(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン始動のためのスタータモータと、
このスタータモータの電流の断続を行うマグネットスイッチと、
前記スタータモータに供給される電流の立ち上がり速度を遅らせる立上鈍化手段とを具備するスタータ通電回路において、
前記立上鈍化手段は、前記スタータモータに直列接続されたインダクタンスコイルを用いたものであり、このインダクタンスコイルのインダクタンス分によって、前記スタータモータに供給される電流の立ち上がり速度を遅らせるものであり、
前記インダクタンスコイルは、前記スタータモータに搭載された永久磁石を前記インダクタンスコイルの鉄心として共用したことを特徴とするスタータ通電回路。
【請求項２】
請求項１のスタータ通電回路において、
前記立上鈍化手段は、前記スタータモータに並列接続されたコンデンサを用いたものであり、このコンデンサのキャパシタ分によって、前記スタータモータに供給される電流の立ち上がり速度を遅らせることを特徴とするスタータ通電回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンを始動させるスタータの通電回路に関する。
【０００２】
【発明の背景】
従来の既存車両は、車両搭乗時にエンジンを始動し、信号待ち等の停車時でもアイドリングで停車していたが、近年、車両の燃費向上、排気ガス低減等の目的のために、停車時にはエンジンを停止するエコランシステムが増える傾向にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した既存車両では、車両搭乗時のみにエンジンを始動させるものであり、エンジンを始動している間は、他のラジオ類等の機器は停止していても問題がなかった。しかし、エコランシステムのような信号待ち状態からエンジンを始動する場合は、ラジオ類等の機器は作動している場合があり、エンジンの始動時にスタータに大電流が流れる際に、ラジオ類等、使用中の機器類に影響がでてしまう。
【０００４】
つまり、スタータの起動初期は、静止慣性の大きいエンジンを駆動するため、スタータに過大な負荷がかかり、図２の実線Ａに示すように、スタータ電流がとても大きくなる。このため、エコランシステムのような信号待ちの状態からスタータが起動する場合は、初期に過大なスタータ電流が流れ、使用中のラジオ類等の機器に影響が及んでしまう。
【０００５】
また、例えば、スタータが高電圧化される場合では、スタータモータの通電を制御するマグネットスイッチのプルインコイルの巻数が増す。すると、マグネットスイッチのプルインコイルのインダクタンスが高くなるため、マグネットスイッチのONする時期が遅くなる。
マグネットスイッチがONした際に、可動接点が固定接点に衝突してバウンスが発生するが、マグネットスイッチのプルインコイルのインダクタンスが高くなると、バウンスの発生時期が遅れる。
【０００６】
このことをスタータモータに流れる電流値を示した図３の実線Ｂを用いて説明する。スタータが高電圧化されていない場合では、マグネットスイッチのプルインコイルのインダクタンスが低いため、マグネットスイッチが素早くONし、図３のαの位置でバウンスが発生する。しかし、スタータの高電圧化に伴って、マグネットスイッチのプルインコイルのインダクタンスが高くなると、マグネットスイッチのONする時期が遅れ、図３のβの位置でバウンスが発生する。
このβに示すように、バウンスの発生時期が遅れると、マグネットスイッチは高い電流をバウンスにより断続するため、マグネットスイッチの端子でアークが発生し、ノイズ発生の要因になるとともに、スイッチ溶着の要因になり、マグネットスイッチの信頼性が損なわれてしまう。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、第１の目的はスタータの起動時におけるスタータ電流を抑えることにあり、第２の目的はバウンス発生時の電流値を下げてマグネットスイッチの信頼性を高めるとともに、ノイズの発生を抑えることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用することにより、スタータの起動時、立上鈍化手段によって、スタータモータに供給される電流の立ち上がり速度が遅らされる。
これによってスタータ起動時におけるスタータ電流が抑えられ、スタータ電流による使用中の機器への影響を抑えることが可能になる。
【０００９】
また、スタータが高電圧化され、マグネットスイッチのプルインコイルのインダクタンスが高くなり、マグネットスイッチの可動接点が固定接点に衝突して発生するバウンスの時期が遅れる場合であっても、スタータモータに供給される電流の立ち上がり速度が遅れることにより、バウンスが発生する時のマグネットスイッチの電流値は低くなる。
つまり、マグネットスイッチは低い電流をバウンスにより断続する。このため、マグネットスイッチの端子でのアークの発生が抑えられ、端子の溶着や破損を防ぐことができ、マグネットスイッチの信頼性を高めることができる。また、バウンスによるノイズの発生も抑えられる。
【００１０】
立上鈍化手段として、インダクタンスコイルのインダクタンスを用いてスタータモータに供給される電流の立ち上がり速度を遅らせる。
【００１１】
インダクタンスコイルの鉄心として、スタータモータに搭載された永久磁石を共用することで、スタータの小型化および軽量化が図れるとともに、コストを抑えることができる。
【００１２】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用し、立上鈍化手段として、コンデンサのキャパシタを用いてスタータモータに供給される電流の立ち上がり速度を遅らせるように設けても良い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、２つの実施例と変形例を用いて説明する。
［第１実施例］
図１はスタータ１の通電回路図を示す。スタータ１は、エンジンを駆動するスタータモータ２と、このスタータモータ２をON-OFFさせるマグネットスイッチ３とを備える。
スタータモータ２は、電機子コイル（図示しない）を搭載したアーマチャ４、このアーマチャ４に直列接続される直巻式のフィールドコイル５を備えるものであり、マグネットスイッチ３を介して車載バッテリ６に通電されると、エンジン始動のための回転トルクを発生する周知構造のものである。
【００１６】
マグネットスイッチ３のプルインコイル３ａ（吸引コイル）とホールディングコイル３ｂ（保持コイル）は、スタータリレー７を介してバッテリ６に接続されるものであり、スタータリレー７のコイル７ａは、キースイッチ８を介してバッテリ６に接続されるものである。
そして、キースイッチ８がON（スタータ端子に接続）されると、スタータリレー７のコイル７ａが通電されて常開可動接点であるスタータリレー７がONして、マグネットスイッチ３のプルインコイル３ａとホールディングコイル３ｂが通電される。すると、常開可動接点であるマグネットスイッチ３がONして、スタータモータ２に大電流が流れ、エンジンを回転駆動する。
【００１７】
一方、スタータ１には、フィールドコイル５およびアーマチャ４に対して直列にインダクタンスコイル１０が接続されている。このインダクタンスコイル１０は、スタータモータ２に供給される電流の立ち上がり速度を遅らせる立上鈍化手段であり、インダクタンスコイル１０のインダクタンス分によって、スタータモータ２に供給される電流の立ち上がりの傾斜を小さくさせるものである。
【００１８】
次に、この実施例の作動と特徴を述べる。
エンジンを始動するために、キースイッチ８がスタータ位置に操作されると、スタータリレー７がONして、マグネットスイッチ３のプルインコイル３ａとホールディングコイル３ｂが通電される。このため、スタータモータ２には、プルインコイル３ａとインダクタンスコイル１０を介して電流が供給される。続いてマグネットスイッチ３がONし、インダクタンスコイル１０を介してスタータモータ２にバッテリ６から大電流が流れる。
【００１９】
このスタータ起動時、スタータ１の高電圧化に伴いプルインコイル３ａのインダクタンスが高い場合には、プルインコイル３ａのインダクタンスの増加分によってマグネットスイッチ３のONするタイミングが遅れる。このような遅れが発生すると、従来の通電回路では、スタータ１の電気的時定数によって決まる突入電流が大きくなった時にマグネットスイッチ３のONによるバウンスが発生することになる（図３のα位置参照）。
【００２０】
これに対し、この第１実施例では、スタータモータ２にインダクタンスコイル１０を直列に接続して突入電流の立ち上がり速度を、図３の破線Ｂ1 に示すように遅らせているため、バウンス発生時（図３のγ位置参照）にマグネットスイッチ３を流れる電流値が低くなる。
このように、プルインコイル３ａの高インダクタンス化に伴ってバウンスの発生時期が遅れても、図３のγ位置に示すように、マグネットスイッチ３は低い電流をバウンスにより断続することになる。このため、マグネットスイッチ３の端子でのアークの発生が抑えられ、バウンスによるノイズの発生を抑えることができる。また、発生したノイズ成分をインダクタンスコイル１０が吸収するため、マグネットスイッチ３から発生されるノイズを抑えることができる。
また、マグネットスイッチ３の端子でのバウンスによるアークの発生が抑えられるため、スイッチ接点の溶着や破損を防ぐことができ、マグネットスイッチ３の信頼性を高めることができる。
【００２１】
さらに、スタータ１の起動初期は、静止慣性の大きいエンジンを駆動するため、スタータ１に過大な負荷がかかり、突入電流と逆起電力によるピーク電流が発生する。しかし、インダクタンスコイル１０をスタータモータ２に直列に接続して突入電流の立ち上がり速度を、図２の破線Ａ1 や破線Ａ2 のように遅らせることができるため、スタータ１の起動初期におけるスタータ電流を抑えることができる。
そしてさらに、この実施例のインダクタンスコイル１０は、図４に示すように、スタータモータ２の固定子に搭載された永久磁石１２をインダクタンスコイル１０の鉄心として共用したものである。
このように、インダクタンスコイル１０の鉄心とスタータモータ２の永久磁石１２とが共用されるため、インダクタンスコイル１０を搭載するスタータ１を小型、軽量化できるとともに、コストを抑えることが可能になる。
【００２２】
なお、インダクタンスコイル１０におけるインダクタンスの大きさは、プルインコイル３ａ（マグネットスイッチのコイルに相当する）のインダクタンスの大きさに応じて設定される。つまり、スタータモータ２に供給される電流の立ち上がり速度を遅らす時間は、プルインコイル３ａのインダクタンスの増加に比例して、長く設定される。具体的には、プルインコイル３ａのインダクタンスが大きくなるほど、突入電流の立ち上がり速度を遅らせるべく、インダクタンスコイル１０のインダクタンスが大きく設定されるものである。
【００２３】
次に、インダクタンスコイル１０によってスタータ電流の立ち上がりを遅らせる適正値について説明する。
この実施例におけるインダクタンスコイル１０のインダクタンスは、スタータモータ２の通電開始後からスタータ電流がピークに達するまでの時間をＴｍｓｅｃで表し（図２参照）、スタータモータ駆動用電圧をＶで表した場合、Ｔ≦（１０／１２）Ｖで表される式を満足する値に決定されている。
つまり、スタータモータ駆動用電圧が車載バッテリ６であるこの実施例の場合、車載バッテリ６の電圧が１２Ｖの場合、スタータ電流がピークに達するまでの時間が１０ｍｓｅｃ程度以下となるようにインダクタンスが設定される。
このように設けることによって、スタータモータ駆動用電圧が大きくなっても、バウンス発生時にマグネットスイッチ３を流れる電流値を低くでき、マグネットスイッチ３は低い電流をバウンスにより断続する。このため、スタータモータ駆動用電圧の大きさに関係なく、マグネットスイッチ３の端子でのアークの発生が抑えられ、端子の溶着や破損を防ぐことができ、マグネットスイッチ３の信頼性を高めることができ、さらにバウンスによるノイズの発生も抑えられる。
【００２４】
［第２実施例］
図５は第２実施例におけるスタータ１の通電回路図を示す。なお、図中における第１実施例と同一の符号は、同一の機能物を示すものである。
この第２実施例は、スタータモータ２と並列にコンデンサ１１を接続し、このコンデンサ１１のキャパシタ分によってスタータモータ２に供給される電流の立ち上がり速度を遅らせたものである。
【００２５】
つまり、図５に示すように、立上鈍化手段として、スタータモータ２に直列にインダクタンスコイル１０を接続するとともに、スタータモータ２と並列にコンデンサ１１を接続して、両者の容量を小さくしたものである。
インダクタンスコイル１０とコンデンサ１１によりＬＣフィルタが構成されるため、ノイズの発生を抑えることができる。
【００２７】
［変形例］
上記の実施例では、キースイッチ８の操作によってスタータ１を起動する例を示したが、キースイッチ８とは別に制御装置（ＥＣＵ）によってスタータ１を起動させるように設けても良い。つまり、制御装置（ＥＣＵ）によってマグネットスイッチ３を制御するエコランシステムに本発明を適用しても良い。
上記の各実施例で示した回路構成やスタータ１の構成等は、実施例を説明するための一例であって、適宜変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータの通電回路図である（第１実施例）。
【図２】スタータのピーク電流を示すグラフである。
【図３】バウンスの発生位置を示すグラフである。
【図４】  スタータモータにおける固定子の概略図である（第１実施例）。
【図５】  スタータの通電回路図である（第２実施例）。
【符号の説明】
１    スタータ
２    スタータモータ
３    マグネットスイッチ
３ａ  プルインコイル（マグネットスイッチのコイル）
８    キースイッチ
１０    インダクタンスコイル（立上鈍化手段）
１１    コンデンサ（立上鈍化手段）
１２    永久磁石
【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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