始動発電機の制御装置
【課題】エンジン１０の始動に際しての初期回転の付与手段として発電機（始動発電機４０）を併用するに際し、始動発電機４０によって生成可能なトルクが小さいために、エンジン１０の始動性等が低下すること。
【解決手段】リレー４８は、バッテリ４６の正極端子を、インバータＩＮＶの正極側入力端子と始動発電機４０の中性点Ｎとのいずれかに選択的に接続する。エンジン１０の始動に際しては、バッテリ４６の正極を中性点Ｎに接続してインバータＩＮＶの入力電圧を昇圧し、インバータＩＮＶの入力電圧がバッテリ４６の端子電圧Ｖｂであるときよりも生成可能なトルクを増大させる。これにより、始動性を向上させたり、燃料カット制御からの復帰回転速度を低下させて燃費を改善したりすることができる。
【解決手段】リレー４８は、バッテリ４６の正極端子を、インバータＩＮＶの正極側入力端子と始動発電機４０の中性点Ｎとのいずれかに選択的に接続する。エンジン１０の始動に際しては、バッテリ４６の正極を中性点Ｎに接続してインバータＩＮＶの入力電圧を昇圧し、インバータＩＮＶの入力電圧がバッテリ４６の端子電圧Ｖｂであるときよりも生成可能なトルクを増大させる。これにより、始動性を向上させたり、燃料カット制御からの復帰回転速度を低下させて燃費を改善したりすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動２輪車のエンジン等に設けられる始動発電機について、該始動発電機を制御対象とする始動発電機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１に見られるように、自動２輪車において、内燃機関のクランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電機を、内燃機関の始動に際してクランク軸に初期回転を付与する電動機として併用することが提案されている。ここでは、内燃機関の始動に際して、電動機によって生成されるトルクによっては、圧縮行程においてクランク軸に付与される負荷トルクに打ち勝つことが困難であることに鑑み、圧縮行程において排気バルブを開弁させ、負荷トルクを低減するデコンプ装置を利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５５２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただし、上記デコンプ装置を備えたとしても、電動機のトルクが小さいために、始動に要する時間が長くなる等、クランク軸に付与するトルクが小さいことによる問題が解消されるわけではない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、車載主機としての内燃機関のクランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに充電するための始動発電機について、該始動発電機を制御対象とする新たな始動発電機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】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、内燃機関のクランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ（４６）に充電するための始動発電機について、該始動発電機を制御対象とする始動発電機の制御装置において、前記始動発電機は、固定子巻線同士が中性点で接続されたものであり、前記始動発電機には、コンデンサを備えた直流電圧源（４２）の正極および負極のそれぞれと前記始動発電機の各固定子巻線との間を開閉するスイッチング素子を備える直流交流変換回路（ＩＮＶ）が接続され、前記中性点と前記バッテリ（４６）とが接続された状態で、前記直流交流変換回路（ＩＮＶ）を構成する前記スイッチング素子の操作によって前記直流電圧源（４２）の電圧を前記バッテリ（４６）の電圧に対して昇圧する昇圧制御手段と、前記昇圧制御手段によって前記直流電圧源（４２）の電圧が前記バッテリ（４６）の電圧よりも高くなっている状態で前記直流交流変換回路（ＩＮＶ）を構成する前記スイッチング素子を操作することで、前記始動発電機を電動機として利用して前記クランク軸にトルクを付与するトルク付与手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、固定子巻線および直流交流変換回路を構成するスイッチング素子によって昇圧チョッパ回路を構成することで、直流電圧源の電圧をバッテリの端子電圧に対して昇圧することができる。このため、部品点数の増加等を極力抑制または回避しつつ直流交流変換回路の入力電圧を上昇させることができる。そしてこれにより、始動発電機を電動機として機能させる際のトルクを増大させることができるため、発電機としての機能が主である始動発電機を用いてクランク軸の回転に必要なトルクを付与することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記クランク軸の回転速度をアイドリング時の目標値に制御するアイドル回転速度制御手段を備え、前記直流交流変換回路の入力電圧を前記バッテリの端子電圧とした場合に生成可能な前記始動発電機のトルクが、前記クランク軸の回転速度をゼロから前記目標値まで上昇させるのに要するトルクよりも小さいことを特徴とする。
【００１０】
上記発明では、始動発電機を電動機として利用した場合のトルクが、直流交流変換回路の入力電圧をバッテリの端子電圧とすると、非常に小さいものとなっている。このため、始動発電機の主の用途である発電機としての用途に従って設計した場合と比較して体格の大型化等を極力抑制した始動発電機や直流交流変換回路を実現することができる。そしてこの場合、クランク軸にトルクを付与するに際してトルクが不足する懸念が生じるものの、これについては昇圧制御手段およびトルク付与手段によって解消される。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、車両を駆動するためのトルクに関するユーザの要求が所定以下であることに基づき前記内燃機関の燃焼制御を停止する停止手段と、該停止手段による停止処理がなされているとき、前記内燃機関の回転速度が復帰回転速度以下となることで前記燃焼制御を開始する復帰手段とを備え、前記トルク付与手段は、前記復帰手段によって燃焼制御が開始される場合、前記トルクを付与する処理としての燃料復帰アシスト処理を行なう燃料復帰アシスト手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
復帰回転速度は、内燃機関の燃焼制御の再開に伴ってその回転速度を安定させることができる速度でなければならない。そしてこの復帰回転速度は、燃料復帰アシスト処理を行なわない場合と比較して燃料復帰アシスト処理を行なう場合には低い回転速度に設定することができ、これにより燃料消費量や排出ガス量を少なくすることが可能であることが発明者らによって見出されている。上記発明では、この点に鑑み、燃料復帰アシスト処理手段を備えた。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記復帰手段は、前記バッテリの充電率が高い場合、前記復帰回転速度を低下させるものであることを特徴とする。
【００１４】
復帰回転速度が低いほど、燃料復帰アシスト処理に要求される電力量が多くなる。このため、バッテリの充電率が低いにもかかわらず復帰回転速度を過度に低下させる場合には、燃料復帰アシスト処理によって消費される電力量が過度に大きくなり、ひいてはバッテリを電源とする電子機器の駆動に支障をきたすことが懸念される。この点、上記発明では、復帰回転速度を充電率に応じて定めることで、こうした事態を回避しつつも復帰回転速度を極力低下させることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明において、前記クランク軸の回転速度をアイドリング時の目標値に制御するアイドル回転速度制御手段を備え、前記燃料復帰アシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が前記目標値にて安定することと車両の駆動トルクに関するユーザの要求が増大することとの論理和条件が真となることを条件に前記燃料復帰アシスト処理を停止することを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、ユーザによる車両の停車意思に基づき、前記内燃機関の燃焼制御を停止する自動停止処理を行なう自動停止処理手段と、前記自動停止処理の後、ユーザによる車両の発進意思に基づき、前記内燃機関の燃焼制御を開始する自動始動処理を行なう自動始動処理手段とを備え、前記トルク付与手段は、前記自動停止処理によって前記クランク軸の回転速度がゼロに向けて低下している状況下、前記自動始動処理が要求される場合、前記トルクを付与する処理としてのチェンジオブマインドアシスト処理を行なうチェンジオブマインドアシスト手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
自動停止処理によって内燃機関の回転速度が低下する状況下、ユーザによる車両の発進意思が生じる場合には、自動停止処理を行なわなかった場合と比較してユーザの要求に迅速に対応することができなくなるおそれがある。この点、上記発明では、チェンジオブマインドアシスト処理を行なうことで、始動発電機の応答性を利用して内燃機関の回転速度を迅速に上昇させることができ、ひいてはユーザの要求に迅速に対応することができる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記チェンジオブマインドアシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が規定速度以上であることを条件に、前記昇圧制御手段によって昇圧された前記直流電圧源の電圧を利用するものであって且つ、前記クランク軸の回転速度が規定速度未満である場合、前記チェンジオブマインドアシスト処理として、前記直流電圧源の電圧を制限しつつ前記始動発電機を電動機として利用することで、前記クランク軸にトルクを付与する制限トルク付与処理を行なう制限トルク付与手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
始動発電機を流れる電流は、直流交流変換回路によって始動発電機に印加される電圧と始動発電機の逆起電圧との差に応じたものとなる。このため、始動発電機の回転速度が過度に小さい場合には、始動発電機に過度に大きい電流が流れることで始動発電機や直流交流変換回路の信頼性の低下を招いたり、電力の浪費につながったりするおそれがある。上記発明では、こうした事態を回避すべく、制限トルク付与手段を備えた。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の発明において、前記チェンジオブマインドアシスト手段は、前記バッテリの充電率が高いほど前記チェンジオブマインドアシスト処理の実行期間を長く設定する可変手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
実行期間が長いほど、チェンジオブマインドアシスト処理に要求される電力量が多くなる。このため、バッテリの充電率が低いにもかかわらず実行期間を過度に長くする場合には、チェンジオブマインドアシスト処理によって消費される電力量が過度に大きくなり、ひいてはバッテリを電源とする電子機器の駆動に支障をきたすことが懸念される。この点、上記発明では、実行期間の長さを充電率に応じて定めることで、こうした事態を回避しつつも実行期間を極力長く設定することができる。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明において、車両を駆動するトルクの増大要求の有無を判断する加速要求判断手段を備え、前記トルク付与手段は、前記トルクの増大要求があると判断される場合、前記トルクを付与する処理としての加速アシスト処理を行なう加速アシスト手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
車両を駆動するトルクの増大要求に内燃機関のみによって応じる場合、内燃機関における燃焼エネルギを増加させる処理に要する時間のためにトルクが増大するまでに要する時間が長くなる傾向にあり、いわゆる加速性能が低下する。上記発明では、この点に鑑み、始動発電機を用いて加速アシスト処理を実行することで、加速性能を改善することができる。
【００２４】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記バッテリの充電率が低い場合、前記加速アシスト処理を禁止する禁止手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
加速アシスト処理を実行する場合、バッテリの蓄電エネルギが消費される。このため、バッテリの充電率が過度に低いにもかかわらず加速アシスト処理を行なう場合には、バッテリを電源とする電子機器の駆動に支障をきたすことが懸念される。この点、上記発明では、禁止手段を備えることでこうした事態が生じることを回避することができる。
【００２６】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発明において、前記トルク付与手段は、前記内燃機関の始動要求に応じて前記トルクを付与する処理としての始動アシスト処理を行なう始動アシスト手段を備えることを特徴とする。
【００２７】
上記発明では、内燃機関の始動に際して上記昇圧制御手段によって昇圧された電圧を用いつつ、クランク軸にトルクを付与する処理を行なう。このため、始動発電機の体格を、発電機としての要求のみを満たすものから極力大型化しないようにすることが容易となる。
【００２８】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記始動アシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が規定速度以上であることを条件に、前記昇圧制御手段によって昇圧された前記直流電圧源の電圧を利用するものであって且つ、前記クランク軸の回転速度が規定速度未満である場合、前記始動アシスト処理として、前記直流電圧源の電圧を制限しつつ前記始動発電機を電動機として利用することで、前記クランク軸にトルクを付与する制限トルク付与処理を行なう制限トルク付与手段を備えることを特徴とする。
【００２９】
始動発電機を流れる電流は、直流交流変換回路によって始動発電機に印加される電圧と始動発電機の逆起電圧との差に応じたものとなる。このため、始動発電機の回転速度が過度に小さい場合には、始動発電機に過度に大きい電流が流れることで始動発電機や直流交流変換回路の信頼性の低下を招いたり、電力の浪費につながったりするおそれがある。上記発明では、こうした事態を回避すべく、制限トルク付与手段を備えた。
【００３０】
請求項１３記載の発明は、請求項１１または１２記載の発明において、前記始動アシスト手段は、前記始動アシスト処理の実行期間の長さを前記バッテリの充電率が高いほど長く設定する可変手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
実行期間が長いほど、始動アシスト処理に要求される電力量が多くなる。このため、バッテリの充電率が低いにもかかわらず実行期間を過度に長くする場合には、始動アシスト処理によって消費される電力量が過度に大きくなり、ひいてはバッテリを電源とする電子機器の駆動に支障をきたすことが懸念される。この点、上記発明では、実行期間の長さを充電率に応じて定めることで、こうした事態を回避しつつも実行期間を極力長く設定することができる。
【００３２】
請求項１４記載の発明は、請求項１１または１２記載の発明において、前記内燃機関は、４ストロークエンジンであり、前記始動アシスト手段は、圧縮行程に起因して前記クランク軸に加わる負荷トルクが極大となる期間を通過したことを前記始動アシスト処理の終了条件とすることを特徴とする。
【００３３】
クランク軸の回転を妨げる負荷トルクは、周期性を有して且つ圧縮行程に起因して極大となる。したがって、圧縮行程を通過した後には、小さい駆動トルクによって内燃機関の回転を安定化させることが比較的容易となる。上記発明では、この点に鑑み、上記終了条件を設定した。
【００３４】
請求項１５記載の発明は、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の発明において、前記直流交流変換回路の正極側および負極側の一対の入力端子のいずれかおよび前記中性点と前記バッテリの正極および負極の一対の端子とを接続する第１接続状態と、前記直流交流変換回路の一対の入力端子と前記バッテリの一対の端子とを接続する第２接続状態とを切り替える切替手段と、前記クランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに充電する場合、前記第２接続状態として且つ、前記昇圧制御手段による制御の開始に先立ち前記第１接続状態とすべく前記切替手段を操作する切替制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００３５】
中性点で連結された固定子巻線のそれぞれを流れる電流は、周期性を有して且つ、その位相は互いに相違する。このため、始動発電機の各端子から直流交流変換回路へと出力される電流の合計値の変動は、単一の端子からの出力電流の変動と比較して小さなものとなる。このため、直流交流変換回路の入力端子にバッテリを接続した第２接続状態において始動発電機を発電機として利用することで、第１接続状態において始動発電機を発電機として利用する場合と比較して、バッテリの入力電流のリップルを低減することができる。
【００３６】
請求項１６記載の発明は、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の発明において、前記昇圧制御手段は、前記直流交流変換回路を構成するスイッチング素子のうち前記直流電圧源の正極側に接続されるものおよび負極側に接続されるもののそれぞれについてのオン状態となりうる期間であるベースオン期間が、前記固定子巻線のそれぞれで互いに等しい長さとされて且つ、前記固定子巻線毎に各別の位相に設定されるに際し、前記正極側に接続されるスイッチング素子および前記負極側に接続されるスイッチング素子のいずれかを前記ベースオン期間において周期的にオンオフ操作するものであることを特徴とする。
【００３７】
上記のように正弦波制御を採用せず矩形波制御を採用する場合、ベースオン期間において周期的にオンオフ操作を行なうことで、オフ操作期間に起因して電圧利用率が低下する。このため、通常、矩形波制御においてはベースオン期間のオンオフ操作は、トルクを制限する場合に行なわれる。これに対し、上記発明では、電圧利用率の低下による始動発電機のトルクの低下を直流交流変換回路の入力電圧の昇圧による始動発電機のトルクの増大が上回る制御が可能であることに着目した。これにより、部材の仕様変更や部品点数の増加を極力抑制または回避しつつ、直流交流変換回路の入力電圧をバッテリの端子電圧とする場合と比較して始動発電機のトルクを増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる始動発電機の生成可能なトルクと回転速度との関係を示す図。
【図３】同実施形態にかかる昇圧処理の原理を示す図。
【図４】同実施形態にかかる昇圧処理時の操作信号波形を示すタイムチャート。
【図５】同実施形態にかかる発電処理の手順を示す流れ図。
【図６】同実施形態にかかる始動アシスト処理の手順を示す流れ図。
【図７】同実施形態にかかる加速アシスト処理の手順を示す流れ図。
【図８】同実施形態にかかる燃料復帰アシスト処理の手順を示す流れ図。
【図９】同実施形態にかかるアイドルストップ制御の処理手順を示す流れ図。
【図１０】同実施形態にかかるチェンジオブマインドアシスト処理の手順を示す流れ図。
【図１１】第２の実施形態にかかる始動アシスト処理の手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる始動発電機の制御装置を自動２輪車に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００４１】
エンジン１０は、単気筒の火花点火式内燃機関であり、詳しくは、４ストロークエンジンである。エンジン１０の吸気通路１２には、スロットルグリップ５８に機械的に連結されて且つその操作に連動して通路面積を調節するためのスロットルバルブ１６が設けられている。スロットルバルブ１６の開口度θは、スロットルセンサ１８によって検出される。吸気通路１２のうちスロットルバルブ１６の下流には、電子制御式の燃料噴射弁２０が設けられている。
【００４２】
吸気通路１２は、吸気バルブ２２の開動作に伴って燃焼室２４と連通する。燃焼室２４には、点火プラグ２６が設けられている。点火プラグ２６による点火操作によって、吸気通路１２に吸入された空気（新気）と燃料噴射弁２０から噴射された燃料との混合気が燃焼室２４において燃焼に供される。この際生成される燃焼エネルギは、ピストン２８の往復動を介して、クランク軸３０の回転エネルギに変換される。ちなみに、クランク軸３０付近には、その回転角度を検出するクランク角センサ３２が設けられている。
【００４３】
燃焼室２４は、排気バルブ３６の開動作に伴って排気通路３８と連通する。これにより、燃焼室２４内において燃焼に供された混合気が排気として排気通路３８に排出される。なお、排気バルブ３６を開閉させる手段については、デコンプ装置を備えることが望ましい。
【００４４】
一方、始動発電機４０は、その回転子４０ａがクランク軸３０に機械的に連結されており、クランク軸３０の回転エネルギを電気エネルギに変換する磁石式交流発電機となるものである。詳しくは、始動発電機４０の回転子４０ａには、永久磁石が備えられている。一方、始動発電機４０の固定子には、固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗが設けられている。これら固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗは、中性点Ｎにて互いに接続されている。ちなみに、本実施形態では、始動発電機４０として、表面磁石同期機（ＳＰＭ）を想定している。また、クランク軸３０と回転子４０ａとは回転速度比１で機械的に連結されている一方、始動発電機４０の極は４以上（たとえば１２）とされている。このため、始動発電機４０の電気角の１回転は、クランク軸３０の１回転よりも小さい回転角度量となる。
【００４５】
始動発電機４０の端子（固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗのうち中性点Ｎに接続されない側の端部）は、インバータＩＮＶに接続されている。インバータＩＮＶは、スイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎ（￥＝ｕ，ｖ，ｗ）の直列接続体を３組備えており、これら各直列接続体の接続点が始動発電機４０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子Ｓ￥＃（￥＝ｕ，ｖ，ｗ；＃＝ｐ，ｎ）として、本実施形態では、ＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタが用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードＤ￥＃が逆並列に接続されている。なお、ダイオードＤ￥＃は、スイッチング素子Ｓ￥＃のボディーダイオードであってもよい。
【００４６】
インバータＩＮＶの一対の入力端子間には、直流電圧源（コンデンサ４２）が接続されている。また、インバータＩＮＶの負極端子側（車体電位側）には、バッテリ４６の負極端子が接続されている。バッテリ４６は、車載補機の電源となる２次電池であり、端子電圧がたとえば１８Ｖ以下（望ましくは１２Ｖ前後）となるものである。バッテリ４６としては、たとえば鉛蓄電池等を用いることができる。
【００４７】
バッテリ４６の正極端子側には、メインリレー５４を介して電磁形リレー（リレー４８）が接続されている。詳しくは、本実施形態では、可動鉄心形のものを例示している。リレー４８は、バッテリ４６の正極端子を中性点ＮとインバータＩＮＶの正極側の入力端子とのいずれに接続するかを切り替えるための手段である。なお、リレー４８としては、通電のなされない場合にインバータＩＮＶの正極側の入力端子とバッテリ４６の正極端子とを接続状態とするものであることが望ましい。リレー４８のコイルの一方の端子は、開閉制御用スイッチング素子５０を介して接地されており、他方の端子は、メインリレー５４を介してバッテリ４６の正極に接続されている。メインリレー５４のコイルの一方の端子とバッテリ４６の正極との間には、ユーザによって操作可能なイグニッションスイッチ５２が接続されている。また、メインリレー５４のコイルの他方の端子は、接地されている。これにより、イグニッションスイッチ５２がオン操作されることで、メインリレー５４は閉状態となる。
【００４８】
制御装置５６は、上記エンジン１０や始動発電機４０を制御対象とする制御装置である。なお、制御装置５６とインバータＩＮＶとは、同一基板に形成されることが望ましい。制御装置５６は、スロットルセンサ１８や、クランク角センサ３２に加えて、始動発電機４０の回転角度を検出するたとえばホール素子等の回転角度センサ６６、車速を検出する車速センサ６７、バッテリ４６の端子電圧を検出する電圧センサ６８等の検出値を取り込む。また、キャンセルスイッチ６２（後述）の操作信号を取り込む。そして、これらに基づき燃料噴射弁２０や点火プラグ２６を操作することでエンジン１０の出力トルクを制御する。また、スイッチング素子Ｓ￥＃の操作信号ｇ￥＃によってインバータＩＮＶのスイッチング素子Ｓ￥＃を操作することで始動発電機４０を制御する。
【００４９】
始動発電機４０は、基本的には、上述したようにクランク軸３０の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ４６に供給するための発電機として機能する。ただし、始動発電機４０は、エンジン１０の始動等にも利用される。ここで、自動２輪車においては、始動発電機４０の搭載スペースの制約が特に厳しいものとなっている。たとえば、スクータ等の小型の自動２輪車においては、始動発電機４０は、φ１３０ｍｍ程度で軸方向寸法が４０ｍｍ程度以下の体格に制限される。このため、始動発電機４０を電動機として利用する際の生成可能トルクが制限され、ひいては始動性の低下等が懸念される。以下、これについて説明する。
【００５０】
図２に、一点鎖線にて、インバータＩＮＶの一対の入力端子間に端子電圧Ｖｂのバッテリ４６を接続した場合の始動発電機４０の生成可能トルクと回転速度ＮＥとの関係を示す（上述したように、クランク軸３０と始動発電機４０の回転子４０ａとが回転速度比１となるようにして機械的に連結されているため、エンジン１０の回転速度ＮＥは始動発電機４０の回転速度でもある）。
【００５１】
図示されるように、始動発電機４０によって生成可能なトルクは、低速度領域において上限値Ｔｍａｘで一定となって且つ、それ以外の領域において回転速度ＮＥの上昇とともに低下する。これは、基本的には、始動発電機４０に流し込める電流が「（Ｖｍ−Ｅ）／√｛ｒ＾２＋（ωＬ）＾２｝」に比例することによる。ここで、回転子４０ａの永久磁石による磁束が固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗに生じさせる逆起電力Ｅ、印加電圧Ｖｍ、始動発電機４０の抵抗ｒ、インダクタンスＬおよび回転速度に応じた周波数ωを用いた。このため、回転速度ＮＥが上昇するにつれて始動発電機４０によって生成可能なトルクＴが低下する。ここで、本実施形態では、トルクがゼロとなる上限速度は、アイドリング時の目標回転速度Ｎｉ（たとえば１３００〜１８００ｒｐｍ、より望ましくは、１４００〜１７００ｒｐｍ）よりも小さくなっている。このため、始動発電機４０は、エンジン１０の燃焼制御を行なわないなら、回転速度ＮＥをゼロから目標回転速度Ｎｉまで上昇させることができないものとなっている。
【００５２】
一方、速度が低い領域において上限値Ｔｍａｘで固定されるのは、始動発電機４０の構造上、流せる電流に発熱に起因した限界があるためである。この電流値は、本実施形態では、電動機の機能を兼ねることで始動発電機４０が大型化することを極力回避した設計とすることに起因している。
【００５３】
すなわち、発電機としての要求を満たす上では、発電量が小さくなるアイドリング運転時において、バッテリ４６に所定の電圧（たとえば１４Ｖ）を印加して且つ所定量の電流（たとえば１Ａ）を流せるようにする必要がある。ここで、発電電圧や発電電流を増大させるうえでは、固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗの巻数を増加させることが有効である一方、巻数の増加は、始動発電機４０の大型化を招く。このため、発電機としての要求を満たす上では、固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗの巻数を細くして且つそれらの線径を小さくする必要がある。
【００５４】
これに対し、電動機としての要求を満たす上では、生成可能なトルクを大きくすべく流せる電流を大きくする必要が生じる。そして流せる電流を大きくする上では、固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗの線径を太くすることが必要である。
【００５５】
このため、発電機としての要求と電動機としての要求との双方を満たす上では、始動発電機４０を大型化する必要が生じる。しかし、電動機としての機能を兼ねることで始動発電機４０が大型化することは望ましくない。そこで、発電機としての要求のみを満たすうえでの体格と比較して体格の大型化を無視しうるレベルに抑えるべく、固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗの線径を制限して設計したため、発熱限界に起因した流せる電流（連続定格電流）の上限が小さくなり、ひいては回転速度ＮＥがある値以上小さくなっても生成可能な最大トルクに変化のない領域が生じている。
【００５６】
ここで、エンジン１０の始動時においてクランク軸３０を回転させるに際してクランク軸３０の回転を妨げるトルク（負荷トルク）は、周期性を有し、エンジン１０の圧縮上死点に起因して極大となる。そして本実施形態では、停止中のエンジン１０を回転させる処理の開始時に上記極大値に打ち勝つために要求されるトルクが上限値Ｔｍａｘよりも大きいものとなっている。ここで、負荷トルクに打ち勝つのに要する始動発電機４６の出力トルクは、回転速度ＮＥがゼロのときよりもある程度高回転となるときの方が、クランク軸３０およびピストン２８等の運動エネルギが大きくなっているために小さくなる。特に、本実施形態では、回転速度ＮＥがゼロよりも大きくて且つ目標回転速度Ｎｉよりも小さい領域において圧縮行程に伴う極大値を有した負荷トルクにもかかわらず正回転を継続させることが可能なトルクを生成可能な設定となっている。
【００５７】
ただし、この場合、エンジン１０のクランク軸３０の停止角度によっては、圧縮行程となるまでの回転角度が小さいため、クランク軸３０の回転速度を十分に加速することができず、ひいては始動発電機４６によって圧縮行程に起因した負荷トルクに打ち勝つトルクを生成できない。このため、こうした領域では、クランク軸３０を一旦逆回転させその後クランク軸３０を正回転させることで、圧縮行程における回転速度ＮＥを上昇させるいわゆるスイングバック処理を行なうこととなる。
【００５８】
しかし、インバータＩＮＶの入力電圧をバッテリ４６の端子電圧Ｖｂとした場合、始動発電機４６の生成可能なトルクが低下し始める回転速度ＮＥが低いため、圧縮行程に達する以前に十分に加速するうえでは、逆回転させる量を大きくする等、スイングバックに要する時間が伸長する。
【００５９】
そこで本実施形態では、中性点Ｎにバッテリ４６の正極を接続することでインバータＩＮＶの入力電圧を昇圧し、図２に実線にて示すようにトルクの生成可能領域を拡大する。
【００６０】
図３に、昇圧処理の原理を示す。この昇圧処理は、固定子巻線４０￥（￥＝ｕ，ｖ，ｗ）を昇圧チョッパ回路のリアクトルとして利用することでバッテリ４６の端子電圧Ｖｂ対して昇圧した電圧をコンデンサ４２に印加するものである。すなわち、図３（ａ）に示すようにスイッチング素子Ｓ￥ｎをオン操作することで、バッテリ４６、固定子巻線４０￥、およびスイッチング素子Ｓ￥ｎを備えるループ経路に電流が流れ、固定子巻線４０￥にエネルギが蓄積される。そして、図３（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｓ￥ｎをオフ操作することで、バッテリ４６、固定子巻線４０￥、ダイオードＤ￥ｐおよびコンデンサ４２を備えるループ経路に電流が流れ、固定子巻線４０￥に蓄積されたエネルギがコンデンサ４２に出力される。
【００６１】
具体的には、本実施形態では、図４に示すように、矩形波制御（１８０°通電処理）に従ってスイッチング素子Ｓ￥＃を操作するに際し、下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎのオンとすべき期間（ベースオン期間）において、そのオンとすべき期間（電気角で１８０°の期間）よりも短い期間Ｔｃを周期としてスイッチング素子Ｓ￥ｎをオン・オフ操作する。ここで、１８０°通電処理は、スイッチング素子Ｓ￥ｐとスイッチング素子Ｓ￥ｎとを電気角の１８０°毎に交互にオン状態として且つ、相毎にオン操作の位相が「１２０°」ずつずれたものである。
【００６２】
これにより、周期Ｔｃに対するオン期間の時間比率（デューティＤ）によって昇圧電圧を制御することができる。ここで、１８０°通電処理を採用したのは、第１に、制御の簡素化のためであり、第２に、電圧利用率が最大となるためである。すなわち、本実施形態では、始動時等、限られた期間に始動発電機４０を電動機として利用するに過ぎず、また単気筒の内燃機関を主機としていることもあり、トルクリップル等が問題となることはない。むしろここで要求されるのは、始動発電機４０によって生成可能な最大トルクを実現することである。このため、電圧利用率が最大となる１８０°通電処理を採用した。
【００６３】
ちなみに、１８０°通電処理においてもスイッチング状態の切替位相を操作することでトルクは変動しうる。本実施形態では、最大のトルクに開ループ制御すべく、スイッチング状態の切替位相δ（インバータＩＮＶの出力電圧の位相）を回転速度ＮＥに応じて操作する。
【００６４】
また、上記のように、下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎをオン・オフ操作する（ＰＷＭ処理する）場合には、１８０°通電処理の本来の電圧利用率と比較して実際の電圧利用率が低下する。実際、正弦波制御を行わない簡易な制御器において１２０°通電処理や１８０°通電処理等を用いる場合、これら方式に従ってオンとすべき期間においてＰＷＭ処理することは、通常、電流を制限する目的でなされている。しかし、本実施形態では、ＰＷＭ処理によるトルクの低減効果を昇圧によるトルクの増大効果が上回るように、デューティＤおよびＰＷＭ処理の位相を設定することで、ＰＷＭ処理によってトルクを増大させている。
【００６５】
なお、インバータＩＮＶとバッテリ４６との間に昇圧チョッパ回路を別途設けるなら、インバータＩＮＶの入力電圧をバッテリ４６の電圧よりも上昇させて且つ、１８０°通電処理の電圧利用率を実現することができる。しかし、これは、上述した搭載スペースの制約を満たすことを困難としうる。また、エンジン１０の始動等、車両の走行利用期間に対してクランク軸３０を正回転させるためのトルクを付与する電動機が必要とされる期間が極めて短いにもかかわらず、この僅かな期間のために新たなハードウェア手段を搭載することとなり、望ましくない。
【００６６】
上記昇圧処理により、本実施形態では、先の図２に実線にて示すように、生成可能な最大トルクを上限値Ｔｍａｘとすることのできる領域を回転速度Ｎｔまで拡大することができ、ひいてはエンジン１０の始動に要する時間を短縮することができる。そして、トルクを増大することができることから、本実施形態では、始動時以外においてもいくつかのエンジン１０のアシスト処理を行なう。
【００６７】
以下、始動発電機４０の制御に関し、「発電処理」、「始動アシスト処理」、「加速アシスト処理」、「燃料復帰アシスト処理」、および「チェンジオブマインドアシスト処理」の順に説明する。
【００６８】
「発電処理」
図５に、本実施形態にかかる発電処理の手順を示す。この処理は、制御装置５６によってたとえば所定周期で繰り返し実行される。
【００６９】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、回転速度ＮＥが目標回転速度Ｎｉよりも小さいことと後述するトルクアシスト処理の実行要求が生じていることとについて、それらの論理和が真であるか否かを判断する。そしてステップＳ１０において否定判断される場合、ステップＳ１２において、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側をインバータＩＮＶの正極側の入力端子に接続する。これは、始動発電機４０の発電処理時において、インバータＩＮＶの一対の入力端子を介して始動発電機４０の発電エネルギをバッテリ４６に出力するための設定である。ここで、中性点Ｎを介してバッテリ４６の充電を行わないのは、インバータＩＮＶの入力端子を介してバッテリ４６に電力を出力する場合、３相のそれぞれの電流の合成電流がバッテリ４６に出力されることから、バッテリ４６への充電電流のリップルを低減することができることなどのためである。
【００７０】
続くステップＳ１４においては、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂが上限電圧ＶｔｈＨ以上である状態が継続するか否かを判断する。この処理は、バッテリ４６への充電が可能であるか否かを判断するためのものである。ここで、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂは、バッテリ４６の充電率（満充電に対する実際の充電量：ＳＯＣ）と相関を有する物理量である。ちなみに、バッテリ４６の充電率は、開放端電圧（ＯＣＶ）との間により強い相関を有するものであるが、ここでは、簡易的に端子電圧Ｖｂ（通常、閉路端電圧となる）を用いて充電率を定量化している。なお、上記上限電圧ＶｔｈＨは、バッテリ４６が満充電状態であるか否かを判断するための値に設定されている。また、上限電圧ＶｔｈＨ以上である状態の継続を問題とすることの理由については、後述の処理の説明時に説明する。
【００７１】
上記ステップＳ１４において否定判断される場合、バッテリ４６が未だ満充電状態でないと判断し、ステップＳ１６において発電処理を行なう。ここでは、先の図４に例示した１８０°通電処理を行なう。ただし、この際、下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎのＰＷＭ処理を行わない。なお、発電処理の実行時においてバッテリ４６の端子電圧Ｖｂが上限電圧ＶｔｈＨ以上となると判断される場合、インバータＩＮＶの出力電圧の位相（スイッチング状態の切替位相）を進角させる処理を行なうことで発電量を低減させる。そして、位相の進角処理によってもバッテリ４６の端子電圧Ｖｂが上限電圧ＶｔｈＨ以上となる状態が継続されることで、上記ステップＳ１４において肯定判断されることとなる。
【００７２】
上記ステップＳ１４において肯定判断される場合、バッテリ４６が満充電状態にあると判断し、ステップＳ１８においてゼロトルク制御を行なう。これは、エネルギの浪費を極力抑制するための設定である。すなわち、本実施形態では、ハードウェア手段の簡素化のため、インバータＩＮＶと始動発電機４０との間を遮断する手段や、クランク軸３０と回転子４０ａとの機械的な連結を解除する手段を備えていない。このため、インバータＩＮＶのスイッチング素子Ｓ￥＃を全てオフとしたとしても、始動発電機４０が回転することで、固定子巻線４０￥を鎖交する永久磁石の鎖交磁束数が周期的に変動することに起因した逆起電圧によって、ダイオードＤ￥＃を介して電流が流れ、ひいてはクランク軸３０に負荷トルクが付与されることでエンジン１０の燃料消費量が増大する。また、上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐの全てや下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎの全てをオン操作したとしても、クランク軸３０に負荷トルクが付与されることでエンジン１０の燃料消費量が増大する。そのため、ステップＳ１８では、始動発電機４０の生成トルクがゼロとなるようにインバータＩＮＶを操作する。ちなみに、この際、インバータＩＮＶを操作することなどに起因して電力が消費されるが、これによる電力消費量は、上記負荷トルクによる燃料消費量の増大と比較して、巨視的な時間スケールにおける燃料消費率を低減しうるものである。
【００７３】
なお、上記ステップＳ１６，Ｓ１８の処理が完了する場合や、ステップＳ１０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００７４】
「始動アシスト処理」
図６に、本実施形態にかかる始動アシスト処理の手順を示す。この処理は、制御装置５６によってたとえば所定周期で繰り返し実行される。
【００７５】
この一連の処理では、まずステップＳ２０において、始動要求があるか否かを判断する。これは、たとえばイグニッションスイッチ５２と連動して操作される図示しない起動スイッチがオンとされるか否かに基づき判断すればよい。
【００７６】
ステップＳ２０において肯定判断される場合、ステップＳ２２においてエンジン１０の回転速度ＮＥが下限速度ＮｔｈＬ以下であるか否かを判断する。この処理は、昇圧処理を行なうか否かを判断するためのものである。すなわち、インバータＩＮＶの入力電圧をバッテリ４６の端子電圧Ｖｂとした場合の始動発電機４０を流れる電流の上限値は、先の図２に示したように、発熱限界によって規定される最大トルクに対応するものであるため、始動発電機４０の低速領域においては一定値（連続定格電流）となる。このため、低速領域では、始動発電機４０に流れる電流を上限値に制御すべく、始動発電機４０に印加する電圧の実効値を制限する。このため、この領域においては、昇圧処理を行わない。なお、下限速度ＮｔｈＬは、インバータＩＮＶの入力電圧をバッテリ４６の端子電圧Ｖｂとした場合の始動発電機４０の生成可能トルクが上限値Ｔｍａｘから低下し始める回転速度程度に設定する。
【００７７】
ステップＳ２２において肯定判断される場合、ステップＳ２４において、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側をインバータＩＮＶの正極側の入力端子に接続する。また、ステップＳ２４では、回転速度が低い領域では、周知の１２０°通電処理を行ない、回転速度の上昇に伴って、１８０°通電処理に移行させる。なお、始動発電機４０を流れる電流を上限値に高精度に制御する上では、１２０°通電処理や１８０°通電処理によってオンとすべき期間においてＰＷＭ処理を実行することが望ましい。また、このステップＳ２４においては、クランク軸３０を逆回転させるスイングバック等を適宜利用することで、圧縮行程に起因してクランク軸３０の負荷トルクが極大となるタイミングにおいて回転速度ＮＥがある程度高回転となるように制御する。
【００７８】
一方、ステップＳ２２において否定判断される場合、ステップＳ２６に移行する。ここでは、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側を中性点Ｎに接続し、先の図４に示した態様にてスイッチング素子Ｓ￥＃を操作する。
【００７９】
続くステップＳ２８においては、昇圧処理の開始からの時間を計時するカウンタの計時動作を行なう。そして、ステップＳ３０においては、カウンタ値Ｔが閾値時間Ｔｔｈ以上となることとスロットルグリップ５８の操作に従ってアイドル制御が終了することとについて、それらの論理和が真であるか否かを判断する。この処理は、燃焼制御を開始し、また昇圧処理を停止するか否かを判断するためのものである。ここで、本実施形態では、閾値時間Ｔｔｈを、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂが高いほど長く設定する。ここで、端子電圧Ｖｂは、バッテリ４６の充電率を定量化したものであり、この処理によって、目標回転速度Ｎｉとなった後も始動発電機４０のみによってクランク軸３０を回転させる処理を許容し、バッテリ４６の充電率が高いほど燃焼制御の開始までの時間を伸長させる。これは、長期的な時間スケールにおける燃料消費率を低減するための設定である。
【００８０】
すなわち、エンジン１０の燃料消費率は、回転速度およびトルクに応じて定まる動作点毎に変動し、特に、低負荷低回転速度領域においては高いものとなる。このため、燃料消費率が高い領域において燃焼制御を極力行わないようにするためには、エンジン１０の始動に際して始動発電機４０によってクランク軸３０を回転させる期間を長くすることが望ましい。加えて、エンジン１０の回転速度ＮＥが目標回転速度Ｎｉよりも高い領域においては燃料消費率の低下傾向があるものの、この時点でバッテリ４６が満充電に達すると、先の図５のステップＳ１８に示したゼロトルク制御によってバッテリ４６の電力が浪費されることとなる。このため、バッテリ４６の充電率をある程度低下させることで、ゼロトルク制御の開始までの期間を伸長させることが燃料消費率を改善することにつながる。
【００８１】
上記ステップＳ３０において肯定判断される場合、ステップＳ３２において燃焼制御を開始し、また、始動アシスト処理を終了することで始動発電機４０を発電機として利用するモードに切り替える。なお、リレー４８の切り替えは、昇圧処理を停止することでコンデンサ４２の充電電圧を規定電圧以下とした後、リレー４８を流れる電流が規定値以下となることを条件に行なうことが望ましい。
【００８２】
上記ステップＳ３２の処理が完了する場合や、ステップＳ２０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００８３】
「加速アシスト処理」
この処理は、ユーザによって車両を駆動するトルクの増大要求がなされる場合に、それに迅速に応えるために始動発電機４０を電動機として利用するものである。なお、加速アシスト処理は、先の図１に示したキャンセルスイッチ６２が操作される場合には、実行されない。
【００８４】
図７に、本実施形態にかかる加速アシスト処理の手順を示す。この処理は、キャンセルスイッチ６２によってこの処理を行わないことがユーザによって選択されていない場合に、制御装置５６によってたとえば所定周期で繰り返し実行される。
【００８５】
この一連の処理では、まずステップＳ４０において、以下の（ア）〜（ウ）の条件の論理積が真であるか否かを判断する。
（ア）エンジン１０の回転速度ＮＥの変動量ΔＮＥが規定量Δｔｈ以下である状態が規定時間Ｔ１以上継続していること。
（イ）スロットルバルブ１６の開口度θが閾値開度θｔｈ以上である状態が規定時間Ｔ２以上継続していること。
（ウ）スロットルバルブ１６の開口度θの変化速度Δθが閾値速度Δθｔｈ以上である状態が規定時間Ｔ３以上継続していること。
（エ）回転速度ＮＥが「Ｎｉ−δ」以上であって且つ規定速度ＮＥｉｎｖ以下である状態が既定時間Ｔ４以上継続していること。
【００８６】
この処理は、加速アシスト処理を実行するか否かを判断するためのものである。また、上記（ア）〜（ウ）の条件は、ユーザによって車両を駆動するトルクの増大要求がなされていると判断するための条件である。ここで、規定時間Ｔ２，Ｔ３は、開口度θが閾値開度θｔｈ以上との判断や、変化速度Δθが閾値速度Δθｔｈ以上であるとの判断がノイズによって誤ってなされることを抑制するためのものである。また、上記（エ）の条件は、本実施形態では、目標回転速度Ｎｉよりも高回転速度領域において始動発電機４０のトルクを大きくすることができないことに鑑み、加速アシスト処理をアイドル制御からの駆動トルクの増大要求時に限るために設けたものである。ここで、規定速度ＮＥｉｎｖは、始動発電機４０によってアシストトルクを生成できなくなる回転速度よりも低い回転速度に設定される。なお、「Ｎｉ−δ」以上との条件は、目標回転速度Ｎｉよりも過度に低い領域でアシスト処理を行わないためのものである。
【００８７】
上記論理積が真である場合、ステップＳ４２において、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂが閾値電圧ＶｔｈＬ以上であるか否かを判断する。この処理は、バッテリ４６の充電率が低い場合、加速アシスト処理を禁止するためのものである。なお、閾値電圧ＶｔｈＬは、加速アシスト処理によってバッテリ４６の電気エネルギが消費されることで、バッテリ４６が車両の走行にとって必要な補機（燃料噴射弁２０、点火プラグ２６）等に必要な電力を供給することが困難となることのない電圧の下限値に基づき設定されている。
【００８８】
そして、ステップＳ４２において肯定判断される場合、ステップＳ４４において、加速アシスト処理を行なう。すなわち、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側を中性点Ｎに接続し、先の図４に示した態様にてスイッチング素子Ｓ￥＃を操作する。また、先の図１に示した表示器７０を用いて、アシスト処理を実施していることを通知する。この処理は、ユーザに違和感を与えないために行われるものである。すなわち、加速アシスト処理は、キャンセルスイッチ６２によってキャンセルすることができることから、ユーザが自発的に選択することで行われることではある。このため、一見すると、ユーザは加速アシスト処理を実施するに際して心の準備ができており、これを敢えてユーザに知らせる必要はないと考えられなくもない。しかし、自動２輪車においては、スロットルグリップ５８の操作と駆動トルクとの対応関係が顕著であり、ユーザはスロットルグリップ５８の操作と駆動トルクとの関係についてエンジン１０のみによって駆動トルクが生じる場合の感覚を固定観念として形成しやすい。このため、加速アシスト処理が実施されることで、ユーザに違和感を与える懸念があることが見出された。ちなみに、この懸念は、スロットルグリップ５８とスロットルバルブ１６とが機械的に連結された本実施形態にかかるシステムにおいて特に顕著である。
【００８９】
この加速アシスト処理は、回転速度Ｎ１が上記規定速度Ｎ１に達するか、所定時間が経過するまで実行される（ステップＳ４６）。ここで、規定速度Ｎ１（＞ＮＥｉｎｖ）は、始動発電機４０によってアシストトルクを生成できなくなる回転速度Ｎ１に設定される。また、所定時間については、固定値でもよいが、端子電圧Ｖｂが高いほど長くすることで、充電率が高いほどアシスト処理の実行可能期間を長くしてもよい。そして、回転速度Ｎ１が規定速度Ｎ１に達するか、所定時間が経過すると、ステップＳ４９において、加速アシスト処理を終了することで、始動発電機４０を用いた発電処理へと移行する。
【００９０】
一方、上記ステップＳ４２において否定判断される場合には、ステップＳ４８において、バッテリ４６の充電率が低いために加速アシスト処理を実行できない旨、上記表示器７０を用いて通知する。これは、ユーザに、加速アシスト処理を実行する機能の故障なのかそうでないのかを識別可能とするための設定である。
【００９１】
なお、ステップＳ４８、Ｓ４９の処理が完了する場合や、ステップＳ４０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００９２】
「燃料復帰アシスト処理」
この処理は、燃料カット制御からの復帰（燃焼制御の再開）に際してクランク軸３０に始動発電機４０のトルクを付与するものである。この処理は、燃焼制御を再開させる回転速度を低下させ、燃料消費率を低減するためのものである。すなわち、燃料復帰アシスト処理を行わない場合、エンジン１０の応答性等を考慮し、再開させる回転速度をアイドル時の目標回転速度Ｎｉよりも十分に高くする必要が生じる。なお、燃料復帰アシスト処理は、先の図１に示したキャンセルスイッチ６２が操作される場合には、実行されない。
【００９３】
図８に、本実施形態にかかる燃料復帰アシスト処理の手順を示す。この処理は、キャンセルスイッチ６２によってこの処理を行わないことがユーザによって選択されていない場合に、制御装置５６によってたとえば所定周期で繰り返し実行される。
【００９４】
この一連の処理では、まずステップＳ５０において、燃料カット制御が実施されている旨を示す燃料カットフラグＦｆが「１」であるか否かを判断する。そして、ステップＳ５０において否定判断される場合、ステップＳ５２において、車両を駆動するトルクに関するユーザの要求が所定以下である（減速要求）ことと回転速度ＮＥが開始速度Ｎ２以上であることとについて、それらの論理積が真であるか否かを判断する。この論理積条件が燃料カット制御の実行条件である。ここで、減速要求の判断は、たとえばスロットルバルブ１６の開口度θがゼロである場合に減速要求ありとすればよい。また、開始速度Ｎ２は、燃料カット制御を実行してもエンジンストールすることなく燃焼制御の再開によって回転速度ＮＥを目標回転速度Ｎｉとすることができると想定される回転速度に設定される。
【００９５】
ステップＳ５２において肯定判断される場合、ステップＳ５４において、燃料カット制御を実行するとともに、燃料カットフラグＦｆを「１」とする。
【００９６】
そして、ステップＳ５４の処理が完了する場合や、上記ステップＳ５０において肯定判断される場合、ステップＳ５６において、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂが閾値電圧ＶｔｈＬ以上であるか否かを判断する。この処理は、バッテリ４６の充電率が低い場合、燃料復帰アシスト処理を禁止するためのものである。なお、閾値電圧ＶｔｈＬは、燃料復帰アシスト処理によってバッテリ４６の電気エネルギが消費されることで、バッテリ４６が車両の走行にとって必要な補機（燃料噴射弁２０、点火プラグ２６）等に必要な電力を供給することが困難となることのない電圧の下限値に基づき設定されている。
【００９７】
そしてステップＳ５６において否定判断される場合、ステップＳ５８において、アシスト処理を実行しない旨、表示器７０を用いて通知する。この処理は、先の図７のステップＳ４８の処理と同趣旨である。そして、回転速度ＮＥが復帰回転速度Ｎ３以下となるまで待機する（ステップＳ６０）。ここで、復帰回転速度Ｎ３は、アイドル時の目標回転速度Ｎｉよりも高い回転速度に設定されている。そして、復帰回転速度Ｎ３以下となることで、ステップＳ６２に移行し、燃焼制御を再開して燃料カットフラグＦｆを「０」とする（ステップＳ６２）。
【００９８】
これに対し、上記ステップ５６において肯定判断される場合、ステップ６４においてアシスト処理を実行する旨、表示器７０を用いて通知する。この処理は、先の図７のステップＳ４４における通知処理と同趣旨である。そして、回転速度ＮＥが復帰回転速度Ｎ４となるまで待機する（ステップＳ６６）。ここで、復帰回転速度Ｎ４は、目標回転速度Ｎｉ以下の回転速度に設定されている。そして、復帰回転速度Ｎ４以下となることで、ステップＳ６８に移行し、燃料復帰アシスト処理を実行する。すなわち、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側を中性点Ｎに接続し、先の図４に示した態様にてスイッチング素子Ｓ￥＃を操作する。また、燃料カットフラグＦｆを「０」とする。この処理は、エンジン１０の回転速度ＮＥが目標回転速度Ｎｉで安定することと、スロットルグリップ５８の操作に従ってアイドル制御が終了することとについて、それらの論理和が真となるまで実行される（ステップＳ７０）。ここで、スロットルグリップ５８の操作に従ってアイドル制御が終了することは、車両の駆動トルクに関するユーザの要求が増大すると判断される条件である。そして、論理和が真となると、ステップＳ７２においてエンジン１０の燃焼制御を開始し、燃料復帰アシスト処理を終了することで始動発電機４０を用いた発電処理に移行する。
【００９９】
なお、上記ステップＳ６２，Ｓ７２の処理が完了する場合や、ステップＳ５２において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
「チェンジオブマインドアシスト処理」
これは、アイドルストップ制御によってエンジン１０の燃焼制御が停止された直後にユーザによる再発進の意思が確認される場合にこれに速やかに応じるためのものである。この処理を説明するに先立って、まず本実施形態にかかるアイドルストップ制御について説明する。
【０１００】
図９に、本実施形態にかかるアイドルストップ制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置５６によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。
【０１０１】
この一連の処理では、まずステップＳ８０において、エンジン１０の自動停止処理がなされている旨の停止フラグＦｉが「１」であるか否かを判断する。そして、ステップＳ８０において否定判断される場合、ステップＳ８２において、車速がゼロの状態が規定時間継続したか否かを判断する。この処理は、エンジン１０の自動停止処理を実行するか否かを判断するためのものである。ここで、車速がゼロの状態が規定時間継続するとの条件は、ユーザに停車意思があると判断する条件である。そして、ステップＳ８２において肯定判断される場合、ステップＳ８４において、エンジン１０の燃焼制御を停止するとともに、停止フラグＦｉを「１」とする。
【０１０２】
これに対し、上記ステップＳ８０において肯定判断される場合や、ステップＳ８４の処理が完了する場合には、ステップＳ８６において、発進要求があるか否かを判断する。これは、たとえばスロットルバルブ１６の開口度θが増大するか否かによって判断すればよい。そして、発進意思があると判断される場合、ステップＳ８８において、自動始動処理を行なうとともに、停止フラグＦｉを「０」とする。ちなみに、自動始動処理は、先の図６に示した処理となる。
【０１０３】
なお、上記ステップＳ８８の処理が完了する場合や、ステップＳ８２，Ｓ８６において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１０４】
図１０に、本実施形態にかかるチェンジオブマインドアシスト処理の手順を示す。この処理は、制御装置５６によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
【０１０５】
この一連の処理では、まずステップＳ９０において停止フラグＦｉが「１」から「０」に切り替わるか否かを判断する。この処理は、チェンジオブマインドアシスト処理を実行するか否かを判断するためのものである。
【０１０６】
ステップＳ９０において肯定判断される場合、ステップＳ９２において、回転速度ＮＥが下限速度ＮｔｈＬ以下であるか否かを判断し、下限速度ＮｔｈＬ以下である場合、ステップＳ９４において、先の図６のステップＳ２４と同様の処理を行なう。これに対し、回転速度ＮＥが下限速度Ｎｔｈを上回る場合、ステップＳ９６に移行し、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側を中性点Ｎに接続し、先の図４に示した態様にてスイッチング素子Ｓ￥＃を操作する。ちなみに、アイドルストップ制御によってエンジン１０の燃焼制御が停止された直後にユーザによる再発進の意思が確認される場合、発進の意思が確認された直後においてもステップＳ９２において否定判断されることとなる。
【０１０７】
そして、ステップＳ９８では、ステップＳ９６の処理の実行期間を計時するカウンタの計時動作を行なう。そして、ステップＳ１００においては、カウンタ値Ｔが閾値時間Ｔｔｈ以上となることとスロットルグリップ５８の操作に従ってアイドル制御が終了することとについて、それらの論理和が真であるか否かを判断する。この処理は、燃焼制御を開始し、また昇圧処理を停止するか否かを判断するためのものである。ここで、本実施形態では、先の図６のステップＳ３０と同様の趣旨で、閾値時間Ｔｔｈを、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂが高いほど長く設定する。そして、ステップＳ１００において肯定判断される場合、ステップＳ１０２において、チェンジオブマインドアシスト処理を終了する。
【０１０８】
なお、上記ステップＳ１０２の処理が完了する場合や、ステップＳ９０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
上記チェンジオブマインドアシスト処理によれば、アイドルストップ制御によってエンジン１０の燃焼制御が停止された直後にユーザによる再発進の意思が確認される場合、始動発電機４０によるトルクによってクランク軸３０の回転速度ＮＥが目標回転速度Ｎｉにて安定化される。この処理は、インバータＩＮＶの入力電圧を端子電圧Ｖｂとした場合にトルクが生成できなくなる回転速度領域におけるものであることから、昇圧制御を行わない場合にはなしえなかったものである。
＜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。
【０１０９】
本実施形態では、先の第１の実施形態と比較して排気量が大きいエンジン１０を想定する。この場合、昇圧処理を行なったとしても、始動発電機４０は、燃焼制御を行なうことなくアイドル時の目標回転速度Ｎｉを維持するために要するトルクを生成できない。しかし、この場合であっても、昇圧を利用した始動アシスト処理を行なうことで、発電機としての用途が主の始動発電機４０の設計変更をすることなく、エンジン１０を始動させることができる。
【０１１０】
図１１に、本実施形態にかかる始動アシスト処理の手順を示す。この処理は、制御装置５６によってたとえば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１１において、先の図６に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１１１】
この一連の処理では、圧縮上死点を通過することを、始動アシスト処理の終了条件とする（ステップＳ３０ａ）。そして、始動アシスト処理が終了すると、ステップＳ３２において、燃焼制御を開始する。なお、ここでの燃焼制御の開始とは、点火プラグ２６による点火操作の開始（圧縮上死点から数°遅角したタイミングでの点火）を意味し、燃料噴射弁２０を介した燃料の噴射に関しては、始動アシスト処理の実行期間において開始される。これにより、圧縮行程を通過した後の最初の燃焼行程において混合気を燃焼させることができる。もっとも、これに代えて、始動アシスト処理の終了後の最初の圧縮行程に先立って燃料噴射を開始して且つ、圧縮行程において点火操作を開始してもよい。
＜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。
【０１１２】
「燃料復帰アシスト手段について」
トルクアシストを実施する場合の復帰回転速度Ｎ４としては、アイドリング時の目標回転速度Ｎｉ以下の回転速度に限らず、たとえば目標回転速度Ｎｉよりも僅かに高い回転速度であってもよい。また、復帰回転速度を１段階で変化させる代わりに、充電率に応じて連続的に変更してもよい。この際、充電率が低い場合には、燃料復帰アシスト処理を要求しない値まで復帰回転速度を上昇させることが望ましい。
【０１１３】
上記実施形態では、エンジン１０の回転速度ＮＥがアイドリング時の目標回転速度Ｎｉにて安定することを条件に燃焼制御を開始したがこれに限らない。たとえば燃焼によってエンジン１０の自立運転が可能となると想定される回転速度に達することを条件に燃焼制御を開始してもよい。なお、この場合、回転速度ＮＥがアイドリング時の目標回転速度Ｎｉに達する前であっても、燃焼制御が開始されることでトルクアシストを終了してもよい。
【０１１４】
なお、減速回生時においてはバッテリ４６が充電される一方、フューエルカット制御は減速回生時においてなされるものであることに鑑みれば、減速回生時の充電エネルギ量の消費に制限する条件で、充電率に関係なくフューエルカット制御からの復帰に際し常にトルクアシストを実施してもよい。
また、駆動トルクに関するユーザの要求が所定以下であるか否かの判断としては、スロットルバルブ１６の開口度θに基づくものに限らず、たとえば先の図１に示すブレーキ６２の操作によって判断するものであってもよい。
【０１１５】
「アイドリングストップ制御について」
実行条件としては、車速がゼロとなることを条件とすることなく、ゼロよりも大きい規定速度以下となることを条件としてもよい。
【０１１６】
上記実施形態では、スロットルグリップ５８の操作（スロットルバルブ１６の開口度θの変化）によって発進意思の有無を判断し、これに基づき自動始動処理を行ったが、これに限らない。たとえば、ユーザによって操作可能な自動始動指示スイッチを別途備え、このスイッチの操作に基づき発進意思の有無を判断し、自動始動処理を行ってもよい。
【０１１７】
「チェンジオブマインド手段について」
トルクアシストの実行期間の長さを可変設定する可変手段としては、実行期間を継続時間（カウンタＴ）にて設定するものに限らず、回転速度ＮＥにて設定するものであってもよい。
【０１１８】
上記実施形態では、バッテリ４６の充電率に応じてチェンジオブマインドに際してのトルクアシストの実行期間の長さを可変とした（可変手段を備えた）が、これに限らず、たとえば、エンジン１０の回転速度ＮＥが燃焼制御によって自立運転可能な回転速度に達するまでの期間に固定してもよい。
【０１１９】
「加速要求判断手段について」
上記実施形態では、回転速度の変動量ΔＮＥが規定量Δｔｈ以下である旨の条件と、スロットルバルブ１６の開口度θが閾値開度θｔｈ以上である旨の条件と、開口度の変化速度Δθが閾値速度Δθｔｈ以上である旨の条件との論理積が真であることを、加速要求ありと判断したがこれに限らない。たとえば、開口度の変化速度Δθが閾値速度Δθｔｈ以上である旨の条件のみによって加速要求があると判断し、これに基づき加速アシスト処理を実行してもよい。
【０１２０】
「加速アシスト手段について」
【０１２１】
上記実施形態では、バッテリ４６の充電率に応じて加速アシスト処理の実行の有無を判断したが、これに限らず、たとえば充電率に応じて加速アシスト処理の実行期間の長さを連続的または２段階以上で段階的に可変としてもよい。ここで、実行期間の長さにゼロを含める場合、これは禁止手段を構成する。
【０１２２】
「始動アシスト手段について」
上記第１の実施形態では、始動アシスト処理の実行期間を時間にて定めたが、エンジン１０の回転速度ＮＥにて定めてもよい。この場合、回転速度ＮＥの閾値を高くするほど実行期間が長くなる。
上記第２の実施形態において、昇圧処理の開始タイミングを、圧縮上死点に起因してクランク軸３０に加わる負荷トルクが最大となる直前（たとえば３６０°ＢＴＤＣ）としてもよい。また、「始動発電機のトルクの上限値Ｔｍａｘについて」の欄に記載したものであってもよい。
【０１２３】
「制限トルク付与手段について」
バッテリ４６の正極および負極の双方をインバータＩＮＶの入力端子に接続して且つ１２０°通電処理や１８０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）によって始動発電機４０を駆動するものに限らない。たとえば、１２０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）を採用するものの、１８０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）についてはこれを採用しないものであってもよい。またたとえば、１８０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）を採用するものの、１２０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）についてはこれを採用しないものであってもよい。さらにたとえば、バッテリ４６を始動発電機４０の中性点に接続したとしても、昇圧処理のためのＤｕｔｙの値によっては、昇圧によるトルクの増大効果よりもＰＷＭ処理によるトルクの低減効果が大きくなることに鑑み、Ｄｕｔｙ制限によってトルクを上限値Ｔｍａｘ以下に制限しつつトルクアシストを実行してもよい。
【０１２４】
「トルクアシストに関するマンマシーンインターフェースについて」
キャンセルスイッチ６２によってキャンセル可能なものとしては、加速アシスト処理および燃料復帰アシスト処理に限らない。たとえばこれらのうちのいずれか一方のみとしてもよい。また、チェンジオブマインドアシスト処理を加えたり、始動アシスト処理を始動に必要な最小限の期間よりも長くする処理を加えたりしてもよい。もっとも、キャンセル可能な構成自体必須ではない。
【０１２５】
トルクアシストの実行の有無の通知手段としては、表示器７０に限らず、音声であってもよい。
【０１２６】
トルクアシストの実行の有無の通知対象としては、加速アシスト処理および燃料復帰アシスト処理に限らない。たとえば、始動アシスト処理を始動に必要な最小限の期間よりも長くする処理を加えてもよい。もっとも、始動発電機４０によるトルクによってクランク軸３０の回転をアシストする処理の実行期間の全てにおいて通知してもよい。
【０１２７】
トルクアシストの実行の有無の通知手法としては、実施通知と、やりうることについて未実施の場合の未実施通知との双方を各別の信号として通知するものに限らない。たとえば実施のみを通知するものであってもよい。
【０１２８】
また、バッテリ４６の充電率に基づき、トルクアシストの実行が可能か否かを常時通知するものであってもよい。
【０１２９】
「始動発電機のトルク制御について」
上記発明では、１８０°通電処理（または昇圧処理）または１２０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）によって実現されるトルクに制御したが、これに限らない。たとえば正弦波制御を実行してもよい。この場合、昇圧制御としては、たとえば特開２０１０−２８９４１に記載されているように、下側アームの短絡期間と上側アームの短絡期間との合計期間に対する下側アームの短絡期間の時比率によって昇圧率を制御すればよい。
【０１３０】
「昇圧制御手段について」
昇圧制御手法としては、上記実施形態で例示したものに限らないことについては、「始動発電機のトルク制御について」の欄に記載したとおりである。
【０１３１】
「中性点とバッテリ４６との接続手法について」
たとえば、バッテリ４６の正極をインバータＩＮＶの正極側の入力端子に接続し、バッテリ４６の負極側を中性点に接続するとともに、中性点とインバータＩＮＶの負極側の入力端子との間にコンデンサを接続してもよい。この場合、コンデンサ４２を削除することができ、インバータＩＮＶの一対の入力端子間に接続される直流電圧源は、バッテリ４６とコンデンサとの直列接続体となり、昇圧制御によってコンデンサの充電電圧を増大させることで直流電圧源の電圧を昇圧する。なお、この場合、上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐのオンとすべき期間において昇圧のためのＰＷＭ処理を実行する。
【０１３２】
「切替手段、切替制御手段について」
バッテリ４６の正極および負極の双方をインバータＩＮＶの入力端子に接続する第２接続状態を実現する構成（切替手段）を備えなくてもよい。この場合、インバータＩＮＶの一対の入力端子のいずれかおよび中性点間にバッテリ４６の一対の端子を接続する第１接続状態によってバッテリ４６の充電処理を実行すればよい。
また、切替手段としては、リレー４８に限らず、半導体スイッチ等であってもよい。
【０１３３】
「内燃機関について」
単気筒内燃機関に限らず、たとえば２気筒等、複数気筒を有するものであってもよい。この場合、始動時に要求されるトルクがさらに大きくなりうるが、この場合であっても、始動発電機４０の体格を発電性能によって要求される必要最小限の大きさを極力越えないものとしつつも始動処理を実現可能とするうえでは、上記実施形態の要領で昇圧電圧を利用することが有効である。ちなみに、この論理は、内燃機関を筒内噴射式のガソリン機関や圧縮着火式内燃機関（ディーゼル機関等）に変更することに対しても成立する。
【０１３４】
「始動発電機について」
上記実施形態では、停止状態から圧縮乗り越えを行なう場合に要するトルクが上限値Ｔｍａｘよりも大きいものを採用したが、これに限らず、小さいものであってもよい。また、昇圧を行わない場合に生成可能なトルクがゼロとなる回転速度の最低値が目標回転速度Ｎｉよりも小さいものを採用したに限らず、たとえば目標回転速度Ｎｉよりも大きいものであってもよい。この場合であっても、発電機のみの要求に応じたものから体格の大型化等を極力抑制しつつ始動性の向上や燃料消費率の低下等を図る上では、昇圧処理を行なうことは有効である。
【０１３５】
また、ＳＰＭに限らず、たとえば埋め込み磁石同期機（ＩＰＭ）等であってもよい。
【０１３６】
「始動発電機の回転子とクランク軸４０との連結について」
回転速度比１に限らない。ちなみに、クランク軸４０の回転速度に対して回転子の回転速度の方が高くなる設定とするなら、始動発電機の極対数を低減しても、始動アシスト処理等を的確に行なうことが容易となる。
【０１３７】
「始動発電機のトルクの上限値Ｔｍａｘについて」
上記実施形態では、始動発電機４０に流せる電流（連続定格電流）のために、上限値Ｔｍａｘ以上のトルクを生成できないとしたが、これに限らない。たとえば、上限値Ｔｍａｘに対応する電流（連続定格電流）を超えることで、インバータＩＮＶを構成するスイッチング素子Ｓ￥＃が発熱限界に達し信頼性の低下が懸念されることから、上限値Ｔｍａｘ以下に制御する仕様であってもよい。ここでは、インバータＩＮＶの連続定格電流が発電時に要求される電流を極力超えないように設定されることが、インバータＩＮＶの小型化の観点から望ましい。
なお、いずれにせよ、連続定格電流に基づき上限値Ｔｍａｘが定まることに鑑みれば、エンジン１０の始動に際し始動発電機４０やインバータＩＮＶの発熱量が上限値に達する以前の短時間に限って上限値Ｔｍａｘを上回るトルクを生成する制御を行なうことも可能となり得る。このため、上限値Ｔｍａｘが一定である回転速度領域において、昇圧処理によって上限値Ｔｍａｘを超えるトルクを生成することで圧縮上死点を通過させて始動性を向上させるようにしてもよい。なお、この場合、トルクアシストを継続することが困難なため、たとえば圧縮上死点に起因してクランク軸３０に加わる負荷トルクが最大となる直前から圧縮上死点を通過するまでの規定期間に限ってトルクアシストを行えばよい。ただし、圧縮上死点を通過する直前の回転速度ＮＥが過度に低いと、燃焼制御を良好に開始することができないおそれがあるため、この場合には、上記規定期間となる都度、トルクアシストを行なうことでクランク軸３０を加速し、回転速度ＮＥが燃焼制御を良好に行なうことができる速度となった時点で燃焼制御を開始することが望ましい。
【０１３８】
「直流交流変換回路について」
先の図１に例示したものに限らず、たとえば上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐをＰチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタとしてもよい。また、スイッチング素子Ｓ￥＃としては、電界効果トランジスタに限らず、たとえば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等であってもよい。
【０１３９】
「充電率の定量化手法について」
端子電圧Ｖｂを充電率を一義的に定めるパラメータとみなす手法に限らない。たとえば、イグニッションスイッチ５２がオンされた直後の端子電圧Ｖｂと、それ以降のバッテリ４６の充放電電流量の収支とに基づき充電率を定量化してもよい。ここで、イグニッションスイッチ５２がオンされた直後の端子電圧Ｖｂは、開放端電圧とみなすことができ、バッテリ４６の分極や内部抵抗による電圧降下の影響をほとんど受けないことから、充電率を高精度に表現するパラメータである。このため、充電率の初期値を上記端子電圧Ｖｂによって定量化して且つ、上記収支に基づきこれを更新することで現在の充電率を見積もることができる。なお、開放端電圧に近似した端子電圧を検出するタイミングとしては、イグニッションスイッチ５２がオンされた直後に限らない。たとえばスイングバック制御時やスイングバック制御から正転し始めたときであってもよい。これは、この期間におけるバッテリ４６の放電電流が小さいと想定されることによる。また、開放端電圧に近似した端子電圧Ｖｂを直接検出するものに限らず、スイングバック時やスイングバックから正転し始めたときの回転速度ＮＥによって間接的に検出するものであってもよい。これは、１２０°通電等、電圧利用率が固定された制御を行なう場合、回転速度ＮＥやその変化がインバータＩＮＶの入力電圧に応じて変動することに鑑みたものである。
【０１４０】
もっとも、始動に際して充電率の初期値を定めるものに限らず、端子電圧Ｖｂが開放端電圧に近似するタイミングとなる都度、充電率の定量値を更新するようにしてもよい。ここで、開放端電圧に近似するタイミングとしては、たとえば先の図５のステップＳ１８のゼロトルク制御時等が考えられる。この際、たとえばライトを点灯していない等の条件を付与することが望ましい。
【０１４１】
また、これに代えて、端子電圧Ｖｂの複数のサンプリング値に基づき、充電率を定量化するものであってもよい。これは、たとえばバッテリ４６の端子電圧Ｖｂの所定期間における最大値、最小値、平均値、および最大値と最小値との差等の変動値の少なくとも１つとしたり、エンジン１０の所定の運転状態においてバッテリ４６を充電する際のバッテリ４６の電圧の上昇度合い等としたりすればよい。ここで、バッテリ４６の電圧の上昇度合いは、上昇量が所定量となるまでの所要時間や、所定時間内の上昇量によって定量化することができる。
【０１４２】
「車両について」
自動２輪車に限らず、たとえば後輪が２つある自動３輪車等であってもよい。こうした場合であっても、バッテリ４６の充電用の始動発電機を内燃機関の始動等において電動機として併用する用途等において、充電用のものに対する要求以上の要求を極力回避するうえでは、本発明の適用が有効である。
【０１４３】
「そのほか」
始動発電機４０とインバータＩＮＶとの間を開閉する開閉手段を備えてもよい。この場合、発電を行わないときには開閉手段を開状態とすることで、始動発電機４０からクランク軸３０に加えられる負荷トルクを、機械的な要因によるものを除き、ゼロとすることができる。しかしこの場合であっても、始動アシスト処理等において燃焼制御を遅らせることは燃料消費率の大きい領域で燃焼制御がなされることを極力抑制することができるため、燃料消費量を低減するうえで有効ではある。
発電処理を行なう条件としては、先の図５に例示したものに限らない。たとえば図５のステップＳ１０における回転速度ＮＥの条件として、目標回転速度Ｎｉよりも高い規定速度以上であることとしてもよい。
【符号の説明】
【０１４４】
１０…エンジン、４０…始動発電機、４０ｕ，４０ｖ，４０ｗ…固定子巻線、４２…コンデンサ（直流電圧源の一実施形態）、４６…バッテリ、５６…制御装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動２輪車のエンジン等に設けられる始動発電機について、該始動発電機を制御対象とする始動発電機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１に見られるように、自動２輪車において、内燃機関のクランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電機を、内燃機関の始動に際してクランク軸に初期回転を付与する電動機として併用することが提案されている。ここでは、内燃機関の始動に際して、電動機によって生成されるトルクによっては、圧縮行程においてクランク軸に付与される負荷トルクに打ち勝つことが困難であることに鑑み、圧縮行程において排気バルブを開弁させ、負荷トルクを低減するデコンプ装置を利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５５２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただし、上記デコンプ装置を備えたとしても、電動機のトルクが小さいために、始動に要する時間が長くなる等、クランク軸に付与するトルクが小さいことによる問題が解消されるわけではない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、車載主機としての内燃機関のクランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに充電するための始動発電機について、該始動発電機を制御対象とする新たな始動発電機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】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、内燃機関のクランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ（４６）に充電するための始動発電機について、該始動発電機を制御対象とする始動発電機の制御装置において、前記始動発電機は、固定子巻線同士が中性点で接続されたものであり、前記始動発電機には、コンデンサを備えた直流電圧源（４２）の正極および負極のそれぞれと前記始動発電機の各固定子巻線との間を開閉するスイッチング素子を備える直流交流変換回路（ＩＮＶ）が接続され、前記中性点と前記バッテリ（４６）とが接続された状態で、前記直流交流変換回路（ＩＮＶ）を構成する前記スイッチング素子の操作によって前記直流電圧源（４２）の電圧を前記バッテリ（４６）の電圧に対して昇圧する昇圧制御手段と、前記昇圧制御手段によって前記直流電圧源（４２）の電圧が前記バッテリ（４６）の電圧よりも高くなっている状態で前記直流交流変換回路（ＩＮＶ）を構成する前記スイッチング素子を操作することで、前記始動発電機を電動機として利用して前記クランク軸にトルクを付与するトルク付与手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、固定子巻線および直流交流変換回路を構成するスイッチング素子によって昇圧チョッパ回路を構成することで、直流電圧源の電圧をバッテリの端子電圧に対して昇圧することができる。このため、部品点数の増加等を極力抑制または回避しつつ直流交流変換回路の入力電圧を上昇させることができる。そしてこれにより、始動発電機を電動機として機能させる際のトルクを増大させることができるため、発電機としての機能が主である始動発電機を用いてクランク軸の回転に必要なトルクを付与することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記クランク軸の回転速度をアイドリング時の目標値に制御するアイドル回転速度制御手段を備え、前記直流交流変換回路の入力電圧を前記バッテリの端子電圧とした場合に生成可能な前記始動発電機のトルクが、前記クランク軸の回転速度をゼロから前記目標値まで上昇させるのに要するトルクよりも小さいことを特徴とする。
【００１０】
上記発明では、始動発電機を電動機として利用した場合のトルクが、直流交流変換回路の入力電圧をバッテリの端子電圧とすると、非常に小さいものとなっている。このため、始動発電機の主の用途である発電機としての用途に従って設計した場合と比較して体格の大型化等を極力抑制した始動発電機や直流交流変換回路を実現することができる。そしてこの場合、クランク軸にトルクを付与するに際してトルクが不足する懸念が生じるものの、これについては昇圧制御手段およびトルク付与手段によって解消される。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、車両を駆動するためのトルクに関するユーザの要求が所定以下であることに基づき前記内燃機関の燃焼制御を停止する停止手段と、該停止手段による停止処理がなされているとき、前記内燃機関の回転速度が復帰回転速度以下となることで前記燃焼制御を開始する復帰手段とを備え、前記トルク付与手段は、前記復帰手段によって燃焼制御が開始される場合、前記トルクを付与する処理としての燃料復帰アシスト処理を行なう燃料復帰アシスト手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
復帰回転速度は、内燃機関の燃焼制御の再開に伴ってその回転速度を安定させることができる速度でなければならない。そしてこの復帰回転速度は、燃料復帰アシスト処理を行なわない場合と比較して燃料復帰アシスト処理を行なう場合には低い回転速度に設定することができ、これにより燃料消費量や排出ガス量を少なくすることが可能であることが発明者らによって見出されている。上記発明では、この点に鑑み、燃料復帰アシスト処理手段を備えた。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記復帰手段は、前記バッテリの充電率が高い場合、前記復帰回転速度を低下させるものであることを特徴とする。
【００１４】
復帰回転速度が低いほど、燃料復帰アシスト処理に要求される電力量が多くなる。このため、バッテリの充電率が低いにもかかわらず復帰回転速度を過度に低下させる場合には、燃料復帰アシスト処理によって消費される電力量が過度に大きくなり、ひいてはバッテリを電源とする電子機器の駆動に支障をきたすことが懸念される。この点、上記発明では、復帰回転速度を充電率に応じて定めることで、こうした事態を回避しつつも復帰回転速度を極力低下させることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明において、前記クランク軸の回転速度をアイドリング時の目標値に制御するアイドル回転速度制御手段を備え、前記燃料復帰アシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が前記目標値にて安定することと車両の駆動トルクに関するユーザの要求が増大することとの論理和条件が真となることを条件に前記燃料復帰アシスト処理を停止することを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、ユーザによる車両の停車意思に基づき、前記内燃機関の燃焼制御を停止する自動停止処理を行なう自動停止処理手段と、前記自動停止処理の後、ユーザによる車両の発進意思に基づき、前記内燃機関の燃焼制御を開始する自動始動処理を行なう自動始動処理手段とを備え、前記トルク付与手段は、前記自動停止処理によって前記クランク軸の回転速度がゼロに向けて低下している状況下、前記自動始動処理が要求される場合、前記トルクを付与する処理としてのチェンジオブマインドアシスト処理を行なうチェンジオブマインドアシスト手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
自動停止処理によって内燃機関の回転速度が低下する状況下、ユーザによる車両の発進意思が生じる場合には、自動停止処理を行なわなかった場合と比較してユーザの要求に迅速に対応することができなくなるおそれがある。この点、上記発明では、チェンジオブマインドアシスト処理を行なうことで、始動発電機の応答性を利用して内燃機関の回転速度を迅速に上昇させることができ、ひいてはユーザの要求に迅速に対応することができる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記チェンジオブマインドアシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が規定速度以上であることを条件に、前記昇圧制御手段によって昇圧された前記直流電圧源の電圧を利用するものであって且つ、前記クランク軸の回転速度が規定速度未満である場合、前記チェンジオブマインドアシスト処理として、前記直流電圧源の電圧を制限しつつ前記始動発電機を電動機として利用することで、前記クランク軸にトルクを付与する制限トルク付与処理を行なう制限トルク付与手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
始動発電機を流れる電流は、直流交流変換回路によって始動発電機に印加される電圧と始動発電機の逆起電圧との差に応じたものとなる。このため、始動発電機の回転速度が過度に小さい場合には、始動発電機に過度に大きい電流が流れることで始動発電機や直流交流変換回路の信頼性の低下を招いたり、電力の浪費につながったりするおそれがある。上記発明では、こうした事態を回避すべく、制限トルク付与手段を備えた。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の発明において、前記チェンジオブマインドアシスト手段は、前記バッテリの充電率が高いほど前記チェンジオブマインドアシスト処理の実行期間を長く設定する可変手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
実行期間が長いほど、チェンジオブマインドアシスト処理に要求される電力量が多くなる。このため、バッテリの充電率が低いにもかかわらず実行期間を過度に長くする場合には、チェンジオブマインドアシスト処理によって消費される電力量が過度に大きくなり、ひいてはバッテリを電源とする電子機器の駆動に支障をきたすことが懸念される。この点、上記発明では、実行期間の長さを充電率に応じて定めることで、こうした事態を回避しつつも実行期間を極力長く設定することができる。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明において、車両を駆動するトルクの増大要求の有無を判断する加速要求判断手段を備え、前記トルク付与手段は、前記トルクの増大要求があると判断される場合、前記トルクを付与する処理としての加速アシスト処理を行なう加速アシスト手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
車両を駆動するトルクの増大要求に内燃機関のみによって応じる場合、内燃機関における燃焼エネルギを増加させる処理に要する時間のためにトルクが増大するまでに要する時間が長くなる傾向にあり、いわゆる加速性能が低下する。上記発明では、この点に鑑み、始動発電機を用いて加速アシスト処理を実行することで、加速性能を改善することができる。
【００２４】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記バッテリの充電率が低い場合、前記加速アシスト処理を禁止する禁止手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
加速アシスト処理を実行する場合、バッテリの蓄電エネルギが消費される。このため、バッテリの充電率が過度に低いにもかかわらず加速アシスト処理を行なう場合には、バッテリを電源とする電子機器の駆動に支障をきたすことが懸念される。この点、上記発明では、禁止手段を備えることでこうした事態が生じることを回避することができる。
【００２６】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発明において、前記トルク付与手段は、前記内燃機関の始動要求に応じて前記トルクを付与する処理としての始動アシスト処理を行なう始動アシスト手段を備えることを特徴とする。
【００２７】
上記発明では、内燃機関の始動に際して上記昇圧制御手段によって昇圧された電圧を用いつつ、クランク軸にトルクを付与する処理を行なう。このため、始動発電機の体格を、発電機としての要求のみを満たすものから極力大型化しないようにすることが容易となる。
【００２８】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記始動アシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が規定速度以上であることを条件に、前記昇圧制御手段によって昇圧された前記直流電圧源の電圧を利用するものであって且つ、前記クランク軸の回転速度が規定速度未満である場合、前記始動アシスト処理として、前記直流電圧源の電圧を制限しつつ前記始動発電機を電動機として利用することで、前記クランク軸にトルクを付与する制限トルク付与処理を行なう制限トルク付与手段を備えることを特徴とする。
【００２９】
始動発電機を流れる電流は、直流交流変換回路によって始動発電機に印加される電圧と始動発電機の逆起電圧との差に応じたものとなる。このため、始動発電機の回転速度が過度に小さい場合には、始動発電機に過度に大きい電流が流れることで始動発電機や直流交流変換回路の信頼性の低下を招いたり、電力の浪費につながったりするおそれがある。上記発明では、こうした事態を回避すべく、制限トルク付与手段を備えた。
【００３０】
請求項１３記載の発明は、請求項１１または１２記載の発明において、前記始動アシスト手段は、前記始動アシスト処理の実行期間の長さを前記バッテリの充電率が高いほど長く設定する可変手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
実行期間が長いほど、始動アシスト処理に要求される電力量が多くなる。このため、バッテリの充電率が低いにもかかわらず実行期間を過度に長くする場合には、始動アシスト処理によって消費される電力量が過度に大きくなり、ひいてはバッテリを電源とする電子機器の駆動に支障をきたすことが懸念される。この点、上記発明では、実行期間の長さを充電率に応じて定めることで、こうした事態を回避しつつも実行期間を極力長く設定することができる。
【００３２】
請求項１４記載の発明は、請求項１１または１２記載の発明において、前記内燃機関は、４ストロークエンジンであり、前記始動アシスト手段は、圧縮行程に起因して前記クランク軸に加わる負荷トルクが極大となる期間を通過したことを前記始動アシスト処理の終了条件とすることを特徴とする。
【００３３】
クランク軸の回転を妨げる負荷トルクは、周期性を有して且つ圧縮行程に起因して極大となる。したがって、圧縮行程を通過した後には、小さい駆動トルクによって内燃機関の回転を安定化させることが比較的容易となる。上記発明では、この点に鑑み、上記終了条件を設定した。
【００３４】
請求項１５記載の発明は、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の発明において、前記直流交流変換回路の正極側および負極側の一対の入力端子のいずれかおよび前記中性点と前記バッテリの正極および負極の一対の端子とを接続する第１接続状態と、前記直流交流変換回路の一対の入力端子と前記バッテリの一対の端子とを接続する第２接続状態とを切り替える切替手段と、前記クランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに充電する場合、前記第２接続状態として且つ、前記昇圧制御手段による制御の開始に先立ち前記第１接続状態とすべく前記切替手段を操作する切替制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００３５】
中性点で連結された固定子巻線のそれぞれを流れる電流は、周期性を有して且つ、その位相は互いに相違する。このため、始動発電機の各端子から直流交流変換回路へと出力される電流の合計値の変動は、単一の端子からの出力電流の変動と比較して小さなものとなる。このため、直流交流変換回路の入力端子にバッテリを接続した第２接続状態において始動発電機を発電機として利用することで、第１接続状態において始動発電機を発電機として利用する場合と比較して、バッテリの入力電流のリップルを低減することができる。
【００３６】
請求項１６記載の発明は、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の発明において、前記昇圧制御手段は、前記直流交流変換回路を構成するスイッチング素子のうち前記直流電圧源の正極側に接続されるものおよび負極側に接続されるもののそれぞれについてのオン状態となりうる期間であるベースオン期間が、前記固定子巻線のそれぞれで互いに等しい長さとされて且つ、前記固定子巻線毎に各別の位相に設定されるに際し、前記正極側に接続されるスイッチング素子および前記負極側に接続されるスイッチング素子のいずれかを前記ベースオン期間において周期的にオンオフ操作するものであることを特徴とする。
【００３７】
上記のように正弦波制御を採用せず矩形波制御を採用する場合、ベースオン期間において周期的にオンオフ操作を行なうことで、オフ操作期間に起因して電圧利用率が低下する。このため、通常、矩形波制御においてはベースオン期間のオンオフ操作は、トルクを制限する場合に行なわれる。これに対し、上記発明では、電圧利用率の低下による始動発電機のトルクの低下を直流交流変換回路の入力電圧の昇圧による始動発電機のトルクの増大が上回る制御が可能であることに着目した。これにより、部材の仕様変更や部品点数の増加を極力抑制または回避しつつ、直流交流変換回路の入力電圧をバッテリの端子電圧とする場合と比較して始動発電機のトルクを増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる始動発電機の生成可能なトルクと回転速度との関係を示す図。
【図３】同実施形態にかかる昇圧処理の原理を示す図。
【図４】同実施形態にかかる昇圧処理時の操作信号波形を示すタイムチャート。
【図５】同実施形態にかかる発電処理の手順を示す流れ図。
【図６】同実施形態にかかる始動アシスト処理の手順を示す流れ図。
【図７】同実施形態にかかる加速アシスト処理の手順を示す流れ図。
【図８】同実施形態にかかる燃料復帰アシスト処理の手順を示す流れ図。
【図９】同実施形態にかかるアイドルストップ制御の処理手順を示す流れ図。
【図１０】同実施形態にかかるチェンジオブマインドアシスト処理の手順を示す流れ図。
【図１１】第２の実施形態にかかる始動アシスト処理の手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる始動発電機の制御装置を自動２輪車に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００４１】
エンジン１０は、単気筒の火花点火式内燃機関であり、詳しくは、４ストロークエンジンである。エンジン１０の吸気通路１２には、スロットルグリップ５８に機械的に連結されて且つその操作に連動して通路面積を調節するためのスロットルバルブ１６が設けられている。スロットルバルブ１６の開口度θは、スロットルセンサ１８によって検出される。吸気通路１２のうちスロットルバルブ１６の下流には、電子制御式の燃料噴射弁２０が設けられている。
【００４２】
吸気通路１２は、吸気バルブ２２の開動作に伴って燃焼室２４と連通する。燃焼室２４には、点火プラグ２６が設けられている。点火プラグ２６による点火操作によって、吸気通路１２に吸入された空気（新気）と燃料噴射弁２０から噴射された燃料との混合気が燃焼室２４において燃焼に供される。この際生成される燃焼エネルギは、ピストン２８の往復動を介して、クランク軸３０の回転エネルギに変換される。ちなみに、クランク軸３０付近には、その回転角度を検出するクランク角センサ３２が設けられている。
【００４３】
燃焼室２４は、排気バルブ３６の開動作に伴って排気通路３８と連通する。これにより、燃焼室２４内において燃焼に供された混合気が排気として排気通路３８に排出される。なお、排気バルブ３６を開閉させる手段については、デコンプ装置を備えることが望ましい。
【００４４】
一方、始動発電機４０は、その回転子４０ａがクランク軸３０に機械的に連結されており、クランク軸３０の回転エネルギを電気エネルギに変換する磁石式交流発電機となるものである。詳しくは、始動発電機４０の回転子４０ａには、永久磁石が備えられている。一方、始動発電機４０の固定子には、固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗが設けられている。これら固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗは、中性点Ｎにて互いに接続されている。ちなみに、本実施形態では、始動発電機４０として、表面磁石同期機（ＳＰＭ）を想定している。また、クランク軸３０と回転子４０ａとは回転速度比１で機械的に連結されている一方、始動発電機４０の極は４以上（たとえば１２）とされている。このため、始動発電機４０の電気角の１回転は、クランク軸３０の１回転よりも小さい回転角度量となる。
【００４５】
始動発電機４０の端子（固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗのうち中性点Ｎに接続されない側の端部）は、インバータＩＮＶに接続されている。インバータＩＮＶは、スイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎ（￥＝ｕ，ｖ，ｗ）の直列接続体を３組備えており、これら各直列接続体の接続点が始動発電機４０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子Ｓ￥＃（￥＝ｕ，ｖ，ｗ；＃＝ｐ，ｎ）として、本実施形態では、ＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタが用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードＤ￥＃が逆並列に接続されている。なお、ダイオードＤ￥＃は、スイッチング素子Ｓ￥＃のボディーダイオードであってもよい。
【００４６】
インバータＩＮＶの一対の入力端子間には、直流電圧源（コンデンサ４２）が接続されている。また、インバータＩＮＶの負極端子側（車体電位側）には、バッテリ４６の負極端子が接続されている。バッテリ４６は、車載補機の電源となる２次電池であり、端子電圧がたとえば１８Ｖ以下（望ましくは１２Ｖ前後）となるものである。バッテリ４６としては、たとえば鉛蓄電池等を用いることができる。
【００４７】
バッテリ４６の正極端子側には、メインリレー５４を介して電磁形リレー（リレー４８）が接続されている。詳しくは、本実施形態では、可動鉄心形のものを例示している。リレー４８は、バッテリ４６の正極端子を中性点ＮとインバータＩＮＶの正極側の入力端子とのいずれに接続するかを切り替えるための手段である。なお、リレー４８としては、通電のなされない場合にインバータＩＮＶの正極側の入力端子とバッテリ４６の正極端子とを接続状態とするものであることが望ましい。リレー４８のコイルの一方の端子は、開閉制御用スイッチング素子５０を介して接地されており、他方の端子は、メインリレー５４を介してバッテリ４６の正極に接続されている。メインリレー５４のコイルの一方の端子とバッテリ４６の正極との間には、ユーザによって操作可能なイグニッションスイッチ５２が接続されている。また、メインリレー５４のコイルの他方の端子は、接地されている。これにより、イグニッションスイッチ５２がオン操作されることで、メインリレー５４は閉状態となる。
【００４８】
制御装置５６は、上記エンジン１０や始動発電機４０を制御対象とする制御装置である。なお、制御装置５６とインバータＩＮＶとは、同一基板に形成されることが望ましい。制御装置５６は、スロットルセンサ１８や、クランク角センサ３２に加えて、始動発電機４０の回転角度を検出するたとえばホール素子等の回転角度センサ６６、車速を検出する車速センサ６７、バッテリ４６の端子電圧を検出する電圧センサ６８等の検出値を取り込む。また、キャンセルスイッチ６２（後述）の操作信号を取り込む。そして、これらに基づき燃料噴射弁２０や点火プラグ２６を操作することでエンジン１０の出力トルクを制御する。また、スイッチング素子Ｓ￥＃の操作信号ｇ￥＃によってインバータＩＮＶのスイッチング素子Ｓ￥＃を操作することで始動発電機４０を制御する。
【００４９】
始動発電機４０は、基本的には、上述したようにクランク軸３０の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ４６に供給するための発電機として機能する。ただし、始動発電機４０は、エンジン１０の始動等にも利用される。ここで、自動２輪車においては、始動発電機４０の搭載スペースの制約が特に厳しいものとなっている。たとえば、スクータ等の小型の自動２輪車においては、始動発電機４０は、φ１３０ｍｍ程度で軸方向寸法が４０ｍｍ程度以下の体格に制限される。このため、始動発電機４０を電動機として利用する際の生成可能トルクが制限され、ひいては始動性の低下等が懸念される。以下、これについて説明する。
【００５０】
図２に、一点鎖線にて、インバータＩＮＶの一対の入力端子間に端子電圧Ｖｂのバッテリ４６を接続した場合の始動発電機４０の生成可能トルクと回転速度ＮＥとの関係を示す（上述したように、クランク軸３０と始動発電機４０の回転子４０ａとが回転速度比１となるようにして機械的に連結されているため、エンジン１０の回転速度ＮＥは始動発電機４０の回転速度でもある）。
【００５１】
図示されるように、始動発電機４０によって生成可能なトルクは、低速度領域において上限値Ｔｍａｘで一定となって且つ、それ以外の領域において回転速度ＮＥの上昇とともに低下する。これは、基本的には、始動発電機４０に流し込める電流が「（Ｖｍ−Ｅ）／√｛ｒ＾２＋（ωＬ）＾２｝」に比例することによる。ここで、回転子４０ａの永久磁石による磁束が固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗに生じさせる逆起電力Ｅ、印加電圧Ｖｍ、始動発電機４０の抵抗ｒ、インダクタンスＬおよび回転速度に応じた周波数ωを用いた。このため、回転速度ＮＥが上昇するにつれて始動発電機４０によって生成可能なトルクＴが低下する。ここで、本実施形態では、トルクがゼロとなる上限速度は、アイドリング時の目標回転速度Ｎｉ（たとえば１３００〜１８００ｒｐｍ、より望ましくは、１４００〜１７００ｒｐｍ）よりも小さくなっている。このため、始動発電機４０は、エンジン１０の燃焼制御を行なわないなら、回転速度ＮＥをゼロから目標回転速度Ｎｉまで上昇させることができないものとなっている。
【００５２】
一方、速度が低い領域において上限値Ｔｍａｘで固定されるのは、始動発電機４０の構造上、流せる電流に発熱に起因した限界があるためである。この電流値は、本実施形態では、電動機の機能を兼ねることで始動発電機４０が大型化することを極力回避した設計とすることに起因している。
【００５３】
すなわち、発電機としての要求を満たす上では、発電量が小さくなるアイドリング運転時において、バッテリ４６に所定の電圧（たとえば１４Ｖ）を印加して且つ所定量の電流（たとえば１Ａ）を流せるようにする必要がある。ここで、発電電圧や発電電流を増大させるうえでは、固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗの巻数を増加させることが有効である一方、巻数の増加は、始動発電機４０の大型化を招く。このため、発電機としての要求を満たす上では、固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗの巻数を細くして且つそれらの線径を小さくする必要がある。
【００５４】
これに対し、電動機としての要求を満たす上では、生成可能なトルクを大きくすべく流せる電流を大きくする必要が生じる。そして流せる電流を大きくする上では、固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗの線径を太くすることが必要である。
【００５５】
このため、発電機としての要求と電動機としての要求との双方を満たす上では、始動発電機４０を大型化する必要が生じる。しかし、電動機としての機能を兼ねることで始動発電機４０が大型化することは望ましくない。そこで、発電機としての要求のみを満たすうえでの体格と比較して体格の大型化を無視しうるレベルに抑えるべく、固定子巻線４０ｕ，４０ｖ，４０ｗの線径を制限して設計したため、発熱限界に起因した流せる電流（連続定格電流）の上限が小さくなり、ひいては回転速度ＮＥがある値以上小さくなっても生成可能な最大トルクに変化のない領域が生じている。
【００５６】
ここで、エンジン１０の始動時においてクランク軸３０を回転させるに際してクランク軸３０の回転を妨げるトルク（負荷トルク）は、周期性を有し、エンジン１０の圧縮上死点に起因して極大となる。そして本実施形態では、停止中のエンジン１０を回転させる処理の開始時に上記極大値に打ち勝つために要求されるトルクが上限値Ｔｍａｘよりも大きいものとなっている。ここで、負荷トルクに打ち勝つのに要する始動発電機４６の出力トルクは、回転速度ＮＥがゼロのときよりもある程度高回転となるときの方が、クランク軸３０およびピストン２８等の運動エネルギが大きくなっているために小さくなる。特に、本実施形態では、回転速度ＮＥがゼロよりも大きくて且つ目標回転速度Ｎｉよりも小さい領域において圧縮行程に伴う極大値を有した負荷トルクにもかかわらず正回転を継続させることが可能なトルクを生成可能な設定となっている。
【００５７】
ただし、この場合、エンジン１０のクランク軸３０の停止角度によっては、圧縮行程となるまでの回転角度が小さいため、クランク軸３０の回転速度を十分に加速することができず、ひいては始動発電機４６によって圧縮行程に起因した負荷トルクに打ち勝つトルクを生成できない。このため、こうした領域では、クランク軸３０を一旦逆回転させその後クランク軸３０を正回転させることで、圧縮行程における回転速度ＮＥを上昇させるいわゆるスイングバック処理を行なうこととなる。
【００５８】
しかし、インバータＩＮＶの入力電圧をバッテリ４６の端子電圧Ｖｂとした場合、始動発電機４６の生成可能なトルクが低下し始める回転速度ＮＥが低いため、圧縮行程に達する以前に十分に加速するうえでは、逆回転させる量を大きくする等、スイングバックに要する時間が伸長する。
【００５９】
そこで本実施形態では、中性点Ｎにバッテリ４６の正極を接続することでインバータＩＮＶの入力電圧を昇圧し、図２に実線にて示すようにトルクの生成可能領域を拡大する。
【００６０】
図３に、昇圧処理の原理を示す。この昇圧処理は、固定子巻線４０￥（￥＝ｕ，ｖ，ｗ）を昇圧チョッパ回路のリアクトルとして利用することでバッテリ４６の端子電圧Ｖｂ対して昇圧した電圧をコンデンサ４２に印加するものである。すなわち、図３（ａ）に示すようにスイッチング素子Ｓ￥ｎをオン操作することで、バッテリ４６、固定子巻線４０￥、およびスイッチング素子Ｓ￥ｎを備えるループ経路に電流が流れ、固定子巻線４０￥にエネルギが蓄積される。そして、図３（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｓ￥ｎをオフ操作することで、バッテリ４６、固定子巻線４０￥、ダイオードＤ￥ｐおよびコンデンサ４２を備えるループ経路に電流が流れ、固定子巻線４０￥に蓄積されたエネルギがコンデンサ４２に出力される。
【００６１】
具体的には、本実施形態では、図４に示すように、矩形波制御（１８０°通電処理）に従ってスイッチング素子Ｓ￥＃を操作するに際し、下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎのオンとすべき期間（ベースオン期間）において、そのオンとすべき期間（電気角で１８０°の期間）よりも短い期間Ｔｃを周期としてスイッチング素子Ｓ￥ｎをオン・オフ操作する。ここで、１８０°通電処理は、スイッチング素子Ｓ￥ｐとスイッチング素子Ｓ￥ｎとを電気角の１８０°毎に交互にオン状態として且つ、相毎にオン操作の位相が「１２０°」ずつずれたものである。
【００６２】
これにより、周期Ｔｃに対するオン期間の時間比率（デューティＤ）によって昇圧電圧を制御することができる。ここで、１８０°通電処理を採用したのは、第１に、制御の簡素化のためであり、第２に、電圧利用率が最大となるためである。すなわち、本実施形態では、始動時等、限られた期間に始動発電機４０を電動機として利用するに過ぎず、また単気筒の内燃機関を主機としていることもあり、トルクリップル等が問題となることはない。むしろここで要求されるのは、始動発電機４０によって生成可能な最大トルクを実現することである。このため、電圧利用率が最大となる１８０°通電処理を採用した。
【００６３】
ちなみに、１８０°通電処理においてもスイッチング状態の切替位相を操作することでトルクは変動しうる。本実施形態では、最大のトルクに開ループ制御すべく、スイッチング状態の切替位相δ（インバータＩＮＶの出力電圧の位相）を回転速度ＮＥに応じて操作する。
【００６４】
また、上記のように、下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎをオン・オフ操作する（ＰＷＭ処理する）場合には、１８０°通電処理の本来の電圧利用率と比較して実際の電圧利用率が低下する。実際、正弦波制御を行わない簡易な制御器において１２０°通電処理や１８０°通電処理等を用いる場合、これら方式に従ってオンとすべき期間においてＰＷＭ処理することは、通常、電流を制限する目的でなされている。しかし、本実施形態では、ＰＷＭ処理によるトルクの低減効果を昇圧によるトルクの増大効果が上回るように、デューティＤおよびＰＷＭ処理の位相を設定することで、ＰＷＭ処理によってトルクを増大させている。
【００６５】
なお、インバータＩＮＶとバッテリ４６との間に昇圧チョッパ回路を別途設けるなら、インバータＩＮＶの入力電圧をバッテリ４６の電圧よりも上昇させて且つ、１８０°通電処理の電圧利用率を実現することができる。しかし、これは、上述した搭載スペースの制約を満たすことを困難としうる。また、エンジン１０の始動等、車両の走行利用期間に対してクランク軸３０を正回転させるためのトルクを付与する電動機が必要とされる期間が極めて短いにもかかわらず、この僅かな期間のために新たなハードウェア手段を搭載することとなり、望ましくない。
【００６６】
上記昇圧処理により、本実施形態では、先の図２に実線にて示すように、生成可能な最大トルクを上限値Ｔｍａｘとすることのできる領域を回転速度Ｎｔまで拡大することができ、ひいてはエンジン１０の始動に要する時間を短縮することができる。そして、トルクを増大することができることから、本実施形態では、始動時以外においてもいくつかのエンジン１０のアシスト処理を行なう。
【００６７】
以下、始動発電機４０の制御に関し、「発電処理」、「始動アシスト処理」、「加速アシスト処理」、「燃料復帰アシスト処理」、および「チェンジオブマインドアシスト処理」の順に説明する。
【００６８】
「発電処理」
図５に、本実施形態にかかる発電処理の手順を示す。この処理は、制御装置５６によってたとえば所定周期で繰り返し実行される。
【００６９】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、回転速度ＮＥが目標回転速度Ｎｉよりも小さいことと後述するトルクアシスト処理の実行要求が生じていることとについて、それらの論理和が真であるか否かを判断する。そしてステップＳ１０において否定判断される場合、ステップＳ１２において、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側をインバータＩＮＶの正極側の入力端子に接続する。これは、始動発電機４０の発電処理時において、インバータＩＮＶの一対の入力端子を介して始動発電機４０の発電エネルギをバッテリ４６に出力するための設定である。ここで、中性点Ｎを介してバッテリ４６の充電を行わないのは、インバータＩＮＶの入力端子を介してバッテリ４６に電力を出力する場合、３相のそれぞれの電流の合成電流がバッテリ４６に出力されることから、バッテリ４６への充電電流のリップルを低減することができることなどのためである。
【００７０】
続くステップＳ１４においては、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂが上限電圧ＶｔｈＨ以上である状態が継続するか否かを判断する。この処理は、バッテリ４６への充電が可能であるか否かを判断するためのものである。ここで、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂは、バッテリ４６の充電率（満充電に対する実際の充電量：ＳＯＣ）と相関を有する物理量である。ちなみに、バッテリ４６の充電率は、開放端電圧（ＯＣＶ）との間により強い相関を有するものであるが、ここでは、簡易的に端子電圧Ｖｂ（通常、閉路端電圧となる）を用いて充電率を定量化している。なお、上記上限電圧ＶｔｈＨは、バッテリ４６が満充電状態であるか否かを判断するための値に設定されている。また、上限電圧ＶｔｈＨ以上である状態の継続を問題とすることの理由については、後述の処理の説明時に説明する。
【００７１】
上記ステップＳ１４において否定判断される場合、バッテリ４６が未だ満充電状態でないと判断し、ステップＳ１６において発電処理を行なう。ここでは、先の図４に例示した１８０°通電処理を行なう。ただし、この際、下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎのＰＷＭ処理を行わない。なお、発電処理の実行時においてバッテリ４６の端子電圧Ｖｂが上限電圧ＶｔｈＨ以上となると判断される場合、インバータＩＮＶの出力電圧の位相（スイッチング状態の切替位相）を進角させる処理を行なうことで発電量を低減させる。そして、位相の進角処理によってもバッテリ４６の端子電圧Ｖｂが上限電圧ＶｔｈＨ以上となる状態が継続されることで、上記ステップＳ１４において肯定判断されることとなる。
【００７２】
上記ステップＳ１４において肯定判断される場合、バッテリ４６が満充電状態にあると判断し、ステップＳ１８においてゼロトルク制御を行なう。これは、エネルギの浪費を極力抑制するための設定である。すなわち、本実施形態では、ハードウェア手段の簡素化のため、インバータＩＮＶと始動発電機４０との間を遮断する手段や、クランク軸３０と回転子４０ａとの機械的な連結を解除する手段を備えていない。このため、インバータＩＮＶのスイッチング素子Ｓ￥＃を全てオフとしたとしても、始動発電機４０が回転することで、固定子巻線４０￥を鎖交する永久磁石の鎖交磁束数が周期的に変動することに起因した逆起電圧によって、ダイオードＤ￥＃を介して電流が流れ、ひいてはクランク軸３０に負荷トルクが付与されることでエンジン１０の燃料消費量が増大する。また、上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐの全てや下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎの全てをオン操作したとしても、クランク軸３０に負荷トルクが付与されることでエンジン１０の燃料消費量が増大する。そのため、ステップＳ１８では、始動発電機４０の生成トルクがゼロとなるようにインバータＩＮＶを操作する。ちなみに、この際、インバータＩＮＶを操作することなどに起因して電力が消費されるが、これによる電力消費量は、上記負荷トルクによる燃料消費量の増大と比較して、巨視的な時間スケールにおける燃料消費率を低減しうるものである。
【００７３】
なお、上記ステップＳ１６，Ｓ１８の処理が完了する場合や、ステップＳ１０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００７４】
「始動アシスト処理」
図６に、本実施形態にかかる始動アシスト処理の手順を示す。この処理は、制御装置５６によってたとえば所定周期で繰り返し実行される。
【００７５】
この一連の処理では、まずステップＳ２０において、始動要求があるか否かを判断する。これは、たとえばイグニッションスイッチ５２と連動して操作される図示しない起動スイッチがオンとされるか否かに基づき判断すればよい。
【００７６】
ステップＳ２０において肯定判断される場合、ステップＳ２２においてエンジン１０の回転速度ＮＥが下限速度ＮｔｈＬ以下であるか否かを判断する。この処理は、昇圧処理を行なうか否かを判断するためのものである。すなわち、インバータＩＮＶの入力電圧をバッテリ４６の端子電圧Ｖｂとした場合の始動発電機４０を流れる電流の上限値は、先の図２に示したように、発熱限界によって規定される最大トルクに対応するものであるため、始動発電機４０の低速領域においては一定値（連続定格電流）となる。このため、低速領域では、始動発電機４０に流れる電流を上限値に制御すべく、始動発電機４０に印加する電圧の実効値を制限する。このため、この領域においては、昇圧処理を行わない。なお、下限速度ＮｔｈＬは、インバータＩＮＶの入力電圧をバッテリ４６の端子電圧Ｖｂとした場合の始動発電機４０の生成可能トルクが上限値Ｔｍａｘから低下し始める回転速度程度に設定する。
【００７７】
ステップＳ２２において肯定判断される場合、ステップＳ２４において、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側をインバータＩＮＶの正極側の入力端子に接続する。また、ステップＳ２４では、回転速度が低い領域では、周知の１２０°通電処理を行ない、回転速度の上昇に伴って、１８０°通電処理に移行させる。なお、始動発電機４０を流れる電流を上限値に高精度に制御する上では、１２０°通電処理や１８０°通電処理によってオンとすべき期間においてＰＷＭ処理を実行することが望ましい。また、このステップＳ２４においては、クランク軸３０を逆回転させるスイングバック等を適宜利用することで、圧縮行程に起因してクランク軸３０の負荷トルクが極大となるタイミングにおいて回転速度ＮＥがある程度高回転となるように制御する。
【００７８】
一方、ステップＳ２２において否定判断される場合、ステップＳ２６に移行する。ここでは、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側を中性点Ｎに接続し、先の図４に示した態様にてスイッチング素子Ｓ￥＃を操作する。
【００７９】
続くステップＳ２８においては、昇圧処理の開始からの時間を計時するカウンタの計時動作を行なう。そして、ステップＳ３０においては、カウンタ値Ｔが閾値時間Ｔｔｈ以上となることとスロットルグリップ５８の操作に従ってアイドル制御が終了することとについて、それらの論理和が真であるか否かを判断する。この処理は、燃焼制御を開始し、また昇圧処理を停止するか否かを判断するためのものである。ここで、本実施形態では、閾値時間Ｔｔｈを、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂが高いほど長く設定する。ここで、端子電圧Ｖｂは、バッテリ４６の充電率を定量化したものであり、この処理によって、目標回転速度Ｎｉとなった後も始動発電機４０のみによってクランク軸３０を回転させる処理を許容し、バッテリ４６の充電率が高いほど燃焼制御の開始までの時間を伸長させる。これは、長期的な時間スケールにおける燃料消費率を低減するための設定である。
【００８０】
すなわち、エンジン１０の燃料消費率は、回転速度およびトルクに応じて定まる動作点毎に変動し、特に、低負荷低回転速度領域においては高いものとなる。このため、燃料消費率が高い領域において燃焼制御を極力行わないようにするためには、エンジン１０の始動に際して始動発電機４０によってクランク軸３０を回転させる期間を長くすることが望ましい。加えて、エンジン１０の回転速度ＮＥが目標回転速度Ｎｉよりも高い領域においては燃料消費率の低下傾向があるものの、この時点でバッテリ４６が満充電に達すると、先の図５のステップＳ１８に示したゼロトルク制御によってバッテリ４６の電力が浪費されることとなる。このため、バッテリ４６の充電率をある程度低下させることで、ゼロトルク制御の開始までの期間を伸長させることが燃料消費率を改善することにつながる。
【００８１】
上記ステップＳ３０において肯定判断される場合、ステップＳ３２において燃焼制御を開始し、また、始動アシスト処理を終了することで始動発電機４０を発電機として利用するモードに切り替える。なお、リレー４８の切り替えは、昇圧処理を停止することでコンデンサ４２の充電電圧を規定電圧以下とした後、リレー４８を流れる電流が規定値以下となることを条件に行なうことが望ましい。
【００８２】
上記ステップＳ３２の処理が完了する場合や、ステップＳ２０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００８３】
「加速アシスト処理」
この処理は、ユーザによって車両を駆動するトルクの増大要求がなされる場合に、それに迅速に応えるために始動発電機４０を電動機として利用するものである。なお、加速アシスト処理は、先の図１に示したキャンセルスイッチ６２が操作される場合には、実行されない。
【００８４】
図７に、本実施形態にかかる加速アシスト処理の手順を示す。この処理は、キャンセルスイッチ６２によってこの処理を行わないことがユーザによって選択されていない場合に、制御装置５６によってたとえば所定周期で繰り返し実行される。
【００８５】
この一連の処理では、まずステップＳ４０において、以下の（ア）〜（ウ）の条件の論理積が真であるか否かを判断する。
（ア）エンジン１０の回転速度ＮＥの変動量ΔＮＥが規定量Δｔｈ以下である状態が規定時間Ｔ１以上継続していること。
（イ）スロットルバルブ１６の開口度θが閾値開度θｔｈ以上である状態が規定時間Ｔ２以上継続していること。
（ウ）スロットルバルブ１６の開口度θの変化速度Δθが閾値速度Δθｔｈ以上である状態が規定時間Ｔ３以上継続していること。
（エ）回転速度ＮＥが「Ｎｉ−δ」以上であって且つ規定速度ＮＥｉｎｖ以下である状態が既定時間Ｔ４以上継続していること。
【００８６】
この処理は、加速アシスト処理を実行するか否かを判断するためのものである。また、上記（ア）〜（ウ）の条件は、ユーザによって車両を駆動するトルクの増大要求がなされていると判断するための条件である。ここで、規定時間Ｔ２，Ｔ３は、開口度θが閾値開度θｔｈ以上との判断や、変化速度Δθが閾値速度Δθｔｈ以上であるとの判断がノイズによって誤ってなされることを抑制するためのものである。また、上記（エ）の条件は、本実施形態では、目標回転速度Ｎｉよりも高回転速度領域において始動発電機４０のトルクを大きくすることができないことに鑑み、加速アシスト処理をアイドル制御からの駆動トルクの増大要求時に限るために設けたものである。ここで、規定速度ＮＥｉｎｖは、始動発電機４０によってアシストトルクを生成できなくなる回転速度よりも低い回転速度に設定される。なお、「Ｎｉ−δ」以上との条件は、目標回転速度Ｎｉよりも過度に低い領域でアシスト処理を行わないためのものである。
【００８７】
上記論理積が真である場合、ステップＳ４２において、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂが閾値電圧ＶｔｈＬ以上であるか否かを判断する。この処理は、バッテリ４６の充電率が低い場合、加速アシスト処理を禁止するためのものである。なお、閾値電圧ＶｔｈＬは、加速アシスト処理によってバッテリ４６の電気エネルギが消費されることで、バッテリ４６が車両の走行にとって必要な補機（燃料噴射弁２０、点火プラグ２６）等に必要な電力を供給することが困難となることのない電圧の下限値に基づき設定されている。
【００８８】
そして、ステップＳ４２において肯定判断される場合、ステップＳ４４において、加速アシスト処理を行なう。すなわち、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側を中性点Ｎに接続し、先の図４に示した態様にてスイッチング素子Ｓ￥＃を操作する。また、先の図１に示した表示器７０を用いて、アシスト処理を実施していることを通知する。この処理は、ユーザに違和感を与えないために行われるものである。すなわち、加速アシスト処理は、キャンセルスイッチ６２によってキャンセルすることができることから、ユーザが自発的に選択することで行われることではある。このため、一見すると、ユーザは加速アシスト処理を実施するに際して心の準備ができており、これを敢えてユーザに知らせる必要はないと考えられなくもない。しかし、自動２輪車においては、スロットルグリップ５８の操作と駆動トルクとの対応関係が顕著であり、ユーザはスロットルグリップ５８の操作と駆動トルクとの関係についてエンジン１０のみによって駆動トルクが生じる場合の感覚を固定観念として形成しやすい。このため、加速アシスト処理が実施されることで、ユーザに違和感を与える懸念があることが見出された。ちなみに、この懸念は、スロットルグリップ５８とスロットルバルブ１６とが機械的に連結された本実施形態にかかるシステムにおいて特に顕著である。
【００８９】
この加速アシスト処理は、回転速度Ｎ１が上記規定速度Ｎ１に達するか、所定時間が経過するまで実行される（ステップＳ４６）。ここで、規定速度Ｎ１（＞ＮＥｉｎｖ）は、始動発電機４０によってアシストトルクを生成できなくなる回転速度Ｎ１に設定される。また、所定時間については、固定値でもよいが、端子電圧Ｖｂが高いほど長くすることで、充電率が高いほどアシスト処理の実行可能期間を長くしてもよい。そして、回転速度Ｎ１が規定速度Ｎ１に達するか、所定時間が経過すると、ステップＳ４９において、加速アシスト処理を終了することで、始動発電機４０を用いた発電処理へと移行する。
【００９０】
一方、上記ステップＳ４２において否定判断される場合には、ステップＳ４８において、バッテリ４６の充電率が低いために加速アシスト処理を実行できない旨、上記表示器７０を用いて通知する。これは、ユーザに、加速アシスト処理を実行する機能の故障なのかそうでないのかを識別可能とするための設定である。
【００９１】
なお、ステップＳ４８、Ｓ４９の処理が完了する場合や、ステップＳ４０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００９２】
「燃料復帰アシスト処理」
この処理は、燃料カット制御からの復帰（燃焼制御の再開）に際してクランク軸３０に始動発電機４０のトルクを付与するものである。この処理は、燃焼制御を再開させる回転速度を低下させ、燃料消費率を低減するためのものである。すなわち、燃料復帰アシスト処理を行わない場合、エンジン１０の応答性等を考慮し、再開させる回転速度をアイドル時の目標回転速度Ｎｉよりも十分に高くする必要が生じる。なお、燃料復帰アシスト処理は、先の図１に示したキャンセルスイッチ６２が操作される場合には、実行されない。
【００９３】
図８に、本実施形態にかかる燃料復帰アシスト処理の手順を示す。この処理は、キャンセルスイッチ６２によってこの処理を行わないことがユーザによって選択されていない場合に、制御装置５６によってたとえば所定周期で繰り返し実行される。
【００９４】
この一連の処理では、まずステップＳ５０において、燃料カット制御が実施されている旨を示す燃料カットフラグＦｆが「１」であるか否かを判断する。そして、ステップＳ５０において否定判断される場合、ステップＳ５２において、車両を駆動するトルクに関するユーザの要求が所定以下である（減速要求）ことと回転速度ＮＥが開始速度Ｎ２以上であることとについて、それらの論理積が真であるか否かを判断する。この論理積条件が燃料カット制御の実行条件である。ここで、減速要求の判断は、たとえばスロットルバルブ１６の開口度θがゼロである場合に減速要求ありとすればよい。また、開始速度Ｎ２は、燃料カット制御を実行してもエンジンストールすることなく燃焼制御の再開によって回転速度ＮＥを目標回転速度Ｎｉとすることができると想定される回転速度に設定される。
【００９５】
ステップＳ５２において肯定判断される場合、ステップＳ５４において、燃料カット制御を実行するとともに、燃料カットフラグＦｆを「１」とする。
【００９６】
そして、ステップＳ５４の処理が完了する場合や、上記ステップＳ５０において肯定判断される場合、ステップＳ５６において、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂが閾値電圧ＶｔｈＬ以上であるか否かを判断する。この処理は、バッテリ４６の充電率が低い場合、燃料復帰アシスト処理を禁止するためのものである。なお、閾値電圧ＶｔｈＬは、燃料復帰アシスト処理によってバッテリ４６の電気エネルギが消費されることで、バッテリ４６が車両の走行にとって必要な補機（燃料噴射弁２０、点火プラグ２６）等に必要な電力を供給することが困難となることのない電圧の下限値に基づき設定されている。
【００９７】
そしてステップＳ５６において否定判断される場合、ステップＳ５８において、アシスト処理を実行しない旨、表示器７０を用いて通知する。この処理は、先の図７のステップＳ４８の処理と同趣旨である。そして、回転速度ＮＥが復帰回転速度Ｎ３以下となるまで待機する（ステップＳ６０）。ここで、復帰回転速度Ｎ３は、アイドル時の目標回転速度Ｎｉよりも高い回転速度に設定されている。そして、復帰回転速度Ｎ３以下となることで、ステップＳ６２に移行し、燃焼制御を再開して燃料カットフラグＦｆを「０」とする（ステップＳ６２）。
【００９８】
これに対し、上記ステップ５６において肯定判断される場合、ステップ６４においてアシスト処理を実行する旨、表示器７０を用いて通知する。この処理は、先の図７のステップＳ４４における通知処理と同趣旨である。そして、回転速度ＮＥが復帰回転速度Ｎ４となるまで待機する（ステップＳ６６）。ここで、復帰回転速度Ｎ４は、目標回転速度Ｎｉ以下の回転速度に設定されている。そして、復帰回転速度Ｎ４以下となることで、ステップＳ６８に移行し、燃料復帰アシスト処理を実行する。すなわち、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側を中性点Ｎに接続し、先の図４に示した態様にてスイッチング素子Ｓ￥＃を操作する。また、燃料カットフラグＦｆを「０」とする。この処理は、エンジン１０の回転速度ＮＥが目標回転速度Ｎｉで安定することと、スロットルグリップ５８の操作に従ってアイドル制御が終了することとについて、それらの論理和が真となるまで実行される（ステップＳ７０）。ここで、スロットルグリップ５８の操作に従ってアイドル制御が終了することは、車両の駆動トルクに関するユーザの要求が増大すると判断される条件である。そして、論理和が真となると、ステップＳ７２においてエンジン１０の燃焼制御を開始し、燃料復帰アシスト処理を終了することで始動発電機４０を用いた発電処理に移行する。
【００９９】
なお、上記ステップＳ６２，Ｓ７２の処理が完了する場合や、ステップＳ５２において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
「チェンジオブマインドアシスト処理」
これは、アイドルストップ制御によってエンジン１０の燃焼制御が停止された直後にユーザによる再発進の意思が確認される場合にこれに速やかに応じるためのものである。この処理を説明するに先立って、まず本実施形態にかかるアイドルストップ制御について説明する。
【０１００】
図９に、本実施形態にかかるアイドルストップ制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置５６によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。
【０１０１】
この一連の処理では、まずステップＳ８０において、エンジン１０の自動停止処理がなされている旨の停止フラグＦｉが「１」であるか否かを判断する。そして、ステップＳ８０において否定判断される場合、ステップＳ８２において、車速がゼロの状態が規定時間継続したか否かを判断する。この処理は、エンジン１０の自動停止処理を実行するか否かを判断するためのものである。ここで、車速がゼロの状態が規定時間継続するとの条件は、ユーザに停車意思があると判断する条件である。そして、ステップＳ８２において肯定判断される場合、ステップＳ８４において、エンジン１０の燃焼制御を停止するとともに、停止フラグＦｉを「１」とする。
【０１０２】
これに対し、上記ステップＳ８０において肯定判断される場合や、ステップＳ８４の処理が完了する場合には、ステップＳ８６において、発進要求があるか否かを判断する。これは、たとえばスロットルバルブ１６の開口度θが増大するか否かによって判断すればよい。そして、発進意思があると判断される場合、ステップＳ８８において、自動始動処理を行なうとともに、停止フラグＦｉを「０」とする。ちなみに、自動始動処理は、先の図６に示した処理となる。
【０１０３】
なお、上記ステップＳ８８の処理が完了する場合や、ステップＳ８２，Ｓ８６において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１０４】
図１０に、本実施形態にかかるチェンジオブマインドアシスト処理の手順を示す。この処理は、制御装置５６によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
【０１０５】
この一連の処理では、まずステップＳ９０において停止フラグＦｉが「１」から「０」に切り替わるか否かを判断する。この処理は、チェンジオブマインドアシスト処理を実行するか否かを判断するためのものである。
【０１０６】
ステップＳ９０において肯定判断される場合、ステップＳ９２において、回転速度ＮＥが下限速度ＮｔｈＬ以下であるか否かを判断し、下限速度ＮｔｈＬ以下である場合、ステップＳ９４において、先の図６のステップＳ２４と同様の処理を行なう。これに対し、回転速度ＮＥが下限速度Ｎｔｈを上回る場合、ステップＳ９６に移行し、開閉制御用スイッチング素子５０を通じてリレー４８を操作することで、バッテリ４６の正極側を中性点Ｎに接続し、先の図４に示した態様にてスイッチング素子Ｓ￥＃を操作する。ちなみに、アイドルストップ制御によってエンジン１０の燃焼制御が停止された直後にユーザによる再発進の意思が確認される場合、発進の意思が確認された直後においてもステップＳ９２において否定判断されることとなる。
【０１０７】
そして、ステップＳ９８では、ステップＳ９６の処理の実行期間を計時するカウンタの計時動作を行なう。そして、ステップＳ１００においては、カウンタ値Ｔが閾値時間Ｔｔｈ以上となることとスロットルグリップ５８の操作に従ってアイドル制御が終了することとについて、それらの論理和が真であるか否かを判断する。この処理は、燃焼制御を開始し、また昇圧処理を停止するか否かを判断するためのものである。ここで、本実施形態では、先の図６のステップＳ３０と同様の趣旨で、閾値時間Ｔｔｈを、バッテリ４６の端子電圧Ｖｂが高いほど長く設定する。そして、ステップＳ１００において肯定判断される場合、ステップＳ１０２において、チェンジオブマインドアシスト処理を終了する。
【０１０８】
なお、上記ステップＳ１０２の処理が完了する場合や、ステップＳ９０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
上記チェンジオブマインドアシスト処理によれば、アイドルストップ制御によってエンジン１０の燃焼制御が停止された直後にユーザによる再発進の意思が確認される場合、始動発電機４０によるトルクによってクランク軸３０の回転速度ＮＥが目標回転速度Ｎｉにて安定化される。この処理は、インバータＩＮＶの入力電圧を端子電圧Ｖｂとした場合にトルクが生成できなくなる回転速度領域におけるものであることから、昇圧制御を行わない場合にはなしえなかったものである。
＜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。
【０１０９】
本実施形態では、先の第１の実施形態と比較して排気量が大きいエンジン１０を想定する。この場合、昇圧処理を行なったとしても、始動発電機４０は、燃焼制御を行なうことなくアイドル時の目標回転速度Ｎｉを維持するために要するトルクを生成できない。しかし、この場合であっても、昇圧を利用した始動アシスト処理を行なうことで、発電機としての用途が主の始動発電機４０の設計変更をすることなく、エンジン１０を始動させることができる。
【０１１０】
図１１に、本実施形態にかかる始動アシスト処理の手順を示す。この処理は、制御装置５６によってたとえば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１１において、先の図６に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１１１】
この一連の処理では、圧縮上死点を通過することを、始動アシスト処理の終了条件とする（ステップＳ３０ａ）。そして、始動アシスト処理が終了すると、ステップＳ３２において、燃焼制御を開始する。なお、ここでの燃焼制御の開始とは、点火プラグ２６による点火操作の開始（圧縮上死点から数°遅角したタイミングでの点火）を意味し、燃料噴射弁２０を介した燃料の噴射に関しては、始動アシスト処理の実行期間において開始される。これにより、圧縮行程を通過した後の最初の燃焼行程において混合気を燃焼させることができる。もっとも、これに代えて、始動アシスト処理の終了後の最初の圧縮行程に先立って燃料噴射を開始して且つ、圧縮行程において点火操作を開始してもよい。
＜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。
【０１１２】
「燃料復帰アシスト手段について」
トルクアシストを実施する場合の復帰回転速度Ｎ４としては、アイドリング時の目標回転速度Ｎｉ以下の回転速度に限らず、たとえば目標回転速度Ｎｉよりも僅かに高い回転速度であってもよい。また、復帰回転速度を１段階で変化させる代わりに、充電率に応じて連続的に変更してもよい。この際、充電率が低い場合には、燃料復帰アシスト処理を要求しない値まで復帰回転速度を上昇させることが望ましい。
【０１１３】
上記実施形態では、エンジン１０の回転速度ＮＥがアイドリング時の目標回転速度Ｎｉにて安定することを条件に燃焼制御を開始したがこれに限らない。たとえば燃焼によってエンジン１０の自立運転が可能となると想定される回転速度に達することを条件に燃焼制御を開始してもよい。なお、この場合、回転速度ＮＥがアイドリング時の目標回転速度Ｎｉに達する前であっても、燃焼制御が開始されることでトルクアシストを終了してもよい。
【０１１４】
なお、減速回生時においてはバッテリ４６が充電される一方、フューエルカット制御は減速回生時においてなされるものであることに鑑みれば、減速回生時の充電エネルギ量の消費に制限する条件で、充電率に関係なくフューエルカット制御からの復帰に際し常にトルクアシストを実施してもよい。
また、駆動トルクに関するユーザの要求が所定以下であるか否かの判断としては、スロットルバルブ１６の開口度θに基づくものに限らず、たとえば先の図１に示すブレーキ６２の操作によって判断するものであってもよい。
【０１１５】
「アイドリングストップ制御について」
実行条件としては、車速がゼロとなることを条件とすることなく、ゼロよりも大きい規定速度以下となることを条件としてもよい。
【０１１６】
上記実施形態では、スロットルグリップ５８の操作（スロットルバルブ１６の開口度θの変化）によって発進意思の有無を判断し、これに基づき自動始動処理を行ったが、これに限らない。たとえば、ユーザによって操作可能な自動始動指示スイッチを別途備え、このスイッチの操作に基づき発進意思の有無を判断し、自動始動処理を行ってもよい。
【０１１７】
「チェンジオブマインド手段について」
トルクアシストの実行期間の長さを可変設定する可変手段としては、実行期間を継続時間（カウンタＴ）にて設定するものに限らず、回転速度ＮＥにて設定するものであってもよい。
【０１１８】
上記実施形態では、バッテリ４６の充電率に応じてチェンジオブマインドに際してのトルクアシストの実行期間の長さを可変とした（可変手段を備えた）が、これに限らず、たとえば、エンジン１０の回転速度ＮＥが燃焼制御によって自立運転可能な回転速度に達するまでの期間に固定してもよい。
【０１１９】
「加速要求判断手段について」
上記実施形態では、回転速度の変動量ΔＮＥが規定量Δｔｈ以下である旨の条件と、スロットルバルブ１６の開口度θが閾値開度θｔｈ以上である旨の条件と、開口度の変化速度Δθが閾値速度Δθｔｈ以上である旨の条件との論理積が真であることを、加速要求ありと判断したがこれに限らない。たとえば、開口度の変化速度Δθが閾値速度Δθｔｈ以上である旨の条件のみによって加速要求があると判断し、これに基づき加速アシスト処理を実行してもよい。
【０１２０】
「加速アシスト手段について」
【０１２１】
上記実施形態では、バッテリ４６の充電率に応じて加速アシスト処理の実行の有無を判断したが、これに限らず、たとえば充電率に応じて加速アシスト処理の実行期間の長さを連続的または２段階以上で段階的に可変としてもよい。ここで、実行期間の長さにゼロを含める場合、これは禁止手段を構成する。
【０１２２】
「始動アシスト手段について」
上記第１の実施形態では、始動アシスト処理の実行期間を時間にて定めたが、エンジン１０の回転速度ＮＥにて定めてもよい。この場合、回転速度ＮＥの閾値を高くするほど実行期間が長くなる。
上記第２の実施形態において、昇圧処理の開始タイミングを、圧縮上死点に起因してクランク軸３０に加わる負荷トルクが最大となる直前（たとえば３６０°ＢＴＤＣ）としてもよい。また、「始動発電機のトルクの上限値Ｔｍａｘについて」の欄に記載したものであってもよい。
【０１２３】
「制限トルク付与手段について」
バッテリ４６の正極および負極の双方をインバータＩＮＶの入力端子に接続して且つ１２０°通電処理や１８０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）によって始動発電機４０を駆動するものに限らない。たとえば、１２０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）を採用するものの、１８０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）についてはこれを採用しないものであってもよい。またたとえば、１８０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）を採用するものの、１２０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）についてはこれを採用しないものであってもよい。さらにたとえば、バッテリ４６を始動発電機４０の中性点に接続したとしても、昇圧処理のためのＤｕｔｙの値によっては、昇圧によるトルクの増大効果よりもＰＷＭ処理によるトルクの低減効果が大きくなることに鑑み、Ｄｕｔｙ制限によってトルクを上限値Ｔｍａｘ以下に制限しつつトルクアシストを実行してもよい。
【０１２４】
「トルクアシストに関するマンマシーンインターフェースについて」
キャンセルスイッチ６２によってキャンセル可能なものとしては、加速アシスト処理および燃料復帰アシスト処理に限らない。たとえばこれらのうちのいずれか一方のみとしてもよい。また、チェンジオブマインドアシスト処理を加えたり、始動アシスト処理を始動に必要な最小限の期間よりも長くする処理を加えたりしてもよい。もっとも、キャンセル可能な構成自体必須ではない。
【０１２５】
トルクアシストの実行の有無の通知手段としては、表示器７０に限らず、音声であってもよい。
【０１２６】
トルクアシストの実行の有無の通知対象としては、加速アシスト処理および燃料復帰アシスト処理に限らない。たとえば、始動アシスト処理を始動に必要な最小限の期間よりも長くする処理を加えてもよい。もっとも、始動発電機４０によるトルクによってクランク軸３０の回転をアシストする処理の実行期間の全てにおいて通知してもよい。
【０１２７】
トルクアシストの実行の有無の通知手法としては、実施通知と、やりうることについて未実施の場合の未実施通知との双方を各別の信号として通知するものに限らない。たとえば実施のみを通知するものであってもよい。
【０１２８】
また、バッテリ４６の充電率に基づき、トルクアシストの実行が可能か否かを常時通知するものであってもよい。
【０１２９】
「始動発電機のトルク制御について」
上記発明では、１８０°通電処理（または昇圧処理）または１２０°通電処理（ＰＷＭ処理による電流制限を含む）によって実現されるトルクに制御したが、これに限らない。たとえば正弦波制御を実行してもよい。この場合、昇圧制御としては、たとえば特開２０１０−２８９４１に記載されているように、下側アームの短絡期間と上側アームの短絡期間との合計期間に対する下側アームの短絡期間の時比率によって昇圧率を制御すればよい。
【０１３０】
「昇圧制御手段について」
昇圧制御手法としては、上記実施形態で例示したものに限らないことについては、「始動発電機のトルク制御について」の欄に記載したとおりである。
【０１３１】
「中性点とバッテリ４６との接続手法について」
たとえば、バッテリ４６の正極をインバータＩＮＶの正極側の入力端子に接続し、バッテリ４６の負極側を中性点に接続するとともに、中性点とインバータＩＮＶの負極側の入力端子との間にコンデンサを接続してもよい。この場合、コンデンサ４２を削除することができ、インバータＩＮＶの一対の入力端子間に接続される直流電圧源は、バッテリ４６とコンデンサとの直列接続体となり、昇圧制御によってコンデンサの充電電圧を増大させることで直流電圧源の電圧を昇圧する。なお、この場合、上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐのオンとすべき期間において昇圧のためのＰＷＭ処理を実行する。
【０１３２】
「切替手段、切替制御手段について」
バッテリ４６の正極および負極の双方をインバータＩＮＶの入力端子に接続する第２接続状態を実現する構成（切替手段）を備えなくてもよい。この場合、インバータＩＮＶの一対の入力端子のいずれかおよび中性点間にバッテリ４６の一対の端子を接続する第１接続状態によってバッテリ４６の充電処理を実行すればよい。
また、切替手段としては、リレー４８に限らず、半導体スイッチ等であってもよい。
【０１３３】
「内燃機関について」
単気筒内燃機関に限らず、たとえば２気筒等、複数気筒を有するものであってもよい。この場合、始動時に要求されるトルクがさらに大きくなりうるが、この場合であっても、始動発電機４０の体格を発電性能によって要求される必要最小限の大きさを極力越えないものとしつつも始動処理を実現可能とするうえでは、上記実施形態の要領で昇圧電圧を利用することが有効である。ちなみに、この論理は、内燃機関を筒内噴射式のガソリン機関や圧縮着火式内燃機関（ディーゼル機関等）に変更することに対しても成立する。
【０１３４】
「始動発電機について」
上記実施形態では、停止状態から圧縮乗り越えを行なう場合に要するトルクが上限値Ｔｍａｘよりも大きいものを採用したが、これに限らず、小さいものであってもよい。また、昇圧を行わない場合に生成可能なトルクがゼロとなる回転速度の最低値が目標回転速度Ｎｉよりも小さいものを採用したに限らず、たとえば目標回転速度Ｎｉよりも大きいものであってもよい。この場合であっても、発電機のみの要求に応じたものから体格の大型化等を極力抑制しつつ始動性の向上や燃料消費率の低下等を図る上では、昇圧処理を行なうことは有効である。
【０１３５】
また、ＳＰＭに限らず、たとえば埋め込み磁石同期機（ＩＰＭ）等であってもよい。
【０１３６】
「始動発電機の回転子とクランク軸４０との連結について」
回転速度比１に限らない。ちなみに、クランク軸４０の回転速度に対して回転子の回転速度の方が高くなる設定とするなら、始動発電機の極対数を低減しても、始動アシスト処理等を的確に行なうことが容易となる。
【０１３７】
「始動発電機のトルクの上限値Ｔｍａｘについて」
上記実施形態では、始動発電機４０に流せる電流（連続定格電流）のために、上限値Ｔｍａｘ以上のトルクを生成できないとしたが、これに限らない。たとえば、上限値Ｔｍａｘに対応する電流（連続定格電流）を超えることで、インバータＩＮＶを構成するスイッチング素子Ｓ￥＃が発熱限界に達し信頼性の低下が懸念されることから、上限値Ｔｍａｘ以下に制御する仕様であってもよい。ここでは、インバータＩＮＶの連続定格電流が発電時に要求される電流を極力超えないように設定されることが、インバータＩＮＶの小型化の観点から望ましい。
なお、いずれにせよ、連続定格電流に基づき上限値Ｔｍａｘが定まることに鑑みれば、エンジン１０の始動に際し始動発電機４０やインバータＩＮＶの発熱量が上限値に達する以前の短時間に限って上限値Ｔｍａｘを上回るトルクを生成する制御を行なうことも可能となり得る。このため、上限値Ｔｍａｘが一定である回転速度領域において、昇圧処理によって上限値Ｔｍａｘを超えるトルクを生成することで圧縮上死点を通過させて始動性を向上させるようにしてもよい。なお、この場合、トルクアシストを継続することが困難なため、たとえば圧縮上死点に起因してクランク軸３０に加わる負荷トルクが最大となる直前から圧縮上死点を通過するまでの規定期間に限ってトルクアシストを行えばよい。ただし、圧縮上死点を通過する直前の回転速度ＮＥが過度に低いと、燃焼制御を良好に開始することができないおそれがあるため、この場合には、上記規定期間となる都度、トルクアシストを行なうことでクランク軸３０を加速し、回転速度ＮＥが燃焼制御を良好に行なうことができる速度となった時点で燃焼制御を開始することが望ましい。
【０１３８】
「直流交流変換回路について」
先の図１に例示したものに限らず、たとえば上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐをＰチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタとしてもよい。また、スイッチング素子Ｓ￥＃としては、電界効果トランジスタに限らず、たとえば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等であってもよい。
【０１３９】
「充電率の定量化手法について」
端子電圧Ｖｂを充電率を一義的に定めるパラメータとみなす手法に限らない。たとえば、イグニッションスイッチ５２がオンされた直後の端子電圧Ｖｂと、それ以降のバッテリ４６の充放電電流量の収支とに基づき充電率を定量化してもよい。ここで、イグニッションスイッチ５２がオンされた直後の端子電圧Ｖｂは、開放端電圧とみなすことができ、バッテリ４６の分極や内部抵抗による電圧降下の影響をほとんど受けないことから、充電率を高精度に表現するパラメータである。このため、充電率の初期値を上記端子電圧Ｖｂによって定量化して且つ、上記収支に基づきこれを更新することで現在の充電率を見積もることができる。なお、開放端電圧に近似した端子電圧を検出するタイミングとしては、イグニッションスイッチ５２がオンされた直後に限らない。たとえばスイングバック制御時やスイングバック制御から正転し始めたときであってもよい。これは、この期間におけるバッテリ４６の放電電流が小さいと想定されることによる。また、開放端電圧に近似した端子電圧Ｖｂを直接検出するものに限らず、スイングバック時やスイングバックから正転し始めたときの回転速度ＮＥによって間接的に検出するものであってもよい。これは、１２０°通電等、電圧利用率が固定された制御を行なう場合、回転速度ＮＥやその変化がインバータＩＮＶの入力電圧に応じて変動することに鑑みたものである。
【０１４０】
もっとも、始動に際して充電率の初期値を定めるものに限らず、端子電圧Ｖｂが開放端電圧に近似するタイミングとなる都度、充電率の定量値を更新するようにしてもよい。ここで、開放端電圧に近似するタイミングとしては、たとえば先の図５のステップＳ１８のゼロトルク制御時等が考えられる。この際、たとえばライトを点灯していない等の条件を付与することが望ましい。
【０１４１】
また、これに代えて、端子電圧Ｖｂの複数のサンプリング値に基づき、充電率を定量化するものであってもよい。これは、たとえばバッテリ４６の端子電圧Ｖｂの所定期間における最大値、最小値、平均値、および最大値と最小値との差等の変動値の少なくとも１つとしたり、エンジン１０の所定の運転状態においてバッテリ４６を充電する際のバッテリ４６の電圧の上昇度合い等としたりすればよい。ここで、バッテリ４６の電圧の上昇度合いは、上昇量が所定量となるまでの所要時間や、所定時間内の上昇量によって定量化することができる。
【０１４２】
「車両について」
自動２輪車に限らず、たとえば後輪が２つある自動３輪車等であってもよい。こうした場合であっても、バッテリ４６の充電用の始動発電機を内燃機関の始動等において電動機として併用する用途等において、充電用のものに対する要求以上の要求を極力回避するうえでは、本発明の適用が有効である。
【０１４３】
「そのほか」
始動発電機４０とインバータＩＮＶとの間を開閉する開閉手段を備えてもよい。この場合、発電を行わないときには開閉手段を開状態とすることで、始動発電機４０からクランク軸３０に加えられる負荷トルクを、機械的な要因によるものを除き、ゼロとすることができる。しかしこの場合であっても、始動アシスト処理等において燃焼制御を遅らせることは燃料消費率の大きい領域で燃焼制御がなされることを極力抑制することができるため、燃料消費量を低減するうえで有効ではある。
発電処理を行なう条件としては、先の図５に例示したものに限らない。たとえば図５のステップＳ１０における回転速度ＮＥの条件として、目標回転速度Ｎｉよりも高い規定速度以上であることとしてもよい。
【符号の説明】
【０１４４】
１０…エンジン、４０…始動発電機、４０ｕ，４０ｖ，４０ｗ…固定子巻線、４２…コンデンサ（直流電圧源の一実施形態）、４６…バッテリ、５６…制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに充電するための始動発電機について、該始動発電機を制御対象とする始動発電機の制御装置において、
前記始動発電機は、固定子巻線同士が中性点で接続されたものであり、
前記始動発電機には、コンデンサを備えた直流電圧源の正極および負極のそれぞれと前記始動発電機の各固定子巻線との間を開閉するスイッチング素子を備える直流交流変換回路が接続され、
前記中性点と前記バッテリとが接続された状態で、前記直流交流変換回路を構成する前記スイッチング素子の操作によって前記直流電圧源の電圧を前記バッテリの電圧に対して昇圧する昇圧制御手段と、
前記昇圧制御手段によって前記直流電圧源の電圧が前記バッテリの電圧よりも高くなっている状態で前記直流交流変換回路を構成する前記スイッチング素子を操作することで、前記始動発電機を電動機として利用して前記クランク軸にトルクを付与するトルク付与手段とを備えることを特徴とする始動発電機の制御装置。
【請求項２】
前記クランク軸の回転速度をアイドリング時の目標値に制御するアイドル回転速度制御手段を備え、
前記直流交流変換回路の入力電圧を前記バッテリの端子電圧とした場合に生成可能な前記始動発電機のトルクが、前記クランク軸の回転速度をゼロから前記目標値まで上昇させるのに要するトルクよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の始動発電機の制御装置。
【請求項３】
車両を駆動するためのトルクに関するユーザの要求が所定以下であることに基づき前記内燃機関の燃焼制御を停止する停止手段と、
該停止手段による停止処理がなされているとき、前記内燃機関の回転速度が復帰回転速度以下となることで前記燃焼制御を開始する復帰手段とを備え、
前記トルク付与手段は、前記復帰手段によって燃焼制御が開始される場合、前記トルクを付与する処理としての燃料復帰アシスト処理を行なう燃料復帰アシスト手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の始動発電機の制御装置。
【請求項４】
前記復帰手段は、前記バッテリの充電率が高い場合、前記復帰回転速度を低下させるものであることを特徴とする請求項３記載の始動発電機の制御装置。
【請求項５】
前記クランク軸の回転速度をアイドリング時の目標値に制御するアイドル回転速度制御手段を備え、
前記燃料復帰アシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が前記目標値にて安定することと車両の駆動トルクに関するユーザの要求が増大することとの論理和条件が真となることを条件に前記燃料復帰アシスト処理を停止することを特徴とする請求項３または４記載の始動発電機の制御装置。
【請求項６】
ユーザによる車両の停車意思に基づき、前記内燃機関の燃焼制御を停止する自動停止処理を行なう自動停止処理手段と、
前記自動停止処理の後、ユーザによる車両の発進意思に基づき、前記内燃機関の燃焼制御を開始する自動始動処理を行なう自動始動処理手段とを備え、
前記トルク付与手段は、前記自動停止処理によって前記クランク軸の回転速度がゼロに向けて低下している状況下、前記自動始動処理が要求される場合、前記トルクを付与する処理としてのチェンジオブマインドアシスト処理を行なうチェンジオブマインドアシスト手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の始動発電機の制御装置。
【請求項７】
前記チェンジオブマインドアシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が規定速度以上であることを条件に、前記昇圧制御手段によって昇圧された前記直流電圧源の電圧を利用するものであって且つ、前記クランク軸の回転速度が規定速度未満である場合、前記チェンジオブマインドアシスト処理として、前記直流電圧源の電圧を制限しつつ前記始動発電機を電動機として利用することで、前記クランク軸にトルクを付与する制限トルク付与処理を行なう制限トルク付与手段を備えることを特徴とする請求項６記載の始動発電機の制御装置。
【請求項８】
前記チェンジオブマインドアシスト手段は、前記バッテリの充電率が高いほど前記チェンジオブマインドアシスト処理の実行期間を長く設定する可変手段を備えることを特徴とする請求項６または７記載の始動発電機の制御装置。
【請求項９】
車両を駆動するトルクの増大要求の有無を判断する加速要求判断手段を備え、
前記トルク付与手段は、前記トルクの増大要求があると判断される場合、前記トルクを付与する処理としての加速アシスト処理を行なう加速アシスト手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１０】
前記バッテリの充電率が低い場合、前記加速アシスト処理を禁止する禁止手段を備えることを特徴とする請求項９記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１１】
前記トルク付与手段は、前記内燃機関の始動要求に応じて前記トルクを付与する処理としての始動アシスト処理を行なう始動アシスト手段を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１２】
前記始動アシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が規定速度以上であることを条件に、前記昇圧制御手段によって昇圧された前記直流電圧源の電圧を利用するものであって且つ、前記クランク軸の回転速度が規定速度未満である場合、前記始動アシスト処理として、前記直流電圧源の電圧を制限しつつ前記始動発電機を電動機として利用することで、前記クランク軸にトルクを付与する制限トルク付与処理を行なう制限トルク付与手段を備えることを特徴とする請求項１１記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１３】
前記始動アシスト手段は、前記始動アシスト処理の実行期間の長さを前記バッテリの充電率が高いほど長く設定する可変手段を備えることを特徴とする請求項１１または１２記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１４】
前記内燃機関は、４ストロークエンジンであり、
前記始動アシスト手段は、圧縮行程に起因して前記クランク軸に加わる負荷トルクが極大となる期間を通過したことを前記始動アシスト処理の終了条件とすることを特徴とする請求項１１または１２記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１５】
前記直流交流変換回路の正極側および負極側の一対の入力端子のいずれかおよび前記中性点と前記バッテリの正極および負極の一対の端子とを接続する第１接続状態と、前記直流交流変換回路の一対の入力端子と前記バッテリの一対の端子とを接続する第２接続状態とを切り替える切替手段と、
前記クランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに充電する場合、前記第２接続状態として且つ、前記昇圧制御手段による制御の開始に先立ち前記第１接続状態とすべく前記切替手段を操作する切替制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１６】
前記昇圧制御手段は、前記直流交流変換回路を構成するスイッチング素子のうち前記直流電圧源の正極側に接続されるものおよび負極側に接続されるもののそれぞれについてのオン状態となりうる期間であるベースオン期間が、前記固定子巻線のそれぞれで互いに等しい長さとされて且つ、前記固定子巻線毎に各別の位相に設定されるに際し、前記正極側に接続されるスイッチング素子および前記負極側に接続されるスイッチング素子のいずれかを前記ベースオン期間において周期的にオンオフ操作するものであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１】
内燃機関のクランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに充電するための始動発電機について、該始動発電機を制御対象とする始動発電機の制御装置において、
前記始動発電機は、固定子巻線同士が中性点で接続されたものであり、
前記始動発電機には、コンデンサを備えた直流電圧源の正極および負極のそれぞれと前記始動発電機の各固定子巻線との間を開閉するスイッチング素子を備える直流交流変換回路が接続され、
前記中性点と前記バッテリとが接続された状態で、前記直流交流変換回路を構成する前記スイッチング素子の操作によって前記直流電圧源の電圧を前記バッテリの電圧に対して昇圧する昇圧制御手段と、
前記昇圧制御手段によって前記直流電圧源の電圧が前記バッテリの電圧よりも高くなっている状態で前記直流交流変換回路を構成する前記スイッチング素子を操作することで、前記始動発電機を電動機として利用して前記クランク軸にトルクを付与するトルク付与手段とを備えることを特徴とする始動発電機の制御装置。
【請求項２】
前記クランク軸の回転速度をアイドリング時の目標値に制御するアイドル回転速度制御手段を備え、
前記直流交流変換回路の入力電圧を前記バッテリの端子電圧とした場合に生成可能な前記始動発電機のトルクが、前記クランク軸の回転速度をゼロから前記目標値まで上昇させるのに要するトルクよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の始動発電機の制御装置。
【請求項３】
車両を駆動するためのトルクに関するユーザの要求が所定以下であることに基づき前記内燃機関の燃焼制御を停止する停止手段と、
該停止手段による停止処理がなされているとき、前記内燃機関の回転速度が復帰回転速度以下となることで前記燃焼制御を開始する復帰手段とを備え、
前記トルク付与手段は、前記復帰手段によって燃焼制御が開始される場合、前記トルクを付与する処理としての燃料復帰アシスト処理を行なう燃料復帰アシスト手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の始動発電機の制御装置。
【請求項４】
前記復帰手段は、前記バッテリの充電率が高い場合、前記復帰回転速度を低下させるものであることを特徴とする請求項３記載の始動発電機の制御装置。
【請求項５】
前記クランク軸の回転速度をアイドリング時の目標値に制御するアイドル回転速度制御手段を備え、
前記燃料復帰アシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が前記目標値にて安定することと車両の駆動トルクに関するユーザの要求が増大することとの論理和条件が真となることを条件に前記燃料復帰アシスト処理を停止することを特徴とする請求項３または４記載の始動発電機の制御装置。
【請求項６】
ユーザによる車両の停車意思に基づき、前記内燃機関の燃焼制御を停止する自動停止処理を行なう自動停止処理手段と、
前記自動停止処理の後、ユーザによる車両の発進意思に基づき、前記内燃機関の燃焼制御を開始する自動始動処理を行なう自動始動処理手段とを備え、
前記トルク付与手段は、前記自動停止処理によって前記クランク軸の回転速度がゼロに向けて低下している状況下、前記自動始動処理が要求される場合、前記トルクを付与する処理としてのチェンジオブマインドアシスト処理を行なうチェンジオブマインドアシスト手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の始動発電機の制御装置。
【請求項７】
前記チェンジオブマインドアシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が規定速度以上であることを条件に、前記昇圧制御手段によって昇圧された前記直流電圧源の電圧を利用するものであって且つ、前記クランク軸の回転速度が規定速度未満である場合、前記チェンジオブマインドアシスト処理として、前記直流電圧源の電圧を制限しつつ前記始動発電機を電動機として利用することで、前記クランク軸にトルクを付与する制限トルク付与処理を行なう制限トルク付与手段を備えることを特徴とする請求項６記載の始動発電機の制御装置。
【請求項８】
前記チェンジオブマインドアシスト手段は、前記バッテリの充電率が高いほど前記チェンジオブマインドアシスト処理の実行期間を長く設定する可変手段を備えることを特徴とする請求項６または７記載の始動発電機の制御装置。
【請求項９】
車両を駆動するトルクの増大要求の有無を判断する加速要求判断手段を備え、
前記トルク付与手段は、前記トルクの増大要求があると判断される場合、前記トルクを付与する処理としての加速アシスト処理を行なう加速アシスト手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１０】
前記バッテリの充電率が低い場合、前記加速アシスト処理を禁止する禁止手段を備えることを特徴とする請求項９記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１１】
前記トルク付与手段は、前記内燃機関の始動要求に応じて前記トルクを付与する処理としての始動アシスト処理を行なう始動アシスト手段を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１２】
前記始動アシスト手段は、前記クランク軸の回転速度が規定速度以上であることを条件に、前記昇圧制御手段によって昇圧された前記直流電圧源の電圧を利用するものであって且つ、前記クランク軸の回転速度が規定速度未満である場合、前記始動アシスト処理として、前記直流電圧源の電圧を制限しつつ前記始動発電機を電動機として利用することで、前記クランク軸にトルクを付与する制限トルク付与処理を行なう制限トルク付与手段を備えることを特徴とする請求項１１記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１３】
前記始動アシスト手段は、前記始動アシスト処理の実行期間の長さを前記バッテリの充電率が高いほど長く設定する可変手段を備えることを特徴とする請求項１１または１２記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１４】
前記内燃機関は、４ストロークエンジンであり、
前記始動アシスト手段は、圧縮行程に起因して前記クランク軸に加わる負荷トルクが極大となる期間を通過したことを前記始動アシスト処理の終了条件とすることを特徴とする請求項１１または１２記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１５】
前記直流交流変換回路の正極側および負極側の一対の入力端子のいずれかおよび前記中性点と前記バッテリの正極および負極の一対の端子とを接続する第１接続状態と、前記直流交流変換回路の一対の入力端子と前記バッテリの一対の端子とを接続する第２接続状態とを切り替える切替手段と、
前記クランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに充電する場合、前記第２接続状態として且つ、前記昇圧制御手段による制御の開始に先立ち前記第１接続状態とすべく前記切替手段を操作する切替制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の始動発電機の制御装置。
【請求項１６】
前記昇圧制御手段は、前記直流交流変換回路を構成するスイッチング素子のうち前記直流電圧源の正極側に接続されるものおよび負極側に接続されるもののそれぞれについてのオン状態となりうる期間であるベースオン期間が、前記固定子巻線のそれぞれで互いに等しい長さとされて且つ、前記固定子巻線毎に各別の位相に設定されるに際し、前記正極側に接続されるスイッチング素子および前記負極側に接続されるスイッチング素子のいずれかを前記ベースオン期間において周期的にオンオフ操作するものであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の始動発電機の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−９２０９７（Ｐ２０１３−９２０９７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３４３０７（Ｐ２０１１−２３４３０７）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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