JP2012149627A

JP2012149627A - 車両用始動装置

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Publication number: JP2012149627A
Application number: JP2011010935A
Authority: JP
Inventors: Hiroichi Yanai; 博一谷内; Hiroo Okubo; 博生大久保; Kuniaki Kaihara; 邦明貝原; Hiroshi Funakoshi; 浩舟越
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2031-01-21
Also published as: JP5500089B2

Abstract

【課題】本発明は、コストの増加を抑えつつ、スイッチの寿命を延ばすことのできる車両用始動装置を提供する。
【解決手段】エンジン再始動時に電源補助装置からの出力電圧をバッテリの出力電圧より高く設定された所定電圧に増加させる(S10,S12)。そして、バッテリから車載電装機器への電力の供給を停止し、更にバッテリからセルモータへ電力を供給しセルモータを作動させる(S14)。そして、エンジンの再始動が完了したらバッテリからセルモータへ電力の供給を停止し、セルモータを停止させる(S16,18)。そして、バッテリから車載電装機器への電力の供給を開始し、バッテリから車載電装機器への電力の供給を開始してから所定時間経過した後に、電源補助装置からの出力電圧を通常電圧に減少させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用始動装置に係り、詳しくは、機械式スイッチの保護技術に関する。

従来、自動車では燃費を向上させる手段として、交差点等での走行停止時に内燃機関のアイドル運転を停止させるアイドルストップ機能が知られている。
アイドルストップ機能とは、車両走行時に車両が交差点で停止し、所定の停止条件が成立した場合に内燃機関のアイドル運転を停止させ、その後、所定の再始動条件が成立した場合に内燃機関を再始動させ車両を発進させるものである。

一般的なアイドルストップ機構では、他の車載電装機器と並列となるようにメインハーネスでセルモータをバッテリに接続している。
しかしながら、セルモータと車載電装機器を並列でバッテリに接続すると、内燃機関の始動時にセルモータを作動させるとセルモータに大量の電流が流れ、バッテリの電圧が急激に低下し、車載電装機器に十分な電力を供給することができなくなる虞がある。

従って、車載電装機器は、電力不足に陥り、ひいてはリセットによる再始動及び制御遅れが発生する虞がある。
そこで、キャパシタ（電源補助装置）とバッテリとをリレー（スイッチ）を介して並列に接続した構成として、内燃機関の始動時にスイッチをＯＦＦし、電源補助装置より車載電装機器に電力を供給することで、電圧低下による車載電装機器のリセットを抑制する技術が開発されている（特許文献１）。

特開２００９−２８００９６号公報

このように上記特許文献１の電源回路では、通常時にはバッテリより車載電装機器に電力を供給し、内燃機関の始動時にはスイッチをＯＦＦして、電源補助装置より車載電装機器に電力を供給するようにしている。
しかしながら、通電状態でスイッチの接点をＯＮからＯＦＦ或いはＯＦＦからＯＮに切り換えると、その瞬間に内部接点に電位差が生じるため、アーク放電等の現象が発生する虞がある。従って、内部接点においてアーク放電が発生するとスイッチの寿命が短くなり好ましいことではない。また、リレーと並列に転流ダイオードを回路に組み込むことでアーク放電を抑制する技術も開発されているが、大電流回路では転流ダイオードの素子が大きくなり、車両におけるレイアウトが困難なことやコストが増加するなどの問題がある。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、コストの増加を抑えつつ、スイッチの寿命を延ばすことのできる車両用始動装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の車両用始動装置では、車両の車載電装機器及び内燃機関の始動手段に電力を供給する電力供給手段と、前記内燃機関の始動時に前記車載電装機器に電力を供給する電力補助供給手段と、前記内燃機関の始動時に前記電力供給手段からの前記車載電装機器への電力の供給を停止する電力供給切換手段と、前記電源補助手段及び前記電力供給切換手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時における前記始動手段の作動開始前には前記電力補助供給手段の供給電圧を前記電力供給手段の供給電圧より高くし、該始動手段の作動開始時には前記電力供給切換手段を切り換え該電力供給手段から前記車載電装機器への電力の供給を停止し、該始動手段の作動終了時には該電力供給切換手段を切り換え該電力供給手段から前記車載電装機器への電力の供給を開始し、更に該電力供給手段から前記車載電装機器への電力の供給開始後に該電力補助供給手段の供給電圧を該電力供給手段の供給電圧より低くすることを特徴とする。

また、請求項２の車両用始動装置では、請求項１において、前記電力供給手段の電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に前記電圧検出手段にて検出された前記電力供給手段の供給電圧より前記電力補助供給手段の供給電圧を所定値だけ高くすることを特徴とする。
また、請求項３の車両用始動装置では、請求項１または請求項２において、前記制御手段は、前記内燃機関の停止条件が成立したとき前記内燃機関を自動停止し、再始動条件が成立したとき前記内燃機関を再始動させるアイドリングストップ機能を備え、前記再始動条件が成立したときに前記電力補助供給手段の供給電圧を前記電力供給手段の供給電圧より高くして前記始動手段を作動させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、内燃機関の始動時における始動手段の作動開始前に電力補助供給手段の供給電圧を電力供給手段の供給電圧より高くし、始動手段の作動開始時に電力供給切換手段を切り換え電力供給手段から車載電装機器への電力の供給を停止し、始動手段の作動終了時に電力供給切換手段を切り換え電力供給手段から車載電装機器への電力の供給を開始し、更に電力供給手段からの電力の供給開始後に電力補助供給手段の供給電圧を電力供給手段の供給電圧より低くするようにしている。

このように、電力供給切換手段の切り換え時には電力補助供給手段の供給電圧を電力供給手段の供給電圧より高くしているので、電力供給切換手段における電位差を小さくすることができる。
従って、大幅に装置を変更することなく、電力供給切換手段での電位差を小さくすることができ、電力供給切換手段の切り換え時にアーク放電等の発生を抑制することができるので、コストの増加を抑えつつ、電力供給切換手段の寿命を延ばすことができる。

また、請求項２の発明によれば、内燃機関の始動時に電圧検出手段にて検出された電力供給手段の供給電圧より電力補助供給手段の供給電圧を所定値だけ高くするようにしている。
従って、電力補助供給手段の供給電圧を電力供給手段の供給電圧より所定値だけ高くしているので、経年変化、温度変化及び負荷量の変化等による電力供給手段の供給電圧の変化に確実に対応することができる。

また、請求項３の発明によれば、内燃機関の再始動条件成立時に始動手段を作動させる前に電力補助供給手段の供給電圧を高く制御できるため、確実に電力供給切換手段の切り換え時にアーク放電等の発生を抑制することができる。

本発明の第１実施例に係る車両用始動装置の概略構成図である。本発明の第１実施例に係る車両用始動装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。本発明の第１実施例に係る車両用始動装置のエンジン再始動時のスイッチ制御信号と出力電圧の変化を時系列で示す図である。本発明の第２実施例に係る車両用始動装置の概略構成図である。本発明の第２実施例に係る車両用始動装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。本発明の第２実施例に係る車両用始動装置のエンジン再始動時のスイッチ制御信号と出力電圧の変化を時系列で示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
本発明の実施形態に係る車両用始動装置は、図示しない走行用モータ及びエンジン（内燃機関）を備え、どちらか一方或いは双方を用いて走行するハイブリット自動車に用いられるものである。また、車両用始動装置は、車両が交差点等で所定時間停止等の所定のエンジン停止条件を満たすとエンジンのアイドリングを停止し、更にブレーキペダル操作解除等の所定のエンジン再始動条件を満たすとエンジンを再始動するものである。
［第１実施例］
図１は、本発明の第１実施例に係る車両用始動装置の概略構成図を示している。以下、本発明の第１実施例の構成を説明する。

図１に示すように、本発明の第１実施例に係る車両用始動装置１０は、エンジンを始動するセルモータ（始動手段）１１と、車両の位置情報等を表示するナビゲーションシステム等の車載電装機器１２と、セルモータ１１及び車載電装機器１２に電力を供給するバッテリ（電力供給手段）１３と、車載電装機器１２に電力を供給する電源補助装置（電力補助供給手段）１４と、セルモータ１１への電力を機械的に供給或いは遮断するリレー１５と、バッテリ１３から車載電装機器１２への電力を機械的に供給或いは遮断するリレー（電力供給切換手段）１６と、車両の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵという）（制御手段）１７とが電気的に接続されて構成されている。

電源補助装置１４は、走行用モータに電力を供給する走行モータ用バッテリ１４ａ及び走行モータ用バッテリ１４ａの高電圧を車載電装機器１２用の低電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ１４ｂからなり、エンジンの始動時、所謂セルモータ作動時に車載電装機器１２に電力を供給する。
ＥＣＵ１７は各種センサ類からの各情報に基づき、エンジンのアイドリングを停止したり、リレー１５の作動を制御してセルモータ１１を作動させてエンジンを再始動したりするアイドリングストップ機能を有する。また、エンジンの再始動時にはＤＣ−ＤＣコンバータ１４ｂを制御してＤＣ−ＤＣコンバータ１４ｂからの出力電圧（供給電圧）をバッテリ１３の電圧よりも高い所定電圧とし、更にリレー１６の作動を制御してバッテリ１３から車載電装機器１２への電力供給を遮断する機能も有する。

次に、本発明の第１実施例に係る車両用始動装置の作動要領について説明する。
図２は、本発明の第１実施例に係る車両用始動装置の制御ルーチンを示すフローチャートを示している。また、図３は、エンジン再始動時のスイッチ制御信号と出力電圧（供給電圧）の変化を時系列で示している。
図２に示すように、ステップＳ１０では、ブレーキペダル操作解除等のエンジン再始動条件が成立したか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でエンジン再始動条件が成立していれば、ステップＳ１２に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）でエンジン再始動条件が成立していなければ、ステップＳ１０へ戻り、再度ステップＳ１０の処理を行う。

ステップＳ１２では、電源補助装置１４からの出力電圧（供給電圧）をバッテリ１３の出力電圧（供給電圧）より高く設定された所定電圧に増加させる（図３（１）に相当）。そして、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、再始動制御信号をリレー１５及びリレー１６に出力する。詳しくは、リレー１６をＯＦＦ（非導通状態）しバッテリ１３から車載電装機器１２への電力の供給を停止させる。また、リレー１５をＯＮ（導通状態）しバッテリ１３からセルモータ１１へ電力を供給し、セルモータ１１を作動させる（図３（２）に相当）。そして、エンジンを始動させる。そして、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、エンジンの始動が完了したか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でエンジンの始動が完了していれば、ステップＳ１８に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）でエンジンの始動が完了していなければ、ステップＳ１４へ戻り、再度ステップＳ１４の処理を行う。
ステップＳ１８では、リレー１５をＯＦＦ（非導通状態）しバッテリ１３からセルモータ１１への電力の供給を停止し、セルモータ１１を停止させる。そして、リレー１６をＯＮ（導通状態）しバッテリ１３から車載電装機器１２への電力の供給を開始させる（図３（３）に相当）。

ステップＳ２０では、バッテリ１３から車載電装機器１２への電力が安定するバッテリ１３から車載電装機器１２への電力の供給を開始して所定時間経過したか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でバッテリ１３から車載電装機器１２への電力の供給を開始して所定時間経過していれば、ステップＳ２２に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）でバッテリ１３から車載電装機器１２への電力の供給を開始して所定時間経過していなければ、ステップＳ２０へ戻り、再度ステップＳ２０の処理を行う。

ステップＳ２２では、所定電圧に増加させた電源補助装置１４からの出力電圧をバッテリ１３の出力電圧より低く設定された通常電圧に減少させる（図３（４）に相当）。そして、本ルーチンをリターンする。
このように、本発明の第１実施例に係る車両用始動装置では、エンジン再始動時に電源補助装置１４からの出力電圧をバッテリ１３の出力電圧より高く設定された所定電圧に増加させる。そして、リレー１６をＯＦＦしバッテリ１３から車載電装機器１２への電力の供給を停止させ、リレー１５をＯＮしバッテリ１３からセルモータ１１への電力を供給し、セルモータ１１を作動させる。そして、エンジンの始動が完了したらリレー１５をＯＦＦしバッテリ１３からセルモータ１１への電力の供給を停止し、セルモータ１１を停止させる。そして、リレー１６をＯＮしバッテリ１３から車載電装機器１２への電力の供給を開始させ、バッテリ１３から車載電装機器１２への電力が安定するバッテリ１３から車載電装機器１２への電力の供給を開始して所定時間経過したら、所定電圧に増加させた電源補助装置１４からの出力電圧をバッテリ１３の出力電圧より低く設定された通常電圧に減少させるようにしている。

従って、リレー１６のＯＮ・ＯＦＦ切り換え時には、電源補助装置１４の出力電圧を所定電圧としバッテリ１３の出力電圧より高くしているので、バッテリ１３からリレー１６を通過して車載電装機器１２への供給される電流を抑えることができる。したがって、リレー１６における電位差を小さくすることができ、電力切換手段の切り換え時にアーク放電等の発生を抑制することができる。

以上のように、本第１の実施例では、リレー１６のＯＮ・ＯＦＦ切り換え時にアーク放電等の発生を抑制することができるので、コストの増加を抑えつつ、リレー１６の寿命を延ばすことができる。
［第２実施例］
次に本発明の第２実施例に係る車両用始動装置について説明する。

図４は、本発明の第２実施例に係る車両用始動装置の概略構成図を示している。
第２実施例では、上記第１実施例に対して、バッテリ１３の出力電圧の電圧値を検出し、該電圧値に基づいて電源補助装置１４の出力電圧制御を追加しており、この点が異なり、以下に上記第１実施例と異なる点について説明する。
図４に示すように、ＥＣＵ（制御手段、電圧検出手段）１７’は、バッテリ１３のセルモータ１１及び車載電装機器１２と接続される側に電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１７’は、バッテリ１３の出力電圧の電圧値を検出する機能を有している。

次に、本発明の第２実施例に係る車両用始動装置１０’の作動要領について説明する。
図５は、本発明の第２実施例に係る車両用始動装置の制御ルーチンを示すフローチャートを示しており、第１実施例に対してバッテリ１３の出力電圧の電圧値を検出し、該電圧値に基づいて電源補助装置１４の出力電圧制御が追加されている。また、図６は、エンジン再始動時のスイッチ制御信号と出力電圧の変化を時系列で示している。

図５に示すように、ステップＳ１０では、第１実施例と同様にエンジン再始動条件が成立したか、否かの判別を行う。
ステップＳ１１では、バッテリ１３の出力電圧の電圧値を検出する。そして、ステップＳ１２’に進む。
ステップＳ１２’では、ステップＳ１１にて検出したバッテリ１３の出力電圧の電圧値より所定値だけ高い出力電圧に電源補助装置１４からの出力電圧を増加させる（図６（１）に相当）。そして、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４〜Ｓ２２までは、第１実施例と同様に、リレー１６をＯＦＦしバッテリ１３から車載電装機器１２への電力の供給を停止させる。また、リレー１５をＯＮしバッテリ１３からセルモータ１１へ電力を供給し、セルモータ１１を作動させる。そして、エンジンの始動が完了したらリレー１５をＯＦＦしバッテリ１３からセルモータ１１へ電力の供給を停止し、セルモータ１１を停止させる。また、リレー１６をＯＮしバッテリ１３から車載電装機器１２への電力の供給を開始させる。そして、バッテリ１３から車載電装機器１２への電力が安定するバッテリ１３から車載電装機器１２への電力の供給を開始して所定時間経過したら、所定電圧に増加させた電源補助装置１４からの出力電圧をバッテリ１３の出力電圧より低く設定された通常電圧に減少させ、本ルーチンをリターンする。

このように、本発明の第２実施例に係る車両用始動装置では、エンジン再始動時のバッテリ１３の出力電圧の電圧値を検出し、電源補助装置１４の出力電圧をバッテリ１３の出力電圧よりも所定値だけ高くするようにしている。
従って、バッテリ１３の出力電圧の電圧値を検出し、電源補助装置１４の出力電圧の電圧値を決定しているので、経年変化、温度変化及び負荷量の変化等によりバッテリ１３の出力電圧の電圧値が変化しても確実に対応することができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は上記実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、電源補助装置１４として走行用バッテリ１４ａとＤＣ−ＤＣコンバータ１４ｂを用いているが、これに限定されるものではなく、キャパシタ等を用いても良い。

また、上記実施形態では、車両をモータを搭載したハイブリット車両としているが、これに限定されるものではなく、エンジンを始動させるセルモータ１１の作動を事前に把握できるものであれば、手動でセルモータ１１を作動させる車両やアイドリングストップ機構を有する内燃機関のみを用いた車両であってもよい。この場合には、電源補助装置１４に相当するバッテリ等を別途搭載する必要があることは言うまでもない。

また、上記実施形態では、アイドリングストップからのエンジンの再始動時に車両用始動装置１０を制御するようにしているが、これに限定するものではなく、通常のエンジンの始動時に同様の制御を行ってもよく、同様にリレー１６の寿命を延ばすことができる。

１０，１０’ 始動装置
１１セルモータ（始動手段）
１２車載電装機器
１３バッテリ（電力供給手段）
１４電源補助装置（電力補助供給手段）
１６リレー（電力供給切換手段）
１７，１７’ ＥＣＵ（制御手段、電圧検出手段）

Claims

車両の車載電装機器及び内燃機関の始動手段に電力を供給する電力供給手段と、
前記内燃機関の始動時に前記車載電装機器に電力を供給する電力補助供給手段と、
前記内燃機関の始動時に前記電力供給手段からの前記車載電装機器への電力の供給を停止する電力供給切換手段と、
前記電源補助手段及び前記電力供給切換手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の始動時における前記始動手段の作動開始前には前記電力補助供給手段の供給電圧を前記電力供給手段の供給電圧より高くし、該始動手段の作動開始時には前記電力供給切換手段を切り換え該電力供給手段から前記車載電装機器への電力の供給を停止し、該始動手段の作動終了時には該電力供給切換手段を切り換え該電力供給手段から前記車載電装機器への電力の供給を開始し、更に該電力供給手段から前記車載電装機器への電力の供給開始後に該電力補助供給手段の供給電圧を該電力供給手段の供給電圧より低くすることを特徴とする車両用始動装置。
前記電力供給手段の電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に前記電圧検出手段にて検出された前記電力供給手段の供給電圧より前記電力補助供給手段の供給電圧を所定値だけ高くすることを特徴とする、請求項１に記載の車両用始動装置。
前記制御手段は、前記内燃機関の停止条件が成立したとき前記内燃機関を自動停止し、再始動条件が成立したとき前記内燃機関を再始動させるアイドリングストップ機能を備え、前記再始動条件が成立したときに前記電力補助供給手段の供給電圧を前記電力供給手段の供給電圧より高くして前記始動手段を作動させることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用始動装置。