(57)【要約】【課題】ピニオンギア６２をリングギア６８にスムーズに噛み合わせることのできるエンジンの始動装置を提供する。【解決手段】制御回路４１は、リングギア６８の回転速度に基づき、ピニオンギア６２を非連結位置から連結位置まで移動させるべく電磁ソレノイド５０を通電操作する。制御回路４１は、また、ピニオンギア６２が連結位置まで移動されてピニオンギア６２がリングギア６８に噛み合う時におけるリングギア６８及びピニオンギア６２の回転速度差を規定値以下とするようにモータ３０の回転速度を制御すべく、リングギア６８の回転速度に基づきスイッチング素子Ｓ￥＃をオンオフ操作する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電によって回転駆動されるモータ（３０）と、
半導体スイッチング素子（Ｓ￥＃）を有し、前記半導体スイッチング素子のオンオフ操作によって直流電源（４４）の電圧を前記モータに印加する電力変換回路（４０）と、
エンジンのクランク軸（７０）に連結されたリングギア（６８）と噛み合う連結位置又は前記リングギアと噛み合わない非連結位置に移動可能に設けられ、前記モータの回転力が付与されるピニオンギア（６２）と、
通電によって前記ピニオンギアを前記非連結位置から前記連結位置まで移動させるアクチュエータ（５０）と、
前記リングギアの回転速度を取得する速度取得手段と、
前記速度取得手段によって取得された前記リングギアの回転速度に基づき、前記ピニオンギアを前記非連結位置から前記連結位置まで移動させるべく前記アクチュエータを通電操作するアクチュエータ操作手段と、
前記アクチュエータ操作手段によって前記ピニオンギアが前記連結位置まで移動されて前記ピニオンギアが前記リングギアに噛み合う時における前記リングギア及び前記ピニオンギアの回転速度差を規定値以下とするように前記モータの回転速度を制御すべく、前記速度取得手段によって取得された前記リングギアの回転速度に基づき前記半導体スイッチング素子をオンオフ操作するモータ操作手段と、を備えることを特徴とするエンジンの始動装置。
【請求項２】
前記モータは、交流電流によって回転駆動される多相交流モータであり、
前記モータの停止状態からの始動に先立ち、前記モータを構成するロータ（３２）の回転位置を固定すべく、前記モータの相のうち一部の相に直流電流を通電する通電手段と、
前記通電手段によって通電された状態で前記ロータの初期磁極位置を推定する推定手段と、をさらに備え、
前記モータ操作手段は、前記推定手段によって推定された初期磁極位置に基づき、前記モータを始動させるべく前記半導体スイッチング素子をオンオフ操作し、
前記速度取得手段によって取得された前記リングギアの回転速度に基づき、前記ピニオンギアが前記リングギアに噛み合ってかつ前記モータが始動前の状態で、前記リングギアの回転力が前記ピニオンギアに伝達されないか否かを判断する判断手段をさらに備え、
前記推定手段は、前記判断手段によって前記回転力が伝達されないと判断される期間内に前記初期磁極位置を推定し、
前記モータ操作手段は、前記判断手段によって前記回転力が伝達されないと判断される期間内に、前記モータを始動させるべく前記半導体スイッチング素子をオンオフ操作することを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動装置。
【請求項３】
前記ロータ及び前記ピニオンギアの間に設けられ、前記ロータの回転速度から前記ピニオンギアの回転速度を減算した相対回転速度が負でない場合にのみ前記ロータから前記ピニオンギアへと回転力を伝達させ、前記相対回転速度が負となる場合に前記ロータ及び前記ピニオンギアの間で回転力を伝達させないワンウェイクラッチ（６０）をさらに備え、
前記ピニオンギアが前記リングギアに噛み合った状態で前記モータが回転駆動されている場合に、前記リングギアが回転する方向を正回転方向とし、
前記判断手段は、前記リングギアの回転方向が正回転方向又は前記リングギアが停止状態であることをもって、前記回転力が伝達されないと判断することを特徴とする請求項２記載のエンジンの始動装置。
【請求項４】
前記モータは、交流電流によって回転駆動される多相交流モータであり、
前記モータの停止状態からの始動に先立ち、前記モータを構成するロータ（３２）の回転位置を固定すべく、前記モータの相のうち一部の相に直流電流を通電する通電手段と、
前記通電手段によって通電された状態で前記ロータの初期磁極位置を推定する推定手段と、をさらに備え、
前記モータ操作手段は、前記推定手段によって推定された初期磁極位置に基づき、前記モータを始動させるべく前記半導体スイッチング素子をオンオフ操作し、
前記ピニオンギアが前記リングギアに噛み合った状態で前記モータが回転駆動されている場合における前記リングギアの回転速度の符合を正とし、
前記速度取得手段によって取得された前記リングギアの回転速度が負の規定速度以上であってかつ、前記リングギアの回転速度が上昇しているか否かを判断する判断手段をさらに備え、
前記推定手段は、前記判断手段によって前記リングギアの回転速度が前記規定速度以上であってかつ前記リングギアの回転速度が上昇していると判断される期間内に前記初期磁極位置を推定し、
前記モータ操作手段は、前記判断手段によって前記リングギアの回転速度が前記規定速度以上であってかつ前記リングギアの回転速度が上昇していると判断される期間内に、前記モータを始動させるべく前記半導体スイッチング素子をオンオフ操作することを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動装置。
【請求項５】
前記アクチュエータ操作手段は、前記速度取得手段によって取得された前記リングギアの回転速度の絶対値が所定値以下となる期間内に、前記ピニオンギアを前記連結位置に向かって移動させるべく前記アクチュエータを通電操作することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの始動装置。
【請求項６】
前記アクチュエータ操作手段は、前記リングギアの回転速度が下降する状況下において、前記クランク軸への初期回転の付与指示が無い場合であっても、前記速度取得手段によって取得された前記リングギアの回転速度の絶対値が所定値以下となる期間内に、前記ピニオンギアを前記連結位置に向かって移動させるべく前記アクチュエータを通電操作することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンの始動装置。
【請求項７】
前記モータ操作手段は、前記アクチュエータ操作手段によって前記ピニオンギアが前記連結位置に移動されることに先立ち、前記モータの回転速度を制御すべく前記半導体スイッチング素子をオンオフ操作し、
前記アクチュエータ操作手段は、前記速度取得手段によって取得された前記リングギアの回転速度の絶対値が所定値以下となる期間内において、前記モータ操作手段による前記モータの回転速度の制御によって前記リングギア及び前記ピニオンギアの回転速度差が前記規定値以下となった状態で、前記ピニオンギアを前記連結位置に向かって移動させるべく前記アクチュエータを通電操作することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンジンの始動装置。
【請求項８】
前記モータ操作手段及び前記アクチュエータ操作手段は、共通の制御回路（４１）に設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のエンジンの始動装置。
【請求項９】
前記モータは、交流電流によって回転駆動される交流モータであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のエンジンの始動装置。
【請求項１０】
前記モータは、３相交流電流によって回転駆動される３相交流モータであり、
前記電力変換回路は、前記直流電源から出力される直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに印加する３相インバータであることを特徴とする請求項９記載のエンジンの始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電によって回転駆動されるモータと、エンジンのクランク軸に連結されたリングギアと噛み合う連結位置又は前記リングギアと噛み合わない非連結位置に移動可能に設けられ、前記モータの回転力が付与されるピニオンギアと、通電によって前記ピニオンギアを前記非連結位置から前記連結位置まで移動させるアクチュエータと、を備えるエンジンの始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の始動装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、バッテリを電力供給源としてピニオンギアに回転力を付与するモータと、バッテリを電力供給源としてピニオンギアをリングギアに向かって押し出すアクチュエータ（ソレノイド）とのそれぞれの制御を独立に実行可能なものが知られている。詳しくは、モータへの通電タイミングは、第１の電磁スイッチのオンオフ制御によって調整される。また、ソレノイドへの通電タイミングは、第１の電磁スイッチとは独立した第２の電磁スイッチのオンオフ制御によって調整される。上記始動装置では、ピニオンギアの回転速度を上昇させてピニオンギアの回転速度をリングギアの回転速度に近づけた状態で、ピニオンギアを連結位置に移動させてリングギアに噛み合わせるようにしている。これは、エンジンのクランク軸に初期回転を付与する場合において、ピニオンギアをリングギアにスムーズに噛み合わせることを目的としたものである。これにより、ピニオンギア及びリングギアの噛み合い音の低減と、これらギアの信頼性の向上とを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記始動装置では、ピニオンギアを回転させるべくモータへの通電をオンした後、モータの回転速度の上昇態様は、成り行きで定まることとなる。このため、モータの回転速度の上昇態様は、例えば、バッテリの電圧変動や、モータ温度に応じたモータのフリクションロス及び磁力の変化に起因して変化し得る。この場合、ピニオンギアをリングギアに噛み合わせるに際し、ピニオンギアの回転速度をリングギアの回転速度に近づけることができない懸念がある。そして、この場合、ピニオンギアとリングギアとの相対回転速度差が大きいため、ピニオンギアをリングギアにスムーズに噛み合わせることができず、噛み合い音が増大したり、ピニオンギア及びリングギアの信頼性が低下したりする懸念がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ピニオンギアをリングギアにスムーズに噛み合わせることのできるエンジンの始動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明は、通電によって回転駆動されるモータ（３０）と、半導体スイッチング素子（Ｓ￥＃）を有し、前記半導体スイッチング素子のオンオフ操作によって直流電源（４４）の電圧を前記モータに印加する電力変換回路（４０）と、エンジンのクランク軸（７０）に連結されたリングギア（６８）と噛み合う連結位置又は前記リングギアと噛み合わない非連結位置に移動可能に設けられ、前記モータの回転力が付与されるピニオンギア（６２）と、通電によって前記ピニオンギアを前記非連結位置から前記連結位置まで移動させるアクチュエータ（５０）と、前記リングギアの回転速度を取得する速度取得手段と、前記速度取得手段によって取得された前記リングギアの回転速度に基づき、前記ピニオンギアを前記非連結位置から前記連結位置まで移動させるべく前記アクチュエータを通電操作するアクチュエータ操作手段と、前記アクチュエータ操作手段によって前記ピニオンギアが前記連結位置まで移動されて前記ピニオンギアが前記リングギアに噛み合う時における前記リングギア及び前記ピニオンギアの回転速度差を規定値以下とするように前記モータの回転速度を制御すべく、前記速度取得手段によって取得された前記リングギアの回転速度に基づき前記半導体スイッチング素子をオンオフ操作するモータ操作手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記発明では、モータ操作手段によってモータの回転速度を制御することができる。すなわち、モータから回転力が付与されるピニオンギアの回転速度を連続的に可変設定可能である。また、上記発明では、速度取得手段を備えることで、リングギアの回転速度を把握することができる。こうした構成によれば、ピニオンギアとリングギアとが噛み合う場合におけるピニオンギア及びリングギアの回転速度差を規定値以下とすることができる。このため、ピニオンギアをリングギアにスムーズに噛み合わせることができる。これにより、噛み合い音を低減したり、ピニオンギア及びリングギアの信頼性を向上させたりすることができる。
【０００８】
さらに、上記発明では、モータの回転速度を可変制御するための手段として、半導体スイッチング素子を用いている。半導体スイッチング素子は、直流電源及びモータの間を電気的に開閉する電気式接点となる。このため、例えば機械式接点である電磁リレーを用いる場合と比較して、直流電源及びモータの間の開閉に伴い火花が生じることがない。これにより、半導体スイッチング素子を構成部品とする始動装置の信頼性を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態におけるスタータシステムの全体構成図。
【図２】同実施形態にかかるＶ／ｆ制御及びベクトル制御を示すブロック図。
【図３】同実施形態にかかる２相通電処理を示す図。
【図４】同実施形態にかかる２相通電処理を示す図。
【図５】同実施形態にかかる通電位相角及びモータトルクの関係を示す図。
【図６】同実施形態にかかるモータに流れる３相交流電流を示す図。
【図７】同実施形態にかかる２相通電処理の実行時期を示す図。
【図８】同実施形態にかかる２相通電処理時の不具合を説明するための図。
【図９】同実施形態にかかる２相通電処理時の回転角及びモータトルクの関係を示す図。
【図１０】同実施形態にかかるエンジン始動処理の手順を示すフローチャート。
【図１１】同実施形態にかかるエンジン始動処理の一例を示すタイムチャート。
【図１２】第２の実施形態にかかるエンジン始動処理の手順を示すフローチャート。
【図１３】同実施形態にかかるエンジン始動処理の一例を示すタイムチャート。
【図１４】第３の実施形態にかかるエンジン始動処理の手順を示すフローチャート。
【図１５】同実施形態にかかるエンジン始動処理の一例を示すタイムチャート。
【図１６】第４の実施形態にかかるエンジン始動処理の手順を示すフローチャート。
【図１７】同実施形態にかかるエンジン始動処理の一例を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるエンジンの始動装置を車載主機としてのエンジンを搭載した車両に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１に示すように、車両には、スタータ１０と、図示しないエンジンを制御対象とする電子制御装置（以下、エンジンＥＣＵ２０）とが備えられている。スタータ１０は、モータ３０、インバータ４０、及び電磁ソレノイド５０を備えている。
【００１２】
モータ３０は、３相交流回転機であり、ロータ３２と、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ステータコイル３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗとを備えている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相ステータコイル３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗのそれぞれの一端は、中性点にて互いに接続されている。本実施形態では、モータ３０として、永久磁石同期機を用いている。
【００１３】
インバータ４０は、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐ（￥＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）、及び￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎの直列接続体を３組備える３相インバータである。詳しくは、￥相上，下アームスイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎの接続点は、￥相ステータコイル３４￥の両端のうち中性点と接続された側とは反対側（モータ３０の￥相端子）に接続されている。インバータ４０は、また、￥相上，下アームスイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎを操作対象とする制御回路４１を備えている。ここで、本実施形態では、スイッチング素子Ｓ￥＃（＃＝ｐ，ｎ）として、半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴを用いている。また、スイッチング素子Ｓ￥＃には、ダイオードＤ￥＃が逆並列に接続されている。
【００１４】
インバータ４０の一対の入力端子間には、コンデンサ４２を介して「直流電源」としてのバッテリ４４が接続されている。バッテリ４４は、車載補機の電源となる２次電池である。バッテリ４４としては、例えば鉛蓄電池を用いることができる。
【００１５】
バッテリ４４の正極端子には、駆動リレー４６を介して、電磁ソレノイド５０を構成するソレノイドコイル５２の一端が接続されている。ソレノイドコイル５２の他端は、接地されている。駆動リレー４６は、バッテリ４４及びソレノイドコイル５２の間を電気的に導通状態又は遮断状態に切り替えるべく、制御回路４１によってオン操作又はオフ操作される。なお、電磁ソレノイド５０は、ソレノイドコイル５２に加えて、可動部材５４（可動鉄心）を備えている。
【００１６】
スタータ１０は、さらに、ワンウェイクラッチ６０、ピニオンギア６２、出力軸６４及びシフトレバー６６を備えている。ピニオンギア６２は、ワンウェイクラッチ６０を介してロータ３２に連結されている。ワンウェイクラッチ６０は、ロータ３２の回転軸の回転速度からピニオンギア６２の回転速度を減算した相対回転速度が負でない場合にのみロータ３２からピニオンギア６２へと回転力を伝達させ、上記相対回転速度が負となる場合にロータ３２及びピニオンギア６２の間で回転力を伝達させない一方向伝達機構である。
【００１７】
ピニオンギア６２は、出力軸６４上に設けられている。ピニオンギア６２は、エンジンのクランク軸７０に直結されたリングギア６８と噛み合い可能な位置（以下、連結位置）、又はリングギア６８と噛み合わない位置（以下、非連結位置）に移動可能に設けられている。詳しくは、駆動リレー４６のオフ操作によってソレノイドコイル５２に通電されない場合、ピニオンギア６２は、非連結位置に位置する。一方、駆動リレー４６のオン操作によってソレノイドコイル５２に通電される場合、電磁ソレノイド５０の電磁力により、可動部材５４が所定方向へ移動させられる。これにより、シフトレバー６６を介して、ピニオンギア６２は、非連結位置からリングギア６８と噛み合う連結位置に向かって押し出されることとなる。なお、図１には、連結位置に位置するピニオンギアを「６２ａ」にて示した。また、以降、本明細書において、ソレノイドコイル５２に通電することを、電磁ソレノイド５０を駆動すると記載することもある。
【００１８】
ピニオンギア６２が連結位置に移動することで、ピニオンギア６２はリングギア６８と噛み合うことができる。ピニオンギア６２がリングギア６８と噛み合った状態において、ピニオンギア６２がモータ３０によって回転駆動されると、クランク軸７０に初期回転が付与される（クランキングが行われる）。
【００１９】
ここで、本実施形態では、上述したように、リングギア６８がクランク軸７０に直結されている。このため、リングギア６８及びクランク軸７０のそれぞれの回転方向は同じになる。また、本実施形態において、出力軸６４及びクランク軸７０は、出力軸６４の回転中心の軸線とクランク軸７０の回転中心の軸線とが平行となるように設けられている。このため、ピニオンギア６２がリングギア６８と噛み合った状態において、リングギア６８の回転方向と、ピニオンギア６２の回転方向とは逆となる。さらに、本実施形態では、ピニオンギア６２がリングギア６８に噛み合った状態でモータ３０の駆動によってロータ３２が回転している場合に、ピニオンギア６２及びリングギア６８のそれぞれが回転する方向を正回転方向と定義する。
【００２０】
エンジンＥＣＵ２０は、アイドリングストップ処理を行う。この処理は、エンジンの運転中に所定の停止条件が成立することで、エンジンの燃焼制御を停止させてエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立することで、クランキングを行うとともにエンジンの燃焼制御を再開させてエンジンを再始動させる処理である。
【００２１】
上記再始動条件が成立する場合、エンジンＥＣＵ２０は、クランキングを制御回路４１に対して指示する。これは、制御回路４１に対して始動指示信号Ｓｉｇを出力することで行う。
【００２２】
エンジンＥＣＵ２０には、クランク軸７０の回転速度を検出するクランク角センサ７６の検出値ＮＥが入力される。一方、制御回路４１には、Ｖ相ステータコイル３４Ｖに流れる電流（以下、Ｖ相電流）を検出するＶ相電流センサ７２Ｖの検出値ｉｖや、Ｗ相ステータコイル３４Ｗに流れる電流（以下、Ｗ相電流）を検出するＷ相電流センサ７２Ｗの検出値ｉｗ、さらにはインバータ４０の入力電圧を検出する電圧センサ７４の検出値ＶＩＮＶが入力される。制御回路４１には、また、エンジンＥＣＵ２０から、クランク角センサ７６の検出値が入力される。制御回路４１は、クランキングを行うべく、駆動リレー４６の通電操作によるピニオンギア６２の押し出し制御、及びスイッチング素子Ｓ￥＃をオンオフ操作によるピニオンギア６２の回転駆動制御を行う。すなわち、ピニオンギア６２の押し出しタイミングと、ピニオンギア６２の回転駆動タイミングとは個別に調節可能とされている。なお、本実施形態において、制御回路４１が「モータ操作手段」及び「アクチュエータ操作手段」に相当する。
【００２３】
図２を用いて、ピニオンギア６２の回転駆動制御について説明する。ここで、図２は、制御回路４１によって実行されるモータ３０の回転速度の制御に関するブロック図である。本実施形態では、Ｖ／ｆ制御及び電流ベクトル制御によって回転速度を制御する。
【００２４】
初期磁極位置推定部４１ａは、モータ３０の始動に先立ち、停止状態のモータ３０に２相通電することにより、ロータ３２の磁極位置θを初期磁極位置θｉまで回転させる役割を有する。初期磁極位置推定部４１ａは、ロータ３２の回転角を直接検出する手段（例えばレゾルバ）を用いないセンサレス制御を行うために設けられる。以下、初期磁極位置推定部４１ａについて、図３〜６を用いて説明する。
【００２５】
図３及び図４に、モータ３０の￥相ステータコイル３４￥及びロータ３２付近の拡大図を示す。なお、図３及び図４では、説明の便宜上、モータ３０として、２極３スロットのモータを例示した。
【００２６】
本実施形態では、２相通電処理によって生成される磁束によって、ロータ３２の初期磁極位置を予め定められた回転位置に強制的に固定する。特に、本実施形態では、スイッチング素子ＳＷｐ，ＳＶｎをオン操作することにより、Ｗ相ステータコイル３４ＷからＶ相ステータコイル３４Ｖへと電流を流すとともに、Ｕ相ステータコイル３４Ｕには電流を流さない２相通電処理を行う。これにより、磁極位置θを予め定められた初期磁極位置θｉに強制的に固定できれば、磁極位置θを把握できることから、後述するＶ／ｆ制御によって３相交流電流を流し始める際の通電位相角βを決定することができる。なお、本実施形態において、制御回路４１によって実行される２相通電処理が「通電手段」に相当する。また、２相通電処理によって初期磁極位置θｉを予め定められた回転位置に強制的に固定することで、初期磁極位置θｉを推定する処理が「推定手段」に相当する。
【００２７】
こうした処理は、クランキングを行うべく、ロータ３２（ピニオンギア６２）を正回転方向に回転させるためになされる。つまり、図５に示すように、通電位相角βに応じてモータ３０のトルクの符号が変化する。ここで、通電位相角βとは、２相回転座標系（ｄｑ座標系）におけるｑ軸と電流ベクトルＩとのなす角度のことである。通電位相角βに応じてモータ３０のトルクの符号が変化することから、モータ３０始動の際に誤った通電位相角βで通電すると、モータ３０のトルクが負の値となる。この場合、クランキングを行うべくロータ３２を正回転方向に回転させければならないにもかかわらず、ロータ３２を逆回転方向に回転させることになる。
【００２８】
具体的には例えば、ロータ３２の回転位置が先の図４に示した回転位置とされる場合において、図６の時刻ｔ０に示す３相交流電流が流れるとき、通電位相角βは０°となる。このとき、図５からわかるように、モータ３０の発生トルクは正の値となり、ロータ３２は正回転方向に回転する。これに対し、ロータ３２の回転位置が先の図４に示した回転位置とされる場合において、図６の時刻ｔ１に示す３相交流電流が流れるとき、通電位相角βは１２０°となる。このとき、図５からわかるように、モータ３０の発生トルクは負の値となり、ロータ３２は逆回転方向に回転する。こうした事態を回避すべく、初期磁極位置θｉの推定が必要となる。
【００２９】
なお、非突極機であるＳＰＭＳＭは、例えば突極機であるＩＰＭＳＭと比較して、初期磁極位置θｉの推定手法が限られる。このため、本実施形態では、ＩＰＭＳＭ及びＳＰＭＳＭの双方に対応すべく、上述した初期磁極位置θｉの推定手法を採用した。
【００３０】
先の図２の説明に戻り、指令周波数算出部４１ｂは、指令周波数ｆ＊を算出する。ここで、本実施形態では、モータ３０が始動前であってかつピニオンギア６２がリングギア６８と噛み合っている場合、例えば、ピニオンギア６２の回転速度の上昇態様が、クランキングのために予め定められた上昇態様となるように指令周波数ｆ＊を算出する。この場合、ピニオンギア６２の回転速度は、クランク角センサ７６の検出値ＮＥに基づき算出できる。
【００３１】
一方、ピニオンギア６２が押し出される前にモータ３０が始動される場合、クランク角センサ７６の検出値ＮＥから算出されたリングギア６８の回転速度と、ピニオンギア６２の回転速度との差が規定値δ以下となるように指令周波数ｆ＊を算出する。すなわち、リングギア６８の回転速度近傍に指令周波数ｆ＊を算出する。ここでは、ピニオンギア６２の回転周波数が指令周波数ｆ＊と同じになる。
【００３２】
なお、本明細書において、リングギア６８の回転速度及びピニオンギア６２の回転速度の差を規定値δ以下とする表現において、リングギア６８の回転速度とは、リングギア６８の外周縁に設けられた歯の速度（リングギア６８の周速度）のことであり、ピニオンギア６２の回転速度とは、ピニオンギア６２の外周縁に設けられた歯の速度（ピニオンギア６２の周速度）のことである。このため、リングギア６８の回転速度と、ピニオンギア６２の回転速度との差が規定値δ以下になるとは、ピニオンギア６２とリングギア６８との各歯部の通過速度差が規定値δ以下になることである。
【００３３】
したがって、例えば、リングギア６８の回転速度とピニオンギア６２の回転速度とが同じと表現した場合は、リングギア６８の外周縁に設けられた歯の速度とピニオンギア６２の外周縁に設けられた歯の速度とが同じ場合であり、ピニオンギア６２の実際の回転速度は、リングギア６８の直径とピニオンギア６２の直径との比に応じた回転速度となっている。例えば、リングギア６８の回転速度とピニオンギア６２の回転速度とが同じと表現した場合、リングギア６８の直径がピニオンギア６２の直径の１０倍であれば、ピニオンギア６２の実際の回転速度は、リングギア６８の実際の回転速度の１０倍の回転速度となる。
【００３４】
Ｖ／ｆ制御部について説明する。ｆ／Ｖ変換部４１ｃは、指令周波数ｆ＊に比例した大きさのインバータ４０の出力電圧ベクトルの振幅指令値Ｖ＊を算出する。
【００３５】
積分器４１ｄは、指令周波数算出部４１ｂから出力された指令周波数ｆ＊の時間積分値として、電気角θｃを算出する。そして、加算部４１ｅは、積分器４１ｄから出力された電気角θｃと、初期磁極位置推定部４１ａから出力された初期磁極位置θｉとの加算値として、第１の電気角θｅ１を算出する。
【００３６】
第１の指令電圧算出部４１ｆは、振幅指令値Ｖ＊及び第１の電気角θｅ１に基づき、モータ３０の３相固定座標系における第１の￥相指令電圧Ｖ￥１＊（￥＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）を算出する。これら第１の￥相指令電圧Ｖ￥１＊は、位相が電気角で互いに１２０°ずれた正弦波信号となる。なお、本実施形態では、通電位相角βが０°に維持されるように第１の￥相指令電圧Ｖ￥１＊を設定する。
【００３７】
続いて、ベクトル制御部について説明する。２相変換部４１ｇは、Ｖ相電流センサ７２Ｖの検出値ｉｖ、Ｗ相電流センサ７２Ｗの検出値ｉｗ、及びモータ３０の第２の電気角θｅ２に基づき、Ｕ相電流ｉｕ，Ｖ相電流ｉｖ，Ｗ相電流ｉｗを、２相回転座標系における電流であるｄ軸電流ｉｄｒ及びｑ軸電流ｉｑｒに変換する。なお、Ｕ相電流ｉｕは、キルヒホッフの法則に基づき、Ｖ相電流センサ７２Ｖの検出値ｉｖ及びＷ相電流センサ７２Ｗの検出値ｉｗに基づき算出すればよい。また、本実施形態において、ベクトル制御で用いる第２の電気角θｅ２は、モータ３０の誘起電圧を用いた周知の推定手法を用いて取得する。
【００３８】
指令電流算出部４１ｈは、指令周波数ｆ＊に基づき、２相回転座標系における電流の指令値であるｄ軸指令電流ｉｄ＊と、ｑ軸指令電流ｉｑ＊とを算出する。
【００３９】
第２の指令電圧算出部４１ｉは、ｄ軸電流ｉｄｒ，ｑ軸電流ｉｑｒをｄ軸指令電流ｉｄ＊，ｑ軸指令電流ｉｑ＊にフィードバック制御するための操作量としてｄ，ｑ軸上の指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を算出する。具体的には、ｄ軸電流ｉｄｒ及びｄ軸指令電流ｉｄ＊の偏差Δｉｄに基づく比例積分制御によってｄ軸上の指令電圧ｖｄ＊を算出してかつ、ｑ軸電流ｉｑｒ及びｑ軸指令電流ｉｑ＊の偏差Δｉｑに基づく比例積分制御によってｑ軸上の指令電圧ｖｑ＊を算出する。
【００４０】
３相変換部４１ｊは、第２の電気角θｅ２に基づき、ｄ，ｑ軸上の指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を３相固定座標系における第２の￥相指令電圧Ｖ￥２＊に変換する。これら第２の￥相指令電圧Ｖ￥２＊は、ｄ，ｑ軸電流ｉｄｒ，ｉｑｒを指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊にフィードバック制御するための操作量となり、位相が電気角で互いに１２０°ずれた正弦波信号となる。
【００４１】
選択部４１ｋは、第１の指令電圧算出部４１ｆ又は３相変換部４１ｊのいずれかから出力される指令電圧を選択して生成部４１ｌに出力する。本実施形態では、指令周波数ｆ＊が規定周波数以下の場合、第１の指令電圧算出部４１ｆから出力される第１の￥相指令電圧Ｖ￥１＊が選択され、指令周波数ｆ＊が規定周波数を超える場合、３相変換部４１ｊから出力される第２の￥相指令電圧Ｖ￥２＊が選択される。ここで、上記規定周波数は、モータ３０の誘起電圧に基づき第２の電気角θｅ２が推定可能となる周波数に設定される。なお、以降、選択部４１ｋにおいて選択された指令電圧を「Ｄ￥＊」と表記する。
【００４２】
生成部４１ｌは、インバータ４０の３相の出力電圧を、指令電圧Ｄ￥＊を模擬した電圧とするための操作信号ｇ￥＃を生成する。本実施形態では、電圧センサ７４によって検出されたインバータ４０の入力電圧ＶＩＮＶによって指令電圧Ｄ￥＊を規格化した値「２×Ｄ￥＊／ＶＩＮＶ」と、キャリア信号ｔｃ（例えば三角波信号）との大小比較に基づくＰＷＭ処理によって操作信号ｇ￥＃を生成する。ここで、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐの操作信号ｇ￥ｐと、対応する￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎの操作信号ｇ￥ｎとは、互いに相補的な信号となっている。
【００４３】
先の図１の説明に戻り、生成部４１ｌによって生成された操作信号ｇ￥ｐ，ｇ￥ｎは、スイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎに対して出力される。これにより、￥相上アームスイッチング素子Ｓ￥ｐと、対応する￥相下アームスイッチング素子Ｓ￥ｎとは、交互にオン操作される。スイッチング素子Ｓ￥＃のオンオフ操作により、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ステータコイル３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗのそれぞれには、位相が電気角で互いに１２０°ずれた正弦波状の交流電流が流れることとなる。
【００４４】
以上説明した構成によれば、図７に示すように、モータ３０の始動に先立ち、２相通電処理によって初期磁極位置θｉが推定される。その後、初期磁極位置θｉに基づくＶ／ｆ制御が行われる。すなわち、ロータ３２の回転周波数を指令周波数ｆ＊とした強制転流が行われる。そして、その後、上記回転周波数が上昇して規定周波数に到達した時点でベクトル制御に切り替えられる。
【００４５】
ところで、２相通電処理時において、初期磁極位置θｉの推定精度が低下する事態が生じ得る。以下、これについて、図８及び図９を用いて説明する。
【００４６】
図８に示すように、Ｕ相ステータコイル３４Ｕを基準としたロータ３２の回転角を「γ」とする。この場合、図９に示すように、２相通電中におけるモータ３０の発生トルクは、回転角γに応じて変化する。本実施形態では、２相通電によってロータ３２の回転角γが０°になるようにモータ３０が構成されている。この状態は、図９に示すように、モータ３０の発生トルクが「０」となる状態である。このため、この状態でロータ３２に外力が作用すると、２相通電処理によって固定されたはずのロータ３２が回転し得る。
【００４７】
ここで、ロータ３２には、リングギア６８が逆回転方向に回転した状態でピニオンギア６２が連結位置に向かって押し出されると、ピニオンギア６２を介してリングギア６８から回転力が伝達される。これは、リングギア６８が逆回転方向に回転する状況下においては、ロータ３２の回転軸の回転速度からピニオンギア６２の回転速度を減算した相対回転速度が正となるために、ワンウェイクラッチ６０を介してリングギア６８からピニオンギア６２へと回転力が伝達されるためである。上記回転力が伝達されてロータ３２が回転してしまうと、初期磁極位置θｉの推定精度が大きく低下し、Ｖ／ｆ制御によるモータ３０の制御性が大きく低下する懸念がある。
【００４８】
こうした問題を解決すべく、本実施形態では、リングギア６８の回転方向が正回転方向又はリングギア６８が停止状態である場合に初期磁極位置θｉを推定するようなエンジンの始動処理を行う。
【００４９】
図１０に、本実施形態にかかるエンジン始動処理の手順を示す。この処理は、エンジンの自動停止中において、制御回路４１によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１０において、第１のフラグＦ１及び第２のフラグＦ２のそれぞれの初期値は「０」に設定されている。
【００５０】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、クランク角センサ７６の検出値ＮＥをエンジンＥＣＵ２０から取得する。そして、この検出値ＮＥに基づき、リングギア６８の回転速度ＮＲを算出する。なお、本実施形態において、本ステップの処理が「速度取得手段」に相当する。
【００５１】
続くステップＳ１２では、エンジンＥＣＵ２０から始動指示信号Ｓｉｇが出力されたか否かを判断する。
【００５２】
ステップＳ１２において始動指示信号Ｓｉｇが出力されたと判断された場合には、ステップＳ１４に進み、第１のフラグＦ１の値が「０」であるか否かを判断する。この処理は、モータ３０が未だ回転駆動されていないか否かを判断するための処理である。
【００５３】
ステップＳ１４において肯定判断された場合には、モータ３０が未だ回転駆動されていないと判断し、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、リングギア６８の回転速度ＮＲが、第２の所定値Ｎα２以上であってかつ第１の所定値Ｎα１以下であるか否かを判断する。ここで、第２の所定値Ｎα２は、負の値に設定され、第１の所定値Ｎα１は、正の値に設定されている。この処理は、リングギア６８の回転速度ＮＲが高くすぎることにより、ピニオンギア６２をリングギア６８に噛み合わせられなくなることを回避するための処理である。なお、第１の所定値Ｎα１の絶対値と、第２の所定値Ｎα２の絶対値とは、同じ値に設定されていてもよいし、異なる値に設定されていてもよい。
【００５４】
ステップＳ１６において肯定判断された場合や、上記ステップＳ１４において否定判断された場合には、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、第２のフラグＦ２の値が「０」であるか否かを判断する。この処理は、電磁ソレノイド５０が未だ駆動されていないか否かを判断するための処理である。
【００５５】
ステップＳ１８において肯定判断された場合には、電磁ソレノイド５０が未だ駆動されていないと判断し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、駆動リレー４６のオン操作によって電磁ソレノイド５０を駆動し、また、第２のフラグＦ２の値を「１」とする。
【００５６】
ステップＳ２０の処理が完了した場合や、上記ステップＳ１８において否定判断された場合には、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、ステップＳ２０において電磁ソレノイド５０が駆動され始めてから規定時間Ｔｄｅｌａｙ経過したか否かを判断する。ここで、規定時間Ｔｄｅｌａｙは、ピニオンギア６２が押し出されてからピニオンギア６２がリングギア６８と噛み合うまでに要する時間に設定されている。この処理は、ピニオンギア６２の押し出しタイミングがピニオンギア６２の回転駆動タイミングよりも先となる場合において、ピニオンギア６２がリングギア６８と噛み合うまでのタイムラグ中にモータ３０に通電することで、ピニオンギア６２の回転速度がリングギア６８の回転速度に対して高くなりすぎることを回避するための処理である。これにより、ピニオンギア６２をリングギア６８に噛み合わせられなくなることを回避できる。
【００５７】
ステップＳ２２において肯定判断された場合には、ステップＳ２４に進み、クランク角センサ７６の検出値ＮＥから算出されたエンジン回転速度ＮＥが０以上であるか否かを判断する。この処理は、リングギア６８の回転方向が正回転方向又はリングギア６８が停止状態であるか否かを判断するための処理であり、初期磁極位置θｉの推定精度が低下する事態を回避するための処理である。なお、本実施形態において、本ステップの処理が「判断手段」に相当する。
【００５８】
ステップＳ２４において肯定判断された場合には、ピニオンギア６２がリングギア６８に噛み合った状態で、リングギア６８の回転力がピニオンギア６２に伝達されないと判断し、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、２相通電処理によって初期磁極位置θｉを推定する処理と、モータ３０を始動（駆動）させる処理とを行う。なお、２相通電処理は、モータ３０が始動された後は実行されない。
【００５９】
続くステップＳ２８では、エンジン回転速度ＮＥがアイドリング回転速度Ｎｉｄｌｅ以上となったか否かを判断する。この処理は、クランキングが完了するか否かを判断するための処理である。
【００６０】
ステップＳ２８において肯定判断された場合には、クランキングが完了したと判断し、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、駆動リレー４６のオフ操作によって電磁ソレノイド５０の駆動を停止させ、また、第２のフラグＦ２の値を「０」とする。
【００６１】
ステップ３０の処理が完了した場合や、上記ステップＳ１２において否定判断された場合には、ステップＳ３２に進み、スイッチング素子Ｓ￥＃のオフ操作によってモータ３０の回転駆動を停止させ、また、第１のフラグＦ１の値を「０」とする。
【００６２】
なお、上記ステップＳ１６、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２８において否定判断された場合や、ステップＳ３２の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００６３】
図１１に、本実施形態にかかるエンジン始動処理の一例を示す。詳しくは、図１１（ａ）は、始動指示信号Ｓｉｇの推移を示し、図１１（ｂ）は、リングギア６８の回転速度ＮＲの推移を示し、図１１（ｃ）は、ピニオンギア６２の駆動態様の推移を示し、図１１（ｄ）は、電磁ソレノイド５０の駆動態様の推移を示す。なお、図１１（ｂ）の縦軸は、リングギア６８の周速度である。
【００６４】
図示される例は、時刻ｔ１よりも前において自動停止処理によってエンジンが自動停止された後、クランク軸７０が惰性回転しながらその回転速度が下降する状況である。こうした状況下、時刻ｔ１において、例えばチェンジオブマインドによって始動指示信号ＳｉｇがエンジンＥＣＵ２０から出力される。ここで、チェンジオブマインドとは、アイドリングストップ処理によってエンジンの燃焼制御が停止された直後に、ユーザによって車両の発進の意思が示されることである。これにより、時刻ｔ２において、駆動リレー４６のオン操作による電磁ソレノイド５０への通電によって、ピニオンギア６２が連結位置に向かって押し出される。
【００６５】
その後、時刻ｔ２から規定時間Ｔｄｅｌａｙ経過する時刻ｔ３においては、リングギア６８の回転速度ＮＲ（エンジン回転速度ＮＥ）が０未満となっている。すなわち、リングギア６８が逆回転方向に回転している。このため、初期磁極位置θｉの推定が行われず、モータ３０の駆動も禁止される。
【００６６】
その後、リングギア６８の回転速度ＮＲが上昇して０となる時刻ｔ４において、初期磁極位置θｉの推定が許可される。そして、初期磁極位置θｉの推定処理の後にモータ３０が始動される。これにより、クランキングが行われる。
【００６７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００６８】
（１）リングギア６８の回転方向が正回転方向又はリングギア６８が停止状態である場合に、初期磁極位置推定部４１ａによって初期磁極位置θｉを推定した。このため、初期磁極位置θｉの推定精度の低下を好適に回避することができる。これにより、その後Ｖ／ｆ制御を行う場合において、モータ３０の脱調を回避できる等、モータ３０の制御性の低下を回避することができる。
【００６９】
（２）リングギア６８の回転速度ＮＲが第２の所定値Ｎα２以上であってかつ第１の所定値Ｎα１以下である期間内に、ピニオンギア６２を連結位置に向かって押し出した。このため、リングギア６８の回転速度ＮＲが高すぎてピニオンギア６２をリングギア６８に噛み合わせられなくなることを回避できる。
【００７０】
（３）モータ３０の回転速度を可変制御するためのスイッチング素子Ｓ￥＃として、ＭＯＳＦＥＴを用いた。こうした構成によれば、例えば機械式接点である電磁リレーを用いる場合と比較して、バッテリ４４及びモータ３０の間の開閉に伴い火花が生じることがない。このため、スタータ１０の信頼性を向上させることができる。
【００７１】
（４）単一の制御回路４１によってピニオンギア６２の押し出し制御とピニオンギア６２の回転駆動制御とを行った。こうした構成によれば、ピニオンギア６２の回転駆動制御用の専用制御回路と、ピニオンギア６２の押し出し制御用の専用制御回路との双方を設ける必要がない。このため、例えば、スタータ１０のコストの低減を図ることができる。
【００７２】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７３】
本実施形態では、エンジン始動処理の一部を変更する。
【００７４】
図１２に、本実施形態にかかるエンジン始動処理の手順を示す。この処理は、エンジンの自動停止中において、制御回路４１によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１２において、先の図１０に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
【００７５】
この一連の処理では、ステップＳ２２において肯定判断された場合、ステップＳ２４ａにおいて、リングギア６８の回転速度ＮＲが負の値である規定速度「−Ｎｔｈ」以上であるとの条件と、リングギア６８の回転速度ＮＲの時間変化量ΔＮＲが０よりも大きいとの条件との論理積が真であるか否かを判断する。ここで、上記規定速度「−Ｎｔｈ」の絶対値は、リングギア６８からピニオンギア６２及びワンウェイクラッチ６０を介してロータ３２に回転力が伝達される場合であっても、初期磁極位置θｉの推定精度が低下しない非常に小さい値に設定されている。この処理は、エンジンＥＣＵ２０から始動指示信号Ｓｉｇが出力された場合にクランキングを迅速に開始するための処理である。つまり、リングギア６８が逆回転方向に回転する場合であっても、リングギア６８の回転加速状態が検出されたときには、その後すぐにリングギア６８が正回転方向に回転し始める蓋然性が高い。なお、上記時間変化量ΔＮＲは、例えば、今回の処理周期におけるリングギア６８の回転速度ＮＲから前回の処理周期におけるリングギア６８の回転速度ＮＲを減算した値、又は上記減算した値を処理周期で除算した値として算出すればよい。
【００７６】
なお、上記ステップＳ１６、Ｓ２２、Ｓ２４ａ、Ｓ２８において否定判断された場合や、ステップＳ３２の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００７７】
図１３に、本実施形態にかかるエンジン始動処理の一例を示す。なお、図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、先の図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に対応している。
【００７８】
図示される例は、先の図１１と同様に、クランク軸７０が惰性回転しながらその回転速度が下降する状況である。こうした状況下、時刻ｔ１において、始動指示信号ＳｉｇがエンジンＥＣＵ２０から出力され、時刻ｔ２において、ピニオンギア６２が連結位置に向かって押し出される。
【００７９】
その後、時刻ｔ２から規定時間Ｔｄｅｌａｙ経過する時刻ｔ３においては、リングギア６８の回転速度ＮＲが規定速度「−Ｔｔｈ」未満と判断されるため、初期磁極位置θｉの推定が行われず、モータ３０の駆動も禁止される。
【００８０】
その後、リングギア６８の回転速度ＮＲが閾値速度「−Ｎｔｈ」以上となってかつ、リングギア６８の回転速度の時間変化量ΔＮＲが０よりも大きいと判断される時刻ｔ４において、初期磁極位置θｉの推定処理の後にモータ３０が始動される。これにより、クランキングが行われる。
【００８１】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の（２）〜（４）の効果に加えて、初期磁極位置θｉの推定精度の低下を回避しつつ、クランキングを迅速に開始できるといった効果を得ることができる。
【００８２】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８３】
上記第１の実施形態では、リングギア６８の回転速度ＮＰが第１の所定値Ｎα１を下回ったタイミング以降においてエンジンＥＣＵ２０から始動指示信号Ｓｉｇが出力される場合のエンジン始動処理について説明した。本実施形態では、エンジンの自動停止後、リングギア６８の回転速度ＮＰが第１の所定値Ｎα１を下回る前にエンジンＥＣＵ２０から始動指示信号Ｓｉｇが出力される場合のエンジン始動処理について説明する。
【００８４】
図１４に、本実施形態にかかるエンジン始動処理の手順を示す。この処理は、エンジンの自動停止中において、制御回路４１によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１４において、先の図１０に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
【００８５】
この一連の処理では、ステップＳ１６において肯定判断された場合や、ステップＳ１４において否定判断された場合、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、２相通電処理によって初期磁極位置θｉを推定する処理と、モータ３０を始動（駆動）させる処理とを行う。ここで、モータ３０を始動（駆動）させるべく、モータ３０の回転速度を制御する処理は、ピニオンギア６２の回転速度ＮＰ（ピニオンギア６２の周速度）及びリングギア６８の回転速度ＮＲ（リングギア６８の周速度）の差の絶対値が規定値δ以下となるようにスイッチング素子Ｓ￥＃をオンオフ操作する処理となる。なお、本ステップでは、第１のフラグＦ１の値を「１」とする処理も行う。
【００８６】
ステップＳ３４の処理の完了後、ステップＳ１８に進む。そして、ステップＳ１８において肯定判断された場合には、ステップＳ３６において、ピニオンギア６２の回転速度ＮＰ及びリングギア６８の回転速度ＮＲの差の絶対値が規定値δ以下であるか否かを判断する。この処理は、ピニオンギア６２を連結位置に向かって押し出すに先立ち、ピニオンギア６２の周速度がリングギア６８の周速度に近づいたか否かを判断するための処理である。
【００８７】
ステップＳ３６において肯定判断された場合には、ステップＳ２０に進み、電磁ソレノイド５０の駆動によってピニオンギア６２を連結位置に向かって押し出す。ステップＳ２０の処理が完了した場合や、上記ステップＳ１８において否定判断された場合には、ステップＳ２８に進む。
【００８８】
なお、上記ステップＳ１６、Ｓ２８、Ｓ３６において否定判断された場合や、ステップＳ３２の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００８９】
図１５に、本実施形態にかかるエンジン始動処理の一例を示す。なお、図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は、先の図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に対応している。また、図１５（ｂ）には、ピニオンギア６２の回転速度ＮＰ（ピニオンギア６２の周速度）も併記している。
【００９０】
図示される例は、上記第１の実施形態と同様に、クランク軸７０が惰性回転しながらその回転速度が下降する状況である。こうした状況下、エンジンＥＣＵ２０から始動指示信号Ｓｉｇが出力されている。ここで、時刻ｔ１において、リングギア６８の回転速度ＮＲが第１の所定値Ｎα１以下となる。これにより、ピニオンギア６２が押し出されることに先立ち、スイッチング素子Ｓ￥＃のオンオフ操作によってモータ３０が回転駆動され、ピニオンギア６２の回転速度ＮＰが、指令周波数ｆ＊に応じた回転速度に向かって上昇し始める。
【００９１】
その後、ピニオンギア６２の回転速度ＮＰ及びリングギア６８の回転速度ＮＲの差の絶対値が規定値δ以下となる時刻ｔ２において、電磁ソレノイド５０の駆動によってピニオンギア６２が連結位置に向かって押し出される。これにより、クランキングが行われる。
【００９２】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の（１），（３），（４）の効果に加えて、以下の効果が得られるようになる。
【００９３】
（５）電磁ソレノイド５０の駆動によってピニオンギア６２が連結位置に押し出されることに先立ち、ピニオンギア６２の回転速度を制御すべくスイッチング素子Ｓ￥＃をオンオフ操作した。そして、リングギア６８の回転速度ＮＲが第２の所定値Ｎα２以上であってかつ第１の所定値Ｎα１以下となる期間内において、ピニオンギア６２の回転速度ＮＰ及びリングギア６８の回転速度ＮＲの差が規定値δ以下となった状態で、ピニオンギア６２を連結位置に向かって押し出した。これにより、ピニオンギア６２をリングギア６８にスムーズに噛み合わせることができ、ひいては噛み合い音を低減したり、ピニオンギア６２及びリングギア６８の信頼性を向上させたりすることができる。
【００９４】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９５】
本実施形態では、エンジン始動処理の一部を変更する。
【００９６】
図１６に、本実施形態にかかるエンジン始動処理の手順を示す。この処理は、エンジンの自動停止中において、制御回路４１によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１６において、先の図１０に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
【００９７】
この一連の処理では、ステップＳ１０の処理の完了後、ステップＳ３８において、リングギア６８の回転速度ＮＲが、第２の所定値Ｎα２以上であってかつ第１の所定値Ｎα１以下であるか否かを判断する。この処理は、図１７に示すように、リングギア６８の回転速度ＮＲが下降する状況下において、エンジンＥＣＵ２０から始動指示信号Ｓｉｇが出力されていない場合であっても、電磁ソレノイド５０の駆動によってピニオンギア６２を押しだすための処理である。ここで、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は、先の図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に対応している。この処理によれば、ピニオンギア６２及びリングギア６８の噛み合い音を低減できる。
【００９８】
図１６の説明に戻り、ステップＳ３８において肯定判断された場合には、ステップＳ４０に進み、電磁ソレノイド５０の駆動によってピニオンギア６２を押し出し、また、第２のフラグＦ２の値を「１」とする。
【００９９】
なお、上記ステップＳ３８において否定判断された場合や、ステップＳ４０の処理が完了した場合には、ステップＳ１２に進む。
【０１００】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態で得られる効果に加えて、ピニオンギア６２及びリングギア６８の噛み合い音を低減できるといった効果を得ることができる。
【０１０１】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【０１０２】
・上記第４の実施形態の図１６に示したステップＳ３８，Ｓ４０の処理を、上記第２，第３の実施形態に適用してもよい。
【０１０３】
・「通電手段」としては、Ｖ，Ｗ相ステータコイル３４Ｖ，３４Ｗに通電するものに限らず、例えばＵ，Ｖ相ステータコイル３４Ｕ，３４Ｖに通電するものであってもよい。また、通電する相の数としては、２つに限らず、例えば１つであってもよい。
【０１０４】
・「モータ」としては、３相モータに限らず、３相以外の多相モータであってもよい。また、「モータ」としては、ロータに永久磁石を備える永久磁石界磁型同期機に限らず、例えば、ロータに界磁巻線を備える巻線界磁型同期機であってもよい。
【０１０５】
加えて、「モータ」としては、交流モータに限らず、例えばブラシ付のＤＣモータであってもよい。この場合、ＤＣモータ、半導体スイッチング素子及びバッテリの直列接続体からなる閉回路において、半導体スイッチング素子をオンオフ操作するためのＤｕｔｙを調節することで、ＤＣモータの回転速度を制御することができる。
【０１０６】
・「電力変換回路」としては、３相インバータに限らない。例えば、フルブリッジ回路等、他の電力変換回路であってもよい。また、「電力変換回路」を構成する「半導体スイッチング素子」としては、電界効果トランジスタに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。さらに、「半導体スイッチング素子」としては、電圧制御形のものに限らず、例えば、バイポーラトランジスタ等の電流制御形のものであってもよい。
【０１０７】
・「アクチュエータ」としては、電磁ソレノイド５０に限らない。通電によってピニオンギアを非連結位置から連結位置まで移動可能であれば、他のアクチュエータであってもよい。
【０１０８】
・「速度取得手段」としては、リングギア６８の回転速度を直接検出する手段（センサ）を備えるものであってもよい。
【０１０９】
・上記第１の実施形態において、インバータ４０及び制御回路４１をスタータ１０に内蔵せず、これらをスタータ１０に対して外付けする構成を採用してもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
３０…モータ、４０…インバータ、４４…バッテリ、５０…電磁ソレノイド、６２…ピニオンギア、６８…リングギア、Ｓ￥＃…半導体スイッチング素子。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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