(57)【要約】【課題】簡素な回路構成で、瞬断を防止し、短絡スイッチが動作不能の場合であっても、始動装置の機能を損なうことのないエンジン始動装置を得る。【解決手段】電源３とスタータモータ２との間に直列接続されたスタータスイッチ５と、スタータスイッチに直列接続された抵抗体６と、抵抗体を短絡する短絡スイッチ７と、短絡スイッチの開閉を制御するタイマ回路８とを備え、スタータスイッチ５を閉じることにより電源からスタータスイッチと抵抗体を介してスタータモータに通電し、スタータスイッチが閉じてから遅延時間経過後に短絡スイッチ７を閉じて抵抗体を短絡するエンジン始動装置であって、短絡スイッチ７の接点が常時閉接点で、スタータスイッチ５の接点が閉路される前に短絡スイッチ７の接点が開路され、スタータスイッチの接点が閉路された後に、短絡スイッチの接点が閉路される。【選択図】図１
2011241779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源とスタータモータとの間に直列接続されたスタータスイッチと、前記スタータスイッチに直列接続された抵抗体と、前記抵抗体を短絡する短絡スイッチと、前記短絡スイッチの開閉を制御するタイマ回路とを備え、前記スタータスイッチを閉じることにより前記電源から前記スタータスイッチと前記抵抗体を介して抑制された電流を前記スタータモータに通電し、前記スタータスイッチが閉じてから遅延時間経過後に前記短絡スイッチを閉じて前記抵抗体を短絡するようにしたエンジン始動装置であって、
前記短絡スイッチの接点が常時閉接点であり、前記スタータスイッチの接点が閉路される前に、前記短絡スイッチの接点が開路され、前記スタータスイッチの接点が閉路された後に、前記短絡スイッチの接点が閉路されるよう構成したことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
前記短絡スイッチに通電を開始してから接点が開路されるまでの時間が、前記スタータスイッチに通電を開始してから接点が閉路されるまでの時間よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記遅延時間を制御するタイマ回路が短絡スイッチに内蔵されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンをスタータモータにて始動させるエンジン始動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを始動する場合、スタータスイッチのコイルに通電を行い、スタータスイッチの固定接点を閉路することにより、車両用電源よりスタータモータへ電力を供給しスタータモータに回転トルクを発生させ、噛合されたピニオンギヤとリングギヤを介しスタータモータの回転力をエンジンクランク軸へ伝えエンジンを始動させる。この時、スタータスイッチの閉路時にはまだスタータモータは静止状態であり、逆起電圧が発生していないため、極めて小さいスタータ内部抵抗により数百〜千数百アンペアの突入電流が流れる。
その時、車両用電源は内部の固有抵抗により端子電圧が低下する電圧降下を発生する。
【０００３】
このため、エンジンの始動時に於いて、スタータモータ起動時の電流による車両用電源の電圧降下により、車両の他の電気機器、例えばステレオ、ナビゲーションシステム、エアコン等の使用時に瞬断を引き起こす問題があった。この瞬断は、通常のエンジンの始動では特に問題にはならないが、アイドリングストップ機能の搭載された車両等では、アイドリングストップ後の再始動を行う際に瞬断が発生し、運転手及び同乗者に不快感を与えることが懸念される。
これに対し、スタータモータの起動時に流れる突入電流を抑制する手段を備えて瞬断の発生を防止するスタータが公知である（特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に示されるスタータは、モータ回路にメイン接点と直列に接続される抵抗体と、モータ回路に抵抗体と並列に接続される補助接点を有し、この補助接点を開閉する第２の電磁スイッチとを備え、第１の電磁スイッチに通電した後、第２の電磁スイッチに通電するまでの時間を抵抗体通電時間と呼ぶ時に、第２の電磁スイッチの通電時にモータに流れる最大電流値を、第１の電磁スイッチの通電時にモータに流れる最大電流値以下になるように、抵抗体通電時間が設定されている。
即ち、この特許文献１には、抵抗体通電時間を適宜に設定して、第２の電磁スイッチの通電時にモータに流れる最大電流値を、第１の電磁スイッチの通電時にモータに流れる最大電流値以下に制御することで、バッテリ端子電圧の電圧降下を安定的に抑制して瞬断の発生を防止できるようにしたスタータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８７４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の公知技術（特許文献１）においては、抵抗体通電時間を制御するために第２の電磁スイッチがタイマ回路を有しており、第１の電磁スイッチを閉じて抑制された電流を通電した後に、ＩＧスイッチからの信号を受けたタイマ回路が所定の時間経過後に第２の電磁スイッチの励磁コイルに通電することで、回路中に設けられた抵抗体を短絡し、バッテリの全電圧をモータへ印加する構成となっている。
しかし、何らかの原因で、例えば雰囲気温度の上昇や静電気、あるいはサージ等の影響によりタイマ回路が正常に動作しなかった場合には、第２の電磁スイッチの励磁コイルに通電が行われず、電流抑制抵抗体を短絡できないことが考えられる。
この場合、スタータモータには電流抑制抵抗を介して通電が行われ続けるため、モータに流れる電流値が小さくエンジン始動に時間がかかってしまう、あるいは、エンジンを始動できない恐れがある。
【０００７】
これに対しては、上記の公知技術（特許文献１）の第２の電磁スイッチを常時閉接点（Ｎ／Ｃ接点）とし、タイマ回路が正常に動作している場合には第２の電磁スイッチの駆動コイルに通電し、抵抗体に通電を行うことで抑制された電流を通電し、タイマ回路により抵抗体通電時間を制御することで、抵抗体を短絡し、バッテリの全電圧をモータへ印加することが考えられる。この場合、何らかの異常によりタイマ回路が正常に動作しない場合には、第２の電磁スイッチの駆動コイルに通電が行われない結果、電流抑制抵抗体が常時短絡された状態となり、バッテリ端子電圧の電圧降下を安定的に抑制して瞬断の発生を防止するという効果は得られないものの、従来のエンジン始動装置としての機能は維持できる。
【０００８】
しかし、このような回路構成では、第１の電磁スイッチが閉じる前に第２の電磁スイッチをまず短絡状態から開放する必要があり、一方では第２の電磁スイッチの開閉タイミングは前記タイマ回路により自由に決定することができる。
従って、第１の電磁スイッチが閉じる時間が第２の電磁スイッチが開放される時間よりも早い組み合わせの場合は、第１の電磁スイッチに通電するタイミングも制御して、第２の電磁スイッチよりも遅れて短絡されるようにする必要があり、回路構成が煩雑になる。一方、機械的に第１の電磁スイッチに通電後閉じるまでの時間を遅らせるとすると、アイドリングストップ等で要求されている迅速始動に反する結果となる。
【０００９】
この発明は、上記のような従来のエンジン始動装置における課題を解決するためになされたものであって、簡単且つ安価な構成により、何らかの要因により電流抑制抵抗を短絡する短絡スイッチの開閉制御ができなくなくなった場合においても、エンジン始動装置としての機能を損なうことがなく、また、バッテリ端子電圧の低下に起因する「瞬断」の発生を防止することができるようにしたエンジン始動装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るエンジン始動装置は、電源とスタータモータとの間に直列接続されたスタータスイッチと、前記スタータスイッチに直列接続された抵抗体と、前記抵抗体を短絡する短絡スイッチと、前記短絡スイッチの開閉を制御するタイマ回路とを備え、前記スタータスイッチを閉じることにより前記電源から前記スタータスイッチと前記抵抗体を介して抑制された電流を前記スタータモータに通電し、前記スタータスイッチが閉じてから遅延時間経過後に前記短絡スイッチを閉じて前記抵抗体を短絡するようにしたエンジン始動装置であって、前記短絡スイッチの接点が常時閉接点であり、前記スタータスイッチの接点が閉路される前に、前記短絡スイッチの接点が開路され、前記スタータスイッチの接点が閉路された後に、前記短絡スイッチの接点が閉路されるよう構成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明のエンジン始動装置によれば、何らかの原因によりタイマ回路が正常に動作
しない場合であっても、抵抗体を短絡する短絡スイッチが常時閉接点であることにより、抵抗体にはモータ電流が流れることがなく、これにより異常時においてもエンジン始動装置としての機能を損なうことはない。
【００１２】
一方、タイマ回路が正常時には、抵抗体により抑制された電流をモータに通電した後、所定のタイミングでバッテリの全電圧をモータへ印加することができ、バッテリ端子電圧の電圧降下を安定的に抑制することができ、バッテリ端子電圧の低下に起因する「瞬断」の発生を防止できる。加えて、スタータスイッチの駆動コイルへの通電を制御する必要がないので、簡単且つ安価な回路構成でエンジン始動装置を得ることができる効果がある。
【００１３】
上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の電気回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の作動に関わるタイムチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の電流電圧波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の電気回路図、図２は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の作動に関わるタイミングチャートであり、横軸は時間を示す。
図１において、エンジン始動装置１は、エンジン（図示せず）を始動するスタータモータ２と、このスタータモータ２に電力を供給する電源であるバッテリ３と、スタータモータ２を始動させるバッテリ３に接続された始動スイッチ４と、スタータスイッチ５と、このスタータスイッチ５の接点端子５ｇ、５ｈを介してスタータモータ２に接続される固定接点５ｅ、５ｆと、この固定接点５ｅ、５ｆに直列に接続される電流抑制抵抗６と、この電流抑制抵抗６をエンジン始動要求が発生したときに短絡可能に設けられた短絡スイッチ７と、この短絡スイッチ７の駆動コイル７ｂに通電させるために短絡スイッチ７に内蔵されたタイマ回路８等により構成されている。
【００１６】
スタータスイッチ５は、スタータモータ２とバッテリ３との間に直列に接続された固定接点５ｅ、５ｆと、可動接点５ｉを駆動するための駆動コイル５ｂと、可動接点５ｉを固定接点５ｅ、５ｆに接触した位置に保持する保持コイル５ｃと、可動接点５ｉに固定されたプランジャ５ｄとを備えている。保持コイル５Ｃは、始動スイッチ４と接地端子ＧＮＤとの間に接続されている。
【００１７】
短絡スイッチ７は、スタータスイッチ５とスタータモータ２との間に接続された固定接点７ｅ、７ｆと、可動接点７ｉを駆動するための駆動コイル７ｂと、可動接点７ｉに固定されたプランジャ７ｄ、短絡スイッチ７の接点端子７ｇ、７ｈ間に両端子が接続されて短絡スイッチ７と並列に接続された電流抑制抵抗６、及び接点端子間の開閉を制御するタイマ回路８とを備える。駆動コイル７ｂは、短絡スイッチ７に内蔵されたタイマ回路８と接地端子ＧＮＤとの間に接続されており、可動接点７ｉは固定接点７ｅ、７ｆに接触した位置に保持されている常時閉接点である。
【００１８】
次に、以上のように構成されたこの発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の動作について説明する。
図１及び図２において、先ず、エンジン始動の第１ステップとして、時点Ｔ１においてエンジン始動要求により始動スイッチ４が閉路されると、バッテリ３から始動スイッチ４、スタータスイッチ５の駆動コイル５ｂを介して、スタータモータ２に電流が供給され始める。一方、前記通電と同時に、短絡スイッチ７におけるタイマ回路８にも始動要求が入力され、駆動コイル７ｂに電流が供給され始める。
【００１９】
ここで、前記始動要求による駆動コイル５ｂへの通電により、スタータスイッチ５の可動接点５ｉはプランジャ５ｄを介して固定接点５ｅ、５ｆ側へ移動し始め、スタータスイッチ５を閉路しようとする。
一方、前記始動要求による駆動コイル７ｂへの通電により、短絡スイッチ７の可動接点７ｉはプランジャ７ｄを介して固定接点７ｅ、７ｆ側から離れるように移動し始め、短絡スイッチ７を開路しようとする。
各スイッチ５、７の駆動コイル５ｂ、７ｂに通電が開始されてから各スイッチ５、７が開閉するのに要する時間は、各スイッチの磁気特性、コイル仕様及び固定接点の開閉に必要な各ばね（図示せず）の仕様等により決定され、本発明においては、スタータスイッチ５の開閉時間が短絡スイッチ７の開閉時間よりも遅くなるように構成される。
即ち、図２に示すとおり、短絡スイッチ７の固定接点７ｅ、７ｆが開路された時点Ｔ２においては、まだスタータスイッチ５の固定接点５ｅ、５ｆは閉路されず、スタータスイッチ５ａは閉路されていない。
【００２０】
続いて、第２ステップとして、時点Ｔ３において固定接点５ｅ、５ｆが閉路されたことにより、スタータスイッチ５が閉路される。又、この時、バッテリ３から始動スイッチ４を介して保持コイル５ｃに通電され、プランジャ５ｄがその位置に保持される。
その結果、スタータスイッチ５の閉路が維持される。
スタータスイッチ５が閉路されることにより、バッテリ３から電流抑制抵抗６を介してスタータモータ２に電流が流れる。これにより、スタータモータ２は、回転トルクを発生し、スタータモータ２の回転子軸に一方向クラッチを介して結合されたピニオンギヤ（図示せず）を、エンジンのクランクシャフトに設けられたリングギヤ側へ移動させてリングギヤ（図示せず）に噛合させる。
【００２１】
この時、スタータモータ２には、図３に示す様にバッテリ３の全電圧より低い電圧が印加され、電流抑制抵抗６により抑制された電流がスタータモータ２に流れることにより、スタータモータ２が低速度で回転する。
スタータスイッチ５が閉路されると、バッテリ３から駆動コイル５ｂに流れていた電流は、ほぼ消滅し、バッテリ３から閉路されたスタータスイッチ５、及び電流抑制抵抗６を流れる電流となる。
【００２２】
続いて、第３ステップとして、始動要求があった時点Ｔ１から所定の遅延時間の経過後である時点Ｔ４にてタイマ回路８が動作し、短絡スイッチ７の固定接点７ｅ、７ｆを閉路するようにプランジャ７ｄが移動を開始する。その結果、時点Ｔ４から短絡スイッチ７の閉路に要する時間が経過した時点Ｔ５において、電流抑制抵抗６に並列接続されている短絡スイッチ７が閉路される。この短絡スイッチ７の閉路により電流抑制抵抗６が短絡される。
【００２３】
短絡スイッチ７が閉路することにより、バッテリ３からスタータスイッチ５、及び短絡スイッチ７を介してスタータモータ２へ通常のスタータ電流が供給される。このとき短絡スイッチ７が閉路され電流抑制抵抗６は短絡されているので、図３に示すようにスタータ電流は再び増加する。スタータモータ２は、供給された通常のスタータ電流により駆動され、その回転力を噛合したピニオンギヤとリングギヤを介してエンジンのクランク軸へ伝達してエンジンの始動を開始し、時点Ｔ６において始動要求を終了すると、プランジャ７ｄが移動する時間の経過後である時点Ｔ７においてエンジンの始動を完了する。
【００２４】
前述の時点Ｔ１〜Ｔ２間の第１ステップでは、回路上にはバッテリ３の内部固有抵抗ＲＢ、駆動コイル５ｂの抵抗ＲＰ、スタータモータ２の内部抵抗ＲＳ、及び各配線抵抗ＲＷが存在する。時点Ｔ２〜Ｔ３間では、短絡スイッチ７が開路されているため、回路上にはバッテリ３の内部固有抵抗ＲＢ、駆動コイル５ｂの抵抗ＲＰ、電流抑制抵抗６の抵抗値ＲＳＲ、スタータモータ２の内部抵抗ＲＳ、及び各配線抵抗ＲＷが存在する。
【００２５】
時点Ｔ３〜Ｔ５間では、スタータスイッチ５が閉路されているため、回路上にはバッテリ３の内部固有抵抗ＲＢ、電流抑制抵抗６の抵抗値ＲＳＲ、スタータモータ２の内部抵抗ＲＳ、及び各配線抵抗ＲＷが存在し、時点Ｔ５〜Ｔ７間では、短絡スイッチ７が閉路されているため、回路上にはバッテリ３の内部固有抵抗ＲＢ、スタータモータ２の内部抵抗ＲＳ、及び各配線抵抗ＲＷが存在する。
【００２６】
始動スイッチ４が閉路されてから、短絡スイッチ７が一旦開路された後、再度閉路され電流抑制抵抗６の両端が短絡されるまでの遅延時間は、時点Ｔ３にてスタータスイッチ５が閉路し、電流抑制抵抗６を介してスタータモータ２へ電流が流れ、スタータモータ２が回転を開始してから所定の回転数に達するまでの時間で決まり、また、その所定の回転数は電圧低下をいくらまで許容するかによって決まる。即ち、目標とするバッテリの電圧低下量を大きく設定してもよければ遅延時間は小さくでき、電圧低下量を小さく設定しなければならなければ遅延時間は大きくする必要がある。許容されるバッテリ電圧の低下量は車載の電気機器を瞬断させない範囲内である必要がある。遅延時間と抵抗体の抵抗値は、バッテリの内部抵抗、スタータモータ仕様(内部抵抗)、配線抵抗と対象エンジンにより設定される。
【００２７】
以上述べたように、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置によれば、スタータモータの起動時である時点Ｔ３において、先ず電源であるバッテリ３とスタータモータ２との間に設置された電流抑制抵抗６に通電して、低電流でスタータモータ２の始動を開始し、所定の遅延時間経過後に短絡スイッチ７にて電流抑制抵抗６を短絡させることにより、エンジンの始動開始時の電源の電圧低下が抑制され、バッテリ端子電圧の低下に起因する「瞬断」の発生を防止することができる。また、何らかの原因により短絡スイッチ７が開閉できない場合であっても、短絡スイッチ７が常時閉接点のため通常のスタータとしての機能を損なうこともない。
【００２８】
尚、本実施の形態１においては、短絡スイッチ７はスタータスイッチ５とスタータモータ２との間に接続されるとしているが、短絡スイッチ７をバッテリ３とスタータスイッチ５との間に接続しても、同様の効果が得られる。
【００２９】
さらには、実施の形態１においては、短絡スイッチ７の開閉を制御するタイマ回路８は短絡スイッチ７に内蔵するとしているが、ＥＣＵ等によるスタータスイッチ５と短絡スイッチ７の一括制御、あるいは短絡スイッチ７のみの制御でも同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００３０】
１    エンジン始動装置
２    スタータモータ
３    バッテリ
４    始動スイッチ
５    スタータスイッチ
５ｂ    駆動コイル
５ｃ    保持コイル
５ｄ    プランジャ
６    電流抑制抵抗
７    短絡スイッチ
７ｂ    駆動コイル
８    タイマ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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