CN108667367A - 一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法及系统。该方法包含：当一个引擎发动且一个引擎控制单元判定一个绝对曲轴角度等于一个预定角度时，该引擎控制单元输出一个曲轴同步触发讯号给一个一体式启动发电机控制器；及当该一体式启动发电机控制器接收到该曲轴同步触发讯号时，该一体式启动发电机控制器致使其认知的曲轴角度等于该预定角度。

Description

一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种同步化控制方法及系统，特别是涉及一种一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法及系统。
背景技术
参阅图1，中国台湾第I476320号公告专利案公开一种降低引擎启动扭力的控制方法，其使用一种一体式启动发电机(Integrated Starter and Generator，ISG)14在引擎(图未示)熄火时，使引擎停止在非压缩行程，因而引擎下次再启动时，可降低启动引擎所需的扭力。而该一体式启动发电机14电连接一电瓶15及一体式启动发电机控制器13。
由于四行程引擎的运作包括进气、压缩、爆炸、排气等四个行程，所以曲轴(图未示)的曲轴角度的涵盖范围是720°。该一体式启动发电机控制器13为了判断出引擎正处于哪个行程，必须从一进气压力感知器11读取进气压力，并从一曲轴位置感知器12读取曲轴位置，以判定出目前的曲轴角位置，因而可将引擎停止在正确的曲轴角位置。
然而，上述中国台湾第I476320号公告专利案在实际应用上存在以下缺点：(1)该一体式启动发电机控制器13需再增加读取进气压力感知器11及曲轴位置感知器12讯号的电路，导致成本增加；(2)该进气压力感知器11及该曲轴位置感知器12原本就与引擎控制单元(ECU)相连接，用于行程的判定及点火喷油正时的控制，因此若再将讯号分接到一体式启动发电机控制器13，便会存在讯号失真的问题；及(3)一体式启动发电机控制器13本身必须接收转子位置感知器(图未示)的中断讯号，所以若还必须接收来自进气压力感知器11及曲轴位置感知器12的中断讯号，便会增加该一体式启动发电机控制器13的运算负荷，容易导致一体式启动发电机控制讯号输出的偏差。因此，有必要寻求解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决现有技术中存在的缺点的一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法及系统。
本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法，包含：(a)当一个引擎发动且一个引擎控制单元判定一个绝对曲轴角度等于一个预定角度时，该引擎控制单元输出一个曲轴同步触发讯号给一个一体式启动发电机控制器；及(b)当该一体式启动发电机控制器接收到该曲轴同步触发讯号时，该一体式启动发电机控制器致使其认知的曲轴角度等于该预定角度。
本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法，该曲轴同步触发讯号为一个电压触发讯号，且该预定角度为0度，在该(a)步骤中，当该引擎控制单元判定该绝对曲轴角度等于0度时，该引擎控制单元输出一个高电压触发讯号给该一体式启动发电机控制器，当该引擎控制单元判定该绝对曲轴角度不等于0度时，该引擎控制单元输出一个低电压触发讯号给该一体式启动发电机控制器，在该(b)步骤中，当该一体式启动发电机控制器接收到该高电压触发讯号时，该一体式启动发电机控制器致使其认知的曲轴角度等于0度。
本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法，在该(a)步骤中，该曲轴同步触发讯号为一个包括该预定角度的通讯触发讯号，在该(b)步骤中，当该一体式启动发电机控制器接收到该通讯触发讯号时，该一体式启动发电机控制器致使其认知的曲轴角度等于该预定角度。
本发明权利一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法，该预定角度为0度。
本发明权利一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法，还包含一个在该(b)步骤后的(c)步骤，该一体式启动发电机控制器根据经同步化的曲轴角度以及一个来自一个转子位置感知器的转子位置信息，计算一个目前曲轴角度。
本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制系统，适用于一个引擎发动状态下的曲轴位置同步化。该系统包含一个引擎控制单元(ECU)及一个一体式启动发电机(ISG)控制器。该引擎控制单元用于判定一个绝对曲轴角度是否等于一个预定角度，并在该绝对曲轴角度等于该预定角度时，输出一个曲轴同步触发讯号。该一体式启动发电机控制器电连接该引擎控制单元，并用于接收该曲轴同步触发讯号，继而致使其认知的曲轴角度等于该预定角度。
本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制系统，该曲轴同步触发讯号为一个电压触发讯号，且该预定角度为0度，当该引擎控制单元判定该绝对曲轴角度等于0度时，该引擎控制单元输出一个高电压触发讯号给该一体式启动发电机控制器，当该引擎控制单元判定该绝对曲轴角度不等于0度时，该引擎控制单元输出一个低电压触发讯号给该一体式启动发电机控制器，当该一体式启动发电机控制器接收到该高电压触发讯号时，该一体式启动发电机控制器致使其认知的曲轴角度等于0度。
本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制系统，该曲轴同步触发讯号为一个包括该预定角度的通讯触发讯号，当该一体式启动发电机控制器接收到该通讯触发讯号时，该一体式启动发电机控制器致使其认知的曲轴角度等于该预定角度。
本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制系统，该预定角度为0度。
本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制系统，还包含一个电连接该一体式启动发电机控制器的转子位置感知器，该一体式启动发电机控制器还用于根据经同步化的曲轴角度以及一个来自该转子位置感知器的转子位置信息，计算一个目前曲轴角度。
本发明的有益效果在于：本发明中的同步化过程是由引擎控制单元告知一体式启动发电机控制器，可避免两个控制器判定出来的曲轴角度不相同的问题，而一体式启动发电机控制器无需和引擎控制单元分接曲轴位置感知器及进气压力感知器，可避免感知器讯号失真对引擎控制造成影响。
附图说明
图1是一功能方块图，说明现有中国台湾第I476320号公告专利案公开的降低引擎启动扭力的控制系统；
图2是一剖面图，说明用于实施本发明一体式启动发电机(ISG)的曲轴位置同步化控制方法的引擎及一体式启动发电机；
图3是一功能方块图，说明本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制系统的实施例；
图4是一示意图，说明该实施例中的同步触发讯号与一体式启动发电机控制器曲轴角度间的时间关系；
图5是一流程图，说明本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法的实施例；及
图6是一流程图，说明引擎熄火曲轴刹停控制逻辑。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图2至4，本发明一体式启动发电机(Integrated Started and Generator，ISG)20的曲轴位置同步化控制系统的实施例适用于引擎9发动状态下的曲轴91位置同步化过程。该一体式启动发电机20包括一个转子25，及一个定子26等元件。在本实施例中，该系统包含一个转子位置感知器24、一个引擎控制单元(Engine Control Unit，ECU)29，及一个一体式启动发电机控制器23。引擎控制单元29电连接一个进气压力感知器21与一曲轴位置感知器22。进气压力感知器21侦测引擎9的进气压力以传送给引擎控制单元29。曲轴位置感知器22侦测曲轴91的位置以传送给引擎控制单元29。
该转子位置感知器24电连接一体式启动发电机控制器23。该转子位置感知器24一般使用三个固定在该定子26上的霍尔元件来感测转子25的位置，并输出转子位置信息至一体式启动发电机控制器23。
该引擎控制单元29的主要功能为控制点火与喷油的正时，因此其本身必须能够判断出曲轴91的曲轴角度的绝对位置(即绝对曲轴角度)。例如，图4中绘示引擎9发动后历经超过三个循环(Cycle)，该引擎控制单元29才判断出正确的绝对曲轴角度。而该引擎控制单元29判断曲轴角度的绝对位置的方式主要是基于不同的曲轴角度下会有不同的进气压力变化，或是基于引擎9转速的变化，搭配空齿的配置，于是便可定义出曲轴角度的绝对位置，以及每个行程所对应的绝对曲轴角度，例如，绝对曲轴角度0至180度为爆炸行程，180至360度为排气行程，360至540度为进气行程，且540至720度为压缩行程。
在该引擎控制单元29判断出正确的绝对曲轴角度后，该引擎控制单元29还用于判定该绝对曲轴角度是否等于一预定角度θ，并在该绝对曲轴角度等于该预定角度θ时，输出一个曲轴同步触发讯号T。在本实施例中，该预定角度θ可为0度，因此，当该引擎控制单元29判断出绝对曲轴角度等于0度时，其会输出该曲轴同步触发讯号T给该一体式启动发电机控制器23。
该一体式启动发电机控制器23电连接该引擎控制单元29、该一体式启动发电机20，及该转子位置感知器24，并用于针对不同的转子位置，给予一体式启动发电机20不同的导通方式，以控制一体式启动发电机20的启动与发电。此外，该一体式启动发电机控制器23还用于接收引擎控制单元29传来的曲轴同步触发讯号T，继而用于致使其认知的曲轴角度等于该预定角度θ，也就是说，一体式启动发电机控制器23将其认知的曲轴角度与该引擎控制单元29的绝对曲轴角度同步化。再者，该一体式启动发电机控制器23还用于根据经同步化的曲轴角度以及来自转子位置感知器24的转子位置信息，计算正确的目前曲轴角度。
参阅图2至5，本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法的实施例包含以下步骤。首先，如步骤S30所示，当引擎9发动后，该引擎控制单元29必须判断出正确的绝对曲轴角度，例如图4中绘示引擎9发动后历经超过三个循环，引擎控制单元29才判断出正确的绝对曲轴角度。
接着，如步骤S31所示，当引擎控制单元29判定绝对曲轴角度等于该预定角度θ时，引擎控制单元29输出该曲轴同步触发讯号T给一体式启动发电机控制器23。如图4所示，在本实施例中，该曲轴同步触发讯号T为一个电压触发讯号，且该预定角度θ为0度。也就是说，当该引擎控制单元29判定该绝对曲轴角度等于0度时，该引擎控制单元29输出一个高电压触发讯号H给该一体式启动发电机控制器23，相反地，当该引擎控制单元29判定该绝对曲轴角度为其他角度时，该引擎控制单元29输出一个低电压触发讯号L给该一体式启动发电机控制器23。此外，图4中虽然只绘示一个高电压触发讯号，但是本发明不限于此，而是该引擎控制单元29也可以周期性地持续输出高电压触发讯号H，也就是说，引擎9每两转(720度)并在曲轴角度等于0度时都输出该高电压触发讯号H。
再者，在本实施例的其他变化例中，该曲轴同步触发讯号T也可以是一个包括该预定角度θ的通讯触发讯号。也就是说，当引擎控制单元29侦测到绝对曲轴角度为0度时，其通过引擎控制单元29与一体式启动发电机控制器23间的通讯接口，将此绝对曲轴角度输出给一体式启动发电机控制器23。该通讯触发讯号可以是例如为基于通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)或者控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)通讯接口的通讯触发讯号。
接着，如步骤S32所示，当一体式启动发电机控制器23一接收到该曲轴同步触发讯号T时，随即进行同步化过程，致使其认知的曲轴角度等于该预定角度θ，例如0度。
于是，如步骤S33所示，ISG控制器23便可根据经同步化的曲轴角度以及来自转子位置感知器24的转子位置信息，计算正确的目前曲轴角度，并可将该正确的目前曲轴角度应用于现有降低引擎启动扭力的控制方法(例如前述中国台湾第I476320号公告专利案公开的降低引擎启动扭力的控制方法)。
参阅图2、3、6，当利用本发明一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法及系统完成曲轴位置同步化后，便可依据图6中国台湾第I476320号公告专利案公开的降低引擎启动扭力的控制方法，在引擎9熄火过程中，将曲轴91停止在适合启动的位置上。首先，如图6步骤S41所示，该引擎9熄火。接着，如步骤S42所示，该一体式启动发电机控制器23判定引擎转速是否小于一第一转速门坎值，以确保刹停时不会因为引擎惯性过大而导致刹停过程的角度超过预期位置。在本实施例中，该曲轴定位转速门坎值可以例如为800RPM。若步骤S42的判定结果为否，则再度进行步骤S42。
相反地，若步骤S42的判定结果为是，则接着如步骤S43所示，该一体式启动发电机控制器23判定该曲轴角度是否等于一角度门坎值。该角度门坎值可以确保曲轴91会停止在该特定角度门坎后。在本实施例中，可设定与压缩上死点对应的曲轴角度为该特定角度门坎值，即可避免曲轴停止在压缩行程。若步骤S43的判定结果为否，表示曲轴角度尚未抵达该特定角度门坎值，所以该一体式启动发电机控制器23再度执行步骤S43。
相反地，若步骤S43的判定结果为是，则接着如步骤S44所示，该一体式启动发电机控制器23致使该一体式启动发电机20施予一反转阻力。
接着，如步骤S45所示，该一体式启动发电机控制器23判定引擎转速是否小于或等于一第二转速门坎值。在本实施例中，该第二转速门坎值可以是例如为0RPM。若判定结果为否，则该一体式启动发电机控制器23再度执行步骤S45。相反地，若判定结果为是，表示曲轴定位已完成，则接着如步骤S46所示，该一体式启动发电机控制器23致使该一体式启动发电机20停止运作。
综上所述，本发明至少具有以下有益效果，确实能达成本发明的目的：
1.本发明中的同步化过程是由引擎控制单元29告知一体式启动发电机控制器23，可避免两者判定出来的曲轴角度不相同的问题，而一体式启动发电机控制器23无需和引擎控制单元29分接曲轴位置感知器及进气压力感知器，可避免感知器讯号失真对引擎控制造成影响；
2.本发明中的曲轴同步触发讯号可以是电压触发讯号，所以在一体式启发电机控制器23硬件上的设计也相对容易；
3.若引擎控制单元29与一体式启动发电机控制器23两者间原本已有使用通讯沟通的情况，则可将同步化功能整合在通讯内容中，以免除一体式启动发电机控制器23硬件上的变更；
4.一体式启动发电机控制器23根据经同步化的曲轴角度以及来自转子位置感知器24的转子位置信息，可自行计算出正确的目前曲轴角度。
以上所述者，只为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，都仍属本发明的范围。

Claims (10)

1.一种一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法，其特征在于：包含下列步骤：
(a)当一个引擎发动且一个引擎控制单元判定一个绝对曲轴角度等于一个预定角度时，该引擎控制单元输出一个曲轴同步触发讯号给一个一体式启动发电机控制器；及
(b)当该一体式启动发电机控制器接收到该曲轴同步触发讯号时，该一体式启动发电机控制器致使其认知的曲轴角度等于该预定角度。
2.根据权利要求1所述的一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法，其特征在于：该曲轴同步触发讯号为一个电压触发讯号，且该预定角度为0度，在该(a)步骤中，当该引擎控制单元判定该绝对曲轴角度等于0度时，该引擎控制单元输出一个高电压触发讯号给该一体式启动发电机控制器，当该引擎控制单元判定该绝对曲轴角度不等于0度时，该引擎控制单元输出一个低电压触发讯号给该一体式启动发电机控制器，在该(b)步骤中，当该一体式启动发电机控制器接收到该高电压触发讯号时，该一体式启动发电机控制器致使其认知的曲轴角度等于0度。
3.根据权利要求1所述的一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法，其特征在于：在该(a)步骤中，该曲轴同步触发讯号为一个包括该预定角度的通讯触发讯号，在该(b)步骤中，当该一体式启动发电机控制器接收到该通讯触发讯号时，该一体式启动发电机控制器致使其认知的曲轴角度等于该预定角度。
4.根据权利要求3所述的一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法，其特征在于：该预定角度为0度。
5.根据权利要求1所述的一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制方法，其特征在于：还包含一个在该(b)步骤后的(c)步骤，该一体式启动发电机控制器根据经同步化的曲轴角度以及一个来自一个转子位置感知器的转子位置信息，计算一个目前曲轴角度。
6.一种一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制系统，适用于一个引擎发动状态下的曲轴位置同步化，其特征在于该系统包含：
一个引擎控制单元，用于判定一个绝对曲轴角度是否等于一个预定角度，并在该绝对曲轴角度等于该预定角度时，输出一个曲轴同步触发讯号；及
一个一体式启动发电机控制器，电连接该引擎控制单元，并用于接收该曲轴同步触发讯号，继而致使其认知的曲轴角度等于该预定角度。
7.根据权利要求6所述的一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制系统，其特征在于：该曲轴同步触发讯号为一个电压触发讯号，且该预定角度为0度，当该引擎控制单元判定该绝对曲轴角度等于0度时，该引擎控制单元输出一个高电压触发讯号给该一体式启动发电机控制器，当该引擎控制单元判定该绝对曲轴角度不等于0度时，该引擎控制单元输出一个低电压触发讯号给该一体式启动发电机控制器，当该一体式启动发电机控制器接收到该高电压触发讯号时，该一体式启动发电机控制器致使其认知的曲轴角度等于0度。
8.根据权利要求6所述的一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制系统，其特征在于：该曲轴同步触发讯号为一个包括该预定角度的通讯触发讯号，当该一体式启动发电机控制器接收到该通讯触发讯号时，该一体式启动发电机控制器致使其认知的曲轴角度等于该预定角度。
9.根据权利要求8所述的一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制系统，其特征在于：该预定角度为0度。
10.根据权利要求6所述的一体式启动发电机的曲轴位置同步化控制系统，其特征在于：还包含一个电连接该一体式启动发电机控制器的转子位置感知器，该一体式启动发电机控制器还用于根据经同步化的曲轴角度以及一个来自该转子位置感知器的转子位置信息，计算一个目前曲轴角度。
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