摩托車(chē)智能啟停發(fā)電一體化控制
一、引言
隨著消費(fèi)水平的增長(zhǎng),機(jī)動(dòng)車(chē)保有量也在爆發(fā)式增長(zhǎng),隨之帶來(lái)的機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。為了緩解機(jī)動(dòng)車(chē)在等紅綠燈、堵車(chē)或者短時(shí)??繒r(shí)的尾氣排放問(wèn)題,啟停技術(shù)已經(jīng)在汽車(chē)上廣泛應(yīng)用開(kāi)來(lái)。對(duì)于摩托車(chē)來(lái)說(shuō),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(chē)廠家來(lái)說(shuō),更是可以節(jié)省成本!
二、傳統(tǒng)摩托車(chē)啟動(dòng)發(fā)電
傳統(tǒng)摩托車(chē)的啟動(dòng)電機(jī)是直流有刷電機(jī),其轉(zhuǎn)子是線圈,通過(guò)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(guò)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(chē)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(chē)為例,其結(jié)構(gòu)如圖。
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(guò)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(guò)程:駕駛?cè)税聪曼c(diǎn)火開(kāi)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_(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)。
在傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式中,存在以下缺點(diǎn):
● 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。
● 單向器和減速齒輪機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜,容易損壞。
● 傳統(tǒng)啟動(dòng)電機(jī)由于其連接機(jī)構(gòu),啟動(dòng)過(guò)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(chē)的蓄電池對(duì)于整車(chē)來(lái)說(shuō)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(chē)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(chē)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(méi)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(guò)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。
圖1 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)
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(méi)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?。
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:
● 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性更高;
● 不產(chǎn)生火花和電弧,不產(chǎn)生碳粉;
● 減輕整車(chē)質(zhì)量和裝配難度;
● 無(wú)刷電機(jī)免維護(hù)、無(wú)碳刷,故障率低、維修費(fèi)用低;
圖2 啟停發(fā)電一體
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(chē)啟停發(fā)電一體系統(tǒng)推出了摩托車(chē)智能啟停發(fā)電控制方案。
● 適用范圍:摩托車(chē)啟停發(fā)電一體電機(jī)(磁電機(jī));
● 控制方式:霍爾FOC矢量控制;
● 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定壽命長(zhǎng);
● 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);
● 智能啟停技術(shù),起步舒適快捷;
● 高效充電技術(shù),FOC矢量控制和弱磁;
● 恒流/恒壓充電,完善的充電監(jiān)控功能;
● 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(chē)在啟動(dòng)的時(shí)候,不再有傳統(tǒng)摩托車(chē)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(méi)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(guò)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(chē)在行駛過(guò)程中,需要臨時(shí)停車(chē)超過(guò)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(kāi)剎車(chē),加油門(mén)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??刂破鞣桨钢校杉ν熊?chē)轉(zhuǎn)速信號(hào)、剎車(chē)信號(hào)、油門(mén)信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信號(hào)等,通過(guò)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(chē)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(chē)在短時(shí)停車(chē)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(guò)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(guò)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(guò)開(kāi)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(guò)弱磁技術(shù)控制,可以更好地穩(wěn)定輸出電壓。
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(chē)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。
評(píng)論