JP6624009B2 - エンジン始動システム、及びエンジン始動装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンを始動するエンジン始動システムに関する。

従来、この種のシステムにおいて、ピニオンギアを軸方向に移動させるスタータソレノイド（噛み合わせ装置）と、エンジンをクランキングするスタータモータ（モータ）とを備えるものがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のシステムでは、車両の状態に基づいて、第１の電池からスタータソレノイド及びスタータモータに電力を供給する状態と、第２の電池からスタータソレノイド及びスタータモータに電力を供給する状態とを切り替えている。

特開２０１６−１２５３４４号公報

ところで、１つの電源からスタータソレノイド及びスタータモータに電力を供給した場合、スタータモータに大電流が流れることに起因して、電源の電圧が大幅に低下することがある。その場合、スタータソレノイドに供給する電力の制御性が低下して、ピニオンギアの噛み合いを適切に制御できないおそれがある。特許文献１に記載のシステムは、スタータモータに電流が流れることに起因するスタータソレノイドの制御性の低下を考慮しておらず、未だ改善の余地を残すものとなっている。

本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、エンジンをクランキングするモータに電流が流れることに起因する噛み合わせ装置の制御性の低下を抑制することのできるエンジン始動システムを提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、エンジン始動システム（１０）であって、
エンジン（９０）の出力軸（９１）に接続された被駆動ギア（９２）に噛み合わせ可能な駆動ギア（２３）と、
前記駆動ギアを回転させるモータ（２１）と、
前記被駆動ギアと前記駆動ギアとの噛み合い状態を変更する噛み合わせ装置（２５）と、
充放電可能な第１電源（３１、１３１）と、
充放電可能な第２電源（３２）と、
を備え、
前記エンジンの始動に際して前記噛み合わせ装置により前記駆動ギアを前記被駆動ギアに噛み合わせるまでの間は、前記第１電源から前記モータへ電力を供給させ且つ前記第１電源から前記噛み合わせ装置へ電力を供給させず、前記第２電源から前記噛み合わせ装置へ電力を供給させ且つ前記第２電源から前記モータへ電力を供給させない。

上記構成によれば、駆動ギアは、エンジンの出力軸に接続された被駆動ギアに噛み合わせ可能であり、モータにより回転させられる。そして、噛み合わせ装置により、被駆動ギアと駆動ギアとの噛み合い状態が変更される。このため、噛み合わせ装置により被駆動ギアに駆動ギアを噛み合わせた状態で、モータにより駆動ギアを回転させることで、エンジンの始動が行われる。

ここで、エンジン始動システムは、充放電可能な第１電源と、充放電可能な第２電源とを備えている。そして、エンジンの始動に際して噛み合わせ装置により駆動ギアを被駆動ギアに噛み合わせるまでの間は、第１電源からモータへ電力を供給させ且つ第１電源から噛み合わせ装置へ電力を供給させない。このため、第１電源からモータに電流が流れることに起因して第１電源の電圧が低下したとしても、第１電源からは噛み合わせ装置へ電力が供給されない。

一方、エンジンの始動に際して噛み合わせ装置により駆動ギアを被駆動ギアに噛み合わせるまでの間は、第２電源から噛み合わせ装置へ電力を供給させ且つ第２電源からモータへ電力を供給させない。このため、駆動ギアと被駆動ギアとの噛み合わせ中に、第２電源からはモータへ電力が供給されず、モータに電流が流れることに起因して第２電源の電圧が低下することはない。したがって、第２電源から噛み合わせ装置へ供給される電力により、噛み合わせ装置を適切に制御することができる。

第２の手段では、前記第２電源から補機（４１、４２）へ電力が供給される。

上記構成によれば、補機は、第２電源から供給される電力により動作する。上述したように、駆動ギアと被駆動ギアとの噛み合わせ中に、モータに電流が流れることに起因して第２電源の電圧が低下することはない。このため、モータに電流が流れることに起因して、補機の動作が不安定になることを抑制することができる。

第３の手段では、前記第１電源と前記第２電源とがスイッチ（３７）を介して並列に接続されており、前記エンジンの始動に際して前記噛み合わせ装置により前記駆動ギアを前記被駆動ギアに噛み合わせるまでの間は、前記スイッチを開状態に切り替える。

上記構成によれば、第１電源と第２電源とがスイッチを介して並列に接続されているため、スイッチの開閉状態を切り替えることにより、第１電源と第２電源とを遮断したり、接続したりすることができる。そして、エンジンの始動に際して噛み合わせ装置により駆動ギアを被駆動ギアに噛み合わせるまでの間は、スイッチが開状態に切り替えられる。したがって、駆動ギアと被駆動ギアとの噛み合わせ中に、モータに電流が流れることに起因して第２電源の電圧が低下することがなく、噛み合わせ装置を適切に制御することができる。さらに、スイッチを閉状態に切り替えることで、第１電源と第２電源との間で充放電を行うことができる。

第４の手段では、前記エンジンの始動が完了した場合に、前記スイッチを閉状態に切り替える。

上記構成によれば、エンジンの始動が完了した場合に、スイッチが閉状態に切り替えられる。このため、モータに電力を供給することにより放電可能容量が減少した第１電源を、エンジンの始動完了後に第２電源により充電することができる。その結果、第１電源の容量をモータの駆動に必要な最低限にすることができ、第１電源を小型化することができる。

第５の手段では、前記エンジンには、前記エンジンの駆動力により発電する回転電機（９５）が設けられており、前記回転電機は、前記第１電源又は前記第２電源に接続されている。

上記構成によれば、エンジンには、エンジンの駆動力により発電する回転電機が設けられているため、エンジンの始動後に回転電機により発電することができる。そして、回転電機は第１電源又は第２電源に接続されているため、上記スイッチを閉状態に切り替えることで、エンジンの始動完了後に回転電機により第１電源及び第２電源を充電することができる。さらに、第１電源又は第２電源に回転電機が接続されているため、第１電源及び第２電源に回転電機が接続されている構成と比較して、配線を簡略化することができる。

第６の手段では、前記第２電源から補機へ電力が供給され、前記回転電機は、前記第２電源に接続されている。

上記構成によれば、補機は、第２電源から供給される電力により動作する。そして、回転電機は、第２電源に接続されている。このため、第２電源及び回転電機の双方から補機へ電力を供給することができ、補機の動作をさらに安定させることができる。

第７の手段では、前記エンジンの始動が完了した場合に、前記第１電源の充電状態及び前記第２電源の充電状態の少なくとも一方に基づいて、前記スイッチの開閉状態を切り替える。

上記構成によれば、エンジンの始動が完了した場合に、第１電源の充電状態及び第２電源の充電状態の少なくとも一方に基づいて、スイッチの開閉状態が切り替えられる。このため、第１電源の充電量と第２電源の充電量とのバランスを調整することができ、第１電源及び第２電源の過放電や過充電を抑制することができる。

第８の手段では、前記第１電源（１３１）の供給電圧と前記第２電源の供給電圧とが異なっており、前記第１電源と前記第２電源とが電圧変換装置（５１）を介して並列に接続されている。

上記構成によれば、互いに供給電圧の異なる第１電源と第２電源とが、電圧変換装置を介して並列に接続されている。このため、第１電源及び第２電源の状態に応じて、電圧変換装置により電圧を変換して、第１電源と第２電源とで互いに電力を供給することができる。

第９の手段では、前記第１電源と補機とが第１スイッチ（３７）を介して接続されており、前記第２電源と前記補機とが第２スイッチ（３８）を介して接続されており、前記第１電源に異常が生じた場合に前記第１スイッチを開状態に切り替え且つ前記第２スイッチを閉状態に切り替え、前記第２電源に異常が生じた場合に前記第２スイッチを開状態に切り替え且つ前記第１スイッチを閉状態に切り替える。

上記構成によれば、第１電源と補機とが第１スイッチを介して接続されており、第２電源と補機とが第２スイッチを介して接続されている。そして、第１電源に異常が生じた場合に、第１スイッチが開状態に切り替えられ且つ第２スイッチが閉状態に切り替えられる。このため、第１電源に異常が生じた場合であっても、第２電源から補機へ電力を供給することができる。また、第２電源に異常が生じた場合に、第２スイッチが開状態に切り替えられ且つ第１スイッチが閉状態に切り替えられる。このため、第２電源に異常が生じた場合であっても、第１電源から補機へ電力を供給することができる。

第１０の手段は、エンジン始動装置（２０、１２０）であって、
エンジン（９０）の出力軸（９１）に接続された被駆動ギア（９２）に噛み合わせ可能な駆動ギア（２３）と、
前記駆動ギアを回転させるモータ（２１）と、
前記被駆動ギアと前記駆動ギアとの噛み合い状態を変更する噛み合わせ装置（２５）と、
を備え、
前記エンジンの始動に際して前記噛み合わせ装置により前記駆動ギアを前記被駆動ギアに噛み合わせるまでの間は、第１電源から前記モータへ電力が供給され且つ前記第１電源から前記噛み合わせ装置へ電力が供給されず、第２電源から前記噛み合わせ装置へ電力が供給され且つ前記第２電源から前記モータへ電力が供給されない。

上記構成によれば、エンジン始動装置を第１電源及び第２電源に適用することで、第１の手段のエンジン始動システムを構成することができ、第１の手段と同様の作用効果を奏することができる。

第１１の手段では、前記噛み合わせ装置に供給する電力を制御する制御部（２６）を備える。

上記構成によれば、制御部により、噛み合わせ装置に供給する電力が制御される。そして、駆動ギアと被駆動ギアとの噛み合わせ中に、モータに電流が流れることに起因して第２電源の電圧が低下することがないため、制御部により噛み合わせ装置を適切に制御することができる。

第１２の手段では、前記モータの駆動状態を制御するモータ制御部（２７）を備える。

上記構成によれば、モータ制御部により、モータの駆動状態を適切に制御することができる。

第１実施形態のエンジン始動システムを示す模式図。 第２実施形態のエンジン始動システムを示す模式図。 噛み合わせ装置の制御部を示す電気回路図。 スイッチの開閉状態と電流との関係を示すタイムチャート。 第３実施形態のエンジン始動システムを示す模式図。 第４実施形態のエンジン始動システムを示す模式図。 エンジン始動制御の手順を示すフローチャート。 第５実施形態のエンジン始動システムを示す模式図。 エンジン始動制御の手順を示すフローチャート。 第６実施形態のエンジン始動システムを示す模式図。 第７実施形態のエンジン始動システムを示す模式図。

（第１実施形態）
以下、車両に搭載されるエンジン始動システムに具現化した第１実施形態について、図を参照して説明する。

図１に示すように、エンジン９０のクランク軸９１（出力軸に相当）には、リングギア９２（被駆動ギアに相当）が接続されている。エンジン９０としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等を採用することができる。エンジン９０の運転状態は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０により制御される。ＥＣＵ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータとして構成されている。

エンジン始動システム１０は、スタータ２０、第１蓄電池３１、第２蓄電池３２、スイッチ３５，３６等を備えている。スタータ２０（エンジン始動装置に相当）は、モータ２１、ピニオンギア２３、噛み合わせ装置２５等を備えている。

モータ２１は、直流電力が供給されることで駆動され、直流電力の供給が停止されることで停止させられる。モータ２１の回転軸２２には、ピニオンギア２３が接続されている。ピニオンギア２３（駆動ギアに相当）は、モータ２１の回転軸２２の回転に伴って回転させられる。ピニオンギア２３は、上記リングギア９２に噛み合わせ可能になっている。

噛み合わせ装置２５は、ソレノイド、ピニオン移送レバー等を備える周知の装置である。噛み合わせ装置２５は、直流電力が供給されることでモータ２１の回転軸２２を軸方向に沿ってリングギア９２に近付ける方向へ移動させ、直流電力の供給が停止されることで回転軸２２をリングギア９２から離間させる方向へ移動させる。すなわち、噛み合わせ装置２５は、直流電力が供給されることでピニオンギア２３をリングギア９２に噛み合わせ、直流電力の供給が停止されることでピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合いを解除してピニオンギア２３をリングギア９２から離間させる。

第１蓄電池３１（第１電源に相当）及び第２蓄電池３２（第２電源に相当）は、互いの供給電圧（例えば１２Ｖ）が等しい蓄電池である。第１蓄電池３１及び第２蓄電池３２として、鉛蓄電池やリチウムイオン蓄電池等を採用することができる。第１蓄電池３１の正極がスイッチ３５を介してモータ２１に接続されており、第１蓄電池３１の負極が接地されている。第２蓄電池３２の正極がスイッチ３６を介して噛み合わせ装置２５に接続されており、第２蓄電池３２の負極が接地されている。スイッチ３５，３６は、例えば常開式のリレー等である。第１蓄電池３１及び第２蓄電池３２は、それぞれ独立しており、互いに接続されていない。

ＥＣＵ８０は、エンジン９０の始動に際して、スイッチ３５，３６の開閉状態をそれぞれ制御する。具体的には、ＥＣＵ８０は、スイッチ３６を閉状態に切り替えた後、所定の時期にスイッチ３５を閉状態に切り替える。これにより、ピニオンギア２３がリングギア９２に噛み合わせられつつ、回転させられる。そして、ＥＣＵ８０は、エンジン９０の回転速度が所定回転速度に達すると燃料の燃焼を開始する。その後、ＥＣＵ８０は、エンジン９０の回転速度がクランキング完了回転速度（完爆回転速度）に達すると、スイッチ３５，３６を開状態に切り替えてエンジン９０の始動を完了する。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・第１蓄電池３１及び第２蓄電池３２は、それぞれ独立しており、互いに接続されていない。このため、エンジン９０の始動開始からクランキング完了までの間、第１蓄電池３１からモータ２１へ電力を供給させ且つ第１蓄電池３１から噛み合わせ装置２５へ電力を供給させない。したがって、第１蓄電池３１からモータ２１に電流が流れることに起因して第１蓄電池３１の電圧が低下したとしても、第１蓄電池３１からは噛み合わせ装置２５へ電力が供給されない。

・エンジン９０の始動開始からクランキング完了までの間、第２蓄電池３２から噛み合わせ装置２５へ電力を供給させ且つ第２蓄電池３２からモータ２１へ電力を供給させない。このため、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせ中に、第２蓄電池３２からはモータ２１へ電力が供給されず、モータ２１に電流が流れることに起因して第２蓄電池３２の電圧が低下することはない。したがって、第２蓄電池３２から噛み合わせ装置２５へ供給される電力を最適に設定することにより、噛み合わせ装置２５を適切に制御することができる。その結果、噛み合わせ装置２５のソレノイド等を最適化することができ、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合い衝撃の緩和、ひいては噛み合わせ装置２５の小型化及び耐久性向上を図ることができる。

（第２実施形態）
以下、第１実施形態のスイッチ３６に代えて制御部２６を備えた第２実施形態について、図２〜４を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図２に示すように、スタータ１２０は制御部２６を備えている。すなわち、第２蓄電池３２の正極が制御部２６を介して噛み合わせ装置２５に接続されており、第２蓄電池３２の負極が接地されている。

図３に示すように、制御部２６は、直列に接続されたスイッチＡとスイッチＢとを備えている。スイッチＡ、Ｂとして、半導体スイッチ等を採用することができる。スイッチＡの入力側端子が第２蓄電池３２の正極に接続されている。スイッチＡの出力側端子とスイッチＢの入力側端子との接続点に、噛み合わせ装置２５のソレノイド２５ａの入力側端子が接続されている。ソレノイド２５ａの出力側端子は接地されている。スイッチＢの出力側端子は接続されている。制御部２６は、スイッチＡ，Ｂを駆動する駆動回路（図示略）等を備え、スイッチＡ，Ｂの開閉状態を制御する。

図４に示すように、制御部２６は、所定期間ＴＡにわたって、スイッチＡを閉状態に切り替え且つスイッチＢを開状態に切り替える。その後、制御部２６は、所定期間ＴＢにわたって、スイッチＡを開状態に切り替え且つスイッチＢを閉状態に切り替える。所定期間ＴＢにおいては、ソレノイド２５ａに流れる電流が還流させられる。これにより、ソレノイド２５ａに流れる実電流Ｉｒが、要求電流Ｉｔ付近に制御される。換言すれば、所定期間ＴＡ，ＴＢは、ソレノイド２５ａに流れる実電流Ｉｒが、要求電流Ｉｔに近付くように調整される。

本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べる。

・ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせ中に、第２蓄電池３２からはモータ２１へ電力が供給されず、モータ２１に電流が流れることに起因して第２蓄電池３２の電圧が低下することはない。したがって、制御部２６により噛み合わせ装置２５へ供給される実電流Ｉｒ（実電力）を要求電流Ｉｔ（要求電力）に制御することにより、噛み合わせ装置２５を適切に制御することができる。その結果、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合い衝撃及び噛み合い音の緩和、ひいては噛み合わせ装置２５の耐久性向上を図ることができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・エンジン９０の始動に際して、ＥＣＵ８０がスイッチ３５の開閉状態を制御することに代えて、制御部２６がスイッチ３５の開閉状態を制御してもよい。具体的には、制御部２６は、エンジン９０の始動に際してＥＣＵ８０から始動信号を受信し、噛み合わせ装置２５に供給する電力を制御する。そして、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせが完了する時期（所定の時期）にスイッチ３５を閉状態に切り替える。こうした構成によれば、ＥＣＵ８０からスイッチ３５への配線を省略することができる。

さらに、図２の制御部２６と第２蓄電池３２との間に、図１のスイッチ３６を備える構成を採用することもできる。そして、ＥＣＵ８０は、エンジン９０の始動に際して、スイッチ３６を閉状態に切り替えてもよい。制御部２６は、スイッチ３６を介して第２蓄電池３２から電力が供給されることで、噛み合わせ装置２５に供給する電力の制御を開始する。こうした構成によれば、制御部２６への電力の供給と遮断とを切り替えるスイッチ３６が設けられているため、例えば噛み合わせ装置２５や制御部２６に異常が発生した場合に、それらを第２蓄電池３２から遮断することができる。

・図２に一点鎖線で示すように、スタータ１２０は、モータ２１の駆動状態を制御するモータ制御部２７を備えていてもよい。そして、制御部２６とモータ制御部２７とが通信を行い、一方がＥＣＵ８０から始動信号を受信し、所定の時期に他方へ動作指令を送信する構成を採用することもできる。こうした構成によれば、ＥＣＵ８０から制御部２６及びモータ制御部２７にそれぞれ配線が接続されている構成と比較して、配線を簡略化することができる。

例えば、ＥＣＵ８０は、エンジン９０の始動に際して、スイッチ３５を閉状態に切り替える。モータ制御部２７は、スイッチ３５を介して第１蓄電池３１から電力が供給されることで、モータ２１の駆動を開始する前に制御部２６へ噛み合わせ開始指令を送信する。制御部２６は、モータ制御部２７から噛み合わせ開始指令を受信すると、噛み合わせ装置２５によりピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせを開始させる。制御部２６は、それらの噛み合わせを完了させた後、モータ制御部２７へ噛み合わせ完了信号を送信する。モータ制御部２７は、噛み合わせ完了信号を受信すると、モータ２１の駆動を開始する。なお、噛み合わせ完了信号の送受信に代えて、モータ制御部２７は、制御部２６へ噛み合わせ開始指令を送信した後、タイマ等を用いて一定時間が経過した時にモータ２１の駆動を開始するようにしてもよい。その場合、制御部２６がモータ制御部２７へ信号を送信する構成を省略することができる。また、図２の制御部２６と第２蓄電池３２との間に、図１のスイッチ３６を備える構成を採用することもできる。そして、モータ制御部２７は、ＥＣＵ８０から始動信号を受信した場合に、スイッチ３６を閉状態に切り替えてもよい。こうした構成によれば、制御部２６とモータ制御部２７とで通信を行う構成を省略することができる。

また、図２の制御部２６に代えて、図１のスイッチ３６を備える構成を採用することもできる。そして、モータ制御部２７は、エンジン９０の始動に際して、スイッチ３６を閉状態に切り替えてもよい。

・図２において、スタータ１２０は、モータ制御部２７を備え、スイッチ３５を省略した構成を採用することもできる。この場合、モータ制御部２７は、ＥＣＵ８０から始動信号を受信し、モータ２１の駆動を開始する前に制御部２６へ噛み合わせ開始指令を送信すればよい。

・制御部２６が、スタータ１２０と第２蓄電池３２との間に設けられている構成を採用することもできる。

（第３実施形態）
以下、第２実施形態において第２蓄電池３２から補機へ電力が供給されようにした第３実施形態について、図５を参照して説明する。なお、第２実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図５に示すように、第２蓄電池３２には、車両の補機４１，４２が接続されている。補機４１，４２は、ブロワ、ワイパー、コンプレッサ、カーナビ、ラジオ、ヘッドランプ等である。そして、第２蓄電池３２から補機４１，４２へ電力が供給され、補機４１，４２が動作する。

本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第２実施形態と異なる利点のみを述べる。

・補機４１，４２は、第２蓄電池３２から供給される電力により動作する。上述したように、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせ中に、モータ２１に電流が流れることに起因して第２蓄電池３２の電圧が低下することはない。このため、モータ２１に電流が流れることに起因して、補機４１，４２の動作が不安定になることを抑制することができる。

なお、第２蓄電池３２から補機４１，４２へ電力が供給される構成に代えて、第１蓄電池３１から補機４１，４２へ電力が供給される構成を採用することもできる。

（第４実施形態）
以下、第２実施形態において第１蓄電池３１と第２蓄電池３２とがスイッチを介して並列に接続された第４実施形態について、図６を参照して説明する。なお、第２実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図６に示すように、第１蓄電池３１の正極と第２蓄電池３２の正極とが、スイッチ３７を介して接続されている。すなわち、第１蓄電池３１と第２蓄電池３２とがスイッチ３７を介して並列に接続されている。

図７は、ＥＣＵ８０が実行するエンジン始動制御の手順を示すフローチャートである。

まず、ＥＣＵ８０は、制御部２６により、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせを開始させる（Ｓ１１）。

続いて、ＥＣＵ８０は、モータ２１が回転中であるか否か判定する（Ｓ１２）。具体的には、スイッチ３５が閉状態になっているか否か、モータ２１の回転速度を検出して検出値が０よりも高いか否か等に基づいて、モータ２１が回転中であるか否か判定する。この判定において、モータ２１が回転中であると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、スイッチ３７を開状態に切り替える（Ｓ１３）。一方、モータ２１が回転中でないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、スイッチ３７の開閉状態の切り替えは行わない。

続いて、ＥＣＵ８０は、制御部２６により、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせを完了させる（Ｓ１４）。制御部２６は、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせが完了した後も、その状態を保持するためにソレノイド２５ａに保持電流（要求電流Ｉｔ）を流す。なお、Ｓ１２，Ｓ１３の処理は、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせを行っている間、継続して実行する。

続いて、ＥＣＵ８０は、エンジン９０のクランキングを開始する（Ｓ１５）。具体的には、ピニオンギア２３とリングギア９２とが噛み合った状態で、スイッチ３５を閉状態に切り替えることにより、モータ２１によりピニオンギア２３を回転させる（Ｓ１５）。

続いて、ＥＣＵ８０は、モータ２１が回転中であるか否か判定する（Ｓ１６）。この判定において、モータ２１が回転中であると判定した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、スイッチ３７を開状態に切り替える（Ｓ１７）。一方、モータ２１が回転中でないと判定した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、スイッチ３７の開閉状態の切り替えは行わない。

続いて、ＥＣＵ８０は、エンジン９０のクランキングを完了させる（Ｓ１８）。具体的には、燃料の燃焼を開始し、エンジン９０の回転速度をクランキング完了回転速度まで到達させた後、スイッチ３５を開状態に切り替え、制御部２６により噛み合わせ装置２５への電力供給を停止させる。なお、Ｓ１６，Ｓ１７の処理は、エンジン９０のクランキングを行っている間、継続して実行する。

続いて、ＥＣＵ８０は、スイッチ３７を閉状態に切り替える（Ｓ１９）。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第２実施形態と異なる利点のみを述べる。

・第１蓄電池３１と第２蓄電池３２とがスイッチ３７を介して並列に接続されているため、スイッチ３７の開閉状態を切り替えることにより、第１蓄電池３１と第２蓄電池３２とを遮断したり、接続したりすることができる。そして、エンジン９０の始動に際して噛み合わせ装置２５によりピニオンギア２３をリングギア９２に噛み合わせるまでの間は、スイッチ３７が開状態に切り替えられる。したがって、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせ中に、モータ２１に電流が流れることに起因して第２蓄電池３２の電圧が低下することがなく、噛み合わせ装置２５を適切に制御することができる。さらに、スイッチ３７を閉状態に切り替えることで、第１蓄電池３１と第２蓄電池３２との間で充放電を行うことができる。

・エンジン９０の始動が完了した場合に、スイッチ３７が閉状態に切り替えられる。このため、モータ２１に電力を供給することにより放電可能容量が減少した第１蓄電池３１を、エンジン９０の始動完了後に第２蓄電池３２により充電することができる。その結果、第１蓄電池３１の容量をモータ２１の駆動に必要な最低限に設計することができ、第１蓄電池３１を小型化することができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・第１蓄電池３１（第１電源に相当）に必要な容量を最小化することができるため、第１電源として、鉛蓄電池やリチウムイオン蓄電池に限らず、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタを採用することもできる。

・Ｓ１４の処理においてピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせが完了した後は、その噛み合い状態を保持するだけでよく、噛み合わせ装置２５へ供給する電力を精密に制御する必要はない。そこで、Ｓ１６，Ｓ１７の処理に代えて、ＥＣＵ８０は、制御部２６により噛み合わせ装置２５へ供給する電力を増加させる処理を実行してもよい。こうした構成によっても、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合い衝撃及び噛み合い音の緩和、ひいては噛み合わせ装置２５の耐久性向上を図ることができる。さらに、ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせが完了した状態において、モータ２１に電流が流れることに起因して第２蓄電池３２の電圧が低下したとしても、噛み合い状態を保持することができる。

（第５実施形態）
以下、第４実施形態において第２蓄電池３２及びオルタネータから補機４１，４２へ電力が供給されようにした第５実施形態について、図８を参照して説明する。なお、第３，第４実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図８に示すように、エンジン９０には、エンジン９０の駆動力により発電するオルタネータ９５（回転電機に相当）が取り付けられている。オルタネータ９５は、第２蓄電池３２及び補機４１，４２に接続されている。そして、オルタネータ９５により発電された電力が、第２蓄電池３２及び補機４１，４２へ供給される。

本実施形態では、ＥＣＵ８０は、エンジン９０の自動停止及び自動再始動を実行する。詳しくは、ＥＣＵ８０は、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジン９０を自動停止させ、所定の自動再始動条件が成立した場合にエンジン９０を自動再始動させる。

図９は、ＥＣＵ８０が実行するエンジン始動制御の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ドライバの手動による始動が行われる場合又は上記自動再始動条件が成立した場合に開始される。Ｓ１１〜Ｓ１８の処理は、図７のＳ１１〜Ｓ１８の処理と同一である。

ＥＣＵ８０は、エンジン９０のクランキングを完了させた後（Ｓ１８）、第１蓄電池３１の充電量が第１所定量よりも少ないか否か判定する（Ｓ２０）。この第１所定量は、第１蓄電池３１から供給される電力によりモータ２１を駆動して、エンジン９０を始動することができる最低限の充電量に設定されている。この判定において、第１蓄電池３１の充電量が第１所定量よりも少ないと判定した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、スイッチ３７を閉状態に切り替える（Ｓ２１）。一方、第１蓄電池３１の充電量が第１所定量よりも少なくないと判定した場合（Ｓ２０：ＮＯ）、Ｓ２２の処理へ進む。

続いて、ＥＣＵ８０は、第１蓄電池３１の充電量が第２所定量よりも多いか否か判定する（Ｓ２２）。この第２所定量は、上記第１所定量よりも多い量に設定されており、第１蓄電池３１の充電量が十分であるとみなすことができる充電量に設定されている。この判定において、第１蓄電池３１の充電量が第２所定量よりも多いと判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、スイッチ３７を開状態に切り替える（Ｓ２３）。一方、第１蓄電池３１の充電量が第２所定量よりも多くないと判定した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、Ｓ２４の処理へ進む。

続いて、ＥＣＵ８０は、エンジン９０の始動開始指令があるか否か判定する（Ｓ２４）。具体的には、エンジン９０の始動が完了した後（Ｓ１８）、所定の自動停止条件が成立するとエンジン９０が自動停止させられる。その後、ＥＣＵ８０は、所定の自動再始動条件が成立した場合にエンジン９０の始動開始指令があると判定し、所定の自動再始動条件が成立していない場合にエンジン９０の始動開始指令がないと判定する。Ｓ２４の判定において、エンジン９０の始動開始指令がないと判定した場合（Ｓ２４：ＮＯ）、Ｓ２０の処理から再度実行する。一方、Ｓ２４の判定において、エンジン９０の始動開始指令があると判定した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、Ｓ１１の処理から再度実行する。

本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第４実施形態と異なる利点のみを述べる。

・エンジン９０には、エンジン９０の駆動力により発電するオルタネータ９５が設けられているため、エンジン９０の始動後にオルタネータ９５により発電することができる。そして、オルタネータ９５は第２蓄電池３２に接続されているため、上記スイッチ３７を閉状態に切り替えることで、エンジン９０の始動完了後にオルタネータ９５により第１蓄電池３１及び第２蓄電池３２を充電することができる。

・第２蓄電池３２にオルタネータ９５が接続されており、第１蓄電池３１にオルタネータ９５が接続されていないため、第１蓄電池３１及び第２蓄電池３２にそれぞれオルタネータ９５が接続されている構成と比較して、配線を簡略化することができる。

・オルタネータ９５は、第２蓄電池３２に接続されている。このため、第２蓄電池３２及びオルタネータ９５の双方から補機４１，４２へ電力を供給することができ、補機４１，４２の動作をさらに安定させることができる。

・エンジン９０の始動が完了した場合に、第１蓄電池３１の充電状態に基づいて、スイッチ３７の開閉状態が切り替えられる。このため、第１蓄電池３１の充電量と第２蓄電池３２の充電量とのバランスを調整することができ、第１蓄電池３１及び第２蓄電池３２の過放電や過充電を抑制することができる。

・第１蓄電池３１の充電量が第１所定量よりも少ないと判定された場合に、スイッチ３７が閉状態に切り替えられる。このため、第１蓄電池３１の充電量を、エンジン９０を始動することができる最低限の充電量以上まで増加させることができる。

・第１蓄電池３１の充電量が第２所定量よりも多いと判定された場合に、スイッチ３７が開状態に切り替えられる。このため、第１蓄電池３１の充電量が十分になった場合には、第１蓄電池３１の充電を終了させることができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・第１蓄電池３１にオルタネータ９５が接続されており、第２蓄電池３２にオルタネータ９５が接続されていない構成を採用することもできる。その場合も、第１蓄電池３１及び第２蓄電池３２にそれぞれオルタネータ９５が接続されている構成と比較して、配線を簡略化することができる。

・ＥＣＵ８０は、エンジン９０の始動が完了した場合に、第２蓄電池３２の充電状態に基づいて、スイッチ３７の開閉状態を切り替えることもできる。この場合も、第１蓄電池３１の充電量と第２蓄電池３２の充電量とのバランスを調整することができ、第１蓄電池３１及び第２蓄電池３２の過放電や過充電を抑制することができる。

・オルタネータ９５に代えて、力行及び発電を実行することのできるＭＧ（Motor Generator）を採用することもできる。その場合は、エンジン９０の自動再始動時に、ＭＧによりエンジン９０を始動させることもできる。

（第６実施形態）
以下、第５実施形態において第１蓄電池３１を第２蓄電池３２よりも供給電圧の高い蓄電池とし、スイッチ３７に代えて電力変換装置を設けた第６実施形態について、図１０を参照して説明する。なお、第５実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図１０に示すように、第１蓄電池１３１の供給電圧は、第２蓄電池３２の供給電圧よりも高くなっている。例えば、第１蓄電池１３１の供給電圧は４８Ｖになっている。

第１蓄電池１３１と第２蓄電池３２とが、電圧変換装置５１を介して並列に接続されている。電圧変換装置５１は、第１蓄電池１３１から入力される電圧を降圧して第２蓄電池３２へ出力する機能と、第２蓄電池３２から入力される電圧を昇圧して第１蓄電池１３１へ出力する機能とを有している。また、電圧変換装置５１は、第１蓄電池１３１と第２蓄電池３２との接続を遮断する機能を有している。

本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第５実施形態と異なる利点のみを述べる。

・ピニオンギア２３とリングギア９２との噛み合わせ中に、電圧変換装置５１により第１蓄電池１３１と第２蓄電池３２との接続を遮断することにより、モータ２１に電流が流れることに起因して第２蓄電池３２の電圧が低下することがなく、噛み合わせ装置２５を適切に制御することができる。

・互いに供給電圧の異なる第１蓄電池１３１と第２蓄電池３２とが、電圧変換装置５１を介して並列に接続されている。このため、第１蓄電池１３１及び第２蓄電池３２の状態に応じて、電圧変換装置５１により電圧を変換して、第１蓄電池１３１と第２蓄電池３２とで互いに電力を供給することができる。

・第１蓄電池１３１から電力を供給することができなくなった場合に、非常時の処理として、第２蓄電池３２から入力される電圧を電圧変換装置５１により昇圧してモータ２１へ出力することもできる。これにより、エンジン９０を始動不能となることを避けることができる。第１蓄電池１３１から電力を供給することができなくなった場合として、例えば第１蓄電池１３１の充電量が不足している場合を想定することができる。

・第２蓄電池３２から電力を供給することができなくなった場合に、非常時の処理として、第１蓄電池１３１から入力される電圧を電圧変換装置５１により降圧して制御部２６へ出力することもできる。これにより、エンジン９０を始動不能となることを避けることができる。また、第１蓄電池１３１から入力される電圧を電圧変換装置５１により降圧して補機４１，４２へ出力することにより、補機４１，４２の動作を継続させることができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・第２蓄電池３２を第１蓄電池１３１よりも供給電圧の高い蓄電池とすることもできる。その場合は、電圧変換装置５１による昇圧と降圧とが逆方向になる。

・電圧変換装置５１を、昇圧及び降圧のうち一方のみを行う構成にすることもできる。その場合は、電圧変換装置５１の機能を絞ることで、電圧変換装置５１の小型化や低コストを図ることができる。

（第７実施形態）
以下、第５実施形態において第２蓄電池３２と補機４１，４２がスイッチを介して接続された第７実施形態について、図１１を参照して説明する。なお、第５実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図１１に示すように、第１蓄電池３１と補機４１，４２とがスイッチ３７（第１スイッチに相当）を介して接続されている。第２蓄電池３２と補機４１，４２とがスイッチ３８（第２スイッチに相当）を介して接続されている。オルタネータ９５は、スイッチ３７，３８と補機４１，４２との接続点に接続されている。

ＥＣＵ８０は、第１蓄電池３１に異常が生じた場合にスイッチ３７を開状態に切り替え且つスイッチ３８を閉状態に切り替える。ＥＣＵ８０は、第２蓄電池３２に異常が生じた場合にスイッチ３８を開状態に切り替え且つスイッチ３７を閉状態に切り替える。第１蓄電池３１に異常生じた場合として、例えば第１蓄電池３１がショートしている場合を想定することができる。

本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第５実施形態と異なる利点のみを述べる。

・第１蓄電池３１に異常が生じた場合に、スイッチ３７が開状態に切り替えられ且つスイッチ３８が閉状態に切り替えられる。このため、第１蓄電池３１に異常が生じた場合であっても、第２蓄電池３２から補機４１，４２へ電力を供給することができる。また、第２蓄電池３２に異常が生じた場合に、スイッチ３８が開状態に切り替えられ且つスイッチ３７が閉状態に切り替えられる。このため、第２蓄電池３２に異常が生じた場合であっても、第１蓄電池３１から補機４１，４２へ電力を供給することができる。その結果、補機４１，４２の動作を継続させることができる。

１０…エンジン始動システム、２０…スタータ、２１…モータ、２３…ピニオンギア、２５…噛み合わせ装置、２６…制御部、３１…第１蓄電池、３２…第２蓄電池、３５…スイッチ、３６…スイッチ、３７…スイッチ、３８…スイッチ、４１…補機、４２…補機、５１…電圧変換装置、９０…エンジン、９１…クランク軸、９２…リングギア、９５…オルタネータ、１２０…スタータ、１３１…第１蓄電池。

Claims (5)

1. エンジン（９０）の出力軸（９１）に接続された被駆動ギア（９２）に噛み合わせ可能な駆動ギア（２３）と、
   前記駆動ギアを回転させるモータ（２１）と、
   前記被駆動ギアと前記駆動ギアとの噛み合い状態を変更する噛み合わせ装置（２５）と、
   充放電可能な第１電源（３１、１３１）と、
   充放電可能な第２電源（３２）と、
   を備え、
   前記第１電源と前記第２電源とがスイッチ（３７）を介して並列に接続されており、
   前記エンジンの始動に際して前記噛み合わせ装置により前記駆動ギアを前記被駆動ギアに噛み合わせるまでの間は、前記スイッチを開状態に切り替え、前記第１電源から前記モータへ電力を供給させ且つ前記第１電源から前記噛み合わせ装置へ電力を供給させず、前記第２電源から前記噛み合わせ装置へ電力を供給させ且つ前記第２電源から前記モータへ電力を供給させず、
   前記エンジンの始動が完了した場合に、前記第１電源の充電状態及び前記第２電源の充電状態の少なくとも一方に基づいて、前記スイッチの開閉状態を切り替えるエンジン始動システム（１０）。
2. 前記第２電源から補機（４１、４２）へ電力が供給される請求項１に記載のエンジン始動システム。
3. 前記エンジンには、前記エンジンの駆動力により発電する回転電機（９５）が設けられており、
   前記回転電機は、前記第１電源又は前記第２電源に接続されている請求項１又は２に記載のエンジン始動システム。
4. 前記第２電源から補機へ電力が供給され、
   前記回転電機は、前記第２電源に接続されている請求項３に記載のエンジン始動システム。
5. エンジン（９０）の出力軸（９１）に接続された被駆動ギア（９２）に噛み合わせ可能な駆動ギア（２３）と、
   前記駆動ギアを回転させるモータ（２１）と、
   前記被駆動ギアと前記駆動ギアとの噛み合い状態を変更する噛み合わせ装置（２５）と、
   充放電可能な第１電源（３１、１３１）と、
   充放電可能な第２電源（３２）と、
   を備え、
   前記第１電源と補機とが第１スイッチ（３７）を介して接続されており、
   前記第２電源と前記補機とが第２スイッチ（３８）を介して接続されており、
   前記エンジンの始動に際して前記噛み合わせ装置により前記駆動ギアを前記被駆動ギアに噛み合わせるまでの間は、前記第１電源から前記モータへ電力を供給させ且つ前記第１電源から前記噛み合わせ装置へ電力を供給させず、前記第２電源から前記噛み合わせ装置へ電力を供給させ且つ前記第２電源から前記モータへ電力を供給させず、
   前記第１電源に異常が生じた場合に前記第１スイッチを開状態に切り替え且つ前記第２スイッチを閉状態に切り替え、前記第２電源に異常が生じた場合に前記第２スイッチを開状態に切り替え且つ前記第１スイッチを閉状態に切り替えるエンジン始動システム。

Images