摩托车二合一启动/电机控制系统研究
作者:吴继平
来源:《中国新技术新产品》2010年第01
        摘要:由于摩托车起动电机系统是摩托车启动时才用的启动机构,工作结构复杂、启动效率低、故障率高、维修不便。车辆启动结束后就不在使用。而磁电机是在启动成功后,作为整车用电的发电机。本课题的研究就是去掉摩托车启动电机及其组件,适当加大磁电机功率,把磁电机作为启动电机,发动机启动后又作为整车用电的发电机,这样既能保证摩托车正常启动,又能保证摩托车起动正常后车辆的正常发电。大大的提高了启动有效次数,减少原状态启动系统部件的故障率。该技术普遍认为是摩托车启动系统的发展方向。本文论述了摩托车二合一启动/发电机及控制系统总体方案设计、本体结构、装配及试验。
        关键词:摩托车;二合一;起动电机;发电机
       
        1 概述
       
        摩托车起动时,通过起动电机组件既:启动电机、启动继电器、启动盘齿轮、超越离合器、飞轮、挡圈、启动链轮、链条等再带动发动机及磁电机工作进入点火状态。起动电机和磁电机是在摩托车上联系紧密又相对独立的主要部件。把起动电机和磁电机功能合为一体,只保留磁电机,减少启动电机及其组件,采用单片计算机的电子启动/发电控制器,控制启动和发电。通过研究和实践,这种二合一启动/发电机”,即满足《摩托车启动电机技术条件》又满足了《摩托车发电机技术条件》。硅谷排在2010年几月呢。
       
        2总体方案设计
       
        2.1 总体控制方框图及控制电路原理图
        2.2 摩托车二合一电控起动/三相发电机工作原理
        当需要启动车辆按下启动按扭后,从电机转子位置检测器送来的转子位置检测信号送入MC33035,经芯片内部译码电路结合起动控制端、电流检测端等控制逻辑信号状态判断,经过运算后,产生逆变器三相上、下桥臂开关器件的6路原始控制信号,其中,三相下桥开关信号还要按无刷直流电机调速机理进行脉宽调制处理。处理后的三相下桥PWM控制信号经过驱动电路整形、放大后,施加到M1M2M3场响应管栅极,使场响应管M1M2M3M4M5M6M7M8M9组成的逆变器输出PWM脉宽控制电机正常运行所需的三相方波交流电流。让二合一电控起动/三相发电机旋转起来。二合一电控起动/三相发电机带动发动机曲轴运转到一定转速时,二合一电控起动/三相发电机触发线圈输出点火触发信号,使点火系统工作。同时,二合一电控起动/三相发电机控制器自动判断发动机是否点火正常。启动结束后,启动控制器停止工作。完成了一次工作循环。发动机进入正常发电运转。
        2.3 主要技术指标设定
        满足《摩托车启动电机技术条件》和《摩托车发电机技术条件》。同时适用于摩托车卧机系列发动机、踏板车发动机;起动电流:97%;工作电压:DC12V ;最大功率:≥750W;发电性能:满足普通125磁电机性能要求;主要器件选择摩托车二合一电控起动/三相发电机系统中的主要
控制单片机采用MC33035,MOTORORA公司研制的第二代无刷直流电控制专用集成电路。它包含开环三相或四相电机控制所需的全部有效功能。该器件由具有良好整流序列的转子位置译码器、可提供传感器功率的温度补偿参考、频率可编程的锯齿波振荡器、完全可访问的误差放大器以及三个适用于驱动大功率MOSFET的大电流推挽底部驱动器组成。经过试验适合作为二合一电控起动/三相发电机系统中主控芯片。该集成电路的典型控制功能包括PWM开环速度控制, 使能控制(起动或停止),正反转控制和能耗制动控制,适当加上一些外围元件,可实现软起动。考虑到启动电流较大。继电器采用40A以上的汽车继电器,场响应管选用160A以上的较为合适。霍尔元件采用工业等级,工作环境温度须在120℃以上。
        2.4 主控芯片MC33035结构组成及主要组成功能
        转子位置传感器译码电路;带温度补偿的内部基准电源;频率可设定的锯齿波振荡器; 误差放大器;脉宽调制(PWM)比较器;输出驱动电路; 欠电压封锁保护芯片过热保护等故障输出;限流电路。
       
        3 二合一电控起动/三相发电机本体结构
       
        基本结构:在普通125发动机原形磁电机的基础上,按磁电机安装部位的最大安装位置,加大转子高度及铁心长度,并适当加大永磁铁氧体`电极厚度,电机级数增加至18,发电汽车发电机/启动绕组采用Φ1.2mm高强度漆包线。连接方式采用优选的并联支路及调整线圈匝数保证输出功率。转子位置传感器焊接在pcb板上,用专用密封胶密封,并固定在锭子上,如图所示。
       
        4 装配及试验
       
        4.1 二合一电控起动/三相发电机装配
        由于利用了原形磁电机装配空间,二合一启动发电机虽然加大了高度,但不需要扩大发动机结构尺寸,也不需要改变发动机边盖。只需把原有启动电机及其附属部件既启动电机、动继电器、启动盘齿轮、超越离合器、飞轮、挡圈、启动链轮、链条等拆除既可。控制器采用200mm×150mm×30mm0壳体。安装在车架上靠近发动机的通风处便于散热。
        4.2 试验
        二合一电控起动/三相发电机系统不但要满足启动性能,而且必须要满足了发电性能,所以,试验必须按QC/T 225.2-1997摩托车和轻便摩托车用磁电机技术条件、QC/T 225.1-1997摩托车和轻便摩托车用起动电机技术条件等有关标准进行台架性能试验和耐久试验。
       
        5 结语
       
        摩托车产业在我国已经过了高潮时期,人们认为摩托车产业已经是夕阳产业。所以,摆在摩托车技术工作者面前的重要任务就是怎样提高摩托车的科技含量,达到增加车辆的买点的目的。通过本课题的研究和实践,使摩托车启动系统提高了一个等级增加了科技含量。同时适用于摩托车卧机系列发动机、踏板车发动机。而且该摩托车二合一启动/发电机启动系统,在启动时达到了无启动无常规启动电机启动时的起动燥声,具有很好的启动舒适性。目前试制的是针对110卧机系列发动机一款二合一电控起动/三相发电机系统,只适用于125cc排量以下的发
动机。所以,盼望本课题的发表能起到抛砖引玉之效果,使摩托车技术工作者能研制出125发动机以上的二合一电控起动/三相发电机系统,让人们认为所谓的夕阳产业领域中发挥出夕日的光芒。