【導讀】為了減少尾氣排放，啟停技術(shù)已經(jīng)在汽車(chē)上推廣開(kāi)來(lái)。針對越來(lái)越嚴格的環(huán)保法規和市場(chǎng)需求，ZLG推出摩托車(chē)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)。
引言
隨著(zhù)消費水平的增長(cháng)，機動(dòng)車(chē)保有量也在爆發(fā)式增長(cháng)，隨之帶來(lái)的機動(dòng)車(chē)尾氣污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴重。為了緩解機動(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)上廣泛應用開(kāi)來(lái)。對于摩托車(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，對于摩托車(chē)廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)，更是可以節省成本！
傳統摩托車(chē)啟動(dòng)發(fā)電
傳統摩托車(chē)的啟動(dòng)電機是直流有刷電機，其轉子是線(xiàn)圈，通過(guò)碳刷和換向器對外連通。這種結構決定了，在高速旋轉時(shí)會(huì )產(chǎn)生過(guò)大的感應電流和摩擦損失，不適合當發(fā)電機使用。所以傳統摩托車(chē)必須搭配另外一個(gè)磁電機來(lái)做發(fā)電功能。以某型號踏板車(chē)為例，其結構如圖。
圖 1 傳統結構
傳統啟動(dòng)方式中使用的是有刷直流啟動(dòng)電機，通過(guò)單向器和減速齒輪機構，在啟動(dòng)的時(shí)候連接到汽油發(fā)動(dòng)機的主軸。啟動(dòng)過(guò)程：駕駛人按下點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，電氣系統控制啟動(dòng)電機轉動(dòng)，啟動(dòng)電機帶動(dòng)汽油發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)，等汽油發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)完成后，駕駛人松開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)。
在傳統的啟動(dòng)方式中，存在以下缺點(diǎn)：
有刷直流電機有碳刷和換向器，碳刷容易磨損，而且會(huì )產(chǎn)生火花，導致?lián)Q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(dòng)電機由于其連接機構，啟動(dòng)過(guò)程中明顯存在較大噪音。
傳統的發(fā)電系統由磁電機、穩壓整流器和蓄電池組成。摩托車(chē)的蓄電池對于整車(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)機停轉時(shí)啟用。磁電機才是摩托車(chē)的主電源，汽油發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)后，帶動(dòng)磁電機轉動(dòng)從而發(fā)電，其作用包括給整車(chē)供電和給蓄電池充電。磁電機是無(wú)刷電機，外轉子是磁體，連接在發(fā)動(dòng)機主軸，內定子是線(xiàn)圈，固定于發(fā)動(dòng)機殼體，定子與轉子間沒(méi)有任何機械接觸。磁電機發(fā)出來(lái)的是交流電，需要穩壓整流器通過(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。
啟停發(fā)電一體系統
新型的啟動(dòng)發(fā)電一體系統中，將傳統啟停系統中磁電機改進(jìn)為帶霍爾傳感器的直流無(wú)刷電機，可以兼具啟動(dòng)和發(fā)電功能。該系統在機械結構上替代了有刷直流啟動(dòng)電機和傳統磁電機，不需要原來(lái)的單向器、減速齒輪等傳動(dòng)零部件，同時(shí)保留了磁電機沒(méi)有機械接觸的優(yōu)點(diǎn)。在電氣結構上，將啟?？刂坪头€壓整流器整合為一個(gè)智能啟?？刂破?。
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構，優(yōu)點(diǎn)如下：
●結構簡(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)刷電機免維護、無(wú)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(chē)啟停發(fā)電一體系統推出了摩托車(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（磁電機）；
●控制方式：霍爾FOC矢量控制；
●機械結構簡(jiǎn)單，性能穩定壽命長(cháng)；
●靜音啟動(dòng)技術(shù)，取消有刷啟動(dòng)電機及其機械結構；
●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，完善的充電監控功能；
●完整的軟件、硬件設計參考；
靜音啟動(dòng)技術(shù)是指摩托車(chē)在啟動(dòng)的時(shí)候，不再有傳統摩托車(chē)啟動(dòng)時(shí)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(wú)刷電機，沒(méi)有換向器、碳刷和額外的機械機構，直接連接在汽油發(fā)動(dòng)機主軸，轉動(dòng)時(shí)不會(huì )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)，轉矩脈動(dòng)小、啟動(dòng)扭矩大，配合霍爾傳感器可以實(shí)現精準閉環(huán)控制，極快速啟動(dòng)。從零速加速到汽油發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)，整個(gè)過(guò)程中轉矩平穩，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)機實(shí)現自動(dòng)熄火功能，在需要繼續前進(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)現發(fā)動(dòng)機自動(dòng)啟動(dòng)的一種技術(shù)。ZLG智能啟?？刂破鞣桨钢?，采集摩托車(chē)轉速信號、剎車(chē)信號、油門(mén)信號和發(fā)動(dòng)機溫度信號等，通過(guò)智能邏輯識別駕駛者意圖，控制發(fā)動(dòng)機熄火或者啟動(dòng)。傳統摩托在短時(shí)停車(chē)時(shí)，發(fā)動(dòng)機處于怠速狀態(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方案設計中，啟動(dòng)功能和充電功能共用電路，通過(guò)軟件控制電機作為啟動(dòng)或者發(fā)電功能。汽油發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)以后，帶動(dòng)磁電機產(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(tài)下，通過(guò)弱磁技術(shù)控制，可以更好地穩定輸出電壓。
說(shuō)明: 能量回收V2.1
圖 3 充電功能框圖
結論
環(huán)保法規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計參考，助力廠(chǎng)商快速實(shí)現產(chǎn)品化。
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