JP7124619B2 - エンジンの始動装置およびエンジンの始動方法 - Google Patents

Description

本開示は、エンジンの始動装置の制御に関する。

従来、エンジンの始動が要求される場合には、スタータモータに電力を供給し、スタータモータを駆動させることによってエンジンの出力軸を回転させて、エンジンを始動させる動作が行なわれることが知られている。スタータモータの駆動には、比較的大きな電流が必要となるため、始動頻度が増加するほどバッテリの劣化度合いが大きくなる場合がある。

このような問題に対して、たとえば、特開２０１５－０６３９３３号公報（特許文献１）は、エンジンの初回始動が予測されると、バッテリの電力を用いてキャパシタを充電し、キャパシタに充電された電力をスタータモータに供給することによってエンジンを始動させる技術が開示される。

特開２０１５－０６３９３３号公報

しかしながら、キャパシタへの電力供給源であるバッテリの電力が他の電気機器において消費されるなどしてバッテリの蓄電量が低下した状態になると、キャパシタを十分に充電することができず、エンジンの始動時にスタータモータに供給する電力が不足する場合がある。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、バッテリの電力を用いて充電され、かつ、スタータモータに電力を供給するキャパシタにおいて、エンジンの始動が可能な電力を確保するエンジンの始動装置およびエンジンの始動方法を提供することである。

本開示のある局面に係るエンジンの始動装置は、エンジンの出力軸を回転可能に構成されるスタータモータと、スタータモータに電力を供給するキャパシタと、キャパシタおよび他の電気機器に電力を供給するバッテリと、バッテリの電力を用いてキャパシタを充電可能に構成される充電装置と、バッテリと電力の供給先とを、電気的に接続された接続状態と電気的に遮断された遮断状態とのうちのいずれか一方から他方に切り替えるスイッチと、スイッチの動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、エンジンの停止時において、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）がエンジンの始動に要する電力量に対応する第１の値よりも小さくなる前に遮断状態になるようにスイッチを制御する。

このようにすると、エンジンの停止時において、バッテリのＳＯＣが第１の値よりも小さくなる前にバッテリと電力の供給先とが遮断状態になるため、エンジンの停止中にバッテリの電力が他の電気機器において消費されることが抑制される。そのため、エンジンの始動時にキャパシタに充電される電力をバッテリにおいて蓄えておくことができる。そのため、エンジンを始動させる際にスタータモータに供給する電力が不足する事態を回避することができる。

ある実施の形態においては、制御装置は、エンジンの始動が予測される場合に接続状態になるようにスイッチを制御し、バッテリの電力を用いてキャパシタを充電した後に、ユーザによりエンジンの始動が要求される場合にスタータモータを駆動させて、エンジンを始動させる。

このようにすると、エンジンの停止時において、バッテリのＳＯＣが第１の値よりも小さくなる前にバッテリと電力の供給先とが遮断状態になるため、エンジンの始動が予測されるまでの間にバッテリの電力が他の電気機器において消費されることが抑制される。また、エンジンの始動が予測される場合には接続状態になるようにスイッチが制御され、キャパシタが充電されるため、エンジンの始動が可能な電力をキャパシタに充電することができる。そのため、エンジンを始動させる際にスタータモータに供給する電力が不足する事態を回避することができる。

さらにある本実施の形態においては、始動装置は、キャパシタを加熱する加熱装置をさらに備える。制御装置は、キャパシタの温度が第２の値よりも低い場合にキャパシタが加熱されるように加熱装置を動作させる。

このようにすると、キャパシタの温度が第２の値よりも低い場合には、キャパシタが加熱されるように加熱装置を動作させるため、低温環境下でキャパシタの放電性能が低下することを抑制することができる。そのため、エンジンの始動性の悪化を抑制することができる。

本開示の他の局面に係るエンジンの始動方法は、始動装置によって始動可能なエンジンの始動方法である。始動装置は、スタータモータと、スタータモータに電力を供給するキャパシタと、キャパシタおよび他の電気機器に電力を供給するバッテリと、バッテリの電力を用いてキャパシタを充電可能に構成される充電装置と、バッテリと電力の供給先とを、電気的に接続された接続状態と電気的に遮断された遮断状態とのうちのいずれか一方から他方に切り替えるスイッチとを含む。この始動方法は、エンジンの停止時において、バッテリのＳＯＣがエンジンの始動に要する電力量に対応する第１の値よりも小さくなる前に遮断状態になるようにスイッチを制御するステップと、エンジンの始動が予測される場合に接続状態になるようにスイッチを制御し、バッテリの電力を用いてキャパシタを充電するステップと、キャパシタの充電完了後にユーザによりエンジンの始動が要求される場合にスタータモータを駆動させて、エンジンを始動させるステップとを含む。

本開示によると、バッテリの電力を用いて充電され、かつ、スタータモータに電力を供給するキャパシタにおいて、エンジンの始動が可能な電力を確保するエンジンの始動装置およびエンジンの始動方法を提供することができる。

本実施の形態に係るエンジンの始動装置を搭載した車両の構成の一例を示す図である。 ＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。 ＥＣＵの動作の一例を示すタイミングチャートである。 変形例においてＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下、本実施の形態に係るエンジンの始動装置を搭載した車両の構成の一例について説明する。なお、車両１は、後述するスタータモータを含む始動装置を用いて始動可能なエンジンを搭載する車両であって、たとえば、エンジンを駆動源として搭載する車両である。

図１は、本実施の形態に係るエンジン１０の始動装置２０を搭載した車両１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、車両１は、エンジン１０と、始動装置２０と、補機５０と、オルタネータ５２とを含む。始動装置２０は、スタータモータ２２と、キャパシタ２４と、ヒータ２６と、補機バッテリ２８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、スイッチ３２と、キャパシタ温度センサ３４と、キャパシタ電圧センサ３６と、バッテリ電圧センサ３８と、電流センサ４０と、第１電源ライン４２と、第２電源ライン４４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。

エンジン１０は、ガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、周知の構成であればよく、その詳細な説明は行なわない。

スタータモータ２２は、エンジン１０の出力軸（クランクシャフト）を回転可能に構成される。スタータモータ２２は、第１電源ライン４２を経由して受ける電力によって動作する。エンジン１０の出力軸には、たとえば、外周に沿って複数の歯部が形成されたリングギヤを有するフライホイール（図示せず）が取り付けられる。スタータモータ２２は、ピニオンギヤを回転させるモータ部と、ピニオンギヤを移動させるアクチュエータ（いずれも図示せず）とを含む。アクチュエータは、ピニオンギヤを回転軸の軸方向に移動可能に構成される。モータ部は、電力の供給を受けるとピニオンギヤを回転させる。アクチュエータおよびモータ部は、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｃｓｔに応じてそれぞれ動作する。

スタータモータ２２は、ピニオンギヤがアクチュエータによって軸方向に移動するときにフライホイールのリングギヤに噛み合うように構成される。そのため、エンジン１０の始動が要求される場合には、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じてピニオンギヤがアクチュエータによってリングギヤに噛み合うように軸方向に移動した後にモータ部によってピニオンギヤを回転させる。ピニオンギヤが回転することによってリングギヤが回転し、エンジン１０の出力軸が回転する。

キャパシタ２４は、エンジン１０の始動が要求される場合に、スタータモータ２２に対して電力を供給可能に構成される。キャパシタ２４は、補機バッテリ２８よりも短時間で所定の電力量の充放電が可能な蓄電装置であって、たとえば、電気二重層キャパシタである。キャパシタ２４は、エンジン１０の始動が予測される場合に、補機バッテリ２８からＤＣ／ＤＣコンバータ３０を経由して電力を受けて充電される。キャパシタ２４は、エンジン１０の始動が要求される場合に、第１電源ライン４２を経由して充電された電力をスタータモータ２２に供給する。

ヒータ２６は、キャパシタ２４を加熱可能に構成される。ヒータ２６は、たとえば、抵抗回路と、第２電源ライン４４と抵抗回路とを通電状態と非通電状態とのうちのいずれか一方から他方に切り替えるためのスイッチ（いずれも図示せず）とを含む。ヒータ２６は、たとえば、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｃｈに応じてスイッチが通電状態になると第２電源ライン４４を経由して抵抗回路に電力が供給されて抵抗回路が発熱することによってキャパシタ２４を加熱する。

補機バッテリ２８は、再充電が可能な直流電源であり、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池等の二次電池である。補機バッテリ２８は、スタータモータ２２と、キャパシタ２４と、ヒータ２６と、補機５０とのうちの少なくともいずれかに電力を供給し得る。

補機５０は、スタータモータ２２、キャパシタ２４、ヒータ２６およびＤＣ／ＤＣコンバータ３０以外の他の電気機器であって、補機バッテリ２８を電力供給源とする電気機器である。補機５０としては、たとえば、車両１に搭載される室内灯、ナビゲーションシステム、オーディオシステム、時計、セキュリティシステム、ドライブレコーダ、駐車中に待機モード（省電力モード）に移行するＥＣＵ１００以外の他のＥＣＵのうちの少なくともいずれかを含むようにしてもよい。

オルタネータ５２は、エンジン１０の動作時において、エンジン１０の動力を用いて発電する発電機である。オルタネータ５２は、たとえば、エンジン１０の出力軸と補機ベルト（図示せず）等を介して連結されており、エンジン１０の出力軸が回転するとともにオルタネータ５２のロータが回転し、発電動作が行なわれる。

オルタネータ５２において発生した電力は、第２電源ライン４４を経由して補機バッテリ２８に供給されたり、補機５０に供給されたりする。

第１電源ライン４２の一端は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に接続される。第１電源ライン４２の他端は、スタータモータ２２に接続される。第１電源ライン４２の途中で分岐され、分岐された電源ラインは、キャパシタ２４に接続される。

第２電源ライン４４の一端は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に接続される。第２電源ライン４４の他端は、オルタネータ５２に接続される。第２電源ライン４４の途中で複数の電源ラインに分岐し、ヒータ２６、補機バッテリ２８および補機５０にそれぞれ接続される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、補機バッテリ２８の電力を用いてキャパシタ２４を充電する充電装置である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、補機バッテリ２８の電圧をキャパシタ２４の充電に適した電圧に調整することによって、補機バッテリ２８の電力をキャパシタ２４に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｃｃに応じて動作する。

スイッチ３２は、補機バッテリ２８と、第２電源ライン４４から分岐した電源ラインに設けられる。スイッチ３２は、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｃｓｗに応じて補機バッテリ２８と第２電源ライン４４との間を電気的に接続された接続状態と、電気的に遮断された遮断状態とのうちのいずれか一方から他方の状態に切り替える。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリと、入出力バッファ（いずれも図示せず）とを含む。メモリは、たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＥＣＵ１００は、各センサから受ける信号、ならびにメモリに記憶されたマップおよびプログラム等の情報に基づいて、車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。ＥＣＵ１００は、たとえば、後述するように始動装置２０を用いてエンジン１０を始動させるための始動処理を実行する。

キャパシタ温度センサ３４は、キャパシタ２４の温度（以下、キャパシタ温度と記載する）Ｔｃを検出する。キャパシタ温度センサ３４は、検出したキャパシタ温度Ｔｃを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

キャパシタ電圧センサ３６は、キャパシタ２４の電圧（以下、キャパシタ電圧と記載する）Ｖｃを検出する。キャパシタ電圧センサ３６は、検出したキャパシタ電圧Ｖｃを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

バッテリ電圧センサ３８は、補機バッテリ２８の電圧（以下、バッテリ電圧と記載する）Ｖｂを検出する。バッテリ電圧センサ３８は、検出したバッテリ電圧Ｖｂを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

電流センサ４０は、補機バッテリ２８に入出力される電流Ｉｂを検出する。電流センサ４０は、検出した電流Ｉｂを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

補機バッテリ２８の蓄電量は、一般的に、満充電容量に対する、現在の蓄電量の割合を百分率で示した、ＳＯＣによって管理される。ＥＣＵ１００は、バッテリ電圧センサ３８および電流センサ４０による検出値（バッテリ電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂ）に基づいて、補機バッテリ２８のＳＯＣを逐次算出する機能を有する。ＳＯＣの算出方法としては、たとえば、電流値積算（クーロンカウント）による手法、または、開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。

以上のような構成を有する車両１に搭載されるエンジン１０の始動が要求される場合には、スタータモータ２２に電力を供給し、スタータモータ２２を駆動させることによってエンジン１０の出力軸を回転させて、エンジン１０を始動させる動作が行なわれる。スタータモータ２２の駆動には、比較的大きな電流が必要となるため、スタータモータ２２の駆動に補機バッテリ２８の電力を用いていると、エンジン１０の始動頻度が増加するほど補機バッテリ２８の劣化度合いが大きくなる場合がある。

そのため、エンジン１０の始動が予測される場合に、補機バッテリ２８の電力を用いてキャパシタ２４を充電しておき、エンジン１０の始動が要求される場合に、キャパシタ２４に充電された電力をスタータモータ２２に供給することによってエンジン１０の始動頻度の増加による補機バッテリ２８の劣化を抑制することができる。

しかしながら、キャパシタ２４への電力供給源である補機バッテリ２８の電力が他の電気機器である補機５０において消費されるなどして補機バッテリ２８の蓄電量が低下した状態になると、キャパシタ２４を十分に充電することができず、エンジン１０の始動時にスタータモータ２２に供給する電力が不足する場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の停止時において、補機バッテリ２８のＳＯＣがエンジン１０の始動に要する電力量に対応する第１の値よりも小さくなる前に遮断状態になるようにスイッチ３２を制御するものとする。そして、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の始動が予測される場合に接続状態になるようにスイッチ３２を制御し、補機バッテリ２８の電力を用いてキャパシタ２４を充電するものとする。その後に、ＥＣＵ１００は、ユーザによりエンジン１０の始動が要求される場合にスタータモータ２２を駆動させて、エンジン１０を始動させるものとする。

このようにすると、補機バッテリ２８のＳＯＣが上述の第１の値よりも小さくなる前に補機バッテリ２８と電力の供給先とが遮断状態になるため、エンジン１０の始動が予測されるまでの間、補機バッテリ２８の電力が補機５０において消費されることが抑制される。そのため、エンジン１０の始動時にキャパシタ２４に充電される電力を補機バッテリ２８において蓄えておくことができる。そのため、エンジン１０を始動させる際にスタータモータ２２に供給する電力が不足する事態を回避することができる。

以下、図２を参照して、ＥＣＵ１００で実行される処理について説明する。図２は、ＥＣＵ１００で実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、車両１の駐車中におけるスイッチ３２とヒータ２６の初期状態は、スイッチ３２が接続状態であり、かつ、ヒータ２６が停止状態であるものとする。また、以下の説明において、スイッチ３２の接続状態／遮断状態をスイッチ３２のオン状態／オフ状態と記載し、ヒータ２６の作動状態／停止状態をヒータ２６のオン状態／オフ状態と記載する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ１００は、車両１が駐車中であるか否かを判定する。

ＥＣＵ１００は、たとえば、シフトポジションがパーキングポジションである場合であって、エンジン１０が停止状態である場合に車両１が駐車中であると判定してもよい。ＥＣＵ１００は、たとえば、シフトレバーの位置を検出するシフトポジションセンサ（図示せず）を用いてシフトポジションがパーキングポジションであるか否かを判定してもよい。さらに、ＥＣＵ１００は、たとえば、エンジン１０の作動時にオン状態となるＩＧスイッチ（図示せず）を用いてエンジン１０が停止状態であるか否かを判定してもよい。車両１が駐車中であると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１００は、補機バッテリ２８のＳＯＣがしきい値Ａ以下であるか否かを判定する。

本実施の形態において、しきい値Ａは、少なくともエンジン１０が始動可能なようにスタータモータ２２を駆動できる程度の電力量（たとえば、エンジン１０の出力軸を始動可能な回転数以上に上昇させて、所定時間継続できる電力量）と、後述するヒータ２６を、少なくともキャパシタ温度を所定温度まで上昇させることができる程度の電力量との和を確保できる値である。補機バッテリ２８のＳＯＣがしきい値Ａ以下であると判定される場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１００は、スイッチ３２をオフ状態にする。なお、Ｓ１０２にて、補機バッテリ２８のＳＯＣがしきい値Ａよりも大きい場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１００は、スイッチ３２をオン状態にする。なお、Ｓ１０６の処理の直前においてスイッチ３２がオン状態である場合には、スイッチ３２のオン状態を維持する。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の初回始動が予測される状態であるか否かを判定する。

具体的には、ＥＣＵ１００は、たとえば、エンジン１０の初回始動が予測される状態になるとオン状態になるフラグ（予測フラグ）の状態に基づいてエンジン１０の初回始動が予測される状態であるか否かを判定する。なお、初回始動とは、たとえば、ＩＧオフからＩＧオンとなってから初回のエンジン１０の始動を意味する。

ＥＣＵ１００は、たとえば、ユーザが車両１の運転席に着座するまでの複数の動作のうちの少なくとも一つの動作が検出される場合にエンジン１０の初回始動の予測フラグをオン状態にする。

そのため、ＥＣＵ１００は、たとえば、車両１のドアに設けられたドアロック機構（図示せず）がロック状態（施錠状態）からロック解除状態（解錠状態）に変化した場合にエンジン１０の初回始動の予測フラグをオン状態にしてもよい。ＥＣＵ１００は、たとえば、ロック状態になるとオン信号を出力し、ロック解除状態になるとオン信号の出力を停止するスイッチを用いてドアロック機構がロック状態であるかロック解除状態であるかを判定してもよい。

あるいは、ＥＣＵ１００は、たとえば、車両１のドアノブにユーザの手が接触した場合にエンジン１０の初回始動の予測フラグをオン状態にしてもよい。ＥＣＵ１００は、たとえば、ドアノブに設けられ、ユーザの手が接触することによって信号を出力する接触センサを用いてドアノブにユーザの手が接触しているか否かを判定してもよい。

あるいは、ＥＣＵ１００は、たとえば、車両１のドアが閉じた状態から開かれた状態に変化した場合にエンジン１０の初回始動の予測フラグをオン状態にしてもよい。ＥＣＵ１００は、たとえば、ドアに設けられ、ドアが開かれるとオン信号を出力し、ドアが閉じるとオン信号の出力を停止するスイッチを用いてドアが閉じた状態から開かれた状態の変化を検出してもよい。

あるいは、ＥＣＵ１００は、たとえば、車両１の運転席にユーザが着座した場合にエンジン１０の初回始動の予測フラグをオン状態にしてもよい。ＥＣＵ１００は、たとえば、運転席に設けられ、ユーザが着座するとオン信号を出力し、退座するとオン信号の出力を停止するスイッチや圧力センサ等を用いて車両１の運転席にユーザが着座したか否かを判定してもよい。

エンジン１０の初回始動が予測される状態であると判定される場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１００は、スイッチ３２をオン状態にする。なお、Ｓ１１０の処理の直前においてスイッチ３２がオン状態である場合には、スイッチ３２のオン状態を維持する。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１００は、キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｂ以下であるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、キャパシタ温度センサ３４を用いてキャパシタ温度Ｔｃを取得する。しきい値Ｂとしては、たとえば、エンジン１０の始動が可能な電力をスタータモータ２２に供給できる温度の下限値を用いて設定される。キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｂ以下であると判定される場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１００は、ヒータ２６をオン状態にする。Ｓ１１２にて、キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｂよりも大きいと判定される場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ１００は、ヒータ２６をオフ状態にする。なお、Ｓ１１６の処理の直前においてヒータ２６がオフ状態である場合には、ヒータ２６のオフ状態を維持する。

Ｓ１１８にて、ＥＣＵ１００は、キャパシタ２４の充電を開始する。具体的には、ＥＣＵ１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を動作させて、補機バッテリ２８の電力をキャパシタ２４に供給することによってキャパシタ２４の充電を開始する。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ１００は、キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｃ（＞しきい値Ｂ）に到達したか否かを判定する。キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｃに到達していると判定される場合、処理はＳ１２２に移される。Ｓ１２２にて、ＥＣＵ１００は、ヒータ２６をオフ状態にする。なお、キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｃに到達していないと判定される場合（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１２４に移される。

Ｓ１２４にて、ＥＣＵ１００は、キャパシタ電圧Ｖｃがしきい値Ｄに到達したか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、キャパシタ電圧センサ３６を用いてキャパシタ電圧Ｖｃを取得する。しきい値Ｄとしては、たとえば、エンジン１０の始動が可能な電力をスタータモータ２２に供給できる程度の電圧が設定される。キャパシタ電圧Ｖｃがしきい値Ｄに到達したと判定される場合（Ｓ１２４にてＹＥＳ）、処理はＳ１２６に移される。

Ｓ１２６にて、ＥＣＵ１００は、キャパシタ２４の充電を停止する。ＥＣＵ１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作を停止させる。なお、キャパシタ電圧Ｖｃがしきい値Ｄに到達していないと判定される場合（Ｓ１２４にてＮＯ）、処理はＳ１２８に移される。

Ｓ１２８にて、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の始動が可能な状態であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｂよりも大きく、かつ、キャパシタ電圧Ｖｃがしきい値Ｄに到達している場合に、エンジン１０の始動が可能な状態であると判定する。エンジン１０の始動が可能な状態であると判定される場合（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０に移される。なお、エンジン１０の始動が可能な状態でないと判定される場合（Ｓ１２８にてＮＯ）、処理はＳ１２０に戻される。

Ｓ１３０にて、ＥＣＵ１００は、ユーザによるエンジン１０の始動操作があるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、ブレーキペダル（あるいは、ブレーキペダルとクラッチペダル）が踏み込まれた状態でスタートボタンが操作された場合にユーザによるエンジン１０の始動操作があると判定してもよいし、あるいは、ＩＧスイッチがオン状態になる場合にユーザによるエンジン１０の始動操作があると判定してもよい。ユーザによるエンジン１０の始動操作があると判定される場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３２に移される。

Ｓ１３２にて、ＥＣＵ１００は、キャパシタ２４の電力を用いてスタータモータ２２を駆動させる。スタータモータ２２の駆動の詳細は上述のとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

なお、ユーザによるエンジン１０の始動操作がないと判定される場合には（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ１３４に移される。

Ｓ１３４にて、ＥＣＵ１００は、ユーザによるエンジン１０の始動操作が行なわれないと判定された時点から一定時間が経過するか否かを判定する。一定時間は、予め定められた時間であって、実験等によって適合される。一定時間が経過したと判定される場合（Ｓ１３４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に戻される。なお、一定時間が経過していないと判定される場合（Ｓ１３４にてＮＯ）、処理はＳ１３４に戻される。

以上のような構造およびフローチャートに基づくＥＣＵ１００の動作について図３を参照しつつ説明する。図３は、ＥＣＵ１００の動作の一例を示すタイミングチャートである。図３の縦軸は、補機バッテリ２８のＳＯＣ、スイッチ３２の状態、エンジン１０の初回始動の予測フラグの状態、キャパシタ電圧Ｖｃ、キャパシタ温度Ｔｃ、ヒータ２６の状態、および、始動操作の有無を示す。図３の横軸は、時間を示す。

また、図３のＬＮ１は、補機バッテリ２８のＳＯＣの変化を示す。図３のＬＮ２は、スイッチ３２の状態の変化を示す。図３のＬＮ３は、エンジン１０の初回始動の予測フラグの変化を示す。図３のＬＮ４は、キャパシタ電圧Ｖｃの変化を示す。図３のＬＮ５は、キャパシタ温度Ｔｃの変化を示す。図３のＬＮ６は、ヒータ２６の動作状態の変化を示す。図３のＬＮ７は、始動操作の有無の変化を示す。

たとえば、車両１の駐車中であって、図３のＬＮ１に示すように、補機バッテリ２８のＳＯＣがＳＯＣ（０）である場合を想定する。また、図３のＬＮ２に示すように、スイッチ３２がオン状態であって、図３のＬＮ４に示すように、キャパシタ電圧Ｖｃが未充電状態の電圧を示すＶｃ（０）であって、図３のＬＮ６に示すように、ヒータ２６がオフ状態である場合を想定する。

車両１が駐車中である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、補機５０に暗電流が流れることによって補機バッテリ２８のＳＯＣは、時間が経過するとともに低下していく。

時間ｔ（０）にて、補機バッテリ２８のＳＯＣがしきい値Ａ以下になると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、図３のＬＮ２に示すようにスイッチ３２がオフ状態になる（Ｓ１０４）。そのため、補機５０の暗電流による補機バッテリ２８における電力消費が抑制されるため、図３のＬＮ１に示すように、時間ｔ（０）以降において補機バッテリ２８のＳＯＣが維持される。

時間ｔ（１）にて、車両１のドアロック機構が施錠状態から解錠状態に変化すると、図３のＬＮ３に示すように、エンジン１０の初回始動の予測フラグがオン状態になる。予測フラグがオン状態になり、エンジン１０の初回始動が予測されると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、図３のＬＮ２に示すように、スイッチ３２がオン状態になる（Ｓ１１０）。

このとき、図３のＬＮ５に示すように、キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｂ以下であるため（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、図３のＬＮ６に示すように、ヒータ２６がオン状態になる（Ｓ１１４）。

ヒータ２６がオン状態になるため、図３のＬＮ５に示すように、時間ｔ（１）以降において、キャパシタ温度Ｔｃは、時間の経過とともに上昇していく。

さらに、キャパシタ２４の充電が開始されるため、図３のＬＮ４に示すように、時間ｔ（１）以降において、キャパシタ電圧Ｖｃは、時間の経過とともに増加していく。キャパシタ２４の充電によって、補機バッテリ２８のＳＯＣは、図３のＬＮ１に示すように、時間の経過とともに低下していく。

そして、時間ｔ（２）にて、キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｃに到達する前に（Ｓ１２０にてＮＯ）、キャパシタ電圧Ｖｃが、図３のＬＮ４に示すように、しきい値Ｄに到達すると（Ｓ１２４にてＹＥＳ）、キャパシタ２４の充電が停止する。

時間ｔ（２）以降にて、キャパシタ２４の充電が停止することによって、補機バッテリ２８のＳＯＣの低下速度が緩やかになる。

そして、時間ｔ（３）にて、図３のＬＮ５に示すように、キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｃに到達すると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、ヒータ２６がオフ状態になり（Ｓ１２２）、エンジン１０の始動が可能な状態になる（Ｓ１２８にてＹＥＳ）。

そして、時間ｔ（４）にて、図３のＬＮ７に示すように、ユーザがスタートボタンを操作するなどして始動操作が行なわれると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、キャパシタ２４からスタータモータ２２に電力が供給され、スタータモータ２２が駆動する。これにより、エンジン１０の出力軸が回転させられるとともに始動制御が実行される。なお、始動制御は、たとえば、少なくとも燃料噴射制御や点火制御（ガソリンエンジンの場合）を含む。

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンの始動装置によると、エンジン１０の停止時において、補機バッテリ２８のＳＯＣが、エンジン１０の始動に要する電力量に対応する値よりも小さくなる前に補機バッテリ２８と電力の供給先とが遮断状態になるため、エンジン１０の始動が予測されるまでの間に補機バッテリ２８の電力が他の電気機器において消費されることが抑制される。そのため、エンジン１０の始動時にキャパシタ２４に充電される電力を補機バッテリ２８において蓄えておくことができる。そのため、エンジン１０を始動させる際にスタータモータに供給する電力が不足する事態を回避することができる。したがって、バッテリの電力を用いて充電され、かつ、スタータモータに電力を供給するキャパシタにおいて、エンジンの始動が可能な電力を確保するエンジンの始動装置およびエンジンの始動方法を提供することができる。

さらに、キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｂ以下である場合にキャパシタ２４が加熱されるようにヒータ２６が動作される。そのため、キャパシタ２４の放電性能が低下することを抑制することができる。そのため、低温の温度環境下で、エンジン１０の始動性の悪化を抑制することができる。

以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態では、エンジン１０の始動装置として、ヒータ２６を含む構成とし、エンジン１０の初回始動が予測される場合に、キャパシタ温度Ｔｃがしきい値Ｃに到達するまでヒータ２６をオン状態にするものとして説明したが、ヒータ２６を省略し、キャパシタ温度Ｔｃに応じたヒータ２６の制御処理を省略してもよい。

以下、図４を用いてこの変形例においてＥＣＵ１００で実行される制御処理について説明する。図４は、変形においてＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。

なお、図４のフローチャートにおけるＳ２００～Ｓ２１０の処理は、以下に説明する点を除き、図２のフローチャートのＳ１００～Ｓ１１０の処理とそれぞれ同様の処理である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ２０２におけるしきい値Ａは、少なくともエンジン１０が始動可能なようにスタータモータ２２を駆動できる程度の電力量（たとえば、エンジン１０の出力軸を始動可能な回転数以上に上昇させて、所定時間継続できる電力量）を確保できる値である。Ｓ２１０にて、スイッチ３２がオン状態にされると、処理はＳ２１２に移される。Ｓ２１２にて、ＥＣＵ１００は、キャパシタ２４の充電を開始する。

Ｓ２１４にて、ＥＣＵ１００は、キャパシタ電圧Ｖｃがしきい値Ｄに到達したか否かを判定する。しきい値Ｄについては、上述の図２のＳ１２４の処理におけるしきい値Ｄと同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。キャパシタ電圧Ｖｃがしきい値Ｄに到達したと判定される場合（Ｓ２１４にてＹＥＳ）、処理はＳ２１６に移される。

Ｓ２１６にて、ＥＣＵ１００は、キャパシタ２４の充電を停止する。なお、キャパシタ電圧Ｖｃがしきい値Ｄに到達していないと判定される場合（Ｓ２１４にてＮＯ）、処理はＳ２１４に戻される。

Ｓ２１８にて、ＥＣＵ１００は、ユーザによるエンジン１０の始動操作があるか否かを判定する。ユーザによるエンジン１０の始動操作があると判定される場合（Ｓ２１８にてＹＥＳ）、処理はＳ２２０に移される。

Ｓ２２０にて、ＥＣＵ１００は、キャパシタ２４の電力を用いてスタータモータ２２を駆動させる。なお、ユーザによるエンジン１０の始動操作がないと判定される場合には（Ｓ２１８にてＮＯ）、処理はＳ２２２に移される。

Ｓ２２２にて、ＥＣＵ１００は、ユーザによるエンジン１０の始動操作が行なわれないと判定された時点から一定時間が経過するか否かを判定する。一定時間が経過したと判定される場合（Ｓ２２２にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２に戻される。なお、一定時間が経過していないと判定される場合（Ｓ２２２にてＮＯ）、処理はＳ２２２に戻される。

このようにしても、エンジン１０の停止時において、補機バッテリ２８のＳＯＣが、エンジン１０の始動に要する電力量に対応する値よりも小さくなる前に補機バッテリ２８と電力の供給先とが遮断状態になるため、エンジン１０の始動が予測されるまでの間に補機バッテリ２８の電力が他の電気機器において消費されることが抑制される。そのため、エンジン１０の始動時にキャパシタ２４に充電される電力を補機バッテリ２８において蓄えておくことができる。そのため、エンジン１０を始動させる際にスタータモータに供給する電力が不足する事態を回避することができる。

さらに上述の実施の形態では、車両１は、たとえば、エンジンのみを駆動源として搭載する車両を一例として説明したが、たとえば、スタータモータを含む始動装置によって始動されるエンジンと、走行駆動源としてのモータとを搭載するハイブリッド車両であってもよい。

さらに上述の実施の形態では、キャパシタ２４からスタータモータ２２に電力が供給されて駆動されるものとして説明したが、たとえば、補機バッテリ２８とキャパシタ２４とからスタータモータ２２に電力が供給される構成であってもよい。

さらに上述の実施の形態では、エンジン１０の初回始動時に補機バッテリ２８のＳＯＣがしきい値Ａ以下であるとスイッチ３２をオフ状態にするものとして説明したが、たとえば、エンジン１０のアイドルストップ時に補機バッテリ２８のＳＯＣがしきい値Ａ以下であるとスイッチ３２をオフ状態にしてもよい。この場合、アイドルストップ状態から復帰する条件（たとえば、ブレーキの踏み込みが解除されるという条件や、アイドルストップ期間が所定時間を経過するという条件等）が成立した場合に、エンジン１０の始動が予測される判定して、スイッチ３２をオン状態にしてキャパシタ２４を充電してもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を適宜組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、１０ エンジン、２０ 始動装置、２２ スタータモータ、２４ キャパシタ、２６ ヒータ、２８ 補機バッテリ、３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３２ スイッチ、３４ キャパシタ温度センサ、３６ キャパシタ電圧センサ、３８ バッテリ電圧センサ、４０ 電流センサ、４２ 第１電源ライン、４４ 第２電源ライン、５０ 補機、５２ オルタネータ、１００ ＥＣＵ。

Claims (2)

1. エンジンの始動装置であって、
   前記エンジンの出力軸を回転可能に構成されるスタータモータと、
   前記スタータモータに電力を供給するキャパシタと、
   前記キャパシタおよび他の電気機器に電力を供給するバッテリと、
   前記バッテリの電力を用いて前記キャパシタを充電可能に構成される充電装置と、
   前記バッテリと電力の供給先とを、電気的に接続された接続状態と電気的に遮断された遮断状態とのうちのいずれか一方から他方に切り替えるスイッチと、
   前記キャパシタを加熱する加熱装置と、
   前記スイッチの動作を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの停止時において、前記バッテリのＳＯＣが前記エンジンの始動に要する電力量とキャパシタ温度を予め定められた温度に上昇させる電力量との和に対応する第１の値よりも小さくなる前に前記遮断状態になるように前記スイッチを制御し、
   前記エンジンの始動が予測される場合に前記接続状態になるように前記スイッチを制御し、前記バッテリの電力を用いて前記キャパシタを充電した後に、ユーザにより前記エンジンの始動が要求される場合に前記スタータモータを駆動させて、前記エンジンを始動させ、
   前記キャパシタの温度が第２の値よりも低い場合に前記キャパシタが加熱されるように前記加熱装置を動作させる、エンジンの始動装置。
2. 始動装置によって始動可能なエンジンの始動方法であって、前記始動装置は、スタータモータと、前記スタータモータに電力を供給するキャパシタと、前記キャパシタおよび他の電気機器に電力を供給するバッテリと、前記バッテリの電力を用いて前記キャパシタを充電可能に構成される充電装置と、前記バッテリと電力の供給先とを、電気的に接続された接続状態と電気的に遮断された遮断状態とのうちのいずれか一方から他方に切り替えるスイッチと、前記キャパシタを加熱する加熱装置とを含み、
   前記エンジンの停止時において、前記バッテリのＳＯＣが前記エンジンの始動に要する電力量とキャパシタ温度を予め定められた温度に上昇させる電力量との和に対応する第１の値よりも小さくなる前に前記遮断状態になるように前記スイッチを制御するステップと、
   前記エンジンの始動が予測される場合に前記接続状態になるように前記スイッチを制御し、前記バッテリの電力を用いて前記キャパシタを充電するステップと、
   前記キャパシタの充電完了後にユーザにより前記エンジンの始動が要求される場合に前記スタータモータを駆動させて、前記エンジンを始動させるステップと、
   前記キャパシタの温度が第２の値よりも低い場合に前記キャパシタが加熱されるように前記加熱装置を動作させるステップとを含む、エンジンの始動方法。

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