WO2012131942A1

WO2012131942A1 - スタータの制御装置および制御方法、ならびに車両

Info

Publication number: WO2012131942A1
Application number: PCT/JP2011/058039
Authority: WO
Inventors: 敏志静; 守屋　孝紀; 淳平筧; ハシムハスルルサニービン
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-04

Abstract

　エンジンの始動条件が満たされた場合、エンジン回転速度Ｎｅが予め定められた上限値α以下であると、エンジンがクランキングされる。上限値αは、運転者の操作に応じて変更される。運転者が車両を発進させる操作をした場合の上限値αは、車両の状態が変化した場合の上限値αよりも高い。

Description

スタータの制御装置および制御方法、ならびに車両

　本発明は、スタータの制御装置および制御方法、ならびに車両に関し、特に、エンジンをクランキングする技術に関する。

　エンジンなどの内燃機関を有する自動車においては、燃費削減や排気エミッション低減などを目的として、車両が停止し、かつ運転者によりブレーキペダルが操作された状態においてエンジンの自動停止を行なうとともに、たとえば、ブレーキペダルの操作量が零まで減少されるなどの、運転者による再発進の操作によって自動再始動をする、いわゆるアイドリングストップ（またはエコノミーランニング）機能を搭載したものがある。

　アイドリングストップを搭載した車両において、エンジンを速やかに再始動する場合には、エンジン回転速度が零になる前にエンジンがクランキングされ得る。このような場合において、エンジンを回転させるためのピニオンギヤの押出しとピニオンギヤの回転とが１つの駆動指令によって行なわれる従来のスタータでは、ピニオンギヤとリングギヤとが完全に係合する前にピニオンギヤが回転し得る。そのため、ピニオンギヤとリングギヤとが係合するときに大きな音が発生したり、ギヤの磨耗量が大きくなり得る。

　そこで、欧州特許出願公開第２１５９４１０号（特許文献１）に記載のように、ピニオンギヤの係合動作およびピニオンギヤの回転動作が独立して実行可能な構成を有するスタータを用いることが考えられる。欧州特許出願公開第２１５９４１０号に記載のスタータを利用すれば、ピニオンギヤが回転し始める前に、ピニオンギヤとリングギヤとを係合することができる。

欧州特許出願公開第２１５９４１０号

　ピニオンギヤの回転動作に先立って、ピニオンギヤの係合動作を行なう場合であっても、欧州特許出願公開第２１５９４１０号の図５に記載のように、エンジン回転速度が零付近まで低下してからピニオンギヤの係合動作を開始することが好ましい。しかしながら、エンジン回転速度が零付近まで低下するのを待つと、エンジンの始動が遅れ得る。

　本発明の目的は、運転者の操作に応じてエンジンの始動性を変更することである。

　ある実施例では、エンジンのクランク軸に連結された第１のギヤと係合可能な第２のギヤと、駆動状態において、第２のギヤを第１のギヤと係合する位置まで移動させるアクチュエータと、第２のギヤを回転させるモータとを含むスタータの制御装置は、エンジンの回転速度が上限値以下であると、モータの駆動に先立って、アクチュエータを駆動する制御ユニットを備える。制御ユニットは、上限値を運転者の操作に応じて変更する。

　この実施例によると、運転者の操作に応じて、アクチュエータを駆動するエンジンの回転速度の上限値を変更することができる。上限値を高くした場合、アクチュエータを駆動するときのエンジンの回転速度を高くできる。この場合、エンジンを速やかにクランキングできる。

　別の実施例では、制御ユニットは、運転者が車両を発進させる操作をした場合、車両の状態が変化した場合に比べて、上限値を大きくする。

　この実施例によると、運転者が車両を発進させる操作をした場合、エンジンを速やかにクランキングできる。したがって、車両を速やかに発進させることができる。

　さらに別の実施例では、制御ユニットは、運転者が動力性能を重視して車両を発進させる操作をした場合、上限値を大きくする。

　この実施例によると、運転者が動力性能を重視して車両を発進させる操作をした場合、エンジンを速やかにクランキングできる。したがって、車両を速やかに発進させることができる。

　さらに別の実施例では、制御ユニットは、運転者が動力性能を重視せずに車両を発進させる操作をした場合、上限値を小さくする。

　この実施例によると、運転者が動力性能を重視せずに車両を発進させる操作をした場合、エンジンの回転速度がたとえば零付近まで低下してから、第１のギヤに向けて第２のギヤを移動させることができる。そのため、ギヤの衝突音および磨耗を低減できる。

　運転者の操作に応じて、第２のギヤを第１のギヤと係合する位置まで移動させるアクチュエータを駆動するときのエンジンの回転速度の上限値を変更することができる。上限値を高くした場合、アクチュエータを駆動するときのエンジンの回転速度を高くできる。この場合、エンジンを速やかにクランキングできる。

車両の全体ブロック図である。スタータの動作モードの遷移を説明するための図である。負圧が低下したことに起因してエンジンの始動要求が発生したときのスタータの駆動モードを説明するための図である。車両を発進させるための操作がなされたことに起因してエンジンの始動要求が発生したときのスタータの駆動モードを説明するための図である。スポーツモードが選択された状態で車両を発進させるための操作がなされたことに起因してエンジンの始動要求が発生したときのスタータの駆動モードを説明するための図である。エコモードが選択された状態で車両を発進させるための操作がなされたことに起因してエンジンの始動要求が発生したときのスタータの駆動モードを説明するための図である。車両を発進させるための操作がなされたときのアクセル開度の増大率に応じて変更される上限値αを示す図である。ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。

　以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。

　図１は、車両１０の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１０は、エンジン１００と、負圧タンク１０２と、バッテリ１２０と、スタータ２００と、ＥＣＵ３００と、リレーＲＹ１，ＲＹ２とを備える。また、スタータ２００は、プランジャ２１０と、モータ２２０と、ソレノイド２３０と、連結部２４０と、出力部材２５０と、ピニオンギヤ２６０とを含む。

　エンジン１００は、車両１０を走行するための駆動力を発生する。エンジン１００のクランク軸１１１は、クラッチや減速機などを含んで構成される動力伝達装置を介して、駆動輪に接続される。

　エンジン１００には、回転速度センサ１１５が設けられる。回転速度センサ１１５は、エンジン１００の回転速度Ｎｅを検出し、その検出結果をＥＣＵ３００へ出力する。

　負圧タンク１０２は、エンジン１００が運転することにより発生した負圧を蓄える。負圧タンク１０２は、たとえばインテークマニホールドに連結される。

　バッテリ１２０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。バッテリ１２０は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電などの二次電池を含んで構成される。また、バッテリ１２０は、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子により構成されてもよい。

　バッテリ１２０は、ＥＣＵ３００によって制御されるリレーＲＹ１，ＲＹ２を介して、スタータ２００に接続される。そして、バッテリ１２０は、リレーＲＹ１，ＲＹ２が閉成されることによって、スタータ２００に駆動用の電源電圧を供給する。なお、バッテリ１２０の負極は車両１０のボディアースに接続される。

　バッテリ１２０には、電圧センサ１２５が設けられる。電圧センサ１２５は、バッテリ１２０の出力電圧ＶＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

　バッテリ１２０の電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２７を介して、ＥＣＵ３００、および空調装置のインバータなどの補機に供給される。

　リレーＲＹ１の一方端はバッテリ１２０の正極に接続され、リレーＲＹ１の他方端はスタータ２００内のソレノイド２３０の一方端に接続される。リレーＲＹ１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１により制御され、バッテリ１２０からソレノイド２３０への電源電圧の供給と遮断とを切替える。

　リレーＲＹ２の一方端はバッテリ１２０の正極に接続され、リレーＲＹ２の他方端はスタータ２００内のモータ２２０に接続される。リレーＲＹ２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２により制御され、バッテリ１２０からモータ２２０へ電源電圧の供給と遮断とを切替える。また、リレーＲＹ２とモータ２２０とを結ぶ電力線には、電圧センサ１３０が設けられる。電圧センサ１３０は、モータ電圧ＶＭを検出して、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

　上述のように、スタータ２００内のモータ２２０およびソレノイド２３０への電源電圧の供給は、リレーＲＹ１，ＲＹ２によってそれぞれ独立に制御することが可能である。

　出力部材２５０は、モータ内部のロータ（図示せず）の回転軸と、たとえば直線スプラインなどで結合される。また、出力部材２５０のモータ２２０とは反対側の端部には、ピニオンギヤ２６０が設けられる。リレーＲＹ２が閉成されることによって、バッテリ１２０から電源電圧が供給されてモータ２２０が回転すると、出力部材２５０は、ロータの回転動作をピニオンギヤ２６０に伝達して、ピニオンギヤ２６０を回転させる。

　ソレノイド２３０の一方端は上述のようにリレーＲＹ１に接続され、ソレノイド２３０の他方端はボディアースに接続される。リレーＲＹ１が閉成されソレノイド２３０が励磁されると、ソレノイド２３０はプランジャ２１０を矢印の方向に吸引する。すなわち、プランジャ２１０とソレノイド２３０とで、アクチュエータ２３２を構成する。

　プランジャ２１０は、連結部２４０を介して出力部材２５０と結合される。ソレノイド２３０が励磁されてプランジャ２１０が矢印の方向に吸引される。これにより、支点２４５が固定された連結部２４０によって、出力部材２５０が、図１に示された待機位置から、プランジャ２１０の動作方向とは逆の方向、すなわちピニオンギヤ２６０がモータ２２０の本体から遠ざかる方向に動かされる。また、プランジャ２１０は、図示しないばね機構によって、図１中の矢印とは逆向きの力が付勢されており、ソレノイド２３０が非励磁となると、待機位置に戻される。

　このように、ソレノイド２３０が励磁されることによって、出力部材２５０が軸方向に動作すると、ピニオンギヤ２６０が、エンジン１００のクランク軸１１１に取付けられたフライホイールまたはドライブプレートの外周に設けられたリングギヤ１１０と係合する。そして、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０とが係合した状態で、ピニオンギヤ２６０が回転動作することによって、エンジン１００がクランキングされ、エンジン１００が始動される。

　このように、本実施の形態においては、エンジン１００のフライホイールまたはドライブプレートの外周に設けられたリングギヤ１１０と係合するようにピニオンギヤ２６０を移動させるアクチュエータ２３２と、ピニオンギヤ２６０を回転させるモータ２２０とが個別に制御される。

　なお、図１には図示しないが、リングギヤ１１０の回転動作によって、モータ２２０のロータが回転されないように、出力部材２５０とモータ２２０のロータ軸の間にワンウェイクラッチが設けられてもよい。

　また、図１におけるアクチュエータ２３２は、ピニオンギヤ２６０の回転をリングギヤ１１０に伝達でき、かつピニオンギヤ２６０およびリングギヤ１１０が係合した状態と、両方が非係合の状態とを切替えることができる機構であれば、上記のような機構に限られるものではなく、たとえば、出力部材２５０の軸を、ピニオンギヤ２６０の径方向に動かすことによってピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０とが係合するような機構であってもよい。

　ＥＣＵ３００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）と、記憶装置と、入出力バッファとを含み、各センサの入力や各機器への制御指令の出力を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、一部を専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

　ＥＣＵ３００は、アクセルペダル１４０に設けられたセンサ（図示せず）からのアクセルペダル１４０の操作量（以下、アクセル開度とも記載する）を表わす信号ＡＣＣを受ける。ＥＣＵ３００は、ブレーキペダル１５０に設けられたセンサ（図示せず）からのブレーキペダル１５０の操作量を表わす信号ＢＲＫを受ける。また、ＥＣＵ３００は、運転者によるイグニッション操作などによる始動操作信号ＩＧ－ＯＮを受ける。ＥＣＵ３００は、これらの情報に基づいて、エンジン１００の始動要求信号および停止要求信号を生成し、それに従って制御信号ＳＥ１，ＳＥ２を出力してスタータ２００の動作を制御する。

　たとえば、車両が停止し、運転者によりブレーキペダル１５０が操作され、かつエンジン１００の停止が制限されていない（許可されている）という停止条件が満たされたとき、停止要求信号が生成され、ＥＣＵ３００は、エンジン１００を停止する。すなわち、停止条件が満たされたとき、エンジン１００における燃料噴射および燃焼が停止される。

　その後、車両を発進させようとする運転者の操作、または車両の状態の変化などに基く始動条件が満たされたとき、始動要求信号が生成され、ＥＣＵ３００は、モータ２２０を駆動してエンジン１００をクランキングする。

　一例として、車両を発進させようとする運転者の操作は、「ブレーキペダル１５０から足を離す（運転者によるブレーキペダル１５０の操作量が零になる）」、「アクセルペダル１４０を踏む（アクセル開度が増大する）」、「クラッチペダルを踏む」、「シフトポジションをニュートラルから走行ポジション（たとえばＤポジションおよび１速ギヤ等）に変更する」等を含む。車両を発進させようとする運転者の操作はこれらに限定されない。

　同様に、一例として、車両の状態の変化は、「負圧タンク１０２に蓄えられた負圧がしきい値以下まで低下する」、「補機バッテリの電圧がしきい値以下まで低下する」、「空調装置のスイッチがオフからオンにされる（空調装置が作動を開始する）」、「デフロスタのスイッチがオフからオンにされる（デフロスタが作動を開始する）」、「アイドリングストップを禁止することを指令するスイッチがオフからオンにされる（アイドリングストップが禁止される）」、「ステアリングホイールが操作される」、「ドアが開けられる」、「ボンネットフードが開けられる」、「ハザードランプのスイッチがオフからオンにされる」ことなどを含む。車両の状態の変化に基く始動条件は、要するに、車両を発進させる運転者の操作に基づく始動条件とは異なる始動条件である。車両の状態の変化は上記のものに限定されない。

　その他、アクセルペダル１４０、変速レンジまたはギヤを選択するためのシフトレバー、もしくは、車両の走行モード（たとえば、スポーツモード（パワーモードともいう）、ノーマルモードまたはエコモード等）を選択するためのスイッチ１６０が操作されると、エンジン１００をクランキングするようにしてもよい。

　ＥＣＵ３００は、エンジン１００の始動条件が満たされたとき、エンジン回転速度Ｎｅが予め定められた上限値α以下であると、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０に向かって移動した後、ピニオンギヤ２６０が回転を開始するようにアクチュエータ２３２およびモータ２２０を制御する。上限値αは、実験およびシミュレーションの結果等に基いて、開発者により任意に定められる。後述するように、上限値αは変更され得る。

　図２は、本実施の形態におけるスタータ２００の動作モードの遷移を説明するための図である。本実施の形態におけるスタータ２００の動作モードには、待機モード４１０、係合モード４２０、および全駆動モード４４０が含まれる。

　待機モード４１０は、スタータ２００のアクチュエータ２３２およびモータ２２０の両方が駆動されていない状態、すなわちスタータ２００へのエンジン始動要求が出力されていない状態を表わす。待機モード４１０は、スタータ２００の初期状態に相当し、エンジン１００の始動動作前、エンジン１００が始動完了した後、およびエンジン１００の始動が失敗したときなどにおいて、スタータ２００の駆動が不要となった場合に選択される。

　全駆動モード４４０は、スタータ２００のアクチュエータ２３２およびモータ２２０の両方が駆動されている状態を表わす。この全駆動モード４４０においては、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０が係合した状態で、モータ２２０によってピニオンギヤ２６０が回転される。これによって、実際にエンジン１００がクランキングされて始動動作が開始される。

　本実施の形態におけるスタータ２００は、上述のように、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の各々を、独立して駆動することができる。そのため、待機モード４１０から全駆動モード４４０に遷移する過程において、モータ２２０の駆動に先立ってアクチュエータ２３２を駆動する場合（すなわち、係合モード４２０に相当）がある。

　係合モード４２０は、アクチュエータ２３２のみが駆動され、モータ２２０が駆動されていない状態である。係合モード４２０は、エンジン１００が停止している状態、あるいはエンジン１００の回転速度Ｎｅが十分に低下した状態（Ｎｅ≦上限値α）の場合に選択される。

　上限値αは、運転者の操作に応じて変更される。たとえば、運転者が車両を発進させる操作をした場合、車両の状態が変化した場合に比べて、上限値αが大きくされる。

　また、運転者が車両の動力性能を重視して車両を発進させる操作をした場合、上限値αが大きくされる。たとえば、車両の駆動力または駆動力の変化率をノーマルモードやエコモードに比べて大きくし、加速に対する応答性を向上するスポーツモード（パワーモード）が選択されている状態で、運転者が車両を発進させる操作をした場合、上限値αが大きくされる。同様に、運転者が車両を発進させる操作をしたときのアクセル開度の増大率が第１のしきい値以上である場合、上限値αが大きくされる。

　一方、運転者が動力性能を重視せずに車両を発進させる操作をした場合、上限値αが小さくされる。たとえば、車両の駆動力または駆動力の変化率をノーマルモードやスポーツモードに比べて小さくし、加速に対する応答性を低減するエコモードが選択されている状態で、運転者が車両を発進させる操作をした場合、上限値αが小さくされる。同様に、運転者が車両を発進させる操作をしたときのアクセル開度の増大率が第２のしきい値（第２のしきい値＜第１のしきい値）より小さい場合、上限値αが小さくされる。

　上限値αを変更する方法はこれらに限定されない。スポーツモードが選択された場合に用いられる上限値αを、ノーマルモードが選択された場合に用いられる上限値αよりも高くするとともに、ノーマルモードが選択された場合に用いられる上限値αを、エコモードが選択された場合に用いられる上限値αよりも高くするようにしてもよい。

　図３は、本実施の形態において、エンジン始動動作時の駆動モードを説明するための図である。図３の横軸には時間が示され、縦軸には、エンジン１００の回転速度Ｎｅ、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動状態が示される。

　時刻ｔ０において、たとえば車両が停止し、かつ運転者によりブレーキペダル１５０が操作されているという停止条件が満たされたことによってエンジン１００の停止要求が生成され、エンジン１００が停止（燃料噴射および点火が停止）された場合を考える。この場合に、エンジン１００が再始動されなければ、実線の曲線Ｗ０のように、徐々にエンジン１００の回転速度Ｎｅが低下し、最終的にエンジン１００の回転が停止する。

　次に、エンジン１００の回転速度Ｎｅの低下中に、車両の状態が変化した場合について考える。たとえば、負圧タンク１０２に蓄えられた負圧がしきい値以下まで低下したという始動条件が満たされたことによってエンジン１００の再始動要求が生成された場合について考える。

　図３中の点Ｐ１において、負圧タンク１０２に蓄えられた負圧がしきい値以下まで低下したという始動条件が満たされ、再始動要求が生成されたような状態では、エンジン１００の回転速度Ｎｅは、上限値αよりも高い。このとき、スタータ２００によるクランキングは制限される。したがって、係合モードは選択されず、待機モードが継続して選択される。その結果、エンジン回転速度Ｎｅが低下し続ける。

　時刻ｔ１にて、エンジン回転速度Ｎｅが上限値αまで低下すると、係合モードが選択される。その結果、まずアクチュエータ２３２が駆動される。その後、モータ２２０が駆動される（図３中の時刻ｔ２）。これによってエンジン１００がクランキングされて破線の曲線Ｗ１のように、エンジン１００の回転速度Ｎｅが増加する。その後、エンジン１００が自立運転を再開すると、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動が停止される。

　一方、図３中の点Ｐ２において始動条件が満たされた時点で、エンジン１００の回転速度Ｎｅが上限値α以下であると、速やかにアクチュエータ２３２が駆動される（図３中の時刻ｔ３）。その後、モータ２２０が駆動される（図３中の時刻ｔ４）。これによってエンジン１００がクランキングされて破線の曲線Ｗ２のように、エンジン１００の回転速度Ｎｅが増加する。その後、エンジン１００が自立運転を再開すると、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動が停止される。

　一方、運転者が車両を発進させる操作をした場合には、図４に示すように上限値αが車両の状態が変化した場合に比べて大きくされる。以下、たとえば、運転者によるブレーキペダル１５０の操作量が零になったという始動条件が満たされたことによってエンジン１００の再始動要求が生成された場合について考える。この場合において、上限値αが第２の上限値α２から第１の上限値α１まで増大されたと想定する。図４に示される第２の上限値α２が、図３に示される上限値αに相当する。

　図４中の点Ｐ１１において、運転者が車両を発進させる操作をしたことに基く始動条件が満たされ、再始動要求が生成されたような状態では、エンジン１００の回転速度Ｎｅは、第１の上限値α１よりも高い。このとき、スタータ２００によるクランキングは制限される。したがって、係合モードは選択されず、待機モードが継続して選択される。その結果、エンジン回転速度Ｎｅが低下し続ける。

　時刻ｔ１１にて、エンジン回転速度Ｎｅが第１の上限値α１まで低下すると、係合モードが選択される。その結果、まずアクチュエータ２３２が駆動される。これによって、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０側に押し出される。その後、モータ２２０が駆動される（図４中の時刻ｔ１２）。これによってエンジン１００がクランキングされて破線の曲線Ｗ１１のように、エンジン１００の回転速度Ｎｅが増加する。その後、エンジン１００が自立運転を再開すると、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動が停止される。

　一方、図４中の点Ｐ１２において始動条件が満たされた時点で、エンジン１００の回転速度Ｎｅが第１の上限値α１以下であると、速やかにアクチュエータ２３２が駆動される（図４中の時刻ｔ１３）。その後、モータ２２０が駆動される（図４中の時刻ｔ１４）。これによってエンジン１００がクランキングされて破線の曲線Ｗ１２のように、エンジン１００の回転速度Ｎｅが増加する。その後、エンジン１００が自立運転を再開すると、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動が停止される。

　このように、運転者が車両を発進させる操作をしたことに基く始動条件が満たされた場合は、エンジン回転速度Ｎｅが第２の上限値α２まで低下する前に、エンジン１００がクランキングされる。

　図５，６を参照して、車両を発進させる操作をした場合、上限値αは、運転者が車両の動力性能を重視しているか否かに応じてさらに変更される。運転者が車両の動力性能を重視して車両を発進させる操作をした場合、上限値αがさらに大きくされる。一方、運転者が車両の動力性能を重視せずに車両を発進させる操作をした場合、上限値αが小さくされる。

　図５，６においては、一例として、ノーマルモードが選択されている状態で、運転者が車両を発進させる操作をした場合に用いられる上限値αが第１の上限値α１として示される。図５，６に示される第１の上限値α１は、図４に示される第１の上限値α１に相当する。

　スポーツモードが選択されている状態で、運転者が車両を発進させる操作をした場合に用いられる上限値αが第３上限値α３として図５，６に示される。エコモードが選択されている状態で、運転者が車両を発進させる操作をした場合に用いられる上限値αが第４上限値α４として図５，６に示される。第３の上限値α３は第１の上限値α１よりも大きい。第４の上限値α４は第１の上限値α１よりも小さい。

　以下、一例として、スポーツモードが選択されている状態で、運転者が車両を発進させる操作をした場合について考える。

　図５中の点Ｐ２１において、運転者が車両の動力性能を重視して車両を発進させる操作をしたことに基く始動条件が満たされ、再始動要求が生成されたような状態では、エンジン１００の回転速度Ｎｅは、第３の上限値α３よりも高い。このとき、スタータ２００によるクランキングは制限される。したがって、係合モードは選択されず、待機モードが継続して選択される。その結果、エンジン回転速度Ｎｅが低下し続ける。

　時刻ｔ２１にて、エンジン回転速度Ｎｅが第３の上限値α３まで低下すると、係合モードが選択される。その結果、まずアクチュエータ２３２が駆動される。これによって、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０側に押し出される。その後、モータ２２０が駆動される（図５中の時刻ｔ２２）。これによってエンジン１００がクランキングされて破線の曲線Ｗ２１のように、エンジン１００の回転速度Ｎｅが増加する。その後、エンジン１００が自立運転を再開すると、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動が停止される。

　一方、図５中の点Ｐ２２において始動条件が満たされた時点で、エンジン１００の回転速度Ｎｅが第３の上限値α３以下であると、速やかにアクチュエータ２３２が駆動される（図５中の時刻ｔ２３）。その後、モータ２２０が駆動される（図５中の時刻ｔ２４）。これによってエンジン１００がクランキングされて破線の曲線Ｗ２２のように、エンジン１００の回転速度Ｎｅが増加する。その後、エンジン１００が自立運転を再開すると、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動が停止される。

　このように、運転者が車両の動力性能を重視して運転者が車両を発進させる操作をしたことに基く始動条件が満たされた場合は、エンジン回転速度Ｎｅが第１の上限値α１および第４の上限値α４まで低下する前に、アクチュエータ２３２が駆動される。

　一方、運転者が車両の動力性能を重視せずに運転者が車両を発進させる操作をしたことに基く始動条件が満たされた場合は、エンジン回転速度Ｎｅが第４の上限値α４まで低下するまで、アクチュエータ２３２の駆動が制限される。

　以下、図６を参照して、一例として、エコモードが選択されている状態で、運転者が車両を発進させる操作をした場合について考える。

　図６中の点Ｐ３１において、運転者が車両の動力性能を重視せずに車両を発進させる操作をしたことに基く始動条件が満たされ、再始動要求が生成されたような状態では、エンジン１００の回転速度Ｎｅは、第４の上限値α４よりも高い。このとき、スタータ２００によるクランキングは制限される。したがって、係合モードは選択されず、待機モードが継続して選択される。その結果、エンジン回転速度Ｎｅが低下し続ける。

　時刻ｔ３１にて、エンジン回転速度Ｎｅが第４の上限値α４まで低下すると、係合モードが選択される。その結果、まずアクチュエータ２３２が駆動される。これによって、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０側に押し出される。その後、モータ２２０が駆動される（図６中の時刻ｔ３２）。これによってエンジン１００がクランキングされて破線の曲線Ｗ３１のように、エンジン１００の回転速度Ｎｅが増加する。その後、エンジン１００が自立運転を再開すると、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動が停止される。

　一方、図６中の点Ｐ３２において始動条件が満たされた時点で、エンジン１００の回転速度Ｎｅが第４の上限値α４以下であると、速やかにアクチュエータ２３２が駆動される（図６中の時刻ｔ３３）。その後、モータ２２０が駆動される（図６中の時刻ｔ３４）。これによってエンジン１００がクランキングされて破線の曲線Ｗ３２のように、エンジン１００の回転速度Ｎｅが増加する。その後、エンジン１００が自立運転を再開すると、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動が停止される。

　さらに、図７に示すように、本実施の形態において、上限値αは、運転者が車両を発進させる操作をしたときのアクセル開度の増大率が大きいほど大きくなるように変更される。

　図７においては、一例として、運転者が車両を発進させる操作をしたときのアクセル開度の増大率が第１のしきい値より小さく、第２のしきい値以上である場合に用いられる上限値αが第１の上限値α１として示される。図７に示される第１の上限値α１は、図４に示される第１の上限値α１に相当する。

　アクセル開度の増大率が第１のしきい値以上である場合に用いられる上限値αが第５の上限値α５として図７に示される。アクセル開度の増大率が第２のしきい値より小さい場合に用いられる上限値αが第６の上限値α６として図７に示される。第５の上限値α５は第１の上限値α１よりも大きい。第６の上限値α６は第１の上限値α１よりも小さい。

　図７から明らかなように、運転者が車両を発進させる操作をしたときのアクセル開度の増大率が第１のしきい値以上である場合には、エンジン回転速度Ｎｅが第１の上限値α１および第６の上限値α６まで低下する前に、アクチュエータ２３２が駆動される。

　一方、運転者が車両を発進させる操作をしたときのアクセル開度の増大率が第２のしきい値より小さい場合には、エンジン回転速度Ｎｅが第６の上限値α６まで低下するまで、アクチュエータ２３２の駆動が制限される。

　以下、図８を参照して、エンジン１００を始動するためにＥＣＵ３００が実行する処理について説明する。図５に示すフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

　ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００において、エンジン１００の始動要求があるか否かを判定する。すなわち、エンジン１００を始動するか否かが判定される。

　エンジン１００の始動要求がない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、エンジン１００の始動動作は不要であるので、処理がＳ１１２に進められて、ＥＣＵ３００は、待機モードを選択する。

　エンジン１００の始動要求がある場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１０２に進められる。Ｓ１０２にて、ＥＣＵ３００は、エンジン１００の回転速度Ｎｅの上限値αを決定する。

　上限値αが決定されると、Ｓ１０４にて、ＥＣＵ３００は、エンジン１００の回転速度Ｎｅが上限値α以下であるか否かを判定する。エンジン１００の回転速度Ｎｅが第１の上限値α１より大きい場合（Ｓ１０４にてＮＯ）は、処理がＳ１１２に進められて、待機モードが選択される。

　エンジン１００の回転速度Ｎｅが上限値α以下の場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）は、処理がＳ１０６に進められ、ＥＣＵ３００は、係合モードを選択する。そして、ＥＣＵ３００は、制御信号ＳＥ１を出力してリレーＲＹ１を閉成することによってアクチュエータ２３２を駆動する。このとき、モータ２２０は駆動されない。

　その後、Ｓ１０８に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、全駆動モードを選択する。そして、スタータ２００によって、エンジン１００のクランキングが開始される。

　次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０にて、エンジン１００の始動が完了したか否かを判定する。エンジン１００の始動完了の判定については、たとえば、モータ２２０の駆動開始から所定時間が経過した後に、エンジン回転速度が、自立運転を示すしきい値γより大きいか否かによって判定するようにしてもよい。

　エンジン１００の始動が完了していない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、Ｓ１０８に処理が戻され、エンジン１００のクランキングが継続される。

　エンジン１００の始動が完了した場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、Ｓ１１２に処理が進められて、ＥＣＵ３００は、待機モードを選択する。

　以上のように、本実施の形態においては、運転者の操作に応じて、ピニオンギヤ２６０をリングギヤ１１０と係合させるアクチュエータ２３２を駆動するときのエンジン１００の回転速度Ｎｅの上限値αが変更される。上限値を高くした場合、アクチュエータ２３２を駆動するときのエンジン１００の回転速度を高くできる。この場合、エンジン１００を速やかにクランキングできる。

　１０　車両、１００　エンジン、１０２　負圧タンク、１１０　リングギヤ、１１１　クランク軸、１１５　回転速度センサ、１２０　バッテリ、１４０　アクセルペダル、１５０　ブレーキペダル、１６０　スイッチ、２００　スタータ、２１０　プランジャ、２２０　モータ、２３０　ソレノイド、２３２　アクチュエータ、２４０　連結部、２４５　支点、２５０　出力部材、２６０　ピニオンギヤ、３００　ＥＣＵ、４１０　待機モード、４２０　係合モード、４４０　全駆動モード、ＲＹ１，ＲＹ２　リレー。

Claims

　スタータの制御装置であって、
　前記スタータ（２００）は、エンジン（１００）のクランク軸に連結された第１のギヤ（１１０）と係合可能な第２のギヤ（２６０）と、駆動状態において、前記第２のギヤ（２６０）を前記第１のギヤ（１１０）と係合する位置まで移動させるアクチュエータ（２３２）と、前記第２のギヤ（２６０）を回転させるモータ（２２０）とを含み、
　前記制御装置は、前記エンジン（１００）の回転速度が上限値以下であると、前記モータ（２２０）の駆動に先立って、前記アクチュエータ（２３２）を駆動する制御ユニット（３００）を備え、
　前記制御ユニット（３００）は、前記上限値を運転者の操作に応じて変更する、スタータの制御装置。
　前記制御ユニット（３００）は、運転者が車両を発進させる操作をした場合、前記車両の状態が変化した場合に比べて、前記上限値を大きくする、請求項１に記載のスタータの制御装置。
　前記制御ユニット（３００）は、運転者が動力性能を重視して車両を発進させる操作をした場合、前記上限値を大きくする、請求項１に記載のスタータの制御装置。
　前記制御ユニット（３００）は、運転者が動力性能を重視せずに車両を発進させる操作をした場合、前記上限値を小さくする、請求項１に記載のスタータの制御装置。
　スタータの制御方法であって、
　前記スタータ（２００）は、エンジン（１００）のクランク軸に連結された第１のギヤ（１１０）と係合可能な第２のギヤ（２６０）と、駆動状態において、前記第２のギヤ（２６０）を前記第１のギヤ（１１０）と係合する位置まで移動させるアクチュエータ（２３２）と、前記第２のギヤ（２６０）を回転させるモータ（２２０）とを含み、
　前記制御方法は、
　前記エンジン（１００）の回転速度が上限値以下であると、前記モータ（２２０）の駆動に先立って、前記アクチュエータ（２３２）を駆動するステップと、
　前記上限値を運転者の操作に応じて変更するステップとを備える、スタータの制御方法。
　エンジン（１００）と、
　前記エンジン（１００）のクランク軸に連結された第１のギヤ（１１０）と係合可能な第２のギヤ（２６０）と、駆動状態において、前記第２のギヤ（２６０）を前記第１のギヤ（１１０）と係合する位置まで移動させるアクチュエータ（２３２）と、前記第２のギヤ（２６０）を回転させるモータ（２２０）とを含むスタータ（２００）と、
　前記エンジン（１００）の回転速度が上限値以下であると、前記モータ（２２０）の駆動に先立って、前記アクチュエータ（２３２）を駆動する制御ユニット（３００）を備え、
　前記制御ユニット（３００）は、前記上限値を運転者の操作に応じて変更する、車両。