CN105986949A - 起动及发电装置控制引擎起动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种起动及发电装置控制引擎起动的方法，包括有下列步骤：(A)判断电源开启后，转速是否为零，若是则执行下一步骤；(B)判断是否收到引擎的起动信号，若是则执行下一步骤；(C)直接驱动马达正转，判断马达转速是否大于第一预定转速，若是则执行下一步骤；(D)停止驱动马达正转，若不是则执行(C1)停止驱动马达正转，转为驱动曲轴反转一角度或一时间，之后再重复执行步骤(C)；以及步骤(E)判断该引擎转速是否低于第二预定转速，若是则该引擎处于熄火状态，若不是则该引擎仍处于发电状态。因此，利用整合起动及发电于同一组机电的结构，可有效缩短引擎起动的时间。

Description

起动及发电装置控制引擎起动的方法

技术领域

本发明关于一种起动及发电装置控制引擎起动的方法，尤指一种适用于机车引擎的起动及发电装置控制引擎起动的方法。

背景技术

目前市场上有使用一体化的起动发电机(Integrated Starter and Generator，以下简称ISG)，用以增加机车的节能效果，其并具备有怠速熄火与再起动的功能。一般机车在熄火时往往行程会停在压缩上死点之前，此时ISG要正转会需要较大的扭力方能克服引擎的压缩压力，使引擎起动。

现有起动引擎的方法为在引擎起动前先将曲轴反转至预定位置，然后再使之开始正转带动引擎时能够有更大的惯量，进而克服压缩上死点的扭力，带动引擎至适当的点火转速之后，ISG转换为充电模式持续对整车供电，与对电池充电。

上述现有ISG架构的实现方法有个缺点，必须在每次起动前先精确的使曲轴反转至上一个压缩点之前，在转动后加上惯量，才能产生足够克服压缩点的扭力，其引擎从起动至点火的时间耗时较长，并非十分理想，尚有改善的空间。

发明内容

本发明的另一目的系在提供一种起动及发电装置控制引擎起动的方法，能通过一驱动控制器控制一与引擎的曲轴连结的马达，用以起动引擎与发电控制用。其中，由角度感知装置侦测信号，经由驱动控制器计算得知相序与位置，进而将起动及发电的控制技术达成一体式的起动及发电装置的应用，完成整合起动及发电于同一组机电的结构，再利用此一起动及发电装置的控制引擎起动方法，可有效缩短引擎起动的时间。

本发明的另一目的系在提供一种起动及发电装置控制引擎起动的方法，能搭配一减压装置，可有效减低引擎在压缩上死点前的压缩压力，且有效地降低引擎的起动扭矩。

为达成上述目的，本发明的起动及发电装置组设于具有一电池、一电子控制单元(Electronic Control Unit：简称ECU)、一引擎的一机车上。起动及发电装置包括有一驱动控制器、一角度感知装置及一与该引擎的曲轴连结的一马达。其中，角度感知装置可侦测马达与曲轴的相序与角度位置等信息，可经由驱动控制器计算转速或其它信息。本发明的起动及发电装置控制引擎起动的方法包括有下列步骤：

(A)电池的电源开启后判断转速是否为零，若是则表示目前机车引擎处于熄火状态；

(B)判断是否收到引擎的起动信号，如驱动控制器是否收到电子控制单元传来的起动信号、或是启动按钮被按压的信号、或是油门启动装置是否被启动的信号，若是则执行下一步骤；若不是则表示该引擎仍处于熄火状态；

(C)直接驱动马达正转，判断该马达转速是否大于一第一预定转速，代表是否能顺利起动运转，若是则执行下一步骤；若无法顺利运转，则表示该马达转速尚未大于该第一预定转速，则执行步骤(C1)：停止驱动该马达正转(此为起动引擎失效模式，表示起动及发电装置直接正转并不能成功地起动引擎)，转为驱动该曲轴反转一角度或一时间，之后再重复执行步骤(C)；

(D)停止驱动该马达正转，此时表示引擎已被起动，该起动及发电装置已由起动状态转换为发电状态。

上述步骤(C1)的停止驱动该马达正转，表示起动引擎失效模式，亦即，当马达正转遭遇负载过大或是转速过低时，即马达转速不是大于该第一预定转速，其判断方式有(1)相序判断停留于某个相序时间过长或(2)相序判断由正转的正相序变为反转的逆相序或(3)无法提升转速等条件，皆判断为起动引擎失效模式。

上述引擎可还配设有一减压装置，减压装置可于步骤(C1)中的曲轴反转时，于反转过程中，减压装置会作动，可降低起动及发电装置起动引擎的阻力。亦即，在起动过程中，减少压缩行程时的汽缸内压力，直到引擎提升至适当转速，并成功点火使引擎起动运转。

上述减压装置可为单向式减压装置、或离心式减压装置，亦即引擎可配设一单向式减压装置或者配设一离心式减压装置，也可同时配设单向式减压装置及离心式减压装置。

此外，当引擎处于怠速熄火时，亦即，此时机车的电源钥匙已插入并启动，一般为节省能源且减少废气的排放，机车于等待红灯或停靠路边等待超过一预定时间，引擎便会自动熄火，而当要起动引擎时，亦即油门启动装置已被启动，则直接由步骤(C)开始，先直接驱动马达正转，判断该马达转速是否大于一第一预定转速，若是则执行下一步骤；若无法顺利运转，则表示该马达转速尚未大于该第一预定转速，则执行(C1)。其中，油门启动装置可为油门线设有一微动开关，当油门线被驱动时，会触动该微动开关，或是油门把手设有一感知器，可侦测油门把手是否被旋转，微动开关或油门把手感知器皆可作为油门启动装置。

上述步骤(B)中的电子控制单元传来的起动信号可为数字式起动信号(如RS485、CAN、LIN…等)或模拟式起动信号。

上述角度感知装置可为霍尔芯片传感器(Hall sensor)或编码器(Encoder)，用以检知引擎与马达运转过程中的角度位置与转速。

上述步骤(D)之后可更包括步骤(E)判断引擎转速是否低于一第二预定转速，若是则表示引擎处于熄火状态；若不是则表示引擎处仍处于发电状态。另，当引擎处于熄火状态或反转状态时，驱动控制器则停止传送曲轴的角度信号。

上述控制引擎熄火状态的方式可为该驱动控制器停止传送曲轴的角度信号。另，停止传送曲轴的角度信号的时机可为：当驱动马达正转失败而转为驱动马达反转时、引擎处于熄火状态时、及引擎转速低于第二预定转速时。

附图说明

图1系本发明一较佳实施例的起动及发电装置架构图。

图2系本发明一较佳实施例的整车系统架构图。

图3系本发明一较佳实施例的起动及发电装置控制引擎起动的方法。

【符号说明】

10 电池 11 启动按钮

12 油门启动装置 20 起动及发电装置

21 驱动控制器 22 角度感知装置

23 马达 30 引擎

31 曲轴 32 减压装置

33 电子控制单元 A,B,C,C1,D,E 步骤

具体实施方式

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的实施例。

请参阅图1与图2，其分别为本实施例的起动及发电装置架构图及整车系统架构图。本实施例的整车系统架构如图2所示，起动及发电装置20组设于具有一电池10、一启动按钮11、一电子控制单元33(ECU)、一油门启动装置12、一引擎30的一机车上，且引擎30配设有一减压装置32。亦即，起动及发电装置20连接于电池10、启动按钮11、油门启动装置12、电子控制单元33、及引擎30。

本实施例的起动及发电装置控制20包括有一驱动控制器21、一角度感知装置22、及一与引擎30的曲轴31连结的一马达23。其中，驱动控制器21可经由角度感知装置22侦测马达23与引擎30的曲轴31的相序与角度位置等信息。

在本实施例中，角度感知装置22指数个数字型霍尔芯片传感器，用以侦测各电气角度的信号。另，引擎30所配设的减压装置32可为单向式减压装置，也可为离心式减压装置，引擎30也可同时配设一单向式减压装置及一离心式减压装置。其实施方式可参考同为申请人所申请的中国台湾第103114813号「具减压装置的引擎」专利申请案内容。

请参阅图3系本发明一较佳实施例的起动及发电装置控制引擎起动的方法，并请一并参阅图1与图2。本实施例的起动及发电装置20控制引擎30起动的方法包括有下列步骤：当引擎30处于熄火状态，步骤(A)电池10的电源开启后判断引擎30的转速是否为零，若是则表示目前机车引擎30处于熄火状态。接着，步骤(B)电子控制单元33判断是否收到引擎30的起动信号，亦即，电子控制单元33是否收到机车的启动按钮11被按压，或者油门启动装置12被启动的信号，电子控制单元33并将这些信息传送给起动及发电装置20，若是则执行下一步骤；若不是则表示引擎20仍处于熄火状态。

步骤(B)的启动信号可为机车的启动按钮11被按压的信号，也可为油门启动装置12被启动的信号，对后者而言，表示当引擎30处于怠速熄火时，亦即，此时机车的电源钥匙已插入并启动，一般为节省能源且减少废气的排放，机车于等待红灯或停靠路边等待超过一预定时间，引擎30便会自动熄火，油门启动装置12可为油门线设有一微动开关，当油门线被驱动时，会触动该微动开关，或是油门把手设有一感知器，可侦测油门把手是否被旋转，微动开关或油门把手感知器皆可作为油门启动装置12。本实施例的电子控制单元33传来的起动信号可为数字式起动信号(如RS485、CAN、LIN…等)，也可为模拟式起动信号。

接着，步骤(C)起动及发电装置20直接驱动马达23正转一预定时间之后，判断该马达23的转速是否大于第一预定转速，若是，即表示该马达23已将引擎30驱动至起动转速，可起动引擎30运转，则执行下一步骤；若不是则执行步骤(C1)停止驱动该马达23正转，此即为起动失效模式，转为驱动引擎30的曲轴31反转一角度或一时间，在步骤(C1)中，减压装置32于曲轴31反转时启动，会减少引擎30汽缸压力，可降低该起动及发电装置20起动该引擎30的阻力，亦即，可增加起动引擎30成功的机率，之后再重复执行步骤(C)。

上述步骤(C1)的停止驱动该马达23正转，表示处于起动引擎失效模式，亦即，当马达23正转遭遇负载过大或是转速过低时，即马达转速不是大于该第一预定转速，其判断方式有(1)相序判断停留于某个相序时间过长或(2)相序判断由正转的正相序变为反转的逆相序或(3)无法提升转速等条件，皆为起动引擎失效模式。

在步骤(C1)中，当曲轴31反转时，使减压装置32有作用，于驱动曲轴正转时减少压缩行程时的汽缸内压力，直到引擎30提升至第一预定转速，并成功点火使引擎30起动运转。

接着，步骤(D)起动及发电装置20停止驱动该马达23正转，亦即，此时该引擎30已被起动，该起动及发电装置20已由起动状态转换为发电状态。

接着，于引擎30发电状态中，步骤(E)判断引擎30转速是否低于一第二预定转速，若是，则表示引擎30由发电状态转换为熄火状态；若不是则表示引擎30仍处于发电状态。

此外，当引擎30于步骤(B)中没有收到机车的启动按钮11被按压的信号、或者于步骤(E)中引擎30转速低于第二预定转速时，电子控制单元33则接收不到曲轴31的角度信号，亦即，当引擎30处于熄火状态时，驱动控制器21不会传送曲轴31的角度信号。

另外，于步骤(E)中判断引擎30转速没有低于第二预定转速时，表示此时引擎30仍在发电状态，之后仍重复执行步骤(E)。

在本实施例中，角度感知装置22指数个霍尔芯片传感器(Hall sensor)侦测信号，经由驱动控制器21计算得知马达23与曲轴31的相序与位置、转速等信息，进而将起动及发电的控制技术整合一体式的起动及发电装置20，可有效缩短引擎30起动的时间。

因此，本实施例能通过起动及发电装置20的控制引擎30起动方法，可有效缩短引擎起动的时间。

虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种起动及发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该起动及发电装置组设于具有一电池、一电子控制单元ECU、一引擎的一机车上，包括一驱动控制器、一角度感知装置及一与该引擎的一曲轴连结的马达；该起动及发电装置控制引擎起动的方法为：

(A)该电池的电源开启后，判断转速是否为零，若是则执行下一步骤；

(B)判断是否收到该引擎的起动信号，若是则执行下一步骤；

(C)直接驱动该马达正转，判断该马达转速是否大于一第一预定转速，若是则执行下一步骤，若不是则执行步骤(C1)：停止驱动该马达正转，转为驱动该曲轴反转一角度或一时间，之后再重复执行步骤(C)；以及

(D)停止驱动该马达正转。

2.如权利要求1所述的起动及发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该引擎配设至少一减压装置，用以降低驱动该马达正转时的阻力。

3.如权利要求2所述的起动及发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该至少一减压装置指下述至少其中之一：单向式减压装置、及离心式减压装置。

4.如权利要求1所述的起动及发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该机车组设有一启动按钮及一油门启动装置，该引擎的起动信号指下述其一：该电子控制单元传来的起动信号、该启动按钮被按压的信号、及该油门启动装置被启动的信号。

5.如权利要求4所述的起动及发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该电子控制单元传来的起动信号可为数字式起动信号或模拟式起动信号。

6.如权利要求1所述的起动及发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，该角度感知装置指霍尔芯片传感器或编码器，用以检知该引擎与该马达运转过程中的角度位置与转速。

7.如权利要求1所述的起动及发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，在步骤(D)之后更包括步骤(E)：判断该引擎转速是否低于一第二预定转速，若是则该引擎处于熄火状态，若不是则该引擎处仍处于发电状态。

8.如权利要求1所述的起动及发电装置控制引擎起动的方法，其特征在于，于步骤(C)中，该马达转速不是大于该第一预定转速的判断方式为下述其一：相序判断停留于某个相序时间过长、相序判断由正转的正相序变为反转的逆相序、及无法提升转速。