(57)【要約】【課題】駆動リレーのオフ異常時のエンジン始動を最小限の部品点数の追加で実現する。【解決手段】本発明のスタータ駆動装置は、ピニオン駆動部１２に給電する第１経路に設けられたピニオン駆動リレーＲＬｐと、モータ１３に給電する第２経路に設けられたモータ駆動リレーＲＬｍとを備える。また、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びピニオン駆動部１２の間の中間点と、モータ駆動リレーＲＬｍ及びモータ１３の間の中間点とを結ぶ第３経路に故障対応リレーＲＬｆが設けられている。そして、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍのいずれかにおいて、オン状態にできずオフ状態のままとなるオフ異常が発生していることが検出された場合に、故障対応リレーＲＬｆを用いてクランキングを実施する。【選択図】図１
2011226400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのリングギヤに噛み合うピニオンと、同ピニオンを前記リングギヤとの非噛み合い状態から噛み合い状態に駆動するピニオン駆動部と、前記ピニオンを回転させるモータとを備えるスタータに適用され、
前記ピニオン駆動部に給電する第１経路に設けられた第１駆動リレーと、前記モータに給電する第２経路に設けられた第２駆動リレーとを備え、これら各駆動リレーを通じての給電により前記エンジンのクランキングを行わせるスタータ駆動装置において、
前記第１駆動リレー及び前記ピニオン駆動部の間の中間点と、前記第２駆動リレー及び前記モータの間の中間点とを結ぶ第３経路に設けられた第３駆動リレーと、
前記第１駆動リレー及び前記第２駆動リレーのいずれかにおいて、オン状態にできずオフ状態のままとなるオフ異常が発生していることを検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段により前記オフ異常が発生していることが検出された場合に、前記第３駆動リレーを用いて前記クランキングを実施する異常時始動制御手段と、
を備えることを特徴とするスタータ駆動装置。
【請求項２】
前記異常時始動制御手段による前記第３駆動リレーを用いた始動許容回数を設定する許容回数設定手段を備える請求項１に記載のスタータ駆動装置。
【請求項３】
所定の自動停止条件が成立した場合に前記エンジンを自動停止し、その後所定の再始動条件が成立した場合に前記エンジンを再始動する自動停止始動機能を有するエンジンに適用され、
前記異常時始動制御手段は、前記再始動の際において前記オフ異常の発生が検出されている場合に前記第３駆動リレーを用いて前記クランキングを実施する請求項１又は２に記載のスタータ駆動装置。
【請求項４】
前記異常時始動制御手段により前記第３駆動リレーを用いた前記クランキングを実施した場合に、その後における前記自動停止の実施を制限する自動停止制限手段を備える請求項３に記載のスタータ駆動装置。
【請求項５】
前記異常時始動制御手段は、前記異常検出手段により前記第２駆動リレーのオフ異常が発生していることが検出された場合、前記第１駆動リレーのオン切替タイミングよりも後のタイミングで前記第３駆動リレーをオン状態に切り替えて前記クランキングを実施する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のスタータ駆動装置。
【請求項６】
ドライバにより前記エンジンの始動スイッチが操作されたことを検出する操作検出手段を備え、
前記異常時始動制御手段は、前記異常検出手段により前記オフ異常が発生していることが検出された後に前記操作検出手段により前記始動スイッチが操作されたことが検出されたことを条件に、前記第３駆動リレーを用いた前記クランキングを許可する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のスタータ駆動装置。
【請求項７】
前記第２駆動リレー及び前記第３駆動リレーと前記モータとの間に、該モータの駆動タイミングを遅延させる遅延回路を備える請求項１乃至６のいずれか一項に記載のスタータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばアクセル操作やブレーキ操作などといった停車又は発進のための動作等を検知してエンジンの自動停止及び自動再始動を行う、所謂アイドルストップ機能を備えるエンジン制御システムが知られている。このアイドルストップ制御により、エンジンの燃費低減等の効果を図っている。
【０００３】
エンジンを再始動させる場合、基本的にはキー操作によるエンジン始動と同様に、まずスタータによりエンジンの出力軸（クランク軸）に初期回転を付与する。具体的には、まず通電制御によりスタータのピニオンをその回転軸の軸線方向に押し出し、クランク軸に連結されたリングギヤにピニオンを噛み合わせる。そして、その噛み合わせ後、スタータのモータの通電によりピニオンを回転させる。これにより、クランキングが開始され、エンジンの再始動が行われる。また、エンジン再始動に用いるスタータとして、ピニオンの押出し用の駆動回路と、モータの回転（ピニオンの回転）用の駆動回路とを別々に構成し、ピニオンの押出しとその回転とを個別に制御可能なものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２１４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ピニオン押出し用の駆動回路とピニオン回転用の駆動回路とを別個に備える構成において、それぞれの駆動回路のうちいずれかのみが動作不良（オフ故障）になった場合には、他方が正常に動作する場合であってもエンジンの再始動を実施することができないことが考えられる。一方で、このような一部の故障に対応すべく、それぞれの駆動回路に対して冗長回路を設け、不良が発生した本回路の部分を冗長回路に切り替えることで正常動作を保つようにすることが考えられる。ところが、この場合には、それぞれの駆動回路に対して冗長回路を設けるため追加する回路の数が多くなり、その結果、システムの複雑化やコスト増加などといった問題点が生じることが懸念される。
【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、駆動リレーのオフ異常が発生した場合であってもエンジン始動を実施することができ、しかもその異常時におけるエンジン始動を最小限の部品点数の追加で実現することができるスタータ駆動装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００８】
本発明は、エンジンのリングギヤに噛み合うピニオンと、同ピニオンを前記リングギヤとの非噛み合い状態から噛み合い状態に駆動するピニオン駆動部と、前記ピニオンを回転させるモータとを備えるスタータに適用され、前記ピニオン駆動部に給電する第１経路に設けられた第１駆動リレーと、前記モータに給電する第２経路に設けられた第２駆動リレーとを備え、これら各駆動リレーを通じての給電により前記エンジンのクランキングを行わせるスタータ駆動装置に関する。そして、請求項１に記載の発明は、前記第１駆動リレー及び前記ピニオン駆動部の間の中間点と、前記第２駆動リレー及び前記モータの間の中間点とを結ぶ第３経路に設けられた第３駆動リレーと、前記第１駆動リレー及び前記第２駆動リレーのいずれかにおいて、オン状態にできずオフ状態のままとなるオフ異常が発生していることを検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により前記オフ異常が発生していることが検出された場合に、前記第３駆動リレーを用いて前記クランキングを実施する異常時始動制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成では、第３経路に配置された第３駆動リレーをオン状態に切り替えることにより、第１駆動リレー及びピニオン駆動部の間の中間点と第２駆動リレー及びモータの間の中間点とにおいて第１経路と第２経路とが導通される。したがって、第１駆動リレーがオフ状態であっても、第２駆動リレー及び第３駆動リレーを介してピニオン駆動部への給電が可能である。また同様に、第２駆動リレーがオフ状態であっても、第１駆動リレー及び第３駆動リレーを介してモータへの給電が可能である。よって、上記構成によれば、第１駆動リレー及び第２駆動リレーのいずれかにおいてオン状態にされずオフ状態のままとなるオフ異常が発生した場合であっても、オフ異常が発生していない他方のリレーを兼用しつつ第３駆動リレーを利用することにより、ピニオン駆動部及びモータへの給電を実施でき、ひいては、ピニオンとリングギヤとの噛み合わせ及びモータの回転を実施できる。つまり、第１経路及び第２経路のそれぞれに対して冗長回路を設けることが不要になる。故に、システムの複雑化や、部品数の増加に伴うコスト増加等といった不都合が生じるのを抑制しつつ、第１駆動リレーや第２駆動リレーのオフ異常に対処することができる。
【００１０】
第１駆動リレーや第２駆動リレーのオフ異常発生状態において、第３駆動リレーを用いたエンジン始動は、通常のスタータ駆動とは異なり、第１駆動リレー及び第２駆動リレーのうち正常な駆動リレー（オフ異常でない方の駆動リレー）に流れる電流が通常時よりも大きくなることが考えられる。よって、その実施は最小限にするのが望ましい。
【００１１】
その点、請求項２に記載の発明では、前記異常時始動制御手段による前記第３駆動リレーを用いた始動許容回数を設定する許容回数設定手段を備える。これにより、第３駆動リレーを用いたスタータ駆動の実施を制限できる。なお、許容回数設定手段は、予め定めた所定回数（例えば１回）に設定するものであってもよいし、許容回数を可変に設定するものであってもよい。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、所定の自動停止条件が成立した場合に前記エンジンを自動停止し、その後所定の再始動条件が成立した場合に前記エンジンを再始動する自動停止始動機能を有するエンジンに適用され、前記異常時始動制御手段が、前記再始動の際において前記オフ異常の発生が検出されている場合に前記第３駆動リレーを用いて前記クランキングを実施する。所謂アイドルストップ制御によりエンジンを再始動させる場合、例えば信号待ちの車両を発進させるとき等、エンジンの始動を確実に実施する必要性が高い状況であることが考えられる。したがって、アイドルストップ制御によるエンジン再始動を実施する際に駆動リレーのオフ異常が検出されている場合に、第３駆動リレーを用いてエンジン始動を実施するとよい。
【００１３】
第３駆動リレーを用いたスタータ駆動の実施を制限するための構成として、請求項４に記載の発明のように、前記異常時始動制御手段により前記第３駆動リレーを用いた前記クランキングを実施した場合に、その後における前記自動停止の実施を制限する自動停止制限手段を備えるものとしてもよい。この構成によれば、第３駆動リレーを用いるスタータ駆動を行った場合に、その後のエンジン自動停止を制限することにより、第３駆動リレーを用いたスタータ駆動の実施回数を少なくすることができる。
【００１４】
スタータによりエンジンのクランキングを実施する場合、ピニオンやリングギヤの磨耗や噛み合い音の抑制の観点からすると、ピニオンをリングギヤに噛み合わせた後、モータを回転させる（エンジン出力軸に初期回転を付与する）のが望ましい。その点に鑑み、請求項５に記載の発明では、前記異常検出手段により前記第２駆動リレーのオフ異常が発生していることが検出された場合、前記第１駆動リレーのオン切替タイミングよりも後のタイミングで前記第３駆動リレーをオン状態に切り替えて前記クランキングを実施する。こうすることにより、モータよりも先にピニオン駆動部に電力供給でき、その結果、ピニオンとリングギヤと噛み合わせ後にモータを駆動させることが可能になる。故に、スタータによりエンジンのクランキングを実施する際に、ピニオン及びリングギヤの磨耗や噛み合い音の抑制を好適に図ることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、ドライバにより前記エンジンの始動スイッチが操作されたことを検出する操作検出手段を備え、前記異常時始動制御手段が、前記異常検出手段により前記オフ異常が発生していることが検出された後に前記操作検出手段により前記始動スイッチが操作されたことが検出されたことを条件に、前記第３駆動リレーを用いた前記クランキングを許可する。第３駆動リレーを用いるエンジン始動が通常時のスタータ駆動とは異なることに鑑みると、その実施は最小限にするのが望ましい。その点、上記構成によれば、ドライバにエンジン再始動の意思があることが確実である場合に、第３駆動リレーを用いるスタータ駆動を実施することができる。その結果、ドライバがエンジン再始動を望む状況ではスタータによるエンジン始動を確実に実施しつつ、エンジン再始動の意思が確認されない状況（始動スイッチが操作されない場合）では第３駆動リレーによる始動を実施しないようにすることができる。これにより、第３駆動リレーによるエンジン始動の抑制をドライバの意思を反映させつつ好適に実施することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、前記第２駆動リレー及び前記第３駆動リレーと前記モータとの間に、該モータの駆動タイミングを遅延させる遅延回路を備える。
【００１７】
通常時（リレー正常時）は、例えばリレーのオン切替タイミングの制御によりモータ駆動タイミングをピニオンとリングギヤとの噛み合わせタイミングよりも遅延させることができるが、リレー異常時では、異常が発生していない方のリレーを兼用するため、上記の遅延制御を実施できないことが考えられる。その点、上記構成のように、第２駆動リレーとモータとの間であって、第３駆動リレーとモータとの間に遅延回路を配置することにより、モータの駆動タイミングをその遅延回路によって遅延させることができる。したがって、ピニオンとリングギヤとの噛み合わせタイミングよりも後のタイミングでモータ回転を実施でき、ひいては、ピニオン等の磨耗や噛み合い音の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】エンジン制御システムの全体概略を示す電気的構成図。
【図２】正常時のスタータ駆動制御を説明する図。
【図３】オフ故障発生時のスタータ駆動制御を説明する図。
【図４】オフ故障対処の処理手順を示すフローチャート。
【図５】正常時のスタータ駆動制御の具体的態様を示すタイムチャート。
【図６】オフ故障発生時のスタータ駆動制御の具体的態様を示すタイムチャート。
【図７】他の実施形態のエンジン制御システムの全体概略を示す電気的構成図。
【図８】他の実施形態のエンジン制御システムの全体概略を示す電気的構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、エンジン制御システムのエンジン停止始動制御装置に具体化している。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御、アイドルストップ制御等を実施する。この制御システムの全体概略を示す電気的構成図を図１に示す。
【００２０】
図１において、スタータ１０はピニオン押出し式のスタータであり、ピニオン１１と、ピニオン１１の押出し又は押出し解除を行うアクチュエータであるピニオン駆動部１２と、ピニオン１１を回転するモータ１３とを備えている。
【００２１】
ピニオン駆動部１２及びモータ１３は、各々配線によりバッテリＢＡＴに接続されている。バッテリＢＡＴとピニオン駆動部１２との間の第１経路には、ピニオン駆動部１２の通電／非通電を切り替えるピニオン駆動リレーＲＬｐが設けられている。また、バッテリＢＡＴとモータ１３との間の第２経路には、モータ１３の通電／非通電を切り替えるモータ駆動リレーＲＬｍが設けられている。
【００２２】
ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍは、それぞれリレースイッチとリレーコイルとを有している。ピニオン駆動リレーＲＬｐにおいてリレースイッチは第１経路に設けられており、リレーコイルが励磁されることによりリレースイッチがオンされ（すなわちピニオン駆動リレーＲＬｐがオンされ）、ピニオン駆動部１２に対して給電が行われる。また、モータ駆動リレーＲＬｍにおいてリレースイッチは第２経路に設けられており、リレーコイルが励磁されることによりリレースイッチがオンされ（すなわちモータ駆動リレーＲＬｍがオンされ）、モータ１３に対して給電が行われる。
【００２３】
バッテリＢＡＴからピニオン駆動部１２に通電されると、その通電によりピニオン１１がその軸線方向に押し出され、エンジン側に設けられた図示しないリングギヤに噛み合わされる。また、ピニオン１１とリングギヤとの噛み合い状態において、バッテリＢＡＴからモータ１３に通電されることによりモータ１３が回転され、そのモータ１３の回転に伴いピニオン１１が回転する。これにより、クランキングが行われ、エンジンに初期回転が付与される。
【００２４】
また、本システムでは、第１経路と第２経路とが配線１４により接続されており、その配線１４により接続される第３経路において第３のリレー（以下、故障対応リレーＲＬｆという）が配置されている。第３経路は、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びピニオン駆動部の間の中間点と、モータ駆動リレーＲＬｍ及びモータ１３の間の中間点とを結ぶ経路として設けられている。また、故障対応リレーＲＬｆは、リレースイッチ及びリレーコイルを有している。故障対応リレーＲＬｆにおいてリレースイッチは第３経路に設けられており、リレーコイルが励磁されることによりリレースイッチがオンされ（すなわち故障対応リレーＲＬｆがオンされ）、第１経路と第２経路とが導通される。つまり、故障対応リレーＲＬｆのオン／オフの切り替えにより、第１経路と第２経路との導通／遮断の切り替えが可能になっている。
【００２５】
その他、本システムには、ドライバのキー操作に基づきオン／オフの切替が可能なスタータスイッチ（ＳＴスイッチ）１５やドライバにより操作されるエンジンの始動スイッチとしてのイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）２３などの各種スイッチや、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びピニオン駆動部１２の間の中間点に設けられピニオン駆動リレーＲＬｐの出力電圧Ｖｐを検出する電圧センサ１６、モータ駆動リレーＲＬｍ及びモータ１３の間の中間点に設けられモータ駆動リレーＲＬｍの出力電圧Ｖｍを検出する電圧センサ１７、エンジンの所定クランク角毎に矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ１８、アクセルペダルの踏込み操作量を検出するアクセルセンサ１９、ブレーキペダルの踏込み操作量を検出するブレーキセンサ２１などの各種センサが設けられている。
【００２６】
ＥＣＵ３０は、周知のマイクロコンピュータ（マイコン）３１等を備えてなる電子制御装置であり、本システムに設けられている各種センサの検出結果等を入力し、それに基づいて吸入空気量制御や燃料噴射量制御、アイドルストップ制御などの各種エンジン制御や、スタータ１０の駆動制御等を実施する。
【００２７】
上記のシステム構成において実施されるアイドルストップ制御について説明する。アイドルストップ制御は、エンジンのアイドル運転時に所定の停止条件が成立すると当該エンジンを自動停止させるとともに、その後、所定の再始動条件が成立するとエンジンを再始動させるものである。エンジン停止条件としては、例えば、アクセル操作量がゼロになったこと（アイドル状態になったこと）、ブレーキペダルの踏込み操作が行われたこと等の少なくともいずれかが含まれる。また、エンジン再始動条件としては、例えば、アクセルの踏込み操作が行われたこと、ブレーキ操作量がゼロになったこと等が含まれる。
【００２８】
次に、スタータ１０の駆動制御について詳述する。本システムにおいて、ＥＣＵ３０は、第１スイッチング素子ＴＲ１、第２スイッチング素子ＴＲ２及び第３スイッチング素子ＴＲ３を備えている。そして、第１スイッチング素子ＴＲ１が、出力ポートＰ１を介してピニオン駆動リレーＲＬｐのリレーコイルに接続され、第２スイッチング素子ＴＲ２が、出力ポートＰ２を介してモータ駆動リレーＲＬｍのリレーコイルに接続され、第３スイッチング素子ＴＲ３が、出力ポートＰ３を介して故障対応リレーＲＬｆのリレーコイルに接続されている。これにより、本システムでは、第１スイッチング素子ＴＲ１、第２スイッチング素子ＴＲ２、第３スイッチング素子ＴＲ３のオン／オフをそれぞれ個別に切り替えることが可能になっている。したがって、第１スイッチング素子ＴＲ１及び第２スイッチング素子ＴＲ２のそれぞれに対し、所望とするタイミングにてオン信号を出力することにより、ピニオン１１の押出し（ピニオン１１とリングギヤとの噛み合わせ）とモータ１３の回転とを個別に制御可能になっている。また、第３スイッチング素子ＴＲ３に対し、所望とするタイミングにてオン信号を出力することにより、第１経路と第２経路との導通／遮断を所望のタイミングにて切替可能になっている。
【００２９】
詳しくは、例えばスタータスイッチ１５がオフからオンに切り替えられたときや、エンジン自動停止後に再始動条件が成立したときにエンジンを始動する場合、マイコン３１は、まず第１スイッチング素子ＴＲ１をオンに切り替え、ピニオン駆動リレーＲＬｐをオンに切り替える。この場合、図２に示すように、第１経路Ｒｐ１によりピニオン駆動部１２に電力供給され、ピニオン１１がリングギヤに向かって押し出される。
【００３０】
続いて、マイコン３１は、第２スイッチング素子ＴＲ２をオンに切り替え、モータ駆動リレーＲＬｍをオン状態に切り替える。この場合、図２に示すように、第２経路Ｒｍ１によりモータ１３に電力供給され、モータ１３が回転されるとともにピニオン１１が回転され、エンジンのクランキングが実施される。なお、図２では、第３スイッチング素子ＴＲ３はオンされず、故障対応リレーＲＬｆはオフ状態のままである。
【００３１】
ところが、ピニオン駆動リレーＲＬｐやモータ駆動リレーＲＬｍの接点がオフ状態のままオン状態に切り替わらない異常（オフ故障）が発生した場合、経路Ｒｍ１によるピニオン駆動部１２の通電や、経路Ｒｐ１によるモータ１３の通電を実施できなくなる。一方、ピニオン駆動部１２及びモータ１３のいずれかが通電されない状態が継続されると、他方の駆動リレーが正常に動作可能であっても、スタータ１０によるエンジン始動を実施できない。特に、エンジンの自動停止後における再始動では、例えば信号待ち中の車両を発進させる等といった状況であることが多く、かかる場合にエンジン再始動できないときには、路上故障を招くことが懸念される。
【００３２】
その点に鑑み、本システムでは、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍのいずれかにおいてオフ故障が発生した場合、故障対応リレーＲＬｆを用いてエンジンのクランキングを実施するようにしている。つまり、その故障が発生した側のアクチュエータに対する電力供給を、故障対応リレーＲＬｆを介して実施するようにし、これにより、ピニオン駆動部１２及びモータ１３への給電を行うようにしている。
【００３３】
具体的には、エンジン自動停止後、再始動要求があったときに、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍのいずれかでオフ故障が発生している場合、第３スイッチング素子ＴＲ３に駆動信号を出力して、第３スイッチング素子ＴＲ３をオフからオンに切り替える。これにより、モータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障の発生時では、図３（ａ）に示すように、ピニオン駆動リレーＲＬｐを介した経路Ｒｐ１によりピニオン駆動部１２へ電力供給され、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及び故障対応リレーＲＬｆを介した経路Ｒｍ２によりモータ１３へ電力供給される。また、ピニオン駆動リレーＲＬｐのオフ故障の発生時では、図３（ｂ）に示すように、モータ駆動リレーＲＬｍ及び故障対応リレーＲＬｆを介した経路Ｒｐ２によりピニオン駆動部１２へ電力供給され、モータ駆動リレーＲＬｍを介した経路Ｒｍ１によりモータ１３へ電力供給される。このように、本システムでは、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍのいずれかにおいてオフ故障が発生した場合であっても、ピニオン１１の押出し及びモータ１３の回転を確実に実施できるようになっている。
【００３４】
なお、スタータ駆動に際し、第１スイッチング素子ＴＲ１よりも後のタイミングで第２スイッチング素子ＴＲ２をオンに切り替えるのは以下の理由からである。すなわち、スタータ１０によるエンジンのクランキングを実施する場合、ピニオン１１及びリングギヤの磨耗抑制や、その噛み合い時における噛み合い音の抑制の観点からすると、ピニオン１１をリングギヤに噛み合わせた後、モータ１３の回転によってピニオン１１を回転させるのが望ましい。一方、第１スイッチング素子ＴＲ１をオン状態に切り替えてから実際にモータ１３の駆動が開始されるまでの時間（モータ作動遅れ時間）は、例えば１０ｍｓｅｃ程度と比較的短いのに対し、第２スイッチング素子ＴＲ２をオン状態に切り替えてから実際にピニオン１１がリングギヤに噛み合うまでの時間（噛み合い所要時間）は、例えば３０ｍｓｅｃ程度とモータ作動遅れ時間に比べて長い。そこで、本実施形態では、モータ作動遅れ時間と噛み合い所要時間との差を考慮して、第２スイッチング素子ＴＲ２のオン切替タイミングを第１スイッチング素子ＴＲ１よりも遅延させることにより、モータ１３の駆動タイミングをピニオン１１とリングギヤとの噛み合いタイミングよりも後に実施されるようにしている。
【００３５】
次に、駆動リレーＲＬｐ，ＲＬｍのオフ故障が発生した場合の故障対処の処理手順について図４のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ３０のマイコン３１により所定周期毎に実行される。
【００３６】
図４において、まずステップＳ１００では、ピニオン駆動リレー回路異常フラグＦｐ及びモータ駆動リレー回路異常フラグＦｍに値０がセットされているか否かを判定する。ここで、ピニオン駆動リレー回路異常フラグＦｐは、ピニオン駆動リレーＲＬｐにオフ故障が発生しているか否かを示すフラグであり、正常であれば値０であり、オフ故障発生状態では値１にセットされる。また、モータ駆動リレー回路異常フラグＦｍは、モータ駆動リレーＲＬｍにオフ故障が発生しているか否かを示すフラグであり、正常であれば値０であり、オフ故障発生状態では値１にセットされる。ステップＳ１００では、Ｆｐ＝０かつＦ＝０であることを条件にステップＳ１０１へ進む。
【００３７】
ステップＳ１０１では、エンジン自動停止後であって、その自動停止中にエンジン再始動条件が成立したか（再始動要求があったか）否かを判定する。エンジン自動停止後に再始動要求があった場合には、ステップＳ１０２へ進み、ピニオン１１を駆動すべく、第１スイッチング素子ＴＲ１をオン状態に切り替える。
【００３８】
続くステップＳ１０３では、ピニオン駆動リレーＲＬｐが正常に動作しているか否かを判定する。本実施形態では、第１スイッチング素子ＴＲ１のオンタイミングから、ピニオン１１とリングギヤとの噛み合いに要する噛み合い所要時間が経過した後において、電圧センサ１６により検出される出力電圧Ｖｐが判定値よりも大きいか否かを判定する。そして、出力電圧Ｖｐが判定値よりも大きい場合にはステップＳ１０４へ進み、モータ１３を駆動すべく、第２スイッチング素子ＴＲ２をオン状態に切り替える。
【００３９】
ステップＳ１０５では、モータ駆動リレーＲＬｍが正常に動作しているか否かを判定する。本実施形態では、第２スイッチング素子ＴＲ２のオンタイミングから、モータ１３の作動遅れ時間が経過した後において、電圧センサ１７により検出される出力電圧Ｖｍが判定値よりも大きいか否かを判定する。そして、出力電圧Ｖｍが判定値よりも大きい場合にはステップＳ１０６へ進み、エンジン始動が完了したか否かを判定する。ここでは、例えば、エンジン回転速度が始動回転速度ＮＥｆ（例えば４００〜５００ｒｐｍ）に達したか否かを判定する。
【００４０】
ステップＳ１０６で肯定判定された場合には、ステップＳ１０７へ進み、第１スイッチング素子ＴＲ１及び第２スイッチング素子ＴＲ２をオフ状態に切り替える。これにより、ピニオン１１とリングギヤとの噛み合わせが解除されるとともに、モータ１３の回転駆動が停止され、スタータ１０によるエンジンのクランキングが終了される。
【００４１】
さて、ピニオン駆動リレーＲＬｐのオフ故障の発生時では、第１スイッチング素子ＴＲ１のオン切替タイミングから噛み合い所要時間が経過した後であっても、出力電圧Ｖｐが判定値を超えない。よって、ステップＳ１０３で否定判定がなされ、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、第２スイッチング素子ＴＲ２をオン状態に切り替えるとともに、第３スイッチング素子ＴＲ３をオン状態に切り替える。これにより、モータ駆動リレーＲＬｍ及び故障対応リレーＲＬｆがオン状態に切り替わる。その結果、モータ１３にはモータ駆動リレーＲＬｍを介して電力供給され、ピニオン駆動部１２にはモータ駆動リレーＲＬｍ及び故障対応リレーＲＬｆを介して電力供給される。また、ステップＳ１０８では、ピニオン駆動リレーＲＬｐにオフ故障が発生しているものとして、ピニオン駆動リレー回路異常フラグＦｐに値１をセットする。その後、ステップＳ１１０へ進む。
【００４２】
一方、モータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障の発生時では、第２スイッチング素子ＴＲ２のオン切替タイミングからモータ作動遅れ時間が経過した後であっても、出力電圧Ｖｍが判定値を超えない。よって、ステップＳ１０５で否定判定がなされ、ステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９では、第３スイッチング素子ＴＲ３をオン状態にする。これにより、故障対応リレーＲＬｆがオン状態に切り替わる。その結果、ピニオン駆動部１２にはピニオン駆動リレーＲＬｐを介して電力供給され、モータ１３にはモータ駆動リレーＲＬｍ及び故障対応リレーＲＬｆを介して電力供給される。また、ステップＳ１０９では、モータ駆動リレーＲＬｍにオフ故障が発生しているものとして、モータ駆動リレー回路異常フラグＦｍに値１をセットする。その後、ステップＳ１１０へ進む。
【００４３】
ステップＳ１１０では、例えばエンジン回転速度に基づいて、エンジン始動が完了したか否かを判定し、エンジン始動が完了したものと判定された場合には、ステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１では、第３スイッチング素子ＴＲ３をオフ状態に切り替えるとともに、第１スイッチング素子ＴＲ１及び第２スイッチング素子ＴＲ２のうちオン状態になっている側のスイッチング素子をオフ状態に切り替える。また、警告ランプや警告表示、ブザー、音声等といった手段により、車両点検を促す内容の通知をユーザに行う。
【００４４】
さらに、ステップＳ１１１では、エンジン自動停止禁止フラグＦｓに値１をセットする。このエンジン自動停止禁止フラグＦｓは、今回のスタータ駆動によってエンジンを再始動させた後、次にエンジン自動停止条件が成立した場合においてエンジンの自動停止を禁止するためのフラグである。本実施形態では、フラグＦｓに値１がセットされている場合に、その後のエンジン自動停止を禁止することとしている。
【００４５】
つまり、エンジン自動停止処理として、マイコン３１は、エンジン自動停止条件が成立したか否かを判定し、エンジン自動停止条件が成立した場合、フラグＦｓに値１がセットされているか否かを判定する。そして、フラグＦｓに値１がセットされている場合には、エンジンの自動停止を禁止し、フラグＦｓに値０がセットされている場合には、エンジンの自動停止を許可する。
【００４６】
図５及び図６は、スタータ駆動制御の具体的態様を示すタイムチャートである。このうち、図５は、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍが正常に動作する場合である。また、図６のうち、（ａ）はピニオン駆動リレーＲＬｐのオフ故障が発生した場合であり、（ｂ）はモータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障が発生した場合である。
【００４７】
図５に示すように、駆動リレーＲＬｐ，ＲＬｍの正常時では、エンジン自動停止後において再始動要求があった場合、そのタイミングｔ１１で第１スイッチング素子ＴＲ１をオン状態に切り替える。これにより、タイミングｔ１２でピニオン駆動リレーＲＬｐの出力電圧Ｖｐが上昇して判定値Ｖｐｔｈよりも大きくなり、ピニオン駆動部１２が駆動される結果、ピニオン１１とリングギヤとが噛み合わされる。また、タイミングｔ１１から噛み合い所要時間ＴＡが経過した後のタイミングｔ１３で、第２スイッチング素子ＴＲ２をオン状態に切り替える。これにより、タイミングｔ１４でモータ駆動リレーＲＬｍの出力電圧Ｖｍが上昇して判定値Ｖｍｔｈよりも大きくなり、モータ１３が回転される結果、リングギヤがピニオン１１によって回転される。そして、タイミングｔ１５でエンジン始動が完了したと判定され、第１スイッチング素子ＴＲ１及び第２スイッチング素子ＴＲ２をオフ状態に切り替える。
【００４８】
一方、ピニオン駆動リレーＲＬｐのオフ故障が発生した場合、図６（ａ）に示すように、タイミングｔ２１で第１スイッチング素子ＴＲ１をオン状態に切り替えた後であっても、ピニオン駆動リレーＲＬｐの出力電圧Ｖｐが上昇せず、判定値Ｖｐｔｈ以下の状態が継続される。そして、タイミングｔ２１から噛み合い所要時間ＴＡが経過した後のタイミングｔ２２で、第２スイッチング素子ＴＲ２をオン状態に切り替える。本実施形態では、このタイミングｔ２２をピニオン駆動リレーＲＬｐのオフ故障の判定タイミングとしており、同タイミングにおいてピニオン駆動リレーＲＬｐのオフ故障が発生した旨判定され、ピニオン駆動リレー回路異常フラグＦｐに値１がセットされるとともに、第３スイッチング素子ＴＲ３をオン状態に切り替える。これにより、その後のタイミングｔ２３で、ピニオン駆動リレーＲＬｐの出力電圧Ｖｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍの出力電圧Ｖｍがそれぞれ判定値よりも大きくなり、ピニオン１１とリングギヤとの噛み合わせ及びピニオン１１の回転が実施される。そして、タイミングｔ２４でエンジン始動が完了したと判定され、第２スイッチング素子ＴＲ２及び第３スイッチング素子ＴＲ３をオフ状態に切り替えるとともに、エンジン自動停止禁止フラグＦｓに値１をセットする。
【００４９】
次に、モータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障が発生した場合を考える。この場合、図６（ｂ）に示すように、ピニオン駆動リレーＲＬｐについては正常であるため、タイミングｔ３１で第１スイッチング素子ＴＲ１をオン状態に切り替えることにより、タイミングｔ３２でピニオン駆動リレーＲＬｐの出力電圧Ｖｐが上昇する。そして、タイミングｔ３１から噛み合い所要時間ＴＡが経過した後のタイミングｔ３３で、第２スイッチング素子ＴＲ２をオン状態に切り替える。このとき、モータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障が発生している場合には、第２スイッチング素子ＴＲ２をオン状態に切り替えてもモータ駆動リレーＲＬｍの出力電圧Ｖｍが上昇せず、判定値Ｖｍｔｈ以下の状態が継続される。本実施形態では、タイミングｔ３３からモータ作動遅れ時間ＴＢが経過した後のタイミングｔ３４をモータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障の判定タイミングとしており、同タイミングにおいてモータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障が発生した旨判定され、モータ駆動リレー回路異常フラグＦｍに値１がセットされるとともに、第３スイッチング素子ＴＲ３をオン状態に切り替える。これにより、その後のタイミングｔ３５で、ピニオン駆動リレーＲＬｐの出力電圧Ｖｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍの出力電圧Ｖｍがそれぞれ判定値よりも大きくなり、ピニオン１１とリングギヤとの噛み合わせ及びピニオン１１の回転が実施される。
【００５０】
なお、本実施形態では、モータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障発生状態において、第１スイッチング素子ＴＲ１のオン切替タイミング（ｔ３１）よりも後のタイミングで、具体的には、タイミングｔ３１から噛み合い所要時間ＴＡが経過した後のタイミングｔ３４で、第３スイッチング素子ＴＲ３をオン状態に切り替える。これにより、ピニオン１１とリングギヤと噛み合わせが完了した後にモータ１３が駆動される。
【００５１】
そして、タイミングｔ３６でエンジン始動が完了したと判定され、第１スイッチング素子ＴＲ１及び第３スイッチング素子ＴＲ３をオフ状態に切り替えるとともに、エンジン自動停止禁止フラグＦｓに値１をセットする。
【００５２】
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。
【００５３】
ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びピニオン駆動部１２の間の中間点と、モータ駆動リレーＲＬ及びモータ１３の間の中間点とを配線１４により結ぶ第３経路に故障対応リレーＲＬｆを設け、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍのいずれかにおいてオフ故障が発生している場合に、故障対応リレーＲＬｆを用いてエンジンのクランキングを実施する構成としたため、オフ故障が発生していない他方のリレーを兼用してピニオン駆動部１２及びモータ１３への給電を実施できる。これにより、リレーのオフ故障が発生している場合であっても、ピニオン１１とリングギヤとの噛み合わせ及びモータ１３の回転を実施できる。この場合、第１経路及び第２経路のそれぞれに対して冗長回路を設けることが不要になる。したがって、システムの複雑化や、部品数の増加に伴うコスト増加等といった不都合が生じるのを抑制しつつ、ピニオン駆動リレーＲＬｐやモータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障に対処することができる。
【００５４】
エンジンの再始動の際においてリレーＲＬｐ、ＲＬｍのオフ故障の発生が検出されている場合に故障対応リレーＲＬｆを用いてエンジン始動を実施する構成としたため、例えば信号待ちの車両を発進させるとき等、エンジンの始動を確実に実施する必要性が高い状況でエンジン再始動を確実に実施することができる。これにより、路上故障を回避することができる。
【００５５】
故障対応リレーＲＬｆを用いたエンジン始動を実施した場合、その後のエンジン自動停止の実施を制限する構成としたため、故障対応リレーＲＬｆを用いたエンジン始動の実施を抑制しつつ、路上故障が発生するのを抑制することができる。
【００５６】
モータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障が発生していることが検出された場合、ピニオン駆動リレーＲＬｐのオン切替タイミングよりも後のタイミングで故障対応リレーＲＬｆをオン状態に切り替える構成としたため、具体的には、ピニオン駆動リレーＲＬｐのオン切替タイミングから噛み合い所要時間ＴＡが経過した後に故障対応リレーＲＬｆをオン状態に切り替える構成としたため、ピニオン１１とリングギヤと噛み合わせ後にモータ１３を駆動させることができる。よって、スタータ１０によりエンジンのクランキングを実施する際に、ピニオン１１及びリングギヤの磨耗や噛み合い音の抑制を好適に図ることができる。
【００５７】
今回のエンジン再始動の際に検出された駆動リレーＲＬｐ，ＲＬｆのオフ故障に基づいて故障対応リレーＲＬｆを用いたスタータ駆動を実施するため、駆動リレーＲＬｐ，ＲＬｆのオフ故障が確実に発生している状況において上記スタータ駆動を実施することができる。つまり、今回のエンジン再始動よりも前（例えばエンジン自動停止前のエンジン運転中）の検出結果に基づいて故障対応リレーＲＬｆによるエンジン再始動を実施する構成とした場合、そのオフ故障が一時的なもの（復帰可能な故障）であるときには、今回のエンジン再始動の際にはその故障が解消されている（駆動リレーＲＬｐ，ＲＬｆが正常に動作する）にもかかわらず、故障対応リレーＲＬｆによるエンジン始動が行われることとなる。その点、上記構成とすることにより、駆動リレーＲＬｐ，ＲＬｆのオフ故障の発生状態において故障対応リレーＲＬｆを用いたエンジン始動を実施することができる。
【００５８】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００５９】
・ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍのいずれかのオフ異常が検出された場合、その検出後においてドライバによりＩＧスイッチ２３が操作されたことが検出されたことを条件に故障対応リレーＲＬｆをオン状態に切り替える。故障対応リレーＲＬｆを用いるエンジン始動は通常時のスタータ駆動とは異なり、ピニオン駆動リレーＲＬｐやモータ駆動リレーＲＬｍに流れる電流が通常時よりも大きくなることに鑑みると、故障対応リレーＲＬｆによるスタータ駆動の実施は最小限にするのが望ましい。その点、ＩＧスイッチ２３が操作された場合であれば、ドライバにエンジン再始動の意思があることが確実であり、かかる場合に上記のスタータ駆動を実施するものとすることにより、ドライバがエンジン再始動を真に望む状況下ではスタータによるエンジン再始動を実施しつつ、故障対応リレーＲＬｆを用いたスタータ駆動をできるだけ抑制することができる。
【００６０】
・故障対応リレーＲＬｆを用いずピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍによりエンジン始動できた場合、ピニオン駆動リレー回路異常フラグＦｐ又はモータ駆動リレー回路異常フラグＦｍが値１であれば、このフラグＦｐ，Ｆｍを値０にリセットする（ダイアグを消す）構成とする。このとき、エンジン自動停止禁止フラグＦｓについても、値１であれば値０にリセットするのが望ましい。ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障としては、復帰できないものだけでなく復帰可能なもの（一時的なもの）も考えられる。その点に鑑み、上記構成とすることにより、一旦はオフ故障が発生したものと判定された場合であっても、その後、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍが正常動作可能に復帰した場合に、スタータ１０によるエンジンのクランキングを実施することができる。また、エンジン自動停止の禁止が解除され、アイドルストップ機能を有効に活用することができる。
【００６１】
上記構成は、例えば、第１スイッチング素子ＴＲ１及び第２スイッチング素子ＴＲ２がそれぞれスタータスイッチ１５に配線により接続され、かつ第３スイッチング素子ＴＲ３がスタータスイッチ１５に配線を介して直接接続されていない構成に好ましく適用できる。この場合、スタータスイッチ１５のオンにより第１スイッチング素子ＴＲ１及び第２スイッチング素子ＴＲ２がオンされ、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍがオンされるようになっている。したがって、ドライバによるＩＧスイッチ２３のオン操作に伴いスタータ１０を駆動させることによりエンジンの始動を完了できた場合には、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍは正常に動作するものと判定できる。
【００６２】
・故障対応リレーＲＬｆを用いたスタータ駆動の許容回数を設定する許容回数設定手段を備える構成とする。この場合、故障対応リレーＲＬｆを用いたスタータ駆動の実施を制限できる。よって、許容回数を適宜定めることにより、故障対応リレーＲＬｆによるスタータ駆動の実施を極力抑制することが可能になる。具体的には、許容回数を、予め定めた所定回数に設定する。例えば、許容回数を１回に設定することにより、オフ故障が発生した後の初回のエンジン再始動に限って故障対応リレーＲＬｆによるスタータ駆動を実施する。あるいは、都度のエンジン運転状態等に応じて、許容回数を可変に設定してもよい。
【００６３】
・マイコン３１と第２スイッチング素子ＴＲ２との間に遅延回路２２を配置する構成とする（図７）。この場合、スイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２のオン切替タイミング（リレーＲＬｐ、ＲＬｍのオン切替タイミング）の制御によらず、モータ１３の駆動タイミングをピニオン１１とリングギヤとの噛み合わせタイミングに対して遅延させることができる。
【００６４】
・ピニオン駆動リレーＲＬｐ及び故障対応リレーＲＬｆとモータ１３との間に遅延回路２２を配置する構成とする（図８）。リレーＲＬｐ、ＲＬｍが正常に動作する通常時では、例えばリレーＲＬｐ、ＲＬｍのオン切替タイミングの制御によりモータ１３の駆動タイミングをピニオン１１とリングギヤとの噛み合わせタイミングよりも遅延させることができる。ところが、リレーＲＬｐ、ＲＬｍのいずれかにオフ故障が発生している場合では、オフ故障が発生していない方のリレーを兼用してピニオン駆動部１２及びモータ１３に給電するため、上記の遅延制御を実施できないことが考えられる。その点、図８の構成のように、モータ駆動リレーＲＬｍとモータ１３との間であって、かつ故障対応リレーＲＬｆとモータ１３との間に遅延回路２２を配置することにより、リレーＲＬｐ、ＲＬｍのオフ故障発生状態であっても、モータ１３の駆動タイミングをその遅延回路２２によって遅延させることができる。よって、ピニオン１１とリングギヤとの噛み合わせタイミングよりも後のタイミングでモータ回転を実施でき、ひいては、ピニオン１１等の磨耗や噛み合い音の抑制を図ることができる。
【００６５】
・上記実施形態では、モータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障時において、噛み合わせタイミングとモータ駆動タイミングとを相違させるべく、ピニオン駆動リレーＲＬｐのオン切替タイミングよりも後のタイミングで故障対応リレーＲＬｆをオンに切り替える構成としたが、これを変更し、故障対応リレーＲＬｆのコイルインダクタンスとモータ駆動リレーＲＬｍのコイルインダクタンスとを相違させる構成とする。
【００６６】
・上記実施形態では、ピニオン駆動リレーＲＬｐ又はモータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障が検出された場合、その後のエンジン自動停止を禁止することによりエンジン自動停止を制限する構成としたが、これを変更する。例えば、故障対応リレーＲＬｆを用いてスタータ駆動を実施した場合、その後において、エンジン自動停止条件がｍ回成立したうちのｎ回だけ（例えば３回成立したうちの１回だけ）エンジン自動停止を実行する。
【００６７】
・上記実施形態では、出力電圧Ｖｐ，Ｖｍと判定値との比較により駆動リレーＲＬｐ，ＲＬｍのオフ故障を検出する構成としたが、同オフ故障が検出可能であれば上記の検出方法に限定しない。例えば、エンジン回転速度と判定値（例えば始動回転速度）との比較や、バッテリ電流と判定値との比較により、モータ駆動リレーＲＬｍのオフ故障を検出する。オフ故障の発生時では、クランキングによるエンジン回転速度の上昇やモータ通電によるバッテリの放電が正常時に比べて小さくなるからである。このとき、２以上のパラメータを用いてオフ故障を検出してもよい。
【００６８】
・アイドルストップ機能を有するエンジンに適用したが、同機能を有していない通常のエンジンに適用してもよい。この構成では、ドライバの操作に基づきＩＧスイッチ２３及びＳＴスイッチ１５がオンされたときに、ピニオン駆動リレーＲＬｐ及びモータ駆動リレーＲＬｍのいずれかにおいてオフ故障が発生している場合、故障対応リレーＲＬｆを用いてエンジンのクランキングを実施する。
【符号の説明】
【００６９】
１０…スタータ、１１…ピニオン、１２…ピニオン駆動部、１３…モータ、２２…遅延回路、３０…ＥＣＵ（異常検出手段、クランキング手段、許容回数設定手段、自動停止制限手段、操作検出手段）、３１…マイコン、ＢＡＴ…バッテリ、ＲＬｐ…ピニオン駆動リレー（第１駆動リレー）、ＲＬｍ…モータ駆動リレー（第２駆動リレー）、ＲＬｆ…故障対応リレー（第３駆動リレー）、ＴＲ１…第１スイッチング素子、ＴＲ２…第２スイッチング素子、ＴＲ３…第３スイッチング素子。
【図１】
2011226400.tif 000003
【図２】
2011226400.tif 000004
【図３】
2011226400.tif 000005
【図４】
2011226400.tif 000006
【図５】
2011226400.tif 000007
【図６】
2011226400.tif 000008
【図７】
2011226400.tif 000009
【図８】
2011226400.tif 000010