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智能啟停發(fā)電一體化控制讓摩托車變得高端、智能化

發(fā)布時間:2020-07-23 責任編輯:lina

【導(dǎo)讀】為了減少尾氣排放,啟停技術(shù)已經(jīng)在汽車上推廣開來。針對越來越嚴格的環(huán)保法規(guī)和市場需求,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、高效充電和智能啟停三大特點。
    
引言
 
隨著消費水平的增長,機動車保有量也在爆發(fā)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(shù)已經(jīng)在汽車上廣泛應(yīng)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(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,對于摩托車廠家來說,更是可以節(jié)省成本!
 
傳統(tǒng)摩托車啟動發(fā)電
 
傳統(tǒng)摩托車的啟動電機是直流有刷電機,其轉(zhuǎn)子是線圈,通過碳刷和換向器對外連通。這種結(jié)構(gòu)決定了,在高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生過大的感應(yīng)電流和摩擦損失,不適合當發(fā)電機使用。所以傳統(tǒng)摩托車必須搭配另外一個磁電機來做發(fā)電功能。以某型號踏板車為例,其結(jié)構(gòu)如圖。
 
智能啟停發(fā)電一體化控制讓摩托車變得高端、智能化
圖 1 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)
 
傳統(tǒng)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(gòu),在啟動的時候連接到汽油發(fā)動機的主軸。啟動過程:駕駛?cè)税聪曼c火開關(guān),電氣系統(tǒng)控制啟動電機轉(zhuǎn)動,啟動電機帶動汽油發(fā)動機啟動,等汽油發(fā)動機啟動完成后,駕駛?cè)怂砷_點火開關(guān)。
 
在傳統(tǒng)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(chǎn)生火花,導(dǎo)致?lián)Q向器積碳。
 
單向器和減速齒輪機構(gòu)比較復(fù)雜,容易損壞。
 
傳統(tǒng)啟動電機由于其連接機構(gòu),啟動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、穩(wěn)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(fā)動機停轉(zhuǎn)時啟用。磁電機才是摩托車的主電源,汽油發(fā)動機啟動后,帶動磁電機轉(zhuǎn)動從而發(fā)電,其作用包括給整車供電和給蓄電池充電。磁電機是無刷電機,外轉(zhuǎn)子是磁體,連接在發(fā)動機主軸,內(nèi)定子是線圈,固定于發(fā)動機殼體,定子與轉(zhuǎn)子間沒有任何機械接觸。磁電機發(fā)出來的是交流電,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。
 
啟停發(fā)電一體系統(tǒng)
 
新型的啟動發(fā)電一體系統(tǒng)中,將傳統(tǒng)啟停系統(tǒng)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(fā)電功能。該系統(tǒng)在機械結(jié)構(gòu)上替代了有刷直流啟動電機和傳統(tǒng)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(yōu)點。在電氣結(jié)構(gòu)上,將啟停控制和穩(wěn)壓整流器整合為一個智能啟??刂破?。
 
智能啟停發(fā)電一體化控制讓摩托車變得高端、智能化
圖 2 啟停發(fā)電一體
 
●啟停發(fā)電一體電機取消了有刷電機和其機械結(jié)構(gòu),優(yōu)點如下:
●結(jié)構(gòu)簡單,可靠性更高;
●不產(chǎn)生火花和電弧,不產(chǎn)生碳粉;
●減輕整車質(zhì)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;
 
智能啟停發(fā)電控制方案
 
ZLG基于多年的電機控制技術(shù)積累,針對摩托車啟停發(fā)電一體系統(tǒng)推出了摩托車智能啟停發(fā)電控制方案。
 
●適用范圍:摩托車啟停發(fā)電一體電機(磁電機);
●控制方式:霍爾FOC矢量控制;
●機械結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定壽命長;
●靜音啟動技術(shù),取消有刷啟動電機及其機械結(jié)構(gòu);
●智能啟停技術(shù),起步舒適快捷;
●高效充電技術(shù),F(xiàn)OC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)計參考;
 
靜音啟動技術(shù)是指摩托車在啟動的時候,不再有傳統(tǒng)摩托車啟動時的機械摩擦噪聲和電機電流噪聲。啟停發(fā)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(gòu),直接連接在汽油發(fā)動機主軸,轉(zhuǎn)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(shù),轉(zhuǎn)矩脈動小、啟動扭矩大,配合霍爾傳感器可以實現(xiàn)精準閉環(huán)控制,極快速啟動。從零速加速到汽油發(fā)動機啟動,整個過程中轉(zhuǎn)矩平穩(wěn),消除了啟動時的電流噪聲。
 
智能啟停技術(shù)是指摩托車在行駛過程中,需要臨時停車超過一定時間時,發(fā)動機實現(xiàn)自動熄火功能,在需要繼續(xù)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(xiàn)發(fā)動機自動啟動的一種技術(shù)。ZLG智能啟??刂破鞣桨钢?,采集摩托車轉(zhuǎn)速信號、剎車信號、油門信號和發(fā)動機溫度信號等,通過智能邏輯識別駕駛者意圖,控制發(fā)動機熄火或者啟動。傳統(tǒng)摩托在短時停車時,發(fā)動機處于怠速狀態(tài)。ZLG的智能啟停技術(shù)使得摩托車在短時停車時處于熄火狀態(tài),減少了油耗和尾氣排放。配合靜音快速啟動技術(shù),給駕駛者帶來更舒適的感受。
 
ZLG方案設(shè)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(fā)電功能。汽油發(fā)動機啟動以后,帶動磁電機產(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。
 
說明: 能量回收V2.1
 
 智能啟停發(fā)電一體化控制讓摩托車變得高端、智能化
圖 3 充電功能框圖
 
結(jié)論
 
環(huán)保法規(guī)和駕駛者的舒適便捷性需求將推動摩托車啟停技術(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、智能啟停和高效充電三大特點,可提供完整的軟硬件設(shè)計參考,助力廠商快速實現(xiàn)產(chǎn)品化。
 
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