(57)【要約】【課題】ピニオンギア５２の移動速度を直接検出するセンサを備えることなく、ピニオンギア５２の移動速度を把握することができるエンジン始動装置の制御装置を提供する。【解決手段】ソレノイドコイル４２に対する印加電圧と、ソレノイドコイル４２に流れる電流値の変化量とに基づき、ソレノイドコイル４２のインダクタンスを算出する。そして、算出されたインダクタンスに基づき、ピニオンギア５２の位置を算出し、算出されたピニオンギア５２の位置に基づき、ピニオンギア５２の移動速度を算出する。そして、算出された移動速度を制御すべく、ソレノイドコイル４２に流れる電流を操作する。【選択図】      図１
2015224563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により回転駆動される回転機（２０）と、
スイッチ（ＳＵｐ〜ＳＷｎ）を有してかつ直流電源（３４）に電気的に接続され、前記回転機を回転駆動させるべく、前記スイッチの操作によって前記直流電源の電圧を前記回転機に印加する電力変換回路（３０）と、
エンジンのクランク軸（６０）に連結されたリングギア（６２）と噛み合わない非連結位置又は前記リングギアと噛み合う連結位置に移動可能であって、前記回転機の回転力が伝達されるピニオンギア（５２）と、
ソレノイドコイル（４２）と、前記ピニオンギアに機械的に接続された可動鉄心（４４）とを有し、前記ソレノイドコイルに対する通電によって発生する電磁力により前記可動鉄心を移動させることで、前記ピニオンギアを前記非連結位置から前記連結位置に移動させる電磁ソレノイド（４０）と、を備えるエンジン始動装置に適用され、
前記ソレノイドコイルに対する印加電圧と、前記ソレノイドコイルに流れる電流値の変化量とを取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記印加電圧と前記電流値の変化量とに基づき、前記ソレノイドコイルのインダクタンスを算出するインダクタンス算出手段と、
前記インダクタンス算出手段によって算出された前記インダクタンスに基づき、前記ピニオンギアの位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記ピニオンギアの位置に基づき、前記非連結位置から前記連結位置に向かう方向における前記ピニオンギアの移動速度を算出する速度算出手段と、
前記速度算出手段によって算出された前記移動速度を制御すべく、前記ソレノイドコイルに流れる電流を操作する電流操作手段と、を備えることを特徴とするエンジン始動装置の制御装置。
【請求項２】
前記ピニオンギアの位置に応じて、前記移動速度の目標値を設定する目標値設定手段をさらに備え、
前記電流操作手段は、前記移動速度を前記目標値に制御すべく、前記ソレノイドコイルに流れる電流を操作する請求項１記載のエンジン始動装置の制御装置。
【請求項３】
前記回転機は、交流電流により回転駆動される交流回転機であり、
前記回転機を構成するステータコイル（２４Ｕ〜２４Ｗ）の中性点（Ｎ）は、前記ソレノイドコイルを介して前記直流電源に電気的に接続され、
前記スイッチは、上アームスイッチ（ＳＵｐ〜ＳＷｐ）と、前記上アームスイッチに直列接続された下アームスイッチ（ＳＵｎ〜ＳＷｎ）とを含み、
前記電流操作手段は、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの操作によって前記ソレノイドコイルに流れる電流を操作する請求項１又は２記載のエンジン始動装置の制御装置。
【請求項４】
前記電流操作手段は、
前記回転機を回転駆動させるための前記回転機に対する３相指令電圧を算出する指令電圧算出手段と、
前記３相指令電圧の各相間の差を維持しつつ、前記３相指令電圧のうち最小となる指令電圧を前記直流電源の負極端子の電位と一致させる２相変調処理を行う２相変調手段と、
前記２相変調処理が施された前記３相指令電圧のそれぞれに、前記ピニオンギアを移動させるための操作量を加える操作量加算手段と、
前記移動速度の制御と、前記回転機の回転駆動制御との双方を行うべく、前記操作量が加えられた前記３相指令電圧に基づき、前記スイッチを操作する手段と、を含む請求項３記載のエンジン始動装置の制御装置。
【請求項５】
前記位置算出手段は、前記インダクタンスと前記ピニオンギアの位置とが関係付けられたマップ又は数式を用いて前記ピニオンギアの位置を算出する請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジン始動装置の制御装置。
【請求項６】
前記電磁ソレノイドは、前記可動鉄心が前記非連結位置に対応する位置から前記連結位置に対応する位置に移動するに連れて、前記ソレノイドコイルのインダクタンスが徐々に増大するように構成され、
前記エンジン始動装置には、前記連結位置において、前記非連結位置から前記連結位置へと向かう方向の前記ピニオンギアの移動を阻止するストッパ（５６）がさらに備えられ、
前記位置算出手段によって算出された前記ピニオンギアの位置に基づき前記ピニオンギアが前記ストッパに到達したと判断されたことを条件として、前記回転機を回転駆動させて前記リングギアに回転力を付与するクランキング手段をさらに備える請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン始動装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電により回転駆動される回転機と、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、前記回転機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電磁ソレノイドと、を備えるエンジン始動装置に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置としては、下記特許文献１に見られるように、ピニオンギアとリングギアとの当接予定タイミング以前であって、電磁ソレノイドに対する通電開始から所定時間経過後に、電磁ソレノイドに対する通電電流を低減させるものが知られている。この制御装置によれば、非連結位置から連結位置に向かう方向におけるピニオンギアの移動速度を低減させることができ、ピニオンギアがリングギアに衝突する速度を低減させることができる。これにより、エンジン始動装置の耐久性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
ここで、ピニオンギアがリングギアに衝突する速度をより適切な速度とする上では、ピニオンギアの移動速度を把握できる構成が望まれる。ただし、ピニオンギアの移動速度を直接検出するセンサをエンジン始動装置に設けると、エンジン始動装置の部品数が増大する。
【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、ピニオンギアの移動速度を直接検出するセンサを備えることなく、ピニオンギアの移動速度を把握することができるエンジン始動装置の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】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明は、通電により回転駆動される回転機（２０）と、スイッチ（ＳＵｐ〜ＳＷｎ）を有してかつ直流電源（３４）に電気的に接続され、前記回転機を回転駆動させるべく、前記スイッチの操作によって前記直流電源の電圧を前記回転機に印加する電力変換回路（３０）と、エンジンのクランク軸（６０）に連結されたリングギア（６２）と噛み合わない非連結位置又は前記リングギアと噛み合う連結位置に移動可能であって、前記回転機の回転力が伝達されるピニオンギア（５２）と、ソレノイドコイル（４２）と、前記ピニオンギアに機械的に接続された可動鉄心（４４）とを有し、前記ソレノイドコイルに対する通電によって発生する電磁力により前記可動鉄心を移動させることで、前記ピニオンギアを前記非連結位置から前記連結位置に移動させる電磁ソレノイド（４０）と、を備えるエンジン始動装置に適用され、前記ソレノイドコイルに対する印加電圧と、前記ソレノイドコイルに流れる電流値の変化量とを取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記印加電圧と前記電流値の変化量とに基づき、前記ソレノイドコイルのインダクタンスを算出するインダクタンス算出手段と、前記インダクタンス算出手段によって算出された前記インダクタンスに基づき、前記ピニオンギアの位置を算出する位置算出手段と、前記位置算出手段によって算出された前記ピニオンギアの位置に基づき、前記非連結位置から前記連結位置に向かう方向における前記ピニオンギアの移動速度を算出する速度算出手段と、前記速度算出手段によって算出された前記移動速度を制御すべく、前記ソレノイドコイルに流れる電流を操作する電流操作手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
ソレノイドコイルに対する通電によって発生する電磁力により、可動鉄心は移動する。ここで、可動鉄心の位置に応じて、ソレノイドコイルのインダクタンスが変化する。また、可動鉄心がピニオンギアに機械的に接続されていることから、可動鉄心の位置と、ピニオンギアの位置とを関係付けることができる。このため、ソレノイドコイルのインダクタンスと、ピニオンギアの位置とを関係付けることができる。ここで、ソレノイドコイルのインダクタンスは、ソレノイドコイルの印加電圧と、ソレノイドコイルに流れる電流値の変化量とによって算出することができる。こうした点に鑑み、上記発明は、取得手段、インダクタンス算出手段、及び位置算出手段を備えている。このため、ピニオンギアの位置を算出することができる。また、上記発明は、速度算出手段を備えている。このため、ピニオンギアの移動速度を直接検出するセンサをエンジン始動装置に設けることなく、ピニオンギアの移動速度を把握することができる。そして、電流操作手段によってピニオンギアの移動速度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】スタータシステムの全体構成図。
【図２】モータ制御のブロック図。
【図３】プランジャ位置及びインダクタンスの関係を示す図。
【図４】インダクタンス及び電流変化量の関係を示す図。
【図５】エンジン始動制御処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明にかかる制御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一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１に示すように、車両には、スタータ１０が備えられている。スタータ１０は、モータ２０、インバータ３０、及び電磁ソレノイド４０を備えている。本実施形態において、モータ２０は、多相（３相）交流回転機であり、ロータ２２と、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ステータコイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗとを備えている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相ステータコイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗのそれぞれの第１端は、中性点Ｎにて互いに接続されている。本実施形態では、モータ２０として、永久磁石同期機を用いており、特に、ＩＰＭＳＭを用いている。
【００１１】
インバータ３０は、￥相上アームスイッチＳ￥ｐ（￥＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）、及び￥相下アームスイッチ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Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎの接続点は、￥相ステータコイル２４￥の第２端（モータ２０の￥相端子）に接続されている。インバータ３０は、また、￥相上，下アームスイッチＳ￥ｐ，Ｓ￥ｎを操作対象とする制御回路３２を備えている。なお、本実施形態では、スイッチＳ￥＃（＃＝ｐ，ｎ）として、半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴを用いている。さらに、スイッチＳ￥＃には、フリーホイールダイオードＤ￥＃が逆並列に接続されている。
【００１２】
インバータ３０の正極端子Ｔｐ（上アームスイッチＳ￥ｐのコレクタ）には、「直流電源」としてのバッテリ３４の正極端子が接続され、インバータ３０の負極端子Ｔｎ（下アームスイッチＳ￥ｎのエミッタ）には、バッテリ３４の負極端子が接続されている。バッテリ３４の負極端子には、電磁ソレノイド４０を構成するソレノイドコイル４２の第１端が接続されている。ソレノイドコイル４２の第２端には、中性点Ｎが接続されている。電磁ソレノイド４０は、ソレノイドコイル４２に加えて、プランジャ４４（「可動鉄心」に相当）と、リターンスプリング４６とを備えている。
【００１３】
スタータ１０は、さらに、ワンウェイクラッチ５０、ピニオンギア５２、レバー５４、及びストッパ５６を備えている。ピニオンギア５２は、ワンウェイクラッチ５０及びレバー５４を介して、プランジャ４４に機械的に接続されている。ピニオンギア５２は、ワンウェイクラッチ５０を介してロータ２２に連結されている。ワンウェイクラッチ５０は、ロータ２２の回転軸の回転速度からピニオンギア５２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２２からピニオンギア５２へとトルクを伝達させ、上記相対回転速度が負となる場合にロータ２２及びピニオンギア５２の間でトルクを伝達させない部材である。ストッパ５６は、ピニオンギア５２がリングギア６２に噛み合った後、ピニオンギアの移動を阻止する部材である。
【００１４】
ピニオンギア５２は、エンジンのクランク軸６０に連結されたリングギア６２と噛み合い可能とされている。詳しくは、上アームスイッチＳ￥＃の全てがオフ操作されてソレノイドコイル４２に通電されない場合、プランジャ４４に作用するリターンスプリング４６の付勢力により、プランジャ４４は、初期位置に位置する。これにより、ピニオンギア５２は、リングギア６２と噛み合わない位置（以下、非連結位置）に位置する。一方、上アームスイッチＳ￥＃の少なくとも１つがオン操作され、バッテリ３４を電力供給源としてソレノイドコイル４２に通電される場合、電磁ソレノイド４０の電磁力（吸引力）がリターンスプリング４６の付勢力に打ち勝つことにより、プランジャ４４は、その軸線方向において初期位置から最終位置に移動させられる。プランジャ４４が最終位置に向かって移動するに連れて、ピニオンギア５２は、非連結位置からリングギア６２と噛み合う位置（以下、連結位置）に向かって押し出され、その後ストッパ５６に到達する。ピニオンギア５２がリングギア６２と噛み合った状態において、ピニオンギア５２がモータ２０によって回転駆動されると、クランク軸６０に初期回転が付与される（クランキングが行われる）。
【００１５】
なお、バッテリ３４からソレノイドコイル４２への通電が遮断されると、ソレノイドコイル４２の吸引力が無くなることで、プランジャ４４に作用するリターンスプリング４６の付勢力により、プランジャ４４は、初期位置まで移動させられる。これにより、ピニオンギア５２が非連結位置まで移動させられ、ピニオンギア５２とリングギア６２との噛み合いが解除される。
【００１６】
制御回路３２には、Ｕ相ステータコイル２４Ｕに流れる電流（以下、Ｕ相電流）を検出するＵ相電流センサ６４Ｕの検出値や、Ｖ相ステータコイル２４Ｖに流れる電流（以下、Ｖ相電流）を検出するＶ相電流センサ６４Ｖの検出値や、Ｗ相ステータコイル２４Ｗに流れる電流（以下、Ｗ相電流）を検出するＷ相電流センサ６４Ｗの検出値、さらにはインバータ３０の入力電圧を検出する電圧センサ６６の検出値が入力される。制御回路３２は、クランキングを行うべく、スイッチＳ￥＃をオンオフ操作することで、ピニオンギア５２の押し出し制御及びモータ２０の回転駆動制御を含むエンジン始動制御を行う。
【００１７】
続いて、図２を用いて、エンジン始動制御について説明する。ここで、図２は、制御回路３２によって実行されるエンジン始動制御に関する処理のブロック図である。なお、本実施形態では、制御量を回転速度とする。
【００１８】
２相変換部３２ａは、Ｕ相電流センサ６４Ｕの検出値ＩＵ、Ｖ相電流センサ６４Ｖの検出値ＩＶ、Ｗ相電流センサ６４Ｗの検出値ＩＷ、及びモータ２０の電気角θに基づき、固定座標系におけるＵ相電流ＩＵ，Ｖ相電流ＩＶ，Ｗ相電流ＩＷを、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、電気角θは、回転角センサ（例えばレゾルバ）の検出値であってもよいし、オブザーバ等を利用した周知のセンサレス制御から得られる推定値であってもよい。
【００１９】
指令電流算出部３２ｂは、速度指令値ω＊に基づき、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。ちなみに、速度指令値ω＊は、例えば、制御回路３２よりも上位の制御装置（例えば、車両制御を統括する制御装置）から入力されてもよいし、制御回路３２で生成してもよい。
【００２０】
指令電圧算出部３２ｃ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軸指令電圧Ｖｑ＊を算出する。
【００２１】
３相変換部３２ｄ（「指令電圧算出手段」に相当）は、電気角θに基づき、ｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をモータ２０の固定座標系における３相の指令電圧Ｖ￥＊（￥＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）に変換する。デューティ生成部３２ｅは、電圧センサ６６によって検出された入力電圧ＶＩＮＶによって指令電圧Ｖ￥＊を規格化した値「２×Ｖ￥＊／ＶＩＮＶ」を、￥相デューティ信号Ｄ￥として算出する。これらデューティ信号Ｄ￥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る。
【００２２】
２相変調部３２ｆ（「２相変調手段」に相当）は、各デューティ信号Ｄ￥の各相間の差を維持しつつ、これらのうち最小となるデューティ信号をバッテリ３４の負極端子の電位と一致させる２相変調処理を行う。詳しくは、２相変調部３２ｆは、まず、各デューティ信号Ｄ￥のうち、最小となるデューティ信号を第１補正量ΔＤａとして算出する。２相変調部３２ｆは、￥相デューティ信号Ｄ￥から第１補正量ΔＤａを減算することで、￥相補正デューティ信号Ｄ￥２を算出する。
【００２３】
ソレノイド制御部３２ｇ（「操作量加算手段」に相当）は、第２補正量ΔＤｂを算出する。第２補正量ΔＤｂは、ピニオンギア５２を非連結位置から連結位置へと移動させるための操作量である。具体的には、第２補正量ΔＤｂが大きいほど、電磁力が大きくなり、ピニオンギア５２の非連結位置から連結位置へと向かう方向の移動速度が高くなる。
【００２４】
補正部３２ｈは、２相変調部３２ｆから出力された￥相補正デューティ信号Ｄ￥２に、ソレノイド制御部３２ｇから出力された第２補正量ΔＤｂを加算することで、￥相指令デューティ信号Ｄ￥＊を算出する。
【００２５】
生成部３２ｉは、インバータ３０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、￥相指令デューティ信号Ｄ￥＊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処理により操作信号ｇ￥＃を生成する。具体的には、￥相指令デューティ信号Ｄ￥＊がキャリア信号ｔｃよりも大きい場合、￥相上アーム操作信号ｇ￥ｐの論理を「Ｈ」とし、￥相下アーム操作信号ｇ￥ｎの論理を「Ｌ」とする。一方、￥相指令デューティ信号Ｄ￥＊がキャリア信号ｔｃ以下となる場合、￥相上アーム操作信号ｇ￥ｐの論理を「Ｌ」とし、￥相下アーム操作信号ｇ￥ｎの論理を「Ｈ」とする。本実施形態において、論理「Ｈ」の操作信号ｇ￥＃は、スイッチＳ￥＃のオン操作を指示する信号であり、論理「Ｌ」の操作信号ｇ￥＃は、スイッチＳ￥＃のオフ操作を指示する信号である。ここで、￥相上アーム操作信号ｇ￥ｐと、対応する￥相下アーム操作信号ｇ￥ｎとは、基本的には互いに論理が反転されている。なお、本実施形態では、上述したように、デューティ生成部３２ｅにおいて指令電圧が規格化されている。このため、キャリア信号ｔｃの最大値が１以上の値に設定されてかつ最小値が０に設定されている。
【００２６】
先の図１の説明に戻り、生成部３２ｉによって生成された操作信号ｇ￥ｐ，ｇ￥ｎは、スイッチＳ￥ｐ，Ｓ￥ｎに対して出力される。これにより、速度指令値ω＊が０以外の値となる場合、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ステータコイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗのそれぞれには、電気角で互いに位相が１２０度ずれた正弦波状の交流電流が流れることとなる。
【００２７】
続いて、図３及び図４を用いて、本実施形態にかかるピニオンギア５２の位置の算出手法について説明する。
【００２８】
図３に示すように、ソレノイドコイル４２に対する通電によって発生する吸引力により、プランジャ４４は初期位置から最終位置に向かって移動する。本実施形態では、プランジャ４４の位置が初期位置から最終位置に向かって移動するに連れて、ソレノイドコイル４２のインダクタンスＬｎが徐々に大きくなる。また、ピニオンギア５２がプランジャ４４に機械的に接続されていることから、プランジャ４４の位置と、ピニオンギア５２の位置とを関係付けることができる。このため、ソレノイドコイル４２のインダクタンスＬｎと、ピニオンギア５２の位置とを関係付けることができる。ここで、ソレノイドコイル４２のインダクタンスＬｎは、図４に示すように、ソレノイドコイル４２に対する印加電圧Ｖｎと、規定時間Ｔ（例えば、制御回路３２の処理周期）におけるソレノイドコイル４２に流れる電流値の変化量ΔＩｎとによって変化する。具体的には、インダクタンスＬｎが小さい場合の電流の変化量ΔＩｎ１は、インダクタンスＬｎが大きい場合の電流の変化量ΔＩｎ２よりも大きくなる。こうした点に着目すれば、インダクタンスＬｎと、ピニオンギア５２の位置とを一義的に関係付けることができる。
【００２９】
図５に、本実施形態にかかるエンジン始動制御処理の手順を示す。この処理は、制御回路３２によって、例えば所定の処理周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態において、制御回路３２が「取得手段」、「インダクタンス算出手段」、「位置算出手段」、「速度算出手段」、「電流操作手段」、「目標値設定手段」及び「クランキング手段」に相当する。
【００３０】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、ピニオンギア５２の押し出しを開始すべく、ソレノイドコイル４２に対する直流電流の通電を開始する。ここで、直流電流は、第２補正量ΔＤｂが大きいほど大きくなる。なお、本実施形態において、後述するステップＳ３２において肯定判断されるまでは、速度指令値ω＊が０に設定され、３相変換部３２ｄから出力される￥相指令電圧Ｖ￥＊が０とされる。このため、第２補正量ΔＤｂがそのまま￥相指令デューティＤ￥＊となる。したがって、第２補正量ΔＤｂが大きいほど、スイッチＳ￥＃の１スイッチング周期Ｔｓｗに対する上アームスイッチＳ￥ｐのオン操作期間Ｔｏｎの比率「Ｔｏｎ／Ｔｓｗ」（デューティ比）が大きくなる。
【００３１】
続くステップＳ１２では、￥相電流センサ６４￥によって検出された￥相電流と、電圧センサ６６によって検出された入力電圧ＶＩＮＶとを取得する。続くステップＳ１４では、取得された￥相電流Ｉ￥に基づき、規定時間Ｔ（処理周期）における￥相電流Ｉ￥の変化量ΔＩｎを算出する。また、取得された￥相電流Ｉ￥及び入力電圧ＶＩＮＶと、電流変化量ΔＩｎとに基づき、ソレノイドコイル４２に対する印加電圧Ｖｎを算出する。本実施形態では、入力電圧ＶＩＮＶ、各ステータコイル２４￥における電圧降下量、及びソレノイドコイル４２における電圧降下量の関係に着目し、以下に説明する手法によって印加電圧Ｖｎを算出する。
【００３２】
各ステータコイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗのそれぞれの抵抗を「Ｒｍ」とし、各ステータコイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗのそれぞれのインダクタンスを「Ｌｍ」とし、ソレノイドコイル４２の抵抗を「Ｒｎ」とし、ソレノイドコイル４２に流れる電流を「Ｉ」とする。この場合、「（Ｒｍ／３＋Ｒｎ）×Ｉ＋（Ｌｍ×ΔＩｎ）／（３×Ｔ）＋Ｖｎ＝ＶＩＮＶ」の関係が成立する。このため、ソレノイドコイル４２に対する印加電圧Ｖｎを「ＶＩＮＶ−（Ｒｍ／３＋Ｒｎ）×Ｉ−（Ｌｍ×ΔＩｎ）／（３×Ｔ）」によって算出できる。ここで、ソレノイドコイル４２に流れる電流Ｉは、￥相電流Ｉ￥（例えば、規定時間Ｔにおける￥相電流Ｉ￥の平均値）によって把握できる。なお、上述した手法は、上アームスイッチＳ￥ｐのオン期間におけるものである。上アームスイッチＳ￥ｐのオフ期間においては、印加電圧Ｖｎを「−（Ｒｍ／３＋Ｒｎ）×Ｉ−（Ｌｍ×ΔＩｎ）／（３×Ｔ）」によって算出できる。
【００３３】
続くステップＳ１６では、上記変化量ΔＩｎ、印加電圧Ｖｎ及び規定時間Ｔに基づき、ソレノイドコイル４２のインダクタンスＬｎを算出する。具体的には、印加電圧Ｖｎと規定時間Ｔとの積を電流の変化量ΔＩｎで除算することでインダクタンスＬｎを算出する。
【００３４】
続くステップＳ１８では、上記ステップＳ１６で算出されたインダクタンスＬｎを入力として、インダクタンスＬｎとピニオンギア５２の位置Ｘとが一義的に関係付けられたマップ又は数式を用いて、ピニオンギア５２の位置Ｘを算出する。ここで、上記マップ又は数式は、実験等により予め定められるものである。
【００３５】
続くステップＳ２０では、算出されたピニオンギア５２の位置Ｘに基づき、ピニオンギア５２がリングギア６２に到達（より具体的には、当接）したか否かを判断する。ステップＳ２０において否定判断した場合には、リングギア６２に到達していないと判断し、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、ピニオンギア５２の位置Ｘの時間微分により、ピニオンギア５２の移動速度Ｖｐｉを算出する。本実施形態では、今回の処理周期において算出されたピニオンギア５２の位置Ｘ（ｎ）から前回の処理周期において算出されたピニオンギア５２の位置Ｘ（ｎ−１）を減算した値を処理周期で除算することで、上記移動速度Ｖｐｉを算出する。
【００３６】
続くステップＳ２４では、移動速度Ｖｐｉを第１目標速度Ｖｔｇｔ１に制御するための第２補正量ΔＤｂを算出する。第１目標速度Ｖｔｇｔ１は、ピニオンギア５２がリングギア６２に衝突する場合の音の増大を抑制したり、スタータ１０の信頼性の低下を回避したりする観点から設定される。ここでは、第１目標速度Ｖｔｇｔ１が高いほど、第２補正量ΔＤｂが大きく設定される。なお、ステップＳ２４の処理の完了後、上記ステップＳ１２に戻る。
【００３７】
上記ステップＳ２０において肯定判断した場合には、ピニオンギア５２がリングギア６２に到達したと判断し、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、第２補正量ΔＤｂを一定値に設定する。この処理は、ピニオンギア５２をリングギア６２に押し付けることで、ピニオンギア５２がリングギア６２から離脱することを防止するための処理である。
【００３８】
続くステップＳ２８では、上記ステップＳ１２〜１８，Ｓ２２の処理で説明した手法と同様に、ピニオンギア５２の位置Ｘと、ピニオンギア５２の移動速度Ｖｐｉとを算出する。続くステップＳ３０では、上記ステップＳ２８で算出された移動速度Ｖｐｉを第２目標速度Ｖｔｇｔ２に制御するための第２補正量ΔＤｂを算出する。第２目標速度Ｖｔｇｔ２は、ピニオンギア５２がストッパ５６に衝突する場合の音の増大を抑制したり、スタータ１０の信頼性の低下を回避したりする観点から設定される。第２目標速度Ｖｔｇｔ２は、第１目標速度Ｖｔｇｔ１と同一の値に設定してもよいし、相違する値に設定してもよい。
【００３９】
続くステップＳ３２では、上記ステップＳ２８で算出されたピニオンギア５２の位置Ｘに基づき、ピニオンギア５２がストッパ５６に到達（より具体的には、当接）したか否かを判断する。ステップＳ３２において否定判断した場合には、ストッパ５６に到達していないと判断し、上記ステップＳ２８に戻る。一方、上記ステップＳ３２において肯定判断した場合には、ストッパ５６に到達したと判断し、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、ピニオンギア５２を回転駆動させるべく、モータ２０の回転駆動を開始する。より具体的には、速度指令値ω＊を０よりも大きい値に設定する。本実施形態において、速度指令値ω＊は、０よりも大きい規定速度に向かって漸近するように設定される。
【００４０】
続くステップＳ３６では、エンジン回転速度ＮＥ（クランク軸６０の回転速度）が閾値速度Ｎα以上になるまで待機する。この処理は、エンジン回転速度ＮＥがエンジンの燃焼を開始できる程度まで上昇したか否かを判断するための処理である。なお、エンジン回転速度ＮＥは、例えば、クランク軸６０の回転速度を検出するセンサによって検出してもよいし、モータ２０の回転速度から算出してもよい。また、ステップＳ３６において肯定判断した場合、この一連の処理を一旦終了する。
【００４１】
ピニオンギア５２の移動速度を直接検出するセンサを用いる場合、このセンサの取付け位置は、ピニオンギア５２近傍の位置とされる。この位置にセンサを設置すると、水やグリス、さらには異物等がセンサに付着する懸念がある。ここで、本実施形態によれば、ピニオンギア５２の移動速度を直接検出するセンサを用いることなく、ピニオンギア５２の位置と、ピニオンギア５２の移動速度とを算出することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、ソレノイドコイル４２を介してモータ２０の中性点Ｎをバッテリ３４に接続し、インバータ３０を介してバッテリ３４を中性点Ｎに接続した。このため、ピニオンギア５２の押し出し制御を行うための専用の半導体スイッチを設けることなく、インバータ３０を構成するスイッチＳ￥＃のオンオフ操作により、ピニオンギア５２の押し出し制御と、ピニオンギア５２の回転駆動制御との双方を行うことができる。
【００４３】
さらに、インダクタンスＬｎとピニオンギア５２の位置Ｘとが関係付けられたマップ又は数式を用いてピニオンギア５２の位置Ｘを算出した。このため、ピニオンギア５２の位置Ｘを算出するための演算負荷を低減させることができる。
【００４４】
加えて、ピニオンギア５２がストッパ５６に到達したことを条件として、モータ２０を回転駆動させてリングギア６２に初期回転を付与した。ピニオンギア５２がストッパ５６近傍に位置する場合のインダクタンスＬｎは最も大きくなるため、ソレノイドコイル４２が発生する磁束も大きくなる。したがって、プランジャ４４の吸引力が大きくなり、ピニオンギア５２がストッパ５６に到達する直前において、ピニオンギア５２の移動速度が最も大きくなる。こうした状況下、ピニオンギア５２を回転駆動させながらストッパ５６に衝突させると、衝突に伴い発生する音が増大したり、スタータ１０の信頼性が低下したりするといった問題が生じ得る。このため、ピニオンギア５２がストッパ５６に到達したことを条件として、モータ２０を回転駆動させてリングギア６２に初期回転を付与することで、衝突に伴い発生する音を低減させたり、スタータ１０の信頼性の低下を回避したりすることができる。
【００４５】
加えて、インダクタンスＬｎの算出に、相電流を検出する電流センサ６４￥を流用した。このため、インダクタンスＬｎの算出用に、新たな電流センサを追加することを回避できる。
【００４６】
（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００４７】
・上記実施形態では、ピニオンギア５２の初期位置からの移動が開始された後、ピニオンギア５２がリングギア６２に到達するまでの期間において、目標速度を第１目標速度Ｖｔｇｔ１に固定したがこれに限らない。例えば、上記期間の前半において、目標速度を第１規定速度に設定し、上記期間の後半において目標速度を第１規定速度よりも低い第２規定速度に切り替えてもよい。これにより、ピニオンギア５２を迅速にリングギア６２にかみ合わせることと、ピニオンギア５２とリングギア６２との衝突速度を低減させることとのバランスを図ることができる。また例えば、ピニオンギア５２がリングギア６２に到達してからストッパ５６に到達するまでの期間の前半を第３規定速度に設定し、上記期間の後半において目標速度を第３規定速度よりも低い第４規定速度に切り替えてもよい。
【００４８】
・「交流回転機」としては、ＩＰＭＳＭに限らず、例えばＳＰＭＳＭであってもよい。また、「交流回転機」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。
【００４９】
また、回転機としては、交流モータに限らず、例えば上記特許文献１に記載されているような直流モータであってもよい。この場合、ソレノイドコイルは、直流モータを構成するフィールドコイルに直列接続されることなく、ソレノイドコイルとフィールドコイルとのそれぞれは、直流電源としてのバッテリに並列接続される。こうした構成であっても、ソレノイドコイルに対する印加電圧と、ソレノイドコイルに流れる電流の変化量とに基づきソレノイドコイルのインダクタンスを算出することができる。このため、ピニオンギアの位置と移動速度とを算出することができる。なお、上記構成の場合、直流モータを回転駆動させるべく、バッテリの電圧を直流モータに印加する電力変換回路は、ソレノイドコイル及びフィールドコイルのそれぞれと、バッテリとの間を電気的に開閉するマグネットスイッチを含む回路となる。
【００５０】
・インバータ３０を構成するスイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限らず、例えば電界効果トランジスタであってもよい。
【００５１】
・インダクタンスＬｎ算出用の電流を検出する電流センサとしては、上記実施形態に例示したものに限らない。例えば、ソレノイドコイル４２とバッテリ３４の負極端子とを接続する電気経路に電流センサを備え、この電流センサによってインダクタンスＬｎ算出用の電流を検出してもよい。また例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎのエミッタ側に電流センサをそれぞれ備え、これら電流センサによってインダクタンスＬｎ算出用の電流を検出してもよい。
【００５２】
・プランジャ４４が初期位置から最終位置に移動するに連れて、ソレノイドコイル４２のインダクタンスＬｎが徐々に減少するように電磁ソレノイド４０が構成されていてもよい。要は、プランジャ４４が初期位置から最終位置に移動するに連れて、インダクタンスＬｎの変化速度の符号が同一であって、かつインダクタンスＬｎが徐々に変化するように電磁ソレノイド４０が構成されているなら、インダクタンスＬｎとピニオンギア５２の位置とを一義的に関係付けることができる。
【００５３】
・上記実施形態では、ピニオンギア５２がストッパ５６に到達してからモータ２０を回転駆動させたがこれに限らない。ピニオンギア５２がストッパ５６に到達する前においてモータ２０を回転駆動させてもよい。この場合、デューティ生成部３２ｅから正弦波信号である￥相デューティ信号Ｄ￥が出力される。そして、補正部３２ｈにおいて￥相補正デューティＤ￥２に第２補正量ΔＤｂが重畳された信号に基づき、生成部３２ｉにおいて操作信号ｇ￥＃が生成される。
【符号の説明】
【００５４】
２０…モータ、３０…インバータ、４０…電磁ソレノイド、５２…ピニオンギア。
【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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