CN109591820A - 用于快速发动机启动的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种快速启动内燃机的方法包括确定了发动机停止并且检测发动机启动请求。该方法还包括启用具有无刷电动机的启动器组件，该无刷电动机包括定子和转子并且配置成驱动小齿轮，并且使小齿轮与发动机飞轮接合。该方法还包括确定转子相对于定子的当前角位置，该当前角位置配置成产生第一转子转矩。该方法另外包括响应于确定的转子的角位置将电流施加到电动机，从而将转子转动到预定起始角位置，该预定起始角位置配置成提供大于第一转矩的第二转矩。此外，该方法包括命令电动机旋转转子，从而通过小齿轮施加第二转矩以启动发动机。

Description

用于快速发动机启动的系统和方法
引言
本公开涉及一种用于在机动车辆的启停系统中快速启动内燃机的系统和方法。
机动车辆可以采用单个或多个动力源。这种车辆可以采用其中内燃机用于推进车辆的动力系，或者可以采用其中两个或多个不同的动力源用于完成相同的任务的混合动力系。为了使燃料效率达到最佳效果并减少这种动力系的废气排放，车辆的内燃机可以配备有启停功能。
当不需要发动机的转矩来驱动车辆时，可以使用启停功能来关闭内燃机。当对象车辆保持稳定的巡航速度并且处于滑行减速模式下时(即当车辆从高速开始减速或车辆停止时)，可能会遇到这种情况。在当车辆停止时采用启停功能的情况下(例如通过施加车辆的制动踏板)，通常情况下，发动机自动关闭，随后在车辆操作者释放制动踏板时自动重启。在具有启停功能的发动机中，交流发电机/电动机可以专门计成当再次期望车辆运动时快速重启已经被关闭的发动机。
发明内容
一种在车辆中快速启动具有曲轴飞轮的内燃机的方法包括：通过电子控制器确定了内燃机停止并且通过控制器检测发动机启动请求。该方法还包括通过控制器启用具有无刷电动机的启动器组件，该无刷电动机包括定子和转子并且配置成驱动小齿轮，并且使小齿轮与飞轮接合。该方法还包括通过控制器确定转子相对于定子的当前角位置，其中当前角位置配置成产生第一转子转矩。该方法另外包括响应于确定的转子的角位置将电流施加到电动机，从而将转子转动到相对于定子的预定起始角位置，该预定起始角位置配置成提供大于第一转矩的第二转矩。此外，该方法包括通过控制器命令电动机旋转转子，从而通过小齿轮施加第二转矩以启动内燃机。
启动器组件可以包括正交编码器和至少一个霍尔效应传感器，每个霍尔效应传感器与控制器电连通。在这样的实施例中，确定转子相对于定子的当前角位置可以包括：首先通过至少一个霍尔效应传感器以低分辨率检测转子的角位置，并且还包括随后通过正交编码器以高分辨率检测转子的角位置。
最多可以使用三个霍尔效应传感器。例如，三个这样的传感器可以相对于转子的旋转周期间隔120度。此外，正交编码器和三个霍尔效应传感器可以组合成与控制器电连通的单个传感器组件。
车辆可以包括具有电能源的电气系统，例如电池，该电气系统配置成向控制器和启动器组件提供电流。在这样的实施例中，该方法可以另外包括：通过控制器确定经由电能源向电动机施加的电流量以及在电动机两端产生的电压量。
定子可以包括多相绕组。该方法还可以包括：通过控制器确定转子相对于定子的速度；将确定的转子的速度与转子的参考最大速度进行比较，并且当确定的转子的速度大于参考最大速度时使定子的多相绕组短路。
该方法还可以包括：通过控制器确定转子相对于定子的速度；将确定的转子的速度与转子的参考最大空载速度进行比较；并且当确定的转子的速度小于参考最大空载速度时，打开电动机的多相绕组。
该方法可以另外包括：通过控制器确定转子已旋转的时间量；将确定的转子已旋转的时间量与参考最大时间量进行比较，并且当确定的转子已旋转的时间量大于参考最大时间量时，禁用电动机。
该方法可以进一步包括：检测由时间间隔分开的第一命令和第二命令以通过启动器组件启动内燃机；通过控制器确定第一命令和第二命令之间的时间间隔；将第一命令和第二命令之间的经确定的时间间隔与参考最小时间间隔进行比较；并且当第一命令和第二命令之间的经确定的时间间隔小于参考最小参考时间间隔时，禁用电动机。
内燃机的快速启动可以是钥匙启动。在这样的实施例中，检测发动机启动请求可以包括检测钥匙接通事件。
车辆可以配备有当车辆停止时启用的用于内燃机的自动停止/启动功能。在这样的实施例中，内燃机的快速启动可以是在发动机停止之后的自动重启。另外，检测发动机启动请求可以包括在车辆停止之后检测对内燃机的重启的请求。
控制器可以被编程有转子相对于定子的预定起始角位置，该预定起始角位置配置成提供第二转矩。在这样的实施例中，该方法还可以包括：通过控制器访问内部存储器并将确定的转子的角位置与转子的预定起始角位置进行比较。
还公开了一种采用配置成执行上述方法的电子控制器的车辆。
当参照附图和所附权利要求时，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将从以下对实施例的详细描述和用于执行所描述的公开内容的最佳方式中变得显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的采用具有内燃机的动力系和采用无刷电动机的启动器组件的车辆的示意图，该无刷电动机配置成影响发动机的快速启动。
图2示意性地示出了图1中所示的内燃机和启动器组件的近视图。
图3示意性地示出了快速启动图1和图2中所示的内燃机的方法。
具体实施方式
参考附图，其中相同的元件始终利用相同的附图标记进行标识，图1示出了具有动力系12的车辆10。动力系12可操作地连接到一组从动轮，从而提供车辆10的推进。具体地，动力系12包括内燃机14，内燃机14配置成产生发动机动力和转矩并且可操作地连接到一组从动轮16以驱动车辆10。如图所示，发动机14通过通向从动轮16的变速器18而将发动机输出转矩传输到路面13。如本文所设想的那样，变速器18可以是多速可自动换档的变速器(这种变速器利用齿轮系和多个转矩传输装置在变速器的输入端和输出端之间产生不连续的齿轮比)或者无级变速器(CVT)。
发动机14在不连续的燃料加注事件中接收燃料供应，其中这种燃料与空气结合成燃料空气混合物，以便随后通过火花塞(未示出)或通过压缩事件而点火，进而形成燃烧并产生动力。如图2所示，发动机14包括附接到发动机的曲轴21的飞轮(或挠性板)20，并且因此以与发动机相同的速度旋转。飞轮20通常通过诸如螺栓或螺钉(未示出)之类的紧固件附接到曲轴21。具有特定的齿轮齿廓和间距的齿圈22布置在飞轮20的外周上。齿圈22通常具有外直径，该外直径设计成有助于发动机14的有效启动。
车辆10包括电气系统24，电气系统24具有电线导管(例如通信总线24A)以及电能源26(举例而言，能量存储装置，例如一个或多个电池)。例如下面将更详细地描述的那样，电能源26配置成选择性地接收/存储电荷，并且在需要时产生电流以操作发动机14和各种其他车辆系统。车辆10包括电子控制器28，电子控制器28与能量源26电连通并且配置成调节发动机14的运行。车辆10还包括启动器组件30，启动器组件30由能量源26提供动力并且配置成在需要时启动内燃机14。启动器组件30的示例性示意图示于图2中。如图2所示，启动器组件30相对于发动机14布置成紧邻齿圈22，以便启动发动机。作为发动机停止-启动布置结构的一部分，启动器组件30用于快速启动和旋转发动机14，直至达到运行速度。如图2所示，启动器组件30可以直接安装在发动机14上，目的是减小制造公差的影响。
启动器组件30包括用于旋转小齿轮34的无刷电动机或电机32。小齿轮34配置成沿轴35滑动并且可以通过单向离合器(未示出)联接到轴。电动机32可以配置成从能量源26接收其电能的12伏或48伏电机。小齿轮34包括与齿圈22的齿轮齿廓和间距相对应的齿轮齿廓和间距，以便与其实现精确的啮合和接合。启动器组件30还包括小齿轮接合螺线管组件36，而小齿轮接合螺线管组件36包括小齿轮换档螺线管40。无刷电动机32包括定子32A和转子32B并且配置成驱动小齿轮34。定子32A可以包括三相或多相绕组。小齿轮换档螺线管40配置成激励杠杆装置44。当由小齿轮换档螺线管40激励时，杠杆装置44又使小齿轮34沿轴35移位以与齿圈22啮合接合，从而启动发动机14。在发动机14的启动期间，每次发动机回转转动伴随着燃料添加事件，该燃料添加事件适于向发动机输送适当量的燃料，以便影响发动机的点火、燃烧和持续的旋转。
电子控制器28配置或编程为通常调节发动机14和尤其启动器组件30的运行。在配置成调节发动机14的运行的控制器28的实施例中，控制器28可以布置在无刷电机32的外部(如图2所示)。替代地，在配置成仅调节无刷电机32的控制器28的实施例中，该控制器可以与无刷电机(未示出)集成在一起。如本文所设想的那样，控制器28可以包括用于调节和协调车辆10的推进的中央处理单元(CPU)，其包括发动机14、变速器18和启动器组件30的运行。控制器28包括存储器28A，其中至少一些是有形的和非暂时的。存储器可以是参与提供计算机可读数据或处理指令的可记录介质。这种介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。例如，用于控制器28的非易失性介质可以包括光盘或磁盘以及其他永久存储器。例如，易失性介质可以包括动态随机存取存储器(DRAM)，其可以构成主存储器。
上述指令可以由一个或多个传输介质传输，所述传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，具体包括电线(其包括耦合到计算机的处理器的系统总线)。控制器28的存储器还可以包括软盘、硬盘、磁带、其他磁介质、CD-ROM、DVD、其他光学介质等。控制器28可以配置或配备有其他所需的计算机硬件，例如高速时钟、必需的模数(A/D)和/或数模(D/A)电路、必要的输入/输出电路和设备(I/O)以及适当的信号调节和/或缓冲电路。控制器28所需的或可由其访问的算法可以存储在存储器中并被自动地执行来提供所需的功能。
控制器28与启动器组件36和能量存储源26中的每一个可操作地连通。控制器28具体配置成通过确定了内燃机14停止来影响发动机的快速启动。可以借助于曲轴21位置传感器(未示出)来确定发动机14是运行的还是停止的。作为发动机14的快速启动的一部分，控制器28还配置成检测发动机启动请求，该发动机启动请求可以由车辆10的操作者经由钥匙接通事件(即经由诸如钥匙或按钮之类的发动机启动开关46A)或者通过触发配置成使车辆运动的加速踏板46B(如图1所示)来发起。具体地，基于预定的车辆运行参数，控制器28被编程为根据需要激活启动器组件36以使小齿轮34伸展并重新启动发动机14。可以在车辆研发的校准和测试阶段期间凭经验预先确定适当的车辆10运行参数，其目的是优化受试车辆的性能、驾驶性和效率。
内燃机14的快速启动可以通过钥匙启动来实现。在这样的实施例中，由控制器28对发动机14启动请求的检测可以包括检测经由开关46A触发的钥匙接通事件。如上所述，车辆10还可以包括当车辆停止时启用的用于内燃机14的自动停止/启动特征。可以借助于速度传感器47来确定车辆10是移动的还是停止的，速度传感器47与控制器28电子连通并配置成检测车轮16的转速，如图1所示。在这样的实施例中，发动机14的快速启动可以是在发动机停止之后的自动重启。此外，由控制器28对发动机14启动请求的检测可以包括：在车辆10例如因红灯而停止之后，例如经由操作者踩下加速踏板46B来检测发动机的重启请求。控制器28还配置成经由引导命令48启用启动器组件30的小齿轮接合螺线管组件36，从而准许小齿轮34与飞轮20的接合。控制器28另外配置成例如通过命令小齿轮换档螺线管40激励杠杆装置44来使小齿轮34与飞轮20接合。
控制器28还配置成确定转子32B相对于定子32A的当前角位置Pp。此当前角位置Pp配置成使用由能量源26产生的电流来产生(即不会超过)第一转子转矩T1。控制器28另外配置成响应于所确定的转子的当前角位置Pp而将电流施加到电动机32。具体地，由控制器28选择一定量的电流以将转子32B转动至相对于定子32A的预定起始角位置Ps，其中起始角位置配置成提供大于第一转矩T1的第二转矩T2。此外，第二转矩T2旨在成为通过使用由能量源26产生的电流可从启动器组件30获得的最大转矩。控制器28还配置成命令电动机32使转子32B以特定速度旋转，从而经由小齿轮34施加第二转矩T2，启动发动机14。
转子32B相对于定子32A的当前角位置Pp的确定以及其预定起始角位置Ps的验证可以经由两步过程来完成。最初，可以通过在低分辨率下进行确定来识别转子所处的圆形象限，并且随后在高分辨率下进行确定，以精确识别所述转子在该象限内的位置。为了实现这一两步过程，启动器组件30可以包括一个或多个霍尔效应传感器50，所述霍尔效应传感器配置成通过在特定数量的扇区之一内检测转子32B相对于定子32A的角位置来在低分辨率下检测转子32B的角度定位。通常，霍尔效应传感器是响应于磁场而改变其输出电压的换能器。一般而言，霍尔效应传感器用于接近开关、定位、速度检测和电流感测应用。具体地，启动器组件30可以包括多达三个霍尔效应传感器50，其配置成检测转子32B在六个60度扇区之一内的角度定位。启动器组件30可以进一步包括正交编码器52，正交编码器52配置成在高分辨率下检测转子32B在转子旋转的单个象限内的角度定位(例如在大约0.1度内)以及检测转子的转速。一般而言，正交编码器是用于感测旋转部件的移动和速度的方向的增量式旋转编码器。如图2所示，霍尔效应传感器50和正交编码器52中的每一个都可以与控制器28电连通。
控制器28可以配置成使用来自霍尔效应传感器50和正交编码器52这两者的信号来实现转子32B的角位置的高精度确定。因此，经由控制器28确定转子32B相对于定子32A的当前角位置可以包括：首先经由霍尔效应传感器50在低分辨率下检测转子32B的角位置，随后经由编码器52在高分辨率下检测转子的角位置。为了影响对转子32B的角位置的在适当分辨率下的高精度确定，可以采用相对于转子的旋转周期以120度间隔开的三个单独的霍尔效应传感器50。而且，正交编码器52和霍尔效应传感器50可以组合成与控制器28电连通的单个或集成的传感器组件53。
控制器28可以被编程有转子32B的预定起始角位置Ps，而预定起始角位置Ps可以存储在非易失性存储器28A中。控制器28可以另外配置成访问存储器28A，以将所确定的转子的角位置Pp与预定起始角位置Ps进行比较。控制器28还可以编程有查找表54，查找表54可以包括转子32B的离散角位置Pp和预定起始角位置Ps之间的差。此查找表54可以另外包括在此Pp-Ps位置差与使转子32B转动至所需起始角位置Ps所需的电流的特定值之间的交叉参考。查找表54可以根据基于经验收集的数据而制作并被编程到控制器28中，用于在车辆10的运行期间进行后续访问，以将转子32B设定到预定起始角位置Ps。因此，转子32B的位置的精确确定和设定使得能够经由启动器组件30产生最大转矩(即第二转矩T2)，从而影响发动机14的快速启动。
控制器28可以进一步配置成通过确定经由电能源26施加至电动机32的电流量以及在电动机两端产生的电压量来影响发动机14的快速启动。控制器28还可以被编程为检测启动器组件30的运行中的各种故障。在一个实施例中，控制器28可以被编程为保护启动器组件30免受可能的超速条件的影响。由启动器组件的总齿轮比限定的启动器组件30的最大转速是被设定为大于发动机14在各种发动机启动条件期间的最大启动速度的值。通过设定超速条件，不仅可以确保发动机被启动，而且还可以用于在发动机启动后使发动机的启动器脱离。在这样的实施例中，控制器28可以配置成例如通过使用正交编码器52和霍尔效应传感器50来确定转子32B相对于定子32A的速度。控制器28可以另外配置成将所确定的转子32B的速度ω与转子的预定参考最大速度ωmax进行比较。此外，如果所确定的转子的速度ω大于参考最大速度ωmax，则控制器28可以被编程为进入故障运行模式。转子32B的参考最大速度ωmax由发动机14的运行参数确定。具体而言，参考最大速度ωmax的大小是被选择来确保发动机14可以在各种环境中并在宽范的环境温度下启动。参考最大速度ωmax是计算出的或者根据经验确定的，并且被编程到并存储在存储器28A内。
在故障运行模式下，如果所确定的转子的速度ω大于参考最大空载速度ωmax_noload，则控制器28可以配置成使电动机32的所有相绕组(例如定子32A的三相绕组)短路。替代地，在故障运行模式下，如果所确定的转子的速度ω小于参考最大空载速度ωmax_noload，则控制器28可以配置成打开电动机32的所有相绕组。当启动器组件30进入故障运行模式时，经由控制器28禁用正常电流控制模式。最大空载速度ωmax_noload由特定无刷电机32的运行参数确定，并且就此是此电机的固有特性。具体地，对于给定电压，最大空载速度ωmax_noload的大小是当轴35上没有负载时在磁通开始削弱电机的控制之前无刷电机32可以达到的最大速度。
在另一实施例中，控制器28可以被编程为保护启动器组件30免受可能的超温条件的影响。在这样的实施例中，控制器28可以配置成确定转子32B已经旋转的时间量t。控制器28可以另外配置成将所确定的转子已经旋转的时间量t与参考最大时间量tmax(经计算得出或根据经验确定并且被编程到并存储在存储器28A中)进行比较。此外，如果或者当所确定的转子32B已经旋转的时间量t大于参考最大时间量tmax时，控制器28可以配置成进入故障运行模式。
在附加实施例中，控制器28可以被编程为经由单独的途径来保护启动器组件30免受可能的超温条件的影响。具体地，在这样的附加实施例中，控制器28可以配置成检测在时间上分开(即分开了时间间隔ti)的第一命令和第二命令，以经由启动器组件30启动发动机14。控制器28还可以配置成例如经由控制器的高速时钟来确定第一命令和第二命令之间的时间间隔ti。控制器28可以另外配置成将所确定的第一命令和第二命令之间的时间间隔ti与参考最小时间间隔timin(经计算得出或根据经验确定并且被编程到并存储在存储器28A内)进行比较。此外，如果或当所确定的第一命令和第二命令之间的时间间隔ti小于参考最小时间间隔timin时，控制器28可以配置成禁用电动机32。
在另外的实施例中，控制器28可以被编程为保护启动器组件30免受可能的过电压条件的影响。启动器组件30能够产生超过能量源26的输出电压的电压。然而，这种过量的电压可能对其他电气系统24的部件的耐久性造成损害。因此，控制器28可以使用离散电压值样本的平均数来执行无刷电动机32的过电压检测。具体地，控制器28可以配置成例如通过经由适当的传感器(未示出)进行直接感测来检测在预定时间范围内(如1-5毫秒)在通信总线24A中和在电动机32两端的多个连续离散电压值，并且确定所检测到的离散电压值的平均电压值。例如，用于获得平均电压值的这种离散电压值的数量可以在2和10之间。接下来，控制器28可以将所确定的平均电压值与预定的最大电压值进行比较。如果所确定的平均电压值大于预定的最大电压值并且所确定的转子32B的速度ω大于参考最大空载速度ωmax_noload，则控制器28可以设置过电压故障。
在另一实施例中，控制器28可以被编程为保护启动器组件30免受可能的过电流条件的影响。具体地，控制器28可以被编程为使用离散电流值样本的平均数来执行无刷电动机32的过电流检测。控制器28可以配置成例如通过经由适当的传感器(未示出)直接进行感测来检测多个连续离散电流值，这种检测可以针对由通信总线24A在预定时间范围内(如100-200微秒)传输到电动机32的A相和B相电流执行。然后，控制器28可以使用检测到的离散电流值来确定平均电流值。例如，用于获得平均电流值的这种离散电流值的数量可以在2和10之间。接下来，控制器28可以将确定的平均电流值与预定的最大电流值进行比较，这种比较可以针对A相和B相电流分别地执行。如果确定的平均电流值大于预定的最大电流值，则控制器28可以设置过电流故障。任何上述故障可以由控制器28存储在存储器28A内和/或通过传感信号56(如数字错误代码或警告指示符)传送给车辆10的操作者或车辆服务提供者。
快速启动用于推进车辆10的内燃机14的方法100在图3中进行了示出，并且在以下参考图1和图2所示的结构进行了描述。方法100开始于确定了发动机14停止的框102。在框102之后，该方法进行到框104，其中该方法包括检测发动机10的启动请求。如以上结合图1和图2所描述的，当车辆静止不动时，这样的发动机启动可能受到影响，并且适用于常见的钥匙接通发动机启动或者在启停操作期间的自动发动机再启动。在框104之后，该方法进行到框106。在框106中，该方法包括通过命令48启用具有无刷电动机32的启动器组件30。在框104中启用启动器组件30可以包括通过控制器28检测和评估模拟输入，例如A相和B相电流、总线24A的电压和电流。另外，启用启动器组件30可以包括响应于发动机10的启动请求，通过控制器28(包括通过霍尔效应传感器50和正交编码器52)来检测和评估数字输入。该方法从框106行进到框108，其中该方法包括使小齿轮34与飞轮20接合。
在框108之后，该方法进行到框110。在框110中，该方法包括确定转子32B相对于定子32A的当前角位置Pp，其中所确定的当前角位置能够产生第一转子转矩T1。如以上结合图1和图2所描述的，启动器组件30可以包括至少一个霍尔效应传感器50和正交编码器52，它们一起可以配置成有助于高精度地确定转子的角位置。相应地，在框110中确定当前角位置Pp可以通过霍尔效应传感器50和正交编码器52来实现。在框110之后，该方法进行到框112，其中该方法包括响应于所确定的转子32B的角位置Pp，将电流施加到电动机32，以将转子转动到配置成提供第二最大转矩T2的预定起始角位置Ps。在框112之后，该方法进行到框114，其中该方法包括命令电动机32以所需速度旋转转子32B，从而通过小齿轮34施加第二转矩T2，启动发动机14。
在框114之后，该方法可以进行到框116。在框116中，该方法可以通过如下方式执行对启动器组件30的超速故障检测：确定转子32B相对于定子32A的旋转速度ω，将确定的转子的速度ω与转子的参考最大速度ωmax进行比较，并且如结合图1和图2所示，当所确定的转子的速度大于参考最大速度时，进入故障运行模式。在框114或框116之后，该方法可以进行到框118。在框118中，该方法可以通过如下方式来执行过度运行时间故障检测以防止启动器组件30的超温条件：确定转子32B已旋转的时间量t，将确定的转子已旋转的时间量t与参考最大时间量tmax进行比较，并在确定的转子已旋转的时间量t大于参考最大时间量tmax时，进入故障运行模式。此外，在禁用电动机32之后，控制器28可以在存储器28A内设置和存储超速故障和/或产生传感信号56。
另外，在框114、框116或框118中的任何一个之后，该方法可以进行到框120。在框120中，该方法可以通过如下方式来执行最小时间故障检测以防止启动器组件30的启动器超温：检测由时间间隔t分开的第一命令和第二命令以通过启动器组件30启动发动机14，确定第一命令和第二命令之间的时间间隔t，将确定的第一命令和第二命令之间的时间间隔t与参考最小时间间隔tmin进行比较，并且当确定的第一命令和第二命令之间的时间间隔t小于参考最小参考时间间隔tmin时，禁用电动机32。此外，在禁用电动机32之后，控制器28可以在存储器28A内设置并存储最小时间故障和/或产生传感信号56。
另外，在框114、框116、框118或框120中的任何一个之后，该方法可以进行到框122。在框122中，控制器28可以使用离散电压值样本的平均数来执行无刷电动机32的过电压检测。控制器28可以例如通过经由适当的传感器(未示出)进行直接感测来检测在预定时间范围内(如1-5毫秒)在通信总线24A中和在电动机32两端的多个连续离散电压值，并且确定所检测到的离散电压值的平均电压值。例如，用于获得平均电压值的这种离散电压值的数量可以在2和10之间。接下来，控制器28可以将所确定的平均电压值与预定的最大电压值进行比较。如果所确定的平均电压值大于预定的最大电压值并且所确定的转子32B的速度ω大于参考最大速度ωmax，则控制器28可以在存储器28A内设置过电压故障和/或产生传感信号56。
在框114、框116、框118、框120或框122中的任何一个之后，该方法可以进行到框124。在框124中，控制器28可以使用离散电流值样本的平均数来执行无刷电动机32的过电流检测。控制器28可以检测多个连续离散电流值，这种检测可以针对由通信总线24A在预定时间范围内(如100-200微秒)传输到电动机32的A相和B相电流执行。然后，控制器28可以使用检测到的离散电流值(例如2-10个电流值)来确定平均电流值。
接下来，控制器28可以将确定的平均电流值与预定的最大电流值进行比较，这种比较可以针对A相和B相电流分别地执行。如果确定的平均电流值大于预定的最大电流值并且确定的转子32B的速度ω大于参考最大速度ωmax，则控制器28可以在存储器28A内设置并存储过电流故障和/或产生传感信号56。如果检测到上述故障中的任何一个故障，则该方法可以在框116、框118、框120、框122或框124中的任何一个之后循环回到框110，以便进行启动器组件30的另一个控制周期。另一方面，如果没有检测到上述任何一个故障，则该方法可以前进到框126以控制能量源26向无刷电动机32施加适当电流，产生用于启动发动机14的必要转矩T2。
总的来说，方法100可操作以在钥匙接通事件之后或者在发动机停止之后的自动发动机重启期间实现发动机14的上述快速启动。此外，通过将转子32B的角位置精确地确定和设置为启动器组件30中的第二最大转矩T2的位置，可以有效地且相对低成本地实现发动机14的快速启动。此外，如正交编码器52和霍尔效应传感器50之类的专用硬件可以用来便于实现转子32B的角位置的必要的确定和设置，以产生最大转矩T2。
具体实施方式和附图或图式是对本公开的支持和描述，但是本公开的范围仅由权利要求限定。尽管已经详细描述了用于执行所要求保护的公开内容的一些最佳方式和其他实施例，但是仍存在用于实践所附权利要求中限定的公开内容的各种替代设计和实施例。此外，附图中所示的实施例或者本说明书中提到的各种实施例的特性不一定被理解为彼此独立的实施例。相反，可以将实施例的一个示例中描述的每个特征与来自其他实施例的一个或多个其他期望特征进行组合，从而产生没有以文字或参考附图描述的其他实施例。相应地，此类其他实施例落在所附权利要求书的范围框架内。

Claims (10)

1.一种在车辆中快速启动具有曲轴飞轮的内燃机的方法，包括：
通过电子控制器确定内燃机停止；
通过所述控制器检测发动机启动请求；
通过所述控制器启用具有无刷电动机的启动器组件，所述无刷电动机包括定子和转子并且配置成驱动小齿轮；
使所述小齿轮与所述飞轮接合；
通过所述控制器确定所述转子相对于所述定子的当前角位置，其中所述当前角位置配置成生成第一转子转矩；
响应于所述转子的所述确定的角位置将电流施加到所述电动机，从而将所述转子转动到相对于所述定子的预定起始角位置，其中所述预定起始角位置配置成提供大于所述第一转矩的第二转矩；以及
通过所述控制器命令所述电动机旋转所述转子，从而通过所述小齿轮施加所述第二转矩以启动所述内燃机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述启动器组件包括至少一个霍尔效应传感器和正交编码器，每个都与所述控制器电连通，并且其中确定所述转子相对于所述定子的所述当前角位置包括首先通过所述至少一个霍尔效应传感器以低分辨率检测所述转子的所述角位置，随后通过所述正交编码器以高分辨率检测所述转子的所述角位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一个霍尔效应传感器包括三个相对于所述转子的旋转周期间隔120度的霍尔效应传感器，并且其中所述正交编码器和所述三个霍尔效应传感器组合成与所述控制器电连通的单个传感器组件。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆包括具有配置成向所述控制器和所述启动器组件提供电流的电能源的电气系统，所述方法还包括通过所述控制器确定经由所述电能源施加到所述电动机的电流量以及在所述电动机两端产生的电压量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述定子包括多相绕组，所述方法还包括：
通过所述控制器确定所述转子相对于所述定子的速度；
通过所述控制器将所述转子的所述确定的速度与所述转子的参考最大速度进行比较；以及
当所述转子的所述确定的速度大于所述参考最大速度时，使所述定子的所述多相绕组短路。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
通过所述控制器确定所述转子相对于所述定子的速度；
通过所述控制器将所述转子的所述确定的速度与所述转子的参考最大空载速度进行比较；以及
当所述转子的所述确定的速度小于所述参考最大空载速度时，打开所述电动机的所述多相绕组。
7.根据权利要求4所述的方法，还包括：
通过所述控制器确定所述转子已旋转的时间量；
将所述确定的所述转子已旋转的时间量与参考最大时间量进行比较；以及
当所述确定的所述转子已旋转的时间量大于所述参考最大时间量时，禁用所述电动机。
8.根据权利要求4所述的方法，还包括：
检测由时间间隔分开的第一命令和第二命令以通过所述启动器组件启动所述内燃机；
通过所述控制器确定所述第一命令和所述第二命令之间的所述时间间隔；
将所述第一命令和所述第二命令之间的所述确定的时间间隔与参考最小时间间隔进行比较；以及
当所述第一命令和所述第二命令之间的所述确定的时间间隔小于所述参考最小时间间隔时，禁用所述电动机。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆配备有当所述车辆停止时启用的用于所述内燃机的自动停止/启动特征，并且所述内燃机的所述快速启动是在所述发动机停止之后的自动重启，并且其中检测所述发动机启动请求包括在所述车辆停止之后检测对所述内燃机的所述重启的请求。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制器被编程为具有所述转子相对于所述定子的预定起始角位置，所述预定起始角位置配置成提供所述第二转矩，所述方法还包括通过所述控制器访问所述内部存储器并将所述转子的所述确定的角位置与所述转子的所述预定起始角位置进行比较。
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