《電子技術(shù)應(yīng)用》
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摩托車智能啟停發(fā)電一體化控制

2020-07-22
來(lái)源:ZLG立功科技·致遠(yuǎn)電子

摘要:為了減少尾氣排放,,啟停技術(shù)已經(jīng)在汽車上推廣開來(lái),。針對(duì)越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和市場(chǎng)需求,ZLG推出摩托車智能啟停發(fā)電一體化控制方案,,具有靜音啟動(dòng),、高效充電和智能啟停三大特點(diǎn)。

一,、引言

隨著消費(fèi)水平的增長(zhǎng),,機(jī)動(dòng)車保有量也在爆發(fā)式增長(zhǎng),隨之帶來(lái)的機(jī)動(dòng)車尾氣污染問題也越來(lái)越嚴(yán)重,。為了緩解機(jī)動(dòng)車在等紅綠燈,、堵車或者短時(shí)停靠時(shí)的尾氣排放問題,,啟停技術(shù)已經(jīng)在汽車上廣泛應(yīng)用開來(lái)。對(duì)于摩托車來(lái)說,,啟停功能也提上了日程,。ZLG推出的智能啟停發(fā)電一體化控制方案,可以給駕駛者更舒適的感受,,可以減少尾氣排放,,對(duì)于摩托車廠家來(lái)說,更是可以節(jié)省成本,!

二,、傳統(tǒng)摩托車啟動(dòng)發(fā)電

傳統(tǒng)摩托車的啟動(dòng)電機(jī)是直流有刷電機(jī),其轉(zhuǎn)子是線圈,,通過碳刷和換向器對(duì)外連通,。這種結(jié)構(gòu)決定了,,在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生過大的感應(yīng)電流和摩擦損失,不適合當(dāng)發(fā)電機(jī)使用,。所以傳統(tǒng)摩托車必須搭配另外一個(gè)磁電機(jī)來(lái)做發(fā)電功能,。以某型號(hào)踏板車為例,其結(jié)構(gòu)如圖,。

 

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圖 1 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)啟動(dòng)方式中使用的是有刷直流啟動(dòng)電機(jī),,通過單向器和減速齒輪機(jī)構(gòu),在啟動(dòng)的時(shí)候連接到汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸,。啟動(dòng)過程:駕駛?cè)税聪曼c(diǎn)火開關(guān),,電氣系統(tǒng)控制啟動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng),,等汽油發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成后,,駕駛?cè)怂砷_點(diǎn)火開關(guān)。

在傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式中,,存在以下缺點(diǎn):

l 有刷直流電機(jī)有碳刷和換向器,,碳刷容易磨損,而且會(huì)產(chǎn)生火花,,導(dǎo)致?lián)Q向器積碳,。

l 單向器和減速齒輪機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜,容易損壞,。

l 傳統(tǒng)啟動(dòng)電機(jī)由于其連接機(jī)構(gòu),,啟動(dòng)過程中明顯存在較大噪音。

傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)由磁電機(jī),、穩(wěn)壓整流器和蓄電池組成,。摩托車的蓄電池對(duì)于整車來(lái)說只是個(gè)輔助電源,一般只在啟動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)啟用,。磁電機(jī)才是摩托車的主電源,,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,帶動(dòng)磁電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)從而發(fā)電,,其作用包括給整車供電和給蓄電池充電,。磁電機(jī)是無(wú)刷電機(jī),外轉(zhuǎn)子是磁體,,連接在發(fā)動(dòng)機(jī)主軸,,內(nèi)定子是線圈,固定于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體,,定子與轉(zhuǎn)子間沒有任何機(jī)械接觸,。磁電機(jī)發(fā)出來(lái)的是交流電,需要穩(wěn)壓整流器通過二極管整流橋的方式,進(jìn)行半波或全波整流為直流電,。由于二極管存在壓降,,此方式一般效率比較低下。

三,、啟停發(fā)電一體系統(tǒng)

新型的啟動(dòng)發(fā)電一體系統(tǒng)中,,將傳統(tǒng)啟停系統(tǒng)中磁電機(jī)改進(jìn)為帶霍爾傳感器的直流無(wú)刷電機(jī),可以兼具啟動(dòng)和發(fā)電功能,。該系統(tǒng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上替代了有刷直流啟動(dòng)電機(jī)和傳統(tǒng)磁電機(jī),,不需要原來(lái)的單向器、減速齒輪等傳動(dòng)零部件,,同時(shí)保留了磁電機(jī)沒有機(jī)械接觸的優(yōu)點(diǎn),。在電氣結(jié)構(gòu)上,將啟??刂坪头€(wěn)壓整流器整合為一個(gè)智能啟??刂破鳌?/p>

 

圖片14.png

圖 2 啟停發(fā)電一體

啟停發(fā)電一體電機(jī)取消了有刷電機(jī)和其機(jī)械結(jié)構(gòu),,優(yōu)點(diǎn)如下:

l 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,,可靠性更高;

l 不產(chǎn)生火花和電弧,,不產(chǎn)生碳粉,;

l 減輕整車質(zhì)量和裝配難度;

l 無(wú)刷電機(jī)免維護(hù),、無(wú)碳刷,,故障率低、維修費(fèi)用低,;

四,、智能啟停發(fā)電控制方案

ZLG基于多年的電機(jī)控制技術(shù)積累,針對(duì)摩托車啟停發(fā)電一體系統(tǒng)推出了摩托車智能啟停發(fā)電控制方案,。

l 適用范圍:摩托車啟停發(fā)電一體電機(jī)(磁電機(jī)),;

l 控制方式:霍爾FOC矢量控制;

l 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,,性能穩(wěn)定壽命長(zhǎng),;

l 靜音啟動(dòng)技術(shù),取消有刷啟動(dòng)電機(jī)及其機(jī)械結(jié)構(gòu),;

l 智能啟停技術(shù),起步舒適快捷,;

l 高效充電技術(shù),,F(xiàn)OC矢量控制和弱磁;

l 恒流/恒壓充電,完善的充電監(jiān)控功能,;

l 完整的軟件,、硬件設(shè)計(jì)參考;

靜音啟動(dòng)技術(shù)是指摩托車在啟動(dòng)的時(shí)候,,不再有傳統(tǒng)摩托車啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械摩擦噪聲和電機(jī)電流噪聲,。啟停發(fā)電一體電機(jī)是直流無(wú)刷電機(jī),沒有換向器,、碳刷和額外的機(jī)械機(jī)構(gòu),,直接連接在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)主軸,轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)機(jī)械摩擦噪聲,。在電機(jī)控制上,,方案采用霍爾FOC矢量控制技術(shù),轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小,、啟動(dòng)扭矩大,,配合霍爾傳感器可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)閉環(huán)控制,極快速啟動(dòng),。從零速加速到汽油發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng),,整個(gè)過程中轉(zhuǎn)矩平穩(wěn),消除了啟動(dòng)時(shí)的電流噪聲,。

智能啟停技術(shù)是指摩托車在行駛過程中,,需要臨時(shí)停車超過一定時(shí)間時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)熄火功能,,在需要繼續(xù)前進(jìn)時(shí),,無(wú)需重按啟動(dòng)按鈕,只需要松開剎車,,加油門即可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)的一種技術(shù),。ZLG智能啟停控制器方案中,,采集摩托車轉(zhuǎn)速信號(hào),、剎車信號(hào)、油門信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信號(hào)等,,通過智能邏輯識(shí)別駕駛者意圖,,控制發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或者啟動(dòng)。傳統(tǒng)摩托在短時(shí)停車時(shí),,發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài),。ZLG的智能啟停技術(shù)使得摩托車在短時(shí)停車時(shí)處于熄火狀態(tài),減少了油耗和尾氣排放,。配合靜音快速啟動(dòng)技術(shù),,給駕駛者帶來(lái)更舒適的感受,。

ZLG方案設(shè)計(jì)中,啟動(dòng)功能和充電功能共用電路,,通過軟件控制電機(jī)作為啟動(dòng)或者發(fā)電功能,。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以后,帶動(dòng)磁電機(jī)產(chǎn)生充電電流,,控制器通過FOC矢量控制和弱磁技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)恒壓,、恒流流輸出,充電電流,、電壓可控,。ZLG方案通過開關(guān)MOS的方式整流,相比傳統(tǒng)穩(wěn)壓整流器的二極管整流,,具有更低的損耗,、更高的效率。在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下,,通過弱磁技術(shù)控制,,可以更好地穩(wěn)定輸出電壓。

 

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圖 3 充電功能框圖

五,、結(jié)論

環(huán)保法規(guī)和駕駛者的舒適便捷性需求將推動(dòng)摩托車啟停技術(shù)的發(fā)展,。ZLG推出的智能啟停發(fā)電控制方案具有靜音啟動(dòng)、智能啟停和高效充電三大特點(diǎn),,可提供完整的軟硬件設(shè)計(jì)參考,,助力廠商快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。


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