[发明专利]用于快速发动机启动的系统和方法

说明书

一种快速启动内燃机的方法包括确定了发动机停止并且检测发动机启动请求。该方法还包括启用具有无刷电动机的启动器组件，该无刷电动机包括定子和转子并且配置成驱动小齿轮，并且使小齿轮与发动机飞轮接合。该方法还包括确定转子相对于定子的当前角位置，该当前角位置配置成产生第一转子转矩。该方法另外包括响应于确定的转子的角位置将电流施加到电动机，从而将转子转动到预定起始角位置，该预定起始角位置配置成提供大于第一转矩的第二转矩。此外，该方法包括命令电动机旋转转子，从而通过小齿轮施加第二转矩以启动发动机。

技术领域

本公开涉及一种用于在机动车辆的启停系统中快速启动内燃机的系统和方法。

背景技术

机动车辆可以采用单个或多个动力源。这种车辆可以采用其中内燃机用于推进车辆的动力系，或者可以采用其中两个或多个不同的动力源用于完成相同的任务的混合动力系。为了使燃料效率达到最佳效果并减少这种动力系的废气排放，车辆的内燃机可以配备有启停功能。

当不需要发动机的转矩来驱动车辆时，可以使用启停功能来关闭内燃机。当对象车辆保持稳定的巡航速度并且处于滑行减速模式下时（即当车辆从高速开始减速或车辆停止时），可能会遇到这种情况。在当车辆停止时采用启停功能的情况下（例如通过施加车辆的制动踏板），通常情况下，发动机自动关闭，随后在车辆操作者释放制动踏板时自动重启。在具有启停功能的发动机中，交流发电机/电动机可以专门计成当再次期望车辆运动时快速重启已经被关闭的发动机。

发明内容

一种在车辆中快速启动具有曲轴飞轮的内燃机的方法包括：通过电子控制器确定了内燃机停止并且通过控制器检测发动机启动请求。该方法还包括通过控制器启用具有无刷电动机的启动器组件，该无刷电动机包括定子和转子并且配置成驱动小齿轮，并且使小齿轮与飞轮接合。该方法还包括通过控制器确定转子相对于定子的当前角位置，其中当前角位置配置成产生第一转子转矩。该方法另外包括响应于确定的转子的角位置将电流施加到电动机，从而将转子转动到相对于定子的预定起始角位置，该预定起始角位置配置成提供大于第一转矩的第二转矩。此外，该方法包括通过控制器命令电动机旋转转子，从而通过小齿轮施加第二转矩以启动内燃机。

启动器组件可以包括正交编码器和至少一个霍尔效应传感器，每个霍尔效应传感器与控制器电连通。在这样的实施例中，确定转子相对于定子的当前角位置可以包括：首先通过至少一个霍尔效应传感器以低分辨率检测转子的角位置，并且还包括随后通过正交编码器以高分辨率检测转子的角位置。

最多可以使用三个霍尔效应传感器。例如，三个这样的传感器可以相对于转子的旋转周期间隔120度。此外，正交编码器和三个霍尔效应传感器可以组合成与控制器电连通的单个传感器组件。

车辆可以包括具有电能源的电气系统，例如电池，该电气系统配置成向控制器和启动器组件提供电流。在这样的实施例中，该方法可以另外包括：通过控制器确定经由电能源向电动机施加的电流量以及在电动机两端产生的电压量。

定子可以包括多相绕组。该方法还可以包括：通过控制器确定转子相对于定子的速度；将确定的转子的速度与转子的参考最大速度进行比较，并且当确定的转子的速度大于参考最大速度时使定子的多相绕组短路。

该方法还可以包括：通过控制器确定转子相对于定子的速度；将确定的转子的速度与转子的参考最大空载速度进行比较；并且当确定的转子的速度小于参考最大空载速度时，打开电动机的多相绕组。

该方法可以另外包括：通过控制器确定转子已旋转的时间量；将确定的转子已旋转的时间量与参考最大时间量进行比较，并且当确定的转子已旋转的时间量大于参考最大时间量时，禁用电动机。

该方法可以进一步包括：检测由时间间隔分开的第一命令和第二命令以通过启动器组件启动内燃机；通过控制器确定第一命令和第二命令之间的时间间隔；将第一命令和第二命令之间的经确定的时间间隔与参考最小时间间隔进行比较；并且当第一命令和第二命令之间的经确定的时间间隔小于参考最小参考时间间隔时，禁用电动机。