CN112253350B - 发动机起动方法及用此方法的起动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机起动方法及用此方法的起动系统，所述发动机起动方法包括以下步骤：步骤101，开环正转模式，电机在所述开环正转模式下按照恒定占空比正向转动，通过设置定时器判断所述电机到达发动机压缩上止点；步骤102，大力矩加速模式，所述电机的母线电流闭环控制，所述母线电流通过电流采样模块进行采集；步骤103，双闭环控制模式，所述电机在所述大力矩加速模式下加速，带动所述发动机起动，并完成所述电机相位检测和转速电流双闭环控制。根据本发明的发动机起动方法起动过程无需位置传感器辅助估计电机相位，结构简单、可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种发动机起动方法及用此方法的起动系统。
背景技术
起动发电一体机(ISG)是集成到发动机和传动机构之间的电机，既作为发动机的起动电机，又作为发动机的平衡飞轮和发电机。ISG除具备刹车制动能量回收以及发电功能外还需完成发动机的起动。对于ISG，若采用无位置传感器控制方式，无需加装位置传感器，利用反电势及电流估计电动机的相位。由于反电势在转速达到一定值才能检测到，需要通过开环加速到可以检测到反电势的转速。
发动机的做功过程可以分为四个阶段：进气、压缩、做功、排气。不同阶段阻力存在差别，其中在发动机压缩行程阻力在整个过程中阻力最大，若起动电机起动初始位置离压缩上止点过近，会导致起动电机起动失败，而不同发动机不同电机的起动过程会因为本身的扭矩特性等差别出现差异。因此，需要对无传感器控制的起动方式进行调整以提高起动的成功率。目前已有的起动电机控制方法为大电流驱动起动电机拖动发动机至点燃，起动过程中起动扭矩不进行控制，不利于结构的稳定。因此，上述技术存在改进空间。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种发动机起动方法，所述发动机起动方法，具有以下几点优势：第一，起动过程发动机由电动机带动正向旋转，从而避免因发动机反转可能导致的后燃及异常磨损；第二，起动系统和发动机解耦，无需发动机喷油系统辅助；第三，无需发动机及电机本体的扭矩转速信息，能适用于不同的发动机；第四，起动过程无需位置传感器辅助估计电机相位，结构简单，可靠性高。
本发明第二个目的提出了一种采样上述发动机起动方法的起动系统。
本发明第三个目的提出了一种非临时性可读存储介质。
根据本发明第一方面实施例的发动机起动方法包括以下步骤：步骤101，开环正转模式，电机在所述开环正转模式下按照恒定占空比正向转动，通过设置定时器判断所述电机到达发动机压缩上止点；步骤102，大力矩加速模式，所述电机的母线电流闭环控制，所述母线电流通过电流采样模块进行采集；步骤103，双闭环控制模式，所述电机在所述大力矩加速模式下加速，带动所述发动机起动，并完成所述电机相位检测和转速电流双闭环控制。
根据本发明实施例的发动机起动方法，在所述大力矩加速模式中，通过控制器模块设定母线电流值，保证低速情况下所述电机的扭矩能够越过上止点。
根据本发明实施例的发动机起动方法，在所述双闭环控制模式中，通过电压采样模块采集所述电机数据得到相位信息，并通过所述相位信息计算得到转速信息，利用所述转速信息对发动机进行转速闭环控制。
根据本发明的发动机起动方法，具有以下几点优势：第一，起动过程发动机由电动机带动正向旋转，从而避免因发动机反转可能导致的后燃及异常磨损；第二，起动系统和发动机解耦，无需发动机喷油系统辅助；第三，无需发动机及电机本体的扭矩转速信息，能适用于不同的发动机；第四，起动过程无需位置传感器辅助估计电机相位，结构简单，可靠性高。
根据本发明第二方面的起动系统，采用本发明第一方面的发动机起动方法，所述启动系统包括：控制装置、电机和发动机，所述控制装置可控制所述电机的启动和停止，所述电机可带动所述发动机的启动。
进一步地，所述控制装置包括：电流采样模块、电压采样模块、控制电路模块和控制器模块，所述电流采样模块可采集母线电流，所述电压采样模块可获取所述电机的反电势，所述控制电路模块可控制所述电机的运行，所述控制器模块可以实现算法的执行。
根据本发明第二方面实施例的起动系统，还包括：电池模块，所述电池模块可存储所述电机工作过程中产生的电能，所述电能可供给所述控制装置。
进一步地，所述电流采样模块为电流传感器，所述电压采样模块为电压传感器。
综上，根据本发明第二方面实施例的起动系统，具有结构简单、可靠性高及适用性更广等优势。
根据本发明第三方面的非临时性可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面所述的发动机起动方法。
根据本发明第三方面的非临时性可读存储介质与本发明第一方面的发动机起动方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的发动机起动方法的示意图；
图2是根据本发明实施例的发动机起动方法的控制流程图；
图3是根据本发明实施例的启动系统的结构示意图。
附图标记：
100-启动系统，1-控制装置，11-电流采样模块，12-电压采样模块，13-控制电路模块，14-控制器模块，2-电机，3-发动机，4-电池模块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的发动机起动方法。如图1所示，根据本发明实施例的发动机起动方法包括以下步骤：
步骤101，开环正转模式，电机2在开环正转模式下按照恒定占空比正向转动，通过设置定时器判断电机2到达发动机3压缩上止点；具体地，由于发动机3压缩至上止点时，阻力最大，因此，首先通过开环正转模式启动电机2，并且将电机2运行至压缩上止点附近。
步骤102，大力矩加速模式，电机2的母线电流闭环控制，母线电流通过电流采样模块11进行采集；进一步地，当电机2运行至压缩上止点附近时，利用大力矩加速模式在电机2低速状态下冲过上止点后进行加速。
步骤103，双闭环控制模式，电机2在大力矩加速模式下加速，带动发动机3起动，并完成电机2相位检测和转速电流双闭环控制。此时可将发动机3的怠速转速设定为目标转速，从而实现发动机3转速的平稳输出。
在现有技术中，发动机起动方法为大电流驱动电机拖动发动机至点燃，采用的方式包括如下两种：第一种是电机正转起动受阻后反转，反转之后再正转起动发动机，如果发动机启动不成功，再次反复；第二种是电机先反转，判断经过的是压缩上止点还是排气上止点，符合设定条件后电机停止反转，立即正转去启动发动机。但两种方式再起动过程中起动扭矩不进行控制，这样一方面不利于结构的稳定性，并且反转过程会对喷油量造成不利影响(例如油耗增加)；另一方面需要提前获取发电机的启动参数(例如扭矩加载斜率、发动机喷哟转速阈值等)，这样就需要增加传感器等辅助设备，导致操作复杂其增大了调试的成本。
而根据本发明实施例的发动机3起动方法，具有以下几点优势：第一，起动过程发动机3由电机2带动正向旋转，从而避免因发动机3反转可能导致的后燃及异常磨损；第二，起动系统和发动机3解耦，无需发动机3喷油系统辅助；第三，无需发动机3及电机2的扭矩转速信息，能适用于不同的发动机3；第四，起动过程无需位置传感器辅助估计电机2相位，结构简单，可靠性高。
根据本发明实施例的发动机3起动方法，在大力矩加速模式中，通过控制器模块14设定母线电流值，保证低速情况下电机2的扭矩能够越过上止点。从而提升发动机3起动的可靠性。
根据本发明实施例的发动机3起动方法，在双闭环控制模式中，通过电压采样模块12采集电机2数据得到相位信息，并通过相位信息计算得到转速信息，利用转速信息对发动机3进行转速闭环控制。进而提升发动机3在阻力变化的不同行程中转速的稳定性，使得发动机3的启动更加平稳。
综上所述，根据本发明实施例的发动机3起动方法，具有以下几点优势：第一，起动过程发动机3由电机2带动正向旋转，从而避免因发动机3反转可能导致的后燃及异常磨损；第二，起动系统和发动机3解耦，无需发动机3喷油系统辅助；第三，无需发动机3及电机2的扭矩转速信息，能适用于不同的发动机3；第四，起动过程无需位置传感器辅助估计电机2相位，结构简单，可靠性高。
根据本发明第二方面实施例的启动系统100，采用了本发明第一方面的发动机3起动方法，如图3所示，启动系统100包括：控制装置1、电机2和发动机3，进一步地，控制装置1可控制电机2的启动和停止，进一步地，电机2可带动发动机3的启动。
进一步地，如图3所示，控制装置1包括：电流采样模块11、电压采样模块12、控制电路模块13和控制器模块14，具体地，电流采样模块11可采集母线电流，进一步地，电压采样模块12可获取电机2的反电势，进一步地，控制电路模块13可控制电机2的运行，进一步地，控制器模块14可以实现算法的执行。
根据本发明第二方面实施例的启动系统100，如图3所示，还包括：电池模块4，具体地，电池模块4可存储电机2工作过程中产生的电能，电能可供给控制装置1。从而实现控制装置1工作的平稳性。
进一步地，在一个具体的实施例中，电流采样模块11可以为电流传感器，电压采样模块12可以为电压传感器。
综上，根据本发明第二方面实施例的起动系统100，具有结构简单、可靠性高及适用性更广等优势。
根据本发明第三方面的非临时性可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面所述的发动机3起动方法，从而具有可靠性更高及适用性更广等优点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种发动机起动方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤101，开环正转模式，电机在所述开环正转模式下按照恒定占空比正向转动，通过设置定时器判断所述电机到达发动机压缩上止点；
步骤102，大力矩加速模式，所述电机的母线电流闭环控制，所述母线电流通过电流采样模块进行采集，其中，在所述大力矩加速模式中，通过控制器模块设定母线电流值，保证低速情况下所述电机的扭矩能够越过上止点；
步骤103，双闭环控制模式，所述电机在所述大力矩加速模式下加速，带动所述发动机起动，并完成所述电机相位检测和转速电流双闭环控制。
2.根据权利要求1所述的发动机起动方法，其特征在于，在所述双闭环控制模式中，通过电压采样模块采集所述电机数据得到相位信息，并通过所述相位信息计算得到转速信息，利用所述转速信息对发动机进行转速闭环控制。
3.一种启动系统，其特征在于，采用根据权利要求1-2中任一项的发动机起动方法，所述启动系统包括：控制装置、电机和发动机，所述控制装置可控制所述电机的启动和停止，所述电机可带动所述发动机的启动。
4.根据权利要求3所述的启动系统，其特征在于，所述控制装置包括：电流采样模块、电压采样模块、控制电路模块和控制器模块，所述电流采样模块可采集母线电流，所述电压采样模块可获取所述电机的反电势，所述控制电路模块可控制所述电机的运行，所述控制器模块可以实现算法的执行。
5.根据权利要求3所述的启动系统，其特征在于，还包括：电池模块，所述电池模块可存储所述电机工作过程中产生的电能，所述电能可供给所述控制装置。
6.根据权利要求4所述的启动系统，其特征在于，所述电流采样模块为电流传感器，所述电压采样模块为电压传感器。
7.一种非临时性可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-2中任一项所述的发动机起动方法。
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