JP2004190606A - 車両用スタータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】４２ボルトのバッテリを用いた場合であっても、確実にスタータモータを駆動させ、エンジンを始動させることのできる車両用スタータ装置を提供する。
【解決手段】車両に搭載されたスタータモータを回転させてピニオンギヤを駆動させ、エンジンを始動させる車両用スタータ装置において、スタータモータＭ１と直流電源との間に介置された、リレー回路７及びＦＥＴ８の直列接続回路と、イグニッションスイッチ２がオンとされた際に、リレー回路７をオンとした後、ＦＥＴ８をオンとし、イグニッションスイッチ２がオフとされた際には、ＦＥＴ８をオフとした後に、リレー回路７をオフとするべく制御するＣＰＵ６と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のスタータモータを駆動させるスタータ装置に係り、特に、バッテリ電圧が高電圧化された場合に対処する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載されるスタータ装置は、ピニオンギヤ回路の電源電圧がイグニッションスイッチの下流側から供給される構成となっており、スタータモータが回転してピニオンギヤを駆動させることにより、エンジンを始動させる。
【０００３】
図２は、従来におけるスタータ装置の構成を示す回路図であり、同図に示すように、該スタータ装置は、１２ボルトのバッテリ１０４と連結されたスタータモータＭ１０１と、ピニオンギヤ回路１０１と、イグニッションスイッチ１０２、及びリレー回路１０３を具備している。そして、車両のシフトレバーが、Ｐレンジ（パーキング）、またはＮレンジ（ニュートラル）に設定されていると、リレー回路１０３がオンとなり、この際にイグニッションスイッチ１０２をオンとすると、ピニオンギヤ回路１０１を介してスタータモータＭ１０１に駆動電圧が印加される。これにより、スタータモータＭ１０１が回転駆動し、ピニオンギヤが駆動するのでエンジンを始動させることができる。
【０００４】
ところで、昨今においては、車両に搭載されるバッテリの高電圧化が提案されており、バッテリの電圧が３６ボルト、オルタネータ電圧が４２ボルトのものが採用されつつある。そこで、図２に示した回路をそのまま４２ボルト電源とした場合に用いると、イグニッションスイッチ１０２のオン時、オフ時に、該イグニッションスイッチ１０２の接点にアークが発生するという問題が生じる。更に、リレー回路１０３の接点がオン、オフ動作する際に溶着する場合がある。
【０００５】
また、４２ボルト用のリレーも開発されているが、内部構造上の問題でダブル接点構造をとる必要があり、１２ボルトの場合と同等の回路性能を確保することができない。また、Ｌ成分（インダクタンス成分）の影響で、スタータモータオフ時にリレー接点に大きな負担がかかってしまい、耐久性上の問題が発生し、実用性に乏しい。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２００２−３０３２３５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来における１２ボルト電源用のスタータ回路を、そのまま４２ボルト回路に採用すると、アークの発生、リレー接点の溶着等の問題が発生するので、何とか４２ボルト電源用のスタータ装置の開発が望まれていた。
【０００８】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、バッテリ電圧が高電圧化した場合であっても、確実にスタータモータを駆動させ、エンジンを始動させることのできる車両用スタータ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、車両に搭載されたスタータモータを回転させてピニオンギヤを駆動させ、エンジンを始動させる車両用スタータ装置において、前記スタータモータと直流電源との間に介置された、リレー回路及び無接点スイッチの直列接続回路と、イグニッションスイッチがオンとされた際に、前記リレー回路をオンとした後、前記無接点スイッチをオンとし、前記イグニッションスイッチがオフとされた際には、前記無接点スイッチをオフとした後に、前記リレー回路をオフとするべく制御する制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記直列接続回路は、前記リレー回路が電源側に配置され、前記無接点スイッチが前記スタータモータ側に配置されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記リレー回路と前記無接点スイッチとの接続点の電圧をモニタし、前記リレー回路がオンで、前記無接点スイッチがオフのときに、前記電圧モニタ手段にて前記接続点の電圧が「Ｌ」レベルであることを検出した際には、前記無接点スイッチが故障しているものと判断することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記リレー回路と前記無接点スイッチとの接続点の電圧をモニタし、前記リレー回路がオフ時に、前記電圧モニタ手段にて前記接続点の電圧が「Ｈ」レベルであることを検出した際には、前記リレー回路が故障しているものと判断することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記制御手段にて、前記無接点スイッチまたは前記リレー回路のうちのいずれかが故障しているものと判断された際に、これを報知する報知手段を具備したことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記直列接続回路を介して前記スタータモータに供給する電源電圧は、前記イグニッションスイッチに供給される電圧よりも高いことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両用スタータ装置の構成を示す回路図である。同図に示すように、該スタータ装置１は、１２ボルト電源に接続されたイグニッションスイッチ２と、制御ユニット３と、３６ボルトのバッテリ４と接続されたスタータモータＭ１、及びピニオンギヤ回路５を有している。
【００１６】
制御ユニット３は、当該スタータ装置１を総括的に制御するＣＰＵ（制御手段）６と、４２ボルト電源とピニオンギヤ回路５との間に介置された、リレー回路７、及びＦＥＴ（無接点スイッチ）８と、リレー回路７のリレーコイル７ｃの導通、非導通を切り換えるトランジスタ９と、ＦＥＴ８が故障した際にこれをインジケータ表示する際のインジケータ駆動用のトランジスタ１０と、を具備している。
【００１７】
また、リレー回路７とＦＥＴ８との接続点Ｐ１は、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１を介してトランジスタ２１のエミッタと接続され、該トランジスタ２１のコレクタは直流電源（ＶＢ）に接続されている。また、トランジスタ２１のベースは、ＣＰＵ６の端子Ｔ９に接続されている。更に、接続点Ｐ１は抵抗Ｒ３、トランジスタ２２を介してグランドに接続され、トランジスタ２２のベースはＣＰＵ６の端子Ｔ１０に接続されている。
【００１８】
また、抵抗Ｒ１とダイオードＤ１との接続点Ｐ２は、抵抗Ｒ２を介してＣＰＵ６の端子Ｔ１に接続されている。更に、トランジスタ１０は、故障報知用のインジケータ（報知手段）１１と接続されている。
【００１９】
ＣＰＵ６は、端子Ｔ１〜Ｔ１０を備えており、このうち端子Ｔ２は、抵抗及びヒューズを介してイグニッションスイッチ２のスタータ信号出力端子と接続されている。端子Ｔ３には、車両のシフトレバーがＰレンジ、またはＮレンジに設定された際に、これを検知する信号が入力される。
【００２０】
端子Ｔ６は、ＦＥＴ８のゲートと接続されており、該ＦＥＴ８に駆動電圧を出力する。端子Ｔ４は、トランジスタ９のベースと接続されており、該ベースに駆動電圧を出力する。
【００２１】
端子Ｔ５は、リレー回路７とＦＥＴ８との接続点Ｐ１に接続されており、該接続点Ｐ１に発生する電圧を入力する。端子Ｔ１は、前述したように、抵抗Ｒ２を介して接続点Ｐ２に接続される。
【００２２】
端子Ｔ７は、トランジスタ１０のベースと接続されており、該ベースに駆動電圧を出力する。この出力信号により、インジケータ１１の点灯、消灯を切り換えることができる。また、端子Ｔ８は、多重通信用の接続端子とされている。
【００２３】
次に、上記のように構成された本実施形態の動作について説明する。イグニッションスイッチ２が操作されて、スタート端子に電圧が印加されると（イグニッションがオンとされると）、この電圧はスタート信号としてヒューズ、及び抵抗を介して、ＣＰＵ６の端子Ｔ２に供給される。
【００２４】
ＣＰＵ６は、スタート信号が与えられ、且つ、端子Ｔ３にＰレンジまたはＮレンジである旨の信号が入力されると、端子Ｔ４より、トランジスタ９のゲートへ駆動信号を出力する。トランジスタ９は、この駆動信号により、導通状態とされ、リレー回路７のリレーコイル７ｃに電流が流れるので、該リレーコイル７ｃは励磁される。これにより、リレー接点７ａがオンとなる。
【００２５】
この状態では、ＦＥＴ８はオフ状態となっているので、リレー接点７ａがオンとなった際に大きな過渡電流が流れることはない。つまり、アークが発生することがない。
【００２６】
次いで、ＣＰＵ６は、端子Ｔ６より駆動信号を出力し、これにより、ＦＥＴ８が導通状態となる。従って、４２ボルト電源より出力される電圧は、リレー回路７、及びＦＥＴ８を介してピニオンギヤ回路５に供給され、スタータモータＭ１を回転駆動させることができる。
【００２７】
また、イグニッションオフ時には、ＣＰＵ６へのスタート信号の供給が停止されるので、ＣＰＵ６は、ＦＥＴ８のゲートへの駆動信号の出力を停止する。これにより、ＦＥＴ８がオフとなり、４２ボルト電源とピニオンギヤ回路５を連結する回路が遮断されるので、リレー回路７には電流が流れない。そして、この状態で、トランジスタ９のゲートへの駆動信号の出力を停止する。
【００２８】
その結果、リレー回路７のリレーコイル７ｃは非励磁状態となり、接点７ａはオフとなる。そして、接点７ａのオフ時には、既にリレー回路７には電流は流れていないでの、過渡電流が流れることはなく、アークの発生を防止することができる。つまり、４２ボルト電源を用いた場合でもリレー回路７にアークが発生したり、接点７ａが溶着する等のトラブルの発生を回避することができる。
【００２９】
また、何らかの原因によりＦＥＴ８がショート故障した場合、即ち、駆動信号の有無に関わらず常時オン状態となった場合には、リレー回路７がオン状態で、且つＦＥＴ８をオフ状態としたとき（ＣＰＵ６の端子Ｔ６より駆動信号を出力しないとき）に、これらの接続点Ｐ１が「Ｌ」レベル（略０ボルト）となってしまう。この場合には、ＣＰＵ６の端子Ｔ９より駆動信号を出力し、トランジスタ２１をオン状態とした場合において、ＣＰＵ６の端子Ｔ１に供給される信号が「Ｌ」レベルとなるので、該ＣＰＵ６では、この「Ｌ」レベル信号を検出した際には、ＦＥＴ８に故障が発生しているものと判断し、端子Ｔ７よりトランジスタ１０のベースへ駆動信号を出力する。
【００３０】
これにより、トランジスタ１０はオン状態となり、インジケータ１１が点灯する。その結果、車両の乗員は、ＦＥＴ８が故障していることを即時に認識することができる。
【００３１】
また、リレー回路７が、例えば溶着などのトラブル起因して常時オン状態となった場合には、イグニッションスイッチ２をオフとし、且つＦＥＴ８をオフ、リレー回路７をオフとした際に（トランジスタ９のベースへ駆動信号出力しないとき）に、点Ｐ１が「Ｈ」レベルとなる。つまり、ＣＰＵ６の端子Ｔ１０より駆動信号を出力してトランジスタ２２をオンとした際に、ＣＰＵ６の端子Ｔ５に供給される電圧信号が「Ｈ」レベルとなる。
【００３２】
そして、ＣＰＵ６は、この「Ｈ」レベル信号が与えられた際には、リレー回路７が故障しているものと判断し、端子Ｔ７よりトランジスタ１０のベースへ駆動信号を出力する。
【００３３】
これにより、トランジスタ１０はオン状態となり、インジケータ１１が点灯する。その結果、車両の乗員は、リレー回路７が故障していることを即時に認識することができる。
【００３４】
また、故障が発生した場合には、端子Ｔ８を介して多重通信ネットワークに出力することにより、故障データを他の機器へ伝達することができる。
【００３５】
このようにして、本実施形態に係るスタータ装置１では、リレー回路７とＦＥＴ８との直列接続回路を用いて４２ボルトの電源とピニオンギヤ回路５とを接続している。そして、スタータモータＭ１を駆動させる際には、先にリレー回路７をオンとした後に、ＦＥＴ８をオンとし、スタータモータＭ１を停止させる際には、先にＦＥＴ８をオフとした後、リレー回路７をオフとするように制御している。
【００３６】
従って、リレー回路７をオンとする際、及びオフとする際には、上記直列接続回路には電流が流れていないので、大きな過渡電流が流れることはなく、アークの発生を防止することができる。つまり、１２ボルト用のイグニッションスイッチ２を用いた場合であっても、アークの発生を防止することができる。
【００３７】
また、リレー回路７、及びＦＥＴ８を直列接続する構成としているので、リレー回路７或いはＦＥＴ８のいずれか一方が誤ってオン状態となった場合であっても、スタータモータＭ１が誤動作するというトラブルを回避することができる。
【００３８】
更に、ＦＥＴ８が故障して常時オン状態となった場合には、リレー回路７のオン時、及びオフ時に過大な過渡電流が流れる恐れがある。本実施形態では、ＦＥＴ８が常時オン状態となった場合には、これを検出してインジケータ１１を点灯させることができるので、故障の発生をいち早く運転者に通知することができる。
【００３９】
同様に、リレー回路７が溶着などにより、常時オン状態となった場合においても、インジケータ１１を点灯させることにより、故障の発生を報知することができる。
【００４０】
更に、本実施形態に係るスタータ装置１では、ＦＥＴ８の上流側（電源側）にリレー回路８を設置する構成としているので、たとえバッテリ電源の極性を反対に接続した場合であっても、リレー回路７が誤ってオンとなることを防止することができる。
【００４１】
以上、本発明の車両用スタータ装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００４２】
例えば、本実施形態では、バッテリ電源の電圧が３６ボルト、オルタネータ電圧が４２ボルトの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の電源電圧についても適用することができる。
【００４３】
また、リレー回路７、及びＦＥＴ８が故障した際に、インジケータ１１によりこれを報知する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、音声等の他の報知手段を用いることができる。
【００４４】
更に、本実施形態では、無接点スイッチとしてＦＥＴ８を用いる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の無接点スイッチを用いることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リレー回路と無接点スイッチとの直列接続回路を用いて４２ボルトの電源とピニオンギヤ回路とを接続している。そして、スタータモータを駆動させる際には、先にリレー回路をオンとした後に、無接点スイッチをオンとし、スタータモータを停止させる際には、先に無接点スイッチをオフとした後、リレー回路をオフとするように制御している。
【００４６】
従って、リレー回路をオンとする際、及びオフとする際には、直列接続回路には電流が流れていないので、大きな過渡電流が流れることはなく、アークの発生を防止することができる。つまり、１２ボルト用のイグニッションスイッチを用いた場合であっても、アークの発生を防止し、且つリレー接点の溶着を防止することができる。
【００４７】
また、リレー回路、或いは無接点スイッチに故障が発生した場合であっても、故障したことがインジケータ等の報知手段にて報知されるので、車両の乗員は即時に故障の発生を認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るスタータ装置の構成を示す回路図である。
【図２】従来におけるスタータ装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ スタータ装置
２ イグニッションスイッチ
３ 制御ユニット
４ ４２ボルトバッテリ
５ ピニオンギヤ回路
６ ＣＰＵ（制御手段）
７ リレー回路
７ａ リレー接点
７ｃ リレーコイル
８ ＦＥＴ（無接点スイッチ）
９，１０ トランジスタ
１１ インジケータ（報知手段）
Ｍ１ スタータモータ

Claims (6)

1. 車両に搭載されたスタータモータを回転させてピニオンギヤを駆動させ、エンジンを始動させる車両用スタータ装置において、
   前記スタータモータと直流電源との間に介置された、リレー回路及び無接点スイッチの直列接続回路と、
   イグニッションスイッチがオンとされた際に、前記リレー回路をオンとした後、前記無接点スイッチをオンとし、
   前記イグニッションスイッチがオフとされた際には、前記無接点スイッチをオフとした後に、前記リレー回路をオフとするべく制御する制御手段と、
   を具備したことを特徴とする車両用スタータ装置。
2. 前記直列接続回路は、前記リレー回路が電源側に配置され、前記無接点スイッチが前記スタータモータ側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用スタータ装置。
3. 前記制御手段は、前記リレー回路と前記無接点スイッチとの接続点の電圧をモニタし、前記リレー回路がオンで、前記無接点スイッチがオフのときに、前記電圧モニタ手段にて前記接続点の電圧が「Ｌ」レベルであることを検出した際には、前記無接点スイッチが故障しているものと判断することを特徴とする請求項２に記載の車両用スタータ装置。
4. 前記制御手段は、前記リレー回路と前記無接点スイッチとの接続点の電圧をモニタし、前記リレー回路がオフ時に、前記電圧モニタ手段にて前記接続点の電圧が「Ｈ」レベルであることを検出した際には、前記リレー回路が故障しているものと判断することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の車両用スタータ装置。
5. 前記制御手段にて、前記無接点スイッチまたは前記リレー回路のうちのいずれかが故障しているものと判断された際に、これを報知する報知手段を具備したことを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の車両用スタータ装置。
6. 前記直列接続回路を介して前記スタータモータに供給する電源電圧は、前記イグニッションスイッチに供給される電圧よりも高いことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の車両用スタータ装置。

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