摘要:为了减少废气排放,启动停止技术已经普及到汽车上。为应对日益严格的环境法规和市长/市场需求,ZLG推出了摩托车智能启动和停止发电综合控制方案,该方案具有静音启动、高效充电、智能启动停止三大特点。
引言
随着消费水平的提高,汽车保有量也在爆炸式增加,随之而来的汽车尾气污染问题也越来越严重。为了缓解汽车在红绿灯、交通堵塞和短时间停靠时的废气排放问题,启动停止技术已被广泛应用于汽车。摩托车的启动停止功能也提上日程。ZLG推出的智能启动、停止、发电一体化控制方案,可以给司机带来更舒适的感觉,减少废气排放,对摩托车制造商来说,还可以降低成本!
传统摩托车开始发电
传统摩托车的启动马达是直流刷子马达,转子是线圈,通过碳刷和交换器外部连接。这种结构在高速旋转时会产生过多的感应电流和摩擦损失,决定不适合发电机。因此,传统摩托车必须与其他磁电机一起发挥发电功能。以某种滑板车为例,其结构如图所示。
图1现有结构
在传统启动方式中,采用的是单发直流启动电动机,通过单向和减速齿轮机构,在启动时与汽油发动机主轴相连。启动过程:司机按下点火开关,电气系统控制启动电机旋转,启动电机启动汽油发动机,汽油发动机启动完成后,司机松开点火开关。
传统引导方法有以下缺点:
刷直流电机有碳刷和换向器,碳刷容易磨损,产生火花,导致换向器积累碳。
单向和减速齿轮机构比较复杂,容易损坏。
传统的启动电机由于连接机构,在启动过程中会产生很大的噪音。
传统的发电系统由磁电机、电压调节器和蓄电池组成。摩托车的蓄电池对整个汽车来说只是辅助电源,一般只在启动和发动机停止时工作。磁电机是摩托车的主要电源,汽油发动机启动后转动磁电机发电。其作用包括给车辆供电和蓄电池充电。磁电机是无刷电机,外部转子是磁铁,连接到发动机主轴上,内部定子是线圈,固定在发动机壳体上,定子和转子之间没有机械接触。磁电机释放交流电源,必须通过二极管整流器桥将半波或电波整流器设为直流。因为二极管有压降,所以这种方法一般效率很低。
启动所有发展系统
在新的启动发电集成系统中,将现有启动停止系统的磁电机改进为带有霍尔传感器的直流无刷电机,具有启动和发电功能。该系统在机械结构上取代了刷直流起动电机和传统磁电机,不需要原有的单向、减速齿轮等传动部件,同时保持磁电机没有机械接触的优点。在电气结构中,将启动停止控制和调节器整流器集成为智能启动停止控制器。
图2启动停止发电一体化
启动停止整体电机通过取消刷电机和机械结构,具有以下优点:
结构简单,可靠性高;
不产生火花和电弧,不产生碳粉。
减少车辆质量和装配难度。
无刷电机不需要维护,无碳刷,故障率低,维修成本低。
智能启停发电控制方案
ZLG在多年电机控制技术积累的基础上,提出了摩托车启动停止发电一体化系统的摩托车智能启动停止发电控制方案。
适用范围:摩托车启动和停止发电综合电机(磁电机);
控制方法:霍尔FOC矢量控制;
机械结构简单,性能稳定,使用寿命长。
静音启动技术、电刷启动电机和机械结构取消。
智能启动和停止技术,启动舒适快捷;
高效充电技术、FOC矢量控制和弱磁;
恒流/恒压充电,完整的充电监控功能;
请参阅完整的软件、硬件设计
静音启动技术是指摩托车启动时现有摩托车不再启动时的机械摩擦噪音和电机电流噪音。(阿尔伯特爱因斯坦,Northern Exposure(美国电视剧),沉默名言)启动停止发电整体电机是直流无刷电机,没有换向器、碳刷和附加机械机制,直接连接到汽油发动机主轴上,旋转时不会产生机械摩擦噪音。在电机控制中,利用霍尔FOC矢量控制技术,扭矩脉冲小,启动扭矩大,与霍尔传感器一起实现精确的闭环控制,可以非常快速地启动。从零速度加速到汽油发动机启动,整个过程中扭矩平稳,启动时电流噪声消除。
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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
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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