JPH11502579A - 内燃機関を始動するためのスタート装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、例えば自動車の内燃機関を始動するためのスタート装置であって、スタータリレーを介して電圧源に接続でき、かつ前記内燃機関を駆動するために該内燃機関に係合することができるスタータモータを有し、さらに前記スタータリレーを制御するための電子装置を有する、内燃機関を始動するためのスタート装置に関する。前記電子装置（３０）は、前記スタート装置（１０）に接して又は該スタート装置（１０）内に配置される電子リレー（３２）によって構成され、該電子リレー（３２）は、論理信号入力側（４７、４８）を介して自動車の電子エンジン制御装置（５０）によって制御されるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関を始動するためのスタート装置 本発明は、請求項第１項の上位概念記載の特徴部分を有する、例えば自動車の 内燃機関を始動するためのスタート装置に関する。 従来技術 内燃機関は、自分自身で始動しないので、スタート装置によって始動されなけ ればならないことは公知である。このためには、通常はスタータモータが使用さ れる。このスタータモータはいわゆるプルインリレーとして形成されるスタータ リレーを介して電圧源に接続され、同時にスタータモータのピニオンは駆動させ るために内燃機関と係合させられる。スタータリレーをスイッチオンするために 、このスタータリレーを外部スイッチ、例えば自動車の点火スイッチ又はスター トスイッチ又は外部リレーを介して制御することが公知である。これによって、 スタータリレーの作動の際に流れる比較的大電流をよりよく制御することができ る。このスタータリレーはこの電流によって、スタート装置を係合させ接続ブリ ッジを閉成し、スタータモータを電圧源に接続するために必要な力を発生させる 。スタータリレーはこのため公知のようにプルイン巻線及びホールディング巻線 を有している。始動が行わ れた後で、スタート過程は自動車の運転者によってスタータモータから電圧源を 分離されることによって終了される。 ドイツ特許出願第２８３６０４７号公報からスタータリレーの制御のための制 御回路が公知である。ここでは、スタータリレーの手動による誤操作は、例えば 点火スイッチ、始動スイッチ乃至は結合点火始動スイッチを介して阻止される。 さらに米国特許第４７３９７３６号明細書からは例えばスタート装置のスタータ リレーを制御するために使用される電子装置が公知である。 本発明の利点 請求項第１項の特徴部分記載の構成を有する本発明のスタート装置は、次のよ うな利点を有する。すなわち、内燃機関のスタート過程は自動的にそして同時に 整合的にその他の自動車の作動状態に依存して進行することができる。電子装置 は、スタート装置に接して又はスタート装置の中に配置された電子リレーによっ て形成され、この電子リレーは論理信号入力側を介して自動車の電子エンジン制 御装置によって制御されることによって、有利には、少ない電力つまり少ないエ ネルギによる摩擦のないスタート過程の開始乃至は終了を達成することができる 。通常自動車内に設けられるエンジン制御装置を介する電子制御によって、スタ ータリレーの様々な制御動作が容易なやり方で実現で きる。よって、スタート過程におけるスタータリレーへのプルイン電流及びホー ルディング電流の供給、スタート過程終了時のプルイン電流及びホールディング 電流乃至は場合によってはホールディング電流のみの確実な中断が実現可能であ る。このスタート過程終了の後で、スタート装置を自動車用搭載電源から確実に 分離することが実現できる。この結果、誤操作、例えば内燃機関の駆動中にスタ ート過程を開始することを阻止することができる。さらに、スタート装置と結合 された電子リレーを介して、同時に非常に有利に過電圧保護、過電流保護及び/ 又は過温度保護のような過負荷に対する自己保護が実現できる。 本発明の有利な実施形態では、電子リレーは、スタート装置と共に統合化でき るように形成される。つまり、この電子リレーはモジュール状の構成ユニットと して形成され、このモジュール状の構成ユニットは、スタート装置の機能ユニッ トに接して又はこのスタート装置の機能ユニット内に配置される。これによって 、この電子リレーには全く付加的な構成スペースが必要ないか乃至はほんのわず かの付加的な構成スペースしか必要としない。さらに、自動車内部の付加的なケ ーブルシステムは必要ない。電子リレーを有する完全なスタート装置乃至は電子 リレーを有するスタート装置の部分を交換することによって、それまではスター ト装置制御のための相応の電子装置を装備していない 自動車に後から部材を増備することができる。 本発明の有利な実施形態は従属請求項の特徴部分記載の構成から得られる。 図面 本発明の実施例を次に所属の図面に基づいて詳しく説明する。 図１は、本発明のスタート装置のブロック回路図である。 図２は、本発明のスタート装置の等価回路図である。 図３は、スタート装置の部分的に内部を露出させた側面図である。 図４から図６は、電子リレーを異なる方向から見た図である。 図７はスタータリレーのスイッチカバーの外観図である。 図８は、自動車のエンジン制御部の概略的な全体図である。 図９から図１５は、電子リレーの回路の様々な回路配置図である。 実施例の説明 図１に示されたブロック回路図に基づいて自動車の始動のためのシステム全体 を説明する。スタート装置１０はスタータモータ１２０及びスタータリレー１４ を有する。このスタータリレー１４は、プルイン巻線 １６及びホールディング巻線１８を有する。個々に示されたスタータリレー１４ のスイッチピン２０は、スイッチングブリッジ２２を支持する。スタータモータ １２は、その駆動軸２４に軸方向にシフト可能なピニオン２６を支持している。 このピニオン２６は、スタータリレー１４（プルインリレー）のスイッチピン２ ０を介して、ここには示されていない内燃機関のここには示されている歯車２８ と係合状態にもたらされ得る。スタート装置１０は、電子装置３０に配属されて いる。この電子装置３０は、以後は一貫して電子リレー３２と呼ぶことにする。 この電子リレー３２は、電力ユニット３４ならびにフリーホイーリングダイオー ド３６を有する。この電力ユニット３４は、接続端子３８に接続され、この接続 端子３８は自動車の電圧源に接続されている。自動車の電圧源としては一般にス トレージバッテリ４０及びジェネレータ４２が使用される。電力ユニット３４に はさらにアース接続部４３が設けられ、接続端子４４に接続されている。電力ユ ニット３４は従って接続端子３８と４４との間にあるスイッチ手段である。接続 端子４４はさらにフリーホイーリングダイオード３６のカソードに接続され、こ のフリーホイーリングダイオード３６のアノードはアース接地されている。この 結果、このフリーホイーリングダイオード３６はスタータリレー１４のホールデ ィング巻線１８に並列に接続されている。接続端子３ ８はさらにスイッチングブリッジ２２の第１の接点に接続され、このスイッチン グブリッジ２２の第２の接点は接続端子４６に接続されている。この接続端子４ ６は、スタータモータ１２の巻線及びｙｂｉスタータリレー１４のプルイン巻線 １６に接続されている。 電力ユニット３４の論理信号入力側４７は、接続端子４８を介して自動車の電 子エンジン制御装置５０に接続されている。このエンジン制御装置５０は、さら に接続端子３８に接続され、接続端子５２を介して自動車のイグニッションロッ ク５４に接続されている。 図１に図示された装置は次のように機能する。 ここには図示されていない自動車が始動されると、イグニッションロックの操 作によって電子エンジン制御装置５０が作動される。つづいてこの電子エンジン 制御装置５０は電子リレー３２に制御信号を供給する。この制御信号は電力ユニ ット３４の論理信号入力側４７に印加される。この信号はスタート過程が開始さ れるという情報を供給する。 論理信号入力側４７に印加される制御信号は例えば電圧、例えばアースよりも ８Ｖ大きい電圧から成る。この電圧は全スタート過程の間印加される。電子リレ ー３２は、スタート過程の間にこの制御電圧が例えば４Ｖより小さい値にまで降 下し、しかもこのスタート過程が中断しないように構成される。この電子リレー は高い入力インピーダンスを有する。このため、論理 信号入力側４７を介して流れる制御電流は例えば０．１Ａよりも小さい僅少な電 流強度を有する。この僅少な電流強度は問題なくエンジン制御装置５０の出力段 から供給されうる。 スイッチオン信号を論理信号入力側４７に印加することによって、電力ユニッ ト３４は、接続端子３８に印加される供給電圧Ｕ_batをプルイン巻線１６及びス タータリレー１４のホールディング巻線１８に導通接続する。これによって、一 般的に公知のやり方でスタータリレー１４のスイッチピン２０が軸方向に移動し 、この結果、一方ではスタータモータ１２のピニオン２６が歯車２８と係合され 、他方ではスイッチングブリッジ２２が閉成される。これによって、接続端子４ ６に供給電圧Ｕ_batが印加され、スタータモータ１２は必要な動作電圧に接続さ れる。同時にプルイン巻線１６には電流が流れなくなる。というのも、このプル イン巻線１６の巻線始端部は接続端子４４を介して、そしてこのプルイン巻線１ ６の巻線終端部は接続端子４６を介して、同じ電位に置かれるからである。スタ ータリレー１４はただホールディング巻線１８を介してのみ通電される。このホ ールディング巻線１８はスイッチピン２０に対して十分大きな保持力を有する。 エンジン制御装置５０を介して論理信号入力側４７に印加される制御信号が、 電子リレー３２のスイッチオフ電圧より小さい値に降下するか又はこの入力側４ ７がアース電位になるように制御されると、電力ユニット３４は接続端子３８及 び４４を分離し、この結果、スタータリレー１４のホールディング巻線１８には 電流が流れなくなり、このスタータリレー１４は復旧する。これによって、一方 ではピニオン２６が係合状態から外れ、他方ではスイッチングブリッジ２２が開 く。従って、スタート過程は終了し、内燃機関２８は駆動される。フリーホイー リングダイオード３６は、ホールディング巻線１８のスイッチオフの際に発生す る誘導性過電圧を低減することを保証する。 図２は図１の装置の回路図を示す。図１と同じ部分は同じ参照符号で示されて おり、再び説明はしない。この回路装置から明白なのは、電子リレー３２は、ス イッチ手段５６として形成された電力ユニット３４を有するということである。 このスイッチ手段５６に並列に保護ダイオード５８が接続されている。さらに逆 接続保護ダイオード６０が設けられている。この逆接続保護ダイオード６０のア ノードは接続端子３８に、カソードは電力ユニット３４に接続されている。この 逆接続保護ダイオード６０は、誤った接続からこの電力ユニット３４を保護する のに使用される。しかし、この逆接続保護は、電子リレー３２の明確な組み込み を保証する構造上の手段によっても確実に行われる。このため、この逆接続保護 ダイオード６０の配置は放棄してもよい。さらに過電圧ダイオード６２が設けら れる。この過電圧ダイオード６２は、電力ユニット３４を自動車の搭載電源の過 電圧から保護する。とりわけジェネレータ４２（図１）の動作の際に、通常電圧 変動が発生しうる。しかし、ジェネレータ４２にはいわゆるロードダンプダイオ ード（load-dump-diode）が装備されており、このロードダンプダイオード自体 がすでに過電圧保護を保証する場合、過電圧ダイオード６２の配置も同様に放棄 できる。 電力ユニット３４はスマートパワーＭＯＳＥＦＥＴであり、このスマートパワ ーＭＯＳＥＦＥＴは、電力トランジスタによって実現されるスイッチ手段５６の 他に、集積化された過電圧保護、過電流制限及び温度遮断を有する。この結果、 電力ユニット３４自体は過負荷から保護される。このＭＯＳＥＦＥＴは集積され たチャージポンプ（Ladungspumpe）を有するハイサイドスイッチ（high-side-Sc halter）として構成される。 図３には部分的に切り取られて内部の見えるスタート装置１０の側面図である 。本発明に関連のない詳細部分の説明はしない。とりわけスタート装置１０の構 造的構成は一般に公知である。図３から電子リレー３２のスタート装置１０内部 の可能な組み込み箇所がはっきりわかる。第１の可能性は、電子リレー３２をス タータリレー１４の中に統合することである。この場合、スタータリレーの巻線 １６と１８との間の組み込 みスペースが利用されうる。電子リレー３２はこの場合図４〜７に基づいてさら に詳しく説明する構造を有する。電子リレー３２のこの組み込みスペースは次の ような利点を有する。すなわち、スタート装置１０及びスタータリレー１４のホ ールディング巻線１８並びにプルイン巻線１６に対する場所的な近さが与えられ るという利点を有する。 さらに、電子リレー３２をここでは６４という参照符号によって示された位置 に配置することも可能である。この場合、電子リレー３２は相応にカプセル化さ れたモジュール６６として構成され、このモジュール６６はスタータモータ１２ のスタータフレーム６８に例えばねじで固定されて取り付けられる。さらに別の 可能な組み込み箇所としてはコミュテータエンドシールドキャップ７０の下方の スペース又はスタータモータ１２のドライブピニオンハウジング７２の領域のス ペースが考慮の対象になる。このために、コミュテータエンドシールドキャップ ７０乃至はドライブピニオンハウジング７２のハウジング部分は、電子リレー３ ２の構造形態に適合されなければならない。本発明の記述の枠内では、電子リレ ー３２の組み込みスペースは１つには決められない。むしろ、スタート装置１０ 全体との組み合わせでスペースを節約する配置の様々な可能性を示す。従って、 全体として、スタート装置１０が比較的大きな、場合によってはただ１つの少し 拡張された組み込みスペースを自動車内に必要とすることなしに、電子リレー３ ２を配置できる。さらに、電子リレー３２とスタート装置１０との組み合わせに よって、すでに自動車に組み込まれたスタート装置１０を、電子リレー３２を有 するスタート装置１０と交換することができる。 図４、５、６及び７に基づいて電子リレー３２の具体的な構造上の実施形態を 説明する。ここでは電子リレー３２がスタータリレー１４に統合されていること を前提とする。図４及び５はこの場合電子リレー３２の平面図を示し、図５はさ らにカバーを取り去った状態を示す。この結果、電子リレー３２をのぞき見るよ うな状態になっている。 図６は電子リレー３２を図４の線Ｉ−Ｉに沿って切断した際の断面図であり、 図７はスタータリレー１４のスイッチカバーの平面図を示す。 図４〜６からは容易に電子リレー３２がコンパクトな構成ユニットとして形成 されていることが見て取れる。電子リレー３２は、フリーホイーリングダイオー ド３６ならびにチップ７６として形成された電力ユニット３４を有する。このチ ップ７６はこの場合電力ユニット３４の個々の構成部分、例えばここでは詳しく 図示されていないスイッチ手段５６、過電流制限部、温度遮断部ならびに過電圧 保護部を支持している。電力ユニット３４及びフリーホイーリングダイオード３ ６はケーシング７８の中に配置されている。このケーシング７８は絶縁材料から 構成されている。このケーシング７８は例えばプラスティック射出成形部分であ ってもよい。このケーシング７８の内部には、フリーホイーリングダイオード３ ６用の組み込みスペース８０及び電力ユニット３４用の組み込みスペース８２が 形成されている。電力ユニット３４とフリーホイーリングダイオード３６との電 気的な接続を形成するために、打ち抜き部材８４が設けられている。この打ち抜 き部材８４は、相応の電気導体路を形成する。この打ち抜き部材８４は電力ユニ ット３４特にチップ７６に相応の数のボンディングワイヤ８６を介して接続され ている。フリーホイーリングダイオード３６を収容するために、打ち抜き部材８ ４はカラー部８８を有し、このカラー部８８にフリーホイーリングダイオード３ ６はそのソケット９０とともに押し込まれている。この打ち抜き部材８４を安定 させるために、打ち抜き部材８４は、ケーシング７８の相応する絶縁材領域９２ と形がかみ合ってフィットするように結合されている。この打ち抜き部材８４は 、接続端子３８、４８、４４ならびにアース端子９４（図１参照）に接続されて いる。組み込みスペース８２は、キャップ９６によって密閉可能である。このキ ャップ９６は係止結合部（Rastverbindung）９８によってケーシング７８に取り 外し可能なように結合されている。キャップ９６とケ ーシング７８との取り外し可能な結合によって、図５に示されているように、キ ャップ９６を取り外して電力ユニット３４を有する組み込みスペース８２が接近 できる。電力ユニット３４のチップ７６は、基礎部分１００を介して冷却体１０ ２、例えば銅ブロックに配置される。ケーシング７８は、ほぼ中心部に配置され たポート１０２を有する。このポート１０２の中を通ってスタータリレー１４の スイッチピン２０は移動可能である。ポート１０２を形成することによって、電 子リレー３２は非常に有利にスタータリレー１４に統合され、電子リレー３２の 両側面にスタータリレー１４の機能素子を配置することができる。さらに孔部と して形成された開口部１０４が設けられ、この開口部１０４を通してケーシング ７８を固定するための固定ねじをガイドすることができる。 図７にはスタータリレー１４のカバー１０６の平面図が示されている。このカ バー１０６は、ここでは１０８及び１１０の参照符号で示された主電流接続部を 有する。この主電流接続部はスイッチングブリッジ２２によって互いに接続され 得る。さらに、接続端子３８、４４、４８及び９４が導き出されており、このた め図１の回路の接続を実施することができる。従って、スタータリレー１４から 外部への付加的な接続端子を導き出す必要はない。 図８には、自動車の電子制御システムの全体の概略 的な全体図が示されている。この全体図から明白なのは、エンジン制御装置５０ は自動車の多数の機能素子を監視乃至は制御することである。本発明の記述の枠 内ではエンジン制御装置５０の詳細な機能及び動作について詳しく立ち入ること はしない。全体図からただ明確にされるべきことは、スタート装置１０を電子リ レー３２を介してエンジン制御装置５０に結合することによって、このスタート 装置１０を自動車の全制御管理に組み込むことが簡単なやり方で可能になるとい うことである。従って、スタート装置１０の作動乃至は動作停止は、自動車の他 の機能素子の他の瞬時状態に依存して実現される。互いに同調した動作が可能で あり、故障・誤動作を排除することができる。 次にシステム構造の個々の要素を詳細な説明抜きで短く記述する。図示された 制御線路１１４を介してエンジン制御装置５０は情報を得るか又は相応の制御信 号を、例えば燃料タンク１１６、電子燃料ポンプ１１８、燃料フィルタ１２０、 圧力調整器１２２、噴射弁１２４、高電圧分圧器１２６、アイドル回転数調整器 １２８、空気温度感知器１３０、スロットルバルブスイッチ１３２、ラムダセン サ１３４、点弧コイル１３６、エンジン温度センサ１３８、回転数センサ１４０ 、エアコンスイッチ１４２、スタート点弧スイッチ５４ならびにスタート装置１ ０に送出する。バッテリ４０を介してエンジン制御装置５０の電圧供給が行われ る。 スタート装置１０をシステム全体と結びつけることによって、スタート装置１ ０の制御が簡単なやり方で可能になり、例えば１２Ｖ又は２４Ｖのバッテリ電圧 に対して２Ａより小さい制御電流で８〜２４Ｖの制御電圧が可能である。従って 、スタート装置の全体として電力の少ない制御が可能である。電子リレー３２に よって、スタート装置１０とエンジン制御装置５０との間のアナログ電子的なエ ネルギーの少ない接続としてこれまで記述してきた機能の他に、一連の他の機能 が実現できる。この場合、とりわけ、電力ユニット３４のチップ７６に集積化さ れる、温度制限、過電流制限及び過電圧保護の回路は共に非常に有利にエンジン 制御装置５０の制御機能に取り入れることができる。よって、例えば、スタート 反復機能を実現することができる。このスタート反復機能では、電力トランジス タの制限温度遮断及びこの制限温度遮断のヒステリシスによって、新たなスター トの試行が下限温度に達した後で開始され得る。スタート反復機能を実現する別 の方法は、スイッチングブリッジ２２の電圧を測定し、スタート過程開始後所定 の選択可能な期間の後で電圧が存在しない場合に、このスタート過程を中断し及 び／又はさらに時間がたった後でスタート過程を繰り返すことである。 さらにスタート装置１０の遮断切換をスタート制限 温度を上回った場合に実現してもよい。これは、例えば簡易温度センサをスター ト装置に配属させ、この簡易温度センサをスタータモータ１２のカーボンブラシ の近傍に配置し、さらにこの簡易温度センサが、電子リレーの遮断切換をしてス タート装置１０の係合状態を外す信号を供給することによって実現する。さらに スタータモータ１２のモータ電流の２乗の積分評価を行ってもよい。この得られ た値はスタータモータの損失積分に比例しており、よってスタータモータ１２の 温度上昇の尺度になる。所定の選択可能な制限値を上回る場合にはスタート過程 を中断する。 過熱によるスタートリレー１４のリレー破損を回避するために巻線をプルイン 巻線１６及びホールディング巻線１８に分割することが公知である。プルイン巻 線１６及びホールディング巻線１８は、異なるワイヤ断面積を有することができ る。係合する際のスタータリレー１４の高い牽引力は、両方の巻線の短時間の並 列接続によって発生される。内燃機関のスタートの間に必要とされるより小さい 保持力はホールディング巻線１８によって小電流及び僅少な損失だけで発生され る。この保持力は牽引力よりも長い時間必要とされる。電子リレー３２はここで 両方の機能、つまり牽引力の発生及び保持力の発生を１つの巻線によって実現す る方法を提供する。これは、電子リレー３２を用いて、固定的なデューティ比に よって異なる２つの電流強 度をスタータリレー１４の係合と保持とに対して供給することによって達成され る。切り換え時点は例えば接続端子４６に印加される電圧のセンシングによって 求められる。これによってスタータリレー１４の製造の簡略化及び材料倹約が得 られる。 さらに電子リレーによって、次のことが可能である。すなわち、クロック制御 乃至は電流調整を介して、係合の際のスタータリレー１４の可動子の運動経過を 制御することが可能である。この結果、確実な摩擦もノイズも少ない係合が可能 である。これによって、確実に便利さを高めることの他にスタータリレー１４の 持続時間が増大する。 他の方法は、電子リレー３２を用いてスタータリレー１４の巻線をスタータモ ータ１２に対する前置抵抗器として接続し、係合の際にスタータモータ１２のゆ っくりとした始動を可能にすることである。この場合、ほぼ２００Ａの比較的高 いリレー電流が流れるので、この電流強度に対する電子リレー３２の相応の構成 が実施されなければならない。これは、例えば２つの電力ユニット３４の並列接 続によって実施することができる。 さらに、電子リレー３２を用いて、スタータアイドル回転数に達した際にスタ ート装置１０の係合を自動的に外すことを実現できる。これによりあまりにも高 い回転数に対するスタート装置１０の有効な保護が達 成される。さらに、すでに周知のように実現されているフリーホイーリングに対 する付加的な安全機能も可能である。スタータモータ１２に対する２重の安全対 策によって、スタータモータ１２の界磁領域及び電機子領域の構造的な簡略化が 行われうる。スタータモータ１２の回転数は、例えば回転数センサ又はスタータ 電流の監視を介して求められる。加えて、例えばスタータ電流が最小値（アイド リング電流）を下回った時点でスタート装置１０を遮断切り換えすることもでき る。 さらに別の非常に有利な方法は、エンジン制御装置５０に接続する電子リレー ３２を介して自動車の電子的な発進阻止を実現することである。接続端子４８を 介してエンジン制御装置５０は電子リレー３２に各スタート過程の前にパルス列 を送出する。このパルス列を電子リレー３２は内部パルス列と比較する。両方の パルス列が一致してはじめてスタート過程が開始される。パルス列が一致しない 場合、スタート過程は電子リレー３２を介して阻止される。このためには、電子 リレー３２各々が製造される際に固定的に入力されるコードを受け取ることが可 能である。このコードは例えば製造日に結合され、毎月替えられる。リレー３２ の製造プロセスにおけるコードの入力は、例えばチップ７６にある高温ロジック 、つまり過温度保護回路を介して実現することができる。さらに、電子リレー３ ２にマイクロプロセッサ又はプログラマブルロジックを集積することができる。 ここで質問コード及び解答コードは自由にプログラミングでき、エンジン制御装 置５０を介して固定するか乃至は順番に変更することができる。電子的発進阻止 装置として電子リレー３２を使用する際には、相応の機械的な安全対策が排除さ れるか乃至はこの電子リレー３２の組み込み箇所の選択によって橋絡のための操 作が排除される。最終的には、これについては、電子リレー３２の橋絡をスター ト装置１０が破壊された場合にのみ実施することが可能である。この結果自動車 の盗難による発車が排除される。 エンジン制御装置５０と電子リレー３２との間のインターフェースによって、 スタート装置１０の制御のためにエンジン制御装置５０のソフトウェアも非常に 有利に使用される。よって、例えば、内燃機関の回転の際にスタート過程の自動 終了が可能である。さらに回転中の内燃機関へのスタート装置１０の係合を阻止 することができる。従って、全体として、自動車のスタート過程をより確実に制 御し、十分に誤った操作から保護することができる。 ここには図示されていない実施例によれば、当然、電子リレー３２を任意の他 の制御装置、すなわちエンジン制御装置５０でない制御装置によって制御するこ ともできる。また電子リレー３２の直接的な作動を例 えばイグニッションロック５４を介して行うこともできる。この結果、電力ユニ ット３４のチップ７６に集積される複数の機能が実現可能である。 図９〜１５には、電子リレー３２、とりわけ電力ユニット３４の様々な変形実 施形態が示されている。この場合、電子リレー３２は冗長に構成されるという思 想、つまりスタート過程の開始及び終了の確実性を高めるために回路部分の間に 論理結合を設け、この論理結合が所定の情報の有無によって電子リレー３２の機 能を阻止するという思想が顧慮されている。図９〜１５では前述の図の場合と同 じ部分は同じ参照符号で記されており、再び説明はしない。個々にそれぞれの変 形回路の特徴について説明する。 図９には、互いに直列接続された２つのパワーＭＯＳチップ１４４から成る電 力ユニット３４が図示されている。ＰＭＯＳトランジスタ１４４は論理回路１４ ６を介して互いに結合されている。論理回路１４６は場合によってはＰＭＯＳチ ップ１４４の上に共に集積されている。この論理回路１４６は、トランジスタ１ ４４の間が遮断状態にあるかどうか、つまり、接続端子４８に信号が印加されず 、トランジスタ１４４の間にある端子１４８に電圧が印加されているかどうかを 検査する。端子１４８に電圧が印加されている場合には、エラーがセンシングさ れ、論理回路１４６を介してトランジスタ１４４は遮断され、スタート過程の開 始乃至は新たな開始は阻止される。電子リレー３２の遮断の他にこのエラー通報 は後続処理のためにここには図示されていない評価ユニットにも供給される。 図１０に図示された変形回路では電子リレー３２は互いに並列接続された２つ のＰＭＯＳトランジスタ１４４を有する。これらのトランジスタ１４４はここで も論理回路１４６を介して互いに結合されている。左側の第１のトランジスタ１ ４４はスタータリレー１４の第１の巻線１５０を制御し、右側の第２のトランジ スタ１４４はスタータリレー１４の第２の巻線１５２を制御する。巻線１５０及 び１５２は、両方の巻線に通電した時にだけスタータリレー１４を牽引すること ができる。これに対して、保持力を発生させるためには巻線１５２に通電するだ けで十分である。論理回路１４６はトランジスタ１４４を、接続端子４８に制御 信号が印加されていないのに導通接続が行われるかどうかという観点から監視す る。リレー１４４のうちの１つが導通した場合、エラーが検出され、電子リレー ３２は遮断され、続くスタート試行が阻止される。 図１１に図示されている変形回路では、図１のフリーホイーリングダイオード ３６がトランジスタ１５４に置き換えられている。このトランジスタ１５４は論 理回路１４６を介して電力ユニット３４に結合されている。この場合、論理回路 １４６は、電力ユニット３４が誤って導通するかどうかを監視する。電力ユニッ ト３４が誤って導通した場合、トランジスタ１５４は制御され、スタータリレー １４の巻線１６及び１８は接続端子４４を介して短絡される。これによりスター ト過程の開始は確実に回避される。さらに、トランジスタ１５４は電力ユニット ３４のトランジスタよりも高い電流強度用に構成されている。これにより、エラ ーの場合にはボンディング接続８６（図５）が溶解し、従って安全装置として作 用することが保証される。 図１２に図示されている変形回路では、図１１の実施例に対して付加的に、電 力ユニット３４に安全のための素子１５６が配属されている。この安全のための 素子１５６は、別個の構成部材として形成でき又は個々の構成素子の間の接続線 路に統合することができる。この安全のための素子１５６は、この場合、エラー の際に発生する高い電流が発生した際に、電子リレー３２を遮断切り換えする。 図１３は、電子リレー３２が接続端子３８にではなく接続端子５２に接続され ており、イグニッションロック５４を介して電子リレー３２のオンオフ切り換え が行われる変形実施形態を示す。このことによって、スタート装置１０のスター ト過程の経過に手動による介入が可能となる。さらに別の変形実施形態によれば 、図１３において破線で示された接続路１５８を設けることができる。この接続 路１５８はエンジン制御装置５０を橋絡する。エンジン制御装置５０と接続端子 ４８との間の接続路はこの場合無くても良い。この結果、エンジン制御装置５０ に依存しない電子リレー３２の制御が可能である。よって、電子リレー３２は独 占的にイグニッションロック５４を介して制御され、電圧源と接続される。この 場合、リダンダンシー（冗長度）はイグニッションロック５４と電子リレー３２ との直列接続によって得られる。 図１４及び１５に基づいて、図９の変形実施形態の論理回路１４６の動作方法 を詳しく説明する。図９では、電子リレー３２が直列接続された２つのトランジ スタ１４４を有する。トランジスタ１４４は、ここではよりはっきり区別するた めにトランジスタ１４４’及びトランジスタ１４４”によって示されている。図 ９の論理回路１４６はここでは２つのロジックユニット１５８及び１６０から成 り、ロジックユニット１５８はＰＭＯＳトランジスタ１４４’のチップ上に集積 され、ロジックユニット１６０はＰＭＯＳトランジスタ１４４”のチップ上に集 積されている。図１４から明白なのは、ロジックユニット１５８及び１６０は一 方ではそれぞれ接続端子４８及びアースに接続されており、他方ではトランジス タ１４４のゲート、ソース乃至はドレインに接続されている。さらにロジックユ ニット１５８及び１６０の結合は相互接続路１６２を介して行われている。 ロジックユニット１５８は、図１５によれば、時間 遅延素子１６４を有する。この時間遅延素子１６４は一方では接続端子４８に他 方ではＮＡＮＤ素子１６６の第１の入力側に接続されている。ＮＡＮＤ素子１６ ６の出力側はＡＮＤ素子１６８の第１の入力側に接続されている。ＡＮＤ素子１ ６８の第２の入力側は接続端子４８に接続されている。ＡＮＤ素子１６８の出力 側はトランジスタ１４４’のコントロールロジック１７０に接続されている。さ らに監視素子１７２が設けられ、この監視素子１７２の出力側はフリップフロッ プ１７４に接続されている。フリップフロップ１７４ 続されている。 第２のロジックユニット１２０は、第２のＡＮＤ素子１７６を有し、この第２ のＡＮＤ素子１７６の第１の入力側は相互接続路１６２を介してロジックユニッ ト１５８の時間遅延素子１６４の出力側に接続されている。ＡＮＤ素子１７６の 第２の入力側は接続端子４８に接続されている。ＡＮＤ素子１７６の出力側は第 ３のＡＮＤ素子１７８の第１の入力側に接続されている。接続端子４８はさらに コンパレータ１８０の第１の入力側に接続され、このコンパレータ１８０の第２ の入力側は端子１４８に接続されている。コンパレータ１８０の出力側はフリッ プフロップ１８２に接続さ ＡＮＤ素子１７８の第２の入力側に接続されている。 ＡＮＤ素子１７８の出力側はトランジスタ１４４”のコントロールロジック１８ ４に接続されている。 図１４及び１５の回路装置は次のように動作する。 接続端子４８にエンジン制御装置５０を介して制御信号、すなわちハイ信号が 印加されると、トランジスタ１４４’がオンされる。トランジスタ１４４”は最 初はオンされない。というのも、電力ユニット１６０のＡＮＤ素子１７６の入力 側は時間遅延素子１６４に接続されており、接続端子４８にも相互接続路１６２ にもハイ状態の信号が印加された時に初めて導通接続されるからである。監視素 子１７２を介して、トランジスタ１４４’を介して電流が流れたかどうかが検出 される。電流が流れていない場合、トランジスタ１４４’のソースとドレインと の間の差電圧ΔＵはゼロである。トランジスタ１４４”がまだ阻止されているの で、トランジスタ１４４’を介して電流が流れていない場合にはエラーが存在し ないことを意味する。この ＝ロウ）され、時間遅延素子１６４に接続されたＡＮＤ素子１６６及び１６８の 連結を介してトランジスタ１４４’は、時間遅延素子１６４の遅延時間が経過し てもなおオンし続ける。 トランジスタ１４４”がエラーのため短絡している場合には、監視素子１７２ は、ΔＵがゼロより大きいことによってトランジスタ１４４’に電流が流れてい ることを識別する。このことによって、フリップフロップ１７４に対して信号が 供給され、このフリップフ ＮＡＮＤ素子１６６の第２の入力側にハイ信号が印加されるので、時間遅延素子 １６４の遅延時間の経過後にトランジスタ１４４’はオフされる。従って、電力 ユニット１５８を介してトランジスタ１４４”の監視を行うことができる。 オフ状態の場合、つまり接続端子４８に信号が印加されず、ロウ状態である場 合、トランジスタ１４４’は導通接続されず、このトランジスタ１４４’に直列 接続されたトランジスタ１４４”は供給電圧を受け取らない。しかし、トランジ スタ１４４’が故障している、つまり短絡している場合には、接続端子４８に制 御信号が供給されていないにもかかわらず、端子１４８を介して供給電圧が印加 される。コンパレータ１８０を介して続くフリップフロップ１８２がセットされ 合を介して接続端子４８にいまや制御信号がたとえ印加されたとしてもトランジ スタ１４４”は導通接続され得ない。これによって、いわばロジックユニット１ ６０によってトランジスタ１４４’の監視が行われる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１月２９日 【補正内容】 請求の範囲１ ．例えば自動車の内燃機関を始動するためのスタート装置であって、 スタータリレー（１４）を介して電圧源（４０）に接続でき、かつ前記内燃 機関を駆動するために該内燃機関に係合することができるスタータモータ（１２ ） を有し、 さらに前記スタータリレーを制御するための電子装置（３０）を有する、内 燃機関を始動するためのスタート装置であって、 前記電子装置（３０）は、前記スタート装置（１０）に接して又は該スター ト装置（１０）内に配置されかつ電力切換ユニット（３４）を有する電子リレー （３２）によって構成され、 該電子リレー（３２）は、論理信号入力側（４７、４８）を介して自動車の 電子制御装置（５０）によって制御される、内燃機関を始動するためのスタート 装置において、 前記電子リレー（３２）には、リダンダンシー回路が設けられており 前記電力切換ユニット（３４）は２つのトランジスタ（１４４’、１４４” ）を有し、該２つのトランジスタ（１４４’、１４４”）は論理回路（１４６） を介してリダンダンシーをもって相互に結合さ れていることを特徴とする、 内燃機関を始動するためのスタート装置。２ ．トランジスタ（１４４’、１４４”）は直列に接続されていることを特徴と する請求項１記載のスタート装置。３ ．トランジスタ（１４４’、１４４”）は並列に接続されていることを特徴と する請求項１記載のスタート装置。４ ．電力切換ユニット（３４）に並列に保護ダイオード（３６）が接続されてい ることを特徴とする請求項１〜３までのうちの１項記載のスタート装置。５ ．電力切換ユニット（３４）は、電力トランジスタ（５６）に直列に接続され る逆接続保護ダイオード（６０）及び/又は前記電力トランジスタ（５６）に並 列に接続される過電圧保護ダイオード（６２）を有することを特徴とする請求項 １〜４までのうちの１ 項記載のスタート装置。６ ．電力切換ユニット（３４）は、集積された過電圧保護回路、過電流保護回路 及び温度保護回路を有するハイサイドスマートパワーＭＯＳＦＥＴ（high-side- smart-power-ＭＯＳＦＥＴ）（５７）であることを特徴とする請求項１〜５まで のうちの１ 項記載のスタート装置。７ ．電子リレー（３２）はモジュール（６６）として形成され、 該モジュール（６６）は、スタータモータ（１２）に接して、又は該スター タモータ（１２）内に配置 されていることを特徴とする請求項１〜６までのうち の１ 項記載のスタート装置。８ ．モジュール（６６）は、スタータモータ（１２）のスタータフレーム（６８ ）に固定されていることを特徴とする請求項７記載のスタート装置。９ ．モジュール（６６）は、スタータモータ（１２）のコミュテータエンドシー ルドキャップ（７０）に接して、又は該コミュテータエンドシールドキャップ（ ７０）の下に配置されていることを特徴とする請求項７記載のスタート装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＮ，ＪＰ，ＭＸ，Ｕ Ｓ (72)発明者 マルティン マイアー ドイツ連邦共和国 74372 ゼルスハイム タールシュトラーセ 38 (72)発明者 クラウス クラマー ドイツ連邦共和国 74354 ベーズィッヒ ハイム ニュートン−アボット−シュトラ ーセ 26 (72)発明者 ライナー トップ ドイツ連邦共和国 72768 ロイトリンゲ ン モーゼルシュトラーセ 61 (72)発明者 フォルカー ケルシュ ドイツ連邦共和国 71229 レオンベルク アインシュタインシュトラーセ 83 (72)発明者 ヘニング シュテックライン ドイツ連邦共和国 71282 ヘミンゲン ホーホシュテッターシュトラーセ ９ (72)発明者 ヨッヘン ノイマイスター ドイツ連邦共和国 70469 シュツットガ ルト オーデンヴァルトシュトラーセ ９ (72)発明者 フランク クルフィス ドイツ連邦共和国 75417 ミューラッカ ー ガリレイシュトラーセ ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．例えば自動車の内燃機関を始動するためのスタート装置であって、 スタータリレーを介して電圧源に接続でき、かつ前記内燃機関を駆動するた めに該内燃機関に係合することができるスタータモータを有し、 さらに前記スタータリレーを制御するための電子装置を有する、内燃機関を 始動するためのスタート装置において、 前記電子装置（３０）は、前記スタート装置（１０）に接して又は該スター ト装置（１０）内に配置される電子リレー（３２）によって構成され、 該電子リレー（３２）は、論理信号入力側（４７、４８）を介して自動車の 電子エンジン制御装置（５０）によって制御されることを特徴とする、内燃機関 を始動するためのスタート装置。 ２．電子リレー（３２）は、少なくとも１つの電力トランジスタ（５６、１４４ ）を有する電力切換ユニット（３４）を有することを特徴とする請求項１記載の スタート装置。 ３．電力切換ユニット（３４）に対して並列に保護ダイオード（３６）が接続さ れていることを特徴とする請求項１又は２記載のスタート装置。 ４．電力切換ユニット （３４）は、電力トランジス タ（５６）に対して直列に接続される逆接続保護ダイオード（６０）及び/又は 前記電力トランジスタ（５６）に対して並列に接続される過電圧保護ダイオード （６２）を有することを特徴とする請求項１〜３までのうちの１項記載のスター ト装置。 ５．電力切換ユニット（３４）は、集積された過電圧保護回路、過電流保護回路 及び温度保護回路を有するハイサイドスマートパワーＭＯＳＦＥＴ（high-side- smart-power-ＯＳＦＥＴ）（５７）であることを特徴とする請求項１〜４までの うちの１項記載のスタート装置。 ６．電子リレー（３２）はモジュール（６６）として形成され、該モジュール（ ６６）はスタータリレー（１４）内に統合されていることを特徴とする請求項１ 〜５までのうちの１項記載のスタート装置。 ７．モジュール（６６）は、スタータリレー（１４）のプルイン巻線乃至はホー ルディング巻線（１６、１８）とスイッチングブリッジ（２２）との間に配置さ れており、かつポート（１０２）を有し、 該ポート（１０２）には前記スタータリレー（１４）のスイッチピン（２０ ）が挿入されることを特徴とする請求項６記載のスタート装置。 ８．モジュール（６６）はスタータモータ（１２）に接して又は該スタータモー タ（１２）の中に配置されることを特徴とする請求項１〜５までのうちの １項記載のスタート装置。 ９．モジュール（６６）は、スタータモータ（１２）のスタータフレーム（６８ ）に固定されていることを特徴とする請求項８記載のスタート装置。 １０．モジュール（６６）は、スタータモータ（１２）のコミュテータエンドシ ールドキャップ（７０）に接して又は該コミュテータエンドシールドキャップ（ ７０）の下に配置されていることを特徴とする請求項８記載のスタート装置。 １１．電子リレー（３２）は、リダンダンシー回路の構成部分であるか又はリダ ンダンシー回路に統合接続されていることを特徴とする請求項１〜１０までのう ちの１項記載のスタート装置。 １２．電力切換ユニット（３４）は２つのトランジスタ（１４４’、１４４”） を有し、該２つのトランジスタ（１４４’、１４４”）は論理回路（１４６）を 介して相互に結合されていることを特徴とする請求項１１記載のスタート装置。 １３．トランジスタ（１４４’、１４４”）は直列に接続されていることを特徴 とする請求項１２記載のスタート装置。 １４．トランジスタ（１４４’、１４４”）は並列に接続されていることを特徴 とする請求項１２記載のスタート装置。