(57)【要約】【課題】この発明は、スタータモータ駆動中の消費電力量を低減でき、車両の燃費を改善できる始動制御装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】モータ駆動トルク推定手段１２３は、モータ１０５に電力を供給するバッテリ１０７のバッテリ電圧降下量に基づいてモータ駆動トルクを推定する。始動制御手段１２２は、モータ駆動トルク推定手段１２３によって推定されたモータ駆動トルクが所定値以上である場合に、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電をオフする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連結されたリングギアにピニオンを押し込むためのピニオン押し込み装置を駆動するピニオン駆動手段と、
前記ピニオンに連結されたモータを回転駆動させるためのモータ駆動装置を駆動するモータ駆動手段と、
外部からの始動要求を受けて、前記ピニオン駆動手段及び前記モータ駆動手段の動作を制御することで前記エンジンを始動させる始動制御手段と、
前記モータのモータ駆動トルクを推定するモータ駆動トルク推定手段と
を備え、
前記始動制御手段は、前記モータ駆動トルク推定手段によって推定された前記モータ駆動トルクに基づいて、前記ピニオン駆動手段の動作を制御することを特徴とする始動制御装置。
【請求項２】
前記ピニオン駆動手段は、前記ピニオン押し込み装置への通電のオン及びオフを切換えるものであり、
前記始動制御手段は、前記モータ駆動トルク推定手段によって推定された前記モータ駆動トルクが所定値以上である場合に、前記ピニオン駆動手段による前記ピニオン押し込み装置への通電をオフすることを特徴とする請求項１に記載の始動制御装置。
【請求項３】
前記始動制御手段は、前記ピニオン駆動手段による前記ピニオン押し込み装置への通電をオフした後に、前記モータ駆動トルクが前記所定値よりも小さくなった場合に、前記ピニオン駆動手段による前記ピニオン押し込み装置への通電を再開させることを特徴とする請求項２に記載の始動制御装置。
【請求項４】
前記始動制御手段が前記モータ駆動トルクと比較する所定値は、前記リングギアと前記ピニオンとの間に働く摩擦力が、前記ピニオンを前記リングギアから抜くために設けられたリターンスプリングによる戻り力よりも小さくなるときの前記モータの駆動トルクの値であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の始動制御装置。
【請求項５】
前記ピニオン駆動手段は、前記ピニオン押し込み装置の通電のデューティ比を変更することによりピニオン押し込み力を変更するものであり、
前記始動制御手段は、前記モータ駆動トルク推定手段によって推定された前記モータ駆動トルクと、前記ピニオンを前記リングギアから抜くために設けられたリターンスプリングによる戻り力とに基づいて、前記ピニオンを前記リングギアに押付けるために必要とされるピニオン押し込み力を得るためのデューティ比を演算するデューティ演算部を含み、前記ピニオン押し込み装置の通電のデューティ比が前記デューティ演算部によって求められたデューティ比と一致するように、前記ピニオン駆動手段の動作を制御することを特徴とする請求項１記載の始動制御装置。
【請求項６】
前記モータ駆動トルク推定手段は、前記モータに電力を供給するバッテリのバッテリ電圧降下量に基づいて前記モータ駆動トルクを推定することを特徴する請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば車両等のエンジンの始動を制御するための始動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の燃費改善・環境負荷低減等を目的として、エンジン自動停止再始動システムが開発されている。このエンジン自動停止再始動システムでは、例えば所定車速以下でのブレーキＯＮ操作がされたとき等、エンジンを停止するための所定の条件が運転者の操作によって満たされると、自動で燃料がカットされて、エンジンが自動停止される。また、例えばブレーキ解除操作がされたとき、又はアクセル踏み込み操作がされたとき等、運転者の操作によって再始動するための所定の条件が満たされると、燃料噴射が再開されるとともに、エンジンが自動的に再始動される。
【０００３】
このようなエンジン自動停止再始動システムにおいて、エンジン自動停止直後のエンジン回転降下期間中でも再始動を行うことができるように、特許文献１に示されるように、ピニオンの押し込みと、モータの駆動（ピニオンの回転）とを独立で制御可能なスタータが開発されている。このようなスタータでは、ピニオンの移動速度を変更して始動時間の短縮するために、デューティ制御を行うことでピニオン駆動コイルに流れる電流が調整されて、ピニオンの押し込み力が制御されている。
【０００４】
また、特許文献２に示されるように、ピニオンの押し込みを行うプランジャにプルインコイルとホールドコイルとを設け、モータの駆動開始時に、プルインコイルへの通電を遮断して、ホールドコイルのみに通電することで、消費電力量の低減を行うことも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２１４４０１号公報
【特許文献２】特開２００２−１２２０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示す装置では、スタータモータ駆動中（クランキング中）でもピニオンの押し込みを実施しているので、ピニオンの押し込みに不要な電力を消費しており、車両の燃費悪化につながっている。
また、特許文献１で実施しているピニオン押し込み制御では、ピニオン噛み込み後でも最大のデューティでピニオンの押し込みを実施するので、ピニオンの押し込みに不要な電力を消費しており、車両の燃費悪化につながっている。
さらに、特許文献２に示す装置では、スタータモータ駆動中にホールドコイルに一定の電流を常に通電するので、消費電力量の低減量が少なく、車両の燃費改善効果が少ない。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、スタータモータ駆動中の消費電力量を低減でき、車両の燃費を改善できる始動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】
【０００８】
この発明に係る始動制御装置は、エンジンに連結されたリングギアにピニオンを押し込むためのピニオン押し込み装置を駆動するピニオン駆動手段と、ピニオンに連結されたモータを回転駆動させるためのモータ駆動装置を駆動するモータ駆動手段と、外部からの始動要求を受けて、ピニオン駆動手段及びモータ駆動手段の動作を制御することでエンジンを始動させる始動制御手段と、モータのモータ駆動トルクを推定するモータ駆動トルク推定手段とを備え、始動制御手段は、モータ駆動トルク推定手段によって推定されたモータ駆動トルクに基づいて、ピニオン駆動手段の動作を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の始動制御装置によれば、始動制御手段は、モータ駆動トルク推定手段によって推定されたモータ駆動トルクに基づいて、ピニオン駆動手段の動作を制御するので、ピニオン押し込み装置への不必要な通電を回避できる。これにより、スタータモータ駆動中の消費電力量を低減でき、車両の燃費を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による始動制御装置を示すブロック図である。
【図２】図１の始動制御装置の処理内容を示したフローチャートである。
【図３】図２の通常始動時の処理内容を示したフローチャートである。
【図４】図２のエンジン回転中の始動制御の処理内容を示したフローチャートである。
【図５】図１のリングギアとピニオンの噛み合い部分にかかる力を示す説明図である。
【図６】図１のモータ駆動トルク推定手段で使用されるバッテリ電圧降下量‐駆動トルクマップである。
【図７】この発明の実施の形態２による始動制御装置を示すブロック図である。
【図８】図７の始動制御装置によって実施される通常始動制御ルーチンの処理内容を示したフローチャートである。
【図９】図７の始動制御装置によって実施されるエンジン回転中の始動制御ルーチンを示したものである。
【図１０】図７のデューティ演算部での処理内容を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による始動制御装置の概略構成を示したブロック図である。図において、１００は始動制御装置である。始動制御装置１００は、例えばエンジン制御装置（図示しない）からの始動要求を受けてエンジン（図示しない）を始動する。１０１はエンジンを始動するためのスタータである。１０２は図示しないエンジンに連結されたリングギアである。１０３はスタータ１０１に設けられたピニオンである。１０４はピニオン押し込み装置である。ピニオン押し込み装置１０４は、エンジンを始動する時に通電されるコイルを有している。ピニオン１０３は、ピニオン押し込み装置１０４のコイルが通電されることで、リングギア１０２に噛み込むように移動される。
【００１２】
１０５はピニオン１０３に連結されたモータである。モータ１０５が回転駆動されることで、ピニオン１０３が回転されて、エンジンが始動される。１０６はモータ駆動装置である。モータ駆動装置１０６は、モータ駆動装置１０６のコイルが通電された際に、モータ１０５に電流が流れるようにするための電路を形成するリレー装置である。１０７はバッテリである。バッテリ１０７は、スタータ１０１および始動制御装置１００に電力を供給する。
【００１３】
１２０は、ピニオン押し込み装置１０４を駆動するためのピニオン駆動手段である。この実施の形態のピニオン駆動手段１２０は、リレーを有しており、このリレーがオンされることでピニオン押し込み装置１０４が通電される。すなわち、ピニオン駆動手段１２０は、ピニオン押し込み装置１０４への通電のオン及びオフを切換えるものである。１２１は、モータ駆動装置１０６を駆動するためのモータ駆動手段である。モータ駆動手段１２１は、ピニオン駆動手段１２０と同様にリレーを有しており、このリレーがオンされることでモータ駆動装置１０６が通電される。
【００１４】
１２２は始動制御手段である。始動制御手段１２２は、例えばエンジン制御装置（図示しない）からの始動要求を受けて、ピニオン駆動手段１２０及びモータ駆動手段１２１に駆動指示を与えることにより、ピニオン駆動手段１２０及びモータ駆動手段１２１の動作を制御して、エンジンを始動する。始動制御手段１２２では、例えばエンジン制御装置で演算されたエンジン回転数等をもとに始動制御を実施する。また、始動制御手段１２２では、ピニオン駆動手段１２０とモータ駆動手段１２１の駆動を独立して制御することができる。１２３はモータ駆動トルク推定手段である。モータ駆動トルク推定手段１２３は、例えばバッテリ電圧等からモータの駆動トルクを推定する。
【００１５】
次に、図２は、図１の始動制御装置１００の処理内容を示したフローチャートである。この図２を用いて、始動制御内容について説明する。ステップＳ２０１では、エンジン制御装置（外部）からの始動要求の有無が始動制御手段１２２によって確認される。この始動要求は、例えば、ドライバがキー操作を実施してエンジン始動を行う場合、アイドルストップ中に発進動作（例えばブレーキオフ）を行って始動を行う場合等に発生する。
【００１６】
ステップＳ２０２では、エンジン回転数が所定値よりも小さい否かが始動制御手段１２２によって判断され、エンジン回転数が所定値よりも小さい場合には、ステップＳ２０３へ進み通常始動制御が実施される。これに対して、エンジン回転数が所定値以上であると判断された場合には、ステップＳ２０４へ進み、エンジン回転中の始動制御が実施される。このときの判定に使用されるエンジン回転数は、例えば１００ｒｐｍ等であり、ピニオン１０３を押し出した場合にリングギア１０２に噛み合い可能な回転数に設定される。ステップＳ２０３またはステップＳ２０４の処理が終了すると、始動制御装置１００の処理はスタートへ戻る。
【００１７】
次に、図３は、図２の通常始動時の処理内容を示したフローチャートである。この図３を用いて、通常始動時の制御内容について説明する。通常始動制御ルーチンが開始されると、まずステップＳ３０１へ進む。このステップＳ３０１では、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電が実施されて、ピニオン１０３がリングギア１０２に押し込まれる。次に、ステップＳ３０２では、モータ駆動手段１２１によるモータ駆動装置１０６への通電が実施されて、モータ１０５が回転駆動される。ステップＳ３０３では、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電が停止される。このように、モータ１０５の回転駆動が開始された後にピニオン押し込み装置１０４への通電が停止されることで、ピニオン押し込み装置１０４で消費される電力量が低減される。
【００１８】
ステップＳ３０４では、モータ駆動トルク推定手段１２３において推定されたモータ駆動トルクが所定値以上であるか否かが始動制御手段１２２によって判定される。このモータ駆動トルクの判定に使用される所定値については、後に詳しく説明する。
【００１９】
この判定時に、モータ駆動トルクが所定値以上であると判定された場合には、ステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５では、始動制御手段１２２がピニオン駆動手段１２０の動作を制御することにより、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電が停止されて、ピニオン１０３のリングギア１０２への押し込みが停止される。これは、モータ駆動トルクが所定値以上である場合には、ピニオン１０３の押し付けを停止してもピニオン１０３が抜けないためである。このように、モータ駆動トルクが所定値以上の場合に、ピニオン押し込み装置１０４への通電をオフすることで、リングギア１０２からピニオン１０３が抜けてしまうことでの始動不良の発生を防止しつつ、消費電力量をより確実に低減できる。
【００２０】
一方で、モータ駆動トルクが所定値未満であると判断された場合には、ステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６では、ピニオン押し込み装置１０４が通電されている場合は、ピニオン押し込み装置１０４の通電が継続される。これは、モータ駆動トルクが所定値未満である場合には、ピニオン１０３の押し付けを停止すると、ピニオン１０３がリングギア１０２から抜けてしまう可能性があるためである。
【００２１】
また、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電が停止された後に、モータ駆動トルクが所定値未満であると判断された場合には、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電が再開されて、ピニオン１０３への押し込み力の付加が改めて行われる。このように、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電が再開されるようにすることで、リングギア１０２からピニオン１０３が抜けてしまうことでの始動不良の発生をより確実に防止できるようにしている。
【００２２】
ステップＳ３０７では、例えばエンジン回転数が所定値以上である等の所定の始動完了条件に基づいて、始動制御手段１２２によって始動完了判定が実施される。この始動完了判定に使用するエンジン回転数は、例えば７００ｒｐｍ等であり、スタータ１０１の駆動を停止した場合でもエンジンが駆動し続けることが可能な回転数に設定される。始動が完了したと判断された場合にはステップＳ３０８へ進み、始動が未完了の場合にはステップＳ３０４へ戻る。
【００２３】
ステップＳ３０８では、始動制御手段１２２によってモータ駆動手段１２１の動作が制御されることにより、モータ駆動手段１２１によるモータ駆動装置１０６への通電が停止されて、モータ１０５の回転駆動が停止される。このとき、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電も停止される。
【００２４】
次に、図４は、図２のエンジン回転中の始動制御の処理内容を示したフローチャートである。この図４を用いて、エンジン回転中の始動制御内容について説明する。図において、ステップＳ４０１では、モータ１０５の回転数をエンジン回転数に同期させるために、モータ駆動手段１２１によるモータ駆動装置１０６への通電が実施されて、モータ１０５が回転駆動される。ステップＳ４０２では、モータ回転数とエンジン回転数との差の絶対値が所定値以下であるか否かが判定されて、この差の絶対値が所定値以下であると判定された場合に、同期完了と判断される。
【００２５】
なお、ここで使用するモータ回転数は、モータに設けられた例えばレゾルバ等の回転角センサによって検出された回転角度に基づいて計算されてもよいし、モータ駆動装置１０６への通電が開始されてからの時間に基づいて推定してもよい。また、同期完了の判定のためにモータ回転数とエンジン回転数との差の絶対値と比較される所定値は、例えば１００ｒｐｍ等であり、モータ１０５の駆動中にピニオン１０３をリングギア１０２に押し込んでも、ピニオン１０３がリングギア１０２に噛み合い可能な回転数に設定される。
【００２６】
ステップＳ４０２の判定動作は、同期完了と判断されるまで繰り返し実施される。同期完了と判断された場合には、ステップＳ４０３へ進む。ステップＳ４０３では、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電が実施されることにより、リングギア１０２に噛み込むようにピニオン１０３が移動される。
【００２７】
ステップＳ４０４では、モータ駆動トルク推定手段１２３で推定されたモータ駆動トルクに基づいて、モータ駆動トルクが所定値以上で駆動しされているか否かが判定される。このモータ駆動トルクの判定に使用される所定値については、後に詳しく説明する。
【００２８】
この判定時に、モータ駆動トルクが所定値以上であると判定された場合には、ステップＳ４０５へ進む。ステップＳ４０５では、始動制御手段１２２がピニオン駆動手段１２０の動作を制御することにより、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電が停止されて、ピニオン１０３のリングギア１０２への押し込みが停止される。
【００２９】
一方で、モータ駆動トルクが所定値未満であると判定された場合には、ステップＳ４０６へ進む。ステップＳ４０６では、ピニオン押し込み装置１０４が通電されている場合は、ピニオン押し込み装置１０４の通電が継続される。
【００３０】
また、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電が停止された後に、モータ駆動トルクが所定値未満であると判断された場合には、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電が再開されて、ピニオン１０３への押し込み力の付加が改めて行われる。
【００３１】
ステップＳ４０７では、例えばエンジン回転数が所定値以上である等の所定の始動完了条件に基づいて、始動制御手段１２２によって始動完了判定が実施される。始動完了と判定された場合にはステップＳ４０８へ進み、始動が未完了の場合にはステップＳ４０４は戻る。この判定時の所定値は、図３のステップＳ３０７で使用する所定値と同じ値を使用すればよい。ステップＳ４０８では、モータ駆動手段１２１によるモータ駆動装置１０６への通電が停止されることにより、モータ１０５の回転駆動が停止される。このとき、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電も停止される。
【００３２】
次に、図５は、図１のリングギア１０２とピニオン１０３の噛み合い部分にかかる力を示す説明図である。リングギア１０２とピニオン１０３の噛み合い部分では、ピニオン１０３をリングギア１０２から抜くために設けられたリターンスプリング（図示しない）による戻り力Ｆ１、ピニオン押し込み装置１０４によるピニオン押し込み力Ｆ２、モータの駆動力Ｆ３、及びリングギア１０２とピニオン１０３との間に働く摩擦力Ｆ４との４つの力がかかる。
【００３３】
リングギア１０２とピニオン１０３との間に働く摩擦力Ｆ４は、モータ駆動力Ｆ３に比例して発生する。このため、摩擦力Ｆ４は、モータが停止されているときには発生しない。従って、モータ駆動停止中にピニオン押し込み装置１０４の通電が停止されると、ピニオン１０３は、リターンスプリングの戻り力Ｆ１によってリングギア１０２から抜ける。
【００３４】
一方で、モータ駆動中は、ピニオン押し込み装置１０４の通電が停止された場合でも、リターンスプリングによる戻り力Ｆ１よりも摩擦力Ｆ４が大きければ、ピニオン１０３はリングギア１０２から抜けない。リングギア１０２とピニオン１０３との間に働く摩擦力Ｆ４は、ピニオン１０３とリングギア１０２の間の摩擦係数と、モータ１０５の駆動力とによって決まる。リングギア１０２とピニオン１０３との間の摩擦係数は、その材料及び表面状態によって決定されるものであり、事前に把握しておくことが可能である。また、リターンスプリングによる戻り力Ｆ１は、バネ定数によって決まるものであり、既知の値である。つまり、モータ１０５の駆動力を把握することで、『摩擦力＜戻り力』となる状態を把握することが可能となる。これにより、ピニオン押し込み装置１０４の通電がオフ状態で、かつ『摩擦力＜戻り力』となるときに、ピニオン押し込み装置１０４の通電を再開することが可能である。
【００３５】
すなわち、図３のＳ３０４および図４のＳ４０４において、始動制御手段１２２がモータ駆動トルクと比較する所定値は、上述の『摩擦力Ｆ４＜戻り力Ｆ１』が満たされるモータ１０５の駆動トルクの値に設定される。このように、モータ１０５のモータ駆動トルクに基づいて、ピニオン押し込み装置１０４によるピニオン押し込み装置１０４への通電のオン・オフを切換えることで、消費電力量を低減しつつ、ピニオン１０３が誤って抜けてしまうことを防止できる。
【００３６】
次に、図６は、図１のモータ駆動トルク推定手段１２３で使用されるバッテリ電圧降下量‐駆動トルクマップである。モータ１０５の駆動時は、モータ１０５に流れる電流量に応じてバッテリ電圧が降下する。すなわち、バッテリ電圧の降下量からモータ１０５に流れる電流値を推定できる。また、モータ１０５の駆動トルクは、流れる電流値に比例するため、電流値が推定可能できれば駆動トルクが推定可能である。トルクを算出するための比例定数（トルク定数）は、設計パラメータであるため、既知の値となる。このようなことから、図６に示すようにバッテリ電圧降下量から始動トルクを推定可能である。なお、図６では、バッテリ電圧降下量と始動トルクの関係が比例関係（直線）となっているが、この特性は曲線になっていても同様の効果が得られる。また、図６は特性マップを使用して始動トルクを算出しているが、数式とパラメータを用いて推定しても同様の効果が得られる。このように、新たにトルクセンサなどを設けず、バッテリ電圧から駆動トルクを推定することで、コストの増大を回避できる。
【００３７】
このような始動制御装置では、始動制御手段１２２は、モータ駆動トルク推定手段１２３によって推定されたモータ駆動トルクに基づいて、ピニオン駆動手段１２０の動作を制御するので、ピニオン押し込み装置１０４への不必要な通電を回避できる。これにより、スタータモータ駆動中の消費電力量を低減でき、車両の燃費を改善できる。
【００３８】
また、ピニオン駆動手段１２０は、ピニオン押し込み装置１０４への通電のオン及びオフを切換えるものであり、始動制御手段１２２は、モータ駆動トルク推定手段１２３によって推定されたモータ駆動トルクが所定値以上である場合に、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電をオフするので、リングギア１０２からピニオン１０３が抜けてしまうことでの始動不良の発生を防止しつつ、消費電力量をより確実に低減できる。
【００３９】
さらに、始動制御手段１２２は、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電をオフした後に、モータ駆動トルクが所定値よりも小さくなった場合に、ピニオン駆動手段１２０によるピニオン押し込み装置１０４への通電を再開させるので、リングギア１０２からピニオン１０３が抜けてしまうことでの始動不良の発生をより確実に防止できる。
【００４０】
さらにまた、始動制御手段１２２がモータ駆動トルクと比較する所定値は、リングギア１０２とピニオン１０３との間に働く摩擦力Ｆ４が、ピニオン１０３をリングギア１０２から抜くために設けられたリターンスプリングによる戻り力Ｆ１よりも小さくなるときのモータの駆動トルクの値であるので、リングギア１０２からピニオン１０３が抜けてしまうことでの始動不良の発生をより確実に防止できる。
【００４１】
また、モータ駆動トルク推定手段１２３は、モータ１０５に電力を供給するバッテリ１０７のバッテリ電圧降下量に基づいてモータ駆動トルクを推定するので、新たにトルクセンサを設ける必要を無くすことができ、コストの増大を回避できる。
【００４２】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２による始動制御装置７００を示すブロック図である。実施の形態１の始動制御装置１００からの変更点は、ピニオン駆動手段１２０であり変更内容は次の通りである。すなわち、実施の形態１では、ピニオン駆動手段１２０は、リレーによりピニオン押し込み装置１０４への通電のオン・オフを切換えていた。しかしながら、この実施の形態２のピニオン駆動手段７２０は、リレーの代わりに、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ等のスイッチング素子を有しており、前記ピニオン押し込み装置１０４の通電のデューティ比を変更することにより、ピニオン押し込み力Ｆ２（図５参照）を変更する。
【００４３】
また、この実施の形態２の始動制御手段７２２は、デューティ演算部７２１を含んでいる。デューティ演算部７２１は、後に詳しく説明するように、ピニオン１０３をリングギア１０２に押付けるために必要とされるピニオン押し込み力を得るためのデューティ比を演算するものである。始動制御手段７２２は、ピニオン押し込み装置１０４の通電のデューティ比が、デューティ演算部７２１によって求められたデューティ比と一致するように、ピニオン駆動手段７２０の動作を制御する。
【００４４】
実施の形態２の始動制御装置７００の全体としての処理内容は、実施の形態１と同様であり、図２に示すフローチャートに従う。
【００４５】
次に、図８は、図７の始動制御装置によって実施される通常始動制御ルーチンの処理内容を示したフローチャートである。図において、ステップＳ８０１では、駆動デューティ比が１００％とされた状態で、ピニオン駆動手段７２０によるピニオン押し込み装置への通電が行われて、ピニオン１０３がリングギア１０２に噛み合わされる。ステップＳ８０２では、モータ駆動手段１２１によるモータ駆動装置１０６への通電が実施されることによって、モータ１０５が回転駆動される。
【００４６】
ステップＳ８０３では、モータ駆動トルク推定手段１２３によって推定されたモータトルクに基づいて、ピニオン１０３をリングギア１０２に押付けるために必要とされるピニオン押し込み力を得るためのデューティ比がデューティ演算部７２１によって演算される。そして、ピニオン押し込み装置１０４の通電のデューティ比がデューティ演算部７２１によって求められたデューティ比と一致するように、ピニオン駆動手段７２０の動作が始動制御手段７２２によって制御される。すなわち、ピニオン駆動手段７２０では、デューティ演算部７２１で演算されたデューティ比でスイッチング素子が駆動される。
【００４７】
このように、ピニオン押し込み装置１０４の通電のデューティ比がデューティ演算部７２１によって求められたデューティ比と一致するように、ピニオン駆動手段７２０の動作が始動制御手段７２２によって制御されることで、必要最小限の摩擦力Ｆ４が得られる程度にピニオン押し込み装置１０４への通電を抑えることができ、ピニオン押し込み装置１０４での消費電力量を抑えることができる。
【００４８】
ステップＳ８０４では、例えばエンジン回転数が所定値以上である等の所定の始動完了条件に基づいて、始動完了判定が実施される。この始動完了判定に使用される所定値は、図３のＳ３０７で使用する所定値と同じ値を使用すればよい。始動が完了と判断された場合にはステップＳ８０５へ進み、始動が未完了と判断された場合にはステップＳ８０３へ戻る。ステップＳ８０５では、モータ駆動手段１２１によるモータ駆動装置１０６への通電が停止されて、モータが停止される。このとき、ピニオン押し込み力制御も停止される。
【００４９】
次に、図９は、図７の始動制御装置によって実施されるエンジン回転中の始動制御ルーチンを示したものである。図において、ステップＳ９０１では、エンジン回転数にモータ１０５の回転数をエンジン回転数に同期させるために、モータ駆動手段１２１によるモータ駆動装置１０６への通電が実施されて、モータ１０５が回転駆動される。ステップＳ９０２では、モータ回転数とエンジン回転数との差の絶対値が所定値以下であるか否かが判定されて、この差の絶対値が所定値以下であると判定された場合に、同期完了と判断される。
【００５０】
ここで使用するモータ回転数は、モータに設けられた例えばレゾルバ等の回転数センサを設けて計測してもよいし、モータ駆動装置１０６への通電が開始されてからの時間に基づいて推定してもよい。また、同期完了の判定のためにモータ回転数とエンジン回転数との差の絶対値と比較される所定値は、図４のステップＳ４０２で使用した所定値と同じ値を使用すればよい。
【００５１】
このステップＳ９０２での判定動作は、同期完了と判断されるまで繰り返し実施される。同期完了と判断された場合には、ステップＳ９０３に進む。ステップＳ９０３では、ピニオン駆動手段７２０において、駆動デューティ比を１００％とされた状態で、ピニオン駆動手段７２０によるピニオン押し込み装置の通電が行われて、ピニオン１０３がリングギア１０２に噛み合わされる。
【００５２】
ステップＳ９０４では、モータ駆動トルク推定手段１２３によって推定されたモータトルクに基づいて、ピニオン１０３をリングギア１０２に押付けるために必要とされるピニオン押し込み力を得るためのデューティ比がデューティ演算部７２１によって演算される。そして、ピニオン押し込み装置１０４の通電のデューティ比がデューティ演算部７２１によって求められたデューティ比と一致するように、ピニオン駆動手段７２０の動作が始動制御手段７２２によって制御される。すなわち、ピニオン駆動手段７２０では、デューティ演算部７２１で演算されたデューティ比でスイッチング素子が駆動される。
【００５３】
ステップＳ９０５では、例えばエンジン回転数が所定値以上である等の所定の始動完了条件に基づいて、始動完了判定が実施される。このとき、始動が完了と判断された場合にはステップＳ９０６へ進み、始動が未完了と判断された場合にはステップＳ９０４へ戻る。この始動完了判定に使用される所定値は、図３のＳ３０７で使用する所定値と同じ値を使用すればよい。ステップＳ９０６では、モータ駆動手段１２１によるモータ駆動装置１０６への通電が停止されて、モータが停止される。このとき、ピニオン押し込み力制御も停止される。
【００５４】
次に、図１０は、図７のデューティ演算部７２１での処理内容を示したブロック図である。図において、デューティ演算部７２１は、モータ駆動トルク推定手段１２３で推定された駆動トルクとマップ１００１とに基づいて、リングギア１０２とピニオン１０３との間に発生する摩擦力Ｆ４（図５参照）を計算する。摩擦力Ｆ４は、摩擦係数と垂直抗力（駆動トルク）から決まるため、マップ１００１から摩擦力を計算することができる。なお、本実施の形態では、摩擦力Ｆ４の計算にマップを使用しているが、他の推定手段が適用されてもよい。
【００５５】
次に、デューティ演算部７２１は、１００２として示すように、ピニオン戻り力Ｆ１から摩擦力Ｆ４を減算して、ピニオン１０３をリングギア１０２に押付けるために必要とされるピニオン押し込み力Ｆ２を計算する。ピニオン戻り力Ｆ１は、スプリングにより発生しているため、スプリングの特性を事前に把握しておくことで、ピニオン戻り力Ｆ１を推定することができる。
【００５６】
次に、デューティ演算部７２１は、計算されたピニオン押し込み力Ｆ２とマップ１００３とに基づいて、ピニオン押し込み装置１０４に通電すべき電流値を演算する。ここで、摩擦力≧ピニオン戻り力である場合には、ピニオン押し込み力Ｆ２は負の値となり、ピニオン押し込み装置１０４に通電しなくてもピニオン１０３はリングギア１０２から抜けることはない。また、ピニオン押し込み装置１０４はコイルで構成されているため、ピニオン押し込み力Ｆ２からピニオン押し込み装置１０４に通電すべき電流値を求めることができる。
【００５７】
次に、デューティ演算部７２１は、ピニオン押し込み装置１０４に通電すべき電流値とマップ１００４とに基づいて、必要とされるピニオン押し込み力Ｆ２が得られるピニオン押し込み装置１０４の通電のデューティ比を求める。なお、マップ１００４は、ピニオン押し込み装置１０４に通電すべき電流値とデューティ比とが直線の関係となっているが、この関係は直線でなくてもよい。また、バッテリ電圧などを用いてマップ１００４を補正してもよい。
【００５８】
このような始動制御装置では、始動制御手段７２２は、ピニオン押し込み装置１０４の通電のデューティ比がデューティ演算部７２１によって求められたデューティ比と一致するように、ピニオン駆動手段７２０の動作を制御するので、必要最小限の摩擦力Ｆ４が得られる程度にピニオン押し込み装置１０４への通電を抑えることができ、ピニオン押し込み装置１０４での消費電力量を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１００，７００  始動制御装置、１０２  リングギア、１０３  ピニオン、１０４  ピニオン押し込み装置、１０５  モータ、１０６  モータ駆動装置、１０７  バッテリ、１２０，７２０  ピニオン駆動手段、１２１  モータ駆動手段、１２２，７２２  始動制御手段、１２３  モータ駆動トルク推定手段、７２１  デューティ演算部。
【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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