JP2018087529A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のロック状態を適切に判定して、不要な通電によるスタータモータへの過度の負担、保護回路の不要な作動、及び不要な電力消費等を防止すること。【解決手段】バッテリ１１４からスタータモータ１１２への通電をオン／オフする通電制御部１３０と、前記内燃機関がロック状態にあるか否かを判定するロック判定部１３２と、を備え、前記ロック判定部は、前記バッテリの温度と、前記バッテリの残容量（ＳＯＣ）と、前記スタータモータに通電しているときの前記バッテリの出力電圧と、に基づいて、前記スタータモータへの通電電流値を推定し、前記推定した通電電流値に応じて、ロック判定時間を第1の時間に設定し、前記スタータモータへの通電後の経過時間がロック判定時間を経過するまでに前記内燃機関の回転数が所定の回転数を超えないとき、前記内燃機関がロック状態であると判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関を始動するスタータモータを制御する始動制御装置に関し、特に、内燃機関のロック状態を適切に検知してスタータモータへの過度な負担や、不要な電力消費、保護回路の不要な作動等を防止することのできる始動制御装置に関する。

従来、スタータモータによるクランキングによって始動される内燃機関を用いた車両等においては、当該内燃機関を始動する際に、スタータモータへの通電開始から一定の時間内に当該内燃機関の始動が開始されない場合（例えば、当該内燃機関の回転数が所定回転数以上とならない場合）には、スタータモータへの通電を終了して当該スタータモータへの不要な負担や、不要な電力消費が防止される。

特許文献１には、エンジンが始動する可能性を正確に判定して当該エンジンの始動性を向上させることを目的として、バッテリの充電量や劣化度、クランキング中のエンジンの回転数、スタータモータに突入電流が流れたときのバッテリの電圧値、及びクランキング中のバッテリの電圧値が、それぞれ所定の範囲を逸脱しているか否かを判定し、逸脱していると判定した値の個数によりエンジンが始動する可能性の高低を判定し、当該判定の結果に応じてオルタネータの発電量を増加させたり、ラジオ、シートヒータ等の消費電力を低減させることが記載されている。

また、特許文献２には、始動時に内燃機関への燃料量等の制御を行う制御装置に接続された、スタータモータへの通電有無を示す検知信号の伝達系に異常があった場合でも、内燃機関の始動性を確保することを目的として、内燃機関の回転数が所定回転数以下であって、且つスタータモータへの給電を行う電源の電圧が所定値以下の状態が所定時間以上継続したときに、上記制御装置においてスタータモータへの給電が行われていると判定することが記載されている。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術においては、内燃機関の始動性の判定やスタータモータへの給電の有無判定がスタータモータへの通電電流の大きさに基づいて行われているわけではないので、例えば内燃機関の始動に際してスタータモータ以外での消費電流が大きく電源電圧の低下量が大きい場合であっても内燃機関の始動可能性が低いと判定されたり、例えば内燃機関の始動に際してスタータモータへの負担が小さく当該スタータモータへの通電電流が小さい状態で始動が開始され得る場合でも、当該通電電流が小さいことに起因して電源電圧が所定値以下まで低下しなければ、スタータモータへの給電が行われていないと判定されることとなる。その結果、スタータモータへの通電が開始されており、且つ内燃機関が始動可能な場合であっても、当該スタータモータへの通電が始動前に遮断されることとなり得る。

したがって、内燃機関の始動動作を適切に行うためには、スタータモータへの通電電流を適切に把握して、内燃機関の始動性判定や始動制御が行われることが望ましい。しかしながら、内燃機関が始動不可能な状態にあってスタータモータに過度な負担が発生するような場合には当該スタータモータには極めて大きな電流が流れるので、そのようなスタータモータに過度な負担が発生するほどの大きな通電電流を直接的に検出しようとすると、高価な電流センサが必要となる。したがって、上記スタータモータへの通電電流の把握は、そのような高価な電流センサを用いずに行われることが好ましい。

さらに、従来の技術では、上述したように、スタータモータへの通電開始から一定の（固定の）時間内に内燃機関の始動が開始されない場合にスタータモータへの通電を終了するので、スタータモータへの通電電流の大きさによっては、上記一定の時間内であってもスタータモータへの過度な負担が発生する場合があり得る。したがって、内燃機関の始動時におけるスタータモータへの最大通電時間は、スタータモータへの通電電流に応じて設定されることが好ましい。また、スタータモータと電源との間にヒューズ等の保護回路を設けている場合には、上記のようなスタータモータへの通電電流に応じた最大通電時間の設定により、当該保護回路における不要な作動も防止することができる。

特開２００８−１９６４５６号公報 特許第４３４５２３６号公報

上記背景より、内燃機関の始動に用いるスタータモータを制御する始動制御装置においては、内燃機関のロック状態を適切に判定して、内燃機関の始動を確実に行うべくスタータモータへの通電時間を適切に確保しつつ、不要な通電によるスタータモータへの過度の負担、保護回路の不要な作動、及び不要な電力消費等を防止することが望まれている。

本発明の一の態様は、内燃機関を始動させるスタータモータの動作を制御する始動制御装置であって、バッテリから前記スタータモータへの通電をオン／オフする通電制御部と、前記内燃機関が前記スタータモータにより始動されないロック状態にあるか否かを判定するロック判定部と、を備える。そして、前記通電制御部は、前記スタータモータへの通電後に、前記ロック判定部により前記内燃機関がロック状態であると判定されたときに、前記スタータモータへの通電を停止するよう構成されており、前記ロック判定部は、前記バッテリの温度と、前記バッテリの残容量（ＳＯＣ）と、前記スタータモータに通電しているときの前記バッテリの出力電圧と、に基づいて、前記スタータモータへの通電電流値を推定し、前記推定した通電電流値に応じて、前記スタータモータへの通電開始から前記内燃機関がロック状態であることを判定するまでのロック判定時間を第1の時間に設定し、前記スタータモータへの通電後の経過時間が、前記設定したロック判定時間を経過するまでに、前記内燃機関の回転数が所定の回転数を超えないとき、前記内燃機関がロック状態であると判定する、よう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記ロック判定部は、さらに、前記バッテリの温度が所定の温度未満であるときは、前記スタータモータへの通電電流の値にかかわらず、前記ロック判定時間を前記第１の時間より長い第２の時間に設定するよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記ロック判定部は、雰囲気温度又は外気温度を前記バッテリの温度として用いる。
本発明の他の態様によると、前記第１の時間は所定の一定値であり、前記ロック判定部は、前記推定した通電電流値が所定値以上であるとき、前記ロック判定時間を前記第１の時間に設定し、前記推定した通電電流値が所定値未満であるとき、前記ロック判定時間を前記第２の時間に設定する。
本発明の他の態様によると、前記第１の時間は、前記推定した通電電流値に等しい電流が実際に前記スタータモータに流れたとした場合に前記バッテリから前記スタータモータへの通電経路に設けられたヒューズが溶断しない範囲の値に設定される。
本発明の他の態様は、内燃機関がスタータモータにより始動されないロック状態であるか否かを判定するロック判定方法であって、前記スタータモータに通電するバッテリの残容量を取得するステップと、前記スタータモータに通電しているときの前記バッテリの出力電圧を取得するステップと、前記バッテリの温度と、前記取得した前記残容量と、前記出力電圧と、に基づいて前記スタータモータへの通電電流値を推定するステップと、前記推定した通電電流値に応じて、前記スタータモータへの通電開始から前記内燃機関がロック状態であることを判定するまでのロック判定時間を第１の時間に設定する、ロック判定時間設定ステップと、前記スタータモータへの通電後の経過時間が前記設定したロック判定時間を経過するまでに、前記内燃機関の回転数が所定の回転数を超えないとき、前記内燃機関がロック状態であると判定するステップと、を有する。
本発明の他の態様によると、前記ロック判定時間設定ステップでは、前記バッテリの温度が所定の温度未満であるときは、前記ロック判定時間を前記第１の時間より長い第２の時間に設定する。
本発明の他の態様によると、前記第１の時間は所定の一定値であり、前記ロック判定時間設定ステップでは、前記推定した通電電流値が所定値以上であるとき、前記ロック判定時間を前記第１の時間に設定し、前記推定した通電電流値が所定値未満であるとき、前記ロック判定時間を前記第1の時間より長い第２の時間に設定する。

本発明の一実施形態に係る始動制御装置の構成を示す図である。 スタータモータを駆動するバッテリにおける、種々の残容量における出力電圧と出力電流との関係の一例を示す図である。 保護回路に用いるヒューズの溶断特性の一例を示す図である。 スタータモータを駆動する典型的な鉛バッテリにおける、短絡電流の温度依存性の一例を示す図である。 図１に示す始動制御装置の動作手順を示すフロー図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る始動制御装置の構成を示す図である。
本始動制御装置１００は、入出力インタフェース１０２と、処理装置１０４と、記憶装置１０６と、を備える。

入出力インタフェース１０２は、後述する電圧センサ１２０等の外部デバイスからの信号を受信して処理装置１０４に伝えるためのインタフェースであり、且つ処理装置１０４からの信号を後述する通電スイッチ１１６等の外部デバイスへ送信するためのインタフェースである。

始動制御装置１００は、当該装置１００が設けられた車両（以下、ホスト車両という）が備える内燃機関１１０の始動に際し、例えば入出力インタフェース１０２を介して通電スイッチ１１６を制御して、当該内燃機関１１０のクランキングを行うスタータモータ１１２への、例えば鉛バッテリであるバッテリ１１４からの通電をオン／オフする。本実施形態では、バッテリ１１４からスタータモータ１１２への給電ラインに過電流保護のためのヒューズ（不図示）を備えた保護回路１１８が設けられており、これによりスタータモータ１１２及びバッテリ１１４が過電流通電による障害から保護されている。

また、始動制御装置１００は、バッテリ１１４の出力電圧（以下、バッテリ電圧ともいう）を計測する電圧センサ１２０からのバッテリ電圧検出値、バッテリ１１４の残容量（ＳＯＣ、State Of Charge）を計測するバッテリセンサ１２２からのＳＯＣ検出値、内燃機関１１０の回転数を検出する回転センサ１２４からの回転数検出値、バッテリ１１４の雰囲気温度を検出する温度センサ１２６からの雰囲気温度検出値、及び内燃機関１１０の始動開始を指示するイグニションスイッチ１２８からの始動開始信号を、入出力インタフェース１０２を介して取得する。

記憶装置１０６は、処理装置１０４における処理の実行に際して必要なデータが予め記憶されていると共に、当該処理の実行に際して生ずるデータが一時的に記憶される。

処理装置１０４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、プログラムが書き込まれたＲＯＭ（Read Only Memory）、データの一時記憶のためのＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するコンピュータであり、通電制御ユニット１３０とロック判定ユニット１３２とを備え、ロック判定ユニット１３２は、通電電流推定ユニット１４０と、ロック判定時間設定ユニット１４２と、判定ユニット１４４と、を備える。

処理装置１０４が備える上記各ユニットは、コンピュータである処理装置１０４がプログラムを実行することにより実現され、当該コンピュータ・プログラムは、コンピュータ読み取り可能な任意の記憶媒体に記憶させておくことができる。これに代えて又はこれに加えて、上記各ユニットの全部又は一部を、それぞれ一つ以上の電子回路部品を含むハードウェアにより構成することもできる。

通電制御ユニット１３０は、バッテリ１１４からのスタータモータ１１２への通電（オン／オフ）を制御する。より具体的には、通電制御ユニット１３０は、例えば運転者がイグニションスイッチ１２８を操作することによりイグニションスイッチ１２８から内燃機関１１０の始動開始を指示する始動開始信号を受信すると、通電スイッチ１１６をオンにして、スタータモータ１１２への通電を開始する。また、通電制御ユニット１３０は、スタータモータ１１２への通電を開始した後、内燃機関１１０の回転数が所定の判定回転数を超えたとき、又は後述するロック判定部１３２により内燃機関１１０がロック状態であると判定されたときに、通電スイッチ１１６をオフにして、スタータモータ１１２への通電を停止する。

ロック判定ユニット１３２は、通電制御ユニット１３０によりスタータモータ１１２への通電が開始された後に、内燃機関１１０がスタータモータ１１２により始動されないロック状態であるか否かを判定する。より具体的には、ロック判定ユニット１３２は、通電電流推定ユニット１４０により、スタータモータ１１２への通電電流を推定し、ロック判定時間設定ユニット１４２により、ロック判定状態を判定するためのロック判定時間を、上記推定した通電電流に応じて設定する。そして、ロック判定ユニット１３２は、判定ユニット１４４により、スタータモータ１１２への通電開始からの経過時間が上記ロック判定時間を超えるまでの間に内燃機関１１０の回転数が所定の値を超えないときは、内燃機関１１０がロック状態であると判定する。

より詳細には、通電電流推定ユニット１４０は、温度センサ１２６から取得される雰囲気温度と、バッテリセンサ１２２から取得されるバッテリ１１４の残容量（ＳＯＣ）と、電圧センサ１２０から取得されるバッテリ１１４の現在の出力電圧と、に基づいて、バッテリ１１４からスタータモータ１１２に通電されている通電電流を推定する。

図２は、常温におけるバッテリ１１４の出力電流（すなわち、スタータモータ１１２への通電電流）と出力電圧との関係の一例を示す図である。図２において、横軸は出力電流、縦軸は出力電圧である。バッテリ１１４の内部抵抗（出力インピーダンス）は、理想的にはゼロであるが、実際には有限の値を持つことから、バッテリ１１４の出力電圧は、出力電流の増加と共に低下する。そして、一の出力電圧における出力電流の値は、当該バッテリ１１４の残容量（ＳＯＣ）に依存し、ＳＯＣが大きいほど出力電流は大きい。

図２に示すライン２００、２０２、２０４、２０６、２０８は、それぞれ、ＳＯＣが１００％、７５％、４０％、３０％、２０％のときの、出力電圧と出力電流との関係を示しており、例えば、一の出力電圧３．５Ｖにおける出力電流は、１００％、７５％、４０％、３０％、２０％のＳＯＣに対して、それぞれ約２４０、４０５、５８０、１０８０、１４０５Ａとなっている。これにより、例えば電圧センサ１２０から取得される現在のバッテリ電圧（出力電圧）が３．５Ｖであり、バッテリセンサ１２２から取得される残容量（ＳＯＣ）が４０％である場合には、スタータモータ１１２への現在の通電電流（すなわち、出力電流）は５８０Ａであると推定することができる。

ここで、図２は、バッテリ１１４の温度（バッテリ温度）が常温である場合の図であるが、一般に、バッテリ温度が高いほどライン２００、２０２、２０４、２０６、２０８の傾きは緩くなる。例えば、常温での特性を示す図２におけるＳＯＣ＝４０％のライン２０４は、出力電圧３．５Ｖの横軸と約５７０Ａの出力電流値の点において交差しているが、バッテリ温度が上昇すればライン２０４の傾きは緩くなり、例えばバッテリ温度が５０℃となった場合には約６００Ａの点において出力電圧３．５Ｖの横軸と交差することとなる。換言すれば、バッテリ温度が高いほど、一の出力電圧値に対応する出力電流値は大きくなる。

本実施形態では、バッテリ１１４が種々の温度にあるときについて、それぞれ、例えば図２に示すような、バッテリ１１４の種々のＳＯＣについての出力電圧と出力電流との関係を示す電流推定マップを、予め記憶装置１０６に記憶しておくものとする。そして、通電電流推定ユニット１４０は、温度センサ１２６から取得される雰囲気温度をバッテリ温度として取得し、当該バッテリ温度と、バッテリセンサ１２２から取得されるバッテリ１１４の残容量（ＳＯＣ）と、電圧センサ１２０から取得されるバッテリ１１４の現在の出力電圧と、に基づいて、記憶装置１０６に記憶されている上記取得したバッテリ温度に対応する電流推定マップを参照し、上述のようにして、バッテリ１１４からの現在の出力電流、すなわち、スタータモータ１１２の現在の通電電流値を、通電電流推定値として算出する。

図１に戻り、ロック判定時間設定ユニット１４２は、通電電流推定ユニット１４０が算出した通電電流推定値に応じて、ロック判定時間を第１の時間に設定する。本実施形態では、第１の時間は所定の一定値であるものとし、ロック判定時間設定ユニット１４２は、通電電流推定値が所定の判定電流値以上であるときに、ロック判定時間を上記所定の一定値である第１の時間に設定する。また、ロック判定時間設定ユニット１４２は、通電電流推定値が所定の判定電流値未満であるときは、ロック判定時間を第１の時間より長い第２の時間に設定する。

ここで、上記第１の時間は、そのときの通電電流推定値がスタータモータ１１２に通電され続けた場合に、当該スタータモータ１１２に加わる負担（例えば、スタータモータ１１２からの発熱量や温度上昇値等）が所定のレベルとなるまでの範囲の時間とすることができる。これに代えて、上記第１の時間を、そのときの通電電流推定値がスタータモータ１１２に通電され続けた場合に、保護回路１１８が備えるヒューズが溶断しない範囲の時間とすることができる。あるいは、上記第１の時間を、上記スタータモータ１１２に加わる負担が所定のレベルとなるまでの時間と、上記ヒューズが溶断しない範囲の時間のうち、短い方の時間としてもよい。

また、上記第２の時間は、バッテリ温度、バッテリ残容量、バッテリ出力電圧が所定の定格値（又は典型値）であるときにスタータモータ１１２に流れる通電電流の値（すなわち、所定の通電電流定格値又は典型値）がスタータモータ１１２に流れ続けたとした場合の、当該スタータモータ１１２に加わる負担が所定のレベルとなるまでの範囲の時間、及び又は保護回路１１８が備えるヒューズが溶断しない範囲の時間、とすることができる。

図３は、保護回路１１８に用いるヒューズの溶断特性の一例を示す図である。横軸は、ヒューズの通電電流値を示し、縦軸は、通電開始からヒューズ溶断発生までの時間（溶断時間）を対数スケールで示している。ライン３００は、各通電電流値における溶断時間を示しており、ライン３００より左側の領域では溶断は発生しない。この図から、例えば、通電電流値が１１００Ａ及び１２００Ａの場合には、通電時間が１．０秒及び０．５秒でも溶断は発生しないことが判る。

本実施形態では、判定電流値を１１００Ａとし、第１の時間は、上述の如くスタータモータ１１２への通電電流が判定電流値１１００Ａと等しい場合にも上記ヒューズが溶断しない範囲の時間である０．５秒に設定されており、第２の時間は、例えば通電電流が判定電流値１１００Ａと等しいときにスタータモータ１１２に加わる負担が所定のレベルとなるまでの時間として、従来技術において一般的に用いられている１秒に設定されている。この「１秒」の時間は、例えば、バッテリ１１４から出力され得る最大電流がスタータモータ１１２に流れても、発熱によって当該スタータモータ１１２のモータコイルの被覆に熱溶解や発煙が発生しない範囲の値として設定される。

さらに、ロック判定時間設定ユニット１４２は、温度センサ１２６から取得される雰囲気温度が所定の判定温度未満のときは、スタータモータ１１２への通電電流の大きさに関わらず（あるいは、通電電流推定ユニット１４０が算出する通電電流推定値にかかわらず）、ロック判定時間を第２の時間に設定する。これは、バッテリ１１４の内部抵抗の値が、通常は当該バッテリ１１４の温度に依存しており、ある温度未満の場合には、残容量（ＳＯＣ）が１００％であっても或る値以上の出力電流が流れないことによる。

図４は、ＳＯＣ１００％における、典型的な鉛バッテリの出力端子を短絡させたときの出力電流（即ち、ＳＯＣ１００％における短絡電流）の温度依存性の一例を示す図である。図示のように、バッテリ温度の低下と共に当該バッテリの内部抵抗は上昇するため、当該温度の低下と共に短絡電流は低下する。そして、バッテリ温度が略−１０℃未満では、短絡電流は、上述した本実施形態における判定電流値１１００Ａを下回ることとなる。すなわち、バッテリ温度が略−１０℃未満では、スタータモータには判定電流値１１００Ａ以上の電流は流れない。

したがって、本実施形態では、判定温度を−１０℃とし、温度センサ１２６から取得される雰囲気温度をバッテリ温度として用いて、当該雰囲気温度が判定温度−１０℃未満のときは、スタータモータ１１２への通電電流の大きさに関わらず、ロック判定時間を第２の時間に設定する。なお、雰囲気温度に代えて、適切な温度センサにより取得されるホスト車両の外気温度をバッテリ温度として用いることができる。

判定部１４４は、通電制御ユニット１３０によりスタータモータ１１２への通電が開始された後の経過時間を計測すると共に、回転センサ１２４から取得される内燃機関１１０の回転数を観察し、当該回転数が所定の判定回転数（例えば、５０〜１００回転）を超えることなく、当該経過時間が、ロック判定時間設定ユニット１４２により設定されたロック判定時間を超えたときに、内燃機関１１０がロック状態であると判定する。

上記の構成を有する始動制御装置１００は、バッテリ１１４の出力電圧及び残容量（ＳＯＣ）からスタータモータ１１２に流れる通電電流を推定し、当該推定した通電電流の大きさに応じて、スタータモータ１１２への通電開始から内燃機関１１０がロック状態であることを判定するまでのロック判定時間を設定する。このため、本始動制御装置１００では、ロック判定時間を所定の一定の値に固定しておく従来技術とは異なり、内燃機関１１０が始動可能であるにもかかわらずスタータモータ１１２への通電を早期に終了して始動できなくなる事態を防止することができると共に、内燃機関１１０がロック状態にあって始動することのできないときにスタータモータ１１２に不要に長く通電を行って当該スタータモータ１１２に負担をかけることや、保護回路１１８を不要に作動させてしまう事態を防止することができる。

また、始動制御装置１００は、上記のように、推定される通電電流の大きさに応じたロック判定時間が設定できるので、例えば保護回路１１８に用いるヒューズの溶断特性やスタータモータ１１２に接続するワイヤハーネスの電線発煙特性に応じてロック判定時間を設定するものとすれば、当該保護回路１１８に用いるヒューズの容量を下げたり、より小径なワイヤハーネスを用いることができる。

次に、始動制御装置１００の処理手順について、図５に示すフロー図にしたがって説明する。本処理は、例えば運転者によりイグニションスイッチ１２８がオンされて、当該イグニションスイッチ１２８から内燃機関１１０の始動開始を指示する始動開始信号を受信したときに開始する。

処理を開始すると、まず、通電制御ユニット１３０は、通電スイッチ１１６をオンにしてスタータモータ１１２への通電を開始し、クランキングを行って内燃機関１１０の始動動作を開始する（Ｓ１００）。当該通電の開始と同時に、判定部１４４は、当該通電開始からの経過時間の計測を開始する。また、通電電流推定ユニット１４０は、バッテリセンサ１２２からバッテリ１１４の残容量（ＳＯＣ）を取得する（Ｓ１０２）。

次に、ロック判定時間設定ユニット１４２は、温度センサ１２６から雰囲気温度をバッテリ１１４の温度（バッテリ温度）とみなして取得し（Ｓ１０４）、当該取得したバッテリ温度が所定の判定温度以上であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。そして、バッテリ温度が判定温度未満であるときは（Ｓ１０８、Ｎｏ）、ロック判定時間設定ユニット１４２は、ロック判定時間を第１の時間より長い第２の時間に設定し（Ｓ１０６）、ステップＳ１１８に処理を移す。

一方、バッテリ温度が判定温度以上であるときは、通電電流推定ユニット１４０は、電圧センサ１２０からバッテリ１１４の現在の出力電圧を取得した後（Ｓ１１０）、記憶装置１０６が記憶する電流推定マップを参照して、上記取得した残容量、バッテリ温度、及び現在の出力電圧から、スタータモータ１１２の現在の通電電流を推定する（Ｓ１１２）。

次に、ロック判定時間設定ユニットは、上記推定した通電電流（以下、推定通電電流）が所定の判定電流値以上であるか否かを判定し（Ｓ１１４）、判定値未満であるときは（Ｓ１１４、Ｎｏ）、ステップＳ１０６に処理を移してロック判定時間を第２の時間に設定する。一方、推定通電電流が判定電流値以上であるときは（Ｓ１１４、Ｙｅｓ）、ロック判定時間設定ユニット１４２は、ロック判定時間を第１の時間に設定する（Ｓ１１６）。

続いて、判定ユニット１４４及び通電制御ユニット１３０は、回転センサから内燃機関１１０の回転数を取得し、当該回転数が所定の判定回転数以上であるか否かを判定し（Ｓ１１８）、判定回転数以上であるときは（Ｓ１１８、Ｙｅｓ）、通電制御ユニット１３０は、スタータモータ１１２への通電を停止して（Ｓ１２４）、処理を終了する。

一方、ステップＳ１１８において、内燃機関１１０の回転数が判定回転数未満であるときは（Ｓ１１８、Ｎｏ）、判定ユニット１４４は、スタータモータ１１２への通電開始からの経過時間が、ロック判定時間以上となったか否かを判定し（Ｓ１２０）、ロック判定時間未満であるときは（Ｓ１２０、Ｎｏ）、ステップＳ１１０に処理を戻して処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１２２において、スタータモータ１１２への通電開始からの経過時間がロック判定時間以上となったときは（Ｓ１２０、Ｙｅｓ）、判定ユニット１４４は、内燃機関１１０がロック状態であるものと判定し（Ｓ１２２）、ステップＳ１２４に処理を移し、通電制御ユニット１３０に指示してスタータモータ１１２への通電を停止した後、処理を終了する。

なお、ロック判定ユニット１３２の判定ユニット１４４において内燃機関１１０がロック状態であると判定されたときは、従来技術に従い、例えば、当該ロック状態である旨の情報が始動制御装置１００から適切な表示制御装置（不図示）に通知され、ホスト車両室内に設けられたディスプレイ（不図示）等に、ロック状態である旨の表示（例えば所定のランプの点灯等）が行われる。

以上、説明したように、本実施形態では、バッテリ１１４の温度、出力電圧、及び残容量からスタータモータ１１２の通電電流値を推定し、当該推定した通電電流値の大きさに応じてロック判定時間を設定する。このため、本実施形態では、ロック判定時間を一定値に固定しておく従来技術とは異なり、スタータモータ１１２への通電の停止が早すぎて内燃機関１１０の始動を適切に行えなくなる事態を防止するとともに、ロック状態の際に不要に長く通電することによるスタータモータ１１２への負担や保護回路１１８の不要の作動を防止することができる。

なお、本実施形態では、バッテリ残容量をパーセント（％）（すなわち、満充電状態での電力残量に対する現在の電力残量の比）で表したが、これに限らず、バッテリ残容量をＡｈ（アンペア・アワー）単位で表すものとしてもよい。例えば、記憶装置１０６に予め記憶される電流推定マップはバッテリ残容量がＡｈ単位で表されているものとし、バッテリセンサ１２２を用いて取得されるバッテリ１１４の残容量もＡｈ単位で表されるものとすることができる。

また、本実施形態では、図５に示す処理において、ステップＳ１０４においてバッテリ温度を取得した後はバッテリ温度を再度測定しないものとしたが、これに限らず、ステップＳ１２０において通電後の経過時間がロック判定時間未満であるときには（Ｓ１２０、Ｎｏ）、ステップＳ１０４に処理を戻し、スタータモータ１１２への通電開始後もバッテリ温度を繰り返し取得し（Ｓ１０４）、バッテリ温度が判定温度未満であればロック判定時間を第２の時間に設定するものとしてもよい（Ｓ１０８、Ｓ１０６）。

さらに、本実施形態では、各センサ１２０、１２２、１２４、１２６及び各スイッチ１１６、１２８からの情報の取得、並びにこれら各センサ及び各スイッチへの指示の出力が、各センサ及び各スイッチと始動制御装置１００との間で直接行われるものとしたが、これに限らず、各センサ及び又は各スイッチがそれぞれＥＣＵ（電子制御装置、Electronic Control Unit）（不図示）により制御されるものとし、始動制御装置１００は、各ＥＣＵと通信することにより、これら各センサ及び各スイッチからの情報の取得、並びにこれら各センサ及び各スイッチへの指示の出力を行うものとしてもよい。

また、本実施形態では、例えば運転者がイグニションスイッチ１２８を操作することにより、通電制御ユニット１３０が、イグニションスイッチ１２８から内燃機関１１０の始動開始を指示する始動開始信号を受信することで、内燃機関１１０の始動を行う図４に示す処理が実行されるものとしたが、これに限らず、例えばホスト車両はアイドリングストップ機能を有するものとし、運転者がアクセル操作やステアリング操作を行ったときに、通電制御ユニット１３０が、当該アクセル又は当該ステアリングの動作を制御するＥＣＵ（不図示）から当該アクセル操作及び又はステアリング操作があった旨の情報を取得したことに応じて、内燃機関１１０の始動を行う図４に示す処理が開始されるものとすることができる。

始動制御装置１００は、上記のようなＥＣＵを介して情報を取得し及び指示を出力する場合には、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信規格に従うバスにより、それら関連するＥＣＵと通信可能に接続されるものとすることができ、また、当該通信規格に従って当該関連するＥＣＵと通信をするため通信インタフェースを備えるものとすることができる。

また、本実施形態では、内燃機関１１０を始動する際にバッテリ１１４の残容量（ＳＯＣ）をバッテリセンサ１２２から取得して（図４のステップＳ１０８）、通電電流推定値を算出するものとしたが、これに限らず、例えばアイドリングストップやイグニションスイッチ１２８のオフにより内燃機関１１０の動作が停止したときに残容量（ＳＯＣ）をバッテリセンサ１２２から取得して記憶装置１０６に記憶しておくものとし、その後に内燃機関１１０を始動する際に、バッテリ１１４の残容量を記憶装置１０６から読み出して、通電電流推定値を算出するものとしてもよい。

さらに、本実施形態では、バッテリ１１４の残容量と出力電圧から通電電流推定値を算出し、当該通電電流推定値が所定の判定電流値以上であるときに、ロック判定時間を第１の時間に設定するものとしたが、これに限らず、検出されたバッテリ１１４の残容量に対して判定電流値に等しい出力電流が流れたときの出力電圧を図２のようなマップから推定し、現在検出されているバッテリ１１４の出力電圧が当該推定した出力電圧未満であるときに、判定電流値以上の通電電流が流れているものと判定して、ロック判定時間を第１の時間に設定するものとしてもよい。

１００・・・コントローラ始動制御装置、１０２・・・入出力インタフェース、１０４・・・処理装置、１０６・・・記憶装置、１１０・・・内燃機関、１１２・・・スタータモータ、１１４・・・バッテリ、１１６・・・通電スイッチ、１１８・・・保護回路、１２０・・・電圧センサ、１２２・・・バッテリセンサ、１２４・・・回転センサ、１２６・・・温度センサ、１２８・・・イグニションスイッチ、１３０・・・通電制御ユニット、１３２・・・ロック判定ユニット、１４０・・・通電電流推定ユニット、１４２・・・ロック判定時間設定ユニット、１４４・・・判定ユニット。

Claims (10)

1. 内燃機関を始動させるスタータモータの動作を制御する始動制御装置であって、
   バッテリから前記スタータモータへの通電をオン／オフする通電制御部と、
   前記内燃機関が前記スタータモータにより始動されないロック状態にあるか否かを判定するロック判定部と、
   を備え、
   前記通電制御部は、前記スタータモータへの通電後に、前記ロック判定部により前記内燃機関がロック状態であると判定されたときに、前記スタータモータへの通電を停止するよう構成されており、
   前記ロック判定部は、
   前記バッテリの温度と、前記バッテリの残容量（ＳＯＣ）と、前記スタータモータに通電しているときの前記バッテリの出力電圧と、に基づいて、前記スタータモータへの通電電流値を推定し、
   前記推定した通電電流値に応じて、前記スタータモータへの通電開始から前記内燃機関がロック状態であることを判定するまでのロック判定時間を第1の時間に設定し、
   前記スタータモータへの通電後の経過時間が、前記設定したロック判定時間を経過するまでに、前記内燃機関の回転数が所定の回転数を超えないとき、前記内燃機関がロック状態であると判定する、
   よう構成されている、
   内燃機関の始動制御装置。
2. 前記ロック判定部は、さらに、前記バッテリの温度が所定の温度未満であるときは、前記スタータモータへの通電電流の値にかかわらず、前記ロック判定時間を前記第1の時間より長い第２の時間に設定するよう構成されている、
   請求項１に記載の始動制御装置。
3. 前記ロック判定部は、雰囲気温度又は外気温度を前記バッテリの温度として用いる、
   請求項１又は２に記載の始動制御装置。
4. 前記第１の時間は所定の一定値であり、
   前記ロック判定部は、前記推定した通電電流値が所定値以上であるとき、前記ロック判定時間を前記第１の時間に設定し、前記推定した通電電流値が所定値未満であるとき、前記ロック判定時間を前記第1の時間より長い第２の時間に設定する、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の始動制御装置。
5. 前記第１の時間は、前記推定した通電電流値に等しい電流が実際に前記スタータモータに流れたとした場合に前記バッテリから前記スタータモータへの通電経路に設けられたヒューズが溶断しない範囲の値に設定される、
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載の始動制御装置。
6. 内燃機関がスタータモータにより始動されないロック状態であるか否かを判定するロック判定方法であって、
   前記スタータモータに通電するバッテリの残容量を取得するステップと、
   前記スタータモータに通電しているときの前記バッテリの出力電圧を取得するステップと、
   前記バッテリの温度と、前記取得した前記残容量と、前記出力電圧と、に基づいて前記スタータモータへの通電電流値を推定するステップと、
   前記推定した通電電流値に応じて、前記スタータモータへの通電開始から前記内燃機関がロック状態であることを判定するまでのロック判定時間を第１の時間に設定する、ロック判定時間設定ステップと、
   前記スタータモータへの通電後の経過時間が前記設定したロック判定時間を経過するまでに、前記内燃機関の回転数が所定の回転数を超えないとき、前記内燃機関がロック状態であると判定するステップと、
   を有する、ロック判定方法。
7. 前記ロック判定時間設定ステップでは、前記バッテリの温度が所定の温度未満であるときは、前記ロック判定時間を前記第1の時間より長い第２の時間に設定する、
   請求項６に記載のロック判定方法。
8. 前記バッテリの温度として雰囲気温度又は外気温度を用いる、
   請求項６又は７に記載のロック判定方法。
9. 前記第１の時間は所定の一定値であり、
   前記ロック判定時間設定ステップでは、前記推定した通電電流値が所定値以上であるとき、前記ロック判定時間を前記第１の時間に設定し、前記推定した通電電流値が所定値未満であるとき、前記ロック判定時間を前記第1の時間より長い第２の時間に設定する、
   請求項６ないし８のいずれか一項に記載のロック判定方法。
10. 前記第１の時間は、前記推定した通電電流値に等しい電流が実際に前記スタータモータに流れたとした場合に前記バッテリから前記スタータモータへの通電経路に設けられたヒューズが溶断しない範囲の値に設定される、
    請求項６ないし９のいずれか一項に記載のロック判定方法。

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