摩托车智能启停发电一体化控制
时间:2020-07-23 09:09来源:ZLG立功科技·致远电子
摘要:为了减少尾气排放,启停技术已经在汽车上推广开来。针对越来越严格的环保法规和市场需求,ZLG推出摩托车智能启停发电一体化控制方案,具有静音启动、高效充电和智能启停三大特点。
一、引言
随着消费水平的增长,机动车保有量也在爆发式增长,随之带来的机动车尾气污染问题也越来越严重。为了缓解机动车在等红绿灯、堵车或者短时停靠时的尾气排放问题,启停技术已经在汽车上广泛应用开来。对于摩托车来说,启停功能也提上了日程。ZLG推出的智能启停发电一体化控制方案,可以给驾驶者更舒适的感受,可以减少尾气排放,对于摩托车厂家来说,更是可以节省成本!
二、传统摩托车启动发电
传统摩托车的启动电机是直流有刷电机,其转子是线圈,通过碳刷和换向器对外连通。这种结构决定了,在高速旋转时会产生过大的感应电流和摩擦损失,不适合当发电机使用。所以传统摩托车必须搭配另外一个磁电机来做发电功能。以某型号踏板车为例,其结构如图。
在传统的启动方式中,存在以下缺点:
l 有刷直流电机有碳刷和换向器,碳刷容易磨损,而且会产生火花,导致换向器积碳。
l 单向器和减速齿轮机构比较复杂,容易损坏。
l 传统启动电机由于其连接机构,启动过程中明显存在较大噪音。
传统的发电系统由磁电机、稳压整流器和蓄电池组成。摩托车的蓄电池对于整车来说只是个辅助电源,一般只在启动和发动机停转时启用。磁电机才是摩托车的主电源,汽油发动机启动后,带动磁电机转动从而发电,其作用包括给整车供电和给蓄电池充电。磁电机是无刷电机,外转子是磁体,连接在发动机主轴,内定子是线圈,固定于发动机壳体,定子与转子间没有任何机械接触。磁电机发出来的是交流电,需要稳压整流器通过二极管整流桥的方式,进行半波或全波整流为直流电。由于二极管存在压降,此方式一般效率比较低下。
三、启停发电一体系统
新型的启动发电一体系统中,将传统启停系统中磁电机改进为带霍尔传感器的直流无刷电机,可以兼具启动和发电功能。该系统在机械结构上替代了有刷直流启动电机和传统磁电机,不需要原来的单向器、减速齿轮等传动零部件,同时保留了磁电机没有机械接触的优点。在电气结构上,将启停控制和稳压整流器整合为一个智能启停控制器。
l 结构简单,可靠性更高;
l 不产生火花和电弧,不产生碳粉;
l 减轻整车质量和装配难度;
l 无刷电机免维护、无碳刷,故障率低、维修费用低;
四、智能启停发电控制方案
ZLG基于多年的电机控制技术积累,针对摩托车启停发电一体系统推出了摩托车智能启停发电控制方案。
l 适用范围:摩托车启停发电一体电机(磁电机);
l 控制方式:霍尔FOC矢量控制;
l 机械结构简单,性能稳定寿命长;
l 静音启动技术,取消有刷启动电机及其机械结构;
l 智能启停技术,起步舒适快捷;
l 高效充电技术,FOC矢量控制和弱磁;
l 恒流/恒压充电,完善的充电监控功能;
l 完整的软件、硬件设计参考;
静音启动技术是指摩托车在启动的时候,不再有传统摩托车启动时的机械摩擦噪声和电机电流噪声。启停发电一体电机是直流无刷电机,没有换向器、碳刷和额外的机械机构,直接连接在汽油发动机主轴,转动时不会机械摩擦噪声。在电机控制上,方案采用霍尔FOC矢量控制技术,转矩脉动小、启动扭矩大,配合霍尔传感器可以实现精准闭环控制,极快速启动。从零速加速到汽油发动机启动,整个过程中转矩平稳,消除了启动时的电流噪声。
智能启停技术是指摩托车在行驶过程中,需要临时停车超过一定时间时,发动机实现自动熄火功能,在需要继续前进时,无需重按启动按钮,只需要松开刹车,加油门即可实现发动机自动启动的一种技术。ZLG智能启停控制器方案中,采集摩托车转速信号、刹车信号、油门信号和发动机温度信号等,通过智能逻辑识别驾驶者意图,控制发动机熄火或者启动。传统摩托在短时停车时,发动机处于怠速状态。ZLG的智能启停技术使得摩托车在短时停车时处于熄火状态,减少了油耗和尾气排放。配合静音快速启动技术,给驾驶者带来更舒适的感受。
ZLG方案设计中,启动功能和充电功能共用电路,通过软件控制电机作为启动或者发电功能。汽油发动机启动以后,带动磁电机产生充电电流,控制器通过FOC矢量控制和弱磁技术可以实现恒压、恒流流输出,充电电流、电压可控。ZLG方案通过开关MOS的方式整流,相比传统稳压整流器的二极管整流,具有更低的损耗、更高的效率。在高速旋转状态下,通过弱磁技术控制,可以更好地稳定输出电压。
环保法规和驾驶者的舒适便捷性需求将推动摩托车启停技术的发展。ZLG推出的智能启停发电控制方案具有静音启动、智能启停和高效充电三大特点,可提供完整的软硬件设计参考,助力厂商快速实现产品化。
随着消费水平的增长,机动车保有量也在爆发式增长,随之带来的机动车尾气污染问题也越来越严重。为了缓解机动车在等红绿灯、堵车或者短时停靠时的尾气排放问题,启停技术已经在汽车上广泛应用开来。对于摩托车来说,启停功能也提上了日程。ZLG推出的智能启停发电一体化控制方案,可以给驾驶者更舒适的感受,可以减少尾气排放,对于摩托车厂家来说,更是可以节省成本!
二、传统摩托车启动发电
传统摩托车的启动电机是直流有刷电机,其转子是线圈,通过碳刷和换向器对外连通。这种结构决定了,在高速旋转时会产生过大的感应电流和摩擦损失,不适合当发电机使用。所以传统摩托车必须搭配另外一个磁电机来做发电功能。以某型号踏板车为例,其结构如图。
图 1 传统结构
传统启动方式中使用的是有刷直流启动电机,通过单向器和减速齿轮机构,在启动的时候连接到汽油发动机的主轴。启动过程:驾驶人按下点火开关,电气系统控制启动电机转动,启动电机带动汽油发动机启动,等汽油发动机启动完成后,驾驶人松开点火开关。在传统的启动方式中,存在以下缺点:
l 有刷直流电机有碳刷和换向器,碳刷容易磨损,而且会产生火花,导致换向器积碳。
l 单向器和减速齿轮机构比较复杂,容易损坏。
l 传统启动电机由于其连接机构,启动过程中明显存在较大噪音。
传统的发电系统由磁电机、稳压整流器和蓄电池组成。摩托车的蓄电池对于整车来说只是个辅助电源,一般只在启动和发动机停转时启用。磁电机才是摩托车的主电源,汽油发动机启动后,带动磁电机转动从而发电,其作用包括给整车供电和给蓄电池充电。磁电机是无刷电机,外转子是磁体,连接在发动机主轴,内定子是线圈,固定于发动机壳体,定子与转子间没有任何机械接触。磁电机发出来的是交流电,需要稳压整流器通过二极管整流桥的方式,进行半波或全波整流为直流电。由于二极管存在压降,此方式一般效率比较低下。
三、启停发电一体系统
新型的启动发电一体系统中,将传统启停系统中磁电机改进为带霍尔传感器的直流无刷电机,可以兼具启动和发电功能。该系统在机械结构上替代了有刷直流启动电机和传统磁电机,不需要原来的单向器、减速齿轮等传动零部件,同时保留了磁电机没有机械接触的优点。在电气结构上,将启停控制和稳压整流器整合为一个智能启停控制器。
图 2 启停发电一体
启停发电一体电机取消了有刷电机和其机械结构,优点如下:l 结构简单,可靠性更高;
l 不产生火花和电弧,不产生碳粉;
l 减轻整车质量和装配难度;
l 无刷电机免维护、无碳刷,故障率低、维修费用低;
四、智能启停发电控制方案
ZLG基于多年的电机控制技术积累,针对摩托车启停发电一体系统推出了摩托车智能启停发电控制方案。
l 适用范围:摩托车启停发电一体电机(磁电机);
l 控制方式:霍尔FOC矢量控制;
l 机械结构简单,性能稳定寿命长;
l 静音启动技术,取消有刷启动电机及其机械结构;
l 智能启停技术,起步舒适快捷;
l 高效充电技术,FOC矢量控制和弱磁;
l 恒流/恒压充电,完善的充电监控功能;
l 完整的软件、硬件设计参考;
静音启动技术是指摩托车在启动的时候,不再有传统摩托车启动时的机械摩擦噪声和电机电流噪声。启停发电一体电机是直流无刷电机,没有换向器、碳刷和额外的机械机构,直接连接在汽油发动机主轴,转动时不会机械摩擦噪声。在电机控制上,方案采用霍尔FOC矢量控制技术,转矩脉动小、启动扭矩大,配合霍尔传感器可以实现精准闭环控制,极快速启动。从零速加速到汽油发动机启动,整个过程中转矩平稳,消除了启动时的电流噪声。
智能启停技术是指摩托车在行驶过程中,需要临时停车超过一定时间时,发动机实现自动熄火功能,在需要继续前进时,无需重按启动按钮,只需要松开刹车,加油门即可实现发动机自动启动的一种技术。ZLG智能启停控制器方案中,采集摩托车转速信号、刹车信号、油门信号和发动机温度信号等,通过智能逻辑识别驾驶者意图,控制发动机熄火或者启动。传统摩托在短时停车时,发动机处于怠速状态。ZLG的智能启停技术使得摩托车在短时停车时处于熄火状态,减少了油耗和尾气排放。配合静音快速启动技术,给驾驶者带来更舒适的感受。
ZLG方案设计中,启动功能和充电功能共用电路,通过软件控制电机作为启动或者发电功能。汽油发动机启动以后,带动磁电机产生充电电流,控制器通过FOC矢量控制和弱磁技术可以实现恒压、恒流流输出,充电电流、电压可控。ZLG方案通过开关MOS的方式整流,相比传统稳压整流器的二极管整流,具有更低的损耗、更高的效率。在高速旋转状态下,通过弱磁技术控制,可以更好地稳定输出电压。
图 3 充电功能框图
五、结论环保法规和驾驶者的舒适便捷性需求将推动摩托车启停技术的发展。ZLG推出的智能启停发电控制方案具有静音启动、智能启停和高效充电三大特点,可提供完整的软硬件设计参考,助力厂商快速实现产品化。
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