(57)【要約】      （修正有）【課題】バッテリの充電レベルが過剰に低下する事態の発生を抑えつつ、燃料効率を向上することができるビークルを提供する。【解決手段】ビークルは、エンジンと、駆動部材と、始動発電機と、バッテリと、メインスイッチと、前記ビークルが停止している場合に、前記エンジンを燃焼動作させて前記クランクシャフトを正回転させるエンジン駆動状態と、前記始動発電機に前記クランクシャフトを駆動させることによって前記クランクシャフトを正回転させる始動発電機駆動状態とを含む複数の状態の間で、前記クランクシャフトの状態を繰返し切換えることにより、前記クランクシャフトの正回転を継続させ、前記クランクシャフトが前記始動発電機駆動状態である期間の少なくとも一部で、前記エンジンの燃焼動作を停止させ、前記クランクシャフトが前記エンジン駆動状態である期間の少なくとも一部で、前記始動発電機に前記バッテリを充電させる制御装置とを備える。【選択図】図２
2019052538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビークルであって、
前記ビークルは、
クランクシャフトを有し、前記クランクシャフトを介して回転パワーを出力するエンジンと、
前記クランクシャフトを介して前記エンジンから出力される回転パワーを受けることによって前記ビークルを駆動する駆動部材と、
前記クランクシャフトに対し固定された速度比で回転するよう前記クランクシャフトと接続されたロータを有し、前記エンジンを始動させる場合に前記クランクシャフトを駆動し、前記エンジンが燃焼動作する場合に前記エンジンに駆動されて発電する始動発電機と、
前記始動発電機に対し電流の授受を行うバッテリと、
操作により電力供給に係る指示が入力されるメインスイッチと、
前記メインスイッチに対する操作により電力が供給されている状態で前記エンジンを燃焼動作させた後、前記メインスイッチの状態が継続し、且つ、前記ビークルが停止している期間の少なくとも一部において、（Ａ）前記エンジンの燃焼動作により前記クランクシャフトが正回転するエンジン駆動状態と、前記始動発電機が前記クランクシャフトを駆動することによって前記クランクシャフトが正回転する始動発電機駆動状態と、を含む複数の状態の間で、前記クランクシャフトの状態を繰返し切換えることにより、前記クランクシャフトの正回転を継続させること、（Ｂ）前記クランクシャフトが前記始動発電機駆動状態である期間の少なくとも一部で、前記エンジンの燃焼動作を停止させること、及び、（Ｃ）前記クランクシャフトが前記エンジン駆動状態である期間の少なくとも一部で、前記始動発電機に前記バッテリを充電させることの全てを行う制御装置と
を備える。
【請求項２】
請求項１に記載のビークルであって、
前記制御装置は、前記メインスイッチにより電力が供給されている状態で前記制御装置が前記エンジンを燃焼動作させた後、前記メインスイッチの状態が継続し、且つ、前記ビークルが停止しており、且つ、前記エンジンの温度が予め定めた切換許可温度を超えている期間の少なくとも一部において、前記複数の状態の間で前記クランクシャフトの状態を繰返し切換えることにより、前記クランクシャフトの正回転を継続させる。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のビークルであって、
前記制御装置は、前記メインスイッチにより電力が供給されている状態で前記制御装置が前記エンジンを燃焼動作させた後、前記メインスイッチの状態が継続し、且つ、前記ビークルが停止している期間の少なくとも一部において、前記エンジン駆動状態及び前記始動発電機駆動状態の間で前記クランクシャフトの状態を交互に切り替えることにより、前記クランクシャフトの正回転を継続させる。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項に記載のビークルであって、
前記制御装置は、予め定めた切換条件が成立した場合に、前記クランクシャフトの状態を切換える。
【請求項５】
請求項４に記載のビークルであって、
前記制御装置は、前記バッテリの充電レベルに応じて、前記クランクシャフトの状態を切換える。
【請求項６】
請求項４に記載のビークルであって、
前記制御装置は、予め定められた時間周期で、前記クランクシャフトの状態を切換える。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項に記載のビークルであって、
前記始動発電機は、
周方向にスロットを空けて設けられた複数のティースを備えるステータコアと前記ティースに巻回された巻線とを有し、前記複数のティースの全ては、前記巻線が巻回された部分を有する、ステータを備え、
前記ロータは、永久磁石部と、前記永久磁石部により形成され前記ステータと対向する面に設けられた、前記複数のティースの数より多い数の複数の磁極部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビークルに関する。
【背景技術】
【０００２】
アイドリングストップ機能を有するビークルが知られている。アイドリングストップ機能は、例えばビークルの停止等所定条件が満たされる場合にエンジンを停止する。これによって、アイドリングストップ機能は、燃料効率の向上を図ろうとしている。
例えば、特許文献１には、アイドリングストップ制御装置を有する車両が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６３８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示すアイドリングストップ制御は、信号待ち等による一時停止時に実行されることが想定される。そのため、車両が備えるバッテリから各種の電気負荷への電力供給は、アイドリングストップ制御中も継続するように設定される。電気負荷は、例えば、前照灯等の補機類である。したがって、アイドリングストップ制御の経過時間に伴ってバッテリの放電が進み、バッテリが過放電状態に至ればエンジンが再始動し難くなる可能性がある。
特許文献１に示すアイドリングストップ制御装置は、バッテリの充電状態を検知する充電状態検知手段を具備している。特許文献１に示すアイドリングストップ制御装置は、バッテリの充電状態がアイドリングストップ制御に適した状態でないと判定されると、始動発電機を駆動してエンジンを再始動する。
【０００５】
特許文献１に示すアイドリングストップ制御装置が始動発電機を駆動してエンジンを再始動する場合には、バッテリに充電された電力が始動発電機に供給される。すなわち、エンジンが再始動される場合には、バッテリに蓄えられた電力が消費される。
アイドリングストップ制御によって停止していたエンジンの再始動時には、クランクシャフト及びピストンを含むエンジンの機構が停止状態から駆動される。この時、バッテリの電力が大量に消費される。
従って、バッテリの充電状態がアイドリングストップ制御に適した状態でない程度に低下している場合に、エンジンの機構を停止状態から運動状態に移行させるために電力を消費すると、バッテリの充電レベルが過剰に低下する恐れがある。
【０００６】
本発明の目的は、バッテリの充電レベルが過剰に低下する事態の発生を抑えつつ、燃料効率を向上することができるビークルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【０００８】
（１）  ビークルであって、
前記ビークルは、
クランクシャフトを有し、前記クランクシャフトを介して回転パワーを出力するエンジンと、
前記クランクシャフトを介して前記エンジンから出力される回転パワーを受けることによって前記ビークルを駆動する駆動部材と、
前記クランクシャフトに対し固定された速度比で回転するよう前記クランクシャフトと接続されたロータを有し、前記エンジンを始動させる場合に前記クランクシャフトを駆動し、前記エンジンが燃焼動作する場合に前記エンジンに駆動されて発電する始動発電機と、
前記始動発電機に対し電流の授受を行うバッテリと、
操作により電力供給に係る指示が入力されるメインスイッチと、
前記メインスイッチに対する操作により電力が供給されている状態で前記エンジンを燃焼動作させた後、前記メインスイッチの状態が継続し、且つ、前記ビークルが停止している期間の少なくとも一部において、（Ａ）前記エンジンの燃焼動作により前記クランクシャフトが正回転するエンジン駆動状態と、前記始動発電機が前記クランクシャフトを駆動することによって前記クランクシャフトが正回転する始動発電機駆動状態と、を含む複数の状態の間で、前記クランクシャフトの状態を繰返し切換えることにより、前記クランクシャフトの正回転を継続させること、（Ｂ）前記クランクシャフトが前記始動発電機駆動状態である期間の少なくとも一部で、前記エンジンの燃焼動作を停止させること、及び、（Ｃ）前記クランクシャフトが前記エンジン駆動状態である期間の少なくとも一部で、前記始動発電機に前記バッテリを充電させることの全てを行う制御装置と
を備える。
【０００９】
前記制御装置は、前記メインスイッチに対する操作により電力が供給されている状態で前記エンジンを燃焼動作させた後、前記メインスイッチの状態が継続し、且つ、前記ビークルが停止している期間の少なくとも一部において、下記（Ａ）〜（Ｃ）のすべてを行う。
（Ａ）  前記エンジン駆動状態と前記始動発電機駆動状態とを含む複数の状態の間で、前記クランクシャフトの状態を繰返し切換えることにより、前記クランクシャフトの正回転を継続させる。
（Ｂ）  前記クランクシャフトが前記始動発電機駆動状態である期間の少なくとも一部で、前記エンジンの燃焼動作を停止させる。
（Ｃ）  前記クランクシャフトが前記エンジン駆動状態である期間の少なくとも一部で、前記始動発電機に前記バッテリを充電させる。
【００１０】
（１）のビークルは、駆動部材が、クランクシャフトを介しエンジンから出力される回転パワーを受けることによって駆動部材に駆動される。制御装置は、エンジンを燃焼動作させた後、メインスイッチの状態が継続し、且つ、ビークルが停止している期間の少なくとも一部において、クランクシャフトの状態を、エンジン駆動状態と、始動発電機駆動状態とを含む複数の状態の間で繰返し切換えることにより、クランクシャフトの正回転を継続させる。
始動発電機駆動状態では、制御装置が、エンジンの燃焼動作を停止させるとともに始動発電機にクランクシャフトを正回転させる。始動発電機駆動状態の少なくとも一部では、エンジンの燃焼動作が停止するため、燃料の消費が抑えられる。エンジン駆動状態では、制御装置が、エンジンを燃焼動作させてクランクシャフトを正回転させる。クランクシャフトがエンジン駆動状態である期間の少なくとも一部ではバッテリが充電される。このため、クランクシャフトの状態は、エンジン駆動状態と、始動発電機駆動状態とを含む複数の状態の間で繰返し切換えられる。
これにより、クランクシャフトの正回転が継続する。始動発電機駆動状態では、クランクシャフトが正回転している。すなわち、エンジンの燃焼動作が停止してもクランクシャフトが停止しない。このため、始動発電機駆動状態において、エンジンに燃料が供給されれば、エンジンの燃焼動作が再開する。言い換えれば、始動発電機駆動状態では、クランクシャフトが正回転しているので、燃焼動作を再開するためクランクシャフトを停止状態から駆動する必要が無い。このため、状態の切換えで消費される電力が抑えられる。従って、例えばクランクシャフトを停止状態から駆動する場合と比べて、少ないバッテリの電力で、エンジンの燃焼動作を再開できる。このため、エンジンの燃焼動作を停止した後、エンジンの燃焼動作を再開し難い事態の発生を抑えることができる。すなわち、エンジンの燃焼動作をより確実に再開することができる。
このように、（１）のビークルによれば、バッテリの充電レベルが過剰に低下する事態の発生を抑えつつ、燃料効率を向上することができる。
【００１１】
なお、複数の状態は、エンジン駆動状態及び始動発電機駆動状態以外の状態を含んでいてもよい。複数の状態は、例えば、クランクシャフトが慣性で正回転する空転状態、クランクシャフトが慣性で回転しておらず且つエンジンのトルクと始動発電機のトルクとが等しい均衡状態を含んでいてもよい。空転状態では、クランクシャフトの慣性トルクが、エンジンの燃焼動作によるトルク及び始動発電機によるトルクの両方より大きい。空転状態において、エンジンの燃焼動作が停止していてもよい。空転状態において、始動発電機がクランクシャフトを正回転させていなくてもよい。
【００１２】
（２）  （１）のビークルであって、
前記制御装置は、前記メインスイッチにより電力が供給されている状態で前記制御装置が前記エンジンを燃焼動作させた後、前記メインスイッチの状態が継続し、且つ、前記ビークルが停止しており、且つ、前記エンジンの温度が予め定めた切換許可温度を超えている期間の少なくとも一部において、前記複数の状態の間で前記クランクシャフトの状態を繰返し切換えることにより、前記クランクシャフトの正回転を継続させる。
【００１３】
（２）の構成によれば、エンジンの温度が予め定めた切換許可温度を超えた場合に、クランクシャフトの状態が、エンジン駆動状態と、始動発電機駆動状態とを含む複数の状態の間で繰返し切換えられる。従って、エンジンの温度が予め定めた切換許可温度を超えている期間の少なくとも一部において、エンジンの燃焼動作が停止するとともに始動発電機がクランクシャフトを駆動する。始動発電機がクランクシャフトを駆動する時の負荷が低減される。従って、燃料効率をより向上することができる。
【００１４】
（３）  （１）又は（２）のビークルであって、
前記制御装置は、前記メインスイッチにより電力が供給されている状態で前記制御装置が前記エンジンを燃焼動作させた後、前記メインスイッチの状態が継続し、且つ、前記ビークルが停止している期間の少なくとも一部において、前記エンジン駆動状態及び前記始動発電機駆動状態の間で前記クランクシャフトの状態を交互に切り替えることにより、前記クランクシャフトの正回転を継続させる。
【００１５】
（３）の構成によれば、クランクシャフトの状態が、始動発電機にクランクシャフトを駆動させる始動発電機駆動状態と、始動発電機にバッテリを充電させるエジンン駆動状態との間で交互に切り替えられることにより、クランクシャフトの正回転が継続する。従って、バッテリの充電レベルが低下する事態の発生がさらに抑えられる。
【００１６】
なお、制御装置がエンジン駆動状態及び始動発電機駆動状態の間でクランクシャフトの状態を交互に切り替える過程において、前記エンジン駆動状態と前記始動発電機状態との間に、前記空転状態及び/又は前記均衡状態が生じてもよい。
【００１７】
（４）  （１）から（３）いずれか１のビークルであって、
前記制御装置は、予め定めた切換条件が成立した場合に前記クランクシャフトの状態を切換える。
【００１８】
（４）の構成によれば、予め定めた切換条件に応じて、バッテリの充電とバッテリの放電とを含む状態の切換えが実施される。このため、ビークルが有するバッテリの充電レベルが過剰に低下する事態の発生をさらに抑えつつ、燃料効率を向上することができる。
【００１９】
（５）  （４）のビークルであって、
前記制御装置は、前記バッテリの充電レベルに応じて、前記クランクシャフトの状態を切換える。
【００２０】
（５）の構成によれば、バッテリの充電レベル（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）に応じて、バッテリの充電とバッテリの放電とを含む状態の切換えが実施される。このため、バッテリの充電レベルが過剰に低下する事態の発生をさらに抑えつつ、燃料効率を向上することができる。
【００２１】
（６）  （４）のビークルであって、
前記制御装置は、予め定められた時間周期で、前記クランクシャフトの状態を切換える。
【００２２】
（６）の構成によれば、クランクシャフトの状態の切換えが周期的に行われる。従って、バッテリの充電とバッテリの放電とを含む状態の切換えが周期的に実施される。このため、バッテリの充電レベルが過剰に低下する事態の発生をさらに抑えつつ、燃料効率を向上することができる。
【００２３】
（７）  （１）から（６）いずれか１のビークルであって、
前記始動発電機は、
周方向にスロットを空けて設けられた複数のティースを備えるステータコアと前記ティースに巻回された巻線とを有し、前記複数のティースの全ては、前記巻線が巻回された部分を有する、ステータを備え、
前記ロータは、永久磁石部と、前記永久磁石部により形成され前記ステータと対向する面に設けられた、前記複数のティースの数より多い数の複数の磁極部とを有する。
【００２４】
（７）の構成によれば、ビークルが走行している場合の始動発電機における発電量を抑えつつ、ビークルが停止している場合に、クランクシャフトを正回転させるための始動発電機のトルクを確保することができる。従って、ビークルが走行している場合に始動発電機で発生した電力を有効に利用して、バッテリを充電することができる。従って、燃料効率をさらに向上することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、バッテリの充電レベルが過剰に低下する事態の発生を抑えつつ、燃料効率を向上することができるビークルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るビークルを示す外観図である。
【図２】図１に示すエンジンユニットの概略構成を模式的に示す部分断面図である。
【図３】図２に示す始動発電機の回転軸線に垂直な断面を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、始動発電機の駆動特性を模式的に示す説明図である。（ｂ）は、発電特性を模式的に示す説明図である。
【図５】図１に示すビークルの電気的な概略構成を示すブロック図である。
【図６】ビークルの動作を説明するフローチャートである。
【図７】ビークルの始動後動作を説明するフローチャートである。
【図８】ビークル停止中動作を説明するフローチャートである。
【図９】エンジン及び始動発電機の駆動状態の遷移を示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明者は、アイドリングストップ制御によるエンジンの停止及びエンジンの再始動について検討した。
【００２８】
本発明者は、エンジンの停止について検討した。エンジンの停止には、例えばクランクシャフトを含む機構の運動が停止する場合と、機構は停止せずパワー発生の機能のみが停止する場合とが考えられる。
エンジンのパワー発生機能が停止してもクランクシャフトの正回転が停止していない場合、エンジンに燃料を供給するとともに適切なタイミングで点火するだけで、燃焼動作が直ちに開始しやすい。
そこで、本発明者は、エンジンの燃焼動作を停止させるとともに始動発電機にクランクシャフトを駆動させる状態を想定してみた。エンジンの燃焼動作が停止しクランクシャフトが正回転した状態から燃焼動作を再開する場合に必要な電力は、クランクシャフトが停止した状態から燃焼動作を再開する場合に必要な電力よりも小さい。従って、クランクシャフトが正回転した状態から燃焼動作を再開すると、バッテリの充電レベルが過剰に低下する事態の発生を抑えることができる。
また、クランクシャフトが正回転した状態から燃焼動作を再開することによって、再開時の動作が不安定になることを抑制することができる。
エンジンの燃焼動作を停止させるとともに始動発電機にクランクシャフトを駆動させる場合、電力が消費される。しかし、エンジンが燃焼動作した後のエンジンの温度は、エンジンを最初に始動する前の温度よりも高い。このため、クランクシャフトの正回転を継続するための電力は、例えばエンジンの燃焼動作を経ずに正回転を継続するための電力と比べて小さい。
本発明は、上述した知見に基づいて完成した発明である。
【００２９】
以下、本発明を、好ましい実施形態に基づいて図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
［第一実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係るビークルを示す外観図である。
図１に示すビークル１は、車輪付きビークルである。ビークル１は、車体２及び車輪３ａ，３ｂを備えている。詳細には、ビークル１は、鞍乗型車両である。ビークル１は、自動二輪車である。
ビークル１は、エンジンユニットＥＵを備えている。エンジンユニットＥＵは、エンジン１０と始動発電機２０（図２参照）とを備えている。即ち、ビークル１は、エンジン１０と始動発電機２０とを備えている。
後ろの車輪３ｂは、エンジン１０から出力される回転パワーを受けることによってビークル１を駆動する。車輪３ｂは、本発明にいう駆動部材の一例に相当する。
【００３１】
ビークル１は、メインスイッチ５を備えている。メインスイッチ５は、ビークル１の各部に電力を供給するためのスイッチである。ビークル１は、スタータスイッチ６を備えている。スタータスイッチ６は、エンジン１０を始動するためのスイッチである。ビークル１は、アクセル操作子８を備えている。アクセル操作子８は、ビークル１の加速を指示するための操作子である。
ビークル１は、前照灯７を備えている。ビークル１は、電力を蓄えるバッテリ４を備えている。ビークル１は、ビークル１の各部を制御する制御装置６０を備えている。
【００３２】
図２は、図１に示すエンジンユニットＥＵの概略構成を模式的に示す部分断面図である。
【００３３】
エンジン１０は、クランクケース１１と、シリンダ１２と、ピストン１３と、コネクティングロッド１４と、クランクシャフト１５とを備えている。ピストン１３は、シリンダ１２内に往復移動自在に設けられている。
クランクシャフト１５は、クランクケース１１内に回転可能に設けられている。コネクティングロッド１４は、ピストン１３とクランクシャフト１５を接続している。シリンダ１２の上部には、シリンダヘッド１６が取り付けられている。シリンダ１２とシリンダヘッド１６とピストン１３とによって、燃焼室が形成される。クランクシャフト１５は、クランクケース１１に、一対のベアリング１７を介して、回転自在な態様で支持されている。クランクシャフト１５の一端部１５ａには、始動発電機２０が取り付けられている。クランクシャフト１５の他端部１５ｂには、無段変速機ＣＶＴが取り付けられている。
【００３４】
エンジン１０には、スロットルバルブＳＶと、燃料噴射装置１８が設けられている。スロットルバルブＳＶは、燃焼室に供給される空気の量を調整する。スロットルバルブＳＶの開度は、アクセル操作子８（図１参照）の操作に応じて調整される。燃料噴射装置１８は、燃料を噴射することによって、燃焼室に燃料を供給する。また、エンジン１０には、点火プラグ１９が設けられている。
【００３５】
エンジン１０は、内燃機関である。エンジン１０は、燃料の供給を受ける。エンジン１０は、燃料を燃焼する燃焼動作によって回転パワーを出力する。燃料噴射装置１８は、供給される燃料の量を調整することによって、エンジン１０から出力される回転パワーを調節する。燃料噴射装置１８は、エンジン１０から出力される回転パワーを調整する回転パワー調整装置として機能する。
エンジン１０は、クランクシャフト１５を介して回転パワーを出力する。クランクシャフト１５の回転パワーは、無段変速機ＣＶＴ及び図示しないクラッチを介して、車輪３ｂに伝達される。ビークル１は、クランクシャフト１５を介してエンジン１０から出力される回転パワーを受ける車輪３ｂによって駆動される。
【００３６】
本実施形態のエンジン１０は、単気筒の４ストロークエンジンである。本実施形態のエンジン１０は、空冷型エンジンである。なお、エンジン１０は、水冷型エンジンであってもよい。
【００３７】
エンジン１０は、４ストロークの間に、クランクシャフト１５を回転させる負荷が大きい高負荷領域と、クランクシャフト１５を回転させる負荷が高負荷領域の負荷より小さい低負荷領域とを有する。クランクシャフト１５の回転角度を基準として見ると、低負荷領域は高負荷領域よりも広い。より詳細には、エンジン１０は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程の４行程を繰返しながら正回転する。圧縮行程は、高負荷領域に含まれ、低負荷領域に含まれない。
【００３８】
図３は、図２に示す始動発電機２０の回転軸線に垂直な断面を示す断面図である。図２及び図３を参照して始動発電機２０を説明する。
【００３９】
始動発電機２０は、永久磁石式三相ブラシレス型モータである。始動発電機２０は、永久磁石式三相ブラシレス型発電機としても機能する。
【００４０】
始動発電機２０は、ロータ３０と、ステータ４０とを有する。本実施形態の始動発電機２０は、ラジアルギャップ型である。始動発電機２０は、アウターロータ型である。即ち、ロータ３０はアウターロータである。ステータ４０はインナーステータである。
ロータ３０は、ロータ本体部３１を有する。ロータ本体部３１は、例えば強磁性材料からなる。ロータ本体部３１は、有底筒状を有する。ロータ本体部３１は、筒状ボス部３２と、円板状の底壁部３３と、筒状のバックヨーク部３４とを有する。底壁部３３及びバックヨーク部３４は一体的に形成されている。なお、底壁部３３とバックヨーク部３４とは別体に構成されていてもよい。底壁部３３及びバックヨーク部３４は筒状ボス部３２を介してクランクシャフト１５に固定されている。ロータ３０には、電流が供給される巻線が設けられていない。
【００４１】
ロータ３０は、永久磁石部３７を有する。ロータ３０は、複数の磁極部３７ａを有する。複数の磁極部３７ａは永久磁石部３７により形成されている。複数の磁極部３７ａは、バックヨーク部３４の内周面に、設けられている。本実施形態において、永久磁石部３７は、複数の永久磁石を有する。複数の磁極部３７ａは、複数の永久磁石のそれぞれに設けられている。
なお、永久磁石部３７は、１つの環状の永久磁石によって形成されることも可能である。この場合、１つの永久磁石は、複数の磁極部３７ａが内周面に並ぶように着磁される。
【００４２】
複数の磁極部３７ａは、始動発電機２０の周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように設けられている。本実施形態では、ステータ４０と対向するロータ３０の磁極数が２４個である。ロータ３０の磁極数とは、ステータ４０と対向する磁極数をいう。磁極部３７ａとステータ４０との間には磁性体が設けられていない。
磁極部３７ａは、始動発電機２０の径方向におけるステータ４０の外側に設けられている。バックヨーク部３４は、径方向における磁極部３７ａの外側に設けられている。始動発電機２０は、歯部４３の数よりも多い磁極部３７ａを有している。
なお、ロータ３０は、磁極部３７ａが磁性材料に埋め込まれた埋込磁石型（ＩＰＭ型）であってもよいが、本実施形態のように、磁極部３７ａが磁性材料から露出した表面磁石型（ＳＰＭ型）であることが好ましい。
【００４３】
ロータ３０を構成する底壁部３３には、冷却ファンＦが設けられている。
【００４４】
ステータ４０は、ステータコアＳＴと複数のステータ巻線Ｗとを有する。ステータコアＳＴは、周方向に間隔を空けて設けられた複数の歯部４３を有する。複数の歯部４３は、ステータコアＳＴから径方向外側に向かって一体的に延びている。本実施形態においては、合計１８個の歯部４３が周方向に間隔を空けて設けられている。換言すると、ステータコアＳＴは、周方向に間隔を空けて形成された合計１８個のスロットＳＬを有する。歯部４３は周方向に等間隔で配置されている。
【００４５】
ロータ３０は、歯部４３の数より多い数の磁極部３７ａを有する。磁極部の数は、スロット数の４／３である。
【００４６】
各歯部４３の周囲には、ステータ巻線Ｗが巻回されている。つまり、複数相のステータ巻線Ｗは、スロットＳＬを通るように設けられている。図３には、ステータ巻線Ｗが、スロットＳＬの中にある状態が示されている。複数相のステータ巻線Ｗのそれぞれは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れかに属する。ステータ巻線Ｗは、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に並ぶように配置される。巻線Ｗの巻き方は、集中巻きであっても、分布巻きであってもよく、特に限定されないが、集中巻きであることが好ましい。
【００４７】
ロータ３０の外面には、ロータ３０の回転位置を検出させるための複数の被検出部３８が備えられている。複数の被検出部３８は、磁気作用によって検出される。複数の被検出部３８は、周方向に間隔を空けてロータ３０の外面に設けられている。被検出部３８は、強磁性体で形成されている。
【００４８】
ロータ位置検出装置５０は、ロータ３０の位置を検出する装置である。ロータ位置検出装置５０は、複数の被検出部３８と対向する位置に設けられている。
【００４９】
始動発電機２０は、エンジン１０のクランクシャフト１５と接続されている。詳細には、ロータ３０が、クランクシャフト１５に対し固定された速度比で回転するようクランクシャフト１５と接続されている。
本実施形態では、ロータ３０が、クランクシャフト１５に、動力伝達機構（例えば、ベルト、チェーン、ギア、減速機、増速機等）を介さずに取り付けられている。ロータ３０は、クランクシャフト１５に対し１：１の速度比で回転する。始動発電機２０が、エンジン１０の正回転によりクランクシャフト１５を正回転させるように構成されている。
【００５０】
なお、始動発電機２０は、クランクシャフト１５に、動力伝達機構を介して取り付けられていてもよい。ただし、始動発電機２０は、速度比可変の変速機又はクラッチのいずれも介することなく、クランクシャフト１５に接続される。即ち、始動発電機２０は、入出力の速度比が可変の装置を介することなく、クランクシャフト１５に接続される。
なお、本発明においては、始動発電機２０の回転軸線と、クランクシャフト１５の回転軸線とが略一致していることが好ましい。また、本実施形態のように、始動発電機２０が動力伝達機構を介さずにクランクシャフト１５に取り付けられていることが好ましい。
【００５１】
始動発電機２０は、エンジン始動時には、クランクシャフト１５を正回転させてエンジン１０を始動させる。また、始動発電機２０は、エンジン１０が燃焼動作する場合に、エンジン１０に駆動されて発電する。即ち、始動発電機２０は、クランクシャフト１５を正回転させてエンジン１０を始動させる機能と、ンジン１０が燃焼動作する場合に、エンジン１０に駆動されて発電する機能の双方を兼ね備えている。始動発電機２０は、エンジン１０の始動後の期間の少なくとも一部には、クランクシャフト１５により正回転されてジェネレータとして機能する。即ち、始動発電機２０がジェネレータとして機能する場合において、始動発電機２０は、エンジンの燃焼開始後、必ずしも、常にジェネレータとして機能する必要はない。また、エンジンの燃焼開始後に、始動発電機２０がジェネレータとして機能する期間と始動発電機２０が車両駆動用モータとして機能する期間とが含まれていてもよい。
本実施形態のビークル１において、エンジンから車輪３ｂに回転パワーを伝達する部材には、車輪３ｂの駆動に関わる回転パワーと電力との間の変換を行う機器として、始動発電機２０のみが備えられている。ただし、本発明のビークルはこれに限られず、始動発電機以外の、回転パワーと電力との間の変換を行う機器が、エンジンから駆動部材に回転パワーを伝達する部材に接続されていてもよい。
【００５２】
始動発電機２０の特性について説明する。
始動発電機２０は、エンジン始動時は、クランクシャフト１５を正回転させてエンジン１０を始動させる。始動発電機２０は、エンジン１０が始動した後、エンジン１０の燃焼動作が停止した状態で、クランクシャフト１５を正回転させる。これらの場合、始動発電機２０は、出力可能なトルクが大きい方が有利である。出力可能な出力トルクが大きいほど、大きな負荷を有するクランクシャフト１５を正回転させることができる。出力可能なトルクが大きい場合には、エンジン始動時に高負荷領域の負荷を超える能力が高い。
しかし、一般に、始動発電機をジェネレータとして機能させる場合、始動発電機の出力トルクの向上を図ると、始動発電機の発電電流が大きくなるおそれがある。例えば、始動発電機が有する磁石の磁力を強くすると、出力可能なトルクは増大する。また、隣り合う歯部のうち、ステータと対向する先端部どうしの間隔を比較的広くすることによっても、出力可能な出力トルクは増大する。しかし、これらの場合、始動発電機をエンジンで駆動した時の、始動発電機の発電電流が大きくなる。この結果、エンジン始動後、始動発電機に接続されたバッテリへの充電電流が過剰になるおそれがある。
例えば、始動発電機に接続されたバッテリへの充電電流が過剰になることを抑えるため、インバータを制御することによって、始動発電機で発生する電流を熱に変換する。電流が熱に変換されて廃棄されると、燃料の損失が増大する。
このように、始動発電機では、出力トルクの向上と、発電電流の抑制との間には、トレードオフの関係がある。トルク向上及び発電電流抑制のうち、一方を優先すると、他方の特性が低下する。
【００５３】
本実施形態の始動発電機２０は、歯部４３の数よりも多い磁極部３７ａを有している。
このため、始動発電機２０は、歯部の数より少ない磁極部を有する始動発電機と比べて角速度が大きい。角速度は、巻線のインピーダンスに寄与する。
即ち、巻線のインピーダンスは、概略的に下式で表される。
（Ｒ２+ω２Ｌ２）１/２
ここで、Ｒ：直流抵抗、ω：電気角についての角速度、Ｌ：インダクタンス
【００５４】
電気角についての角速度ωは、下式で表される。
ω＝（Ｐ/２）×（Ｎ/６０）×２π
ここで、Ｐ：磁極数、Ｎ：回転速度［ｒｐｍ］
【００５５】
始動発電機２０は、歯部４３の数よりも多い磁極部３７ａを有しているので、歯部の数より少ない磁極部を有する始動発電機と比べて角速度ωが大きい。従って、回転しているときのインピーダンスが大きい。しかも、回転速度Ｎが高くなるほど、角速度ωが大きくなり、インピーダンスが大きくなる。
従って、始動発電機２０は、ジェネレータとして使用される回転領域において、インピーダンスを大きく確保して、発電電流を抑制できる。
【００５６】
図４（ａ）は、始動発電機２０の駆動特性を模式的に示す説明図である。図４（ｂ）は、発電特性を模式的に示す説明図である。
図中、横軸は、クランクシャフト１５の回転速度を示す。なお、横軸の目盛１つあたりの回転速度は、駆動特性の図４（ａ）と、発電特性の図４（ｂ）とで異なっている。発電特性の図における目盛１つあたりの回転速度は、駆動特性の図における目盛１つあたりの回転速度よりも多い。縦軸は、正方向に出力トルクを示し、負方向に発電電流を示す。実線は、実施例に係る始動発電機２０の特性を示す。破線は、比較例に係る始動発電機の特性を示す。比較例に係る始動発電機は、歯部の数より少ない磁極部を有する。
【００５７】
図４（ａ）、（ｂ）において、本実施形態の始動発電機２０は、トルク向上及び発電電流抑制のうち、トルク向上を優先して設計されている。本実施形態の始動発電機２０においては、例えば、隣り合う歯部４３のうち、ロータ３０と対向する先端部どうしの間隔を比較的広く確保することにより、トルク向上を優先させ得る。本実施形態の始動発電機２０（実線）は、クランクシャフト１５を駆動する場合に、比較例に係る始動発電機（破線）よりも大きなトルクを出力し（図４（ａ））、高速回転時に、比較例に係る始動発電機（破線）と同程度に発電電流を抑制できる（図４（ｂ））。
【００５８】
図５は、図１に示すビークル１の電気的な概略構成を示すブロック図である。
ビークル１は、制御装置６０を備えている。制御装置６０は、ビークル１の各部を制御する。制御装置６０は、インバータ６１を備えている。
【００５９】
インバータ６１には、始動発電機２０及びバッテリ４が接続されている。バッテリ４は、始動発電機に対し電流の授受を行う。インバータ６１及びバッテリ４には、前照灯７も接続されている。前照灯７は、電力を消費しながら動作する、ビークル１に搭載された補機の一例である。
【００６０】
インバータ６１は、複数のスイッチング部６１１〜６１６を備えている。本実施形態のインバータ６１は、６個のスイッチング部６１１〜６１６を有する。
スイッチング部６１１〜６１６は、三相ブリッジインバータを構成している。
複数のスイッチング部６１１〜６１６は、複数相のステータ巻線Ｗの各相と接続されている。
より詳細には、複数のスイッチング部６１１〜６１６のうち、直列に接続された２つのスイッチング部がハーフブリッジを構成している。インバータ６１は、複数相のステータ巻線Ｗの各相に対応した、ハーフブリッジを有している。複数のハーフブリッジは、複数相のステータ巻線Ｗの各相とそれぞれ接続されている。
スイッチング部６１１〜６１６は、複数相のステータ巻線Ｗとバッテリ４との間の電流の通過／遮断を切替える。
【００６１】
詳細には、始動発電機２０が始動発電機として機能する場合、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作によって複数相のステータ巻線Ｗのそれぞれに対する通電及び通電停止が切替えられる。
また、始動発電機２０がジェネレータとして機能する場合、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作によって、ステータ巻線Ｗのそれぞれとバッテリ４との間の電流の通過／遮断が切替えられる。スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフが順次切替えられることによって、始動発電機２０から出力される三相交流の整流及び電圧の制御が行われる。
【００６２】
スイッチング部６１１〜６１６のそれぞれは、スイッチング素子を有する。スイッチング素子は、例えばトランジスタであり、より詳細にはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。ただし、スイッチング部６１１〜６１６には、ＦＥＴ以外に、例えばサイリスタ及びＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）も採用可能である。
【００６３】
制御装置６０には、燃料噴射装置１８、点火プラグ１９、及びバッテリ４が接続されている。
制御装置６０は、始動発電制御部６２と、燃焼制御部６３とを備えている。
【００６４】
始動発電制御部６２は、スイッチング部６１１〜６１６のそれぞれのオン・オフ動作を制御することによって、始動発電機２０の動作を制御する。始動発電制御部６２は、開始制御部６２１、走行制御部６２２、及びアイドリング制御部６２３を含む。
燃焼制御部６３は、点火プラグ１９及び燃料噴射装置１８を制御することによって、エンジン１０の燃焼動作を制御する。燃焼制御部６３は、エンジン１０の回転パワーを制御する。
制御装置６０は、図示しない中央処理装置と、図示しない記憶装置とを有するコンピュータで構成されている。中央処理装置は、制御プログラムに基づいて演算処理を行う。記憶装置は、プログラム及び演算に関するデータを記憶する。
開始制御部６２１、走行制御部６２２、及びアイドリング制御部６２３を含む始動発電制御部６２と、燃焼制御部６３とは、図示しないコンピュータとコンピュータで実行される制御プログラムとによって実現される。従って、以降説明する、開始制御部６２１、走行制御部６２２、及びアイドリング制御部６２３を含む始動発電制御部６２と、燃焼制御部６３とのそれぞれによる動作は、制御装置６０の動作と言うことができる。なお、始動発電制御部６２及び燃焼制御部６３は、例えば互いに別の装置として互いに離れた位置に構成されてもよく、また、一体に構成されるものであってもよい。
【００６５】
制御装置６０には、スタータスイッチ６が接続されている。スタータスイッチ６は、エンジン１０の始動の際、運転者によって操作される。制御装置６０の始動発電制御部６２は、バッテリ４の充電レベルを検出する。始動発電制御部６２は、バッテリ４の電圧及び電流を検出することによってバッテリ４の充電レベルを検出する。始動発電制御部６２は、図示しないスロットルセンサの検出結果に基づいてスロットルバルブＳＶ（図２参照）の開度を検出する。始動発電制御部６２は、図示しない温度センサの検出結果に基づいて、エンジン１０内のエンジンオイルの温度を検出する。
メインスイッチ５は、操作に応じて制御装置６０への電力供給に係る指示が入力される。メインスイッチ５がＯＮされると、制御装置６０へ電力が供給される。メインスイッチ５がＯＦＦされると、制御装置６０への電力供給が停止する。なお、メインスイッチ５のＯＮ／ＯＦＦにより、前照灯７の補機等の電装への電力供給及びその停止が行われる。
【００６６】
制御装置６０のインバータ６１、始動発電制御部６２、及び燃焼制御部６３は、エンジン１０及び始動発電機２０を制御する。
【００６７】
図６は、ビークル１の動作を説明するフローチャートである。
図５及び図６を参照して、ビークル１の動作を説明する。
【００６８】
制御装置６０は、メインスイッチ５がオン状態か否かを判別する（Ｓ１１）。メインスイッチ５がオン状態の場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、制御装置６０は、スタータスイッチ６がオン状態か否かを判別する（Ｓ１２）。
【００６９】
スタータスイッチ６がオン状態の場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、制御装置６０は、エンジン１０を始動させる。詳細には、始動発電制御部６２の開始制御部６２１が、エンジン１０を始動させる。
具体的には、開始制御部６２１は、始動発電機２０にクランクシャフト１５を駆動させる（Ｓ１３）。開始制御部６２１は、複数相のステータ巻線Ｗに、ロータ３０が正回転するような電流が供給されるよう、インバータ６１が有する複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。これによって、始動発電機２０がクランクシャフト１５を駆動する。また、制御装置６０の燃焼制御部６３は、燃料噴射装置１８に燃料供給を行わせる（Ｓ１４）。ステップＳ１４で、燃焼制御部６３は、点火プラグ１９に点火を行わせる。
開始制御部６２１は、エンジン１０の始動が完了したか否か判別する（Ｓ１５）。エンジン１０の始動が完了しない場合（Ｓ１５でＮｏ）、開始制御部６２１及び燃焼制御部６３は、始動発電機２０によるクランクシャフト１５の回転（Ｓ１３）、及び燃料供給（Ｓ１４）を継続する。なお、燃焼制御部６３は、エンジン１０の始動が完了した後も、駆動状態が切換わるまで、燃料供給を継続する。
開始制御部６２１は、エンジン１０の始動の完了を、例えば、クランクシャフト１５の回転速度によって判別する。開始制御部６２１は、例えば、ロータ位置検出装置５０の検出結果からクランクシャフト１５の回転速度を取得する。
【００７０】
エンジン１０の始動が完了した状態（Ｓ１５でＹｅｓ）は、メインスイッチ５により電力が供給されている状態で制御装置６０がエンジン１０を燃焼動作させた状態である。
エンジン１０の始動が完了した場合（Ｓ１５でＹｅｓ）、制御装置６０は、始動後動作の処理を行う（Ｓ１６）。
【００７１】
図７は、ビークルの始動後動作を説明するフローチャートである。
【００７２】
始動後動作において、制御装置６０は、メインスイッチ５がオン状態か否かを判別する（Ｓ２１）。
メインスイッチ５がオフ状態の場合（Ｓ２１でＮｏ）、制御装置６０は、エンジン１０の動作を停止させる（Ｓ２２）。この後、制御装置６０は、始動後動作の処理を終了する。上記ステップＳ２２で、制御装置６０は、エンジン１０の燃焼動作及び始動発電機２０による駆動の双方を停止させる。具体的には、メインスイッチ５がオフ状態の場合（Ｓ２１でＹｅｓ）、制御装置６０は、燃料噴射装置１８による燃料の供給を停止する。また、制御装置６０は、始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動を行わない。
【００７３】
メインスイッチ５がオン状態の場合（Ｓ２１でＹｅｓ）、制御装置６０は、車速、即ちビークル１の走行速度がゼロか否か判別する（Ｓ２３）。
車速がゼロでない場合（Ｓ２３でＮｏ）は、ビークル１が走行している場合である。車速がゼロでない場合（Ｓ２３でＮｏ）、制御装置６０は、走行動作を実施する（Ｓ２８）。詳細には、始動発電制御部６２の走行制御部６２２が、走行動作を実施する（Ｓ２８）。
ステップＳ２８の走行動作において、走行制御部６２２は、ビークル１を走行させるためのエンジン１０の制御を行う。例えば、走行制御部６２２は、スロットルバルブＳＶの開度に応じて、燃料噴射装置１８に燃料の供給量を調節させる。つまり、制御装置６０が、回転パワー調整部としての燃料噴射装置１８を制御する。これによって、エンジン１０は、運転者の操作に応じた回転パワーを出力する。
また、ステップＳ２８の走行動作において、制御装置６０は、始動発電機２０に発電を行わせる。始動発電機２０で発電された電力は、バッテリ４に充電される。
【００７４】
車速がゼロである状態（Ｓ２３でＹｅｓ）は、メインスイッチ５のオン状態が継続し、且つ、ビークル１が停止している状態である。この状態では、クランクシャフト１５から車輪３ｂへの回転パワーの伝達は中止されている。車速がゼロである場合（Ｓ２３でＹｅｓ）、制御装置６０は、アイドリングの制御を行う。より詳細には、始動発電制御部６２のアイドリング制御部６２３と、燃焼制御部６３とがアイドリングの制御を行う。アイドリング制御部６２３は、エンジン１０の暖機動作が完了したか否か判別する（Ｓ２４）。ステップＳ２４で、暖機が完了していないと判別された場合（Ｓ２４でＮｏ）、制御装置６０のアイドリング制御部６２３は、駆動状態としてエンジン駆動状態を設定する（Ｓ２９）。エンジン駆動状態は、エンジン１０の燃焼動作である。エンジン１０が燃焼動作することによって、エンジン１０の温度が、エンジン１０の始動前の温度よりも上昇する。エンジン駆動状態の詳細については、後述する。
【００７５】
本実施形態の制御装置６０は、上記ステップＳ２４で、エンジン１０の温度が予め定めた切換許可温度を超えたか否かを判別する。エンジン１０の温度としては、例えば、エンジンオイルの温度が用いられる。なお、エンジン１０が水冷式エンジンの場合、エンジン１０の温度として水温が用いられてもよい。
エンジン１０の温度が低い場合、エンジンオイルの粘性等に起因して、クランクシャフト１５の回転に対する負荷が大きい。本実施形態では、エンジンの温度が予め定めた切換許可温度を超えた場合に、後述するように、エンジン１０の燃焼動作が停止するとともに始動発電機２０がクランクシャフト１５を駆動する。この時、始動発電機２０がクランクシャフト１５を回転させる時の負荷が低減される。
【００７６】
暖機動作が完了したと判別された場合（Ｓ２４でＹｅｓ）、アイドリング制御部６２３は、切換条件が成立するか否か判別する（Ｓ２５）。切換条件は、エンジン１０及び始動発電機２０の駆動状態を切換えるための条件である。切換条件が成立する場合（Ｓ２５でＹｅｓ）、アイドリング制御部６２３は、ビークル１が停止中での、エンジン１０及び始動発電機２０の駆動状態を切換える（Ｓ２６）。
【００７７】
本実施形態において、制御装置６０は、ビークル停止中でのエンジン１０及び始動発電機２０の駆動状態として、複数の状態を有している。複数の状態は、エンジン駆動状態と、始動発電機駆動状態とを含んでいる。
エンジン駆動状態は、エンジン１０を燃焼動作させてクランクシャフト１５を正回転させる状態である。始動発電機駆動状態は、エンジン１０の燃焼動作を停止させるとともに始動発電機２０にクランクシャフト１５を駆動させることによってクランクシャフト１５を正回転させる状態である。
【００７８】
本実施形態のステップＳ２５における切換条件は、バッテリ４の充電レベル（ＳＯＣ）である。即ち、アイドリング制御部６２３は、バッテリ４の充電レベルに応じて、ステップＳ２６で、エンジン１０及び始動発電機２０の駆動状態を切換える。
【００７９】
本実施形態において、アイドリング制御部６２３は、バッテリ４の充電レベルが、予め定めた範囲の上限を超えた場合、切換条件が成立したと判別する（Ｓ２５でＹｅｓ）。この場合、制御装置６０は、ステップＳ２６において、クランクシャフト１５の状態、即ちエンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態を、始動発電機駆動状態に切換える。具体的には、アイドリング制御部６２３は、クランクシャフト１５に対する制御の状態を始動発電機駆動状態に切換える。後のステップＳ２７で、切換えられた状態に応じた動作が行われる。
また、アイドリング制御部６２３は、バッテリ４の充電レベルが、上記の範囲の下限を下回った場合、切換条件が成立したと判別する（Ｓ２５でＹｅｓ）。この場合、アイドリング制御部６２３は、ステップＳ２６において、クランクシャフト１５の状態、即ちエンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態を、エンジン駆動状態に切換える。具体的には、アイドリング制御部６２３は、クランクシャフト１５に対する制御の状態をエンジン駆動状態に切換える。
充電レベルは、例えば、バッテリ４の電圧及び電流を検出することによって得られる。
【００８０】
上記ステップＳ２６の切換えの後、アイドリング制御部６２３は、ビークル停止中動作を実行する（Ｓ２７）。アイドリング制御部６２３は、上記ステップＳ２６で切換えられた状態に応じて、エンジン１０及び始動発電機２０を動作させる。
【００８１】
上記ステップＳ２５において、切換条件が成立しない場合（Ｓ２５でＮｏ）、アイドリング制御部６２３は、クランクシャフト１５の状態を切換えない。従って、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態が継続されることとなる。
【００８２】
図８は、ビークル停止中動作を説明するフローチャートである。
ビークル停止中動作において、アイドリング制御部６２３は、ステップＳ２６で設定された駆動状態を判別する（Ｓ３１）。
ステップＳ３１で、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態が始動発電機駆動状態であると判別された場合、制御装置６０は、エンジン１０の燃焼動作を停止させる（Ｓ３２）。制御装置６０の燃焼制御部６３は、燃料噴射装置１８による燃料の供給を停止させる。つまり、制御装置６０は、回転パワー調整部としての燃料噴射装置１８に、エンジン１０からの回転パワーの出力を停止させる。また、アイドリング制御部６２３は、始動発電機２０にクランクシャフト１５を駆動させることによって、クランクシャフト１５を正回転させる（Ｓ３３）。エンジン１０が、始動発電機２０に駆動される。
上記ステップＳ３１で、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態がエンジン駆動状態であると判別された場合、燃焼制御部６３は、エンジン１０を燃焼動作させてクランクシャフト１５を正回転させる（Ｓ３４）。また、アイドリング制御部６２３は、始動発電機２０に発電を行わせる（Ｓ３５）。始動発電機２０はエンジン１０に駆動される。
【００８３】
上記ステップＳ３２で、制御装置６０は、始動発電機２０にクランクシャフト１５を駆動させる。より詳細には、アイドリング制御部６２３は、複数相のステータ巻線Ｗに、ロータ３０が正回転するような電流が供給されるよう、ロータ３０の回転位置に応じてインバータ６１が有する複数のスイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作する。これによって、始動発電機２０が力行状態となる。始動発電機２０がクランクシャフト１５を駆動する。
スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作としては、１２０度通電方式による動作が実施される。
１２０度通電方式は、複数相のステータ巻線Ｗの各相に対し、通電休止期間を設け、通電角１８０度未満の間欠通電を行う方式である。１２０度通電方式では、例えば、各相のステータ巻線Ｗに、電気角における１２０度の期間通電する。通電休止期間は、複数相のステータ巻線Ｗの各相に順に到来する。アイドリング制御部６２３は、電流供給（通電）及び非供給（非通電）の２つの状態を制御する。電気角は、磁極の繰返し周期を基準とした角度である。
【００８４】
なお、アイドリング制御部６２３は、スイッチング部６１１〜６１６を、ＰＷＭ変調された信号でオンしてもよい。
【００８５】
また、アイドリング制御部６２３は、始動発電機２０をベクトル制御してもよい。ベクトル制御は、始動発電機２０に供給する電流を、磁石の磁束方向に対応するｄ軸成分と、電気角において磁束方向と垂直なｑ軸成分に分離して制御する方法である。ｑ軸成分は、始動発電機２０のトルク負荷に影響する成分である。ベクトル制御は、複数相のステータ巻線Ｗの各相に対し、通電休止期間なしに通電を行う制御である。ベクトル制御は、複数相のステータ巻線Ｗの各相に正弦波の電流が流れるよう通電を行う制御である。複数のスイッチング部６１１〜６１６がベクトル制御によるタイミングでオン・オフ動作することにより、複数相のステータ巻線Ｗのそれぞれに正弦波の電流が流れる。ベクトル制御による発電は、例えば、ステータ巻線Ｗの誘導起電圧の正弦波に同期するように、この誘導起電圧の向きに電流を引き出すことにより実現される。なお、正弦波の電流及び正弦波の電圧は、正弦波状の電流及び電圧を意味する。正弦波の電流には、例えば、スイッチング部のオン・オフ動作に伴うリップル、及び歪みが含まれる。
ベクトル制御では、複数のスイッチング部６１１〜６１６のそれぞれがパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号で制御される。パルス幅変調におけるパルスの周期は、ステータ巻線Ｗの各相の誘導起電圧の周期よりも短い。つまり、アイドリング制御部６２３は、始動発電機２０のステータ巻線Ｗの誘導起電圧の周期よりも短い周期のパルス信号に応じて複数のスイッチング部６１１〜６１６のオン・オフを制御する。
アイドリング制御部６２３は、ベクトル制御において、図示しないセンサで検知した複数相のステータ巻線Ｗの電流と、ロータ位置検出装置５０で検知したロータ３０の位置とから、ｄ軸成分とｑ軸成分を得る。アイドリング制御部６２３は、ｄ軸成分とｑ軸成分が予め定めた目標値に近づくよう、複数のスイッチング部６１１〜６１６のオン・オフのタイミングを制御する。
【００８６】
上記ステップＳ３２で、アイドリング制御部６２３は、位相制御を行う。位相制御は、上述したベクトル制御とは別の制御である。アイドリング制御部６２３は、位相制御において、複数のスイッチング部６１１〜６１６のそれぞれを、ステータ巻線Ｗの誘導起電圧の周期に等しい周期でオン・オフ動作させる。アイドリング制御部６２３は、ロータ位置検出装置５０で検知したロータ３０の位置に基づいて、複数のスイッチング部６１１〜６１６のそれぞれをオン・オフ動作させる。
なお、アイドリング制御部６２３は、上記ステップＳ３２で、位相制御の代わりにベクトル制御を行ってもよい。
【００８７】
上述した制御では、バッテリ４の充電レベルが予め定めた範囲の上限を超えた場合（Ｓ２５でＹｅｓ）、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態が始動発電機駆動状態に切換わる。エンジン１０の燃焼動作は停止し（Ｓ３２）、始動発電機２０がクランクシャフト１５を正回転させる。始動発電機２０がクランクシャフト１５を正回転させると、バッテリ４の電力が消費される。バッテリ４の充電レベルが徐々に低下する。
バッテリ４の充電レベルが、予め定めた範囲の下限を下回った場合、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態がエンジン駆動状態に切換わる。始動発電機２０に発電を行わせる（Ｓ３５）。始動発電機２０はエンジン１０に駆動される。
【００８８】
図９は、エンジン１０及び始動発電機２０の駆動状態の遷移を示すチャートである。
図６〜図９のフローチャートも参照して、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態について説明する。
チャートの横軸は時間の経過を示し、縦軸は、始動発電機２０の状態及びエンジン１０の状態を示す。
【００８９】
時刻ｔ１で、メインスイッチ５がオン状態であり、スタータスイッチ６がオン状態であると、始動発電機２０が力行状態となる。始動発電機２０は、クランクシャフト１５を駆動する。始動発電機２０は、クランクシャフト１５を正回転させる。
【００９０】
その後、時刻ｔ２で、エンジン１０が始動し、その後、時刻ｔ３で、エンジン１０の始動が完了すると、制御装置６０は、始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動を停止する。制御装置６０は、エンジン１０を燃焼動作させる。クランクシャフト１５はエンジン１０に駆動される。
【００９１】
その後、時刻ｔ４で、切換条件が成立すると（Ｓ２５でＹｅｓ）、制御装置６０が、駆動状態を切換える（Ｓ２６）。図９の例では、バッテリ４の充電レベルが、予め定めた範囲の上限を超えることによって、切換条件が成立する。時刻ｔ４で、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態が、始動発電機駆動状態に切換わる。即ち、エンジン１０の燃焼動作が停止する（Ｓ３２）。始動発電機２０がクランクシャフト１５を駆動する（Ｓ３３）。
始動発電機駆動状態では、エンジン１０の燃焼動作が停止するため、燃料の消費が抑えられる。即ち、燃料効率が向上する。
本実施形態では、エンジン１０の温度が予め定めた切換許可温度を超えた場合に、暖機完了として（Ｓ２４でＹｅｓ）、駆動条件が切換えられる。即ち、エンジン１０の温度が切換許可温度を超えた場合に、エンジン１０の燃焼動作が停止するとともに始動発電機２０がクランクシャフト１５を駆動する。このときエンジン１０の温度が高いので、始動発電機２０がクランクシャフト１５を駆動する時の負荷が低減される。
【００９２】
その後、時刻ｔ５で、切換条件が成立すると（Ｓ２５でＹｅｓ）、制御装置６０が、駆動状態を切換える（Ｓ２６）。図９の例では、バッテリ４の充電レベルが、予め定めた範囲の下限を下回ることによって、切換条件が成立する。時刻ｔ５で、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態が、エンジン駆動状態に切換わる。即ち、エンジン１０が燃焼動作してクランクシャフト１５を駆動する（Ｓ３４）。始動発電機２０は発電を行なう（Ｓ３５）。
時刻ｔ５で、駆動状態がエンジン駆動状態に切換わる前、クランクシャフト１５は始動発電機２０に駆動され正回転している。エンジン１０に燃料が供給されれば、エンジン１０の燃焼動作が再開する。つまり、クランクシャフト１５を停止状態から駆動する必要が無い。このため、状態の切換えで消費される電力が抑えられる。すなわち、エンジン１０を再び燃焼動作させるために消費される電力が抑えられる。従って、例えばクランクシャフトを停止状態から駆動する場合と比べて、少ないバッテリの電力で、エンジンの燃焼動作を再開できる。エンジン１０の燃焼動作を停止した後、エンジン１０の燃焼動作を再開し難い事態の発生が抑えられる。従って、バッテリの充電レベルが過剰に低下する事態の発生を抑えることができる。エンジン１０の燃焼動作が再開すると、始動発電機２０は発電を行なう。始動発電機２０によって、バッテリが充電される。従って、バッテリの充電レベルが回復する。
【００９３】
時刻ｔ５の後、時刻ｔ６で、切換条件が成立すると（Ｓ２５でＹｅｓ）、制御装置６０が、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態を切換える（Ｓ２６）。図９の例では、バッテリ４の充電レベルが、予め定めた範囲の上限を超えることによって、切換条件が成立する。時刻ｔ６で、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態が、始動発電機駆動状態に切換わる。即ち、エンジン１０の燃焼動作が停止する（Ｓ３２）。始動発電機２０がクランクシャフト１５を駆動する（Ｓ３３）。
【００９４】
その後、時刻ｔ７で、切換条件が成立すると（Ｓ２５でＹｅｓ）、制御装置６０が、駆動状態を切換える（Ｓ２６）。図９の例では、バッテリ４の充電レベルが、予め定めた範囲の下限を下回ることによって、切換条件が成立する。時刻ｔ７で、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態が、エンジン駆動状態に切換わる。即ち、エンジン１０が燃焼動作してクランクシャフト１５を駆動する（Ｓ３４）。始動発電機２０は発電を行なう（Ｓ３５）。
本実施形態では、エンジン駆動状態を含む複数の状態が繰返し切換えられる。エンジン駆動状態ではバッテリが充電される。従って、バッテリ４の充電が繰返し行われる。エンジン駆動状態と、始動発電機駆動状態とを含む複数の状態が繰返し切換えられながら、動作を継続させることが可能である。その期間の少なくとも一部において、クランクシャフト１５の状態が、エンジン駆動状態及び始動発電機駆動状態の中の一方の状態から他方の状態に切換えられる。これにより、クランクシャフト１５の正回転が継続する。
本実施形態によれば、バッテリの充電レベルが過剰に低下する事態の発生を長時間抑えつつ、燃料効率を向上することができる。
また、バッテリの充電レベルが過剰に低下する事態が抑えられるので、バッテリ４を小型化することができる。
【００９５】
本実施形態では、エンジン駆動状態と、始動発電機駆動状態とが交互に切換えられる。このため、エンジン駆動状態に続いて始動発電機駆動状態が実施される。本実施形態によれば、バッテリの充電レベルが低下する事態の発生がさらに抑えられる。
【００９６】
また、クランクシャフトの回転が継続するので、例えば、クランクシャフトの停止状態から再始動する場合に生じ得る不快な振動を抑えることができる。
例えば、切換えられる状態にクランクシャフトの停止状態が含まれる場合、クランクシャフトの停止状態からエンジンの燃焼動作が開始する。この場合、エンジンの燃焼動作によるクランクシャフトの回転開始に伴い、回転の力が変速機及びクラッチを介して車輪に伝達するおそれがある。この結果、車体又は車輪に振動が生じるおそれがある。再始動は、運転者の操作によらず実施される。従って、再始動に伴う振動は、運転者にとって予期しない不快な振動となるおそれがある。
本実施形態によれば、エンジン駆動状態と、始動発電機駆動状態とが交互に切換えられるので、運転者の操作によらず、停止していたクランクシャフトが回転を開始する事態が抑えられる。従って、運転者にとって不快な振動が抑えられる。
【００９７】
また、本実施形態では、始動発電機２０が、歯部４３の数より多い数の磁極部３７ａを有する。このため、クランクシャフト１５を正回転させるトルクが増大しても、例えばビークル１の走行時のようなクランクシャフト１５の高速回転時における発電電流が抑制される。このため、熱として消費する電流が抑えられる。従って、ビークル１の燃料効率がより向上する。
【００９８】
［第二実施形態］
続いて、本発明の第二実施形態について説明する。以下の第二実施形態の説明にあたっては、第一実施形態で参照した図及び符号を流用し、上述した第一実施形態との相違点を主に説明する。
【００９９】
本実施形態は、図７に示すステップＳ２５の切換条件の内容が、第一実施形態と異なる。
本実施形態におけるステップＳ２５において、切換条件は、予め定められた時間周期のタイミングの到来である。
即ち、本実施形態では、制御装置６０は、予め定められた時間周期で、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態を切換える（Ｓ２６）。具体的には、制御装置６０は、予め定められた時間周期で、エンジン１０及び始動発電機２０によるクランクシャフト１５の駆動状態を、始動発電機駆動状態とエンジン駆動状態とを含む複数の状態の間で繰返し切換える。より詳細には、制御装置６０は、予め定められた時間周期で、クランクシャフト１５の状態を、始動発電機駆動状態とエンジン駆動状態との間で交互に切換える。
【０１００】
本実施形態によれば、バッテリ４の充電とエンジン１０の燃焼動作とが時間周期に応じて発生する。始動発電機駆動状態と、エジンン駆動状態とが周期的に実施される。このため、バッテリの充電レベルが過剰に低下する事態の発生を抑えつつ、燃料効率を向上することができる。
【０１０１】
なお、上述した実施形態では、エンジン駆動状態の全期間でバッテリ充電が行われる例を説明した。ただし、エンジン駆動状態はこれに限られず、エンジン駆動状態の期間は、バッテリ充電が行われない期間を含んでもよい。また、上述した実施形態では、始動発電機駆動状態の全期間でエンジン燃焼停止が行われる例を説明した。ただし、始動発電機駆動状態はこれに限られず、始動発電機駆動状態の期間は、エンジン燃焼停止の期間を含んでもよい。
【０１０２】
また、上述した実施形態では、切換えについての複数の状態として、エンジン駆動状態と、始動発電機駆動状態を説明した。ただし、複数の状態は特に限定されず、例えば、上述したように、クランクシャフトが慣性で正回転する空転状態、エンジンのトルクと始動発電機のトルクとが等しい均衡状態を含んでもよい。
また、エンジン駆動状態は、始動発電機にバッテリを充電させる状態である例を説明した。ただし、エンジン駆動状態は、バッテリを充電しない期間を有してもよい。
【０１０３】
また、上述した実施形態では、メインスイッチの状態が継続し、且つ、ビークルが停止している期間において、クランクシャフトの状態を、エンジン駆動状態と、始動発電機駆動状態とで繰返し切換える例を説明した。ただし、本発明のビークルでは、メインスイッチの状態が継続し、且つ、ビークルが停止している期間に、クランクシャフトの正回転停止期間が含まれていてもよい。
【０１０４】
また、上述した実施形態では、ビークルとして自動二輪車の例を説明した。ビークルとしては、特に限定されず、例えば、スクータ型、モペット型、オフロード型、オンロード型の自動二輪車が挙げられる。また、車両としては、自動二輪車に限定されず、例えば、ＡＴＶ（Ａｌｌ−Ｔｅｒｒａｉｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等であってもよい。また、ビークルは、鞍乗型車両に限定されず、車室を有する４輪車両等であってもよい。本発明に係るビークルは、車輪付きビークルに限定されず、例えばスクリューを有する船舶であってもよい。
【０１０５】
また、本実施形態では、エンジンの温度が予め定めた切換許可温度を超えた場合に、複数の状態を切換えながら、切換えられた状態の動作を実施する例を説明した。ただし、本発明の制御装置は、エンジンの温度が予め定めた切換許可温度を超えない場合に、複数の状態を切換えながら、切換えられた状態の動作を実施してもよい。
【０１０６】
また、本実施形態では、予め定めた切換条件が成立した場合に複数の状態を切換える例を説明した。ただし、本発明の制御装置は、複数の状態を切換える条件が予め定めたものでなくともよい。制御装置は、複数の状態の切換えを、乱数を用いた抽選によって行ってもよい。
【０１０７】
また、本実施形態では、歯部（ティース）の数より多い数の複数の磁極部を有するロータを備えた例を説明した。ただし、本発明は、これに限定されず、ロータがティースの数以下の磁極部を有してもよい。
【０１０８】
また、本実施形態では、始動発電機の一例として三相ブラシレスモータを示した。ただし、本発明の始動発電機のステータ巻線の構成は、三相構成に限られず、例えば、二相構成、又は四相以上の構成であってもよい。
【０１０９】
また、本実施形態では、エンジン１０が単気筒エンジンである場合について説明した。しかし、本発明のエンジンは、高負荷領域と低負荷領域とを有するエンジンであれば、特に限定されない。即ち、多気筒エンジンであってもよい。多気筒エンジンとしては、例えば、直列二気筒、並列二気筒、Ｖ型二気筒、水平対向二気筒等のエンジンが挙げられる。多気筒エンジンの気筒数は特に限定されず、多気筒エンジンは、例えば、四気筒エンジンであってもよい。
【０１１０】
上記実施形態に用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明は、クレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１１１】
１    ビークル
３ａ，３ｂ    車輪
４    バッテリ
５    メインスイッチ
１０    エンジン
１５    クランクシャフト
２０    始動発電機
３０    ロータ
３７ａ    磁極部
４０    ステータ
４３    歯部
６０    制御装置
６１    インバータ
６１１〜６１６    スイッチング部
【図１】
2019052538.tif 000003
【図２】
2019052538.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019052538.tif 000006
【図５】
2019052538.tif 000007
【図６】
2019052538.tif 000008
【図７】
2019052538.tif 000009
【図８】
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【図９】
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