(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機及び電気モータとして動作可能な主電気機械を含み、エンジンを始動させるとともに、電気回路を充電することができ、かつ、前記主電気機械は、モータモードで動作している時には、ベルトにより前記エンジンのクランクシャフトのプーリを駆動するように構成され、さらに、前記主電気機械を駆動させる管理手段を含む自動車用の始動及び充電装置であって、
補助スタータと、前記補助スタータを起動させるための少なくとも１つの条件を検出する検出手段とを含み、前記検出手段が前記条件を検出すると、前記管理手段は、前記主電気機械と前記補助スタータとを、特定のシーケンスに従って駆動させ、
前記管理手段は、
前記主電気機械が動作していないとき、前記検出手段が前記補助スタータを起動させる条件を検出すると、前記補助スタータのピニオンを補助リングと噛合させ、前記補助スタータを駆動させて前記エンジンを駆動し、かつ、前記補助スタータの前記ピニオンが噛合した時に、前記主電気機械をモータモードで駆動し、前記エンジンが始動したことを検出すると、前記補助スタータの動作を中断させて、前記主電気機械を発電機モードで動作させる手段と、
前記主電気機械がモータモードで動作しているとき、前記検出手段が前記補助スタータを起動させる条件を検出すると、前記主電気機械のモータモードでの動作を中断させ、その後、前記補助スタータのピニオンを補助リングと噛合させ、前記補助スタータを駆動させて前記エンジンを駆動し、かつ、前記補助スタータの前記ピニオンが噛合した時に、前記主電気機械をモータモードで駆動し、前記エンジンが始動したことを検出すると、前記補助スタータの動作を中断させて、前記主電気機械を発電機モードで動作させる手段とを含むことを特徴とする自動車用の始動及び充電装置。
【請求項２】
前記検出手段は、少なくとも１つの温度センサと、前記温度センサにより測定された温度を、特定の閾値と比較する手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の始動及び充電装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記主電気機械がモータモードで動作する所定時間の経過時に、始動不良を検出する手段を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の始動及び充電装置。
【請求項４】
発電機及び電気モータとして動作可能な主電気機械を含み、エンジンを始動させるとともに、電気回路を充電することができ、かつ、前記主電気機械は、モータモードで動作している時には、ベルトにより前記エンジンのクランクシャフトのプーリを駆動する自動車用の始動及び充電装置の制御方法であって、
補助スタータを含み、前記補助スタータを起動させるための少なくとも１つの条件を検出すると、前記主電気機械及び前記補助スタータを、特定のシーケンスに従って駆動させ、
前記特定のシーケンスは、
前記主電気機械が動作していないとき、前記補助スタータを起動させるための条件を検出すると、前記補助スタータのピニオンを補助リングと噛合させ、前記補助スタータを駆動させて前記エンジンを駆動し、かつ、前記補助スタータの前記ピニオンが噛合した時に、前記主電気機械をモータモードで駆動し、前記エンジンが始動したことを検出すると、前記補助スタータの動作を中断させて、前記主電気機械を発電機モードで動作させ、
前記主電気機械がモータモードで動作しているとき、前記検出手段が前記補助スタータを起動させる条件を検出すると、前記主電気機械のモータモードでの動作を中断させ、その後、前記補助スタータのピニオンを補助リングと噛合させ、前記補助スタータを駆動させて前記エンジンを駆動し、かつ、前記補助スタータの前記ピニオンが噛合した時に、前記主電気機械をモータモードで駆動し、前記エンジンが始動したことを検出すると、前記補助スタータの動作を中断させて、前記主電気機械を発電機モードで動作させることを特徴とする自動車用の始動及び充電装置の制御方法。
【請求項５】
起動のための条件を検出するために、少なくとも１つの温度を測定し、この測定した温度を、特定の閾値と比較することを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項６】
起動のための条件を検出するために、前記主電気機械がモータモードで動作する所定時間の経過時に、始動不良を検出することを特徴とする請求項４または５に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジンを始動させ、かつ、電気回路を充電する装置に関する。また、本発明は、そのような始動及び充電装置の制御方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、自動車のエンジンは、スタータにより始動され、バッテリの充電及び電力消費ユニットへの給電は、発電機により行われている。
【０００３】
これら２つの機能を、電気モータ及び発電機として用いられるオルタネータにより実行させることはよく知られている。これら２つの機能を実現する電気機械は、現在、オルタネータ/スタータと呼ばれている。
【０００４】
このような電気機械については、例えばフランス国特許公開第2,745,444号公報に記載されている。
【０００５】
この電気機械は、通常、オルタネータの代わりに設けられる。スタータモードでは、発電機モードにおいても用いられるベルトにより、クランクシャフトのプーリが駆動される。その時には、リングギヤと噛合するピニオンにより、エンジンを直接駆動するオルタネータ/スタータではなく、分離型のオルタネータ/スタータと呼ばれる。
【０００６】
分離型のオルタネータ/スタータがスタータモードで作動させられる時には、いくつかの不利が認められる。
【０００７】
極限動作状態、特に低温時には、エンジンは、大きな抵抗トルクを発生し、ベルトによる駆動を不十分なものとしてしまう。
【０００８】
同様に、分離型のオルタネータ/スタータは、いかなる場合においても、素早く始動しない。始動時間は、特に、エンジンの噴射に問題があったり、ベルトが滑ったりしている時には、相当に長くなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特に、車両に設置されているコンピュータが、車両が停止した時に、エンジンを自動的に遮断して再始動させる動作（当業者により、「ストップアンドゴー」と呼ばれている動作）モードを実行している時には、車両を比較的短時間で始動させることができるようになっているのが望ましい。
【００１０】
上記したところに鑑み、本発明は、上述した欠点を除去した始動及び充電装置と、その制御方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
より詳しく言うと、本発明は、発電機及び電気モータとして動作可能であって、エンジンを始動させるとともに、電気回路を充電することができる主電気機械を備え、かつ、この主電気機械は、モータモードで動作している時には、ベルトによりエンジンのクランクシャフトのプーリを駆動させるようになっており、さらに、主電気機械を駆動させる管理手段を含む自動車用の始動及び充電装置に関する。
【００１２】
前記始動及び充電装置は、補助スタータと、前記補助スタータを起動させるための少なくとも１つの条件を検出する検出手段とを含み、前記検出手段が前記条件を検出すると、管理手段は、主電気機械と補助スタータとを、特定のシーケンスに従って駆動させるようになっている。
管理手段は、前記主電気機械が動作していないとき、検出手段が補助スタータを起動させる条件を検出すると、補助スタータのピニオンを補助リングと噛合させ、補助スタータを駆動させてエンジンを駆動し、かつ、補助スタータのピニオンが噛合した時に、主電気機械をモータモードで駆動し、エンジンが始動したことを検出すると、補助スタータの動作を中断させて、主電気機械を発電機モードで動作させる手段と、前記主電気機械がモータモードで動作しているとき、前記検出手段が前記補助スタータを起動させる条件を検出すると、前記主電気機械のモータモードでの動作を中断させ、その後、前記補助スタータのピニオンを補助リングと噛合させ、前記補助スタータを駆動させて前記エンジンを駆動し、かつ、前記補助スタータの前記ピニオンが噛合した時に、前記主電気機械をモータモードで駆動し、前記エンジンが始動したことを検出すると、前記補助スタータの動作を中断させて、前記主電気機械を発電機モードで動作させる手段とを含んでいる。
【００１３】
このように、本発明の始動及び充電装置は、駆動をする必要のある状態を検出すると、主電気機械と同期して動作し、かつ、主電気機械を補助する補助スタート手段（スタータ）を含んでいる。
【００１４】
また本発明の始動及び充電装置は、次に示す種々の特徴の１つ、またはそれらを組み合わせたものを具備しているのが好ましい。
【００１５】
━前記検出手段は、少なくとも１つの温度センサと、この温度センサにより測定された温度と、特定の低閾値とを比較する手段とを含んでいる。
━前記検出手段は、主電気機械がモータモードで動作する所定時間の経過時に、始動不良を検出する手段を含んでいる。
【００１６】
また、本発明は、エンジンを始動させるとともに、電気回路を充電することができ、発電機及び電気モータとして動作可能な主電気機械を含み、かつ、この主電気機械は、モータモードで作動している時には、ベルトによりエンジンのクランクシャフトのプーリを駆動させるようになっており、さらに、補助スタータを含み、この補助スタータを起動させるための少なくとも１つの条件を検出すると、主電気機械及び補助スタータを、特定のシーケンスに従って起動させるようになっている自動車用の始動及び充電装置の制御方法に関する。
前記特定のシーケンスは、前記主電気機械が動作していないとき、補助スタータを起動させる条件を検出すると、エンジンを駆動させるために、補助スタータを駆動して、ピニオンを補助リングと噛合させ、補助スタータのピニオンが噛合すると、主電気機械をモータモードとし、エンジンが始動したことを検出すると、補助スタータの動作を中断させて、主電気機械を発電機モードで動作させ、前記主電気機械がモータモードで動作しているとき、前記検出手段が前記補助スタータを起動させる条件を検出すると、前記主電気機械のモータモードでの動作を中断させ、その後、前記補助スタータのピニオンを補助リングと噛合させ、前記補助スタータを駆動させて前記エンジンを駆動し、かつ、前記補助スタータの前記ピニオンが噛合した時に、前記主電気機械をモータモードで駆動し、前記エンジンが始動したことを検出すると、前記補助スタータの動作を中断させて、前記主電気機械を発電機モードで動作させる。
【００１７】
このような本発明の始動及び充電装置の制御方法は、次に示す種々の特徴の１つ、またはそれらを組み合わせた特徴を有しているのが好ましい。
【００１８】
━起動条件を検出するために、少なくとも１つの温度を測定し、測定した温度を、特定の低閾値と比較する。
━起動条件を検出するために、主電気機械がモータモードで動作する所定時間の経過時に、始動不良を検出する。
【００１９】
本発明の他の特徴及び利点は、単に例示的であり、非限定的である実施例を示す添付図面を参照して行う次の説明から明らかになると思う。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に示す始動及び充電装置は、次の要素を備えている。
━オルタネータが設けられる通常の個所に取り付けられ、クランクシャフトのプーリ（３）に、多段溝ベルト（４）により連結されたプーリ（２）が嵌合されたシャフトを有する分離型のオルタネータ/スタータ（１）。
━エンジンのシャフトを駆動させるために、クラウン状のリングギヤ（６）と噛合しうるピニオンを有する補助スタータ（５）。
━電子式駆動部（７）。
【００２１】
上記電子式駆動部（７）は、
━可逆電力変換装置をなし、スタータモードで給電するとともに、発電機モードの同期整流を行う、ブリッジ接続されたトランジスタ（コンバータ（８））と、
━コンバータ（８）を構成する各トランジスタを動作させて次のような各種の機能を行わせる管理モジュール（９）とからなっている。
【００２２】
すなわち、管理モジュール（９）は、
━スタータモード及び発電機モードで給電し、
━発電機モードで調節し、
━スタータモードから発電機モードへ遷移させ、
━極限動作状態時には、計画的に動作させ、
━２つの機械を同期させるようになっている。
【００２３】
そのために、前記管理モジュール（９）には、バッテリ（Ｂ）からの電圧が、自動車のスイッチ（１０）を介して印加される。
【００２４】
上記管理モジュール（９）は、入力信号として、例えば、ホール効果センサのようなセンサ（１１）により検出された情報を受け取り、それにより、オルタネータ/スタータ（１）のロータの角位置を決定することができる。
【００２５】
管理モジュール（９）は、オルタネータ/スタータ（１）のコイル及び補助スタータ（５）に出力信号を供給するとともに、コンバータ（８）を構成する各トランジスタのゲート（Ａ、Ｂ、Ｃ；Ａ’、Ｂ’、Ｃ’）に印加される電圧を発生する。
【００２６】
図２ａ及び図２ｂは、３つの動作状態に対応した、オルタネータ/スタータ（１）及び補助スタータ（５）用の電源の３つのシーケンスを示す。これら電源の３つのシーケンスを（Ｉ）（ＩＩ（ＩＩＩ）で示す。
【００２７】
シーケンス（Ｉ）は、エンジン及びスタータが極限動作状態にあることを検出した時に適用される電源のシーケンスである。
【００２８】
極限動作状態は、例えば、管理モジュール（９）に接続された１個または複数の温度センサ（図１には示していない）により検出される。管理モジュール（９）は、測定された温度と、１つまたは複数の所定閾値温度とを比較する。この閾値温度は、例えば、エンジン特性の関数である。
【００２９】
極限動作状態が検出されると、管理モジュール（９）は、次の段階に従って、オルタネータ/スタータ（１）及び補助スタータ（５）を駆動させる。
【００３０】
第１段階（図２ａの[１]）では、補助スタータ（５）に給電され、そのピニオンが移動して、エンジンのトランスミッションのリングギヤ（６）と噛合する。
【００３１】
上記噛合により、オルタネータ/スタータ（１）がスタータモードで駆動される（第２段階[２]）。
【００３２】
エンジンが始動したことが検出されると、補助スタータ（５）のピニオンが解除されるとともに、オルタネータ/スタータ（１）が発電機モードに切り換えられる（第３段階[３]）。
【００３３】
極限動作状態以外の時には、オルタネータ/スタータ（１）による始動が十分に速く行われないことがある。
【００３４】
このような不具合を改善するために、管理モジュール（９）は、次のようにして（シーケンスＩＩ）、オルタネータ/スタータ（１）及び補助スタータ（５）への給電を制御する。
【００３５】
スイッチ（１０）を閉じて始動させると、管理モジュール（９）は、オルタネータ/スタータ（１）のコイルに給電する。それにより、オルタネータ/スタータ（１）は、スタータモードで動作する。しかし、補助スタータ（５）は始動していない（第１段階[１]）。
【００３６】
時間（Ｔ）が経過した時に、エンジンが、まだ始動していないと、オルタネータ/スタータ（１）への給電が中断され、補助スタータ（５）が起動する。それにより、補助スタータ（５）のピニオンが移動し、リングギヤ（６）と噛合する（給電段階[２]）。
【００３７】
噛合した後、オルタネータ/スタータ（１）には、スタータモードで再び給電される（給電段階[３]）。
【００３８】
エンジンの始動が検出されると、補助スタータ（５）のピニオンは解除され、オルタネータ/スタータ（１）は、発電機モードで駆動される（第４段階[４]）。
【００３９】
通常の動作状態、すなわち、特定の設定値（低温、始動期間超過等）が検出されないと、オルタネータ/スタータ（１）及び補助スタータ（５）への給電は、シーケンス（ＩＩＩ）に基づいて管理される。
【００４０】
オルタネータ/スタータ（１）は、まず、スタータモードで駆動され（第１段階[１]）、エンジンの始動が検出されると、発電機モードで駆動される（第２段階[２]）。その時には、補助スタータ（５）は駆動されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による始動及び充電装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２ａ】  図１のオルタネータ/スタータ及び補助スタータに対する給電シーケンスの例を示すタイミング図である。
【図２ｂ】  図１のオルタネータ/スタータ及び補助スタータに対する給電シーケンスの例を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１      オルタネータ/スタータ
２、３  プーリ
４      ベルト
５      補助スタータ
６      リングギヤ
７      駆動電子部
８      コンバータ
９      管理モジュール
１０    スイッチ
１１    センサ
【図１】
0004571360.tif 000002
【図２ａ−ｂ】
0004571360.tif 000003