本發(fā)明涉及一種發(fā)動機啟動控制裝置，具體是涉及可以提高摩托車啟動性能的摩托車發(fā)動機啟動發(fā)電控制裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

以往摩托車發(fā)動機的啟動控制裝置，比如專利文獻CN1269466A中提供了一種發(fā)動機啟動裝置，其依賴檢測發(fā)動機的曲柄位置傳感器處于正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)的區(qū)域來識別發(fā)動機行程，曲柄位置處于正轉(zhuǎn)區(qū)域時讓電機正轉(zhuǎn)啟動，曲柄位置處于逆轉(zhuǎn)區(qū)域時，讓電機先逆轉(zhuǎn)直到曲柄位置進入正轉(zhuǎn)區(qū)域再讓電機正轉(zhuǎn)。另外一種啟動控制裝置【公開號CN1351226A】，在發(fā)動機停止后，控制器向啟動電機進行逆轉(zhuǎn)通電，根據(jù)曲柄位置檢測機構(gòu)檢測到發(fā)動機的負荷大小，來判定逆轉(zhuǎn)控制的通電開始時間和結(jié)束時間。也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)動機啟動裝置均依賴于檢測曲柄角度，來判別曲柄是否處于啟動時負荷小的正轉(zhuǎn)區(qū)域，其啟動性能有待進一步改善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種摩托車發(fā)動機啟動發(fā)電控制裝置及控制方法，不需要檢測曲柄角度，來判別曲柄是否處于啟動時負荷小的正轉(zhuǎn)區(qū)域，并且可以利用電機逆轉(zhuǎn)受阻反彈力，增加正向轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力，大大提高了摩托車的啟動性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種摩托車發(fā)動機啟動發(fā)電控制裝置，包括ISG電機、啟動開關(guān)、位置傳感器和控制器，所述位置傳感器檢測ISG電機的位置，所述啟動開關(guān)向所述控制器提供啟動信號，在啟動時，所述控制器根據(jù)啟動信號先驅(qū)動所述ISG電機逆轉(zhuǎn)，當所述ISG電機逆轉(zhuǎn)受到阻力發(fā)生反彈正轉(zhuǎn)時，所述位置傳感器根據(jù)檢測的ISG電機位置，向所述控制器提供正轉(zhuǎn)的信號，在控制器檢測到這個正轉(zhuǎn)的信號時，所述控制器驅(qū)動所述ISG電機正轉(zhuǎn)。

進一步的，具備電流檢測裝置，所述電流檢測裝置檢測到電流達到規(guī)定值時，所述控制器停止向ISG電機通電。

一種摩托車發(fā)動機啟動發(fā)電控制方法，通過位置傳感器檢測出ISG電機的位置，并提供U相、V相、W相位置時序信號給控制器，該時序信號包括逆轉(zhuǎn)時序和正轉(zhuǎn)時序，控制器獲取位置傳感器的時序信號及啟動開關(guān)的啟動信號；在啟動時，所述控制器根據(jù)啟動信號及逆轉(zhuǎn)時序，先通過三相全橋驅(qū)動模塊及三相全橋功率模塊驅(qū)動所述ISG電機逆轉(zhuǎn)，然后，在滿足正轉(zhuǎn)時序時，通過三相全橋驅(qū)動模塊及三相全橋功率模塊驅(qū)動所述ISG電機正轉(zhuǎn)。

進一步的，控制器獲取位置傳感器的逆轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值按“1-5-4-6-2-3”順序變化，控制器驅(qū)動ISG電機通電的逆轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值按“5-1-3-2-6-4”順序變化，控制器根據(jù)該時序變化表判定T0時刻為逆轉(zhuǎn)時刻，T0時刻所對應(yīng)的位置傳感器U相、V相、W相的電位分別由“0、0、1”變化為“1、0、1”，控制器驅(qū)動ISG電機A相繞組的通電狀態(tài)的電位由“1”變化為“0”；控制器獲取位置傳感器的正轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值按“4-5-1-3-2-6”順序變化，控制器驅(qū)動ISG電機通電的正轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值按“4-6-2-3-1-5”順序變化，控制器根據(jù)該時序變化表判定T1時刻為正轉(zhuǎn)時刻，T1時刻所對應(yīng)的位置傳感器U相、V相、W相的電位分別由“1、0、0”變化為“1、0、1”，控制器驅(qū)動ISG電機C相繞組的通電狀態(tài)的電位由“1”變化為“0”。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供一種摩托車發(fā)動機啟動發(fā)電控制裝置及控制方法，啟動時ISG電機先執(zhí)行逆轉(zhuǎn)，逆轉(zhuǎn)過程中，由于氣缸內(nèi)的空氣被壓縮，形成逆轉(zhuǎn)阻力，當逆轉(zhuǎn)阻力大于驅(qū)動力時，在壓縮空氣反彈力的作用下，ISG電機開始正轉(zhuǎn)，控制器通過位置傳感器檢測ISG電機的位置，獲取到這個正轉(zhuǎn)信號時，對ISG電機進行正轉(zhuǎn)驅(qū)動，這樣，不需要檢測曲柄角度，來判別曲柄是否處于啟動時負荷小的正轉(zhuǎn)區(qū)域，并且可以利用電機逆轉(zhuǎn)受阻反彈力，增加正向轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力，本發(fā)明可以大大提高摩托車的啟動性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明摩托車發(fā)動機啟動發(fā)電機控制裝置ECU系統(tǒng)方框圖；

圖2為本發(fā)明邏輯控制流程圖；

圖3為本發(fā)明ISG電機驅(qū)動時序圖；

圖4為本發(fā)明ISG電機接線圖；

圖5為本發(fā)明ISG電機逆向驅(qū)動示意圖；

圖6為本發(fā)明ISG電機正向驅(qū)動示意圖；

圖7為本發(fā)明位置傳感器和三相全橋功率模塊的通電時序示意圖；

圖8為本發(fā)明位置傳感器信號調(diào)整模塊和啟動開關(guān)電路原理圖；

圖9為本發(fā)明三相全橋驅(qū)動模塊、三相全橋功率模塊電路及下橋電流檢測模塊電路原理圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細說明，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，一種摩托車發(fā)動機啟動發(fā)電控制裝置，包括ISG電機、啟動開關(guān)、位置傳感器和控制器，所述位置傳感器檢測ISG電機的位置，所述啟動開關(guān)向所述控制器提供啟動信號，在啟動時，所述控制器根據(jù)啟動信號先驅(qū)動所述ISG電機逆轉(zhuǎn)，當所述ISG電機逆轉(zhuǎn)受到阻力發(fā)生反彈正轉(zhuǎn)時，所述位置傳感器根據(jù)檢測到的ISG電機的位置，向所述控制器提供正轉(zhuǎn)的信號，在控制器檢測到這個正轉(zhuǎn)的信號時，所述控制器驅(qū)動所述ISG電機正轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，具備電流檢測裝置，所述電流檢測裝置檢測到電流達到規(guī)定值時，所述控制器停止向ISG電機通電。具體的，電流檢測裝置包括上橋電流檢測模塊和下橋電流檢測模塊，用于對三相全橋功率模塊的通電電流進行檢測，并反饋給控制器。

控制器包括用于對蓄電池的電壓進行調(diào)節(jié)，并將調(diào)節(jié)后的電壓輸入給所述位置傳感器的MCU電源調(diào)整模塊。還包括用于對位置傳感器檢測出的U相、V相、W相位置電壓信號進行調(diào)整，并提供給所述控制器進行位置邏輯判定的位置傳感器信號調(diào)整模塊。所述控制器通過三相全橋驅(qū)動模塊及三相全橋功率模塊驅(qū)動所述ISG電機逆轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)?？刂破魍ㄟ^整流調(diào)壓模塊及ISG切換模塊對所述三相全橋功率模塊的輸出進行整流調(diào)壓。所述ISG電機的定子繞組方式為三角形接線方式或星形接線方式，參見圖4。

一種摩托車發(fā)動機啟動發(fā)電控制方法，通過位置傳感器檢測出ISG電機的位置，并提供U相、V相、W相位置時序信號給MCU，該時序信號包括逆轉(zhuǎn)時序和正轉(zhuǎn)時序，控制器獲取位置傳感器的時序信號及啟動開關(guān)的啟動信號；在啟動時，所述控制器根據(jù)啟動信號及逆轉(zhuǎn)時序，先通過三相全橋驅(qū)動模塊及三相全橋功率模塊驅(qū)動所述ISG電機逆轉(zhuǎn)，在電流檢測裝置檢測到電流達到規(guī)定值時，所述控制器停止向ISG電機通電；然后，在滿足正轉(zhuǎn)時序時，通過三相全橋驅(qū)動模塊及三相全橋功率模塊驅(qū)動所述ISG電機正轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，控制器獲取位置傳感器的逆轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值按“1-5-4-6-2-3”順序變化，控制器驅(qū)動ISG電機通電的逆轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值按“5-1-3-2-6-4”順序變化，控制器根據(jù)該時序變化表判定T0時刻為逆轉(zhuǎn)時刻，T0時刻所對應(yīng)的位置傳感器U相、V相、W相的電位分別由“0、0、1”變化為“1、0、1”，控制器驅(qū)動ISG電機A相繞組的通電狀態(tài)的電位由“1”變化為“0”；控制器獲取位置傳感器的正轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值按“4-5-1-3-2-6”順序變化，控制器驅(qū)動ISG電機通電的正轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值按“4-6-2-3-1-5”順序變化，控制器根據(jù)該時序變化表判定T1時刻為正轉(zhuǎn)時刻，T1時刻所對應(yīng)的位置傳感器U相、V相、W相的電位分別由“1、0、0”變化為“1、0、1”，控制器驅(qū)動ISG電機C相繞組的通電狀態(tài)的電位由“1”變化為“0”。

優(yōu)選的，當摩托車電源鎖IG-SW接通時，蓄電池電壓經(jīng)P+端子輸入電源調(diào)整模塊，經(jīng)電源調(diào)整模塊調(diào)節(jié)后的電壓輸入到位置傳感器的Vdd端，位置傳感器根據(jù)ISG電機的位置，檢測出U相、V相、W相位置的電壓處于高電平或低電平，經(jīng)位置傳感器信號調(diào)整模塊限流整形后輸出至控制器進行位置的邏輯判定；當按下啟動開關(guān)ST-SW時，啟動開關(guān)輸出啟動信號至控制器進行啟動的邏輯判定。

優(yōu)選的，三相全橋功率模塊在通電過程中，通過下橋電流檢測模塊取樣實時檢測通電電流，并反饋給控制器作為數(shù)據(jù)的實時跟蹤；當通電電流過大時，下橋電流檢測模塊輸出高電壓至控制器，控制器據(jù)此停止發(fā)送驅(qū)動信號給三相全橋驅(qū)動模塊。

綜上，本發(fā)明在現(xiàn)有的摩托車磁電機(ISG電機)基礎(chǔ)上，整合位置傳感器，三相全橋驅(qū)動模塊及功率模塊，電流檢測裝置，啟動開關(guān)，整流調(diào)壓模塊等在一款控制器(ECU)上，使摩托車磁電機兼有啟動電機及發(fā)電機兩種功能。其邏輯控制流程如圖2所示，按下啟動開關(guān)之后，控制器驅(qū)動ISG電機按照逆轉(zhuǎn)時序驅(qū)動，即ISG電機反向轉(zhuǎn)動驅(qū)動，驅(qū)動電流達到規(guī)定值后停止驅(qū)動，等待時序滿足正轉(zhuǎn)時序時即按照正向時序驅(qū)動，即ISG電機正向轉(zhuǎn)動驅(qū)動。具體實施時，驅(qū)動電流達到規(guī)定值可通過三相全橋功率模塊下橋電流檢測模塊與定時器1配合實現(xiàn)，即在滿足下橋電流值大于Iref2小于Iref1，定時器1已開啟，且定時器1計數(shù)值大于等于Tref1時，三相全橋功率可輸出停止。

本發(fā)明摩托車發(fā)動機啟動發(fā)電控制裝置的控制驅(qū)動原理如下：

如圖1和圖8所示，當摩托車電源鎖IG-SW接通，蓄電池電壓經(jīng)P+端子輸入到控制器，通過控制器的電源調(diào)整模塊調(diào)節(jié)后的電壓輸入到位置傳感器的Vdd端，此時，位置傳感器根據(jù)ISG電機的位置，檢測出U相、V相、W相位置的電壓處于高電平或低電平，經(jīng)電阻R120、R118、R119限流及二極管D43、D45、D44后分別輸入至集成電路U6的4腳、2腳、3腳，集成電路U6整形后經(jīng)13腳、15腳、14腳輸出至控制器進行位置的邏輯判定(參照圖8)。當用戶準備啟動發(fā)動機時，按下啟動開關(guān)ST-SW，啟動開關(guān)回路電阻R121輸入端為高電平，通過二極管D47輸入到集成電路U6的5腳，集成電路U6整形后12腳輸出至控制器進行啟動的邏輯判定(參照圖8)。然后，控制器通過三相全橋驅(qū)動模塊及三相全橋功率模塊驅(qū)動所述ISG電機逆轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)，如圖9所示，三相全橋驅(qū)動模塊由上橋驅(qū)動回路和下橋驅(qū)動回路組成，三相全橋功率模塊由驅(qū)動元件Q5、Q8、Q6、Q9、Q7、Q10組成；當用戶準備啟動發(fā)動機，按下啟動開關(guān)ST-SW時，控制器獲取了位置傳感器的時序信號和啟動開關(guān)的啟動信號，控制器根據(jù)逆轉(zhuǎn)控制方法和正轉(zhuǎn)控制方法驅(qū)動三相全橋功率模塊通電，通電順序根據(jù)圖7位置傳感器、三相全橋功率模塊的通電時序變化表執(zhí)行。

電流檢測裝置用于對三相全橋功率模塊的通電電流進行檢測，并反饋給所述控制器；包括上橋電流檢測回路和下橋電路檢測回路，以下橋電流檢測回路為例進行說明，參見圖9，下橋電流檢測回路由U5A和U5B及外圍元件構(gòu)成，其中，R91為電流檢測元件，三相全橋功率模塊在Q8、Q9、Q10通電過程中，下橋電流檢測模塊通過R91電壓取樣實時檢測Q8、Q9、Q10功率元件的通電電流，R91取樣電壓經(jīng)過U5A將電壓放大后由U5A的1腳反饋給控制器作為數(shù)據(jù)的實時跟蹤；同時U5A的1腳信號輸入到U5B的5腳進行電壓比較，U5B的6腳作為2.5V電壓基準點。當下橋通電電流過大時，R91端子電壓增大，經(jīng)U5A放大后1腳的電壓也增大，U5B的5腳電壓超過6腳基準電壓時，U5B的7腳輸出為高電壓至控制器，此時控制器檢測到驅(qū)動模塊驅(qū)動電流過大，控制器將停止發(fā)送上、下橋驅(qū)動信號，從而保護了三相全橋功率模塊的驅(qū)動元件。

以下結(jié)合圖3、圖5、圖6和圖7對本發(fā)明邏輯控制進行說明：

逆轉(zhuǎn)的控制方法：

如圖3的T0時刻所對應(yīng)的是位置傳感器U相、V相、W相的電位分別由“0、0、1”變化為“1、0、1”，控制器驅(qū)動ISG電機A相繞組的通電狀態(tài)的電位由“1”變化為“0”；此時位置傳感器、ISG電機定子及轉(zhuǎn)子的位置關(guān)系如圖5所示，由于電機繞組A相電壓由高變低導致電機繞組C相的磁極發(fā)生變化，電機的定子鐵芯D1與電機的轉(zhuǎn)子磁石Z1，D2與Z2，D3與Z4相斥；D1與Z2，D2與Z3，D3與Z5相吸，轉(zhuǎn)子向逆時針方向轉(zhuǎn)動，可實現(xiàn)電機的逆向旋轉(zhuǎn)。

正轉(zhuǎn)的控制方法：

如圖3的T1時刻所對應(yīng)的是位置傳感器U相、V相、W相的電位分別由“1、0、0”變化為“1、0、1”，控制器驅(qū)動ISG電機C相繞組的通電狀態(tài)的電位由“1”變化為“0”；此時，位置傳感器、ISG電機定子及轉(zhuǎn)子的位置關(guān)系如圖6所示，由于電機繞組C相電壓由高變低導致電機繞組C相的磁極發(fā)生變化，電機的定子鐵芯D1與電機的轉(zhuǎn)子磁石Z2，D2與Z3，D3與Z4相斥；D1與Z1，D2與Z2，D3與Z3相吸，轉(zhuǎn)子向正時針方向轉(zhuǎn)動，可實現(xiàn)電機的正向旋轉(zhuǎn)。

T0時刻和T1時刻判斷如下：

如圖7所示，為位置傳感器、三相全橋功率模塊的通電時序變化表，控制器獲取位置傳感器的逆轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值按“1-5-4-6-2-3”順序變化，ISG電機通電的逆轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值按“5-1-3-2-6-4”順序變化；控制器獲取位置傳感器的正轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值按“4-5-1-3-2-6”順序變化，ISG電機通電的正轉(zhuǎn)時序邏輯加權(quán)值是按“4-6-2-3-1-5”順序變化，這樣，根據(jù)該時序變化表可判定T0時刻和T1時刻分別為逆轉(zhuǎn)時刻和正轉(zhuǎn)時刻。

啟動時，根據(jù)逆轉(zhuǎn)的控制方法ISG電機執(zhí)行逆向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，發(fā)動機氣缸內(nèi)的空氣被壓縮，形成逆轉(zhuǎn)阻力。當逆轉(zhuǎn)阻力大于驅(qū)動力時，在壓縮空氣反彈力的作用下，電機開始向正時針方向反彈，此時，位置傳感器的時序也同時發(fā)生了變化。在控制器檢知到位置傳感器的時序變化時，滿足了正向驅(qū)動時序的條件，ISG電機則按照正轉(zhuǎn)的控制方法執(zhí)行正向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。

以上實施例是參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過對上述實施例進行各種形式上的修改或變更，但不背離本發(fā)明的實質(zhì)的情況下，都落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。