发动机起动控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种发动机起动控制方法，包括ISG电机、ISG电机位置传感器和控制器，ISG电机能够使发动机正反旋转，ISG电机位置传感器检测ISG电机的位置，控制器驱动ISG电机正转，当驱动电流达到规定值时停止通电，然后，驱动ISG电机使发动机反转到预先设定的发动机进气门开到压缩上死点范围之间的位置。ISG电机位置传感器检测到ISG电机已转过规定角度值时，控制器停止反转驱动；本发明驱动ISG电机先执行正转再反转停止到进气门打开的位置，然后正向转动启动发动机或通过发动机停止位置的控制，有效减少了启动时间，改善了驾驶者的体验感受。
【专利说明】
发动机起动控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种发动机起动控制方法，具体是涉及一种提高摩托车的启动性能的发动机起动控制方法。
【背景技术】
[0002]现有摩托车发动机启动时先反转至接近压缩上止点位置，反转及其启动时间比较长。还有部分摩托车发动机上装有减压阀，在发动机反转时通过减压阀降低发动机阻力，上述发动机在不加行程判定的反转时，即使是小扭矩也有可能反转不停，即无法停止在压缩上止点(最利于发动机启动的位置)，因此，其启动特性有待进一步提高。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术问题，本发明提出了一种发动机起动控制方法，在发动机启动或者停止时，将先正转再反转到规定位置，解决了反转不停的问题，通过停机反转至进气门开启位置，有效缩短了启动时间，大大提高了摩托车的启动性能。
[0004]本发明的技术方案是这样实现的:
[0005]—种发动机起动控制方法，包括ISG电机、ISG电机位置传感器和控制器，
[0006]所述ISG电机能够驱动发动机正反旋转，
[0007]所述ISG电机位置传感器检测ISG电机的位置，
[0008]所述控制器驱动所述I SG电机正转，当驱动电流达到规定值时停止通电，然后，驱动ISG电机使发动机反转到预先设定的发动机进气门开到压缩上死点范围之间的位置。
[0009]进一步的，所述控制器在发动机启动时或者在发动机停机后进行控制。
[0010]进一步的，所述ISG电机位置传感器检测到所述ISG电机已转过规定角度值时，所述控制器停止反转驱动。
[0011]进一步的，具备电流检测装置，所述电流检测装置检测到电流达到规定值时，所述控制器停止向ISG电机通电。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013]本发明提供一种发动机起动控制方法，在发动机启动或停止时，ISG电机先执行正转，当驱动电流达到规定值时停止通电，然后，驱动ISG电机使发动机反转到或停止到预先设定的发动机进气门开到压缩上死点范围之间的位置，接着，正向转动启动发动机或发动机停止完成反转标志位置I，这样，解决了反转不停的问题，有效缩短了启动时间，大大提高了摩托车的启动性能，改善了驾驶者的体验感受。
【附图说明】
[0014]图1为本发明发动机起动控制方法的ECU系统方框图；
[0015]图2-1为本发明发动机启动时的逻辑控制流程图；
[0016]图2-2为本发明发动机停机时的逻辑控制流程图；
[0017]图3为本发明ISG电机驱动时序图；
[0018]图4为本发明ISG电机接线图；
[0019]图5为本发明ISG电机逆向驱动示意图；
[0020]图6为本发明ISG电机正向驱动示意图；
[0021 ]图7为本发明ISG电机位置传感器和三相全桥功率模块的通电时序示意图；
[0022]图8为本发明ISG电机启动时转动路径示意图；
[0023]图9为本发明发动机停止位置与现有技术对比图；
[0024]图10为本发明ISG电机位置传感器信号调整模块和启动开关电路原理图；
[0025]图11为本发明三相全桥驱动模块、三相全桥功率模块电路及下桥电流检测模块电路原理图。
【具体实施方式】
[0026]为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
[0027]如图1所示，一种执行本发明发动机起动控制方法的ECU系统，包括ISG电机、启动开关、ISG电机位置传感器和控制器，ISG电机位置传感器用于检测ISG电机的位置，启动开关用于向控制器提供启动信号，在发动机启动时，控制器根据启动信号先驱动ISG电机正转，当I SG电机正转驱动电流达到规定值时，控制器驱动I SG电机反转，在I SG电机位置传感器检测到ISG电机位置转动到规定位置时，控制器停止反转驱动，接着，控制器驱动ISG电机正转，S卩ISG电机正向转动驱动。或者，在发动机停止时，控制器先驱动ISG电机正转，当ISG电机正转驱动电流达到规定值时，控制器驱动ISG电机反转，在ISG电机位置传感器检测到ISG电机的位置转动到规定位置时，控制器控制ISG电机停止(即发动机停止)，在发动机再次启动时，控制器直接驱动ISG电机正转。
[0028]优选的，具备电流检测装置，所述电流检测装置检测到电流达到规定值时，所述控制器停止向ISG电机通电。具体的，电流检测装置包括上桥电流检测模块和下桥电流检测模块，用于对三相全桥功率模块的通电电流进行检测，并反馈给控制器。
[0029]E⑶系统包括用于对蓄电池的电压进行调节，并将调节后的电压输入给ISG电机位置传感器的M⑶电源调整模块。还包括用于对ISG电机位置传感器检测出的U相、V相、W相位置电压信号进行调整，并提供给所述控制器进行位置逻辑判定的ISG电机位置传感器信号调整模块。ECU系统通过三相全桥驱动模块及三相全桥功率模块驱动所述ISG电机反转或正转。控制器通过整流调压模块及ISG切换模块对所述三相全桥功率模块的输出进行整流调压。所述ISG电机的定子绕组方式为三角形接线方式或星形接线方式，参见图4。
[0030]ISG电机位置传感器检测ISG电机的位置，提供U相、V相、胃相位置时序信号给控制器(MCU)，该时序信号包括反转时序和正转时序，控制器获取ISG电机位置传感器的时序信号及启动开关的启动信号；控制器根据启动信号及正反转时序，通过三相全桥驱动模块及三相全桥功率模块驱动ISG电机正转或反转。
[0031 ]如图2-1所示，发动机起动控制方法的一种实施例，应用于发动机启动时，首先，启动开关打开，完成反转标志位置为O，此时，I SG电机位置传感器检测出ISG电机的位置满足正转时序，所述控制器根据启动信号及正转时序，先通过三相全桥驱动模块及三相全桥功率模块驱动I SG电机正转，在电流检测装置检测到电流达到规定值时，控制器停止向I SG电机通电；具体实施时可通过三相全桥功率模块的下桥电流检测模块对通电电流进行检测，判断下桥电流值是否大于iref I，当下桥电流值大于iref I时，且ISG电机位置传感器检测出ISG电机的位置满足反转时序，控制器通过三相全桥驱动模块及三相全桥功率模块驱动ISG电机反转;在ISG电机位置传感器检测到ISG电机已转过规定角度值时，控制器停止反转驱动，即，三相全桥功率模块输出停止;接着，控制器驱动ISG电机正转，S卩ISG电机正向转动驱动发动机正转。
[0032]如图2-2所示，发动机起动控制方法的另一种实施例，应用于发动机停止时，首先，ISG电机位置传感器检测出ISG电机的位置满足正转时序，所述控制器根据正转时序，先通过三相全桥驱动模块及三相全桥功率模块驱动ISG电机正转，在电流检测装置检测到电流达到规定值时，控制器停止向ISG电机通电；具体实施时可通过三相全桥功率模块的下桥电流检测模块对通电电流进行检测，判断下桥电流值是否大于irefl，当下桥电流值大于irefl时，且ISG电机位置传感器检测出ISG电机的位置满足反转时序，控制器通过三相全桥驱动模块及三相全桥功率模块驱动ISG电机反转;在ISG电机位置传感器检测到ISG电机已转过规定角度值(angle_ref)时，控制器停止反转驱动，即，三相全桥功率模块输出停止，完成反转标志位置为I;在发动机再次启动时，控制器直接驱动ISG电机正转。
[0033]控制器获取ISG电机位置传感器的正转时序逻辑加权值按“4-5-1-3-2-6”顺序变化，控制器驱动ISG电机通电的正转时序逻辑加权值按“4-6-2-3-1-5”顺序变化，控制器根据该时序变化表判定Tl时刻为正转时刻，Tl时刻所对应的ISG电机位置传感器U相、V相、W相的电位分别由“1、O、O”变化为“1、O、I”，控制器驱动I SG电机C相绕组的通电状态的电位由“I”变化为“O”。控制器获取ISG电机位置传感器的反转时序逻辑加权值按“1-5-4-6-2-3”顺序变化，控制器驱动ISG电机通电的反转时序逻辑加权值按“5-1-3-2-6-4”顺序变化，控制器根据该时序变化表判定TO时刻为反转时刻，TO时刻所对应的I SG电机位置传感器U相、V相、W相的电位分别由“0、0、I”变化为“1、0、I”，控制器驱动ISG电机A相绕组的通电状态的电位由“I”变化为“O”；
[0034]当摩托车电源锁IG-SW接通时，蓄电池电压经P+端子输入电源调整模块，经电源调整模块调节后的电压输入到ISG电机位置传感器的Vdd端，ISG电机位置传感器根据ISG电机的位置，检测出U相、V相、W相位置的电压处于高电平或低电平，经ISG电机位置传感器信号调整模块限流整形后输出至控制器进行位置的逻辑判定；当按下启动开关ST-SW时，启动开关输出启动信号至控制器进行启动的逻辑判定。
[0035]三相全桥功率模块在通电过程中，通过下桥电流检测模块取样实时检测通电电流，并反馈给控制器作为数据的实时跟踪；当通电电流过大时，下桥电流检测模块输出高电压至控制器，控制器据此停止发送驱动信号给三相全桥驱动模块。
[0036]综上，本发明发动机起动控制方法的逻辑控制流程如图2-1和图2-2所示，按下启动开关之后或发动机停止时，控制器驱动ISG电机按照正转时序驱动，S卩ISG电机正向转动驱动，驱动电流达到规定值Irefl后通过PWM占空比控制逐渐降低驱动至停止，然后按照反向时序驱动，即ISG电机反向转动驱动，根据电机转过的角度达到规定值Angle_ref来判定是否反转到位。参见图8和图9，现有起动控制方法相比，本发明发动机起动控制方法的发动机停止位置控制在曲轴角度360度至480度之间，不同于现有方法中停止位置在120度附近，通过驱动ISG电机先执行正转再反转停止到进气门打开的位置，然后正向转动启动发动机或通过发动机停止位置的控制，有效减少了启动时间，改善了驾驶者的体验感受。
[0037]执行本发明发动机起动控制方法的ECU系统的控制驱动原理如下:
[0038]如图1和图10所示，当摩托车电源锁IG-SW接通，蓄电池电压经P+端子输入到控制器，通过控制器的电源调整模块调节后的电压输入到ISG电机位置传感器的Vdd端，此时，ISG电机位置传感器根据ISG电机的位置，检测出U相、V相、W相位置的电压处于高电平或低电平，经电阻R120、R118、R119限流及二极管D43、D45、D44后分别输入至集成电路U6的4脚、2脚、3脚，集成电路U6整形后经13脚、15脚、14脚输出至控制器进行位置的逻辑判定(参照图10)。当用户准备启动发动机时，按下启动开关ST-SW，启动开关回路电阻R121输入端为高电平，通过二极管D47输入到集成电路U6的5脚，集成电路U6整形后12脚输出至控制器进行启动的逻辑判定(参照图10)。然后，控制器通过三相全桥驱动模块及三相全桥功率模块驱动所述ISG电机反转或正转，如图11所示，三相全桥驱动模块由上桥驱动回路和下桥驱动回路组成，三相全桥功率模块由驱动元件Q5、Q8、Q6、Q9、Q7、QlO组成；当用户准备启动发动机，按下启动开关ST-SW时，控制器获取了 I SG电机位置传感器的时序信号和启动开关的启动信号，控制器根据反转控制方法和正转控制方法驱动三相全桥功率模块通电，通电顺序根据图7 ISG电机位置传感器、三相全桥功率模块的通电时序变化表执行。
[0039]电流检测装置用于对三相全桥功率模块的通电电流进行检测，并反馈给所述控制器;包括上桥电流检测回路和下桥电路检测回路，以下桥电流检测回路为例进行说明，参见图11，下桥电流检测回路由U5A和U5B及外围元件构成，其中，R91为电流检测元件，三相全桥功率模块在Q8、Q9、Q10通电过程中，下桥电流检测模块通过R91电压取样实时检测Q8、Q9、QlO功率元件的通电电流，R91取样电压经过U5A将电压放大后由U5A的I脚反馈给控制器作为数据的实时跟踪；同时U5A的I脚信号输入到U5B的5脚进行电压比较，U5B的6脚作为2.5V电压基准点。当下桥通电电流过大时，R91端子电压增大，经U5A放大后I脚的电压也增大，U5B的5脚电压超过6脚基准电压时，U5B的7脚输出为高电压至控制器，此时控制器检测到驱动模块驱动电流过大，控制器将停止发送上、下桥驱动信号，从而保护了三相全桥功率模块的驱动元件。
[0040]以下结合图3、图5、图6和图7对本发明逻辑控制进行说明:
[0041]反转的控制方法:
[0042 ]如图3的TO时刻所对应的是I SG电机位置传感器U相、V相、W相的电位分别由“O、O、I”变化为“1、0、1”，控制器驱动ISG电机A相绕组的通电状态的电位由“I”变化为“O”；此时ISG电机位置传感器、ISG电机定子及转子的位置关系如图5所示，由于电机绕组A相电压由高变低导致电机绕组C相的磁极发生变化，电机的定子铁芯DI与电机的转子磁石ZI，D2与Z2，D3与Z4相斥;Dl与Z2，D2与Z3，D3与Z5相吸，转子向逆时针方向转动，可实现电机的逆向旋转。
[0043]正转的控制方法:
[0044]如图3的TI时刻所对应的是ISG电机位置传感器U相、V相、W相的电位分别由“1、O、O”变化为“1、0、1”，控制器驱动ISG电机C相绕组的通电状态的电位由“I”变化为“O”；此时，ISG电机位置传感器、ISG电机定子及转子的位置关系如图6所示，由于电机绕组C相电压由高变低导致电机绕组C相的磁极发生变化，电机的定子铁芯Dl与电机的转子磁石Z2，D2与Z3，D3与Z4相斥;Dl与Z1，D2与Z2，D3与Z3相吸，转子向正时针方向转动，可实现电机的正向旋转。
[0045]以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明，本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种发动机起动控制方法，其特征在于:包括I SG电机、I SG电机位置传感器和控制器， 所述ISG电机能够驱动发动机正反旋转， 所述ISG电机位置传感器检测ISG电机的位置， 所述控制器驱动所述ISG电机正转，当驱动电流达到规定值时停止通电，然后，驱动ISG电机使发动机反转到预先设定的发动机进气门开到压缩上死点范围之间的位置。2.根据权利要求1所述的发动机起动控制方法，其特征在于:所述控制器在发动机启动时或者在发动机停机后进行控制。3.根据权利要求1所述的发动机起动控制方法，其特征在于:所述ISG电机位置传感器检测到所述ISG电机已转过规定角度值时，所述控制器停止反转驱动。4.根据权利要求1所述的发动机起动控制方法，其特征在于:具备电流检测装置，所述电流检测装置检测到电流达到规定值时，所述控制器停止向ISG电机通电。
【文档编号】F02N11/08GK106050512SQ201610513633
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】付永锋
【申请人】上海渝癸德信息技术服务中心