特開 2023-157535 車両制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023157535

(43)【公開日】2023-10-26

(54)【発明の名称】車両制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/00 20160101AFI20231019BHJP

   F02N 11/04 20060101ALI20231019BHJP

   F02D 29/06 20060101ALI20231019BHJP

   H02P 9/04 20060101ALI20231019BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20231019BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20231019BHJP

   H02P 101/25 20150101ALN20231019BHJP

   H02P 101/45 20150101ALN20231019BHJP

   H02P 103/20 20150101ALN20231019BHJP

【ＦＩ】

B60W20/00 ZHV

F02N11/04 A

F02D29/06 D

F02D29/06 E

H02P9/04 L

B60W10/06 900

B60W10/08 900

H02P101:25

H02P101:45

H02P103:20

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022067502

(22)【出願日】2022-04-15

(71)【出願人】

【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】100182028

【弁理士】

【氏名又は名称】多原 伸宜

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 淳士

【テーマコード（参考）】

3D202

3G093

5H590

【Ｆターム（参考）】

3D202BB01

3D202BB11

3D202DD17

3D202DD25

3G093AA02

3G093BA14

3G093BA27

3G093CA01

3G093CA08

3G093DA01

3G093DA05

3G093DA06

3G093DA07

3G093DA12

3G093DB01

3G093EB08

3G093EC02

5H590CA07

5H590CC02

5H590CC24

5H590CD01

5H590CE05

5H590EA10

5H590FA08

5H590FB02

5H590FC14

5H590HA10

5H590HA18

5H590HA27

5H590JA02

5H590JB02

(57)【要約】

【課題】２つの制御装置の間の通信の遅延自体を許容し、内燃機関の幅広い回転数の領域で、他の制御装置から受信した内燃機関の基準回転位置に関する情報に基づき、発電電動機を適切に制御可能な車両制御装置を提供する。
【解決手段】車両制御装置１００は、車両に搭載された内燃機関１を始動させるように内燃機関１を駆動すると共に内燃機関１により駆動されて発電する発電電動機１１０を制御する制御部１３２と、内燃機関１の回転位置における基準位置として予め設定された基準回転位置を検出する他方の制御装置５０から、基準回転位置を検出したことを示す信号を受信する受信部１３３と、発電電動機１１０の回転位置を検出する回転位置検出部１３４と、を備え、制御部１３２が、受信部１３３が、基準回転位置を検出したことを示す信号を受信したときに、回転位置検出部１３４が検出する発電電動機１１０の回転位置に基づき、発電電動機１１０を制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載された内燃機関を始動させるように前記内燃機関を駆動すると共に前記内燃機関により駆動されて発電する発電電動機を制御する制御部と、
前記内燃機関の回転位置における基準位置として予め設定された基準回転位置を検出する他方の制御装置から、前記基準回転位置を検出したことを示す信号を受信する受信部と、
前記発電電動機の回転位置を検出する回転位置検出部と、
を備えた車両制御装置であって、
前記制御部は、前記受信部が、前記基準回転位置を検出したことを示す前記信号を受信したときに、前記回転位置検出部が検出する前記発電電動機の前記回転位置に基づき、前記発電電動機を制御することを特徴とする車両制御装置。

【請求項2】

前記受信部が、前記基準回転位置を検出したことを示す前記信号を受信したときに、前記回転位置検出部が検出する前記発電電動機の前記回転位置に基づき、前記内燃機関の前記回転位置を推定する回転位置推定部を更に備え、
前記制御部は、前記回転位置推定部が推定した前記内燃機関の前記回転位置に基づき、前記発電電動機を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項3】

前記受信部が、前記基準回転位置を検出したことを示す前記信号を受信したときに、前記発電電動機の前記回転位置を示すセンサ信号を送出するセンサをから送出されている前記センサ信号の電圧の立ち上がり及び立ち下がりに対応して、前記回転位置検出部は、前記発電電動機の前記回転位置を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。

【請求項4】

前記基準回転位置に対応する前記発電電動機の前記回転位置を基準とし、前記発電電動機の前記回転位置を示すセンサ信号を送出するセンサをから送出された前記センサ信号の電圧の立ち上がり及び立ち下がりに時系列的に順に対応するように規定された前記発電電動機の前記回転位置を示すデータが予め準備されており、
前記回転位置検出部は、前記データを参照し、前記センサ信号の前記電圧の前記立ち上がり及び前記立ち下がりの内で、前記受信部が、前記基準回転位置を検出したことを示す前記信号を受信した時点よりも前であって、かつそれに最も近いものに対応して規定された前記回転位置を前記発電電動機の前記回転位置として検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両制御装置に関し、特に、内燃機関と発電機兼電動機である発電電動機とを備えた車両に搭載され発電電動機を制御する車両制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車等の車両において、内燃機関のクランクシャフト（クランク軸）に連結されその回転に伴って駆動される界磁束発生用磁石を有する回転子及び発電出力発生用の固定子巻線が巻回された固定子を備える三相交流発電機を内燃機関の始動発電機と兼用して、車両に搭載された鉛バッテリ等の二次電池を充電するように制御すると共に、内燃機関のクランクシャフトを回転させることによりそれを始動するように制御する車両制御装置が提案されている。

【0003】

かかる状況下で、特許文献１は、車両制御装置に関し、内燃機関１及びこれに連結する発電電動機２と、内燃機関１の回転軸が所定角度回転する毎に信号を発するセンサの出力信号を受信して回転角度に関する情報を得るエンジンコントローラ０１と、発電電動機２の回転軸の絶対的な回転角度を検出するセンサの出力信号を受信して回転角度に関する情報を得る発電機コントローラ０２と、を備え、内燃機関１の回転速度（又は発電電動機２の回転速度）が所定値以下となったときに、発電機コントローラ０２が知得する発電電動機２の回転軸の回転角度に関する情報をエンジンコントローラ０１に送信し、エンジンコントローラ０１において内燃機関１の回転軸の現在の回転角度を演算する、又はエンジンコントローラ０１が知得する内燃機関１の回転軸の回転角度に関する情報を発電機コントローラ０２に送信し発電機コントローラ０２において内燃機関１の回転軸の現在の回転角度を演算する構成を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－５００５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１が開示する構成では、エンジンコントローラ０１と発電機コントローラ０２とを接続するＣＡＮ等の電気通信回線の帯域幅が比較的狭いことに起因し両者の間の情報通信には遅延が発生し得ることを考慮して、その遅延が影響しない通信の間隔を確保するために、内燃機関１のクランクシャフトの回転速度（又は発電電動機２の回転軸の回転速度）が所定値以下に低下したことを条件として、発電機コントローラ０２が知得する発電電動機２の回転軸の回転角度に関する情報をエンジンコントローラ０１に送信し、エンジンコントローラ０１において内燃機関１の回転軸の現在の回転角度を演算する、又はエンジンコントローラ０１が知得する内燃機関１の回転軸の回転角度に関する情報を発電機コントローラ０２に送信し発電機コントローラ０２において内燃機関１の回転軸の現在の回転角度を演算する構成を有するものであるから、内燃機関１のクランクシャフトの回転速度（又は発電電動機２の回転軸の回転速度）が所定値を超えているときには、発電機コントローラ０２が知得する発電電動機２の回転軸の回転角度に関する情報をエンジンコントローラ０１に送信し、エンジンコントローラ０１において内燃機関１の回転軸の現在の回転角度を演算する、又はエンジンコントローラ０１が知得する内燃機関１の回転軸の回転角度に関する情報を発電機コントローラ０２に送信し、発電機コントローラ０２において内燃機関１の回転軸の現在の回転角度を演算することが不可能なものとなる。つまり、かかる構成では、車両制御装置が内燃機関１や発電電動機２を適切に制御可能な期間が、内燃機関１のクランクシャフトの回転速度（又は発電電動機２の回転軸の回転速度）が所定値以下であるときに限られてしまうため、この点で改良の余地があるものである。

【0006】

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、２つの制御装置の間の通信の遅延自体を許容し、内燃機関の幅広い回転数の領域で、他の制御装置から受信した内燃機関の基準回転位置に関する情報に基づき、発電電動機を適切に制御可能な車両制御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】

【0007】

以上の目的を達成するべく、本発明は、車両に搭載された内燃機関を始動させるように前記内燃機関を駆動すると共に前記内燃機関により駆動されて発電する発電電動機を制御する制御部と、前記内燃機関の回転位置における基準位置として予め設定された基準回転位置を検出する他方の制御装置から、前記基準回転位置を検出したことを示す信号を受信する受信部と、前記発電電動機の回転位置を検出する回転位置検出部と、を備えた車両制御装置であって、前記制御部は、前記受信部が、前記基準回転位置を検出したことを示す前記信号を受信したときに、前記回転位置検出部が検出する前記発電電動機の前記回転位置に基づき、前記発電電動機を制御することを第１の局面とする。

【0008】

また、本発明は、第１の局面に加えて、前記受信部が、前記基準回転位置を検出したことを示す前記信号を受信したときに、前記回転位置検出部が検出する前記発電電動機の前記回転位置に基づき、前記内燃機関の前記回転位置を推定する回転位置推定部を更に備え、前記制御部は、前記回転位置推定部が推定した前記内燃機関の前記回転位置に基づき、前記発電電動機を制御することを第２の局面とする。

【0009】

また、本発明は、第１又は第２の局面に加えて、前記受信部が、前記基準回転位置を検出したことを示す前記信号を受信したときに、前記発電電動機の前記回転位置を示すセンサ信号を送出するセンサをから送出されている前記センサ信号の電圧の立ち上がり及び立ち下がりに対応して、前記回転位置検出部は、前記発電電動機の前記回転位置を検出することを第３の局面とする。

【0010】

また、本発明は、第１から第３のいずれかの局面に加えて、前記基準回転位置に対応する前記発電電動機の前記回転位置を基準とし、前記発電電動機の前記回転位置を示すセンサ信号を送出するセンサをから送出された前記センサ信号の電圧の立ち上がり及び立ち下がりに時系列的に順に対応するように規定された前記発電電動機の前記回転位置のデータが予め準備されており、前記回転位置検出部は、前記データを参照し、前記センサ信号の前記電圧の前記立ち上がり及び前記立ち下がりの内で、前記受信部が、前記基準回転位置を検出したことを示す前記信号を受信した時点よりも前であって、かつそれに最も近いものに対応して規定された前記回転位置を前記発電電動機の前記回転位置として検出することを第４の局面とする。

【発明の効果】

【0011】

以上の本発明の第１の局面にかかる車両制御装置によれば、車両に搭載された内燃機関を始動させるように内燃機関を駆動すると共に内燃機関により駆動されて発電する発電電動機を制御する制御部と、内燃機関の回転位置における基準位置として予め設定された基準回転位置を検出する他方の制御装置から、基準回転位置を検出したことを示す信号を受信する受信部と、発電電動機の回転位置を検出する回転位置検出部と、を備え、制御部が、受信部が、基準回転位置を検出したことを示す信号を受信したときに、回転位置検出部が検出する発電電動機の回転位置に基づき、発電電動機を制御するものであるため、２つの制御装置の間の通信の遅延自体は許容し、内燃機関の回転数が極めて低い領域に限定されることなく、内燃機関の幅広い回転数の領域で、他の制御装置から受信した内燃機関の基準回転位置に関する情報に基づき、発電電動機による駆動や発電といったその動作を適切に制御することができる。

【0012】

また、本発明の第２の局面にかかる車両制御装置によれば、受信部が、基準回転位置を検出したことを示す信号を受信したときに、回転位置検出部が検出する発電電動機の回転位置に基づき、内燃機関の回転位置を推定する回転位置推定部を更に備え、制御部が、回転位置推定部が推定した内燃機関の回転位置に基づき、発電電動機を制御するものであるため、推定した内燃機関の回転位置に基づき、発電電動機による駆動や発電といったその動作をより適切に制御することができる。

【0013】

また、本発明の第３の局面にかかる車両制御装置によれば、受信部が、前記基準回転位置を検出したことを示す信号を受信したときに、発電電動機の回転位置を示すセンサ信号を送出するセンサをから送出されているセンサ信号の電圧の立ち上がり及び立ち下がりに対応して、回転位置検出部が、発電電動機の回転位置を検出するものであるため、内燃機関の回転位置に対応した発電電動機の回転位置をより適切に検出することができる。

【0014】

また、本発明の第４の局面にかかる車両制御装置によれば、基準回転位置に対応する発電電動機の回転位置を基準とし、発電電動機の回転位置を示すセンサ信号を送出するセンサをから送出されたセンサ信号の電圧の立ち上がり及び立ち下がりに時系列的に順に対応するように規定された発電電動機の回転位置のデータが予め準備されており、回転位置検出部は、かかるデータを参照し、センサ信号の電圧の立ち上がり及び立ち下がりの内で、受信部が、基準回転位置を検出したことを示す信号を受信した時点よりも前であって、かつそれに最も近いものに対応して規定された回転位置を発電電動機の回転位置として検出するものであるため、内燃機関の回転位置に対応した発電電動機の回転位置を簡易かつ確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の実施形態における車両制御装置を、エンジン、エンジン制御装置及び三相交流始動発電機と共に示す模式図である。

【図2】図２は、本実施形態における車両制御装置の回路構成及び機能ブロックの概略を、エンジン制御装置及び三相交流始動発電機と共に示す模式図である。

【図3】図３は、本実施形態における車両制御装置の割り込み処理開始のタイミングやエンジンの回転位置における基準位置情報の受信のタイミングを、位相センサからの３相の出力信号、三相交流始動発電機のモータステージ、エンジンの３６０度ステージ、及びクランクセンサからの出力信号と共に一例として示すタイムチャートである。

【図4】図４は、本実施形態における車両制御装置が用いる三相交流始動発電機のモータステージと、モータステージに関連付けられるエンジンの３６０度ステージと、の対応関係をデータ化したテーブルデータを示す模式図であり、図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、各々Ｖ相、Ｕ相及びＷ相用のテーブルデータに相当する。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における車両制御装置につき、詳細に説明する。

【0017】

〔エンジンの構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態における車両制御装置が協働するエンジン制御装置の制御対象であるエンジンの構成について、詳細に説明する。

【0018】

図１は、本実施形態における車両制御装置を、エンジン、エンジン制御装置及び三相交流始動発電機と共に示す模式図である。

【0019】

図１に示すように、エンジン１は、典型的には、図示を省略する二輪自動車等の車両に搭載されて、１サイクルが４ストロークの内燃機関であり、エンジン制御装置５０によりその動作が制御されるもので、シリンダブロック２を備えている。シリンダブロック２の側壁内には、シリンダブロック２及びその内部等を冷却するための冷却水が流通する冷却水通路３が形成されている。冷却水通路３には、冷却水通路３を流通する冷却水の温度を検出するための水温センサ４が設けられている。

【0020】

なお、図１中では、説明の便宜上、エンジン１を単気筒として示しているが、エンジン１は複数の気筒を有するものであってもよく、気筒の配列も直列、水平対向やＶ型等であってもよい。また、図１中では、説明の便宜上、エンジン１を水冷式として示しているが、空冷式であってもよく、かかる場合には、水温センサ４の代わりにエンジン１の温度を検出自在な温度センサをシリンダブロック２等に装着してもよい。

【0021】

シリンダブロック２の内部には、ピストン５が配置されている。ピストン５は、コンロッド６を介して、回転軸を有するクランクシャフト７に連結されている。クランクシャフト７には、その回転軸と同軸にリラクタ７ａが装着され、リラクタ７ａの外周には、複数の歯部７ｂが基本的には一定の間隔で連続的に配設されているものであるが、それらの一部の所定区間には、歯部７ｂが存在しない歯欠け部７ｃが設定されている。リラクタ７ａの近傍には、クランクシャフト７の回転軸回りの回転角度（回転位置）を検出するクランク角センサ８が、エンジン１の回転速度等が算出されるべく設けられている。シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド９が装着されている。ピストン５の上面と、シリンダブロック２及びシリンダヘッド９の各々の内面とが画成する内部空間は燃焼室１０となる。

【0022】

シリンダヘッド９には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１１が設けられている。点火プラグ１１の点火動作は、図示を省略する点火コイルへの通電が制御されることにより制御される。

【0023】

また、シリンダヘッド９には、燃焼室１０と吸気通路１２とを開閉自在に連通する吸気バルブ１３が設けられている。吸気通路１２は、シリンダヘッド９に装着される吸気管ＩＭ内に形成され、吸気管ＩＭは、吸気通路１２内に燃料を噴射する燃料噴射弁１４及び燃料噴射弁１４の上流側に配置されるスロットルバルブ１５を備えている。スロットルバルブ１５に対しては、その開度を検出するスロットル開度センサ１０６が設けられている。なお、燃料噴射弁１４の燃料噴射動作（開弁動作）は、図示を省略するそのソレノイドバルブへの通電が制御されることにより制御される。また、燃料噴射弁１４は、燃焼室１０内に直接燃料を噴射するものであってもよい。

【0024】

シリンダヘッド９には、吸気管ＩＭの反対側に排気管ＥＭが装着され、排気管ＥＭ内には、燃焼室１０と連通する排気通路１６が形成されている。かかるシリンダヘッド９には、燃焼室１０と排気通路１６とを開閉自在に連通する排気バルブ１７が設けられている。

【0025】

〔制御装置の構成及び動作〕
次に、更に図２から図４をも参照して、本実施形態におけるエンジン制御装置及び車両制御装置の構成について、それらの動作と共に、詳細に説明する。

【0026】

図２は、本実施形態における車両制御装置の回路構成及び機能ブロックの概略を、エンジン制御装置及び三相交流始動発電機と共に示す模式図である。図３は、本実施形態における車両制御装置の割り込み処理のタイミングやエンジンの回転位置における基準位置情報の受信のタイミングを、位相センサからの３相の出力信号、三相交流始動発電機のモータステージ、エンジンの３６０度ステージ、及びクランクセンサからの出力信号と共に一例として示すタイムチャートであり、下から上に向かって順に、クランク角センサ８の出力信号（クランクパルス）の電圧の経時変化、エンジン１の回転位置を示す３６０度ステージのステージ値の経時変化、三相交流始動発電機１１０の回転位置を示すモータステージのステージ値の経時変化、位相センサ１０３のＶ相用位相センサの出力信号の電圧の経時変化、位相センサ１０３のＵ相用位相センサの出力信号の電圧の経時変化、及び位相センサ１０３のＷ相用位相センサの出力信号の電圧の経時変化を示している。また、図４は、本実施形態における車両制御装置が用いる三相交流始動発電機のモータステージと、モータステージに関連付けられるエンジンの３６０度ステージと、の対応関係をデータ化したテーブルデータを示す模式図であり、図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、各々Ｖ相、Ｕ相及びＷ相用のテーブルデータに相当する。

【0027】

図２に示すように、エンジン制御装置５０は、スタータスイッチ１０５がオン状態となって起動され、エンジン１の動作を制御するもので、クランク角センサ８、水温センサ４及びスロットル開度センサ１０６等から送出される出力信号等に基づき、主として、図示を省略する点火コイルへの通電を制御することにより点火プラグ１１の点火動作を制御すると共に、燃料噴射弁１４への通電を制御することにより燃料噴射弁１４の燃料噴射動作（開弁動作）を制御するエンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６０を備えている。エンジンＥＣＵ６０は、マイクロコンピュータ等を含む演算処理装置であり、図示を省略するメモリやタイマを有している。かかるメモリには、必要な制御・処理プログラム及び制御・処理データが記憶され、エンジンＥＣＵ６０は、メモリから必要な制御・処理プログラム及び制御・処理データを読み出して、制御・処理プログラムを実行することにより、点火プラグ１１や燃料噴射弁１４等の動作を制御することになる。

【0028】

また、エンジンＥＣＵ６０は、クランク角センサ８から送出された出力信号に基づき、エンジン１の回転速度を算出することに加えて、エンジン１の回転位置において基準の位置となる基準回転位置がクランク角センサ８の近傍を通過したこと、つまりクランクシャフト７の回転角度において基準となる回転角度として予め設定された基準回転角度にある位置がクランク角センサ８の近傍を通過したことを判別することにより、かかる基準回転位置を検出すると共に、かかる基準回転位置を検出したことを示す出力信号を車両制御装置１００に送出する。典型的には、かかる基準回転位置は、リラクタ７ａの歯欠け部７ｃの位置に対応し、歯欠け部７ｃがクランク角センサ８の近傍を通過することにより、クランク角センサ８が歯欠け部７ｃを検知した出力信号、例えば複数の歯部７ｂが並んだ部分に対応する電圧よりも低い電圧が一定期間続く出力信号をエンジンＥＣＵ６０に送出し、エンジンＥＣＵ６０が、かかる出力信号に基づき基準回転位置を検出することになる。更に、基準回転位置を検出したエンジンＥＣＵ６０は、基準回転位置を検出したことを示す出力信号、例えば基準回転位置を検出した場合にはその電圧がローレベルからハイレベルになるような出力信号を始動発電ＥＣＵ１３０に送出する。

【0029】

ここで、車両制御装置１００は、発電電動機である三相交流始動発電機１１０の動作を制御するための始動発電ＥＣＵ１３０を備えている。具体的には、始動発電ＥＣＵ１３０は、スタータスイッチ１０５がオン状態となって起動され、二次電池である鉛バッテリ１０１を、三相交流始動発電機１１０を発電させることにより充電すると共に、三相交流始動発電機１１０をスタータモータとして機能させてエンジン１のクランクシャフト７を回転させることにより、エンジンＥＣＵ６０と協働しながら、エンジン１を始動する。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、図中、符号１０２は、鉛バッテリ１０１に接続される負荷を示し、及び符号１０３は、三相交流始動発電機１１０の図示を省略する筐体等に装着された典型的にはホールセンサである位相センサを示している。

【0030】

三相交流始動発電機１１０は、その詳細な構成は省略するが、典型的にはＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御されるもので、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１のクランクシャフト７に、図示を省略する減速ギヤ系を介して機械的に連結される。よって、かかるギヤ系を介して、三相交流始動発電機１１０の回転位置、つまり回転子の回転位置（模式的に図１に示す回転軸１１２周りの回転位置）と、エンジン１の回転位置、つまりクランクシャフト７の回転位置と、は１対１の対応関係にある。位相センサ１０３は、Ｕ相用位相センサ、Ｖ相用位相センサ及びＷ相用位相センサを有し、Ｕ相用位相センサ、Ｖ相用位相センサ及びＷ相用位相センサは、典型的には回転子の永久磁石の回転位置の変化に対応して、回転子において各々対応するＵ相の回転位置、Ｖ相の回転位置及びＷ相の回転位置を示す出力信号を、始動発電ＥＣＵ１３０に送出する。

【0031】

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。

【0032】

始動発電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、図示を省略するメモリやタイマを有している。かかるメモリには、必要な制御・処理プログラム及び制御・処理データが記憶され、ＥＣＵ１３０は、メモリから必要な制御・処理プログラム及び制御・処理データを読み出して、制御・処理プログラムを実行することにより、発電電動機である三相交流始動発電機１１０の動作を制御する。

【0033】

具体的には、始動発電ＥＣＵ１３０は、電力変換器であるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）／ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータ１３１と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の動作を制御すべくそれに制御信号を送出する制御部１３２と、エンジン１を始動させるようにエンジン１を駆動すると共にエンジン１により駆動されて発電するように三相交流始動発電機１１０を制御する制御部１３２と、エンジン１の基準回転位置を検出するエンジンＥＣＵ６０から、基準回転位置を検出したことを示す出力信号を、図示を省略する入力回路を介して受信する受信部１３３と、三相交流始動発電機１１０の回転位置を検出する回転位置検出部１３４と、を備えている。また、始動発電ＥＣＵ１３０は、エンジン１の回転位置を推定する回転位置推定部１３５を更に備えていてもよい。なお、図中では、制御部１３２、受信部１３３、回転位置検出部１３４及び回転位置推定部１３５は、各々制御・処理プログラムを実行する際の機能ブロックとして示し、受信部１３３、回転位置検出部１３４及び回転位置推定部１３５は、制御部１３２の中に含まれるものとして示すが、これらは、制御部１３２の外にあって同等の機能を発揮するものでもよい。

【0034】

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始動発電機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、直流電流を鉛バッテリ１０１に供給する。かかる場合には、三相交流始動発電機１１０は、エンジン１により駆動され、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１を介して制御部１３２でいわゆる遅角制御される発電機として機能する。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、その三相交流電流を三相交流始動発電機１１０に供給する。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と共に、三相交流始動発電機１１０は、その回転子の回転を、減速ギヤ系を介してエンジン１のクランクシャフト７に伝達することにより、エンジン１を駆動するスタータモ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２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。なお、スタータモータとしては、三相交流始動発電機１１０を兼用品として用いるのではなく、発電機能を有さないスタータモータの専用品を別途用いてもかまわない。

【0035】

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。

【0036】

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相の駆動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相の駆動電圧をローレベルにする。

【0037】

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相の駆動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相の駆動電圧をローレベルにする。

【0038】

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相の駆動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相の駆動電圧をローレベルにする。

【0039】

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及び三相交流始動発電機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。

【0040】

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及び三相交流始動発電機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。

【0041】

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及び三相交流始動発電機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。

【0042】

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及び三相交流始動発電機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。

【0043】

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及び三相交流始動発電機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。

【0044】

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及び三相交流始動発電機１１０の接続端子１１１ｃ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。

【0045】

ここで、制御部１３２は、受信部１３３がエンジンＥＣＵ６０から基準回転位置を検出したことを示す出力信号を受信したときに、回転位置検出部１３４が検出する三相交流始動発電機１１０の回転位置に基づき、三相交流始動発電機１１０の動作、つまりその駆動や発電を、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１への制御を介して、制御することになる。具体的には、制御部１３２は、回転位置検出部１３４が検出する三相交流始動発電機１１０の回転位置に基づき、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々のオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチング制御を行う。

【0046】

典型的には、エンジン１の始動時において、制御部１３２は、スタータスイッチ１０５がオン状態となってそれから送出されたエンジン１の始動指令信号が入力された際に、回転位置検出部１３４に検出される三相交流始動発電機１１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相に対応する回転子の回転位置に基づきながら、三相交流始動発電機１１０に印加する駆動制御信号のデューティを制御するように、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々のオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチング制御を行うことにより、三相交流始動発電機１１０の出力トルクを制御して、エンジン１のクランクシャフト７を回転させ、エンジン１の始動を制御する。この際、制御部１３２は、エンジン１を始動させるために、エンジン１を逆回転で回転させてから正回転で回転させるように三相交流始動発電機１１０の出力トルクを制御する。このように三相交流始動発電機１１０を逆回転で回転させることによりエンジン１を逆回転で回転させて一旦停止させる位置としては、エンジン１の動作サイクルの圧縮行程における典型的には圧縮上死点に近接した回転位置が好ましい。ここで、回転位置検出部１３４に検出される三相交流始動発電機１１０の回転子の１回転における回転位置は、エンジン１のクランクシャフト７の回転位置に１対１で対応しているため、かかる回転子の回転位置がエンジン１の動作サイクルの圧縮行程における圧縮上死点に近接した回転位置に相当することになるタイミングで、制御部１３２は、エンジン１の逆回転を一旦停止させるように三相交流始動発電機１１０の逆回転を一旦停止させる、つまり三相交流始動発電機１１０の出力トルクをゼロにするように、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々のオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチング制御を一旦停止することになる。よって、三相交流始動発電機１１０の回転位置が適切に検出されると、エンジン１を始動させるために、エンジン１を逆回転で回転させてから正回転で回転させる動作がより適切に実行されることになる。

【0047】

また、典型的には、エンジン１の始動時以外の運転時において、制御部１３２は、三相交流始動発電機１１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相のコイルの通電タイミング（遅角量）と、回転位置検出部１３４に検出される三相交流始動発電機１１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相に対応する回転子の回転位置（より好ましくは、制御部１３２が算出する回転子の回転位置の時間変化量である回転速度）と、に基づいて鉛バッテリ１０１への充電状態を推定し、この推定結果に基づいてスイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々のオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチング制御を行って三相交流始動発電機１１０を制御することにより、鉛バッテリ１０１を充電することになる。よって、三相交流始動発電機１１０の回転位置や回転速度が適切に検出されると、鉛バッテリ１０１がより適切に充電されることになる。

【0048】

さて、受信部１３３が、エンジン１の基準回転位置を検出したエンジンＥＣＵ６０から出力された基準回転位置を検出したことを示す出力信号を受信したときに、回転位置検出部１３４が三相交流始動発電機１１０の回転位置を検出し、制御部１３２は、回転位置検出部１３４が検出した三相交流始動発電機１１０の回転位置に基づくことにより、エンジン１のクランクシャフト７の回転速度（又は三相交流始動発電機１１０の回転子の回転速度）が所定値以下であることというような付加的な条件に制限されることなく、三相交流始動発電機１１０の動作を制御することが可能となる。以下、かかる三相交流始動発電機１１０の回転位置の検出処理について、詳細に説明する。

【0049】

図３に示すように、クランク角センサ８から送出されると共にエンジンＥＣＵ６０がエンジン１の基準回転位置を検出するために用いる出力信号が呈するクランクパルスは、時刻ｔ１以前及び時刻ｔ２以降では、その電圧がハイレベルとローレベルとを規則的に繰り返す波形を呈するが、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の期間では、その電圧がローレベルに維持されており、かかる期間で、リラクタ７ａの歯欠け部７ｃがクランク角センサ８の近傍を通過していることが分かる。このため、一例として、リラクタ７ａの歯欠け部７ｃの位置に対応して、エンジン１の基準回転位置を設定することにより、エンジンＥＣＵ６０は、その演算処理速度に依存した時刻ｔ２の経過直後に、リラクタ７ａの歯欠け部７ｃがクランク角センサ８の近傍を通過したことに対応して、エンジン１の基準回転位置を検出することが可能となる。

【0050】

この際、エンジンＥＣＵ６０は、基準回転位置を検出したことを示す出力信号、例えば基準回転位置を検出した場合に電圧がローレベルからハイレベルになるような出力信号を始動発電ＥＣＵ１３０に向けて送出することになるが、ここで一例として、エンジンＥＣＵ６０のかかる出力信号の送出が時刻ｔ３に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ５に完了したとする。すると、位相センサ１０３より送出される出力信号の内で受信部１３３の受信の時刻ｔ５に最も接近してその前に送出されるものであるＶ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりの時刻ｔ４で、始動発電ＥＣＵ１３０の制御部１３２制御処理の割り込み処理として開始される回転位置検出部１３４の回転位置検出処理を実行中であるため、回転位置検出部１３４は、三相交流始動発電機１１０の回転位置がモータステージ４の回転位置であると検出する。具体的には、かかるモータステージは、三相交流始動発電機１１０の回転軸１１２周りの１回転の角度である３６０度を６等分したステージ０から５を有し、かつエンジン１の回転位置における基準回転位置（リラクタ７ａの歯欠け部７ｃの位置）の中央部においてその基準となるステージ０に規定されており、更にモータステージ０は、エンジン１の３６０度ステージの１１に対応するように設定されている。また、かかるモータステージでは、３６０度ステージ１１に対応したモータステージ０が、Ｗ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりに対応しており、モータステージ０から時系列でそれ以降に向かっては、Ｖ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりに対応してモータステージ１、Ｕ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりに対応してモータステージ２、Ｗ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりに対応してモータステージ３…というように順次設定されていると共に、モータステージ０から時系列でそれ以前に向かっては、Ｕ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりに対応してモータステージ５、Ｖ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりに対応してモータステージ４、Ｗ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりに対応してモータステージ３…というように順次設定されている。更に、かかるモータステージは、予めデータ化されメモリ中に格納されている。そこで、Ｖ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりの時刻ｔ４で、始動発電ＥＣＵ１３０の制御部１３２の制御処理の割り込み処理として開始される回転位置検出処理を実行中である回転位置検出部１３４は、モータステージのデータをメモリから読み出して参照する。この際、回転位置検出部１３４は、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３によりエンジンＥＣＵ６０からの基準回転位置を検出したことを示す出力信号が受信された時刻ｔ５が、エンジンＥＣＵ６０からかかる出力信号が送出された時刻ｔ３に接近しているとことを前提として、時刻ｔ４におけるＶ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりが、エンジン１の回転位置における基準回転位置から最初の立ち上がりであると判別し、三相交流始動発電機１１０の回転位置が、時刻ｔ４におけるＶ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりに対応したモータステージ４の回転位置であると検出する。そして、回転位置検出部１３４は、かかるモータステージ５の検出後、その後その処理を終了する。なお、この場合のモータステージ４は、エンジン１の３６０度ステージのステージ１５に対応している。また、エンジン１の３６０度ステージは、エンジン１のクランクシャフト７の回転軸周りの１回転の角度である３６０度を３６等分したステージ０から３５を有するように予め規定されたものである。

【0051】

また、例えば、エンジンＥＣＵ６０の基準回転位置を検出したことを示す出力信号の送出が時刻ｔ３に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ７に完了したとする。すると、位相センサ１０３より送出される出力信号の内で時刻ｔ７に最も接近してその前に送出されるものであるＵ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりの時刻ｔ６で、始動発電ＥＣＵ１３０の制御部１３２の制御処理の割り込み処理として開始される回転位置検出処理を実行中である回転位置検出部１３４は、Ｕ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりが、エンジン１の回転位置における基準回転位置から最初のＵ相用位相センサの出力信号の立ち下がりであると判別し、モータステージのデータをメモリから読み出して参照し、三相交流始動発電機１１０の回転位置が、時刻ｔ６におけるＵ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりに対応したモータステージ５の回転位置であると検出する。そして、回転位置検出部１３４は、かかるモータステージ５の検出後、その後その処理を終了する。なお、この場合のモータステージ５は、エンジン１の３６０度ステージのステージ１６に対応している。

【0052】

また、例えば、エンジンＥＣＵ６０の基準回転位置を検出したことを示す出力信号の送出が時刻ｔ３に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ９に完了したとする。すると、位相センサ１０３より送出される出力信号の内で時刻ｔ９に最も接近してその前に送出されるものであるＷ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりの時刻ｔ８で、始動発電ＥＣＵ１３０の制御部１３２の制御処理の割り込み処理として開始される回転位置検出処理を実行中である回転位置検出部１３４は、Ｗ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりが、エンジン１の回転位置における基準回転位置から最初のＷ相用位相センサの出力信号の立ち下がりであると判別し、モータステージのデータをメモリから読み出して参照し、三相交流始動発電機１１０の回転位置が、時刻ｔ８におけるＷ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりに対応したモータステージ０の回転位置であると検出する。そして、回転位置検出部１３４は、かかるモータステージ０の検出後、その処理を終了する。なお、この場合のモータステージ０は、エンジン１の３６０度ステージのステージ１７に対応している。

【0053】

また、例えば、エンジンＥＣＵ６０の基準回転位置を検出したことを示す出力信号の送出が時刻ｔ３に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ１１に完了したとする。すると、位相センサ１０３より送出される出力信号の内で時刻ｔ１１に最も接近してその前に送出されるものであるＶ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりの時刻ｔ１０で、始動発電ＥＣＵ１３０の制御部１３２の制御処理の割り込み処理として開始される回転位置検出処理を実行中である回転位置検出部１３４は、Ｖ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりが、エンジン１の回転位置における基準回転位置から最初のＶ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりであると判別し、モータステージのデータをメモリから読み出して参照し、三相交流始動発電機１１０の回転位置が、時刻ｔ１０におけるＶ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりに対応したモータステージ１の回転位置であると検出する。そして、回転位置検出部１３４は、かかるモータステージ１の検出後、その処理を終了する。なお、この場合のモータステージ１は、エンジン１の３６０度ステージのステージ１８に対応している。

【0054】

また、例えば、エンジンＥＣＵ６０の基準回転位置を検出したことを示す出力信号の送出が時刻ｔ３に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ１３に完了したとする。すると、位相センサ１０３より送出される出力信号の内で時刻ｔ１３に最も接近してその前に送出されるものであるＵ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりの時刻ｔ１２で、始動発電ＥＣＵ１３０の制御部１３２の制御処理の割り込み処理として開始される回転位置検出処理を実行中である回転位置検出部１３４は、Ｕ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりが、エンジン１の回転位置における基準回転位置から最初のＵ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりであると判別し、モータステージのデータをメモリから読み出して参照し、三相交流始動発電機１１０の回転位置が、時刻ｔ１２におけるＵ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりに対応したモータステージ２の回転位置であると検出する。そして、回転位置検出部１３４は、かかるモータステージ２の検出後、その処理を終了する。なお、この場合のモータステージ２は、エンジン１の３６０度ステージのステージ１９に対応している。

【0055】

また、例えば、エンジンＥＣＵ６０のかかる出力信号の送出が時刻ｔ３に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ１５に完了したとする。すると、位相センサ１０３より送出される出力信号の内で時刻ｔ１５に最も接近してその前に送出されるものであるＷ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりの時刻ｔ１４で、始動発電ＥＣＵ１３０の制御部１３２の制御処理の割り込み処理として開始される回転位置検出処理を実行中である回転位置検出部１３４は、Ｗ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりが、エンジン１の回転位置における基準回転位置から最初のＷ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりであると判別し、モータステージのデータをメモリから読み出して参照し、三相交流始動発電機１１０の回転位置が、時刻ｔ１４におけるＷ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりに対応したモータステージ３の回転位置であると検出する。これにより、回転位置検出部１３４は、かかるモータステージ２の検出後、その処理を終了する。なお、この場合のモータステージ３は、エンジン１の３６０度ステージのステージ２０に対応している。

【0056】

このように、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の期間でクランク角センサ８の近傍を通過するリラクタ７ａの歯欠け部７ｃの位置に対応してエンジン１の基準回転位置を設定する場合に、その後に引き続く３相用の制御信号の電圧の立ち上がり時刻又は電圧の立ち下がり時刻で各々開始される回転位置検出処理の実行期間中に、エンジンＥＣＵ６０から送出された出力信号の始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３による受信が完了した場合、その実行中の回転位置検出処理に対応して、始動発電ＥＣＵ１３０の回転位置検出部１３４が三相交流始動発電機１１０の回転位置を検出することになる。

【0057】

また、始動発電ＥＣＵ１３０に回転位置推定部１３５が設けられている場合には、回転位置推定部１３５は、回転位置検出部１３４が検出した三相交流始動発電機１１０の回転位置に基づき、エンジン１の回転位置を推定すると共に、制御部１３２は、回転位置推定部１３５が推定したエンジン１の回転位置に基づき、三相交流始動発電機１１０の動作、つまりその駆動や発電を、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１への制御を介して、制御することになる。以下、かかるエンジン１の回転位置の推定処理について、詳細に説明する。

【0058】

一例として図３に示すように、エンジンＥＣＵ６０の出力信号の送出が時刻ｔ３に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ５に完了し、三相交流始動発電機１１０のＶ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりの時刻ｔ４で、回転位置検出部１３４の回転位置検出処理が開始されている場合に、回転位置検出部１３４が検出した三相交流始動発電機１１０の回転位置であるモータステージ４は、エンジン１の回転位置における３６０度ステージ１５に対応している。そこで、図４（ａ）のテーブルの一番上の行に示すように、モータステージ４に対応して３６０度ステージが１５であることが予め規定されたデータをメモリ中に格納しておき、回転位置推定部１３５がかかるデータをメモリから読み出して参照することにより、回転位置推定部１３５は、エンジン１の回転位置は３６０度ステージ１５の回転位置であると推定することになる。

【0059】

また、例えば、エンジンＥＣＵ６０の出力信号の送出が時刻ｔ５に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ７に完了し、三相交流始動発電機１１０のＵ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりの時刻ｔ６で、回転位置検出部１３４の回転位置検出処理が開始されている場合に、回転位置検出部１３４が検出した三相交流始動発電機１１０の回転位置であるモータステージ５は、エンジン１の回転位置における３６０度ステージ１６に対応している。そこで、図４（ｂ）のテーブルの一番上の行に示すように、モータステージ５に対応して３６０度ステージが１６であることが予め規定されたデータをメモリ中に格納しておき、回転位置推定部１３５がかかるデータをメモリから読み出して参照することにより、回転位置推定部１３５は、エンジン１の回転位置は３６０度ステージ１６の回転位置であると推定することになる。

【0060】

また、例えば、エンジンＥＣＵ６０の出力信号の送出が時刻ｔ７に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ９に完了し、三相交流始動発電機１１０のＷ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりの時刻ｔ８で、回転位置検出部１３４の回転位置検出処理が開始されている場合に、回転位置検出部１３４が検出した三相交流始動発電機１１０の回転位置であるモータステージ０は、エンジン１の回転位置における３６０度ステージ１７に対応している。そこで、図４（ｃ）のテーブルの一番上の行に示すように、モータステージ０に対応して３６０度ステージが１７であることが予め規定されたデータをメモリ中に格納しておき、回転位置推定部１３５がかかるデータをメモリから読み出して参照することにより、回転位置推定部１３５は、エンジン１の回転位置は３６０度ステージ１７の回転位置であると推定することになる。

【0061】

また、例えば、エンジンＥＣＵ６０の出力信号の送出が時刻ｔ９に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ１１に完了し、三相交流始動発電機１１０のＶ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりの時刻ｔ１０で、回転位置検出部１３４の回転位置検出処理が開始されている場合に、回転位置検出部１３４が検出した三相交流始動発電機１１０の回転位置であるモータステージ１は、エンジン１の回転位置における３６０度ステージ１８に対応している。そこで、図４（ａ）のテーブルの上から４番目の行に示すように、モータステージ１に対応して３６０度ステージが１８であることが予め規定されたデータをメモリ中に格納しておき、回転位置推定部１３５がかかるデータをメモリから読み出して参照することにより、回転位置推定部１３５は、エンジン１の回転位置は３６０度ステージ１８の回転位置であると推定することになる。

【0062】

また、例えば、エンジンＥＣＵ６０の出力信号の送出が時刻ｔ１１に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ１３に完了し、三相交流始動発電機１１０のＵ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち上がりの時刻ｔ１２で、回転位置検出部１３４の回転位置検出処理が開始されている場合に、回転位置検出部１３４が検出した三相交流始動発電機１１０の回転位置であるモータステージ２は、エンジン１の回転位置における３６０度ステージ１９に対応している。そこで、図４（ａ）のテーブルの上から４番目の行に示すように、モータステージ２に対応して３６０度ステージが１９であることが予め規定されたデータをメモリ中に格納しておき、回転位置推定部１３５がかかるデータをメモリから読み出して参照することにより、回転位置推定部１３５は、エンジン１の回転位置は３６０度ステージ１９の回転位置であると推定することになる。

【0063】

また、例えば、エンジンＥＣＵ６０の出力信号の送出が時刻ｔ１３に行われて、始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３のかかる出力信号の受信が時刻ｔ１５に完了し、三相交流始動発電機１１０のＷ相用位相センサの出力信号の電圧の立ち下がりの時刻ｔ１４で、回転位置検出部１３４の回転位置検出処理が開始されている場合に、回転位置検出部１３４が検出した三相交流始動発電機１１０の回転位置であるモータステージ３は、エンジン１の回転位置における３６０度ステージ２０に対応している。そこで、図４（ａ）のテーブルの上から４番目の行に示すように、モータステージ３に対応して３６０度ステージが２０であることが予め規定されたデータをメモリ中に格納しておき、回転位置推定部１３５がかかるデータをメモリから読み出して参照することにより、回転位置推定部１３５は、エンジン１の回転位置は３６０度ステージ２０の回転位置であると推定することになる。

【0064】

このように、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の期間でクランク角センサ８の近傍を通過するリラクタ７ａの歯欠け部７ｃの位置に対応してエンジン１の基準回転位置を設定する場合であって、その後に引き続く３相用の制御信号の電圧の立ち上がり時刻又は立ち下がり時刻で各々開始される回転位置検出処理の実行期間中に、エンジンＥＣＵ６０から送出された出力信号の始動発電ＥＣＵ１３０の受信部１３３による受信が完了した場合、その完了した際に実行されている回転位置検出処理に対応して、始動発電ＥＣＵ１３０の回転位置検出部１３４により、三相交流始動発電機１１０の回転位置が検出される場合に、始動発電ＥＣＵ１３０の回転位置検出部１３４により検出された三相交流始動発電機１１０の回転位置に対応するエンジン１の回転位置のデータに対応して、始動発電ＥＣＵ１３０の回転位置推定部１３５により、エンジン１の回転位置が推定されることになる。

【0065】

また、このように３６０度ステージで示したエンジン１の回転位置を、エンジン１のクランクシャフト７の回転軸周りの２回転の角度である７２０度を７２等分したステージ０から７１を有するように予め規定された７２０度ステージで示すには、エンジン１の吸気圧やエンジン回転速度の変動を参照することが必要であり、これにより圧縮上死点と排気上死点とが判別され、かつ吸気下死点と膨張下死点とが判別されたエンジン１の全行程に亘る回転位置が７２０度ステージに示されることになる。７２０度ステージでエンジン１の回転位置を規定することにより、制御部１３２は、かかるエンジン１の回転位置に基づき、三相交流始動発電機１１０の動作、つまりその駆動や発電を、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１への制御を介して、より適切に制御することになる。

【0066】

以上のように、本実施形態における車両制御装置１００では、車両に搭載された内燃機関１を始動させるように内燃機関１を駆動すると共に内燃機関１により駆動されて発電する発電電動機１１０を制御する制御部１３２と、内燃機関１の回転位置における基準位置として予め設定された基準回転位置を検出する他方の制御装置５０から、基準回転位置を検出したことを示す信号を受信する受信部１３３と、発電電動機１１０の回転位置を検出する回転位置検出部１３４と、を備え、制御部１３２が、受信部１３３が、基準回転位置を検出したことを示す信号を受信したときに、回転位置検出部１３４が検出する発電電動機１１０の回転位置に基づき、発電電動機１１０を制御するものであるため、２つの制御装置５０、１００の間の通信の遅延自体は許容し、内燃機関１の回転数が極めて低い領域に限定されることなく、内燃機関１の幅広い回転数の領域で、他の制御装置５０から受信した内燃機関１の基準回転位置に関する情報に基づき、発電電動機１１０による駆動や発電といったその動作を適切に制御することができる。

【0067】

また、本実施形態における車両制御装置１００では、受信部１３３が、基準回転位置を検出したことを示す信号を受信したときに、回転位置検出部１３４が検出する発電電動機１１０の回転位置に基づき、内燃機関１の回転位置を推定する回転位置推定部１３５を更に備え、制御部１３２が、回転位置推定部１３５が推定した内燃機関１の回転位置に基づき、発電電動機１１０を制御するものであるため、推定した内燃機関１の回転位置に基づき、発電電動機１１０による駆動や発電といったその動作をより適切に制御することができる。

【0068】

また、本実施形態における車両制御装置１００では、受信部１３３が、基準回転位置を検出したことを示す信号を受信したときに、発電電動機１１０の回転位置を示すセンサ信号を送出するセンサ１０３をから送出されているセンサ信号の電圧の立ち上がり及び立ち下がりに対応して、回転位置検出部１３４が、発電電動機１１０の回転位置を検出するものであるため、内燃機関１の回転位置に対応した発電電動機１１０の回転位置をより適切に検出することができる。

【0069】

また、本実施形態における車両制御装置１００では、基準回転位置に対応する発電電動機１１０の回転位置を基準とし、発電電動機１１０の回転位置を示すセンサ信号を送出するセンサ１０３をから送出されたセンサ信号の電圧の立ち上がり及び立ち下がりに時系列的に順に対応するように規定された発電電動機１１０の回転位置のデータが予め準備されており、回転位置検出部１３４は、かかるデータを参照し、センサ信号の電圧の立ち上がり及び立ち下がりの内で、受信部１３３が、基準回転位置を検出したことを示す信号を受信した時点よりも前であって、かつそれに最も近いものに対応して規定された回転位置を発電電動機１１０の回転位置として検出するものであるため、内燃機関１の回転位置に対応した発電電動機１１０の回転位置を簡易かつ確実に検出することができる。

【0070】

なお、本発明は、部材の種類、形状、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、その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】

【0071】

以上のように、本発明は、２つの制御装置の間の通信の遅延自体を許容し、内燃機関の幅広い回転数の領域で、他の制御装置から受信した内燃機関の基準回転位置に関する情報に基づき、発電電動機を適切に制御可能な車両制御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車に広く適用され得るものと期待される。

【符号の説明】

【0072】

１…エンジン（内燃機関）
２…シリンダブロック
３…冷却水通路
４…水温センサ
５…ピストン
６…コンロッド
７…クランクシャフト
７ａ…リラクタ
７ｂ…歯部
７ｃ…歯欠け部
８…クランク角センサ
９…シリンダヘッド
１０…燃焼室
１１…点火プラグ
１２…吸気通路
１３…吸気バルブ
１４…燃料噴射弁
１５…スロットルバルブ
１６…排気通路
１７…排気バルブ
５０…エンジン制御装置
６０…エンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）
１００…車両制御装置
１０１…鉛バッテリ
１０２…負荷
１０３…位相センサ
１０５…スタータスイッチ
１０６…スロットル開度センサ
１１０…発電電動機（三相交流始動発電機）
１１０ａ…Ｕ相のコイル
１１０ｂ…Ｖ相のコイル
１１０ｃ…Ｗ相のコイル
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ…接続端子
１１２…回転軸
１３０…始動発電ＥＣＵ
１３１…ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）／ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータ
１３１ａ、１３１ｂ…Ｕ相のスイッチング素子
１３１ｃ、１３１ｄ…Ｖ相のスイッチング素子
１３１ｅ、１３１ｆ…Ｗ相のスイッチング素子
１３２…制御部
１３３…受信部
１３４…回転位置検出部
１３５…回転位置推定部
ＥＭ…排気管
ＩＭ…吸気管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】