專利名稱：發(fā)動機啟動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及車輛的發(fā)動機啟動裝置。
背景技術：
發(fā)動機啟動裝置通過從搭載于車輛的蓄電池供應的電力來驅動啟動電動機，并通過將啟動電動機的轉動從傳動裝置傳動到發(fā)動機，來啟動發(fā)動機。在此，由于流過啟動電動機的電流值會直接影響發(fā)動機的啟動時間，因此為了實現(xiàn)規(guī)定時間內的發(fā)動機啟動，需要
數(shù)百安培。在啟動電動機的啟動時，由于沒有因轉動而引起的反電動勢電力的產生，因此瞬間起峰電流(inrush current)會從蓄電池流向啟動電動機,從而蓄電池的消耗電力激增，蓄電池的輸出電壓會臨時下降。故而，在發(fā)動機啟動時由電子電路構成的控制裝置的動作變得不穩(wěn)定，有時控制裝置中所使用的微機會被重置。為此,作為啟動電動機的啟動方法,提出了一種搭載于車輛、且由對啟動電動機進行控制的控制器來抑制啟動電動機驅動時的蓄電池輸出電壓的下降的系統(tǒng)(參照專利文獻I)。在專利文獻I中，啟動電動機的驅動由發(fā)動機發(fā)電系統(tǒng)的控制器進行控制，啟動電動機與控制器通過線束而連接。而且，按照從在通過啟動電動機與接地間所串聯(lián)連接的半導體開關而起動后不久的占空比值起，占空比值隨時間經過而變大的方式，對啟動電動機的消耗電力進行PWM(脈寬調制)控制來限制瞬間起峰電流，從而抑制蓄電池電壓的下降。在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本2002-031021號公報發(fā)明要解決的課題根據(jù)專利文獻1，啟動電動機的控制是通過內置于控制器的、基于發(fā)動機溫度或發(fā)動機轉角對點火器的點火定時等進行運算的CPU來對半導體開關45a (FET)進行控制的。故而，為了使動作保證溫度滿足比FET低的CPU的動作溫度，將包含電壓下降抑制單元在內的發(fā)動機發(fā)電系統(tǒng)的控制器4配置于與啟動電動機8分離的位置，因此控制器4與啟動電動機8將由能滿足數(shù)百安培的通電的線束來進行連接。即，從該控制器起的線束成為與控制器自身、或從中途起與發(fā)動機控制裝置或其他的電氣兀件的輸入輸出信號纏繞在一起的狀態(tài)，將從啟動電動機的線束受到由電磁感應引起的噪聲的影響。而且，存在會引起發(fā)電機或點火器的控制電路、發(fā)動機控制裝置或其他的電氣元件的誤動作的課題。為了解決這樣的問題點，可列舉使用同軸電纜等的低電感配線，但考慮了低電感配線的發(fā)動機布局成為必要，因此存在不能容易地對現(xiàn)有的發(fā)動機附加怠速停止功能的課 題。

發(fā)明內容
為此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能不在引起各種電氣元件的誤動作的前提下啟動發(fā)動機的發(fā)動機啟動裝置。用于解決課題的手段為了解決上述課題，本發(fā)明期望的形態(tài)之一如下。該發(fā)動機啟動裝置，具備小齒輪，其與連結于發(fā)動機的齒圈咬合；磁開關，其通過從蓄電池供應的電流，來使小齒輪向齒圈的方向移動；啟動電動機，其通過該電流來轉動小齒輪；控制裝置，其對啟動電動機發(fā)出發(fā)動機啟動的指令；和啟動控制部，其基于指令，來對進行PWM控制的第I半導體開關進行控制，其中，啟動電動機和磁開關收納于第I框體，啟動控制部收納于第2框體，并對第I框體與第2框體進行一體化。即,將即使與啟動電動機一體化也沒有影響的啟動控制部進行一體化，若進行一體化，則將產生熱的影響的控制裝置分離地配置。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能提供一種能在不引起各種電氣元件的誤動作的前提下啟動發(fā)動機的發(fā)動機啟動裝置。本發(fā)明的其他的目的、特征以及優(yōu)點根據(jù)涉及附圖的以下的本發(fā)明的實施例的記載而明確。


圖I是發(fā)動機啟動裝置的電路圖。圖2是發(fā)動機啟動裝置的構造圖。圖3是發(fā)動機啟動裝置的動作圖。圖4是發(fā)動機啟動裝置的動作圖。圖5A是發(fā)動機啟動裝置的電路圖。圖5B是圖5A的波形圖。圖6A是發(fā)動機啟動裝置的電路圖。圖6B是圖6A的波形圖。圖7是發(fā)動機啟動裝置的電路圖。圖8是發(fā)動機啟動裝置的動作圖。圖9是發(fā)動機啟動裝置的電路圖。圖10是發(fā)動機啟動裝置的構造圖。圖11是發(fā)動機啟動裝置的動作圖。圖12是發(fā)動機啟動裝置的整體圖。
具體實施例方式以下，參照附圖來說明實施例。實施例I圖I是發(fā)動機啟動裝置10的電路圖，圖2是發(fā)動機啟動裝置10的構造圖，圖3是圖I的動作圖。圖I的發(fā)動機啟動裝置10基于磁開關11的工作，通過吸引力而使移動機構12可動，且使小齒輪13在箭頭方向上移動，與連結于發(fā)動機的齒圈20咬合。而且，在咬合的途中、或者在成為了咬合狀態(tài)后，使啟動電動機14工作,并將啟動電動機14的轉動經由小齒輪13而傳動到齒圈20，使發(fā)動機I的曲軸進行轉動，進行燃料或點火的控制，由此來啟動發(fā)動機。啟動電動機14由啟動控制部(以下，STM) 100進行控制，端子101，102，103，104是輸入輸出端子。磁開關11中，端子15是輸入端子。在搭載于車輛的蓄電池50，經由點火開關(以下，IGSW) 60而連接有控制裝置(發(fā)動機控制組件以下，E⑶)70。ECU70執(zhí)行發(fā)動機的啟動停止判定或點火控制或燃料噴射控制等，輸入信號是發(fā)動機轉動信號或空氣流量信號等，輸出信號除了經由了 STM100的端子104的、啟動信號(以下，ST)、啟動電動機14驅動用PWM信號(以下，Mo-PWM)以外，還有經由了繼電器80的Mg-Ry、未圖示的噴射器噴射信號或點火信號等。ECU70內部由未圖示的微機、輸入輸出接口電路、以及作為它們的電源的恒壓產生電路等構成。進而，在蓄電池50，將對磁開關11的電流進行接通、斷開的繼電器80的輸出與端子15連接，通過Mg-Ry進行接通、斷開控制。STM100是啟動電動機14的控制模塊，從端子101輸入蓄電池電壓VB，從E⑶70輸入ST或Mo-PWM到接口電路110，并由未圖示的電荷泵來對Mo-PWM進行升壓，且輸出啟動電動機14的電流通電用半導體開關120 (以下，F(xiàn)ET1)的柵極端子G的信號。FETl的漏極端子D從端子101與蓄電池50連接，端子S連接使電流回流的續(xù)流二極管130的陰極，且從端子102與啟動電動機14連接。續(xù)流二極管130的陽極經由端子103與啟動電動機14的接地連接。圖2是圖I的發(fā)動機啟動裝置10的構造圖，以將磁開關11、啟動電動機14以及STM100 一體化的構造，配置于發(fā)動機I的齒圈20與小齒輪13能進行咬合的位置。在圖2中，關于移動機構12和小齒輪13，為了了解內部構造，在附圖中以開放部16示出。S卩，開放部16中，磁開關11的框體部和啟動電動機14的框體部以空隙進行連通，并在該處配置移動機構12,將磁開關11與啟動電動機14 一體化。STM100是在內部具有圖I所示的部件或配線基板的框體，與將磁開關11和啟動電動機14 一體化了的框體進行一體化。在箱型框體，作為外部配線用的端子，具有蓄電池50的端子101、啟動電動機14的端子102、E⑶70的端子103，各自的端子按照圖I所示的配線進行連接。另一方面，在磁開關11和啟動電動機14的一體化構造中具有端子B、M、S，配線如粗線所示，從蓄電池50到端子B以線束進行連接，從端子B到STM100的端子101以母線進 行連接，且將從啟動電動機14引出的線束與端子M連接，從端子M到STM100的端子102以母線進行連接，從繼電器80的輸出到端子S以線束進行連接，從端子S通過磁開關11的內部與端子15連接。S卩，收納了 STM100的框體(第2框體)按照覆蓋將磁開關11與啟動電動機14 一體化了的框體(第I框體)的方式進行配置，第I框體和第2框體經由母線而相連接。第I框體具備用于連接啟動電動機與STMlOO的端子M、用于連接蓄電池與STM100的端子B。母線與第2框體垂直連接，第I以及第2端子按照從第I框體伸出的方式進行配置，母線按照夾入端子M以及端子B的方式進行連接圖12表示發(fā)動機啟動裝置的整體圖。如圖12所示，將收納了 STM100的第2框體與收納了磁開關11和啟動電動機14的第I框體進行一體化。在圖I和圖2的構成中，盡管通過圖3來說明發(fā)動機啟動時的動作，但在此是以駕駛者操作IGSW60的情況為例。若在時間點t0接通IGSW60，則E⑶70在初始化結束的時間點11輸出輸出信號ST來起動接口電路110，STM100的動作開始。E⑶70在發(fā)動機啟動的初始化結束的時間點t2輸出Mg-Ry，來接通繼電器80，使小齒輪13沿箭頭方向移動來咬合齒圈20。其后，輸出Mo-PWM，開始啟動電動機14的轉動動作。此外，時間點tl或t2是依賴于E⑶70中的發(fā)動機啟動控制的時間，存在t0 tl、tl t2的間隔并不一定成為圖3這樣的必然性，時間點t0、tl、t2可以均為同一時間點。從E⑶70輸出的Mo-PWM的導通率占空比按照在時間點t2是占空比I、在時間點t4增加到大于占空比I的占空比2的方式進行輸出。從時間點t2起,啟動電動機14的電流Ism開始流動,在時間點t2以后,通過以啟動電動機14的轉動而產生的感應電壓Esm、與STM100的輸出電壓Vsm(FETl的漏極D端子電壓)，即經PWM控制的輸出電壓(Vsm = VBX占空比)的差電壓(Vsm-Esm)來流動。由于電流Ism從蓄電池50供應，因此，因蓄電池50的內部電阻而產生電壓降，蓄電池電壓VB從初始電壓VBO起對應于電流Ism而下降。此外，在將占空比從時間點t2的占空比I向時間點4的占空比2增大的過程中，在時間點t3至時間點t4，電流Ism和VB成為大致恒定值的Isml和VBl的狀態(tài)，呈現(xiàn)了按照用輸出電壓Vsm與感應電壓Esm的差電壓(Vsm-Esm)來除以啟動電動機14的內部電阻而得到的電流值變得恒定的方式而處于平衡的狀態(tài)。這樣的平衡狀態(tài)只是一例，蓄電池50、啟動電動機14根據(jù)占空比而成為不同的狀態(tài)。另外，占空比2是啟動電動機14已處于轉動的狀態(tài)的占空比，除了特別需要對電流Ism進行限制之外，可以是最大通電率占空比m( = 100% )0在時間點t4以后，Mo-PWM以占空比2保持恒定，啟動電動機14隨轉速上升而其感應電壓Esm變大，因此電流Ism減少，VB上升。發(fā)動機轉速Ne從時間點t2的電流Ism的開始流動起,通過因啟動電動機14的轉動而引起與小齒輪13咬合的齒圈20轉動而上升，在時間點t5，發(fā)動機開始啟動。發(fā)動機啟動由E⑶70進行檢測，在時間點t5，ST和Mo-PWM斷開，因此啟動電動機14的電流Ism斷開，STM100的動作結束。但是，在時間點t2，如以虛線表示Mo-PWM那樣，若將占空比設為占空比m來使啟動電動機14工作，則對啟動電動機14直接施加蓄電池電壓VB，因此直到啟動電動機14轉動而產生感應電壓Esm為止的期間，都將流過用蓄電池電壓VB除以啟動電動機14的內部電阻而得到的電流Ism2，在內部電阻超過數(shù)十πιΩ的情況下，會成為超過1000Α的瞬間起峰電流。若從蓄電池50流過這樣的瞬間起峰電流Ism2，則如圖3的VB的虛線所示那樣，會產生電壓降到小于VBl的VB2為止。以蓄電池50作為電源進行連接的ECU70或其他的控制裝置、導航裝置等設定了不發(fā)生初始化(重置)的蓄電池電壓VB的最低保證電壓VBs，VBs以下的電壓降將不能保證各種裝置的動作。圖4是如下一例將圖3的時間點t2至t4的時間間隔設為恒定值，設占空比2 =占空比m(100% )，并使占空比可變，來對啟動電動機14的電流Ism和蓄電池電壓VB進行測量。如此，按照即使VB下降也成為最低保證電壓VBs以上的方式來將圖3的Mo-PWM所示的占空比I設定為小于占空比2(100% )的值即可。 然而,啟動電動機14的轉動上升越快，圖3的時間點t2 t5的發(fā)動機啟動時間越短，作為發(fā)動機啟動性能來說可謂越良好。由于占空比I越小，F(xiàn)ETl的輸出電壓Vsm(VBX占空比I)越小，因此啟動電動機14的轉速越低，另外，時間點t2 t4的時間越長,轉速上升越慢,發(fā)動機啟動時間越長。S卩，需要按照使VB的下降為容許值以上、且發(fā)動機啟動時間為容許值以下的方式來設定占空比I和時間點t2 t4的時間。作為發(fā)明者等的驗證例之一，若設定為占空比2 = 100%,則在占空比I = 70%以下、或者時間點t2 t4的時間=IOOms以下，能使發(fā)動機啟動時間為400ms以下,且能將蓄電池電壓保持為8V以上。如上所述，通過在啟動電動機14的起動時將占空比限制為占空比I的PWM控制，能使瞬間起峰電流小于占空比=占空比2(占空比m)的Ism2，但即使在通過以與發(fā)動機啟動時間之間的關系而設定的該占空比I進行了起動的情況下，瞬間起峰電流Isml也將成為
數(shù)百安培。若以PWM控制來流過數(shù)百安培的電流，則由于FETl的開關所帶來的電流的接通、斷開、或者續(xù)流二極管130在通電中FETl的接通時生成的恢復電流(與蓄電池電壓VB的短路電流等效)，會從端子102和端子M的配線產生感應噪聲，若端子102和端子M的配線長且與ECU70或其他的控制裝置的配線混纏在一起，則認為會有引發(fā)這些裝置的誤動作、或者配線的電壓降較大從而不能維持圖4所示的最低保證電壓VBs的問題。然而，由于是將STM100與啟動電動機14 一體化進行配置，因此不會有端子102和端子M的配線與ECU70或其他的控制裝置的配線纏繞在一起的情況，從而得到不會引發(fā)這些裝置的誤動作的效果。特別地，通過將生成Mo-PWM并進行送信的E⑶70、與使用半導體開關來進行控制的STM100分隔開，從而動作保證溫度比半導體開關低的EUC70不會受到半導體開關所帶來的發(fā)熱的影響。即，通過將即使與啟動電動機14 一體化也無影響的部分進行一體化，且僅將若一體化則有影響的部分分隔開進行配置，從而不僅解決了發(fā)熱的問題，還解決了線束變多的課題。另外,在發(fā)動機啟動控制中的啟動電動機14的動作中,通過在驅動初始狀態(tài)下根據(jù)規(guī)定的占空比對FETl進行PWM控制，來限制啟動電動機14的電流Ism，因此能抑制蓄電池電壓VB的下降，能確保由各控制裝置所決定了的蓄電池電壓VB的最低保證電壓VBs以上的電壓。另外，由于使占空比從占空比I向占空比2連續(xù)變化，因此存在如下效果對啟動電動機14進行驅動的FETl的輸出電壓Vsm和電流Ism連續(xù)地變化，啟動電動機14的轉動變動或轉矩變動將消失，能實現(xiàn)平穩(wěn)的發(fā)動機啟動。另外，由于能減少配線的電壓降，且能減少蓄電池電壓的下降，因此存在能最大限度地發(fā)揮啟動電動機的輸出特性且能提高發(fā)動機啟動性的效果。進而,在發(fā)動機啟動控制中的啟動電動機14的動作中,通過在驅動初始狀態(tài)下根據(jù)規(guī)定的占空比對FETl進行PWM控制，來限制啟動電動機14的瞬間起峰電流，從而存在能抑制蓄電池的過電流的消耗且能抑制蓄電池劣化的效果。實施例2圖5A、圖5B和圖6A、圖6B是STM100的控制呈現(xiàn)不同方式的實施例，與圖I同一部分以及同一信號以同一記號表不。在實施例I中，由于Mo-PWM在從時間點t2起到t4為止的時間使占空比從占空比I起變化到占空比2 (占空比m)，因此啟動電動機14的電流Ism不僅通過MO-PWM來進行控制，而且還受到蓄電池電壓VB的影響。由于蓄電池電壓VB根據(jù)蓄電池的充電放電狀態(tài)或蓄電池的劣化狀態(tài)而不同，因此在蓄電池未被充分地充電的狀態(tài)下，蓄電池電壓VB會變低到成為接近最低保證電壓VBs的電壓，由此，上述狀況還會成為不能通過對啟動電動機14的通電來確保最低保證電壓VBs的情況或電流Ism的不足所帶來的發(fā)動機啟動時間的延遲產生的原因。為此，進行反饋控制，以使得在圖5B中將最低保證電壓VBs設為電壓指令值VBsp的情況下蓄電池電壓VB不成為VBsp以下,且在圖6中設定電流指令值Ismp的情況下電流Ism不成為Ism以下。
首先，在圖5中，蓄電池電壓控制電路200將蓄電池電壓VB與比最低保證電壓VBs大的電壓指令值VBsp之間的電壓偏差作為補償要素從PWM變換電路201輸出Mo-PWM，來對FETl進行占空比控制。若在圖5B的時間點t2使啟動電動機14動作，則VB與VBsp的電壓偏差大，因此占空比變大，VB隨電流Ism的增加而下降，若電壓偏差變小，則占空比向著減小的方向變化。若VB下降到VBsp，則幾乎成為VB = VBsp地，占空比變大，在占空比成為了 100%以后，將不能進行電壓控制。接下來，在圖6A中，啟動電動機電流控制電路300使用電流傳感器310來檢測啟動電動機14的電流Ism，并將電流指令值Ismp與電流Ism的電流偏差作為補償要素從PWM變換電路301輸出Mo-PWM，來對FETl進行占空比控制。在此，電流指令值Ismp是使蓄電池電壓VB不成為最低保證電壓VBs以下的值，根據(jù)需要，還能通過蓄電池電壓VB而使電流指令值Ismp可變。若在圖6B的時間點t2使啟動電動機14動作，則Ismp與Ism的電流偏差大，因此占空比向著100%而變大，若電流Ism成為Ismp，則占空比向著小的方向變化。然后，使電流Ism變?yōu)榕cIsmp幾乎相等地，占空比變大，在占空比成為了 100%以后，將不能實現(xiàn)電流控制。
存在如下效果在能抑制啟動電動機14的驅動初始的蓄電池電壓VB的下降的同時，即使蓄電池電壓VB或啟動電動機14的電氣的規(guī)格不同，也能維持抑制蓄電池電壓VB的下降這樣的抑制效果。此外，圖5A的蓄電池電壓控制電路200和圖6A的啟動電動機電流控制電路300無論是包含在圖I所示的STM100或E⑶70的哪一個中，其作用、效果都相同。
實施例3圖7是表示其他的實施例的發(fā)動機啟動裝置10的配線圖，圖8是圖7的動作圖，與圖I、圖3相同的部分以同一標號進行表示。盡管在實施例I中，在FETl的占空比為100%的接通狀態(tài)下，直到發(fā)動機啟動開始的時間點t5為止都使FETl導通，但FETl在接通狀態(tài)下會因接通時的電阻值所產生的電力消耗而發(fā)熱。由于FETl在接通狀態(tài)(導通)下會因FETl接通時的電阻成分(導通電阻)而產生電力損耗從而發(fā)熱，因此需要進行散熱或者冷卻的對策以使得不超過FETl的容許接合溫度O盡管在FETl中能使用導通電阻為2πιΩ程度的電阻值非常小的FET來將發(fā)熱抑制到最小限度，但FETl的電力損耗與電流Ism的平方成正比，因此電流Ism對發(fā)熱的影響大。故而，僅使用導通電阻非常小的FET，并不能充分地抑制發(fā)熱。為此，在實施例2中，與FETl并聯(lián)地連接短路繼電器140來實施散熱對策。即，如圖8所示,在時間點t2的啟動電動機14的起動時的Mo-PWM的占空比為占空比I至占空比2 (占空比m= 100% )的范圍使FETl進行PWM動作，而在成為了占空比2的時間點t4，使短路繼電器140接通。由于FETl的接通狀態(tài)僅為時間點t2至t4的期間，因此能獲得大幅減少發(fā)熱量、使散熱對策變得容易這樣的效果。實施例4圖9是表示其他的實施例的發(fā)動機啟動裝置10的電路圖，圖10是發(fā)動機啟動裝置10的構造圖，圖11是圖9的動作圖，與圖I、圖2、圖3相同的部分以同一標號示出。在圖I所示的電路構成中，在時間點tl輸出輸出信號Mg-Ry來接通繼電器80，在磁開關11中流過電流，并通過吸引力使小齒輪13沿箭頭方向移動來與齒圈20咬合。此時，盡管流過磁開關11的電流Img受到使磁開關11工作的線圈電阻限制，但線圈電阻在冷氣時小，因此電流Img仍成為大的瞬間起峰電流，線圈的溫度因流過的電流而上升，隨之線圈電阻變大，電流減少，按照這種方式進行動作。為此，在實施例4中，限制在線圈電阻小的工作初期所流過的電流Img，以在蓄電池電壓VB的下降的抑制中取得效果。在圖9的STM100中，啟動電動機14的控制電路是與圖I相同的電路構成，磁開關11的控制電路是如下構成半導體開關150 (以下，F(xiàn)ET2)的漏極端子D與蓄電池50連接，端子S連接線圈11、續(xù)流二極管160，與端子104連接。FET2的磁開關11驅動用PWM信號(以下，Mg-PWM)與Mo-PWM同樣，從ECU70輸出。圖10所示的發(fā)動機啟動裝置10與圖2同樣，STM100是被固定成磁開關11和啟動電動機14的一體化構造的箱型框體，在內部具有圖9所示的部件和配線基板。
與圖2不同的點在于在STM100具有端子105、以母線與端子S連接、以及與繼電器的連接變得沒有，其他的端子連接與圖2相同。即，第I框體具備用于對磁開關和STM100進行連接的端子S。在圖11中，在時間點t0接通IGSW60，在時間點t6將啟動信號ST、Mo-PWM和Mg-PWM進行輸出，STM100的動作開始。圖11是在時間點t6上使啟動電動機14和磁開關11同時開始動作的例子。關于啟動電動機14的動作，是與實施例I相同的動作，因此省略說明。在時間點t6，從E⑶70輸出的Mg-PWM的占空比是占空比3，在磁開關11中開始流過電流Img,在時間點t7以占空比4作為最大占空比m繼續(xù)流過電流Img。由于電流Img與啟動電動機14的驅動不同，沒有感應電壓Esm,因此在將線圈11的電阻設為Rmg，并設FET2的輸出電壓Vmg的情況下，成為Vmg( = VBX占空比)/Rmg，與占空比的值成正比地變大。然而，由于在線圈11中流過電流Img，因此溫度上升且電阻Rmg變大，故不一定成正比。若假設在時間點t7以后，線圈11的溫度幾乎變得恒定，則Mg-PWM以占空比4變得恒定，電流Img以Imgl成為恒定值。若在時間點t5發(fā)動機開始啟動，則斷開ST、Mo-PWM、Mg-PWM，STM的動作結束。如上所述，通過在磁開關11的起動時將占空比限制為占空比3的PWM控制，能使瞬間起峰電流小于占空比=占空比4(占空比m)的Img2,但即使在通過以與發(fā)動機啟動時間之間的關系而設定的該占空比3進行了起動的情況下，瞬間起峰電流也成為數(shù)十A。故而，與啟動電動機14的起動時的現(xiàn)象同樣，若產生基于PWM控制的感應噪聲，或端子105和端子S的配線長且與E⑶70或其他的控制裝置的配線混纏在一起，則認為會有引發(fā)這些裝置的誤動作、或者配線的電壓降較大從而不能維持圖4所示的最低保證電壓VBs的問題。然而，在圖10所示的實施例中，由于將STM100與啟動電動機14 一體化進行配置，因此對端子105和端子S進行配線的母線不會與ECU70或其他的控制裝置的配線纏繞，從而能得到不會引起這些裝置的誤動作的效果。進而，盡管在時間點t6，在為最大占空比m的情況下的電流Img如虛線所示，與Imgl相比較，Img2大,蓄電池電壓VB的下降大,但由于占空比3小于占空比m,因此對電流進行了限制，故而能獲得抑制蓄電池電壓VB的下降這樣的效果。圖11是在時間點t6上使啟動電動機14和磁開關11同時開始動作的例子，由于電流I sm和Img同時開始流動，因此蓄電池電壓VB的下降變大。為此，若設置時間差來使電流Ism和Img開始流動，則能獲得抑制蓄電池電壓VB的下降這樣的效果。此外，發(fā)動機的啟動以前，齒圈40處于停止狀態(tài)，小齒輪13處于未咬合的狀態(tài)，啟動電動機14成為無負載的狀態(tài)。若流過圖11的時間點t6所示的電流Ism,則啟動電動機14急速轉動,其后,若流過磁開關11的電流Img來使小齒輪13移動并成為與齒圈40的咬合，則變得難以同步。 為此，在設置時間差來使電流Ism和Img開始流動的情況下，最初流過Img來使小齒輪13與齒圈40抵接，其后流過Ism來在啟動電動機的轉動初始使小齒輪13與齒圈40咬合，從而能容易地取得咬合的同步，實現(xiàn)平穩(wěn)地咬合。另外，在圖9中，在啟動電動機14與磁開關11的PWM控制的動作周期相等的情況下，在FETl和FET2的開關中，會發(fā)生斷開、或者接通變?yōu)橥瑫r的狀態(tài)，因此2個電流變化重
疊，產生的噪聲變大。為此，在PWM控制的動作周期為不同的設定、或者斷開或接通變?yōu)橥瑫r的情況下，通過使任一方的斷開、或者接通在時間上延遲，能減少噪聲。在上述的實施例中，通過啟動電動機14和磁開關11的PWM控制，流過蓄電池50的電流成為矩形波形，電流的時間變化急劇且成為噪聲發(fā)生的原因，在擔心STM100的誤動作或車載收音機的噪聲產生等情況下，還能設為包含在STM100的端子101與接地間連接電容器來使電流的時間變化平滑的對策在內的電路構成。
另外，盡管在上述實施例中，是將FETl或FET2的漏極端子D與STM100的端子101連接且直接與蓄電池50連接的電路構成，但為了防止因FETl或FET2的短路故障而造成在啟動電動機14或磁開關11中一直流通電流，可以設為包含在從漏極端子D到蓄電池50的路徑上連接開閉器并根據(jù)短路故障的檢測來開放開閉器等的對策在內的電路構成。另外，盡管在上述實施例中，將FETl和FET2的驅動用PWM信號(Mo-PWM和Mg-PWM)或啟動信號ST設為了從E⑶70以端子103進行連接，但除了這樣的連接以外，還能利用串行通信或局域網，增多接收、發(fā)送的信息量，對啟動電動機14或磁開關11進行細微地控制，由此來謀求STM100的功能提升。進而，可以不將FETl和FET2的驅動用PWM信號(Mo-PWM和Mg-PWM)從ECU70輸出而從STM100輸出。由此，即使是ECU70、啟動電動機14、磁開關11或咬合機構不同的發(fā)動機啟動控制，由于能公共地使用STM100，因此也能形成標準化的產品系列，能得到批量生產效果。另外，關于啟動電動機14，舉了以永磁體或扼流磁場來生成磁場磁通，且與轉子繞組串聯(lián)地連接FETl來進行PWM控制的直流電動機為例進行了說明。然而，并不局限于直流電動機，即使是通過多個電流通電用半導體開關來對轉子繞組進行PWM控制的交流電動機，也能實現(xiàn)磁開關11與STM100的一體化，并通過進行控制使得以占空比來限制交流電動機的啟動初始的電流，能得到與上述實施例同等的效果。在多相的交流電動機中，與STM100的連接端子除了 I個端子102之外，還具有多相的電動機端子。盡管在上述實施例中，以駕駛者操作了點火開關的發(fā)動機啟動進行了說明，但例如在與混合動力機動車中的環(huán)境對應的發(fā)動機控制中進行了采用的怠速停止控制中，對蓄電池電壓VB的下降抑制會更有效。S卩，能消除如下不良狀況在怠速停止中，因行駛途中的信號等待等使發(fā)動機停止，且發(fā)車時使發(fā)動機啟動，但若在發(fā)動機啟動時蓄電池電壓VB下降到最低保證電壓VBs以下，則例如會產生駕駛開始時所存儲的導航的路線、目標地點的重置、在發(fā)動機控制裝置或變速機控制裝置中使用備份數(shù)據(jù)等的不良現(xiàn)象。工業(yè)實用性根據(jù)上述實施例，由于將包含半導體開關的控制模塊與啟動電動機一體化地進行配置，因此不會對其他的控制電路帶來基于電磁感應的噪聲等的影響，進而，由于具有對現(xiàn)有發(fā)動機的安裝兼容性，因此還能將能抑制啟動電動機啟動時的蓄電池電壓的下降的怠速系統(tǒng)容易地應用于現(xiàn)有車輛。本領域的技術人員應該明確，盡管上述記載針對的是實施例，但本發(fā)明不限于此，能在本發(fā)明的精神和添加的權利要求的范圍內進行各種變更以及補正。標號說明10 發(fā)動機啟動裝置11 磁開關12 移動機構13 小齒輪14 啟動電動機16 開放部(磁開關和啟動電動機的連通部)20 齒圈50 蓄電池60 IGSff70 ECU80 繼電器100 STM101，102，103，104，B，S，M 端子110 接口電路120，150 FET
130,160 續(xù)流二極管200蓄電池電壓控制電路300啟動電動機電流控制電路310啟動電動機電流傳感器
權利要求
1.一種發(fā)動機啟動裝置，具備 小齒輪，其與連結于發(fā)動機的齒圈咬合； 磁開關，其通過從蓄電池供應的電流，來使所述小齒輪向所述齒圈的方向移動； 啟動電動機，其通過所述電流來轉動所述小齒輪； 控制裝置，其對所述啟動電動機發(fā)出發(fā)動機啟動的指令；和 啟動控制部，其基于所述指令，來對進行所述PWM控制的第I半導體開關進行控制， 其中，所述啟動電動機和所述磁開關收納于第I框體， 所述啟動控制部收納于第2框體， 并對所述第I框體與所述第2框體進行一體化。
2.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 所述半導體開關的PWM控制是表示如下的控制從所述啟動電動機起動時的第I占空比值起在第I規(guī)定時間內増大到第2占空比值，并在經過了所述第I規(guī)定時間后，以所述第2占空比值而保持恒定。
3.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 在將所述第I半導體開關的全導通設為100%的情況下，所述第I占空比值為70%以下。
4.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 所述第2占空比值是將所述第I半導體開關設為全導通的100%。
5.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 所述第I規(guī)定時間為IOOms以下。
6.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 所述第I占空比值、所述第2占空比值以及所述第I規(guī)定時間是基于所述蓄電池的蓄電池電壓以及到發(fā)動機啟動為止的時間來設定的。
7.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 與所述半導體開關并聯(lián)地連接短路開關，并以所述第2占空比使所述短路開關接通。
8.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 所述啟動控制部基于所述指令，來對進行所述磁開關的PWM控制的第2半導體開關進行控制。
9.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 所述第2開關元件的PWM控制是表示如下的控制從所述磁開關的起動初始的第3占空比值起在第2規(guī)定時間內増大到第4占空比值，并在經過了所述第2規(guī)定時間后，以所述第4占空比值而保持恒定。
10.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 所述第4占空比值是將所述第2半導體開關設為全導通的100%。
11.根據(jù)權利要求9所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 所述第3占空比值、所述第4占空比值和所述第2規(guī)定時間是根據(jù)所述蓄電池的蓄電池電壓而設定的。
12.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 所述第I半導體開關和所述第2半導體開關錯開時間來開始PWM控制。
13.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 所述PWM控制是在所述第2半導體開關的起動開始后，開始所述第I半導體開關的起動。
14.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 在所述第I半導體開關和所述第2半導體開關的所述PWM控制開始后，進行控制以使得在所述啟動電動機以及所述磁開關中流過電流時，所述蓄電池電壓成為規(guī)定的電壓以上。
15.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 所述第I半導體開關和所述第2半導體開關的所述PWM控制中，所述第I半導體開關與所述第2半導體開關的接通、或者斷開的時間點存在時間差。
16.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)動機啟動裝置，其中， 將用于對所述第I半導體開關和所述第2半導體開關進行所述PWM控制的信號從該發(fā)動機啟動裝置以外的控制裝置輸入。
全文摘要
提供一種能在不引起各種電氣元件的誤動作的前提下啟動發(fā)動機的發(fā)動機啟動裝置。該發(fā)動機啟動裝置具備小齒輪，其與連結于發(fā)動機的齒圈咬合；磁開關，其通過從蓄電池供應的電流，來使小齒輪向齒圈的方向移動；啟動電動機，其通過該電流來轉動小齒輪；控制裝置，其對啟動電動機發(fā)出發(fā)動機啟動的指令；和啟動控制部，其基于指令，來對進行PWM控制的第1半導體開關進行控制，其中，啟動電動機和磁開關收納于第1框體，啟動控制部收納于第2框體，并對第1框體與所述第2框體進行一體化。
文檔編號F02N11/00GK102639863SQ20108005419
公開日2012年8月15日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權日2009年12月3日
發(fā)明者中里成紀, 國分修一, 小俁繁彥, 齋藤正人 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社