WO2013145897A1 - エンジン始動装置 - Google Patents

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WO2013145897A1
WO2013145897A1 PCT/JP2013/053174 JP2013053174W WO2013145897A1 WO 2013145897 A1 WO2013145897 A1 WO 2013145897A1 JP 2013053174 W JP2013053174 W JP 2013053174W WO 2013145897 A1 WO2013145897 A1 WO 2013145897A1
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starter motor
short
circuit
switch
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PCT/JP2013/053174
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English (en)
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Inventor
将通 谷貝
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/087—Details of the switching means in starting circuits, e.g. relays or electronic switches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
    • F02N2200/043—Starter voltage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2250/00—Problems related to engine starting or engine's starting apparatus
    • F02N2250/02—Battery voltage drop at start, e.g. drops causing ECU reset

Definitions

  • the present invention relates to an engine starting device.
  • a starter motor is provided as an engine starting device for cranking the crankshaft of the engine at a predetermined rotational speed or more when starting the engine.
  • an inrush current flows through the starter motor. Due to the occurrence of the inrush current, the output voltage of the battery may drop, and there may be a momentary disconnection of an electrical device such as an audio or navigation system mounted on the vehicle.
  • Patent Document 1 describes an engine start control device that suppresses a voltage drop of a battery that occurs during engine start.
  • the engine start control device described in Patent Literature 1 includes a battery and an inrush current suppression device, and the inrush current suppression device includes a battery state detection unit that detects a battery state of the battery, and an inrush current that suppresses the inrush current.
  • a suppression unit, a relay that supplies or stops power to the starter motor, and an inrush current suppression unit and an operation control unit that controls the operation of the relay are provided.
  • the operation control unit controls the operation of the inrush current suppression unit based on the battery state to suppress the inrush current, thereby suppressing the voltage drop of the battery that occurs when the engine is started.
  • the operation of the “short-circuit open state switching unit that switches between both ends of the electrical resistance, which is the inrush current suppressing unit, between the short-circuit state and the open state” is performed by the “battery state detection unit”.
  • the “control unit” performs based on the detected battery state.
  • an object of the present invention is to realize an engine starter that can suppress an instantaneous interruption of an electric device at the time of engine start and can ensure engine startability without requiring a battery state detection circuit disposed on the vehicle side. It is.
  • the present invention is configured as follows.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems.
  • an engine starter for a vehicle which is supplied with electric power from a power storage device mounted on the vehicle and starts the engine.
  • a starter motor a current suppressor that is electrically connected in series with the starter motor, suppresses the current flowing from the power storage device to the starter motor, and short-circuits both ends of the current suppressor according to the voltage at both ends of the starter motor.
  • a short-circuit / open-circuit state switcher that switches between the state and the open state.
  • the engine starting apparatus which can suppress the momentary interruption of an electric equipment at the time of engine starting, and can ensure engine startability can be implement
  • Example 1 It is a schematic block diagram of Example 1 in this invention.
  • 3 is a flowchart illustrating an operation in the first embodiment. It is a schematic block diagram of Example 2 in this invention. It is a schematic block diagram of Example 3 in this invention. It is a schematic block diagram of Example 4 in this invention. It is a schematic block diagram of Example 5 in this invention. It is explanatory drawing about the structural relationship between a starter and the engine of a vehicle.
  • a ring gear 7 is attached to the crankshaft 6 of the vehicle engine 1.
  • an armature (not shown) is rotatably supported inside a starter 2 that generates a rotational driving force for starting the engine 1, and a pinion gear 5 is attached to one end of the armature.
  • the pinion gear 5 meshes with the ring gear 7, the rotational driving force of the starter 2 can be transmitted to the engine 1.
  • the engine starter according to the present invention is configured not to detect the inrush current by detecting the state of the battery arranged on the vehicle side, but to detect the inrush current by detecting the voltage state of the starter motor. Yes.
  • Embodiment 1 of the present invention is an example of an engine starter that operates a short-circuit open state switch connected in parallel to a current suppressor based on a voltage between the current suppressor and the starter motor.
  • FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of an engine starter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the engine starter includes a starter motor 100 having one end grounded, and a start resistor (current suppressor) 102 having one end connected to the other end of the starter motor 100.
  • a starter motor 100 having one end grounded
  • a start resistor (current suppressor) 102 having one end connected to the other end of the starter motor 100.
  • the short-circuit switch 104 is short-circuited and opened.
  • a voltage determination unit 106 to be operated.
  • the other end of the starting resistor 102 is grounded via a start switch 108 and a battery (power storage device) 110. Then, power is supplied from the battery 110 to the starter motor 100 by closing the start switch 108.
  • the starter motor 100 is composed of a known direct current motor such as a magnetic shift type or a reduction gear type.
  • the starting resistor 102 is a current suppressor that suppresses an inrush current flowing from the battery 110 into the starter motor 100 when the starter motor 100 is started.
  • a battery having an electric resistance value that is a battery voltage that exceeds the operation guarantee voltage of other electric devices mounted on the vehicle in the range of charge amount, internal resistance, and operating temperature of the assumed battery 110. desirable.
  • the short-circuit switch 104 is a short-circuit / open-state switch that switches both ends of the starting resistor 102 to either a short-circuit state or an open state. When the short-circuit switch 104 is short-circuited, the starting resistor 102 that is a current suppressor is short-circuited.
  • the voltage determiner 106 compares the voltage at the point between the starting resistor 102 and the starter motor 100 with a predetermined determination criterion, supplies a command signal to the short-circuit switch 104, and operates the short-circuit switch 104. .
  • the start switch 108 includes an ignition key that is entered by the driver at the first start of vehicle operation, and a switch that is controlled by the control unit (ECU) when the engine is restarted after the engine is automatically stopped by idling stop.
  • the parallel circuit is simplified and represented by one start switch 108.
  • the battery 110 is, for example, a secondary battery such as a lead storage battery, and is a device that supplies power to the engine starting device.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the engine starter according to the first embodiment.
  • the start switch 108 is first closed, and a current flows from the battery 110 to the engine starter (step S101).
  • the short-circuit switch 104 is in an open state, and current flows to the starter motor 100 through the starting resistor 102.
  • production of inrush current is suppressed, the voltage drop of the battery 110 is small enough, and it does not reach to generate
  • the voltage determiner 106 acquires a voltage at a point between the starting resistor 102 and the starter motor 100, which is generated by being supplied with power from the battery 110 (step S102).
  • the voltage determiner 106 determines whether or not the voltage at the point between the starting resistor 102 and the starter motor 100 satisfies a predetermined determination criterion (step S103). When it determines with not satisfy
  • step S103 when it is determined that the voltage at the point between the starting resistor 102 and the starter motor 100 satisfies a predetermined criterion, the voltage determination device 106 operates the short-circuit switch 104 to make a short-circuit state (step S103). S104).
  • the short-circuit switch 104 When the short-circuit switch 104 is short-circuited, the starting resistor 102 is short-circuited and the current suppression is stopped. At this time, since the back electromotive force is generated in the rotation state of the starter motor 100, the current flowing through the starter motor 100 is suppressed. Thus, the voltage drop of the battery 110 is sufficiently small, and does not lead to an instantaneous interruption of the operation of the electric device mounted on the vehicle.
  • step S105 determines whether the engine start has been established. If it is determined in step S105 that the engine has not yet been started, the process returns to step S105.
  • the start switch 108 is opened, the power supply to the engine start device is stopped (step S106), and the engine start is ended.
  • the determination criterion in step S103 is that the start switch 108 is within a range in which no electrical interruption occurs in the electric device both immediately after the start switch 108 in step S101 is closed and immediately after the short circuit of the short circuit switch 104 in step S104. It is desirable to determine that the time from the closing to the short-circuit switch 104 being short-circuited is as short as possible.
  • the start resistor is connected in series to the starter motor 100, the voltage of the starter motor 100 is determined, and whether or not the start resistor is short-circuited is determined. Since the engine starter 106 and the voltage determination unit 106 are provided with a short-circuit switch 104 that switches between short-circuit and open-circuit of the start resistor 102, the battery start detector 102 detects a state of the battery 110. The signal line between the battery state detection unit and the battery and the signal line for connecting the battery state detection unit or the ECU and the current suppressor to the starter motor are not necessary.
  • Example 2 of the present invention will be described.
  • the second embodiment of the present invention is based on the difference between the potential at the point between the current suppression resistor 102 and the starter motor 100 and the ground point (GND) of the starter motor 100 (hereinafter referred to as starter motor voltage). It is an example of the engine starting device which operates the short circuit opening switch 200 connected in parallel with the current suppression resistor 102.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an engine starter according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the engine starting device of the second embodiment includes a starter motor 100 having one end grounded, a starting resistor 102 having one end connected to the other end of the starter motor 100, and a starting resistor 102.
  • a solenoid switch 200 connected in parallel, and a free wheel diode (for solenoid switch) 202 having a cathode connected to the plus side terminal of the solenoid switch 200 and an anode connected to the minus side terminal of the solenoid switch 200
  • the voltage dividing circuit 204 connected in parallel to the starter motor 100 and the n-type MOSFET 206 are provided.
  • the voltage dividing circuit 204 is composed of two resistance elements connected in series with each other, and the connection point between these two resistances is connected to the gate of the n-type MOSFET 206.
  • the source of the n-type MOSFET 206 is grounded, and the drain is connected to the anode of the freewheel diode 202 and to the negative terminal of the solenoid switch 200.
  • the other end of the starting resistor 102 is connected to the positive terminal of the solenoid switch 200 and the cathode of the freewheel diode 202 and to the starting switch 108.
  • These voltage switches are constituted by the solenoid switch 200, the voltage dividing circuit 204, the n-type MOSFET 206, and the free wheel diode 202.
  • the starter motor voltage is divided by the voltage dividing circuit 204, and the divided voltage is applied to the gate of the n-type MOSFET 206.
  • the solenoid switch 200 is a short-circuit / open-circuit switcher that switches both ends of the starting resistor 102 to either a short-circuit state or an open state.
  • the solenoid switch 200 is a kind of normally open mechanical relay, and includes a switch unit connected to both ends of the starting resistor 102 and a coil unit that opens and closes the switch unit by electromagnetic force. This switch part changes from an open state to a closed state when a predetermined voltage is applied to the coil part.
  • the free wheel diode (for solenoid switch) 202 circulates a surge current generated when the coil portion of the sonolide switch 200 is cut off.
  • the start switch 108 When the engine start is started, the start switch 108 is first closed, and a current flows from the battery 110 to the engine starter. At this time, the switch portion of the solenoid switch 200 is in an open state, and current flows to the starter motor 100 through the starting resistor 102. For this reason, the inrush current is suppressed, the voltage drop of the battery 110 is sufficiently small, and it does not occur until an instantaneous operation interruption of the electric device mounted on the vehicle occurs.
  • the gate-source voltage applied to the n-type MOSFET 206 also rises. Eventually, when the gate-source voltage applied to the n-type MOSFET 206 exceeds the gate-threshold voltage of the n-type MOSFET 206, the n-type MOSFET 206 is turned on. When the n-type MOSFET 206 is turned on, the voltage of the battery 110 is applied to the coil portion of the solenoid switch 200, and the switch portion of the solenoid switch 200 is closed.
  • the starter motor voltage exceeds the voltage at which the gate-source voltage exceeding the gate-threshold voltage of the n-type MOSFET 206 can be applied via the voltage dividing circuit 204. It is a criterion for operating. This criterion can be set by changing the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit 204.
  • the output voltage of the battery 110 becomes the starter motor voltage, so that the solenoid switch 200 remains closed until the start switch 108 is opened.
  • step S104 the switch portion of the slenoid switch 200 is in a short-circuit state.
  • a normally open type solenoid switch is used as the short circuit open switch.
  • the present invention is not limited to this, and an electromagnetic relay or the like may be used. Further, if the energization of the coil portion of the solenoid switch is energized when the determination condition is not satisfied and is interrupted when it is satisfied, a normally closed solenoid switch, an electromagnetic relay, or the like can be used.
  • an n-type MOSFET is used as a switch for driving the solenoid switch 200.
  • a bipolar transistor, an IGBT, or the like may be used.
  • the voltage dividing circuit 204 that divides the starter motor voltage is provided. However, depending on the relationship between the voltage change of the starter motor 100, the gate threshold voltage of the n-type MOSFET 206, and the timing at which the starting resistor 102 is short-circuited. The voltage dividing circuit 204 may not be provided.
  • the connection between the starting resistor 102 and the starter motor 100 and the voltage dividing circuit 204 or between the voltage dividing circuit 204 and the gate of the n-type MOSFET 206 is performed.
  • a comparator may be added between them.
  • the switch for driving the solenoid switch 200 is a low-side switch.
  • the circuit configuration may be changed to a high-side switch.
  • the engine starting device that operates the switch unit of the solenoid switch 200 connected in parallel to the starting resistor 102 based on the voltage of the starter motor 100 has been described.
  • the solenoid switch 200 may be operated based on the difference between the voltage at the point in between and the voltage at the point between the starting resistor 102 and the battery 110 (hereinafter referred to as starting resistor voltage).
  • starting resistor voltage the voltage across the starting resistor 102 decreases due to an increase in the back electromotive force after the starter motor 100 is started, so that the solenoid switch 200 indicates that the voltage across the starting resistor 102 falls below a predetermined reference voltage. Is a condition for operating.
  • Example 3 of the present invention will be described.
  • Embodiment 3 of the present invention is an example of an engine starter using a semiconductor switch as a short-circuit opening switch connected in parallel to the current suppression resistor 102.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an engine starter according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the engine starter includes a starter motor 100 having one end grounded, a start resistor 102 having one end connected to the other end of the starter motor 100, and a start resistor 102.
  • the p-type MOSFET 300 connected in parallel and the positive terminal of the starter motor 100 have its cathode connected, and its anode connected in parallel to the grounded freewheel diode (for starter motor) 304 and the starter motor 100.
  • the voltage dividing circuit 204 and the n-type MOSFET 206 are provided.
  • the voltage dividing circuit 204 is composed of two resistance elements connected in series with each other, and the connection point between these two resistances is connected to the gate of the n-type MOSFET 206.
  • the source of the n-type MOSFET 206 is grounded, and the drain is connected to one end of a voltage dividing circuit (for p-type MOSFET) 302 composed of two resistance elements connected in series.
  • connection point between the two resistors of the voltage dividing circuit 302 is connected to the gate of the p-type MOSFET 300.
  • the drain of the p-type MOSFET 300 is connected to one end (connection point with the starter motor 100) of the starting resistor 102, and the source of the p-type MOSFET 300 is connected to the other end of the starting resistor 102.
  • the source of the p-type MOSFET 300 connected to the other end of the starting resistor 102 is connected to the other end of the voltage dividing circuit (for p-type MOSFET) 302 and to the start switch 108.
  • the free wheel diode 304 circulates a surge current generated when the starter motor 100 is de-energized.
  • the voltage dividing circuit 302 is provided to turn on the p-type MOSFET 300 when the n-type MOSFET 206 is turned on.
  • the n-type MOSFET 206 is in the off state, no current flows through the voltage dividing circuit 302. Therefore, the gate and source voltages of the p-type MOSFET 300 are the same, and the p-type MOSFET 300 is in the off state.
  • the n-type MOSFET 206 When the n-type MOSFET 206 is on, a current flows through the voltage dividing circuit 302, and a voltage difference is generated between the gate and the source of the p-type MOSFET 300. If the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit 302 is set so that this voltage difference is equal to or less than the gate threshold voltage of the p-type MOSFET 300, the p-type MOSFET 300 is turned on when the n-type MOSFET 206 is turned on. be able to.
  • the p-type MOSFET 300 is a short-circuit / open-circuit changeover switch that switches both ends of the starting resistor 102 to either a short-circuit state or an open state.
  • a predetermined voltage is applied to the gate of the p-type MOSFET 300 from the voltage dividing circuit 302, the p-type MOSFET 300 is turned on and the starting resistor 102 is short-circuited.
  • the start switch 108 When the engine start is started, the start switch 108 is first closed, and a current flows from the battery 110 to the engine starter. At this time, the p-type MOSFET 300 is in an off state, and the current flows to the starter motor 100 through the starting resistor 102. Therefore, the inrush current is suppressed, and the voltage drop of the battery 110 is sufficiently small. It does not lead to the occurrence of instantaneous operation interruption of the equipment.
  • the gate-source voltage applied to the n-type MOSFET 206 also rises.
  • the gate-source voltage applied to the n-type MOSFET 206 exceeds the gate-threshold voltage of the n-type MOSFET 206, the n-type MOSFET 206 is turned on.
  • the p-type MOSFET 300 is turned on via the voltage dividing circuit 302.
  • the p-type MOSFET 300 is increased. It is a criterion for making it ON. This criterion can be set by changing the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit 204.
  • the starting resistor 102 When the p-type MOSFET 300 is turned on, the starting resistor 102 is short-circuited and the current suppression to the starter motor 100 is stopped. At this time, since the back electromotive force is generated in the rotation state of the starter motor 100, the inrush current is sufficiently small and does not cause an instantaneous operation interruption of the electric device mounted on the vehicle.
  • the output voltage of the battery 110 becomes the voltage of the starter motor 100, so that the p-type MOSFET 300 remains on until the start switch 108 is opened.
  • step S104 the p-type MOSFET 300 is turned on.
  • n-type MOSFET 206 and the p-type MOSFET 300 are used in the third embodiment, a bipolar transistor, an IGBT, or the like may be used instead.
  • the voltage dividing circuit 204 that divides the voltage of the starter motor 100 is provided.
  • the change of the voltage of the starter motor 100, the gate threshold voltage of the n-type MOSFET 206, and the timing of short-circuiting the starting resistor 102 are provided.
  • the voltage dividing circuit 204 may not be provided.
  • n-type MOSFET 206 is used in a transient state, between the starting resistor 102 and the starter motor 100 and the voltage dividing circuit 204 or between the voltage dividing circuit 204 and the gate of the n-type MOSFET 206.
  • a comparator may be added.
  • the p-type MOSFET 300 is changed based on the voltage of the starting resistor 102. It may be turned on. In this case, after the starter motor 100 is started, the voltage of the starting resistor 102 decreases due to an increase in the back electromotive force. Therefore, the p-type MOSFET 300 is turned on when the starting resistor voltage falls below a predetermined reference voltage. Condition.
  • the p-type MOSFET 300 may be a single MOSFET that can withstand a current of several hundreds of amps, or two MOSFETs that are parallel to each other, and the two MOSFETs can withstand a current of several hundreds of amps. Is possible.
  • the fourth embodiment of the present invention uses a semiconductor switch as a short-circuit opening switch, and based on the voltage at a point between the current suppression resistor 102 and the starter motor 100, the semiconductor switch is output by the PWM signal output from the PWM signal output unit 404.
  • 3 is an example of an engine starter that drives 400.
  • FIG. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an engine starter according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the engine starting device of the fourth embodiment includes a starter motor 100 having one end grounded, a starting resistor 102 having one end connected to the other end of the starter motor 100, and a starting resistor 102.
  • the semiconductor switch 400 connected in parallel and the positive terminal of the starter motor 100 are connected to the cathode, and the anode is connected to the grounded freewheel diode (for starter motor) 304 and the positive terminal of the starter motor 100.
  • a connected energization current determination device (voltage determination device) 402 and a PWM signal output device 404 connected to the energization current determination device 402 are provided, and power is supplied from the battery 110 by the start switch 108.
  • the PWM signal output unit 404 is connected to the gate of the semiconductor switch 400 and supplies a PWM signal to the gate of the semiconductor switch 400.
  • starter motor 100 starting resistor 102
  • semiconductor switch 400 free wheel diode 304
  • energization current determination device 402 energization current determination device 402
  • PWM signal output device 404 constitute an engine starting device.
  • the potential between the starter motor 100 and the starting resistor 102 is input to the energization current determination device 402.
  • the energizing current determining device 402 determines the magnitude of the current energized to the starter motor 100 based on the input potential between the starter motor 100 and the starting resistor 102.
  • the value of the energization current determined by the energization current determination device 402 is input to the PWM signal output unit 404.
  • a PWM signal based on the value of the input energization current is input to the semiconductor switch 400, the starting resistor 102 is short-circuited and opened, and the magnitude of the energization current to the starter motor 100 is determined. Control is performed by PWM control.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the flow rate to the starting resistor 102 can be controlled by a minute width, and the amount of current supplied to the starter motor 100 can be controlled. It can be made smaller than the examples 1 to 3.
  • the semiconductor switch 400 in the fourth embodiment uses a p-type MOSFET symbol in the example shown in FIG. 5, but a bipolar transistor, IGBT, or the like may be used. Further, the PWM signal output unit 404 may be provided with a boosting device such as a charge pump circuit, and an n-type MOSFET may be used as the semiconductor switch 400.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an engine starter according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the engine starter of Embodiment 5 includes a starter motor 100 having one end grounded, a start resistor 102 having one end connected to the other end of the starter motor 100, and a start resistor 102.
  • a short-circuit switch 104 connected in parallel with each other, an initial-start determination device 502 that receives a signal output from the ECU of the vehicle at the time of initial start-up and determines whether the short-circuit switch is short-circuited or opened, a starting resistor 102 and a starter motor 100 Based on the voltage at the point in between, the voltage determination device 504 that determines whether the short-circuit switch 104 is short-circuited / opened, and the short-circuit switch 104 is short-circuited / opened based on the determination results of the initial start determination device 502 and the voltage determination device 504.
  • a short-circuit switch operating device 506 for operating, and power is supplied from the battery 110 when the start switch 108 is closed. It is fed.
  • the initial start determination device 502 determines whether the requested engine start is the initial start or restart.
  • Whether the engine is started for the first time or restarted can be determined by measuring the engine ambient temperature and determining whether the engine ambient temperature exceeds a certain temperature.
  • whether the engine start is the first start or the restart can be determined based on a signal from the ECU, whether the requested engine start is the first start or restart. This is because when the ECU outputs a signal for determining whether or not to restart after an idle stop, the signal can be used.
  • the initial start determination device 502 issues a signal to the short-circuit switch operating device 506 to set the short-circuit switch 104 in a short-circuit state.
  • the initial start determination device 502 issues a signal to the short-circuit switch operating device 506 to open the short-circuit switch 104.
  • the voltage determination device 504 determines whether or not the voltage at a point between the starting resistor 102 and the starter motor 100 satisfies a predetermined determination criterion. When it is determined that the reference is satisfied, the voltage determination device (voltage determination device) 504 outputs a signal for setting the short-circuit switch 104 to a short-circuit state to the short-circuit switch operation device (short-circuit switch operation device) 506.
  • the voltage determination device 504 issues a signal for opening the short-circuit switch 104 to the short-circuit switch operation device 506.
  • the short-circuit switch operating device 506 When the short-circuit switch operating device 506 receives a signal for setting the short-circuit switch 104 in a short-circuit state from either the initial start determination device 502 or the voltage determination device 504, the short-circuit switch operation device 506 operates the short-circuit switch 104 into a short-circuit state.
  • the engine start time at the first start can be shortened, and the engine can be started even under conditions such as a low temperature environment where the output of the starter motor 100 is reduced. it can.
  • the engine start control device does not require a device for detecting the voltage state of the battery arranged on the vehicle side, and suppresses the instantaneous interruption of the on-vehicle electric device that occurs when the engine is started. And, it has an effect that the engine startability can be ensured.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.

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Abstract

車両側に配置されるバッテリ状態の検出回路を必要とせずにエンジン始動時の電気機器瞬断を抑制するエンジン始動装置を実現する。 エンジン始動が開始されると始動スイッチ１０８が閉じられバッテリ１１０からエンジン始動装置に電流が流れる。このとき、短絡スイッチ１０４は開放状態で電流は始動抵抗１０２を通ってスタータモータ１００に流れる。電圧判定装置１０６が始動抵抗１０２とスタータモータ１００間電圧が予め定めた判定基準を満足する、短絡スイッチ１０４を短絡状態にする。このときスタータモータ１００は回転状態で逆起電力が発生しているためスタータモータ１００に流れる電流は抑制されバッテリ１１０の電圧降下は十分に小さく、車両の搭載電気機器の動作瞬断は発生しない。車両の制御装置がエンジン始動の成立を判定すると始動スイッチ１０８が開となりエンジン始動装置への通電を停止する。

Description

エンジン始動装置
　本発明はエンジン始動装置に関する。
　従来、車両用エンジン、例えばガソリンエンジンを搭載した車両においては、エンジンの始動装置として、エンジンの始動時にエンジンのクランクシャフトを所定の回転数以上にクランク回転させる為のスタータモータが設けられている。
　スタータモータによるエンジン始動開始直後は、スタータモータが無回転で逆起電力が発生していないため、スタータモータに突入電流と呼ばれる大電流が流れる。この突入電流の発生により、バッテリの出力電圧が降下し、車両に搭載されたオーディオやナビゲーションシステム等の電気機器の瞬断が発生する場合がある。
　特に、近年環境問題への意識の高まりや自動車排出ガス規制を受けて広く採用されている、エンジン自動停止・始動システム（いわゆるアイドルストップシステム）を搭載した車両では、エンジン停止後の再始動の度に電気機器の瞬断が発生する場合がある。
　このため、特許文献１には、エンジン始動時に発生するバッテリの電圧降下を抑制するエンジン始動制御装置が記載されている。
　特許文献１に記載されたエンジン始動制御装置は、バッテリと、突入電流抑制装置とを備え、突入電流抑制装置は、バッテリのバッテリ状態を検出するバッテリ状態検出部と、突入電流を抑制する突入電流抑制部と、スタータモータに対する電力の供給または停止を行うリレーと、突入電流抑制部およびリレーの動作を制御する動作制御部とを備えている。
　そして、動作制御部が、バッテリ状態に基づいて突入電流抑制部の動作を制御することによって突入電流を抑制することにより、エンジン始動時に発生するバッテリの電圧降下を抑制している。
特開２００９-６８４２６号公報
　特許文献１に開示されている方法では、「突入電流抑制手段である電気抵抗の両端間を短絡状態および開放状態のいずれかに切り替える短絡開放状態切替手段」の動作を「バッテリ状態検出部」によって検出されたバッテリ状態に基づいて「制御部」が行っている。
　このため、スタータモータとは、別箇に、バッテリ状態の検出回路をバッテリの近辺に配置する必要があり、バッテリ状態の検出回路から（車両側から）スタータモータへの信号線などが必要となる。この場合には、上記信号線が必要であるばかりか、配線作業も必要となる。
　そこで、本発明の目的は、車両側に配置されるバッテリ状態の検出回路を必要とせずに、エンジン始動時に電気機器の瞬断を抑制し、エンジン始動性も確保できるエンジン始動装置を実現することである。
　上記課題を解決するために、本発明は次のように構成される。
　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、車両のエンジン始動装置であって、車両に搭載された蓄電装置から電力が供給され、エンジンを始動するためのスタータモータと、スタータモータと電気的に直列に接続され、蓄電装置からスタータモータに流入する電流を抑制する電流抑制器と、少なくともスタータモータの両端の電圧に応じて、電流抑制器の両端を短絡状態および開放状態のいずれかに切り替える短絡開放状態切替器とを備える。
　本発明によれば、車両側に配置されるバッテリ状態の検出回路を必要とせずに、エンジン始動時に電気機器の瞬断を抑制し、エンジン始動性も確保できるエンジン始動装置を実現することができる。
　上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明における実施例１の概略構成図である。 実施例１における動作を示すフローチャートである。 本発明における実施例２の概略構成図である。 本発明における実施例３の概略構成図である。 本発明における実施例４の概略構成図である。 本発明における実施例５の概略構成図である。 スタータと車両のエンジンとの構造的関係についての説明図である。
　本発明の実施例の説明に先立って、図７を参照してスタータと車両のエンジンとの構造的関係について説明する。
　図７において、車両のエンジン１のクランク軸６には、リングギヤ７が取り付けられている。一方、エンジン１を始動するための回転駆動力を発生するスタータ２には、内部にアーマチャ（図示せず）が回転可能に支持されており、アーマチャの一端にピニオンギヤ５が取り付けられている。このピニオンギヤ５が、リングギヤ７に噛み合うことによって、スタータ２の回転駆動力をエンジン１に伝達することができる。
　本発明によるエンジン始動装置は、車両側に配置されたバッテリの状態を検出して突入電流の抑制を行うのではなく、スタータモータの電圧状態を検出して突入電流の抑制を行う構成となっている。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
　本発明の実施例１は、電流抑制器とスタータモータとの間の電圧に基づいて、電流抑制器に並列接続された短絡開放状態切替器を動作させるエンジン始動装置の例である。
　図１は、本発明の実施例１におけるエンジン始動装置の全体概略構成図である。
　図１に示すように、実施例１のエンジン始動装置は、一方端が接地されたスタータモータ１００と、スタータモータ１００の他方端にその一方端が接続された始動抵抗（電流抑制器）１０２と、始動抵抗１０２に並列に接続された短絡スイッチ（短絡開放状態切替器）１０４と、始動抵抗１０２とスタータモータ１００の間の点の電圧（電位）に基づいて、短絡スイッチ１０４の短絡及び開放を操作する電圧判定器１０６とを備える。
　これら、スタータモータ１００と、始動抵抗１０２と、短絡スイッチ１０４と、電圧判定器１０６とにより、エンジン始動装置が構成される。
　始動抵抗１０２の他方端は、始動スイッチ１０８、バッテリ（蓄電装置）１１０を介して接地されている。そして、始動スイッチ１０８が閉じられることによってバッテリ１１０から電力がスタータモータ１００に供給される。
　スタータモータ１００は、例えば、マグネチックシフト式またはリダクションギヤ式などの公知の直流モータで構成されるものである。
　始動抵抗１０２は、スタータモータ１００の始動時に、バッテリ１１０からスタータモータ１００に流入する突入電流を抑制する、電流抑制器である。例えば、想定するバッテリ１１０の充電量、内部抵抗、使用温度の範囲において、車両に搭載される他の電気機器の動作保障電圧を上回るバッテリ電圧となるような電気抵抗値を有するものを用いるのが望ましい。
　また、短絡スイッチ１０４は、始動抵抗１０２の両端間を短絡状態および開放状態のいずれかに切り替える、短絡開放状態切替器である。短絡スイッチ１０４が短絡状態になると、電流抑制器である始動抵抗１０２は短絡された状態となる。
　そして、電圧判定器１０６は、始動抵抗１０２とスタータモータ１００間の点の電圧と、あらかじめ定められた判定基準とを比較して、指令信号を短絡スイッチ１０４に供給し、短絡スイッチ１０４を動作させる。
　なお、図示の都合上、始動スイッチ１０８は、車両運転開始の最初の始動時に運転者が入れるイグニッションキーと、アイドリングストップによるエンジン自動停止後のエンジン再始動時に制御装置（ＥＣＵ）が制御するスイッチの並列回路を簡略化し、一つの始動スイッチ１０８で表している。
　バッテリ１１０は、例えば、鉛蓄電池のような二次電池で構成され、エンジン始動装置に電力を供給する装置である。
　次に、動作について説明する。図２は実施例１におけるエンジン始動装置の動作を示すフローチャートである。
　図２に示すように、エンジン始動が開始されると、まず始動スイッチ１０８が閉じられ、バッテリ１１０からエンジン始動装置に電流が流れる（ステップＳ１０１）。このとき、逆起電圧力は発生していないので、短絡スイッチ１０４は開放状態であり、電流は始動抵抗１０２を通ってスタータモータ１００に流れる。これにより、突入電流の発生は抑制され、バッテリ１１０の電圧降下は十分に小さく、車両に搭載された電気機器の動作瞬断を発生させるまでには至らない。
　次に、電圧判定器１０６が、バッテリ１１０から給電されることよって発生する、始動抵抗１０２とスタータモータ１００の間の点の電圧を取得する（ステップＳ１０２）。ここで電圧判定器１０６が、始動抵抗１０２とスタータモータ１００の間の点の電圧が、あらかじめ定められた判定基準を満足するかどうかを判定する（ステップＳ１０３）。基準を満たさないと判定した場合、ステップＳ１０２に戻る。
　ステップＳ１０３において、始動抵抗１０２とスタータモータ１００の間の点の電圧が、あらかじめ定められた判定基準を満足すると判定した場合、電圧判定装置１０６は短絡スイッチ１０４を操作し、短絡状態にする（ステップＳ１０４）。
　短絡スイッチ１０４が短絡状態になると、始動抵抗１０２が短絡され電流抑制が停止されるが、このときスタータモータ１００は回転状態で逆起電力が発生しているため、スタータモータ１００に流れる電流は抑制され、バッテリ１１０の電圧降下は十分に小さく、車両に搭載された電気機器の動作瞬断を発生させるまでには至らない。
　次に、車両の制御装置（ＥＣＵ）が、エンジン始動が成立したかを判定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において、エンジン始動がまだ成立していないと判定された場合、ステップＳ１０５に戻る。エンジン始動が成立したと判定された場合、始動スイッチ１０８が開となり、エンジン始動装置への通電が停止し（ステップＳ１０６）、エンジン始動が終了する。
　ここで、ステップＳ１０３における判定基準は、ステップＳ１０１における始動スイッチ１０８が閉じた直後と、ステップＳ１０４における短絡スイッチ１０４の短絡直後の、両方で電気機器の瞬断が発生しない範囲で、始動スイッチ１０８が閉じてから短絡スイッチ１０４が短絡されるまでの時間ができるだけ短くなるように定めることが望ましい。
　以上のように、本発明の実施例１によれば、スタータモータ１００に直列に始動抵抗を接続し、スタータモータ１００の電圧を判定して、始動抵抗を短絡するか否かを判定する電圧判定器１０６と、電圧判定器１０６により、始動抵抗１０２の短絡と開放とを切り替える短絡スイッチ１０４とをエンジン始動装置に備えるように構成したので、バッテリ１１０の状態を検出するバッテリ状態検出部をバッテリ１１０の近辺に配置する必要が無くなり、このバッテリ状態検出部とバッテリとの間の信号線及びバッテリ状態検出部又はＥＣＵとスタータモータへの電流抑制器等とを接続する信号線が不要となる。
　さらに、信号線の配線作業も不要であり、車両の製造期間も短縮可能となる。
　次に、本発明の実施例２について説明する。
　本発明の実施例２は、電流抑制抵抗１０２とスタータモータ１００間の点の電位と、スタータモータ１００の接地点（ＧＮＤ）との電位との差（以下、スタータモータ電圧と称する）に基づき、電流抑制抵抗１０２に並列接続された短絡開放スイッチ２００を動作させるエンジン始動装置の例である。図３は、本発明の実施例２におけるエンジン始動装置の概略構成図である。
　図３に示すように、実施例２のエンジン始動装置は、一方端が接地されたスタータモータ１００と、スタータモータ１００の他方端にその一方端が接続された始動抵抗１０２と、始動抵抗１０２に並列に接続されたソレノイドスイッチ２００と、ソレノイドスイッチ２００のプラス側端子に、そのカソードが接続され、ソレノイドスイッチ２００のマイナス側端子に、そのアノードが接続されたフリーホイールダイオード（ソレノイドスイッチ用）２０２と、スタータモータ１００に並列に接続された分圧回路２０４と、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６とを備える。
　分圧回路２０４は互いに直列に接続された２つの抵抗素子からなり、これら２つの抵抗の互いの接続点が、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のゲートに接続される。また、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のソースは接地され、ドレインはフリーホイールダイオード２０２のアノードに接続されるとともにソレノイドスイッチ２００のマイナス側端子に接続される。
　また、始動抵抗１０２の他方端は、ソレノイドスイッチ２００のプラス側端子及びフリーホイールダイオード２０２のカソードに接続されるとともに始動スイッチ１０８に接続される。
　これら、ソレノイドスイッチ２００と、分圧回路２０４と、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６と、フリーホイールダイオード２０２とにより、電圧判定器が構成される。
　上記構成において、始動スイッチ１０８によってバッテリ１１０からスタータモータ１００に電力が供給される。
　スタータモータ電圧は、分圧回路２０４によって分圧され、分圧された電圧は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のゲートに印加される。
　ソレノイドスイッチ２００は、始動抵抗１０２の両端間を短絡状態および開放状態のいずれかに切り替える、短絡開放切替器である。また、ソレノイドスイッチ２００はノーマルオープン型の機械式リレーの一種であり、始動抵抗１０２の両端に接続されたスイッチ部と、電磁力によってスイッチ部を開閉するコイル部とを備えている。このスイッチ部は、コイル部に所定の電圧が印加されると開状態から閉状態となる。
　フリーホイールダイオード（ソレノイドスイッチ用）２０２は、ソノレイドスイッチ２００のコイル部への通電が遮断された際に発生するサージ電流を還流するものである。
　エンジン始動が開始されると、まず始動スイッチ１０８が閉じられ、バッテリ１１０からエンジン始動装置に電流が流れる。このとき、ソレノイドスイッチ２００のスイッチ部は開放状態であり、電流は始動抵抗１０２を通ってスタータモータ１００に流れる。このため、突入電流は抑制され、バッテリ１１０の電圧降下は十分に小さく、車両に搭載された電気機器の動作瞬断を発生させるまでには至らない。
　スタータモータ１００の始動後、逆起電力の上昇によって、スタータモータ電圧が上昇すると、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６に加えられるゲート・ソース間電圧も上昇する。やがて、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６に加えられるゲート・ソース間電圧が、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のゲート・スレッショルド電圧を越えると、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６はオン状態となる。ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６がオン状態になると、ソレノイドスイッチ２００のコイル部にバッテリ１１０の電圧が印加され、ソレノイドスイッチ２００のスイッチ部が閉状態になる。
　すなわち、実施例２においては、スタータモータ電圧が、分圧回路２０４を介してｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のゲート・スレッショルド電圧を越えるゲート・ソース間電圧を印加できる電圧を越えることが、ソレノイドスイッチ２００のスイッチ部を動作させる判定基準となっている。なお、この判定基準は、分圧回路２０４の分圧比を変えることで設定できる。
　ソレノイドスイッチ２００が閉状態になると、始動抵抗１０２が短絡され、スタータモータ１００への電流抑制が停止する。このとき、モータ１００は回転状態で逆起電力が発生しているため、、スタータモータ１００に流れる電流は抑制され、バッテリ１１０の電圧降下は十分に小さく、車両に搭載された電気機器の動作瞬断を発生させるまでには至らない。
　一度ソレノイドスイッチ２００のスイッチ部が閉状態となった後は、バッテリ１１０の出力電圧がスタータモータ電圧となるため、始動スイッチ１０８が開かれるまで、ソレノイドスイッチ２００は閉状態のままである。
　実施例２における動作エンジン始動装置の動作は、図２に示した実施例１における動作フローチャートで表すことが可能ある。ただし、ステップＳ１０４においては、スレノイドスイッチ２００のスイッチ部が短絡状態となる。
　本発明の実施例２においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
　なお、本発明の実施例２では、短絡開放切替器としてノーマルオープン型のソレノイドスイッチを用いたが、これに限らず、電磁リレーなどを用いてもよい。また、ソレノイドスイッチのコイル部への通電を、判定条件を満たさないときに通電し、満たすときに遮断するようにすれば、ノーマルクローズ型のソレノイドスイッチや電磁リレーなどを用いることもできる。
　また、本発明の実施例２では、ソレノイドスイッチ２００を駆動するスイッチとしてｎ型ＭＯＳＦＥＴを用いたが、これは、バイポーラ・トランジスタやＩＧＢＴなどを用いてもよい。
　さらに、実施例２は、スタータモータ電圧を分圧する分圧回路２０４を設けたが、スタータモータ１００の電圧変化とｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のゲート・スレッショルド電圧、および始動抵抗１０２を短絡させるタイミングの関係によっては、分圧回路２０４は設けなくともよい。
　また、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６が過渡状態で使用される時間を少なくするため、始動抵抗１０２とスタータモータ１００との接続点と分圧回路２０４の間、もしくは分圧回路２０４とｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のゲートとの間に、コンパレータを追加してもよい。
　さらに、実施例２では、ソレノイドスイッチ２００を駆動するスイッチが、ローサイド・スイッチとなっている例を示しているが、回路構成を変更してハイサイド・スイッチにしてもよい。
　さらに、実施例２では、スタータモータ１００の電圧に基づき始動抵抗１０２に並列接続されたソレノイドスイッ２００のスイッチ部を動作させるエンジン始動装置の例を説明したが、始動抵抗１０２とスタータモータ１００との間の点の電圧と、始動抵抗１０２とバッテリ１１０との間の点の電圧との差（以下、始動抵抗電圧と称する）に基づきソレノイドスイッチ２００を動作させてもよい。この場合、始動抵抗１０２の両端電圧は、スタータモータ１００の始動後、逆起電力の上昇によって、低下するので、始動抵抗１０２の両端電圧があらかじめ定められた基準電圧を下回ることを、ソレノイドスイッチ２００を動作させる条件とする。
　次に、本発明の実施例３について説明する。
　本発明の実施例３は、電流抑制抵抗１０２に並列接続された短絡開放スイッチに、半導体スイッチを用いたエンジン始動装置の例である。図４は、本発明の実施例３におけるエンジン始動装置の概略構成図である。
　図４に示すように、実施例３のエンジン始動装置は、一方端が接地されたスタータモータ１００と、スタータモータ１００の他方端にその一方端が接続された始動抵抗１０２と、始動抵抗１０２に並列に接続されたｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００と、スタータモータ１００のプラス側端子に、そのカソードが接続され、そのアノードは接地されたフリーホイールダイオード（スタータモータ用）３０４と、スタータモータ１００に並列に接続された分圧回路２０４と、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６とを備える。
　分圧回路２０４は互いに直列に接続された２つの抵抗素子からなり、これら２つの抵抗の互いの接続点が、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のゲートに接続される。また、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のソースは接地され、ドレインは、互いに直列接続された２つの抵抗素子からなる分圧回路（ｐ型ＭＯＳＦＥＴ用）３０２の一方端に接続されている。
　また、分圧回路３０２の２つの抵抗の互いの接続点は、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００のゲートに接続されている。ｐ形ＭＯＳＦＥＴ３００のドレインは始動抵抗１０２の一方端（スタータモータ１００との接続点）に接続され、ｐ形ＭＯＳＦＥＴ３００のソースは始動抵抗１０２の他方端に接続される。そして、始動抵抗１０２の他方端に接続されたｐ形ＭＯＳＦＥＴ３００のソースは分圧回路（ｐ型ＭＯＳＦＥＴ用）３０２の他方端に接続されるとともに、始動スイッチ１０８に接続される。
　これら、フリーホイールダイオード３０４と、分圧回路２０４と、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６と、分圧回路３０２と、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００により、電圧判定器が構成される。
　フリーホイールダイオード３０４は、スタータモータ１００への通電が遮断された際に発生するサージ電流を還流するものである。
　分圧回路３０２は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６がオン状態になったときに、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００をオン状態とするために設けられている。ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６がオフ状態のとき、分圧回路３０２には電流が流れないため、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００のゲートとソースの電圧は同じになり、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００はオフ状態となる。
　ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６がオン状態のとき、分圧回路３０２には電流が流れ、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００のゲートとソースとの間に電圧差が発生する。この電圧差が、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００のゲート・スレッショルド電圧以下となるように分圧回路３０２の分圧比を設定すれば、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６がオン状態になったときに、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００をオン状態とすることができる。
　ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００は、始動抵抗１０２の両端間を短絡状態および開放状態のいずれかに切り替える、短絡開放切替スイッチである。ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００はゲートに、分圧回路３０２から所定の電圧が印加されるとオン状態となり、始動抵抗１０２が短絡される。
　エンジン始動が開始されると、まず始動スイッチ１０８が閉じられ、バッテリ１１０からエンジン始動装置に電流が流れる。このとき、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００はオフ状態であり、電流は始動抵抗１０２を通ってスタータモータ１００に流れるために突入電流は抑制され、バッテリ１１０の電圧降下はは十分に小さく、車両に搭載された電気機器の動作瞬断を発生させるまでには至らない。
　スタータモータ１００の始動後、逆起電圧の上昇によって、スタータモータ１００の電圧が上昇すると、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６に加えられるゲート・ソース間電圧も上昇する。やがて、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６に加えられるゲート・ソース間電圧が、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のゲート・スレッショルド電圧を越えると、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６はオン状態となる。ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６がオン状態になると、分圧回路３０２を介してｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００がオン状態にされる。
　すなわち、実施例３においては、スタータモータ１００の電圧が、分圧回路２０４を介してｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のゲート・スレッショルド電圧を越えるゲート・ソース間電圧を印加できる電圧を越えることが、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００をオン状態とさせる判定基準となっている。この判定基準は、分圧回路２０４の分圧比を変えることで設定できる。
　ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００がオン状態になると、始動抵抗１０２が短絡され、スタータモータ１００への電流抑制が停止する。このときスタータモータ１００は回転状態で逆起電力が発生しているため、突入電流は、十分に小さく、車両に搭載された電気機器の動作瞬断を発生させるまでには至らない。
　一度ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００がオン状態となった後は、バッテリ１１０の出力電圧がスタータモータ１００の電圧となるため、始動スイッチ１０８が開かれるまで、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００はオン状態のままである。
　実施例３における動作エンジン始動装置の動作は、図２に示した実施例１における動作フローチャートで表すことが可能ある。ただし、ステップＳ１０４においては、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００がオン状態となる。
　本発明の実施例３においても、実施例１、２と同様な効果を得ることができる。
　なお、実施例３では、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６およびｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００を用いたが、これらに代えてバイポーラ・トランジスタやＩＧＢＴ等を用いてもよい。
　また、実施例３では、スタータモータ１００の電圧を分圧する分圧回路２０４を設けたが、スタータモータ１００の電圧の変化とｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のゲート・スレッショルド電圧、および始動抵抗１０２を短絡させるタイミングの関係によっては、分圧回路２０４は設けなくともよい。
　さらに、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６が過渡状態で使用される時間を少なくするため、始動抵抗１０２とスタータモータ１００の点と分圧回路２０４の間、もしくは分圧回路２０４とｎ型ＭＯＳＦＥＴ２０６のゲートとの間に、コンパレータを追加してもよい。
　さらに、実施例３では、スタータモータ１００の電圧に基づき始動抵抗１０２に並列接続されたｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００をオン動作させるエンジン始動装置の例を説明したが、始動抵抗１０２の電圧に基づきｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００をオン動作させてもよい。この場合、始動抵抗１０２の電圧は、スタータモータ１００の始動後、逆起電力の上昇によって、低下するので、始動抵抗電圧があらかじめ定められた基準電圧を下回ることを、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００をオン動作させる条件とする。
　さらに、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３００は、数１００Ａの電流に耐えられる一つのＭＯＳＦＥＴとしてもよいし、互いに並列された２つのＭＯＳＦＥＴを用い、これら２つのＭＯＳＦＥＴにより、数１００Ａの電流に耐えられる構成とすることも可能である。
　次に、本発明の実施例４について説明する。
　本発明の実施例４は、短絡開放スイッチとして半導体スイッチを用い、電流抑制抵抗１０２とスタータモータ１００との間の点の電圧に基づいて、ＰＷＭ信号出力器４０４から出力されるＰＷＭ信号によって半導体スイッチ４００を駆動するエンジン始動装置の例である。図５は、本発明の実施例４におけるエンジン始動装置の概略構成図である。
　図５に示すように、実施例４のエンジン始動装置は、一方端が接地されたスタータモータ１００と、スタータモータ１００の他方端にその一方端が接続された始動抵抗１０２と、始動抵抗１０２に並列に接続された半導体スイッチ４００と、スタータモータ１００のプラス側端子に、そのカソードが接続され、そのアノードは接地されたフリーホイールダイオード（スタータモータ用）３０４と、スタータモータ１００のプラス側端子に接続された通電電流決定装置（電圧判定器）４０２と、この通電電流決定装置４０２に接続されたＰＷＭ信号出力器４０４とを備えており、始動スイッチ１０８によってバッテリ１１０より電力が供給される。
　ＰＷＭ信号出力器４０４は半導体スイッチ４００のゲートに接続され、この半導体スイッチ４００のゲートにＰＷＭ信号を供給する。
　これら、スタータモータ１００と、始動抵抗１０２と、半導体スイッチ４００と、フリーホイールダイオード３０４と、通電電流決定装置４０２と、ＰＷＭ信号出力器４０４とにより、エンジン始動装置が構成される。
　スタータモータ１００と始動抵抗１０２との間の電位が、通電電流決定装置４０２に入力される。通電電流決定装置４０２では、入力されたスタータモータ１００と始動抵抗１０２との間の電位に基づいて、スタータモータ１００に通電する電流の大きさを決定する。
　通電電流決定装置４０２において決定された通電電流の値は、ＰＷＭ信号出力器４０４に入力される。ＰＷＭ信号出力器４０４では、入力された通電電流の値に基づいたＰＷＭ信号を半導体スイッチ４００に入力し、始動抵抗１０２の短絡と開放とが行われ、スタータモータ１００への通電電流の大きさの制御がＰＷＭ制御により行われる。
　本発明の実施例４においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。この実施例４においては、始動抵抗１０２への通流率を微小幅で制御し、スタータモータ１００への通電量の大きさを制御することができるので、バッテリ１１０の電圧の効果幅を、実施例１～３の例と比較して小さくすることができる。
　なお、実施例４における半導体スイッチ４００は、図５に示した例ではｐ型ＭＯＳＦＥＴの記号を用いているが、バイポーラ・トランジスタやＩＧＢＴ等を用いてもよい。また、ＰＷＭ信号出力器４０４にチャージポンプ回路などの昇圧装置を設けて、ｎ型ＭＯＳＦＥＴを半導体スイッチ４００として用いてもよい。
　次に、本発明の実施例５について説明する。
　本発明の実施例５は、エンジン自動停止後の再始動（以下、再始動と称す）時、つまり、車両走行中に信号等により走行を停止した後、再始動した時以外の場合（以下、初回始動と称す）は、電流抑制抵抗を用いないことを特徴とするエンジン始動装置の例である。図６は、本発明の実施例５におけるエンジン始動装置の概略構成図である。
　図６に示すように、実施例５のエンジン始動装置は、一方端が接地されたスタータモータ１００と、スタータモータ１００の他方端にその一方端が接続された始動抵抗１０２と、始動抵抗１０２とに並列に接続された短絡スイッチ１０４と、初回始動時に車両のＥＣＵから出力される信号を受け、短絡スイッチの短絡・開放を判定する初回始動判定装置５０２と、始動抵抗１０２とスタータモータ１００との間の点の電圧に基づいて、短絡スイッチ１０４の短絡・開放を判定する電圧判定装置５０４と、初回始動判定装置５０２と電圧判定装置５０４の判定結果とに基づき、短絡スイッチ１０４の短絡・開放を操作する短絡スイッチ操作装置５０６とを備えており、始動スイッチ１０８が閉じられることによってバッテリ１１０から電力が供給される。
　エンジン始動の開始後、初回始動判定装置５０２が、要求されているエンジン始動が、初回始動か再始動かを判定する。
　エンジン始動が初回始動か再始動かの判定は、エンジン周囲温度を測定し、エンジン周囲温度が一定温度を超えているか否かにより行うことができる。
　あるいは、エンジン始動が初回始動か再始動かは、ＥＣＵからの信号に基づいて、要求されているエンジン始動が、初回始動か再始動かを判定することもできる。ＥＣＵはアイドルストップ後に再始動か否かを判断する信号を出力する場合には、その信号を利用することが可能だからである。
　初回始動と判定された場合、初回始動判定装置５０２は、短絡スイッチ操作装置５０６に、短絡スイッチ１０４を短絡状態とする信号を出す。再始動と判定された場合、初回始動判定装置５０２は、短絡スイッチ操作装置５０６に、短絡スイッチ１０４を開放状態とする信号を出す。
　電圧判定装置５０４は、始動抵抗１０２とスタータモータ１００との間の点の電圧が、あらかじめ定められた判定基準を満たしているかどうかを判定する。基準を満たしていると判定された場合、電圧判定装置（電圧判定器）５０４は、短絡スイッチ操作装置（短絡スイッチ操作器）５０６に、短絡スイッチ１０４を短絡状態とする信号を出す。
　基準を満たしていないと判定された場合、電圧判定装置５０４は、短絡スイッチ操作装置５０６に、短絡スイッチ１０４を開放状態とする信号を出す。
　短絡スイッチ操作装置５０６は、初回始動判定装置５０２か、電圧判定装置５０４のどちらかから、短絡スイッチ１０４を短絡状態とする信号を受けた場合、短絡スイッチ１０４を操作し短絡状態とする。
　初回始動時に電流抑制抵抗１０２を短絡することにより、初回始動時のエンジン始動時間を短縮できるとともに、低温環境など、スタータモータ１００の出力が低下するような条件下においても、エンジンを始動することができる。
　本発明の実施例５においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
　以上のように、本発明に係るエンジン始動制御装置は、車両側に配置されたバッテリの電圧状態を検出する装置を必要とせずに、エンジン始動時に発生する車両搭載電気機器の瞬断を抑制し、エンジン始動の良好性も確保することができるという効果を有する。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。
　また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
　１・・・エンジン、２・・・スタータ、５・・・ピニオンギヤ、６・・・クランク軸、７・・・リングギヤ、１００・・・スタータモータ、１０２・・・始動抵抗、１０４・・・短絡スイッチ、１０６・・・電圧判定装置、１０８・・・始動スイッチ、１１０・・・バッテリ、２００・・・ソレノイドスイッチ、２０２、３０４・・・フリーホイールダイオード、２０４、３０２・・・分圧回路、２０６・・・ｎ型ＭＯＳＦＥＴ、３００・・・ｐ型ＭＯＳＦＥＴ、４００・・・半導体スイッチ、４０２・・・通電電流決定装置、４０４・・・ＰＷＭ信号出力器、５０２・・・初回始動判定装置、５０４・・・電圧判定装置、５０６・・・短絡スイッチ操作装置

Claims (9)

  1. 　車両のエンジン始動装置において、
    　車両に搭載された蓄電装置から電力が供給され、エンジンを始動するためのスタータモータと、
    　上記スタータモータと電気的に直列に接続され、上記蓄電装置から上記スタータモータに流入する電流を抑制する電流抑制器と、
    　少なくとも上記スタータモータの両端の電圧に応じて、上記電流抑制器の両端を短絡状態および開放状態のいずれかに切り替える短絡開放状態切替器と、
    　を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
  2. 　請求項１に記載のエンジン始動装置において、
    　上記スタータモータの一方端は接地され、上記スタータモータの他方端は上記電流抑制器の一方端に接続され、上記電流抑制器の他方端に上記蓄電装置から電流が供給され、
    　上記スタータモータの他方端と上記電流抑制器の一方端との間の点の電位と、スタータモータの一方端の電位との差に基づいて、上記短絡開放切替器を操作する電圧判定器を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
  3. 　請求項２に記載のエンジン始動装置において、
    　上記電圧判定器は、上記スタータモータの他方端と上記電流抑制器の一方端との間の点の電位と、上記スタータモータの一方端の電位との差が、あらかじめ定めた基準を上回った場合に、上記短絡開放状態切替器に指令信号を供給し、上記電流抑制器を短絡状態とすることを特徴とするエンジン始動装置。
  4. 　請求項１に記載のエンジン始動装置において、
    　上記スタータモータの一方端は接地され、上記スタータモータの他方端は上記電流抑制器の一方端に接続され、上記電流抑制器の他方端に上記蓄電装置から電流が供給され、
    　上記スタータモータの他方端と上記電流抑制器の一方端との間の点の電位と、上記電流抑制器と上記蓄電装置との間の電位との差に基づいて、上記短絡開放切替器を操作する電圧判定器を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
  5. 　請求項４に記載のエンジン始動装置において、
    　上記短絡開放状態切替器は、上記スタータモータの他方端と上記電流抑制器の一方端との間の点の電位と、上記電流抑制器と上記蓄電装置との間の電位との差が、あらかじめ定めた基準を下回った場合に、上記電流抑制器を短絡状態とすることを特徴とするエンジン始動装置。
  6. 　請求項１から５のうちのいずれか一項に記載のエンジン始動装置において、
    　上記短絡開放状態切替器は、機械式リレーであることを特徴とするエンジン始動装置。
  7. 　請求項１から５のうちのいずれか一項に記載のエンジン始動装置において、
    　上記短絡開放状態切替器は、半導体スイッチであることを特徴とする記載のエンジン始動装置。
  8. 　請求項７に記載のエンジン始動装置前において、
    　上記半導体スイッチのオンオフを制御するＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生器を備え、上記電圧判定器は、上記スタータモータの他方端と上記電流抑制器の一方端との間の点の電位と、スタータモータの一方端の電位との差に基づいて、上記ＰＷＭ信号発生器に信号を供給し、供給された信号に従って上記ＰＷＭ信号発生器が上記半導体スイッチにＰＷＭ信号を供給することを特徴とするエンジン始動装置。
  9. 　請求項１に記載のエンジン始動装置において、
    　上記スタータモータの一方端は接地され、上記スタータモータの他方端は上記電流抑制器の一方端に接続され、上記電流抑制器の他方端に上記蓄電装置から電流が供給され、
    　上記スタータモータの他方端と上記電流抑制器の一方端との間の点の電位と、スタータモータの一方端の電位との差を判定する電圧判定器と、
    　上記エンジンが初回始動かエンジン自動停止後のエンジン再始動かを判定する初回始動判定器と、
    　を備え、上記短絡開放状態切替器は、上記初回始動判定器が、上記エンジンは初回始動と判定したときは、上記電流抑制器を短絡状態とし、上記初回始動判定器が、上記エンジンは再始動と判定したときは、上記スタータモータの両端の電圧に応じて、上記電流抑制器の両端を短絡状態または開放状態のいずれかに切り替えることを特徴とするエンジン始動装置。
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