(57)【要約】      （修正有）【課題】アイドルストップシステムにおけるエンジンの再始動を簡単で安価なシステム構成により実現するスタータ駆動装置を提供する。【解決手段】エンジンと、エンジンに回転を伝えるリングギアと、リングギアと噛み合うピニオンギア104と、ピニオンギアを回転させることでエンジンを始動させるスタータモータ105を備え、ピニオンギアをリングギアに非噛み合い状態から噛み合い状態に移行するためにピニオンギアを押し出すピニオン駆動手段と、スタータモータを駆動するモータ駆動手段とピニオン駆動手段とモータ駆動手段に電源を供給するバッテリを備え、ピニオン駆動手段を構成する第一駆動リレー101と、モータ駆動手段を構成する第二駆動リレー102を備え、第一駆動リレーと第二駆動リレーを独立に制御するための信号を出力する制御手段と、制御手段の出力信号状態を保持する制御出力保持手段112を備えたことを特徴とするスタータ駆動装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンに回転を伝えるリングギアと、前記リングギアと噛み合うピニオンギアと、前記ピニオンギアを回転させることで前記エンジンを始動させるスタータモータを備え、
前記ピニオンギアを前記リングギアに非噛み合い状態から噛み合い状態に移行するために前記ピニオンギアを押し出すピニオン駆動手段と、前記スタータモータを駆動するモータ駆動手段と前記ピニオン駆動手段と前記モータ駆動手段に電源を供給するバッテリを備え、
前記ピニオン駆動手段を構成する第一駆動リレーと、前記モータ駆動手段を構成する第二駆動リレーを備え、
前記第一駆動リレーと前記第二駆動リレーを独立に制御するための信号を出力する制御手段と、前記制御手段の出力信号状態を保持する制御出力保持手段を備えたことを特徴とするスタータ駆動装置。
【請求項２】
前記ピニオン駆動手段と前記モータ駆動手段は、それぞれ駆動リレーと前記駆動リレーのオンとオフを切り替える電界効果トランジスタで構成されるスタータ駆動装置において、
前記電界効果トランジスタのゲート電位が前記制御出力保持手段の出力で与えられ、
前記制御出力保持手段は、前記電界効果トランジスタをオンさせるゲート電位を与える第一のトランジスタと前記電界効果トランジスタをオフさせるゲート電位を与える第二のトランジスタで構成され、
前記第一のトランジスタと前記第二のトランジスタは、前記制御手段の出力信号で制御されることを特徴とする請求項１に記載のスタータ駆動装置。
【請求項３】
前記第二駆動リレーの制御信号は、前記第一駆動リレーの制御信号を所定時間遅延させる遅延手段の出力を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスタータ駆動装置。
【請求項４】
前記遅延手段は、コンデンサの充放電現象を利用して所定時間の遅延を生じさせることを特徴とする請求項３に記載のスタータ駆動装置。
【請求項５】
前記遅延手段は、発振素子のクロックをカウンタで計数することで所定時間の遅延を生じさせることを特徴とする請求項３に記載のスタータ駆動装置。
【請求項６】
前記遅延手段において、遅延時間を決める設定値を前記制御手段からの情報により任意に設定することを特徴とする請求項５に記載のスタータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車制御用コントロールユニットにおける、エンジン始動制御のスタータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費規制が強化される中、低燃費技術としてアイドルストップシステムの市場が拡大傾向にある。また、本技術分野の背景技術として、アイドルストップ後の車両発進性向上のために素早く、静かなトルクアシストが要求されている。
【０００３】
アイドルストップが適用されないシステムでは、エンジンの回転が完全に停止しているため、１つのリレーとそれに連動するマグネットスイッチにより機械的にピニオンを押し出して、エンジンのリングギアに噛み込ませるとともに、ピニオンに連結されたスタータモータを回転させることでエンジンを始動している。
【０００４】
これに対しアイドルストップにおける再始動は、エンジンの回転が完全に停止した場合だけでなく、減速方向にある場合も含まれ、エンジンとともに回転しているリングギアにピニオンを押し出して噛み込ませ、スタータモータを回転させることでエンジンを再始動させる必要がある。
【０００５】
以下、図６を用いてアイドルストップにおけるエンジンの再始動の動作を説明する。
【０００６】
アイドルストップの条件が成立し、エンジン１０６が惰力による回転となっている状態で、アクセルペダルが踏まれるなどの行為がなされると、ＥＣＵ１００（エンジンコントロールユニット）に内蔵される図示していないマイコン（マイクロコンピュータ）が再始動の処理を開始する。まずトランジスタ１１４をオフさせることでＦＥＴ１０９（電界効果トランジスタ）のゲート電位をハイレベルにし、第一駆動リレー１０１(ピニオン押出用)をオンさせ、ピニオン押出し用ソレノイド１０３を駆動する。ピニオン押出し用ソレノイド１０３に押し出されたピニオン１０４はエンジン１０６とともに回転しているリングギア１０７に噛み込まれる。この状態でマイコンはトランジスタ１１６をオフさせることでＦＥＴ１１０をオンさせ、第二駆動リレー１０２(スタータモータ用)をオンさせる。第二駆動リレー１０２を介してバッテリ１０８から電力供給を受けたスタータモータ１０５は勢い良く回転し、エンジン１０６を再始動させる。
【０００７】
このようにリレーを２系統設け、独立に制御することで、ピニオン１０４とリングギア１０７が無理な力で噛み込むことを避ける技術が特許文献１などで提案されている。
【０００８】
また、スタータモータ１０５を駆動させてエンジン１０６を始動するには大きな電力を必要とするため、その際には大電流が流れ、電源であるバッテリ１０８の電圧が一時的に低下し、アイドルストップシステムを制御するＥＣＵ１００に内蔵されるマイコンにリセットがかかり、エンジン１０６を上手く始動できない可能性があることが知られている。
【０００９】
このため、マイコンのリセット信号の形態に応じてマイコンにリセットがかかった状態においてエンジン始動の継続を許可するか禁止するかを判断する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３３０８１３
【特許文献２】特開２００７−２８１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
アイドルストップシステムにおいては、ピニオンギアの押し出しとスタータモータの回転を独立に制御するとともに、バッテリ電圧低下に伴い発生する可能性のあるエンジン制御用マイコンのリセットにも対応する必要がある。
【００１２】
しかし従来の技術を単純に組み合わせるだけではシステム構成が非常に複雑になるとともにコスト高になるという課題がある。
【００１３】
本発明の目的は、アイドルストップシステムにおけるエンジンの再始動を簡単で安価なシステム構成により実現するスタータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明のスタータ駆動装置では、ピニオンの押し出しを駆動するリレーと、スタータモータの回転を駆動するリレーを独立にＥＣＵに内蔵されるマイコンで制御するとともに、バッテリ電圧低下に伴い発生する可能性のあるマイコンへのリセットに備え、リレーの制御状態を保持するための手段を備えている。
【００１５】
制御状態を保持するための具体的な手段として、リレーのオンとオフの切り替えにＦＥＴを使用するとともに、ＦＥＴをオンさせるゲート電圧を与えるための第一のトランジスタと、ＦＥＴをオフさせるゲート電圧を与えるための第二のトランジスタを設けている。この第一のトランジスタと第二のトランジスタはマイコンの出力で制御されており、バッテリ電圧低下に伴いマイコンにリセットがかかった場合は、マイコンの出力がハイインピーダンスとなるため、第一のトランジスタも第二のトランジスタもオフになる。ＦＥＴにゲート電圧を与える２つのトランジスタはオフになるが、ＦＥＴのゲートにはほとんど電流が流れないため、ゲート電位はマイコンがリセットされる直前の値を保持することになる。つまり、マイコンにリセットがかかったとしてもリレーの駆動は中断することなく継続される。
【００１６】
また、アイドルストップシステムでは、ピニオンの押し出しを駆動するリレーと、スタータモータの回転を駆動するリレーの二系統が必要となるが、マイコンからの制御信号はピニオンの押し出しを駆動するリレーを制御するもののみとし、マイコンの外に設けた遅延手段によってピニオンの押し出しを制御する信号を所定時間遅らせ、これをスタータモータの回転を制御する信号として用いることでマイコンの出力ポート数を節約できる。
【００１７】
さらに、遅延手段としてコンデンサの充放電現象を利用することとしてもよい。コンデンサと抵抗による簡単かつ安価な構成で実現が可能である。
【００１８】
さらに、遅延手段として発振素子のクロックをカウンタで計数することにより、所定時間の遅延を生じさせることとしており、精度の良い遅延時間を設けることが可能である。
【００１９】
さらに、カウンタを用いた遅延手段の遅延時間をマイコンからの情報で設定することにより、諸条件に合わせて自由度の高い遅延時間の実現を可能としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、アイドルストップシステムにおけるエンジンの再始動を簡単かつ安価なシステム構成で実現できるスタータ駆動装置を提供することができ、より一層の低燃費化を促進する効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１に係るスタータ駆動装置を表す構成図である。
【図２】本発明の実施例２に係るスタータ駆動装置を表す構成図である。
【図３】本発明の実施例２に係る遅延手段の動作タイミングを表す図である。
【図４】本発明の実施例３に係るスタータ駆動装置を表す構成図である。
【図５】本発明の実施例３に係る遅延手段の動作タイミングを表す図である。
【図６】従来のスタータ駆動装置を表す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための実施例１から３を説明する。
【実施例１】
【００２３】
以下、本発明の実施例１の実施形態を説明する。
【００２４】
図１は、本発明が適用された実施例としてのスタータ駆動装置の構成を示す図である。
【００２５】
従来技術の場合と同様にアイドルストップの条件が成立し、エンジン１０６が惰力による回転となっている状態で、アクセルペダルが踏まれるなどの操作がなされると、ＥＣＵ１００に内蔵される図示していないマイコンが再始動の処理を開始する。ここでは従来と異なり２つのトランジスタ１１３及び１１４で構成される出力保持回路１１１に対して制御が行われる。
【００２６】
まずマイコンはトランジスタ１１３をオンさせ、トランジスタ１１４をオフさせるためにローレベルの信号をそれぞれのトランジスタに出力する。これによりＦＥＴ１０９のゲート電位がハイレベルになり、第一駆動リレー１０１をオンさせ、ピニオン押出し用ソレノイド１０３を駆動する。ピニオン押出し用ソレノイド１０３に押し出されたピニオン１０４はエンジン１０６とともに回転しているリングギア１０７に噛み込まれる。この状態でマイコンは出力保持回路１１２を構成するトランジスタ１１５をオンさせ、トランジスタ１１６をオフさせるためにローレベルの信号をそれぞれのトランジスタに出力する。これによりＦＥＴ１１０がオンし、第二駆動リレー１０２がオンする。第二駆動リレー１０２を介してバッテリ１０８から電力供給を受けたスタータモータ１０５は勢い良く回転し、エンジン１０６を再始動させる。
【００２７】
次にこのような実施形態において、スタータモータ１０５に大電流が流れ、電源であるバッテリ１０８の電圧が一時的に低下し、ＥＣＵ１００に内蔵されるマイコンにリセットがかかった場合の動作を説明する。
【００２８】
マイコンにリセットがかかった場合、マイコンの出力はハイインピーダンスになるため、出力保持回路１１１及び１１２を構成する４つのトランジスタは全てオフ状態になる。出力保持回路１１１及び１１２に接続されるＦＥＴ１０９及び１１０のゲート端子は微小な電流しか消費しないため、マイコンがリセットされる直前の電位を保持することになる。つまり、ゲート電位がハイレベルであればハイレベルを、ローレベルであればローレベルを保持し、その動態を継続することが可能となる。
【実施例２】
【００２９】
以下、本発明の実施例２の実施形態を説明する。
【００３０】
図２は、本発明が適用された実施例としてのスタータ駆動装置の構成を示す図である。
【００３１】
実施例１の場合と同様にアイドルストップの条件が成立し、エンジン１０６が惰力による回転となっている状態で、アクセルペダルが踏まれるなどの操作がなされると、ＥＣＵ１００に内蔵される図示していないマイコンが再始動の処理を開始する。ここでは実施例１と異なり１つの出力保持回路１１１と遅延回路１１７で構成されている。
【００３２】
まずマイコンは出力保持回路１１１を構成するトランジスタ１１３をオンさせ、トランジスタ１１４をオフさせるためにローレベルの信号をそれぞれのトランジスタに出力する。このハイレベルの信号は遅延回路１１７に内蔵される２組の遅延素子に入力される。抵抗とダイオード、コンデンサで構成される１組目の遅延素子ではダイオードが順方向に接続されているため、接続されるＦＥＴ１０９のゲート電位をハイレベルにし、第一駆動リレー１０１をオンさせ、ピニオン押出し用ソレノイド１０３を駆動する。ピニオン押出し用ソレノイド１０３に押し出されたピニオン１０４はエンジン１０６とともに回転しているリングギア１０７に噛み込まれる。
【００３３】
また、２組目の遅延素子はダイオードが逆方向に接続されているため、抵抗とコンデンサによって定まる遅延時間を要して接続されるＦＥＴ１１０のゲート電位がハイレベルに達する。ＦＥＴ１１０がオンすると、第二駆動リレー１０２がオンし、バッテリ１０８から電力供給を受けたスタータモータ１０５は勢い良く回転し、エンジン１０６を再始動させる。図３は出力保持回路１１１の出力信号ＡとＦＥＴ１０９のゲート電位に相当する信号Ｂ、ＦＥＴ１１０のゲート電位に相当する信号Ｃのタイミング示す図である。
【００３４】
本実施例によれば実施例１と比較して制御に要するマイコンの出力本数を半分に節約することができる。
【実施例３】
【００３５】
以下、本発明の実施例３の実施形態を説明する。
【００３６】
図４は、本発明が適用された実施例としてのスタータ駆動装置の構成を示す図であり、図５は遅延回路１１８の入出力信号のタイミングを示す図である。ここでは実施例２と構成の異なる遅延回路１１８の動作についてのみ説明する。
【００３７】
遅延回路１１８は発振子１１９とカウンタ１２０で構成される。マイコンから出力保持回路１１１を介して遅延回路１１８に入力された信号Ａは、カウンタ１２０で計数処理されるとともに、そのままのタイミング（信号Ｂ）でＦＥＴ１０９に出力され、ピニオン押出し用ソレノイド１０３を駆動する。一方、カウンタ１２０は図５に示すように信号Ａの立ち上りのタイミングから発信子１１９によってもらされるクロックを計数し、所定のカウンタ値になったタイミングで信号Ｃとして出力するように動作する。立下りタイミングについても同様である。このようにして遅延された信号ＣはＦＥＴ１１０のゲート電位として出力される。ＦＥＴ１１０がオンすると、第二駆動リレー１０２がオンし、バッテリ１０８から電力供給を受けたスタータモータ１０５は勢い良く回転し、エンジン１０６を再始動させる。
【００３８】
本実施例によれば実施例２と比較して精度良い遅延時間を得ることができる。
【００３９】
また、図示していないＥＣＵ１００に内蔵されるマイコンを使って遅延回路１１８の所定カウンタ値を設定するようにすれば、あらゆる条件に対応した自由度の高い遅延回路を実現することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１００…ＥＣＵ
１０１…第一駆動リレー
１０２…第二駆動リレー
１０３…ピニオン押出し用ソレノイド
１０４…ピニオン
１０５…スタータモータ
１０６…エンジン
１０７…リングギア
１０８…バッテリ
１０９…ＦＥＴ
１１０…ＦＥＴ
１１１…出力保持回路
１１２…出力保持回路
１１３…トランジスタ
１１４…トランジスタ
１１５…トランジスタ
１１６…トランジスタ
１１７…遅延回路
１１８…遅延回路
１１９…発振子
１２０…カウンタ回路
【図１】
2014062517.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014062517.tif 000007
【図６】
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