(57)【要約】【課題】ピニオンギヤとリングギヤとの衝突音を好適に抑制することができる始動装置、回転電機、及び始動用電動機を提供すること。【解決手段】ＥＣＵ１００は、ピニオンギヤ３２が押し出された後、モータ３１が駆動する前に、エンジン１０のクランク軸１０ａを介してリングギヤ１１を回転させるようにした。そして、ＥＣＵ１００は、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とが噛み合う前の状態において、リングギヤ１１を回転させる際、モータ３１の駆動に基づくピニオンギヤ３２の回転角加速度と比較して、リングギヤ１１の回転角加速度を小さくさせるように、回転電機２０を駆動させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオンギヤ（３２）を回転させるモータ（３１）、及びエンジン（１０）のクランク軸（１０ａ）と共に回転するリングギヤ（１１）側に前記ピニオンギヤを押し出す押出部材（３３）を有する始動用電動機（３０）と、前記クランク軸に連結され、前記クランク軸を回転させる回転電機（２０）と、を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すとともに、前記モータの駆動力により前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤを回転させることにより、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる始動装置（１００）において、
前記モータが駆動する前の駆動前期間において、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させるように前記回転電機に対して指令する駆動指令部（１００）を備える始動装置。
【請求項２】
前記回転電機は、多相交流電動機（２１）を有し、
前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記多相交流電動機に所定相の電流を流させることにより、前記リングギヤの回転を生じさせる請求項１に記載の始動装置。
【請求項３】
前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相の電流を流させた後、当該所定相とは異なる相の電流を流させる請求項２に記載の始動装置。
【請求項４】
前記多相交流電動機は、界磁巻線（２３）を有し、
前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相の電流を流させた後、前記界磁巻線を通電させる請求項２又は３に記載の始動装置。
【請求項５】
前記始動用電動機は、前記ピニオンギヤに連結され、前記クランク軸の回転に基づき前記リングギヤが所定方向に回転した場合に当該リングギヤから前記モータへの動力を遮断する連結機構（３５）を有しており、
前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相の電流を流させた後、前記所定方向に、前記リングギヤを回転させる請求項２〜４のうちいずれか１項に記載の始動装置。
【請求項６】
前記所定方向は、前記エンジンを始動させる場合に、前記ピニオンギヤによって前記リングギヤを回転させる方向であり、
前記モータを駆動させるモータ駆動部（１００）を備え、
前記モータ駆動部は、前記回転電機の駆動による前記リングギヤの前記所定方向の回転開始に伴って、前記モータを駆動させて前記ピニオンギヤを前記リングギヤと同じ方向に回転させる請求項５に記載の始動装置。
【請求項７】
前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相を通電させた後、前記ピニオンギヤによって前記リングギヤを回転させる方向とは逆方向に、前記リングギヤを回転させる請求項２〜４のうちいずれか１項に記載の始動装置。
【請求項８】
前記モータが駆動する前の駆動前期間のうち、前記押出部材が前記ピニオンギヤを押し出した後で、前記駆動指令部による前記指令により、前記回転電機は前記リングギヤを回転させる請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の始動装置。
【請求項９】
駆動指令部（１００）から回転指令を受けピニオンギヤ（３２）を回転させるモータ（３１）、及びエンジン（１０）のクランク軸（１０ａ）と共に回転するリングギヤ（１１）側に前記駆動指令部からの押出指令を受け前記ピニオンギヤを押し出す押出部材（３３）を有する始動用電動機（３０）を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すとともに、前記モータの駆動力により前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤを回転させることにより、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる回転電機（２０）であって、
前記モータが駆動する前の駆動前期間において、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受け、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる回転電機。
【請求項１０】
前記モータが駆動する前の駆動前期間のうち、前記押出部材が前記ピニオンギヤを押し出した後で、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる請求項９に記載の回転電機。
【請求項１１】
駆動指令部（１００）から回転指令を受けピニオンギヤ（３２）を回転させるモータ（３１）、及びエンジン（１０）のクランク軸（１０ａ）と共に回転するリングギヤ（１１）側に前記駆動指令部からの押出指令を受け前記ピニオンギヤを押し出す押出部材（３３）を有する始動用電動機（３０）と、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受け、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる回転電機（２０）と、を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すことと、前記回転駆動指令を受けた回転電機により、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させることとの協働により前記ピニオンギヤと前記リングギヤとを噛み合わせ、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる始動用電動機であって、
前記協働による噛み合い後に、前記回転指令を受けた前記モータが駆動することで前記ピニオンギヤが回転する始動用電動機。
【請求項１２】
前記モータが駆動する前の駆動前期間のうち、回転電機が前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる前に、前記押出部材が前記ピニオンギヤを押し出す請求項１１に記載の始動用電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを始動させる始動装置、回転電機、及び始動用電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（内燃機関）を始動させる始動装置としては、スタータの押出部材によりピニオンギヤをリングギヤ方向に押し出して、ピニオンギヤの歯をエンジンのリングギヤに形成される歯間スペースに収めることによりリングギヤとかみ合わせ、スタータモータの駆動力によりピニオンギヤを回転させることにより、エンジンを始動させるスタータが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ところで、押出部材によりピニオンギヤをリングギヤ側に押し出しただけでは、ピニオンギヤ端面とリングギヤ端面とが当接するだけで歯が歯間スペース内に収まるに至らない場合、すなわち、ピニオンギヤとリングギヤとがかみ合わない場合がある。そこで、特許文献１に記載のスタータでは、エンジンを始動させる場合、ピニオンギヤを押し出した後、ピニオンギヤをワンピッチに相当する角度だけスタータモータで回転させる予備過程を行っている。これにより、エンジンを始動させるためにスタータモータでピニオンギヤを回転させる際、リングギヤとピニオンギヤとがすでに噛み合った状態にしやすくなる。したがって、エンジンを始動させるためにピニオンギヤをスタータモータで回転させる際、ピニオンギヤとリングギヤとがかみ合った状態でピニオンギヤの歯がリングギヤの歯間スペース内で回転し始めるため、その際の歯面同士の衝撃を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２３２０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スタータモータの駆動開始時において、スタータモータは、突入電流により通常よりも大きな駆動トルクを発揮する。このため、ワンピッチに相当する角度だけ回転させる場合であっても、ピニオンギヤが十分加速されうる。したがって、予備過程においてピニオンギヤとリングギヤが噛み合い、衝突する場合、ピニオンギヤとリングギヤとの回転速度差が大きくなり、衝突音が大きくなる可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ピニオンギヤとリングギヤとの衝突音を好適に抑制することができる始動装置、回転電機、及び始動用電動機を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、第１の発明は、ピニオンギヤを回転させるモータ、及びエンジンのクランク軸と共に回転するリングギヤ側に前記ピニオンギヤを押し出す押出部材を有する始動用電動機と、前記クランク軸に連結され、前記クランク軸を回転させる回転電機と、を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すとともに、前記モータの駆動力により前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤを回転させることにより、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる始動装置において、前記モータが駆動する前の駆動前期間において、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させるように前記回転電機に対して指令する駆動指令部を備えることを要旨とする。
【０００８】
これにより、モータによりピニオンギヤを回転させず、駆動指令部からの回転電機への指令で、リングギヤを回転させて押し出されたピニオンギヤと噛み合わせることで衝突音を小さくできる。なお、本明細書において「回転角加速度」とは回転に伴い発生する周加速度を指している。すなわち、ギヤの半径とそれぞれの角加速度の積の値を指している。
【０００９】
第２の発明は、前記回転電機は、多相交流電動機を有し、前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記多相交流電動機に所定相の電流を流させることにより、前記リングギヤの回転を生じさせることを要旨とする。
【００１０】
多相交流電動機に所定相の電流を流させることにより、モータの駆動に基づくピニオンギヤの回転角加速度と比較してリングギヤの回転角加速度を小さくさせるように回転電機を駆動させることができる。また、クランク軸やリングギヤの回転角度を計測しなくても、所定相の電流を流させることにより、リングギヤを所定の範囲内で回転させることができる。このため、リングギヤとピニオンギヤとが適切にかみ合わせることができるようにしつつ、リングギヤを回転させることに基づき衝突音を抑制することができる。
【００１１】
第３の発明は、前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相の電流を流させた後、当該所定相とは異なる相の電流を流させることを要旨とする。
【００１２】
通電前の状態における回転子（ロータ）と固定子（ステータ）との位置関係によっては、所定相の電流を流しても、リングギヤが回転しない場合がある。そこで、所定相の電流を流した後、所定相とは異なる相の電流を流すこととした。これにより、確実にリングギヤを回転させることができる。
【００１３】
第４の発明は、前記多相交流電動機は、界磁巻線を有し、前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相の電流を流させた後、前記界磁巻線を通電させることを要旨とする。
【００１４】
界磁巻線を通電させても、励磁するまでに時間を要する。このため、界磁巻線が励磁してから所定相の電流を流す場合と比較して、所定相の電流を流した後、界磁巻線を通電させる場合の方が、トルクが低くなり、リングギヤの回転角加速度をより小さくすることができる。したがって、回転電機の駆動に基づきリングギヤを回転させた場合に、リングギヤとピニオンギヤとが衝突してもその衝突音を抑制することができる。
【００１５】
第５の発明は、前記始動用電動機は、前記ピニオンギヤに連結され、前記クランク軸の回転に基づき前記リングギヤが所定方向に回転した場合に当該リングギヤから前記モータへの動力を遮断する連結機構を有しており、前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相の電流を流させた後、前記所定方向に、前記リングギヤを回転させることを要旨とする。
【００１６】
リングギヤから前記モータへの動力を遮断する連結機構を有する。このため、例え、所定方向にリングギヤを回転させることにより、ピニオンギヤとリングギヤとが衝突したとしても、モータに衝撃力が伝達することを防止して、耐久性を向上させることができる。また、確実にかみ合わせることができる。
【００１７】
第６の発明は、前記所定方向は、前記エンジンを始動させる場合に、前記ピニオンギヤによって前記リングギヤを回転させる方向であり、前記モータを駆動させるモータ駆動部を備え、前記モータ駆動部は、前記回転電機の駆動による前記リングギヤの前記所定方向の回転開始に伴って、前記モータを駆動させて前記ピニオンギヤを前記リングギヤと同じ方向に回転させることを要旨とする。
【００１８】
回転電機は、リングギヤとピニオンギヤとがかみ合うように所定相の電流を流した後、所定方向にリングギヤを回転させる。モータ駆動部は、所定方向にリングギヤが回転する際、モータを駆動させてピニオンギヤをリングギヤと同じ方向に回転させる。このため、モータの駆動に基づくピニオンギヤの回転速度と、回転電機の駆動に基づくリングギヤの回転速度との速度差を小さくすることができる。すなわち、衝突したとしても衝突音を抑制することができる。
【００１９】
第７の発明は、前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相を通電させた後、前記ピニオンギヤによって前記リングギヤを回転させる方向とは逆方向に、前記リングギヤを回転させることを要旨とする。
【００２０】
ピニオンギヤによってリングギヤを回転させる方向とは逆方向に、回転電機の駆動に基づきリングギヤを回転させるため、ピニオンギヤとリングギヤとを深くかみ合わせることが可能となる。そして、モータが駆動する前に、ピニオンギヤとリングギヤとを深くかみ合わせることにより、ピニオンギヤとリングギヤとの噛み合い面の面積を大きくすることができる。このため、ピニオンギヤとリングギヤの耐久性を向上させることができる。
【００２１】
第８の発明は、前記モータが駆動する前の駆動前期間のうち、前記押出部材が前記ピニオンギヤを押し出した後で、前記駆動指令部による前記指令により、前記回転電機は前記リングギヤを回転させることを要旨とする。
【００２２】
静止したリングギヤに向けて駆動指令部がピニオンギヤを押し出させるので当接時の衝突音をより小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】始動システムの全体構成図。
【図２】回転電機の構成図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、ピニオンギヤとリングギヤの模式図。
【図４】エンジン始動処理の流れを示すフローチャート。
【図５】制御タイミングを示すタイミングチャート。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、ピニオンギヤとリングギヤの模式図。
【図７】エンジン始動処理の流れを示すフローチャート。
【図８】制御タイミングを示すタイミングチャート。
【図９】エンジン始動処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】制御タイミングを示すタイミングチャート。
【図１１】制御タイミングを示すタイミングチャート。
【図１２】制御タイミングを示すタイミングチャート。
【図１３】回転電機の構成図。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、始動システムの全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。図１に示すように、車両は、エンジン１０と、回転電機２０と、始動用電動機としてのスタータ３０と、始動装置としてのＥＣＵ１００と、を備えている。本実施形態の始動システムは、少なくとも回転電機２０とスタータ３０を備える。エンジン１０は、クランク軸１０ａと、クランク軸１０ａと共に回転するリングギヤ１１とを備えている。
【００２５】
＜回転電機２０＞
図２に示すように、回転電機２０は、多相交流電動機としての３相交流モータ（以下、単に交流モータ２１と示す）と、電力変換装置としてのインバータ２５と、を有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。交流モータ２１は、巻線界磁型のものであり、具体的には３相巻線を有する巻線界磁型同期機である。回転電機２０は、エンジン１０のクランク軸１０ａや車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、クランク軸１０ａに駆動力（回転力）を付与する力行機能とを備えている。
【００２６】
交流モータ２１を構成する回転子２２は、界磁巻線２３を備える。また、交流モータ２１は、エンジン１０のクランク軸１０ａと動力伝達が可能とされている。本実施形態において、回転子２２は、ベルト１２を介してクランク軸１０ａに機械的に連結されている。交流モータ２１を構成する固定子２４には、電機子巻線として、Ｕ相巻線２４Ｕ、Ｖ相巻線２４Ｖ及びＷ相巻線２４Ｗが巻回されている。
【００２７】
インバータ２５は、交流モータ２１と、車両の直流電源であるバッテリ２７とを電気的に接続している。インバータ２５は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎとの直列接続体を３組備えている。Ｕ相上，下アームスイッチＳＵｐ，ＳＵｎの接続点には、Ｕ相巻線２４Ｕの第１端が接続されている。Ｖ相上，下アームスイッチＳＶｐ，ＳＶｎの接続点には、Ｖ相巻線２４Ｖの第１端が接続されている。Ｗ相上，下アームスイッチＳＷｐ，ＳＷｎの接続点には、Ｗ相巻線２４Ｗの第１端が接続されている。Ｕ相巻線２４Ｕ、Ｖ相巻線２４Ｖ及びＷ相巻線２４Ｗの第２端は、中性点で接続されている。
【００２８】
本実施形態では、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎとして、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。そして、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎにはそれぞれ、ダイオードＤＵｐ〜ＤＷｎが逆並列に接続されている。なお、各ダイオードＤＵｐ〜ＤＷｎは、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎのボディーダイオードであってもよい。また、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。
【００２９】
各上アームスイッチＳＵｐ〜ＳＷｐの高電位側端子であるドレインには、バッテリ２７の正極端子が接続されている。各下アームスイッチＳＵｎ〜ＳＷｎの低電位側端子であるソースには、ＧＮＤ端子に接続されている（接地されている）。
【００３０】
回転電機２０は、制御装置２６を備えている。制御装置２６により、界磁巻線２３に直流電圧が印加可能とされている。制御装置２６は、界磁巻線２３に印加する直流電圧を調整することにより、界磁巻線２３に流れる界磁電流を制御する。また、制御装置２６は、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎを制御することにより、通電させる各相巻線２４Ｕ〜２４Ｗ及び電流の向き（すなわち、電流の位相）を制御する。
【００３１】
＜スタータ３０＞
スタータ３０は、エンジン１０を始動させるために用いられる。図１に示すように、スタータ３０は、出力軸３１ａを有するモータ３１と、出力軸３１ａの軸方向において移動可能に取り付けられたピニオンギヤ３２と、ピニオンギヤ３２を軸方向においてリングギヤ１１側（図１において右側）に押し出す押出部材３３と、を備える。
【００３２】
モータ３１は、電力が供給されると、出力軸３１ａを回転させる。モータ３１への電力は、モータスイッチ３４が閉じられる（オンされる）と、供給される。ピニオンギヤ３２は、連結機構としてのオーバーランニングクラッチ３５（以下、単にクラッチ３５と示す）を介してモータ３１の出力軸３１ａに取り付けられている。
【００３３】
クラッチ３５は、エンジン１０の回転数（つまり、リングギヤ１１の回転数）がモータ３１の回転数（つまり、ピニオンギヤ３２の回転数）を下回る場合、例えば、エンジン１０の始動前、モータ３１に基づく出力軸３１ａの回転力をピニオンギヤ３２側に伝達するように構成されている。その一方、クラッチ３５は、エンジン１０の回転数がモータ３１の回転数を上回る場合、例えば、エンジン１０の始動後、空転し、エンジン１０の駆動力をモータ３１側に直接伝達しないように構成されている。
【００３４】
押出部材３３は、電力が供給されると、ピニオンギヤ３２をリングギヤ１１側に押し出す押出機構３６を有する。押出部材３３への電力は、押出スイッチ３７が閉じられる（オンされる）と、供給される。
【００３５】
＜ＥＣＵ１００＞
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵと、記憶部としてのメモリとを備え、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵにて実行することにより、ＥＣＵ１００が備える各種機能が実現される。なお、各種機能は、ハードウェアである電子回路によって実現されてもよく、あるいは、少なくとも一部をソフトウェア、すなわちコンピュータ上で実行される処理によって実現されてもよい。
【００３６】
ＥＣＵ１００が備える各種機能として、例えば、回転電機２０の発電電圧を制御する機能や、回転電機２０のトルク等を制御する機能がある。より詳しくは、ＥＣＵ１００の指示に基づき、回転電機２０の制御装置２６に、界磁巻線２３への通電及び各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎのオンオフ等を制御させる機能がある。
【００３７】
また、例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の始動条件が成立した場合、エンジン１０を始動させるべく、スタータ３０を制御する機能を備える。具体的には、ＥＣＵ１００は、イグニッションスイッチがオンされた場合、押出部材３３に対してピニオンギヤ３２をリングギヤ１１側に押し出させるために、押出スイッチ３７を閉鎖させる操作信号を出力する。そして、ＥＣＵ１００は、押出部材３３がピニオンギヤ３２を押し出した後、モータスイッチ３４を閉鎖させる操作信号を出力する。これにより、モータ３１へ電力が供給され、モータ３１の駆動力が出力軸３１ａ及びクラッチ３５を介してピニオンギヤ３２に伝達される。ピニオンギヤ３２が回転することにより、リングギヤ１１が回転され、それに伴いクランク軸１０ａが回転される。これにより、エンジン１０が始動する。
【００３８】
ところで、押出部材３３によりピニオンギヤ３２がリングギヤ１１側に押し出されたとしても、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とが噛み合うとは限らない。例えば、図３（ａ）に示すように、リングギヤ１１のギヤ歯１１ａとピニオンギヤ３２のギヤ歯３２ａの側面同士が衝突する可能性がある。この状態で、モータ３１を駆動させると、図３（ｂ）に示すように、ピニオンギヤ３２がリングギヤ１１に対して回転することにより、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２と噛み合うこととなる。
【００３９】
しかしながら、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とが噛み合う際、ギヤ１１，３２の歯面同士が衝突し、衝突音が生じることとなる。特に、モータ３１の起動トルクは、エンジン１０を始動させるためにリングギヤ１１を回転させる都合上、あらかじめ定められていることが一般的であり、モータ３１の起動トルクを小さくして、衝突音を抑制することは難しい。
【００４０】
そこで、押出部材３３によりピニオンギヤ３２を押し出させた後、モータ３１を駆動させる前に、回転電機２０の駆動に基づきリングギヤ１１をわずかに回転させてギヤ１１，３２を噛み合わせることにより、衝突音を抑制することとした。以下、詳しく説明する。
【００４１】
本実施形態において、ＥＣＵ１００は、押出部材３３がピニオンギヤ３２を押し出した後で、かつ、モータ３１が駆動する前の駆動前期間において、クランク軸１０ａを介してリングギヤ１１を回転させるように回転電機２０に対して指令する。そして、ＥＣＵ１００は、当該駆動前期間において、モータ３１の駆動に基づくピニオンギヤ３２の回転角加速度と比較して、リングギヤ１１の回転角加速度を小さくさせるように、回転電機２０を駆動させる。これにより、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、駆動指令部としての機能を有し、また、ＥＣＵ１００が、リングギヤ１１の回転角加速度を小さくさせるように、回転電機２０を駆動させる構成を有していることとなる。
【００４２】
本実施形態では、ＥＣＵ１００が、駆動前期間において、モータ３１の駆動に基づくピニオンギヤ３２の回転角加速度と比較して、リングギヤ１１の回転角加速度を小さくさせるように、回転電機２０の起動トルクを制御する。なお、回転角加速度は、各軸のイナーシャ、ギヤ比、プーリ比、及び起動トルク等から算出可能である。
【００４３】
駆動司令部としてのＥＣＵ１００から回転電機２０に対してクランク軸１０ａを介してリングギヤ１１を回転させるように指令しても、回転電機２０の駆動対象である、エンジン１０、クランク軸１０ａ、リングギヤ１１及びベルト１２の慣性が大きいため、回転電機２０の出力トルクに対してリングギヤ１１の回転角加速度は、モータ３１を通電駆動する際のピニオンギヤ３２の回転角加速度と比較して小さく設定しやすい。
【００４４】
これにより、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とが噛み合う前の状態（例えば、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２との歯面同士が離間している状態）において、回転電機２０の駆動に基づくリングギヤ１１の回転角加速度が、モータ３１の駆動に基づくピニオンギヤ３２の回転角加速度と比較して、小さくなる。このため、回転電機２０の駆動に基づきリングギヤ１１がピニオンギヤ３２に対して回転し、噛み合う際に歯面同士が衝突したとしても、モータ３１の駆動に基づきピニオンギヤ３２を回転させて衝突させる場合と比較して、衝突音が抑制される。
【００４５】
また、ＥＣＵ１００は、駆動前期間において、回転電機２０を駆動させる際、交流モータ２１の電機子巻線に所定相の電流が流れるように制御する。このため、リングギヤ１１の回転角度は、所定範囲内（例えば、ワンピッチ以内）となる。
【００４６】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、駆動指令部としての機能を有していたが、ハードウェアにより構成してもよい。例えば、駆動前期間において、クランク軸１０ａを介してリングギヤ１１を回転させるように回転電機２０に対して指令する駆動回路を備えてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、ＥＣＵ１００が、リングギヤ１１の回転角加速度が小さくなるように回転電機２０の起動トルクを制御したが、回転電機２０の制御装置２６がトルクを制御してもよい。例えば、駆動前期間において、制御装置２６は、リングギヤ１１の回転角加速度が小さくなるように起動トルクを制御すればよい。この場合、回転電機２０の制御装置２６が、回転角加速度を小さくさせる構成を有することとなる。この場合、始動装置には、回転電機２０が含まれることとなる。
【００４８】
また、本実施形態では、ＥＣＵ１００が、リングギヤ１１の回転角加速度が小さくなるように回転電機２０の起動トルクを制御したが、ハードウェアの構成により、実現してもよい。例えば、回転電機２０の起動トルクが一定となるように構成する。それと共に、回転電機２０の駆動に基づくリングギヤ１１の回転角加速度が、モータ３１の駆動に基づくピニオンギヤ３２の回転角加速度と比較して、小さくなるように各軸のイナーシャ、ギヤ比、プーリ比、及び起動トルク等を構成すればよい。これにより、ＥＣＵ１００は、回転電機２０の駆動を制御するだけで、回転角加速度を小さくさせることができる。この場合、回転電機２０及びスタータ３０が、回転角加速度を小さくさせる構成を有することとなる。また、この場合、始動装置には、スタータ３０及び回転電機２０が含まれることとなる。
【００４９】
次に、エンジン始動処理について図４に基づき説明する。エンジン始動処理は、所定周期ごとにＥＣＵ１００により実行される。
【００５０】
ＥＣＵ１００は、エンジン１０の始動条件が成立したか否か判定する（ステップＳ１０１）。エンジン１０の始動条件としては、例えば、イグニッションスイッチがオンされたことを示す情報を取得した場合に成立する。また、例えば、アイドリングストップ中、車両のブレーキペダルの操作が解除されるとともに、アクセルペダルが操作されたことを示す情報を取得した場合に成立する。始動条件が成立したと判定されなかった場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、エンジン始動処理を終了する。
【００５１】
始動条件が成立したと判定された場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、界磁巻線２３に界磁電流が流れるように回転電機２０を制御する（ステップＳ１０２）。具体的には、ＥＣＵ１００は、界磁巻線２３に界磁電流を流させることを指示する制御信号を制御装置２６に出力する。制御装置２６は、当該制御信号に基づき、界磁巻線２３に界磁電流を流す。これにより、界磁巻線２３が励磁される。
【００５２】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２から所定時間ｔ１経過後、ピニオンギヤ３２をリングギヤ１１側に押し出させる押出制御を行う（ステップＳ１０３）。具体的には、ＥＣＵ１００は、押出スイッチ３７を閉鎖させて、押出部材３３に電力を供給する。これにより、押出部材３３は、ピニオンギヤ３２をリングギヤ１１側に押し出す。この時点ではリングギヤ１１の端面とピニオンギヤ３２の端面が当接するだけで噛み合いに至らないことが多い。
【００５３】
ステップＳ１０３から所定時間ｔ２経過後、ＥＣＵ１００は、交流モータ２１の電機子巻線に所定相の電流が流れるように回転電機２０を制御する（ステップＳ１０４）。具体的には、ＥＣＵ１００は、各相巻線２４Ｕ〜２４Ｗのうち、予め決められたいずれか１つの巻線２４Ｕ〜２４Ｗから、他の１つの巻線２４Ｕ〜２４Ｗへ電流が流れるように、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎのオンオフを制御する。
【００５４】
例えば、Ｕ相巻線２４ＵからＷ相巻線２４Ｗへ電流が流れるように、ＥＣＵ１００は、Ｕ相上アームスイッチＳＵｐ及びＷ相下アームスイッチＳＷｎをオンさせる制御信号を出力する。制御装置２６は、当該制御信号を入力すると、Ｕ相上アームスイッチＳＵｐ及びＷ相下アームスイッチＳＷｎをオンさせる。これにより、固定子２４が励磁され、Ｕ相巻線２４ＵがＮ極となり、Ｗ相巻線２４ＷがＳ極となる。それに伴い、固定子２４の磁極と、回転子２２の磁極がそれぞれ異なるように、回転子２２が回転する。なお、電流の位相は、任意に変更してもよい。回転子２２が回転することにより連結されたリングギヤ１１を回動させる。リングギヤ１１は当接するピニオンギヤ３２との摩擦力に抗して回動するので後述するようにリングギヤ１１の歯間スペースにピニオンギヤ３２が収まる。
【００５５】
ステップＳ１０４から所定時間ｔ３経過後、ＥＣＵ１００は、回転電機２０を停止させるように制御する（ステップＳ１０５）。具体的には、ＥＣＵ１００は、界磁巻線２３への通電を遮断させるとともに、各相巻線２４Ｕ〜２４Ｗへの通電を遮断させるように回転電機２０を制御する制御信号を出力する。制御装置２６は、当該制御信号を入力すると、界磁巻線２３への通電を遮断するとともに、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎをオフする。これによりリングギヤ１１の駆動が止まる。
【００５６】
次に、ＥＣＵ１００は、モータ３１を駆動させるべく、モータスイッチ３４を閉鎖（オン）させる（ステップＳ１０６）。これにより、モータ３１の駆動に基づきピニオンギヤ３２が回転し、ピニオンギヤ３２のギヤ歯３２ａがリングギヤ１１の歯間スペース内で回動するのでピニオンギヤ３２の歯面がリングギヤ１１の歯面と衝突し、ピニオンギヤ３２のギヤ歯３２ａからリングギヤ１１のギヤ歯１１ａに駆動力が伝わり、リングギヤ１１を回転させる。モータ３１の駆動に基づきリングギヤ１１が回転すると、エンジン１０が始動する。
【００５７】
ＥＣＵ１００は、エンジン１０が始動したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン１０が始動して旨の通知を取得した場合、エンジン１０が始動したと判定する。エンジン１０が始動したと判定されなかった場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、エンジン１０が始動するまでステップＳ１０７の処理を繰り返す。
【００５８】
エンジン１０が始動したと判定された場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、スタータ３０を停止させる（ステップＳ１０８）。すなわち、ＥＣＵ１００は、押出スイッチ３７を開放させ、押出部材３３によるピニオンギヤ３２の押し出し（押出制御）を終了させる。また、ＥＣＵ１００は、モータスイッチ３４を開放させ、モータ３１の駆動を停止させる。そして、エンジン始動処理を終了する。
【００５９】
ここで、エンジン１０の始動条件の成立からエンジン１０が始動するまでの各種制御タイミング、及びその作用について図５及び図６に基づき説明する。
【００６０】
エンジン１０の始動条件が成立すると（時点Ｔ１１）、界磁巻線２３に界磁電流が流れ、界磁巻線２３が励磁状態となる。
【００６１】
所定時間ｔ１経過後、ＥＣＵ１００は、ピニオンギヤ３２をリングギヤ１１側に押し出す押出制御を開始する（時点Ｔ１２）。これにより、初期状態において、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１とが噛み合う位置になければ、図６（ａ）に示すように、ピニオンギヤ３２と、リングギヤ１１の側面同士が衝突することとなる。
【００６２】
次に、所定時間ｔ２経過後、交流モータ２１の電機子巻線に所定相の電流が流れる（時点Ｔ１３）。これにより、回転電機２０の駆動し、その駆動に伴いリングギヤ１１があらかじめ定められた方向に回転する。これにより、例えば、図６（ｂ）に示すように、リングギヤ１１のギヤ歯１１ａとピニオンギヤ３２のギヤ歯３２ａとが噛み合う位置となるまで、リングギヤ１１がピニオンギヤ３２に対して回転する。そして、押出部材３３はピニオンギヤ３２を押し出し続けているため（押出制御の継続中であるため）、ピニオンギヤ３２は、リングギヤ１１と噛み合うように押し出される。
【００６３】
この際、回転電機２０の駆動に基づくリングギヤ１１の回転に伴い、ピニオンギヤ３２と噛み合う際にギヤ３２，１１の歯面同士が衝突する可能性がある。しかしながら、回転電機２０の駆動に基づくリングギヤ１１の回転角加速度は、モータ３１の駆動に基づくピニオンギヤ３２の回転角加速度と比較して小さい。このため、モータ３１の駆動に基づきピニオンギヤ３２を回転させる場合と比較して、衝突音が抑制される。
【００６４】
所定時間ｔ３経過後、界磁巻線２３への通電が遮断するとともに、各相巻線２４Ｕ〜２４Ｗへの通電が遮断する（時点Ｔ１４）。その後、モータ３１が駆動する（時点Ｔ１５）。これにより、図６（ｃ）に示すように、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１の歯面同士が衝突し、モータ３１の駆動に伴ってリングギヤ１１が回転し、エンジン１０が始動することとなる。エンジン始動後（時点Ｔ１６）、押出制御が終了するとともに、モータ３１の駆動が終了する。
【００６５】
モータ３１が駆動する時点において、図６（ｃ）に示すように、ピニオンギヤ３２のギヤ歯３２ａとリングギヤ１１のギヤ歯１１ａとが噛み合い位置に配置されているのであれば、ピニオンギヤ３２のギヤ歯３２ａとリングギヤ１１のギヤ歯１１ａとの歯面同士が衝突するまでの距離が短く衝突するまでの間に速度が上昇しないため、モータ３１の駆動に基づきギヤ３２，１１が衝突しても、衝突音が抑制される。また、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１の接触面が広いため、モータ３１の駆動に伴いピニオンギヤ３２とリングギヤ１１が衝突しても、衝突時の面圧を低減でき、耐久性が向上する。
【００６６】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００６７】
ＥＣＵ１００は、ピニオンギヤ３２が押し出された後で、かつ、モータ３１が駆動する前の駆動前期間において、エンジン１０のクランク軸１０ａを介してリングギヤ１１を回転させるようにした。これにより、押出部材３３がピニオンギヤ３２を押し出した際、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１と噛み合わなかったとしても、モータ３１が駆動する前に、回転電機２０の駆動に基づきリングギヤ１１が回転し、ピニオンギヤ３２をリングギヤ１１に噛み合わせることが可能となる。
【００６８】
また、駆動前期間において、モータ３１の駆動に基づくピニオンギヤ３２の回転角加速度と比較して、リングギヤ１１の回転角加速度を小さくさせるように、回転電機２０を駆動させる構成を有する。より詳細には、回転電機２０の駆動対象の慣性が大きいため、モータ３１を通電駆動する際のピニオンギヤ３２の回転角加速度と比較してリングギヤ１１の回転角加速度は小さく設定しやすい。これにより、回転電機２０の駆動に伴うリングギヤ１１の回転角加速度は、モータ３１の駆動に伴うピニオンギヤ３２の回転角加速度と比較して小さくできる。
【００６９】
つまり、ＥＣＵ１００は、交流モータ２１に所定相の電流を流させることにより、モータ３１の駆動に基づくピニオンギヤ３２の回転角加速度と比較して、リングギヤ１１の回転角加速度を小さくさせるように、回転電機２０を駆動させた。
【００７０】
これにより、駆動司令部としてのＥＣＵ１００が、モータ３１によりピニオンギヤ３２を駆動させず、回転電機２０がリングギヤ１１を駆動させることによりピニオンギヤ３２と噛み合わせることで衝突音を小さくできる。
【００７１】
すなわち、回転電機２０の駆動に基づくリングギヤ１１の回転に伴って、リングギヤ１１がピニオンギヤ３２と噛み合う位置に移動し、押出部材３３によりピニオンギヤ３２がリングギヤ１１に押し込まれる。その際、各ギヤ１１，３２の噛み合い面（歯面）同士が衝突したとしても、回転電機２０の駆動に基づくリングギヤ１１の回転角加速度は、モータ３１の駆動に基づく回転角加速度と比較して、小さいため、モータ３１の駆動に基づく衝突音と比較して衝突音を抑制することができる。なお、回転電機２０が突入電流により通常よりも大きな駆動トルクを発揮しても、上記慣性による理由でモータ３１の駆動に基づく衝突音よりも小さくすることができる。
【００７２】
また、クランク軸１０ａやリングギヤ１１の回転角度を計測しなくても、所定相の電流を流させることにより、リングギヤ１１を決められた範囲内で回転させることができる。これにより、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とが適切に噛み合わせることができるようにしつつ、リングギヤ１１の回転に基づき衝突することを抑制することができる。
【００７３】
また、ＥＣＵ１００による制御を変更すればよく、回転電機２０及びスタータ３０の構成を変更しなくても、衝突音を抑制することができる。
【００７４】
特に、ＥＣＵ１００による回転電機２０への指令により、モータ３１が駆動する前の駆動前期間のうち、押出部材３３がピニオンギヤ３２を押し出した後で、回転電機２０はリングギヤ１１を回転させる。
【００７５】
これにより、ＥＣＵ１００が静止したリングギヤ１１に向けてピニオンギヤ３２を押し出させるので当接時の衝突音をより小さくできる。
【００７６】
ただし、回転電機２０によりクランク軸１０ａを介してリングギヤ１１を回転させる際に、リングギヤ１１、ピニオンギヤ３２が静止し端面同士が当接した状態で、端面同士の静止摩擦係数に基づき大きい駆動力が回転電機２０に必要とされる。
【００７７】
一方、モータ３１が駆動する前の駆動前期間のうち、押出部材３３がピニオンギヤ３２を押し出す前に、回転電機２０がクランク軸１０ａを介してリングギヤ１１を回転させるようにすることもありうる。このようにすれば、回転中のリングギヤ１１に向けてピニオンギヤ３２を押し出させるので、当接時の衝突音が比較的大きくなる。しかしながら、回転中のリングギヤ１１とピニオンギヤ３２との間には静止摩擦係数より一般に小さい動摩擦係数しか発生しないので回転電機２０に必要されるのは比較的小さい駆動力で済む。
【００７８】
なお、ＥＣＵ１００による回転電機２０への指令タイミングと実際にリングギヤ１１が回転し始めるタイミングは必ずしも同一ではなく、指令から所定の遅れ時間後に回転が始まる。よって、押出部材３３がピニオンギヤ３２を押し出した直後に、回転電機２０は、リングギヤ１１を回転させるには、遅れ時間を考慮して指令タイミングを設定する必要がある。
【００７９】
（第２実施形態）
回転子２２と固定子２４の位置関係によっては、所定相の電流を流しても、リングギヤ１１がピニオンギヤ３２と噛み合うまで回転するとは限らない。例えば、初期状態（電機子巻線への通電時）において、固定子２４の磁極と回転子２２の磁極がそれぞれ異なる状況又はそれに近い状況である場合、回転子２２は、十分に回転しない。そこで、第２実施形態では、図７に示すエンジン始動処理を実行することとした。
【００８０】
ＥＣＵ１００は、エンジン１０の始動条件が成立したか否か判定する（ステップＳ２０１）。始動条件が成立したと判定されなかった場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、エンジン始動処理を終了する。
【００８１】
始動条件が成立したと判定された場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、界磁巻線２３に界磁電流が流れるように回転電機２０を制御する（ステップＳ２０２）。ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０２から所定時間ｔ１経過後、押出部材３３に対してピニオンギヤ３２をリングギヤ１１側に押し出させる（ステップＳ２０３）。
【００８２】
ステップＳ２０３から所定時間ｔ２経過後、ＥＣＵ１００は、所定相の電流を流させるように回転電機２０を制御する（ステップＳ２０４）。次に、ＥＣＵ１００は、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１とが噛み合ったか否かを判定する（ステップＳ２０５）。具体的には、リングギヤ１１が所定角度（例えば、ワンピッチに相当する角度）以上、回転したか否かを、角度センサにより検出されたリングギヤ１１の回転角度に基づき、判定する。
【００８３】
噛み合ったと判定されなかった場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、電機子巻線への通電を遮断するように回転電機２０を制御する（ステップＳ２０６）。そして、ＥＣＵ１００は、所定相を異なる相とするように、所定相を更新し、更新後の所定相の電流を流させるように回転電機２０を制御する（ステップＳ２０７）。つまり、ＥＣＵ１００は、所定相とは異なる相の電流を流させる。ここで異なる相とは、電流の位相が異なる相のことであり、通電させる各相巻線２４Ｕ〜２４Ｗが異なることのみならず、電流の向きが異なる場合も含まれる。例えば、Ｕ相巻線２４ＵからＷ相巻線２４Ｗへの電流と、Ｗ相巻線２４ＷからＵ相巻線２４Ｕへの電流は、位相が異なる。
【００８４】
本実施形態では、正方向にリングギヤ１１を回転させるように、所定相を更新する。リングギヤ１１の回転方向のうち、正方向とは、エンジン１０が始動する際に回転させる方向のことであり、また、モータ３１の駆動に伴いピニオンギヤ３２によりリングギヤ１１が回転させられる方向のことである。
【００８５】
具体的には、Ｕ相上アームスイッチＳＵｐ及びＷ相下アームスイッチＳＷｎをオンさせた場合、Ｖ相上アームスイッチＳＶｐ及びＷ相下アームスイッチＳＷｎをオンさせる。なお、以下では、Ｕ相巻線２４ＵからＷ相巻線２４Ｗへの電流が、第１相の電流と示し、Ｖ相巻線２４ＶからＷ相巻線２４Ｗへの電流が、第２相の電流と示す。
【００８６】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０７の処理を実行し、所定時間経過後、再びステップＳ２０５の処理を実行する。噛み合ったと判定された場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、回転電機２０を停止させるように制御する（ステップＳ２０８）。次に、ＥＣＵ１００は、モータ３１を駆動させるべく、モータスイッチ３４を閉鎖（オン）させる（ステップＳ２０９）。ＥＣＵ１００は、エンジン１０が始動したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。エンジン１０が始動したと判定されなかった場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２１０の処理を繰り返す。
【００８７】
エンジン１０が始動したと判定された場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、スタータ３０を停止させる（ステップＳ３１１）。そして、エンジン始動処理を終了する。
【００８８】
ここで、制御タイミングについて図８に基づき説明する。
【００８９】
エンジン１０の始動条件が成立すると（時点Ｔ２１）、界磁巻線２３に界磁電流が流れ、界磁巻線２３が励磁状態となる。次に押出部材３３は、ピニオンギヤ３２をリングギヤ１１側に押し出す（時点Ｔ２２）。所定時間ｔ２経過後、交流モータ２１において第１相の電流が流れる（時点Ｔ２３）。ここで、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とが噛み合ったと判定されなかった場合、交流モータ２１において第２相の電流が流れる（時点Ｔ２４）。このように、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とが噛み合ったと判定されるまで、交流モータ２１の各相巻線２４Ｕ〜２４Ｗを通電し、リングギヤ１１を正方向に回転させることとなる。つまり、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とが噛み合う位置に達するまで、異なる相の電流を流させ、リングギヤ１１を回転させることとなる。
【００９０】
リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とが噛み合ったと判定されると、界磁巻線２３への通電が遮断されるとともに、各相巻線２４Ｕ〜２４Ｗへの通電が遮断される（時点Ｔ２５）。その後、モータ３１が駆動する（時点Ｔ２６）。これにより、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１の歯面同士が衝突し、モータ３１の駆動に伴ってリングギヤ１１が回転し、エンジン１０が始動することとなる。エンジン始動後（時点Ｔ２７）、押出制御が終了するとともに、モータ３１の駆動が終了する。
【００９１】
以上詳述した本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、以下の優れた効果が得られる。
【００９２】
通電前の状態において、回転子２２と固定子２４の位置関係によっては、所定相の電流を流しても、リングギヤ１１が回転しない場合がある。そこで、所定相の電流を流した後、所定相とは異なる相の電流を流すこととした。これにより、確実にリングギヤ１１を回転させることができる。したがって、モータ３１の駆動前に、リングギヤ１１を回転させることにより、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とをかみ合わせることができる。
【００９３】
モータ３１は、クランク軸１０ａの回転に基づきリングギヤ１１が正方向に回転した場合に当該リングギヤ１１からの動力を遮断するクラッチ３５を介して、ピニオンギヤ３２と連結されている。このため、例え、回転電機２０の駆動に伴って、正方向にリングギヤ１１を回転させ、リングギヤ１１がピニオンギヤ３２と衝突したとしても、クラッチ３５によりモータ３１に衝撃力が伝達することを防止することができる。これにより、モータ３１の耐久性を向上させることができる。
【００９４】
（第３実施形態）
第３実施形態では、回転電機２０の起動トルクをより小さくするため、ＥＣＵ１００は、図９に示すエンジン始動処理を実行するようにした。以下、詳しく説明する。
【００９５】
ＥＣＵ１００は、エンジン１０の始動条件が成立したか否か判定する（ステップＳ３０１）。始動条件が成立したと判定されなかった場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、エンジン始動処理を終了する。
【００９６】
始動条件が成立したと判定された場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、押出部材３３に対してピニオンギヤ３２をリングギヤ１１側に押し出させる（ステップＳ３０２）。
【００９７】
ＥＣＵ１００は、所定相の電流を流させるように回転電機２０を制御する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３から所定時間ｔ１１経過後、ＥＣＵ１００は、界磁巻線２３に界磁電流が流れるように回転電機２０を制御する（ステップＳ３０４）。以降、ＥＣＵ１００は、第１実施形態のステップＳ１０５〜Ｓ１０８の処理と同様に、ステップＳ３０５〜Ｓ３０８の処理を実行する。
【００９８】
ここで、制御タイミング及びその作用について図１０に基づき説明する。
【００９９】
エンジン１０の始動条件が成立すると（時点Ｔ３１）、ピニオンギヤ３２をリングギヤ１１側に押し出す押出制御が開始される。その後、交流モータ２１において、所定相の電流が流れる（時点Ｔ３２）。所定時間ｔ１１経過後、界磁巻線２３に界磁電流が流れ、界磁巻線２３が励磁状態となる（時点Ｔ３３）。これにより、回転電機２０の駆動し、その駆動に伴いリングギヤ１１が正方向又は負方向に回転する。
【０１００】
所定時間ｔ３経過後、界磁巻線２３への通電が遮断するとともに、各相巻線２４Ｕ〜２４Ｗへの通電が遮断する（時点Ｔ３４）。その後、モータ３１が駆動する（時点Ｔ３５）。これにより、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１が衝突し、モータ３１の駆動に伴ってリングギヤ１１が回転し、エンジン１０が始動することとなる。エンジン始動後（時点Ｔ３６）、押出制御が終了するとともに、モータ３１の駆動が終了する。
【０１０１】
以上詳述した第３実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、以下の優れた効果が得られる。
【０１０２】
第３実施形態では、交流モータ２１において所定相の電流を流してから、界磁巻線２３に界磁電流を流すようにした。界磁巻線２３に通電させても、励磁するまでに時間を要する。つまり、回転するまで時間を要する。このため、界磁巻線２３が励磁してから所定相の電流を流す場合と比較して、所定相の電流を流した後、界磁巻線２３に界磁電流を流す場合の方が、起動トルクを小さくすることができる。つまり、回転電機２０の駆動に伴うリングギヤ１１の回転角加速度をより小さくすることができる。特に、電機子巻線への突入電流の影響を抑えることができる。したがって、回転電機２０の駆動に基づきリングギヤ１１を回転させた場合に、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とが衝突してもその衝突音を抑制することができる。
【０１０３】
（第４実施形態）
第４実施形態では、モータ３１の駆動タイミングを図１１に示すように変更した。エンジン１０の始動条件が成立すると（時点Ｔ４１）、界磁巻線２３に界磁電流が流れ、界磁巻線２３が励磁状態となる。そして、押出部材３３によりピニオンギヤ３２をリングギヤ１１側に押し出す押出制御が開始される（時点Ｔ４２）。交流モータ２１において第１相の電流が流れる（時点Ｔ４３）。
【０１０４】
次に、交流モータ２１において、第２相の電流が流れるとともに、モータ３１が駆動する（時点Ｔ４４）。すなわち、回転電機２０によってリングギヤ１１を正方向に回転させるとともに、モータ３１を駆動させることとした。これにより、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とを同じ方向に回転することとなる。
【０１０５】
なお、リングギヤ１１を正方向に回転させると同時に、モータ３１を駆動させたが、同時に限らず、正方向への回転開始時付近であればよい。本実施形態では、ＥＣＵ１００は、モータ駆動部として機能するが、モータ３１を駆動させる駆動回路を備えてもよい。
【０１０６】
その後、界磁巻線２３への通電が遮断されるとともに、各相巻線２４Ｕ〜２４Ｗへの通電が遮断される（時点Ｔ４５）。エンジン１０の始動後（時点Ｔ４６）、押出制御が終了するとともに、モータ３１の駆動が終了する。
【０１０７】
以上詳述した本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、以下の優れた効果が得られる。
【０１０８】
ＥＣＵ１００は、ピニオンギヤ３２がリングギヤ１１側に押し出された後、正方向にリングギヤ１１を回転させる。そして、ＥＣＵ１００は、正方向にリングギヤ１１が回転する際（すなわち、第２相の電流が流れる際）、モータ３１を駆動させる。このため、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とが同じ方向に回転することとなる。したがって、モータ３１の駆動に基づくピニオンギヤ３２の回転速度と、回転電機２０の駆動に基づくリングギヤ１１の回転速度との速度差を小さくすることができる。すなわち、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１との歯面同士が衝突したとしてもその衝突音を抑制することができる。
【０１０９】
（第５実施形態）
第５実施形態では、リングギヤ１１の回転方向を負方向とした。図１２に基づき説明する。エンジン１０の始動条件が成立すると（時点Ｔ５１）、界磁巻線２３に界磁電流が流れ、界磁巻線２３が励磁状態となる。次に、押出部材３３は、リングギヤ１１側へのピニオンギヤ３２の押し出しを開始する（時点Ｔ５２）。交流モータ２１の電機子巻線に第１相の電流が流れる（時点Ｔ５３）。次に、交流モータ２１の電機子巻線に第１２相の電流が流れる（時点Ｔ５４）。
【０１１０】
第１２相の電流とは、ピニオンギヤ３２によってリングギヤ１１を回転させる方向（正方向）とは逆方向（負方向）に、回転電機２０によってリングギヤ１１を回転させる位相の電流のことである。本実施形態において、Ｕ相巻線２４ＵからＷ相巻線２４Ｗへの電流が、第１相の電流であるならば、Ｕ相巻線２４ＵからＶ相巻線２４Ｖへの電流が、第１２相の電流となる。リングギヤ１１が逆方向（負方向）に回転するため、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１とを深くかみ合わせることが可能となる。
【０１１１】
その後、界磁巻線２３への通電が遮断されるとともに、各相巻線２４Ｕ〜２４Ｗへの通電が遮断される（時点Ｔ５５）。そして、モータ３１が駆動する（時点Ｔ５６）。これにより、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１が衝突し、モータ３１の駆動に伴ってリングギヤ１１が回転し、エンジン１０が始動することとなる。エンジン始動後（時点Ｔ５７）、押出制御が終了するとともに、モータ３１の駆動が終了する。
【０１１２】
以上詳述した本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、以下の優れた効果が得られる。
【０１１３】
ピニオンギヤ３２によってリングギヤ１１を回転させる方向（正方向）とは逆方向（負方向）に、回転電機２０の駆動に基づきリングギヤ１１を回転させた。このため、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１とを深くかみ合わせることが可能となる。そして、モータ３１が駆動する前に、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１とを深くかみ合わせることにより、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１との接触する面積（噛み合い面の面積）を大きくすることができる。このため、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１の耐久性を向上させることができる。
【０１１４】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【０１１５】
・モータ３１と、ピニオンギヤ３２との間に、バネ等の弾性部材を備えてもよい。より詳しくは、押出部材３３がピニオンギヤ３２をリングギヤ１１側に押し出した際に、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１との側面同士が衝突した場合、軸方向に収縮する弾性部材を備えてもよい。そして、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１とが噛み合うまで、弾性部材によりピニオンギヤ３２の押し込ませてもよい。なお、このような弾性部材を備えることにより、側面同士が衝突した場合にピニオンギヤ３２に加えられた反力を吸収し、衝突音を抑制することもできる。
【０１１６】
・インバータ２５の代わりに、図１３に示すような複数の整流素子により交流電流を直流電流に変換するレクチファイア２００を利用してもよい。この場合、各相巻線の一端とバッテリ２７の正極端子を繋ぐ各電気経路にそれぞれスイッチを備えるとともに、各相巻線の他端とＧＮＤ端子とを繋ぐ電気経路にスイッチを備えることが望ましい。これにより、所定相の電流を流すことができる。
【０１１７】
・図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ピニオンギヤ３２がリングギヤ１１に押し込まれ、噛み合った場合に、モータスイッチ３４を閉鎖するハードウェア機構を備えてもよい。すなわち、ピニオンギヤ３２がリングギヤ１１側に押し出す押出機構３６は、モータスイッチ３４の可動接点３６ａを備える。この可動接点３６ａは、ピニオンギヤ３２がリングギヤ１１に押し込まれたことに応じてモータスイッチ３４側に移動し、ピニオンギヤ３２とリングギヤ１１とが噛み合った場合にモータスイッチ３４を閉鎖するように構成されている。これにより、ピニオンギヤ３２がリングギヤ１１に噛み合い位置に達した場合に、モータスイッチ３４を閉鎖させることができる。
【０１１８】
・交流モータ２１の電機子巻線に電流を流す場合、所定方向にリングギヤ１１を回転させるような位相の電流を流させてもよい。例えば、初期状態における回転子２２の位置を検出し、その位置に基づき、所定相を決定してもよい。所定方向は、正方向と負方向のいずれでもよい。
【０１１９】
・回転電機２０は、スタータ機能を有するＩＳＧを採用したが、クランク軸１０ａを回転させることができるのであれば、スタータとしての機能を有していなくてもよい。つまり、回転電機２０は、スタータとして機能するような起動トルクを発揮することができなくてもよい。また、回転を維持するための回転角度センサがなくてもよい。例えば、オルタネータでもよい。
【０１２０】
・モータ３１の出力軸３１ａにヘリカルスプラインを設け、ピニオンギヤ３２を回転させながら、リングギヤ１１側に押し込ませるようにしてもよい。これにより、ピニオンギヤ３２をよりリングギヤ１１に噛み合わせやすくなる。また、リングギヤ１１の回転方向に合わせて、ヘリカルスプラインを設けることにより、リングギヤ１１とピニオンギヤ３２とをより深くかみ合わせることが可能となる。例えば、リングギヤ１１を負方向に回転させる場合、ピニオンギヤ３２を押し出す際、ピニオンギヤ３２を同じ方向に回転させるようなヘリカルスプラインを備えればよい。また、図３に示すように、ピニオンギヤ３２の歯先を面取りしてもよい。
【０１２１】
・上記実施形態では、押出制御を実行してから所定時間ｔ２経過後、所定相の電流を流したが、押出制御と同時に、所定相の電流を流してもよい。
【０１２２】
・第２実施形態のステップＳ２０７において、電流の位相が異なるのであれば、所定相をどのように更新してもよい。
【０１２３】
・上記第４実施形態又は第５実施形態において、第１相の電流を流してから、界磁電流を流してもよい。これにより、より起動トルクを小さくし、衝突音を抑制することができる。
【０１２４】
・第２実施形態では、噛み合うまで、電流の位相を更新して、電機子巻線に電流を流し続けたが、噛み合ったか否かを判定しなくてもよい。例えば、所定相の電流を流させた後、所定相とは異なる相の電流を流させ、その後、判定を行うことなく、回転電機２０を停止させてもよい。
【０１２５】
また、本明細書に述べたエンジンを始動させる始動システムに用いられる回転電機、あるいは始動用電動機についての技術思想として、以下第９から第１２の発明も本明細書の内容として存在している。
【０１２６】
（第９の発明）
駆動指令部（１００）から回転指令を受けピニオンギヤ（３２）を回転させるモータ（３１）、及びエンジン（１０）のクランク軸（１０ａ）と共に回転するリングギヤ（１１）側に前記駆動指令部からの押出指令を受け前記ピニオンギヤを押し出す押出部材（３３）を有する始動用電動機（３０）を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すとともに、前記モータの駆動力により前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤを回転させることにより、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる回転電機（２０）であって、前記モータが駆動する前の駆動前期間において、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受け、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる回転電機。
【０１２７】
これにより、モータにより、ピニオンギヤを駆動させてリングギヤと噛み合わせるのではなく、リングギヤを駆動させることによりピニオンギヤと噛み合わせることで衝突音を小さくできる回転電機を得ることができる。
【０１２８】
（第１０の発明）
前記モータが駆動する前の駆動前期間のうち、前記押出部材が前記ピニオンギヤを押し出した後で、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる回転電機。
【０１２９】
これにより、静止したリングギヤに向けてピニオンギヤが押し出されるので当接時の衝突音をより小さくできる回転電機を得ることができる。
【０１３０】
（第１１の発明）
駆動指令部（１００）から回転指令を受けピニオンギヤ（３２）を回転させるモータ（３１）、及びエンジン（１０）のクランク軸（１０ａ）と共に回転するリングギヤ（１１）側に前記駆動指令部からの押出指令を受け前記ピニオンギヤを押し出す押出部材（３３）を有する始動用電動機（３０）と、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受け、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる回転電機（２０）と、を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すことと、前記回転駆動指令を受けた回転電機により、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させることとの協働により前記ピニオンギヤと前記リングギヤとを噛み合わせ、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる始動用電動機であって、前記協働による噛み合い後に、前記回転指令を受けた前記モータが駆動することで前記ピニオンギヤが回転する始動用電動機。
【０１３１】
これにより、ピニオンギヤの押し出しとリングギヤ駆動の協働によりピニオンギヤを噛み合わせることで、モータにより駆動されたピニオンギヤの端面をリングギヤの端面に衝突することを回避することができ、端面衝突音を小さくできる始動用電動機を得ることができる。また、モータの回転をリングギヤとの噛み合わせに使わずに済む。さらにリングギヤのギヤ歯がピニオンギヤの歯間スペースに終了された状態で、モータ駆動によりピニオンギヤが回転するため、ピニオンギヤのギヤ歯とリングギヤのギヤ歯は低い衝突速度で衝突するので、ギヤ歯同士の衝突音も小さくできる始動用電動機を得ることができる。
【０１３２】
（第１２の発明）
前記モータが駆動する前の駆動前期間のうち、回転電機が前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる前に、前記押出部材が前記ピニオンギヤを押し出す始動用電動機。
【０１３３】
これにより、静止したリングギヤに向けてピニオンギヤが押し出されるので当接時のピニオンギヤへの衝撃をより小さくできる。
【符号の説明】
【０１３４】
１０…エンジン、１１…リングギヤ、２０…回転電機、３０…スタータ、３１…モータ、３２…ピニオンギヤ、３３…押出部材、１００…ＥＣＵ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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