特許 6948844 エンジンの始動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6948844

(24)【登録日】2021年9月24日

(45)【発行日】2021年10月13日

(54)【発明の名称】エンジンの始動装置

(51)【国際特許分類】

   F02N 11/08 20060101AFI20210930BHJP

   F02N 11/04 20060101ALI20210930BHJP

   H02P 27/08 20060101ALI20210930BHJP

【ＦＩ】

   F02N11/08 L

   F02N11/04 A

   H02P27/08

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-111667(P2017-111667)

(22)【出願日】2017年6月6日

(65)【公開番号】特開2018-204554(P2018-204554A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2020年5月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145023

【弁理士】

【氏名又は名称】川本 学

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(74)【代理人】

【識別番号】100153349

【弁理士】

【氏名又は名称】武山 茂

(72)【発明者】

【氏名】寛 貴矩敬

(72)【発明者】

【氏名】塚越 英斗

【審査官】 菅野 京一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１４２２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−００１１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５００３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１２９８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０３１０２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｎ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関であるエンジンのクランク軸を回転させるように駆動する電動モータに電力を供給するバッテリの電圧を検出する電圧検出部と、前記電動モータを駆動するためのデューティを制御する制御部と、を備え、前記バッテリから電力を供給されて作動をするエンジンの始動装置において、
前記制御部は、前記電圧検出部の検出する前記電圧を監視しながら、前記電圧の低下による前記作動の停止が発生しないように、前記デューティを制御するものであって、
前記制御部は、前記作動の停止を発生させる作動停止電圧よりも高い閾値電圧を設定し、前記デューティで前記電動モータの駆動を開始した後に前記電圧検出部の検出する前記電圧が前記閾値電圧よりも高い場合には前記デューティを増加させる一方で、前記デューティで前記電動モータの前記駆動を開始した後に前記電圧検出部の検出する前記電圧が前記閾値電圧に等しい又は前記閾値電圧未満である場合には前記デューティを減少させることにより、前記デューティを増加又は減少させた後に前記電圧検出部の検出する前記電圧が前記閾値電圧に近づくように、前記デューティを制御することを特徴とするエンジンの始動装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記電動モータの駆動を開始する前に、前記電動モータを駆動するための一時的なデューティを発生させ、前記一時的なデューティを発生させていないときの前記電圧である第１の電圧と、前記一時的なデューティを発生させているときの前記電圧の極小値である第２の電圧と、に基づき、前記電動モータの前記駆動を開始させるときの前記デューティの初期値を設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。

【請求項3】

前記第２の電圧は、前記作動の停止を発生させない電圧値を呈する所定の電圧であり、
前記制御部は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差又は比率に基づき、前記初期値を設定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの始動装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記デューティを発生させていないときの前記電圧である第３の電圧と、前記閾値電圧と、に基づき、前記電動モータの前記駆動を開始させるときの前記デューティの初期値を設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記第３の電圧と前記閾値電圧との差又は比率が大きいほど、前記初期値を大きく設定することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの始動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関であるエンジンの始動装置に関し、特に、鉛バッテリ等の二次電池であるバッテリから供給される電力で作動すると共にエンジンを始動するスタータモータの動作を制御してエンジンを始動するエンジンの始動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車等の車両においては、種々の電装品が搭載されてそれらの消費電力が増大する傾向にあると共に、いわゆるアイドリングストップ機能によりエンジンの停止及び始動が繰り返されて大きな動作電力を必要とする電動モータであるスタータモータが繰り返して駆動されるものであるため、バッテリの電圧が低下する機会が増加してバッテリの劣化が早まる傾向にある。

【0003】

ここで、アイドリングストップ機能は典型的にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を含むマイクロコンピュータを用いた始動装置により実現されるものであるが、エンジンの始動時にバッテリの電圧が始動装置のＣＰＵの最低動作電圧（リセット電圧）未満まで低下してしまうと、ＣＰＵがリセットされてその度にＣＰＵの関連情報が初期状態に戻されると共に、バッテリの電圧がリセット電圧を繰り返して横切るような場合にはＣＰＵが通常の動作をなし得ない状況となることも考えられる。かかる状況は、バッテリを充電するための発電機をスタータモータに用いる場合においても同様である。

【0004】

かかる状況下で、特許文献１は、アイドリングストップ装置及びエンジン始動方法に関し、バッテリの電圧が低下して、マイクロコンピュータの電源電圧がマイクロコンピュータの最低動作電圧未満となった場合に、マイクロコンピュータがリセットされると共に、電圧低下情報が記憶部に記憶される構成を備える。このため、リセット後のマイクロコンピュータは、電圧低下情報に基づいてバッテリの電圧が低下したことを把握することができると共に、それ以降、エンジンを始動する際に、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御で第２リレーコイルを通電させ、スタータモータの電流の立ち上がりの速さを抑制し、バッテリの電圧のより大きな低下が防止され得ることとなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１９０７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成においては、具体的には、エンジンを始動する際にＰＷＭ出力のデューティを徐々に高くしてエンジンを始動させるという構成を有するものであるが、エンジンの始動に時間がかかる傾向がある。また、デューティの設定によっては、デューティを高くする過程、又はデューティ出力直後にマイクロコンピュータの電源電圧がマイクロコンピュータの最低動作電圧を下回ることによってマイクロコンピュータのリセットが発生する可能性がある。また、第２リレーコイルのＰＷＭ制御を行うため、ＰＷＭ制御のデューティを細かく設定できず、第２リレーコイルの完動時間より長くする必要がある。

【0007】

本発明は、以上の検討経てなされたものであり、簡便な構成で、エンジンの良好な始動性を実現しながら、不要なリセットの発生を回避可能なエンジンの始動装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以上の目的を達成するべく、本発明は、内燃機関であるエンジンのクランク軸を回転させるように駆動する電動モータに電力を供給するバッテリの電圧を検出する電圧検出部と、前記電動モータを駆動するためのデューティを制御する制御部と、を備え、前記バッテリから電力を供給されて作動をするエンジンの始動装置において、前記制御部は、前記電圧検出部の検出する前記電圧を監視しながら、前記電圧の低下による前記作動の停止が発生しないように、前記デューティを制御するものであって、前記制御部は、前記作動の停止を発生させる作動停止電圧よりも高い閾値電圧を設定し、前記デューティで前記電動モータの駆動を開始した後に前記電圧検出部の検出する前記電圧が前記閾値電圧よりも高い場合には前記デューティを増加させる一方で、前記デューティで前記電動モータの前記駆動を開始した後に前記電圧検出部の検出する前記電圧が前記閾値電圧に等しい又は前記閾値電圧未満である場合には前記デューティを減少させることにより、前記デューティを増加又は減少させた後に前記電圧検出部の検出する前記電圧が前記閾値電圧に近づくように、前記デューティを制御することを第１の局面とする。

【0010】

また、本発明は、第１の局面に加えて、前記制御部は、前記電動モータの駆動を開始する前に、前記電動モータを駆動するための一時的なデューティを発生させ、前記一時的なデューティを発生させていないときの前記電圧である第１の電圧と、前記一時的なデューティを発生させているときの前記電圧の極小値である第２の電圧と、に基づき、前記電動モータの前記駆動を開始させるときの前記デューティの初期値を設定することを第２の局面とする。

【0011】

また、本発明は、第２の局面に加えて、前記第２の電圧は、前記作動の停止を発生させない電圧値を呈する所定の電圧であり、前記制御部は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差又は比率に基づき、前記初期値を設定することを第３の局面とする。

【0012】

また、本発明は、第１の局面に加えて、前記制御部は、前記デューティを発生させていないときの前記電圧である第３の電圧と、前記閾値電圧と、に基づき、前記電動モータの前記駆動を開始させるときの前記デューティの初期値を設定することを第４の局面とする。

【0013】

また、本発明は、第４の局面に加えて、前記制御部は、前記第３の電圧と前記閾値電圧との差又は比率が大きいほど、前記初期値を大きく設定することを第５の局面とする。

【発明の効果】

【0014】

以上の本発明の第１の局面にかかるエンジンの始動装置によれば、制御部が、電圧検出部の検出するバッテリの電圧を監視しながら、バッテリの電圧の低下によるエンジンの始動装置の作動の停止が発生しないように、電動モータを駆動するためのデューティを制御するものであって、制御部が、作動の停止を発生させる作動停止電圧よりも高い閾値電圧を設定し、デューティで電動モータの駆動を開始した後に電圧検出部の検出する電圧が閾値電圧よりも高い場合にはデューティを増加させる一方で、デューティで電動モータの駆動を開始した後に電圧検出部の検出する電圧が閾値電圧に等しい又は閾値電圧未満である場合にはデューティを減少させることにより、デューティを増加又は減少させた後に電圧検出部の検出する電圧が閾値電圧に近づくように、デューティを制御するものであるため、簡便な構成で、エンジンの良好な始動性を実現しながら、不要なリセットの発生を回避することができる。つまり、詳しくは、本発明の第１の局面にかかるエンジンの始動装置によれば、マイクロコンピュータのリセットをより確実に回避することができる。また、かかるリセットが発生しない範囲でデューティを最も高く設定することができるため、エンジンの始動性が向上する。また、エンジンのフリクションは、エンジンの行程や回転数、周囲環境等の要因によって変化するが、エンジンのフリクションの大きさに応じて電圧降下が発生するため、これらの要因による影響を補正係数として考慮する必要がなくなる。

【0016】

また、本発明の第２の局面にかかるエンジンの始動装置によれば、制御部が、電動モータの駆動を開始する前に、電動モータを駆動するための一時的なデューティを発生させ、一時的なデューティを発生させていないときのバッテリの電圧である第１の電圧と、一時的なデューティを発生させているときのバッテリの電圧の極小値である第２の電圧と、に基づき、電動モータの駆動を開始させるときのデューティの初期値を設定するものであるため、不要なリセットの発生をより確実に回避することができる。

【0017】

また、本発明の第３の局面にかかるエンジンの始動装置によれば、第２の電圧が、エンジンの始動装置の作動の停止を発生させない電圧値を呈する所定の電圧であり、制御部は、第１の電圧と第２の電圧との差又は比率に基づき、デューティの初期値を設定するものであるため、不要なリセットの発生をより簡便かつ確実に回避することができる。

【0018】

また、本発明の第４の局面にかかるエンジンの始動装置によれば、制御部が、デューティを発生させていないときのバッテリの電圧である第３の電圧と、閾値電圧と、に基づき、電動モータの駆動を開始させるときのデューティの初期値を設定するものであるため、不要なリセットの発生をより確実に回避することができる。

【0019】

また、本発明の第５の局面にかかるエンジンの始動装置によれば、制御部が、第３の電圧と閾値電圧との差又は比率が大きいほど、デューティの初期値を大きく設定するものであるため、不要なリセットの発生をより簡便かつ確実に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の実施形態におけるエンジンの始動装置の構成を示す回路図である。

【図2】図２（ａ）は、本実施形態におけるエンジンの始動装置が実行するデューティ決定処理の流れの一例を示すフローチャートであり、図２（ｂ）は、本実施形態におけるエンジンの始動装置が実行するエンジン始動処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図3】図３は、本実施形態におけるエンジンの始動装置が実行するデューティ決定処理及びエンジン始動処理の流れの一例を説明するためのタイミングチャートである。

【図4】図４は、本実施形態におけるエンジンの始動装置が実行するデューティ決定処理及びエンジン始動処理の変形例の流れを説明するためのタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態におけるエンジンの始動装置につき、詳細に説明する。

【0022】

〔構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態におけるエンジンの始動装置の構成について、詳細に説明する。

【0023】

図１は、本実施形態におけるエンジンの始動装置の構成を示す回路図である。

【0024】

図１に示すように、本実施形態におけるエンジンの始動装置１００は、典型的には、自動二輪車等の車両に搭載され、二次電池である鉛バッテリ１０１から供給される電力で作動すると共に内燃機関であるエンジンを始動する三相交流発電機１１０の動作を制御してエンジンを始動するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１３０を備えている。

【0025】

なお、図中の符号１０２は、鉛バッテリ１０１の正極と負極との電圧差を鉛バッテリ１０１の電圧として検出する電圧センサを示し、符号１０３は、エンジンのクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサを示している。また、二次電池としては、鉛バッテリ以外に、ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリも利用可能である。また、鉛バッテリ１０１の電圧は、鉛バッテリ１０１の正極と負極との電圧差を直接検出したものに限らず、三相交流発電機１１０への通電時の電圧降下量が検出することができるものであれば、鉛バッテリ１０１及び三相交流発電機１１０を含む電気回路における正極側と負極側との電圧差を検出したものであってもよい。

【0026】

三相交流発電機１１０は、その詳細な構成は省略するが、Ｕ相のコイル１１０ａ、Ｖ相のコイル１１０ｂ及びＷ相のコイル１１０ｃから成る３相の発電出力発生用のコイル（固定子巻線）が巻回された固定子と、これらの各相のコイル１１０ａ、コイル１１０ｂ及び１１０ｃに対応する界磁束発生用の永久磁石が各々装着されると共に固定子の外周側を周回するように配設された回転子と、を備え、かかる回転子がエンジンのクランク軸に連結される。

【0027】

Ｕ相のコイル１１０ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の一方のＵ相のスイッチング素子１３１ａの他方の端子と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の他方のＵ相のスイッチング素子１３１ｂの一方の端子と、に電気的に接続する接続端子１１１ａを有している。Ｖ相のコイル１１０ｂは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の一方のＶ相のスイッチング素子１３１ｃの他方の端子と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の他方のＶ相のスイッチング素子１３１ｄの一方の端子と、に電気的に接続する接続端子１１１ｂを有している。また、Ｗ相のコイル１１０ｃは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の一方のＷ相のスイッチング素子１３１ｅの他方の端子と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の他方のＷ相のスイッチング素子１３１ｆの一方の端子と、に電気的に接続する接続端子１１１ｃを有している。

【0028】

ここで、三相交流発電機１１０から出力される出力電圧の経時的変化は、エンジンのクランク軸によって駆動される三相交流発電機１１０の回転子の回転に同期している。詳しくは、回転子の回転方向の位相（回転位相：回転角）の１周期を３６０°（回転子の１回転）とすると、回転子の回転位相の１周期に対して、Ｕ相のコイル１１０ａ及びそれに対応する永久磁石の位相は、Ｖ相のコイル１１０ｂ及びそれに対応する永久磁石の位相よりも１２０°ほど早く、Ｖ相のコイル１１０ｂ及びそれに対応する永久磁石の位相は、Ｗ相のコイル１１０ｃ及びそれに対応する永久磁石の位相よりも１２０°ほど早くなるように設定されている。これに対応して、Ｕ相のコイル１１０ａから出力される出力電圧は、Ｖ相のコイル１１０ｂから出力される出力電圧よりも１２０°ほど位相が進み、Ｖ相のコイル１１０ｂから出力される出力電圧は、Ｗ相のコイル１１０ｃから出力される出力電圧よりも１２０°ほど位相が進むように設定されている。

【0029】

ＥＣＵ１３０は、マイクロコンピュータ等を含む演算処理装置であり、電力変換器であるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）／ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータ１３１、制御部１３２及びメモリ１３３を備えている。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、ＥＣＵ１３０外にパワーモジュール等として設けられていてもよい。

【0030】

ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、典型的には、３相ブリッジ接続されたスイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆを有し、制御部１３２からの制御信号に従って、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々をオン状態又はオフ状態にして三相交流発電機１１０から供給された３相交流電流を直流電流に変換すると共に、鉛バッテリ１０１に直流電流を供給する。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、制御部１３２からの制御信号に従って、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々をオン状態又はオフ状態にして鉛バッテリ１０１から供給された直流電流を３相交流電流に変換すると共に、三相交流発電機１１０に三相交流電流を供給するものであり、かかる場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、ＤＣ／ＡＣコンバータとして機能する。なお、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆは、典型的には各々トランジスタであり、図１中では、一例として、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）として各々示している。

【0031】

具体的には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の各相に対して、一対のスイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆを各々対応して有している。

【0032】

つまり、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１では、Ｕ相の一対のスイッチング素子１３１ａとスイッチング素子１３１ｂとが電気的に接続されており、スイッチング素子１３１ａがオン状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｂがオフ状態の場合にＵ相の出力電圧をハイレベルにし、スイッチング素子１３１ａがオフ状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｂがオン状態の場合にＵ相の出力電圧をローレベルにする。

【0033】

また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１では、Ｖ相の一対のスイッチング素子１３１ｃとスイッチング素子１３１ｄとが電気的に接続されており、スイッチング素子１３１ｃがオン状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｄがオフ状態の場合にＶ相の出力電圧をハイレベルにし、スイッチング素子１３１ｃがオフ状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｄがオン状態の場合にＶ相の出力電圧をローレベルにする。

【0034】

更に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１では、Ｗ相の一対のスイッチング素子１３１ｅとスイッチング素子１３１ｆとが電気的に接続されており、スイッチング素子１３１ｅがオン状態、且つ、スイッチング素子１３１ｆがオフ状態の場合にＷ相の出力電圧をハイレベルにし、スイッチング素子１３１ｅがオフ状態、且つ、スイッチング素子１３１ｆがオン状態の場合にＷ相の出力電圧をローレベルにする。

【0035】

ここで、スイッチング素子１３１ａは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、鉛バッテリ１０１の高電位側に電気的に接続された一方の入力端子と、スイッチング素子１３１ｂ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ａに電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ａは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときは、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

【0036】

また、スイッチング素子１３１ｂは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、スイッチング素子１３１ａ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ａに電気的に接続された一方の入力端子と、鉛バッテリ１０１の低電位側に電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｂは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

【0037】

また、スイッチング素子１３１ｃは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、鉛バッテリ１０１の高電位側に電気的に接続された一方の入力端子と、スイッチング素子１３１ｄ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ｂに電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｃは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

【0038】

また、スイッチング素子１３１ｄは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、スイッチング素子１３１ｃ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ｂに電気的に接続された一方の入力端子と、鉛バッテリ１０１の低電位側に電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｄは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

【0039】

また、スイッチング素子１３１ｅは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、鉛バッテリ１０１の高電位側に電気的に接続された一方の入力端子と、スイッチング素子１３１ｆ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ｃに電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｅは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

【0040】

更に、スイッチング素子１３１ｆは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、スイッチング素子１３１ｅ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１０ｃに電気的に接続された一方の入力端子と、鉛バッテリ１０１の低電位側に電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｆは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

【0041】

制御部１３２は、メモリ１３３から必要な制御プログラム及び制御データを読み出して、制御プログラムを実行することによって、ＥＣＵ１３０全体の動作を制御する。制御部１３２は、電圧センサ１０２及びクランク角センサ１０３に接続され、電圧センサ１０２によって検出された鉛バッテリ１０１の電圧を示す電気信号及びクランク角センサ１０３によって検出されたクランク軸の回転角度を示す電気信号が入力されるように構成されている。また、制御部１３２は、電圧検出部１３２ａを機能ブロックとして備えている。

【0042】

更に、かかる制御部１３２は、詳細は後述するデューティ決定処理及びエンジン始動処理を実行するものであり、かかる処理においては、電圧検出部１３２ａが、電圧センサ１０２を介して鉛バッテリ１０１の電圧を検出し、制御部１３２が、電圧検出部１３２ａの検出する鉛バッテリ１０１の電圧を監視しながら、その電圧の低下によるエンジンの始動装置１００の作動の停止が発生しないように、三相交流発電機１１０を駆動するためのデューティを制御するものである。

【0043】

メモリ１３３には、必要な制御プログラム及び制御データが記憶されている。

【0044】

このような構成を有するエンジンの始動装置１００では、三相交流発電機１１０を用いてエンジンのクランク軸を回転させることによりエンジンを始動する際、制御部１３２が以下に示すデューティ決定処理及びエンジン始動処理を実行することにより、簡便な構成で、エンジンの良好な始動性を実現しながら、不要なリセットの発生を回避する。以下、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すフローチャート、並びに図３に示すタイミングチャートを参照して、デューティ決定処理及びエンジン始動処理を実行する際の制御部１３２の動作について説明する。

【0045】

図２（ａ）は、本実施形態におけるエンジンの始動装置１００が実行するデューティ決定処理の流れの一例を示すフローチャートであり、図２（ｂ）は、本実施形態におけるエンジンの始動装置１００が実行するエンジン始動処理の流れの一例を示すフローチャートである。また、図３は、本実施形態におけるエンジンの始動装置１００が実行するデューティ決定処理及びエンジン始動処理の流れの一例を説明するためのタイミングチャートである。

【0046】

〔デューティ決定処理〕
図２（ａ）に示すデューティ決定処理は、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられてエンジンの始動装置１００のＥＣＵ１３０が稼働したタイミングで開始となり、デューティ決定処理はステップＳ１の処理に進む。

【0047】

ステップＳ１の処理では、電圧検出部１３２ａが、電圧センサ１０２を介してデューティ（駆動信号電圧）出力前の鉛バッテリ１０１の電圧を第１の電圧Ｖ０として検出し、検出された第１の電圧Ｖ０の値をメモリ１３３中に記憶する等して保持する（図３に示す時刻ｔ＝ｔ１）。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、デューティ決定処理はステップＳ２の処理に進む。

【0048】

ステップＳ２の処理では、制御部１３２が、鉛バッテリ１０１の電力を利用して三相交流発電機１１０（電動モータ）の駆動を開始することによりクランク軸を正方向に回転させるためのデューティであって、リセットが発生しない程度の一時的なデューティ（低デューティであり、図３に示す例では基本デューティの５％のデューティ）の出力を開始する（図３に示す時刻ｔ＝ｔ２）。具体的には、制御部１３２が、かかるデューティで三相交流発電機１１０の駆動を開始することを指示する制御信号をＡＣ／ＤＣコンバータ１３１に出力する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、デューティ決定処理はステップＳ３の処理に進む。

【0049】

ステップＳ３の処理では、電圧検出部１３２ａが、電圧センサ１０２を介して一時的なデューティの出力期間中（図３に示す時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３までの期間中）における鉛バッテリ１０１の電圧の極小値を第２の電圧Ｖ１として検出する。ここで、かかる第２の電圧Ｖ１は、エンジンの始動装置１００のＥＣＵ１３０中のマイクロコンピュータの作動を停止させる作動停止電圧Ｖｒよりも大きな電圧値、換言すれば、エンジンの始動装置１００のＥＣＵ１３０中のマイクロコンピュータの作動の停止を発生させない電圧値である。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、デューティ決定処理はステップＳ４の処理に進む。なお、このように一時的なデューティの出力期間中における鉛バッテリ１０１の電圧の極小値を求める代わりに、その期間中の最小値を求めてもよい。

【0050】

ステップＳ４の処理では、制御部１３２が、第１の電圧Ｖ０と第２の電圧Ｖ１との差を電圧落ち込み量ΔＶとして計算する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、デューティ決定処理はステップＳ５の処理に進む。なお、このように第１の電圧Ｖ０と第２の電圧Ｖ１との差を電圧落ち込み量ΔＶとして計算する代わりに、第１の電圧Ｖ０と第２の電圧Ｖ１との比率を電圧落ち込み量ΔＶとして計算してもよい。

【0051】

ステップＳ５の処理では、制御部１３２が、第１の電圧Ｖ０からエンジン始動時の基本デューティを決定し、電圧落ち込み量ΔＶから鉛バッテリ１０１の劣化具合に合わせた補正比率を算出する。そして、制御部１３２は、基本デューティに補正比率を乗じた値をエンジン始動時のデューティの初期値（始動開始デューティであり、図３に示す例では基本デューティの８０％のデューティ）として算出し、かかる初期値を決定する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、今回の一連のデューティ決定処理は終了する。

【0052】

〔エンジン始動処理〕
図２（ｂ）に示すエンジン始動処理は、デューティ決定処理が終了したタイミングで開始となり、エンジン始動処理はステップＳ１１の処理に進む。

【0053】

ステップＳ１１の処理では、制御部１３２が、デューティ決定処理において算出された始動開始デューティにて三相交流発電機１１０を駆動するためのＰＷＭ出力を開始する（図３に示す時刻ｔ＝ｔ５）。具体的には、制御部１３２が、かかるデューティで三相交流発電機１１０の駆動を開始することを指示する制御信号をＡＣ／ＤＣコンバータ１３１に出力する。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、エンジン始動処理はステップＳ１２の処理に進む。

【0054】

ステップＳ１２の処理では、制御部１３２が、クランク角センサ１０３の出力信号に基づいてエンジンの回転数が始動時回転数に到達しているか否かを判別することにより、エンジンが始動済みであるか否かを判別する。判別の結果、エンジンが始動済みである場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ、図３に示す時刻ｔ＝ｔ８以後）、制御部１３２は、エンジン始動処理をステップＳ１７の処理に進める。一方、エンジンが始動済みでない場合には（ステップＳ１２：Ｎｏ）、制御部１３２は、エンジン始動処理をステップＳ１３の処理に進める。

【0055】

ステップＳ１３の処理では、電圧検出部１３２ａが、電圧センサ１０２を介して現在の鉛バッテリ１０１の電圧を電源電圧として検出する。これにより、ステップＳ１３の処理は完了し、エンジン始動処理はステップＳ１４の処理に進む。

【0056】

ステップＳ１４の処理では、制御部１３２が、ステップＳ１３の処理において検出された電源電圧の値がエンジンの始動装置１００の作動の停止を発生させる作動停止電圧Ｖｒの値よりも高い値に設定されたリセット回避閾値電圧Ｖｔより高いか否かを判別する。判別の結果、電源電圧がリセット回避閾値電圧Ｖｔより高い場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、制御部１３２は、エンジン始動処理をステップＳ１５の処理に進める。一方、電源電圧がリセット回避閾値電圧Ｖｔより高くない場合には（ステップＳ１４：Ｎｏ）、制御部１３２は、エンジン始動処理をステップＳ１６の処理に進める。

【0057】

ステップＳ１５の処理では、制御部１３２が、電源電圧がリセット回避閾値電圧Ｖｔに近づくように三相交流発電機１１０を駆動するためのデューティを増加させる（図３に示す時刻ｔ＝ｔ７から時刻ｔ＝ｔ８までの期間）。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、エンジン始動処理はステップＳ１２の処理に戻る。

【0058】

ステップＳ１６の処理では、制御部１３２が、電源電圧がリセット回避閾値電圧Ｖｔに近づくように三相交流発電機１１０を駆動するためのデューティを減少させる（図３に示す時刻ｔ＝ｔ６から時刻ｔ＝ｔ７までの期間）。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、エンジン始動処理はステップＳ１２の処理に戻る。

【0059】

ステップＳ１７の処理では、制御部１３２が、三相交流発電機１１０を駆動するためのデューティの出力を停止する。これにより、ステップＳ１７の処理は完了し、今回の一連のエンジン始動処理は終了する。

【0060】

以上の説明から明らかなように、本実施形態におけるエンジンの始動装置１００では、制御部１３２が、電圧検出部１３２ａの検出する鉛バッテリ１０１の電圧を監視しながら、鉛バッテリ１０１の電圧の低下によるエンジンの始動装置１００の作動の停止が発生しないように、三相交流発電機１１０を駆動するためのデューティを制御するので、簡便な構成で、エンジンの良好な始動性を実現しながら、不要なリセットの発生を回避することができる。つまり、詳しくは、本実施形態におけるエンジンの始動装置１００によれば、マイクロコンピュータのリセットをより確実に回避することができる。また、リセットが発生しない範囲でデューティを最も高く設定することができるため、エンジンの始動性が向上する。また、エンジンのフリクションは、エンジンの行程や回転数、周囲環境等の要因によって変化するが、エンジンのフリクションの大きさに応じて電圧降下が発生するため、これらの要因による影響を補正係数として考慮する必要がなくなる。

【0061】

また、本実施形態におけるエンジンの始動装置１００では、制御部１３２が、エンジンの始動装置１００の作動の停止を発生させる作動停止電圧Ｖｒよりも高いリセット回避閾値電圧Ｖｔを設定し、電圧検出部１３２ａの検出する電圧がリセット回避閾値電圧Ｖｔに近づくように、デューティを制御するので、簡便な構成で、エンジンの良好な始動性を実現しながら、不要なリセットの発生を確実に回避することができる。

【0062】

また、本実施形態におけるエンジンの始動装置１００では、制御部１３２が、三相交流発電機１１０の駆動を開始させる前に、三相交流発電機１１０を駆動するための一時的なデューティを発生させ、一時的なデューティを発生させていないときの電圧である第１の電圧Ｖ０と、一時的なデューティを発生させているときの電圧の極小値である第２の電圧Ｖ１と、に基づき、三相交流発電機１１０の駆動を開始させるときのデューティの初期値を設定するので、不要なリセットの発生をより確実に回避することができる。

【0063】

また、本実施形態におけるエンジンの始動装置１００では、第２の電圧Ｖ１が、作動の停止を発生させない電圧値を呈する所定の電圧であり、制御部１３２は、第１の電圧Ｖ０と第２の電圧Ｖ１との差又は比率に基づき、初期値を設定するので、不要なリセットの発生をより簡便かつ確実に回避することができる。

【0064】

〔変形例〕
さて、本実施形態におけるエンジンの始動装置１００が実行するデューティ決定処理及びエンジン始動処理については、種々の変形例が考えられる。そこで、以下、図４をも参照して、エンジンの始動装置１００が実行するデューティ決定処理及びエンジン始動処理の変形例について説明する。

【0065】

図４は、本実施形態におけるエンジンの始動装置１００が実行するデューティ決定処理及びエンジン始動処理の変形例の流れを説明するためのタイミングチャートである。

【0066】

図４に示すように、本変形例のデューティ決定処理においては、制御部１３２は、第１の電圧Ｖ０とリセット回避閾値電圧Ｖｔとに基づき、エンジン始動時のデューティの初期値（始動開始デューティであり、図４に示す例では基本デューティの７０％のデューティ）を設定する。これにより、不要なリセットの発生をより確実に回避することができる。また、この場合、制御部１３２は、第１の電圧Ｖ０とリセット回避閾値電圧Ｖｔとの差又は比率が大きいほど、始動開始デューティを大きく設定することが望ましい。これにより、不要なリセットの発生をより簡便かつ確実に回避することができる。なお、始動開始デューティについては、上述した方法で決定するのではなく、リセットが発生しない程度の低いデューティから始動を開始してデューティを徐々に上げるようにしてもよい。

【0067】

そして、本変形例では、このように設定した始動開始デューティを用いて、制御部１３２は、図２（ｂ）に示すエンジン始動処理を実行することになる。

【0068】

なお、本発明は、構成要素の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、かかる構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

【産業上の利用可能性】

【0069】

以上のように、本発明は、簡便な構成で、エンジンの良好な始動性を実現しながら、不要なリセットの発生を回避可能なエンジンの始動装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から自動二輪車等の車両のエンジンの始動装置に広範に適用され得るものと期待される。

【符号の説明】

【0070】

１００…エンジンの始動装置
１０１…鉛バッテリ
１０２…電圧センサ
１０３…クランク角センサ
１１０…三相交流発電機
１３０…ＥＣＵ
１３１…ＡＣ／ＤＣコンバータ
１３２…制御部
１３２ａ…電圧検出部
１３３…メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】