具体实施方式

可基于指示起动器的位置（例如，起动器的转子的旋转位置）的位置信号来控制无刷起动器的扭矩和速度。无刷起动器可包括位置传感器以检测位置（包括初始位置）并相应地生成位置信号。在一些示例中，位置传感器可对应于集成式位置传感器以使包装空间最小化。根据本公开的原理的系统和方法提供了对无刷起动器的初始位置的改进的检测。

现在参考图1，示出了根据本公开的原理的包括电动起动器系统104的示例车辆100。电动起动器系统104选择性地连接到发动机（例如，内燃发动机）108，该发动机被构造成经由输出轴116将发动机扭矩输出到变速器112。变速器112经由驱动轴124和相应的驱动桥128将输出扭矩提供给轮120。

发动机108经由曲轴136连接到飞轮132。电动起动器系统104可经由小齿轮140和飞轮132选择性地连接到发动机108。例如，可对螺线管142或其他致动器通电（例如，响应于来自控制器144的信号）以引起小齿轮140接合飞轮132。以这种方式，可以由起动马达148经由马达轴152提供附加扭矩。

电动起动器系统104可从电池组156接收功率，该电池组可对应于和/或包括多电芯锂离子、镍金属氢化物、铅酸或其他合适类型的电池组。马达驱动系统（例如，功率逆变器模块）160跨越电池组156的正极端子和负极端子而连接，以将由电池组156提供的DC电压转换为适合于控制起动马达148的多相器或AC电压。例如，马达驱动系统160包括开关对，这些开关对布置成将功率选择性地提供给起动马达148的各个相绕组，如下文更详细地描述的。

对起动马达148的扭矩控制取决于准确地确定起动马达148的转子162的位置。更具体地，需要起动马达148的转子162的初始位置以实现最大功率/扭矩和对起动马达148的控制。例如，起动马达148包括位置传感器164，该位置传感器布置成感测起动马达148的转子162的角位置。位置传感器164是被构造成感测转子162相对于位置传感器164的角位置的旋转式角度传感器。仅例如，转子162的被感测的角位置可对应于绝对位置。位置传感器164可被构造成输出位置信号或可以用于计算（例如，通过控制器144）被感测位置的信号。根据本公开的原理的控制器144被构造成确定起动马达148（即，转子162）的初始位置，如下文更详细地描述的那样。

现在参考图2A至图2F并且继续参考图1，描述了对马达（例如，起动马达148）的示例控制和初始位置检测。通过对定子202通电而使马达（例如，如图2C中所示的马达的转子200）旋转。例如，定子202包括各个相线圈204-1、204-2和204-3（统称为线圈204），每个相线圈具有相应的电感208和电阻212。如图所示，定子202使三个线圈204围绕相应的定子齿（未示出）缠绕。因此，在此，定子202对应于三相马达。

通过将线圈204选择性地连接到电压216（例如，由电池组156供应的DC电压）而使转子200旋转。例如，驱动系统220（例如，对应于马达驱动系统160）包括相应的成对的开关224-1、224-2、224-3、224-4、224-5和224-6（统称为开关224）。仅例如，开关224可对应于晶体管、晶体管二极管对（如图所示）等。控制器（例如，控制器144）接通（即，闭合）和切断（即，断开）开关224中的所选开关以对线圈204中的一者或多者通电而使马达旋转。例如，可一次仅对线圈204中的一者通电，或者可同时对线圈204中的两者或更多者通电。

在起动马达之前，可对线圈204中的一者或多者通电，以调节转子200相对于定子202的对准（即，将转子200调节到初始已知位置）。例如，定子202（即，定子202的磁场）可具有多条轴线，诸如三相定子的A轴线、B轴线和C轴线。可调节转子200以使转子200（即，转子200的磁场）与定子轴线中的所选一者对准。在一些示例中，接通开关224-1、224-4和224-6，以通过引起电流沿图2B中所示的虚线箭头的相应方向流过线圈204而使转子200与定子202的最近轴线对准。

通常，对线圈204中的所选线圈（例如，至少两者）通电以引起转子200与期望位置对准，转子200将沿或者顺时针或者逆时针的方向旋转，这对应于到定子202的最近轴线的最短距离。然而，无刷起动器可包括仅允许转子200沿一个方向（例如，逆时针）进行旋转运动的单向离合器。因此，如果对应于到对准位置的最短距离的方向与单向离合器所允许的方向相反，则防止了转子200的旋转（并因此防止了对准）。

图2C示出了定子202和可能的转子位置228、232和236（这些转子位置指示转子200的轴线的相应取向）。控制器144被构造成选择性地接通开关224的组合以旋转并确定转子200相对于定子202的A轴线240、B轴线244和C轴线248的初始位置。

例如，在第一对准周期中接通开关224-1、224-4和224-6，从而以图2A中所示的方式连接线圈204。如果转子200处于位置228中，则接通开关224-1、224-4和224-6将使转子200与定子202的A轴线240对准。相反，如果转子200处于在位置232或236中，单向离合器将防止转子200旋转以与A轴线240对准。控制器144在开关224-1、224-4和224-6接通的情况下确定转子200的位置（例如，基于从传感器164接收到的信号）。例如，控制器144确定转子200相对于位置传感器164的角位置（即，偏移角度）。可在接通开关224-1、224-4和224-6之后（例如，在100 ms之后）将转子200的被感测到的位置存储作为第一被感测角度A1。转子200的第一被感测角度A1可用于确定转子200是否响应于接通开关224-1、224-4和224-6而旋转以与A轴线240对准，如下文更详细地描述的那样。

如上文描述的，如果转子200最初处于位置232或236中，则接通开关224-1、224-4和224-6不会使转子200移动，因为单向离合器防止转子顺时针旋转以与A轴线240对准。因此，第一对准周期可能不足以确定转子200的初始位置。在第二对准周期中，接通开关224-2、224-3和224-6，从而以图2D中所示的方式连接线圈204。如果转子200处于位置236中，则接通开关224-2、224-3和224-6将使转子200与定子202的B轴线244对准。相反，如果转子200处于位置232中，则单向离合器将防止转子200旋转以与B轴线244对准。控制器144在开关224-2、224-3和224-6接通的情况下确定转子200的位置，并且将该被感测位置存储作为第二被感测角度B1（例如，在接通开关224-2、224-3和224-6之后的预定时段，诸如100 ms）。

控制器144确定被感测角度A1和B1之间的差异，以确定是否需要附加的对准周期。例如，如果A1和B1之间的差异为大约120度（即，A轴线240和B轴线244之间的角差异），则可以假定转子200在第一对准周期中与A轴线240对准并且在第二对准周期中与B轴线244对准。换句话说，转子200在第二对准周期中行进120度。因此，控制器144将转子的初始位置设置为被感测角度A1。相反，如果A1和B1之间的差异不为大约120度（例如，在其5度以内），则可执行附加的对准周期。

在第三对准周期中，接通开关224-2、224-4和224-5，从而以图2E中所示的方式连接线圈204。如果转子200处于位置232中，则接通开关224-2、224-4和224-5将使转子200与定子202的C轴线248对准。控制器144在开关224-2、224-4和224-5接通的情况下确定转子200的位置并且将该被感测位置存储作为第三被感测角度C1。

控制器144确定被感测角度B1和C1之间的差异，以确定是否需要附加的对准周期。例如，如果B1和C1之间的差异为大约120度（即，B轴线244和C轴线248之间的角差异），则可以假定转子200在第二对准周期中与B轴线240对准并且在第三对准周期中与C轴线248对准。换句话说，转子200在第三对准周期中行进120度。因此，控制器144将转子200的初始位置设置为第二被感测角度B1和120度之间的差异。相反，如果B1和C1之间的差异不为大约120度（例如，在其5度以内），则可执行附加的对准周期。

在第四对准周期中，接通开关224-1、224-4和224-6，从而以图2F中所示的方式连接线圈204（其类似于图2A中所示的线圈204的连接）。假定转子200在第三对准周期中与C轴线248对准，则接通开关224-1、224-4和224-6将使转子200与定子202的A轴线240对准。控制器144在开关224-1、224-2和224-6接通的情况下确定转子200的位置并将该被感测位置存储作为第四被感测角度A2。

控制器144确定被感测角度C1和A2之间的差异，以确定是否将转子200的初始位置设置为A2。例如，如果C1和A2之间的差异为大约120度（即，C轴线248和B轴线240之间的角差异），则可以假定转子200在第三对准周期中与C轴线248对准并且在第四对准周期中与A轴线240对准。换句话说，转子200在第四对准周期中行进120度。因此，控制器144将转子200的初始位置设置为第四被感测角度A2。相反，如果C1和A2之间的差异不为大约120度（例如，在其5度以内），则控制器144可确定传感器164存在故障。

以如上文在图2A-2F中描述的这种方式，根据本公开的原理的控制器144被构造成使转子200在相应的对准周期中与定子202的A轴线240、B轴线244和C轴线248中的每一者相继地对准。控制器144在对准周期中的每一者中（例如，基于从传感器164接收到的信号）确定转子200的位置，以确定转子200是否响应于对适当的线圈204通电而旋转。

现在参考图3，根据本公开的原理的用于检测马达的初始位置的示例方法300在304处开始。在308处，方法300对定子的线圈通电以使转子与定子的第一轴线（例如，A轴线）对准并等待预定时段（例如，100 ms）以允许转子旋转。在312处，方法300确定转子的第一被感测位置（例如，角位置）。在316处，方法300对定子的线圈通电以使转子与定子的第二轴线（例如，B轴线）对准并等待预定时段。在320处，方法300确定转子的第二被感测位置。在324处，方法300确定第一被感测位置和第二被感测位置之间的差异是否对应于（例如，大约等于）第一轴线和第二轴线之间的角距离（例如，对于三相定子为120度）。如果确定结果为是，则方法300在328处将第一被感测位置设置为马达的被检测初始位置并在332处结束。如果确定结果为否，则方法300继续到336。

在336处，方法300对定子的线圈通电以使转子与定子的第三轴线（例如，C轴线）对准并等待预定时段。在340处，方法300确定转子的第三被感测位置。在344处，方法300确定第二被感测位置和第三被感测位置之间的差异是否对应于第二轴线和第三轴线之间的角距离。如果确定结果为是，则方法300在348处将第二被感测位置和第二轴线与第三轴线之间的角距离（例如，120度）之间的差异设置为马达的被检测初始位置并在332处结束。如果确定结果为假，则方法300继续到352。

在352处，方法300对定子的线圈通电以使转子与定子的第一轴线（例如，A轴线）对准并等待预定时段。在356处，方法300确定转子的第四被感测位置。在360处，方法300确定第三被感测位置和第四被感测位置之间的差异是否对应于第三轴线和第一轴线之间的角距离。如果判断结果为是，则方法300在364处将第四被感测位置设置为马达的被检测初始位置并在332处结束。如果确定结果为否，则方法300继续到368。在368处，方法300指示位置传感器故障并在332处结束。

在其他示例中，可以控制开关224以在任何给定时间仅对线圈204中的两者通电，从而使转子200对准到六个不同位置。例如，如图4A和图4B中所示并且继续参考图2B和图2C，控制开关224以对线圈204选择性地通电，从而使转子200与相应的位置0-5相继地对准。仅例如，接通开关224-1和224-4，从而以图4B中所示的方式连接线圈204-1和204-2以使转子200在第一对准周期中与位置0对准，并且确定第一被感测角度0。在随后的对准周期中以类似的方式控制开关224以相继地尝试使转子200旋转到位置1-5，并且确定相应的被感测角度1-5。与图2A-2F中描述的示例不同，在该示例中，在相应的位置中的被感测角度之间的预期差异为60度。因此，可以基于确定转子200在相继的对准周期中是否行进大约60度来检测初始位置。

在一些示例中，控制器144还可被构造成检测位置传感器故障。一般而言，位置传感器故障可与不连续的信号故障（例如，由噪声引起）或连续的信号故障（例如，由有故障的位置传感器引起）有关。不连续的信号故障可并未防止电动起动系统起动车辆发动机。相反，连续的信号故障可引起失速条件。根据本公开的控制器144被构造成确定失速条件是否由有故障的位置传感器引起。例如，在正常操作条件下，起动马达将在预定时段（例如，30ms）内达到预定速度（例如，6000 rpm）。控制器144被构造成确定马达在预定时间内是否达到预定速度。

现在参考图5，根据本公开的用于检测位置传感器故障的示例方法500（例如，如由控制器144实施）在504处开始。在508处，起动马达接收用以起动的信号。例如，控制器144将信号输出到马达驱动系统160以起动该起动马达148。在512处，方法500等待预定时段。例如，方法500等待预定时段，该预定时段大于起动马达达到预定速度所需的典型时间。仅例如，预定时段可以是50 ms。在516处，方法500（例如，控制器144）确定起动马达的速度。在520处，方法500（例如，控制器144）确定所确定的速度是否大于预定速度（例如，6000 rpm）。如果确定结果为是，则方法500继续到524。如果确定结果为否，则方法500继续到528。

在524处，方法500（例如，控制器144）确定位置传感器没有故障，并且以正常操作模式来操作起动马达。在528处，方法500（例如，控制器144）确定位置传感器是有故障的，并且以故障模式来操作起动马达。方法500在532处结束。

尽管以上描述涉及用于车辆的无刷起动器，但是本申请的原理也可应用于无刷马达的非车辆实施方式。进一步地，尽管以上描述涉及具有三相马达的无刷起动器，但是本公开的原理也可应用于多相（例如，大于三相）无刷起动器。

前面的描述本质上仅仅是图示性的，并且决不旨在限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教导可以以多种形式实施。因此，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应受到如此限制，因为在研究附图、说明书和以下权利要求时，其他修改将变得显而易见。应理解，方法内的一个或多个步骤可以以不同次序（或同时）执行，而不更改本公开的原理。进一步地，虽然上文将实施例中的每一者描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一者或多者可以在其他实施例中的任一者的特征中实施和/或与其组合，即使该组合未明确描述。换句话说，所描述的实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例彼此的排列仍然在本公开的范围内。

元件之间（例如，模块、电路元件、半导体层等之间）的空间和功能关系使用各种术语来描述，包括“连接”、“接合”、“联接”、“相邻”、“紧邻”、“在……顶部”、“上方”、“下方”和“安置”。除非明确地描述为“直接”，否则当在上面的公开中描述第一元件和第二元件之间的关系时，该关系可以是在第一元件和第二元件之间不存在其他介入元件的直接关系，但也可以是在第一元件和第二元件之间存在（或者空间上或者功能上）一个或多个介入元件的间接关系。如本文中所使用的，短语A、B和C中的至少一者应被解释为使用非排他性逻辑OR来意指逻辑（A OR B OR C），并且不应被解释为意指“A中的至少一者、B中的至少一者、以及C中的至少一者”。

在附图中，如由箭头指示的箭头方向总体上表示图示所关注的信息（诸如，数据或指令）的流动。例如，当元件A和元件B交换多种信息但是从元件A传输到元件B的信息与图示相关时，箭头可从元件A指向元件B。该单向箭头并不暗示没有其他信息从元件B传输到元件A。进一步地，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可向元件A发送针对信息的请求或接收确认。

在本申请（包括下面的定义）中，术语“模块”或术语“控制器”可用术语“电路”代替。术语“模块”可指代以下各者、为以下各者的一部分、或包括以下各者：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器电路（共享、专用或组）；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路（共享、专用或组）；提供所描述的功能的其他合适的硬件部件；或者以上各者中的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。

模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括连接到局域网（LAN）、因特网、广域网（WAN）或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可分布在经由接口电路连接的多个模块当中。例如，多个模块可允许负载平衡。在另外的示例中，服务器（也称为远程或云）模块可代表客户端模块完成某种功能。

如上文所使用的术语代码可包括软件、固件和/或微代码，并且可指代程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路涵盖单个处理器电路，其执行来自多个模块的一些或所有代码。术语组处理器电路涵盖处理器电路，该处理器电路与附加的处理器电路组合来执行来自一个或多个模块的一些或所有代码。对多个处理器电路的引用涵盖分立管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程、或以上各者的组合。术语共享存储器电路涵盖单个存储器电路，其存储来自多个模块的一些或所有代码。术语组存储器电路涵盖存储器电路，该存储器电路与附加的存储器组合来存储来自一个或多个模块的一些或所有代码。

术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文中所使用的术语计算机可读介质不涵盖通过介质（诸如，载波上）传播的瞬时电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性、有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路（诸如，快闪存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读存储器电路）、易失性存储器电路（诸如，静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路）、磁性存储介质（诸如，模拟或数字磁带或硬盘驱动器）和光学存储介质（诸如，CD、DVD或蓝光光盘）。

本申请中所描述的设备和方法可由专用计算机部分或全部实施，该专用计算机通过将通用计算机构造成执行体现在计算机程序中的一个或多个特定功能而创建。上文所描述的功能块、流程图部件和其他元件用作软件规范，其可以通过熟练技术人员或程序员的例行工作转换成计算机程序。

计算机程序包括存储在至少一个非暂时性、有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括或依赖于存储的数据。计算机程序可涵盖与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统（BIOS）、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动程序、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。

计算机程序可包括：（i）要解析的描述性文本，诸如HTML（超文本标记语言）、XML（可扩展标记语言）或JSON（JavaScript对象表示法），（ii）汇编代码，（iii）由编译器从源代码生成的目标代码，（iv）由解释器执行的源代码，（v）由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，可使用语法根据包括C、C++、C#、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5（超文本标记语言第5版）、Ada、ASP（动态服务器网页）、PHP（PHP：超级文本预处理语言）、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK和Python®的语言编写源代码。