CN103597200A - 车辆用起动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能减小起动引擎时所产生的引擎振动、从而减小车辆振动的车辆用起动装置。本发明的车辆用起动装置包括对装载于车辆的引擎进行起动的引擎起动装置，所述车辆用起动装置具有以下结构：即，所述引擎起动装置在所述引擎点火前使所述引擎进行曲柄转动的转速为所述引擎的谐振频率相应的转速以下，若所述引擎点火，则使所述引擎的转速增加至所述谐振频率相应的转速以上。

Description

车辆用起动装置
技术领域
本发明涉及起动车辆上装载的引擎的车辆用起动装置。
背景技术
近些年，出于提高燃料消耗率、配合环境标准的目的，开发出了一种进行所谓的怠速停止的车辆用起动装置，通过在车辆上装载发电电动机，在车辆停止时使引擎停止，在车辆前进时利用发电电动机来使引擎再次起动。用于上述控制的车辆用发电电动机为追求小型、低成本、高转矩而多使用线圈励磁式发电电动机。
在这样的利用线圈励磁式发电电动机的怠速停止系统中，为了在引擎起动时更早地使引擎起动，如专利文献1所示，以最大转矩来控制起动装置，使引擎曲柄转动，从而进行点火。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2003-113763号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在专利文献1所示的现有的装置中，在引擎曲柄转动时曲柄转速与引擎的谐振频率区域相一致，引擎的振动增大，从而导致车辆的振动增大，因此，会给驾驶员或乘客带来不快感。
本发明是为了解决现有的车辆起动装置的控制装置的上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能减小起动引擎时所产生的引擎振动、从而能减小车辆振动的车辆用起动装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的车辆用起动装置是包括引擎起动装置的车辆用起动装置，所述引擎起动装置起动装载于车辆的引擎，所述引擎起动装置在所述引擎点火前使所述引擎的曲柄转速在所述引擎的谐振频率相应的转速以下，若所述引擎点火，则使所述引擎的转速增至所述谐振频率相应的转速以上。
发明效果
根据本发明的车辆用起动装置，能减小起动引擎时所产生的引擎振动，从而能减小车辆的振动。
附图说明
图1是装载有本发明的实施方式1所涉及的车辆用起动装置的车辆系统的说明图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆用起动装置的细节的说明图。
图3是用于说明本发明的实施方式1所涉及的车辆用起动装置的动作的流程图。
图4是用于说明本发明的实施方式2所涉及的车辆用起动装置的动作的流程图。
具体实施方式
实施方式1
下面，参照附图，对本发明的实施方式1所涉及的车辆用起动装置进行说明。图1是装载有本发明的实施方式1所涉及的车辆用起动装置的车辆系统的说明图。图1中，引擎起动装置1由逆变器11和旋转电机12构成。引擎起动装置1还包括对逆变器11进行控制的控制装置111。
旋转电机12经由例如传送带等动力传输装置4与引擎3相连接。在使引擎3起动时，引擎起动装置1由电池或电容器即电源装置2来进行供电，使旋转电机12作为电动机来进行动作，从而经由动力传输装置4使引擎3旋转。引擎起动装置1利用图1中被省略的、外部的怠速停止系统的控制器或按键开关等，来发出运行模式的指令，从而以与该指令相对应的运行模式来进行动作。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆用起动装置的细节的说明图。图2中，引擎起动装置1如上所述，由逆变器11和旋转电机12构成，并且如后所述，具有作为发电电动机来进行动作的结构。旋转电机12由线圈励磁式发电电动机构成，包括设置于转子的励磁绕组121、以及设置于定子的电枢绕组122。另外，旋转电机12上还设置有对转子的旋转位置进行检测的旋转传感器123。
逆变器11包括：励磁功率转换部112，该励磁功率转换部112具有控制励磁绕组121的功率的功率转换元件；电枢功率转换部113，该电枢功率转换部113具有控制电枢绕组122的功率的功率转换元件；控制装置111，该控制装置111发出控制励磁功率转换部112的功率转换元件和电枢功率转换部113的功率转换元件的通/断指令；以及电流传感器114，该电流传感器114用于检测励磁电流。
励磁功率转换部112根据来自控制装置111的对功率转换元件的通/断指令来进行动作，利用PWM控制来控制对励磁线圈121进行通电的励磁电流。该励磁功率转换部112一般由用作为功率转换元件的MOS型场效应晶体管（MOSFET）所构成的半桥电路来构成。
电枢功率转换部113一般由用作为功率转换元件的MOSFET所构成的三相桥式电路来构成。电枢功率转换部113在引擎起动时根据来自控制装置111的对功率转换元件的通/断指令，作为逆变器来进行动作，并将电源装置2的直流功率转换成三相交流功率，使电枢电流向旋转电机12的电枢线圈122进行通电，从而使旋转电机12作为电动机来进行动作。另外，引擎起动装置1有时也使旋转电机12作为发电机来进行动作。在这种情况下，电枢功率转换部113根据来自控制装置111的对功率转换元件的通/断指令，作为整流器来进行动作，将电枢绕组122进行发电所得的三相交流功率转换成直流功率，并将其提供给电源装置2或其它负载。
接下来，说明具有如上所述结构的本发明所涉及的车辆用起动装置的动作。图3是用于说明本发明的实施方式1所涉及的车辆用起动装置的动作的流程图。图3中，首先，在步骤S301中，判定是否存在来自怠速停止系统的控制器、按键开关等的驱动指令。当存在驱动指令时（“是”），前进至步骤S311。当不存在驱动指令时（“否”），由于不进行驱动处理，因此，结束处理。
此外，虽然因图3中只示出了与本发明有关的部分而进行了省略，但即使存在驱动指令，在引擎起动装置1的状态发生异常、或电源电压处于规定范围之外的情况下，也不进行驱动。
在步骤S311中，控制装置111根据电源电压来计算成为目标起动装置转速的励磁电流和电枢电流、或者达到电枢电流的通电相位角。这里，所谓目标起动装置转速，是指引擎起动装置1中的旋转电机12使点火前的引擎3进行曲柄转动时旋转电机12的目标转速。此时将由控制装置111所计算出的目标起动装置转速设为比在引擎3中产生与引擎3的谐振频率相应的振动时的转速要小的值。
众所周知，在对点火前的引擎进行曲柄转动时，若引擎3以规定的转速进行旋转，则因该旋转而产生的引擎3的振动频率将与引擎3所固有的谐振频率相一致，导致引擎3大幅振动。导致引擎3以谐振频率进行振动的引擎转速是该引擎所固有的，由引擎3的规格或装载引擎3的车辆的结构等决定，能通过计算或实验等预先获知。
因此，在步骤S311中，为了避免引擎3以谐振频率进行振动，控制装置111将使引擎3进行曲柄转动时旋转电机12的目标起动装置转速设定为比上述规定转速要小，使得引擎3以比预先获取的引擎3的上述规定转速要小的转速进行旋转，并根据电源电压来计算用于获得该目标起动装置转速的励磁电流和电枢电流的值。此时，当然也可以计算用于获得上述励磁电流和电枢电流的值的各功率转换元件的通电相位角，以代替计算上述这些电流值。
接着，在步骤S312中，控制装置111基于上述计算结果来向励磁功率转换部112发出对其功率转换元件的通/断指令，励磁功率转换部112基于该指令来对励磁绕组121进行励磁电流的通电控制。作为励磁电流通电控制的方法，可以进行PI控制，为了提高励磁电流的响应性，也可以在达到目标励磁电流之前进行将PWM控制的导通率设为100[%]的控制。
接着，在步骤S313中，控制装置111基于上述计算结果来向电枢功率转换部113发出对其功率转换元件的通/断指令，电枢功率转换部113基于该指令来开始对电枢绕组122进行通电控制。此时，利用通电相位角来对电枢电流进行控制。
利用上述步骤S312的励磁电流控制、以及步骤S313的电枢电流控制，旋转电机12以比上述规定转速要小的速度进行旋转，从而对引擎3进行曲柄转动，但在接下来的步骤S315中，利用该曲柄转动来判定引擎3是否已点火。这里，对引擎3是否已点火的判定可以根据引擎的转速或转速的变化来进行判断，或者也可以对产生点火信号的情况进行电气检测来进行判断。作为步骤S315的判定结果，当判定为引擎3已点火时（“是”），前进至步骤S314，引擎3进入正常的运行状态并增大转矩，车辆的起动完成。
这里，将能利用引擎起动装置1使引擎3进行曲柄转动的转速的最大值设定为比上述引擎3的谐振频率相应的转速要大。这样，由于仅使用引擎起动装置1就能使引擎3进行曲柄转动的引擎转速比引擎的谐振频率相应的转速要大，因此，能增大由引擎点火后的转矩增大所产生的引擎转速的加速，能使其在更短的时间内通过引擎的谐振频率区域，从而能降低因谐振而产生的引擎振动，抑制车辆的振动。
另外，在引擎点火后引擎起动装置1施加于引擎3的转矩是引擎起动装置1即旋转电机12的最大转矩。这样，由于引擎点火后加速的转矩为最大，因此，能进一步增大由引擎点火后的转矩增大所产生的引擎转速的加速。因此，能使得在更短的时间内通过引擎的谐振频率区域，能降低因谐振而产生的引擎振动，从而能抑制车辆的振动。
作为步骤S315的判定结果，当判定为引擎3未点火时（“否”），返回步骤S311，之后，在确认引擎3点火之前，反复进行上述步骤S311至步骤S315中的处理。
如上所述，根据本发明的实施方式1所涉及的车辆用起动装置，能抑制引擎再起动时的引擎振动，实现与电源电压相应的最佳再起动控制。
实施方式2
在实施方式2中，相对于上述实施方式1，进行转速反馈控制。其它部分与实施例1相同。图4是用于说明本发明的实施方式2所涉及的车辆用起动装置的动作的流程图。下面，以与实施方式1不同的部分为主体来进行说明。
在图4的步骤S316中，将由旋转传感器123所检测出的旋转电机12的转速与目标转速进行比较，并进行转速反馈控制，使得两者的偏差在某一阈值内，当旋转电机12的转速达到目标转速时（“是”），前进至下一步骤S315。这里，所谓目标转速，是指上述实施方式1中所说明的步骤S311中的目标起动装置转速。
当在步骤S316中判定为未达到目标转速时（“否”），返回步骤S311，之后，反复进行步骤S311至S316的处理，使得旋转电机12达到目标转速。
如上所述，根据本发明的实施方式2所涉及的车辆用起动装置，能够实现与电源电压相应的最佳转速控制。此外，能通过反馈来提高转速的精度，从而减少振动。
工业上的实用性
本发明所涉及的车辆用起动装置能用于汽车产业领域、特别是引擎的控制装置领域。
标号说明
Figure BDA0000433450050000061
Figure BDA0000433450050000071

Claims (6)

1.一种车辆用起动装置，包括对装载于车辆的引擎进行起动的引擎起动装置，所述车辆用起动装置的特征在于，
所述引擎起动装置在所述引擎点火前，使所述引擎进行曲柄转动的转速为所述引擎的谐振频率相应的转速以下，若所述引擎点火，则使输出比所述引擎点火前增大，从而使所述引擎的转速迅速增加至所述谐振频率相应的转速以上。
2.如权利要求1所述的车辆用起动装置，其特征在于，
所述引擎起动装置具有比所述引擎的谐振频率相应的转速要大的值，以作为能进行所述曲柄转动的转速的最大值。
3.如权利要求1或2所述的车辆用起动装置，其特征在于，
所述引擎点火后所述引擎起动装置施加于所述引擎的转矩是所述起动装置的最大转矩。
4.如权利要求1至3的任一项所述的车辆用起动装置，其特征在于，
所述引擎起动装置具有检测所述引擎起动装置的转速的旋转检测单元，所述引擎起动装置基于所述旋转检测单元对所述转速的检测，通过反馈来进行所述转速的控制。
5.如权利要求1至4的任一项所述的车辆用起动装置，其特征在于，
所述引擎起动装置经由传送带来起动所述引擎。
6.如权利要求1至5的任一项所述的车辆用起动装置，其特征在于，
所述引擎起动装置包括：
发电电动机，该发电电动机具有励磁绕组和电枢绕组；
励磁功率转换部，该励磁功率转换部对所述励磁绕组的励磁电流进行控制；
电枢功率转换部，该电枢功率转换部对所述电枢绕组的电枢电流进行控制；以及
控制装置，该控制装置对所述励磁功率转换部和所述电枢功率转换部进行控制。
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