어하기 위해 제 2의 전자 스위치가 타이머 회로를 갖고 있고, 제 1의 전자 스위치를 닫아서 억제된 전류를 통전한 후에, IG 스위치로부터의 신호를 받은 타이머 회로가 소정의 시간 경과 후에 제 2의 전자 스위치의 여자 코일에 통전함으로써, 회로 중에 마련된 저항체를 단락하고, 배터리의 전(全) 전압을 모터에 인가하는 구성으로 되어 있다.

그러나, 어떠한 원인으로, 예를 들면 주변공기 온도의 상승이나 정전기, 또는 서지(surge) 등의 영향에 의해 타이머 회로가 정상적으로 동작하지 않은 경우에는, 제 2의 전자 스위치의 여자 코일에 통전이 행하여지지 않아, 전류 억제 저항체를 단락할 수가 없는 일이 생각된다.

이 경우, 스타터 모터에는 전류 억제 저항을 통하여 통전이 계속 행하여지기 때문에, 모터에 흐르는 전류치가 작아 엔진 시동에 시간이 걸려 버릴, 또는, 엔진을 시동할 수가 없을 우려가 있다.

이에 대해서는, 상기한 공지 기술(특허 문헌 1)의 제 2의 전자 스위치를 상시(常時) 폐접점(N/C 접점)으로 하고, 타이머 회로가 정상적으로 동작하고 있는 경우에는 제 2의 전자 스위치의 구동 코일에 통전하고, 저항체에 통전을 행함으로써 억제된 전류를 통전하고, 타이머 회로에 의해 저항체 통전 시간을 제어함으로써, 저항체를 단락하고, 배터리의 전 전압을 모터에 인가하는 것이 생각된다. 이 경우, 어떠한 이상에 의해 타이머 회로가 정상적으로 동작하지 않는 경우에는, 제 2의 전자 스위치의 구동 코일에 통전이 행하여지지 않는 결과, 전류 억제 저항체가 상시 단락된 상태가 되어, 배터리 단자 전압의 전압 강하를 안정적으로 억제하여 순간차단의 발생을 방지한다는 효과는 얻어지지 않는 것이지만, 종래의 엔진 시동 장치로서의 기능은 유지할 수 있다.

그러나, 이와 같은 회로 구성에서는, 제 1의 전자 스위치가 닫히기 전에 제 2의 전자 스위치를 먼저 단락 상태로부터 개방할 필요가 있고, 한편으로는 제 2의 전자 스위치의 개폐 타이밍은 상기 타이머 회로에 의해 자유롭게 결정할 수 있다.

따라서, 제 1의 전자 스위치가 닫히는 시간이 제 2의 전자 스위치가 개방되는 시간보다도 이른 조합인 경우는, 제 1의 전자 스위치에 통전하는 타이밍도 제어하여, 제 2의 전자 스위치보다도 지연되어 단락되도록 할 필요가 있어서, 회로 구성이 복잡해진다. 한편, 기계적으로 제 1의 전자 스위치에 통전 후 닫기까지의 시간을 지연시킨다고 하면, 아이들링 스톱 등에서 요구되어 있는 신속 시동에 반하는 결과가 된다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 엔진 시동 장치에서의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 간단하며 염가의 구성에 의해, 어떠한 요인에 의해 전류 억제 저항을 단락하는 단락 스위치의 개폐 제어를 할 수가 없게 된 경우에도, 엔진 시동 장치로서의 기능을 손상시키는 일이 없고, 또한, 배터리 단자 전압의 저하에 기인하는 「순간차단」의 발생을 방지할 수 있도록 한 엔진 시동 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 엔진 시동 장치는, 전원과 스타터 모터 사이에 직렬 접속된 스타터 스위치와, 상기 스타터 스위치에 직렬 접속된 저항체와, 상기 저항체를 단락하는 단락 스위치와, 상기 단락 스위치의 개폐를 제어하는 타이머 회로를 구비하고, 상기 스타터 스위치를 닫음에 의해 상기 전원으로부터 상기 스타터 스위치와 상기 저항체를 통하여 억제된 전류를 상기 스타터 모터에 통전하고, 상기 스타터 스위치가 닫히고 나서 지연 시간 경과 후에 상기 단락 스위치를 닫아서 상기 저항체를 단락하도록 한 엔진 시동 장치로서, 상기 단락 스위치의 접점이 상시 폐접점이고, 상기 스타터 스위치의 접점이 폐로(閉路)되기 전에, 상기 단락 스위치의 접점이 개로(開路)되고, 상기 스타터 스위치의 접점이 폐로(閉路)된 후에, 상기 단락 스위치의 접점이 폐로(閉路)되도록 구성한 것이다.

본 발명의 엔진 시동 장치에 의하면, 어떠한 원인에 의해 타이머 회로가 정상적으로 동작하지 않는 경우라도, 저항체를 단락하는 단락 스위치가 상시 폐접점인 것에 의해, 저항체에는 모터 전류가 흐르는 일이 없고, 이에 의해 이상시에 있어서도 엔진 시동 장치로서의 기능을 손상시키는 일은 없다.

한편, 타이머 회로가 정상시에는, 저항체에 의해 억제된 전류를 모터에 통전한 후, 소정의 타이밍에서 배터리의 전 전압을 모터에 인가할 수 있고, 배터리 단자 전압의 전압 강하를 안정적으로 억제할 수 있고, 배터리 단자 전압의 저하에 기인하는 「순간차단」의 발생을 방지할 수 있다. 더하여, 스타터 스위치의 구동 코일에의 통전을 제어할 필요가 없기 때문에, 간단하며 염가의 회로 구성으로 엔진 시동 장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.

상술한, 또한 그 밖의, 본 발명의 목적, 특징, 효과는, 이하의 실시의 형태에서의 상세한 설명 및 도면의 기재로부터 보다 분명하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 엔진 시동 장치의 전기 회로도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 엔진 시동 장치의 작동에 관한 타임 차트.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 엔진 시동 장치의 전류 전압 파형을 도시하는 그래프.

실시의 형태 1.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 엔진 시동 장치의 전기 회로도, 도 2는, 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 엔진 시동 장치의 작동에 관한 타이밍 차트이고, 횡축은 시간을 나타낸다.

도 1에서, 엔진 시동 장치(1)는, 엔진(도시 생략)을 시동하는 스타터 모터(2)와, 이 스타터 모터(2)에 전력을 공급하는 전원인 배터리(3)와, 스타터 모터(2)를 시동시키는 배터리(3)에 접속된 시동 스위치(4)와, 스타터 스위치(5)와, 이 스타터 스위치(5)의 접점 단자(5g, 5h)를 통하여 스타터 모터(2)에 접속되는 고정 접점(5e, 5f)과, 이 고정 접점(5e, 5f)에 직렬로 접속된 전류 억제 저항(6)과, 이 전류 억제 저항(6)을 엔진 시동 요구가 발생한 때에 단락 가능하게 마련된 단락 스위치(7)와, 이 단락 스위치(7)의 구동 코일(7b)에 통전시키기 위해 단락 스위치(7)에 내장된 타이머 회로(8) 등에 의해 구성되어 있다.

스타터 스위치(5)는, 스타터 모터(2)와 배터리(3) 사이에 직렬로 접속된 고정 접점(5e, 5f)과, 가동 접점(5i)을 구동하기 위한 구동 코일(5b)과, 가동 접점(5i)을 고정 접점(5e, 5f)에 접촉한 위치에 유지하는 유지 코일(5C)과, 가동 접점(5i)에 고정된 플런저(5d)를 구비하고 있다. 유지 코일(5C)은, 시동 스위치(4)와 접지 단자(GND) 사이에 접속되어 있다.

단락 스위치(7)는, 스타터 스위치(5)와 스타터 모터(2) 사이에 접속된 고정 접점(7e, 7f)과, 가동 접점(7i)을 구동하기 위한 구동 코일(7b)과, 가동 접점(7i)에 고정된 플런저(7d), 단락 스위치(7)의 접점 단자(7g, 7h) 사이에 양 단자가 접속되어 단락 스위치(7)와 병렬로 접속된 전류 억제 저항(6), 및 접점 단자 사이의 개폐를 제어하는 타이머 회로(8)를 구비한다. 구동 코일(7b)은, 단락 스위치(7)에 내장된 타이머 회로(8)와 접지 단자(GND) 사이에 접속되어 있고, 가동 접점(7i)은 고정 접점(7e, 7f)에 접촉한 위치에 유지되어 있는 상시 폐접점이다.

다음에, 이상과 같이 구성된 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 엔진 시동 장치의 동작에 관해 설명한다.

도 1 및 도 2에서, 우선, 엔진 시동의 제 1 스텝으로서, 시점 T1에서 엔진 시동 요구에 의해 시동 스위치(4)가 폐로(閉路)되면, 배터리(3)로부터 시동 스위치(4), 스타터 스위치(5)의 구동 코일(5b)을 통하여, 스타터 모터(2)에 전류가 공급되기 시작한다. 한편, 상기 통전과 동시에, 단락 스위치(7)에 있어서의 타이머 회로(8)에도 시동 요구가 입력되고, 구동 코일(7b)에 전류가 공급되기 시작한다.

여기서, 상기 시동 요구에 의한 구동 코일(5b)에의 통전에 의해, 스타터 스위치(5)의 가동 접점(5i)은 플런저(5d)를 통하여 고정 접점(5e, 5f)측으로 이동하기 시작하고, 스타터 스위치(5)를 폐로(閉路)하려고 한다.

한편, 상기 시동 요구에 의한 구동 코일(7b)에의 통전에 의해, 단락 스위치(7)의 가동 접점(7i)은 플런저(7d)를 통하여 고정 접점(7e, 7f)측으로부터 떨어지도록 이동하기 시작하고, 단락 스위치(7)를 개로(開路)하려고 한다.

각 스위치(5, 7)의 구동 코일(5b, 7b)에 통전이 시작되고 나서 각 스위치(5, 7)가 개폐하는데 필요로 하는 시간은, 각 스위치의 자기(磁氣) 특성, 코일 사양 및 고정 접점의 개폐에 필요한 각 스피링(도시 생략)의 사양 등에 의해 결정되고, 본 발명에서는, 스타터 스위치(5)의 개폐시간이 단락 스위치(7)의 개폐시간보다도 지연되도록 구성된다.

즉, 도 2에 도시하는 바와 같이, 단락 스위치(7)의 고정 접점(7e, 7f)이 개로된 시점(T2)에서는, 아직 스타터 스위치(5)의 고정 접점(5e, 5f)은 폐로되지 않고, 스타터 스위치(5a)는 폐로되어 있지 않다.

계속해서, 제 2 스텝으로서, 시점(T3)에서 고정 접점(5e, 5f)이 폐로됨에 의해, 스타터 스위치(5)가 폐로된다. 또한, 이때, 배터리(3)로부터 시동 스위치(4)를 통하여 유지 코일(5C)에 통전되어, 플런저(5d)가 그 위치에 유지된다. 그 결과, 스타터 스위치(5)의 폐로가 유지된다.

스타터 스위치(5)가 폐로됨에 의해, 배터리(3)로부터 전류 억제 저항(6)을 통하여 스타터 모터(2)에 전류가 흐른다. 이에 의해, 스타터 모터(2)는, 회전 토오크를 발생하고, 스타터 모터(2)의 회전자축에 일방향 클러치를 통하여 결합된 피니언 기어(도시 생략)를, 엔진의 크랭크 샤프트에 마련된 링 기어측으로 이동시켜서 링 기어(도시 생략)에 맞물리게 한다.

이때, 스타터 모터(2)에는, 도 3에 도시하는 바와 같이 배터리(3)의 전(全) 전압보다 낮은 전압이 인가되고, 전류 억제 저항(6)에 의해 억제된 전류가 스타터 모터(2)에 흐름에 의해, 스타터 모터(2)가 저속도로 회전한다.

스타터 스위치(5)가 폐로되면, 배터리(3)로부터 구동 코일(5b)에 흐르고 있던 전류는, 거의 소멸하고, 배터리(3)로부터 폐로된 스타터 스위치(5), 및 전류 억제 저항(6)을 흐르는 전류가 된다.

계속해서, 제 3 스텝으로서, 시동 요구가 있던 시점 T1부터 소정의 지연 시간의 경과 후인 시점 T4에서 타이머 회로(8)가 동작하고, 단락 스위치(7)의 고정 접점(7e, 7f)을 폐로하도록 플런저(7d)가 이동을 시작한다. 그 결과, 시점 T4부터 단락 스위치(7)의 폐로에 필요로 하는 시간이 경과한 시점 T5에서, 전류 억제 저항(6)에 병렬 접속되어 있는 단락 스위치(7)가 폐로된다. 이 단락 스위치(7)의 폐로에 의해 전류 억제 저항(6)이 단락된다.

단락 스위치(7)가 폐로함에 의해, 배터리(3)로부터 스타터 스위치(5), 및 단락 스위치(7)를 통하여 스타터 모터(2)에 통상의 스타터 전류가 공급된다. 이때 단락 스위치(7)가 폐로되고 전류 억제 저항(6)은 단락되어 있기 때문에, 도 3에 도시하는 바와 같이 스타터 전류는 재차 증가한다. 스타터 모터(2)는, 공급된 통상의 스타터 전류에 의해 구동되고, 그 회전력을 맞물린 피니언 기어와 링 기어를 통하여 엔진의 크랭크 축에 전달하여 엔진의 시동을 시작하고, 시점 T6에서 시동 요구를 종료하면, 플런저(7d)가 이동하는 시간의 경과 후인 시점 T7에서 엔진의 시동을 완료한다.

전술한 시점 T1 내지 T2사이의 제 1 스텝에서는, 회로 상에는 배터리(3)의 내부 고유 저항(RB), 구동 코일(5b)의 저항(RP), 스타터 모터(2)의 내부 저항(RS), 및 각 배선 저항(RW)이 존재한다. 시점 T2 내지 T3사이에서는, 단락 스위치(7)가 개로되어 있기 때문에, 회로 상에는 배터리(3)의 내부 고유 저항(RB), 구동 코일(5b)의 저항(RP), 전류 억제 저항(6)의 저항치(RSR), 스타터 모터(2)의 내부 저항(RS), 및 각 배선 저항(RW)이 존재한다.

시점 T3 내지 T5사이에서는, 스타터 스위치(5)가 폐로되어 있기 때문에, 회로 상에는 배터리(3)의 내부 고유 저항(RB), 전류 억제 저항(6)의 저항치(RSR), 스타터 모터(2)의 내부 저항(RS), 및 각 배선 저항(RW)이 존재하고, 시점 T5 내지 T7사이에서는, 단락 스위치(7)가 폐로되어 있기 때문에, 회로 상에는 배터리(3)의 내부 고유 저항(RB), 스타터 모터(2)의 내부 저항(RS), 및 각 배선 저항(RW)이 존재한다.

시동 스위치(4)가 폐로되고 나서, 단락 스위치(7)가 일단 개로된 후, 재차 폐로되어 전류 억제 저항(6)의 양단이 단락되기 까지의 지연 시간은, 시점 T3에서 스타터 스위치(5)가 폐로하고, 전류 억제 저항(6)을 통하여 스타터 모터(2)에 전류가 흐르고, 스타터 모터(2)가 회전을 시작하고 나서 소정의 회전수에 달할 때까지의 시간으로 정해지고, 또한, 그 소정의 회전수는 전압 저하를 얼마까지 허용하는지에 의해 정해진다. 즉, 목표로 하는 배터리의 전압 저하량을 크게 설정하여도 좋으면 지연 시간은 작게 할 수 있고, 전압 저하량을 작게 설정하여야 하면 지연 시간은 크게 할 필요가 있다. 허용되는 배터리 전압의 저하량은 차량탑재의 전기 기기를 순간차단시키지 않는 범위 내일 필요가 있다. 지연 시간과 저항체의 저항치는, 배터리의 내부 저항, 스타터 모터 사양(내부 저항), 배선 저항과 대상 엔진에 의해 설정된다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 엔진 시동 장치에 의하면, 스타터 모터의 기동시인 시점(T3)에서, 우선 전원인 배터리(3)와 스타터 모터(2) 사이에 설치된 전류 억제 저항(6)에 통전하여, 저(低)전류로 스타터 모터(2)의 시동을 시작하고, 소정의 지연 시간 경과 후에 단락 스위치(7)에 전류 억제 저항(6)을 단락시킴에 의해, 엔진의 시동 시작시의 전원의 전압 저하가 억제되고, 배터리 단자 전압의 저하에 기인하는 「순간차단」의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 어떠한 원인에 의해 단락 스위치(7)가 개폐할 수 없는 경우라도, 단락 스위치(7)가 상시 폐접점이기 때문에 통상의 스타터로서의 기능을 손상시키는 일도 없다.

또한, 본 실시의 형태 1에서는, 단락 스위치(7)는 스타터 스위치(5)와 스타터 모터(2) 사이에 접속된다고 하고 있지만, 단락 스위치(7)를 배터리(3)와 스타터 스위치(5) 사이에 접속하여도, 같은 효과를 얻을 수 있다.

나아가서는, 실시의 형태 1에서는, 단락 스위치(7)의 개폐를 제어하는 타이머 회로(8)는 단락 스위치(7)에 내장하고 있지만, ECU 등에 의한 스타터 스위치(5)와 단락 스위치(7)의 일괄 제어, 또는 단락 스위치(7)만의 제어로도 같은 효과를 얻을 수 있다.

1 : 엔진 시동 장치
2 : 스타터 모터
3 : 배터리
4 : 시동 스위치
5 : 스타터 스위치
5b : 구동 코일
5c : 유지 코일
5d : 플런저
6 : 전류 억제 저항
7 : 단락 스위치
7b : 구동 코일
8 : 타이머 회로

Claims

전원과 스타터 모터 사이에 직렬 접속된 스타터 스위치와, 상기 스타터 스위치에 직렬 접속된 저항체와, 상기 저항체를 단락하는 단락 스위치와, 상기 단락 스위치의 개폐를 제어하는 타이머 회로를 구비하고, 상기 스타터 스위치를 닫음에 의해 상기 전원으로부터 상기 스타터 스위치와 상기 저항체를 통하여 억제된 전류를 상기 스타터 모터에 통전하고, 상기 스타터 스위치가 닫히고 나서 지연 시간 경과 후에 상기 단락 스위치를 닫아서 상기 저항체를 단락하도록 한 엔진 시동 장치로서,
상기 단락 스위치의 접점이 상시 폐접점이고, 상기 스타터 스위치의 접점이 폐로(閉路)되기 전에, 상기 단락 스위치의 접점이 개로(開路)되고, 상기 스타터 스위치의 접점이 폐로(閉路)된 후에, 상기 단락 스위치의 접점이 폐로(閉路)되도록 구성한 것을 특징으로 하는 엔진 시동 장치.
제 1항에 있어서,
상기 단락 스위치에 통전을 시작하고 나서 접점이 개로(開路)되기까지의 시간이, 상기 스타터 스위치에 통전을 시작하고 나서 접점이 폐로(閉路)되기까지의 시간보다도 짧은 것을 특징으로 하는 엔진 시동 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 지연 시간을 제어하는 타이머 회로가 단락 스위치에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 시동 장치.