专利名称：起动机继电器控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及起动机控制系统。
背景技术：
在燃烧可以单独可靠地使活塞往复运动之前，电动起动机马达可以用来启动内燃 发动机内的活塞运动。 一些起动机马达由起动机马达继电器控制，起动机马达继电器 具有通过动力传动系统控制模块控制的低压侧(low side)和直接通过点火开关回路 通电的高压侧(high side)。 一旦发动机起动，动力传动系统控制模块停用起动机 继电器的低压侧，进而关闭起动机马达。
本发明人在此认识到该方法的几个问题。具体地，通过驾驶员将点火开关保持在 起动位置多长时间来限制起动转动持续期。若点火开关过早地释放，会导致汽缸内过 多燃料，发动机起动转动延长，和/或潜在地不平稳的发动机起动。
在美国专利6, 481, 404号中描述了另一种电动起动机马达。在该示例中，起动机 继电器还可以用来开启和关闭起动机马达。然而，起动机继电器连接到做出关于在何 时起动机马达开启和关闭的所有决定的控制器。
本发明人在此认识到该方法的几个问题。具体地， 一旦驾驶员启动发动机起动， 所有控制脱离驾驶员。这不能产生令人满意的驾驶员反馈，且不允许驾驶员拒绝控制 器做出的决定。
发明内容
在一个实施例中，通过包括由控制模块独立控制的起动机继电器和点火开关的起 动机控制系统可以解决上述问题。该起动机继电器包括高压侧节点和低压侧节点，且 可以控制起动机继电器以响应于高压侧节点和低压侧节点的触发选择性地从电源输 送电能到起动机马达。起动机控制系统还包括具有与起动机继电器的高压侧节点操作 连通的高压侧驱动器和与起动机继电器的低压侧节点操作连通的低压侧驱动器的控 制模块。此外，起动机控制系统包括与起动机继电器的高压侧节点操作连通且与控制 模块操作连通的点火开关。这种装置允许高压侧节点通过控制模块自动地开启，或通 过点火开关直接手动开启。
在另一个实施例中，起动机控制系统包括电源；与电源操作连通的起动机马达； 可操作地设置在电源和起动机马达之间的起动机继电器，且起动机继电器包括高压侧 节点和低压侧节点，且可以控制起动机继电器以响应于高压侧节点和低压侧节点的触发选择性地从电源输送电能到起动机马达；其中根据预定的控制逻辑触发高压侧节点
以允许自动的起动机控制，响应于驾驶员指令直接手动地触发髙压侧节点以允许自动 的起动机控制的选择性的手动延长。
图1示出根据本发明的起动机控制系统的非限制性示例；
图2示出控制图1的起动机控制系统的流程的非限制性示例。
具体实施例方式
本发明涉及起动机控制系统，其中点火开关指令控制模块以根据预定的逻辑自动 地触发起动机继电器，但是若点火开关继续发出起动指令，起动机继电器的触发可以 延长超过预定逻辑分配的时间。以此方式，可以实现自动的起动机控制的益处，而不 必使所有的控制脱离驾驶员。
图1示出根据本发明的起动机控制系统IO的非限制性示例。起动机控制系统10 包括起动机马达12、电源14、起动机继电器16、控制模块18、及点火开关20。
在燃烧可以单独可靠地使活塞运动之前，起动机马达12启动内燃发动机内的活 塞运动。起动机马达可以配置为适用于多种不同类型和/或尺寸的内燃发动机。此外， 本文公开的控制系统和控制逻辑可以用于不同于那些设计以有助于内燃发动机的起 动过程的装置。控制系统和控制逻辑可以用来选择性地起动和停止几乎任何的可开关 装置，而不脱离本发明的范围。
电源14与起动机马达操作连通，以便电源可以输送电能到起动机马达，从而触 发起动机马达。电源14可以包括电池，尽管这并不在所有的实施例中要求。包括但 不限于电容充电器和燃料电池系统的其他电源可以用来选择性地驱动起动机马达。
起动机继电器16可操作地设置在电源和起动机马达之间。可以控制起动机继电 器以选择性地从电源14输送电能到起动机马达12。起动机继电器包括高压侧节点22 和低压侧节点24。当高压侧节点22和低压侧节点24两者都被触发时，起动机继电 器允许从电源输送电能到起动机马达。当高压侧节点和低压侧节点中的一个停止触发 时，起动机马达停止从电源14输送电能到起动机马达12。起动机继电器可以是任何 合适的开关装置，包括但不限于电机驱动开关和基于晶体管的开关。高压侧节点的功 能可以和低压侧节点的功能交换，而不脱离本发明的范围。
控制模块18可以配置为基于在下文参考图2详细描述的预定逻辑选择性地触发 高压侧驱动器和低压侧驱动器中的一个或多个。控制模块可以包括硬件、软件、固件 和/或其组合。例如，在所示的示例中，控制模块包括从点火开关20接收起动机输入 的处理器28。处理器28配置为基于如下文描述的预定逻辑将来自点火开关的输入转 变成从高压侧驱动器和低压侧驱动器中的一个或多个发送到起动机继电器的起动机输入。
控制模块18包括高压侧驱动器30和低压侧驱动器32。高压侧驱动器与起动机 继电器的高压侧节点操作连通。高压侧驱动器配置为输送起动机输入到高压侧节点以 触发高压侧节点。类似地，低压侧驱动器与起动机继电器的低压侧节点操作连通，且 配置为输送起动机输入到低压侧节点以触发低压侧节点。
控制模块与点火开关20操作连通，且能够从点火开关接收一个或多个不同的起 动机输入。点火开关20提供起动机输入到控制模块18,并直接输送到起动机继电器 16的高压侧节点22。
总体上如在34所示，控制模块18和/或处理器28可以选择地包括用来做出控制 决定的一个或多个附加的输入。这种输入的非限制性示例包括ISP-R/运行-起动信息、 被动防盗信息、变速器信息、曲轴位置信息、电源信息等。总体上如在36所示，控 制模块18和/或处理器28可以选择地包括一个或多个附加的输出。这种输出的非限 制性示例包括到其他的车辆系统的起动机要求信息、诊断信息等。此外，来自高压侧 驱动器和低压侧驱动器中的一个或多个的输出可以供应到不同于起动机继电器的装 置和/或系统，而不脱离本发明的范围。
点火开关提供起动机输入到控制模块以便控制模块可以管理自动的起动程序。这 种自动的起动程序可以有助于确保起动机马达不会过早地关闭，过早地关闭会产生不 期望的结果。点火开关还可以提供起动机输入到起动机继电器的高压侧节点，不限于 控制模块的自动控制。这允许驾驶员延长触发高压侧节点的持续期，进而可以给驾驶 员提供附加的控制和/或改进驾驶员反馈。点火开关可以包括钥匙开关、按钮开关、 或几乎任何其他的开关装置。
驾驶员可以将点火开关转到起动位置起动起动机马达以有助于发动机起动转动， 进而经点火线路40启用起动机继电器的高压侧，并经起动机要求线路42提供起动机 输入到控制模块。当接收起动机输入时，控制模块确认起动转动安全(safe-to-crank) 工况，检查确定的(positive)被动防盗信息，并启用起动机继电器的低压侧。以此 方式，低压侧驱动器触发起动机继电器的低压侧节点，且点火开关直接触发起动机继 电器的高压侧节点。当触发高压侧节点和低压侧节点两者时，起动机继电器允许输送 电能到起动机马达，从而起动机马达开始起动转动。
在控制模块检测到发动机转动之后，控制模块可以启用高压侧驱动器以驱动起动 机继电器的高压侧确保连续的起动转动直到发动机起动、起动转动计时器终止、或安 全违反(safety violation)发生。这种高压侧节点的自动控制有助于在驾驶员过早 地释放点火开关时防止起动机马达过早地关闭。在检测到发动机转动时自动地控制高 压侧驱动器使系统对于在发动机起动转动期间的电压波动和起动机要求线路信号噪 声更强健(robust)。这提供给驾驶员更稳定的特性。
控制模块可以将起动机继电器的低压侧和高压侧两者保持在启用状态直到发动机起动或安全违反发生。通过对起动转动持续期的实行的全部控制，控制模块可以有 助于稳定和强健的发动机起动。
起动转动状态可以经用于配件负载管理和其他功能的一个或多个控制区域网络 从控制模块传递到其他的模块。
一旦发动机成功起动，控制模块可以断开起动机马达，而不管起动机输入经起动 机要求线路传输到控制模块的持续期，且不管预定的起动转动计时器是否终止。驾驶 员可以通过将钥匙转到其行程的极限或者将点火开关转到其起动位置，简单地启动发 动机起动转动。控制模块然后可以自动地控制起动发动机的过程。当发动机运转时， 控制模块可以配置为避免起动机重新接合。控制模块还可以配置为在达到预定的发动 机转速后断开起动机马达以保护过度超限。例如当低电池电压情况存在时，通过控制 模块可以选择性地停用自动的起动转动至起动的特征。在这种情况下，该系统能够返 回起动机继电器的高压侧节点的所有控制到驾驶员，只要点火开关保持在起动位置， 将继续起动转动直到发动机起动。
将起动机继电器的高压侧节点可操作地连接到高压侧驱动器和点火开关允许通 过启用控制模块的高压侧驱动器或通过将点火开关转到起动位置触发起动机继电器 的高压侧。控制模块可以配置为试图进行自动控制持续如起动转动计时器确定的最大 允许的起动转动时间。因为高压侧驱动器可以直接由点火开关控制，驾驶员通过将点 火开关保持在起动位置可以控制发动机起动。这允许驾驶员通过将点火开关保持在起 动位置延长起动转动。提供这种手动控制可以向驾驶员提供熟悉的用户经验。
上述起动机控制系统具有几个其他的优点。控制模块还可以使用计算机控制的关 闭模式，其中控制模块能够在起动机要求线路检测到故障模式，因此有利于诊断和维 修工程。若任何钥匙安全输入故障，控制模块可以停止发动机起动，从而改进安全。 起动机继电器的低压侧控制直接关联于驾驶员意图，其对于潜在的回路噪声更强健。 通过控制模块的起动机继电器的高压侧的触发可以经输出状态控制函数停止，进而可 以向维修工程提供维修项目。
图2示出控制模块可以用来控制上述起动机控制系统的低压侧驱动器的流程200 的非限制性示例。流程所示的控制逻辑可以通过硬件和软件的任何组合实施。所示的 流程实现快速和稳定的响应、安全的操作、及必要的硬件保护。应理解可以对上述流 程进行修改，而不脱离本发明的范围。
流程200通过在202确定自动变速器是否在空挡或停车挡，或者在204确定手动 变速器的离合器是否未接合。若其中一个情况存在，流程还在206确定具有确定的被 动防盗确认；在208确定要求起动；在210确定发动机不转动，及在212确定点火开 关保持在运行/起动位置。若所有这些情况存在，控制模块指令低压侧驱动器发出起 动机输入到起动机继电器的低压侧节点。
流程继续监测系统以确定是否应停止从低压侧驱动器到起动机继电器的低庄侧节点的起动机输入。若存在任何下列情况，停止起动机输入在220发动机起动，在 222自动变速器进行传动'；在224手动变速器的离合器接合；在226点火开关从运行 /起动位置释放；在228和230,起动转动计时器终止并且不再要求起动。
可以在低压侧驱动器启用之后和发动机转动开始之后启用高压侧驱动器。在低压 侧驱动器停用之后可以立刻停用高压侧驱动器。
本申请的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权 利要求可能引用"一个"元素或"第一"元素或其等价。这样的权利要求应被理解为 包括对一个或一个以上这样的元素的结合，而不是要求或排除两个或两个以上这样的 元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本申请权 利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来请求保护。这样的权 利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括 在本申请的主题之内。
权利要求
1. 一种起动机控制系统，包括电源；与所述电源操作连通的起动机马达；可操作地设置在所述电源和起动机马达之间的起动机继电器，所述起动机继电器包括高压侧节点和低压侧节点，且可以控制所述起动机继电器以响应于高压侧节点和低压侧节点的触发选择性地从所述电源输送电能到起动机马达；控制模块，所述控制模块包括与所述起动机继电器的高压侧节点操作连通的高压侧驱动器和与所述起动机继电器的低压侧节点操作连通的低压侧驱动器；及点火开关，所述点火开关与所述起动机继电器的高压侧节点操作连通且与所述控制模块操作连通。
2. 如权利要求1所述的起动机控制系统，其特征在于，响应于来自所述点火开 关的起动机输入所述高压侧节点触发，响应于来自所述高压侧驱动器的起动机输入所 述高压侧节点触发，响应于来自所述低压侧驱动器的起动机输入所述低压侧节点触 发。
3. 如权利要求2所述的起动机控制系统，其特征在于，响应于所述点火开关转 到起动位置，所述点火开关发送起动机输入以触发所述高压侧节点。
4. 如权利要求3所述的起动机控制系统，其特征在于，所述点火开关继续发送 起动机输入以触发所述高压侧节点直到所述点火开关从起动位置释放。
5. 如权利要求2所述的起动机控制系统，其特征在于，响应于所述控制模块检 测到发动机转动，所述高压侧驱动器发送起动机输入以触发所述髙压侧节点。
6. 如权利要求5所述的起动机控制系统，其特征在于，所述高压侧驱动器继续 发送起动机输入以触发所述高压侧节点直到起动转动计时器终止或所述控制模块检 测到发动机起动或安全违反。
7. 如权利要求6所述的起动机控制系统，其特征在于，在所述起动转动计时器 终止之后所述低压惻驱动器发送延长的起动机输入直到所述点火开关从起动位置释 放。
8. 如权利要求2所述的起动机控制系统，其特征在于，响应于所述控制模块检测到来自点火开关的起动指令并确定安全工况，所述低压侧驱动器发送起动机输入以 触发所述低压侧节点。
9. 如权利要求8所述的起动机控制系统，其特征在于，所述低压侧驱动器继续 发送起动机输入以触发所述低压侧节点直到起动转动计时器终止或所述控制模块检 测到发动机起动或安全违反。
10. —种起动机控制系统，包括 电源；与所述电源操作连通的起动机马达；可操作地设置在所述电源和起动机马达之间的起动机继电器，可以控制所述起动机继电器选择性地从所述电源输送电能到起动机马达；及 与所述起动机继电器操作连通的点火开关；响应于所述点火开关开启，所述起动机继电器从所述电源输送电能到所述起动机 马达；所述起动机继电器自动地继续从所述电源输送电能到所述起动机马达直到发动 机起动、安全违反、或起动转动计时器终止；及所述起动机继电器在起动转动计时器终止之后延长从所述电源输送电能到所述 起动机马达直到发动机起动、安全违反、或所述点火开关从起动位置释放。
全文摘要
本发明涉及起动机继电器控制。提供一种起动机控制系统，包括电源、起动机马达、起动机继电器、控制模块、及点火开关。起动机马达与电源操作连通。起动机继电器可操作地设置电源和起动机马达之间，且包括高压侧节点和低压侧节点。可以控制起动机继电器以响应于高压侧节点和低压侧节点的触发选择性地从电源输送电能到起动机马达。控制模块包括与起动机继电器的高压侧节点操作连通的高压侧驱动器和与起动机继电器的低压侧节点操作连通的低压侧驱动器。点火开关与起动机继电器的高压侧节点操作连通且与控制模块操作连通。
文档编号F02N99/00GK101413452SQ200810170939
公开日2009年4月22日 申请日期2008年10月14日 优先权日2007年10月15日
发明者余松平, 克雷格·卡巴达斯, 基阿纳·丹妮尔·怀特黑德, 小罗伯托·特朗, 朱塞佩·多米尼科·萨弗里迪尼 申请人:福特环球技术公司