JP2020505551A - オルタネータスタータの手段により熱エンジンを再始動させるための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、主に、自動車の熱エンジン（１１）を、前記熱エンジン（１１）に結合され、制御モジュール（１４）を含む、スタータオルタネータ（１０）によって再始動させるための方法であって、熱エンジン（１１）の始動ができない場合、方法が、−予め決定された継続時間の間、オルタネータスタータ（１０）により生成されるトルクを一時中止するステップと、−熱エンジン（１１）の回転の速度が、エンジン（１１）がリバウンドフェーズ内にある間に、予め決定されたしきい値を超過するとき、熱エンジン（１１）の始動トルクを再生成するためにオルタネータスタータ（１０）を活性化する第２のステップと、を含むことを特徴とする、方法に関する。

Description

本発明は、オルタネータスタータの手段により熱エンジンを再始動させるための方法に関係する。

特に都市環境において、省エネルギー、および、公害の低減に配慮することは、自動車製造業者が、用語「ストップ・アンド・ゴー」により知られているシステムなどの、交通状況による熱エンジンの自動的な始動および停止のためのシステムを、それらの製造業者のモデルに装備することの誘因となっている。

この型のシステムは、オルタネータスタータをスタータモードにおいて制御することができるエンジンコンピュータの使用に基づく。このモードにおいて、制御機構は、スタータトルクを創出するために、チョッパの手段により、機械の回転子の磁界を制御するのと同様に、電力エレクトロニクスの手段により、固定子磁界を制御する。

しかし、特に、オルタネータスタータが、例えば、車両のバッテリが放電される場合、常用するスタータトルクを供給する能力がないとき、または、熱エンジンが、その始動のために、常用するトルクより大きいスタータトルクを要するとき、特に、熱エンジンのクランク軸が、熱エンジンが停止されるときに不都合な位置にあるとき、もしくは、再始動が、熱エンジンが停止相の間に依然として動いている間に要望されるとき、熱エンジンの始動は、失敗することがある。

本発明の目的は、自動車の熱エンジンを、前記熱エンジンに結合され、制御モジュールを含む、オルタネータスタータにより再始動させるための方法であって、
− 熱エンジンの始動を求める要求をオルタネータスタータによって受信するステップと、
− 熱エンジンのスタータトルクを生成するためにオルタネータスタータを活性化する第１のステップと
を含む方法において、
熱エンジンの始動させることができない場合、
− 予め決定された期間の間、オルタネータスタータにより生成されるトルクを一時中止するステップと、
− 熱エンジンの回転の速度が、熱エンジンがリバウンドフェーズ内にある間に、予め決定されたしきい値より大きくなるとき、熱エンジンのスタータトルクをもう１回生成するためにオルタネータスタータを活性化する第２のステップと
を含むことを特徴とする、方法を提案することにより、この欠点を効率的に解消することである。

リバウンドフェーズは、熱エンジンの速度の変動が負から正に移る相を意味する。

したがって、熱エンジンのリバウンドフェーズ内でのオルタネータスタータの制御の結果として、本発明は、クランク軸の運動エネルギーを使用することにより、熱エンジンの第２の始動の成功の可能性を最適化することを可能にする。

一実施形態によれば、予め決定された期間は、制御モジュールの冷却を可能とし、その結果、オルタネータスタータの制御モジュールの温度が、最大動作温度しきい値より低くなるように算出される。

一実施形態によれば、予め決定された期間は、特に、１００ｍｓから５００ｍｓの間である。

一実施形態によれば、予め決定された期間は、制御モジュールの温度によって調整され得る。

一実施形態によれば、トルクを一時中止するステップは、制御モジュールの熱保護の活性化の後に実施される。

一実施形態によれば、熱保護は、制御モジュールのスイッチング素子の接合温度がしきい値を超えるときに活性化される。

一実施形態によれば、スイッチング素子の接合温度は、特に、制御モジュールにおいて測定される温度から、および、オルタネータスタータの回転の速度の測定から推定される。

一実施形態によれば、スイッチングユニットの接合温度は、測定された温度である。

一実施形態によれば、熱保護は、制御モジュールの温度範囲に依存する、インバータの動作の予め決定された期間のタイミングの終了の後に活性化される。

一実施形態によれば、熱エンジンの第２の始動ができない場合、方法は、前記方法を放棄するステップを含む。

一実施形態によれば、オルタネータスタータは、ＬＩＮまたはＣＡＮ型の通信プロトコルによって、エンジンコンピュータと通信することができる。

本発明は、さらには、先に規定されたような、熱エンジンの再始動のための方法の実装のためのソフトウェア命令を記憶するメモリを含む制御モジュールに関係する。

本発明は、以下の説明を読み、その説明に付随する図を考察することにより、より良好に理解されるであろう。これらの図は、純粋に例示として提供され、決して本発明を制限しない。

本発明に係る熱エンジンの再始動のための方法を実施するオルタネータスタータの機能概略図である。 熱エンジンの第２の始動の成功に後に続けられる、第１の始動の失敗の間のオルタネータスタータの、本発明に係る制御を例示する時間的線図である。 熱エンジンの第１の始動の、および第２の始動の失敗の間のオルタネータスタータの、本発明に係る制御を例示する時間的線図である。 制御モジュールの温度による、インバータの活性化の期間を例示するグラフ表示である。

図１は、本発明に係るオルタネータスタータ１０を概略的に表す。オルタネータスタータ１０は、バッテリ１２に接続される車載電気ネットワークを含む車両内に設置されるように設計される。車載ネットワークは、１２Ｖ、２４Ｖ、または４８Ｖ型のものであり得る。オルタネータスタータ１０は、付属品前面上に埋め込まれた、ベルト１１’またはチェーンを伴うシステムにより、知られているように熱エンジン１１に結合される。

加えて、オルタネータスタータ１０は、ＬＩＮ型（ローカル相互接続ネットワーク）またはＣＡＮ型（シリアルシステムバスである、コントローラエリアネットワーク）の通信プロトコルによって、エンジンコンピュータ１５と通信することができる。

オルタネータスタータ１０は、さらには発電機モードとして知られているオルタネータモードにおいて、または、スタータモードを含むモータモードにおいて機能することができ、それらのモードは、当業者に知られている。

オルタネータスタータ１０は、特に、電気技術部分１３と、制御モジュール１４とを含む。

より具体的には、電気技術部分１３は、誘導要素１８と、インダクタ要素１９とを含む。１つの例によれば、電機子１８は固定子であり、インダクタ１９は、励磁コイル２０を含む回転子である。固定子１８は、Ｎ個の相を含む。考察中の例において、固定子１８は、３つのＵ相、Ｖ相、およびＷ相を含む。変形例として、相の数Ｎは、５相機械に対しては５に、６相もしくは二重３相型の機械に対しては６に、または、７相機械に対しては７に等しいものとすることができる。

固定子１８の相は、三角または星形の形式で結合され得る。三角および星形結合の組み合わせも想定され得る。

制御モジュール１４は、励磁コイル２０内に注入される励磁電流を生成するためにチョッパを組み込む、励磁回路１４１を含む。励磁電流は、例えば、分路型の抵抗器の手段により測定され得る。

回転子１９の角位置および角速度の測定は、アナログホール効果センサＨ１、Ｈ２、Ｈ３の手段により、および、回転子１９と一体で回転する、関連付けられる磁性ターゲット２５により実行され得る。

制御モジュール１４は、さらに、例えば、エンジンコンピュータ１５から取得され、信号接続子２４を経て受信される制御信号によってインバータ２６を制御するマイクロコントローラを含む制御回路１４２を含む。

インバータ２６は、２つのスイッチング素子を各々が含むアームを有し、それらのスイッチング素子は、素子がオンに切り替えられるか、それともオフに切り替えられるかによって、固定子１８の対応するＵ相、Ｖ相、Ｗ相を、選択的に、接地に、または、バッテリ１２の供給電圧に接続することを可能にする。スイッチング素子は、好ましくは、ＭＯＳＦＥＴ型のパワートランジスタである。

モジュール１４３は、その動作が本明細書で以降、より詳細に説明されるが、オルタネータスタータ１０の熱保護を確保する。

制御モジュール１４は、本明細書で以降説明されるインバータ２６の制御方策の実装のためのソフトウェア命令を記憶するメモリを含む。

オルタネータスタータ１０による熱エンジン１１の始動のための方法の種々のステップの説明が、本明細書で以降、図２を参照して提供される。

時点ｔ１において、エンジンコンピュータ１５により出される熱エンジン１１の始動を求める要求が、オルタネータスタータ１０により受信される。したがって、エンジンコンピュータ１５により発せられる信号ＭＭ＿Ｒは、ニュートラル状態Ｎに対応する状態から、スタータモードＲに対応する状態に移る。

応答時間の後、オルタネータスタータ１０は、時点ｔ２において活性化され、その結果、励磁電流が、期間Ｔ１にわたって回転子に磁束を与えるために、励磁コイル２０内に注入される。したがって、オルタネータスタータの状態信号ＭＭ＿Ａｌｔは、機械のニュートラル状態に対応する状態から、スタータモードＲに対応する状態に移る。次いで、オルタネータスタータ１０は、熱エンジン１１のスタータトルクを生成するために、時点ｔ３において制御される。

時点ｔ４において、モジュール１４３により生み出される熱保護が、しきい値が制御モジュール１４の少なくとも１つのスイッチング素子の接合温度により超過された後に活性化される。スイッチングユニットの接合温度は、特に、制御モジュール１４において測定される温度、および、オルタネータスタータ１０の回転の速度の測定から推定され得る。変形例として、スイッチングユニットの接合温度は、測定された温度であり得る。

あるいは、熱保護は、制御モジュール１４の温度範囲に依存する、インバータ２６の予め決定された動作時間の終了の後に活性化される。したがって、図４により例示されるように、制御モジュール１４の温度範囲Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に各々がそれぞれ対応する、３つの動作期間Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を規定することが可能である。温度範囲が大きいほど、インバータ２６の動作期間Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は短い。温度範囲の数、および、動作期間の値は、用途によって適合させられ得ることが理解されよう。

熱エンジン１１の始動させることの失敗の結果として、その熱エンジン１１の速度（図２においての機械の回転の速度Ｖ＿ａｌｔに対応する）は、熱保護の活性化の瞬間において、自律性の、その熱エンジンのしきい値を超過しなかったが、制御モジュール１４は、予め決定された期間Ｔ２の間の、オルタネータスタータ１０により生成されるトルクの一時中止を指令する。対応する信号Ｓ＿ｃが、次いで、エンジンコンピュータ１５に通知するために、状態１に移る。

予め決定された期間Ｔ２は、制御モジュール１４の冷却を可能とし、その結果、このモジュールの温度が、最大動作温度しきい値より低くなるように算出される。この予め決定された期間Ｔ２は、特に、１００ｍｓから５００ｍｓの間である。予め決定された期間Ｔ２は、制御モジュール１４の温度によって調整され得る。この期間Ｔ２は、熱エンジン１１のリバウンドフェーズが検出されるときにトルクの供給を再開する前に守られるべき最小期間である。

期間Ｔ２の終了において、オルタネータスタータ１０は、熱エンジン１１がリバウンドフェーズ内にある間に、すなわち、熱エンジン１１の速度の変動が負から正に移るとき、熱エンジン１１の回転の速度（Ｖ＿ａｌｔに対応する）が、予め決定されたしきい値より大きくなるとき、熱エンジン１１のスタータトルクを生成するために、時点ｔ５において、もう一度活性化される。

時点ｔ６において、熱エンジン１１の始動は、その熱エンジン１１が、自律性の、その熱エンジンのしきい値に達したので、成功であることが認められる。

トルクの一時中止の相の間、回転子１９は、好ましくは、熱エンジン１１のリバウンドフェーズが検出されると直ちに、時点ｔ５においてトルクの新しい供給を可能とするために、磁束を与えられ続けることが留意されるべきである。

図３により例示されるように、熱エンジン１１の第２の始動の失敗の場合に、すなわち、時点ｔ６において、熱保護が、熱エンジン１１が、自律性の、その熱エンジンの状態に達してしまう前に、もう１回活性化され、方法は、プロセスを放棄するステップを含む。

制御モジュール１４は、次いで、エンジンコンピュータ１５に対して、コンピュータに事態を通知するために向けられる、期間Ｔ３の間のトルクの放棄するための信号Ａ＿ｃを発し、機械は、ニュートラルモード内へと移る（信号ＭＭ＿ＲおよびＭＭ＿Ａｌｔを参照）。

上述の説明は、純粋に例として提供されたものであり、本発明の分野を制限せず、本発明からの逸脱は、任意の他の均等物により種々の要素を置換することにより構成されることにはならないことが理解されよう。

加えて、本発明の種々の特性、変形例、および／または実施形態は、それらが非互換でも相互に排他的でもないという条件で、様々な組み合わせによって互いと関連付けられ得る。

Claims (12)

1. 自動車の熱エンジン（１１）を、前記熱エンジン（１１）に結合され、制御モジュール（１４）を含む、オルタネータスタータ（１０）により再始動させるための方法であって、
   前記熱エンジン（１１）の始動を求める要求を前記オルタネータスタータ（１０）によって受信するステップと、
   前記熱エンジン（１１）のスタータトルクを生成するために前記オルタネータスタータ（１０）を活性化する第１のステップと
   を含む方法において、
   前記熱エンジン（１１）の始動させることができない場合、
   予め決定された期間（Ｔ２）の間、前記オルタネータスタータ（１０）により生成される前記トルクを一時中止するステップと、
   前記熱エンジン（１１）の回転の速度が、前記熱エンジン（１１）がリバウンドフェーズ内にある間に、予め決定されたしきい値より大きくなるとき、前記熱エンジン（１１）の前記スタータトルクをもう１回生成するために前記オルタネータスタータ（１０）を活性化する第２のステップと
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記予め決定された期間（Ｔ２）は、前記制御モジュール（１４）の冷却を可能とし、その結果、前記オルタネータスタータ（１０）の前記制御モジュール（１４）の温度が、最大動作温度しきい値より低くなるように算出されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記予め決定された期間（Ｔ２）は、特に、１００ｍｓから５００ｍｓの間であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記予め決定された期間（Ｔ２）は、前記制御モジュール（１４）の温度によって調整され得ることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. トルクを一時中止する前記ステップは、前記制御モジュール（１４）の熱保護の活性化の後に実施されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記熱保護は、前記制御モジュール（１４）のスイッチング素子の接合温度がしきい値を超えるときに活性化されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記スイッチング素子の前記接合温度は、特に、前記制御モジュール（１４）において測定される温度から、および、前記オルタネータスタータ（１０）の回転の速度の測定から推定されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記スイッチングユニットの前記接合温度は、測定された温度であることを特徴とする、請求項６または７に記載の方法。
9. 前記熱保護は、前記制御モジュールの温度範囲（Ｐ１〜Ｐ３）に依存する、インバータ（２６）の動作の予め決定された期間のタイミング（Ｋ１〜Ｋ３）の終了の後に活性化されることを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記熱エンジン（１１）の前記第２の始動ができない場合、前記方法は、前記方法を放棄するステップを含むことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記オルタネータスタータ（１０）は、ＬＩＮまたはＣＡＮ型の通信プロトコルによって、エンジンコンピュータ（１５）と通信することができることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 請求項１から１１のいずれか一項によって規定されたような、熱エンジン（１１）の再始動のための前記方法の実装のためのソフトウェア命令を記憶するメモリを含む制御モジュール（１４）。