CN110422160A - 具有闭环速度同步控制方法的无刷电启动器系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于动力系或具有发动机的其它系统的电启动器系统，包括连接到小齿轮的螺线管装置、无刷起动电动机和控制器。起动电动机具有实际的机器速度，并且在改变主意事件期间，当命令的发动机自动停止顺序在完成之前中断时，起动电动机可以通过小齿轮连接到飞轮。当发动机速度超过阈值速度并且小于校准启动速度时，控制器执行一种方法，在该方法中，使用发动机速度作为参考值来启用起动电动机的闭环速度控制，直到有效机器速度在发动机速度的容许速度增量内。控制器使螺线管装置将小齿轮转变成与飞轮和起动电动机接合，禁用闭环速度控制，并命令起动电动机启动发动机。

Description

具有闭环速度同步控制方法的无刷电启动器系统
引言
内燃机响应加速请求产生发动机扭矩。当发动机用作动力系的一部分时，所产生的发动机扭矩通过动力传动装置(例如行星齿轮装置或齿轮箱)传递给连接的负载。在一些动力系配置中，电机的转子选择性地连接到发动机的飞轮上，通常连接到安装在飞轮上的齿轮元件上。来自电机的电动机扭矩用于加速发动机。来自电机的扭矩可用于在发动机自动起动事件期间支持发动机的起转和启动功能，在这种应用中电机通常被称为起动电动机。
发明内容
本文公开了一种用于与内燃机一起使用的电启动器系统。该电启动器系统包括小齿轮、螺线管装置和无刷起动电动机，即使用电子换向器而不是物理导电刷的电机。响应于所请求的发动机起动事件，起动电动机选择性地通过小齿轮连接到发动机的飞轮，小齿轮被配置为例如通过花键或齿形行星齿轮接口、经由螺线管装置的操作转变成与飞轮和起动电动机的啮合。
控制器被用作上述电启动器系统的一部分。控制器，例如发动机控制单元，被配置为实现快速加油门响应，特别是在命令的发动机自动停止操作期间的改变主意事件期间。如这里所使用的，术语“改变主意事件”指的是动力系或具有发动机的另一系统的人或电子操作者，在发动机有机会完全停止之前，踩下加速踏板或以其他方式做出发动机的加速请求，要求发动机立即输送电力，即，发动机的命令自动停止顺序在完成之前被中断。
为了达到期望的目的，控制器在起动电动机的速度控制中选择性地采用闭环控制逻辑，这样做时使用发动机速度作为控制变量。闭环速度控制发生在小齿轮与飞轮命令的接合之前。控制器由此确保容许的“速度增量”，即参考曲轴的起动电动机的旋转速度(即“有效机器速度”)和发动机速度之间的速度差，保持在足以在随后的小齿轮-飞轮接合期间降低噪声、振动和声振粗糙度(NVH)影响的预定范围内。
在特定实施例中，电启动器系统包括连接到小齿轮的螺线管装置、无刷起动电动机和控制器。起动电动机，或者更准确地说是其转子，以实际的机器速度旋转，并且在改变主意事件期间选择性地通过小齿轮连接到发动机的飞轮，在改变主意的事件中，发动机的命令自动停止顺序被请求的发动机加速中断。控制器直接或通过电机控制处理器与螺线管装置和起动电动机通信，并且被配置为响应于改变主意的发动机事件，将发动机速度与第一阈值速度进行比较。当发动机速度超过第一阈值速度但是保持小于第二较高阈值速度时，控制器使用发动机速度作为反馈变量来启用起动电动机的闭环速度控制，直到起动电动机的有效机器速度在发动机速度的容许范围或增量内。
有效机器速度是实际机器速度乘以电启动器系统的总齿轮减速比。控制器直接或通过中间控制装置如电机控制处理器向螺线管装置传送控制信号，以使螺线管装置将小齿轮转变成与飞轮和起动电动机啮合。此后，控制器禁用闭环速度控制。然后，无刷起动电动机通过小齿轮向飞轮传递最大电动机扭矩，直到发动机达到起动速度，在该速度下，发动机被加燃料和点火以满足一个或多个起动完成条件。
第一阈值速度可以小于校准启动速度的一半。在一些实施例中，速度增量可以在10RPM和100RPM之间。
控制器可以被配置为在命令无刷起动电动机将最大电动机扭矩传递到飞轮之前等待经过校准的延迟持续时间，校准的延迟持续时间足以确保小齿轮和飞轮之间的接触，随后小齿轮和飞轮完全啮合。
控制器可以使用无刷起动电动机的速度控制回路时间来启用无刷起动电动机的闭环速度控制，在一些实施例中，该速度控制回路时间小于控制器的发动机速度更新时间的一半。
螺线管装置和无刷起动电动机可以可选地通过具有15V标称电压电平的辅助电压总线来供电。
控制器可以通过具有15V或更低电压电平的控制线电连接到螺线管装置。可选地，控制器可以通过高速串行链路电连接到无刷起动电动机的电机控制处理器。当电启动器系统用在具有CAN总线和发动机控制模块(ECM)作为控制器的车辆上时，可以使用CAN总线作为高速串行链路。
螺线管装置可以由驱动电路供电，该驱动电路可选地与功率逆变器模块一起结合到无刷起动电动机中，并且由同样集成到无刷起动电动机组件中的电机控制处理器控制。在这样的实施例中，无刷起动电动机和螺线管装置可以通过高速串行链路/CAN总线来控制。
还公开了一种动力系，其包括具有发动机速度和飞轮的内燃机、连接到发动机的变速器、连接到变速器的负载以及上述的电启动器系统。
还公开了一种用于控制电启动器系统的方法。
以上概述并不旨在代表本公开的每个实施例或方面。相反，前述概述举例说明了本文阐述的某些新颖方面和特征。当结合附图和所附权利要求时，本公开的上述和其他特征和优点将从以下对用于实施本公开的代表性实施例和模式的详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1是用于发动机的示例性电启动器系统的示意图，其中电启动器系统包括无刷起动电动机、小齿轮和螺线管装置，它们在发动机停止事件期间进行的改变主意/加油门事件期间被共同控制。
图2是在图1的示例性电启动器系统中使用的发动机速度和启动信号的时间曲线图。
图3是描述在改变主意自动停止事件的加油门期间同步图1所示的发动机的小齿轮和飞轮的旋转的方法的示例性实施例的流程图。
本公开允许修改和替代形式，代表性实施例在附图中以示例的方式示出并在下面详细描述。本公开的创造性方面不限于所公开的特定形式。相反，本公开旨在覆盖落入由所附权利要求限定的公开范围内的修改、等同物、组合和替代物。
具体实施方式
在此对本公开的实施例进行描述。各种实施例是本公开的示例，鉴于本公开，本领域普通技术人员可以想到替代形式的其它实施例。附图并不一定是成比例的。一些特征可能被放大或缩小以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而是作为教导本领域技术人员以不同方式使用本公开的代表性基础。如本领域普通技术人员也将理解的，参考给定的一个附图示出和描述的特征可以与一个或多个其它附图中示出的特征组合，以产生没有明确示出或描述的实施例。因此，所示特征的组合用作典型应用的代表性实施例。然而，符合本公开教导的特征的各种组合和修改对于特定的应用或实现可能是期望的。
参考附图，其中在几幅图中相同的附图标记表示相同或相似的部件，图1中示意性地示出了示例动力系10，其具有通过曲轴31连接到飞轮32的发动机(E)20。为了说明简单，飞轮32被描绘为齿圈，尽管在实际实施例中，飞轮32和这种齿圈可以是安装在一起以一致旋转的独立部件。动力系10还包括电启动器系统12，其可操作用于在发动机自动起动事件期间自动起转和启动发动机20，例如在发动机20已经在怠速时关闭以最小化怠速燃料消耗之后。一个这样的发动机启动事件是在发动机20的命令自动停止期间但在其完成之前发生的上述改变主意事件。
电启动器系统12包括多相/交流(AC)无刷电机，以下称为起动电动机(MBL)18。这样，起动电动机18使用电子换向器，该电子换向器使用固态开关来提供起转扭矩，以支持发动机20的启动-停止功能。起动电动机18包括连接到行星齿轮系统11(例如齿圈和/或其它齿轮元件)的转子19。诸如霍尔效应传感器的位置传感器18S可用于测量转子19的角位置(箭头P18)，因此电机控制处理器18C能够使用角位置(箭头P18)计算转子19的转速，转子19的转速在下文中称为机器速度(N18)。此后，机器速度(N18)可以经由通信总线35被传送到控制器50。
电启动器系统12还包括经由驱动电路21D控制的螺线管装置(S)21，螺线管装置21经由轴190连接到小齿轮33，并且可能包括杠杆(未示出)，小齿轮33被配置为经由螺线管装置21的操作选择性地与飞轮32接合。为了说明清楚，功率逆变器模块(PIM)16与起动电动机18分开示出，它可以是起动电动机18的组成部分，因此也是电启动器系统12的组成部分。
如下面参考图2和图3进一步详细说明，控制器50(例如示例性车辆实施例中的发动机控制模块)被配置为在起动电动机18的扭矩操作的整体控制中执行方法100。这发生在改变主意事件期间，在该改变主意事件中，动力系10的操作者(无论是人工操作者还是自主实施例中的控制器50本身)在发动机20完全停止之前请求增加发动机速度(N20)。
在改变主意事件的环境中，控制器50可以考虑多个场景。在低速改变主意事件中，例如，当发动机速度(N20)低于第一预定阈值速度(N1)时，例如对于示例性四缸发动机为大约150-200RPM，小齿轮33首先与飞轮32接合，随后起动电动机18被启用和通电，使得发动机速度(N20)上升到第二预定阈值速度(N2)以上，即对于同一示例性四缸发动机为大约350RPM的发动机点火速度。当发动机速度(N20)高于第二预定阈值速度(N2)时，可以处理高速改变主意事件，在第二预定阈值速度(N2)或高于第二预定阈值速度(N2)时，发动机20可以被加燃料和点火，而不启用起动电动机18。
在低速和高速示例之间，当发动机速度(N20)在相应的第一和第二预定阈值速度(N1)和(N2)之间时，可能发生中速改变主意事件。在这种情况下，起动电动机18由控制器50启用，并被命令以曲轴31为基准增加机器速度(N18)，使得有效机器速度在发动机速度(N20)的容许速度增量(Δ)内。也就是说，使用图1的位置传感器18S最终确定的原始/感测的电动机速度乘以总齿轮减速比，即预定值，并且当与本公开内容中的发动机速度(N20)相比较时用作有效机器速度。速度增量(Δ)可以是预定/编程值，例如大约10-100RPM，这取决于整个系统可达到的精度。在小齿轮33接合期间，有效机器速度可以优选地小于发动机速度(N20)，以便减少NVH效应和瞬态电动机电流。这些情况下的闭环速度控制可以使用无刷起动电动机18的速度控制回路时间来执行，该速度控制回路时间小于控制器50的发动机速度更新时间的一半。
图1的实施例中的控制器50可用于通过螺线管驱动电路21D的输出电压来控制小齿轮33的位置，而起动电动机18可通过高速串行链路35例如具有1Mb/s或更高的示例波特率的控制器局域网络(CAN)来控制。本方法不是使用永久接合的起动电动机18(其中单向离合器设置在曲轴31和飞轮32之间，使得一个构件随发动机20连续旋转)，或者使用“双串式”配置的其它方法(其中使用单独的螺线管装置21来控制小齿轮33并为有刷类型起动电动机通电)，而是在电启动器系统12的环境中使用螺线管装置21作为单个螺线管。
为了减少在发动机20自动停止期间进行的上述改变主意事件期间的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)影响，控制器50使用发动机速度(N20)作为控制值来执行体现方法100的逻辑。控制器50在小齿轮33与飞轮32接合之前使用无刷起动电动机18的机器速度(N18)的闭环控制，发动机速度(N20)是闭环过程中的反馈控制变量。控制器50由此将有效机器速度和发动机速度(N20)之间的速度增量(Δ)保持在容许范围内。
此外，关于图1中所示的动力系10和电启动器系统12，发动机20可以实施为汽油或柴油发动机，并且最终将发动机扭矩输出到输出轴24。输出轴24可以例如通过液力变矩器或离合器(未示出)连接到变速器(T)22。变速器22最终以特定的齿轮或速度比将输出扭矩传递给变速器输出构件25。输出构件25又通过一个或多个驱动轴28驱动连接的负载，在示例汽车应用中，图1所示的负载是一组驱动轮26。可以设想动力系10的其它有益应用，包括发电厂、机器人、移动平台和非机动车辆应用(例如船只、船舶、铁路车辆和飞机)，因此图1的机动车辆实施例旨在非限制地说明所公开的概念。
当发动机20不运转时，例如在发动机20处于怠速时的节油自动停止事件之后，或者当发动机20关闭时巡航时，电启动器系统12可以响应于来自控制器50或由控制器50发起的螺线管控制信号(箭头CCS)和电机控制信号(箭头CCM)而被电动和自动地通电，以选择性地通过中间小齿轮33将起动电机扭矩(箭头TM)传递到飞轮32。实现这种目的的一种可能配置是使用如图1所示的螺线管装置21。螺线管装置21可以包括轴190，如上所述，可能具有位于轴190和螺线管装置21之间的杠杆(未示出)。
当螺线管装置21响应于螺线管控制信号(箭头CCS)而被通电时，被通电的螺线管装置21将小齿轮33线性地转变到33A所示的位置，从而与飞轮32和行星齿轮系统11上的配合齿或花键直接啮合。一旦发动机20已经启动并且以足以维持燃料供给和内部燃烧的速度运行，螺线管控制信号(箭头CCS)就中断。结果，螺线管装置21被断电。小齿轮33通过螺线管装置21的返回动作被推动脱离与飞轮32的接合。可以存在用于选择性地将小齿轮33与飞轮32和齿圈11接合的其它配置，因此所示实施例旨在说明本文公开的一般概念，而不将电启动器系统12限制于这种实施例。
图1的电启动器系统12可以包括或可以连接到直流(DC)电池组14，例如多电池锂离子、镍金属氢化物或具有正极(+)和负极(-)端子的铅酸电池组。电池组14可以是辅助电池组，例如具有辅助电平的标称电压，例如约12-15V。因此，在动力系10的车辆实施例中，螺线管装置21可以由受控制器50通过控制线控制的驱动器电路21D的输出来供电，或者由电机控制处理器18C响应于由控制器50(例如通过CAN总线35或另一高速串行通信链路)传输到电机控制处理器的消息来供电。在一个可能的实施例中，控制器50可以通过单独的控制线电连接到螺线管装置21和无刷起动电动机18，每条控制线可能具有15V或更低的电压电平。因此，螺线管驱动器21D在图1中被描绘在不同位置，以示出可能的实施例，例如在PIM16或控制器50内。
在示例性情况下，螺线管驱动器21D可以是在电池14的正极(+)引线和螺线管装置21D内的螺线管线圈的第一引线之间具有合适额定电流的高端MOSFET开关(为了简单起见未示出)，其中这种螺线管线圈的第二引线经由车辆/发动机底盘接地连接到电池14的负极(-)引线。如基于半导体的驱动电路领域的普通技术人员将会理解的，在该示例性实施例中，MOSFET的栅极端由控制线通过电平移动电路驱动，以将MOSFET切换到“接通”/导通状态，从而以足以使螺线管轴能够移动的电平向螺线管线圈提供电流，其进而推动小齿轮33与飞轮32接合。
电启动器系统12可以包括PIM16，其进而通过DC电压总线15电连接在电池组14两端的正极(+)和负极(-)端子上，以及电连接到多相/交流(AC)电压总线17。如上所述，尽管为了说明清楚起见，PIM16与起动电动机18分开示出，但是在其他实施例中，PIM16可以与起动电动机18集成在一起。此外，尽管为了说明简单起见从图1中省略了，但是PIM16包括半导体开关对，通常为MOSFET，其通过DC电压总线15连接到正极(+)和负极(-)端子，以及信号滤波电路部件，其最终将来自电池组14的DC电源转换成AC电压总线17上的多相电源。
反过来，AC电压总线17电连接到无刷起动电动机18内部的各个相绕组。起动电动机18可以配置成使得在给定的性能范围内产生校准的反电动势，例如，在6000RPM下的3-5V，或确保足够的电动机扭矩(箭头TM)可用于起动发动机20的其它值，例如，在DC电压总线15的参数内5-7Nm。起动电动机18可以被不同地配置为但不局限于表面式永磁电机、内部永磁电机、拖杯形感应电机、开关磁阻电机或其它类型的无刷电动机。如本文所认识到的，除了其它可能的益处之外，无刷电动机例如起动电动机18可以享有延长的工作寿命，相对于某些有刷类型电动机，其速度控制精度水平得到提高。
图1的控制器50被配置为接收测量的电压、电流、位置、温度和/或其他合适的电气值，作为一组输入信号(箭头CCI)的一部分。作为方法100的一部分，控制器50可以不同地实现为一个或多个控制装置，其共同管理来自起动电动机18的电动机扭矩(箭头TM)。如上所述，控制器50被配置为经由螺线管控制信号(箭头CCS)控制螺线管装置21的操作，并且同时经由电动机控制信号(箭头CCM)启用起动电动机18并为其通电，螺线管控制信号(箭头CCS)和电动机控制信号(箭头CCM)可能通过单独的控制线或传输连接器传输。也就是说，本文公开的启动系统12的特征在于单个螺线管，即螺线管装置21。结果，螺线管装置21可以由受控制器50或电机控制处理器18C控制的驱动电路21D的输出供电，以给螺线管装置21的线圈或绕组通电，从而使得小齿轮33能够在自动停止状态期间转变。
多个控制器可以通过高速串行总线例如图1所示的CAN总线35进行通信。控制器50可以包括一个或多个数字计算机，每个数字计算机具有处理器(P)(例如微处理器或中央处理单元)，以及(只读存储器、随机存取存储器、电可编程只读存储器等形式的)存储器(M)、高速时钟、模数和数模电路、输入/输出电路和装置以及适当的信号调节和缓冲电路。在电启动器系统12的各种实施例中，控制器50可以通过具有15V或更低电压电平的专用或直接控制线135电连接到螺线管装置21，在图1中连接被指示为“[50]”。
可选地，控制器50可以经由电机控制处理器18C经由CAN总线35或另一高速串行链路电连接到无刷起动电动机18。例如，当电启动器系统12被用在具有动力系10和CAN总线35的车辆上时，控制器50可以被实施为或包括发动机控制模块，上述高速串行链路为CAN总线35。螺线管装置21可以由螺线管驱动电路21D供电，在其它实施例中，螺线管驱动电路21D与PIM16并排结合，如图1所示，在这种情况下，无刷起动电动机18和螺线管装置21都可以通过CAN总线35控制。
控制器50还可以将算法和/或计算机可执行指令(包括体现下述方法100的底层算法或代码)存储在存储器(M)中，并将命令传输到电启动器系统12，以实现根据本公开的某些控制动作的执行。.
控制器50与发动机20通信，并接收指示发动机20的速度和温度以及其它可能的发动机运行条件或参数的信号，作为输入信号(箭头CCI)的一部分。这些参数包括发动机20的启动请求，无论是操作者发起的还是自主产生的。控制器50还与无刷起动电动机18通信，并因此接收指示当前速度、电流消耗、扭矩、温度和/或其它操作参数的信号。控制器50还可以与电池组14通信，并接收指示电池充电状态、温度和电流消耗以及相应的DC和AC电压总线15和17两端的电压的信号。除了经由CAN总线35向起动电动机18传送扭矩请求，或者经由线路CCM或螺线管控制信号(箭头CCS)传送启动请求之外，控制器50还可以向发动机20和变速器22传送输出信号(箭头CCO)，作为控制器50的整体操作功能的一部分。
参考图2的代表性轨迹60，发动机速度(N20)以RPM为单位描绘在垂直轴(Y1)上，时间(t)以秒(s)为单位描绘在水平轴(X)上，二进制值(0或1)描绘在垂直轴(Y2)上。在t0，图1的控制器50启用螺线管装置21的操作，接着在t1启用无刷起动电动机18，螺线管装置21的启用由被命令为高的位标志62(STRT-ENBL)指示，即从二进制0变为二进制1。在图示的非限制性示例中，在t1时(在t0启动螺线管装置21之后大约0.04s)，无刷起动电动机18被启用以促使发动机速度(N20)快速增加，如轨迹61所示，在t2时达到大约500RPM的校准启动速度。
在无刷起动电动机18被命令关闭或禁用之后，发动机速度(N20)继续增加，这发生在图2中t3处大约t＝0.4s。因此，当与本文所述的单螺线管装置21结合使用时，本闭环控制方法100相对于使用开环控制方法的方法可以提高NVH性能，该方法在改变主意的发动机重启事件期间看到图1的小齿轮33的速度和飞轮32的旋转速度之间的随机速度差。
参考图3，根据示例性实施例的方法100开始于步骤S102。参考的结构元件在图1中示出。在步骤S102，控制器50验证发动机20处于开启/运行状态，如标号“(20)＝开启”所示。步骤S102可以对应于高于校准启动速度的发动机速度(N20)，例如对于示例性四缸发动机20为350-400RPM，或者对应于指示发动机20的持续燃料供给和内燃功能的另一速度值。方法100接着前进到步骤S104。
在步骤S104，控制器50接下来确定自动停止(“ASTP”)功能是否已经启用。启用的逻辑状态指示发动机20的命令自动停止事件。循环重复步骤S104，直到启用自动停止，此时方法100前进到步骤S106。
在步骤S106，在控制器50已经在步骤S104确定发动机20的自动停止功能被启用的情况下，控制器50接下来确定是否存在改变主意(“CoM”)事件。例如，作为步骤S106的一部分，控制器50可以处理输入信号(箭头CCI)以确定是否存在节气门加油门，其中动力系10的操作者，例如以自主模式操作的人类操作者/驾驶员或控制器50，例如通过踩下加速器踏板(未示出)或增加节气门来做出加速请求。当改变主意事件激活时，方法100前进到步骤S108，否则控制器50重复步骤S106。
在步骤S108，控制器50确定当前发动机速度(N20)。如果与控制器50分离，则可以通过另一个控制装置，例如发动机控制模块来报告这样的值，或者当控制器50本身是发动机控制模块时，可以由控制器50计算或直接测量发动机速度(N20)。一旦确定了发动机速度(N20)，方法100前进到步骤S110。
步骤S110需要再次通过控制器50确定发动机速度(N20)是否小于第一预定阈值速度(N1)。第一预定阈值速度(N1)可以是低于发动机20的校准启动速度的速度。例如，如果示例性四缸发动机的校准启动速度是350-400RPM，则在非限制性情况下，第一预定阈值速度(N1)可以是大约175-200RPM，或者小于校准启动速度的50％。当发动机速度(N20)超过第一预定阈值速度(N1)时，方法100前进到步骤S111；当发动机速度(N20)小于第一预定阈值速度(N1)时，方法100前进到步骤S112。
在步骤S111，控制器50接下来确定发动机速度(N20)是否超过大于上述第一预定阈值速度(N1)的第二预定阈值速度(N2)。第二预定阈值速度(N2)可以对应于上述发动机启动速度，例如350-400RPM，这取决于发动机20中使用的气缸数量。当发动机速度(N20)小于第二校准阈值速度(N2)时，方法100前进到步骤S115；并且替代地，当发动机速度(N20)等于或超过第二校准阈值速度(N2)时，方法100前进到步骤S113。
在步骤S112，在控制器50已经在前一步骤S110确定发动机速度(N20)小于第一预定阈值速度(N1)的情况下，控制器50接下来使小齿轮33接合。步骤S112可能需要经由控制器50或电机控制处理器18C传送控制信号以给螺线管装置21例如螺线管驱动电路21D供电。响应于所提供的电压，不管其源控制器如何，通电的螺线管装置21将小齿轮21转变成与发动机20的飞轮32啮合。方法100接着前进到步骤S114。
当发动机速度(N20)足以继续发动机20的燃料供给和启动时，到达步骤S113。步骤S113需要启用发动机20的燃料供给功能(“ENBL(20)”)，例如，将汽油或柴油燃料喷射到发动机20的气缸中以在其中燃烧。此后，方法100前进到步骤S102。
步骤S114包括经由控制器50启动计数器，然后确定计数器的当前计数时间(T)是否超过预定的延迟持续时间(T1)。重复步骤S114，直到预定延迟持续时间(T1)已经过去，此时方法100前进到步骤S116。
在步骤S115，控制器50例如通过设置相应的位标志来启用无刷起动电动机18的闭环速度控制，然后进入步骤S117。
步骤S116包括启用图1的无刷起动电动机18(“ENBL(18))以起转并启动发动机20，同时启用发动机20的燃料供给。这两个动作都是通过控制器50使用通过CAN总线35和/或低压线路传输的相应控制信号的操作来实现的。方法接着前进到步骤S118。
步骤S117包括将无刷起动电动机18的有效机器速度(N18*)与调整后的发动机速度(即发动机速度(N20)减去预定速度增量(Δ))进行比较。实际机器速度(图1的N18)可以通过状态观测器来估计或者使用示例位置传感器18S来测量，其中有效机器速度(N18*)是机器速度(N18)乘以总齿轮减速比。对于低至5-10RPM或高至50-100RPM，或者在10-100RPM的范围内，预定速度增量(Δ)是校准值，在给定应用中使用的实际预定速度增量(Δ)取决于整个系统可达到的精度。当有效机器速度(N18*)小于调整后的发动机速度时，方法100前进到步骤S119，或者前进到步骤S121。
在步骤S118，控制器50接下来确定发动机20的重启是否完成，即发动机20是否处于开启/运行状态(“(20)开启”)。步骤S118继续，直到重启事件完成，例如，直到发动机速度(N20)超过第二预定阈值速度(N2)长于校准时间(例如0.1s)，然后前进到步骤S120。
步骤S119需要在返回步骤S115之前更新图1所示控制器50的在存储器(M)中的发动机速度(N20)。
在步骤S120，控制器50禁止无刷起动电动机18和螺线管装置21的操作(“DSBL(18)+(21)”)。反过来，这种控制动作导致小齿轮33从飞轮32脱离以及无刷起动电动机18停止。此后，方法100前进到步骤S102。
在步骤S121，控制器50启用螺线管装置21。该控制动作导致螺线管装置21将小齿轮33转变成与飞轮32直接啮合。方法100接着前进到步骤S123。
步骤S123包括控制器50退出在步骤S115开始的起动电动机18的闭环控制，例如通过将位标志注册为二进制0。此后，方法100前进到步骤S116。
当与图1的电启动器系统12结合使用时，上述方法100能够使用更高的起动速度更快地启动发动机20，这也允许减少延迟并改善NVH性能。可以从滑行状态或改变主意事件改变发动机20的命令自动停止事件的进程的其它条件中享受改进的加油门性能。鉴于前述公开内容，本领域普通技术人员将容易理解这些和其它益处。
虽然已经详细描述了一些最佳模式和其他实施例，但是存在各种替代设计和实施例来实践所附权利要求中定义的本教导。本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对公开的实施例进行修改。此外，本概念明确包括所描述的元件和特征的组合和子组合。详细描述和附图是对本教导的支持和描述，本教导的范围仅由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种与具有发动机速度和飞轮的内燃机一起使用的电启动器系统，所述电启动器系统包括：
小齿轮；
连接至所述小齿轮的螺线管装置；
无刷起动电动机，其具有实际的机器速度，并且在改变主意事件期间选择性地通过所述小齿轮连接到所述发动机的所述飞轮，在所述改变主意事件中，所述发动机的命令自动停止顺序被请求的发动机加速中断；以及
控制器，与所述螺线管装置和所述起动电动机通信，并且被配置为响应于所述改变主意的发动机事件而：
将所述发动机速度与小于所述发动机的校准启动速度的阈值速度进行比较；以及
响应于所述发动机速度超过所述阈值速度并且小于所述校准启动速度：
使用所述发动机速度作为参考值来启用所述起动电动机的闭环速度控制，直到所述起动电动机的有效机器速度在所述发动机速度的容许范围或速度增量内，所述有效机器速度是实际机器速度乘以所述电启动器系统的总齿轮减速比；
传输控制信号以启用所述螺线管装置，从而使所述螺线管装置将所述小齿轮转变至与所述飞轮和所述起动电动机接合；
当与所述飞轮和所述起动电动机接合时，禁用所述闭环速度控制；以及
命令所述无刷起动电动机通过所述小齿轮向所述飞轮传递电动机扭矩，直到所述发动机启动。
2.根据权利要求1所述的电启动器系统，其中，所述阈值速度小于所述校准启动速度的一半。
3.根据权利要求1所述的电启动器系统，其中，所述容许范围或速度增量在10RPM和100RPM之间。
4.根据权利要求1所述的电启动器系统，其中，所述控制器被配置为在启用启动器小齿轮接合之后、在命令所述无刷起动电动机将电动机扭矩传递到所述飞轮之前等待经过校准的延迟持续时间，所述校准的延迟持续时间足以确保所述小齿轮与所述飞轮完全啮合。
5.根据权利要求1所述的电启动器系统，其中，所述控制器被配置为使用所述无刷起动电动机的速度控制回路时间来启用所述无刷起动电动机的闭环速度控制，所述速度控制回路时间小于所述控制器的发动机速度更新时间的一半。
6.根据权利要求1所述的电启动器系统，其中，所述螺线管装置和所述无刷起动电动机经由具有15V或更低的标称电压水平的辅助电压总线供电。
7.根据权利要求1所述的电启动器系统，其中，所述控制器通过具有15V或更低的标称电压水平的控制线电连接到所述螺线管装置。
8.根据权利要求1所述的电启动器系统，其中，所述控制器经由高速串行链路电连接到所述无刷起动电动机的电机控制处理器，并且其中所述电机控制处理器被配置为响应于来自所述控制器的请求而经由脉宽调制电压来为所述螺线管装置的驱动电路通电。
9.根据权利要求8所述的电启动器系统，其中，所述电启动器系统被用在具有控制器局域网(CAN)总线并且还具有作为所述控制器的发动机控制模块(ECM)的车辆上，并且其中，所述高速串行链路为所述CAN总线。
10.根据权利要求9所述的电启动器系统，其中，所述电启动器系统包括功率逆变器模块(PIM)，并且其中，所述驱动电路被结合到所述PIM中。
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