JP3985673B2 - エンジン始動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電動機を採用したエンジン始動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジン始動装置には、直巻の界磁巻線を有する直流電動機が多く用いられている(特許文献1参照)が、分巻の界磁巻線を有する直流電動機を採用することも可能である。
【0003】
【特許文献1】
特開2000- 125579号公報 (第2頁、図3)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
直巻式の界磁巻線を有する直流電動機を採用したエンジン始動装置においては、通電開始時の大電流によりバッテリ電圧が低下しても、大きな始動トルクが得られる。
また、始動性を改善(クランキング音の低減、消費電流の低減、最大出力点でのエンジン駆動)させるために、エンジンの負荷変化に対応して直流電動機の特性を変えることが望まれるが、大電流を制御する必要があり、困難(大容量素子が必要なため)である。
一方、分巻式の界磁巻線を有する直流電動機を採用したエンジン始動装置では、通電開始時に電機子巻線に大電流が流れるのでバッテリ電圧が低下する。このため、界磁電流が低下し、大きな始動トルクが得られない。
【0005】
本発明の第1の目的は、所定の始動条件の場合に大きな始動トルクが得られ、且つ、負荷変化に対応したクランキングが行える、分巻式の界磁巻線を持つ直流電動機を採用したエンジン始動装置の提供にある。
本発明の第2の目的は、広範囲の制御が可能な、直巻巻線と分巻巻線とを持つ複巻式の直流電動機を採用したエンジン始動装置の提供にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(請求項1について)
エンジン始動装置に用いる直流電動機は、回転軸に絶縁配置される複数の整流子片に電機子巻線を電気接続した電機子と、各整流子片に摺接して電機子巻線と電気接続を図る正極・負極ブラシと、分巻式の界磁巻線とを備える。
エンジンを始動する際に、この直流電動機に通電が成されると回転軸が回転してエンジンを駆動する。
【0007】
このエンジン始動装置は、エンジンを始動する際の始動条件に応じて、各ブラシへの通電と界磁巻線への通電を共通のバッテリで行うか、別々のバッテリで行うかを選択可能な通電方法切り替え手段と、四個のパワートランジスタをブリッジに接続し出力端子を界磁巻線に接続してなり、界磁電流の電流量および電流方向が共に制御可能な界磁電流制御手段とを設けている。
【0008】
通電方法切り替え手段は、両バッテリを合わせたバッテリの電気容量が少ない場合や、車両停車でエンジンを一時停止し車両発進操作でエンジンを再始動させる燃費向上モードの場合に各ブラシへの通電および界磁巻線への通電を別々のバッテリで行う様に選択する。
円滑な車両発進が要求される排ガス低減モード時のエンジン再始動時や、バッテリの電気容量が少ない場合に大きなエンジン駆動トルクが得られ、エンジンを確実に始動させることができる。
なお、両バッテリを合わせたバッテリの電気容量が多い場合や、通常のエンジン始動の場合には、共通のバッテリで通電を行って、バッテリの片減りや、各バッテリに充電される電気容量が不均一になることを防止する。
各ブラシへの通電および界磁巻線への通電を別々のバッテリで行う場合には、通電開始時の電機子電流によるバッテリ電圧低下の影響を回避でき、界磁巻線に適正な界磁電流を流すことができ、エンジンを始動する際の始動条件が厳しい場合に大きな始動トルクが得られる。
【0009】
界磁電流制御手段は、四個のパワートランジスタをブリッジに接続し出力端子を界磁巻線に接続してなり、界磁電流の電流量および電流方向が制御可能である。
そして、クランキング時に、界磁電流の電流量および電流方向を界磁電流制御手段が制御することにより、エンジンの負荷変化に対応したクランキングが行え、始動時間短縮が図れる。
【0010】
(請求項2について)
エンジンを始動する際に、界磁電流制御は、界磁巻線への通電を各ブラシへの通電より先に行う。
これにより、電機子への通電より先に界磁磁束を作っておくことができ、通電開始時の突入電流を低減することができ、ブラシ寿命の延長が図れる。
【0011】
(請求項3について)
電機子を流れる電流を検出する電機子電流検出手段を設け、界磁電流制御手段は、電機子電流検出手段が検出した電機子電流に基づいて界磁巻線に流す界磁電流を制御(界磁電流の電流量と電流方向)する。
電機子電流の変化からエンジン負荷の状態を把握することができ、駆動トルクが必要なクランキング中の圧縮工程では界磁電流を多く流し、慣性で自走するクランキング中の排気工程では界磁電流を減らすか、電流方向を切り替えて逆制動をかけて慣性エネルギーを減衰させる。
【0012】
エンジンの負荷変化に対応したクランキングを行うことにより、クランキング時の騒音を低下できるとともに、直流電動機の最大出力点でエンジン駆動が行える。
【0015】
(請求項4について)
直巻巻線と分巻巻線とを有する複巻式の直流電動機をエンジン始動装置に用いている。 エンジンを始動する際に直流電動機に通電が成されると直流電動機の回転軸が回転してエンジンを駆動する。
【0016】
このエンジン始動装置は、四個のパワーMOS−FETをブリッジに接続し出力端子を分巻巻線に接続してなる分巻巻線通電手段に指示して、分巻巻線に流す電流の電流量と電流方向とを制御可能な電動機制御手段を設けている。
そして、電動機制御手段は、エンジンクランキング中、ピストンが上死点を越えているか否か、または、エンジンが圧縮工程か排気工程の何方かに有るかによって、分巻巻線に流す電流を制御し、界磁束を差動から和動まで連続的に変化可能にしている。
これにより、エンジンクランキング中に、直流電動機の性能を可変でき、エンジンの始動時間短縮が図れる。さらに、広範囲の制御が可能であり、広範囲のエンジン状態に対応可能である。
【0021】
(請求項5について)
電動機制御手段は、イグニッションスイッチによる通常のエンジン始動と、発進信号の入力によりエンジン始動を行うエコラン始動との違いにより制御仕様を変える構成である。これにより、通常のエンジン始動およびエコラン始動に適したエンジン始動を行うことができる。
【0022】
(請求項6について)
電動機制御手段は、エンジン停止信号が入力すると、直流電動機(電機子&分巻巻線)へ通電を行うとともに、分巻巻線に流す電流の電流量を制御してエンジンを所定位置で止める。
【0023】
これにより、エンジン停止時に、エンジンの空転時間が短縮できるとともに、所定の位置での停止が可能である。
なお、エンジンを所定位置で止めると、エンジンの停止位置によりピストンの圧縮/膨張工程が変化し、始動トルクが変化するといった現象が知られており、次回のエンジン始動を容易に行うことができる。
【0024】
(請求項7について)
電機子に流れる電機子電流を検出する電機子電流検出手段を設け、電動機制御手段は、始動期間中に、所定値を越える電機子電流を所定時間検出した場合には、電機子巻線への通電および分巻巻線への通電を停止する。
【0025】
直流電動機がロック等で故障して、大きな電機子電流が流れる場合には、直流電動機への通電を速やかに停止することができ、ヒューズの溶断を防止できるとともに、バッテリの保護が図れる。
【0028】
【発明の実施の形態】
(第1実施例)
本発明の第1実施例に係るエンジン始動装置A(請求項1〜3に対応)を、図1および図2に基づいて説明する。
エンジン始動装置Aは、図1に示す如く、分巻式の直流電動機1と、バッテリ分離用の分離リレー2と、界磁電流を制御する制御素子3と、ECU4とを備える。
【0029】
直流電動機1は、回転軸の外周に互いに絶縁配置される複数の整流子片に電機子巻線(何れも図示せず)を電気接続した電機子10と、対向位置から各整流子片に摺接して電機子巻線と電気接続を図る正極ブラシ11、負極ブラシ12と、分巻した界磁巻線13とを備える。
【0030】
この直流電動機1の電機子10への通電は、スタータリレー50とマグネットスイッチ14とにより成される。
スタータリレー50は、電磁コイル51と常開接点52とを有する。
電磁コイル51の一端は接地され、他端はECU4のリレー駆動回路に接続されている。
【0031】
53はイグニッションスイッチであり、共通接点54、ON端子55、ST端子56等を有する。共通接点54は車載バッテリ6のプラス端子に電気接続されている。
また、常開接点52の一方は車載バッテリ7のプラス端子に電気接続され、他方はマグネットスイッチ14の電磁コイル15の途中に電気接続されている。
【0032】
マグネットスイッチ14は、常開接点16と電磁コイル15とを有する。
常開接点16の一方は、車載バッテリ7のプラス端子に電気接続され、他方は正極ブラシ11および電磁コイル15の一端に電気接続されている。なお、電磁コイル15の他端は接地されている。
【0033】
分離リレー2は、常閉接点21と電磁コイル22とを有する。
分離リレー2の常閉接点21の一方は車載バッテリ6のプラス端子に電気接続され、他方は車載バッテリ7のプラス端子に電気接続されている。
電磁コイル22の一端は車載バッテリ6のプラス端子に電気接続され、他端はECU4のリレー駆動回路に接続されている。
【0034】
制御素子3は、四個のパワートランジスタをブリッジに接続したものであり、一方側入力端子31を車載バッテリ6のプラス端子に電気接続し、他方側入力端子32を接地している。
また、一方側出力端子33、他方側出力端子34を、界磁巻線13の一端、他端に電気接続している。
なお、41は電機子巻線に流れる電機子電流を検出するための電流センサ(電機子電流検出手段)である。
【0035】
ECU4は、始動信号40や接点信号に基づいて、分離リレー2のオン・オフ制御と、スタータリレー50のオン・オフ制御と、界磁電流の制御とを行う。なお、界磁電流の制御は、制御素子3へデューティ信号を送出して行う。
また、イグニッションスイッチ53の共通接点54がどのポジションにあるかを接点信号でもってECU4に知らせるために、ST端子56およびON端子55が信号線を介してECU4に電気接続されている。
【0036】
つぎに、エンジン始動装置Aの作動を、図2に示すフローチャートに基づいて説明する。
ECU4は、ステップs1で、イグニッションスイッチ53の共通接点54がST端子56にあるか否かを接点信号に基づいて判別し、ST端子56にある場合(YES)にはステップs3(例えば、バッテリ電圧10Vを閾値)に進み、ST端子56に無い場合(NO)には待機する。
【0037】
なお、運転者がイグニッションスイッチ53を廻して共通接点54がST端子56に接続される(始動操作を行う)と、ST端子56にバッテリ電圧が印加され、接点信号がECU4に送出される。
【0038】
また、車両停止でエンジンを一時停止し、車両発進操作でエンジンを再始動させるエコランモード(燃費向上モード)においては、ステップs2で、始動信号40の有無を判別し、始動信号40が入力された場合(YES)にはステップs4に進み、入力が無い場合(NO)には待機する。
【0039】
ステップs3において、ECU4は、車載バッテリ6、7の両方を合わせた電気容量が少ないか否かを、車載バッテリ6、7を並列接続したバッテリ電圧(例えば、バッテリ電圧10Vを閾値)に基づいて判別し、車載バッテリ6、7を並列接続したバッテリ電圧が低い場合(YES)にはステップs4に進み、正常の場合(NO)にはステップs5に進む。
【0040】
エコランモードのエンジン再始動時、または車載バッテリ6、7を並列接続したバッテリ電圧が低い場合には、ステップs4において、ECU4のリレー駆動回路が分離リレー2に通電を行って常閉接点21を開成し、車載バッテリ6、7を分離する。
【0041】
ステップs5において、先に界磁磁束を作っておくため、ECU4の駆動回路は、最大デューティが得られるデューティ信号を制御素子3に出力する。
【0042】
ステップs6において、ECU4のリレー駆動回路が、スタータリレー50の他端にバッテリ電圧を印加し、スタータリレー50が作動して常開接点52が閉成する。
【0043】
ステップs7において、マグネットスイッチ14の常開接点16が閉成し、直流電動機1の電機子10へ通電が開始される。
ステップs8において、図9の▲2▼分巻(スタータ電流波形)に示す様に、突入電流が流れてスタータが作動し、スタータがクランキングを開始する。
【0044】
ステップs9において、ECU4は、電流センサ41により検出される電機子電流の変化から(図9の▲2▼分巻に示す、ピストンの最初の上死点から、次の上死点の間の変化)からエンジン負荷の状態を把握して制御素子3のデューティを調整し、界磁巻線13に流れる界磁電流を下記の様に制御(電流量および電流方向)する。
【0045】
・駆動トルクが必要なクランキング中の圧縮工程では、直流電動機1の最大出力点でエンジン駆動が成される様に界磁電流を調整する。
・慣性で自走するクランキング中の排気工程では界磁電流を減らすか、電流方向を切り替えて逆制動をかけ、慣性エネルギーを減衰させる。
【0046】
ステップs10で、エンジン回転数等に基づいて、エンジン始動が完了したか否かを判別し、エンジン始動が完了した場合(YES)にはステップs11に進む。また、完了していない場合(NO)にはステップs9に戻って界磁電流の制御を継続する。
【0047】
ステップs11で、ECU4は、制御素子3へのデューティ信号の送出を停止し、分離リレー2およびスタータリレー50への通電を停止する。
これにより、車載バッテリ6、7が分離状態から並列接続に戻る(ステップs4を通過した場合)とともに、マグネットスイッチ14の常開接点16が開成する。
ステップs12で、スタータが作動停止する。
【0048】
本実施例のエンジン始動装置Aは、以下の利点を有する。
[あ]直流電動機1の界磁巻線13への通電を、電機子10の電機子巻線への通電より、例えば0.2ms程度、先に行っている(図2のステップs4)。
これにより、先に界磁磁束を作っておくことができ、通電開始時の突入電流を低減することができ、車載バッテリ6、7の劣化を抑えることができるとともに、ブラシ11、12の寿命延長が可能である。更に、始動時間の短縮が図れる。
【0049】
[い]ECU4は、クランキング中、界磁巻線13に流れる界磁電流の電流量と電流方向とを、下記の様に制御素子3により制御する構成である。
このため、エンジンの負荷変化に対応したクランキングを行うことができ、クランキング時の騒音を低下できる。
【0050】
・駆動トルクが必要なクランキング中の圧縮工程では、最大出力が得られる最大出力点でエンジン駆動を行う。
・慣性で自走するクランキング中の排気工程では、界磁電流を減らすか、電流方向を切り替えて逆制動をかけ慣性エネルギーを減衰させる。
【0051】
[う]バッテリ電圧が低い場合や、エコランモードの場合には、直流電動機1の電機子10の電機子巻線への通電を車載バッテリ7から行い、界磁巻線13への通電を車載バッテリ6から行う構成である。
このため、電源電圧の低下の影響を受け易い電気負荷61を車載バッテリ6側に接続しておけば、バッテリの電気容量が少ない場合やエコラン時のエンジン始動で、電源電圧の低下の影響を受け難くすることができる。
【0052】
[え]スタータリレー50や分離リレー2をイグニッションスイッチ53に直接接続せず、分離リレー2とスタータリレー50とを、ECU4の各リレー制御回路で通電制御する構成であるので以下に示す利点を有する。なお、各リレー制御回路のトランジスタの万一のオン故障に備えて、ECU4の作動用電源は、イグニッションスイッチ53をオフ位置にすると切れる構成であるのが好ましい。
【0053】
・通常始動時において、バッテリ電圧が低下しているか否かの判別に要する時間を稼ぐことができる。
・分離リレー2の作動に要する時間を稼ぐことができる。
・電機子10への通電前に界磁巻線13に通電が行え、先に界磁磁束を作れる。
【0054】
(参考例)
つぎに、本発明の参考例に係るエンジン始動装置Bを、図3および図4に基づいて説明する。
エンジン始動装置Bは、以下の点がエンジン始動装置Aと異なる。
【0055】
エンジン始動装置Bでは、制御素子3の代わりに、界磁巻線13に流す界磁電流の電流量のみが制御可能なパワートランジスタ8を採用している。
【0056】
本実施例のエンジン始動装置Bは、図4に示すフローチャートに示す様に作動する。なお、ステップS1〜S4、ステップS6〜S8、ステップS10、S12は、第1実施例の各ステップと同じであるので説明を省く。
【0057】
ステップS5において、先に界磁磁束を作っておくため、ECU4の駆動回路は、最大デューティが得られるデューティ信号をパワートランジスタ8に出力する。
【0058】
ステップS9において、ECU4は、電流センサ41により検出される電機子電流の変化からエンジン負荷の状態を把握してパワートランジスタ8のデューティを調整し、界磁巻線13に流れる界磁電流の電流量を下記の様に制御する。
【0059】
・駆動トルクが必要なクランキング中の圧縮工程では、直流電動機1の最大出力点でエンジン駆動が成される様に界磁電流を調整する。
・慣性で自走するクランキング中の排気工程では界磁電流を減らして慣性エネルギーを減衰させる。
【0060】
ステップS11で、ECU4は、パワートランジスタ8へのデューティ信号の送出を停止し、分離リレー2およびスタータリレー50への通電を停止する。
【0061】
本実施例のエンジン始動装置Bは、上記[あ]、[う]、[え]に準じた利点以外に、以下の利点を有する。
[お]ECU4は、クランキング中、界磁巻線13に流れる界磁電流の電流量を、下記の様にパワートランジスタ8により制御する構成である。
このため、エンジンの負荷変化に対応したクランキングを行うことができ、クランキング時の騒音を低下できる。
【0062】
・駆動トルクが必要なクランキング中の圧縮工程では、最大出力が得られる最大出力点でエンジン駆動を行う。
・慣性で自走するクランキング中の排気工程では、界磁電流を減らして慣性エネルギーを減衰させる。
【0063】
(第2実施例)
つぎに、本発明の第2実施例に係るエンジン始動装置C(請求項4、6に対応)を、図6〜図10に基づいて説明する。
エンジン始動装置Cは、図6に示す如く、複巻式の直流電動機9と、分巻巻線91に流す電流を制御する分巻巻線通電回路30と、ECU4とを備える。
【0064】
直流電動機9は、回転軸の外周に互いに絶縁配置される複数の整流子片に電機子巻線(何れも図示せず)を電気接続した電機子92と、対向位置から各整流子片に摺接する正極ブラシ93および負極ブラシ94と、直巻巻線95と、分巻巻線91とを備える。
【0065】
この直流電動機9の電機子92への通電は、スタータリレー50とマグネットスイッチ14とにより成される。
スタータリレー50は、電磁コイル51と常開接点52とを有する。
電磁コイル51の一端は接地され、他端はイグニッションスイッチ53のST端子に接続されている。
【0066】
53はイグニッションスイッチであり、共通接点54、ON端子55、ST端子56等を有する。共通接点54は車載バッテリ7のプラス端子に電気接続されている。
また、常開接点52の一方は車載バッテリ7のプラス端子に電気接続され、他方はマグネットスイッチ14の電磁コイル15に電気接続されている。
【0067】
マグネットスイッチ14は、常開接点16と電磁コイル15とを有する。
マグネットスイッチ14の常開接点16の一方は、車載バッテリ7のプラス端子に電気接続され、他方は直巻巻線95の一端に接続されている。なお、電磁コイル15の他端は接地されている。
また、分巻巻線通電回路30の一方側入力端子31は、車載バッテリ7のプラス端子に電気接続されている。
【0068】
分巻巻線通電回路30は、四個のパワーMOS- FETをブリッジに接続したものであり、一方側入力端子31を車載バッテリ7のプラス端子に電気接続し、他方側入力端子32を接地している。
また、一方側出力端子33、他方側出力端子34を、分巻巻線91の一端、他端に電気接続している。
【0069】
ECU4は、分巻巻線91へ流す電流の制御等を行う。なお、分巻巻線91へ流す電流の制御は、分巻巻線通電回路30へデューティ信号を送出して行う。
【0070】
つぎに、エンジン始動装置Cの作動を、図7および図8に示すフローチャートに基づいて説明する。
運転者がイグニッションスイッチ53をST位置に回して、スタータ始動操作をすると、ステップst1で、始動信号が送出される。
【0071】
スタータリレー50の電磁コイル51へ通電が開始されるので、常開接点52が閉成し、電磁コイル15へ通電が開始され、マグネットスイッチ14の常開接点16が閉成する(ステップst2)。
【0072】
ECU4は、分巻巻線通電回路30へデューティ信号を送出する。
ステップst3において、エンジンが回転を開始した{図9の▲3▼複巻(スタータ電流波形)に示す様に、ピストンの最初の上死点を乗り越える}か否か判別し、エンジンが回転を開始した場合(YES)にはステップst4に進み、未だの場合(NO)には待機する。
【0073】
最初の上死点を越えている場合には、ステップst4において、分巻巻線91を流れる電流をECU4が制御し、直流電動機9の回転が、継続可能なトルクを維持した状態で、直流電動機9の回転が最大となる様(図9の▲3▼複巻のA点に相当する箇所が、図10の▲3▼複巻のA点の位置に相当する)に、分巻巻線91に流れる界磁電流を低下させる。なお、直巻巻線95による界磁束を打ち消すため、界磁電流の電流量以外に電流方向の反転も行う。
【0074】
なお、本実施例は、他の実施例と異なり、圧縮工程、排気工程の度に界磁巻線の通電を切り替えるものではなく、最初の上死点を乗り越した後、分巻巻線91に流れる界磁電流を低下させるものである。また、直巻巻線95による界磁束を打ち消すため、界磁電流の電流量以外に電流方向の反転も行う。
【0075】
なお、第1、2実施例と同様に、駆動トルクが必要なクランキング中の圧縮工程では、直流電動機1の最大出力点でエンジン駆動が成される様に界磁電流を調整し、慣性で自走するクランキング中の排気工程では界磁電流を減らすか、電流方向を切り替えて逆制動をかけ、慣性エネルギーを減衰させても良い。
【0076】
ステップst5において、エンジンが始動したか否か判別し、エンジンが始動した場合(YES)にはステップst6に進み、未だの場合(NO)にはステップst4に戻って待機する。
【0077】
エンジンが始動して自走する様になるとステップst6において、直流電動機9の回転にブレーキがかかる様に、分巻巻線91に流れる界磁電流をECU4が制御する。
【0078】
ステップst7において、ECU4が、スタータリレー50の電磁コイル51への通電を停止する。これにより、常開接点52が開成し、電磁コイル15への通電が遮断され、マグネットスイッチ14の常開接点16が開成し、直流電動機9への通電が停止する。
【0079】
運転者がイグニッションスイッチ53をオフ操作すると、ステップSt1で、エンジン停止信号が送出される。
【0080】
検出した、エンジン回転速度や回転速度変化が所定値であるか否かをステップSt2で判別し、所定値である場合にはステップSt3に進み、所定値でない場合には待機する。
【0081】
エンジンが空転し始めると、ステップSt3において、ECU4がスタータリレー50の電磁コイル51へ通電を行って常開接点52を閉成し、マグネットスイッチ14の常開接点16を閉成して、直流電動機9へ通電を行う。そして、分巻巻線91に流す界磁電流をECU4が制御して制動トルクを発生させる。
これにより、エンジンの空転時間が短縮できるとともに、所定の位置での停止が可能である。
【0082】
ステップSt4において、エンジンが停止したか否か判別し、エンジンが停止した場合(YES)にはステップSt5に進み、未だの場合(NO)にはステップSt3に戻って制動を継続する。
【0083】
ステップSt5において、ECU4が、分巻巻線通電回路30へのデューティ信号を停止して分巻巻線91へ流す電流を遮断するとともに、スタータリレー50の電磁コイル51への通電を遮断して電機子92への通電も遮断する。
【0084】
本実施例のエンジン始動装置Cは、以下の利点を有する。
[か]エンジン始動装置Cは、分巻巻線91に流す界磁電流の電流量と電流方向とが制御可能な分巻巻線通電回路30を設け、界磁束を差動から和動までECU4が制御する構成である。
このため、エンジン始動装置Cは、エンジンクランキング中に、直流電動機9の性能を可変でき、エンジンの始動時間短縮が図れる。更に、広範囲の制御が可能であり、広範囲のエンジン状態に対応可能である。
【0085】
[き]エンジンが始動して、エンジンが自走する様になる(ステップst5でYES)と、直流電動機9の回転にブレーキがかかる様に、分巻巻線94に流れる界磁電流の電流方向と電流量とをECU4が制御する(ステップst6)構成である。
このため、エンジン始動時において、始動装置の無駄な空転を防止することができる。
【0086】
[く]エンジン停止時に直流電動機9へ通電を行い、分巻巻線91に流れる界磁電流をECU4が制御して制動トルクを発生させている(ステップSt4)。
このため、エンジンの空転時間が短縮できるとともに、所定の位置での停止が可能である。
【0087】
本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施態様を含む。
a.車載バッテリ6、7は、起電力が同じであれば電気容量が異なっても良い。なお、異なる場合には、車載バッテリ7の方を大容量に設定するのが好ましい。
【0088】
b.イグニッションスイッチ53の共通接点54をST端子56に切り替えた際(通常始動時)、または、始動信号40が入力された場合(エコランモード時)において、マグネットスイッチ14の常開接点16が開成→閉成となるタイミングが遅く、その間に、バッテリ電圧の判定と、分離リレー2の常閉接点21の開成と、界磁磁束の発生とが可能であれば、以下の様に変更しても良い。
【0089】
図5(参考例に係るエンジン始動装置の変形例)に示す様に、イグニッションスイッチ53のST端子56をスタータリレー50の電磁コイル51の他端に接続する。
スタータリレー50への通電を、通常始動時にはイグニッションスイッチ53で行い、エコランモード時にはECU4のリレー通電回路で行う。
【0090】
c.第2実施例に係るエンジン始動装置Cにおいて、電流センサ41が所定値を越える電機子電流を所定時間検出した場合には、電機子巻線への通電を停止し、且つ、分巻巻線91への通電を停止する様にしても良い(請求項7に対応)。
【0091】
この構成を付加すると、直流電動機がロック等で故障して、大きな電機子電流が流れる場合において、直流電動機9への通電を速やかに停止することができ、ヒューズの溶断を防止できるとともに、バッテリの保護が図れる。
【0092】
d.第2実施例に係るエンジン始動装置Cにおいて、ECU4は、イグニッションスイッチ54による通常のエンジン始動と、発進信号の入力によりエンジン始動を行うエコラン始動との違いにより制御仕様を変える様にしても良い(請求項5に対応)。
これにより、通常のエンジン始動およびエコラン始動に適したエンジン始動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例に係るエンジン始動装置の電気回路図である。
【図2】 そのエンジン始動装置の作動を示すフローチャートである。
【図3】 本発明の参考例に係るエンジン始動装置の電気回路図である。
【図4】 そのエンジン始動装置の作動を示すフローチャートである。
【図5】 参考例に係るエンジン始動装置の変形例に係る電気回路図である。
【図6】 本発明の第2実施例に係るエンジン始動装置の電気回路図である。
【図7】 そのエンジン始動装置の作動を示すフローチャートである。
【図8】 そのエンジン始動装置の作動を示すフローチャートである。
【図9】 本発明の第1、第2実施例、および参考例に係るエンジン始動装置のスタータ電流波形を示すグラフである。
【図10】 本発明の第1、第2実施例、および参考例に係るエンジン始動装置のスタータ性能(図9に対応)を示すグラフである。
【符号の説明】
A、C エンジン始動装置
1 直流電動機
2 分離リレー(通電方法切り替え手段)
3 制御素子(界磁電流制御手段)
4 ECU(界磁電流制御手段)
6、7 車載バッテリ
8 パワートランジスタ(界磁電流制御手段)
9 直流電動機
10 電機子
11 正極ブラシ
12 負極ブラシ
13 界磁巻線
30 分巻巻線通電回路(分巻巻線通電手段)
41 電流センサ(電機子電流検出手段)
53 イグニッションスイッチ
91 分巻巻線
95 直巻巻線
Claims (7)
- 回転軸に絶縁配置される複数の整流子片に電機子巻線を電気接続した電機子と、
各整流子片に摺接して前記電機子巻線と電気接続を図る正極・負極ブラシと、
分巻式の界磁巻線とを備える直流電動機を用い、
エンジンを始動する際に前記直流電動機に通電が成されると前記回転軸が回転してエンジンを駆動するエンジン始動装置であって、
エンジンを始動する際の始動条件に応じて、各ブラシへの通電と前記界磁巻線への通電を共通のバッテリで行うか、別々のバッテリで行うかを選択可能な通電方法切り替え手段と、
四個のパワートランジスタをブリッジに接続し出力端子を前記界磁巻線に接続してなり、界磁電流の電流量および電流方向が制御可能な界磁電流制御手段とを設け、
前記通電方法切り替え手段は、両バッテリを合わせたバッテリの電気容量が少ない場合や、車両停車でエンジンを一時停止し車両発進操作で前記エンジンを再始動させる燃費向上モードの場合に各ブラシへの通電および前記界磁巻線への通電を別々のバッテリで行う様に選択することを特徴とするエンジン始動装置。 - エンジンを始動する際に、前記界磁電流制御手段は、前記界磁巻線への通電を各ブラシへの通電より先に行うことを特徴とする請求項1に記載のエンジン始動装置。
- 前記電機子を流れる電流を検出する電機子電流検出手段を設け、
前記界磁電流制御手段は、前記電機子電流検出手段が検出した電機子電流に基づいて前記界磁巻線に流す界磁電流を制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエンジン始動装置。 - 直巻巻線と分巻巻線とを有する複巻式の直流電動機を用い、
エンジンを始動する際に前記直流電動機に通電が成されると前記直流電動機の回転軸が回転してエンジンを駆動するエンジン始動装置であって、
四個のパワーMOS−FETをブリッジに接続し出力端子を前記分巻巻線に接続してなる分巻巻線通電手段に指示して、前記分巻巻線に流す電流の電流量と電流方向を制御可能な電動機制御手段を設け、
該電動機制御手段は、エンジンクランキング中、ピストンが上死点を越えているか否か、または、前記エンジンが圧縮工程か排気工程の何方かに有るかによって、前記分巻巻線に流す電流を制御し、界磁束を差動から和動まで連続的に変化可能にしたことを特徴とするエンジン始動装置。 - 前記電動機制御手段は、イグニッションスイッチによる通常のエンジン始動と、発進信号の入力によりエンジン始動を行うエコラン始動との違いにより制御仕様を変えることを特徴とする請求項4に記載のエンジン始動装置。
- 前記電動機制御手段は、エンジン停止信号が入力すると、前記直流電動機へ通電を行うとともに、
前記分巻巻線に流す電流の電流量を制御して前記エンジンを所定位置で止めることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のエンジン始動装置。 - 前記電機子に流れる電機子電流を検出する電機子電流検出手段を設け、
前記電動機制御手段は、所定値を越える前記電機子電流を所定時間検出した場合には、電機子巻線への通電および前記分巻巻線への通電を停止することを特徴とする請求項4乃至請求項6の何れかに記載のエンジン始動装置。
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