CN206495737U - 一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统，该系统用一个无刷直流电机替代了寿命短的启动摩托车用有刷直流电机和复杂的传统磁电机发电部分结构，还用一个智能自动控制器替代了功能单一的普通控制器和传统短路式调压器；同时智能控制无刷直流电机的怠速启停和蓄电池的充放电。本实用新型实现摩托车启动和发电功能用一个无刷直流电机代替了使用寿命短的启动用有刷直流电机和复杂的传统磁电机发电部分结构；控制器控制摩托车怠速歇火与传统摩托车相比减少了摩托车停驶时的尾气排放、节油效果也很明显；控制器采用矢量控制方式充电，与传统短路式调压器相比极大的减少了油耗。

Description

一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统

技术领域

本实用新型涉及摩托车领域，具体为一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统。

背景技术

我国是一个摩托车大国，产量和使用量都位居世界前列，摩托车对于我国广大的农村和交通不发达的地区还是有很大的市场，传统的摩托车启动和发电分别由一个用于启动的有刷直流电机和一个用于发电的磁电机组成，磁电机发出的电由传统的短路式调压器为蓄电池充电，摩托车在行驶工作中遇到等红灯或者是其他情况要停止行驶时，发动机还在怠速运行，如果要熄火只有关掉钥匙，用于启动的有刷直流电机因为有碳刷的缘故导致电机的使用寿命短，传统的短路式调压器在电池充满后对磁电机短路造成很大的能量损耗。

“十二五”期间，国家把节能减排作为建设资源节约型、环境友好型社会，实现全面建设小康社会战略目标的重要途径，围绕节能减排工作对科技创新的需求，科技部会同有关部门组织实施了节能减排科技专项行动和节能减排全民科技行动，有力地推进了关键技术研发、产业化示范和推广应用，科技进步对节能减排贡献率显著提升。

“十二五”以来，我国经济社会发展与资源环境约束的矛盾日益凸显，产业结构调整和经济发展方式转变对节能减排的要求日益迫切，这些都要求我们必须加快核心技术突破以及关键技术集成，大规模推广应用节能减排新装备和新产品，进一步依靠科技创新推进节能减排，为进一步贯彻落实国务院《节能减排“十二五”规划》和《“十二五”节能减排综合性工作方案》的部署，全面推进节能减排科技工作，科技部、工业和信息化部特别组织制定印发了《2014-2015年节能减排科技专项行动方案》，资源环境制约是当前 我国经济社会发展面临的突出矛盾，解决节能环保问题，是扩内需、稳增长、调结构，打造中国经济升级版的一项重要而紧迫的任务。

所以，在目前的大环境基础下，研发出了摩托车用启动发电一体带有怠速启停功能的控制器，该项目产业化是市场需求和国家产业政策支持的必然选择，本实用新型即针对上述现实问题的不足，为此，研制一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统，针对以上的技术缺陷，选用无刷直流电机代替启动的有刷直流电机和发电的磁电机，无刷直流电机使用寿命长，采用矢量控制方式充电电池充满后没有能量损耗，智能自动控制器检测到摩托车停止行驶3秒钟后自动熄火，在熄火时只要扭动油门把手加油就可以重新启动继续行驶，摩托车使用本实用新型的技术后能极大的减少油耗，减少尾气对环境的污染。

以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统，该系统用一个无刷直流电机替代了寿命短的启动摩托车用有刷直流电机和复杂的传统磁电机发电部分结构，还用一个智能自动控制器替代了功能单一的普通控制器和传统短路式调压器；

无刷直流电机，用于对摩托车进行启动以及行驶中实现发电功能的智能电机；

智能自动控制器，用于检测无刷直流电机的霍尔元件、油门把手的控制状态，同时智能控制无刷直流电机的怠速启停和蓄电池的充放电。

进一步地，所述智能自动控制器为摩托车用启动发电一体且带有怠速启停功能的控制器，且智能自动控制器为矢量控制方式和闭环反馈方式的控制器。

进一步地，所述智能自动控制器内置有电解电容；所述电解电容为具有充电功能的电容。

进一步地，所述智能自动控制器设有电机接口、电机元件接口、控制接口和电源接口，所述电机接口与无刷直流电机电连接，所述电机元件接口与无刷直流电机上的霍尔元件电连接，所述控制接口与摩托车的油门把手电连接，所述电源接口与摩托车的蓄电池电连接。

与现有技术相比，本实用新型的一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统实现了以下有益效果：

(1)摩托车启动和发电功能用一个无刷直流电机代替了使用寿命短的启动用有刷直流电机和复杂的传统磁电机发电部分结构；

(2)控制器控制摩托车怠速歇火与传统摩托车相比减少了摩托车停驶时的尾气排放、节油效果也很明显；

(3)控制器采用矢量控制方式充电，与传统短路式调压器相比极大的减少了油耗。

附图说明

图1为本实用新型一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统的结构原理框图。

图2为本实用新型一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统的智能自动控制器上层电路原理图。

图3为本实用新型一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统的智能自动控制器下层电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1是本实用新型提供一种技术方案：一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统的结构原理框图，该系统用一个无刷直流电机2替代了寿命短的启动摩托车用有刷直流电机和复杂的传统磁电机发电部分结构，还用一个智能自动控制器1替代了功能单一的普通控制器和传统短路式调压器；

无刷直流电机2，用于对摩托车进行启动以及行驶中实现发电功能的智能电机；无刷直流电机2综合了有刷直流电机和磁电机发电的功能，优化了动力驱动部的结构，实现了启动机构和发电机构的一体化。

智能自动控制器1，用于检测无刷直流电机2的霍尔元件8、油门把手9的控制状态，同时智能控制无刷直流电机2的怠速启停和蓄电池7的充放电；其中，智能自动控制器1为摩托车用启动发电一体且带有怠速启停功能的控制器，实现怠速状态下的启停功能；其中，智能自动控制器1的控制方式采用矢量控制方式，采用矢量控制方式充电电池充满后没有能量损耗；其中，智能自动控制器1的反馈方式采用闭环反馈方式，闭环反馈的方式实现充电电压的稳定。

另外，智能自动控制器1设有电机接口3、电机元件接口4、控制接口6和电源接口5，所述电机接口3与无刷直流电机2电连接，所述电机元件接口4与无刷直流电机2上的霍尔元件8电连接，所述控制接口6与摩托车的油门把手9电连接，所述电源接口5与摩托车的蓄电池7电连接。

其中，智能自动控制器1内置有电解电容18，电解电容18在蓄电池7取出时，起到小型充电池的作用，电解电容18通过电路与电机接口3、电机元件接口4、控制接口6和电源接口5电连接。

如图2所示，本实用新型一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统的智能自动控制器1上层电路原理图，智能自动控制器1的上层电路是由集 成在电路板上的控制电路10、电机元件接口电路11、控制接口电路12以及MOS管供电电路13组成，其中控制电路10为智能自动控制器1的核心部件，控制电路10中设有CPU，用于处理和控制整个控制器的运行；其中电机元件接口电路11为电机元件接口4的工作电路，其中控制接口电路12为控制接口6的工作电路，MOS管供电电路13为向MOS管提供工作电源的电路，同时保护MOS管及其电路。

如图3所示，本实用新型一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统的智能自动控制器1下层电路原理图，智能自动控制器1的下层电路是由集成在控制器中的电机接口电路14、电源接口电路15、开关电路16、连接电路17、电解电容18及其电路组成，其中电机接口电路14为电机接口3的工作电路，其中电源接口电路15为电源接口5的工作电路，其中开关电路16是由7个MOS管构成，当检测到摩托车停止行驶的时候，发动机停止工作，大灯亮度降低，当检测到摩托车行驶的时候，发动机工作，大灯恢复正常亮度；其中连接电路17是连接上层电路与下层电路的桥梁电路；其中电解电容18在蓄电池7取出时，起到小型充电池的作用。

本实用新型实现方法、技术路线和工艺流程。

一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统，该系统原理包括：所述智能自动控制器1不断地采集无刷直流电机2的发电电压，检测到摩托车停止行驶3s后自动熄火，熄火后扭动油门把手9即可重新启动继续行驶，从而实现怠速启停的功能，其中3s为优选的设定时间，实现功能的最优化。

当摩托车停止行驶时，无刷直流电机2停止转动，智能自动控制器1通过电机元件接口4与霍尔元件8的电连接检测到无刷直流电机2上的发电电压为零，然后通过电机接口3与无刷直流电机2的电连接来控制电机的熄火。

当摩托车准备行驶时，扭动摩托车的油门把手9，智能自动控制器1通过 控制接口6与油门把手9的电连接检测到油门把手9的启动信号，然后通过电机接口3与无刷直流电机2的电连接来控制电机的启动。

工作流程步骤：(1)对无刷直流电机2温度不断进行采集，当无刷直流电机2温度达到开启的温度开启怠速启停功能，当电机温度未达到开启的温度继续采集电机温度；(2)开启怠速启停功能，当检测到摩托车停止行驶时，电机熄火，当检测到摩托车行驶状态时，继续检测摩托车的行驶状态；(3)电机熄火，熄火状态下实时检测油门把手9的控制信号；(4)控制油门把手9，当检测到油门把手9产生动作信号，启动电机，为检测到油门把手9产生动作信号，继续检测油门把手9的动作信号；(5)电机启动，电机启动后继续检测车辆的行驶状态。

其中，智能自动控制器1通过电源接口5与蓄电池7的电连接来实现蓄电池7的智能充放电。

摩托车行驶过程中，无刷直流电机2通过具有矢量控制技术的智能自动控制器1向蓄电池7和电解电容18充电，当摩托车处于怠速停止状态时，发动机停止运行，同时大灯也降低亮度，降低蓄电池7的供电负荷，从而降低能耗的损失，当蓄电池7和电解电容18处于充电满载的状态下，关闭无刷直流电机2的发电功能或者切断充电电路。

智能自动控制器1通过电机元件接口4与霍尔元件8的电连接检测无刷直流电机2的实时温度，当检测到的无刷直流电机2的温度达到怠速启停的温度要求时，打开怠速启停功能，当检测到的无刷直流电机2的温度未达到怠速启停的温度要求时，关闭怠速启停功能。

方法、技术路线概述：

自动启停的核心就在于-自动控制熄火和启动，同时减少了不必要的燃油消耗，降低排放和提高燃油经济性，这项功能主要适应于城市交通中等待信号灯或是堵车时，能够尽量降低发动机怠速空转时间。

技术原理：

频繁启动对发动机是否会产生不必要的损耗、增加更多的油耗，理论上，假设在1分钟内不断的启动、熄火，油耗一定会高于正常怠速，但是在一分钟内熄火启动一次，油耗一定是低于怠速的油耗。

当然，在城市道路中频繁地熄火再起动，反而会增加燃油的消耗，并不能达到节油的目的，在车辆结束停止状态再次起动时，由于发动机处于正常运转温度，起动阻力较小，并且在起动时通过电能驱动起动机带动发动机飞轮进行起动，此时起动的耗油量仅相当于怠速0.7秒的耗油量，所以理论上停车超过0.7秒就可以实现节油效果。

摩托车的怠速油耗2升/小时，折算下来怠速10秒钟消耗5.5毫升，启动一次(5秒)的油耗为4.125毫升，换言之怠速熄火10秒钟的油耗低于怠速运行10秒钟的油耗；按一个红绿灯平均等候60秒算，除去启动的燃油消耗，平均12个红灯就能节省355ml的燃油，355ml燃油相当于一听可乐。

此外，频繁的启动会加剧发动机的磨损，但是，汽车发动机的磨损有80％以上来自冷启动时的瞬间磨损，正常怠速运行磨损占20％左右，这也是为什么自动启停功能在冷车时会自动关闭，采用这项功能的车辆，起动电机和蓄电池7等相关元件都已进行了优化，另外由于减少了停车时间，降低了发动机的怠速磨损，所以可以使发动机的使用寿命变得更长，当然热车启动也需要注意及时保养和更换高品质的机油来尽量减小启动带来的不必要磨损。

该系统的相关参数：

综上所述，本实用新型的一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统，摩托车启动和发电功能用一个无刷直流电机2代替了使用寿命短的启动用有刷直流电机和复杂的传统磁电机发电部分结构；控制器控制摩托车怠速歇火与传统摩托车相比减少了摩托车停驶时的尾气排放、节油效果也很明显；控制器采用矢量控制方式充电，与传统短路式调压器相比极大的减少了油耗。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统，其特征在于：该系统用一个无刷直流电机(2)替代了寿命短的启动摩托车用有刷直流电机和复杂的传统磁电机发电部分结构，还用一个智能自动控制器(1)替代了功能单一的普通控制器和传统短路式调压器；

无刷直流电机(2)，用于对摩托车进行启动以及行驶中实现发电功能的智能电机；

智能自动控制器(1)，用于检测无刷直流电机(2)的霍尔元件(8)、油门把手(9)的控制状态，同时智能控制无刷直流电机(2)的怠速启停和蓄电池(7)的充放电。

2.根据权利要求1所述的一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统，其特征在于，所述智能自动控制器(1)为摩托车用启动发电一体且带有怠速启停功能的控制器，且智能自动控制器(1)为矢量控制方式和闭环反馈方式的控制器。

3.根据权利要求1所述的一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统，其特征在于，所述智能自动控制器(1)内置有电解电容(18)；所述电解电容(18)为具有充电功能的电容。

4.根据权利要求1所述的一种摩托车怠速启停的启动发电一体控制系统，其特征在于，所述智能自动控制器(1)设有电机接口(3)、电机元件接口(4)、控制接口(6)和电源接口(5)，所述电机接口(3)与无刷直流电机(2)电连接，所述电机元件接口(4)与无刷直流电机(2)上的霍尔元件(8)电连接，所述控制接口(6)与摩托车的油门把手(9)电连接，所述电源接口(5)与摩托车的蓄电池(7)电连接。