JP5903328B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等のエンジンを始動させるためのエンジン始動装置に関する。

近年、エネルギ資源の節約と環境保全のために、運転中にエンジンの一時停止が許容される所定条件が成立したときにエンジンを自動停止する、アイドルストップ機能を具備した自動車が普及しつつある。アイドルストップ機能には、車輌が完全に止まってからエンジンを停止する通常のアイドルストップと、車輌が停止する前の減速状態から積極的にエンジンを停止するコーストストップと呼ばれるものがある。コーストストップ機能を備えるシステムでは、燃料カットを開始した時点から、エンジンが完全停止するまでの間に、再発進要求があった場合、車輌発進性能を確保するため、即座に始動用電動モータに駆動電力を供給し、エンジンを始動させる必要がある。

ところで、始動用電動モータ（スタータモータ）に駆動電力を供給してエンジンを始動すると、電動モータに大電流が流れ、バッテリの電圧が一時的に低下する。そのため、カーオーディオやナビゲーションなど車載ＡＶ機器への供給電圧も低下してしまい、リセット動作に陥る問題がある。

そのため、始動頻度の多い上述したアイドルストップ搭載車では、車輌商品性の低下につながってしまう。そのため、例えば、特許文献１に記載の発明では、再始動時に電気負荷への供給電圧低下を補うための電圧補償手段を備えている。

特開２００２−３８９８４号公報

しかしながら、コーストストップ機能を持った車輌では、上述したアイドルストップからの自動始動を行なうケースが車輌の減速状態でも存在することになり、始動時のバッテリ電圧低下に伴う影響範囲も広くなる。つまり、ＡＶ機器以外に車輌挙動制御ユニットや電動パワーステアリング制御ユニットも車輌減速状態においてもリセットが発生するおそれがある。そのためには、さらに容量の大きな電圧補償手段を備える必要があり、大幅なコストアップが生じてしまうという問題がある。

請求項１の発明に係るエンジン始動装置は、エンジンを始動させるための電動モータと、エンジン始動時にエンジンをクランキングさせ始動させるために、バッテリから電動モータへ駆動電力を供給する駆動電力供給部と、エンジンの回転速度情報を検出する回転検出部と、を備え、駆動電力供給部は、クランキング時に回転検出部により検出される回転速度情報と、回転速度が低いほど対応する基本駆動電力が小さくなるような回転速度と基本駆動電力との相関関係とに基づいて、基本駆動電力を演算する駆動電力演算部を有し、駆動電力供給部は、駆動電力演算部で演算された基本駆動電力を駆動電力として電動モータへ供給することを特徴とする。

本発明によれば、コストアップを抑えつつ、エンジン始動時のバッテリ電圧の低下を低減することができる。

本実施の形態のエンジン始動装置が用いられるアイドルストップシステムの機能構成の、一例を示す図である。 従来のエンジン始動装置における、始動時のバッテリ電圧挙動を示すタイミングチャートの一例である。 本実施の形態における動作の一例を示すフローチャートである。 基本駆動Ｄｕｔｙを説明する図である。 基本駆動Ｄｕｔｙの演算方法を説明する図である。 補正量を説明する図である。 ステップＳ４０７における駆動Ｄｕｔｙリミッタ設定を説明する図である。 基本駆動Ｄｕｔｙに対する補正タイミングの変形例を示す図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下では、アイドルストップシステムを搭載した自動車のエンジン始動装置を例に説明するが、本発明はアイドルストップ機能を有しない自動車のエンジン始動装置にも適用することができる。

図１は、コーストストップ機能を有したアイドルストップシステムの機能構成の一例を示す図である。スタータ本体１０１は、スタータモータ１０１ａ、マグネットスイッチ１０１ｂ、シフトレバー１０１ｃ、ピニオンクラッチ１０１ｄ、ピニオンギヤ１０１ｅ、半導体スイッチ機構１０１ｆなどにより構成されている。スタータモータ１０１ａとピニオンギヤ１０１ｅとはピニオンクラッチ１０１ｄを介して連結されており、スタータモータ１０１ａが回転するとピニオンギヤ１０１ｅも回転する構成となっている。

半導体スイッチ機構１０１ｆは、マグネットスイッチ１０１ｂのオンオフ制御、スタータモータ１０１ａに供給される駆動電力のＤｕｔｙ制御を行う。半導体スイッチ機構１０１ｆには、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０３からスタータ駆動信号が入力される。スタータ駆動信号は、スタータモータ１０１ａの通電制御に関する信号と、ピニオンギヤ１０１ｅの飛び出し機能を行うためのマグネットスイッチ１０１ｂを制御する信号との２系統を備えている。各駆動信号は個別のDuty比により半導体スイッチ機構１０１ｆ内のMOSFETを制御し、スタータモータ１０１ａおよびマグネットスイッチ１０１ｂを個別に制御している。

ＥＣＵ１０３は、アイドルストップ判定部１０３ａ、スタータ駆動制御部１０３ｂ、燃料噴射制御部１０３ｃ，再始動判定部１０３ｄ等を備えている。ＥＣＵ１０３には、ブレーキスイッチＳ１，アクセル開度センサＳ２，車速センサＳ３，クランク角センサＳ４，ピニオン回転センサ１０２等から信号が入力される。また、バッテリ１０４の電圧はＥＣＵ１０３への供給電源電圧から検出し、電流Ｉは電流検出部１０６により検出され、ＥＣＵ１０３に入力される。

ＥＣＵ１０３のアイドルストップ判定部１０３ａにより、コーストストップまたは停止アイドルストップ条件が成立したと判定されると、燃料噴射制御部１０３ｃにより供給燃料を停止してエンジンを自動で停止させる。例えば、運転者がアクセルから足を離したり、ブレーキを踏んだりすることで、自動停止条件が成立する。このアイドルストップシステムでは、車輌が停止していなくても、自動停止条件が成立したらエンジンを自動的に停止する。その後、自動始動要求が受信されるなど、再始動判定部１０３ｄにおいて再始動と判定されると、ＥＣＵ１０３から半導体スイッチ機構１０１ｆを介してマグネットスイッチ１０１ｂに通電を行い、シフトレバー１０１ｃを押し出し、ピニオンギヤ（以下、ピニオン）１０１ｅをリングギア１０５に連結させる。連結後、ＥＣＵ１０３のスタータ駆動制御部１０３ｂは、スタータモータ１０１ａへの通電機能によりスタータモータ１０１ａを回転させ自動始動させる。

図２は、従来のエンジン始動装置における、始動時のバッテリ電圧挙動を示すタイミングチャートの一例である。図２（ａ）のラインＬ１はスタータモータ駆動Ｄｕｔｙを示し、図２（ｂ）のラインＬ２はバッテリ電圧を示し、図２（ｃ）のラインＬ３はエンジン回転数を示している。一般的なエンジン始動装置では、スタータリレーをオンすることでスタータモータを始動し、スタータリレーをオフすることでスタータモータを停止する構成となっている。

そのため、本来はスタータリレー信号を用いて図示すべきではあるが、ここでは本実施の形態との対比を説明しやすいように、スタータモータ駆動Ｄｕｔｙ制御とする。そして、スタータリレーのＯＮ／ＯＦＦ制御と同じ動作になるように、Ｄｕｔｙ１００％一定で制御した場合を表している。すなわち、スタータモータ駆動Ｄｕｔｙ＝１００％がスタータリレーのオンに対応し、Ｄｕｔｙ＝０％がスタータリレーのオフに対応する。

スタータリレーを用いたエンジン始動の場合、スタータモータ駆動Ｄｕｔｙを０％から１００％へと急激に変化させた場合と同じとなり、バッテリ電圧はラインＬ２で示すように変化する。この場合、駆動電力印加直後や圧縮行程に伴うエンジン回転下降過程のように、モータ負荷が大きい領域においてバッテリ電圧が低下する。これは、エンジンクランキング開始直後やエンジン圧縮行程域は摩擦が大きく、駆動するスタータモータへ大電流が流れるためである。そのため、バッテリ電圧は、ラインＬ３で示すエンジン回転数と同じような変化傾向を示し、エンジン回転数の上昇過程ではバッテリ電圧も上昇し、エンジン回転数の下降過程ではバッテリ電圧も低下する。特に、符号Ａで示す駆動電力印加直後や回転数が低い領域での圧縮行程においては、バッテリ電圧が、ＡＶ機器や車輌挙動制御ユニット、および、電動パワーステアリング制御ユニットなどの最低補償電圧Ｖ０よりも低くなることがあり、その場合にはシステムリセットを引き起こしてしまう。

本実施の形態では、図１に示すような半導体スイッチ機構１０１ｆを用いて、スタータモータ電力をＤｕｔｙ制御することにより、このような始動時のバッテリ電圧低下が抑えられるような構成としている。

図３は、本実施の形態における動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ４０１では、ＥＣＵ１０３は、車輌走行中のバッテリ充電率やバッテリ内部抵抗値などのバッテリ状態量（バッテリ出力能力）を検出する。前記バッテリ状態量は、バッテリ内部抵抗値および、バッテリ開放電圧値から演算されるバッテリ劣化度（ＳＯＨ）と、バッテリ劣化度とバッテリ電流値による充放電量から演算されるバッテリ充電率（ＳＯＣ）によって求められる。

ステップＳ４０２では、ＥＣＵ１０３は、コーストストップもしくは、停止アイドルストップ条件によるエンジン自動停止中か否かを判定する。ステップＳ４０２において自動停止中と判定されると、ステップＳ４０３へ進む。ステップＳ４０３では、ＥＣＵ１０３は、自動始動要求が発生したか否かを判定する。ステップＳ４０３で自動始動要求が発生したと判定すると、ステップＳ４０４へ進む。

ステップＳ４０４では、スタータモータ１０１ａに供給する電力に関する基本駆動Ｄｕｔｙを演算する。図４（ａ）のラインＬ１１は基本駆動Ｄｕｔｙの一例を示したものである。基本駆動Ｄｕｔｙは、始動時のエンジンの回転速度と、ステップＳ４０１で検出したバッテリ状態量とに基づいて算出される。図４（ａ）に示す破線Ｌ１は、図２に示した従来のスタータモータ駆動ＤｕｔｙＬ１を示したものである。なお、エンジン回転速度は、クランク角センサＳ４からのセンサ信号に基づいて算出される。なお、図４（ｂ）のラインＬ１２はバッテリ電圧を示し、図４（ｃ）のラインＬ１３はエンジン回転速度に対応したエンジン回転数を示す。

図５は、基本駆動ＤｕｔｙＬ１１の演算方法を説明する図であり、横軸はエンジン回転数を示し、縦軸は基本駆動Ｄｕｔｙを示す。また、実線Ｌ２１と破線Ｌ２２とは、バッテリ状態量が異なる場合を示す。上述したように、バッテリ状態量としてはバッテリ充電率や内部抵抗値などがあるが、ここでは内部抵抗値が異なる場合を示している。実線Ｌ２１は内部抵抗値が小さい場合（例えば、バッテリ新品時）を示し、破線Ｌ２２はバッテリ１０４が劣化して内部抵抗値が大きくなった場合を示している。破線Ｌ２２で示すバッテリ１０４が劣化している場合には、同一電流を流しても電圧低下が大きくなる。そのため、実線Ｌ２１の場合よりも、基本駆動ＤｕｔｙはΔＤだけ小さく設定されている。ΔＤは、内部抵抗の増加の程度に応じて設定される。また、ΔＤをエンジン回転数に応じて変化させても良いし、エンジン回転数に依らず一定としても良い。

本実施の形態では、基本駆動Ｄｕｔｙはエンジン回転数の関数として与えられるものであり、基本的には、エンジン回転数が低い領域ではＤｕｔｙは小さく設定され、エンジン回転数が高い領域ではＤｕｔｙは大きく設定される。図５に示す例では、エンジン回転数が高くなるほどＤｕｔｙが大きくなるように設定されている。

図４は、図５の実線Ｌ２１の場合を示したものである。エンジンクランキング開始直後のエンジン回転数はほぼゼロなので、基本駆動ＤｕｔｙＬ１１は、図５の左端の値に設定されることになる。そのため、図４に示すように、従来は破線Ｌ１で示すようにＤｕｔｙＬ１＝１００％で開始していたものが、ＤｕｔｙＬ１１＝Ｄ１まで低減される。その結果、バッテリ１０４から出力される駆動電力が低減されたことにより、ラインＬ１２の符号Ｂ１で示すようにクランキング直後のバッテリ電圧低下は抑制され、バッテリ電圧が最低補償電圧Ｖ０を下回るのを防止することができる。

その後、ラインＬ１３のようにエンジン回転数が上昇するにつれて、図５の関係に従って基本駆動ＤｕｔｙＬ１１も上昇する。ところで、エンジン回転数は、エンジンの回転に伴う負荷が一様でないことから、図２に示したように上下動を繰り返しながら回転数が増えて行く。そのため、エンジン回転数の関数である基本駆動ＤｕｔｙＬ１１も、エンジン回転数の上下動に伴って上下動することになる。その結果、符号Ｂ２で示す領域のように、クランキング中の回転下降過程におけるバッテリ電圧低下も抑制され、バッテリ電圧が最低補償電圧Ｖ０を下回るのを確実に防止することができる。逆に、エンジン回転上昇過程時は、エンジン回転数が大きくなる分だけ回転下降過程よりもＤｕｔｙが高く設定されるため、クランキングスピードが上がり、回転下降過程でのクランキングスピード低下分を補うようになる。

さらに、バッテリ１０４が劣化して内部抵抗が大きくなっている場合には、図５の破線Ｌ２２のように、基本駆動ＤｕｔｙをさらにΔＤだけ小さく設定する。すなわち、バッテリ１０４が劣化して内部抵抗が大きくなっている場合には、図４におけるラインＬ１１の１００％よりも小さい領域を、全体的にΔＤだけ下方にずらしたものになる。ここでは、内部抵抗のみを考えてラインＬ２２を決定しているが、バッテリ充電率も考慮してラインＬ２２を決定するようにしても良い。この場合、バッテリ充電率が小さいほどΔＤを大きく設定することになる。

図３に戻って、ステップＳ４０５では、上述した基本駆動Ｄｕｔｙに対する補正であって、エンジン回転数が上昇過程にある場合の補正量、および、エンジン回転数が下降過程にある場合の補正量を演算する。ＥＣＵ１０３は、クランキング中に所定時間におけるエンジン回転数の変化から、エンジン回転数が上昇過程（Ｎｕ）にあるか、下降過程（Ｎｄ）にあるか判定する。

図６は、補正量を説明する図である。図６（ａ）は駆動Ｄｕｔｙを示し、図６（ｂ）のラインＬ３２はバッテリ電圧を示し、図６（ｃ）のラインＬ３３はエンジン回転数を示す。図６において、Ｎｕは上昇過程の領域を示し、Ｎｄは下降過程の領域を示している。また、図６（ａ）の破線Ｌ１１は基本駆動Ｄｕｔｙを示すラインであり、図４の基本駆動Ｄｕｔｙと同じラインを示している。ＥＣＵ１０３は、エンジン回転数が上昇過程（Ｎｕ）にあると判定した場合には、基本駆動ＤｕｔｙＬ１１に対するＤｕｔｙ補正値Ｄ１１を演算する。逆に、エンジン回転数が下降過程（Ｎｄ）にあると判定した場合には、基本駆動ＤｕｔｙＬ１１に対するＤｕｔｙ補正値Ｄ１２を演算する。

図６（ａ）のラインＬ３１は補正後の駆動Ｄｕｔｙを示したものである。上昇過程（Ｎｕ）の場合には、基本駆動ＤｕｔｙＬ１１にＤｕｔｙ補正値Ｄ１１が加算され、Ｄｕｔｙ補正値Ｄ１１はエンジン回転上昇をアシストする働きをする。そのため、始動をより早める効果がある。ただし、Ｄｕｔｙ補正値Ｄ１１を加算した分だけこの区間におけるバッテリ電圧上昇は、図４の場合に比べて小さくなる。

負荷が増加する下降過程（Ｎｄ）では、図４（ｂ）に示したように下降過程（Ｎｄ）の最後のところでバッテリ電圧が低下する。上述したように、直前の上昇過程（Ｎｕ）でＤｕｔｙ補正値Ｄ１１を加算したことにより、下降過程（Ｎｄ）開始時のバッテリ電圧は図４（ｂ）の場合よりも低めになっている。そのため、下降過程（Ｎｄ）の場合には、基本駆動ＤｕｔｙＬ１１からＤｕｔｙ補正値Ｄ１２を減算して、下降過程最終段階におけるバッテリ電圧低下を抑えるようにする。そのため、図４（ｂ）と図６（ｂ）を比較すると分かるように、上昇過程（Ｎｕ）ではバッテリ電圧の上昇が小さくなり、下降過程（Ｎｄ）ではバッテリ電圧が大きくなっており、下降過程（Ｎｄ）におけるバッテリ電圧低下が更に抑制される。

なお、Ｄｕｔｙ補正値Ｄ１１，Ｄ１２は、エンジンクランキング中のエンジン回転数やバッテリ電圧値の関数として与えられるものであるが、エンジン回転数やバッテリ電圧値によらず一定としても良い。

図３に戻って、ステップＳ４０６では、ステップＳ４０４で算出した基本駆動ＤｕｔｙＬ１１と、ステップＳ４０５で算出したＤｕｔｙ補正値Ｄ１１，Ｄ１２とを用いて、最終的なスタータモータ駆動Ｄｕｔｙを演算する。図６（ａ）の実線で示すラインが、この最終的なスタータモータ駆動Ｄｕｔｙである。

このように、ステップＳ４０６で算出されたスタータモータ駆動Ｄｕｔｙを用いることで、エンジンフリクションが大きいエンジン低回転領域および、エンジン回転数下降過程時においては、スタータモータ１０１ａに印加される駆動Ｄｕｔｙが小さくなり、バッテリ電圧低下を抑制できる。更には、フリクションが比較的小さくなるエンジン回転数が高い領域、および、エンジン回転数上昇過程時においては、印加駆動Ｄｕｔｙを大きくすることでエンジン回転上昇がアシストされ、その結果、始動時間の遅延をなくすことができる。

ステップＳ４０７では、ステップＳ４０６で演算されたスタータモータ駆動Ｄｕｔｙに対し、クランキング時のバッテリ電圧値、あるいは、バッテリ電流値により制限をかける、駆動Ｄｕｔｙリミッタを設定する。

図７は、ステップＳ４０７における駆動Ｄｕｔｙリミッタ設定を説明する図である。図７（ａ）は制限を掛けた場合の駆動Ｄｕｔｙを示し、図７（ｂ）のラインＬ４４はバッテリ電圧を示し、図７（ｃ）のラインＬ４５はエンジン回転数を示す。図６（ａ）に示した実線で示すラインＬ３１は、ステップＳ４０６におけるスタータモータ駆動Ｄｕｔｙを示すものであり、上述したような手順で算出される。しかしながら、スタータモータ１０１ａやエンジンフリクション等の固体差やバッテリ状態量の検知誤差などによってバッテリ電圧が想定以上に低下した場合、クランキング中のバッテリ電圧が制御ユニットの最低補償電圧Ｖ０より低下してしまうことが想定される。

そこで、ステップＳ４０７では、クランキング時に検出されるバッテリ電圧値またはバッテリ電流値に基づいて、バッテリ電圧が最低補償電圧Ｖ０を下回りそうになったならばスタータモータ駆動Ｄｕｔｙに制限をかけ、バッテリ電圧がそれ以上低下しないようにした。図７（ａ）に示す例では、バッテリ電圧に基づいて制限をかけるようにしている。バッテリ電流を用いる場合も同様であって、バッテリ電圧が低下する場面では電流値が大きくなっているので、バッテリ電流が所定値（バッテリ電圧が最低補償電圧Ｖ０となるときの電流値）より大きくなりそうになったならば、直ちにその時の電圧で制限をかける。

図７（ａ）のラインＬ４１は制限をかけた場合の駆動Ｄｕｔｙであり、破線で示すラインＬ４３は制限をかけない場合の駆動Ｄｕｔｙを示している。制限をかけない場合の駆動Ｄｕｔｙは図６に示したラインＬ３１と同一のものである。ラインＬ３１の駆動Ｄｕｔｙでエンジンを始動すると、バッテリ電圧は始動直後に低下して、符号Ｃ１で示すように最低補償電圧Ｖ０付近まで低下する。そこで、最低補償電圧Ｖ０に対して若干余裕のある段階で、駆動Ｄｕｔｙを制限する。すなわち、ラインＬ４３のように駆動Ｄｕｔｙを上昇させないで、符号Ｃ２の位置で制限する。

その結果、バッテリ電圧の低下は収まり、若干上昇する。制限値はリアルタイムに変化するバッテリ電圧に応じて変化させるので、バッテリ電圧が上昇すると、それに応じて制限値も上昇する。そのため、制限値を示すＬ４２は、図７（ｂ）に示すバッテリ電圧Ｌ４４と同様の変化傾向を有している。ラインＬ４３で示す部分は制限値Ｌ４２よりもオーバーしているのでラインＬ４１のように制限されることになる。また、エンジン回転数の下降過程においては、算出される駆動Ｄｕｔｙは制限値Ｌ４２を下回っているので、演算された駆動Ｄｕｔｙがそのまま用いられる。

このように、制限値Ｌ４２はバッテリ電圧値もしくは電流値の関数で設定され、バッテリ電圧値が低い場合は制限値も低く設定される。上述のように制限値Ｌ４２で制限することで、仮に、演算された駆動Ｄｕｔｙがマッチングせずにバッテリ電圧が最低補償電圧Ｖ０を下回りそうになっても、そのような状況を回避することができる。

図３に戻って、ステップＳ４０８では、ステップＳ４０７までに演算された駆動Ｄｕｔｙをスタータモータ１０１ａへ供給し、クランキングを開始させる。ステップＳ４０９では、クランキング時のエンジン回転を所定の閾値と比較して、エンジン始動が完了した否かを判定する。ステップＳ４０９においてエンジン始動が完了したと判定すると、ステップＳ４１０へ進み、エンジン始動が未完了であると判定するとステップＳ４０４へ戻り、ステップＳ４０９で始動完了と判定されるまで、駆動Ｄｕｔｙを演算し半導体スイッチ機構１０１ｆに供給する。ステップＳ４１０では、半導体スイッチ機構１０１ｆへの駆動Ｄｕｔｙの供給を停止する。

図８は、図６（ａ）に示した基本駆動Ｄｕｔｙに対する補正タイミングの変形例を示す図である。図８（ａ）のラインＬ５１はスタータモータ駆動Ｄｕｔｙを示し、図８（ｂ）のラインＬ５２はエンジン回転数を示す。なお、図８（ａ）のラインＬ１１は、図４に示した基本駆動Ｄｕｔｙと同じものである。図６（ａ）に示す例では、補正のタイミングをエンジン回転数の下降過程と上昇過程との変わり目で行うようにした。

図８に示す例において、まず、エンジン回転下降過程での補正タイミングは、エンジン回転数Ｌ５２がピストン下死点を過ぎ、所定のクランク角度ＣＲ１だけ経過した後に補正するようにした。エンジン回転数下降過程では、ピストンが下死点を過ぎても所定のクランク角度まではエンジンフリクションはまだ小さい。そのため、補正タイミングをクランク角度ＣＲ１だけ遅らせることで、この区間における駆動Ｄｕｔｙが必要以上に小さくなるのを避けることができ、図６に示す場合に比べて、その区間におけるエンジン回転数の低下を小さく抑えることができる。

また、エンジン回転数上昇過程での補正タイミングは、エンジン回転数Ｌ５２がピストン上死点を過ぎ、所定のクランク角度ＣＲ２だけ経過した後に補正するようにした。エンジン回転数上昇過程ではピストンが上死点を過ぎても所定のクランク角度までは、まだエンジンフリクションが大きい状態である。そのため、図６にように上昇過程（Ｎｕ）に移行すると同時に補正を開始すると、上死点付近においてバッテリ電圧低下が生じるおそれがある。よって、図８に示すように、クランク角度ＣＲ２だけ補正の開始を遅らせることで、バッテリ電圧低下を避けることができる。なお、図８に示す制御においても、図７のように制限を課す手法を適用することができる。

以上説明した実施の形態は、以下のような作用効果を奏する。
（１）エンジンを始動させるための電動モータであるスタータモータ１０１ａと、エンジン始動時にエンジンをクランキングさせ始動させるために、バッテリ１０４からスタータモータ１０１ａへ駆動電力を供給する半導体スイッチ機構１０１ｆと、エンジンの回転速度情報を検出するためのクランク角センサＳ４と、を備え、ＥＣＵ１０３は、クランキング時に検出される回転速度情報に基づいて、バッテリ電圧が基準電圧値である最低補償電圧Ｖ０を下回らない駆動電力を与える基本駆動Ｄｕｔｙを演算し、半導体スイッチ機構１０１ｆは、その基本駆動Ｄｕｔｙに基づいてスタータモータ１０１ａへ駆動電力を供給する。それにより、エンジン始動時に、バッテリ１０４から電力が供給されている機器（例えば、ＡＶ機器等）が、供給電圧低下のためにリセット動作に陥るのを防止することができる。

回転速度情報としては、クランク角センサＳ４の出力信号に含まれるエンジン回転数に同期したパルス周期や、それから算出されるエンジン回転数などがある。なお、エンジンの回転速度情報が得られるものであれば、クランク角センサＳ４の出力信号に限らず、図１に示すピニオン回転センサ１０２の出力信号等を用いても構わない。

（２）なお、バッテリ電圧が基準電圧値である最低補償電圧Ｖ０を下回らない駆動電力を与える方法としては、図４（ａ）に示すように、クランキング時におけるエンジンの回転速度の増加および減少に応じて基本駆動Ｄｕｔｙを増加および減少させ、その基本駆動Ｄｕｔｙに基づいて駆動電力を与えるのが好ましい。

このような制御をすることにより、エンジンフリクションが大きいエンジン低回転領域および、エンジン回転下降過程時においては、基本駆動Ｄｕｔｙが小さくされて駆動電力が小さくなるため、大きなバッテリ電流が流れることに起因するバッテリ電圧低下を抑制することができる。さらには、フリクションが比較的小さくなるエンジン回転数が高い領域やエンジン回転上昇過程時においては、基本駆動Ｄｕｔｙが大きくなるため、エンジン回転上昇がアシストされ、その結果、始動時間の遅延を抑えることができる。

（３）さらに、バッテリ１０４の出力能力が低下している場合には、同一の要求電力に対して電圧低下がより大きくなるので、バッテリ出力能力の低下に応じて基本駆動Ｄｕｔｙを低下させるようにしても良い。例えば、図５に示すように、バッテリ１０４の劣化による内部抵抗値の増加に応じて、基本駆動ＤｕｔｙをΔＤだけ小さく設定することで、バッテリ劣化時におけるバッテリ電圧低下を防止することができる。なお、バッテリ出力能力はバッテリ１０４の劣化度合いやバッテリ充電状態などのバッテリ状態に依存しており、劣化度合いが進んだ場合や充電率が小さい場合にバッテリ出力能力が低下する。

（４）また、図６（ａ）に示すように、ＥＣＵ１０３は、フリクションが比較的小さい、すなわち、モータ負荷が小さい回転速度増加過程（エンジン回転数増加過程）において、基本駆動Ｄｕｔｙに対してＤ１１だけＤｕｔｙを増加させることで、回転上昇傾向がより高くなり、エンジン回転数が小さい場合に駆動電力を小さくしたことによるエンジン始動時間の延びるのを、回転上昇過程において挽回することができる。停止アイドルストップ機能やコーストストップ機能を有した機種の場合、エンジン始動時間の遅延は発進応答性悪化となり、ユーザーが違和感を持つほか、安全上も好ましくないが、上述のような制御を行うことにより、エンジン始動遅延を防止することが可能となる。

（５）さらに、モータ負荷が大きい回転速度減少過程（エンジン回転数の下降過程）において、基本駆動Ｄｕｔｙに対してＤ１２だけＤｕｔｙを減少させることで、回転数下降過程におけるバッテリ電圧の低下を抑制することができる。なお、Ｄ１１，Ｄ１２を、クランキング時のエンジン回転数やクランキング中のバッテリ電圧の関数としても良い。

（６）また、基本駆動Ｄｕｔｙに対してＤｕｔｙＤ１１およびＤｕｔｙＤ１２の補正を行う際に、図８に示すように、エンジンピストンの上死点からクランク角度ＣＲ１経過後にＤ１１の補正を開始し、エンジンピストンの下死点からクランク角度ＣＲ２経過後にＤ１２の補正を開始する。それにより、クランク角度ＣＲ１区間における回転数減少を抑えることができるとともに、クランク角度ＣＲ２区間におけるバッテリ電圧低下の発生を避けることができる。

（７）さらにまた、バッテリ１０４の電圧値または電流値を検出し、その検出値に基づいて図７に示すように駆動Ｄｕｔｙに制限を課すことにより、駆動Ｄｕｔｙ演算値による駆動電力において仮にバッテリ電圧が最低補償電圧Ｖ０を下回るような状況が発生しても、駆動電力が制限されてバッテリ電圧低下を未然に防止することができる。

なお、上述した実施の形態では、アイドルストップ機構を備えた車輌に搭載されたエンジン始動装置を例に説明したが、アイドルストップ機構を備えていない通常の車輌においても、同様の作用効果を奏する。例えば、低温状態でエンジンを始動する際には、エンジンのフリクションが大きく、モータ負荷が常温時よりも大きくなる。そのため、バッテリ電圧が大きく低下して最低補償電圧Ｖ０を下回る可能性が大きい。そのため、上述のようなエンジン始動装置とすることにより、バッテリ電圧低下を防止することができる。

なお、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。また、上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。例えば、駆動電力を供給する場合に、図４（ａ）に示す基本駆動Ｄｕｔｙに基づいて駆動電力を供給しても良いし、基本駆動Ｄｕｔｙに、図６〜８に示す手法を組み合わせて駆動電力を供給するようにしても良い。

１０１：スタータ本体、１０１ａ：スタータモータ、１０１ｆ：半導体スイッチ機構、１０２：ピニオン回転センサ、１０３：ＥＣＵ、１０４：バッテリ、１０６：電流検出部、Ｓ４：クランク角センサ

Claims (7)

1. エンジンを始動させるための電動モータと、
   エンジン始動時に前記エンジンをクランキングさせ始動させるために、バッテリから前記電動モータへ駆動電力を供給する駆動電力供給部と、
   前記エンジンの回転速度情報を検出する回転検出部と、を備え、
   前記駆動電力供給部は、前記クランキング時に前記回転検出部により検出される回転速度情報と、回転速度が低いほど対応する基本駆動電力が小さくなるような回転速度と基本駆動電力との相関関係とに基づいて、基本駆動電力を演算する駆動電力演算部を有し、
   前記駆動電力供給部は、前記駆動電力演算部で演算された基本駆動電力を前記駆動電力として前記電動モータへ供給するエンジン始動装置。
2. 請求項１に記載のエンジン始動装置において、
   前記駆動電力演算部は、バッテリ出力能力の低下に応じて回転速度に対する基本駆動電力の大きさを低下させることを特徴とするエンジン始動装置。
3. 請求項１または２に記載のエンジン始動装置において、
   前記駆動電力供給部は、前記基本駆動電力に対する増加補正量を算出する第１補正部を備え、前記回転速度の増加過程においては、前記基本駆動電力に前記増加補正量を加算した駆動電力を前記電動モータへ供給することを特徴とするエンジン始動装置。
4. 請求項３に記載のエンジン始動装置において、
   前記駆動電力供給部は、前記基本駆動電力に対する減少補正量を算出する第２補正部をさらに備え、前記回転速度の減少過程においては、前記基本駆動電力から前記減少補正量を減算した駆動電力を前記電動モータへ供給することを特徴とするエンジン始動装置。
5. 請求項４に記載のエンジン始動装置において、
   前記クランキング時における前記エンジンのクランク角度を検出する角度検出部を備え、
   前記駆動電力供給部は、
   前記角度検出部により検出されるクランク角度がエンジンピストンの上死点から第１の所定クランク角度経過したならば前記加算を開始し、
   前記角度検出部により検出されるクランク角度がエンジンピストンの下死点から第２の所定クランク角度経過したならば前記減算を開始することを特徴とするエンジン始動装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のエンジン始動装置において、
   前記バッテリの電圧値を検出する電圧検出部、または、前記バッテリの電流値を検出する電流検出部を備え、
   前記駆動電力供給部は、検出された前記電圧値または前記電流値に基づいて、前記電動モータへの駆動電力を制限することを特徴とするエンジン始動装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のエンジン始動装置において、
   エンジン運転状態から自動停止するアイドルストップを判定するアイドルストップ判定部と、
   前記自動停止後のアイドルストップ状態となった後のエンジン再始動を判定する再始動判定部と、を備え、
   前記駆動電力供給部は、前記再始動判定部により前記エンジン再始動と判定されると、前記電動モータへ駆動電力を供給して前記クランキングを開始することを特徴とするエンジン始動装置。

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