JPH04501240A - バッテリ動力式エンジン点火システムの保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 バッテリ動力式エンジン点火システムの保護回路本発明は、バッテリの不注意に よる放電からバッテリ動力式エンジン点火システムを保護する回路に関するもの である。

本発明は、車両その他の自動車のエンジン点火システムに特に適用できるがそれ に限定されるものではない。駐車時にドライバが不注意に車両のライトをつけた ままにして、戻ってきた時に車のバッテリが放電しつくされ、そのためエンジン 点火システムを用いてエンジンを起動できなくなるようなことは、そう珍しいこ とではない。バッテリ動力式エンジン点火システムに頼っている他の輸送方式に おいても、同様な問題が生じることがある。

本発明の目的は、上記の問題を克服し軽減することである。

このため本発明は、バッテリ動力式エンジン点火システムの保護回路であって、 バッテリの放電回路と直列に接続するための一次および二次端末を、端末間で接 続される通常はＯＮの切り替え装置、部分的バッテリ放電を示す入力信号に応じ て切り替え装置をＯＦＦにするように配列され、また部分的に放電された時にエ ンジン点火システムがバッテリで起動できるようにした使用者がＯＦＦからＯＮ にリセットし得る切り替え装置を包含する。

本発明はまた、−次および二次の端末がバッテリ放電回路と直列に接続された状 態で上記保護回路を組み込んだバッテリ動力式エンジン点火システムを包含する 。

上記の保護回路またはエンジン点火システムは、電カニ依存してエンジンを起動 するいずれの車両、船舶、航空機、ホバークラフトにも組み込むことができ、こ のため本発明の適用は自動車に限定されるものではない。

特に放電中にバッテリ電圧が著しく低下するような場合に、保護回路は、所定の レベルを下回るような走査済みバッテリ電圧の形で入力信号に適切に感応する。

ただし、バッテリ放電を検出して必要な入力信号を生み出すために、その他の方 法を採用することも考慮される。例えば、エンジンがＯＦＦに切り替えられた時 にバッテリの放電電流を検出したり、また放電電流が所定の時間の間所定の値を 超えるような、あるいは放電電流と時間の関数が所定の値に達して大きなバッテ リ放電を示すような時に、上記の入力信号を生成したりするためにセンサが用意 される。

本切り替え装置は、望ましいことに、その他の入力信号を用いてＯＦＦからＯＮ に使用者がリセットし、回路内の電圧レベルを一時的に変えることができる。こ れによって、使用者が点火システムの電源を投入して（つまり自動車の場合には 点火キーを回転させて）エンジンを起動させるのに十分な時間を提供する。

望ましいことに、例えば、点火コイルの電圧から制御信号が生み出されて、上記 の入力信号を無効にしたり、点火システムが起動している間に切り替え装置をＯ Ｎに維持したりする。ただし場合によっては、バッテリ放電に応じてバッテリ電 圧が十分に生成され、切り替え装置がＯＮ状態にリセットされた状態が保たれた り、上記の制御信号が不要になったりする場合もある。

本発明のその他の望ましい特長として、保護回路は、その他の入力信号によって 切り替え装置をＯＦＦ状態にセットして使用者が切り替え装置をリセットするま で点火が始まらないように、配列することができる。これは、点火システムの正 当な起動（ａｌｈｏ＋１ｓｅｄ　１ｃｔｉｖａｆｉｏｎ）を防止するので、有効 な盗難防止方法となる。例えば、自動車の外部に赤外線または紫外線受信機が装 備されて、車両の使用者が車両に戻る際に操作するポケット型送信器によって生 成された所定の赤外線または紫外線信号に応じて、切り変え装置をＯＮ状態にリ セットするように受信器を整えることができる。使用者は、車両を離れる前に切 り替え装置をＯＦＦ状態にリセットして点火システムを停止することができ、ま た車両に再び入る前に適当なポケット型送信器を用いて切り変え装置をＯＮ状態 にリセットすることができる。

送信器を適切な符号化信号を生成するように整えていない無資格の者は、車両の 運転室、点火スイッチ、メイン電気系統に手を触れることができても、エンジン を起動できない。

添付図面の図１および２に関連して以下の実施例の記述から、本発明のその他の 利点が明らかとなろう。

図１は、自動車に適用した本発明の点火システムについて図示する。

図２は、図１の点火システムに組み込まれた保護回路の回路図である。

図３は、図２に示された回路の他の例の回路図である。

図１に関連して示された点火システムは、公称値が１２ボルトの鉛蓄電池１であ って、スタータ・モータ２に、および本発明に準じた保護回路５を介して、オー ルタネータ３および点火コイル４および車両の電気系統に接続されたもので構成 される。

図２に関連して以下に詳しく記述される保護回路５は、３つの主端子Ｔ３．Ｔ４ ．Ｔ５で構成される。端子Ｔ３゜Ｔ４はそれぞれバッテリ１の負および正端子Ｔ ２およびＴ１に接続され、端子Ｔ５は点火コイル４の正の端子に点火スイッチ１ ４を通じて接続され、またライトの配線ルームその他の車両電気系統に導体１５ により接続される。車両シャーシは負のアースを構成する。

保護回路５は、導体ｔｏ、　１１．１２から受け取った入力信号に依存してまた 導体１３を通じて受け取った点火コイル４からの制御信号に従属して、端子Ｔ４ および１５間で閉鎖回路状態または開放回路状態のいずれかを提供するように配 列される。このため、保護回路５には、端子Ｔ４および１５間で接続された高性 能スイッチング・トランジスタＱ２バッテリ１をスタータ・モータ２を通じた経 路以外のすべての放電経路から絶縁する。

車両の運転室には単極２方向スイツチ９が取り付けられ、使用者は車両から離れ る前にスイッチ９を操作して導体１１を導体１２に接続し、これにより端子Ｔ４ および１５間を開路状態にしてバッテリ１を点火システムから絶縁する。使用者 が保護回路５に手を触れることができないものとして、車が盗難された場合でも 点火システムを活かしてエンジンを起動させることはできない。

使用者は車両に戻ると直ちに赤外線または紫外線信号をポケット型送信器８から 適当な受信器７に送信し、スイッチ９をリセットして導体１１を導体１０に接続 する。その結果、保護回路５がリセットされて、少なくとも使用者が車に入って 点火スイッチ１４を操作するのに十分な期間の間は端子Ｔ４を端子Ｔ５に接続し 、点火コイル４を活かしてエンジンを起動し、これによって点火コイル端子から 保護回路５に到る制御信号を導体１３を通じてもたらす。

本制御信号は、エンジンがバッテリ１の電圧に関係なく作動している間は、端子 Ｔ４および１５間の回路経路を維持する。保護回路５が端子Ｔ４およびＴ５を絶 縁させるようにスイッチ９を車両を離れる前にセットすれば、不注意によって点 灯したままになっている車両ライトを通じてバッテリ１が偶発的に放電しないよ うに、使用者が防止したことが認められる。

ただし、使用者は車両を離れる時点で端子Ｔ４および端子Ｔ５を絶縁するように スイッチ９をセットするのを忘れることがあり、また例えば不注意に車両のヘッ ドライトをＯＮにしたままにする場合もある。上記の場合には、バッテリ１が完 全に放電して、車両に戻った時点でバッテリから点火システムを活かせなくなる ような結果を招きやすい。

こうした事態を避けるため、端子Ｔ３およびＴ４を通じてバッテリ電圧を監視し 、バッテリ電圧が所定のレベル以下、例えば公称値が１２ボルトのカーバッテリ 電圧では１１．９ボルトに落ちた場合には端子Ｔ４から端子Ｔ５を絶縁せさるよ うに、保護回路５が配列され、それにより点火システムを活かしてエンジンを起 動させるのに十分なチャージが常にバッテリ１で維持されるようにする。

導体１６により保護回路５に接続された運転室において保護回路５の状態が状態 ディスプレイ６によって表示され、端子Ｔ５が端子Ｔ４から絶縁しているかどう かを少なくとも表示する。状態ディスプレイ６は例えば状態ディスプレイの電圧 計および端子Ｔ３．Ｔ４間で接続されたその他の導体（図示せず）を用いてバッ テリの電圧を示すように配列されることもできる。

ここで図２に関連して、保護回路５は、極めて高い電流容量をもつＦＥＴスイッ チング・トランジスタＱ２、およびＩＲＦ　Ｐ［１４４型式のようなきわめて低 い内部抵抗で構成される。このスイッチング・トランジスタの状態は抵抗器ＲＩ ＧおよびＲ１１の接合時点の電圧により決定され、この電圧はスイッチング・ト ランジスタＱ１により決定される。マルチバイブレータＭによって供給されたダ イオード・ポンプＤＰは、バッテリ１の電圧がスイッチング・トランジスタＱに 必要なレベルを下回る時でもＲＩＧおよびＲ１１の接続時に必要な電圧を供給す る。

抵抗器Ｒ６と平行に直列に接続された２基の論理インバータ■４およびＩ５から なるシュミット・トリガーは、それら以外の論理インバータＩ６および抵抗器Ｒ ９を通じてトランジスタＱ１のベース部に接続される。このシュミット・トリガ ーの状態は、抵抗器Ｒ３およびＲ５の接続時の電圧に応じて変わり、例えば図１ の記述によって思い起こされるように、導体１１の電圧はスイッチ９を用いて導 体１０または導体１２に接続することができる。

抵抗器Ｒ３およびＲ５の接合部は、導体１１に接続されるだけではなく、抵抗器 Ｒ１およびＲ２の接合部にも接続され、その自由端は正の端子Ｔ４および負の（ アース）端子Ｔ３の間で接続される。この接合部での電位は、このためバッテリ 電圧に比例し、またバッテリ電圧の約４分の１に適切に接続される。この接合部 の電圧が所定レベル以下に落ちると、１１．９ボルト以下のバッテリ電圧に適切 に対応して、インバータＩ５の出力が低いレベルとなりその結果出力インバータ ■６が高いレベルとなり、トランジスタＱ１がＯＮになって、Ｑ２をＯＦＦにし 、これにより端子Ｔ５は端子Ｔ４と絶縁され、かくしてバッテリを絶縁する。

上記のように図１に関連して、車両に戻った時点で、使用者は、導体１１を導体 １０に接続して保護回路５をリセットし、その結果抵抗器Ｒ３およびＲ５の接合 部にバッテリ電圧全体が掛かり、コンデンサｃ１を充電することができる。

コンデンサＣ１は、抵抗器Ｒ２のみを通じてゆっくりと放電し、点火キー１４を 使用者が操作するのに充分な時間（図１）だけトランジスタＱ１をＯＦＦにし、 このためトランジスタＱ２をＯＮにするのに充分な、比較的高い電圧をシュミッ ト・トリガーの六方時に維持する。このため、エンジンが起動し、点火コイル４ （図１）が活かされ、その結果バッテリの全電圧がコンデンサー３で示され、ダ イオードＤＩおよび抵抗器Ｒ３を通じ、抵抗器Ｒ５を介したシュミット・トリガ ーの入力に転送され、それによりトランジスタＱ２をＯＮに保つ。

リセット・スイッチｓ１は、回路基板状に提供されて、必要に応じて回路基板で コンデンサーｏおよび１１が接続できるようにする。

シュミット・トリガーのしきい値電圧はインバーター４およびＩ５のしきい値電 圧に依存し、このインバータはその電源電圧に依存している。論理インバーター ｌないし■　はそれぞれ、型式４０４９などのＣＭＯ８集積回路の形で共通六角 インバータに組み込まれている。本集積回路の正の電源端子は、インバーター１ におよび８．２ボルト・ツェーナーダイオードＺＤ１および抵抗器Ｒ４の接合部 に接続される。平滑コンデンサｃ７は、この電圧を平滑にし電源インピーダンス を下げるために、ｚＤｌを通じて接続される。ＣＭＯ３のデバイスの低電流消費 を活用するために、抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４は、保護回路の電流消費を大きく決 定し、比較的高い値となり、この結果全体的な電流消費はＩＯミリアンペア以下 の位数となる。

マルチバイブレークＭは、移相コンデンサｃ２および抵抗器Ｒ８を備えた二つの インバータ１１およびＩ２で構成される。抵抗器Ｒ７はＣ２およびＲ８の接合部 で正のフィードバックを行い、その結果約８ボルトの振幅を持つ方形波振動がこ の接合部で現れてインバータ■３で反転される。

約１２ボルトのＤＣレベルで重ね合わされた約７ボルトの振幅の方形波振動が、 コンデンサＣ３、ダイオード・ポンプＤＰのダイオードＤ２およびＤ３の接合部 に出てくる。

これは、コンデンサＣ５によって１９ボルトＤＣに平滑化され、またダイオード ・ポンプの次の段階で、つまりダイオードＤ４．Ｄ５、およびコンデンサｃ４の 接合部で、同様な方形波振動が上記のレベルで重ね合わされて、コンデンサＣ６ によって約２５ボルトのＤＣ電圧に平滑化される。

この電圧はさらに、トランジスタＱ２のゲートに抵抗器ＲＩＯおよび抵抗器Ｒ１ １を通じて供給される。約１メガオームの抵抗器ＲＩ２がトランジスタＱ２のソ ースおよびドレイン間で接続され、端子Ｔ５が端子Ｔ４と完全に絶縁されること がないようにしている。これによって、車内時計回路などの回路が保護回路の状 態に関係なく機能し続けることができる。またダイオードＤ６が端子Ｔ４および Ｉ５の間で接続され、これによりバッテリを充電する場合と逆方向に電流がこれ らの端子間で流れるようにしている。保護ダイオードＺＤ３がトランジスタＱ２ のソースおよヒケート間で接続され、さらに保護ダイオードＺＤ２が回路のアー ス・レールおよび抵抗器Ｒ５，Ｒ６の接合部のシュミット・トリガー人力の間で 接続される。

上記の回路によって達成できる低電流消費によって、上記の回路を組み込んだ自 動車は、バッテリが放電する危険を伴わずに、数週間の間使用者不在のままにす ることができる。

他の実施態様において、本回路は、点火キーを廻すだけでリセットすることによ って図１に示す独立したスイッチ９が不要になるように配列できる。

ここで図３に示す変更に関連して、本図の素子は図２の素子に一致して、その図 と同じ参照記号で示される。定電圧ダイオードＲｅｆ、　１は図３の配列操作の ＯＮモードを最初に扱って５ボルトの電圧を供給し、この電圧が抵抗器ＲＩ７お よびヒステリシス抵抗器Ｒ１４を通じて比較器ＩＣ２ｂのピン２７に分配される 。ＯＮモードにある本デバイスのピン２７の出力は０ボルトに非常に近いため、 ピン２５のレベルは３．４ボルト士わずかな誤差となる。通常の状態では、バッ テリ電圧は、デバイス交換状態を充分に回避できる高さの（精密デバイダ・ネッ トワークＲＸ、Ｒ１，ＲＹ、Ｒ２で供給された）負の入力ピン２６のレベルを充 分に生成する。

これは、トランジスタＱ１のベース部に０に近い電圧が掛けられ、それをしっか りとＯＦＦに保つことを意味する。

これによって今度は、倍電圧整流器（ＩＣ２１，Ｄ２〜Ｄ５．Ｃ３〜Ｃ６）で増 大した電圧が。２からＲ１１までをＯＮにすることができ、これによりその負荷 に対しテ最高６０アンペアまでの電流が可能となる。

倍電圧整流器は、従来の形式の改良版であり、ＩＣ２ｍを低周波発振器として使 って、効率的に集計されるような方形波を供給し、１２ボルトのソースから２９ ボルトを供給する。

本整流器は、Ｃ２のソースＳゲートＧ電位を飽和状態に保つのに充分な高さの電 圧を提供する。このことはドレインＤがバッテリ側の負荷に接続されるので重要 であり、この箇所はＣ２が充分な導電性をもっていればバッテリに近い電圧レベ ルまで浮上する。ゲートＧに過電圧があれば、ＺＤ３まで安全に誘電される。

ここで図３の回路操作のＯＦＦモードに切り替え、バッテリ電圧が約１１．９０ ボルトまで下がると比較器１ｃ２ｂの交差点に達し、またピン２６の電位がピン ２５の基準レベルより数ミリボルト下がると比較器は状態を変化させる。ピン２ ７の出力はバッテリに近い電圧レベルに上がり、これによりＱｌは充分にＯＮ状 態に誘電する。倍電圧整流器からの出力はここでＲ１１ｌを通じて低下し、地上 電位に近いレベルの電位がＣ２のゲートＧに掛けられて、それを０ＦＦ一杯にす る。これがＯＦＦモードである。

ここで、ヒステリシス抵抗器ＲＩ４によりＩＣ２ｂのピン２５の基準電圧が数ボ ルトだけ上昇して、トリガーが繰り返されないようにしている。

ＱｌがＯＮになるとダイオードＤ８が順方向に偏移されるが、これは発振器ＩＣ ２ｇを利用できなくするような効果を持つ。方形波の入力がなければ、倍電圧整 流器は機能を停止する。これは、ＯＦＦモードのデバイス電力消費を、約１ｍＡ プラス以下に関連した抵抗器Ｒ１９で認められた更にもう１ｍＡまでに減少する 。この放電率は、ＩＯａｍｐ時間のバッテリ放電がなくなるのに６ケ月以上かか る程度の低いレベルである。

ダイオードＤ６とＤ７は、通常の充電の間バッテリへの逆向き経路を提供し、５ 　ａｍｐｓを取り扱うが、順方向の電圧が約０．６ボルト低下する。約１．６〜 ２ボルトの順方向低下があると、最高６０ｉｍｐｔまでの大きな充電電流が、Ｃ ２で供給された内部反転ダイオードで通過することがある。

上記の抵抗器ＲＩ９はオプションの遠隔安全モジュール用に装備され、これによ って使用者は意図的に電気系統を停止して車両を動けなくすることができる。さ らにＲ１９は時計を作動させるのに充分な電力も供給する。リセット・スイッチ Ｓ１は、遠隔操作で（遠隔モジュールを通じて）またはその場で操作することが できる。

ダイオードＤ１と抵抗器Ｒ３には、点火スイッチがＯＮとなるかエンジンが作動 すると、コイル４から４ボルト以上が供給される。これによって、バッテリ電圧 がトリガー・レベルを下回っても、デバイスがＯＦＦモードに切り替わらないよ うにしている。

コンデンサＣ，Ｃ７，Ｃ９，ＣＩＯは、サージ、スパイク・サージを除くために 提供される。Ｃ１は、図２の場合と同様に、回路をＯＮからＯＦＦモードに切り 替える際に短時間の遅延を生み出す。

抵抗器Ｒ，ＸとＲＹはトリム抵抗器である。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成３年１月３ １日

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．バッテリの放電回路と直列に接続するための一次および二次端子、および上 記の端子間で接続された通常はＯＮ状態の切り替え装置、部分的バッテリ放電を 表す入力信号に応じて上記の切り替え装置をＯＦＦにするように配列され、およ び使用者によってＯＦＦからＯＮにリセットされ、これにより部分的に放電され た時にエンジン点火システムがバッテリによって起動される切り替え装置を含む バッテリ動力式エンジン点火システムの保護回路。
2. ２．入力信号として所定レベルを下回るような走査済みバッテリ電圧に感応しゃ すい請求項１に記載の保護回路。
3. ３．切り替え装置は回路内で電圧レベルを一時的に変動させるようなその他の入 力信号を用いて、使用者によってＯＦＦからＯＮにリセットされる請求項１また は請求項２に記載の保護回路。
4. ４．制御信号に感応して入力信号を無効にし、切り替え装置をＯＮに維持する請 求項１，２または３に記載の保護回路。
5. ５．切り替え装置は使用者によってリセットされるまで点火が起動されないよう に上記切り替え装置が使用者からその他の入力信号によりＯＦＦ状態にセットで きる請求項１，２，３または４に記載の保護回路。
6. ６．その他の入力信号が電圧レベルを上記切り替え装置をＯＦＦに維持するよう な値に設定する請求項４に従属した請求項５に記載の保護回路。
7. ７．電圧レベルが、出力が上記の切り替え装置を制御するような双安定半導体切 り替えデバイスの入力レベルである請求項４または請求項６に記載の保護回路。
8. ８．保護回路の最高入力電圧より高い電圧を生成するダイオード・ポンプを発振 回路が供給し、上記切り替え装置は上記高い電圧で使用する際に起動される前記 の各請求項記載の保護回路。
9. ９．振動回路の１つ以上の半導体素子と双安定半導体切り替え素子の１つ以上の 半導体素子が共通な集積回路に組み込まれた請求項７に従属する請求項８に記載 の保護回路。
10. １０．集積回路がＣＭＯＳ回路である請求項９に記載の保護回路。
11. １１．集積回路の電源電圧を安定させるように配列された電圧調整装置を具備す る請求項９または請求項１０に記載の保護回路。
12. １２．一次および二次端子がバッテリの放電回路と直列に接続されている状態で 、いずれかの請求項に記載の保護回路を組み込んだバッテリ動力式エンジン点火 システム。
13. １３．一次および二次端子がバッテリの放電回路と直列に接続される請求項５お よび請求項６の保護回路を組み込み、さらにポケット型送信器によって生成され た所定の赤外線または紫外線信号に応じて上記の切り脅え装置をＯＮ状態にリセ ットするように配列された赤外線または紫外線受信器を含有するバッテリ動力式 エンジン点火システム。
14. １４．エンジン点火システムの起動に応じて上記の制御信号を生成して点火シス テムが活きている間上記の切り替え装置をＯＮに維持するように配列された請求 項４に記載の点火システムの保護回路を組み込んだバッテリ動力式エンジン点火 システム。
15. １５．さらに少なくとも上記切り替え装置の状態に感応しまた表わすような上記 保護回路から離れた場所にある状態ディスプレイを包含する請求項１２から１４ までのいずれかに記載のバッテリ動力式エンジン点火システム。
16. １６．ＯＮの時点で安定状態に保つようにバッテリから切り替え装置に直接利用 される場合より大幅に高い電圧を掛けるように倍電圧整流器が配列され、また上 記部分的バッテリ放電に感応する比較器が、切り替え装置において倍電圧整流器 の影響をなくしている間は切り替え装置をＯＦＦにするように配列された請求項 １に記載の保護回路。
17. １７．図２に関連して示されたバッテリ助力式エンジン点火システム用の保護回 路。
18. １８．図３に関連して示されたバッテリ動力式エンジン点火システム用の保護回 路。
19. １９．図１に関連して示されたバッテリ動力式エンジン点火システム。
20. ２０．請求項１〜１１または１６もしくは１７のいずれかにおいて記載された保 護回路を組み、または請求項１２〜１５のいずれかにおいて記載されたエンジン 点火システムを組み込んだ車両、船舶、航空機、ホバークラフト。