(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図１
2013209900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９-６８４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明における実施例１の概略構成図である。
【図２】実施例１における動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明における実施例２の概略構成図である。
【図４】本発明における実施例３の概略構成図である。
【図５】本発明における実施例４の概略構成図である。
【図６】本発明における実施例５の概略構成図である。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【実施例２】
【００４１】
次に、本発明の実施例２について説明する。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【実施例３】
【００６４】
次に、本発明の実施例３について説明する。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【実施例４】
【００８６】
次に、本発明の実施例４について説明する。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【実施例５】
【００９５】
次に、本発明の実施例５について説明する。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【符号の説明】
【０１１３】
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
【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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【図７】
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