JP4048826B2

JP4048826B2 - エンジン始動装置

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Publication number: JP4048826B2
Application number: JP2002134917A
Authority: JP
Inventors: 章加藤; 和雄正木; 正彦長田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2022-05-10
Also published as: JP2003328910A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエンジン始動装置として、理論的にはあらゆる方式の電動機を採用することができるが、起動トルクが大きい直巻界磁コイルをスタータモータとして用いる方式（直流直巻電動機や直流複巻電動機）が好適であり、特に起動トルクが最も大きい直流直巻電動機がスタータモータとして用い、その発生トルクをベルト・プーリ機構からなるトルク伝達機構を通じてエンジンのクランク軸に伝達する方式が最も広く採用されている。
【０００３】
また、同期機（ブラシレスＤＣモータ）からなる発電電動機を用いてエンジン始動とその後の発電とを同時に行う方式も知られている。この発電電動機においても、高速時における発電電圧（起電圧）抑制のために界磁束の大半以上を界磁電流により発生することが好適であり、そのためにスタータモータとして界磁巻線式同期機の採用が好適であるとみなされている。
【０００４】
上記したスタータモータにおける従来の制御としては、イグニッションスイッチやエンジン自動始動指令などによるマグネットスイッチの断続により、その起動、停止を行うのが一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のエンジン始動装置では、次の問題があることがわかった。
【０００６】
まず、想定される最悪条件下でもエンジンを駆動できるようにスタータモータのトルクー回転数特性を設定する必要がある。
【０００７】
スタータモータからみた負荷トルクが最も大きくなるのはスタータモータ通電時点からエンジンが最初の上死点を乗り越えるまでの始動直後すなわち低回転域であり、この時、スタータモータは許容範囲内の最悪条件下でもこの負荷トルクを所定レベルだけ上回るよう発生トルク（その最悪値）を発生できるように設計される必要がある。
【０００８】
この許容範囲内の最悪条件とは、特にバッテリ電圧が許容範囲内で最小レベル、かつ、モータ温度が許容範囲内で最高レベル（モータ抵抗が最大となってトルクが低下する）である場合である。ところが、このように設計されたスタータモータが最良条件で駆動される場合、その発生トルクは上記最悪値を大幅に超えて過大値となる。この最良条件とは、特にバッテリ電圧が許容範囲内で最大レベル、かつ、モータ温度が許容範囲内で最低レベル（モータ抵抗が最小となってトルクが増大する）である場合である。したがって、トルク伝達機構は、この発生トルクの過大値に対して問題なく耐える必要があり、このためにトルク伝達機構はこの過大な発生トルクを経時的に何ら問題なく伝達できる強度や耐久性をもつように設計される必要がある。
【０００９】
ところが、スタータモータのトルクー回転数特性は略双曲線形状となり、特にスタータモータとして頻用される直流直巻電動機においては非常に急峻となるため、トルクー回転数特性のうち起動トルク（回転数０時のトルク）が上記したバッテリ電圧やモータ温度の変動により大きく変動し、特にこの変動は直流直巻電動機において特に顕著となる。
【００１０】
このため、従来は、スタータモータの発生トルクを伝達するギヤ又はベルト・プーリ機構などのトルク伝達機構の強度や耐久性を発生トルク（起動トルク）の上記過大値に耐えるように設計する必要があったため、トルク伝達機構の大型化と製造費用の増大とを招いていた。また、スタータモータが本来必須ではない過大な発生トルクを出力することは、バッテリの無駄な消耗や騒音振動の好ましくない増大を招くという問題も生じた。特に、この問題は、頻繁なスタータモータの起動を必要とするアイドルストップ車において一層重要となっていた。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、装置の簡素化並びに無駄な電力消費の節減を実現し、静粛性に富むエンジン始動装置を提供することをその目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
下記の第１、第２発明のエンジン始動装置は、エンジン始動用のスタータモータと、前記スタータモータの起動トルクに影響を与える物理量を検出する検出手段と、前記物理量に基づいて前記スタータモータのトルクー回転数特性を変更するトルク制御手段とを備え、前記起動トルクが所定レベルを上回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更するか、もしくは、前記起動トルクが所定レベルを下回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側に変更することを特徴としている。
【００１３】
すなわち、本発明のエンジン始動装置は、エンジン始動装置の運転環境がスタータモータの起動トルクを過剰に増加させると想定される場合にスタータモータのトルクー回転数特性を低トルク側に変更するので、運転環境によりエンジン始動時にスタータモータの起動トルクが過剰に増大することを防止することができ、その結果として、スタータモータのトルクをエンジンに伝達するトルク伝達機構の小型軽量化および簡素化をその耐久性を低下させることなく実現することができるとともに、過大な起動トルクを発生することによるエンジン始動時の騒音、振動の低減並びにバッテリ消耗の抑止を実現することができる。
【００１４】
また、本発明のエンジン始動装置は、エンジン始動装置の運転環境がスタータモータの起動トルクを過剰に低下させると想定される場合にスタータモータのトルクー回転数特性を高トルク側（トルクを増大させる側を意味し、低トルク特性から通常トルク特性への変更も含む）に変更してトルクを増大させるので、運転環境によりエンジン始動時にスタータモータの起動トルクが過剰に低下して起動に支障が生じることを防止することができ、その結果として、この起動トルクの異状低下時以外においてはスタータモータのトルクをいたずらに過大化させる必要がないため、エンジンに伝達するトルク伝達機構の小型軽量化および簡素化をその耐久性を低下させることなく実現することができるとともに、過大な起動トルクを発生することによるエンジン始動時の騒音、振動の低減並びにバッテリ消耗の抑止を実現することができる。
【００１５】
更に説明すると、上述したように通常のスタータモータは略双曲線形状のトルクー回転数特性をもち、起動時に最も大きいトルク（起動トルクと称する）を発生し、運転環境特に温度やバッテリ電圧などの変動によりそのトルクー回転数特性が少し変化すると、この起動トルクが大きく変化する。当然、スタータモータは起動トルクが大幅に低下する最悪の運転環境においても必要な起動トルクを発生することが要求されるので、ここでいう運転環境を構成するトルクー回転数特性に影響を与える種々のパラメータ（物理量）がそれぞれトルク増大側に変動すると、それらの相乗効果により起動トルクは大幅に増大してしまう。
【００１６】
起動時の大部分において、運転環境が上記した最悪環境となることは滅多になく、その結果、通常の起動時にはほとんど過大な起動トルクでスタータモータを起動せざるを得ず、車両静粛性の悪化、無駄なバッテリ電力の消費、トルク伝達機構やスタータモータの強度増加を招く。
【００１７】
このように問題は、運転環境に応じてトルクー回転数特性を調整して起動トルク過大又は起動トルク過小を防止する本発明によって解決することができる。
【００１８】
好適な態様において、前記トルク制御手段は、前記物理量に基づいて前記起動トルクを所定の起動トルク目標値に接近させるように前記トルクー回転数特性の変更を行う。特に好適には、トルク制御手段は、物理量すなわち検出した運転環境に基づいて、想定起動トルクが過大な場合にはトルクー回転数特性を低トルク側（トルクを低下させる側を意味し、通常トルク特性状態から低トルク特性への変更も含む）へ、かつ、想定起動トルクが過小な場合にはトルクー回転数特性を高トルク側（トルクを増大させる側を意味し、低トルク特性状態から通常トルク特性への変更も含む）へシフトさせる。これにより、上述の効果を得ることができる。
【００１９】
第１発明では更に、前記物理量は、モータ温度、エンジン温度、バッテリ温度、バッテリ電圧及びバッテリ出力の少なくとも一つに相関を有するので、上記効果を良好に実現することができる。
【００２０】
更に説明すると、モータ温度の増大はその巻線電気抵抗の増大などによりトルクー回転数特性を低トルク側へシフトさせる。起動時には大電流が流れるのでその巻線電気抵抗の増大はモータの電機子電流や界磁電流の顕著な低下とそれによる起動トルクの無視できない減少を招く。エンジン温度は一般にモータ温度に正の相関を有するので、上記と同様の作用効果を奏する。バッテリの容量低下又はその経時劣化によりバッテリ電圧が低下すると、その内部抵抗の増大と相まってスタータモータの電機子電流や界磁電流の顕著な低下とそれによる起動トルクの無視できない減少を招く。これらの問題はこの態様により解決されることができる。
【００２１】
第１発明では更にそのうえ、前記トルク制御手段は、前記バッテリ出力が所定レベル以上と推定される場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更し、前記バッテリ出力が所定レベル以下と推定される場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側（上記したように通常側を含む）に変更する。
【００２２】
好適な態様において、前記トルク制御手段は、前記バッテリ出力が所定レベル以上と推定される場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更し、前記バッテリ出力が所定レベル以下と推定される場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側（上記したように通常側を含む）に変更する。
【００２６】
第２発明では更に、前記トルク制御手段は、前記トルクー回転数特性の低トルク側へのシフトを前記エンジンのクランキング終了前に終了する。これにより、上述した起動トルクの過大化を確実に防止することができるとともに、その後のクランキング期間におけるスタータモータの発生トルクを増加して、速やかなエンジン始動を実現することができる。
【００２７】
上記トルクー回転数特性の低トルク側へのシフトを行う場合において、前記トルク制御手段は、検出したエンジン始動系の状態に基づいて前記終了の時期を決定する。これにより、上記したエンジン始動系の状態（たとえばモータ温度、エンジン温度、バッテリ電圧、モータ電流）に応じた最適な制御を行うことができる。
【００２８】
第２発明では更にそのうえ、前記トルク制御手段は、前記エンジンの始動中に検出した前記物理量に基づいて前記トルクー回転数特性の変更を行うので、起動トルクのみならずクランキング中のエンジン回転数の加速特性も理想的な状態に制御することができる。この物理量としては、たとえば検出が簡単な前記スタータモータの電機子電流および／又は界磁電流を採用することができる。
【００２９】
好適な態様において、前記スタータモータは、直巻巻線を有する直流電動機からなる。直流直巻電動機は上述したように急峻なトルクー回転数特性をもち、運転環境変動による起動トルクの変化が大きいので、上記効果が大きい。
【００３０】
好適な態様において、前記スタータモータは、高トルク側又は通常トルク側と低トルク側との２段階の切り替えを実施される。
【００３１】
上記した以外の態様について、以下の実施態様にて説明するものとする。
【００３２】
【発明を実施するための態様】
本発明のエンジン始動装置の好適な実施態様を以下の実施例を参照して説明する。
【００３３】
【実施態様１】
（回路構成）
図１はエンジン始動系を示し、１はエンジン、２はスタータ、３はベルト、４はクランク軸プーリ、５はスタータプーリ、６はアイドルストップECU、７はエンジンＥＣＵ、８はバッテリである。
【００３４】
スタータ２は、直流直巻電動機からなるスタータモータと、このスタータモータを制御するスタータ制御回路を含み、この制御回路はアイドルストップＥＣＵ６が出力するスタータ制御信号に基づいてスタータモータの制御を行う。
【００３５】
ベルト３は、クランク軸プーリ４とスタータプーリ５とを連結してそれらとともにトルク伝達機構を構成している。
【００３６】
アイドルストップECU６は、エンジンＥＣＵ７や図示しないブレーキＥＣＵから入力する信号に基づいて上記したスタータ制御信号を形成するとともに、エンジン１のアイドルストップ動作すなわちエンジン１の自動停止、自動再始動を制御している。アイドルストップＥＣＵ６が行うアイドルストップ制御自体はこの発明の要旨ではないのでその具体的な説明は省略する。
【００３７】
スタータ２を図２に示す。
【００３８】
この態様では、スタータ２は、好適には直流直巻電動機からなるスタータモータ２１、マグネットスイッチ２２、起動電流カットリレー２３により構成されており、マグネットスイッチ２２および起動電流カットリレー２３は上述したスタータ制御回路を構成している。起動電流カットリレー２３は、常開接点２３１と抵抗器２３２とを並列接続した構成を有している。
【００３９】
この動作を説明すると、アイドルストップＥＣＵ６は、高トルク側での起動時に好適にはマグネットスイッチ２２を閉じる前に起動電流カットリレー２３を閉じ、これによりマグネットスイッチ２２を閉じてスタータモータ２１を起動した直後の起動電流はカットされることなくスタータモータ２１に通電され、スタータモータ２１は大きな起動トルクをもつトルクー回転数特性を実現する。逆に、アイドルストップＥＣＵ６は、低トルク側での起動時に好適にはマグネットスイッチ２２を閉じる前に起動電流カットリレー２３を開き、これによりマグネットスイッチ２２を閉じてスタータモータ２１を起動した直後の起動電流は起動電流カットリレー２３の抵抗器２３２の電圧降下により制限され、スタータモータ２１は小さい起動トルクをもつトルクー回転数特性を実現する。上記態様において、スタータモータ２１は直流直巻電動機に限定されるものではなく、その電機子電流の制限は上記した起動電流カットリレー２３に限定されることなく、公知の手法を採用することができる。
【００４０】
上記した電機子電流制限方式を用いた場合の効果について図３を参照して説明する。
【００４１】
２点鎖線で示すＳＨは、運転環境が高トルク側に変動した状態で電機子電流を制限しない場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性ＳＨの起動トルクはＴＨとなり、エンジン始動に必要な必要起動トルクＴmより大幅に高くなってしまうため、実際には使用されない。
【００４２】
実線で示すＳＨ’は、運転環境が高トルク側に変動した状態で電機子電流を制限した場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性ＳＨ’の起動トルクはＴＨ’となり、エンジン始動に必要な必要起動トルクＴmより超過する超過トルクを大幅に削減することができる。
【００４３】
更に、図３に示す態様では、エンジン１がクランキングを開始してその必要トルクおよびトルクー回転数特性ＳＨのトルクが上記起動トルクＴＨ’まで低下した段階において（及び／又は、トルクー回転数特性ＴＨ’上のトルクが略必要起動トルクＴmまで低下した段階において）、電機子電流の制限を終了し、トルクー回転数特性ＳＨ’からトルクー回転数特性ＳＨに戻る。すなわち、電機子電流制限状態から電機子電流非制限状態に戻る。
【００４４】
これにより、スタータモータ２１の発生トルクがＴＨ’を超えないレベルに維持しながら、クランキング中における加速力を向上し、エンジン始動時間の短縮を図ることができる。これにより、特にアイドルストップ後のエンジン再始動を素早くすることができ、車両を発進させる運転者に違和感を与えるのを抑止することができる。
【００４５】
実線で示すＳＬは、運転環境が低トルク側に変動した状態で電機子電流を制限しない場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性ＳＬの起動トルクはＴＬとなり、エンジン始動に必要な必要起動トルクＴmよりは高く設定されている。
【００４６】
２点鎖線で示すＳＬ’は、運転環境が低トルク側に変動した状態で電機子電流を制限する場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性ＳＬ’の起動トルクＴＬ’は、エンジン始動に必要な必要起動トルクＴmより低くなるため、実際には使用されない。
【００４７】
すなわち、図３では、運転環境が高トルク側に変動した状態に、エンジン１の始動直後からクランキング中のある期間まで電機子電流を制限することにより、本来は過大となるトルクをエンジン始動に支障が生じない範囲で低減し、これにより前述した種々の作用効果を奏することができる。
【００４８】
なお、ここでいう運転環境が高トルク側に変動した状態とは、モータ温度が低く、かつ、バッテリ出力が高い状態をいい、ここでいう運転環境が低トルク側に変動した状態とは、モータ温度が高く、かつ、バッテリ出力が低い状態をいうものとする。バッテリ出力の検出はたとえばバッテリ電圧によるものとすることができる。もちろん、モータ温度とバッテリ出力とのどちらかだけをモニタして電機子電流の制限の是非を決定してもよい。
【００４９】
【実施例２】
図１に示すスタータ２の他態様を図４に示す。ただし、図２の回路要素と主要機能が共通する回路要素には同一符合を付す場合もあるものとする。
【００５０】
この態様では、スタータ２は、スタータモータ２１、マグネットスイッチ２２、界磁コイル切換リレー２４により構成されており、マグネットスイッチ２２および界磁コイル切換リレー２４は上述したスタータ制御回路を構成している。直流直巻電動機からなるスタータモータ２１は、第一界磁コイル２１１と第二界磁二コイル２１２と、電機子コイル（アーマチャ）２１３とからなり、第一界磁コイル２１１と第二界磁二コイル２１２は等しいターン数をもつが、このターン数の一致は必須ではない。
【００５１】
この態様では、界磁コイル切換リレー２４を駆動することにより両界磁コイル２１１、２１２の直列接続と並列接続とを切り替える。界磁コイル切換リレー２４は、常閉接点リレー２４１と切換リレー２４２とからなる。
【００５２】
アイドルストップＥＣＵ６が界磁コイル切換リレー２４のコイルに通電しない場合、界磁コイル切換リレー２４の２つの可動接点は図４に示す位置にあり、両界磁コイル２１１、２１２は並列接続状態となっている。これにより、電機子電流は両界磁コイル２１１、２１２に２分され、界磁電流は実質的に略倍増し、
トルクー回転数特性は高トルク側にシフトする。逆に、アイドルストップＥＣＵ６が界磁コイル切換リレー２４のコイルに通電する場合、界磁コイル切換リレー２４の２つの可動接点は図４と逆の位置にシフトし、両界磁コイル２１１、２１２は直列接続状態となる。これにより、電機子電流は両界磁コイル２１１、２１２を直列に流れ、界磁電流は略半減し、トルクー回転数特性は低トルク側にシフトする。
【００５３】
上記した界磁コイル切換方式を用いた場合の効果について図５を参照して説明する。
【００５４】
二点鎖線で示すＳＨは、運転環境が高トルク側に変動した状態で界磁コイルを並列接続した場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性ＳＨの起動トルクはＴＨとなり、エンジン始動に必要な必要起動トルクＴmより大幅に高くなってしまうため、実際には使用されない。
【００５５】
実線で示すＳＨ’は、運転環境が高トルク側に変動した状態で界磁コイルを直列接続した場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性ＳＨ’の起動トルクはＴＨ’となり、エンジン始動に必要な必要起動トルクＴmより超過する超過トルクを大幅に削減することができる。
【００５６】
これにより、スタータモータ２１の発生トルクをエンジン始動に必要十分なレベルに維持しながら、その過大な起動トルクを低減することができる。
【００５７】
実線で示すＳＬは、運転環境が低トルク側に変動した状態で界磁コイルを並列接続した場合のトルクー回転数特性を示す。トルクー回転数特性ＳＬの起動トルクはＴＬとなり、エンジン始動に必要な必要起動トルクＴmよりは高く設定されている。
【００５８】
運転環境が低トルク側に変動した状態で界磁コイルを直列接続すると起動トルクがエンジン始動に必要な必要起動トルクＴmより低下してしまうため、実際には使用されない、この場合のトルクー回転数特性は図示しない。
【００５９】
すなわち、図５では、運転環境が高トルク側に変動した状態に、エンジン１の始動直後から電機子電流を制限することにより、本来は過大となるトルクをエンジン始動に支障が生じない範囲で低減し、これにより前述した種々の作用効果を奏することができる。もちろん、この場合も、界磁コイルの並列接続から直列接続への復帰をクランキングの途中で実施することもできるが、界磁コイルのインダクタンスが大きいため、やや現実的ではない。
【００６０】
なお、ここでいう運転環境が高トルク側に変動した状態とは、モータ温度が低く、かつ、バッテリ出力が高い状態をいい、ここでいう運転環境が低トルク側に変動した状態とは、モータ温度が高く、かつ、バッテリ出力が低い状態をいうものとする。バッテリ出力の検出はたとえばバッテリ電圧によるものとすることができる。もちろん、この場合も、モータ温度とバッテリ出力とのどちらかだけをモニタして界磁コイル切換の是非を決定してもよい。
【００６１】
【実施例３】
スタータ２の他態様を図６に示す。
【００６２】
図６はエンジン始動装置を示し、２１は直流直巻モータからなるスタータモータ、２２はマグネットスイッチ、２５はリレー、２６はイグニッションスイッチ、６はアイドルストップＥＣＵ、８はバッテリ、９は短絡リレーである。スタータモータ２１は、中間タップ１０付きの直巻界磁巻線を構成する界磁コイル２１４、２１５と電機子コイル（アーマチャ）２１３とを直列接続してなる。短絡リレー９の一対の接点がオンすると界磁コイル２１４を短絡する。
【００６３】
動作を説明すると、イグニッションスイッチ２６をターンオンしてリレー２５を閉じるとマグネットスイッチ２２が閉じてバッテリ８からスタータモータ２１に通電され、スタータモータ２１が通常は高トルクー回転数特性により起動される。また、アイドルストップＥＣＵ６がセンサなどからの入力信号に基づいてエンジン自動停止や、その後の自動再始動の可否を判断し、マグネットスイッチ２２に通電することにより低トルクー回転数特性によりスタータモータ２１を起動する。
【００６４】
更に、アイドルストップＥＣＵ６は、外部入力により運転環境がスタータモータ２１のトルクー回転数特性を高トルク側にシフトしていると判定すると、短絡リレー９を閉じてからマグネットスイッチ２２を閉じる。これにより、界磁コイル２１４が短絡されてスタータモータ２１の界磁磁束が大幅に低減され、トルクー回転数特性は低トルク側にシフトし、過大トルクによるエンジン始動を回避することができる。
【００６５】
図６の回路の変形態様を図７に示す。
【００６６】
この変形態様は、図１の短絡リレー９を短絡トランジスタ９０とフライホイルダイオードＤとに代替したものである。その他の回路構成は図６と同じである。アイドルストップＥＣＵ６は、エンジン自動再始動が決定されれば、マグネットスイッチ２２を閉じて直流直巻モータ２１を起動する。
【００６７】
運転環境がトルクー回転数特性を高トルク側にシフトしていると判断した場合には短絡トランジスタ９０を閉じ、そうでないと判断した場合には短絡トランジスタ９０を開くことにより、上記効果を奏することができる。
【００６８】
（制御態様）
次に、アイドルストップＥＣＵ６により実施されるエンジン自動再始動時の制御動作の例を図８に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【００６９】
まず、現在、エコランによるエンジン自動停止中かどうかを判定し（１００）、エンジンが自動停止中ならエンジン自動再始動条件が満足されたかどうかを判定し（１０２）、満足されたら運転環境データをエンジンＥＣＵ７又はセンサから読み込む（１０４）。
【００７０】
次に、運転環境の判定結果により、スタータモータ２１のトルクが過大であるかどうかを判定し（１０６）、トルクが過大であると判定した場合はスタータモータ２１のトルクー回転数特性を低トルク側にシフトする（１０８）。このトルクー回転数特性のシフトは上述した各実施例の手法を用いて行えばよい。なお、スタータモータ２１のトルクー回転数特性は当初、高トルク側に設定されている。
【００７１】
この実施態様では、運転環境データとして、モータ温度とエンジン温度とバッテリ電圧とを用いるものとし、エンジン温度がたとえば０〜１００℃、かつ、モータ温度がたとえば５０℃以下、かつ、バッテリ電圧が所定しきい値以上である場合にトルク過大と判定するものとする。すなわち、ラジエータ冷却水温で検出したエンジン温度が０℃未満ではエンジン１の潤滑油粘度が高く、エンジン始動時の必要トルクが大きくなっているとみなし、モータ温度が５０℃以下ではモータ巻線の電気抵抗の低下によりモータの発生トルクは大きくなっているとみなし、エンジン温度が１００℃以上では潤滑油粘度が低く潤滑油がピストン表面から下へ抜けてしまうために潤滑の不足が生じてエンジン始動時に摩擦増大によりエンジン始動時の必要トルクが増大するとみなす。つまり、この実施例では、エンジン温度が０〜１００℃、かつ、モータ温度が５０℃以下、かつ、バッテリ電圧が所定しきい値以上である場合に上記トルク過剰側と判定するものとする。
【００７２】
その他、上記では各条件の論理積を判定条件としたが、上記各条件の論理和を判定条件としてもよい。
【００７３】
その他、更に、バッテリ温度を検出し、それが所定範囲たとえば２０〜５０℃にある場合にトルク過剰側としてもよい。バッテリ出力が低温時及び高温時に低下することは良く知られている。
【００７４】
その他、バッテリ温度とモータ温度とは相関を有するので、バッテリ温度によりモータ温度を推定してもよく、その逆を行ってもよい。更に、モータ温度とエンジン温度とバッテリ電圧とバッテリ温度とのうちの一部又は全部の状態に基づいて、トルクが過剰側（ハイトルク側）であるかどうかを判定してもよい。
【００７５】
次に、マグネットスイッチ２２をオンし（１１０）、所定時間（すくなくともクランキング中）経過するまで待機し（１１２）、経過したらスタータモータ２１のトルクー回転数特性を高トルク側に復帰させる（１１４）。なお、トルクー回転数特性が低トルク側にシフトしていない場合にはステップ１１４を無視してもよい。また、ステップ１１２にて所定時間待機する代わりにエンジン回転数が所定回転数を超えた場合トルクー回転数特性を高トルク側に復帰させてもよい。
【００７６】
次に、エンジン回転数が所定値を超えるまで待機し（１１６）、超えたらエンジン始動が完了したものとしてスタータ２を初期状態に復帰させる（１１８）。
【００７７】
このようにすれば、上述の作用効果を奏することができる。
（変形態様）
スタータモータ２１のトルクー回転数特性の変更を他の公知の手法により実施してもよい。また、クランキング中における電機子電流の制限の解消又は界磁コイルを直列に切り替える動作は、通電開始から予め設定された所定時間後に行う他、電流が所定値以下になった場合又は回転数が所定値を超えた場合に行ってもよい。また、上記実施例では、アイドルストップ後のエンジン自動再始動時について説明したが、イグニッションスイッチのオンによる手動始動時に行ってもよい。その他、スタータ２を２つ設け、高起動トルクが必要な場合には両方を駆動するようにしてもよい。
【００７８】
また、スタータモータの電機子電流などをＰＷＭ制御するなどしてそのトルクー回転数特性を運転環境に応じて自在に変更してもよい。この場合には、運転環境からみて適切な起動トルク目標値に接近させるようにトルクー回転数特性の調整を行うことが好適である。
【００７９】
また、クランキング中におけるトルクー回転数特性の高トルク側への復帰時点を決定するのに運転環境データ、たとえばエンジン始動系の状態（たとえばモータ温度、エンジン温度、バッテリ電圧、モータ電流）を用いてもよい。その他、スタータモータ２１に通電される電流の大きさやその波形を直接モニタしてその大きさを適切なレベルに調節するようにしてもよい。また、エンジン回転数の増加率に基づいて上記復帰時点を決定してもよい。モータ温度はエンジン水温や前回始動からの経過時間などのデータに基づいて間接的に推定することもできる。この復帰動作後、電流が過大（トルクが過大）と判定した場合に再度トルクー回転数特性を低トルク側にシフトさせてもよい。トルクー回転数特性を低トルク側にシフトして起動開始後、エンジン回転数の増加率が小さければトルクー回転数特性を元の状態に復帰させてもよい。運転環境データとしてそのほか車両搭載された種々のセンサからの情報を用いることができることはもちろんである。スタータ２はベルト・プーリ機構以外のトルク伝達機構を通じてエンジン１に連結されることができることも当然である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のエンジン始動回路系を示す回路図である。
【図２】図１に示すスタータを示す回路図である。
【図３】図２に示すスタータの特性を示すトルクー回転数特性図である。
【図４】実施例２のスタータを示す回路図である。
【図５】図４に示すスタータの特性を示すトルクー回転数特性図である。
【図６】実施例３のスタータを示す回路図である。
【図７】実施例３のスタータの変形態様を示す回路図である。
【図８】エンジン自動再始動制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
２スタータ
３ベルト
６アイドルストップＥＣＵ（制御手段）

Claims

エンジン始動用のスタータモータと、
モータ温度、エンジン温度、バッテリ温度、バッテリ電圧及びバッテリ出力の少なくとも一つに相関を有して前記スタータモータの起動トルクに影響を与える物理量を検出する検出手段と、
前記物理量に基づいて前記スタータモータのトルクー回転数特性を変更するトルク制御手段と、
を備え、
前記トルク制御手段は、
前記起動トルクが所定レベルを上回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更するか、もしくは、前記起動トルクが所定レベルを下回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側に変更し、
前記モータ温度が所定レベル以下と推定される場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更し、
前記モータ温度が所定レベル以上と推定される場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側に変更することを特徴とするエンジン始動装置。
エンジン始動用のスタータモータと、
前記スタータモータの起動トルクに影響を与える物理量を検出する検出手段と、
前記物理量に基づいて前記スタータモータのトルクー回転数特性を変更するトルク制御手段と、
を備え、
前記トルク制御手段は、
前記起動トルクが所定レベルを上回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を低トルク側に変更するか、もしくは、前記起動トルクが所定レベルを下回ると想定される前記物理量を検出した場合に前記トルクー回転数特性を高トルク側に変更し、
前記エンジンの始動前に検出した前記物理量に基づいて前記スタータモータの起動前に前記トルクー回転数特性の変更を行い、
前記トルクー回転数特性の低トルク側へのシフトを前記エンジンのクランキング終了前に終了することを特徴とするエンジン始動装置。
請求項２記載のエンジン始動装置において、
前記トルク制御手段は、
検出したエンジン始動系の状態に基づいて前記終了の時期を決定するエンジン始動装置。