CN102400830B - 启动控制单元、以及与其对应的启动指令信号发生装置 - Google Patents

启动控制单元、以及与其对应的启动指令信号发生装置 Download PDF

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Abstract

本发明的启动控制单元对流过启动指令开关的电流进行抑制,构成无需额外的辅助电磁继电器的限流启动电路。启动控制单元(20A)将如下部分构成一体:即与设置于启动用电动机(70)的电磁移位继电器(60)的输出触点(61)串联连接的电流抑制电阻(50),用短路触点(31A)使该电阻(50)短路的短路用继电器(30A),以及随着启动指令开关(12)的动作而在启动电流减少的规定时期内将触点(31A)闭合的计时电路(40A)。继电器(30A)的励磁线圈(32A)不经由开关(12),而通过电阻(50)的一个端子、反接保护元件(47A)、以及驱动晶体管(46a)来由车载电池(10)直接供电。在将计时电路(40A)的延迟设定时间(T0)、和从对励磁线圈(32A)去激励开始到触点(31A)闭合复原为止的时间(t2b)相加得到的时间段内,用于电动机(70)的抑制启动电流流过电阻(50)。

Description

启动控制单元、以及与其对应的启动指令信号发生装置
技术领域
本发明涉及在刚开始启动之后的规定时间内通过电流抑制电阻对启动用电动机进行供电以抑制启动电流的启动控制单元、以及与其对应的启动指令信号发生装置。
背景技术
为了抑制发动机启动时的过大启动电流,并抑制因车载电池的内部电阻及布线电阻而导致电源电压的异常下降,使用下述的限流启动用的计时电路:即,在发动机启动时,将电流抑制电阻与启动用电动机串联连接,在驱动电流随着启动用电动机的旋转上升而发生衰减的规定时间之后,由短路用继电器的输出触点将电流抑制电阻短路。例如,根据专利文献1,揭示了一种发动机启动装置,该发动机启动装置包括:固定电阻器,该固定电阻器与由启动电动机、和将该启动电动机通电激励的电磁移位开关构成的电流通路串联连接;对该固定电阻器进行短路控制的开关单元;以及使该开关单元延迟工作的延迟工作单元,其中,延迟工作单元由在接收到电磁移位开关的输出电压之后进行工作的计时电路构成。
此外,根据专利文献2,揭示了一种启动机,该启动机包括:对设置于电动机电路的主触点进行开关的电磁开关;在电动机电路中与所述主触点串联连接的电流抑制电阻;设置成能使该电流抑制电阻短路的短路用继电器;以及使该短路用继电器延迟工作的计时电路,计时电路设定从电磁开关通电后到短路用继电器通电为止的延迟时间,对延迟时间进行设定,从而使短路用继电器通电时流过电动机的最大电流值成为电磁开关通电时流过电动机的最大电流值以下。
此外,根据专利文献3,揭示了一种启动机,该启动机分开设置励磁线圈和开关线圈,该励磁线圈将小齿轮朝环状齿轮方向推出,该开关线圈从该励磁线圈被激励起、间隔规定时间之后被激励,并对电动机电路的主触点进行闭合驱动,该启动机在小齿轮和环状齿轮可靠地进行卡合之后,将主触点闭合。
此外,根据专利文献4,为了在集中运算装置因发动机启动时的电压下降而停止动作的情况下,也能继续将发动机启动,若ECU(发动机控制装置)的微型计算机检测到启动开关的接通,则由驱动电路使启动继电器接通,以使启动机进行动作,但也可通过启动开关和常闭型继电器使该启动继电器的线圈通电,在ECU中设置有根据来自微型计算机的信号来使常闭型继电器关断的电路。因此,即使微型计算器因电压下降而停止动作,只要启动开关是接通的,启动继电器就也会继续接通。此外,在微型计算机中,若判断为启动机无需动作,则使常闭型继电器断开即可。
专利文献1:日本实用新型实开昭59-30564号公报(实用新型注册权利要求书项、图2)
专利文献2:日本专利特开2009-287459号公报(说明书摘要项、图1)
专利文献3:日本专利特开2009-191843号公报(说明书摘要项、第0032段、图1、图7)
专利文献4:日本专利特开2005-16388号公报(说明书摘要项、图1)
发明内容
在上述专利文献1所涉及的发动机启动装置中,短路用继电器(相当于继电器14)通过电磁移位继电器(相当于电磁移位开关2)的输出触点由车载电池7供电,启动指令开关(相当于按键开关6)只要驱动电磁移位继电器即可。因而,具有在启动指令开关中没有短路用继电器的通电电流流过的优点,并且,具有使计时器的设定时间稳定而不会受到电源电压的变动的影响的特征。
但是,在电流抑制电阻(相当于固定电阻器13)中,在由计时器的设定时间和短路用继电器的闭合驱动响应延迟时间相加得到的期间内,有启动电流流过,短路用继电器的响应时间与电源电压成反比地变动,存在无法得到稳定的限流启动时间的缺点。此外,由于短路用继电器连接在电磁移位继电器与启动用电动机之间,短路触点与电流抑制电阻未直接并联连接,因此,存在需要三个大电流端子的缺点。
另一方面,在上述专利文献2所涉及的启动机的电磁移位继电器(相当于电磁开关7)中,通过启动继电器由车载电池来供电,启动指令开关(相当于IG开关26)对启动继电器、短路用继电器、及计时电路进行驱动。因而,虽然计时电路从启动指令开关闭合开始、经过规定时间后进行动作,以对短路用继电器进行驱动,但由于间隔由启动继电器的闭合响应延迟时间和电磁移位继电器的闭合响应延迟时间相加得到的延迟时间之后,开始对启动用电动机(相当于电动机2)进行供电,因此,存在限流启动时间因电源电压的变动而变得不稳定的缺点。
此外,虽然额外地需要启动继电器,但如果除去启动继电器,而由启动指令开关对电磁移位继电器进行直接驱动,在此情况下,由于短路用继电器的驱动电流也流过启动指令开关,因此,需要增大触点的电流容量,并且,存在如下危险:当将启动指令开关断开时,电磁移位继电器进行误动作,变得无法断开。
此外,在上述专利文献3所涉及的启动机中,存在如下缺点:若发动机控制装置即ECU因发动机启动时的电压下降而变得不工作,则无法对励磁线圈及开关线圈进行激励。
此外,在上述专利文献4所涉及的发动机启动控制装置中,为了在集中运算装置因发动机启动时的电压下降而停止动作的情况下,也能使发动机继续启动,附加有常闭型继电器,为了驱动电磁移位继电器而导致有较大电流流过的启动指令信号未被统一,存在作为整体变得大型且价格高的缺点。
本发明是为了解决上述问题而完成的,其第一目的在于得到一种启动控制单元,该启动控制单元能对流过启动指令开关的电流进行抑制,并构成无需额外的辅助电磁继电器的限流启动电路。
此外,第二目的在于得到一种启动控制单元,该启动控制单元即使关联的电磁继电器的响应时间因电源电压而变动,也能抑制限流启动时间的变动,可得到稳定的限流启动时间。
此外,第三目的在于可到一种抑制功耗且小型价廉的启动控制单元。
此外,第四目的在于得到一种与该启动控制单元相对应的启动指令信号发生装置。
本发明第一方面所涉及的启动控制单元被连接在将车载发动机启动的启动用电动机与车载电池之间,对所述启动用电动机进行限流启动,其特征在于,
所述启动控制单元将如下部分构成为一体:即,与设置于所述启动用电动机的电磁移位继电器的输出触点串联连接的电流抑制电阻、由短路触点将该电流抑制电阻短路的短路用继电器、以及在启动电流随着启动指令开关的动作而减少的规定时期内将所述短路触点闭合的计时电路,
所述电磁移位继电器利用由所述车载电池通过所述启动指令开关供电的移位线圈,使设置于所述启动用电动机的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与所述小齿轮卡合,并且,利用该移位线圈或与该移位线圈分开设置的继电器线圈使所述输出触点闭合,
所述短路触点是因激励所述短路用继电器的励磁线圈而断开的常闭触点,并且,所述励磁线圈不经由所述启动指令开关,而通过所述电流抑制电阻的一个端子、反接保护元件、以及驱动晶体管,由所述车载电池直接供电,
所述反接保护元件是如下所述的晶体管或二极管:在以正常极性连接所述车载电池时,允许对所述励磁线圈进行供电,而在以异常的反极性连接所述车载电池时,阻止对所述励磁线圈进行供电,
在所述启动指令开关闭合以激励所述移位线圈或继电器线圈的同时,所述驱动晶体管被导通驱动,激励所述短路用继电器以使其断开,在所述输出触点闭合之前,所述短路触点完成断开动作,
所述计时电路随着所述电磁移位继电器的输出触点的闭合动作而开始计时动作,在间隔规定的延迟设定时间之后,将所述驱动晶体管切断,
在将所述计时电路的延迟设定时间、与从将所述短路用继电器的励磁线圈去激励开始直到所述短路触点闭合复原为止的闭合响应时间相加得到的时间段内,用于所述启动用电动机的抑制启动电流流过所述电流抑制电阻。
本发明第二方面所涉及的启动控制单元被连接在将车载发动机启动的启动用电动机与车载电池之间,对所述启动用电动机进行限流启动,其特征在于,
所述启动控制单元将如下部分构成为一体:即,与设置于所述启动用电动机的电磁移位继电器的输出触点串联连接的电流抑制电阻、由短路触点将该电流抑制电阻短路的短路用继电器、以及在启动电流随着启动指令开关的动作而减少的规定时期内将所述短路触点闭合的计时电路,
所述电磁移位继电器利用由所述车载电池通过所述启动指令开关供电的移位线圈,使设置于所述启动用电动机的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与所述小齿轮卡合,并且,由该移位线圈或与该移位线圈分开设置的继电器线圈使所述输出触点闭合,
所述短路触点是因激励所述短路用继电器的励磁线圈而闭合的常开触点,并且,所述励磁线圈不经由所述启动指令开关,而通过所述电流抑制电阻的一个端子、反接保护元件、以及驱动晶体管,由所述车载电池直接供电,
所述反接保护元件是如下所述的晶体管或二极管:在以正常极性连接所述车载电池时,允许对所述励磁线圈进行供电,而在以异常的相反极性连接所述车载电池时,阻止对所述励磁线圈进行供电,
所述计时电路在所述启动指令开关闭合、对所述移位线圈或继电器线圈进行供电的时刻开始计时动作,在间隔规定的延迟设定时间之后,将所述驱动晶体管导通驱动,并且,对所述延迟设定时间的值进行设定,以使其成为比从所述移位线圈或继电器线圈被激励开始直到所述输出触点闭合为止的第一闭合响应时间要长的时间,
将所述计时电路的延迟设定时间设为T0、将从将所述输出触点闭合驱动的移位线圈或电磁移位继电器被激励开始直到所述输出触点闭合为止的第一闭合响应时间设为T1、将从所述短路用继电器被激励开始直到所述短路触点闭合为止的第二响应延迟时间设为T2a时,这时在由计算公式“T0+T2a-T1”所得到的时间段内,用于所述启动用电动机的抑制启动电流流过所述电流抑制电阻。
本发明第三方面所涉及的启动控制单元被连接在将车载发动机启动的启动用电动机与车载电池之间,对所述启动用电动机进行限流启动,其特征在于,
所述启动控制单元将如下部分构成为一体:即,与设置于所述启动用电动机的电磁移位继电器的输出触点串联连接的电流抑制电阻、由短路触点将该电流抑制电阻短路的短路用继电器、以及在启动电流随着启动指令开关的动作而减少的规定时期内将所述短路触点闭合的计时电路,
所述电磁移位继电器利用由所述车载电池通过所述启动指令开关供电的移位线圈,使设置于所述启动用电动机的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与所述小齿轮卡合,并且,通过对与该移位线圈分开设置的继电器线圈进行分开驱动,从而使所述输出触点闭合,
从对所述移位线圈进行供电开始、间隔由设置在所述计时电路内的延迟计时电路部所设定的规定的延迟时间之后,将所述继电器线圈供电驱动,并且,所述延迟时间在所述车载电池的电源电压下降时是与最大移位时间相对应的固定值,或者在电源电压较高时、进行电压修正以使延迟时间逐渐减少,
所述短路触点是因激励所述短路用继电器的励磁线圈而断开或闭合的常闭触点或常开触点,并且,
设置在所述计时电路内的启动计时电路部在所述移位线圈被激励的时刻、或所述继电器线圈被激励的时刻、或所述输出触点闭合的时刻,开始计时动作,
所述励磁线圈和所述继电器线圈不经由所述启动指令开关,而通过所述电流抑制电阻的一个端子、反接保护元件、以及各自的驱动晶体管和分割驱动晶体管,由所述车载电池直接供电,
所述反接保护元件是如下所述的晶体管或二极管:在以正常极性连接所述车载电池时,允许对所述励磁线圈和所述继电器线圈进行供电,而在以异常的反极性连接所述车载电池时,阻止对所述励磁线圈和所述继电器线圈进行供电。
本发明第四方面所涉及的启动指令信号发生装置与第一方面所述的启动控制单元相对应,其特征在于,
所述启动指令开关是指令用开关元件、或是由该指令用开关元件激励和控制的指令用电磁继电器的输出触点,该指令用开关元件根据至少包含燃料喷射控制功能的启动指令信号发生装置的控制输出来进行动作,
所述启动指令信号发生装置包括微处理器,并且,还包括作为所述指令用开关元件的串联开关元件,该微处理器输入有如下信号以作为输入信号:模式开关信号,该模式开关信号至少确定是否进行怠速停止运转,或者是否利用无线电波进行远程启动;来自多个输入传感器的信号,该多个输入传感器用于判定执行怠速停止的发动机停止要件、远程启动要件、或怠速停止后的重启要件;以及来自手动启动开关的信号,
所述发动机停止要件、远程启动要件、以及重启要件至少包含所述车载电池的电源电压在规定值以上的要件,
当在怠速停止后将发动机启动、或将远程启动时,所述微处理器产生自动启动指令信号,以将所述串联开关元件导通驱动,
所述串联开关元件包括直接启动电路,该直接启动电路在所述手动启动开关闭合时,即使所述微处理器因所述车载电池的异常电压下降而不工作,也能维持所述串联开关元件的导通状态。
本发明第五方面所涉及的启动指令信号发生装置与第一方面所述的启动控制单元相对应,其特征在于,
所述启动指令开关是指令用开关元件、或是由该指令用开关元件激励和控制的指令用电磁继电器的输出触点,该指令用开关元件根据至少包含燃料喷射控制功能的启动指令信号发生装置的控制输出来进行动作,
所述启动指令信号发生装置包括微处理器,并且,还包括作为所述指令用开关元件的串联开关元件,该微处理器输入有如下信号以作为输入信号:模式开关信号,该模式开关信号至少确定是否进行怠速停止运转,或者是否利用无线电波进行远程启动;来自多个输入传感器的信号,该多个输入传感器用于判定执行怠速停止的发动机停止要件、远程启动要件、或怠速停止后的重启要件;以及来自手动启动开关的信号,
所述发动机停止要件、远程启动要件、以及重启要件至少包含所述车载电池的电源电压在规定值以上的要件,
当在怠速停止后将发动机启动、或将远程启动时,所述微处理器产生自动启动指令信号,以将所述串联开关元件导通驱动,
所述串联开关元件包括直接启动电路,该直接启动电路在所述手动启动开关闭合时,即使所述微处理器因所述车载电池的异常电压下降而不工作,也维持所述串联开关元件的导通状态。
本发明第六方面所涉及的启动指令信号发生装置与第一方面所述的启动控制单元和电磁移位继电器相对应,其特征在于,
所述电磁移位继电器具有与所述移位线圈分开设置的继电器线圈,所述启动控制单元没有用于该继电器线圈的延迟供电输出,
所述启动指令信号发生装置包括:串联开关电路,该串联开关电路包含用于将所述电磁移位继电器的移位线圈直接驱动、或通过指令用电磁继电器的输出触点将所述移位线圈间接驱动的串联开关元件;激励许可存储电路,该激励许可存储电路将用于驱动所述电磁移位继电器的继电器线圈的串联开关元件通电驱动;微处理器,该微处理器产生自动启动指令信号和延迟激励许可信号;以及直接启动电路,
当在怠速停止后将发动机启动、或将远程启动时,所述微处理器产生所述自动启动指令信号,以将所述串联开关元件导通驱动,对所述电磁移位继电器的移位线圈进行供电,并且,
当手动启动开关的闭合信号被输入时,或当产生所述自动启动指令信号时,在间隔规定的延迟时间之后,产生所述延迟激励许可信号,
当所述手动启动开关闭合时,即使所述微处理器因所述车载电池的异常电压下降而不工作,所述直接启动电路也能维持所述串联开关电路的驱动状态,
所述激励许可存储电路对已产生所述延迟激励许可信号这一情况进行存储,通过激励所述继电器线圈的串联开关元件来产生辅助指令信号,
即使所述微处理器变为不工作,也能维持所述延迟激励许可信号的存储状态,虽然这样,但是在所述手动启动开关断开、且所述自动启动指令信号消失的时刻,存储被解除,
所述延迟时间在所述车载电池的电源电压下降时是与最大移位时间相对应的固定值,或者在所述电源电压较高时、进行电压修正以使延迟时间逐渐减少。
本发明第七方面所涉及的启动指令信号发生装置与第一方面所述的启动控制单元和电磁移位继电器相对应,其特征在于,
所述电磁移位继电器具有与所述移位线圈分开设置的继电器线圈,所述启动控制单元没有用于该继电器线圈的延迟供电输出,
所述启动指令信号发生装置包括:串联开关电路,该串联开关电路包含用于将所述电磁移位继电器的移位线圈直接驱动、或通过指令用电磁继电器的输出触点将所述移位线圈间接驱动的串联开关元件;激励许可存储电路,该激励许可存储电路将用于驱动所述电磁移位继电器的继电器线圈的串联开关元件通电驱动;微处理器,该微处理器产生自动启动指令信号和延迟激励许可信号;以及直接启动电路,
当在怠速停止后将发动机启动、或将远程启动时,所述微处理器产生所述自动启动指令信号,以将所述串联开关元件导通驱动,对所述电磁移位继电器的移位线圈进行供电,并且,
当手动启动开关的闭合信号被输入时,或当产生所述自动启动指令信号时,在间隔规定的延迟时间之后,产生所述延迟激励许可信号,
当所述手动启动开关闭合时,即使所述微处理器因所述车载电池的异常电压下降而不工作,所述直接启动电路也能维持所述串联开关电路的驱动状态,
所述激励许可存储电路对已产生所述延迟激励许可信号这一情况进行存储,通过激励所述继电器线圈的串联开关元件来产生辅助指令信号,
即使所述微处理器变为不工作,也能维持所述延迟激励许可信号的存储状态,虽然这样,但在所述手动启动开关断开、且所述自动启动指令信号消失的时刻,存储被解除,
所述延迟时间在所述车载电池的电源电压下降时是与最大移位时间相对应的固定值,或者在所述电源电压较高时、进行电压修正以使延迟时间逐渐减少。
本发明所涉及的启动控制单元包括:计时电路,该计时电路在根据启动指令开关而动作的电磁移位继电器进行闭合动作后的规定期间内,将电流抑制电阻与启动用电动机串联连接,以进行限流启动;以及由该计时电路进行激励控制的常闭触点型的短路用继电器,该短路用继电器而不经由启动指令开关,通过反接保护元件和驱动晶体管,由车载电池直接供电。因而,由于无需与短路用继电器的励磁线圈对应的电源布线,而且,短路用继电器的激励电流不会流过启动指令开关,因此,具有如下特征:抑制开关的电流容量,从而能使用小型价廉的启动指令开关。
此外,由于电流抑制启动时间不会受到因电源电压的大小而变动的电磁移位继电器的动作响应时间和短路用继电器的断开响应时间的影响,而由计时电路的延迟设定时间和短路用继电器的闭合复原延迟时间来确定,因此,具有如下效果:电源电压的变动的影响变小,能得到稳定的电流抑制启动时间。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的启动控制单元的外部连接图。
图2是本发明的实施方式1所涉及的启动控制单元的内部电路图。
图3是本发明的实施方式1所涉及的启动控制单元的俯视结构图。
图4是本发明的实施方式1所涉及的启动控制单元的侧视结构图。
图5是本发明的实施方式1所涉及的启动控制单元的计时电路的驱动电压的特性曲线图和用于说明功耗的局部电路图。
图6是用于说明本发明的实施方式1所涉及的启动控制单元的动作的时序图。
图7是本发明的实施方式2所涉及的启动控制单元的外部连接图。
图8是用于说明本发明的实施方式2所涉及的启动控制单元的动作的时序图。
图9是本发明的实施方式3所涉及的启动控制单元的外部连接图。
图10是本发明的实施方式3所涉及的启动控制单元的内部电路图。
图11是本发明的实施方式3所涉及的启动控制单元的俯视结构图。
图12是本发明的实施方式3所涉及的启动控制单元的侧视结构图。
图13是用于说明本发明的实施方式3所涉及的启动控制单元的动作的时序图。
图14是本发明的实施方式4所涉及的启动控制单元的外部连接图。
图15是用于说明本发明的实施方式4所涉及的启动控制单元的动作的时序图。
图16是本发明的实施形态5所涉及的启动指令信号发生装置的电路结构图。
图17是本发明的实施形态6所涉及的启动指令信号发生装置的电路结构图。
图18是本发明的实施形态7所涉及的启动指令信号发生装置的电路结构图。
具体实施方式
下面,参照附图,说明本发明所涉及的启动控制单元和与其对应的启动指令信号发生装置的优选实施方式。另外,本发明并不限于这些实施方式,还包含在不脱离本发明主旨的范围内的设计上的变更。
实施方式1.
图1是本发明的实施方式1所涉及的启动控制单元的外部连接图。在图1中,车载电池10的负端子与车体11连接,正端子通过启动指令开关12以对启动控制单元20A进行供电。启动控制单元20A如图2中后述的那样,主要由短路继电器30A和计时电路40A构成,附加电流抑制电阻50并进行一体化。电流抑制电阻50与电磁移位继电器(electromagnetic shift relay)60的输出触点61串联连接,连接在车载电池10的正端子与启动用电动机70之间。
在启动指令开关12中,并联连接按键开关即手动启动开关103、以及用于在怠速停止后进行再启动和在寒冷时进行远距离预热运转的自动启动开关104,通过指令端子A1、A2对计时电路40A进行供电,并且,对电磁移位继电器60的吸引线圈(attraction coil)62和保持线圈63进行供电。另外,启动指令开关12也可以使用后述的实施方式5(参照图16)的指令用电磁继电器105的输出触点12。
短路用继电器30A包括作为常闭触点的短路触点31A,短路触点31A因对励磁线圈32A进行供电驱动而断开,通过布线端子X、Y与电流抑制电阻50并联连接。通过反接保护元件47A、驱动晶体管46a、以及驱动端子D,从计时电路40A的电源端子B1、B2对励磁线圈32A进行供电。此外,电源端子B1、B2由端子间连接布线49b相互连接,与车载电池10的正端子相连接的布线端子Y和电源端子B2由端子间利用连接片33b来连接。另外,启动计时电路部40a包括从计时电路40A除去反接保护元件47A和驱动晶体管46a后的弱电电路部。
为了得到计时电路40A的计时开始信号而使用的信号端子C1、C2由端子间连接布线49c来相互连接,电流抑制电阻50的负侧的布线端子X和信号端子C1由端子间连接片33c来连接。另外,如图2的后述,若启动指令开关12闭合,则立即对驱动晶体管46a进行导通驱动,并且,在由计时电路部40a所设定的规定时间之后,驱动晶体管46a被断开。此外,励磁线圈32A的另一端子和计时电路40A的负侧布线通过接地端子E1、E2与车体11连接,电磁移位继电器60的保持线圈63的负侧端子和启动用电动机70的负侧端子也与车体11连接。
电磁移位继电器60包括移位线圈(shift coil)64,该移位线圈64具有由车载电池10通过启动指令开关12供电的吸引线圈62和保持线圈63,该吸引线圈62和保持线圈63协同动作,使设置于启动用电动机70的小齿轮推进移动,使设置于发动机的曲轴(crankshaft)的环状齿轮与小齿轮卡合,并且,如后所述那样使输出触点61闭合,使与启动用电动机70串联连接的吸引线圈62短路以去激励。
若对与启动用电动机70串联连接的吸引线圈62进行供电,以将输出触点61闭合,则吸引线圈62的两端通过启动指令开关12与电流抑制电阻50、或短路用继电器30A的输出触点即短路触点31A进行短路连接。而且,由于电流抑制电阻50的电阻值与吸引线圈62的电阻值相比为压倒性小的值,因此,吸引线圈62被去激励,由保持线圈63维持电磁移位继电器60的动作状态。但是,若启动指令开关12断开,则从已经闭合的输出触点61向吸引线圈62倒流的电流会流过保持线圈63,使得磁力相抵销,电磁移位继电器60复原。
接下来,根据图2,说明图1所示的启动控制单元20A的内部电路。在图2中,启动控制单元20A与设置在启动控制单元20A的外部的车载电池10、启动指令开关12、电磁移位继电器60、及启动用电动机70之间的布线,以及对启动控制单元20A内部的短路用继电器30A和励磁线圈32A进行供电的供电电路的结构,如图1所说明的那样。
在计时电路40A中,由车载电池10通过启动指控开关12、指令端子A1、A2、供电电阻41a来提供驱动电源电压Vc。该驱动电源电压Vc由限压二极管48A进行限制,以使其在规定的上限电压以下,并且,由电源电容器41b进行滤波,以使得在车载电池10的电源电压Vb暂时异常下降时驱动电源电压Vc在规定的下限电压以上。此外,第一、第二比较晶体管42a、43a是通过公共的发射极电阻42d施加驱动电源电压Vc的PNP型晶体管,将由分压电阻42b、42c对驱动电源电压Vc分压后得到的第一比较电压V1,施加到第一比较晶体管42a的基极端子。
此外,对第二比较晶体管43a的基极端子施加第二比较电压V2,该第二比较电压V2是因PNP型的通电检测晶体管80导通而通过充电电阻44a和计时开始晶体管83进行充电的计时电容器44b的递增电压。通电检测晶体管80的发射极端子与电源端子B2连接,基极电阻81与信号端子C1连接,在电流流过电流抑制电阻50时,通电检测晶体管80因电流抑制电阻50的两端电压而导通,通过指令电阻82将计时开始晶体管83导通驱动。另外,在作为NPN型晶体管的计时开始晶体管83的发射极端子与基极端子之间,连接有用于防止因暗电流而引起的误导通的断开稳定电阻84。NPN型的锁存晶体管43b和第二比较晶体管43a的基极端子及集电极端子相互连接,若第二比较电压V2的值在第一比较电压V1以上而使第二比较晶体管43a导通,则计时电路40A的计时结束,锁存晶体管43b导通,其结果是,从锁存晶体管43b的集电极端子通过保持供电二极管43c来维持第二比较晶体管43a的导通状态。
另一方面,由车载电池10通过布线端子Y、电源端子B2、反接保护元件47A对励磁线圈32A进行供电的驱动晶体管46a是P沟道型场效应晶体管,在NPN型驱动辅助晶体管45a导通时,通过分压电阻46b、46c对该驱动晶体管46a进行导通驱动。另外,在驱动晶体管46a的源极端子与栅极端子之间,并联连接有分压电阻46c和过电压保护二极管46d。此外,在驱动晶体管46a的栅极端子与漏极端子之间,并联连接有防逆流二极管46f和浪涌吸收用二极管46e。
由第一比较晶体管42a的输出即计时结束输出Tdn通过驱动电阻45b来对驱动辅助晶体管45a进行导通驱动。然而,虽然在计时结束前的期间内,第一比较晶体管42a导通,计时结束输出Tdn的逻辑电平为“H”,将驱动辅助晶体管45a导通驱动,但在计时结束之后,锁存晶体管43b导通,第一比较晶体管42a变为不导通,计时结束输出Tdn的逻辑电平为“L”,驱动辅助晶体管45a变为不导通。
另外,在以错误的极性连接车载电池10的情况下,利用反接保护元件47A使从车载电池10的正端子到接地端子E1、励磁线圈32A、驱动晶体管46a内的寄生二极管为止的逆流通电电路被阻止通电,且从电源端子B2、布线端子Y到车载电池10的负端子的逆向电流无法流通。
另一方面,将启动控制单元20A的安装位置反转,将车载电池10与布线端子X侧连接,将电磁移位继电器60与布线端子Y侧连接,在此情况下,将端子间连接片33b连接在布线端子X与电源端子B1之间,为了使电源端子B1、B2的任一侧都能够连接车载电池10,设置有端子间连接布线49b。
同样地,将启动控制单元20A的安装位置反转,将车载电池10与布线端子X侧连接,将电磁移位继电器60与布线端子Y侧连接,在此情况下,将端子间连接片33c连接在布线端子Y与信号端子C2之间。而且,为了使信号端子C1、C2的任一侧都能够连接车载电池10,设置有端子间连接布线49c。
接下来,说明实施方式1所涉及的启动控制单元20A的俯视结构图和侧视结构图即图3及图4。在图3及图4中,启动控制单元20A包括:与壳体20AA的下部安装为一体的短路用继电器30A;位于壳体20AA的内部并装载有构成计时电路40A的电路元器件的电子基板40AA;设置在壳体20AA的上部的布线端子X、Y;指令端子A1;以及接地端子E1。
在电子基板40AA上设置有指令端子A2、电源端子B1、B2、信号端子C1、C2、驱动端子D、以及接地端子E2,布线端子X、Y中的一个端子与电源端子B1、B2中的任一个端子之间由端子间连接片33b连接。此外,布线端子X、Y中的另一个端子与信号端子C1、C2中的任一个端子之间由端子间连接片33c连接,指令端子A1、A2和接地端子E1、E2相互连接。在布线端子X、Y之间紧固有电流抑制电阻50,电流抑制电阻50的电阻值根据所适用的启动用电动机70有代表的特性来选择确定。
接下来,说明如上所述构成的实施方式1所涉及的启动控制单元20A的作用及动作。
首先,对用于说明图5(A)所示的计时电路的驱动电压的特性、和图5(B)所示的功耗的局部电路进行说明。
在图5(A)中,横轴是由12V***的车载电池10通过启动指令开关12对指令端子A1、A2所施加的电源电压Vb的值,用于使启动控制单元20A正常动作的电源电压Vb的值例如为DC6~24V。另外,在12V***的车载电池单品中,通常不会达到DC16V以上,但假定在寒冷启动时利用外部电源进行跳跃启动(jumping start)的情况,可能会在达到例如DC24V的上限电压的情况下进行动作,允许变动范围为DC6~24V。另一方面,由于纵轴所示的驱动电源电压Vc由图2中的限压二极管48A来进行限制,因此,该驱动电源电压Vc随着电源电压Vb的增加而上升,例如被限制为在DC12V以下。由此,抑制图2中的电源电容器41b和计时电容器44b的施加电压,从而能使用小型价廉的耐压低的电容器。
如上所述,虽然驱动电源电压Vc在电源电压Vb为DC6~12V的低电压区域中未被稳定,而与电源电压Vb成正比地进行变动,但是,图2中的第一、第二比较电压V1、V2通过使用公共的驱动电源电压Vc,从而在第二比较电压V2达到第一比较电压V1以上为止的时间内不受驱动电源电压Vc的影响,可得到稳定的计时特性。
但是,若驱动电源电压Vc在计时结束前急剧下降,则急剧下降的第一比较电压V1成为比已经进行充电的第二比较电压V2要小的值,存在误计时结束的危险性,但在本实施方式中,在电磁移位继电器60的输出触点61闭合、电源电压Vb暂时下降之后开始计时,因此可避免这样的危险。另外,若限压二极管48A所产生的限制电压为例如DC5.1V,则驱动电源电压Vc能在整个电压区域都稳定,但在该情况下,电源电压Vb增大时的整个计时电路的功耗增大,成为启动控制单元20A过热的主要原因。
在图5(B)中,若设供电电阻41a(参照图2)的电阻值为R1,与限压二极管48A并联连接的整个计时电路的等效电阻为R2,则可像以下那样计算整个计时电路的功耗W。
在电源电压Vb较大、且满足Vc≦Vb×R2/(R1+R2)的关系时,由于流过供电电阻41a的电流I成为I=(Vb-Vc)/R1,因此,功耗W如下式所示。
W=Vb×I=Vb×(Vb-Vc)/R1
因而,可知满足如下关系:若使驱动电源电压Vc变小、则功耗W增大。
接下来,基于图6的时序图,对动作进行说明。另外,参照图1及图2进行说明。
图6(A)表示在启动指令开关12的闭合指令期间Ts内、逻辑电平成为“H”的指令信号的状态。若启动指令开关12被闭合,则如图1、图2所示,电磁移位继电器60的吸引线圈62和保持线圈63被激励,推出并驱动启动用电动机70的小齿轮,以使其与发动机的环状齿轮进行卡合,并且,间隔闭合响应延迟时间T1之后,将输出触点61闭合。
在图6(B)中,虚线表示与电磁移位继电器60的闭合响应时间T1的期间相对应的吸引线圈62的激励期间,点划线表示与闭合指令期间Ts相对应的保持线圈63的激励期间,实线表示输出触点61的闭合期间。另外,虽然若输出触点61闭合,则由电流抑制电阻50和输出触点61的串联电路将吸引线圈62短路,但由于电流抑制电阻50的电阻值与吸引线圈62的电阻值相比为压倒性小的值,因此,吸引线圈62被去激励,由保持线圈63维持输出触点61的闭合状态以及小齿轮的推出状态。此外,若启动指令开关12断开,保持线圈63被去激励,则间隔电磁移位继电器60的断开响应时间t1之后,将输出触点61断开。
图6(C)表示随着输出触点61的闭合使得启动电流通过电流抑制电阻50流入启动用电动机70、以使通电检测晶体管80导通的期间,若短路触点31A及时闭合复原,则通电检测晶体管80变为不导通。另外,若通电检测晶体管80导通,则计时开始晶体管83也导通,计时电容器44b开始充电,在延迟设定时间T0之后,第二比较电压V2为第一比较电压V1以上,使第二比较晶体管43a导通,与锁存晶体管43b协同动作以成为自我保持导通状态,从而成为计时结束完成状态。
图6(D)表示在从输出触点61闭合起经过延迟设定时间T0后的时刻被导通的锁存晶体管43b的导通状态。另一方面,若启动指令开关12闭合,则从第一比较晶体管42a通过驱动电阻45b使驱动辅助晶体管45a导通,以此将驱动晶体管46a导通驱动,但是,若因计时电路的计时结束而使锁存晶体管43b导通,则第一比较晶体管42a变为不导通,其结果是,驱动辅助晶体管45a被切断,驱动晶体管46a也被切断。
在图6(E)中,虚线表示短路用继电器30A的励磁线圈32A的激励期间,在从启动指令开关12被闭合的时刻开始到锁存晶体管43b导通以产生计时结束输出为止的期间内被激励。若励磁线圈32A被激励,则间隔短路用继电器30A的断开响应时间T2b之后,使常闭的短路触点31A进行断开动作,若励磁线圈32A被去激励,则间隔短路用继电器30A的闭合响应时间t2b之后,使短路触点31A闭合复原,短路触点31A的断开状态由实线的逻辑“H”电平来表示。
另外,短路用继电器30A的断开响应时间T2b是比电磁移位继电器60的闭合响应时间T1要短的时间,直到输出触点61闭合为止,使短路触点31A断开。此外,在驱动晶体管46a被切断时,在励磁线圈32A中流过的电流由于浪涌吸收用二极管46e而被快速切断,因此,闭合响应时间t2b变为比断开响应时间T2b要短的时间,不易受到电源电压的影响。
图6(F)表示在启动用电动机70中流过的启动电流的波形,若启动指令开关12闭合,则在启动用电动机70中流过对吸引线圈62进行激励的激励电流,若输出触点61及时闭合,则启动电流通过电流抑制电阻50急剧增加,随着启动用电动机70的旋转上升,启动电流逐渐减少。若短路触点31A闭合复原,则启动电流再次急剧增加,随着启动用电动机70进一步的旋转上升,启动电流逐渐减少。
若启动指令开关12随着发动机的自主旋转而被断开,则间隔电磁移位继电器60的断开响应时间t1(参照图6B)之后,将输出触点61断开,启动电流被切断。另外,在启动指令开关12刚被断开之后,由于输出触点61仍然是闭合的,因此,激励电流通过短路触点31A和输出触点61从吸引线圈62流入保持线圈63,但在该情况下,由于吸引线圈62和保持线圈63的磁力相减地进行作用,因此,电磁移位继电器60被去激励而复原。
假使由启动指令开关12驱动其他低电阻负载,则由于该负载与保持线圈63并联连接,因此,对吸引线圈62施加的电压上升,并且,对保持线圈63施加的电压下降,差动磁力的平衡被破坏,有可能发生电磁移位继电器60继续动作保持状态的误动作。但是,在图1所示的本实施方式的情况下,与保持线圈63并联连接的是高电阻的计时电路40A,保持线圈63未与励磁线圈32A并联连接,因此,电磁移位继电器60不会发生断开误动作。
虽然将励磁线圈32A通过反接保护元件47A和驱动晶体管46a与车载电池10直接连接以使上述情况变为可能,但在反接保护元件47A和驱动晶体管46a中,在图6(E)的激励期间T0+T1内有电流流过,这成为使启动控制单元20A温度上升的原因。为了抑制该温度上升,虽然也能像后述的实施方式3(参照图9)那样,使用晶体管作为反接保护元件,但在图1、图2的实施方式的情况下,将用于得到驱动电源电压Vc的限压二极管48A设定为较高的电压,从而抑制用于得到稳定电压的功耗,这也是一种重要的对策。
此外,由于即使启动指令开关12的闭合指令期间Ts延长,电流流过励磁线圈32A的期间也是确定的,因此,具有无需担心反接保护元件47A和驱动晶体管46a的发热过大的优点。
虽然在以上的说明中,采用布线端子X、Y中的任一个都可以与车载电池10的正端子连接的结构,但根据车载电池10和启动用电动机70的配置关系来改变启动控制单元20A的安装朝向、从而改变安装管脚的位置,在这种情况下,例如布线端子Y始终与车载电池10的正端子连接,由端子间连接片33b对电源端子B2供电,能省去电源端子B1和端子间连接布线49b。在该情况下,布线端子X始终作为电流抑制电阻50的负侧端子,由端子间连接片33c与信号端子C1连接,能省去信号端子C2和端子间连接布线49c。
此外,虽然在以上的说明中,使用二极管作为反接保护元件47A,但也可以取而代之的,将晶体管反向通电以得到压降较小的二极管。
此外,在以上的说明中,为了检测出电磁移位继电器60的输出触点61闭合的情况,由电流抑制电阻50的两端电压使通电检测晶体管80导通,由此通过计时开始晶体管83开始对计时电容器44b进行充电。但是,也可以省去通电检测晶体管80,由启动用电动机70的两端电压对指令电阻82进行供电,使计时开始晶体管83导通。在该情况下,对于启动控制单元20A,需要取代信号端子C1、C2的新的信号端子,需要用信号线将该新的信号端子与启动用电动机70之间连接起来。
此外,虽然在以上的说明中,驱动晶体管46a内置浪涌吸收用二极管46e,但也可以将取代浪涌吸收用二极管46e的浪涌吸收用二极管连接在驱动晶体管46a的源极端子与漏极端子之间,这些浪涌吸收用二极管进行电压限制,使得其两端电压在DC50V以下。在该情况下,例如车载电池10的输出电压为DC10V时,与将驱动晶体管46a闭合以对励磁线圈32A进行供电时的电流上升率相比,将驱动晶体管46a断开以切断励磁线圈32A时的电流减少率以5倍的高速发生衰减,闭合响应时间t2b与短路触点31A的断开响应时间T2b相比大幅地缩短。另外,虽然还要在短路触点31A的断开响应时间、及闭合响应时间上增加机械响应延迟时间,但由于该机械响应时间不受电源电压的变动的影响而较为稳定,因此,不会成为电流抑制启动时间变动的主要原因。
从以上的说明可清楚地看出,实施方式1所涉及的启动控制单元20A被连接在将车载发动机启动的启动用电动机70与车载电池10之间,从而对启动用电动机70进行限流启动,
启动控制单元20A将如下部分构成为一体:即,与设置于启动用电动机70的电磁移位继电器60的输出触点61串联连接的电流抑制电阻50、由短路触点31A使该电流抑制电阻50短路的短路用继电器30A、及随着启动指令开关12的动作而在启动电流减少的规定时期内将短路触点31A闭合的计时电路40A,
电磁移位继电器60利用由车载电池10通过启动指令开关12供电的移位线圈64,使设置于启动用电动机70的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与上述小齿轮卡合,并且,由该移位线圈64使输出触点61闭合。
短路触点31A是因激励短路用继电器30A的励磁线圈32A而被断开的常闭触点,并且,励磁线圈32A不经由启动指令开关12,而通过电流抑制电阻50的一个端子、反接保护元件47A、以及驱动晶体管46a,由车载电池10直接供电。
反接保护元件47A是如下所述的晶体管或二极管:即,在以正常极性连接车载电池10时,允许对励磁线圈32A进行供电,而在以异常的反极性连接车载电池10时,阻止对励磁线圈32A进行供电,
在启动指令开关12闭合以将移位线圈64激励的同时,驱动晶体管46a被导通驱动,并激励短路用继电器30A以使其断开,在输出触点61闭合之前,短路触点31A完成断开动作。
计时电路40A随着电磁移位继电器60的输出触点61的闭合动作而开始计时动作,间隔规定的延迟设定时间T0之后,将驱动晶体管46a切断,
在将计时电路40A的延迟设定时间T0、与从使短路用继电器30A的励磁线圈32A去激励开始到短路触点31A闭合复原为止的闭合响应时间t2b相加得到的时间段内,用于启动用电动机70的抑制启动电流流过电流抑制电阻50。
因而,由于无需与短路用继电器30A的励磁线圈32A对应的电源布线,而且,短路用继电器30A的激励电流不会流过启动指令开关12,因此,具有如下特征:抑制开关的电流容量,从而能使用小型价廉的启动指令开关12。
此外,在电磁移位继电器60的移位线圈64具有吸引线圈62和保持线圈63时,由于未将短路用继电器30A的励磁线圈32A与移位线圈64并联连接,因此,在启动指令开关12被断开时电磁移位继电器60不会进行误动作,具有能可靠地进行断开动作的特征。
此外,由于电流抑制启动时间不受因电源电压的大小而变动的电磁移位继电器60的动作响应时间和短路用继电器30A的断开响应时间的影响,而由计时电路40A的延迟设定时间T0和短路用继电器30A的闭合复原延迟时间t2b来确定,因此,具有如下特征:电源电压的变动的影响变小,能得到稳定的电流抑制启动时间。
此外,在发动机的启动被拖延的情况下,由于电流抑制电阻50被常闭触点型的短路用继电器30A的短路触点31A所短路,因此,使得对电流抑制电阻50及短路用继电器30A的励磁线圈32A的通电停止,启动控制单元20A不会过热,从而具有能小型化的特征。
而且,具有如下特征:能防止在弄错车载电池10的连接极性的情况下、继续激励短路用继电器30A以将其烧毁的事故。
此外,计时电路40A是如下所述的电路:检测随着电磁移位继电器60的输出触点61闭合而在电流抑制电阻50的两端所产生的压降,并开始计时动作。即,计时电路40A因向电流抑制电阻50通电而开始计时动作。
因而,具有如下特征:不增加信号布线来检测电磁移位继电器60的输出触点61已闭合的情况,而由启动控制单元20A内的信号来检测输出触点61已闭合的情况。
此外,计时电路40A将第一比较电压V1和第二比较电压V2进行比较,在间隔规定的延迟设定时间T0之后,两者达到一致,这时产生计时结束输出Tdn以切断驱动晶体管46a,该第一比较电压V1与随着启动指令开关12的闭合动作而由车载电池10提供的驱动电源电压Vc成正比,该第二比较电压V2是因输出触点61闭合而从公共的驱动电源电压Vc通过充电电阻44a充电的计时电容器44b的递增充电电压。即,计时电路40A利用由车载电池10提供的非稳定电源来进行动作。
因而,具有如下特征:由于未使用稳定电源电路来驱动计时电路40A,因此,在电源电压的较宽的变动范围内能抑制计时电路40A的功耗,并且,由于构成计时电路40A的电压比较电路利用公共的驱动电源电压Vc来进行动作,因此,即使驱动电源电压Vc发生变动,计时特性也不会变动,且能得到稳定的延迟设定时间。
此外,将供电电阻41a和限压二极管48A与计时电路40A的驱动电源电路连接,限压二极管48A使用具有如下所述的动作电压的恒压二极管:在驱动电源电压Vc的变动区域内,在高压区域内具有限压功能,而在低压区域内限压功能不起作用。即,对提供给计时电路40A的供电电压进行限制,使其仅在高压区域内成为恒定电压。
因而,由于在对启动用电动机70施加的电压的宽范围的电压变动的整个区域内,不进行恒压控制,因此,具有如下特征:能抑制高压区域内的功耗,并且,降低计时电路40A中所使用的计时电容器44b的耐压,从而能使用小型且价廉的电容器。
此外,在收纳有启动控制单元20A的壳体20AA的外壁上安装并固定电流抑制电阻50以使其一体化。即,在启动控制单元20A的外壁上附加电流抑制电阻50。
因而,具有如下特征:与将电流抑制电阻50内置于启动控制单元20A的壳体20AA内的情况相比,可抑制因电流抑制电阻50产生的热量而导致启动控制单元20A的温度上升,并且,易于根据适用的车型来改变电流抑制电阻50的值。上述特征对于后述的实施方式2、3、4中的启动控制单元21A、20B、21B的情况也是相同的。此外,将短路用继电器30A的输出触点即短路触点31A和电流抑制电阻50的并联电路连接在与启动用电动机70相连接的电磁移位继电器60的输出触点61与车载电池10之间,所述并联电路的一对布线端子X、Y中的任一个端子与车载电池10侧连接,并且,
计时电路40A包括由端子间连接布线49b进行内部连接的一对电源端子B1、B2,在所述一对布线端子X、Y中的布线端子Y与车载电池10相连接时,使该布线端子Y与所述电源端子B1、B2中的电源端子B2连接,在所述一对布线端子X、Y中的布线端子X与车载电池10相连接时,使该布线端子X与所述电源端子B1、B2中的电源端子B1连接。即,短路用继电器30A设置在和启动用电动机70一体不可分的电磁移位继电器60与车载电池10之间,并且,计时电路40A包括内部连接的一对电源端子B1、B2,根据与短路触点31A和电流抑制电阻50的并联电路对应的一对布线端子X、Y的连接极性,能选择所连接的电源端子。因而,具有如下特征:即使车载电池10、启动控制单元20A、以及启动用电动机70的配置关系根据适用的车型而变化,也能轻易对计时电路40A进行电源布线。上述特征对于后述的实施方式2、3、4中的启动控制单元21A、20B、21B的情况也是相同的。
实施方式2.
接下来,说明本发明的实施方式2所涉及的启动控制单元。图7是实施方式2所涉及的启动控制单元的外部连接图。下面,以与上述实施方式1的不同点为中心进行说明。另外,在各图中,相同标号表示相同或相当的部分。
在图7中,车载电池10的负端子与车体11连接,正端子通过启动指令开关12对启动控制单元21A进行供电。启动控制单元21A主要由短路继电器30A和计时电路90A构成,附加电流抑制电阻50并对其进行一体化。电流抑制电阻50和电磁移位继电器65的输出触点61串联连接,连接在车载电池10的正端子与启动用电动机70之间。
在启动指令开关12中,将按键开关即手动启动开关103、与用于在怠速停止后进行再启动和在寒冷时进行远距离预热运转的自动启动开关104并联连接,通过指令端子A1、A2对计时电路90A进行供电,并且,对电磁移位继电器65的移位线圈66进行供电。另外,启动指令开关12也可以使用后述实施方式6(参照图17)的指令用电磁继电器105的输出触点12。
短路用继电器30A包括作为常闭触点的短路触点31A,短路触点31A因对励磁线圈32A进行供电驱动而被断开,通过布线端子X、Y与电流抑制电阻50并联连接。通过反接保护元件47A、驱动晶体管46a、以及驱动端子D,从计时电路90A的电源端子B1、B2对励磁线圈32A进行供电。此外,电源端子B1、B2由端子间连接布线49b相互连接,且与车载电池10相连接的布线端子Y和电源端子B2由端子间连接片33b连接。
为了得到计时电路90A的计时开始信号而使用的信号端子C1、C2由端子间连接布线49c相互连接,且电流抑制电阻50的负侧的布线端子X和信号端子C1由端子间连接片33c连接。另外,启动计时电路部40a如上述实施方式1(参照图2)所述的,若启动指令开关12闭合,则立即将驱动晶体管46a导通驱动,并且,从启动计时电路部40a开始计时起经过规定时间后,进行将驱动晶体管46a切断的延迟复原动作。
与此相对的,延迟计时电路部90b在从启动指令开关12闭合开始间隔规定的延迟时间Td之后,产生计时结束输出,将分割驱动晶体管96a导通驱动,通过反接保护元件47A、分割驱动晶体管96a、以及驱动端子F2、F1对后述的继电器线圈67进行供电。另外,对反接保护元件47A进行分割以分别与驱动晶体管46a和分割驱动晶体管96a连接,能防止发生集中发热。
电磁移位继电器65包括由车载电池10通过启动指令开关12供电的移位线圈66,若对该移位线圈66进行供电,则使设置于启动用电动机70的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与小齿轮卡合。
虽然移位线圈66由进行吸引动作和保持动作的第一线圈66a构成,但也能同时使用吸引辅助用的第二线圈66b。但是,在同时使用第二线圈66b的情况下,分开设置继电器线圈67以将输出触点61闭合,若将继电器线圈67激励以使输出触点61闭合,则使与启动用电动机70串联连接的第二线圈66b短路以去激励。
在这种形式的电磁移位继电器65中,由于用于使输出触点61闭合的继电器线圈67和用于将小齿轮推出的移位线圈66在结构上分离,因此,能在进行移位动作之后可靠地使输出触点61闭合。从将移位线圈66激励开始到将继电器线圈67激励为止的延迟时间Td由延迟计时电路部90b来设定,关于延迟时间Td的值,在车载电池10的电源电压Vb下降时是与最大移位时间相对应的固定值,或者在电源电压Vb较高时,进行电压修正以使延迟时间Td逐渐减少。
虽然在启动指令开关12闭合的时刻对启动计时电路部40a进行供电,但也可以在延迟计时电路部90b计时结束的时刻对该启动计时电路部40a进行供电以省电。
另外,在移位线圈66具有与启动用电动机70串联连接的第二线圈66b的情况下,若对继电器线圈67进行供电,以使输出触点61闭合,则第二线圈66b的两端通过启动指令开关12、与短路用继电器30A的输出触点即短路触点31A或电流抑制电阻50进行短路连接。而且,由于电流抑制电阻50的电阻值与第二线圈66b的电阻值相比为压倒性小的值,因此,第二线圈66b被去激励,由第一线圈66a维持电磁移位继电器65的动作状态。但是,若启动指令开关12被断开,则继电器线圈67被去激励,输出触点61被单独断开复原,第一线圈66a和第二线圈66b一起被去激励,小齿轮复原。
接下来,基于图8的时序图说明实施方式2所涉及的启动控制单元21A的动作。另外,参照图7及图2来进行说明。
图8(A)表示在启动指令开关12的闭合指令期间Ts内、逻辑电平为“H”的指令信号的状态。若启动指令开关12被闭合,则如图7所示,电磁移位继电器65的移位线圈66被激励,驱动用电动机70的小齿轮被推出并驱动,以使其与发动机的环状齿轮进行卡合。
在图8(B)中,虚线表示间隔延迟时间Td之后被延迟计时电路部90b所激励的电磁移位继电器65的继电器线圈67的激励期间,实线表示间隔闭合响应延迟时间T1之后被闭合的输出触点61的闭合期间。另外,若启动指令开关12被断开,继电器线圈67被去激励,则间隔电磁移位继电器65的断开响应时间t1之后,将输出触点61断开。
图8(C)表示随着输出触点61的闭合使得启动电流通过电流抑制电阻50流入启动用电动机70、由此将图2的通电检测晶体管80导通的期间,若短路触点31A立即闭合复原,则通电检测晶体管80变为不导通。另外,若通电检测晶体管80导通,则计时开始晶体管83也导通,计时电容器44b开始充电,在延迟设定时间T0之后,第二比较电压V2变为在第一比较电压V1以上,第二比较晶体管43a导通,与锁存晶体管43b协同动作以成为自我保持导通状态,从而成为计时结束完成状态。
图8(D)表示在从输出触点61闭合开始经过延迟设定时间T0后的时刻被导通的锁存晶体管43b的导通状态。另一方面,对于短路用继电器30A的励磁线圈32A,若启动指令开关12闭合,则由第一比较晶体管42a通过驱动电阻45b使驱动辅助晶体管45a导通,从而将驱动晶体管46a导通驱动,但若因计时电路90A的计时结束而导致锁存晶体管43b导通,则第一比较晶体管42a变为不导通,其结果是,驱动辅助晶体管45a被切断,驱动晶体管46a也被切断。
在图8(E)中,虚线表示短路用继电器30A的励磁线圈32A的激励期间,从继电器线圈67被激励的时刻开始到锁存晶体管43b导通以产生计时结束输出为止的期间内被激励。若励磁线圈32A被激励,则间隔短路用继电器30A的断开响应时间T2b之后,常闭的短路触点31A进行断开动作,若励磁线圈32A被去激励,则间隔短路用继电器30A的闭合响应时间t2b之后,短路触点31A闭合复位,短路触点31A的断开状态用实线的逻辑“H”电平来表示。
另外,短路用继电器30A的断开响应时间T2b是比电磁移位继电器60的闭合响应时间T1要短的时间,直到输出触点61闭合为止,使短路触点31A断开。为此,也可以在启动指令开关12闭合的时刻,在激励移位线圈66的同时开始激励励磁线圈32A。
此外,在驱动晶体管46a被切断时,在励磁线圈32A中流过的电流由浪涌吸收用二极管46e进行快速切断,因此,闭合响应时间t2b变为比断开响应时间T2b要短的时间,不易受到车载电池10的电源电压Vb的影响。
图8(F)表示在启动用电动机70中流过的启动电流的波形,若启动指令开关12闭合,经过延迟时间Td和闭合响应时间T1之后,输出触点61闭合,则启动电流通过电流抑制电阻50而急剧增加,随着启动用电动机70的旋转上升,启动电流逐渐减少。若短路触点31A闭合复位,则启动电流再次急剧增加,随着启动用电动机70进一步的旋转上升,启动电流逐渐减少。
若启动指令开关12随着发动机的自主旋转而被断开,则在间隔电磁移位继电器60的断开响应时间t1(参照图8B)之后,使输出触点61断开,启动电流被切断。
另外,在反接保护元件47A和驱动晶体管46a中,在图8(E)的激励期间T0+T1内有电流流过,这成为启动控制单元21A温度上升的原因。为了抑制这样的温度上升,虽然也能像后述的实施方式3(参照图10)那样,使用晶体管作为反接保护元件47A,但在上述实施方式1及本实施方式的情况下,将用于得到驱动电源电压Vc的限压二极管48A设定在较高的电压,从而抑制用于得到稳定电压的功耗,这也成为重要的对策。
此外,由于即使启动指令开关12的闭合指令期间Ts延长,电流流过励磁线圈32A的期间也是确定的,因此,具有无需担心反接保护元件47A和驱动晶体管46a的发热过大的优点。
从以上的说明可清楚,实施方式2所涉及的启动控制单元21A被连接在对车载发动机进行启动的启动用电动机70与车载电池10之间,对启动用电动机70进行限流启动,
启动控制单元21A将如下部分构成为一体:即,与设置于启动用电动机70的电磁移位继电器65的输出触点61串联连接的电流抑制电阻50,由短路触点31A将该电流抑制电阻50短路的短路用继电器30A,以及随着启动指令开关12的动作而在启动电流减少的规定时期内将短路触点31A闭合的计时电路90A,
电磁移位继电器65利用由车载电池10通过启动指令开关12供电的移位线圈66,使设置于启动用电动机70的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与上述小齿轮卡合,并且,利用与该移位线圈66分开设置的继电器线圈67使输出触点61闭合。?
短路触点31A是因激励短路用继电器30A的励磁线圈32A而被断开的常闭触点,并且,励磁线圈32A不经由启动指令开关12,而通过电流抑制电阻50的一个端子、反接保护元件47A、以及驱动晶体管46a,由车载电池10直接供电。
反接保护元件47A是如下所述的晶体管或二极管:在以正常极性连接车载电池10时,允许对励磁线圈32A进行供电,而在以异常的反极性连接车载电池10时,阻止对励磁线圈32A进行供电,
在启动指令开关12闭合以将移位线圈66或继电器线圈67激励的同时,驱动晶体管46a被导通驱动,并激励短路用继电器30A以使其断开,在输出触点61闭合之前,短路触点31A完成断开动作。
计时电路90A随着电磁移位继电器65的输出触点61的闭合动作而开始计时动作,在间隔规定的延迟设定时间T0之后,将驱动晶体管46a切断,
在将计时电路90A的延迟设定时间T0、与从使短路用继电器30A的励磁线圈32A去激励开始到短路触点31A闭合复原为止的闭合响应时间t2b相加得到的时间段内,用于启动用电动机70的抑制启动电流流过电流抑制电阻50。
电磁移位继电器65利用由车载电池10通过启动指令开关12供电的移位线圈66,使设置于启动用电动机70的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与上述小齿轮卡合,并且,通过对与该移位线圈66分开设置的继电器线圈67进行分开驱动,从而使输出触点61闭合,
从对移位线圈66进行供电开始、在间隔由设置在计时电路90A内的延迟计时电路部90b所设定的规定的延迟时间Td之后,对继电器线圈67进行供电驱动,关于延迟时间Td,在车载电池10的电源电压Vb下降时是与最大移位时间相对应的固定值,或者在电源电压Vb较高时,进行电压修正以使延迟时间Td逐渐减少。
此外,短路触点31A是因激励短路用继电器30A的励磁线圈32A而被断开的常闭触点,并且,
设置在计时电路90A内的启动计时电路部40a在输出触点61闭合的时刻开始计时动作,励磁线圈32A和继电器线圈67不经由启动指令开关12,而通过电流抑制电阻50的一个端子、反接保护元件47A、以及各自的驱动晶体管46a和分割驱动晶体管96a,由车载电池10直接供电,
反接保护元件47A是如下所述的晶体管或二极管:在以正常极性连接车载电池10时,允许对励磁线圈32A和继电器线圈67进行供电,在以异常的反极性连接车载电池10时,阻止对励磁线圈32A和继电器线圈67进行供电。
这样,实施方式2所涉及的启动控制单元21A包括:延迟计时电路部90b,该延迟计时电路部90b从电磁移位继电器65的移位线圈66被激励开始经过规定时间后,将继电器线圈67激励;以及启动计时电路部40a,该启动计时电路部40a在电磁移位继电器65开始被激励后的规定期间内,利用电流抑制电阻50进行限流启动,该电流抑制电阻50被与启动用电动机70串联连接的短路用继电器30A的短路触点31A所短路,继电器线圈67和短路用继电器30A不经由启动指令开关12,而通过反接保护元件47A和独立的驱动晶体管46a、96a,由车载电池10直接供电。
因而,由于无需与短路用继电器30A的励磁线圈32A对应的电源布线,而且,继电器线圈67和短路用继电器30A的激励电流不会流过启动指令开关12,因此,具有如下特征:抑制开关的电流容量,从而能使用小型价廉的启动指令开关12。
此外,由于电磁移位继电器65被分离成移位线圈66和继电器线圈67,因此,具有如下特征:能抑制继电器线圈67的激励电流,并抑制反接保护元件47A和驱动晶体管46a、96a的发热。
此外,由于在等待小齿轮的移位动作之后对继电器线圈67进行激励,因此,即使移位时间因电源电压的变动而变化,从启动指令开关12闭合开始直到对继电器线圈67进行激励为止的时间都是稳定的,其结果是,具有能使限流启动控制的时间特性变得稳定的特征。
此外,即使电磁移位继电器65的移位线圈66同时使用进行吸引动作和保持动作的第一线圈66a、以及吸引辅助用的第二线圈66b,由于利用继电器线圈67来驱动输出触点61而与移位线圈66的状态无关,因此,在启动指令开关12被断开时电磁移位继电器65也不会发生误动作,具有能可靠地进行断开动作的特征。
而且,具有如下特征:能防止在弄错车载电池10的连接极性的情况下、继续激励短路用继电器30A和继电器线圈67以将其烧毁的事故。
实施方式3.
接下来,说明本发明的实施方式3所涉及的启动控制单元。图9是实施方式3所涉及的启动控制单元的外部连接图。在图9中,车载电池10的负端子与车体11连接,正端子通过启动指令开关12对启动控制单元20B进行供电。启动控制单元20B如图10中后述的那样,主要由短路继电器30B和计时电路40B构成,附加电流抑制电阻50并对其进行一体化。电流抑制电阻50和电磁移位继电器60的输出触点61被串联连接,且被连接在车载电池10的正端子与启动用电动机70之间。
在启动指令开关12中,虽然省略了图示,但与上述实施方式1的情况相同,将按键开关即手动启动开关、与用于在怠速停止后进行再启动和在寒冷时进行远距离预热运转的自动启动开关并联连接,通过指令端子A1、A2对计时电路40B进行供电,并且,对电磁移位继电器60的吸引线圈62和保持线圈63进行供电。另外,启动指令开关12也可以使用后述实施方式5(参照图16)、实施方式7(参照图18)的指令用电磁继电器105的输出触点12。
短路用继电器30B包括作为常开触点的短路触点31B,短路触点31B因对励磁线圈32B进行供电驱动而闭合,通过布线端子X、Y与电流抑制电阻50并联连接。通过反接保护元件47B、驱动晶体管46a、以及驱动端子D,从计时电路40B的电源端子B1、B2对励磁线圈32B进行供电,并且,电源端子B1、B2由端子间连接布线49b相互连接。此外,与车载电池10连接的布线端子X和电源端子B1之间由端子间连接片33b连接。
另外,启动计时电路部40b的结构是从计时电路40B除去反接保护元件47B和驱动晶体管46a后得到的弱电电路部。此外,励磁线圈32B的另一端子和计时电路40B的负侧布线通过接地端子E1、E2与车体11连接,电磁移位继电器60的保持线圈63的负侧端子和启动用电动机70的负侧端子也与车体11连接。
电磁移位继电器60包括移位线圈64,该移位线圈64具有由车载电池10通过启动指令开关12来供电的吸引线圈62和保持线圈63,该吸引线圈62和保持线圈63协同动作,使设置于启动用电动机70的小齿轮推进移动,设置于发动机的曲轴的环状齿轮与小齿轮卡合,并且,如后所述使输出触点61闭合,使与启动用电动机70串联连接的吸引线圈62短路以对其进行去激励。
若对与启动用电动机70串联连接的吸引线圈62供电以将输出触点61闭合,则吸引线圈62的两端通过电流抑制电阻50或短路用继电器30B的输出触点即短路触点31B、与启动指令开关12短路连接。而且,由于电流抑制电阻50的电阻值与吸引线圈62的电阻值相比为压倒性小的值,因此,吸引线圈62被去激励,由保持线圈63来维持电磁移位继电器60的动作状态。但是,若启动指令开关12被断开,则从已经闭合的输出触点61向吸引线圈62倒流的电流会流过保持线圈63,使得磁力相抵销,导致电磁移位继电器60复位。
接下来,根据图10,说明图9所示的启动控制单元20B的内部电路。在图10中,启动控制单元20B与设置在启动控制单元20B的外部的车载电池10、启动指令开关12、电磁移位继电器60、及启动用电动机70之间的布线,以及对启动控制单元20B内部的短路用继电器30B和励磁线圈32B进行供电的供电电路的结构如图9所说明的那样。
在计时电路40B中,由车载电池10通过启动指控开关12、指令端子A1、A2、供电电阻41a来提供驱动电源电压V0。该驱动电源电压V0由恒压二极管48B进行限制,以使其成为例如DC5.1V的固定值,并且,由电源电容器41b进行滤波,以使得在车载电池10的电源电压Vb暂时异常下降时驱动电源电压V0在规定的下限电压以上。此外,被施加驱动电源电压V0的第一、第二比较晶体管92a、93a是通过公共的发射极电阻92d与接地电路连接的NPN型晶体管,对第一比较晶体管92a的基极端子施加第一比较电压V1,该第一比较电压V1由分压电阻92b、92c对驱动电源电压V0分压后得到。
此外,对第二比较晶体管93a的基极端子施加第二比较电压V2,该第二比较电压V2是由驱动电源电压V0通过充电电阻44a对计时电容器44b充电后的该及时电容器44b的递增电压。PNP型的锁存晶体管93b和第二比较晶体管93a的基极端子及集电极端子相互连接,若第二比较电压V2的值在第一比较电压V1以上,以使第二比较晶体管93a导通,则计时电路计时结束,锁存晶体管93b导通。其结果是,从锁存晶体管93b的集电极端子通过保持供电二极管93c维持第二比较晶体管93a的导通状态,并且,通过驱动电阻45b将驱动辅助晶体管45a导通驱动。另外,在锁存晶体管93b的基极端子与发射极端子之间连接有断开稳定电阻93d,此外,在NPN型晶体管即驱动辅助晶体管45a的基极端子与发射极端子之间连接有断开稳定电阻45c。
另一方面,由车载电池10通过布线端子X、电源端子B1、以及反接保护元件47B对励磁线圈32B进行供电的驱动晶体管46a是P沟道型场效应晶体管,在NPN型驱动辅助晶体管45a导通时,通过分压电阻46b和防逆流二极管46g将该驱动晶体管46a导通驱动。另外,在驱动晶体管46a的源极端子与栅极端子之间,并联连接有分压电阻46c和过电压保护二极管46d。此外,在驱动晶体管46a的栅极端子与漏极端子之间,并联连接有防逆流二极管46f和浪涌吸收用二极管46e。
反接保护元件47B是将P沟道型场效应晶体管反向连接后得到的元件,漏极端子与电源端子B1连接,源极端子与驱动晶体管46a的源极端子连接。作为反接保护元件的晶体管47B的栅极端子通过分压电阻47d与驱动辅助晶体管45a连接,在源极端子与栅极端子之间连接有分压电阻47c和过电压保护二极管47e。
因而,若将驱动辅助晶体管45a导通驱动,则晶体管47B也被导通驱动,与上述实施方式1的二极管47A相比,能使电源端子B1到驱动晶体管46a之间以较小的压降进行连接。但是,在以错误的反极性连接车载电池10的情况下,与上述实施方式1的二极管47A同样地阻止逆向电流。
另外,在以错误的极性连接车载电池10的情况下,从车载电池10的正端子到接地端子E1、励磁线圈32B、驱动晶体管46a内的寄生二极管为止的逆流通电电路的导通被反接保护元件47B阻止,从电源端子B1、布线端子X到车载电池10的负端子中逆向电流无法流通。
另一方面,启动控制单元20B的安装位置反转,将车载电池10与布线端子Y侧连接,将电磁移位继电器60与布线端子X侧连接,在此情况下,端子间连接片33b连接在布线端子Y与电源端子B2之间,且为了使电源端子B1、B2的任一侧都能连接车载电池10,设置有端子间连接布线49b。
接下来,说明实施方式3所涉及的启动控制单元20B的俯视结构图和侧视结构图即图11及图12。在图11及图12中,启动控制单元20B包括:与壳体20BB的下部一体安装的短路用继电器30B;位于壳体20BB的内部并装载有构成计时电路40B的电路元器件的电子基板40BB;设置在壳体20BB的上部的布线端子X、Y;指令端子A1;以及接地端子E1。
在电子基板40BB上设置有电源端子B1、B2、指令端子A2、驱动端子D、以及接地端子E2,布线端子X、Y中的任一个端子与电源端子B1、B2中的任一个端子之间由端子间连接片33b连接。此外,指令端子A1、A2与接地端子E1、E2也相互连接。在布线端子X、Y之间紧固有电流抑制电阻50,电流抑制电阻50的电阻值根据所适用的启动用电动机70的代表特性来选择确定。另外,根据车载电池10和启动用电动机70的配置关系来改变启动控制单元20B的安装朝向、从而改变安装管脚的位置,在这种情况下,例如布线端子X始终与车载电池10的正端子连接,由端子间连接片33b对电源端子B1供电,能省去电源端子B2和端子间连接布线49b。
接下来,基于图13的时序图说明采用上述结构的实施方式3所涉及的启动控制单元20B的动作。另外,参照图9及图10进行说明。
图13(A)表示在启动指令开关12的闭合指令期间Ts内、逻辑电平为“H”的指令信号的状态。若启动指令开关12被闭合,则如图9、图10所示,电磁移位继电器60的吸引线圈62和保持线圈63被激励,推出并驱动启动用电动机70的小齿轮,以使其与发动机的环状齿轮进行卡合,并且,在间隔闭合响应延迟时间T1之后,输出触点61闭合。
图13(B)表示启动信号的逻辑电平,该启动信号示出计时电路40B随着启动指令开关12闭合而开始计时动作。
在图13(C)中,虚线表示与电磁移位继电器60的闭合响应时间T1的期间相对应的吸引线圈62的激励期间,点划线表示与闭合指令期间Ts相对应的保持线圈63的激励期间,实线表示输出触点61的闭合期间。此外,若启动指令开关12断开,保持线圈63被去激励,则在间隔电磁移位继电器60的断开响应时间t1之后,输出触点61断开。另外,虽然若输出触点61闭合,则由电流抑制电阻50和输出触点61的串联电路会使吸引线圈62短路,但由于电流抑制电阻50的电阻值与吸引线圈62的电阻值相比为压倒性小的值,因此,吸引线圈62被去激励,由保持线圈63来维持输出触点61的闭合状态和小齿轮的推出状态。
图13(D)表示在从启动指令开关12闭合开始经过延迟设定时间T0后的时刻所导通的锁存晶体管93b的导通状态。若锁存晶体管93b被导通,则由于驱动辅助晶体管45a被导通,从而使驱动晶体管46a被导通驱动。
在图13(E)中,虚线表示短路用继电器30B的励磁线圈32B的激励期间,在从计时电路40B计时结束开始直到启动指令开关12被断开为止的期间内被激励。若励磁线圈32B被激励,则在间隔短路用继电器30B的闭合响应时间T2a之后,常开的短路触点31B进行闭合动作,若励磁线圈32B被去激励,则在间隔短路用继电器30B的断开响应时间t2a之后,短路触点31B断开复位,短路触点31B的闭合状态由实线的逻辑“H”电平来表示。
图13(F)表示在启动用电动机70中流过的启动电流的波形,若启动指令开关12闭合,则在启动用电动机70中流过对吸引线圈62进行激励的激励电流,若输出触点61立即闭合,则启动电流通过电流抑制电阻50而急剧增加,随着启动用电动机70的旋转上升,启动电流逐渐减少。若短路触点31B进行闭合动作,则启动电流再次急剧增加,随着启动用电动机70进一步的旋转上升,启动电流逐渐减少。
若启动指令开关12随着发动机的自主旋转而被断开,则在间隔电磁移位继电器60的断开响应时间t1(参照图13C)之后,输出触点61断开,启动电流被切断。另外,在启动指令开关12刚被断开之后,由于输出触点61仍然是闭合的,因此,激励电流通过短路触点31B和输出触点61从吸引线圈62流入保持线圈63,但在该情况下,由于吸引线圈62和保持线圈63的磁力相减地进行作用,因此,电磁移位继电器60被去激励而复原。
假使由启动指令开关12来驱动其他低电阻负载,则由于该负载与保持线圈63并联连接,因此,对吸引线圈62施加的电压上升,并且,对保持线圈63施加的电压下降,差动磁力的平衡被破坏,有可能发生电磁移位继电器60继续动作保持状态的误动作。但是,在图9所示的本实施方式的情况下,与保持线圈63并联连接的是高电阻的计时电路40B,保持线圈63未与励磁线圈32B并联连接,因此,电磁移位继电器60不会发生断开误动作。
虽然将励磁线圈32B通过反接保护元件47B和驱动晶体管46a与车载电池10直接连接以使上述情况变为可能,但在反接保护元件47B和驱动晶体管46a中,在图13(E)的激励期间Ts-T0中有电流流过,这成为启动控制单元20B温度上升的原因。为了抑制该温度上升,如图10中上述的那样,使用晶体管作为你姐保护元件47B是有效的。
此外,在与励磁线圈32B对应的激励期间内,由于当短路触点31B闭合时,没有启动电流流过电流抑制电阻50,因此,电流抑制电路50的温度不会上升,这种方式具有能够防止如下情况的优点:电流抑制电阻50产生的热量传导到计时电路40B而对计时电路40B进行加热。
另一方面,如图13(F)所示,由电流抑制电阻50所产生的抑制通电期间是从延迟设定时间T0中减去电磁移位继电器60的闭合响应延迟时间即第一闭合响应时间T1与短路用继电器30B的闭合响应延迟时间即第二闭合响应时间T2a的差分后得到的期间。其中,将延迟设定时间T0控制成不受电源电压Vb的变动的影响且大致固定的值,但是使第一及第二闭合响应时间T1、T2a与来自车载电池10的供电电压成反比地进行变动。但是,由于变动时间为差分时间T1-T2a,并与抑制通电期间进行相加,因此,变动时间的影响被削弱。例如,若T1≒T2a,则抑制通电期间不受电源电压的变动的影响,但实际上,第一闭合响应时间T1的值是比第二闭合响应时间T2a的值略大的值,因此抑制通电期间会受到被削弱减轻过的电源电压的变动的影响。
从以上的说明可清楚,实施方式3所涉及的启动控制单元20B被连接在对车载发动机进行启动的启动用电动机70与车载电池10之间,对启动用电动机70进行限流启动,
启动控制单元20B将如下部分构成为一体:即,与设置于启动用电动机70的电磁移位继电器60的输出触点61串联连接的电流抑制电阻50,由短路触点31B将该电流抑制电阻50短路的短路用继电器30B,以及随着启动指令开关12的动作而在启动电流减少的规定时期内将短路触点31B闭合的计时电路40B,
电磁移位继电器60利用由车载电池10通过启动指令开关12供电的移位线圈64,使设置于启动用电动机70的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与上述小齿轮卡合,并且,利用该移位线圈64使输出触点61闭合。
短路触点31B是因激励短路用继电器30B的励磁线圈32B而被闭合的常开触点,并且,励磁线圈32B不经由启动指令开关12,而通过电流抑制电阻50的一个端子、反接保护元件47B、以及驱动晶体管46a,由车载电池10直接供电。反接保护元件47B是如下所述的晶体管或二极管:在以正常极性连接车载电池10时,允许对励磁线圈32B进行供电,而在以异常的反极性连接车载电池10时,阻止对励磁线圈32B进行供电,
计时电路40B因启动指令开关12闭合而由车载电池10供电,在间隔规定的延迟设定时间T0之后,对驱动晶体管46a进行导通驱动,并且,对延迟设定时间T0的值进行设定,以使其成为比从电磁移位继电器60被激励开始直到输出触点61闭合为止的第一闭合响应时间T1要长的时间。?
将计时电路40B的延迟设定时间设为T0、从对输出触点61进行闭合驱动的移位线圈64或电磁移位继电器60被激励开始直到输出触点61闭合为止的第一闭合响应时间设为T1、从短路用继电器30B被激励开始直到短路触点31B闭合为止的第二响应延迟时间设为T2a,这时,在由计算公式“T0+T2a-T1”所得到的时间段内,用于启动用电动机70的抑制启动电流流过电流抑制电阻50。
这样,实施方式3所涉及的启动控制单元20B包括:计时电路40B,该计时电路40B在根据启动指令开关12而动作的电磁移位继电器60开始被激励后的规定期间内,将电流抑制电阻50与启动用电动机70串联连接,以进行限流启动;以及由该计时电路40B进行激励控制的常开触点型的短路用继电器30B,短路用继电器30B不经由启动指令开关12,而通过反接保护元件47B和驱动晶体管66a,由车载电池10直接供电。
因而,由于无需与短路用继电器30B的励磁线圈32B对应的电源布线,而且,短路用继电器30B的激励电流不会流过启动指令开关12,因此,具有如下特征:抑制开关的电流容量,从而能使用小型价廉的启动指令开关12。
此外,电磁移位继电器60的移位线圈64具有吸引线圈62和保持线圈63,在这种情况下,由于未将短路用继电器30B的励磁线圈32B与移位线圈64并联连接,因此,在启动指令开关12被断开时电磁移位继电器60不会发生误动作,具有能可靠地进行断开动作的特征。
此外,由于因电源电压的大小而变动的电磁移位继电器60的闭合响应时间T1和短路用继电器30B的闭合响应时间T2a相互削弱,电流抑制启动时间受到的影响变小,确定计时电路40B的延迟设定时间T0作为主要时间,从而具有如下特征:电源电压的变动的影响较小,可得到稳定的电流抑制启动时间。
此外,在车载电池10的电源电压较低、发动机的启动被拖延的情况下,由于电流抑制电阻50由短路用继电器30B的短路触点31B所短路,因此,使电流抑制电阻50停止发热。此外,流入短路用继电器30B的励磁线圈32B的电流因电源电压较低而变为较小的值,从而能够抑制启动控制单元20B过热。在限流启动期间内,虽然电流抑制电阻50发热,但不对励磁线圈32B通电,从而具有如下特征:避免集中发热,抑制启动控制单元20B过热。
而且,具有如下特征:能防止在弄错车载电池10的连接极性的情况下、继续激励短路用继电器30B以将其烧毁的事故。
此外,计时电路40B将第一比较电压V1和第二比较电压V2进行比较,在间隔规定的延迟设定时间T0之后,两者达到一致,这时产生计时结束输出Tup以将驱动晶体管46a导通驱动,该第一比较电压V1与随着启动指令开关12的闭合动作而由车载电池10提供的驱动电源电压V0成正比,该第二比较电压V2是从驱动电源电压V0通过充电电阻44a充电的计时电容器44b的递增充电电压,
利用电源电容器41b及恒压二极管48B,使驱动电源电压V0在变动电压的整个区域变得稳定,该电源电容器41b及恒压二极管48B用于在由车载电池10提供的电源电压Vb暂时急剧下降时防止驱动电源电压V0发生异常下降。
这样,在实施方式3所涉及的启动控制单元20B中,计时电路40B在由车载电池10提供的稳定电源下进行动作。
因而,具有如下特征:即使在电磁移位继电器60的输出触点61刚闭合后,车载电池10的电源电压暂时急剧下降,计时电路40B也不会发生误动作。另外,虽然因使用稳定电源而导致在电源电压较高时计时电路40B的功耗增加,但由于在电源电压较高时,启动用电动机70的启动运转时间中所占的短路用继电器30B的激励时间比常闭触点型的短路用继电器要短,因此,反接保护元件47B和驱动晶体管46a的功耗减少,具有在整体上抑制发热的特征。
由于计时电路40B还包括锁存晶体管93b,该锁存晶体管93b存储第二比较电压V2在第一比较电压V1以上的状态,因此,驱动短路用继电器30B的驱动晶体管46a由锁存晶体管93b来维持动作状态。
因而,具有如下特征:即使在短路触点31B闭合的时刻电源电压急剧下降,或启动指令开关12瞬间断开,一旦电流抑制电阻50被短路,也能维持其状态。这对于上述实施方式1中的计时电路40A的情况也是相同的,在计时电路40A的情况下,对短路用继电器30A进行断开驱动的驱动晶体管46a由锁存晶体管43b来维持切断状态。
此外,反接保护元件即晶体管47B是将P沟道型场效应晶体管反向连接后得到的元件,在励磁线圈32B被激励时,使该晶体管47B在反向上被导通驱动,在以正常极性连接车载电池10时,励磁线圈32B的驱动电流在从晶体管47B的漏极端子到源极端子的方向上流动,在以异常的反极性连接车载电池10时,从励磁线圈32B通过驱动晶体管46a的内部寄生二极管进行倒流的电流被晶体管47B所切断。
这样,在实施方式3所涉及的启动控制单元20B中,反接保护元件47B是将P沟道型场效应晶体管反向连接以进行使用的元件,对该晶体管47B的栅极端子电压进行控制,使其与用于对短路用继电器30B的驱动晶体管46a进行通电驱动的驱动辅助晶体管45a的动作相关联。
因而,在正常通电时,压降较小以抑制发热,并且,在驱动晶体管46a断开、短路用继电器30B被去激励时,栅极端子的驱动电压被切断,因而,具有不会从车载电池10产生通常的放电电流的特征。另外,即使在上述实施方式1及2的情况下,若使用P沟道型场效应晶体管作为反接保护元件47A,则也能抑制反接保护元件47A发热。此外,在上述实施方式2及后述的实施方式4的情况下,用于继电器线圈的反接保护元件也是相同的。
实施方式4.
接下来,说明本发明的实施方式4所涉及的启动控制单元。图14是实施方式4所涉及的启动控制单元的外部连接图。下面,以与上述实施方式3的不同点为中心进行说明。另外,在各图中,相同标号表示相同或相当的部分。
在图14中,车载电池10的负端子与车体11连接,正端子通过启动指令开关12对启动控制单元21B进行供电,启动控制单元21B主要由短路继电器30B和计时电路90B构成,附加电流抑制电阻50并对其进行一体化。电流抑制电阻50和电磁移位继电器65的输出触点61串联连接,连接在车载电池10的正端子与启动用电动机70之间。
在启动指令开关12中,虽然省略了图示,但与上述实施方式1的情况相同,将按键开关即手动启动开关、与用于在怠速停止后进行再启动和在寒冷时进行远距离预热运转的自动启动开关并联连接,通过指令端子A1、A2对计时电路90B进行供电,并且,对电磁移位继电器65的移位线圈66进行供电。另外,启动指令开关12也可以使用后述实施方式6(参照图17)的指令用电磁继电器105的输出触点12。
短路用继电器30B包括作为常开触点的短路触点31B,短路触点31B因对励磁线圈32B进行供电驱动而被闭合,通过布线端子X、Y与电流抑制电阻50并联连接。通过反接保护元件47B、驱动晶体管46a、以及驱动端子D,从计时电路90B的电源端子B1、B2对励磁线圈32B进行供电,并且,电源端子B1、B2由端子间连接布线49b相互连接,与车载电池10连接的布线端子X和电源端子B1之间由端子间连接片33b连接。
延迟计时电路部90b在从启动指令开关12闭合间隔规定的延迟时间Td之后,产生计时结束输出,将分割驱动晶体管96a导通驱动,通过反接保护元件47B、分割驱动晶体管96a、以及驱动端子F2、F1对继电器线圈67进行供电。
与此相对的,启动计时电路部40b在从延迟计时电路部90b计时结束开始间隔规定的设定延迟时间T0之后,对驱动晶体管46a进行导通驱动。另外,反接保护元件47B是将P沟道型场效应晶体管反向连接后得到的元件,漏极端子与电源端子B1连接,源极端子与驱动晶体管46a和分割驱动晶体管96a的源极端子连接。但是,反接保护元件47B进行分割以分别与驱动晶体管46a和分割驱动晶体管96a连接,能防止发生集中发热。
电磁移位继电器65包括由车载电池10通过启动指令开关12供电的移位线圈66,若对该移位线圈66进行供电,则使设置于启动用电动机70的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与小齿轮卡合。
虽然移位线圈66由进行吸引动作和保持动作的第一线圈66a构成,但也能同时使用吸引辅助用的第二线圈66b。但是,在同时使用第二线圈66b的情况下,分开设置继电器线圈67以将输出触点61闭合,若激励继电器线圈67以使输出触点61闭合,则使与启动用电动机70串联连接的第二线圈66b短路以去激励。
在这种形式的电磁移位继电器65中,由于用于使输出触点61闭合的继电器线圈67和用于将小齿轮推出的移位线圈66在结构上分离,因此,能在进行移位动作之后可靠地使输出触点61闭合。从使移位线圈66激励开始直到使继电器线圈67激励为止的延迟时间Td由延迟计时电路部90b来设定,关于延迟时间Td的值,在车载电池10的电源电压Vb下降时,是与最大移位时间相对应的固定值,或者在电源电压Vb较高时,进行电压修正以使延迟时间Td逐渐减少。
虽然在延迟计时电路部90b的延迟时间Td是固定值的情况下,也可以将启动计时电路部40b的设定时间设为T0+Td,从而在启动指令开关12闭合的时刻对启动计时电路部40b进行供电,但在延迟计时电路部90b的动作时间由电源电源Vb设定为可变的情况下,在延迟计时电路部90b计时结束的时刻对启动计时电路部40b进行供电,从而能得到稳定的延迟设定时间T0。
另外,在移位线圈66具有与启动用电动机70串联连接的第二线圈66b的情况下,若对继电器线圈67进行供电,以使输出触点61闭合,则第二线圈66b的两端通过启动指令开关12、和短路用继电器30B的输出触点即短路触点31B或电流抑制电阻50进行短路连接。而且,由于电流抑制电阻50的电阻值与第二线圈66b的电阻值相比为压倒性小的值,因此,第二线圈66b被去激励,由第一线圈66a来维持电磁移位继电器65的动作状态。但是,若启动指令开关12被断开,则继电器线圈67被去激励,输出触点61被单独断开复原,第一线圈66a和第二线圈66b一起被去激励,小齿轮复原。
接下来,基于图15的时序图来说明实施方式4所涉及的启动控制单元21B的动作。另外,参照图14进行说明。
图15(A)表示在启动指令开关12的闭合指令期间Ts内、逻辑电平为“H”的指令信号的状态。若启动指令开关12被闭合,则如图14所示,电磁移位继电器65的移位线圈66被激励,驱动用电动机70的小齿轮被推出并驱动,以与发动机的环状齿轮进行卡合。
图15(B)表示在间隔延迟时间Td之后被延迟计时电路部90b所激励的电磁移位继电器65的继电器线圈67的激励期间,启动计时电路部40b随着继电器线圈67开始被激励而开始计时动作。
图15(C)表示在间隔电磁移位继电器65的闭合响应时间T1之后所闭合的输出触点61的闭合期间。另外,若启动指令开关12被断开,继电器线圈67被去激励,则在间隔电磁移位继电器65的断开响应时间t1之后,输出触点61被断开。
图15(D)表示在从继电器线圈67被激励开始经过延迟设定时间T0后的时刻所导通的锁存晶体管93b(参照图10)的导通状态。若锁存晶体管93b被导通,则由于驱动辅助晶体管45a被导通,从而使驱动晶体管46a被导通驱动。
在图15(E)中,虚线表示短路用继电器30B的励磁线圈32B的激励期间,在从启动计时电路部40b计时结束开始直到启动指令开关12被断开为止的期间内被激励。若励磁线圈32B被激励,则在间隔短路用继电器30B的闭合响应时间T2a之后,使常开的短路触点31B进行闭合动作,若励磁线圈32B被去激励,则在间隔短路用继电器30B的断开响应时间t2a之后,使短路触点31B断开复位,短路触点31B的闭合状态由实线的逻辑“H”电平来表示。
图15(F)表示在启动用电动机70中流过的启动电流的波形,若启动指令开关12闭合,经过延迟时间Td和闭合响应时间T1,输出触点61闭合,则启动电流通过电流抑制电阻50而急剧增加,随着启动用电动机70的旋转上升,启动电流逐渐减少。若短路触点31B进行闭合动作,则启动电流再次急剧增加,随着启动用电动机70进一步的旋转上升,启动电流逐渐减少。
若启动指令开关12随着发动机的自主旋转而被断开,则在间隔电磁移位继电器65的断开响应时间t1(参照图15C)之后,输出触点61断开,启动电流被切断。
另外,在反接保护元件47B和驱动晶体管46a中,在图15(E)的激励期间Ts-T0-Td内有用于励磁线圈32B的励磁电流流过,这成为启动控制单元21B温度上升的原因。为了抑制该温度上升,如上述实施方式3(参照图10)那样,使用晶体管作为反接保护元件47B是有效的。
此外,由于在与励磁线圈32B对应的激励期间内,当短路触点31B闭合时,没有启动电流流入电流抑制电阻50,因此,电流抑制电路50的温度不会上升,这种方式具有能够防止如下情况的优点:电流抑制电阻50产生的热量传导到计时电路40B而对计时电路40B进行加热。
另一方面,如图15(F)所示,由电流抑制电阻50所产生的抑制通电期间是从延迟设定时间T0中减去电磁移位继电器65的闭合响应延迟时间即第一闭合响应时间T1与短路用继电器30B的闭合响应延迟时间即第二闭合响应时间T2a的差分后得到的期间。其中,将延迟设定时间T0控制成不受电源电压Vb的变动的影响且大致固定的值,但是使第一及第二闭合响应时间T1、T2a与来自车载电池10的供电电压成反比地进行变动。但是,由于变动时间为差分时间T1-T2a,并与抑制通电期间进行相加,因此,变动时间的影响被削弱。
在电磁移位继电器不具有用于将输出触点61闭合的继电器线圈67,并与利用移位线圈对小齿轮进行的推出动作相关联地进行动作时,成为T1>T2a,但在电磁移位继电器具有被分开的继电器线圈67的情况下,可得到T1≒T2a的关系,能使得抑制通电期间基本不受到电源电压的变动的影响。从以上的说明可清楚,实施方式4所涉及的启动控制单元21B被连接在对车载发动机进行启动的启动用电动机70与车载电池10之间,对启动用电动机70进行限流启动,
启动控制单元21B将如下部分构成为一体:即,与设置于启动用电动机70的电磁移位继电器65的输出触点61串联连接的电流抑制电阻50,由短路触点31B将该电流抑制电阻50短路的短路用继电器30B,以及随着启动指令开关12的动作而在启动电流减少的规定时期内将短路触点31B闭合的计时电路90B,
电磁移位继电器65利用由车载电池10通过启动指令开关12供电的移位线圈66,使设置于启动用电动机70的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与上述小齿轮卡合,并且,利用与该移位线圈66分开设置的继电器线圈67使输出触点61闭合。
短路触点31B是因激励短路用继电器30B的励磁线圈32B而被闭合的常开触点,并且,励磁线圈32B不经由启动指令开关12,而通过电流抑制电阻50的一个端子、反接保护元件47B、以及驱动晶体管46a,由车载电池10直接供电。
反接保护元件47B是如下所述的晶体管或二极管:在以正常极性连接车载电池10时,允许对励磁线圈32B进行供电,而在以异常的反极性连接车载电池10时,阻止对励磁线圈32B进行供电。
计时电路90B在启动指令开关12闭合、对继电器线圈67进行供电的时刻开始计时动作,在间隔规定的延迟设定时间T0之后,对驱动晶体管46a进行导通驱动,并且,对延迟设定时间T0的值进行设定,以使其成为比从继电器线圈67被激励开始直到输出触点61闭合为止的第一闭合响应时间T1要长的时间,将计时电路90B的延迟设定时间设为T0、从对输出触点61进行闭合驱动的继电器线圈67被激励开始直到输出触点61闭合为止的第一闭合响应时间设为T1、从短路用继电器30B被激励开始直到短路触点31B闭合为止的第二响应延迟时间设为T2a,这时,在由计算公式“T0+T2a-T1”所得到的时间段内,用于启动用电动机70的抑制启动电流流过电流抑制电阻50。此外,电磁移位继电器65利用由车载电池10通过启动指令开关12供电的移位线圈66,使设置于启动用电动机70的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与上述小齿轮卡合,并且,通过对与该移位线圈66分开设置的继电器线圈67进行分开驱动,从而使输出触点61闭合,
从对移位线圈66进行供电开始、间隔由设置在计时电路90B内的延迟计时电路部90b所设定的规定的延迟时间Td之后,对继电器线圈67进行供电驱动,关于延迟时间Td,在车载电池10的电源电压Vb下降时,是与最大移位时间相对应的固定值,或者在电源电压Vb较高时,进行电压修正以使延迟时间Td逐渐减少。
此外,短路触点31B是因激励短路用继电器30B的励磁线圈32B而被闭合的常开触点,并且,
设置在计时电路90B内的启动计时电路部40a在继电器线圈67被激励的时刻开始计时动作,
励磁线圈32B和继电器线圈67不经由启动指令开关12,而通过电流抑制电阻50的一个端子、反接保护元件47A、以及各自的驱动晶体管46a和分割驱动晶体管96a,由车载电池10直接供电,反接保护元件47B是如下所述的晶体管或二极管:在以正常极性连接车载电池10时,允许对励磁线圈32B和继电器线圈67进行供电,而在以异常的反极性连接车载电池10时,阻止对励磁线圈32B和继电器线圈67进行供电。
此外,短路触点31B是在激励短路用继电器30B的励磁线圈32B时闭合的常开触点,启动计时电路部40b在继电器线圈67被激励的时刻开始计时动作,在间隔规定的延迟设定时间T0之后计时结束,或者,在移位线圈66被激励的时刻开始计时动作,但该启动计时电路部40b在间隔由延迟时间Td和延迟设定时间T0相加得到的设定时间之后计时结束,对励磁线圈32B进行激励。
这样,在实施方式4所涉及的启动控制单元21B中,启动计时电路部40b从对电磁移位继电器65的输出触点61进行分割驱动的继电器线圈67被激励开始、间隔延迟设定时间T0之后计时结束,对短路用继电器30B进行激励。
因而,排除了动作时间因电源电压的变动而变化的小齿轮的移位所需时间的影响,作为在电流抑制电阻中有电流流过的限流启动时间,成为延迟设定时间T0-(从电磁移位继电器的继电器线圈被激励开始直到输出触点闭合为止的第一闭合响应时间T1)-(从短路用继电器的励磁线圈被激励开始直到短路触点闭合为止的第二闭合响应时间T2),由于第一闭合响应时间T1和第二闭合响应时间T2相互削弱,因此,具有如下特征:即使闭合响应因电源电压的变动而变化,对限流启动时间带来的影响也较小。特别是,通过由移位线圈对小齿轮的移位动作进行了分离,从而具有如下特征:电磁移位继电器所涉及的输出触点的闭合响应时间与处理同一启动电流的短路继电器所涉及的短路触点的闭合响应时间相近。
实施方式5.
虽然在上述实施方式1~4中,对将手动启动开关和自动启动开关并联连接以作为启动指令开关的启动控制单元进行了说明,但也可以使用指令用电磁继电器作为启动指令开关,并由微处理器的输出来控制该指令用电磁继电器。下面,作为实施方式5,详细说明用于启动控制单元的启动指令信号发生装置的结构和作用动作。
图16是本发明的实施方式5所涉及的启动指令信号发生装置的整个电路图。在图16中,作为发动机控制装置的启动指令信号发生装置100X通过电源继电器102的输出触点102a与车载电池10连接,电源继电器102的励磁线圈102b由后述的驱动晶体管121所驱动。而且,与启动指令信号发生装置100X相连接的电源开关101在操作按键的第一、第二、以及第三转动位置闭合,手动启动开关103在第三转动位置闭合。
启动用电动机70通过电磁移位继电器60的输出触点61和启动控制单元20(相当于实施方式1的启动控制单元20A或实施方式3的启动控制单元20B)由车载电池10供电,由未图示的电磁推出机构与发动机的环状齿轮进行卡合,以对发动机进行旋转驱动。电磁移位继电器60的移位线圈64通过指令用电磁继电器105的输出触点12被供电激励。
启动控制单元20以上述实施方式1的启动控制单元20A或实施方式3的20B为代表。各种输入传感器107是通过未图示的接口电路将传感器输出输入到后述的微处理器110的传感器,例如是测定发动机的进气量的气流传感器、检测加速踏板的踩踏程度的加速位置传感器、检测节气门阀开度的节气门位置传感器、发动机的曲柄角传感器等的对给发动机的指令状态或发动机的运转状况进行监视的各种传感器。此外,各种电负载108通过未图示的接口电路由微处理器110进行供电驱动,例如有燃料喷射阀的驱动用电磁线圈、发动机的点火线圈(发动机类型是汽油发动机的情况)、进气节气门的阀开度控制用电动机、排气循环阀的驱动用电动机、空气调节器用的电磁离合器、警报/显示器等。
作为启动指令信号发生装置100X的内部结构,将微处理器110例如与作为非易失性闪存的程序存储器111X、与运算处理用的RAM存储器112相互通过总线进行连接以协同动作。在程序存储器111X中,除了作为发动机控制装置的输入输出控制程序,还存放有成为自动启动信号发生单元的控制程序、和成为启动禁止单元的控制程序,该自动启动信号发生单元用于判定是否需要怠速停止,或判定在怠速停止后是否需要重启,以产生自动启动指令信号STD,该启动禁止单元在设置于按键开关的秘密代码与对照用的固有代码数据不一致时,产生启动禁止指令信号STP。
控制电源单元120由电源继电器102的输出触点102a来供电,基于车载电池10的电源电压来产生控制电压Vcc(=5V),对以微处理器110为首的各部分提供稳定电压。
从电源开关101通过相互串联连接的驱动电阻122a、122b、以及二极管123对激励励磁线圈102b的驱动晶体管121提供基极电流以使其导通,从而使电源继电器102的输出触点102a闭合。另外,若输出触点102a闭合以对控制电源单元120进行供电,从而微处理器110开始动作,则从微处理器110所产生的自我保持驱动指令DR1通过自我保持驱动电阻124、二极管125对驱动晶体管121提供基极电流,之后,即使电源开关101断开,电源继电器102也继续进行激励动作,通过微处理器110停止自我保持驱动指令DR1,从而电源继电器102被去激励。
反转逻辑元件126根据驱动电阻122a、122b的连接点的电位的大/小、即电源开关101的接通/关断来产生逻辑电平为“L”/“H”的电源接通监视信号PWS,并输入到微处理器110。
串联开关元件130a通过反接保护元件135由电源继电器102的输出触点102a被供电,并通过联锁开关106与指令用电磁继电器105的励磁线圈105c连接。另外,联锁开关106因变速器的选择位置是停车位置、或是空档位置而闭合。
在作为P沟道型场效应晶体管的串联开关元件130a的漏极端子与栅极端子之间连接有浪涌吸收用二极管131a,在源极端子与栅极端子之间连接有分压电阻132a。串联开关元件130a的栅极端子通过导通驱动电阻133a和导通驱动晶体管134a与接地电路连接。从手动启动开关103通过相互串联连接的启动电阻140a、140b、以及二极管140c对导通驱动晶体管134a提供基极电流以使其导通,从而通过串联开关元件130a对指令用电磁继电器105进行激励。此外,即使微处理器110不工作,包括启动电阻140a、140b和二极管140c的直接启动电路141也能从手动启动开关103通过导通驱动晶体管134a使串联开关元件130a导通。
稳定电阻142连接在作为NPN型晶体管的导通驱动晶体管134a的基极端子与发射极端子之间。反转逻辑元件143根据直接启动电阻140a、140b的连接点的电位的大/小、即手动启动开关103的接通/关断来产生逻辑电平为“L”/“H”的启动指令监视信号STS,并输入到微处理器110。
连接在导通驱动晶体管134a的基极端子与发射极端子之间的禁止晶体管144a被微处理器110所产生的导通禁止指令输出STP通过基极电阻145所驱动,若秘密代码不一致,或发动机正在自主旋转,则禁止晶体管144a导通,从而使导通驱动晶体管134a不导通,对指令用电磁继电器105进行去激励。另外,当微处理器110处于不工作状态时,由下拉电阻146a使禁止晶体管144a不导通。
例如,在未图示的远程启动装置的接收电路与微处理器110串行连接且从该接收电路接收到发动机启动指令的情况下,或当在怠速停止后进行自动启动运转时,产生逻辑电平“H”的输出信号以作为自动启动指令信号STD,从而通过驱动电阻154和二极管155对导通驱动晶体管134a提供基极电流。其结果是,串联开关元件130a导通,指令用电磁继电器105被激励,从而对启动用电动机70进行旋转驱动。
另外,即使过放电状态的车载电池10的输出电压因启动用电动机70的启动电流而异常下降,使得启动指令信号发生装置100X的微处理器110不工作,也能从手动启动开关103通过相互串联连接的直接启动电阻140a、140b、以及二极管140c对导通驱动晶体管134a提供基极电流以使其导通,从而通过串联开关元件130a对指令用电磁继电器105进行激励。
若启动电流随着发动机旋转速度的上升而减少,微处理器110开始动作,则当秘密代码不一致时,产生启动禁止指令信号STP,以禁止发动机的启动,并且,当发动机已经自主旋转时,停止燃料喷射和点火控制,以使发动机停止。
当车载电池10处于过放电状态时,怠速停止运转和远程启动运转被视为无效,利用基于微处理器110的控制动作的自动启动指令信号STD,使指令用电磁继电器105工作,能使发动机的启动指令与指令用电磁继电器105的输出触点12统一。因而,能使有较大电流流过的电磁移位继电器60的驱动电流集中于指令用电磁继电器105的输出触点即启动指令开关12。
此外,即使指令用电磁继电器105的动作响应时间因电源电压的影响而变动,由于在输出触点12闭合的同时,开始对电磁移位继电器60进行激励,并对启动控制单元20内的计时电路发送指令,因此,具有不会影响限流启动控制时间的特征。
在以上的说明中,启动指令信号发生装置100X通过串联开关元件130a驱动指令用电磁继电器105,以将其输出触点即启动指令开关12闭合,但也可以将额定电流较大的串联开关元件130a照原样作为启动指令开关12来使用,从而省去指令用电磁继电器105。
此外,联锁开关106从图示位置变更到直接启动电路141的下游位置,利用怠速停止后的自动启动指令信号STD来启动发动机的方式可变更为如下方式:即使变速器处于驱动位置,也可通过复原制动踏板来启动发动机。
从以上的说明可以清楚,实施方式5所涉及的启动指令信号发生装置100X与启动控制单元20相对应,
启动指令开关12是起到作为指令用开关元件的作用的串联开关元件130a、或是由该串联开关元件130a进行激励和控制的指令用电磁继电器105的输出触点,该指令用开关元件根据至少包含燃料喷射控制功能的启动指令信号发生装置100X的控制输出来进行动作,
启动指令信号发生装置100X包括微处理器110,并且,还包括作为指令用开关元件的串联开关元件130a,其中,该微处理器110连接有如下部分以作为输入信号:模式开关信号,该模式开关信号至少确定是否进行怠速停止运转,或者是否利用无线电波进行远程启动;多个输入传感器107,该多个输入传感器107用于判定执行怠速停止的发动机停止要件,并判定远程启动要件或怠速停止后的重启要件;以及手动启动开关103,
所述发动机停止要件、远程启动要件、以及重启要件至少包含车载电池10的电源电压在规定值以上的要件,
当在怠速停止后将发动机启动、或将发动机远程启动时,微处理器110产生自动启动指令信号STD,以将串联开关元件130a导通驱动,串联开关元件130a包括直接启动电路141,该直接启动电路141在手动启动开关103闭合时,即使微处理器110因车载电池10的异常电压下降而不工作,也能维持串联开关元件130a的导通状态。
这样,在实施方式5所涉及的启动指令信号发生装置100X中,多个启动指令集中于一个指令用电磁继电器105的输出触点或起到作为指令用开关元件的作用的串联开关元件130a,以作为启动指令开关来使用,在这种情况下即使微处理器110不工作,利用手动操作使发动机启动也是有效的,其中,该多个启动指令包含利用手动操作使发动机直接启动的指令、基于微处理器110的自动启动指令信号STD以在怠速停止后使发动机启动的指令或利用远程启动的自动启动的指令。
因而,具有如下特征:微处理器110产生自动启动指令信号STD,车载电池10的电源电压因流过启动用电动机70的启动电流而暂时异常下降,假如电池能力下降到使得微处理器110变为不工作、自动启动指令信号STD消失、启动用电动机70停止动作,则即使产生这样的状态,也能通过利用手动操作继续按压手动启动开关103,来使启动用电动机70继续动作。
在利用手动操作使启动用电动机70继续动作的情况下,若车载电池10有能力提供发动机自主旋转所需的电力,则启动用电动机70的旋转上升,启动电流随着启动用电动机70的旋转上升而减少,由此,电源电压恢复,微处理器110开始动作,发动机可以自主旋转。
此外,具有如下特征:可由一个指令用电磁继电器105或串联开关元件130a来代表启动指令开关,该启动指令开关为了驱动电磁移位继电器60而流过较大电流。
而且,具有如下特征:即使指令用电磁继电器105的闭合响应延迟时间因电源电压而变动,也不会对电流抑制启动时间带来影响。
此外,在防止使旋转中的发动机误重启、或设置于手动启动开关103的密码不正确的情况下,微处理器110产生启动禁止指令信号STP,以禁止发动机的启动。若产生启动禁止指令信号STP,则设置于启动指令信号发生装置100X的启动禁止晶体管144a被导通驱动,串联开关元件130a因该启动禁止晶体管144a的导通而被禁止导通。当没有产生启动禁止指令信号STP时、或微处理器110不工作时,启动禁止晶体管144a被下拉电阻146a切断导通。
这样,在实施方式5所涉及的启动指令信号发生装置100X中,若微处理器110产生启动禁止指令信号STP,则启动禁止晶体管144a被导通,使驱动指令用电磁继电器105的串联开关元件130a被禁止导通,但是当微处理器110没有产生启动禁止指令信号STP时、或微处理器110不工作时,启动禁止晶体管144a变为不导通,若手动启动开关103闭合,则串联开关元件130a导通,指令用电磁继电器105进行动作。
因而,具有如下特征:即使车载电池10的电源电压因流过启动用电动机70的启动电流而暂时异常下降,以使得微处理器110变为不工作,也可以利用手动启动开关103使发动机启动,并且,启动电流随着发动机旋转的上升而减少,电源电压恢复,从而使微处理器110开始动作,在此情况下,能禁止不适当的发动机启动。
实施方式6.
接下来,说明本发明的实施方式6所涉及的启动指令信号发生装置。图17是实施方式6所涉及的启动指令信号发生装置的整体电路图。下面,以与上述实施方式5的不同点为中心,详细说明其结构和作用动作。另外,在各图中,相同标号表示相同或相当的部分。
在图17中,发动机控制装置即启动指令信号发生装置100Y采用以与程序存储器111Y协同动作的微处理器110为中心的结构,并包括串联开关电路150,该串联开关电路150包含从上述实施方式5所涉及的启动指令信号发生装置100X的串联开关元件130a(参照图16)到启动禁止晶体管144a(参照图16)的一系列电路。该串联开关电路150由电源继电器102的输出触点102a通过反接保护元件135供电,根据来自直接启动电路141的指令信号、以及来自自动启动指令信号STD和启动禁止指令信号STP的指令信号,对指令用电磁继电器105的指令线圈105c进行激励控制。
在启动指令信号发生装置100Y的外部,与上述实施方式5相同,连接有电源开关101、电源继电器102、手动启动开关103、指令用电磁继电器105、输入传感器组107、以及电负载组108。但是,启动用电动机70通过电磁移位继电器65的输出触点61和启动控制单元21(相当于实施方式2的启动控制单元21A或实施方式4的启动控制单元21B)由车载电池10供电,由未图示的电磁推出机构与发动机的环状齿轮进行卡合,从而对发动机进行旋转驱动。另外,电磁移位继电器65的移位线圈66通过指令用电磁继电器105的输出触点12被供电激励。
启动控制单元21以上述实施方式2的启动控制单元21A或实施方式4的启动控制单元21B为代表,从启动指令开关12闭合开始间隔延迟时间Td之后,从驱动端子F1产生用于继电器线圈67的驱动信号。因而,与上述实施方式5相比,仅将实施方式5的启动控制单元20和电磁移位继电器60置换成启动控制单元21和电磁移位继电器65,与启动指令信号发生装置100X相同,启动指令信号发生装置100Y由指令用电磁继电器105的输出触点12产生启动指令信号即可。
因而,与上述实施方式5所涉及的启动指令信号发生装置100X相同,具有如下特征:由一个指令用电磁继电器105来代表启动指令开关12,该启动指令开关12为了驱动电磁移位继电器65而流过较大电流。
此外,具有如下特征:即使指令用电磁继电器105的闭合响应延迟时间因电源电压而变动,也不会对电流抑制启动时间带来影响。
而且,具有如下特征:即使车载电池10的电源电压因流过启动用电动机70的启动电流而暂时异常下降,使微处理器110变为不工作,也可以利用手动启动开关103使发动机启动,并且,启动电流随着发动机旋转的上升而减少,电源电压恢复,从而使微处理器110开始动作,在此情况下,能禁止不适当的发动机启动。
此外,对分开设置的指令线圈105c进行延迟供电的延迟计时电路部由启动控制单元21内的硬件构成,因此,具有如下特征:即使车载电池10的电源电压异常下降,也能对指令线圈105c进行延迟驱动。
实施方式7.
接下来,说明本发明的实施方式7所涉及的启动指令信号发生装置。图18是实施方式7所涉及的启动指令信号发生装置的整体电路图。下面,以与上述实施方式5的不同点为中心,详细说明其结构和作用动作。另外,在各图中,相同标号表示相同或相当的部分。
在图18中,发动机控制装置即启动指令信号发生装置100Z采用以与程序存储器111Z协同动作的微处理器110为中心的结构,并包括串联开关电路150,该串联开关电路150包含从上述实施方式5所涉及的启动指令信号发生装置100X的串联开关元件130a(参照图16)到启动禁止晶体管144a(参照图16)的一系列电路。该串联开关电路150由电源继电器102的输出触点102a通过反接保护元件135供电,根据来自直接启动电路141的指令信号、以及来自自动启动指令信号STD和启动禁止指令信号STP的指令信号,对指令用电磁继电器105的指令线圈105c进行激励控制。
在启动指令信号发生装置100Z的外部,与上述实施方式5(参照图16)的情况相同,连接有电源开关101、电源继电器102、手动启动开关103、指令用电磁继电器105、输入传感器组107、以及电负载组108。但是,启动用电动机70通过电磁移位继电器65的输出触点61和启动控制单元20(相当于20A或20B)由车载电池10供电,由未图示的电磁推出机构与发动机的环状齿轮进行卡合,从而对发动机进行旋转驱动。但是,电磁移位继电器65的移位线圈66通过指令用电磁继电器105的输出触点12被供电激励。
启动控制单元20以上述实施方式1的启动控制单元20A或实施方式3的20B为代表,但不产生用于电磁移位继电器65的继电器线圈67的驱动信号。作为替代,在启动指令信号发生装置100Z中,由微处理器110所产生的延迟激励许可信号STT、和从后述的激励许可存储电路160到串联开关元件130b的一系列电路产生辅助指令信号ASG,以对继电器线圈67进行激励。
由电源继电器102的输出触点102a通过反接保护元件135进行供电的串联开关元件130b与继电器线圈67连接,并且与启动控制单元20的指令端子A1连接。此外,在作为P沟道型场效应晶体管的串联开关元件130b的漏极端子与栅极端子之间连接有浪涌吸收用二极管131b,在源极端子与栅极端子之间连接有分压电阻132b。而且,串联开关元件130b的栅极端子通过导通驱动电阻133b和导通驱动晶体管134b与接地电路连接。
在激励许可存储电路160中,PNP型存储用晶体管161的基极端子及集电极端子通过基极电阻162、164与NPN型导通驱动晶体管134b的集电极端子及基极端子连接,在PNP型存储用晶体管161的基极端子与发射极端子之间连接有断开稳定电阻163,在NPN型导通驱动晶体管134b的基极端子与发射极端子之间连接有断开稳定电阻166。
接下来,对利用了实施方式7所涉及的启动指令信号发生装置100Z和启动控制单元20的启动用电动机70的启动控制进行详细说明。
在图18中,若将电源开关101闭合,则驱动晶体管121导通,电源继电器102的励磁线圈102b被激励,输出触点102a闭合,对启动指令信号发生装置100Z进行供电。其结果是,控制电源单元120由电源继电器102的输出触点102a供电,基于车载电池10的电源电压来产生控制电压Vcc(=5V),对以微处理器110为首的各部分提供稳定电压。
若微处理器110开始动作,则由微处理器110所产生的自我保持驱动指令DR1对驱动晶体管121提供基极电流。之后,即使电源开关101断开,电源继电器102也继续激励动作,通过微处理器110停止自我保持驱动指令DR1,从而使电源继电器102被去激励。
接着,若手动启动开关103被闭合,则通过直接启动电路141使串联开关电路150内的串联开关元件130a导通驱动,通过联锁开关106使指令用电磁继电器105的励磁线圈105c被激励,使得指令用电磁继电器105的输出触点即启动指令开关12闭合,从而对电磁移位继电器65的移位线圈66进行供电,使小齿轮进行推出动作。另一方面,微处理器110随着手动启动开关103闭合而在间隔延迟时间Td之后产生延迟激励许可信号STT,通过激励许可存储电路160和串联开关元件130b产生辅助指令信号ASG。由此,激励继电器线圈67,并且,对启动控制单元20的指令端子A1进行供电。
之后,虽然由启动控制单元20进行限流启动,该限流启动利用了电流抑制电阻50,但即使车载电池10的电源电压Vb因启动用电动机70中的启动电流而异常下降,微处理器110暂时不工作,使得延迟激励许可信号STT暂时中断,也会由激励许可存储电路160的存储作用继续对继电器线圈167进行激励,手动启动开关103被断开,从而使对移位线圈66和继电器线圈67的供电被切断,激励许可存储电路160的存储内容也被删除。
另外,在激励许可存储电路160中,若由延迟激励许可信号STT将导通驱动晶体管134b导通,则存储用晶体管161的基极电流流过基极电阻164和导通驱动晶体管134b,从而使存储用晶体管161导通,其结果是,通过基极电阻162使导通驱动晶体管134b被驱动,因此,一旦导通驱动晶体管134b导通,则即使延迟激励许可信号STT消失,导通驱动晶体管134b也被维持为导通状态,当设置于激励许可存储电路160的电源电路的串联开关元件130a断开时,解除该存储状态。
取代手动启动开关103,例如在怠速停止后进行重启时,微处理器110产生自动启动指令信号STD,在此情况下同样,首先,通过指令用电磁继电器105对移位线圈66进行供电,接着,在间隔延迟时间Td之后,对继电器线圈67进行激励,并且,利用启动控制单元20开始限流启动。但是,当利用自动启动指令信号STD来启动发动机时,若微处理器110因电源电压Vb的异常下降而变为不工作,则启动控制停止,因此,原本会进行限制,以使得在车载电池10的过放电状态下,无法进行怠速停止运转、远程启动运转。
当对旋转中的发动机进行双重启动、或设置于按键开关的秘密代码不一致时,微处理器110不产生自动启动指令信号STD、延迟激励许可信号STT,即使手动启动开关103被闭合,也会产生启动禁止指令信号STP,以切断串联开关元件130a。此外,设置有下拉电阻146a,从而在由手动启动开关103开始正常启动后,当微处理器110因车载电池10的电源电压Vb的异常下降而暂时不工作时,不会错误地产生启动禁止指令输出STP。
另外,启动控制单元是上述实施方式3的启动控制单元20B,要使计时电路40B在继电器线圈67被激励的时刻开始计时,即使在此情况下,当延迟激励许可信号STT的延迟时间Td是规定的固定值时,通过将计时电路40B的设定延迟时间T0延长到T0+Td,也能使计时电路40B在移位线圈66被激励的时刻开始计时。
此外,启动控制单元是上述实施方式1的启动控制单元20A,计时电路40A在输出触点61闭合的时刻开始计时,在此情况下也同样,也可以在由指令用电磁继电器105的输出触点即启动指令开关12来激励移位线圈66的同时,对启动控制单元20的指令端子A1提供控制电源。
此外,取代由辅助指令信号ASG对继电器线圈67进行直接驱动,也可以夹设辅助继电器来激励继电器线圈67,使串联开关元件130b的额定电流较小,并使用将多个晶体管集成的功率晶体管模块。
在以上的说明中,启动指令信号发生装置100Z通过串联开关元件130a驱动指令用电磁继电器105,以将其输出触点即启动指令开关12闭合,但也可以将额定电流较大的串联开关元件130a照原样作为启动指令开关12来使用,从而省去指令用电磁继电器105。在该情况下,通过控制串联开关元件130a的开关占空比,能控制移位线圈66的通电电流,使其可变。
从以上的说明可以清楚,在实施方式7所涉及的启动指令信号发生装置100Z中,电磁移位继电器65具有与移位线圈66分开设置的继电器线圈67,启动控制单元20没有用于该继电器线圈67的延迟供电输出,
启动指令信号发生装置100Z包括:串联开关电路150,该串联开关电路150包含用于将电磁移位继电器65的移位线圈66直接驱动、或通过指令用电磁继电器105的输出触点将移位线圈66间接驱动的串联开关元件130a;激励许可存储电路160,该激励许可存储电路160将用于驱动电磁移位继电器65的继电器线圈67的串联开关元件130b通电驱动;微处理器110,该微处理器110产生自动启动指令信号STD和延迟激励许可信号STT;以及直接启动电路141,
当在怠速停止后将发动机启动、或将发动机远程启动时,微处理器110产生自动启动指令信号STD,以将串联开关元件150导通驱动,对电磁移位继电器65的移位线圈66进行供电,并且,
当手动启动开关103的闭合信号被输入时,或当产生自动启动指令信号STD时,在间隔规定的延迟时间Td之后,产生延迟激励许可信号STT。?
当手动启动开关103闭合时,即使微处理器110因车载电池10的异常电压下降而不工作,直接启动电路141也会维持串联开关电路150的驱动状态,激励许可存储电路160对已产生延迟激励许可信号STT这一情况进行存储,通过用于激励继电器线圈67的串联开关元件130b来产生辅助指令信号ASG。
虽然即使微处理器110变为不工作,也能维持延迟激励许可信号STT的存储状态,但在手动启动开关103断开、且自动启动指令信号STD消失的时刻,存储被解除,关于延迟时间Td,在车载电池10的电源电压Vb下降时,是与最大移位时间相对应的固定值,或者在电源电压Vb较高时,进行电压修正以使延迟时间Td逐渐减少。
这样,在实施方式7所涉及的启动指令信号发生装置100Z中,多个启动指令集中于一个指令用电磁继电器105的输出触点或指令用开关元件,以将其输出触点作为与电磁移位继电器65的移位线圈66对应的启动指令开关12来使用,该多个启动指令包含利用手动操作对发动机进行直接启动的指令、基于微处理器110的自动启动指令信号STD以在怠速停止后对发动机进行启动的指令或利用远程启动进行自动启动的指令。此外,在间隔规定的延迟时间Td之后,产生对继电器线圈67进行激励的辅助指令信号ASG。
因而,电磁移位继电器65由启动指令信号发生装置100Z一并进行控制,其继电器线圈67比移位线圈66要延迟规定时间被激励,具有能可靠地对小齿轮进行推出操作的特征。
此外,具有如下特征:即使在电源电压因过大的启动电流而异常下降、使得微处理器110在启动过程中变为不工作的情况下,若手动启动开关103闭合,则也由激励许可存储电路160来维持继电器线圈67的动作状态,当微处理器110随着发动机旋转的上升而开始动作时,仍旧继续启动操作。
此外,从启动指令信号发生装置100Z接收指令的启动控制单元20包括短路触点31B(参照图10),该短路触点31B是在对用于使电流抑制电阻50短路的短路用继电器30B的励磁线圈32B(参照图10)进行激励时闭合的常开触点,启动指令信号发生装置100Z所产生的用于继电器线圈67的驱动信号作为设置于启动控制单元20的计时电路40B(参照图10)的计时动作开始信号来使用。
这样,启动控制单元20的计时电路40B根据启动指令信号发生装置100Z所产生的继电器线圈驱动用信号来开始计时动作,启动控制单元20包括常开触点型的短路用继电器30B。
因而,排除了动作时间因电源电压的变动而变化的小齿轮的移位所需时间的影响,作为在电流抑制电阻50中有电流流过的限流启动时间,成为延迟设定时间T0-(从电磁移位继电器65的继电器线圈67被激励开始直到输出触点61闭合为止的第一闭合响应时间T1)-(从短路用继电器30B的励磁线圈32B被激励开始直到短路触点31B闭合为止的第二闭合响应时间T2),由于第一闭合响应时间T1和第二闭合响应时间T2相互削弱,因此,具有如下特征:即使闭合响应因电源电压的变动而变化,对限流启动时间带来的影响也较小。特别是,通过由移位线圈对小齿轮的移位动作进行了分离,从而具有如下特征:电磁移位继电器65所涉及的输出触点61的闭合响应时间与处理同一启动电流的短路用继电器30B所涉及的短路触点31B的闭合响应时间相近。
标号说明
10 车载电池
12 启动指令开关
20、20A、20B、21、21A、21B 启动控制单元
20AA 壳体
30A、30B 短路用继电器
31A、31B 短路触点
32A、32B 励磁线圈
40A、40B、90A、90B 计时电路
40a 启动计时电路部
41a 供电电阻
41b 电源电容器
44a 充电电阻
44b 计时电容器
46a 驱动晶体管
47A、47B 反接保护元件
48A 限压二极管
48B 恒压二极管
49b、49c 端子间连接布线
50 电流抑制电阻
60、65 电磁移位继电器
61 输出触点
62 吸引线圈
64、66 移位线圈
67 继电器线圈
70 启动用电动机
90b 延迟计时电路部
96a 分割驱动晶体管
100X、100Y、100Z 启动指令信号发生装置
103 手动启动开关
105 指令用电磁继电器
107 输入传感器
110 微处理器
130a、130b 串联开关元件
141 直接启动电路
144a 启动禁止晶体管
146a 下拉电阻
150 串联开关电路
160 激励许可存储电路
X、Y 布线端子
B1、B2 电源端子
Tdn、Tup 计时结束输出
STD 自动启动指令信号
STP 启动禁止指令信号
STT 延迟激励许可信号
ASG 辅助指令信号
Vc、V0 驱动电源电压
V1 第一比较电压
V2 第二比较电压。

Claims (20)

1.一种启动控制单元,该启动控制单元被连接在将车载发动机启动的启动用电动机与车载电池之间,对所述启动用电动机进行限流启动,其特征在于,
所述启动控制单元将如下部分构成为一体:即,与设置于所述启动用电动机的电磁移位继电器的输出触点串联连接的电流抑制电阻、由短路触点将该电流抑制电阻短路的短路用继电器、以及在启动电流随着启动指令开关的动作而减少的规定时期内将所述短路触点闭合的计时电路,
所述电磁移位继电器利用由所述车载电池通过所述启动指令开关供电的移位线圈,使设置于所述启动用电动机的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与所述小齿轮卡合,并且,利用该移位线圈或与该移位线圈分开设置的继电器线圈使所述输出触点闭合,
所述短路触点是因激励所述短路用继电器的励磁线圈而断开的常闭触点,并且,所述励磁线圈不经由所述启动指令开关,而通过所述电流抑制电阻的一个端子、反接保护元件、以及驱动晶体管,由所述车载电池直接供电,
所述反接保护元件是如下所述的晶体管或二极管:在以正常极性连接所述车载电池时,允许对所述励磁线圈进行供电,而在以异常的反极性连接所述车载电池时,阻止对所述励磁线圈进行供电,
在所述启动指令开关闭合以激励所述移位线圈或继电器线圈的同时,所述驱动晶体管被导通驱动,激励所述短路用继电器以将其断开,在所述输出触点闭合之前,所述短路触点完成断开动作,
所述计时电路随着所述电磁移位继电器的输出触点的闭合动作而开始计时动作,在间隔规定的延迟设定时间之后,将所述驱动晶体管切断,
在将所述计时电路的延迟设定时间、与从将所述短路用继电器的励磁线圈去激励开始直到所述短路触点闭合复原为止的闭合响应时间相加得到的时间段内,用于所述启动用电动机的抑制启动电流流过所述电流抑制电阻。
2.如权利要求1所述的启动控制单元,其特征在于,
所述计时电路是如下所述的电路:检测随着所述输出触点闭合而在所述电流抑制电阻的两端产生的压降,并开始计时动作。
3.如权利要求1所述的启动控制单元,其特征在于,
所述计时电路将第一比较电压和第二比较电压进行比较,在间隔规定的延迟设定时间之后,两者达到一致,这时产生计时结束输出,将所述驱动晶体管切断,该第一比较电压与随着所述启动指令开关的闭合动作而由所述车载电池提供的驱动电源电压成正比,该第二比较电压是因所述输出触点闭合而从公共的所述驱动电源电压通过充电电阻被充电的计时电容器的递增充电电压。
4.如权利要求3所述的启动控制单元,其特征在于,
将供电电阻和限压二极管与所述计时电路的驱动电源电路连接,所述限压二极管是具有如下所述的动作电压的恒压二极管:在所述驱动电源电压的变动区域的高压区域内具有限压功能,而在低压区域内,限压功能不起作用。
5.如权利要求3所述的启动控制单元,其特征在于,
所述计时电路还包括锁存晶体管,该锁存晶体管存储所述第二比较电压在所述第一比较电压以上的状态。
6.如权利要求1所述的启动控制单元,其特征在于,
在收纳有所述启动控制单元的壳体的外壁上一体化地安装固定所述电流抑制电阻。
7.如权利要求6所述的启动控制单元,其特征在于,
所述短路用继电器的输出触点即短路触点和所述电流抑制电阻的并联电路被连接在与所述启动用电动机相连接的电磁移位继电器的输出触点和所述车载电池之间,所述并联电路的一对布线端子中的任一个端子与所述车载电池侧连接,并且,
所述计时电路包括由端子间连接布线进行内部连接的一对电源端子,在所述一对布线端子的一个布线端子与所述车载电池相连接时,使该一个布线端子与所述电源端子的一个电源端子连接,在所述一对布线端子的另一个布线端子与所述车载电池相连接时,使该另一个布线端子与所述电源端子的另一个电源端子连接。
8.一种启动控制单元,该启动控制单元被连接在将车载发动机启动的启动用电动机与车载电池之间,对所述启动用电动机进行限流启动,其特征在于,
所述启动控制单元将如下部分构成为一体:即,与设置于所述启动用电动机的电磁移位继电器的输出触点串联连接的电流抑制电阻、由短路触点将该电流抑制电阻短路的短路用继电器、以及在启动电流随着启动指令开关的动作而减少的规定时期内将所述短路触点闭合的计时电路,
所述电磁移位继电器利用由所述车载电池通过所述启动指令开关供电的移位线圈,使设置于所述启动用电动机的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与所述小齿轮卡合,并且,由该移位线圈或与该移位线圈分开设置的继电器线圈使所述输出触点闭合,
所述短路触点是因激励所述短路用继电器的励磁线圈而闭合的常开触点,并且,所述励磁线圈不经由所述启动指令开关,而通过所述电流抑制电阻的一个端子、反接保护元件、以及驱动晶体管,由所述车载电池直接供电,
所述反接保护元件是如下所述的晶体管或二极管:在以正常极性连接所述车载电池时,允许对所述励磁线圈进行供电,而在以异常的相反极性连接所述车载电池时,阻止对所述励磁线圈进行供电,
所述计时电路在所述启动指令开关闭合、对所述移位线圈或继电器线圈进行供电的时刻开始计时动作,在间隔规定的延迟设定时间之后,将所述驱动晶体管导通驱动,并且,对所述延迟设定时间的值进行设定,以使其成为比从所述移位线圈或继电器线圈被激励开始直到所述输出触点闭合为止的第一闭合响应时间要长的时间,
将所述计时电路的延迟设定时间设为T0、将从将所述输出触点闭合驱动的移位线圈或电磁移位继电器被激励开始直到所述输出触点闭合为止的第一闭合响应时间设为T1、将从所述短路用继电器被激励开始直到所述短路触点闭合为止的第二响应延迟时间设为T2a时,这时在由计算公式“T0+T2a-T1”所得到的时间段内,用于所述启动用电动机的抑制启动电流流过所述电流抑制电阻。
9.如权利要求8所述的启动控制单元,其特征在于,
所述计时电路将第一比较电压和第二比较电压进行比较,在间隔规定的延迟设定时间之后,两者达到一致,这时产生计时结束输出,将所述驱动晶体管导通驱动,该第一比较电压与随着所述启动指令开关的闭合动作而由所述车载电池提供的驱动电源电压成正比,该第二比较电压是从所述驱动电源电压通过充电电阻被充电的计时电容器的递增充电电压,
利用电源电容器及恒压二极管,使所述驱动电源电压在变动电压的整个区域变得稳定,该电源电容器及恒压二极管用于防止所述驱动电源电压在由所述车载电池提供的电源电压暂时急剧下降时发生异常下降。
10.如权利要求8所述的启动控制单元,其特征在于,
在收纳有所述启动控制单元的壳体的外壁上一体化地安装固定所述电流抑制电阻。
11.如权利要求10所述的启动控制单元,其特征在于,
所述短路用继电器的输出触点即短路触点和所述电流抑制电阻的并联电路被连接在与所述启动用电动机相连接的电磁移位继电器的输出触点和所述车载电池之间,所述并联电路的一对布线端子中的任一个端子与所述车载电池侧连接,并且,
所述计时电路包括由端子间连接布线进行内部连接的一对电源端子,在所述一对布线端子的一个布线端子与所述车载电池相连接时,使该一个布线端子与所述电源端子的一个电源端子连接,在所述一对布线端子的另一个布线端子与所述车载电池相连接时,使该另一个布线端子与所述电源端子的另一个电源端子连接。
12.一种启动控制单元,该启动控制单元被连接在将车载发动机启动的启动用电动机与车载电池之间,对所述启动用电动机进行限流启动,其特征在于,
所述启动控制单元将如下部分构成为一体:即,与设置于所述启动用电动机的电磁移位继电器的输出触点串联连接的电流抑制电阻、由短路触点将该电流抑制电阻短路的短路用继电器、以及在启动电流随着启动指令开关的动作而减少的规定时期内将所述短路触点闭合的计时电路,
所述电磁移位继电器利用由所述车载电池通过所述启动指令开关供电的移位线圈,使设置于所述启动用电动机的小齿轮推进移动,从而使设置于发动机的曲轴的环状齿轮与所述小齿轮卡合,并且,通过对与该移位线圈分开设置的继电器线圈进行分开驱动,从而使所述输出触点闭合,
从对所述移位线圈进行供电开始、间隔由设置在所述计时电路内的延迟计时电路部所设定的规定的延迟时间之后,将所述继电器线圈供电驱动,并且,所述延迟时间在所述车载电池的电源电压下降时是与最大移位时间相对应的固定值,或者在电源电压较高时、进行电压修正以使延迟时间逐渐减少,
所述短路触点是因激励所述短路用继电器的励磁线圈而断开或闭合的常闭触点或常开触点,并且,
设置在所述计时电路内的启动计时电路部在所述移位线圈被激励的时刻、或所述继电器线圈被激励的时刻、或所述输出触点闭合的时刻,开始计时动作,
所述励磁线圈和所述继电器线圈不经由所述启动指令开关,而通过所述电流抑制电阻的一个端子、反接保护元件、以及各自的驱动晶体管和分割驱动晶体管,由所述车载电池直接供电,
所述反接保护元件是如下所述的晶体管或二极管:在以正常极性连接所述车载电池时,允许对所述励磁线圈和所述继电器线圈进行供电,而在以异常的反极性连接所述车载电池时,阻止对所述励磁线圈和所述继电器线圈进行供电。
13.如权利要求12所述的启动控制单元,其特征在于,
所述短路触点是在激励所述短路继电器的励磁线圈时闭合的常开触点,
所述启动计时电路部在所述继电器线圈被激励的时刻开始计时动作,在间隔规定的延迟设定时间之后计时结束,或者,在所述移位线圈被激励的时刻开始计时动作,但该启动计时电路部在间隔由所述延迟时间和所述延迟设定时间相加得到的设定时间之后计时结束,以激励所述励磁线圈。
14.一种启动指令信号发生装置,该启动指令信号发生装置与权利要求1所述的启动控制单元相对应,其特征在于,
所述启动指令开关是指令用开关元件、或是由该指令用开关元件激励和控制的指令用电磁继电器的输出触点,该指令用开关元件根据至少包含燃料喷射控制功能的启动指令信号发生装置的控制输出来进行动作,
所述启动指令信号发生装置包括微处理器,并且,还包括作为所述指令用开关元件的串联开关元件,该微处理器输入有如下信号以作为输入信号:模式开关信号,该模式开关信号至少确定是否进行怠速停止运转,或者是否利用无线电波进行远程启动;来自多个输入传感器的信号,该多个输入传感器用于判定执行怠速停止的发动机停止要件、远程启动要件、或怠速停止后的重启要件;以及来自手动启动开关的信号,
所述发动机停止要件、远程启动要件、以及重启要件至少包含所述车载电池的电源电压在规定值以上的要件,
当在怠速停止后将发动机启动、或将远程启动时,所述微处理器产生自动启动指令信号,以将所述串联开关元件导通驱动,
所述串联开关元件包括直接启动电路,该直接启动电路在所述手动启动开关闭合时,即使所述微处理器因所述车载电池的异常电压下降而不工作,也能维持所述串联开关元件的导通状态。
15.如权利要求14所述的启动指令信号发生装置,其特征在于,
包括启动禁止晶体管,因该启动禁止晶体管的导通而禁止所述串联开关元件导通,
在防止使旋转中的发动机误重启、或设置于所述手动启动开关的密码不正确的情况下,所述微处理器产生启动禁止指令信号,以禁止发动机的启动,若产生所述启动禁止指令信号,则所述启动禁止晶体管被导通驱动,
当没有产生所述启动禁止指令信号时、或所述微处理器不工作时,所述启动禁止晶体管被下拉电阻切断导通。
16.一种启动指令信号发生装置,该启动指令信号发生装置与权利要求5所述的启动控制单元相对应,其特征在于,
所述启动指令开关是指令用开关元件、或是由该指令用开关元件激励和控制的指令用电磁继电器的输出触点,该指令用开关元件根据至少包含燃料喷射控制功能的启动指令信号发生装置的控制输出来进行动作,
所述启动指令信号发生装置包括微处理器,并且,还包括作为所述指令用开关元件的串联开关元件,该微处理器输入有如下信号以作为输入信号:模式开关信号,该模式开关信号至少确定是否进行怠速停止运转,或者是否利用无线电波进行远程启动;来自多个输入传感器的信号,该多个输入传感器用于判定执行怠速停止的发动机停止要件、远程启动要件、或怠速停止后的重启要件;以及来自手动启动开关的信号,
所述发动机停止要件、远程启动要件、以及重启要件至少包含所述车载电池的电源电压在规定值以上的要件,
当在怠速停止后将发动机启动、或将远程启动时,所述微处理器产生自动启动指令信号,以将所述串联开关元件导通驱动,
所述串联开关元件包括直接启动电路,该直接启动电路在所述手动启动开关闭合时,即使所述微处理器因所述车载电池的异常电压下降而不工作,也维持所述串联开关元件的导通状态。
17.如权利要求16所述的启动指令信号发生装置,其特征在于,
包括启动禁止晶体管,因该启动禁止晶体管的导通而禁止所述串联开关元件导通,
在防止使旋转中的发动机误重启、或设置于所述手动启动开关的密码不正确的情况下,所述微处理器产生启动禁止指令信号,以禁止发动机的启动,若产生所述启动禁止指令信号,则所述启动禁止晶体管被导通驱动,
当没有产生所述启动禁止指令信号时、或所述微处理器不工作时,所述启动禁止晶体管被下拉电阻切断导通。
18.一种启动指令信号发生装置,该启动指令信号发生装置与权利要求1所述的启动控制单元和电磁移位继电器相对应,其特征在于,
所述电磁移位继电器具有与所述移位线圈分开设置的继电器线圈,所述启动控制单元没有用于该继电器线圈的延迟供电输出,
所述启动指令信号发生装置包括:串联开关电路,该串联开关电路包含用于将所述电磁移位继电器的移位线圈直接驱动、或通过指令用电磁继电器的输出触点将所述移位线圈间接驱动的串联开关元件;激励许可存储电路,该激励许可存储电路将用于驱动所述电磁移位继电器的继电器线圈的串联开关元件通电驱动;微处理器,该微处理器产生自动启动指令信号和延迟激励许可信号;以及直接启动电路,
当在怠速停止后将发动机启动、或将远程启动时,所述微处理器产生所述自动启动指令信号,以将所述串联开关元件导通驱动,对所述电磁移位继电器的移位线圈进行供电,并且,
当手动启动开关的闭合信号被输入时,或当产生所述自动启动指令信号时,在间隔规定的延迟时间之后,产生所述延迟激励许可信号,
当所述手动启动开关闭合时,即使所述微处理器因所述车载电池的异常电压下降而不工作,所述直接启动电路也能维持所述串联开关电路的驱动状态,
所述激励许可存储电路对已产生所述延迟激励许可信号这一情况进行存储,通过激励所述继电器线圈的串联开关元件来产生辅助指令信号,
即使所述微处理器变为不工作,也能维持所述延迟激励许可信号的存储状态,虽然这样,但是在所述手动启动开关断开、且所述自动启动指令信号消失的时刻,存储被解除,
所述延迟时间在所述车载电池的电源电压下降时是与最大移位时间相对应的固定值,或者在所述电源电压较高时、进行电压修正以使延迟时间逐渐减少。
19.一种启动指令信号发生装置,该启动指令信号发生装置与权利要求5所述的启动控制单元和电磁移位继电器相对应,其特征在于,
所述电磁移位继电器具有与所述移位线圈分开设置的继电器线圈,所述启动控制单元没有用于该继电器线圈的延迟供电输出,
所述启动指令信号发生装置包括:串联开关电路,该串联开关电路包含用于将所述电磁移位继电器的移位线圈直接驱动、或通过指令用电磁继电器的输出触点将所述移位线圈间接驱动的串联开关元件;激励许可存储电路,该激励许可存储电路将用于驱动所述电磁移位继电器的继电器线圈的串联开关元件通电驱动;微处理器,该微处理器产生自动启动指令信号和延迟激励许可信号;以及直接启动电路,
当在怠速停止后将发动机启动、或将远程启动时,所述微处理器产生所述自动启动指令信号,以将所述串联开关元件导通驱动,对所述电磁移位继电器的移位线圈进行供电,并且,
当手动启动开关的闭合信号被输入时,或当产生所述自动启动指令信号时,在间隔规定的延迟时间之后,产生所述延迟激励许可信号,
当所述手动启动开关闭合时,即使所述微处理器因所述车载电池的异常电压下降而不工作,所述直接启动电路也能维持所述串联开关电路的驱动状态,
所述激励许可存储电路对已产生所述延迟激励许可信号这一情况进行存储,通过激励所述继电器线圈的串联开关元件来产生辅助指令信号,
即使所述微处理器变为不工作,也能维持所述延迟激励许可信号的存储状态,虽然这样,但在所述手动启动开关断开、且所述自动启动指令信号消失的时刻,存储被解除,
所述延迟时间在所述车载电池的电源电压下降时是与最大移位时间相对应的固定值,或者在所述电源电压较高时、进行电压修正以使延迟时间逐渐减少。
20.如权利要求19所述的启动指令信号发生装置,其特征在于,
从所述启动指令信号发生装置接收指令的启动控制单元包括短路触点,该短路触点是在对将电流抑制电阻短路的短路用继电器的励磁线圈进行激励时所闭合的常开触点,所述启动指令信号发生装置所产生的用于所述继电器线圈的驱动信号作为设置于所述启动控制单元的计时电路的计时动作开始信号来使用。
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