TWI541432B - 引擎啓動裝置 - Google Patents

Description

引擎啟動裝置

本發明係關於一種引擎啟動裝置，尤其是一種無需設置霍爾感應器且可正常啟動引擎之引擎啟動裝置。

為了迎合節能減碳的趨勢，越來越多的車輛都配有自動熄火與啟動的引擎控制系統，在上述引擎控制系統中，主要包含一整合啟動發電裝置(Integrated Starter Generator，ISG)，該整合啟動發電裝置可受電力驅動以帶動一引擎，或者受該引擎帶動以作為發電機發電，當該整合啟動發電裝置另結合其他適當的驅動裝置時，即可完成怠速自動熄火與啟動等相關操作。

該整合啟動發電裝置主要包含一馬達，且該馬達具有一定子及一轉子，當欲驅動該整合啟動發電裝置之馬達運轉時，首先必須進行轉子位置的偵測。一般而言，該整合啟動發電裝置之馬達通常設有霍爾感應器，以藉由該霍爾感應器的信號判斷轉子位置，並於正確的換相點輸入相對應的相電流，以藉此順利驅動該整合啟動發電裝置，再透過該整合啟動發電裝置帶動引擎運轉。

惟，在該整合啟動發電裝置中設置霍爾感應器，將會增加額外的設置成本；且該霍爾感應器僅能判斷該整合啟動發電裝置之馬達的轉動狀態，無法準確得知該引擎目前的運轉狀態，使得該整合啟動發電裝置無法快速的由啟動模式轉換為發電模式，容易導致該引擎在啟動的過程中發生異常。

有鑑於此，有必要對習知引擎啟動裝置進行改良，以解決習知引擎啟動裝置之設置成本過高與啟動不順等問題。

本發明之目的係提供一種引擎啟動裝置，該引擎啟動裝置可降低整體的設置成本。

本發明之另一目的提供一種引擎啟動裝置，該引擎啟動裝置可提升引擎啟動的順暢度。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段包含有：

一種引擎啟動裝置，係包含：一引擎；一電池，用以儲存電力或提供該引擎所需的電力；一整合啟動發電裝置，該整合啟動發電裝置耦接該引擎，以帶動該引擎或受該引擎驅動，該整合啟動發電裝置具有一馬達，該馬達具有三相繞組；一微處理器，該微處理器耦接該整合啟動發電裝置，用以偵測該整合啟動發電裝置的一響應參考值，並對該響應參考值進行運算以產生一調整信號；及一電力調整單元，耦接該電池、該整合啟動發電裝置及該微處理器，以接收該微處理器之該調整信號，並根據該調整信號，調整該電池及該整合啟動發電裝置之間的電力傳輸；其中，該響應參考值包含：該馬達於靜止狀態下通電後，該三相繞組所產生的一第一組三相電壓值及一第一組三相電流值，以及該馬達在轉動且同時帶動該引擎時，該三相繞組所產生的一第二組三相電壓值及一第二組三相電流值。

其中，另具有一引擎控制模組，該引擎控制模組耦接該引擎，且可輸出一控制信號以控制該引擎的作動。

其中，該引擎控制模組耦接該微處理器，該引擎控制模組係於輸出該控制信號時，同時輸出相對應之一回饋信號至該微處理器，當該微處理器接收該回饋信號後，係同時對該響應參考值及該回饋信號進行運算以產生該調整信號。

據此，本發明之引擎啟動裝置，可藉由該微處理器偵測該整合啟動發電裝置之響應參考值，以及接收該引擎控制模組之回饋信號，以降低設置成本及引擎啟動的順暢度。

〔本發明〕

1‧‧‧引擎

2‧‧‧電池

3‧‧‧整合啟動發電裝置

4‧‧‧微處理器

5‧‧‧電力調整單元

6‧‧‧引擎控制模組

A‧‧‧繞組相

B‧‧‧繞組相

C‧‧‧繞組相

第1圖：本發明引擎啟動裝置之方塊圖。

第2圖：本發明引擎啟動裝置之部分電路圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明全文所述之「耦接」，係指二裝置之間以機械方式或者電性方式進行連接，例如一馬達透過一曲軸耦接一引擎，以使該馬達與該引擎具有同步運轉效果，或者一微處理器耦接一電力調整單元，以使該微處理器可對該電力調整單元傳輸一電信號。

請參照第1圖所示，本發明引擎啟動裝置包含一引擎1、一電池2、一整合啟動發電裝置3、一微處理器4及一電力調整單元5，該整合啟動發電裝置3耦接該引擎1，該微處理器4耦接該整合啟動發電裝置3，該電力調整單元5耦接該電池2、該整合啟動發電裝置3及該微處理器4。

該引擎1係為習知具有進氣衝程、壓縮衝程、爆發衝程及排氣衝程等循環之動力機構。該電池2係為具有供電功能及蓄電功能之電力儲存裝置，在本實施例中，該電池2係用以提供該引擎1運轉所需的電力。

該整合啟動發電裝置3耦接該引擎1，以帶動該引擎1或受該引擎1驅動。

更詳言之，該整合啟動發電裝置3具有一馬達，該馬達具有 三相繞組，當該整合啟動發電裝置3接收該電池2之電力後，該三相繞組可受電力驅動而轉動。另，該整合啟動發電裝置3係由一曲軸耦接該引擎1，且該整合啟動發電裝置3具有一啟動模式及一發電模式，當該整合啟動發電裝置3處於啟動模式時，該整合啟動發電裝置3可透過該曲軸帶動該引擎1，當該引擎1順利點火啟動後，可轉由該引擎1驅動該整合啟動發電裝置3，以使該整合啟動發電裝置3進入該發電模式以產生電力，並將該電力儲存於該電池2。

該微處理器4耦接該整合啟動發電裝置3，用以偵測該整合啟動發電裝置3的一響應參考值，並對該響應參考值進行運算以產生一調整信號。

更詳言之，該整合啟動發電裝置3欲由靜止狀態開始運轉時，必須先進行轉子位置的偵測，以判斷該三相繞組的正確換相點，始能於正確的換相點輸入相對應的電流，進而順利驅動該整合啟動發電裝置3。在本實施例中，於第一階段的啟動步驟下，當該整合啟動發電裝置3處於靜止狀態時，係先由該微處理器4發出一啟動信號，以使該電池2之電力透過該電力調整單元5傳輸至該整合啟動發電裝置3，以對該整合啟動發電裝置3之馬達的三相繞組激磁，激磁後的該三相繞組會因為反電動勢的效應，而對應產生一第一組三相電壓值及一第一組三相電流值，該第一組三相電壓值及該第一組三相電流值即可作為該響應參考值，當該微處理器4偵測該第一組三相電壓值及該第一組三相電流值後，即可分別根據三個相電壓值及三個相電流值的起伏，判斷該三相繞組目前的轉動狀況，並藉此運算出正確的換相點，並輸出相對應之該調整信號以控制該電力調整單元5的電流操作，以順利驅動該整合啟動發電裝置3之馬達。藉此，該微處理器4可直接由該整合啟動發電裝置3之馬達的三相電壓值及三相電流值運算換相點，而不需另外設置霍爾感應器以感應轉子位置，且同樣可順 利驅動該整合啟動發電裝置3，具有降低設置成本的效果。

該電力調整單元5耦接該電池2、該整合啟動發電裝置3及該微處理器4，以接收該微處理器4之該調整信號，並根據該調整信號，調整該電池2及該整合啟動發電裝置3之間的電力傳輸。

請參照第2圖所示，該電力調整單元5係由六個電晶體所組成，並耦接該整合啟動發電裝置3之一繞組相A、一繞組相B與一繞組相C，且該六個電晶體亦耦接該微處理器4，藉由上述設置，該微處理器4的調整信號可控制該六個電晶體的導通與截止，進而改變由該電池2流入該整合啟動發電裝置3的電流，或者改變由該整合啟動發電裝置3流入該電池2的電流。

更詳言之，當該整合啟動發電裝置3經由第一階段的啟動步驟後且正常運轉後，即可進入第二階段的帶動步驟。在帶動步驟中，當該整合啟動發電裝置3欲藉由該曲軸帶動該引擎1時，必須使該整合啟動發電裝置3的轉動扭矩大於該引擎1之汽缸的內部壓力，且該引擎1汽缸的內部壓力亦會影響該整合啟動發電裝置3在運轉時的電壓值與電流值，因此，該微處理器4係於該整合啟動發電裝置3之馬達在轉動且同時帶動該引擎1時，另偵測該三相繞組所產生的一第二組三相電壓值及一第二組三相電流值，並根據該第二組三相電壓值及該第二組三相電流值估計該引擎1的停止位置，並輸出該調整信號至該電力調整單元5，以控制該整合啟動發電裝置3將該引擎1控制停止於一待命發動位置，例如將該引擎1停止於排氣衝程處或進氣衝程處，以降低該引擎1的啟動扭矩或啟動電流，進而提升該引擎啟動的順暢度。藉此，該微處理器4可根據該整合啟動發電裝置3帶動該引擎1時的三相電壓值及三相電流值估計該引擎1位置，並將該引擎1控制停止於適當的待命發動位置，具有提升該引擎1啟動順暢度的效果。

本發明之引擎啟動裝置，係另具有一引擎控制模組6，該引擎控制模組6耦接該引擎1，且可輸出一控制信號以控制該引擎1的作動。在本實施例中，該引擎控制模組6係為任何引擎控制單元(Engine Control Unit，ECU)的組件，並用以對該引擎1進行進氣、供油、點火等操作，以使該引擎1順利發動，其中，該控制信號係包含一進氣信號、一供油信號及一點火信號。

在本實施例中，該引擎控制模組6耦接該微處理器4，該引擎控制模組6係於輸出該控制信號時，同時輸出相對應之一回饋信號至該微處理器4，當該微處理器4接收該回饋信號後，係同時對該響應參考值及該回饋信號進行運算以產生該調整信號。在本實施例中，該回饋信號包含一進氣回饋信號、一供油回饋信號及一點火回饋信號，且該引擎控制模組6輸出之該控制信號與該回饋信號係具有對應關係，例如當該引擎控制模組6輸出該進氣信號時，係同時輸出該進氣回饋信號至該微處理器4。

更詳言之，當引擎1已停止於適當的待命位置後，即可進入第三階段的發動步驟。在發動步驟中，該引擎控制模組6係連續輸出該進氣信號、該供油信號及該點火信號以發動該引擎1，且該引擎控制模組6係同時輸出相對應之該回饋信號至該微處理器4，此時，該微處理器4可藉由該回饋信號而得知該引擎1目前的狀態，並同時對該響應參考值及該回饋信號進行運算以產生該調整信號，以改變該電力調整單元5的電力傳輸狀態，並使該整合啟動發電裝置3由啟動模式轉變為發電模式，使該整合啟動發電裝置3改由該引擎1驅動而作為一發電機，並將所產生的電力透過該電力調整單元5儲存至該電池2。藉此，該微處理器4可根據該回饋信號判斷該引擎1的狀態，並使該整合啟動發電裝置3由啟動模式轉變為發電模式的過程更為順暢，具有提升本發明引擎啟動裝置之運作順暢度的效果。

此外，當本發明引擎啟動裝置之該引擎控制模組6未對該微處理器4輸出相對應之該回饋信號時，該微處理器4亦可利用習知檢測程序以判斷該整合啟動發電裝置3由啟動模式轉變為發電模式的時間點，而該習知檢測程序已為本領域技術人員所熟悉，於此不再贅述。

綜上所述，本發明之引擎啟動裝置，可藉由該微處理器4偵測該整合啟動發電裝置3之三相繞組的三相電壓與三相電流，可在不需增設霍爾感應器的狀況下，仍能順利偵測轉子位置及驅動該整合啟動發電裝置3，具有降低設置成本的功效。

此外，本發明之引擎啟動裝置，可藉由該微處理器4偵測該整合啟動發電裝置3之三相繞組的三相電壓與三相電流，以及同時參考該引擎控制模組6所輸出之該回饋信號，以將引擎1控制停止於待命發動位置，並順利轉換該整合啟動發電裝置3的工作模式，具有提升引擎啟動之順暢度的功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧引擎

2‧‧‧電池

3‧‧‧整合啟動發電裝置

4‧‧‧微處理器

5‧‧‧電力調整單元

6‧‧‧引擎控制模組

Claims (3)

1. 一種引擎啟動裝置，係包含：一引擎；一電池，用以儲存電力或提供該引擎運轉所需的電力；一整合啟動發電裝置，該整合啟動發電裝置耦接該引擎，以帶動該引擎或受該引擎驅動，該整合啟動發電裝置具有一馬達，該馬達具有三相繞組；一微處理器，該微處理器耦接該整合啟動發電裝置，用以偵測該整合啟動發電裝置的一響應參考值，並對該響應參考值進行運算以產生一調整信號；及一電力調整單元，該電力調整單元耦接該電池、該整合啟動發電裝置及該微處理器，以接收該微處理器之該調整信號，並根據該調整信號，調整該電池及該整合啟動發電裝置之間的電力傳輸；其中，該響應參考值包含：該馬達於靜止狀態下通電後，該三相繞組所產生的一第一組三相電壓值及一第一組三相電流值，以及該馬達在轉動且同時帶動該引擎時，該三相繞組所產生的一第二組三相電壓值及一第二組三相電流值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之引擎啟動裝置，其中另具有一引擎控制模組，該引擎控制模組耦接該引擎，且可輸出一控制信號以控制該引擎的作動。
3. 如申請專利範圍第2項所述之引擎啟動裝置，其中該引擎控制模組耦接該微處理器，該引擎控制模組係於輸出該控制信號時，同時輸出相對應之一回饋信號至該微處理器，當該微處理器接收該回饋信號後，係同時對該響應參考值及該回饋信號進行運算以產生該調整信號。