CN102639863B

CN102639863B - 发动机启动装置

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Publication number: CN102639863B
Application number: CN201080054195.8A
Authority: CN
Inventors: 国分修一; 小俣繁彦; 中里成纪; 斋藤正人
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2030-08-17
Also published as: JP2011117351A; EP2508747A1; US8994299B2; EP2508747A4; JP5165669B2; US20120275078A1; US20150167618A1; CN102639863A; WO2011067967A1; US9297347B2

Abstract

提供一种能在不引起各种电气元件的误动作的前提下启动发动机的发动机启动装置。该发动机启动装置具备：小齿轮，其与连结于发动机的齿圈咬合；磁开关，其通过从蓄电池供应的电流，来使小齿轮向齿圈的方向移动；启动电动机，其通过该电流来转动小齿轮；控制装置，其对启动电动机发出发动机启动的指令；和启动控制部，其基于指令，来对进行PWM控制的第1半导体开关进行控制，其中，启动电动机和磁开关收纳于第1框体，启动控制部收纳于第2框体，并对第1框体与所述第2框体进行一体化。

Description

发动机启动装置

技术领域

本发明涉及车辆的发动机启动装置。

背景技术

发动机启动装置通过从搭载于车辆的蓄电池供应的电力来驱动启动电动机，并通过将启动电动机的转动从传动装置传动到发动机，来启动发动机。在此，由于流过启动电动机的电流值会直接影响发动机的启动时间，因此为了实现规定时间内的发动机启动，需要数百安培。

在启动电动机的启动时，由于没有因转动而引起的反电动势电力的产生，因此瞬间起峰电流(inrushcurrent)会从蓄电池流向启动电动机，从而蓄电池的消耗电力激增，蓄电池的输出电压会临时下降。故而，在发动机启动时由电子电路构成的控制装置的动作变得不稳定，有时控制装置中所使用的微机会被重置。

为此，作为启动电动机的启动方法，提出了一种搭载于车辆、且由对启动电动机进行控制的控制器来抑制启动电动机驱动时的蓄电池输出电压的下降的***(参照专利文献1)。

在专利文献1中，启动电动机的驱动由发动机发电***的控制器进行控制，启动电动机与控制器通过线束而连接。而且，按照从在通过启动电动机与接地间所串联连接的半导体开关而起动后不久的占空比值起，占空比值随时间经过而变大的方式，对启动电动机的消耗电力进行PWM(脉宽调制)控制来限制瞬间起峰电流，从而抑制蓄电池电压的下降。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本2002-031021号公报

发明要解决的课题

根据专利文献1，启动电动机的控制是通过内置于控制器的、基于发动机温度或发动机转角对点火器的点火定时等进行运算的CPU来对半导体开关45a(FET)进行控制的。故而，为了使动作保证温度满足比FET低的CPU的动作温度，将包含电压下降抑制单元在内的发动机发电***的控制器4配置于与启动电动机8分离的位置，因此控制器4与启动电动机8将由能满足数百安培的通电的线束来进行连接。

即，从该控制器起的线束成为与控制器自身、或从中途起与发动机控制装置或其他的电气元件的输入输出信号缠绕在一起的状态，将从启动电动机的线束受到由电磁感应引起的噪声的影响。而且，存在会引起发电机或点火器的控制电路、发动机控制装置或其他的电气元件的误动作的课题。

为了解决这样的问题点，可列举使用同轴电缆等的低电感配线，但考虑了低电感配线的发动机布局成为必要，因此存在不能容易地对现有的发动机附加怠速停止功能的课题。

发明内容

为此，本发明的目的在于，提供一种能不在引起各种电气元件的误动作的前提下启动发动机的发动机启动装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明期望的形态之一如下。

该发动机启动装置，具备：小齿轮，其与连结于发动机的齿圈咬合；磁开关，其通过从蓄电池供应的电流，来使小齿轮向齿圈的方向移动；启动电动机，其通过该电流来转动小齿轮；控制装置，其对启动电动机发出发动机启动的指令；和启动控制部，其基于指令，来对进行PWM控制的第1半导体开关进行控制，其中，启动电动机和磁开关收纳于第1框体，启动控制部收纳于第2框体，并对第1框体与第2框体进行一体化。即，将即使与启动电动机一体化也没有影响的启动控制部进行一体化，若进行一体化，则将产生热的影响的控制装置分离地配置。

发明效果

根据本发明，能提供一种能在不引起各种电气元件的误动作的前提下启动发动机的发动机启动装置。

本发明的其他的目的、特征以及优点根据涉及附图的以下的本发明的实施例的记载而明确。

附图说明

图1是发动机启动装置的电路图。

图2是发动机启动装置的构造图。

图3是发动机启动装置的动作图。

图4是发动机启动装置的动作图。

图5A是发动机启动装置的电路图。

图5B是图5A的波形图。

图6A是发动机启动装置的电路图。

图6B是图6A的波形图。

图7是发动机启动装置的电路图。

图8是发动机启动装置的动作图。

图9是发动机启动装置的电路图。

图10是发动机启动装置的构造图。

图11是发动机启动装置的动作图。

图12是发动机启动装置的整体图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明实施例。

实施例1

图1是发动机启动装置10的电路图，图2是发动机启动装置10的构造图，图3是图1的动作图。

图1的发动机启动装置10基于磁开关11的工作，通过吸引力而使移动机构12可动，且使小齿轮13在箭头方向上移动，与连结于发动机的齿圈20咬合。而且，在咬合的途中、或者在成为了咬合状态后，使启动电动机14工作，并将启动电动机14的转动经由小齿轮13而传动到齿圈20，使发动机1的曲轴进行转动，进行燃料或点火的控制，由此来启动发动机。

启动电动机14由启动控制部(以下，STM)100进行控制，端子101，102，103，104是输入输出端子。磁开关11中，端子15是输入端子。

在搭载于车辆的蓄电池50，经由点火开关(以下，IGSW)60而连接有控制装置(发动机控制组件：以下，ECU)70。

ECU70执行发动机的启动停止判定或点火控制或燃料喷射控制等，输入信号是发动机转动信号或空气流量信号等，输出信号除了经由了STM100的端子104的、启动信号(以下，ST)、启动电动机14驱动用PWM信号(以下，Mo-PWM)以外，还有经由了继电器80的Mg-Ry、未图示的喷射器喷射信号或点火信号等。ECU70内部由未图示的微机、输入输出接口电路、以及作为它们的电源的恒压产生电路等构成。

进而，在蓄电池50，将对磁开关11的电流进行接通、断开的继电器80的输出与端子15连接，通过Mg-Ry进行接通、断开控制。

STM100是启动电动机14的控制模块，从端子101输入蓄电池电压VB，从ECU70输入ST或Mo-PWM到接口电路110，并由未图示的电荷泵来对Mo-PWM进行升压，且输出启动电动机14的电流通电用半导体开关120(以下，FET1)的栅极端子G的信号。

FET1的漏极端子D从端子101与蓄电池50连接，端子S连接使电流回流的续流二极管130的阴极，且从端子102与启动电动机14连接。

续流二极管130的阳极经由端子103与启动电动机14的接地连接。

图2是图1的发动机启动装置10的构造图，以将磁开关11、启动电动机14以及STM100一体化的构造，配置于发动机1的齿圈20与小齿轮13能进行咬合的位置。

在图2中，关于移动机构12和小齿轮13，为了了解内部构造，在附图中以开放部16示出。

即，开放部16中，磁开关11的框体部和启动电动机14的框体部以空隙进行连通，并在该处配置移动机构12，将磁开关11与启动电动机14一体化。

STM100是在内部具有图1所示的部件或配线基板的框体，与将磁开关11和启动电动机14一体化了的框体进行一体化。

在箱型框体，作为外部配线用的端子，具有蓄电池50的端子101、启动电动机14的端子102、ECU70的端子103，各自的端子按照图1所示的配线进行连接。

另一方面，在磁开关11和启动电动机14的一体化构造中具有端子B、M、S，配线如粗线所示，从蓄电池50到端子B以线束进行连接，从端子B到STM100的端子101以母线进行连接，且将从启动电动机14引出的线束与端子M连接，从端子M到STM100的端子102以母线进行连接，从继电器80的输出到端子S以线束进行连接，从端子S通过磁开关11的内部与端子15连接。

即，收纳了STM100的框体(第2框体)按照覆盖将磁开关11与启动电动机14一体化了的框体(第1框体)的方式进行配置，第1框体和第2框体经由母线而相连接。第1框体具备：用于连接启动电动机与STM100的端子M、用于连接蓄电池与STM100的端子B。母线与第2框体垂直连接，第1以及第2端子按照从第1框体伸出的方式进行配置，母线按照夹入端子M以及端子B的方式进行连接。

图12表示发动机启动装置的整体图。如图12所示，将收纳了STM100的第2框体与收纳了磁开关11和启动电动机14的第1框体进行一体化。

在图1和图2的构成中，尽管通过图3来说明发动机启动时的动作，但在此是以驾驶者操作IGSW60的情况为例。

若在时间点t0接通IGSW60，则ECU70在初始化结束的时间点t1输出输出信号ST来起动接口电路110，STM100的动作开始。

ECU70在发动机启动的初始化结束的时间点t2输出Mg-Ry，来接通继电器80，使小齿轮13沿箭头方向移动来咬合齿圈20。其后，输出Mo-PWM，开始启动电动机14的转动动作。

此外，时间点t1或t2是依赖于ECU70中的发动机启动控制的时间，存在t0～t1、t1～t2的间隔并不一定成为图3这样的必然性，时间点t0、t1、t2可以均为同一时间点。

从ECU70输出的Mo-PWM的导通率占空比按照在时间点t2是占空比1、在时间点t4增加到大于占空比1的占空比2的方式进行输出。

从时间点t2起，启动电动机14的电流Ism开始流动，在时间点t2以后，通过以启动电动机14的转动而产生的感应电压Esm、与STM100的输出电压Vsm(FET1的漏极D端子电压)，即经PWM控制的输出电压(Vsm＝VB×占空比)的差电压(Vsm-Esm)来流动。

由于电流Ism从蓄电池50供应，因此，因蓄电池50的内部电阻而产生电压降，蓄电池电压VB从初始电压VB0起对应于电流Ism而下降。

此外，在将占空比从时间点t2的占空比1向时间点4的占空比2增大的过程中，在时间点t3至时间点t4，电流Ism和VB成为大致恒定值的Ism1和VB1的状态，呈现了按照用输出电压Vsm与感应电压Esm的差电压(Vsm-Esm)来除以启动电动机14的内部电阻而得到的电流值变得恒定的方式而处于平衡的状态。这样的平衡状态只是一例，蓄电池50、启动电动机14根据占空比而成为不同的状态。

另外，占空比2是启动电动机14已处于转动的状态的占空比，除了特别需要对电流Ism进行限制之外，可以是最大通电率占空比m(＝100％)。

在时间点t4以后，Mo-PWM以占空比2保持恒定，启动电动机14随转速上升而其感应电压Esm变大，因此电流Ism减少，VB上升。

发动机转速Ne从时间点t2的电流Ism的开始流动起，通过因启动电动机14的转动而引起与小齿轮13咬合的齿圈20转动而上升，在时间点t5，发动机开始启动。

发动机启动由ECU70进行检测，在时间点t5，ST和Mo-PWM断开，因此启动电动机14的电流Ism断开，STM100的动作结束。

但是，在时间点t2，如以虚线表示Mo-PWM那样，若将占空比设为占空比m来使启动电动机14工作，则对启动电动机14直接施加蓄电池电压VB，因此直到启动电动机14转动而产生感应电压Esm为止的期间，都将流过用蓄电池电压VB除以启动电动机14的内部电阻而得到的电流Ism2，在内部电阻超过数十mΩ的情况下，会成为超过1000A的瞬间起峰电流。

若从蓄电池50流过这样的瞬间起峰电流Ism2，则如图3的VB的虚线所示那样，会产生电压降到小于VB1的VB2为止。

以蓄电池50作为电源进行连接的ECU70或其他的控制装置、导航装置等设定了不发生初始化(重置)的蓄电池电压VB的最低保证电压VBs，VBs以下的电压降将不能保证各种装置的动作。

图4是如下一例：将图3的时间点t2至t4的时间间隔设为恒定值，设占空比2＝占空比m(100％)，并使占空比可变，来对启动电动机14的电流Ism和蓄电池电压VB进行测量。

如此，按照即使VB下降也成为最低保证电压VBs以上的方式来将图3的Mo-PWM所示的占空比1设定为小于占空比2(100％)的值即可。

然而，启动电动机14的转动上升越快，图3的时间点t2～t5的发动机启动时间越短，作为发动机启动性能来说可谓越良好。

由于占空比1越小，FET1的输出电压Vsm(VB×占空比1)越小，因此启动电动机14的转速越低，另外，时间点t2～t4的时间越长，转速上升越慢，发动机启动时间越长。

即，需要按照使VB的下降为容许值以上、且发动机启动时间为容许值以下的方式来设定占空比1和时间点t2～t4的时间。

作为发明者等的验证例之一，若设定为占空比2＝100％，则在占空比1＝70％以下、或者时间点t2～t4的时间＝100ms以下，能使发动机启动时间为400ms以下，且能将蓄电池电压保持为8V以上。

如上所述，通过在启动电动机14的起动时将占空比限制为占空比1的PWM控制，能使瞬间起峰电流小于占空比＝占空比2(占空比m)的Ism2，但即使在通过以与发动机启动时间之间的关系而设定的该占空比1进行了起动的情况下，瞬间起峰电流Ism1也将成为数百安培。

若以PWM控制来流过数百安培的电流，则由于FET1的开关所带来的电流的接通、断开、或者续流二极管130在通电中FET1的接通时生成的恢复电流(与蓄电池电压VB的短路电流等效)，会从端子102和端子M的配线产生感应噪声，若端子102和端子M的配线长且与ECU70或其他的控制装置的配线混缠在一起，则认为会有引发这些装置的误动作、或者配线的电压降较大从而不能维持图4所示的最低保证电压VBs的问题。

然而，由于是将STM100与启动电动机14一体化进行配置，因此不会有端子102和端子M的配线与ECU70或其他的控制装置的配线缠绕在一起的情况，从而得到不会引发这些装置的误动作的效果。

特别地，通过将生成Mo-PWM并进行送信的ECU70、与使用半导体开关来进行控制的STM100分隔开，从而动作保证温度比半导体开关低的EUC70不会受到半导体开关所带来的发热的影响。即，通过将即使与启动电动机14一体化也无影响的部分进行一体化，且仅将若一体化则有影响的部分分隔开进行配置，从而不仅解决了发热的问题，还解决了线束变多的课题。

另外，在发动机启动控制中的启动电动机14的动作中，通过在驱动初始状态下根据规定的占空比对FET1进行PWM控制，来限制启动电动机14的电流Ism，因此能抑制蓄电池电压VB的下降，能确保由各控制装置所决定了的蓄电池电压VB的最低保证电压VBs以上的电压。

另外，由于使占空比从占空比1向占空比2连续变化，因此存在如下效果：对启动电动机14进行驱动的FET1的输出电压Vsm和电流Ism连续地变化，启动电动机14的转动变动或转矩变动将消失，能实现平稳的发动机启动。

另外，由于能减少配线的电压降，且能减少蓄电池电压的下降，因此存在能最大限度地发挥启动电动机的输出特性且能提高发动机启动性的效果。

进而，在发动机启动控制中的启动电动机14的动作中，通过在驱动初始状态下根据规定的占空比对FET1进行PWM控制，来限制启动电动机14的瞬间起峰电流，从而存在能抑制蓄电池的过电流的消耗且能抑制蓄电池劣化的效果。

实施例2

图5A、图5B和图6A、图6B是STM100的控制呈现不同方式的实施例，与图1同一部分以及同一信号以同一记号表示。

在实施例1中，由于Mo-PWM在从时间点t2起到t4为止的时间使占空比从占空比1起变化到占空比2(占空比m)，因此启动电动机14的电流Ism不仅通过MO-PWM来进行控制，而且还受到蓄电池电压VB的影响。

由于蓄电池电压VB根据蓄电池的充电放电状态或蓄电池的劣化状态而不同，因此在蓄电池未被充分地充电的状态下，蓄电池电压VB会变低到成为接近最低保证电压VBs的电压，由此，上述状况还会成为不能通过对启动电动机14的通电来确保最低保证电压VBs的情况或电流Ism的不足所带来的发动机启动时间的延迟产生的原因。

为此，进行反馈控制，以使得在图5B中将最低保证电压VBs设为电压指令值VBsp的情况下蓄电池电压VB不成为VBsp以下，且在图6中设定电流指令值Ismp的情况下电流Ism不成为Ism以下。

首先，在图5中，蓄电池电压控制电路200将蓄电池电压VB与比最低保证电压VBs大的电压指令值VBsp之间的电压偏差作为补偿要素从PWM变换电路201输出Mo-PWM，来对FET1进行占空比控制。

若在图5B的时间点t2使启动电动机14动作，则VB与VBsp的电压偏差大，因此占空比变大，VB随电流Ism的增加而下降，若电压偏差变小，则占空比向着减小的方向变化。

若VB下降到VBsp，则几乎成为VB＝VBsp地，占空比变大，在占空比成为了100％以后，将不能进行电压控制。

接下来，在图6A中，启动电动机电流控制电路300使用电流传感器310来检测启动电动机14的电流Ism，并将电流指令值Ismp与电流Ism的电流偏差作为补偿要素从PWM变换电路301输出Mo-PWM，来对FET1进行占空比控制。

在此，电流指令值Ismp是使蓄电池电压VB不成为最低保证电压VBs以下的值，根据需要，还能通过蓄电池电压VB而使电流指令值Ismp可变。

若在图6B的时间点t2使启动电动机14动作，则Ismp与Ism的电流偏差大，因此占空比向着100％而变大，若电流Ism成为Ismp，则占空比向着小的方向变化。

然后，使电流Ism变为与Ismp几乎相等地，占空比变大，在占空比成为了100％以后，将不能实现电流控制。

存在如下效果：在能抑制启动电动机14的驱动初始的蓄电池电压VB的下降的同时，即使蓄电池电压VB或启动电动机14的电气的规格不同，也能维持抑制蓄电池电压VB的下降这样的抑制效果。

此外，图5A的蓄电池电压控制电路200和图6A的启动电动机电流控制电路300无论是包含在图1所示的STM100或ECU70的哪一个中，其作用、效果都相同。

实施例3

图7是表示其他的实施例的发动机启动装置10的配线图，图8是图7的动作图，与图1、图3相同的部分以同一标号进行表示。

尽管在实施例1中，在FET1的占空比为100％的接通状态下，直到发动机启动开始的时间点t5为止都使FET1导通，但FET1在接通状态下会因接通时的电阻值所产生的电力消耗而发热。由于FET1在接通状态(导通)下会因FET1接通时的电阻成分(导通电阻)而产生电力损耗从而发热，因此需要进行散热或者冷却的对策以使得不超过FET1的容许接合温度。

尽管在FET1中能使用导通电阻为2mΩ程度的电阻值非常小的FET来将发热抑制到最小限度，但FET1的电力损耗与电流Ism的平方成正比，因此电流Ism对发热的影响大。

故而，仅使用导通电阻非常小的FET，并不能充分地抑制发热。

为此，在实施例2中，与FET1并联地连接短路继电器140来实施散热对策。

即，如图8所示，在时间点t2的启动电动机14的起动时的Mo-PWM的占空比为占空比1至占空比2(占空比m＝100％)的范围使FET1进行PWM动作，而在成为了占空比2的时间点t4，使短路继电器140接通。

由于FET1的接通状态仅为时间点t2至t4的期间，因此能获得大幅减少发热量、使散热对策变得容易这样的效果。

实施例4

图9是表示其他的实施例的发动机启动装置10的电路图，图10是发动机启动装置10的构造图，图11是图9的动作图，与图1、图2、图3相同的部分以同一标号示出。

在图1所示的电路构成中，在时间点t1输出输出信号Mg-Ry来接通继电器80，在磁开关11中流过电流，并通过吸引力使小齿轮13沿箭头方向移动来与齿圈20咬合。

此时，尽管流过磁开关11的电流Img受到使磁开关11工作的线圈电阻限制，但线圈电阻在冷气时小，因此电流Img仍成为大的瞬间起峰电流，线圈的温度因流过的电流而上升，随之线圈电阻变大，电流减少，按照这种方式进行动作。

为此，在实施例4中，限制在线圈电阻小的工作初期所流过的电流Img，以在蓄电池电压VB的下降的抑制中取得效果。

在图9的STM100中，启动电动机14的控制电路是与图1相同的电路构成，磁开关11的控制电路是如下构成：半导体开关150(以下，FET2)的漏极端子D与蓄电池50连接，端子S连接线圈11、续流二极管160，与端子104连接。

FET2的磁开关11驱动用PWM信号(以下，Mg-PWM)与Mo-PWM同样，从ECU70输出。

图10所示的发动机启动装置10与图2同样，STM100是被固定成磁开关11和启动电动机14的一体化构造的箱型框体，在内部具有图9所示的部件和配线基板。

与图2不同的点在于：在STM100具有端子105、以母线与端子S连接、以及与继电器的连接变得没有，其他的端子连接与图2相同。即，第1框体具备用于对磁开关和STM100进行连接的端子S。

在图11中，在时间点t0接通IGSW60，在时间点t6将启动信号ST、Mo-PWM和Mg-PWM进行输出，STM100的动作开始。

图11是在时间点t6上使启动电动机14和磁开关11同时开始动作的例子。关于启动电动机14的动作，是与实施例1相同的动作，因此省略说明。

在时间点t6，从ECU70输出的Mg-PWM的占空比是占空比3，在磁开关11中开始流过电流Img，在时间点t7以占空比4作为最大占空比m继续流过电流Img。

由于电流Img与启动电动机14的驱动不同，没有感应电压Esm，因此在将线圈11的电阻设为Rmg，并设FET2的输出电压Vmg的情况下，成为Vmg(＝VB×占空比)/Rmg，与占空比的值成正比地变大。

然而，由于在线圈11中流过电流Img，因此温度上升且电阻Rmg变大，故不一定成正比。

若假设在时间点t7以后，线圈11的温度几乎变得恒定，则Mg-PWM以占空比4变得恒定，电流Img以Img1成为恒定值。

若在时间点t5发动机开始启动，则断开ST、Mo-PWM、Mg-PWM，STM的动作结束。

如上所述，通过在磁开关11的起动时将占空比限制为占空比3的PWM控制，能使瞬间起峰电流小于占空比＝占空比4(占空比m)的Img2，但即使在通过以与发动机启动时间之间的关系而设定的该占空比3进行了起动的情况下，瞬间起峰电流也成为数十A。

故而，与启动电动机14的起动时的现象同样，若产生基于PWM控制的感应噪声，或端子105和端子S的配线长且与ECU70或其他的控制装置的配线混缠在一起，则认为会有引发这些装置的误动作、或者配线的电压降较大从而不能维持图4所示的最低保证电压VBs的问题。

然而，在图10所示的实施例中，由于将STM100与启动电动机14一体化进行配置，因此对端子105和端子S进行配线的母线不会与ECU70或其他的控制装置的配线缠绕，从而能得到不会引起这些装置的误动作的效果。

进而，尽管在时间点t6，在为最大占空比m的情况下的电流Img如虚线所示，与Img1相比较，Img2大，蓄电池电压VB的下降大，但由于占空比3小于占空比m，因此对电流进行了限制，故而能获得抑制蓄电池电压VB的下降这样的效果。

图11是在时间点t6上使启动电动机14和磁开关11同时开始动作的例子，由于电流Ism和Img同时开始流动，因此蓄电池电压VB的下降变大。

为此，若设置时间差来使电流Ism和Img开始流动，则能获得抑制蓄电池电压VB的下降这样的效果。

此外，发动机的启动以前，齿圈40处于停止状态，小齿轮13处于未咬合的状态，启动电动机14成为无负载的状态。

若流过图11的时间点t6所示的电流Ism，则启动电动机14急速转动，其后，若流过磁开关11的电流Img来使小齿轮13移动并成为与齿圈40的咬合，则变得难以同步。

为此，在设置时间差来使电流Ism和Img开始流动的情况下，最初流过Img来使小齿轮13与齿圈40抵接，其后流过Ism来在启动电动机的转动初始使小齿轮13与齿圈40咬合，从而能容易地取得咬合的同步，实现平稳地咬合。

另外，在图9中，在启动电动机14与磁开关11的PWM控制的动作周期相等的情况下，在FET1和FET2的开关中，会发生断开、或者接通变为同时的状态，因此2个电流变化重叠，产生的噪声变大。

为此，在PWM控制的动作周期为不同的设定、或者断开或接通变为同时的情况下，通过使任一方的断开、或者接通在时间上延迟，能减少噪声。

在上述的实施例中，通过启动电动机14和磁开关11的PWM控制，流过蓄电池50的电流成为矩形波形，电流的时间变化急剧且成为噪声发生的原因，在担心STM100的误动作或车载收音机的噪声产生等情况下，还能设为包含在STM100的端子101与接地间连接电容器来使电流的时间变化平滑的对策在内的电路构成。

另外，尽管在上述实施例中，是将FET1或FET2的漏极端子D与STM100的端子101连接且直接与蓄电池50连接的电路构成，但为了防止因FET1或FET2的短路故障而造成在启动电动机14或磁开关11中一直流通电流，可以设为包含在从漏极端子D到蓄电池50的路径上连接开闭器并根据短路故障的检测来开放开闭器等的对策在内的电路构成。

另外，尽管在上述实施例中，将FET1和FET2的驱动用PWM信号(Mo-PWM和Mg-PWM)或启动信号ST设为了从ECU70以端子103进行连接，但除了这样的连接以外，还能利用串行通信或局域网，增多接收、发送的信息量，对启动电动机14或磁开关11进行细微地控制，由此来谋求STM100的功能提升。

进而，可以不将FET1和FET2的驱动用PWM信号(Mo-PWM和Mg-PWM)从ECU70输出而从STM100输出。

由此，即使是ECU70、启动电动机14、磁开关11或咬合机构不同的发动机启动控制，由于能公共地使用STM100，因此也能形成标准化的产品系列，能得到批量生产效果。

另外，关于启动电动机14，举了以永磁体或扼流磁场来生成磁场磁通，且与转子绕组串联地连接FET1来进行PWM控制的直流电动机为例进行了说明。然而，并不局限于直流电动机，即使是通过多个电流通电用半导体开关来对转子绕组进行PWM控制的交流电动机，也能实现磁开关11与STM100的一体化，并通过进行控制使得以占空比来限制交流电动机的启动初始的电流，能得到与上述实施例同等的效果。

在多相的交流电动机中，与STM100的连接端子除了1个端子102之外，还具有多相的电动机端子。

尽管在上述实施例中，以驾驶者操作了点火开关的发动机启动进行了说明，但例如在与混合动力机动车中的环境对应的发动机控制中进行了采用的怠速停止控制中，对蓄电池电压VB的下降抑制会更有效。

即，能消除如下不良状况：在怠速停止中，因行驶途中的信号等待等使发动机停止，且发车时使发动机启动，但若在发动机启动时蓄电池电压VB下降到最低保证电压VBs以下，则例如会产生驾驶开始时所存储的导航的路线、目标地点的重置、在发动机控制装置或变速机控制装置中使用备份数据等的不良现象。

工业实用性

根据上述实施例，由于将包含半导体开关的控制模块与启动电动机一体化地进行配置，因此不会对其他的控制电路带来基于电磁感应的噪声等的影响，进而，由于具有对现有发动机的安装兼容性，因此还能将能抑制启动电动机启动时的蓄电池电压的下降的怠速***容易地应用于现有车辆。

本领域的技术人员应该明确，尽管上述记载针对的是实施例，但本发明不限于此，能在本发明的精神和添加的权利要求的范围内进行各种变更以及补正。

标号说明

10发动机启动装置

11磁开关

12移动机构

13小齿轮

14启动电动机

16开放部(磁开关和启动电动机的连通部)

20齿圈

50蓄电池

60IGSW

70ECU

80继电器

100STM

101，102，103，104，B，S，M端子

110接口电路

120，150FET

130，160续流二极管

200蓄电池电压控制电路

300启动电动机电流控制电路

310启动电动机电流传感器

Claims

1.一种发动机启动装置，具备：

小齿轮，其与连结于发动机的齿圈咬合；

磁开关，其通过从蓄电池供应的电流，来使所述小齿轮向所述齿圈的方向移动；

启动电动机，其通过所述电流来转动所述小齿轮；

控制装置，其对所述启动电动机发出发动机启动的指令；和

启动控制部，其基于所述指令，来对进行PWM控制的第1半导体开关进行控制，

其中，所述启动电动机和所述磁开关收纳于第1框体，

所述启动控制部收纳于第2框体，

并对所述第1框体与所述第2框体经由母线而相连接来进行一体化，

所述母线与所述第2框体垂直连接，第1以及第2端子按照从所述第1框体伸出的方式进行配置，所述母线按照夹入所述第1以及第2端子的方式进行连接。

2.根据权利要求1所述的发动机启动装置，其中，

所述第1半导体开关的PWM控制是表示如下的控制：从所述启动电动机起动时的第1占空比值起在第1规定时间内增大到第2占空比值，并在经过了所述第1规定时间后，以所述第2占空比值而保持恒定。

3.根据权利要求2所述的发动机启动装置，其中，

在将所述第1半导体开关的全导通设为100％的情况下，所述第1占空比值为70％以下。

4.根据权利要求2所述的发动机启动装置，其中，

所述第2占空比值是将所述第1半导体开关设为全导通的100％。

5.根据权利要求2所述的发动机启动装置，其中，

所述第1规定时间为100ms以下。

6.根据权利要求2所述的发动机启动装置，其中，

所述第1占空比值、所述第2占空比值以及所述第1规定时间是基于所述蓄电池的蓄电池电压以及到发动机启动为止的时间来设定的。

7.根据权利要求2所述的发动机启动装置，其中，

与所述第1半导体开关并联地连接短路开关，并以所述第2占空比使所述短路开关接通。

8.根据权利要求2所述的发动机启动装置，其中，

所述启动控制部基于所述指令，来对进行所述磁开关的PWM控制的第2半导体开关进行控制。

9.根据权利要求8所述的发动机启动装置，其中，

所述第2半导体开关的PWM控制是表示如下的控制：从所述磁开关的起动初始的第3占空比值起在第2规定时间内增大到第4占空比值，并在经过了所述第2规定时间后，以所述第4占空比值而保持恒定。

10.根据权利要求9所述的发动机启动装置，其中，

所述第4占空比值是将所述第2半导体开关设为全导通的100％。

11.根据权利要求9所述的发动机启动装置，其中，

所述第3占空比值、所述第4占空比值和所述第2规定时间是根据所述蓄电池的蓄电池电压而设定的。

12.根据权利要求8所述的发动机启动装置，其中，

所述第1半导体开关和所述第2半导体开关错开时间来开始PWM控制。

13.根据权利要求11所述的发动机启动装置，其中，

所述PWM控制是在所述第2半导体开关的起动开始后，开始所述第1半导体开关的起动。

14.根据权利要求11所述的发动机启动装置，其中，

在所述第1半导体开关和所述第2半导体开关的所述PWM控制开始后，进行控制以使得在所述启动电动机以及所述磁开关中流过电流时，所述蓄电池电压成为规定的电压以上。

15.根据权利要求11所述的发动机启动装置，其中，

所述第1半导体开关和所述第2半导体开关的所述PWM控制中，所述第1半导体开关与所述第2半导体开关的接通、或者断开的时间点存在时间差。

16.根据权利要求8所述的发动机启动装置，其中，

将用于对所述第1半导体开关和所述第2半导体开关进行所述PWM控制的信号从该发动机启动装置以外的控制装置输入。