WO2019064818A1 - 始動制御装置 - Google Patents

Abstract

始動制御装置は、エンジンのクランク軸を回転駆動するモータとして機能するとともに、前記クランク軸の回転から回生起電力を生成するジェネレータとして機能する発電電動機と、前記発電電動機に電力を供給可能な供給手段と、ピストンが圧縮行程の所定の領域に位置しているか否かを判定し、位置していると判定した場合は第一の始動制御を、位置していないと判定した場合は第二の始動制御を実行する制御手段とを備える。前記供給手段は蓄電手段とコンデンサとを含む。前記第一の始動制御は前記蓄電手段と前記コンデンサの電荷を前記供給手段に供給させ、前記第二の始動制御は前記蓄電手段の電電荷を前記供給手段に供給させる。

Description

始動制御装置

　本発明はエンジンの始動制御装置に関する。

　エンジンを始動する際に、エンジンのピストンの位置が圧縮行程にある場合、シリンダ内の空気圧に抗してピストンが圧縮行程を乗り越える必要がある。車両の発電機をエンジンの始動モータとして利用する構成においては、発電電動機の駆動トルクが圧縮行程を乗り越えるために不十分な場合がある。

　このようなエンジンの始動性を改善するための技術として所謂スイングバック制御が知られている。特許文献１のスイングバック制御では、一旦、ピストンを所定の位置（例えば、下死点）まで逆転駆動して、圧縮上死点までの助走距離を長くする。これにより、エンジン始動時に、慣性力を利用してピストンが圧縮上死点を乗り越えることができ、エンジンの始動性を改善することができる。

特開２０１０－２２３１３５号公報

　スイングバック制御の代替策として、より大型の発電電動機の使用やより大容量のバッテリの使用が考えられるが、いずれも重量増の点で不利である。

　本発明の目的は、重量増を抑制しつつ、発電電動機の駆動トルクを増大させることにある。

　請求項１の本発明による車両用制御装置は、
　エンジン(E)のクランク軸(51)を回転駆動するモータとして機能するとともに、前記クランク軸(51)の回転から回生起電力を生成するジェネレータとして機能する発電電動機(70)と、
　前記発電電動機に電力を供給可能な供給手段(45)と、
　前記エンジン(E)のピストンが圧縮行程の所定の領域に位置しているか否かを判定し、位置していると判定した場合は第一の始動制御を、位置していないと判定した場合は第二の始動制御を実行する制御手段(80)と、を備え、
　前記供給手段(45)は、蓄電手段(46)とコンデンサ(47)とを含み、
　前記第一の始動制御は、前記蓄電手段(46)と前記コンデンサ(47)の電荷を前記供給手段(45)に供給させる制御であり、
　前記第二の始動制御は、前記蓄電手段(46)の電荷を前記供給手段(45)に供給させる制御である、
ことを特徴とする。

　請求項２の本発明による車両用制御装置は、
　前記制御手段(80)は、前記ピストンの位置が不明な場合に、前記第一の始動制御を開始してから前記ピストンが前記所定の領域に位置しているか否かを判定し、位置していないと判定した場合は前記第二の始動制御に切り替える、
ことを特徴とする。

　請求項３の本発明による車両用制御装置は、
　前記供給手段(45)は、前記蓄電手段(46)と前記コンデンサ(47)との接続状態を、直列接続態様と並列接続態様とで切り替える切替手段(100)を含み、
　前記切替手段(100)は、前記蓄電手段(46)と前記コンデンサ(47)の電荷を供給する場合に前記接続状態を前記直列接続態様に切り替え、前記蓄電手段(46)の電荷を供給する場合に前記接続状態を前記並列接続態様に切り替える、
ことを特徴とする。

　請求項４の本発明による車両用制御装置は、
　前記制御手段(80)は、アイドルストップ制御により前記エンジンを停止した場合に、前記ピストンの位置の情報を保存し、再始動する場合には該情報に基づいて前記ピストンが前記所定の領域に位置しているか否かを判定する、
ことを特徴とする。

　請求項５の本発明による車両用制御装置は、
　前記発電電動機(70)の回転角を検知するセンサ(35)を備え、
　前記制御手段(80)は、前記センサ(35)の検知結果に基づいて前記ピストンが前記所定の領域に位置しているか否かを判定する、
ことを特徴とする。

　請求項１の本発明によれば、前記ピストンの位置が前記所定の領域にあるか否かに応じて前記第一の始動制御と前記第二の始動制御とが選択的に実行される。前記ピストンに対して相対的に高い空気圧が作用する位置の場合に前記第一の始動制御が実行され、前記蓄電手段と前記コンデンサの電荷が前記発電電動機に供給される。これにより、前記発電電動機がより大きな駆動力を出力し、前記エンジンの始動性を向上できる。供給電荷増大のために前記コンデンサを用いることで、重量増を抑制しつつ前記発電電動機の駆動トルクを増大させることができる。前記ピストンに対して相対的に低い空気圧が作用する位置の場合に前記第二の始動制御が実行され、前記蓄電手段の電荷が前記発電電動機に供給される。前記コンデンサに充電された電荷を不必要に消費することを防止できる。

　請求項２の本発明によれば、前記ピストンの位置が不明な場合に、早期に前記エンジンの始動を行うことができる。

　請求項３の本発明によれば、比較的簡単な構成で電荷の供給態様を切り替えることができ、また、前記並列接続態様において前記コンデンサを前記蓄電手段によって充電することができる。

　請求項４の本発明によれば、前記アイドルストップ制御から再始動する場合に前記ピストンの位置検知を不要にしつつ、前記ピストンの位置判定精度を向上できる。

　請求項５の本発明によれば、前記発電電動機の回転角検知と前記ピストンの位置検知とで前記センサを兼用することができる。

本発明を適用した車両の例の側面図。 図１のＡ－Ａ線断面図。 図１の車両の制御系のブロック図。 発電電動機等の制御回路の回路図。 図４の制御回路の動作説明図。 図４の制御回路の動作説明図。 図４の制御回路の動作説明図。 ピストンの位置判定の例を示す説明図。 ＥＣＵが実行する処理例を示すフローチャート。 ＥＣＵが実行する処理例を示すフローチャート。 発電電動機等の制御回路の他の構成例を示す回路図。 発電電動機等の制御回路の他の構成例を示す回路図。 図１２の制御回路の動作説明図。 図１２の制御回路の動作説明図。 図１２の制御回路の動作説明図。 発電電動機等の制御回路の他の構成例を示す回路図。

　図１は、本発明を適用した車両の一例として、スクータ型自動二輪車１の側面図を示す。車体前部と車体後部とは低床フロア部４を介して連結されている。車体フレームは、概ねダウンチューブ６とメインパイプ７とから構成されている。メインパイプ７の上方には、シート８が配置されている。

　ハンドル１１は、ヘッドパイプ５に軸支されて上方に延ばされており、一方の下方側には、前輪ＷＦを回転自在に軸支するフロントフォーク１２が取り付けられている。ハンドル１１の上部には、計器盤を兼ねたハンドルカバー１３が取り付けられている。また、ヘッドパイプ５の前方には、自動二輪車１の制御装置としてのＥＣＵ８０が配設されている。

　ダウンチューブ６の後端で、メインパイプ７の立ち上がり部には、ブラケット１５が突設されている。ブラケット１５には、スイングユニット２のハンガーブラケット１８がリンク部材１６を介して揺動自在に支持されている。

　スイングユニット２の前部には、４サイクル単気筒のエンジンＥが配設されている。エンジンＥの後方には無段変速機１０が配設されており、減速機構９の出力軸には後輪ＷＲが軸支されている。減速機構９の上端とメインパイプ７の屈曲部との間には、リヤショックユニット３が介装されている。スイングユニット２の上方には、エンジンＥから延出した吸気管１９に接続される燃料噴射装置のスロットルボディ２０およびエアクリーナ１４が配設されている。

　図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。スイングユニット２は、車幅方向右側の右ケース７５および車幅方向左側の左ケース７６なるクランクケース７４を有する。クランク軸５１は、クランクケース７０に固定された軸受５３、５４により回転自在に支持されている。クランク軸５１には、クランクピン５２を介してコンロッド７３が連結されている。

　左ケース７６は変速室ケースを兼ねており、クランク軸５１の左端部には、可動側プーリ半体６０と固定側プーリ半体６１とからなるベルト駆動プーリが取り付けられている。固定側プーリ半体６１は、クランク軸５１の左端部にナット７７によって締結されている。また、可動側プーリ半体６０は、クランク軸５１にスプライン嵌合されて軸方向に摺動可能とされる。両プーリ半体６０、６１の間には、Ｖベルト６２が巻き掛けられている。

　可動側プーリ半体６０の右側では、ランププレート５７がクランク軸５１に固定されている。ランププレート５７の外周端部に取り付けられたスライドピース５８は、可動側プーリ半体６０の外周端で軸方向に形成されたランププレート摺動ボス部５９に係合されている。また、ランププレート５７の外周部には、径方向外側に向かうにつれて可動側プーリ半体６０寄りに傾斜するテーパ面が形成されており、このテーパ面と可動側プーリ半体６０との間に複数のウェイトローラ６３が収容されている。

　クランク軸５１の回転速度が増加すると、遠心力によってウェイトローラ６３が径方向外側に移動する。これにより、可動側プーリ半体６０が図示左方に移動して固定側プーリ半体６１に接近し、その結果、両プーリ半体６０、６１間に挟まれたＶベルト６２が径方向外側に移動してその巻き掛け径が大きくなる。スイングユニット２の後方側には、両プーリ半体６０、６１に対応してＶベルト６２の巻き掛け径が可変する被動プーリ（不図示）が設けられている。エンジンＥの駆動力は、上記ベルト伝達機構によって自動調整され、不図示の遠心クラッチおよび減速機構９（図１参照）を介して後輪ＷＲに伝達される。

　右ケース７５の内部には、発電電動機７０が配設されている。発電電動機７０はエンジンＥの始動時や加速アシスト時にクランク軸５１を回転駆動するモータとして機能するとともに、エンジンＥの運転中にクランク軸５１の回転から回生起電力を生成するジェネレータとして機能する。

　発電電動機７０は、クランク軸５１の先端テーパ部に取付ボルト１２０で固定されたアウタロータ７１と、アウタロータ７１の内側に配設されて右ケース７５に取付ボルト１２１で固定されるステータ７２とから構成されている。アウタロータ７１に対して取付ボルト６７で固定される送風ファン６５の図示右方側には、ラジエータ６８および複数のスリットが形成されたカバー部材６９が取り付けられている。

　クランク軸５１には、発電電動機７０と軸受５４との間に、スプロケット５５が固定されている。スプロケット５５には、不図示のカムシャフトを駆動するカムチェーンが巻き掛けられる。また、スプロケット５５は、エンジンオイルを循環させるオイルポンプ（不図示）に動力を伝達するギヤ５６と一体的に形成されている。

　図３は自動二輪車１の制御系の構成を示すブロック図である。ＥＣＵ８０はＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶デバイス、外部デバイスとの間で信号の送信、受信を行うインタフェースを含む。ＥＣＵ８０には、ライダが操作するスイッチ３０、各種のセンサＳＲが接続され、それらの検知結果に基づいて、燃料噴射装置４０、点火装置４１、発電電動機７０、灯火器４２、表示器４３、リレー４４等を制御する。

　スイッチ３０には、例えば、自動二輪車１の主電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるメインスイッチやエンジンＥの始動を指示するスタータスイッチ、アイドルストップ制御を許可するか否かを指示するアイドルストップ制御許可スイッチ等が含まれる。

　センサＳＲには、ライダのアクセル操作を検知するスロットルセンサ３１、クランク軸５１の回転角を検知するクランク角センサ３２、エンジンＥの冷却水温度を検知する水温センサ３３、自動二輪車１の車速を検知する車速センサ３４、発電電動機７０の回転角を検知する回転角センサ３５、ライダがシート８に着座しているか否かを検知する着座センサ３６、吸気圧を検知する吸気圧センサ３７等が含まれる。

　自動二輪車１は、信号待ち等の停車時に所定条件を満たすとエンジンＥを一旦停止させるアイドルストップ制御が実行されてもよい。ＥＣＵ８０はアイドルストップ制御許可スイッチや着座センサ３６の検知結果によりアイドルストップ制御を実行するか否かを判定してもよい。アイドルストップを開始する所定条件は、例えば、アイドルストップ制御許可スイッチがオン（許可）で、かつ着座スセンサ３６でライダの着座が検知され、車速センサ３４で検知される車速が所定値（例えば、５ｋｍ／ｈ）以下で、かつクランク角センサ３２で検知されるエンジン回転数が所定値（例えば、２０００ｒｐｍ）以下で、かつスロットルセンサ３１で検知されるスロットル開度が所定値（例えば、５度）以下の状態において所定時間が経過した場合である。アイドルストップ後のエンジンＥの再始動条件は、例えば、スロットル開度が所定値以上の場合である。

　燃料噴射装置４０はエンジンＥの吸入空気に燃料を噴射する。点火装置４１はエンジンＥ内の混合気を点火する。灯火器４２は例えばヘッドライトである。表示器４３はメータ、各種インジケータ等、ライダに情報を表示する装置である。リレー４４は例えばエンジンＥを始動する際にＯＮにされるスタータリレーである。

　図４を参照して発電電動機７０及びその駆動回路について説明する。本実施形態の場合、発電電動機７０は三相巻線が巻きまわされたステータを備える三相ブラシレスモータ発電機である。発電電動機７０にはこれを駆動するインバータ９０が接続されている。インバータ９０はインバータ９０はブリッジ接続された複数のスイッチング素子９１ａ～９１ｃ（総称するときはスイッチング素子９１という。）及びスイッチング素子９２ａ～９２ｃ（総称するときはスイッチング素子９２という。）を備え、全波整流ブリッジ回路を構成する。

　スイッチング素子９１及び９２は、本実施形態の場合、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴであり、ドレインＤ、ソースＳ、ゲートＧ及び寄生ダイオードＤｉを有する。スイッチング素子９１ａとスイッチング素子９２ａの組は、ハイ側の配線９０ａとロー側の配線９０ｂとの間で直列に接続されて、レグを構成する。スイッチング素子９１ｂとスイッチング素子９２ｂの組及びスイッチング素子９１ｃとスイッチング素子９２ｃの組も同様であり、それぞれレグを構成する。このようにインバータ９０は、スイッチング素子９１をハイサイドアーム、スイッチング素子９２をローサイドアームとする、並列接続された３組のレグを有しており、スイッチング素子９１とスイッチング素子９２との各接続点に、発電電動機７０の対応する相のコイルが接続されている。

　配線９０ａと配線９０ｂとの間には、直列に接続された平滑コンデンサ９３及びスイッチング素子９４が設けられている。スイッチング素子９４は、本実施形態の場合、スイッチング素子９１及び９２と同様にＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子９４は、例えば、発電電動機７０をジェネレータとして機能させる場合にＯＮとされ、平滑コンデンサ９３によって発電電圧が平滑化される。

　スイッチング素子９１、９２及び９４の各ゲートＧにはＥＣＵ８０から送出される制御信号が入力され、これら各素子のＯＮ／ＯＦＦ制御が実行される。

　電圧供給回路４５は、インバータ９０を介して発電電動機７０に電力を供給する電源である。電圧供給回路４５は、蓄電素子４６、４７及び切替回路１００を含む。

　蓄電素子４６は自動二輪車１の主電源である。蓄電素子４６は本実施形態の場合、公称電圧が１２Ｖの鉛バッテリである。蓄電素子４６は、モータとして機能させる場合の発電電動機７０、ＥＣＵ８０、負荷８１等、自動二輪車１の各電気部品に電力を供給する。負荷８１は例えば灯火器４２等の、自動二輪車１の電装部品が含まれる。蓄電素子４６の正極は、配線１１２ｂ及びリレー１１０を介してインバータ９０の配線９０ａに接続されている。蓄電素子４６の負極はグランドに接続されている。ＥＣＵ８０及び負荷８１は、ヒューズ１１３ａ、スイッチ１１１及びヒューズ１１３ｂを介して蓄電素子４６に並列に接続されている。なお、ＥＣＵ８０等には蓄電素子４６の電圧を変換して供給するコンバータ等が設けられる。スイッチ１１１は、ライダが操作するメインスイッチ、或いは、メインスイッチに連動してＯＮ／ＯＦＦされるリレースイッチである。スイッチ１１１がＯＮの状態で、エンジンＥの始動操作が行われると、ＥＣＵ８０はリレー１１０を制御して接点１１０ｂ側をＯＮとし、エンジンＥの始動後には接点１１０ａ側をＯＮとする。

　蓄電素子４７は、モータとして機能させる場合の発電電動機７０の補助的な電源である。蓄電素子４７は本実施形態の場合、コンデンサであって、例えば、リチウムイオンキャパシタ、導電性高分子コンデンサ、電気二重層キャパシタ等を利用できる。コンデンサの定格電圧は蓄電素子４６の公称電圧（ここでは１２Ｖ）以上である。

　切替回路１００は、蓄電素子４６及び４７と、インバータ９０との接続状態を切り替える回路である。本実施形態の場合、切替回路１００は複数のスイッチング素子１０１～１０３を備える。本実施形態の場合、スイッチング素子１０１～１０３はスイッチング素子９１及び９２と同様にＭＯＳＦＥＴである。

　スイッチング素子１０２とスイッチング素子１０３は配線１１２ｂとグランドの間に直列に接続されている。蓄電素子４７の負極は、スイッチング素子１０２とスイッチング素子１０３との接続点に接続され、正極が配線１１２ｃに接続されている。スイッチング素子１０１は、蓄電素子４７とスイッチング素子１０２との間において配線１１２ｂを断続するように設けられ、そのドレインＤが蓄電素子４７の正極に、そのソースＳがスイッチング素子１０２のドレイン及び蓄電素子４６の正極に、それぞれ接続されている。

　スイッチング素子１０１～１０３のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、蓄電素子４６と蓄電素子４７との接続状態、並びに、これらと発電電動機７０（インバータ９０）との接続状態を、大別すると二つの接続態様に切り替えることができる。スイッチング素子１０１～１０３の各ゲートＧにはＥＣＵ８０から送出される制御信号が入力され、これら各素子のＯＮ／ＯＦＦ制御が実行される。比較的簡単な回路構成で発電電動機７０に対する供給電圧を切り替えることができる。

　接続態様の一つは並列接続態様である。この接続態様では、並列に接続された蓄電素子４６及び４７がインバータ９０に並列に接続される。発電電動機７０（インバーター９０）には蓄電素子４６の電荷（換言すると蓄電素子４６の電圧）が供給される。接続態様の他の一つは直列接続態様である。この接続態様では、直列に接続された蓄電素子４６及び４７がインバータ９０に並列に接続される。発電電動機７０（インバーター９０）には蓄電素子４６及び４７の電荷（換言すると蓄電素子４６の電圧と蓄電素子４７の電圧との和の電圧）が供給される。

　図５は並列接続態様の例を示している。スイッチング素子１０３がＯＮ、スイッチング素子１０１及び１０２がＯＦＦとされる。この接続態様では、蓄電素子４６の電荷、つまり、蓄電素子４６の電圧（ここでは１２Ｖ）を発電電動機７０に供給することができる。また、この接続態様の場合、蓄電素子４６で蓄電素子４７を充電することができる。太線矢印は電流の流れを例示している。スイッチング素子１０１では寄生ダイオードＤｉを電流が流れる。蓄電素子４７が蓄電素子４６と同電位に充電される。蓄電素子４７の容量は蓄電素子４６によって数十ミリＳｅｃで満充電できる程度の容量であってもよい。

　図６は並列接続態様の別の例を示している。スイッチング素子１０１及びスイッチング素子１０３がＯＮ、スイッチング素子１０２がＯＦＦとされる。この接続態様の場合、発電電動機７０をジェネレータとして機能させて蓄電素子４６及び４７を充電することができ、太線矢印はその場合の電流の流れを例示している。

　図７は直列接続態様の例を示している。スイッチング素子１０１及び１０３がＯＦＦ、スイッチング素子１０２がＯＮとされる。この接続態様の場合、直列に接続された蓄電素子４６及び４７の各電荷、つまり、各電圧の和の電圧で発電電動機７０を駆動することができ、発電電動機７０により大きな電力を供給できる。本実施形態の場合、図５の並列接続態様において蓄電素子４７が充電されると、蓄電素子４７の電位が蓄電素子４６の電位と同電位とされ、これを直列に接続することで、蓄電素子４６の二倍の電位差の電圧を発電電動機７０に供給できる。

　＜ピストンの位置の検知と電圧の切替＞
　本実施形態では、エンジンＥの始動の際、発電電動機７０に供給する電圧をエンジンＥのピストンの位置を判定して切り替える。ピストンの位置の検知方法に制限はないが、その一例を図８を参照して説明する。

　図８の例は、吸気圧センサ３７、クランク角センサ３２及び回転角センサ３５の検知結果からピストンの位置を判定する例を示している。これらセンサをピストンの位置検知に兼用することで部品数を削減できる。

　エンジンＥの行程判定は吸気圧センサ３７の検知結果に基づいて行うことができる。クランク角センサ３２は、本実施形態の場合、クランク軸５１に設けられたパルサロータと、パルサロータの歯部を検知する磁気センサとから構成される。パルサロータは、周方向に２２．５度の検知幅を有する４個の短リラクタと、周方向に８２．５度の検知幅を有する１個の長リラクタとを、３７．５度間隔で配置した形状とされている。

　回転角センサ３５は、発電電動機７０が備えるロータに設けられた永久磁石を被検知体とし、その回転に伴う磁束変化を検知するセンサであり、ここでは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応する３つのホール素子によって構成されている。モータ角度センサ２９は、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相が、それぞれ３０度幅のパルス信号を３０度間隔で出力するように構成されている。これによりクランク軸５１の回転角を１０度毎に検知できる。

　クランク軸５１の回転角とパルサロータの各歯部及び回転角センサ３５とは図８に例示するように一定の位置関係にあり、クランク角センサ３２及びモータ角度センサ２９の検知結果からクランク軸５１の回転角を判定できる。更に、吸気圧センサ３７の検知結果からエンジンＥの行程判定を行うことができる。したがって、これらの判定結果によりエンジンＥのピストンの位置を判定することができる。本実施形態ではピストンの位置が圧縮上死点の場合にクランク角が０度になるように設定されている。なお、センサの構成によっては、ピストン位置の判定に用いるセンサ数を減らすことができる。例えば、行程も含めてクランク角の絶対角を検知可能なセンサを採用した場合、吸気圧センサ３７や回転角センサ３５はピストンの位置判定に必須ではない場合がある。

　エンジンＥのピストンの位置が圧縮行程にある場合、エンジンＥのシリンダ内の空気圧に抗してピストンが圧縮行程を乗り越える必要がある。本実施形態ではピストンが圧縮行程の所定の領域（図８において一例として示す増圧領域。）に位置していると判定した場合は図７の直列接続態様を採用する。ピストンに対して相対的に高い空気圧が作用する位置の場合には蓄電素子４６の電圧と蓄電素子４７の電荷（和の電圧）が発電電動機７０に供給される。これにより、発電電動機７０がより大きな駆動力を出力し、エンジンＥの始動性を向上できる。供給電荷増大のために蓄電素子４７としてコンデンサを用いることで、重量増を抑制しつつ発電電動機７０の駆動トルクを増大させることができる。

　ピストンが増圧領域に位置していないと判定した場合は図５の並列接続態様を採用する。ピストンに対して相対的に低い空気圧が作用する位置の場合には蓄電素子４６の電荷（電圧）が発電電動機７０に供給される。蓄電素子４７に充電された電荷を不必要に消費することを防止できる。

　増圧領域は、圧縮上死点から、圧縮下死点側へ、所定のクランク角の範囲とすることができ、図８の例のように圧縮上死点を０度とすると、例えば、０度～－１２０度（２４０度）の範囲、より狭い範囲とする場合、０度～－６０度（３００度）の範囲、或いは、０度～－３０度（３３０度）の範囲とすることができる。図８の例では、増圧領域を０度～－６０度（３００度）の範囲としている。

　なお、本実施形態の場合、単気筒エンジンを例示したが多気筒エンジンにも同様の制御を適用可能であり、その場合、いずれかのピストンの位置が増圧領域にあるか否かにより制御を切り替えればよい。

　＜制御例＞
　ＥＣＵ８０によるエンジンＥの始動制御例について図９を参照して説明する。図９は自動二輪車１のメインスイッチがＯＮとされた場合に実行される処理例を示しており、特に、エンジンＥを始動する場合の処理を例示している。

　Ｓ１では切替回路１００を図５の並列接続態様に制御する。これにより蓄電素子４７を蓄電素子４６で充電できる。自動二輪車１の停車中に蓄電素子４７は放電して空になっている場合が想定される。そこで本実施形態では、まず、蓄電素子４７を充電するようにしている。

　Ｓ２ではスタータスイッチがＯＮとされたか否かを判定する。ＯＮとされた場合、Ｓ３へ進む。Ｓ３では切替回路１００を図７の直列接続態様に切り替えた始動制御を行う。これにより、発電電動機７０に対してより大きな電力を供給可能となる。

　ここで、図８に例示したピストンの位置の検知のための構成例の場合、エンジンＥをある程度回転させて各検知結果を取得する必要がある。また、自動二輪車１がアイドルストップではなく停車された場合、エンジンＥの始動段階ではピストンの位置が不明である。そこで、ピストンの位置を判定するために発電電動機７０によりエンジンＥをある程度回転させる必要がある。その際、図５の並列接続態様での発電電動機７０の駆動も可能であるが、ピストンの位置が図８の増圧領域にある場合、空気圧に打ち勝って圧縮上死点を乗り越えることが困難な場合がある。そこで、本実施形態ではＳ３では切替回路１００を図７の直列接続態様に制御している。このような制御により、ピストンの位置が不明な始動時に、早期にエンジンＥの始動を行うことができる。

　なお、スタータスイッチがＯＮとされたときに蓄電素子４７の充電量が不十分な場合がある。その場合、蓄電素子４７の充電量が規定量に達するまで、Ｓ１の並列接続態様を維持してもよい。蓄電素子４７の充電量が規定量に達したか否かは、並列接続態様の経過時間が規定時間に達したか否かを基準としてもよいし、蓄電素子４７の充電量を検知するセンサを設け、そのセンサの検知結果を基準としてもよい。

　Ｓ４ではインバータ９０を制御して発電電動機７０を回転駆動しつつ、エンジンＥを始動する。発電電動機７０にはより大きな電力が供給されるので、エンジンＥをよりスムーズに始動させることが可能となる。

　Ｓ５では吸気圧センサ３７、クランク角センサ３２及び回転角センサ３５の検知結果を取得する。Ｓ６ではＳ５で取得した検知結果からピストンの位置が増圧領域にあるか否かを判定する。Ｓ７ではＳ６の判定の結果、ピストンの位置が増圧領域にある場合はＳ８へ進み、増圧領域にない場合はＳ９へ進む。

　Ｓ８では切替回路１００を図７の直列接続態様に切り替えた始動制御を行う（既に直列接続態様であった場合はそのまま維持する）。Ｓ９では切替回路１００を図５の並列接続態様に切り替えた始動制御を行う。

　Ｓ１０ではエンジンＥの始動に成功したか否かを判定する。エンジンＥの始動に成功したか否かは例えばクランク角センサ３２の検知結果から判定することができる。始動に成功したと判定した場合はＳ１１へ進む。始動していないと判定した場合はＳ５へ戻り、同様の処理を繰り返す。Ｓ８とＳ９の処理によりピストンの位置に応じて、発電電動機７０に供給される電圧が切り替えられることになる。

　Ｓ１１では切替回路１００を図６の並列接続態様に制御する。発電電動機７０はジェネレータとして機能させ、その発電により蓄電素子４６を充電しつつ、負荷８１に電力を供給することができる。以上により一回の処理が終了する。

　次に、図１０はエンジンＥのアイドルストップ制御後、再始動する場合の処理例を例示している。Ｓ２１ではアイドルストップを開始する条件が成立したか否かを判定する。この条件の例は上述した通りである。成立した場合はＳ２２へ進み、成立していない場合は一回の処理を終了する。

　Ｓ２２ではエンジンＥを停止する。Ｓ２３ではエンジンＥの停止の直前の吸気圧センサ３７、クランク角センサ３２及び回転角センサ３５の検知結果に基づいてピストンの位置を判定し、その判定結果を示す情報をＥＣＵ８０が備えるメモリに保存する。

　Ｓ２４では再始動条件が成立したか否かを判定する。再始動条件は、例えば、ブレーキＯＦＦで、かつ、アクセルＯＮである。Ｓ２５ではＳ２５で保存したピストンの位置情報を読み出す。Ｓ２６ではＳ２５で読み出した位置情報に基づいて、ピストンが増圧領域にあるか否かを判定する。ピストンの位置が増圧領域にある場合はＳ２７へ進み、増圧領域にない場合はＳ２８へ進む。

　Ｓ２７では切替回路１００を図７の直列接続態様に切り替えた始動制御を行う。Ｓ２８では切替回路１００を図５の並列接続態様に切り替えた始動制御を行う。Ｓ２９ではエンジンＥを再始動し、Ｓ３０ではエンジンＥの再始動に成功したか否かを判定する。エンジンＥの再始動に成功したか否かは例えばクランク角センサ３２の検知結果から判定することができる。再始動に成功したと判定した場合はＳ３１へ進み、始動していないと判定した場合はＳ３２へ進む。

　Ｓ３１では切替回路１００を図６の並列接続態様に制御する。発電電動機７０はジェネレータとして機能させ、その発電により蓄電素子４６を充電しつつ、負荷８１に電力を供給することができる。以上により一回の処理が終了する。

　Ｓ３２では、吸気圧センサ３７、クランク角センサ３２及び回転角センサ３５の検知結果を取得する。Ｓ３３ではＳ３２で取得した検知結果に基づいてピストンの位置を判定し、Ｓ２６へ戻って同様の処理を繰り返す。Ｓ２７とＳ２８の処理によりピストンの位置に応じて、発電電動機７０に供給される電圧が切り替えられることになる。

　このように図１０の処理例では、アイドルストップ制御から再始動する場合に、まずはＳ２３で保存したピストンの位置情報を利用するので、ピストンの位置検知を不要にしつつ、ピストンの位置判定精度を向上できる。

　＜他の実施形態＞
　＜切替回路の他の構成例１＞
　平滑コンデンサ９３と蓄電素子４７とを兼用してもよい。これにより部品数の増加を抑制することができる。図１１はその一例を示す回路図である。上記実施形態の回路と異なる点について説明する。

　図１１の例の切替回路１００は、複数のスイッチング素子１０４～１０７を備える。本実施形態の場合、スイッチング素子１０４～１０７はスイッチング素子９１及び９２と同様にＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子１０４は、配線９０ａと蓄電素子４７の正極との間に位置してこれらに接続されている。スイッチング素子１０４のドレインＤは蓄電素子４７の正極に、ソースＳは配線９０ａにそれぞれ接続されている。

　スイッチング素子１０５は蓄電素子４６の正極と蓄電素子４７の正極との間に設けられており、そのソースＳが配線９０ｃを介して蓄電素子４６の正極に接続され、そのドレインＤが蓄電素子４７の正極に接続されている。

　スイッチング素子１０６は、配線９０ｂと蓄電素子４７の負極との間に位置してこれらに接続されており、そのソースＳが配線９０ｂに、そのドレインＤが蓄電素子４７の負極にそれぞれ接続されている。

　スイッチング素子１０７は蓄電素子４６の正極と蓄電素子４７の負極との間に設けられており、そのドレインＤが配線９０ｃを介して蓄電素子４６の正極に接続され、そのソースＳが蓄電素子４７の負極に接続されている。配線９０ｃと配線９０ａとの間にはダイオード１１４が設けられている。

　スイッチング素子１０４～１０７のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、蓄電素子４６及び４７と、発電電動機７０（インバータ９０）との接続状態を切り替えることができる。

　図５の並列接続態様と等価な回路とする場合、スイッチング素子１０４、１０５及び１０７をＯＦＦとし、スイッチング素子１０６をＯＮとする。図６の並列接続態様と等価な回路とする場合、スイッチング素子１０５と１０６をＯＮとし、スイッチング素子１０７をＯＦＦとする。図７の直列接続態様と等価な回路とする場合、スイッチング素子１０４と１０７をＯＮとし、スイッチング素子１０５と１０６をＯＦＦとする。

　＜切替回路の他の構成例２＞
　図４及び図１１の回路例では、直列接続態様においてハイサイドアームを構成するスイッチング素子９１に高電圧がかかり、そのＯＮ／ＯＦＦに必要なゲートＧの電圧が高くなる。図１２の回路例はスイッチング素子９１に係る電圧を低くするものである。図４の回路と異なる点について説明する。

　切替回路１００は複数のスイッチング素子２０１～２０３を備える。本実施形態の場合、スイッチング素子２０１～２０３はスイッチング素子９１及び９２と同様にＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子２０１とスイッチング素子２０２は配線１１２ｂとグランドの間に直列に接続されている。蓄電素子４７の正極は、スイッチング素子２０１とスイッチング素子２０２との接続点に接続され、負極が配線９０ｂに接続されている。スイッチング素子２０３は、蓄電素子４７の負極とグランドに接続され、ソースＳが蓄電素子４７の負極に、ドレインＤがグランドに接続されている。

　スイッチング素子２０１～１０３のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、蓄電素子４６及び４７と、インバータ９０との接続状態を、大別すると二つの接続態様に切り替えることができる。スイッチング素子２０１～２０３の各ゲートＧにはＥＣＵ８０から送出される制御信号が入力され、これら各素子のＯＮ／ＯＦＦ制御が実行される。

　図５～図７の接続態様に対応する接続態様を図１３～図１５に示す。

　図１３は並列接続態様の例を示している。スイッチング素子２０１がＯＮ、スイッチング素子２０２及び２０３がＯＦＦとされる。この接続態様では、蓄電素子４６の電圧（ここでは１２Ｖ）を発電電動機７０に供給することができる。また、この接続態様の場合、蓄電素子４６で蓄電素子４７を充電することができる。太線矢印は電流の流れを例示している。スイッチング素子２０３では寄生ダイオードＤｉを電流が流れる。

　図１４は並列接続態様の別の例を示している。スイッチング素子２０１及びスイッチング素子２０３がＯＮ、スイッチング素子２０２がＯＦＦとされる。この接続態様の場合、発電電動機７０をジェネレータとして機能させて蓄電素子４６及び４７を充電することができ、太線矢印はその場合の電流の流れを例示している。

　図１５は直列接続態様の例を示している。スイッチング素子２０１及び２０３がＯＦＦ、スイッチング素子２０２がＯＮとされる。この接続態様の場合、直列に接続された蓄電素子４６及び４７の電圧で発電電動機７０を駆動することができ、発電電動機７０により大きな電力を供給できる。本実施形態の場合、図１３の並列接続態様において蓄電素子４７が充電されると、蓄電素子４７の電位が蓄電素子４６の電位と同電位とされ、これを直列に接続することで、蓄電素子４６の二倍の電位差の電圧を発電電動機７０に供給できる。

　このとき、蓄電素子４６の負極と蓄電素子４７の正極とがグランドに接続されているので、蓄電素子４６の正極は＋１２Ｖ、蓄電素子４７の負極は－１２Ｖである。したがって、発電電動機７０（インバータ９０）には、－１２Ｖ～＋１２Ｖの電圧が印加される。同じ電位差（２４Ｖ）で、０Ｖ～２４Ｖの電圧をインバータ９０に印加する構成では、ハイサイドアームを構成するスイッチング素子９１に高電圧がかかり、そのＯＮ／ＯＦＦに必要なゲートＧの電圧が高くなる。そのため、高いゲート電圧を得る為の専用部品を必要とする場合があり、インバータ９０を新規に設計、製造しなければならない場合がある。これはコストアップの要因となる。

　一方、本実施形態の構成によると、インバータ９０には－１２Ｖ～＋１２Ｖの電圧が印加されるので、グランド電位から見てハイサイドアームのスイッチング素子９１に対する電圧を低く抑えることができ、専用部品を必須としない。このため、コストアップを抑制しつつ、電動発電機７０の電力供給量を切り替えることができる。

　＜切替回路の他の構成例３＞
　図１２～図１５で説明した構成例２において、平滑コンデンサ９３と蓄電素子４７とを兼用してもよい。これにより部品数の増加を抑制することができる。図１６はその一例を示す回路図である。構成例２と異なる点について説明する。

　図１６の例の切替回路１００は、複数のスイッチング素子２０４～２０７を備える。本実施形態の場合、スイッチング素子２０４～２０７はＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子２０４は、配線９０ａと蓄電素子４７の正極との間に位置してこれらに接続されている。スイッチング素子２０６は、配線９０ｂと蓄電素子４７の負極との間に位置してこれらに接続されている。配線９０ｂにはダイオード２０８が設けられている。

　スイッチング素子２０５は蓄電素子４７の正極と配線９０ｃとの間に位置してこれらに接続されている。配線９０ｃはグランドに接続されている。スイッチング素子２０７は蓄電素子４７の負極と配線９０ｃとの間に位置してこれらに接続されている。スイッチング素子２０４～２０７のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、蓄電素子４６及び４７と、インバータ９０との接続状態を切り替えることができる。

　図１３の並列接続態様（蓄電素子４６による蓄電素子４７の充電）と等価な回路とする場合、スイッチング素子２０４をＯＮとし、スイッチング素子２０５～２０７をＯＦＦとする。図１４の並列接続態様（発電電動機７０による蓄電素子４６及び４７の充電）と等価な回路とする場合、スイッチング素子２０４、２０７をＯＮとし、スイッチング素子２０５、２０６をＯＦＦとする。図１５の直列接続態様と等価な回路とする場合、スイッチング素子２０５及び２０６をＯＮとし、スイッチング素子２０４及び２０７をＯＦＦとする。

　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

Claims (5)

1. 　エンジン(E)のクランク軸(51)を回転駆動するモータとして機能するとともに、前記クランク軸(51)の回転から回生起電力を生成するジェネレータとして機能する発電電動機(70)と、
   　前記発電電動機に電力を供給可能な供給手段(45)と、
   　前記エンジン(E)のピストンが圧縮行程の所定の領域に位置しているか否かを判定し、位置していると判定した場合は第一の始動制御を、位置していないと判定した場合は第二の始動制御を実行する制御手段(80)と、を備え、
   　前記供給手段(45)は、蓄電手段(46)とコンデンサ(47)とを含み、
   　前記第一の始動制御は、前記蓄電手段(46)と前記コンデンサ(47)の電荷を前記供給手段(45)に供給させる制御であり、
   　前記第二の始動制御は、前記蓄電手段(46)の電荷を前記供給手段(45)に供給させる制御である、
   ことを特徴とする始動制御装置。
2. 　請求項１に記載の始動制御装置であって、
   　前記制御手段(80)は、前記ピストンの位置が不明な場合に、前記第一の始動制御を開始してから前記ピストンが前記所定の領域に位置しているか否かを判定し、位置していないと判定した場合は前記第二の始動制御に切り替える、
   ことを特徴とする始動制御装置。
3. 　請求項１に記載の始動制御装置であって、
   　前記供給手段(45)は、前記蓄電手段(46)と前記コンデンサ(47)との接続状態を、直列接続態様と並列接続態様とで切り替える切替手段(100)を含み、
   　前記切替手段(100)は、前記蓄電手段(46)と前記コンデンサ(47)の電荷を供給する場合に前記接続状態を前記直列接続態様に切り替え、前記蓄電手段(46)の電荷を供給する場合に前記接続状態を前記並列接続態様に切り替える、
   ことを特徴とする始動制御装置。
4. 　請求項１に記載の始動制御装置であって、
   　前記制御手段(80)は、アイドルストップ制御により前記エンジンを停止した場合に、前記ピストンの位置の情報を保存し、再始動する場合には該情報に基づいて前記ピストンが前記所定の領域に位置しているか否かを判定する、
   ことを特徴とする始動制御装置。
5. 　請求項１に記載の始動制御装置であって、
   　前記発電電動機(70)の回転角を検知するセンサ(35)を備え、
   　前記制御手段(80)は、前記センサ(35)の検知結果に基づいて前記ピストンが前記所定の領域に位置しているか否かを判定する、
   ことを特徴とする始動制御装置。

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