CN110832189A - 用于起动机马达的起动机控制器 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作时连接至单线圈螺线管的起动机马达的起动机马达控制器，包括第一对开关，该第一对开关包括第一螺线管开关和第二螺线管开关。第一螺线管开关选择性地完成用于向单线圈螺线管输送第一电流的第一电路，并且第二螺线管开关选择性地完成用于向单线圈螺线管输送小于第一电流的第二电流的第二电路。第二对开关包括第一起动机马达开关和第二起动机马达开关。第一起动机马达开关选择性地完成用于向起动机马达输送第一电功率的第一电路，并且第二起动机马达开关选择性地完成用于向起动机马达输送大于第一电功率的第二电功率的第二电路。

Description

用于起动机马达的起动机控制器
背景技术
示例性实施方式涉及机动车辆起动机马达领域，并且更具体地，涉及用于起动机马达的起动机控制器。
通常采用起动机马达来发动内燃机的操作。起动机马达包括操作时连接至小齿轮的电枢，该小齿轮选择性地延伸成与内燃机的环形齿轮啮合接合。电枢被激活，使小齿轮旋转。小齿轮的旋转被传递至环形齿轮，当存在其他因素时，环形齿轮使内燃机开始操作。此外，通常利用螺线管来激活起动机马达。
螺线管操作时连接至开关例如钥匙开关、按钮等，该开关可以在期望内燃机启动时被接通。螺线管包括第一或吸引线圈以及第二或保持线圈。使两种线圈都被激励会使柱塞向内移动将小齿轮朝向环形齿轮驱动，以及会使一组触点闭合以使能马达操作。吸引线圈在该组触点闭合时短路，并且保持线圈在小齿轮旋转的同时以较低的电流将柱塞保持在内。当内燃机启动时，小齿轮被拉回并且电枢自然停止。与操作螺线管相关联的电流寄生于马达操作，并且因此应当被降低。在马达操作期间，每个发动机启动事件都会累积转数。减少转数直接改善了马达的使用寿命。
发明内容
公开了一种用于操作时连接至单线圈螺线管的起动机马达的起动机马达控制器。起动机马达控制器包括第一对开关，所述第一对开关包括第一螺线管开关和第二螺线管开关。第一螺线管开关选择性地完成用于向单线圈螺线管输送第一电流的第一电路，并且第二螺线管开关选择性地完成用于向单线圈螺线管输送小于第一电流的第二电流的第二电路。第二对开关包括第一起动机马达开关和第二起动机马达开关。第一起动机马达开关选择性地完成用于向起动机马达输送第一电功率的第一电路，并且第二起动机马达开关选择性地完成用于向起动机马达输送大于第一电功率的第二电功率的第二电路。
还公开了一种控制操作时连接至单线圈螺线管的起动机马达的方法，包括：闭合第一对开关的第一螺线管开关和第二螺线管开关，以激活螺线管并且用第一电流拉入螺线管柱塞并将小齿轮与内燃机的环形齿轮接合；断开第一开关对的第一螺线管开关和第二螺线管开关之一，以用小于第一电流的第二电流保持螺线管柱塞；以及闭合第二开关对的第一起动机马达开关和第二起动机马达开关至少之一，以在第一功率和大于第一功率的第二功率之一下激活起动机马达。
附图说明
以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参照附图，相同的元件使用相同的附图标记：
图1描绘了根据示例性实施方式的起动机马达和包括起动机马达控制器的单线圈螺线管；
图2描绘了根据示例性实施方式的一个方面的起动机马达控制器的示意图；
图3描绘了根据示例性实施方式的一个方面的示出螺线管柱塞激活的起动机马达控制器的示意图；
图4描绘了根据示例性实施方式的一个方面的示出螺线管柱塞保持的起动机马达控制器的示意图；
图5描绘了根据示例性实施方式的一个方面的示出在第一功率下的起动机马达激活的起动机马达控制器的示意图；
图6描绘了根据示例性实施方式的一个方面的示出在第二较高功率下的起动机马达激活的起动机马达控制器的示意图；以及
图7描绘了根据示例性实施方式的一个方面的示出反EMF放电电路完成的起动机马达控制器的示意图。
具体实施方式
本文通过示例而非限制的方式参照附图给出了所公开的装置和方法的一个或更多个实施方式的详细描述。
在图1中10处一般性地示出了根据示例性实施方式的起动机马达。起动机马达10包括支承小齿轮14的起动机马达壳体12以及如图2所示的起动机马达电枢17。起动机马达电枢17包括连接至电池23的第一端子20和第二端子21。更具体地，第一端子20可以电连接至电池23的正极端子25并且第二端子21可以电连接至电池23的负极端子26和地28。第一端子20可以采取第一电刷(未单独标记)的形式并且第二端子21可以采取第二电刷(也未单独标记)的形式。起动机马达壳体12还可以支承具有柱塞(未示出)的螺线管30，柱塞(未示出)选择性地将小齿轮14移位成与内燃机(也未示出)的环形齿轮33接触。根据示例性实施方式的螺线管30包括单线圈螺线管34。因此，螺线管30采取单线圈螺线管34的形式。
根据示例性方面，起动机马达10操作时连接至包括如图2所示的微控制器44和多个开关47的起动机马达控制器40。多个开关47包括通过控制电路61操作时连接至微控制器44的第一开关对54、第二开关对56以及反电动势(EMF)放电开关58。多个开关47可以采取以下形式：金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关、磁性开关或可以选择性地中断和连接电路的其他可控构件。应当理解，多个开关47还可以采取上述形式的组合的形式。
根据示例性方面，当起动机马达控制器40接收到发动机发动信号时，如图3所示，微控制器44闭合第一螺线管开关68和第二螺线管开关70，从而使单线圈螺线管34被激励并且使螺线管柱塞(未示出)被向内拉以及使小齿轮14移位成与环形齿轮33接合。在从初始激活起的第一时间段即约25毫秒(ms)之后，如图4所示，第一螺线管开关68断开，使激活电流流过第一电阻器72。应当理解，第一时间段可以变化。通过第一螺线管开关68断开，激活电流可以从当第一和第二螺线管开关(68和70)闭合时的约40安培(A)下降至约10A。
大约与断开第一螺线管开关68同时，如图5所示，第二起动机马达开关82闭合，使马达激活电流穿过第二电阻器84。在该配置中，起动机马达10可以在第一电功率下操作。根据示例性方面，第一功率可以是具有为约400安培至600安培的马达激活电流的半功率。在从初始激活起的第二时间段之后，第一起动机马达开关80可以闭合，使起动机马达10在大于第一功率的第二电功率下运作。当然，应当理解，可以仅在第一功率下激活起动机马达10，以启动热内燃机。另外地，可以仅在第二功率下激活起动机马达10，以启动冷内燃机。根据示例性方面，马达激活电流可以为约40A。还根据示例性方面，第二时间段可以在约75ms与约175ms之间。当然，应当理解，该时间段可以变化。
一旦内燃机已经启动，第一开关对54和第二开关对56断开，从而如图2所示将螺线管30和起动机马达电枢17与电池23断开。此时，螺线管柱塞开始缩回，并且起动机马达电枢17自然停止。通常，在从初始激活起的第三时间段即从初始激活起的约500ms与约1000ms之间之后，内燃机启动。
在第一开关对54和第二开关对56断开之后，反EMF放电开关58闭合，从而使起动机马达电枢17中的电流流至地。电流由于由马达电枢17生成的电压而流动，马达电枢17在开关58闭合时仍在旋转。流过反EMF放电开关58的峰值电流可以高达约1000A或更高。通过形成接地电路，将生成的转矩施加至马达电枢17，从而减少自然停下转数(coast downrevolution)，并且随后减少起动机马达电枢17以及第一电刷和第二电刷的磨损。在从初始激活起的第四时间段即约700毫秒与约1400毫秒之间之后，起动机马达10自然停下结束并且反EMF放电开关58断开。
术语“约”旨在包括与基于提交申请时可用设备的特定量的测量相关联的误差程度。例如，“约”可以包括给定值的±8％或5％或2％的范围。
本文所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，并且不旨在限制本发明。如本文所使用的那样，除非上下文清楚地另外指出，否则单数形式旨在还包括复数形式。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
虽然已经参照示例性的一个或多个实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以做出各种改变，并且可以用元素的等同物将其替代。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以做出多种修改方案以适应本发明教导的具体情形或材料。因此，本发明并不旨在限于为了作为实施本发明所预计的最佳方式公开的具体实施方式，相反，本发明涵盖落入所附权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (15)

1.一种用于操作时连接至单线圈螺线管的起动机马达的起动机马达控制器，所述起动机马达控制器包括：
第一对开关，所述第一对开关包括第一螺线管开关和第二螺线管开关，所述第一螺线管开关选择性地完成用于向所述单线圈螺线管输送第一电流的第一电路，并且所述第二螺线管开关选择性地完成用于向所述单线圈螺线管输送小于所述第一电流的第二电流的第二电路；以及
第二对开关，所述第二对开关包括第一起动机马达开关和第二起动机马达开关，所述第一起动机马达开关选择性地完成用于向所述起动机马达输送第一电功率的第一电路，并且所述第二起动机马达开关选择性地完成用于向所述起动机马达输送大于所述第一电功率的第二电功率的第二电路。
2.根据权利要求1所述的起动机马达控制器，还包括：反EMF放电开关，所述反EMF放电开关将所述起动机马达选择性地电连接至地。
3.根据权利要求1所述的起动机马达控制器，还包括：微控制器，所述第一对开关和所述第二对开关中的每一个操作时耦接至所述微控制器。
4.根据权利要求3所述的起动机马达控制器，其中，所述第一对开关至少之一和所述第二对开关至少之一包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关。
5.根据权利要求3所述的起动机马达控制器，其中，所述第一对开关和所述第二对开关中的每一个包括MOSFET开关。
6.根据权利要求3所述的起动机马达控制器，其中，所述第一对开关至少之一和所述第二对开关至少之一包括磁性开关。
7.根据权利要求3所述的起动机马达控制器，其中，所述第一对开关和所述第二对开关中的每一个包括磁性开关。
8.一种控制操作时连接至单线圈螺线管的起动机马达的方法，所述方法包括：
闭合第一对开关的第一螺线管开关和第二螺线管开关，以激活螺线管并且用第一电流拉入螺线管柱塞并将小齿轮与内燃机的环形齿轮接合；
断开所述第一开关对的所述第一螺线管开关和所述第二螺线管开关之一，以用小于所述第一电流的第二电流保持所述螺线管柱塞；以及
闭合第二开关对的第一起动机马达开关和第二起动机马达开关至少之一，以在第一功率和大于所述第一功率的第二功率之一下激活所述起动机马达。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述第一螺线管开关和所述第二螺线管开关闭合之后约25毫秒断开所述第一螺线管开关和第二螺线管开关之一。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，闭合所述第一起动机马达开关和所述第二起动机马达开关至少之一包括闭合所述第一起动机马达开关，以在半功率下激活所述起动机马达。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：闭合所述第一起动机马达开关和所述第二起动机马达开关两者，以在全功率下激活所述起动机马达。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括：初始闭合所述第一起动机马达开关以在所述第一功率下激活所述起动机马达，然后闭合所述第二起动机马达开关以在所述第二功率下激活所述起动机马达。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，闭合所述第二起动机马达开关包括在闭合所述第一起动机马达开关之后的约75毫秒与约175毫秒之间闭合所述第二起动机马达开关。
14.根据权利要求8所述的方法，还包括：操作所述第一开关对和所述第二开关对以中断至所述螺线管和所述起动机马达中的每一个的电能的流。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：闭合反EMF，所述反EMF将第一起动机马达端子和第二起动机马达端子中的每一个电连接至地。
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