[发明专利]具有无刷起动机马达的系统的总线电压稳定

说明书

电起动机系统可结合例如动力传动系统的发动机和功率逆变器模块(PIM)使用。所述起动机系统包括多相/AC无刷起动机马达，其经由AC电压总线连接到PIM并且在请求的发动机起动事件期间选择性地连接到发动机。DC电压总线上的传感器输出指示DC电压总线的电压电平的信号。控制器使用具有比例积分(PI)转矩控制回路的电压稳定逻辑来执行方法。当总线电压超过校准的最小电压时响应于所请求的发动机起动事件而进行逻辑执行使控制器使用经由控制回路确定的起动转矩来控制起动机马达。命令的起动转矩限制到起动机马达的涌入电流使得DC电压总线保持高于最小电压。

引言

动力传动系统可以包括内燃机，其响应于加速请求而产生发动机转矩。所产生的发动机转矩可以经由变速器(例如，行星齿轮装置或变速箱)传输到联接负载。在一些动力传动系统配置中，电机的转子选择性地联接到发动机，其中来自电机的马达转矩用于将发动机加速到阈值速度。来自电机的马达辅助可以被限于支持例如在发动机自动起动事件期间的发动机的发动和起动功能，其中此类应用中的电机被称为起动机马达。

发明内容

本文公开了一种用于结合动力传动系统或其它系统使用的电起动机系统，所述其它系统具有内燃机、直流(DC)电压总线、交流(AC)电压总线和功率逆变器模块(PIM)，所述功率逆变器模块电连接到所述DC电压总线与所述AC电压总线之间。所述电起动机系统包括多相/AC无刷起动机马达，其电连接到所述AC电压总线。所述无刷起动机马达可响应于所请求的发动机起动事件而选择性地连接到所述发动机。作为所述电起动机系统的一部分，连接到所述DC电压总线的电传感器输出指示所述DC电压总线的电压电平的信号。

控制器与上述电起动机系统内的所述电传感器通信。所述控制器利用电压稳定逻辑来编程，所述电压稳定逻辑包括比例积分(PI)转矩控制回路。特别是当所述DC电压总线的所述电压电平小于校准的最小电压时，响应于所请求的发动机起动事件而执行所述电压稳定逻辑使所述控制器使用所述PI转矩控制回路来确定所述无刷起动机马达的起动转矩。所述控制器还向所述无刷起动机马达传输转矩命令以使所述无刷起动机马达将所需的起动转矩传输到所述发动机。如本文所述，所需的起动转矩具有限制到所述无刷起动机马达的涌入电流使得所述DC电压总线的所述电压电平保持高于所述校准的最小电压的值。

在没有本文公开的改进的情况下，所述起动机马达可以在发动机起动事件期间汲取高涌入电流，其中来自所述起动机马达的马达转矩被利用并用于发动和起动所述发动机。涌入电流可能导致DC电压总线上的非期望电压降，这是本领域中称为“电压骤降”的状况。例如，在汲取1000安培(A)的系统中，发动机起动事件可能在500毫秒(ms)至600毫秒(ms)内产生约900A的涌入电流，其中从标称12伏(V)至15伏(V)辅助电平有约为5V的相应DC电压骤降。此类明显的电压骤降本身可以表现为灯闪烁或用于辅助电压驱动控制单元或车辆、发电厂或使用所公开的动力传动系统的其它系统内的其它辅助部件的各种复位动作。

因此，所述控制器被配置为使用反馈控制，特别是所述PI转矩控制回路，其中测量的总线电压用作反馈变量。所述控制器通过经由限制起动机马达的最大输出功率主动地控制DC总线电压来执行所述的电压稳定功能。以此方式，所述控制器能够将所述DC电压总线维持等于或高于校准的阈值电压，例如8.5V。

所述起动机马达可以包括转子，并且所述发动机可以包括飞轮。在此类实施例中，所述电起动机系统可以包括螺线管和小齿轮，其中所述螺线管连接到所述转子并且所述小齿轮连接到所述螺线管。所述螺线管被配置为响应于所请求的发动机起动事件而使所述小齿轮平移成与所述飞轮啮合接合。

所述DC电压总线的最大电压电平可以是13V，其中在该示例性实施例中所述校准的最小电压在8V至9V之间。

在示例性13V最大电压实施例中，所述控制器可以将所述DC电压总线的电流水平限制为约500A，使得所述总线电压保持高于所述校准的最小电压。

所述控制器可以被配置为产生或命令所述PIM和所述起动机马达的脉冲宽度调制以实现调整后的请求转矩。