CN115217703A - 一种用于控制发动机停止位置的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃发动机的电启动系统包括：小齿轮；联接到小齿轮的小齿轮螺线管装置；启动电机，其通过小齿轮可选择性地连接到发动机的飞轮；和控制器，其与小齿轮螺线管装置和启动器电机通信。响应于发动机自动停止信号，控制器配置为将小齿轮转换成与飞轮和电机接触，并使发动机曲轴旋转至预定曲柄角。响应于发动机自动启动信号，控制器配置为命令将电机扭矩从启动器电机通过小齿轮传递到飞轮，并持续一段时间以足以启动发动机。

Description

一种用于控制发动机停止位置的装置和方法
技术领域
本公开涉及一种用于发动机启-停系统(可用于车辆动力系统中)的装置和方法。
背景技术
当发动机从停止状态启动时，内燃发动机通常使用电启动电机来转动发动机曲轴以启动发动机中的燃烧。在一些车辆应用中，使用启-停系统，其中发动机在车辆不需要前进时自动关闭以节省燃料(在此称为自动停止事件)，并且当需要车辆驱动扭矩时自动重新启动(在此称为自动启动事件)。这种自动停止和重新启动可能导致车辆乘员感知到噪音、振动和声振粗糙度(NVH)方面的问题。
因此，虽然当前的启-停系统实现了它们的预期目的，但仍需要一种用于车辆发动机启-停操作的新的和改进的系统和方法。
发明内容
根据几个方面，公开了一种用于内燃发动机的电启动系统，内燃发动机具有带有飞轮齿轮的飞轮，飞轮连接到发动机曲轴。电启动系统包括：小齿轮；联接到小齿轮的小齿轮螺线管装置；启动电机，其通过小齿轮可选择性地连接到发动机的飞轮；和控制器，其与小齿轮螺线管装置和启动电机通信。控制器配置为响应于发动机自动停止信号，命令发动机关闭并确定发动机关闭后的发动机转速。响应于发动机转速小于第一阈值转速，该控制器配置为命令控制电流以峰值电流电平传送到小齿轮螺线管装置，从而将小齿轮转换成与飞轮和电机接触。响应于发动机转速小于第二阈值转速，该控制器配置为向启动电机提供脉冲宽度调制(PWM)激励，以使启动电机旋转，从而使小齿轮与飞轮完全啮合并且使发动机曲轴旋转到预定曲轴角，并在发动机曲轴达到预定曲轴角时停止向启动器电机提供PWM激励。在小齿轮与飞轮完全啮合后，该控制器被进一步配置为在不同的电压下传输脉冲宽度调制(PWM)小齿轮控制信号，以将控制电流以波动的保持电流电平传送到小齿轮螺线管装置，保持电流电平是小于峰值电流电平的非零值。响应于发动机自动启动信号，该控制器被进一步配置为命令将电机扭矩从启动器电机通过小齿轮传递到飞轮，同时将控制电流维持在保持电流电平一段时间以足以启动发动机。
在本发明的另一方面，电启动系统包括两个独立可控的装置，用于向启动电机输送电流。
在本发明的另一方面，用于向启动电机输送电流的两个独立可控装置中的一个包括电机螺线管，而用于向启动电机输送电流的两个独立可控装置中的另一个包括半导体开关装置。
在本公开的另一方面，由半导体开关装置向启动电机提供脉宽调制(PWM)激励。
在本公开的另一方面，由电机螺线管向启动电机提供激励，以将电机扭矩从启动器电机通过小齿轮传递到飞轮，同时将控制电流维持在保持电流电平一段时间以足以启动发动机。
在本公开的另一方面，小齿轮螺线管装置和启动器电机通过标称电压电平为15V或更低的辅助电压总线供电。
根据几个方面，公开了一种用于控制内燃发动机的电启动系统的方法，内燃发动机具有飞轮。该方法包括：响应于发动机自动停止信号命令发动机关闭，以及通过控制器确定发动机的发动机转速何时小于第一阈值转速。该方法还包括：响应于发动机转速小于第一阈值转速，命令通过控制器控制电流以峰值电流电平传送到小齿轮螺线管装置，从而将与小齿轮螺线管装置连接的小齿轮转换成与飞轮接触。该方法还包括：响应于发动机转速小于第二阈值转速，命令启动电机旋转从而使小齿轮与飞轮完全啮合，并使发动机曲轴旋转到预定曲柄角；以及在小齿轮与飞轮完全啮合后，在不同的电压下传输脉冲宽度调制(PWM)小齿轮控制信号，以将控制电流以波动的保持电流电平传送到小齿轮螺线管装置，保持电流电平是小于峰值电流电平的非零值。该方法还包括：响应于发动机自动启动信号，通过控制器命令将电机扭矩从启动器电机通过小齿轮传递到飞轮，同时将控制电流维持在保持电流电平，并通过控制器保持电机扭矩一段时间以足以启动发动机。
根据几个方面，动力系统包括：具有带有飞轮齿轮的飞轮的内燃发动机；连接到发动机的变速器；联接到变速器的负载；配置成输出电流的电源；小齿轮；小齿轮螺线管装置，其联接到小齿轮并配置为响应于来自电源的电流而激活，从而将小齿轮移动至与飞轮的飞轮齿轮啮合接触；启动电机，其具有电机齿轮，通过激活小齿轮螺线管装置，该电机齿轮可选择性地通过小齿轮连接到发动机飞轮的飞轮齿轮；和控制器，其与小齿轮螺线管装置和启动电机通信。响应于发动机自动停止信号，控制器配置为命令发动机关闭；确定发动机在关闭之后的发动机转速；以及响应于发动机转速小于第一阈值转速，命令控制电流以峰值电流电平传送到小齿轮螺线管装置，从而将小齿轮转换成与飞轮和电机接触。该控制器被进一步配置为：响应于在开始以峰值电流电平将控制电流传送到小齿轮螺线管装置之后已经过去的预定延迟时间，命令在不同的电压下传输脉冲宽度调制(PWM)小齿轮螺线管控制信号，以将控制电流以波动的保持电流电平传送到小齿轮螺线管装置，保持电流电平是小于峰值电流电平的非零值。响应于发动机转速小于第二阈值转速，该控制器被进一步配置为：命令将脉冲宽度调制(PWM)电机控制信号传送到启动电机，以使启动电机旋转，从而使小齿轮与飞轮完全啮合，并使发动机曲轴旋转到预定曲轴角，并在发动机曲轴达到预定曲轴角时停止传输PWM电机控制信号。响应于发动机自动启动信号，该控制器被进一步配置为：命令将电机扭矩从启动器电机通过小齿轮传递到飞轮，同时将控制电流维持在保持电流电平一段时间以足以启动发动机。
进一步的适用领域将从本文提供的描述变得显而易见。应当理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不用于限制本公开的范围。
附图说明
本文所描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1是用于发动机的示例性电启动系统的示意图。
图2是图1所示的电启动系统的整体控制中可用的各种位标记和标称控制值的时间曲线图。
图3是描述在代表性的发动机启动事件期间用于控制图1所示的电启动系统中的小齿轮的预啮合和发动机曲柄角的方法的示例性实施例的流程图。
本公开易于得到各种修改和替代形式，其中代表性实施例在附图中以示例的方式示出并在下文详细描述。本公开的发明方面不限于公开的特定形式。相反，本公开旨在涵盖落入由所附权利要求限定的本公开范围内的修改、等效物、组合和替代方案。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。
参考附图，其中相似的参考标号是指几幅附图中相同或相似的部件。图1示意性地示出了示例性动力系统10，其具有通过曲轴31联接到飞轮32的发动机20，例如联接到与其连接的环形齿轮或其他驱动机构。动力系统10还包括电启动系统12，该电启动系统12可操作用于在发动机自动启动事件期间，例如在发动机20已经在怠速下关闭之后，自动起动和启动发动机20。电启动系统12可以包括或可以连接到直流(DC)电池组14，例如具有正极(+)和负极(-)端子的多节锂离子、镍金属氢化物或铅酸电池组。电池组14可以是辅助电池组，例如在辅助电平上具有标称电压，例如约12至15VDC。
本文所公开的电启动系统12包括永磁有刷电机，以下称为启动电机18。启动电机18提供起动扭矩以支持发动机20的启停功能。启动电机18包括联接到齿轮系统11的转子19，作为非限制性示例，齿轮系统11可以包括行星齿轮系统。电启动系统12还包括小齿轮螺线管装置21，其通过轴190联接到小齿轮33，小齿轮33能够通过螺线管装置21的操作选择性地与飞轮32啮合。
如以下参照图2和图3进一步详细解释的，控制器50，例如示例性车辆实施例中的发动机控制模块，配置为在启动电机18的扭矩操作的整体控制中执行方法100。这发生在发动机20的自动启动事件期间和之后。与使用在曲轴31和飞轮32之间设置的单向离合器的永久啮合启动电机不同，这样一种构件可随着发动机20连续旋转，本方法改为采用单独的螺线管，这些螺线管用于控制小齿轮并为电启动系统12内的刷式启动电机通电。因此，本方法能够在发动机20的自动停止/启动事件期间减少动力操作并延长小齿轮33与飞轮32的啮合时间。
特别地，当发动机20处于自动停止模式并且发动机转速(N20)低于校准阈值转速时，控制器50执行体现方法100的逻辑作为小齿轮预啮合方案的一部分。控制器50控制小齿轮螺线管驱动电路21D以向小齿轮螺线管装置21提供电流。小齿轮螺线管驱动电路21D包括第一半导体开关装置52，被描绘为MOSFET，其开关状态由第一栅极驱动电路54响应于来自控制器50的小齿轮螺线管控制信号56来控制。当小齿轮螺线管装置21通电时，小齿轮33与飞轮32啮合，从而与发动机20啮合，直到使用启动电机18命令发动机20的重新启动操作完成。在预定的持续时间之后，控制器50降低了提供给小齿轮螺线管装置21的电压或电流电平，例如通过脉宽调制(PWM)或其他合适的电子开关控制技术。通过这种方式，控制器50使小齿轮33与飞轮32保持啮合，例如，与连接到其上的花键或齿轮构件啮合，而不会使小齿轮螺线管装置21过热。虽然被描述为MOSFET，但应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，第一半导体开关装置52可以被实现为另一种类型的半导体装置，例如具有适当的第一驱动电路54的IGBT、GaN FET或SiC MOSFET。
继续参考图1，所描绘的示例性实施例包括用于驱动启动电机18的电压或电流的两个可控电源。电启动系统12可以包括电机螺线管装置16，其配置为将电池组14电连接到永磁直流有刷电机18。来自控制器50的电机螺线管控制信号17允许控制器50设置启动电机18的开关状态。为了说明清楚，尽管与启动电机18分开示出，但是电机螺线管装置16和启动器电机18可以是集成组件。图1所示的实施例还包括电连接到启动电机18的电机驱动电路18D。电机驱动电路18D包括第二半导体开关装置40，描绘为MOSFET，其开关状态由第二栅极驱动电路42响应于来自控制器50的电机命令信号44来控制。来自启动电机18的电机扭矩(箭头TM)用于控制小齿轮33的旋转，以确保小齿轮33完全就位在齿轮系统11上，以及将发动机曲柄位置推进到期望曲柄角，从而减少在自动启动事件中重新启动发动机所需的时间。控制器50可以通过提供PWM电机命令信号44来控制电机电压或电流以将电机18推进到期望曲柄角。通过这种方式，本文描述的方法旨在帮助消除在自动启动事件期间由于齿轮啮合不理想而产生的噪音、振动和声振粗糙度。虽然被描绘为MOSFET，但应当理解，在不脱离本公开的方案和范围的情况下，第二半导体开关装置40可以被实现为另一种类型的半导体装置，例如具有适当的第一驱动电路42的IGBT、GaN FE或SiC MOSFET。
此外，关于如图1中所示的动力系统10和电启动系统12，发动机20可以被实现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)联接到变速器22。变速器22最终以特定齿轮或转速比将输出扭矩传递到变速器输出构件25。输出构件25依次通过一个或多个传动轴28驱动耦合负载，图1中描绘的负载是示例性汽车应用中的一组驱动轮26。可以设想动力系统10的其他有益应用，包括发电厂、机器人、移动平台和非机动车辆应用，例如水运工具、船舶、铁路车辆和飞机，因此图1的机动车辆实施例旨在用于说明而不是限制所公开的概念。
当发动机20不运行时，例如发动机20怠速或熄火巡航时发生节油自动停止事件之后，电启动系统12可以响应于来自控制器50的自动启动命令，以电方式自动通电，从而选择性地将启动电机扭矩(箭头TM)传递到飞轮32。实现这些目的的一种可能配置是使用如图1所示的小齿轮螺线管装置21。小齿轮螺线管装置21可以包括轴190，可能具有位于轴190和小齿轮螺线管装置21之间的杠杆(未示出)。
当小齿轮螺线管装置21响应来自控制器50的小齿轮螺线管控制信号56而通电时，小齿轮螺线管装置21将小齿轮33线性平移到33A所示的位置，从而与飞轮32和齿轮系统11上的配合齿或花键直接接触并啮合。一旦发动机20已经启动，小齿轮螺线管控制信号则被设置为使小齿轮螺线管装置21断电的状态。然后通过小齿轮螺线管装置21的返回动作推动小齿轮33脱离与飞轮32的啮合。还可以有其他配置以选择性地使小齿轮33与飞轮32和齿轮系统11啮合，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。
因此，在动力系统10的车辆实施例中，小齿轮螺线管装置21可以由控制器50控制的PWM电压供电。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小齿轮螺线管装置21和启动电机18，每条控制线的电压电平可能达到电池14的电压电平。
图1所示的控制器50配置为接收所测量的电压、电流、位置、温度和/或其他合适的电值，作为一组输入信号的一部分(箭头CCI)。作为方法100的一部分，控制器50可以以不同方式实现为一个或多个控制装置，共同管理来自启动器电机18的电机扭矩(箭头TM)。控制器50配置为通过小齿轮螺线管控制信号56控制小齿轮螺线管装置21，同时通过电机螺线管控制信号17启用和使启动器电机18通电，其中小齿轮螺线管控制信号56和电机螺线管控制信号17可以通过单独的控制线或传输连接器传输。因此，可向小齿轮螺线管装置21提供PWM电压信号以启用软/低噪声啮合和保持电流，这有助于在自动停止状态期间将小齿轮33保持在预啮合状态。
多个控制器可以通过串行总线(例如CAN总线35)、其他差分电压网络或通过离散导体进行通信。小齿轮螺线管装置21可以对小齿轮螺线管驱动电路21D作出响应，该小齿轮螺线管驱动电路21D可位于不同实施例中的控制器50或启动电机18中。
控制器50可以包括一个或多个数字计算机，每个数字计算机均具有处理器(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、电可编程序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/输出电路和设备，以及适当的信号调节和缓冲电路。控制器50还可以将算法和/或计算机可执行指令存储在存储器(M)中，包括实现下文描述的方法100的底层算法或代码，并且将命令传输到电启动系统12，以根据本公开实现某些控制动作。
控制器50与发动机20通信并且接收作为输入信号(箭头CCI)的一部分且指示发动机20的转速和温度以及其他可能的发动机运行状态或参数的信号。这样的参数包括发动机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还与启动电机18通信，并因此接收指示当前转速、电流消耗、扭矩、温度和/或其他操作参数的信号。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，以及通过直流电压总线15的电压的信号。除了通过电机螺线管控制信号17向启动电机18传输扭矩请求之外，控制器50还可以向发动机20和变速器22传输输出信号(箭头CCO)，作为控制器50的整体操作功能的一部分。
参考图2的迹线60，作为方法100的一部分，控制器50配置为设置发动机启动标记，例如二进制1或0位标记，以使启动电机18和小齿轮螺线管装置21能够在自动停止状态后的后续发动机启动事件中受控。作为方法100的一部分而评估的控制参数可以包括位标记61和62。图2的位标记61对应于主动自动停止状态，此时，图1所示的发动机20处于关闭状态，即不运行，并且发动机转速(N20)小于阈值转速。这种状态在图2中从约t1持续到t3。然后，当控制器50命令重新启动发动机20时，位标记62被发送到高位，例如图所示的二进制1，从t4开始一直持续到t5。
在t1处，控制器50设置另一个位标记63，指示在控制器50的逻辑中启用小齿轮33的预啮合。这种小齿轮启用状态一直持续到t5处的重启事件完成。因此，位标记61、62和63对应于TRUE/FALSE逻辑状态，其中高值(例如，1)为TRUE，低值(0)为FALSE。
在启动小齿轮螺线管装置21之后不久到达的t2处，控制器50还使启动电机18通电，如电机电压迹线64A和64所示，其在图1所示的直流电压总线15的标称12V辅助实施例中的0V和12V之间变化。如图2中标为64A的部分所示，启动电机18在从t2开始的时间间隔内交替地以PWM电压通电和断电。在示例性实施例中，图1所示的电机驱动电路18D向启动电机18提供PWM驱动，并提供PWM信号作为电机命令信号44。
图2还示出了在图1所示的直流电压总线15的标称12V辅助实施例中的0V和12V之间变化的PWM电压65A和65。因此，在启用启动电机18之前的小齿轮螺线管装置21的初始预啮合的t1和t2之间，全母线电压被传送到小齿轮螺线管装置21，如初始PWM电压65A所示。PWM电压65A足以使小齿轮33克服摩擦并开始移动。在t2和t5之间，图1所示的控制器50将小齿轮螺线管装置21控制在较低的电压电平，因此功率降低，表现为PWM电压65的每个脉冲相对于初始PWM电压65A的持续时间或占空比显著减少。
对PWM电压65A和65的响应是实际线圈电流66，其描述了以安培为单位的电流，该电流被传送到小齿轮螺线管装置21。线圈电流66最初在t2处上升到峰值电流(IP)，然后在t2之后不久稳定到较低的保持电流(IH)。从t2持续到t5的保持电流(IH)最终降低了功耗，此后PWM电压65用于将图1的小齿轮33保持在啮合状态而不会使小齿轮螺线管装置21过热。
如上所述，参考图1，小齿轮螺线管装置21可以由控制器50提供PWM电压，其电平使得小齿轮33能够在发动机20的自动停止状态期间与飞轮32进行软啮合。可以通过施加PWM电压64A来控制自动停止阶段期间启动电机18的开启持续时间和运动，以完成小齿轮33在图1所示的齿轮系统11上的完全就位并将发动机推进到期望曲柄角。通过将所需的PWM信号作为电机命令信号44施加到电机驱动电路18D，可以实现PWM电压64A的传递。在发动机20的重新启动期间，由于小齿轮33相对于齿轮系统11已完全就位，所以控制电机螺线管装置16以将电压迹线64所示的最大功率输送到启动电机18，从而以最小延迟重新启动。一旦发动机20完全重新启动，控制器50则在图2所示的大约t5处，如通过位标记62所示，终止发动机启动信号，同时小齿轮螺线管装置21断电。当电机转速达到预定值或当发动机启动信号终止时，控制器50也终止电机螺线管控制信号17，以先发生的为准。然后关闭启动电机18。小齿轮螺线管线圈电流(迹线66)此后衰减为零。
参考图3，根据示例性实施例的方法100开始于步骤102，其中图1所示的发动机20处于开启/运行状态。在发动机20运转的情况下，方法100继续到步骤104。
步骤104包括确定发动机20是否已启用自动停止。例如，控制器50可以通过其内部逻辑来确定运行条件是否需要停止发动机20，例如，当具有图1的动力系统10的车辆处于红灯或空转时。重复步骤104直到控制器50决定启用自动停止为止，此时控制器50继续执行步骤106。
步骤106包括比较发动机转速(N20)与校准阈值转速(N1)。当发动机转速小于校准阈值转速，即N20＜N1时，方法100继续到步骤108。否则，控制器50重复步骤104。
在步骤108中，当发动机转速低于步骤106的校准阈值转速时，控制器50启动小齿轮螺线管装置21，如图2的位标记63所示。然后方法100继续到步骤110。
在步骤110中，控制器50命令小齿轮螺线管装置21的螺线管电流IC达到峰值电流电平IP，即IC＝IP，如图2的迹线66所示。响应于图1的小齿轮螺线管控制信号56可以获得这种电流。然后方法100继续到步骤112。
步骤112包括启动控制器50的计数器(T)并等待校准的延迟持续时间(T1)，其中T1是适合于允许小齿轮33克服摩擦并开始移动的预定持续时间，最终目标是实现小齿轮33和飞轮32之间的接触，即实现预啮合状态。当T>T1时，方法100从步骤112继续到步骤114。
在步骤114中，控制器50接下来将小齿轮螺线管装置21的控制电流IC设置为较低的保持电流电平IH，即IC＝IH，如图2中迹线66的t2所示。在某些应用中，保持电流(IH)可能大大低于峰值电流(IP)。例如，在示例性辅助电压实施例中，峰值电流(IP)可高达约15-20A，而此实施例所需的保持电流(IH)可低至约3-4A，或约为峰值电流(IP)的20％，其中用于描述该具体实施例的术语"约"表示在±10％以内。每当小齿轮33与飞轮32完全啮合时，电流减小确保了小齿轮螺线管装置21的内部线圈中的低功耗。然后方法100继续到步骤116。
步骤116包括检查发动机是否停止，即发动机转速(N20)是否等于0。当发动机转速小于校准阈值转速，即N20＝0，方法100继续到步骤118。否则，控制器50重复步骤116。
步骤118包括使图1所示的启动电机18能够将发动机曲轴31旋转预定的曲柄角，该曲柄角适合于充分且平滑地啮合齿轮系统11、小齿轮33和飞轮32。因此，步骤108-114将小齿轮33平移到图1的33A所示的位置。此外，选择预定曲柄角以将发动机曲柄角置于一个位置上，其中该位置使得在下一次发动机启动事件开始时重新启动发动机所需的时间为减小值。作为非限制性示例，V8发动机的预定曲柄角可以在上止点(BTDC)之前的68度至BTDC88度的范围内，优选曲柄角为约78度BTDC。在示例性实施例中，如图2中的电压迹线64A所示，通过图1所示的电机驱动电路18D向启动电机18提供PWM驱动来实现步骤118中的启动电机18的运动，同时提供PWM信号作为电机指令信号44。然后方法100继续到步骤116。
步骤120包括确定发动机20是否已启用自动启动。当自动启动被启用时，方法100继续到步骤122，重复步骤120直到已经确定启用。
步骤122包括通过图1的电机螺线管控制信号17命令启动电机18将发动机20摇动到阈值启动转速，此时，可以给发动机加燃料并点火以维持运转。步骤122可以包括命令图1的电机扭矩(箭头TM)调整到足以转动曲轴31的水平。然后方法100继续到步骤124。
在步骤124中，控制器50确定自动启动事件是否完成，当发动机转速(N20)超过阈值转速，例如，在怠速为600RPM时并持续例如200ms的预定时间内，表明自动启动已完成。当发动机20已成功启动时，方法100继续到步骤126。
步骤126包括通过控制图1的电机螺线管控制信号17来去除启动电机18的供电电压。步骤126还包括通过图1的小齿轮螺线管控制信号56使小齿轮33脱离啮合。小齿轮螺线管装置21响应于来自控制器50的相应控制信号，将小齿轮33平移以脱离与齿轮系统11和飞轮32的啮合。然后方法100继续到步骤128。
在步骤128中，重新启动完成，并且方法100返回到步骤102以进行后续自动停止事件。
因此，在图1所示的示例动力系统10的背景下，可以有利地利用方法100，以使用本文描述的示例性启动电机18来改善发动机启动/停止系统的NVH性能，特别是在经由低压电力网络通过PWM信号供电的单小齿轮驱动螺线管系统中和/或在发动机20完全停止之前，操作员终止发动机20的自动停止程序时。不同于图1所示架构的可选功能划分也在本公开的范围内。例如，可以想到的是，用于电机18和小齿轮螺线管装置21的PWM驱动电路18D和21D可以集成到启动电机18中，并且使用适当的命令来预啮合小齿轮33并通过CAN总线35或其他通信信道，或通过控制器50和启动电机18之间的离散信号来控制启动电机18的转动。或者，用于电机18和小齿轮螺线管装置21的PWM驱动电路18D和21D可以集成到控制器50中，或者集成到电池熔断器分配单元(未示出)中。鉴于本公开，这样的益处和其他可能的益处对于本领域普通技术人员将是显而易见的。
尽管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，可以对所公开的实施例进行修改。此外，本概念明确地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。
本公开的描述在本质上仅是示例性的，并且不脱离本公开的主旨的变化旨在落入本公开的范围内。这种变化不应被视为背离本公开的方案和范围。

Claims (10)

1.一种用于内燃发动机的电启动系统，所述内燃发动机具有带有飞轮齿轮的飞轮，所述飞轮连接到发动机曲轴，所述电启动器系统包括：
小齿轮；
联接到所述小齿轮的小齿轮螺线管装置；
启动电机，其通过所述小齿轮可选择性地连接到所述发动机的所述飞轮；和
控制器，其与所述小齿轮螺线管装置和所述启动电机通信，所述控制器配置为：
响应于发动机自动停止信号：
命令所述发动机关闭；
确定所述发动机关闭后的发动机转速；
响应于所述发动机转速小于第一阈值转速，命令控制电流以峰值电流电平传送到所述小齿轮螺线管装置，从而将所述小齿轮转换成与所述飞轮和所述电机接触；
响应于所述发动机转速小于第二阈值转速，命令对启动电机进行脉冲宽度调制(PWM)激励以使启动电机旋转，从而使所述小齿轮与所述飞轮完全啮合，并使所述发动机曲轴旋转到预定曲柄角；
当所述发动机曲轴达到所述预定曲轴角时，停止向所述启动电机提供PWM激励；
在所述小齿轮与所述飞轮完全啮合后，在不同的电压下传输脉冲宽度调制(PWM)小齿轮控制信号，以将所述控制电流以波动的保持电流电平传送到所述小齿轮螺线管装置，所述保持电流电平是小于所述峰值电流电平的非零值；以及
响应于发动机自动启动信号：
命令将电机扭矩从所述启动器电机通过所述小齿轮传递到所述飞轮，同时将所述控制电流维持在所述保持电流电平一段时间以足以启动所述发动机。
2.根据权利要求1所述的电启动系统，包括两个独立可控的装置，用于向所述启动电机输送电流。
3.根据权利要求2所述的电启动系统，其中用于向所述启动电机输送电流的两个独立可控装置中的一个包括电机螺线管，而用于向所述启动电机输送电流的两个独立可控装置中的另一个包括半导体开关装置。
4.根据权利要求3所述的电启动系统，其中由所述半导体开关装置向所述启动电机提供脉宽调制(PWM)激励。
5.根据权利要求3所述的电启动系统，其中由电机螺线管向启动电机提供激励，以通过所述小齿轮将电机扭矩从所述启动电机传递到所述飞轮，同时将所述控制电流维持在所述保持电流电平一段时间以足以启动所述发动机。
6.根据权利要求1所述的电启动系统，其中所述小齿轮螺线管装置和所述启动器电机通过标称电压电平为15V或更低的辅助电压总线供电。
7.一种用于控制内燃发动机的电启动系统的方法，所述内燃发动机具有连接到发动机曲轴的飞轮，所述方法包括：
响应于发动机自动停止信号，命令所述发动机关闭；
通过控制器确定所述发动机的发动机转速何时小于第一阈值转速；
响应于所述发动机转速小于所述第一阈值转速，命令通过控制器以峰值电流电平将控制电流传送到小齿轮螺线管装置，从而将与所述小齿轮螺线管装置连接的小齿轮转换成与所述飞轮接触；
响应于所述发动机转速小于第二阈值转速，命令启动电机转动，从而使所述小齿轮与所述飞轮完全啮合，并使所述发动机曲轴转动到预定曲柄角；
在所述小齿轮与所述飞轮完全啮合后，在不同的电压下传输脉冲宽度调制(PWM)小齿轮控制信号，以将所述控制电流以波动的保持电流电平传送到所述小齿轮螺线管装置，所述保持电流水平是小于所述峰值电流电平的非零值；以及
响应于发动机自动启动信号，通过控制器命令将所述电机扭矩从所述启动器电机通过所述小齿轮传递到所述飞轮，同时将所述控制电流维持在所述保持电流电平；并通过控制器将所述电机扭矩保持一段时间以足以启动所述发动机。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述电启动系统包括两个独立可控的装置，用于向所述启动电机输送电流。
9.根据权利要求8所述的方法，其中用于向所述启动电机输送电流的两个独立可控装置中的一个包括电机螺线管，而用于向所述启动电机输送电流的两个独立可控装置中的另一个包括半导体开关装置。
10.根据权利要求9所述的方法，其中由所述半导体开关装置向所述启动器电机提供脉宽调制(PWM)激励。
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