(57)【要約】      （修正有）【課題】界磁コイルに流れる界磁電流をＥＣＵで制御する必要がなく、低コストでスタータの出力特性を切り替えることができるエンジン始動装置を提供する。【解決手段】スタータの出力特性可変手段は、界磁コイル６をバイパスして電機子コイル６と直列に結線されるバイパス経路１０と、このバイパス経路１０の導通と遮断の状態を切り替える切替え装置１１とを有する。切替え装置１１がオンしてバイパス経路１０が導通されると、界磁コイル６を流れる電流が減少して界磁力が小さくなることで、高回転の出力特性を実現できる。一方、切替え装置１１がオフしてバイパス経路１０が遮断されると、バイパス経路１０を電流が流れることはないので、界磁力が大きくなって高トルクの出力特性となる。この構成では、界磁コイル６に流れる界磁電流を高価なＥＣＵによって制御する必要はなく、低コストでスタータの出力特性を切り替えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線界磁式のブラシ付き直流モータ（２）を有するスタータと、
前記モータ（２）の界磁コイル（６）の少なくも一部と並列に接続される一つまたは複数のバイパス経路（１０）と、
少なくとも一つの前記バイパス経路（１０）に設けられ、そのバイパス経路（１０）の導通と遮断の状態を切り替える切替え装置（１１）とを備えるエンジン始動装置。
【請求項２】
請求項１に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記切替え装置（１１）を有する少なくとも一つの前記バイパス経路（１０）は、全ての界磁極で前記界磁コイル（６）の巻き数の一部をバイパスして結線されることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】
請求項１に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記モータ（２）の界磁極が４極以上で構成され、
前記４極以上の界磁極のうちＮ極とＳ極とを一つずつ含む組み合わせを一対とした場合に、前記切替え装置（１１）を有する少なくとも一つの前記バイパス経路（１０）は少なくとも前記一対の極の界磁コイル（６）をバイパスして結線されることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記モータ（２）は、前記界磁コイル（６）が直巻コイル（６ａ）と分巻コイル（６ｂ）とで構成される複巻式であり、
前記切替え装置（１１）を有する少なくとも一つの前記バイパス経路（１０）は、前記分巻コイル（６ｂ）をバイパスして結線されることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項５】
請求項１に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記切替え装置（１１）を有する少なくとも一つの前記バイパス経路（１０）は、前記界磁コイル（６）の全範囲をバイパスして結線されることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記モータ（２）は、前記界磁コイル（６）が電機子コイルと直列に接続される直巻式、あるいは、前記界磁コイル（６）が直巻コイル（６ａ）と分巻コイル（６ｂ）とで構成される複巻式であり、
前記切替え装置（１１）を有する少なくとも一つの前記バイパス経路（１０）は、前記直巻式の前記界磁コイル（６）あるいは前記複巻式の前記直巻コイル（６ａ）をバイパスして前記電機子コイルと直列に結線されることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記スタータの出力特性は、前記切替え装置（１１）が前記バイパス経路（１０）を導通した状態で高回転特性となり、前記切替え装置（１１）が前記バイパス経路（１０）を遮断した状態で高トルク特性となることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載したエンジン始動装置（１）において、
アイドリングストップシステム（以下、ＩＳＳと呼ぶ）を搭載する車両で前記ＩＳＳによるエンジン再始動の場合は、クランキング時の出力特性が高回転特性となり、前記ＩＳＳに拠らずドライバーの始動操作に基づいてエンジン始動を行う場合は、クランキング時の出力特性が高トルク特性となるように、前記切替え装置（１１）により前記バイパス経路（１０）の導通と遮断との状態が切り替えられることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記モータ（２）への通電開始から所定時間を経過した時点で前記スタータの出力特性が高回転特性となっている場合は、その後、高トルク特性に切り替わるように、前記切替え装置（１１）による前記バイパス経路（１０）の切替え動作をタイマー機能（１４）によって制御することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１０】
請求項９に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記スタータの出力特性が高回転特性から高トルク特性に切り替わるタイミングは、前記モータ（２）への通電開始から０．５〜２秒後であることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載したエンジン始動装置（１）において、
少なくとも前記モータ（２）への通電開始時から或る時間経過するまでの間は、高回転特性と高トルク特性とでモータ抵抗が高い方の出力特性となるように、前記切替え装置（１１）による前記バイパス経路（１０）の切替え動作をタイマー機能（１４）によって制御することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載したエンジン始動装置（１）において、
高回転特性と高トルク特性とでモータ抵抗が高い方の出力特性を高抵抗特性と呼び、前記モータ抵抗が低い方の出力特性を低抵抗特性と呼ぶ時に、
前記高抵抗特性から前記低抵抗特性に切り替わるまでの時間は、前記低抵抗特性に切り替わった後の突入電流が前記高抵抗特性での突入電流より小さくなるように、前記切替え装置（１１）による前記バイパス経路（１０）の切替え動作をタイマー機能（１４）によって制御することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記スタータは、エンジン始動時にピニオンをエンジン側のリングギヤに飛び込ませて噛み合せるギヤ飛び込み式であり、且つ、高回転特性でのモータ抵抗より高トルク特性でのモータ抵抗の方が高抵抗となるように構成され、
クランキング時に高回転特性を使用する場合、少なくとも前記ピニオンが前記リングギヤとの噛み合いを完了するまでは高トルク特性となっており、その後、高回転特性に切り替わるように、前記切替え装置（１１）により前記バイパス経路（１０）の導通と遮断との状態が切り替えられることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記スタータの出力特性が高トルク特性から高回転特性に切り替わるタイミングは、前記ピニオンと前記リングギヤとの噛み合い完了後となるように、前記スタータの作動開始または前記モータ（２）への通電開始からの時間をタイマー機能（１４）によって設定もしくは制御することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記モータ（２）への通電開始後、前記スタータのトルクがピニオンからエンジン側のリングギヤに伝達されて前記エンジンが回転し始めた時は高トルク特性であり、クランキングの途中から高回転特性に切り替わるように、前記モータ（２）への通電開始からの時間をタイマー機能（１４）によって設定もしくは制御することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記バイパス経路（１０）および前記切替え装置（１１）が前記スタータと一体に構成されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１７】
請求項９〜１２、１４、１５のいずれか一項に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記バイパス経路（１０）と前記切替え装置（１１）および前記タイマー機能（１４）が前記スタータと一体に構成されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載したエンジン始動装置（１）において、
複数の前記バイパス経路（１０）を有し、且つ、それぞれの前記バイパス経路（１０）に前記切替え装置（１１）を有することを特徴とするエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線界磁式のブラシ付き直流モータを有するスタータの出力特性を切り替えることができるエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アイドリングストップ用スタータには、エンジン再始動時におけるドライバーや同乗者のフィーリングを向上させるために、できるだけエンジン再始動時間を短縮したいと言う要望がある。再始動時間を短縮するにはクランキング回転数を高くする方法があるが、エンジンフリクションが高い低温時での始動性と両立しようとすると、サイズが大きく高出力のモータを使用する必要がある。
モータサイズを大きくすることなく再始動時のクランキング回転数を高くする手段としては、高回転型と高トルク型の出力特性を必要に応じて切り替える方法がある。
例えば、特許文献１には、モータの界磁コイルに直巻コイルと分巻コイルとを備え、その分巻コイルに通電される界磁電流をＥＣＵにより制御することで高回転型と高トルク型の出力特性を切り替える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９７７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載された従来技術では、分巻コイルに数アンペアから数十アンペアの通電が必要であり、その大きな電流を制御するためのＥＣＵのコストが高くなる。このため、低コストであるブラシ付き直流モータを使用するメリットが低減すると言う問題がある。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、界磁コイルに流れる界磁電流をＥＣＵで制御する必要がなく、低コストでスタータの出力特性を切り替えることができるエンジン始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】
【０００５】
本発明のエンジン始動装置は、巻線界磁式のブラシ付き直流モータを有するスタータと、モータの界磁コイルの少なくも一部と並列に接続される一つまたは複数のバイパス経路と、少なくとも一つのバイパス経路に設けられ、そのバイパス経路の導通と遮断の状態を切り替える切替え装置とを備える。
【０００６】
上記の構成では、例えば、バイパス経路の抵抗値とバイパスされる部分の界磁コイルの抵抗値とが同等であると仮定した場合、切替え装置がバイパス経路を導通すると、バイパス経路とバイパスされる部分の界磁コイルとが半分ずつの電流を分担する。その結果、界磁コイルが発生する界磁力が減少して高回転型の出力特性となる。
一方、切替え装置がバイパス経路を遮断すると、バイパス経路を電流が流れることはないので、モータの界磁力が大きくなり、高トルク型の出力特性となる。これにより、界磁コイルへの通電電流を高価なＥＣＵによって制御する必要はないので、低コストでスタータの出力特性を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１に係るエンジン始動装置の回路構成図である。
【図２】実施例２に係るエンジン始動装置の回路構成図である。
【図３】実施例３に係るエンジン始動装置の回路構成図である。
【図４】実施例４に係るエンジン始動装置の回路構成図である。
【図５】実施例１〜１２に係るエンジン始動装置の作動を説明するタイムチャートである。
【図６】実施例１３に係るエンジン始動装置の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
〔実施例１〕
実施例１のエンジン始動装置１は、スタータの出力特性を高回転型と高トルク型との間で適宜に切り替えることができる出力特性可変手段（後述する）を備える。
スタータは、図１に示すように、回転力を発生するモータ２と、このモータ２の回転力をエンジン側のリングギヤに伝達するピニオン（図示せず）と、モータ２の通電回路に設けられるメイン接点３を開閉する電磁スイッチ４等より構成される。なお、モータ２の通電回路は、メイン接点３が閉成した時にバッテリ５よりモータ２へ電力が供給される電源ラインである。
【００１０】
モータ２は、界磁コイル６への通電によって磁界を形成する界磁子と、軸上に整流子を備える電機子７と、この電機子７の回転に応じて整流子上を摺動するブラシ８等を有する巻線界磁式のブラシ付き直流モータである。また、実施例１のモータ２は、図１に示すように、界磁コイル６が電機子コイル（図示せず）と直列に接続される直巻式である。
電磁スイッチ４は、第１のスタータリレー９を介してバッテリ５に接続されるスイッチコイル４ａを有し、第１のスタータリレー９がオンしてバッテリ５よりスイッチコイル４ａに通電されることでメイン接点３を閉成する。
【００１１】
スタータの出力特性可変手段は、図１に示すように、界磁コイル６の全範囲をバイパスして電機子コイルと直列に結線されるバイパス経路１０と、このバイパス経路１０の導通と遮断の状態を切り替える切替え装置１１とを有する。バイパス経路１０には所定の抵抗値を有する抵抗体１２が設けられる。なお、抵抗体１２を設ける代わりに、バイパス経路１０の配線抵抗を抵抗体１２と同等の抵抗値とすることもできる。
切替え装置１１は、バイパス経路１０に設けられるリレー接点１１ａと、このリレー接点１１ａを電磁石のオン／オフ動作に応じて開閉するリレーコイル１１ｂとを有し、リレーコイル１１ｂが非通電の状態でリレー接点１１ａが開成し、リレーコイル１１ｂが通電されるとリレー接点１１ａが閉成する常開タイプのリレーである。すなわち、切替え装置１１は、リレー接点１１ａが閉成することでバイパス経路１０を導通し、リレー接点１１ａが開成することでバイパス経路を遮断する。
【００１２】
リレーコイル１１ｂは、一端側が第２のスタータリレー１３を介してバッテリ５に接続され、他端側がタイマー回路１４に接続される。
タイマー回路１４は、先に記載した第１のスタータリレー９を介してバッテリ５に接続され、第１のスタータリレー９がオンすることでカウント動作を開始する。このタイマー回路１４は、リレーコイル１１ｂへの通電／通電停止を制御することができる。例えば、第２のスタータリレー１３がオンしてリレーコイル１１ｂへの通電が開始されると同時にカウント動作を開始し、予め設定された時間が経過した時点でリレーコイル１１ｂへの通電を停止することができる。第１のスタータリレー９及び第２のスタータリレー１３は、それぞれＥＣＵ（図示せず）によって開閉動作が制御される。
【００１３】
〔実施例１の作用及び効果〕
実施例１では、バイパス経路１０が界磁コイル６の全範囲をバイパスしてモータ２の通電回路に接続されるため、バイパス経路１０に設けられる切替え装置１１の開閉動作に応じてスタータの出力特性を切り替えることができる。
例えば、抵抗体１２を含むバイパス経路１０の抵抗値とバイパスされる界磁コイル６の抵抗値とが同等であると仮定した場合、切替え装置１１がバイパス経路１０を導通すると、バイパス経路１０と界磁コイル６とが半分ずつの電流を分担する。その結果、界磁コイル６が発生する界磁力が減少して高回転型の出力特性となる。特に、実施例１では、バイパス経路１０が界磁コイル６の一部ではなく全範囲をバイパスしているので、バイパス経路１０の導通時に界磁コイル６が発生する界磁力を大きく減少させることができる。
【００１４】
また、バイパス経路１０の抵抗値を小さくすることでバイパス経路１０の導通時に界磁コイル６が発生する界磁力を減少させることもできる。例えば、バイパス経路１０の抵抗値が界磁コイル６の抵抗値の１／２であった場合は、バイパス経路１０の導通時に界磁コイル６を流れる電流がモータ２の通電回路を流れる全電流の１／３となる。その結果、界磁コイル６が発生する界磁力も１／３に減少するため、より高回転型の出力特性を実現できる。
一方、切替え装置１１がバイパス経路１０を遮断すると、バイパス経路１０を電流が流れることはないので、モータ２の界磁力が大きくなり、高トルク型の出力特性となる。
上記の構成によれば、界磁コイル６に流れる界磁電流を高価なＥＣＵによって制御する必要はなく、切替え装置１１の開閉動作だけで制御できる。このため、特許文献１の従来技術と比較して、より低コストでスタータの出力特性を切り替えることができる。
【００１５】
また、実施例１のスタータは、切替え装置１１がバイパス経路１０を導通することで高回転特性となり、切替え装置１１がバイパス経路１０を遮断することで高トルク特性特となる。この構成によれば、切替え装置１１が意図せずに作動不良もしくは導通不良となった場合に、高トルク特性となっているため、エンジンフリクションが高い低温条件下でも問題なくエンジン始動が可能であり、安全性の高いエンジン始動装置を実現できる。
【００１６】
ところで、界磁コイル６と電機子コイルの両方と並列にバイパス経路１０を接続する場合は、バイパス経路１０の導通時に電機子コイルに流れる電流値が減り過ぎて回転不能とならないようにバイパス経路１０の抵抗値を設定する必要がある。具体的には、バイパス経路１０の抵抗値を界磁コイル６と電機子コイルとを合わせた抵抗値より、かなり大きくする必要がある。しかし、バイパス経路１０の抵抗値を大きくし過ぎると、バイパス経路１０の導通時に流れる電流値が小さくなるため、バイパス経路１０の導通と遮断とを切り替えたときの出力特性の変化が小さくなってしまう。
【００１７】
これに対し、実施例１に示すバイパス経路１０は、界磁コイル６のみをバイパスして電機子コイルと直列に接続されるので、バイパス経路１０の導通と遮断の状態に係わらず、電機子コイルに流れる電流値は変化しない。このため、バイパス経路１０の抵抗値を大幅に小さくすることが可能であり、バイパス経路１０の導通と遮断とを切り替えたときの出力特性の変化をより大きくすることができる。
【００１８】
以下、本発明に係る他の実施例について説明する。
なお、実施例１と共通する部品および構成を示すものは、実施例１と同一の符号を付与し、詳細な説明は省略する。
〔実施例２〕
この実施例２は、図２に示すように、バイパス経路１０が全ての界磁極で界磁コイル６の巻き数の一部をバイパスして結線される事例である。
【００１９】
図２に示す回路構成において、抵抗体１２を含むバイパス経路１０の抵抗値を略０Ωとすると、切替え装置１１によりバイパス経路１０の導通と遮断の状態を切り替えた時に、全ての界磁極で界磁コイル６の巻き数が切り替わったのと略同等の出力特性の変化を実現できる。
なお、図２は分巻式モータ２の回路構成を示しているが、直巻式モータに対し実施例２の構成（バイパス経路１０が全ての界磁極で界磁コイル６の巻き数の一部をバイパスして結線される構成）を適用することもできる。あるいは、直巻コイルと分巻コイルとを有する複巻式モータにおいて、バイパス経路１０が全ての界磁極で直巻コイルの巻き数の一部をバイパスするように結線することもできる。
【００２０】
〔実施例３〕
この実施例３は、図３に示すように、４極以上の界磁極を有する直巻式モータ２に適用され、且つ、界磁極のＮ極とＳ極とを一つずつ含む組み合わせを一対とした場合に、バイパス経路１０は少なくとも一対の界磁極の界磁コイル６をバイパスして結線される。
上記の構成によれば、切替え装置１１によりバイパス経路１０の導通と遮断の状態を切り替えた時に、例えば４極から２極あるいは６極から２極へと磁極数を切り替えることができる。
【００２１】
〔実施例４〕
この実施例４は、図４に示すように、界磁コイル６が直巻コイル６ａと分巻コイル６ｂとで形成される複巻式モータ２に対しバイパス経路１０が分巻コイル６ｂをバイパスして結線される事例である。
図４に示す回路構成では、切替え装置１１によりバイパス経路１０の導通と遮断の状態を切り替えた時に、複巻式の出力特性と直巻式に近い出力特性との切り替えを実現できる。
【００２２】
〔実施例５〕
この実施例５は、アイドリングストップシステム（ＩＳＳと呼ぶ）を搭載する車両で、ＩＳＳによりエンジンを再始動する場合と、ＩＳＳに拠らずドライバーの始動操作に基づいてエンジン始動を行う場合とでスタータの出力特性を切り替える事例である。なお、ドライバーの始動操作とは、例えば、キーシリンダに挿入されたエンジンキーあるいはスタートボタン等をドライバーが手動操作してエンジンを始動する場合である。
ＩＳＳによるエンジン再始動では、クランキング時の出力特性が高回転特性となり、ドライバーの始動操作によるエンジン始動では、クランキング時の出力特性が高トルク特性となるように、切替え装置１１によりバイパス経路１０の導通と遮断の状態を切り替える。
【００２３】
例えば、実施例１に記載した回路構成（図１参照）において、ＩＳＳによるエンジン再始動の場合は、切替え装置１１によりバイパス経路１０を導通状態に切り替える。これにより、高回転型の出力特性でクランキングを行うことができるので、ＩＳＳによるエンジン再始動時の待ち時間を短縮できる。
一方、ＩＳＳに拠らずドライバーの始動操作に基づいてエンジン始動を行う場合は、切替え装置１１によりバイパス経路１０を遮断状態に切り替える。これにより、高トルク型の出力特性でクランキングを行うことができるので、低温から高温までの広い範囲で確実なエンジン始動を実現できる。
【００２４】
〔実施例６〕
この実施例６は、モータ２への通電開始から所定時間を経過した時点で高回転特性となっている場合に、その後、高トルク特性に切り替わるように、切替え装置１１の作動をタイマー回路１４によって制御する事例である。
例えば、アイドリングストップからエンジンを再始動する際に、仮に想定外の高フリクションとなって短時間で始動完了ができなかった場合は、スタータのトルク不足でエンジン始動不能となっている可能性が高い。図５のタイムチャートで説明すると、時間軸（横軸）に示される時刻ｔ１で電磁スイッチ４への通電が開始され、時刻ｔ２でモータ２への通電が開始された後、時刻ｔ３でピニオンとリングギヤとの噛み合いが成立する。
【００２５】
その後、スタータのトルク不足等がなければ時刻ｔ５でエンジン再始動が完了するが、この時点で再始動が完了できなかった場合は、時刻ｔ６で切替え装置１１によってバイパス経路１０を遮断する。これにより、スタータの出力特性が高回転特性から高トルク特性に切り替わるため、スタータのトルク不足が解消されてエンジン再始動を成功させることができる。
なお、アイドリングストップからエンジン再始動が完了するまでの時間は、一般的に０．４秒程度である。従って、時刻ｔ５でエンジン再始動が完了できなかった場合は、モータ２への通電開始から０．５〜２秒後に切替え装置１１によりバイパス経路１０を遮断する。但し、モータ２への通電開始タイミングを検出できない場合は、電磁スイッチ４への通電開始から０．５〜２秒後に切替え装置１１によりバイパス経路１０を遮断しても良い。
【００２６】
切替え装置１１によりバイパス経路１０を遮断するタイミングは、タイマー回路１４によって制御することができる。つまり、図５に示すモータ２への通電開始時刻ｔ２から時刻ｔ６までの時間間隔Ｔ２または電磁スイッチ４への通電開始時刻ｔ１から時刻ｔ６までの時間間隔Ｔ４をタイマー回路１４で計測して時刻ｔ６に到達した時点で切替え装置１１によりバイパス経路１０を遮断する。なお、アイドリングストップからの再始動に限らず、ドライバーの始動操作によってエンジン始動を行う場合でも、短時間でエンジン始動ができなかった場合は、速やかに高トルク特性に切り替わることでエンジン始動を成功させることができる。
【００２７】
〔実施例７〕
この実施例７は、少なくともモータ２への通電開始時から或る時間経過するまでの間は、高回転特性と高トルク特性とでモータ抵抗が高い方の出力特性となるように、切替え装置１１の作動をタイマー回路１４によって制御する事例である。以下、高回転特性と高トルク特性とでモータ特性が高い方の出力特性を高抵抗特性と呼び、モータ特性が低い方の出力特性を低抵抗特性と呼ぶ。
アイドリングストップからのエンジン再始動時において、モータ抵抗が低すぎるとモータ通電時の突入電流が大きくなり過ぎてバッテリ５の端子電圧が大きく低下する。このため、車両側の各種ＥＣＵがリセットする、または各種ソレノイドの作動が不安定になることがある。
【００２８】
モータ通電時の突入電流を低減する手段として、抵抗体を内蔵したＩＣＲリレーをモータ２の通電回路に接続する方法が知られているが、この場合、ＩＣＲリレーを追加することによるコスト増が課題となる。そこで、図５に示すように、モータ２への通電開始時刻ｔ２から或る時間（Ｔ１）経過後の時刻ｔ４までの間、あるいは電磁スイッチ４への通電開始時刻ｔ１から或る時間（Ｔ３）経過後の時刻ｔ４までの間は高抵抗特性となるように切替え装置１１の作動を制御する。これにより、モータ２への通電開始時にスタータの出力特性が高回転特性と高トルク特性のどちらであってもモータ抵抗が高いので、モータ通電時の突入電流を抑制できる。また、上記の方法であれば、ＩＣＲリレー等の突入電流抑制手段を追加する必要はなく、低コストでＩＣＲリレーを使用した場合と類似の効果を得ることができる。
【００２９】
〔実施例８〕
この実施例８は、モータ２への通電を開始した後、高抵抗特性から低抵抗特性に切り替わるまでの時間は、低抵抗特性に切り替わった後の突入電流値が高抵抗特性での突入電流値より小さくなるように、切替え装置１１の作動をタイマー回路１４によって制御する事例である。
車両側のシステムは、二つの突入電流のうち高い方の電流によってバッテリ電圧が基準値を下回ったかどうかを判定することで、アイドリングストップを実施するか否かを決定している。このため、高抵抗特性から低抵抗特性に切り替わった後の突入電流値が高抵抗特性での突入電流値よりも小さくなるようにバイパス経路１０の導通と遮断の状態を切り替えることで最大の効果を得ることができる。
【００３０】
〔実施例９〕
この実施例９に示すスタータは、エンジン始動時にピニオンをリングギヤに飛び込ませて噛み合せるギヤ飛び込み式であり、且つ、高回転特性でのモータ抵抗より高トルク特性でのモータ抵抗の方が高抵抗となっている。また、クランキング時に高回転特性を使用する場合、少なくともピニオンがリングギヤとの噛み合いを完了するまでは、より高トルク特性となっており、その後、より高回転特性に切り替わるようにバイパス経路１０の導通と遮断との状態が制御される。
高回転特性では、ピニオンとリングギヤとの噛み合い時にピニオン回転数が高くなり過ぎることで、ピニオンがリングギヤに噛み難くなるため、噛み合い信頼性が低下するという課題がある。また、モータ２の起動トルクが高すぎると、ピニオンがリングギヤに当接して回転する際に、両ギヤの端面摩耗が増大して噛み合い信頼性を維持する耐久性が低下するという課題がある。
【００３１】
これに対し、実施例９では、少なくともピニオンがリングギヤとの噛み合いを完了するまでは高トルク特性となっているので、ピニオンとリングギヤとの噛み合い時にピニオン回転数が低下することで、噛み合い信頼性を確保できる。
また、モータ抵抗が高い状態でモータ２を起動させることにより、モータ２の起動トルクが減少するため、ピニオンとリングギヤの端面摩耗を低減でき、耐久性を向上できる。さらに、ＩＣＲリレー等の突入電流抑制手段を追加することなく、低コストでＩＣＲリレーを使用した場合と類似の効果を得ることができる。
【００３２】
〔実施例１０〕
この実施例１０は、上記の実施例９で高トルク特性から高回転特性に切り替わるタイミングをタイマー回路１４によって設定もしくは制御する事例である。
具体的には、図５に示すように、高トルク特性から高回転特性に切り替わるタイミングがピニオンとリングギヤとの噛み合い完了後となるように、電磁スイッチ４への通電開始またはモータ２への通電開始からの時間をタイマー回路１４によって設定もしくは制御する。このタイマー回路１４を使用することで、先の実施例９に記載した効果を容易に得ることができる。
【００３３】
〔実施例１１〕
この実施例１１は、モータ２への通電開始後、スタータのトルクがピニオンからリングギヤに伝達されてエンジンが回転し始めた時は高トルク特性であり、クランキングの途中から高回転特性に切り替わるようにモータ２への通電開始からの時間をタイマー回路１４によって設定もしくは制御する事例である。
これにより、スタータのトルクをより効率良くエンジンに伝達できるため、さらに始動時間を短縮できる。
【００３４】
〔実施例１２〕
この実施例１２は、バイパス経路１０及び切替え装置１１がスタータと一体に構成される事例である。この場合、バイパス経路１０と切替え装置１１との間の結線長さを短くできるため、本発明のエンジン始動装置１を小型化できる。また、バイパス経路１０と切替え装置１１を車両側に搭載する必要がないため、車両側の構造変更を少なくできる。
さらに、タイマー回路１４をスタータと一体に構成することにより、スタータの出力特性を切り替えるための出力特性可変手段をスタータと一体化できるので、従来スタータ用の車両側システムを変更することなく本発明のエンジン始動装置を適用できる。
【００３５】
〔実施例１３〕
この実施例１３は、図６に示すように、複数（図６では３本）のバイパス経路１０を有し、且つ、それぞれのバイパス経路１０に切替え装置１１を有する事例である。
上記の回路構成によれば、同時に導通させるバイパス経路１０の数を切り替えることで、最も高回転の出力特性と最も高トルクの出力特性との間に少なくとも一つ以上の中間の出力特性を実現できる。これにより、外気温等によってエンジンフリクションの大きさが異なる場合でも、その状態に合わせてより効率良く始動可能となる出力特性を適用することが可能である。また、最も始動時間が短縮されるように、一回の始動の間に複数の出力特性を連続的に切り替えることもできる。例えば、クランキング開始直後は高トルク特性とし、エンジン回転数が高くなるに従い、より高回転の出力特性に切り替えることができる。
【００３６】
〔変形例〕
実施例１〜１３で説明したエンジン始動装置１は、タイマー回路１４を搭載しているが、タイマー回路１４を設ける代わりに、タイマー回路１４の機能をＥＣＵに持たせることもできる。
実施例９、１０では、ギヤ飛び込み式スタータの事例を記載しているが、その他の実施例はギヤ飛び込み式スタータに限定されるものではなく、例えば、ピニオンがリングギヤと常時噛み合っている常時噛合式スタータでも良い。
【符号の説明】
【００３７】
１    エンジン始動装置
２    直流モータ
６    界磁コイル
６ｂ  分巻コイル（界磁コイル）
６ａ  直巻コイル（界磁コイル）
１０    バイパス経路
１１    切替え装置
１４    タイマー回路（タイマー機能）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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