發動機起動系統及車輛系統的製作方法

2023-07-14 01:36:41

專利名稱：發動機起動系統及車輛系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛系統，尤其涉及發動機起動系統。
背景技術：
車輛已經發展為當滿足特定發動機怠速_停機條件時執行發動機停止並且隨後在滿足再起動條件時自動地再起動發動機。這種怠速_停機系統能夠實現燃料節省，排氣排放、減少車輛噪聲等。在一些怠速-停機系統中，在發動機再起動期間通過機械連接至發動機的交流發電機對發動機施加負荷來控制發動機轉速。然而，在發動機再起動期間，起動機需要從電池獲得較大量的電流來起動發動機。因此，當從電池汲取大量的電流時，電池電壓會降低並且由交流發電機提供至發動機的機械負荷會以不希望的和/或不可預料的方式改變。美國專利US 7，471，069顯示了發動機起動系統的一個示例。其中，交流發電機、 起動機和升壓裝置(例如，DC/DC轉換器)連接至系統電池的正極這樣在發動機再起動期間起動機使用來自電池的電能來起動發動機。同時，來自DC/DC轉換器的電能用於運轉音響和導航系統。DC/DC轉換器有助於在發動機起動期間通過提供對電池電壓較不敏感的調節的電壓輸出來從降低的電池電壓為音響和導航系統進行緩衝。然而，本發明人已經認識到這種方法帶來潛在問題。如一個示例，在美國專利US 7, 471，069中所述的電組件的給定配置中，隨著電池的年代增加，和/或電池狀況劣化，在發動機轉動起動並且轉速增加期間由電池提供至交流發電機勵磁線圈激勵電路的電壓會降低(例如，由於在發動機起動期間的電壓下降)。交流發電機勵磁線圈激勵電路能夠將施加至交流發電機線圈的電池電壓大小改變至電池電壓。結果，在每次轉動起動事件時，施加至交流發電機勵磁線圈的最大電壓可能有所變化，這樣交流發電機勵磁電流不穩定。降低的交流發電機勵磁電流還會在起動期間降低交流發電機施加至發動機的機械負荷大小。因此，在每次起動時發動機從交流發電機承受的負載在電池電壓變化時能夠變化。結果，發動機轉速會波動(flare)並且超過所需發動機轉速。這種發動機轉速會被察覺到並且會引起駕駛員反感。此外，當施加至交流發電機的平均電壓降低時，交流發電機能夠輸出較少的電流至電池以及輔助的電力負荷。因此，電連接至交流發電機的電動助力轉向系統或其它電氣設備的響應時間會劣化。

發明內容
作為一個示例，本發明可至少部分解決上述問題。根據本發明一方面，提供一種發動機起動系統，包括發動機；發動機起動機；在發動機起動期間與發動機起動機電連接的第一電池；及機械連接至發動機的交流發電機。交流發電機可具有在發動機起動期間從第一電池電緩衝的交流發電機勵磁線圈激勵電路，交流發電機勵磁線圈激勵電路在發動機起動期間與第一電池之外的其它電源電連接。在一個示例中，車輛發動機起動機電路可包括配置用於在發動機起動期間驅動起動機的電池。電池還可電連接至DC/DC轉換器(或基於DC/DC轉換器的裝置)。DC/DC轉換器可配置用於提供調節的電壓輸出，其可用於在發動機起動期間驅動一個或多個電力組件和輔助負載(例如車輛照明、廣播等)。交流發電機勵磁線圈激勵電路也可連接至DC/DC 轉換器的輸出這樣交流發電機勵磁線圈激勵電路作為額外的負載增加至DC/DC轉換器。在一個示例中，勵磁線圈激勵電路可為線性電壓調節器。在另一示例中，勵磁線圈激勵電路可為脈衝寬度調節激勵電路，其控制施加至交流發電機勵磁線圈的平均電壓。在發動機起動期間，可打開與DC/DC轉換器並聯的開關以使得在每次起動時通過DC/DC轉換器從電池電緩衝交流發電機勵磁線圈激勵電路。因此，在發動機起動期間，即使電池已經老化，仍然可通過交流發電機勵磁線圈激勵電路施加基本上恆定的平均電壓至交流發電機勵磁線圈，因為交流發電機勵磁線圈激勵電路的輸入通過DC/DC轉換器維持在基本恆定的電壓水平。因此，能夠使得由交流發電機施加至發動機的機械負荷在每次起動時更可預測且更穩定，從而實現改善的發動機轉速增加。在可替代示例中，可去掉DC/DC轉換器並且配置有電流方向限制裝置(其限制電流從第二可替代電源流至第一電池)的第二可替代電源(例如電池)可電連接至交流發電機勵磁線圈激勵電路。這樣，交流發電機勵磁線圈激勵電路能夠連接至可為交流發電機勵磁線圈提供功率的替代電源這樣交流發電機勵磁線圈和勵磁線圈激勵電路從主系統電池電緩衝。因此，可從由於電池老化和/或劣化的電池狀態造成的電壓降效應緩衝交流發電機勵磁線圈和交流發電機勵磁線圈激勵電路。通過在發動機起動期間提供更可預測和更穩定的交流發電機機械負荷至發動機，可改善發動機再起動的質量。根據本發明另一方面，提供一種車輛系統，包括在發動機怠速-停機狀況期間選擇性地關閉的發動機；電池；起動機；電連接至電池的DC/DC轉換器，DC/DC轉換器配置用於提供調節的電壓輸出；包括交流發電機勵磁線圈激勵電路的交流發電機，交流發電機勵磁線圈激勵電路在發動機起動期間電連接至DC/DC轉換器的輸出，交流發電機機械連接至發動機；及控制器，控制器配置用於在發動機從怠速-停機狀況再起動期間經由至少一個扭矩驅動器調節發動機扭矩。根據本發明的一個實施例，交流發電機的電樞與電池電連接，電池供應功率至DC/ DC轉換器，並且交流發電機勵磁線圈激勵電路經由DC/DC轉換器從電池電性緩衝。根據本發明的一個實施例，在發動機起動轉動期間DC/DC轉換器的輸出電壓大於電池的電壓。根據本發明的一個實施例，還包括在激勵電路中將電池電連接至交流發電機勵磁線圈激勵電路的二極體，其中二極體的陰極朝向交流發電機勵磁線圈激勵電路定位，並且其中二極體的陽極朝向電池定位，二極體通過限制電流在從勵磁線圈激勵電路至第一電池的方向上流動來從第一電池電性緩衝勵磁線圈激勵電路。根據本發明的一個實施例，還包括與DC/DC轉換器並聯的開關，控制器配置用於在發動機再起動期間，斷開開關以從電池電性緩衝交流發電機勵磁線圈激勵電路；及在發動機再起動之後，閉合開關以旁通過交流發電機勵磁線圈激勵電路與電池之間的緩衝激勵電路。根據本發明的一個實施例，DC/DC轉換器進一步電連接至包括車內照明的一個或多個輔助電力負載。根據本發明的一個實施例，進一步包括電連接至交流發電機的動力轉向系統，控制器配置用於在發動機起動期間通過交流發電機供應至動力轉向系統的電流。根據本發明又一方面，提供一種控制車輛系統的方法，其中車輛系統包括在發動機怠速_停機狀況期間選擇性地關閉的發動機，該方法包括在發動機起動期間，從供應功率至起動機的電池電性緩衝交流發電機的交流發電機勵磁線圈激勵電路；及維持交流發電機勵磁線圈激勵電路輸入電壓以通過交流發電機轉子控制應用至發動機的負荷。根據本發明的一個實施例，還包括在電池的電壓大於閾值電壓之後旁通交流發電機的勵磁線圈激勵電路的電性緩衝。根據本發明的一個實施例，維持交流發電機勵磁線圈激勵電路輸入電壓包括通過 DC/DC轉換器維持交流發電機勵磁線圈激勵電路輸入電壓。根據本發明的一個實施例，通過開關電性緩衝。應理解上面的概述提供用於以簡化的形式引入將在詳細描述中進一步描述的選擇的概念。不意味著確認所保護的本發明主題的關鍵的或實質的特徵，本發明的範圍將由本申請的權利要求唯一地界定。此外，所保護的主題不限於克服上文或本公開的任何部分中所述的任何缺點的實施方式。


圖1顯示示例車輛系統布置。圖2-7顯示發動機電力控制激勵電路的示例。圖8顯示根據本發明在發動機起動期間應用交流發電機負荷至發動機的方法的高級流程圖。
具體實施例方式下面的描述涉及用於在發動機起動期間調節由交流發電機(經由交流發電機轉子)應用至車輛發動機上的發動機負荷以控制發動機轉速的系統和方法。圖1中所示的發動機系統可配置有機械連接至發動機的交流發電機。交流發電機的勵磁線圈激勵電路可配置用於調節經由交流發電機應用至發動機的負荷以便在發動機起動期間控制發動機轉速。 發動機系統可進一步包括用於在發動機起動期間為發動機起動機提供功率的電池。如圖 2-7所示，影響發動機轉速的發動機電力激勵電路可配置為從電池電力緩衝的勵磁線圈激勵電路供應功率以在發動機起動期間起動轉動發動機。發動機控制器可配置用於執行控制方法(例如圖8中的方法)以在交流發電機應用更加可預測和一致的機械負荷至發動機時控制發動機轉速。可替代地，控制器可基於所需發動機起動轉速情況調節應用至交流發電機勵磁線圈激勵電路的電流以改變通過交流發電機應用至發動機的機械負荷。這樣，交流發電機勵磁線圈激勵電路可控制並且從在起動期間供應功率以起動轉動發動機的電池電力緩衝。因此，可減小由於電池老化(或其它電壓降的原因)導致的交流發電機性能的劣化。這樣，可改善應用至發動機的交流發電機負荷的調節。此外，可改善由交流發電機輸出至輔助電力設備的電流控制。圖1顯示了包括車輛傳動系統20的車輛系統10的框圖布置。傳動系統20可由發動機22驅動。在一個示例中，發動機22可為汽油發動機。在可替代示例中，可採用其它發動機配置，例如柴油發動機。發動機22可通過包括起動機的發動機起動系統24起動。 在一個示例中，起動機可包括電動馬達。起動機可配置用於支持發動機在預定的接近零的閾值轉速附近或之下(例如在50RPM或100RPM附近或之下)再起動。可經由扭矩驅動器 26 (例如燃料噴射器、節氣門、凸輪軸等)調節發動機22的扭矩。另外，在混合動力車輛的情況下，如需要，動力系可用於降低或增加發動機轉速。發動機輸出扭矩可傳送至液力變矩器28以驅動自動變速器30。在一些示例中， 液力變矩器可稱為變速器的組件。液力變矩器28的輸出可由液力變矩器鎖止離合器34控制。當液力變矩器鎖止離合器34完全分離時，液力變矩器28經由液力變矩器渦輪和液力變矩器葉輪之間的液體傳送扭矩至自動變速器30，從而實現扭矩傳遞。相反，當液力變矩器鎖止離合器34完全接合時，發動機輸出扭矩經由液力變矩器28直接傳遞至變速器30的輸入軸(未顯示)。可替代地，液力變矩器鎖止離合器34可部分接合，從而實現傳遞至變速器的扭矩量可調節。來自自動變速器的扭矩輸出可依次傳遞至車輪36以推進車輛。具體地，自動變速器30可在傳送輸出驅動扭矩至車輪之前響應車輛行駛狀況調節輸入軸(未顯示)處的輸入驅動扭矩。例如，可通過接合一個或多個離合器(包括前進離合器32)將變速器扭矩傳遞至車輪36。因此，如需要，可接合多個這種離合器。此外，車輪36可由接合車輪制動器 38鎖止。在一個示例中，可響應駕駛員的腳踩壓制動踏板接合車輪制動器38。這樣，可通過響應駕駛員的腳從制動踏板上釋放分離車輪制動器38可解鎖車輪36。傳動系統之外的車輛系統組件可包括交流發電機42、電池46、電動助力轉向系統 (EPAS)48。另外的輔助負載(未顯示)可包括照明、音響系統、HVAC系統(用於加熱和/或冷卻車輛車廂)等。交流發電機42可配置用於轉換在運行發動機22時產生的機械能至電能用於存儲在電池46內。交流發電機42可包括勵磁線圈激勵電路44。勵磁線圈激勵電路42可為線性或脈衝寬度調節的電壓調節器。在一個示例中，來自控制器40的電壓指令可與勵磁線圈激勵電路應用的電池電壓相比較。如果控制器的電壓指令不同於電池電壓， 由勵磁線圈激勵電路應用至交流發電機勵磁線圈的平均電壓會增大以便增大勵磁線圈電流。因此，當電壓應用至交流發電機勵磁線圈激勵電路42時，線圈至少部分為加壓，並且因此負荷施加在發動機22上。可經由電連接52感測電池電壓。機械連接至交流發電機的旋轉發動機22使得電流在交流發電機42的定子內穿過連接55流至電池。在一個示例中，如所描述，發動機22可配置用於在滿足怠速_停機條件時選擇性地(並自動地)關閉並且在滿足再起動條件時再起動。可將一個或多個輔助負載維持在例如12V下，即使是在發動機關閉時。通過電池46和/或緩衝器50 (至少部分)提供在發動機關閉時維持輔助負載運轉的電力。緩衝器50可由一個或多個額外的電池(例如一個或多個額外的較小電池)和/或DC/DC轉換器組成。電連接54將來自緩衝器50的電壓輸出電性連接至交流發電機勵磁線圈激勵電路44。在一個示例中，基於DC/DC轉換器設備(例如電壓質量模塊(VQM)或電壓穩定模塊(VSM))可配置用於提供來自DC電壓輸入(或功率源)(例如電池46)的調節的DC電壓輸出。DC/DC轉換器的輸出可應用至包括交流發電機勵磁線圈激勵電路和交流發電機勵磁線圈的多種附加負載。如在圖2-6中所詳述，通過例如配置用於輸出調節電壓的DC/DC轉換器(或基於DC/DC轉換器的裝置)的緩衝器來從電池46為勵磁線圈激勵電路44和交流發電機42的交流發電機勵磁線圈電性緩衝。在其它示例中，勵磁線圈激勵電路44和交流發電機勵磁線圈可經由可替代的緩衝器(例如二極體)從用於起動發動機的電池得到緩衝。通過在發動機起動期間緩衝交流發電機勵磁線圈激勵電路和交流發電機勵磁線圈，可在發動機起動期間改善交流發電機的磁場的控制。此外，通過改善交流發電機磁場的控制，更加可預測的和一致的機械負荷可在發動機起動期間經由交流發電機應用至發動機。圖2-6中的激勵電路提供交流發電機勵磁線圈的示例緩衝的交流發電機勵磁線圈電壓控制而圖7中的激勵電路提供用於響應額外的發動機和車輛狀況調節至交流發電機勵磁線圈的電流。如在圖8中詳述，控制器40可配置用於改變應用至交流發電機勵磁線圈的電壓或電流以調節發動機起動期間經由交流發電機應用至發動機上的機械負荷。通過改變交流發電機勵磁線圈電壓或電流，能夠在起動期間改變交流發電機應用至發動機上的負荷這樣能夠根據不嚴格依賴於發動機轉速的控制參數改變發電機負荷。例如，能夠調節交流發電機勵磁線圈電壓和電流以補償與發動機溫度有關的發動機摩擦。可替代地，控制器40能夠通過基本上維持恆定電壓至交流發電機勵磁線圈激勵電路來提供可預測的一致的應用在發動機上的機械負荷。然而，應注意地是當恆定電壓應用至交流發電機勵磁線圈時由交流發電機提供至發動機的勵磁線圈電流和負荷不恆定。而是，當恆定電壓應用至交流發電機勵磁線圈時，交流發電機勵磁線圈電流隨著轉子的角速度改變。因此，儘管由交流發電機提供至發動機的負荷隨著發動機轉速改變，從開始起動由交流發電機提供的負荷具有可更為一致的負荷曲線。控制器40可配置用於接收來自發動機22的輸入並且因此通過調節應用至交流發電機勵磁線圈的電壓或電流調節經由交流發動機應用至發動機的機械負荷。如一個示例， 可選擇發動機起動速度曲線，並且控制器可基於實際發動機轉速和所需發動機轉速曲線之間的差調節應用至交流發電機勵磁線圈的電壓或電流。通過調節勵磁線圈電壓或電流，能夠調節由交流發電機轉子內的勵磁線圈產生的磁場強度這樣會變得多少難以轉動交流發電機的轉子。這樣，能夠在發動機起動期間經由機械連接至發動機的交流發電機調節應用至發動機的負荷這樣能夠將發動機轉速控制至所需發動機轉速。控制器40也可通過調節火花正時、燃料脈衝寬度、燃料脈衝正時和/或空氣充氣 (通過控制節氣門開啟和/或氣門正時、氣門升程和渦輪增壓器或機械增壓器的增壓)的組合來調節發動機扭矩輸出。在柴油發動機的情況下，控制器40可通過控制燃料脈衝寬度、燃料脈衝正時和空氣充氣的組合來控制發動機扭矩輸出。在所有的情況下，可在逐缸 (cylinder-by-cylinder)基礎上執行發動機控制來控制發動機扭矩輸出。當滿足怠速條件(例如當車輛正在怠速並且發動機工作參數在所需範圍內)時， 控制器40可例如通過控制傳動系統和/或附屬組件的運轉來選擇性地關閉發動機。類似地，當滿足發動機再起動條件(例如當車輛已經處於怠速_停機並且一個或多個發動機工作參數在所需範圍之外)時，控制器40可通過使用電池為起動機提供功率來選擇性地再起動發動機。此外，控制器可使用發動機扭矩驅動器以及對應用至交流發電機勵磁線圈的電流的調節一起在發動機起動期間控制發動機轉速。通過控制發動機扭矩驅動器以及經由交流發電機應用至發動機的負荷，能夠減少發動機起動期間的發動機轉速波動。圖2-7描繪了可用於在發動機起動期間控制經由交流發電機應用在發動機上的機械負荷的發動機起動系統的示例。應了解下面的幾個示例中同樣的參考標記指定同樣或
7相應的組件或單元。圖2描繪了包括在發動機起動期間經由電連接器216與發動機起動機204電連接的第一電池202的發動機起動系統的第一示例200。具體地，在發動機起動期間通過第一電池204為起動機204提供功率。交流發電機206可機械地連接至發動機(例如圖1中的發動機22)，在發動機怠速-停機狀況期間可選擇性地關閉發動機。交流發電機206的定子的電樞繞組可與電池202電連接。交流發電機206也可具有與交流發電機轉子集成的交流發電機勵磁線圈208。交流發電機勵磁線圈208經由交流發電機勵磁線圈激勵電路210 供應能量。在一個示例中，交流發電機勵磁線圈激勵電路為可變電壓控制器，其通過調節應用至交流發電機勵磁線圈激勵電路210的輸入的電壓的脈衝寬度來提供可變平均電壓至交流發電機勵磁線圈208。在可替代示例中，交流發電機勵磁線圈為線性可變電壓控制器。 在一個示例中，通過交流發電機外部的控制器(例如控制器40)指令交流發電機勵磁線圈激勵電路以調節交流發電機勵磁線圈電壓以便實現所需發動機負荷。例如，通過從指令電池電壓減去實際電池電壓來比較實際電池電壓與指令電壓。如果比較結果處於不為零的值，交流發電機勵磁線圈激勵電路可調節從DC/DC轉換器212應用至交流發電機勵磁線圈的電壓的脈衝寬度。在發動機起動期間，交流發電機勵磁線圈激勵電路210可經由電連接 218與第一電池202之外的功率源電連接。在一個示例中，如圖2和3中所描繪的示例，功率源為DC/DC轉換器212、或基於DC/DC轉換器的裝置，其配置用於在發動機起動期間從第一電池電性緩衝交流發電機勵磁線圈和交流發電機勵磁線圈激勵電路。發動機起動系統可進一步包括與功率源或緩衝器並聯(例如與圖2-3示例中的DC/DC轉換器212並聯)的開關220或中繼器。控制系統(例如圖1中的控制器40)可包括用於在發動機起動期間開啟開關220以經由DC/DC轉換器或可替代裝置從電池202緩衝交流發電機勵磁線圈激勵電路 210和交流發電機勵磁線圈208。在發動機再起動之後，控制器可閉合開關220以電性地旁通緩衝激勵電路(例如212)並且直接地將交流發電機勵磁線圈激勵電路電性連接至提供功率至起動機的電池。可替代地，在發動機起動之後交流發電機勵磁線圈激勵電路能夠電性連接至交流發電機的輸出(例如交流發電機定子的電樞繞組)。在一個示例中，在DC/DC 轉換器212處的電壓超過閾值電壓之後，或在發動機轉速達到閾值發動機轉速之後的預定時間量之後，控制器可閉合開關220。因此，當開關220開啟時，勵磁線圈激勵電路210和交流發電機勵磁線圈208從第一電池202電性緩衝。DC/DC變換器212可進一步電連接至一個或多個輔助電負載214。即使在選擇性關閉發動機時，輔助負載中的一個或多個也可維持在12V或其它所需電壓。在一個示例中， 輔助電負載214可包括車輛內部照明。在另一示例中，輔助電負載214可包括電動助力轉向系統(EPAS)。當包括EPAS時，控制器可進一步配置用於在發動機起動期間維持DC/DC變換器施加至動力轉向系統的電流以從而改善動力轉向輔助響應時間。在替代示例中，EPAS 可電連接至交流發電機定子的交流發電機電樞繞組的輸出。由於通過DC/DC變換器向交流發電機勵磁線圈激勵電路和交流發電機勵磁線圈供應經緩衝的電壓和/或電流改善了對交流發電機勵磁電流的控制，交流發電機定子的交流發電機電樞繞組向EPAS的電壓輸出得到了改善。同時，可改善EPAS性能。圖3顯示了發動機起動系統的第二示例300，其在從第一電池202電緩衝交流發電機勵磁線圈208和交流發電機勵磁線圈激勵電路210的電路中還包含二極體302。二極體302的陰極指向交流發電機勵磁線圈激勵電路210，而二極體302的陽極指向第一電池 202。這樣，二極體302限制了從DC/DC變換器210的輸出流向第一電池202的電流。增加的二極體302可用於在開關220劣化的情況下作為開關220運轉的替補。例如，如果當電池電壓高於DC/DC變換器212的電壓輸出時開關220未閉合，則二極體302開始以正向傳導從電池202和交流發電機206電樞繞組流向交流發電機勵磁線圈激勵電路210和電負載 214的電流。這樣，二極體302通過限制從勵磁線圈激勵電路210向第一電池202的方向上的電流而從第一電池202電緩衝交流發電機勵磁線圈激勵電路210和交流發電機勵磁線圈 208。圖4-5分別顯示了發動機起動系統的示例400、500，其中在發動機起動期間向交流發電機勵磁線圈激勵電路210供應電壓和電流的電源為第二電池402。具體地，圖4的示例電路與圖2的示例電路基本上類似，除了交流發電機勵磁線圈激勵電路210和交流發電機勵磁線圈208的電源為第二電池402而非DC/DC變換器212。此外，在發動機起動期間， 第二電池402不像圖2的DC/DC變換器212那樣從第一電池接收電荷。類似地，圖5的示例與圖3的示例基本上類似，除了交流發電機勵磁線圈激勵電路210和交流發電機勵磁線圈208的電源為第二電池402而非DC/DC變換器212。此外，在發動機起動期間，第二電池 402不像圖3的DC/DC變換器212那樣從第一電池接收電荷。如圖所示，圖5的示例包括額外的二極體302，其可用於在開關220劣化的情況下作為開關220運轉的替補。這樣，在圖 4-5的示例中，通過第二電池402向交流發電機勵磁線圈激勵電路供應基本上恆定的電壓。應了解，儘管所描述的示例說明了起動機204連接至電池，在替代示例中，可額外地包括非VQM負載，例如燃料泵、座椅馬達、及車窗除霜器。圖2-5的電路可在起動期間向發動機提供更可重複且更穩定的交流發電機負載。 然而，在一些工況下可能需要通過調節交流發電機勵磁線圈供應的電壓來控制交流發電機勵磁電流。例如，在發動機起動期間可能需要響應於發動機轉速或根據預定模式調節交流發電機勵磁電流而非響應於指令電池電壓和實際電池電壓之間的差而調節勵磁電壓。現在參考圖6，其顯示了發動機起動系統的又一示例電路600。其中，除了上文在圖2-5中介紹的組件之外，該系統可包括差分放大器608以通過交流發電機勵磁線圈激勵電路210調節交流發電機勵磁線圈。通過改變供應給交流發電機勵磁線圈的平均電壓，能夠改變交流發電機勵磁電流並改變交流發電機勵磁線圈208產生的磁場強度。在所描述的示例中，差分放大器608通過轉換函數610從控制器40接收電壓，該轉換函數610將交流發電機勵磁電流與電壓指令相關聯。在一個示例中，將所需的交流發電機扭矩負載轉換為所需交流發電機勵磁電流並作為電壓輸出至差分放大器608。差分放大器308可由第一電池202之外的其它電源而驅動。例如，差分放大器608可由DC/DC變換器212或由第二電池402驅動(如圖4-5中的示例所示)。通過在發動機起動期間經由交流發電機勵磁線圈激勵電路改變穿過交流發電機勵磁線圈208的電流，可改變發動機起動期間交流發電機提供給發動機的機械負載。例如，為了實現所需發動機起動轉速模式610， 控制器40可改變施加至交流發電機勵磁線圈的電流從而調節發動機起動期間施加至發動機的機械負載。控制器還可例如響應於例如自發動機起動後的多個燃燒事件改變穿過勵磁電路的電流。控制器還可基於大氣壓力改變電流以改善較高海拔處的發動機起動。例如，當大氣壓力增加(即處於較低海拔)時控制器可增加穿過交流發電機勵磁線圈電路的電流。類似地，當大氣壓力降低(即處於較高海拔)時控制器可減小穿過交流發電機勵磁線圈電路的電流。在較高海拔處較少空氣可用於燃燒時，通過在發動機起動期間經由交流發電機勵磁線圈激勵電路調節供應至交流發電機勵磁線圈的平均電壓來調節流至交流發電機勵磁線圈的電流使得控制器40得以補償較低發動機起動扭矩。這樣，當在較高海拔處起動發動機時，發動機起動轉速模式可與在海平面(該處更多空氣可用於增加發動機扭矩)的發動機起動轉速模式更加匹配。因此，可調節交流發電機向發動機提供的機械負載以將發動機起動扭矩的差異考慮在內，其可能與發動機起動期間的發動機充氣量相關。控制器40還可依據發動機磨損及其它發動機環境工況(包括發動機溫度、自發動機轉動起動起的時間、及自發動機停機起的燃燒事件數目)通過交流發電機勵磁線圈激勵電路調節交流發電機勵磁電流。此外，圖6的系統允許控制器40響應於上述在一些情況下可能導致發動機轉速與所需發動機轉速有所偏離的環境工況和發動機工況改變交流發電機勵磁電流量。例如，如果發動機在較冷環境下起動且在發動機起動期間發動機轉速小於所需發動機轉速，可調節(例如降低)交流發電機勵磁電流使得發動機轉速增加。可將電流調節量保存在存儲器中並在類似工況中後續發動機再起動期間使用。在又一示例中，控制器可在發動機停機期間調節穿過交流發電機勵磁線圈電路的電流以控制發動機位置。通過改善發動機停機位置的精確性，可改善後續的發動機再起動。在一個示例中，圖6的系統運轉用於通過控制器40輸出對應於所需交流發電機扭矩負載的電壓來控制交流發電機勵磁線圈電流。所需交流發電機扭矩負載可依據發動機工況根據經驗確定並可通過表格或函數進行索引。例如，可通過根據發動機溫度和海拔進行索引的表格來確定交流發電機扭矩負載。隨後根據由交流發電機角速度和所需交流發電機扭矩指令進行索引確定所需交流發電機勵磁電流的表格可將交流發電機扭矩指令轉換為所需交流發電機勵磁電流。此外，隨後可將所需交流發電機勵磁電流轉換為控制器40輸出至交流發電機勵磁線圈激勵電路的電壓指令。差分放大器608從控制器40接收電壓指令並將該電壓與勵磁電流感應電阻器606 處的電壓相比較。如果電壓匹配，則差分放大器608的輸出維持不變。如果來自控制器40 的電壓高於電阻器606處的電壓，則差分放大器增加對交流發電機勵磁線圈激勵電路210 的電壓指令。在此示例中，交流發電機勵磁線圈激勵電路調節施加至電晶體604基極的電流的平均電壓。由於電壓由DC/DC變換器212供應並通過交流發電機勵磁線圈激勵電路 210進行控制，交流發電機勵磁電流可較少地受到電池202電壓改變的影響。如上所述，在各個示例電路中，當發動機停機時開關218斷開直至電池202或交流發電機206的定子的電樞繞組的線電壓上升至閾值(例如第二電池402的電壓或DC/DC變換器212的電壓)以防止連接至DC/DC變換器的輸出的電組件的可用電壓下降。在所描述的配置中，通過增加交流發電機勵磁線圈激勵電路210作為電源(例如DC/DC變換器212 或第二電池)的額外負載，交流發電機勵磁線圈電流可在發動機起動期間維持得更為穩定以允許在發動機轉動起動及轉速上升期間(例如發動機轉速在轉動啟動轉速和所需發動機怠速轉速之間增加的階段)更可預測且更精確地控制發動機轉速。例如，如果DC/DC變換器212的輸出基本上維持在12V，每次發動機起動時流入交流發電機勵磁線圈208的電流將更為穩定。因此，在起動期間每次發動機起動通過交流發電機施加至發動機的機械負載更加穩定，這樣發動機轉速更加可重複。此外，在可如圖6中所示地調節供應至交流發電機勵磁線圈的電流的情況下，可調節發動機起動期間通過交流發電機施加至發動機的機械負載以改善在不同工況下(例如不同的海拔、不同的溫度)對發動機轉速的控制。這樣，至少在一些工況期間可獨立於電池202的壽命和工況以及獨立於發動機轉動起動負載而控制交流發電機勵磁電流。現在參考圖7，顯示了發動機起動系統的又一示例電路700。此處，除了上文在圖 2-5中介紹的組件之外，該系統可包括差分放大器708以調節交流發電機電流從而改變交流發電機勵磁線圈208所產生的磁場強度。在所描述的示例中，電晶體704配置用於調節穿過勵磁線圈電路的電流。通過調節交流發電機勵磁電流而非勵磁電壓，圖7的系統基本上去除了勵磁電感(field inductance)所導致的延遲並改善了系統響應。電晶體704可電連接至勵磁電流感應電阻器706，並可由差分放大器708所驅動。差分放大器708可由第一電池202之外的其它電源驅動。例如，差分放大器708可由DC/DC變換器212或由第二電池402 (如圖4-5的示例中所示)驅動。通過改變發動機起動期間穿過勵磁線圈208的電流，可改變發動機起動期間交流發電機提供給發動機的機械負載。例如，類似於圖6的系統，控制器40可指令所需的發動機起動轉速模式以改變施加至交流發電機勵磁線圈的電流從而調節發動機起動期間施加至發動機的機械負載。控制器可響應於例如自發動機起動起多個燃燒事件或如對圖6 的說明中所描述的其它運轉參數來改變穿過交流發電機勵磁線圈的電流。在一個示例中，圖7的系統運轉以通過控制器40輸出對應於所需交流發電機扭矩負載的電壓來控制交流發電機勵磁線圈電流。在一個示例中，可依據發動機工況根據經驗確定所需交流發電機扭矩負載並通過表格或函數進行索引。例如，可從根據發動機溫度和海拔進行索引的表格確定交流發電機負載。隨後可根據由交流發電機角速度和所需交流發電機扭矩指令進行索引確定所需交流發電機勵磁電流的表格將交流發電機扭矩指令轉換為所需交流發電機勵磁電流。此外，隨後可將所需交流發電機勵磁電流轉換為控制器40輸出至差分放大器708的電壓指令。差分放大器708從控制器40接收電壓指令並將該電壓與勵磁電流感應電阻器706 處的電壓相比較。轉換函數710將所需交流發電機勵磁電流變換為電壓指令。如果電壓匹配，則差分放大器708的輸出維持不變。如果來自控制器40的電壓高於電阻器706處的電壓，則差分放大器增加流至電晶體704基極的電流。當增加電晶體704的基極的電流時，允許額外的電流穿過交流發電機勵磁線圈208和電晶體704。由於電流由DC/DC變換器212 供應並通過電晶體704進行控制，交流發電機勵磁電流可較少地受到電池202電壓改變的影響。如上文所述，在各個示例電路中，當發動機停機時開關220斷開並直至電池202或交流發電機206的定子的電樞繞組的線電壓上升至閾值(例如第二電池402的電壓或DC/ DC變換器212的電壓)以防止連接至DC/DC變換器212的輸出的電組件的可用電壓下降。 在所描述的配置中，通過增加交流發電機勵磁線圈作為電源(例如DC/DC變換器212或第二電池)上的額外負載，發動機起動期間可維持供應至交流發電機勵磁線圈的電流更加穩定以允許在發動機轉動起動及轉速上升期間(例如在轉動起動轉速和所需發動機怠速之間增加發動機轉速的時間段)更加可預測且更精確地控制發動機轉速。例如，如果DC/DC 變換器212的輸出基本上維持在12V，每次發動機起動流入交流發電機勵磁線圈208的電流將更加穩定。因此，在起動期間每次發動機起動通過交流發電機施加至發動機的機械負載更加穩定，這樣發動機轉速更加可重複。此外，在可如圖6和圖7中所示的可調節供應至交流發電機勵磁線圈的電流的情況下，可以調節發動機起動期間通過交流發電機施加至發動機的機械負載以改善在不同工況下(例如不同的海拔、不同的溫度)對發動機轉速的控制。 這樣，至少在一些工況期間可獨立於電池202的壽命和工況以及獨立於發動機轉動起動負載而控制交流發電機勵磁電流。可參考描述交流發電機運轉的方程表示對交流發電機勵磁電流的控制。交流發電機皮帶輪軸的扭矩可表示為Tshaft = Kt*If*Iarm，(1)其中Kt為特定機器(例如交流發電機)的扭矩常量，If為交流發電機轉子中的設備的勵磁電流，而Iarm為電樞電流。類似地，交流發電機功率輸出可表示為Pout = Vbat*Iarm (2)其中Vbat為老化的電池(電池202)的電壓。如果交流發電機未從電池電緩衝，例如在常見發動機起動電路中那樣，交流發電機勵磁電流動態特性可表示為VBplus = Lf^dif/dt+Rf^If+K*Bemf^corot (3)其中VBplus為交流發電機電壓輸出，Lf為電樞勵磁線圈電感，dif/dt為勵磁電流關於時間的微分，Rf為勵磁線圈電阻，K為與交流發電機線圈繞組的尺寸和數目相關的常量，Bemf為轉子磁場B的量，而《rot為轉子角速度。這樣，當發動機停機時，方程3簡化為VBplus = Rf*If (4)這樣，在發動機停機時，由於老化電池的電壓下降，勵磁線圈電流可能發生成比例的下降。從方程(3)可以看出，整個轉動起動事件可能受到VBplus降低的不良影響，導致整個發動機停機和再起動事件期間勵磁電流較低。作為比較，如圖2-7的示例中所示，通過增加交流發電機勵磁電壓和電流作為電源上的額外負載，方程(3)的VBplus項可由維持在更為穩定和調節的電壓級別的、不會受到發動機轉動起動負載影響的電源所替代。這樣，方程(3)可改寫為VBplus_controlled = Lf*dIf/dt+Rf*If+Bemf*ω rot (5)現在，在圖2-7的示例中，使用方程(1)和(5)，可更好地調節發動機上的交流發電機負載，並使交流發電機功率輸出對主電池(202)的老化效應以及相關的轉動起動及轉速上升的電壓降十分不敏感。此外，如從方程(3)、(5)可看出，通過如圖7中所示以電流源直接控制或如圖6 中所示間接控制If，可實時控制方程(1)中的發動機扭矩以根據需要增加或降低交流發電機軸扭矩以得到所需發動機轉動起動軸扭矩和加速度以及相關NVH特性。例如，根據方程 (1)，對於相同的發動機轉速，動態地增加/降低勵磁電流導致發動機軸扭矩動態增加或降低，並導致電樞電流動態增加或降低。這樣，通過在發動機起動期間維持穩定的交流發電機勵磁電流或者通過在發動機起動期間調節交流發電機勵磁電流以主動控制交流發電機提供至發動機的負載，可改善發動機起動的質量(例如NVH)。
因此，圖1-7所描述的示例提供了一種發動機起動系統，包含發動機；發動機起動機；在發動機起動期間與發動機起動機電連通的第一電池；以及機械連接至發動機的交流發電機，該交流發電機具有勵磁線圈激勵電路，其在發動機起動期間從第一電池電緩衝， 發動機起動期間勵磁線圈激勵電路與第一電池之外的其它電源電連通。發動機起動系統包括，其中所述電源為第二電池。發動機起動系統包括，其中所述電源為配置用於在發動機起動期間從第一電池電緩衝勵磁線圈激勵電路的DC/DC變換器。發動機起動系統包括，其中勵磁線圈激勵電路包括在發動機起動期間用於調節交流發電機勵磁電壓的電壓控制器。發動機起動系統還包含控制器，該控制器包括用於在發動機怠速_停機工況期間選擇性地停機發動機並在再起動工況期間選擇性地再起動發動機的指令。發動機起動系統還包含與所述電源並聯的開關，當開關斷開時勵磁線圈激勵電路從第一電池進行電緩衝。發動機起動系統包括，其中控制器還包括在發動機起動期間斷開開關、以及在所述電源輸入處的電壓超過閾值電壓之後或者在發動機轉速達到閾值發動機轉速預定量時間之後閉合開關的指令。發動機啟動系統還包含電路中的二極體，其將第一電池電連接至勵磁線圈激勵電路，其中二極體的陰極朝向勵磁線圈激勵電路，且其中二極體的陽極朝向第一電池，二極體通過限制從勵磁線圈激勵電路至第一電池方向上的電流來從第一電池電緩衝勵磁線圈激勵電路。圖1-7的示例還包括一種車輛系統，包含在發動機怠速_停機工況期間選擇性地停機的發動機；電池；起動機；電連接至電池的DC/DC變換器，該DC/DC變換器配置用於提供經調節的電壓輸出；包括交流發電機勵磁線圈激勵電路的交流發電機，發動機起動期間交流發電機勵磁線圈激勵電路電連接至DC/DC變換器的輸出，交流發電機機械連接至發動機；以及帶有計算機可讀指令的控制器，用於在發動機從怠速_停機工況起動期間通過至少一個扭矩致動器調節發動機扭矩。車輛系統包括，其中在發動機起動期間起動機由電池驅動。車輛系統包括，其中交流發電機的電樞與電池電連通，電池向DC/DC變換器供應電能，且其中交流發電機勵磁線圈激勵電路通過DC/DC變換器從電池進行電緩衝。車輛系統包括，其中在發動機轉動起動期間DC/DC變換器的輸出電壓高於電池的電壓。車輛系統還包含電路中的二極體，其將電池電連接至交流發電機勵磁線圈激勵電路，二極體的陰極朝向勵磁線圈激勵電路，且其中二極體的陽極朝向電池，二極體通過限制從勵磁線圈激勵電路至電池方向上的電流從而電池電緩衝勵磁線圈激勵電路。車輛系統還包含與DC/DC變換器並聯的開關，控制器還包括在發動機起動期間斷開開關以從電池電緩衝交流發電機勵磁線圈激勵電路、並在發動機再起動之後閉合開關以旁通交流發電機勵磁線圈激勵電路和電池之間的緩衝電路的指令。車輛系統包括，其中DC/DC變換器還電連接至一個或多個輔助電負載(包括車輛內部照明)。車輛系統還包含電連接至交流發電機的動力轉向系統，控制器還包括用於在發動機起動期間控制交流發電機供應至動力轉向系統的電流的指令。圖1-7的示例還提供了一種在發動機起動期間控制發動機轉速的系統，包含發動機；在發動機起動期間與發動機起動機電連通的第一電池；機械連接至發動機的交流發電機，交流發電機具有從第一電池進行電緩衝的勵磁線圈激勵電路，發動機起動期間勵磁線圈激勵電路與第一電池之外的其它電源電連通；以及通過調節勵磁線圈激勵電路的輸入來改變勵磁線圈所產生的磁場強度的控制器。該系統包括，其中所述電源為第二電池。該系統包括，其中所述電源為DC/DC變換器，且其中該DC/DC變換器在發動機起動期間從第一CN 電池電緩衝勵磁線圈。該系統還包含改變磁場強度的電路，該電路包括差分放大器，且控制器還包含在發動機起動期間通過調節差分放大器的輸出來改變交流發電機勵磁線圈電壓的指令。該系統包括，其中控制器包括在發動機起動期間改變交流發電機勵磁線圈平均電壓以在發動機起動期間改變交流發電機提供至發動機的負載的指令。該系統包括，其中響應於自發動機停機起的燃燒事件數來調節交流發電機勵磁線圈平均電壓。該系統包括，其中還響應於大氣壓力或發動機磨損來調節交流發電機勵磁線圈平均電壓。該系統包括，其中調節交流發電機勵磁線圈平均電壓包括在大氣壓力增加時降低施加至勵磁線圈的交流發電機勵磁線圈平均電壓。該系統包括，其中控制器還包括在發動機怠速_停機工況期間選擇性地停機發動機、以及在再起動工況期間選擇性地再起動發動機的指令。該系統包括， 其中控制器還包括在發動機停機期間調節交流發電機勵磁線圈平均電壓以控制發動機位置的指令。該系統包括，其中差分放大器由第一電池之外的其它電源驅動，且其中第一電池之外的其它電源為DC/DC變換器。該系統還包含電連接至差分放大器的電阻器。在各個示例中，通過將交流發電機勵磁線圈電連接至DC/DC變換器(或第二電池)，可確保對交流發電機勵磁線圈的經調節的功率輸出，從而緩衝了電池衰退或老化的效應對交流發電機勵磁線圈的影響。這樣，通過由DC/DC變換器(或第二電池)從電池電緩衝交流發電機勵磁線圈，可改善對施加至交流發電機勵磁線圈的電流的控制。同樣，通過改善對交流發電機勵磁線圈電流的控制，可在發動機起動期間通過交流發電機對發動機施加更可預測且更可控的負載。如圖6、7中所示，基於發動機起動期間的發動機工況，控制器可在發動機上提供更為穩定量的負載。可替代地，為了實現所需發動機起動轉速模式，控制器可配置用於改變施加至交流發電機勵磁線圈的電流從而調節發動機起動期間施加至發動機的機械負載。現在參考圖8，描述了用於選擇性地停機並再起動包括圖2-7的發動機起動系統的發動機的示例方法800。因此，圖8的方法適合用於控制交流發電機勵磁電壓或電流。在802處，可確認發動機怠速_停機工況。這些工況可包括例如驗證發動機正在運轉(例如執行燃燒)、電池荷電狀態高於閾值(例如超過30% )、車輛移動速度處於理想範圍內(例如不超過30mph)、不需要空調、發動機溫度處於選擇的溫度範圍內、車輛駕駛員尚未要求起動，駕駛員要求的扭矩小於預定閾值、已踩壓制動踏板等。這樣，對於要確認的怠速_停機工況，可滿足上述怠速_停機工況中的任意一些或全部。如果不滿足怠速_停機工況，該方法可停止。然而，如果滿足怠速_停機工況中的一些或所有，則在804處控制器可開始執行怠速_停機運轉並繼續以停止發動機。同樣，其可包括切斷至發動機的燃料和/或火花。此外，在發動機停機期間，可調節供應至交流發電機勵磁線圈的電流以控制停機時的發動機位置。例如，如果發動機轉速接近零且發動機位置接近所需停機位置，可增加供應至交流發電機勵磁線圈的勵磁電流這樣發動機可更快地在所需發動機停機位置附近停止。另一方面，如果發動機轉速接近零而發動機位置遠離所需發動機停機位置，可降低交流發電機勵磁電流這樣發動機可旋轉更長時間段使得發動機停機在更為接近所需發動機位置處。在806處，可確認再起動工況。這些工況可包括例如驗證發動機處於怠速_停止 (例如未執行燃燒)、電池荷電狀態小於閾值(例如小於30% )、車輛移動速度處於理想範圍內(例如小於30mph)、需要空調、車輛駕駛員尚未要求起動、駕駛員要求的扭矩超過預定閾值、已釋放制動踏板等。如果不滿足再起動工況，則在808處發動機可維持在怠速-停機直至滿足再起動工況。如果滿足再起動工況，可在810處確定發動機工況(例如發動機轉速、駕駛員要求的扭矩、電池電壓、大氣壓力等)。可通過傳感器或計算確定發動機工況。在812處，方法800判斷在發動機起動期間是否要動態控制交流發電機勵磁電壓或電流。可通過交流發電機勵磁線圈激勵電路調節交流發電機勵磁電壓(例如圖2-6中所討論的)，同時可通過電流控制電晶體(例如圖7)或通過響應於代表交流發電機勵磁線圈電流的感應到的電流和電壓指令調節交流發電機勵磁線圈激勵電路(例如圖6)來調節交流發電機勵磁電流。如果是，方法800前進至816。如果否，則將交流發電機勵磁電壓指令設定為常量並由交流發電機勵磁線圈激勵電路(例如圖2-5的210)控制且方法800前進至 814。在814處，方法800在發動機起動期間調節發動機扭矩致動器以控制發動機扭矩。 這樣，在發動機起動期間通過發動機扭矩致動器並通過由基本上恆定的電壓源提供給交流發電機勵磁線圈的電流來控制發動機轉速。在一些示例中，發動機扭矩致動器可為節氣門。 在其它示例中，發動機扭矩致動器可為火花正時或燃料噴射正時。在其它示例中，可調節從一組扭矩致動器(包括燃料噴射、火花提前、及節氣門)中選擇的扭矩致動器的組合以提供所需發動機轉速。在調節發動機扭矩致動器之後退出方法800。在816處，基於發動機工況，可選擇發動機起動模式。在一個示例中，發動機起動模式為發動機起動轉速模式。發動機起動轉速模式可基於時間或燃燒事件數。例如，發動機起動轉速模式可為對於各個發動機汽缸燃燒事件直至具體燃燒事件數輸出發動機轉速的函數。類似地，發動機起動轉速模式可為發動機起動期間在具體時間處輸出發動機轉速的函數。起動模式為發動機起動期間交流發電機提供至發動機的負載。在818處，由系統電池驅動的發動機起動機可運轉以起動發動機。在820處，可確定實現所選擇的發動機起動模式所需的交流發電機勵磁線圈電流或電壓設定。在一個示例中，可基於選擇的發動機起動模式確定交流發電機勵磁線圈電流或電壓模式。例如，在第一發動機汽缸燃燒事件處，交流發電機勵磁線圈電流或電壓模式可要求2. 0安交流發電機勵磁線圈電流或6伏。在第五發動機汽缸燃燒事件處，交流發電機勵磁線圈電流模式可要求2. 2安交流發電機勵磁線圈電流或6. 5伏。發動機起動期間可在預定時間發布類似的交流發電機勵磁電流或電壓指令。這樣，通過前饋電流或電壓指令控制交流發電機勵磁電流或電壓。在822處，交流發電機勵磁線圈電流或電壓可施加至交流發電機勵磁線圈。輸入勵磁電流或電壓對應於交流發電機通過交流發電機轉子軸施加至發動機的所需負載。為了施加交流發電機勵磁線圈輸入電流或電壓，在一個示例中，控制器40可輸出對應於所需交流發電機勵磁電流或電壓的電壓(例如參見圖6的控制器40和放大器608)。此外，可針對與海拔高度相關的發動機扭矩改變調節控制器40的電壓輸出。例如，當發動機在較高海拔高度(起動期間較少空氣可用於發動機汽缸)運轉時，控制器40可減小交流發電機勵磁電流或電壓。在其它示例中，當交流發電機勵磁電流或電壓不由控制器電壓輸出直接控制時， DC/DC變換器212的輸出電壓和交流發電機勵磁線圈208的阻抗確定了交流發電機勵磁電流。
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通過交流發電機向發動機施加所需負載可包括例如在824處基本上維持交流發電機勵磁電壓以控制通過交流發電機施加至發動機的機械負載。同樣，其可包括在發動機起動期間基本上維持施加至交流發電機勵磁線圈的電壓處於基本上穩定的值。如果穩定電壓施加至交流發電機勵磁線圈而沒有交流發電機勵磁電流控制，則方法800在824之後前進至814在另一示例處，在828處通過交流發電機向發動機施加所需負載可包括通過調節交流發電機勵磁線圈電流或電壓來調節通過交流發電機施加至發動機的負載。同樣，其可包括發動機起動期間改變施加至交流發電機勵磁線圈的電流或電壓以控制發動機轉速。在一個示例中，控制器可監測實際發動機起動模式，並且控制器可基於監測到的發動機起動模式與所需起動模式的偏差調節交流發電機勵磁線圈電流或電壓，從而調節施加至發動機的負載。在另一示例中，可響應於自發動機起動起的燃燒事件數改變勵磁線圈電流或電壓。 在另一示例中，可進一步響應於交流發電機角速度調節勵磁線圈電流或電壓。還可進一步響應於大氣壓力調節勵磁線圈電流或電壓。其變化可包括例如當大氣壓力增加時增加施加的電流或電壓。當調節通過交流發電機施加至發動機的負載時，還可在發動機起動期間控制交流發電機電樞繞組供應至輔助系統(例如動力轉向系統)的電流或電壓。例如，可在需要向駕駛員提供增加的動力轉向輔助時增加交流發電機勵磁電流或電壓。這樣，其可改善動力轉向系統的響應時間。如果實施交流發電機勵磁線圈電流或電壓控制，則方法800在828 之後前進至814。這樣，通過電源(例如DC/DC變換器或第二系統電池)從用於轉動起動發動機的系統電池來電緩衝交流發電機勵磁線圈，在發動機起動期間交流發電機勵磁線圈可較少受到由電池老化或衰退引起的電壓下降及相關勵磁線圈電流變化的影響。通過在發動機起動期間能夠控制交流發電機勵磁線圈激勵電路輸入電壓或交流發電機勵磁線圈電流，可更好地控制發動機起動。由此，可以改進在起動期間的發動機速度控制。因此，圖8的方法提供了一種控制發動機轉速的方法，包含在發動機起動期間從向發動機起動機供應電能的電池電緩衝交流發電機勵磁線圈，並且改變供應至勵磁線圈的電學特性(electrical property)以在發動機起動期間控制發動機轉速，供應至勵磁線圈的電學特性是通過基本恆定的電壓源提供的。該方法包括，其中電學特性為電流或平均電壓。該方法包括，其中還響應於大氣壓力改變電學特性，改變電學特性包括當大氣壓力增加時增加施加至交流發電機勵磁線圈的電學特性。該方法還包含在發動機起動期間控制交流發電機施加至動力轉向系統的電流。該方法包括，其中電緩衝勵磁線圈包括斷開開關以防止旁通過配置用於向勵磁線圈提供經調節的電壓輸出的DC/DC變換器。圖8的方法還包括運轉發動機的方法，包含在發動機起動期間響應於所選擇的發動機起動轉速模式調節供應至交流發電機勵磁線圈的電學特性，其中在發動機起動期間交流發電機勵磁線圈電連接至DC/DC變換器的輸出，至少部分通過電池驅動DC/DC變換器， 通過DC/DC變換器從電池電緩衝交流發電機勵磁線圈。該方法包括，其中供應至交流發電機勵磁線圈的電學特性為電壓，且其中還響應於交流發電機角速度調節該電學特性。該方法包括，其中供應至交流發電機勵磁線圈的電學特性為電流，且其中通過電晶體調節供應至交流發電機勵磁線圈的電流，且其中通過差分放大器控制電晶體。
圖8的方法還包括一種控制車輛系統的方法，該車輛系統包括在發動機怠速_停機工況期間選擇性地停機的發動機，包含在發動機起動期間，從向起動機供應電能的電池電緩衝交流發電機的交流發電機勵磁線圈激勵電路；以及維持交流發電機勵磁線圈激勵電路輸入電壓以控制通過交流發電機轉子施加至發動機的負載。該方法還包含在電池的電壓高於閾值電壓之後旁通交流發電機的勵磁線圈激勵電路的電緩衝。該方法包括，其中維持交流發電機勵磁線圈激勵電路輸入電壓包括通過DC/DC變換器維持交流發電機勵磁線圈激勵電路輸入電壓。該方法包括，其中通過開關進行電緩衝。注意的是本發明包括的示例控制和估值程序可與多種發動機和/或車輛系統配置一同使用。本發明描述的具體例程可代表任意數量處理策略(例如事件驅動、中斷驅動、 多任務、多線程等)中的一個或多個。同樣，可以以所說明的順序執行、並行執行所說明的各種行為或功能，或在一些情況下有所省略。同樣地，處理的順序也並非實現此處所描述的實施例的特徵和優點所必需的，而只是為了說明和描述的方便。可根據使用的具體策略，可重複執行一個或多個說明的步驟或功能。此外，所述的步驟用圖形表示了編程入發動機控制系統中的計算機可讀存儲介質的代碼。應了解，此處公開的配置與例程實際上為示例性，且這些具體實施例不應認定為是限制性，因為可能存在多種變形。例如，上述技術可應用於V-6、1-4、I-6、V-12、對置4缸、 和其他發動機類型。本發明的主題包括多種系統與配置以及其它特徵、功能和/或此處公開的性質的所有新穎和非顯而易見的組合與子組合。本申請的權利要求具體地指出某些被認為是新穎的和非顯而易見的組合和次組合。這些權利要求可引用「一個」元素或「第一」元素或其等同物。這些權利要求應該理解為包括一個或多個這種元素的結合，既不要求也不排除兩個或多個這種元素。所公開的特徵、功能、元件和/或特性的其他組合和次組合可通過修改現有權利要求或通過在這個或關聯申請中提出新的權利要求得到主張。這些權利要求，無論與原始權利要求範圍相比更寬、更窄、相同或不相同，也被認為包括在本發明主題內。
權利要求
1.一種發動機起動系統，包含發動機；發動機起動機；在發動機起動期間與所述發動機起動機電連接的第一電池；及機械連接至所述發動機的交流發電機，所述交流發電機具有在發動機期間從所述第一電池電緩衝的勵磁線圈激勵電路，在所述發動機起動期間所述勵磁線圈激勵電路與所述第一電池之外的電源電連接。
2.如權利要求1所述的發動機起動系統，其特徵在於，所述電源為第二電池。
3.如權利要求1所述的發動機起動系統，其特徵在於，所述功率源為在所述發動機起動期間配置用於從所述第一電池電緩衝所述勵磁線圈激勵電路的DC/DC轉換器。
4.如權利要求1所述的發動機起動系統，其特徵在於，所述勵磁線圈激勵電路包括用於在所述發動機起動期間調節交流發電機勵磁電壓的電壓控制器。
5.如權利要求1所述的發動機起動系統，其特徵在於，還包括控制器，所述控制器配置用於在發動機怠速_停機狀況期間選擇性關閉所所述發動機並且在再起動狀況期間選擇性地再起動所述發動機。
6.如權利要求4所述的發動機起動系統，其特徵在於，還包含與所述電源並聯的開關， 當所述開關斷開時，所述勵磁線圈激勵電路從所述第一電池電性緩衝。
7.如權利要求5所述的發動機起動系統，其特徵在於，所述控制器進一步配置用於在所述發動機起動期間斷開所述開關，並且在所述電源的輸入處的電壓超過閾值電壓之後或在發動機轉速到達閾值發動機轉速之後的預定時間量之後閉合所述開關。
8.如權利要求7所述的發動機起動系統，其特徵在於，還包含在激勵電路中將所述第一電池電連接至所述勵磁線圈激勵電路的二極體，其中所述二極體的陰極朝向所述勵磁線圈激勵電路定位，並且其中所述二極體的陽極朝向所述第一電池定位，所述二極體通過限制電流在從所述勵磁線圈激勵電路至所述第一電池的方向上流動來從所述第一電池電緩衝所述勵磁線圈激勵電路。
9.一種車輛系統，包含在發動機怠速_停機狀況期間選擇性地關閉的發動機；電池；起動機；電連接至所述電池的DC/DC轉換器，所述DC/DC轉換器配置用於提供調節的電壓輸出；包括交流發電機勵磁線圈激勵電路的交流發電機，所述交流發電機勵磁線圈激勵電路在發動機起動期間電連接至所述DC/DC轉換器的輸出，所述交流發電機機械連接至所述發動機；及控制器，所述控制器配置用於在發動機從怠速_停機狀況再起動期間經由至少一個扭矩驅動器調節發動機扭矩。
10.如權利要求9所述的車輛系統，其特徵在於，所述起動機在所述發動機起動期間由所述電池驅動。
全文摘要
本發明公開一種用於改善發動機起動的系統。該發動機起動系統包括發動機；發動機起動機；在發動機起動期間與發動機起動機電連接的第一電池；及機械連接至發動機的交流發電機，交流發電機具有在發動機期間從第一電池電緩衝的勵磁線圈激勵電路，勵磁線圈激勵電路在發動機起動期間除了所述第一電池之外還與電源電連接。本發明的優點在於通過在發動機起動期間提供更可預測和更穩定的交流發電機機械負荷至發動機，可改善發動機再起動的質量。
文檔編號F02N11/00GK102454527SQ201110312530
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月14日 優先權日2010年10月27日
發明者A·O·吉布森, A·R·蓋爾, J·A·迪馬克, V·J·伯施拉託 申請人:福特環球技術公司