起动内燃发动机的方法和系统技术方案

用于起动内燃发动机的方法和系统。本发明专利技术涉及一种用于起动内燃发动机的方法。该方法包括以下步骤：(a)接收起动信号；(b)确定转子相对于定子相绕组的初始位置；(c)向与转子的所确定的初始位置对应的定子绕组施加脉宽调制(PWM)信号；(d)确定定子电流变化的阈值；(e)响应于所施加的脉宽调制信号而测量定子绕组的电流，以确定电流变化；(f)如果电流变化大于所述阈值，则确定更新后的转子位置，向与更新后的转子位置对应的定子绕组施加脉宽调制信号，并且重复步骤(d)‑(f)；以及(g)如果电流变化小于所述阈值，则向与最后更新后的转子位置对应的定子绕组施加脉宽调制信号并且重复步骤(d)‑(g)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】起动内燃发动机的方法和系统
本专利技术涉及起动内燃发动机，并且更具体地，涉及用于起动与永磁电机联接的内燃发动机的方法和系统。
技术介绍
通常，出于起动内燃(IC)发动机和产生电力的目的，使用集成起动机-发电机(ISG)系统。通常，ISG系统具有与车辆曲轴连接的单个电机。为了起动IC发动机，使电机旋转，进而使曲轴旋转。在自持燃烧过程可在IC发动机内开始之前，此旋转应该处于足够高的速度。在发电操作期间，曲轴使电机旋转，以产生为电池充电并且为车辆的其他电负载供电所需的电力。在传统的ISG系统中，电子控制单元(ECU)放置在电池和车辆的电机之间，其中，ECU调节电池和电机之间的电力的双向流动。在发动机起动操作期间，ECU从电池汲取电力，并且供给电力以驱动电机，而在发电操作期间，它调节来自电机的电力流动，以为电池充电并且还向其他电负载供电。大多数ISG系统使用永磁无刷电机(BLDC机器)。这些机器由多相绕组所制成的定子和永磁体所制成的转子组成。为了ISG系统进行最佳操作，ECU需要相对于电机转子位置以特定顺序激励定子绕组。就这方面，通常使用多个基于霍尔效应的传感器来感测转子位置。这些传感器放置在定子绕组内，或者使用单独的磁环来触发基于霍尔效应的传感器。在任一种情况下，都需要将传感器放置在IC发动机的壳体内。基于霍尔效应的传感器的替代是使用曲轴的绝对角度传感器。然而，这些传感器也需要放置在发动机壳体内。由于这些传感器放置在发动机壳体内，因此它们经受诸如高温和振动的严苛操作条件，这使得它们往往会失效。另外，安装传感器需要特殊的布置，这使成本增加并且占据了发动机壳体内的空间。此外，需要使用导线将传感器连接到ECU，以便将来自传感器的信号提供给ECU。出于此目的，还需要提供从传感器到ECU的导线布线。另外，对导线的任何损坏都会有损ISG系统的操作。鉴于以上，本领域中需要至少解决以上提到的问题。
技术实现思路
因此，在一方面，本专利技术提供了一种用于起动与永磁电机联接的内燃发动机的方法。该永磁电机包括：转子，其具有多个永磁体磁极；以及定子，其具有设置在定子上的多个相绕组，每个相绕组都包括多个线圈。该方法包括以下步骤：(a)接收起动信号；(b)确定所述转子相对于定子相绕组的初始位置；(c)向与转子的所确定的初始位置对应的定子绕组施加脉宽调制信号；(d)确定定子电流变化的阈值；(e)响应于所施加的脉宽调制信号而测量所述定子绕组的电流，以确定电流变化；(f)如果所述电流变化大于所述阈值，则确定更新后的转子位置，向与更新后的转子位置对应的所述定子绕组施加脉宽调制信号；并且重复步骤(d)-(f)；以及(g)如果所述电流变化小于所述阈值，则向与最后更新后的转子位置对应的所述定子绕组施加脉宽调制信号并且重复步骤(d)-(g)。在另一方面，本专利技术提供了一种用于起动与永磁电机联接的内燃发动机的系统。该永磁电机包括：转子，其具有多个永磁体磁极；以及定子，其具有设置在定子上的多个相绕组，每个相绕组都包括多个线圈。该系统包括：控制单元，其与所述永磁电机联接；以及电源，其连接到所述控制单元。所述控制单元被配置成：(a)接收起动信号；(b)确定所述转子相对于定子相绕组的初始位置；(c)向与转子的所确定的初始位置对应的定子绕组施加脉宽调制信号；(d)确定所述定子电流变化的阈值；(e)响应于所施加的脉宽调制信号而测量所述定子绕组的电流，以确定电流变化；(f)如果所述电流变化大于所述阈值，则确定更新后的转子位置，向与更新后的转子位置对应的所述定子绕组施加脉宽调制信号，并且重复步骤(d)-(f)；以及(g)如果所述电流变化小于所述阈值，则向与最后更新后的转子位置对应的所述定子绕组施加脉宽调制信号并且重复步骤(d)-(g)。附图说明将参照本专利技术的实施方式，在附图中会例示这些实施方式的示例。这些图旨在是例示性的，而非限制性的。虽然总体上在这些实施方式的背景下描述了本专利技术，但是应该理解，并不旨在将本专利技术的范围限于这些特定实施方式。图1例示了根据本专利技术的实施方式的用于起动内燃发动机的系统的示意图。图2例示了根据本专利技术的实施方式的控制单元的架构。图3示出了根据本专利技术的实施方式的用于起动内燃发动机所采取的步骤的流程图。图4示出如从电机的有源端子看到的电机的等效电路。图5示出电机的电感和转子的位置之间的关系。图6是根据本专利技术的实施方式的在确定转子初始位置的同时获得的结果的图形表示。图7是根据本专利技术的实施方式的电流变化和基于电流变化的换向的图形表示。图8示出电流纹波和确定换向的改变的时间之间的关系。具体实施方式本专利技术涉及用于起动与永磁电机联接的内燃发动机的方法和系统。图1例示了根据本专利技术的实施方式的用于控制电机130以实现内燃发动机的期望的起动的系统100的示意图。永磁电机包括：转子，其具有多个永磁体磁极；以及定子，其具有设置在定子上的多个相绕组，每个相绕组都包括多个线圈。如所示出的，控制单元110连接到电源120和电动机130。在这方面，控制单元可以是车辆的专用的或车载的电子控制单元(ECU)。电源可以是车辆的电池。基于ECU所接收的电动机的电压、电流、速度等形式的各种输入，ECU确定转子的位置，并且还提供基于转子位置激励相关定子绕组必备的信号。图2例示了根据本专利技术的实施方式的控制单元的架构。ECU包括用于选择性地将电池端子与电机端子连接的一组电源开关220。由控制电路或电源开关驱动电路240驱动电源开关。电流感测电路230以可被中央处理单元(CPU)240读取的形式转换流过电机或流过电池的电流。基于从电流感测电路接收的输入和其它参数，CPU确定转子的位置并且向控制电路发送命令，控制电路致动适当的电源开关，以将电机的选定端子连接到电池端子。图3示出了根据本专利技术的实施方式的控制集成式起动机-发电机所采取的步骤的流程图。在步骤3A，CPU检查是否接收到起动命令。如果没有收到起动命令，则CPU保持在步骤3A。如果接收到起动命令，则在步骤3B，CPU确定转子相对于定子相绕组的初始位置。为了确定转子相对于定子相绕组的初始位置，CPU选择一对定子相绕组，并且在选定的一对定子相绕组上施加电压信号达预定的时间。针对选定绕组中的每个执行电流测量。基于所测得电流最大的一对定子相绕组来确定转子的初始位置。在步骤3C，CPU向与所确定的转子初始位置对应的定子绕组施加脉宽调制(PWM)信号。参照图4，其描绘了当施加特定定子激励时从有源电机端子看到的电机的等效电路。当施加特定定子激励时，在定子内建立磁场。对于用给定量的定子电流进行的给定定子激励，从有源电机端子看到的电机的电感随转子位置的变化而变化，如图5中所示。当转子磁场与定子激励磁场对准时，定子材料进入磁饱和。由于电感与BH曲线的斜率成正比，因此从有源电机端子看到的电感减小。利用这种随转子位置的变化而变化并且随定子激励的变化而变化的电感改变来检测初始转子位置并且当转子在电机运行期间移动时更新定子激励。图6是根据本专利技术的实施方式的在确定转子初始位置的同时获得的结果的图形表示。它示出了典型初始位置估计过程的结果，该结果表明了由电流测量电路针对两个不同转子位置的一组命令检测到的电流。如从图中看出的，电流测量电路针对所有命令检测到的电流不是相同的。对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于起动内燃发动机的方法，所述发动机与永磁电机联接，所述永磁电机包括转子以及定子，该转子具有多个永磁体磁极，该定子具有设置在该定子上的多个相绕组，每个相绕组包括多个线圈，该方法包括以下步骤：(a)接收起动信号；(b)确定所述转子相对于定子相绕组的初始位置；(c)向与所述转子的所确定的初始位置对应的定子绕组施加脉宽调制(PWM)信号；(d)确定定子电流变化的阈值；(e)响应于所施加的脉宽调制信号而测量所述定子绕组的电流，以确定电流变化；(f)如果电流变化大于所述阈值，则确定更新后的转子位置，向与更新后的转子位置对应的所述定子绕组施加脉宽调制信号，并且重复步骤(d)‑(f)；以及(g)如果电流变化小于所述阈值，则向与最后更新后的转子位置对应的所述定子绕组施加脉宽调制信号并且重复步骤(d)‑(g)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.11 IN 201621004628;2016.11.23 IN 2016210401.一种用于起动内燃发动机的方法，所述发动机与永磁电机联接，所述永磁电机包括转子以及定子，该转子具有多个永磁体磁极，该定子具有设置在该定子上的多个相绕组，每个相绕组包括多个线圈，该方法包括以下步骤：(a)接收起动信号；(b)确定所述转子相对于定子相绕组的初始位置；(c)向与所述转子的所确定的初始位置对应的定子绕组施加脉宽调制(PWM)信号；(d)确定定子电流变化的阈值；(e)响应于所施加的脉宽调制信号而测量所述定子绕组的电流，以确定电流变化；(f)如果电流变化大于所述阈值，则确定更新后的转子位置，向与更新后的转子位置对应的所述定子绕组施加脉宽调制信号，并且重复步骤(d)-(f)；以及(g)如果电流变化小于所述阈值，则向与最后更新后的转子位置对应的所述定子绕组施加脉宽调制信号并且重复步骤(d)-(g)。2.根据权利要求1所述的用于起动内燃发动机的方法，其中，确定所述定子电流变化的阈值的步骤包括：测量瞬时或平均电池电压；测量瞬时或平均发动机速度；基本上在PWM周期开始时以及基本上在PWM周期结束时测量定子电流；以及基于所测量的电池电压、发...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·阿纳库马尔，D·阿米特，
申请(专利权)人：塞德马克机电私人有限公司，
类型：发明
国别省市：印度,IN