(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電流により回転駆動される交流回転機（３０）と、
コンデンサ（４２）を有する直流電圧源と、
スイッチング素子（Ｓ￥＃）を有し、前記交流回転機を回転駆動させるべく、前記スイッチング素子の操作によって前記直流電圧源の電圧を前記交流回転機に印加するインバータ（４０）と、
ソレノイドコイル（５２）を有し、前記ソレノイドコイルに対する通電によって発生する電磁力により所定の駆動対象（６２；８４）を駆動するアクチュエータ（５０）と、
を備え、
前記交流回転機を構成するステータコイル（３４￥）の中性点（Ｎ）は、前記ソレノイドコイルを介してバッテリ（４４）に接続され、
前記ソレノイドコイルの一端は、前記中性点に接続され、
前記バッテリ、前記スイッチング素子、前記コンデンサ、前記ステータコイル及び前記ソレノイドコイルは、前記スイッチング素子の操作により、前記バッテリ、前記ソレノイドコイル、前記ステータコイル及び前記スイッチング素子を含む第１の閉回路、又は前記ソレノイドコイル、前記ステータコイル、前記スイッチング素子及び前記コンデンサを含む第２の閉回路を形成可能なように設けられていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記スイッチング素子は、上アームスイッチング素子（Ｓ￥ｐ）、及び前記上アームスイッチング素子に直列接続された下アームスイッチング素子（Ｓ￥ｎ）を備え、
前記コンデンサは、前記インバータの正極端子（Ｔｐ）及び負極端子（Ｔｎ）の間に接続され、
前記ソレノイドコイルの両端のうち、前記中性点が接続された側とは反対側は、前記バッテリの正極端子に接続され、
前記バッテリの負極端子は、前記インバータの負極端子に接続され、
前記第１の閉回路は、前記上アームスイッチング素子のオフ操作及び前記下アームスイッチング素子のオン操作により形成される閉回路であって、前記バッテリ、前記ソレノイドコイル、前記ステータコイル及び前記下アームスイッチング素子を含む閉回路であり、
前記第２の閉回路は、前記上アームスイッチング素子のオン操作及び前記下アームスイッチング素子のオフ操作により形成される閉回路であって、前記バッテリ、前記ソレノイドコイル、前記ステータコイル、前記上アームスイッチング素子及び前記コンデンサを含む閉回路であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記スイッチング素子は、上アームスイッチング素子（Ｓ￥ｐ）、及び前記上アームスイッチング素子に直列接続された下アームスイッチング素子（Ｓ￥ｎ）を備え、
前記コンデンサは、前記インバータの正極端子（Ｔｐ）及び負極端子（Ｔｎ）の間に接続され、
前記ソレノイドコイルの両端のうち、前記中性点が接続された側とは反対側は、前記バッテリの負極端子に接続され、
前記バッテリの正極端子は、前記インバータの正極端子に接続され、
前記第１の閉回路は、前記上アームスイッチング素子のオン操作及び前記下アームスイッチング素子のオフ操作により形成される閉回路であって、前記バッテリ、前記上アームスイッチング素子、前記ステータコイル及び前記ソレノイドコイルを含む閉回路であり、
前記第２の閉回路は、前記上アームスイッチング素子のオフ操作及び前記下アームスイッチング素子のオン操作により形成される閉回路であって、前記バッテリ、前記コンデンサ、前記下アームスイッチング素子、前記ステータコイル及び前記ソレノイドコイルを含む閉回路であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステムに適用され、
前記所定の駆動対象を駆動させるために前記ソレノイドコイルに流す直流電流に、前記交流回転機を回転駆動させるために前記ステータコイルに流す交流電流が重畳した電流を前記ステータコイルに流すべく、前記スイッチング素子を操作する操作部（４１）を備えることを特徴とするシステムの制御装置。
【請求項５】
前記操作部は、前記直流電流に前記交流電流が重畳した電流を前記ステータコイルに流すべく、前記第１の閉回路と前記第２の閉回路とが交互に形成されるように前記スイッチング素子を操作することを特徴とする請求項４記載のシステムの制御装置。
【請求項６】
前記操作部は、前記ソレノイドコイルに対する通電によって発生する電磁力により前記所定の駆動対象が駆動されるタイミングを、前記交流回転機の回転駆動タイミングよりも早くするように、前記スイッチング素子を操作することを特徴とする請求項４又は５記載のシステムの制御装置。
【請求項７】
前記所定の駆動対象は、エンジンのクランク軸（７０）に連結されたリングギア（６４）と噛み合う連結位置又は前記リングギアと噛み合わない非連結位置に移動可能なピニオンギア（６２）であり、
前記アクチュエータは、前記ソレノイドコイルに対する通電によって発生する電磁力により前記ピニオンギアを前記非連結位置から前記連結位置まで移動させ、
前記交流回転機は、前記ピニオンギアと連結され、
前記操作部は、前記ピニオンギアを前記連結位置から前記非連結位置まで移動させるために前記ソレノイドコイルに流す直流電流に、前記ピニオンギアを回転駆動させるために前記ステータコイルに流す交流電流が重畳した電流を前記ステータコイルに流すべく、前記スイッチング素子を操作することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のシステムの制御装置。
【請求項８】
前記交流回転機は、流体を送り出すポンプ（８０）を回転駆動させ、
前記所定の駆動対象は、前記ポンプから送り出される流体の流量に関する調整が可能なバルブ（８４）であり、
前記アクチュエータは、前記ソレノイドコイルに対する通電によって発生する電磁力により、流体の流量に関する調整を行うべく前記バルブを駆動させ、
前記操作部は、前記バルブを駆動させるために前記ソレノイドコイルに流す直流電流に、前記ポンプを回転駆動させるために前記ステータコイルに流す交流電流が重畳した電流を前記ステータコイルに流すべく、前記スイッチング素子を操作することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のシステムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電流により回転駆動される交流回転機と、コンデンサを有する直流電圧源と、スイッチング素子を有し、前記交流回転機を回転駆動させるべく、前記スイッチング素子の操作によって前記直流電圧源の電圧を前記交流回転機に印加するインバータと、ソレノイドコイルを有し、前記ソレノイドコイルへの通電によって発生する電磁力により所定の駆動対象を駆動するアクチュエータと、を備えるシステム、及び前記システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記特許文献１に見られるように、ピニオンギアを回転駆動するためのスタータモータと、ピニオンギアをリングギアに向かって押し出す移動用アクチュエータ（ソレノイド）と、バッテリ及びスタータモータの間を導通状態又は遮断状態に切り替える第１のスイッチ（リレー）と、バッテリ及びソレノイドの間を導通状態又は遮断状態に切り替える第２のスイッチ（リレー）とを備えるスタータシステムが知られている。このシステムについて説明すると、第２のスイッチのオン操作によってソレノイドに通電することで、ピニオンギアがリングギアに向かって押し出される。そして、第１のスイッチのオン操作によってスタータモータに通電することで、スタータモータが回転駆動される。これにより、リングギアに連結されたエンジンのクランク軸に初期回転を付与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８９３７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記スタータシステムでは、第１のスイッチとは別に、ソレノイドに通電する電流を制御するための専用の第２のスイッチを備えている。第２のスイッチは、ソレノイドの駆動力を制御するために設けられている。第２のスイッチを例えば半導体素子などにより構成することで、ソレノイドに通電する電流を自在に可変して駆動力を制御する。しかしながら、半導体素子を制御する制御回路等、スタータシステムを構成する部品の数が増大する懸念がある。
【０００５】
なお、部品数が増大する問題は、スタータシステムに限らず、交流電流により回転駆動される交流回転機と、ソレノイドコイルを有し、ソレノイドコイルへの通電によって発生する電磁力により所定の駆動対象を駆動するアクチュエータとを備えるシステムであれば、同様に生じ得る。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、システムを構成する部品の数を低減させることのできるシステム、及びシステムの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、交流電流により回転駆動される交流回転機（３０）と、コンデンサ（４２）を有する直流電圧源と、スイッチング素子（Ｓ￥＃）を有し、前記交流回転機を回転駆動させるべく、前記スイッチング素子の操作によって前記直流電圧源の電圧を前記交流回転機に印加するインバータ（４０）と、ソレノイドコイル（５２）を有し、前記ソレノイドコイルに対する通電によって発生する電磁力により所定の駆動対象（６２；８４）を駆動するアクチュエータ（５０）と、を備え、前記交流回転機を構成するステータコイル（３４￥）の中性点（Ｎ）は、前記ソレノイドコイルを介してバッテリ（４４）に接続され、前記ソレノイドコイルの一端は、前記中性点に接続され、前記バッテリ、前記スイッチング素子、前記コンデンサ、前記ステータコイル及び前記ソレノイドコイルは、前記スイッチング素子の操作により、前記バッテリ、前記ソレノイドコイル、前記ステータコイル及び前記スイッチング素子を含む第１の閉回路、又は前記ソレノイドコイル、前記ステータコイル、前記スイッチング素子及び前記コンデンサを含む第２の閉回路を形成可能なように設けられていることを特徴とするシステムである。
【０００８】
上記システムには、第１の閉回路又は第２の閉回路を形成可能なように、バッテリ、スイッチング素子、コンデンサ、ステータコイル及びソレノイドコイルが設けられている。こうした構成は、第１の閉回路と前記第２の閉回路とが交互に形成されるようにスイッチング素子を操作することで、直流電圧源の電圧をバッテリの電圧よりも高くするために採用される。ここでは、ステータコイルに加えて、ソレノイドコイルを、バッテリの電圧を昇圧させる昇圧チョッパ回路のリアクトルとして利用することができる。直流電圧源の電圧をバッテリの電圧よりも高くした状態で直流電圧源の電圧をインバータに印加することで、交流回転機の回転速度を高めることができる。
【０００９】
このように、上記発明によれば、バッテリの電圧の昇圧度合いを高めるためのリアクトルとして、ソレノイドコイルを流用することができる。これにより、上記昇圧度合いを高めるために、例えば受動素子としてのリアクトルをシステムに別途備える必要がない。したがって、上記発明によれば、システムを構成する部品の数を低減させることができる。
【００１０】
ここで、上記システムに適用される請求項３記載の発明は、前記所定の駆動対象を駆動させるために前記ソレノイドコイルに流す直流電流に、前記交流回転機を回転駆動させるために前記ステータコイルに流す交流電流が重畳した電流を前記ステータコイルに流すべく、前記スイッチング素子を操作する操作部（４１）を備えることを特徴とするシステムの制御装置である。
【００１１】
上記発明では、電磁力により所定の駆動対象を駆動させるためにソレノイドコイルに流す直流電流に、交流回転機を回転駆動させるためにステータコイルに流す交流電流が重畳した電流をステータコイルに流すべく、操作部によってスイッチング素子を操作する。ここで、上記直流電流は、ソレノイドコイルの電磁力の発生に用いられ、交流回転機のトルクには影響を及ぼさない。こうした上記発明によれば、ソレノイドコイルの通電制御と、交流回転機の通電制御との双方を、インバータを構成するスイッチング素子の操作によって行うことができる。すなわち、アクチュエータの通電制御用に、インバータを構成するスイッチング素子とは別のスイッチング素子をシステムに備える必要がない。したがって、システムを構成する部品の数を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態にかかるスタータシステムの全体構成図。
【図２】同実施形態にかかるモータ制御のブロック図。
【図３】同実施形態にかかる電圧ベクトルを示す図。
【図４】同実施形態にかかるモータの出力トルク及び回転速度の関係を示す図。
【図５】同実施形態にかかる昇圧処理態様を示す図。
【図６】同実施形態にかかる昇圧処理態様を示す図。
【図７】同実施形態にかかるスタータ制御を示すタイムチャート。
【図８】第２の実施形態にかかるポンプシステムの全体構成図。
【図９】第３の実施形態にかかるスタータシステムの全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるシステム及びその制御装置を車載主機としてのエンジンを搭載した車両に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１に示すように、車両には、スタータ１０と、スタータ１０を制御対象とする電子制御装置（以下、ＥＣＵ２０）とが備えられている。スタータ１０は、モータ３０、インバータ４０、及び電磁ソレノイド５０を備えている。
【００１５】
モータ３０は、３相交流回転機であり、ロータ３２と、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ステータコイル３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗとを備えている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相ステータコイル３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗのそれぞれの一端は、中性点Ｎにて互いに接続されている。本実施形態では、モータ３０として、永久磁石同期機を用いており、特に、ＩＰＭＳＭを用いている。
【００１６】
インバータ４０は、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐ（￥＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）、及び￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎの直列接続体を３組備える３相インバータである。詳しくは、￥相上，下アームスイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎの接続点は、￥相ステータコイル３４￥の両端のうち中性点Ｎと接続された側とは反対側（モータ３０の￥相端子）に接続されている。インバータ４０は、また、￥相上，下アームスイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎを操作対象とする制御回路４１を備えている。なお、本実施形態において、制御回路４１が「操作部」に相当する。また、本実施形態では、スイッチング素子Ｓ￥＃（＃＝ｐ，ｎ）として、半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴを用いている。さらに、スイッチング素子Ｓ￥＃には、ダイオードＤ￥＃が逆並列に接続されている。
【００１７】
インバータ４０の一対の入力端子（以下、正極端子Ｔｐ，負極端子Ｔｎ）間には、コンデンサ４２が接続されている。また、インバータ４０の負極端子Ｔｎには、バッテリ４４の負極端子が接続されている。バッテリ４４は、車載補機の電源となる２次電池である。バッテリ４４としては、例えば鉛蓄電池を用いることができる。なお、本実施形態において、コンデンサ４２が「直流電圧源」に相当する。
【００１８】
バッテリ４４の正極端子には、駆動リレー４６を介して、電磁ソレノイド５０を構成するソレノイドコイル５２の一端が接続されている。ソレノイドコイル５２の他端は、中性点Ｎに接続されている。駆動リレー４６は、バッテリ４４からインバータ４０へと過電流が流れる場合にその過電流を遮断する等、非常時における保護リレーの役割を果たす。駆動リレー４６は、バッテリ４４及びソレノイドコイル５２の間を電気的に導通状態又は遮断状態に切り替えるべく、オン操作又はオフ操作される。
【００１９】
電磁ソレノイド５０は、ソレノイドコイル５２に加えて、可動部材５４（可動鉄心）と、ソレノイドコイル５２に並列接続されたダイオード５６とを備えている。詳しくは、ダイオード５６は、そのカソードが駆動リレー４６の一端に接続されている。
【００２０】
スタータ１０は、さらに、ワンウェイクラッチ６０、ピニオンギア６２及びシフトレバー６６を備えている。詳しくは、ピニオンギア６２は、ワンウェイクラッチ６０を介してロータ３２に連結されている。ワンウェイクラッチ６０は、ロータ３２の回転軸の回転速度からピニオンギア６２の回転速度を減算した相対回転速度が負でない場合にのみロータ３２からピニオンギア６２へとトルクを伝達させ、上記相対回転速度が負となる場合にロータ３２及びピニオンギア６２の間でトルクを伝達させない部材である。
【００２１】
ピニオンギア６２は、エンジンのクランク軸７０に連結されたリングギア６４と噛み合い可能とされている。詳しくは、ソレノイドコイル５２に通電されない場合、ピニオンギア６２は、リングギア６４と噛み合わない位置（以下、非連結位置）に位置する。一方、ソレノイドコイル５２に通電される場合、電磁ソレノイド５０の電磁力により、可動部材５４が所定方向へ移動させられる。これにより、シフトレバー６６を介して、ピニオンギア６２は、非連結位置からリングギア６４と噛み合う位置（以下、連結位置）に向かって押し出されることとなる。なお、図１には、連結位置に位置するピニオンギアを「６２ａ」にて示した。
【００２２】
ピニオンギア６２がリングギア６４と噛み合った状態において、ピニオンギア６２がモータ３０によって回転駆動されると、クランク軸７０に初期回転が付与される（クランキングが行われる）。
【００２３】
ＥＣＵ２０は、クランキングを制御回路４１に対して指示する。ここで、クランキングを指示する場合、ＥＣＵ２０は、駆動リレー４６をオン操作する。これにより、バッテリ４４及びソレノイドコイル５２の間が導通状態とされる。
【００２４】
制御回路４１には、Ｖ相ステータコイル３４Ｖに流れる電流（以下、Ｖ相電流）を検出するＶ相電流センサ４８Ｖの検出値や、Ｗ相ステータコイル３４Ｗに流れる電流（以下、Ｗ相電流）を検出するＷ相電流センサ４８Ｗの検出値、さらにはインバータ４０の入力電圧を検出する電圧センサ４９の検出値が入力される。制御回路４１は、クランキングを行うべく、スイッチング素子Ｓ￥＃をオンオフ操作することで、ピニオンギア６２の押し出し制御及びピニオンギア６２の回転駆動制御を行う。
【００２５】
図２を用いて、ピニオンギア６２の回転駆動制御について説明する。ここで、図２は、制御回路４１によって実行されるモータ３０の制御量の制御に関する処理のブロック図である。なお、本実施形態では、制御量を回転速度とする。
【００２６】
モータ３０の制御は、速度指令値ω＊を実現するための指令電流とモータ３０に流れる電流とが一致するように、スイッチング素子Ｓ￥＃をオンオフ操作する制御となる。すなわち、本実施形態では、モータ３０の回転速度が最終的な制御量となるものであるが、回転速度を制御すべく、モータ３０に流れる電流を直接の制御量として、これを指令電流に制御する。特に、本実施形態では、モータ３０に流れる電流を指令電流に制御すべく、電流ベクトル制御を行う。
【００２７】
詳しくは、２相変換部４１ａは、Ｖ相電流センサ４８Ｖの検出値ｉｖ、Ｗ相電流センサ４８Ｗの検出値ｉｗ、及びモータ３０の電気角θに基づき、Ｕ相電流ｉｕ，Ｖ相電流ｉｖ，Ｗ相電流ｉｗを回転座標系における電流であるｄ軸電流ｉｄｒ及びｑ軸電流ｉｑｒに変換する。なお、Ｕ相電流ｉｕは、キルヒホッフの法則に基づき、Ｖ相電流センサ４８Ｖの検出値ｉｖ及びＷ相電流センサ４８Ｗの検出値ｉｗに基づき算出すればよい。また、電気角θは、回転角センサ（例えばレゾルバ）の検出値であってもよいし、オブザーバ等を利用した周知のセンサレス制御から得られる電気角であってもよい。
【００２８】
指令電流算出部４１ｂは、速度指令値ω＊に基づき、回転座標系における電流の指令値であるｄ軸指令電流ｉｄ＊と、ｑ軸指令電流ｉｑ＊とを算出する。ちなみに、速度指令値ω＊は、例えば、制御回路４１よりも上位の制御装置（例えば、ＥＣＵ２０）から入力される。
【００２９】
指令電圧算出部４１ｃは、ｄ軸電流ｉｄｒ，ｑ軸電流ｉｑｒをｄ軸指令電流ｉｄ＊，ｑ軸指令電流ｉｑ＊にフィードバック制御するための操作量としてｄ，ｑ軸上の指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を算出する。具体的には、ｄ軸電流ｉｄｒ及びｄ軸指令電流ｉｄ＊の偏差Δｉｄに基づく比例積分制御によってｄ軸上の指令電圧ｖｄ＊を算出してかつ、ｑ軸電流ｉｑｒ及びｑ軸指令電流ｉｑ＊の偏差Δｉｑに基づく比例積分制御によってｑ軸上の指令電圧ｖｑ＊を算出する。
【００３０】
３相変換部４１ｄは、電気角θに基づき、ｄ，ｑ軸上の指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊をモータ３０の固定座標系における３相の指令電圧Ｖ￥＊（￥＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）に変換する。これら指令電圧Ｖ￥＊は、ｄ，ｑ軸電流ｉｄｒ，ｉｑｒを指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊にフィードバック制御するための操作量となり、正弦波信号となる。
【００３１】
補正部４１ｅは、３相変換部４１ｄから出力された指令電圧Ｖ￥＊から、昇圧／電流制御部４２ｆから出力されたオフセット量ΔＤを減算した値として、最終的な指令電圧Ｄ￥＊を算出する。なお、昇圧／電流制御部４２ｆについては、後に詳述する。
【００３２】
生成部４１ｇは、インバータ４０の３相の出力電圧を、指令電圧Ｄ￥＊を模擬した電圧とするための操作信号ｇ￥＃を生成する。本実施形態では、電圧センサ４９によって検出されたインバータ４０の入力電圧ＶＩＮＶによって指令電圧Ｄ￥＊を規格化した値「２×Ｄ￥＊／ＶＩＮＶ」と、キャリア信号ｔｃ（例えば三角波信号）との大小比較に基づくＰＷＭ処理によって操作信号ｇ￥＃を生成する。ここで、上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐの操作信号ｇ￥ｐと、対応する下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎの操作信号ｇ￥ｎとは、互いに相補的な信号となっている。
【００３３】
先の図１の説明に戻り、生成部４１ｇによって生成された操作信号ｇ￥ｐ，ｇ￥ｎは、スイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎに対して出力される。これにより、上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐと、対応する下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎとは、交互にオン操作される。スイッチング素子Ｓ￥＃のオンオフ操作により、インバータ４０の出力電圧ベクトルとして、図３に示す電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７が用いられる。そして、これにより、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ステータコイル３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗのそれぞれには、電気角で互いに位相が１２０度ずれた正弦波状の交流電流が流れることとなる。
【００３４】
制御回路４１は、さらに、中性点Ｎ及びバッテリ４４が接続された状態でスイッチング素子Ｓ￥＃を操作することで、ソレノイドコイル５２に通電する電流を制御してアクチュエータとしての電磁ソレノイド５０の駆動力を制御する。制御回路４１は、加えて、コンデンサ４２の電圧をバッテリ４４の電圧に対して昇圧する昇圧処理を行う。この処理は、￥相ステータコイル３４￥（￥＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）及びソレノイドコイル５２を昇圧チョッパ回路のリアクトルとして利用することで、バッテリ４４の端子間電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサ４２に印加する処理である。これにより、図４に実線にて示すように、モータ３０の回転速度を高めることができる。昇圧処理によってコンデンサ４２の電圧がバッテリ４４の電圧よりも高くなっている状態でスイッチング素子Ｓ￥＃を操作することで、モータ３０を回転駆動させてクランキングを行う。これにより、例えばエンジンの始動に要する時間を短縮することができる。なお、図４において、横軸は、モータ３０の回転速度ωを示し、縦軸は、モータ３０の出力トルクＴｒｑを示している。
【００３５】
図５及び図６を用いて、昇圧処理の原理について説明する。ここで、図５は、下アームスイッチング素子ＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎの全てがオン状態となるゼロ電圧ベクトルＶ０（以下、Ｖ０ベクトル）の期間における回路図であり、図６は、上アームスイッチング素子ＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐの全てがオン状態となるゼロ電圧ベクトルＶ７（以下、Ｖ７ベクトル）の期間における回路図である。
【００３６】
図５に示すように、￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎをオン操作することで、バッテリ４４、ソレノイドコイル５２、￥相ステータコイル３４￥、及び￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎを備える第１の閉回路が形成され、第１の閉回路に電流が流れる。これにより、ソレノイドコイル５２及び￥相ステータコイル３４￥に磁気エネルギが蓄積される。
【００３７】
その後、図６に示すように、￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎをオフ操作し、また、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐをオン操作することで、バッテリ４４、ソレノイドコイル５２、￥相ステータコイル３４￥、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐ及びコンデンサ４２を備える第２の閉回路が形成される。これにより、ソレノイドコイル５２及び￥相ステータコイル３４￥に蓄積された磁気エネルギがコンデンサ４２に出力される。図５及び図６に示したスイッチング操作を交互に繰り返すことで、コンデンサ４２の端子間電圧Ｖｃをバッテリ４４の端子間電圧Ｖｂよりも高い状態にすることができる。
【００３８】
ここで、コンデンサ４２の端子間電圧Ｖｃは、Ｖ０ベクトル期間及びＶ７ベクトル期間の和でＶ０ベクトル期間を除算した値であるオン時比率を調節することで制御することができる。ここでは、オン時比率が高いほど、コンデンサ４２の端子間電圧Ｖｃが高くなる。このオン時比率は、先の図２に示した指令電圧Ｖ￥＊をオフセットさせることで操作することができる。この点に鑑み、先の図２に示した昇圧／電流制御部４２ｆは、オフセット量ΔＤを設定する。詳しくは、補正部４１ｅでは、３相変換部４１ｄから出力された指令電圧Ｖ￥＊からオフセット量ΔＤを減算する。
【００３９】
なお、オフセット量ΔＤが「０」とされる場合、例えば指令電圧Ｖ￥＊の１周期において、Ｖ０ベクトル期間とＶ７ベクトル期間とが同じになる。このとき、コンデンサ４２の端子間電圧Ｖｃは、バッテリ４４の端子間電圧Ｖｂの２倍程度になる。
【００４０】
続いて、図７に、ピニオンギア６２の押し出し制御及びピニオンギア６２の回転駆動制御の一例を示す。ここで、図７において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの符号は、インバータ４０からモータ３０へと向かう方向を正としている。また、ソレノイドコイル５２に流れる電流ＩＬの符号は、モータ３０からバッテリ４４へと向かう方向を正としている。さらに、図７に示す「ｉａ，ｉｂ，ｉｃ」は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ステータコイル３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗに流れる直流電流を示している。本実施形態では、これらステータコイル３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗのインダクタンスが互いに同一に設定されていることにより、上記直流電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃは互いに同一となる。これら直流電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃの合計値がソレノイドコイル５２に流れる直流電流ＩＬとなる。
【００４１】
図示される例では、時刻ｔ０において、駆動リレー４６がオン操作される。そして、時刻ｔ０〜ｔ２において、ソレノイドコイル５２に対する通電電流によって発生する電磁力によりピニオンギア６２が押し出されるタイミングｔ１を、モータ３０（ロータ３２）の回転駆動タイミングｔ２よりも早くするように、スイッチング素子Ｓ￥＃を操作する。これは、ピニオンギア６２を押し出すためにソレノイドコイル５２に流す直流電流ＩＬに、モータ３０を回転駆動させるための３相交流電流を重畳するタイミングｔ２よりも前のタイミングｔ１で、ソレノイドコイル５２に流す直流電流ＩＬを規定電流以上とするように、スイッチング素子Ｓ￥＃を操作することで実現できる。ここで、上記規定電流は、ピニオンギア６２を非連結位置から連結位置まで押し出すのに要求される直流電流の下限値である。上述したスイッチング素子Ｓ￥＃の操作は、本実施形態において、上記直流電流ＩＬが、ソレノイドコイル５２の電磁力の発生のみに用いられ、モータ３０のトルクには影響を及ぼさないことに基づくものである。なお、時刻ｔ０〜ｔ２においては、インバータ４０の出力電圧ベクトルとして、ゼロ電圧ベクトルＶ０，Ｖ７のみを用いた処理が行われる。
【００４２】
その後、時刻ｔ２以降においては、ピニオンギア６２を連結位置から非連結位置まで押し出すためにソレノイドコイル５２に流す直流電流に、ピニオンギア６２を回転駆動させるために￥相ステータコイル３４￥に流す交流電流が重畳した電流を￥相ステータコイル３４￥に流すべく、スイッチング素子Ｓ￥＃を操作する。ここでは、インバータ４０の出力電圧ベクトルとして、ゼロ電圧ベクトルＶ０，Ｖ７及び有効電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６を用いた処理が行われる。詳しくは、時刻ｔ２以降においては、ソレノイドコイル５２に流す直流電流に￥相ステータコイル３４￥に流す交流電流が重畳した電流を￥相ステータコイル３４￥に流すべく、有効電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６のいずれかを挟みつつ、上記第１の閉回路と上記第２の閉回路とが交互に形成されるようにスイッチング素子Ｓ￥＃を操作する。
【００４３】
以上詳述した本実施形態によれば、バッテリ４４の電圧の昇圧度合いを高めるためのリアクトルとして、ソレノイドコイル５２を流用することができる。このため、上記昇圧度合いを高めるためにリアクトル素子をスタータ１０に別途備える必要がない。したがって、本実施形態によれば、スタータ１０を構成する部品の数を低減させることができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、ピニオンギア６２の押し出し制御と、ピニオンギア６２の回転駆動制御との双方を、インバータ４０を構成するスイッチング素子Ｓ￥＃の操作によって行うことができる。すなわち、ピニオンギア６２の押し出し制御用に、スイッチング素子Ｓ￥＃とは別のスイッチング素子をスタータ１０に備える必要がない。こうした構成によっても、スタータ１０を構成する部品の数を低減させることができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００４６】
本実施形態では、スタータ１０に代えて、ポンプ装置１０ａについて部品数の低減を図る。
【００４７】
図８に、本実施形態にかかるポンプ装置１０ａを示す。なお、図８において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００４８】
図示されるように、ポンプ装置１０ａは、モータ３０、インバータ４０及び電磁ソレノイド５０に加えて、ポンプ８０及びバルブ８４を備えている。ポンプ８０は、そのインペラ８２の回転軸がロータ３２に連結されている。このため、ロータ３２が回転駆動されることで、インペラ８２が回転駆動される。これにより、メイン管路８６を流れる冷却液体をポンプ８０から送り出すことができる。
【００４９】
バルブ８４は、ポンプ８０から送り出された冷却液体を、メイン管路８６につながる第１の管路８８ａ及び第２の管路８８ｂのそれぞれに分配する機能を有する。バルブ８４は、電磁ソレノイド５０の電磁力によって駆動される。本実施形態では、ソレノイドコイル５２に通電されない場合、ポンプ８０から送り出された冷却液体を第１の管路８８ａに全て供給するようにバルブ８４が駆動される。一方、ソレノイドコイル５２に通電される場合、ポンプ８０から送り出された冷却液体を第２の管路８８ｂに全て供給するようにバルブ８４が駆動される。ここで、本実施形態では、直流電流ＩＬの連続的な調整により、上記電磁力を連続的に調整可能である。このため、上記電磁力の連続的な調整によってバルブ８４を駆動させることで、第１の管路８８ａ及び第２の管路８８ｂのそれぞれに対する冷却液体流量の分配比率を連続的に調整することができる。この場合、先の図７に示した直流電流ＩＬは、モータ３０の回転駆動後においても調整されて変化し得る。なお、第１の管路８８ａを流れる冷却液体は、例えばインバータ４０の冷却のために用いられる。一方、第２の管路８８ｂを流れる冷却液体は、例えばその他車載補機の冷却のために用いられる。
【００５０】
以上説明した本実施形態によっても、上記第１の実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５２】
本実施形態では、コンデンサ４２の電圧を昇圧させるための回路構成を変更する。
【００５３】
図９に、本実施形態にかかるスタータシステムの全体構成を示す。なお、図９において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００５４】
図示されるように、ソレノイドコイル５２の両端のうち、中性点Ｎが接続された側とは反対側は、駆動リレー４６を介してバッテリ４４の負極端子に接続されている。なお、ソレノイドコイル５２には、ダイオード５６ａが並列接続されている。詳しくは、ダイオード５６ａは、そのアノードが駆動リレー４６の一端に接続されている。また、駆動リレー４６が設けられる位置は、図９に示した位置に限らない。例えば、駆動リレー４６を、バッテリ４４の正極端子及びインバータ４０の正極端子Ｔｐの間に設けてもよい。
【００５５】
一方、バッテリ４４の正極端子は、インバータの正極端子Ｔｐに接続されている。
【００５６】
続いて、本実施形態にかかる昇圧処理について説明する。
【００５７】
まず、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐをオン操作する第１の処理を行うことで、バッテリ４４、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐ、ステータコイル３４￥及びソレノイドコイル５２を備える第１の閉回路が形成され、第１の閉回路に電流が流れる。これにより、ソレノイドコイル５２及び￥相ステータコイル３４￥に磁気エネルギが蓄積される。
【００５８】
その後、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐをオフ操作し、また、￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｐをオン操作する第２の処理を行うことで、バッテリ４４、コンデンサ４２、￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎ、ステータコイル３４￥及びソレノイドコイル５２を備える第２の閉回路が形成される。これにより、ソレノイドコイル５２及び￥相ステータコイル３４￥に蓄積された磁気エネルギがコンデンサ４２に出力される。ここでは、バッテリ４４及びコンデンサ４２のそれぞれの正極端子の電位が同じになることから、コンデンサ４２の負極端子の電位がグランド電位（バッテリ４４の負極端子の電位）よりも低くなる。これにより、コンデンサ４２の端子間電圧Ｖｃがバッテリ４４の端子間電圧Ｖｂよりも高くなる。
【００５９】
上記第１の処理及び第２の処理を交互に繰り返すことで、コンデンサ４２の端子間電圧Ｖｃをバッテリ４４の端子間電圧Ｖｂよりも高い状態にすることができる。
【００６０】
以上説明した本実施形態によっても、上記第１の実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００６２】
・システムとしては、先の図１に示した構成に限らない。例えば、バッテリ４４の正極端子をインバータ４０の正極端子Ｔｐに接続し、バッテリ４４の負極端子を、ソレノイドコイル５２の両端のうち中性点Ｎが接続された側とは反対側に接続する。また、バッテリ４４の負極端子とインバータ４０の負極端子Ｔｎとの間にコンデンサを接続する。こうした構成の場合、コンデンサ４２を削除することができ、インバータ４０の正極端子Ｔｐ及び負極端子Ｔｎ間に接続される「直流電圧源」は、バッテリ４４及びコンデンサの直列接続体となる。この場合、昇圧処理によってコンデンサの充電電圧を高めることで直流電圧源の電圧を昇圧する。このとき、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐをオン操作し、また、￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎをオフ操作することで、バッテリ４４、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐ、￥相ステータコイル３４￥、及びソレノイドコイル５２を備える第１の閉回路が形成される。一方、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐをオフ操作し、また、￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎをオン操作することで、ソレノイドコイル５２、￥相ステータコイル３４￥、コンデンサ及び￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎを備える第２の閉回路が形成される。
【００６３】
・上記第１の実施形態の先の図７において、例えば時刻ｔ１以降でソレノイドコイル５２に流れる直流電流ＩＬを低下させてもよい。これは、ピニオンギア６２が連結位置まで押し出されてリングギア６４と噛み合った後、ピニオンギア６２の位置を連結位置に維持するために要求される直流電流が、ピニオンギア６２を非連結位置から連結位置まで押し出すために要求される直流電流よりも小さいことによる。
【００６４】
・上記第２の実施形態において、第２の管路８８ｂを削除してもよい。この場合、バルブ８４を、冷却流体の流量に関する調整として、冷却液体の流量そのものの調整を行うアクチュエータとしてもよい。なお、ポンプ８０から送り出される流体としては、液体に限らず、気体、又は液体及び気体の混合物であってもよい。
【００６５】
・上記第３の実施形態の図９に示した昇圧回路構成を、上記第２の実施形態の図８に示したポンプシステムに適用してもよい。
【００６６】
・上記各実施形態において、インバータ４０を、スタータ１０やポンプ装置１０ａに備える（内蔵する）ことなく、スタータ１０やポンプ装置１０ａの外部に設けてもよい。
【００６７】
・「交流回転機」としては、ＩＰＭＳＭに限らず、例えばＳＰＭＳＭであってもよい。また、「交流回転機」としては、ロータに永久磁石を備える永久磁石界磁型同期機に限らず、例えば、ロータに界磁巻線を備える巻線界磁型同期機であってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
３０…モータ、３４￥…ステータコイル、４０…インバータ、４１…制御回路、４２…コンデンサ、４４…バッテリ、５０…電磁ソレノイド、５２…ソレノイドコイル、６２…ピニオンギア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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