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      摩托車智能啟停發電一體化控制
      http://www.biclopsgames.com 2020-07-24 10:33:45 電子網
      電工電氣網】訊
        一、引言
       
        隨著消費水平的增長,機動車保有量也在爆發式增長,隨之帶來的機動車尾氣污染問題也越來越嚴重。為了緩解機動車在等紅綠燈、堵車或者短時停靠時的尾氣排放問題,啟停技術已經在汽車上廣泛應用開來。對于摩托車來說,啟停功能也提上了日程。ZLG推出的智能啟停發電一體化控制方案,可以給駕駛者更舒適的感受,可以減少尾氣排放,對于摩托車廠家來說,更是可以節省成本!
       
        二、傳統摩托車啟動發電
       
        傳統摩托車的啟動電機是直流有刷電機,其轉子是線圈,通過碳刷和換向器對外連通。這種結構決定了,在高速旋轉時會產生過大的感應電流和摩擦損失,不適合當發電機使用。所以傳統摩托車必須搭配另外一個磁電機來做發電功能。以某型號踏板車為例,其結構如圖。
       
        傳統啟動方式中使用的是有刷直流啟動電機,通過單向器和減速齒輪機構,在啟動的時候連接到汽油發動機的主軸。啟動過程:駕駛人按下點火開關,電氣系統控制啟動電機轉動,啟動電機帶動汽油發動機啟動,等汽油發動機啟動完成后,駕駛人松開點火開關。
       
        在傳統的啟動方式中,存在以下缺點:
       
        ·有刷直流電機有碳刷和換向器,碳刷容易磨損,而且會產生火花,導致換向器積碳。
       
        ·單向器和減速齒輪機構比較復雜,容易損壞。
       
        ·傳統啟動電機由于其連接機構,啟動過程中明顯存在較大噪音。
       
        傳統的發電系統由磁電機、穩壓整流器和蓄電池組成。摩托車的蓄電池對于整車來說只是個輔助電源,一般只在啟動和發動機停轉時啟用。磁電機才是摩托車的主電源,汽油發動機啟動后,帶動磁電機轉動從而發電,其作用包括給整車供電和給蓄電池充電。磁電機是無刷電機,外轉子是磁體,連接在發動機主軸,內定子是線圈,固定于發動機殼體,定子與轉子間沒有任何機械接觸。磁電機發出來的是交流電,需要穩壓整流器通過二極管整流橋的方式,進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、啟停發電一體系統
       
        新型的啟動發電一體系統中,將傳統啟停系統中磁電機改進為帶霍爾傳感器的直流無刷電機,可以兼具啟動和發電功能。該系統在機械結構上替代了有刷直流啟動電機和傳統磁電機,不需要原來的單向器、減速齒輪等傳動零部件,同時保留了磁電機沒有機械接觸的優點。在電氣結構上,將啟停控制和穩壓整流器整合為一個智能啟停控制器。
       
        啟停發電一體電機取消了有刷電機和其機械結構,優點如下:
       
        ·結構簡單,可靠性更高;
       
        ·不產生火花和電弧,不產生碳粉;
       
        ·減輕整車質量和裝配難度;
       
        ·無刷電機免維護、無碳刷,故障率低、維修費用低;
       
        四、智能啟停發電控制方案
       
        ZLG基于多年的電機控制技術積累,針對摩托車啟停發電一體系統推出了摩托車智能啟停發電控制方案。
       
        ·適用范圍:摩托車啟停發電一體電機(磁電機);
       
        ·控制方式:霍爾FOC矢量控制;
       
        ·機械結構簡單,性能穩定壽命長;
       
        ·靜音啟動技術,取消有刷啟動電機及其機械結構;
       
        ·智能啟停技術,起步舒適快捷;
       
        ·高效充電技術,FOC矢量控制和弱磁;
       
        ·恒流/恒壓充電,完善的充電監控功能;
       
        ·完整的軟件、硬件設計參考;
       
        靜音啟動技術是指摩托車在啟動的時候,不再有傳統摩托車啟動時的機械摩擦噪聲和電機電流噪聲。啟停發電一體電機是直流無刷電機,沒有換向器、碳刷和額外的機械機構,直接連接在汽油發動機主軸,轉動時不會機械摩擦噪聲。在電機控制上,方案采用霍爾FOC矢量控制技術,轉矩脈動小、啟動扭矩大,配合霍爾傳感器可以實現精準閉環控制,極快速啟動。從零速加速到汽油發動機啟動,整個過程中轉矩平穩,消除了啟動時的電流噪聲。
       
        智能啟停技術是指摩托車在行駛過程中,需要臨時停車超過一定時間時,發動機實現自動熄火功能,在需要繼續前進時,無需重按啟動按鈕,只需要松開剎車,加油門即可實現發動機自動啟動的一種技術。ZLG智能啟停控制器方案中,采集摩托車轉速信號、剎車信號、油門信號和發動機溫度信號等,通過智能邏輯識別駕駛者意圖,控制發動機熄火或者啟動。傳統摩托在短時停車時,發動機處于怠速狀態。ZLG的智能啟停技術使得摩托車在短時停車時處于熄火狀態,減少了油耗和尾氣排放。配合靜音快速啟動技術,給駕駛者帶來更舒適的感受。
       
        ZLG方案設計中,啟動功能和充電功能共用電路,通過軟件控制電機作為啟動或者發電功能。汽油發動機啟動以后,帶動磁電機產生充電電流,控制器通過FOC矢量控制和弱磁技術可以實現恒壓、恒流流輸出,充電電流、電壓可控。ZLG方案通過開關MOS的方式整流,相比傳統穩壓整流器的二極管整流,具有更低的損耗、更高的效率。在高速旋轉狀態下,通過弱磁技術控制,可以更好地穩定輸出電壓。
       
        五、結論
       
        環保法規和駕駛者的舒適便捷性需求將推動摩托車啟停技術的發展。ZLG推出的智能啟停發電控制方案具有靜音啟動、智能啟停和高效充電三大特點,可提供完整的軟硬件設計參考,助力廠商快速實現產品化。
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