(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の遠隔式エンジン始動装置におけるエンジンの起動検出装置であって、
前記移動体のエンジン出力により駆動されて３相同期発電するオルタネータの出力電圧を一定にするためのレギュレータの出力電圧を取得し、その出力電圧中の一定周波数成分を検出して出力する周波数成分検出手段と、
その周波数成分検出手段の出力信号が一定周波数範囲である場合に、その移動体のエンジンが起動したと判定する判定手段とを備え、
前記周波数成分検出手段は、前記一定周波数範囲以外の周波数範囲の内で、前記一定周波数範囲より高い少なくとも５０Ｈｚ以上の周波数成分を除去することが可能なローパスフィルタを備えたことを特徴とする移動体のエンジン起動検出装置。
【請求項２】
前記周波数成分検出手段は、前記一定周波数成分を後段で処理可能なレベルまで増幅する増幅器を備えることを特徴とする請求項１に記載した移動体のエンジン起動検出装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記周波数成分検出手段の出力信号を波形整形する波形整形部と、その波形整形部で整形された出力信号を監視し、その出力信号の立ち上がり或いは立ち下がりの発生タイミングが一定の範囲内にある場合に起動したと判定するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した移動体のエンジン起動検出装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記周波数成分検出手段の出力信号を波形整形する波形整形部と、その波形整形部で整形された出力信号を整流する信号整流部と、その整流された信号の電圧を基準電圧と比較する電圧比較部とを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載した移動体のエンジン起動検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体のエンジンの起動を検出するエンジン起動検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体のエンジンの始動装置としては、例えば戸外に駐車した移動体のエンジンを室内から始動させることができる無線による遠隔エンジン始動装置や、セットされた時間にタイマで移動体のエンジンを始動させることができるタイマ式エンジン始動装置が知られている。
【０００３】
この始動装置は、例えば遠隔始動装置では、移動体の運転者の手元にある無線信号の送信の可能な携帯器と、送信されてきた無線信号を受信してイグニッションスイッチをオンさせ、スタータを所定時間だけ駆動し、エンジンが起動したと判定したらスタータの更なる駆動を中止して起動動作を停止する動作の可能な車載器で構成される。一方、タイマ式始動装置では、上記の携帯器が無く、車載器に設置されたタイマによりイグニッションスイッチのオンと、スタータの所定時間の駆動を行うようになる。
【０００４】
上記の移動体の始動装置では、エンジンの起動判定は重要である。すなわち、仮にエンジンが起動していないのにもかかわらず始動したと誤判定をすると、エンジンが起動できず、エンジン始動装置として役に立たないことになる。逆に、エンジンが既に起動しているのにもかかわらず起動していないと誤判定すると、スタータを駆動し続けたり、スタータを再駆動させたりすることになる。すると、移動体のバッテリを過放電させてしまったり、移動体の変速機等やスタータ自身にダメージを与える場合が発生する。
【０００５】
そこで、係る移動体のエンジンの起動を判定する装置として、従来たとえば特開平８−２１３４３号公報に開示された装置のように、移動体のエンジンを動力として交流発電を行うオルタネータからの出力の交流信号成分のリップル電圧（電圧値）に基づいて判定するものがあった。また、特公平６−８７０２５号公報に開示された装置のように、バッテリの直流電源電圧においてスタータの駆動により一旦電圧低下していたものがエンジンが起動したことからオルタネータが駆動されて直流電圧が上昇する電圧値を検出することにより判定するものなどがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の装置では、以下に示す問題を有している。すなわち、前者のオルタネータの出力のリップル電圧を検出する場合には、オルタネータの出力電圧を安定化させるためのレギュレータの性能やバッテリの容量、或いは、付帯する装置や電装品によっては、リップル電圧が非常に小さくなり、リップル電圧の発生の有無の判断が難しいことが多い。更に、ラジオ等の電装品のスイッチがオンされている場合にはノイズが増加するためにリップル信号とノイズとを弁別し正確にリップル電圧を抽出し、起動を判定することは難しかった。
【０００７】
また、オルタネータの出力電圧を取り出す配線を設置することは、通常の車内のシガーライタ等で得られるバッテリ電圧とは異なり、オルタネータにはレギュレータが近くに設置されているか、オルタネータとレギュレータが一体化している等であるため、レギュレータに入る前のオルタネータ出力を得るには特別な配線が必要になり、容易ではなかった。
【０００８】
一方、後者のバッテリの直流電圧電源でエンジンの起動を検出する場合には、１２Ｖ程度のバッテリ電圧は、イグニッションスイッッチのオンとスタータのオンで電圧が一旦１１Ｖ程度やそれ以下に低下し、エンジンの起動でオルタネータが発電を開始すると１４Ｖ近くに電圧が上昇することから、その１４Ｖ近くに上昇した電圧を検出することでエンジンの起動を検出している。
【０００９】
ところが、ガソリン車の場合は比較的早くこのバッテリ電圧は上昇するが、ディーゼル車の場合には、図１の期間Ａに示すようにバッテリ電圧の上昇は緩慢であり、車種やバッテリの容量、或いは、付帯する装置や電装品によって異なるものの１４Ｖ近くまで上昇するのに数秒以上の時間を要するものが多い。
【００１０】
さらに、図１の期間Ａは、数秒以上が必要である場合が多く、また、スタータによる１回の起動時間は、効率とバッテリ保護の観点から最大で２秒前後である。従って、バッテリ電圧の上昇でエンジンの起動検出を行っている場合には、実際はエンジンが起動していてもバッテリ電圧からは検出できずにスタータを再起動させてしまい、車両の駆動系にダメージを与えることがある。
【００１１】
従って、車種やガソリンとディーゼルのエンジンの違い、或いは、付帯する装置や電装品の違いによっては、従来のエンジンの起動検出装置では起動検出が難しいことがあった。
【００１２】
しかしながら、環境問題やエネルギー効率の問題から世界的にディーゼル車の需要は増加傾向であり、移動体の電装品や付帯装置も増加傾向かつ高級化傾向にあり、バッテリ容量は増加傾向にあり、また、遠隔式エンジン始動装置の需要も増加傾向にあるが、ディーゼル車とガソリン車を含んであらゆる移動体の車種に対応可能なエンジン始動装置のエンジン起動検出装置はなかった。
【００１３】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題を解決し、あらゆる移動体の車種で共通かつ確実に動作し、しかも、実装も容易なエンジン起動検出装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明に係る移動体の遠隔式エンジン始動装置では、前記移動体のエンジン出力により駆動されて３相同期発電するオルタネータの出力電圧を一定にするためのレギュレータの出力電圧を取得し、その出力電圧中の一定周波数成分を検出して出力する周波数成分検出手段と、その周波数成分検出手段の出力信号が一定周波数範囲である場合に、その移動体のエンジンが起動したと判定する判定手段とを備えたものを前提とする。
【００１５】
レギュレータ出力に含まれる特定の周波数の成分を検出することで、車種やバッテリ容量、或いは、電装品等の違いによる電圧変動の違いやノイズのいかんに関わらず、一定の条件でのエンジンの起動検出が可能となる。すなわち、最近の自動車などにおいては、オルタネータの出力を安定化するために、レギュレータが組となって実装されている。そして、そのレギュレータを介してバッテリーや負荷に電力供給をするようになっている。
【００１６】
そのレギュレータの出力は、エンジンが起動した状態では、エンジンの種類や、電装品・負荷の稼働状態に関わらず、一定の低周波（２０〜３０Ｈｚ程度）の交流成分が存在する。そして、係るレギュレータの出力は、バッテリのリップル電圧に重畳される。そこで、レギュレータの出力を取得し、周波数成分検出手段により、そのレギュレータから所定の周波数（低周波数）を抽出する。そして、係る所定の周波数成分の信号が抽出できたならば、判定手段によりエンジンが起動したと判定できる。よって、ディーゼル／ガソリンというようなエンジンの種類や、稼働中の電装品の有無等に関係なく、精度よくエンジンの起動を検出できる。また、オルタネータの出力を直結するのではなく、レギュレータの出力は、そのレギュレータの出力端子に接続したり、バッテリー端子に接続すればよいので、結線・装置の実装も容易に行える。
【００１７】
そして、上記の動作原理を実現するために、具体的な構成としては、以下の各種のように構成するとよい。すなわち、前記周波数成分検出手段は、前記一定周波数範囲以外の周波数範囲の内で、前記一定周波数範囲より高い、少なくとも５０Ｈｚ以上の周波数成分を除去することが可能なローパスフィルタを用いることである。
すなわち、所定周波数は、実際には、オルタネータの出力やノイズに比べて十分に低い周波数である。そこで、ローパスフィルタを設けることにより、係る高周波成分を除去でき、目的とするレギュレータ出力の信号を抽出できる。より具体的には、起動時に発生する不要なノイズなどの周波数は、オルタネータノイズでは１ｋＨｚ程度でありその他の電装品ノイズにおいてはそれ以上である。また車種によっては、起動していないとき（スタータは回転している）時に発生する信号の周波数が７０Ｈｚ程度のものもある。これに対し、起動時に発生するレギュレータの出力は、３０Ｈｚ前後である。従って、少なくとも５０Ｈｚ以上の周波数成分を除去することにより、所望の周波数成分を抽出できる。
【００１８】
また、好ましくは、前記一定周波数成分を後段で処理可能なレベルまで増幅する増幅器とを備えて構成することである（請求項２）。すなわち、抽出した信号のレベルは小さいため、増幅することにより、直接判定したり、判定するために必要な処理をすることが可能なレベルとなる。
【００１９】
また、前記判定手段は、前記周波数成分検出手段の出力信号を波形整形する波形整形部と、その波形整形部で整形された出力信号を監視し、その出力信号の立ち上がり或いは立ち下がりの発生タイミングが一定の範囲内に有る場合に起動したと判定するようにしてもよい（請求項３）。
【００２０】
波形整形することにより、デジタルデータに変換できる。よって、判定手段としては、コンピュータなどを用いてデジタル処理することにより、容易に判定でき、また、その判定結果に基づいて所定の制御信号を出力することも容易にできる。
【００２１】
さらにまた、前記判定手段は、前記周波数成分検出手段の出力信号を波形整形する波形整形部と、その波形整形部で整形された出力信号を整流する信号整流部と、その整流された信号の電圧を基準電圧と比較する電圧比較部（実施の形態では、「コンパレータ６」に対応）とを備えるように構成してもよい（請求項４）。実施の形態でも説明したように、起動の有無に対応して電圧比較部の出力がＬ／Ｈに切り替わるので、判定が容易となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明に係るエンジン起動検出装置の好適な一実施の形態を示すブロック図である。同図に示すように、オルタネータの出力が与えられるレギュレータ（「ボルテージレギュレータ」，「ＩＣレギュレータ」等とも称されている）１の出力をローパスフィルタ２，増幅器３，波形整形器４，整流器５，コンパレータ６の順に接続している。さらに波形整形器４とコンパレータ６から出力信号が出力されるようになっており、この出力信号に基づいて起動の有無を判別するようになっている。なお、一方の出力信号のみが出力するようになっていてもよい。
【００２４】
すなわち、よく知られているように、オルタネータは移動体のエンジンとベルト等で接続されて電機子を回転させて３相同期発電し、その３相出力を全波整流してバッテリやガソリンエンジンの点火等や移動体の電気負荷が消費する電力を供給する。従って、オルタネータの出力電圧の周波数は、エンジンの回転数に依存するため、バッテリ電圧にはエンジンの回転数に依存した交流成分が重畳される。さらに、電装品（ラジオ，ファンなど）が動作中は、バッテリー電圧には、係る電装品に伴う各種の周波数の交流成分が重畳される。
【００２５】
通常はそのオルタネータの出力をそのまま使用するのではなく、図３に示すように、オルタネータ８に、レギュレータ１の各端子を接続し、レギュレータ１のＢ端子をバッテリ９や負荷１０に接続するようにしている。そして、このようにレギュレータ１は、交流発電器であるオルタネータ８に接続されオルタネータ出力電圧を安定化させるために実装される。また、このレギュレータ１は、移動体のオルタネータの出力側にオルタネータと一組に、或いは一体型で標準的に装着されているものである。
【００２６】
上記のようにオルタネータ８は、３相同期発電するが、係る各相電圧とレギュレータ１の端子電圧（Ｂ，Ｐ）の電圧との関係は、図４のようになる。図中ローマ数字がオルタネータ８の各相の電圧である。
【００２７】
発明者の実験結果によれば、オルタネータ８のリップル電圧は１〜１．５ｋＨｚ程度の周波数を有することに対して、レギュレータ１の出力はオルタネータ８のリップル電圧（高周波数）とは別に３０Ｈｚ前後の低周期の周波数を有することが判明している。そして、オルタネータ８の出力は、ディーゼルエンジンとガソリンエンジンの違いや、電装品のオン・オフにより変動することが確認された。一例を示すと、ディーゼルエンジンでは１ｋＨｚ程度であったのに対し、ガソリンエンジンでは１．５ｋＨｚ程度となる。これに対し、レギュレータ１の低周期の周波数（３０Ｈｚ前後）は、車種やディーゼルエンジンとガソリンエンジンの違い、電装品やバッテリの違い、電装品のオン・オフ等に関わらず、ほぼ一定の値をとった。また、このレギュレータ１の出力の周波数は、エンジンの回転数に依存するものの、アイドリング状態での検出のためほぼ一定している。
【００２８】
そこで、本発明は、この３０Ｈｚ前後の周波数を検出してエンジンの始動を検出するものである。なお、上記レギュレータ１の出力電圧の実測値の一例を示すと、図５のようになり、定常的なノイズ（高周波）や、単発的なノイズが重畳されている。そこで、係るノイズを除去しつつ、所望の信号を抽出するべく、図２に示すような構成をとった。
【００２９】
すなわち、ローパスフィルタ２は、検出対象の低周波数以外を除去するようにしている。そこで、様々な電装品やその他の原因により発せらるノイズやリップルを除去して目的の低周波のみを抽出するため４０Ｈｚ以上の周波数を除去するローパスフィルタを使用した。そして、実際のローパスフィルタ２の構成としては、例えば抵抗とコンデンサとオペアンプからなるアクティブフィルタと、抵抗とコンデンサをさらに組み合わせて３次ローパスフィルタ２を形成することができる。さらに、このローパスフィルタ２への入力は直流成分をコンデンサでカットすることにより、交流成分のみを入力するようにしている。
【００３０】
増幅器３は、オペアンプ等で構成される増幅回路であり、入力波形の増幅を行う。この増幅は、目的とする３０Ｈｚ程度の低周波の電圧レベルを後段で処理可能なレベルの信号に増幅するためである。そして、係る増幅された信号を監視し、所定の周波数であることが検出されたならば、起動したと判定できる。
【００３１】
ところで、上記増幅器３から出力される信号は、アナログ信号であるので、係る信号に基づいて直接所望周波数の信号か否かを判断するのは煩雑である。そこで、本形態では、増幅器３の出力を、次段の波形整形器４に与え、０〜５Ｖの矩形波を生成し、デジタルデータに変換するようにした。この波形整形器４は、与えられた信号が、一定の電圧（しきい値）以上の時にＨｉｇｈとなり、しきい値以下の時にＬｏｗとなるような回路で構成され、例えばトランジスタを複数段接続することにより形成できる。そして、低周波信号の検出が正確であれば、この矩形波を直接にマイコン等の演算制御手段に入力して、矩形波の立ち上がりや立ち下がりからエンジンの起動を検出することができる（出力１）。
【００３２】
しかしながら、低周波信号の検出は、交流成分の電圧レベルによっては正確に検出できないおそれもあるので、本実施の形態では上記矩形波をコンデンサを経由してダイオードの整流器５で整流し、さらにトランジスタで構成されるコンパレータ６で、エンジンが起動している場合はＬｏｗ（出力：０Ｖ）を、エンジンが停止している場合はＨｉｇｈ（出力：５Ｖ）の起動判定電圧を出力するようにした（出力２）。
【００３３】
この起動判定電圧の出力結果（出力２）により、再度スタータを２秒程度駆動させる（Ｈ＝５Ｖの時）か否（Ｌ＝０Ｖの時）かの処理を決定する。このようにしてエンジンが起動したかどうかの判定を行うことで、ディーゼルエンジンの移動体のようなバッテリ電圧の上昇が遅い場合でも、バッテリライン電圧から容易にエンジンの起動を検出して、不必要にスタータを何回も回し続けることでバッテリ電流の浪費を避け、起動している状態でのスタータ駆動等でギア等の駆動系の損傷を防ぐことができる。
【００３４】
そして、エンジンの起動を検出したら、携帯器にエンジンが起動したことを連絡してエンジンの始動処理は終了する（タイマ式の場合には、自動的に終了する）。
【００３５】
上記のように整流器５とコンパレータ６により、簡単に判定できるのは、以下に示す原理に基づいている。図６に示すように、レギュレータ１の出力は同図（Ａ）に示すように、レギュレータ周波数成分にノイズ成分が重畳した状態となっている。したがってローパスフィルタ２を通過させることにより、同図（Ｂ）のように目的とするレギュレータ周波数成分のみが抽出され、それを増幅器３で増幅することにより、同図（Ｃ）に示すように振幅を増大する。
【００３６】
そして、波形整形器４にてしきい値処理をし、増幅器３の出力信号を矩形波に変換する（同図（Ｄ））。この矩形波は、レギュレータの周波数成分が正弦波とすると、毎回（１周期ごと）に同一のパルスが規則正しく出力されるため、上記したように「出力１」に基づいてレギュレータ周波数成分の周波数を検知し、それに基づいて起動の有無の判定を行うことができる。
【００３７】
ところで、実際には波形が乱れることがあり、その場合には矩形波の出方が異なることがある。したがって、波形整形器４の出力を整流器５を通過させることにより同図（Ｅ）に示すように平均値を求める。このように平均値化することにより、多少の矩形波の出方のばらつきの影響をなくすることができ、それにより、その平均値化した整流値をコンパレータ６にてある基準値と比較し、基準値以上となったらなば検出信号（出力２）を出力するようにした。そして、係る構成にすることにより、出力２の状態（Ｌ／Ｈ）により簡単に起動の有無を判断でき、しかも、波形が乱れても正しく判断できるようになる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、起動した際のレギュレータの出力が、各種の条件に関係なく３０Ｈｚ前後の低周波数の交流信号になることに着目し、それを検出するようにしたため、あらゆる移動体の車種でディーゼルエンジンとガソリンエンジンに対して共通かつ確実にエンジンの起動検出をすることができる。さらに、オルタネータに直結する必要がないので、信号取り出しのための配線も容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼル車のバッテリ電圧のエンジン起動時における電圧変化を表わす図である。
【図２】本発明に係る移動体のエンジン起動検出装置の好適な一実施の形態を示すブロック図である。
【図３】レギュレータ付きオルタネータの使用例を示す図である。
【図４】オルタネータの各相電圧とレギュレータ出力の関係を示す図である。
【図５】レギュレータ出力の一例を示す図である。
【図６】各部の波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  レギュレータ
２  ローパスフィルタ
３  増幅器
４  波形整形器
５  整流器
６  コンパレータ
【図１】
0003856059.tif 000002
【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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