(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（９０）を始動させるために必要な力を発生させるスタータ（１０）と、エンジンの駆動に伴うロータ（２２）の回転に応じて電力を発生させる電力発生装置（２０）と、を備えるエンジン始動システム（８０）であって、
前記電力発生装置は、前記ロータの回転に基づいて誘起起電力を生じさせるステータ巻線（２３）を備え、
第１開閉器（５１）による開閉に基づいて、前記ステータ巻線を介することなく電源（８５）と前記スタータとを電気的に接続する第１電気経路（５０）と、
第２開閉器（３１）による開閉に基づいて、前記ステータ巻線を、前記スタータと前記電源との間に介在させるよう電気的に接続する第２電気経路（６０）と、
前記電源から前記スタータへ電力を供給する給電開始時に、前記第２開閉器を閉状態に制御する制御部（４０）と、
を有するエンジン始動システム。
【請求項２】
前記ステータ巻線は、複数の巻線をＹ結線して構成されており、
前記第２電気経路は、前記スタータが前記ステータ巻線における前記Ｙ結線の中点に接続されることで設けられている、請求項１に記載のエンジン始動システム。
【請求項３】
前記電力発生装置は、前記ステータ巻線に生じる誘起起電力をスイッチ素子（３１）により変換する変換回路（３０）を有し、
前記第２開閉器は、前記変換回路の前記スイッチ素子により構成される、請求項２に記載のエンジン始動システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記スタータの給電開始時において、前記第２開閉器の開閉状態を所定周期で切り替える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエンジン始動システム。
【請求項５】
前記第２電気経路は、前記ステータ巻線と前記スタータとの間の経路の開閉を行う巻線／スタータ開閉器（６１）を有し、
前記制御部は、前記第２電気経路を介して前記スタータと前記電源とを電気的に接続した後、前記巻線／スタータ開閉器を開状態とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のエンジン始動システム。
【請求項６】
エンジン（９０）を始動させるために必要な力を発生させるスタータ（１０）と、エンジンの駆動に伴うロータ（２２）の回転に応じて電力を発生させる電力発生装置（２０）と、を備えるエンジン始動システム（８０）であって、
前記電力発生装置は、前記ロータの回転に基づいて誘起起電力を生じさせるステータ巻線（２３）を備え、
第１開閉器（５１）による開閉に基づいて、電源（８５）と前記スタータとを電気的に接続する第１電気経路（５０）と、
第２開閉器（３１）による開閉に基づいて、前記ステータ巻線を、前記スタータと前記電源との間に介在させるよう電気的に接続する第２電気経路（６０）と、
前記電源から前記スタータへ電力を供給する給電開始時に、前記第２開閉器を閉状態に制御する制御部（４０）と、
を有し、
前記第２電気経路は、前記ステータ巻線と前記スタータとの間の経路の開閉を行う巻線／スタータ開閉器（６１）を有し、
前記制御部は、前記第２電気経路を介して前記スタータと前記電源とを電気的に接続した後、前記巻線／スタータ開閉器を開状態とする、エンジン始動システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記第２電気経路を介して前記スタータと前記電源とを接続した後、前記第１開閉器を閉状態とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のエンジン始動システム。
【請求項８】
エンジン（９０）を始動させるために必要な力を発生させるスタータ（１０）と、エンジンの駆動に伴うロータ（２２）の回転に応じて電力を発生させる電力発生装置（２０）と、を備えるエンジン始動システム（８０）であって、
前記電力発生装置は、前記ロータの回転に基づいて誘起起電力を生じさせるステータ巻線（２３）を備え、
第１開閉器（５１）による開閉に基づいて、電源（８５）と前記スタータとを電気的に接続する第１電気経路（５０）と、
第２開閉器（３１）による開閉に基づいて、前記ステータ巻線を、前記スタータと前記電源との間に介在させるよう電気的に接続する第２電気経路（６０）と、
前記電源から前記スタータへ電力を供給する給電開始時に、前記第２開閉器を閉状態に制御する制御部（４０）と、
を有し、
前記制御部は、前記第２電気経路を介して前記スタータと前記電源とを接続した後、前記第１開閉器を閉状態とする、エンジン始動システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記スタータの前記給電開始時において、
前記電源の残容量が所定値以上の場合、前記第２電気経路を介して前記電源と前記スタータとを接続し、
前記電源の残容量が所定値未満の場合、前記第１電気経路を介して前記電源と前記スタータを接続する、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のエンジン始動システム。
【請求項１０】
エンジン（９０）を始動させるために必要な力を発生させるスタータ（１０）と、エンジンの駆動に伴うロータ（２２）の回転に応じて電力を発生させる電力発生装置（２０）と、を備えるエンジン始動システム（８０）であって、
前記電力発生装置は、前記ロータの回転に基づいて誘起起電力を生じさせるステータ巻線（２３）を備え、
第１開閉器（５１）による開閉に基づいて、電源（８５）と前記スタータとを電気的に接続する第１電気経路（５０）と、
第２開閉器（３１）による開閉に基づいて、前記ステータ巻線を、前記スタータと前記電源との間に介在させるよう電気的に接続する第２電気経路（６０）と、
前記電源から前記スタータへ電力を供給する給電開始時に、前記第２開閉器を閉状態に制御する制御部（４０）と、
を有し、
前記制御部は、前記スタータの前記給電開始時において、
前記電源の残容量が所定値以上の場合、前記第２電気経路を介して前記電源と前記スタータとを接続し、
前記電源の残容量が所定値未満の場合、前記第１電気経路を介して前記電源と前記スタータを接続する、エンジン始動システム。
【請求項１１】
前記エンジンの温度を検出する温度検出部（４３）を有し、
前記制御部は、前記スタータの前記給電開始時において、
前記温度検出部により検出された温度が所定値以上の場合、前記第２電気経路を介して前記電源と前記スタータとを接続し、
検出された前記温度が所定値未満の場合、前記第１電気経路を介して前記電源と前記スタータとを接続する、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のエンジン始動システム。
【請求項１２】
エンジン（９０）を始動させるために必要な力を発生させるスタータ（１０）と、エンジンの駆動に伴うロータ（２２）の回転に応じて電力を発生させる電力発生装置（２０）と、を備えるエンジン始動システム（８０）であって、
前記電力発生装置は、前記ロータの回転に基づいて誘起起電力を生じさせるステータ巻線（２３）を備え、
第１開閉器（５１）による開閉に基づいて、電源（８５）と前記スタータとを電気的に接続する第１電気経路（５０）と、
第２開閉器（３１）による開閉に基づいて、前記ステータ巻線を、前記スタータと前記電源との間に介在させるよう電気的に接続する第２電気経路（６０）と、
前記電源から前記スタータへ電力を供給する給電開始時に、前記第２開閉器を閉状態に制御する制御部（４０）と、
を有し、
前記エンジンの温度を検出する温度検出部（４３）を有し、
前記制御部は、前記スタータの前記給電開始時において、
前記温度検出部により検出された温度が所定値以上の場合、前記第２電気経路を介して前記電源と前記スタータとを接続し、
検出された前記温度が所定値未満の場合、前記第１電気経路を介して前記電源と前記スタータとを接続する、エンジン始動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
エンジンを始動させるための力を生じさせるスタータを備えたエンジン始動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両にはエンジンを始動させるためのスタータが搭載されている。スタータは、モータ部と、このモータ部の回転を伝達させる伝達部と、を有している。モータ部は電源からの給電により伝達部を回転させる。伝達部はリングギアと結合しており、モータの回転を、リングギアを介してクランクシャフトに伝達する。
【０００３】
スタータの給電開始時において、このスタータに大電流（突入電流とも記載する。）が流れる現象が知られている。特許文献１では、スタータの突入電流を低減するための制限抵抗と、電源とスタータとの間に設けられた複数の経路と、この経路を切り替える複数のソレノイドと、を備えるスタータ駆動回路が開示されている。このスタータ駆動回路では、スタータの給電開始時は、ソレノイドにより電源とスタータとを制限抵抗を介在した経路で繋ぎ、突入電流を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２１４６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で開示した発明では、制限抵抗や、経路を切り替えるためのソレノイドを必須の構成とするため、回路構成の複雑化やサイズの増大を招く。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みたものであり、装置サイズの小型化とエンジン始動時におけるスタータの突入電流の低減とを両立するエンジン始動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明では、エンジンを始動させるために必要な力を発生させるスタータと、エンジンの駆動に伴うロータの回転に応じて電力を発生させる電力発生装置と、を備えるエンジン始動システムであって、前記電力発生装置は、前記ロータの回転に基づいて誘起起電力を生じさせるステータ巻線を備え、第１開閉器による開閉に基づいて、電源と前記スタータとを電気的に接続する第１電気経路と、第２開閉器による開閉に基づいて、前記スタータと前記電源との間に前記ステータ巻線を介在させて電気的に接続する第２電気経路と、前記電源から前記スタータへ電力を供給する給電開始時に、前記第２開閉器を閉状態に制御する制御部と、を有している。
【０００８】
上記のように構成された発明では、エンジン始動システムは、スタータを駆動するための電力を供給する第１電気経路とは別に、スタータと電源とを電気的に繋ぐ経路として第２電気経路を有している。この第２電気経路は、スタータと電源との間にステータ巻線を介在させている。制御部は、スタータの給電開始時において、この第２電気経路を介してスタータと電源とを接続する。そのため、このステータ巻線が負荷として作用し、スタータに生じる突入電力を低減する。また、電力発生装置のステータ巻線を、突入電流を低減するための抵抗成分として流用しているので、負荷として機能する新たな部品を必要とせず、回路の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一例としてのエンジン始動システム８０の構成を説明する図。
【図２】エンジン始動時においてＥＣＵが実行する処理を説明するフローチャート。
【図３】エンジン始動時における各波形の変化を示すタイミングチャート。
【図４】第２実施形態に係るエンジン始動時においてＥＣＵが実行する処理を示すフローチャート。
【図５】第２実施形態に係るエンジン始動時の各信号波形の変化を示すタイミングチャート。
【図６】第３実施形態に係る一例としてのエンジン始動システム８０の構成を説明する図。
【図７】第４実施形態に係る一例としてのエンジン始動システム８０の構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明にかかるエンジン始動システムの実施形態の一例について説明する。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００１１】
１．第１実施形態
図１は、一例としてのエンジン始動システム８０の構成を説明する図である。このエンジン始動システム８０は、車両に搭載されたエンジン９０を始動させるための動力を与えるものである。以下では、始動と記載するときは、イグニッションスイッチの操作に起因してエンジン９０のクランクシャフトを回転させる場合のほか、アイドリングストップに伴うエンジン９０の停止後の再始動をも含むものとする。
【００１２】
エンジン始動システム８０は、スタータ１０と、電力発生装置２０と、ＥＣＵ４０と、を主に備えている。エンジン始動システム８０は、バッテリ８５（電源）に接続されており、バッテリ８５からの給電により、スタータ１０を回転させてエンジン９０を始動させる。また、エンジン始動システム８０は電力発生装置２０により電力を発生させて不図示の負荷に対して電力を供給することができる。
【００１３】
スタータ１０は、バッテリ８５からの給電によりエンジン９０のクランクシャフト（不図示）を回転させる力を発生させる。スタータ１０は、モータ部１１と、このモータ部１１の回転をクランクシャフトに伝達する伝達部１２と、を有している。モータ部１１は、例えば、ＤＣモータであり、バッテリ８５から供給される直流電力ＤＣにより回転する。伝達部１２は、例えば、モータ部１１の回転軸に連結されたピニオンギアであり、エンジン９０のリングギア９１と結合している。モータ部１１が回転することで、回転力が伝達部１２を介してエンジン９０のリングギア９１に伝達され、始動に必要なクランクシャフトの回転が開始される。
【００１４】
電力発生装置２０は、発電機としての機能と電動機としての機能とを併せ持つ装置であり、モータジェネレータ２１と、インバータ３０と、を有している。電力発生装置２０が発電機として機能する場合、モータジェネレータ２１を回転させて、バッテリ８５や不図示の負荷に電力を供給する。また、電力発生装置２０が電動機として機能する場合、バッテリ８５から供給された直流電力ＤＣをインバータ３０により交流電力ＡＣに変換し、モータジェネレータ２１を駆動する。
【００１５】
モータジェネレータ２１は、例えば３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）交流モータであり、ロータ２２と、このロータ２２の回転によって誘起起電力を生じさせるステータ巻線２３と、を備えている。ロータ２２は、ベルトやギア等の伝達部材を介してクランクシャフトに連結されており、クランクシャフトの回転に伴い回転する。ステータ巻線２３は、３つの巻線２４，２５，２６をＹ結線して構成されており、ロータ２２の回転に応じて位相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の異なる誘起起電力を生じさせる。
【００１６】
インバータ３０は、バッテリ８５から供給される直流電力ＤＣを交流電力ＡＣに変換する変換器としての機能と、モータジェネレータ２１で発生させた交流電力ＡＣを直流電力ＤＣに変換する整流器としての機能を併せ持つ変換回路として機能する。図１では、インバータ３０は、半導体ブリッジ３１と、半導体ブリッジ３１を駆動させるドライバ３８と、を備えている。
【００１７】
半導体ブリッジ３１は、複数のレグ（図１では、３つのレグ）をバッテリ８５に対して並列接続して構成されたフルブリッジ式の回路で構成されている。各レグは１組のアーム（上アーム３２〜３４、下アーム３５〜３７）を直列接続させて構成されている。また、上アーム３２〜３４と下アーム３５〜３７の相互接続ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３には、ステータ巻線２３の各巻線２４、２５、２６の端がそれぞれ接続されている。
【００１８】
各アーム（上アーム，下アーム）は、ＭＯＳトランジスタＳＷ１〜ＳＷ６と、ＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン間に逆方向接続された還流ダイオードＤ１〜Ｄ６とを備えている。ＭＯＳトランジスタＳＷ１〜ＳＷ６のゲートは、ドライバ３８の出力端子に接続されており、ドライバ３８から出力されるゲート信号ＧＳに応じて、開閉状態を切り替える。
【００１９】
ドライバ３８は、半導体ブリッジ３１を駆動する。ドライバ３８はＥＣＵ４０に接続されており、ＥＣＵ４０からの制御信号に応じて、各ＭＯＳトランジスタＳＷ１〜ＳＷ６のゲートに出力するゲート信号ＧＳのパターンを切り替える。
【００２０】
上記構成のインバータ３０では、バッテリ８５からの直流電力ＤＣを交流電力ＡＣに変換する場合、ドライバ３８からのゲート信号ＧＳによりＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各アーム対の開閉を所定周期変化させて、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電力ＡＣを発生させる。また、モータジェネレータ２１の回転に応じてステータ巻線２３の各巻線２４，２５，２６に位相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の異なる交流電力ＡＣが発生すると、インバータ３０は、還流ダイオードＤ１〜Ｄ６によりこの交流電力ＡＣを整流し、直流電力ＤＣを取り出す。
【００２１】
ＥＣＵ４０は、エンジン始動システム８０の駆動を制御する。ＥＣＵ４０は周知のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インタフェース、更にはＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換部を備えている。ＥＣＵ４０の入力ポートには、エンジン９０の始動命令を出力するためのトリガーとなるイグニッションスイッチ４１、運転者によるアクセルの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ４２、エンジン９０の周囲温度を検出する温度センサ４３、が接続されている。また、ＥＣＵ４０は、バッテリ８５の高電圧側経路に接続されており、バッテリ８５の端子間電圧Ｖｔに応じたデジタル値を取得することができる。
【００２２】
第１電気経路５０は、スタータ１０とバッテリ８５とが電気的に接続される経路である。図１では、第１電気経路５０は、バッテリ８５と、半導体ブリッジ３１の高電圧側経路と、第１リレー回路５１と、スタータ１０と、を接続する経路として構成されている。
【００２３】
第１リレー回路５１は、第１電気経路５０において半導体ブリッジ３１の高電圧側経路とスタータ１０との間に介在するよう配置されている。この第１リレー回路５１は、ＥＣＵ４０に接続されており、ＥＣＵ４０からの出力に基づいて、第１電気経路５０の開閉を切り替える。そのため、第１リレー回路５１が本発明の第１開閉器として機能する。
【００２４】
第２電気経路６０は、バッテリ８５とスタータ１０とを接続する経路であって、その間にモータジェネレータ２１のステータ巻線２３を介在させた経路である。図１では、第２電気経路６０は、バッテリ８５と、半導体ブリッジ３１と、ステータ巻線２３と、巻線／スタータ開閉器６１と、スタータ１０とを接続する経路として構成されている。
【００２５】
第２電気経路６０において、ステータ巻線２３は、インバータ３０とスタータ１０との間に介在するよう配置されている。図１では、ステータ巻線２３は、各巻線２４，２５，２６の端が半導体ブリッジ３１の相互接続ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３にそれぞれ接続され、Ｙ結線の中点Ｍが巻線／スタータ開閉器６１を介してスタータ１０に接続されている。この巻線／スタータ開閉器６１は、ＥＣＵ４０に接続されている。この実施形態では、半導体ブリッジ３１が第２開閉器として機能する。
【００２６】
次に、エンジン始動時においてＥＣＵ４０が実行する処理を説明する。図２は、エンジン始動時においてＥＣＵ４０が実行する処理を説明するフローチャートである。図２に示す処理は、例えば、ＥＣＵ４０がイグニッションスイッチ４１の操作、及びアクセルポジションセンサ４２による踏み込み量の検出に基づくエンジン始動命令に基づいて開始される。また、図３は、エンジン始動時における各波形の変化を示すタイミングチャートである。この図３では、時刻ｔ２でスタータ１０への給電が開始され、時刻ｔ４でスタータ１０への給電が終了されるまでを示している。
【００２７】
図２のステップＳ１１では、エンジン始動命令の有無を判断する。エンジン始動命令は、スタータ１０を回転させる期間を規定する信号である。ＥＣＵ４０は、図３（ａ）に示すように、このエンジン始動命令の立ち上りによりスタータ１０への給電を判断し、立ち下がりによりスタータ１０への給電の停止を判断する。以下では、エンジン始動命令が発生したものとして説明を続ける。
【００２８】
ステップＳ１２では、スタータ１０の給電開始時に突入電流を対策するか否かの判定が行われる。一例として、ＥＣＵ４０は、バッテリ８５の端子間電圧Ｖｔを閾値Ｔ１と比較し、比較結果に応じて突入電流の対策を行うか否かを判断する。この閾値Ｔ１は、スタータ１０への給電開始時においてステータ巻線２３を負荷に加えてもスタータ１０への給電量が十分に確保できるバッテリ８５の残容量に基づいて規定されている。例えば図３（ｆ）では、時刻ｔ１において端子間電圧Ｖｔが閾値Ｔ１以上であるため、ＥＣＵ４０は、突入電流の対策を行う。
【００２９】
なお、突入電流の対策が行われない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ１６では、第１リレー回路５１を閉状態とする。第１リレー回路５１が閉状態と成ることで、スタータ１０とバッテリ８５とは第１電気経路５０を介して接続される。第１電気経路５０はステータ巻線２３を介在しない経路であるため、スタータ１０に対して突入電流の対策が行われず、突入電流のピークＰが高くなる（図３（ｅ）、点線で示す電流波形）。
【００３０】
突入電流の対策を行う場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３では、巻線／スタータ開閉器６１を閉状態とする。ＥＣＵ４０は巻線／スタータ開閉器６１を閉状態とするためのリレー指令ＲＣ２を出力する（図３（ｂ））。巻線／スタータ開閉器６１が閉状態と成ることで、ステータ巻線２３とスタータ１０とが巻線／スタータ開閉器６１を介して電気的に接続される。
【００３１】
ステップＳ１４では、インバータ３０の半導体ブリッジ３１の内、上アーム３２〜３４を閉状態とする。ＥＣＵ４０はインバータ３０の上アーム３２〜３４を閉状態とするためのインバータ指令ＩＮＣを出力する（図３（ｃ））。上アーム３２〜３４が閉状態となることで、バッテリ８５とステータ巻線２３とが電気的に接続される。
【００３２】
ステップＳ１３、Ｓ１４の処理により、スタータ１０とバッテリ８５とが第２電気経路６０を介して電気的に接続され、スタータ１０の端子間に生じる電圧は、ステータ巻線２３に生じる電圧だけ電圧降下する。そのため、スタータ電流Ｉｓを低下させる。図３（ｅ）では、時刻ｔ２の経過の後、第２電気経路６０を介してバッテリ８５に接続されたスタータ１０は、第１電気経路５０を介してバッテリ８５に接続されたスタータ１０との比較において、スタータ電流ＩｓのピークＰが低くなっている。
【００３３】
ステップＳ１５では、所定時間ＴＣが経過したか否かを判定する。所定時間ＴＣは、スタータ１０の給電開始時において突入電流が所定値以下となる時間であり、その値はスタータ１０の特性ごとに実験的に定められている。図３（ｅ）では、所定時間ＴＣが経過する時刻ｔ３以後、スタータ電流Ｉｓは安定状態となっている。
【００３４】
所定時間ＴＣが経過すると（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１７では、第１リレー回路５１を閉状態にする。第１リレー回路５１を閉状態とすることで、スタータ１０とバッテリ８５とが第１電気経路５０を介して電気的に接続されたこととなる。
【００３５】
ステップＳ１８では、半導体ブリッジ３１（インバータ３０）の上アーム３２〜３４を開状態とする。ＥＣＵ４０は、インバータ指令ＩＮＣを立ち下げることで、上アーム３２〜３４を開状態に変化させる（図３（ｃ）、時刻ｔ３）。また、ステップＳ１９では、巻線／スタータ開閉器６１を開状態とする（図３（ｂ））。ステップＳ１８，Ｓ１９により、第２電気経路６０は遮断され、スタータ１０とバッテリ８５とは第１電気経路５０のみで電気的に接続されることとなる。また、巻線／スタータ開閉器６１を開状態とすることで、ステータ巻線２３とスタータ１０との電気的な接続は解除され、ステータ巻線２３がバッテリ８５に対する負荷となることを予防することができる。
【００３６】
以上説明したようにこの第１実施形態に係るエンジン始動システム８０は、スタータ１０を駆動するための電力を供給する第１電気経路５０とは別に、スタータ１０とバッテリ８５（電源）とを電気的に繋ぐ経路として第２電気経路６０を有している。この第２電気経路６０は、ステータ巻線２３をスタータ１０とバッテリ８５との間に介在させている。ＥＣＵ４０（制御部）は、スタータ１０の給電開始時において、この第２電気経路６０を介してスタータ１０とバッテリ８５とを電気的に接続する。そのため、このステータ巻線２３が負荷として作用し、スタータ１０に生じる突入電力を低減する。また、電力発生装置２０のステータ巻線２３を、突入電流を低減するための抵抗成分として流用しているので、負荷として機能する新たな部品を必要とせず、回路の小型化を実現することができる。
【００３７】
ステータ巻線２３は、複数の巻線をＹ結線して構成されており、スタータ１０はステータ巻線２３におけるＹ結線の中点に接続されている。上記構成とすることで、バッテリ８５によりステータ巻線２３に生じる電流は各巻線により分散されるため、このステータ巻線２３の発熱を軽減することができる。その結果、バッテリ８５の端子間電圧Ｖｔが高い場合でもステータ巻線２３の抵抗容量を大きくする必要がなく、既存のステータ巻線を流用することができる。
【００３８】
電力発生装置２０は、ステータ巻線２３に生じる誘起起電力を半導体ブリッジ３１（スイッチ素子）により変換するインバータ３０（変換回路）を有し、第２開閉器をインバータ３０の半導体ブリッジ３１により構成している。上記構成とすることで、ＥＣＵ４０は、半導体ブリッジ３１を流用して第２電気経路６０を開閉することができるため、ソレノイドのような新たな部材を必要とせず、回路を小型化することができる。
【００３９】
第２電気経路６０は、ステータ巻線２３とスタータ１０との間の経路の開閉を行う巻線／スタータ開閉器６１を有し、ＥＣＵ４０は、第２電気経路６０を介してスタータ１０とバッテリ８５とを電気的に接続した後、巻線／スタータ開閉器６１を開状態とする。上記構成とすることで、突入電流の抑制後、ステータ巻線２３が負荷とならないため、スタータ１０がエンジン９０を回転させるのに必要な電力を確実に確保することができる。
【００４０】
ＥＣＵ４０は、第２電気経路６０を介してスタータ１０とバッテリ８５とを接続した後、第１リレー回路５１を閉状態とする。上記構成とすることで、突入電流を対策するスタータ１０の給電開始時は、第２電気経路６０を介した電力のみでスタータ１０を始動させることができ、消費電力を低減させることができる。
【００４１】
ＥＣＵ４０は、スタータ１０の給電開始時において、バッテリ８５の残容量が所定値以上の場合、第２電気経路６０を介してバッテリ８５とステータ巻線２３とを接続し、バッテリ８５の残容量が所定値未満の場合、第１電気経路５０を介してバッテリ８５とステータ巻線２３を接続する。ステータ巻線２３に電流を流すと、当然、このステータ巻線２３が負荷として作用し、電力を消費する。上記構成とすれば、バッテリ８５の残容量が少ない場合は、突入電流の低減よりもバッテリ８５の消費を優先することができ、バッテリ８５を長持ちさせることができる。
【００４２】
２．第２実施形態
この第２実施形態に係るエンジン始動システム８０は、スタータ１０に流れるスタータ電流ＩｓをＰＷＭ制御する構成が他の実施形態と異なる。
【００４３】
図４は、第２実施形態に係るエンジン始動時においてＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。また、図５は、第２実施形態に係るエンジン始動時の各信号波形の変化を示すタイミングチャートである。
【００４４】
図４のステップＳ２１では、エンジン始動命令の有無を判断する。次に、ステップＳ２２では、スタータ１０の給電開始時に突入電流を対策するか否かの判定が行われる。
【００４５】
突入電流の対策が行われない場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、ステップＳ２６では、第１リレー回路５１を閉状態とする。第１電気経路５０はステータ巻線２３を介在しない経路であるため、スタータ１０に対して突入電流の対策が行われないこととなる。
【００４６】
突入電流の対策を行う場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ステップＳ２３では、巻線／スタータ開閉器６１を閉状態とする。ＥＣＵ４０は巻線／スタータ開閉器６１を閉状態とするためのリレー指令ＲＣ２を出力する（図５（ｂ））。
【００４７】
ステップＳ２４では、インバータ３０の半導体ブリッジ３１の内、上アーム３２〜３４の開閉を、スタータ電流ＩｓのピークＰを低下させるよう所定のデューティで制御する（ＰＷＭ制御）。例えば、ＥＣＵ４０は、ドライバ３８に所定デューティのゲート信号ＧＳを出力させるための制御信号を出力する。ドライバ３８は、ＥＣＵ４０からの制御信号に応じて、インバータ３０の上アーム３２〜３４（ＭＯＳトランジスタＳＷ１〜ＳＷ３）をこのデューティに応じて開閉させる。
【００４８】
図５（ｃ）は、ドライバ３８からＵ相，Ｖ相、Ｗ相の各上アーム３２〜３４に出力されるゲート信号ＧＳを示している。また、ゲート信号ＧＳは、スタータ電流Ｉｓを制御するＰＷＭ期間において、突入電流が生じやすい給電開始（時刻ｔ２）直後のデューティを低い値に設定し、その後、デューティを増加させている。そのため、図５（ｅ）に示すように、スタータ電流ＩｓのピークＰが突入電流を対策しない場合に比べて低下している。なお、この実施形態では、ステータ巻線２３の全ての巻線２４，２５，２６に同相となるゲート信号ＧＳを出力している。
【００４９】
スタータ電流ＩｓのピークＰを低下させることで、図５（ｆ）に示すようにバッテリ８５の端子間電圧Ｖｔの低下量が対策前（図中点線で示す）に比べて小さくなる。端子間電圧Ｖｔの低下量を抑制することで、スタータ１０の駆動に必要なスタータ電流Ｉｓを確保することが可能となり、給電不足でスタータ１０のトルクが低下することを抑制することができる。その結果、エンジン９０を適正に始動させることが可能となる。
【００５０】
図４に戻り、ステップＳ２５では、所定時間ＴＣが経過したか否かを判定する。所定時間ＴＣが経過すると（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、ステップＳ２７では、第１リレー回路５１を閉状態にし、スタータ１０とバッテリ８５とを第１電気経路５０を介して接続する。ステップＳ２８では、半導体ブリッジ３１（インバータ３０）の上アーム３２〜３４を開状態とする（図５（ｃ））。ステップＳ２９では、巻線／スタータ開閉器６１を開状態とする。ステップＳ２７〜Ｓ２９により、第２電気経路６０は遮断され、スタータ１０は第１電気経路５０を介して給電される。
【００５１】
以上説明したようにこの第２実施形態では、ＥＣＵ４０は、スタータ１０の給電開始時において、半導体ブリッジ３１（第２開閉器）の開閉状態を所定周期で切り替える。上記構成とすることで、スタータ１０に流れる突入電流のピークを半導体ブリッジ３１のデューティにより制御することが可能となる。突入電流のピークを制御することで、バッテリの端子電圧の瞬間的な低下を抑制し、スタータ１０のトルク不足を抑制することができる。その結果、エンジン９０を適正に始動させることができる。
【００５２】
３．第３実施形態
エンジン始動システム８０では、電源としてのバッテリを複数備える構成としてもよい。図６は、第３実施形態に係る一例としてのエンジン始動システム８０の構成を説明する図である。
【００５３】
エンジン始動システム８０の第１電気経路５０には、補助バッテリ用リレー回路８７を介して補助バッテリ８６が接続されている。補助バッテリ用リレー回路８７は、ＥＣＵ４０に接続されており、このＥＣＵ４０からのリレー指令により開閉状態が切り替わる。
【００５４】
図６に示すエンジン始動システム８０において、例えば、図２のステップＳ１２で、スタータ１０の給電開始時に突入電流を対策しない場合、ＥＣＵ４０は第１リレー回路５１及び補助バッテリ用リレー回路８７を閉状態とする。その結果、スタータ１０と補助バッテリ８６とが接続され、エンジン９０を始動させる。上記構成とすることで、複数のバッテリを備えるエンジン始動システム８０においても、本実施形態に係る突入電流の対策を実施することができる。
【００５５】
４．第４実施形態
図７は、第４実施形態に係る一例としてのエンジン始動システム８０の構成を説明する図である。図７に示すエンジン始動システム８０では、電力発生装置２０は、発電機としての機能のみを備えており、モータジェネレータ２１と、整流回路７０と、を有している。
【００５６】
整流回路７０は、複数のダイオードＤ１１〜Ｄ１６によりダイオードブリッジ回路を構成している。各ダイオードＤ１１〜Ｄ１６の相互接続ノードＮ４〜Ｎ６は、モータジェネレータ２１のステータ巻線２３にそれぞれ接続されている。そのため、整流回路７０は、モータジェネレータ２１のステータ巻線２３に生じる位相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の異なる交流電力ＡＣを整流し、直流電力ＤＣを取り出す。
【００５７】
また、整流回路７０を構成する各ダイオードＤ１１〜Ｄ１３の端子間（アノードとカソード）には、バイパス経路を構成するスイッチ素子ＳＷ７〜ＳＷ９が接続されている。各スイッチ素子ＳＷ７〜ＳＷ９は、例えば、ＭＯＳトランジスタであり、ＥＣＵ４０からの制御信号に応じて、バッテリ８５とステータ巻線２３との間の経路を、ダイオードＤ１１〜Ｄ１３を介在させる経路と、ダイオードＤ１１〜Ｄ１３を介在させない経路（バイパス経路）とに切り替える。
【００５８】
また、第２電気経路６０は、バッテリ８５と、整流回路７０と、ステータ巻線２３と、巻線／スタータ開閉器６１と、スタータ１０とを接続する経路として構成されている。この第３実施形態においても、ステータ巻線２３は、第２電気経路６０において、バッテリ８５とスタータ１０との間に介在するよう配置されている。図７では、ステータ巻線２３は、各巻線２４，２５，２６の一端側が整流回路７０の相互接続ノードＮ４，Ｎ５，Ｎ６に接続されており、他端側が巻線／スタータ開閉器６１を介してスタータ１０に接続されている。
【００５９】
上記構成のエンジン始動システム８０において、第２電気経路６０を介してバッテリ８５とスタータ１０とを接続する場合、ＥＣＵ４０はＳＷ７〜ＳＷ９、及び巻線／スタータ開閉器６１を閉状態とすることで、バッテリ８５とステータ巻線２３と電気的に接続する。一方、第１電気経路５０を介してバッテリ８５とスタータ１０とを接続する場合、ＥＣＵ４０はＳＷ７〜ＳＷ９を開状態とし、第１リレー回路５１を閉状態とする。その結果、ダイオードＤ１１〜Ｄ１３が第２電気経路６０を遮断し、スタータ１０は第１電気経路５０のみでバッテリ８５に接続される。そのため、この第４実施形態では、スイッチ素子ＳＷ７〜ＳＷ９が第２開閉器として機能する。
【００６０】
５．その他の実施形態
スタータ１０の給電開始時において突入電流の対策を実施するための判定条件は、様々なものが存在する。例えば、判定条件としてエンジン９０の周囲温度を用いるものであってもよい。この場合、図２のステップＳ１２において、ＥＣＵ４０は温度センサ４３（温度検出部）からの出力に基づいてエンジン９０の周囲温度を閾値と比較する。ＥＣＵ４０は、温度センサ４３により検出された温度が閾値以上の場合、第２電気経路６０を介してバッテリ８５とスタータ１０とを接続する。一方、検出された温度が閾値未満の場合、ＥＣＵ４０は、第１電気経路５０を介してバッテリ８５とスタータ１０とを接続する。
【００６１】
エンジン９０の温度が所定温度よりも低い場合、クランクシャフトを回転させるために大きなトルクを必要とする。このような場合、ステータ巻線２３を負荷として作用させると、エンジン９０の始動に必要なトルクが十分に得られない可能性がある。そのため、上記構成とすることで、エンジン９０の温度が低い場合に、突入電流の対策よりもエンジン９０を確実に始動させることを優先し、始動を適正に行うことが可能となる。
【００６２】
バッテリ８５とスタータ１０との間に介在させるステータ巻線２３は全ての巻線を使用しなくとも良い。例えば、バッテリ８５の端子間電圧Ｖｔとステータ巻線２３の抵抗容量の関係に基づいて、１つの巻線のみを負荷として用いるものであっても良い。
【００６３】
突入電流の対策において、第１電気経路５０を閉状態とした後、第２電気経路６０を閉状態とする以外に、第１電気経路５０と第２電気経路６０とを同じタイミングで閉状態としてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０…スタータ、２０…電力発生装置、２２…ロータ、２３…ステータ巻線、３０…インバータ、４０…ＥＣＵ、５０…第１電気経路、６０…第２電気経路、８０…エンジン始動システム、９０…エンジン
【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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