摘要：為了減少尾氣排放，啟停技術已經在汽車上推廣開來。針對越來越嚴格的環保法規和市場需求，ZLG推出摩托車智能啟停發電一體化控制方案，具有靜音啟動、高效充電和智能啟停三大特點。

一、引言

隨著消費水平的增長，機動車保有量也在爆發式增長，隨之帶來的機動車尾氣污染問題也越來越嚴重。為了緩解機動車在等紅綠燈、堵車或者短時停靠時的尾氣排放問題，啟停技術已經在汽車上廣泛應用開來。對于摩托車來說，啟停功能也提上了日程。ZLG推出的智能啟停發電一體化控制方案，可以給駕駛者更舒適的感受，可以減少尾氣排放，對于摩托車廠家來說，更是可以節省成本！

二、傳統摩托車啟動發電

傳統摩托車的啟動電機是直流有刷電機，其轉子是線圈，通過碳刷和換向器對外連通。這種結構決定了，在高速旋轉時會產生過大的感應電流和摩擦損失，不適合當發電機使用。所以傳統摩托車必須搭配另外一個磁電機來做發電功能。以某型號踏板車為例，其結構如圖。

圖 1 傳統結構

傳統啟動方式中使用的是有刷直流啟動電機，通過單向器和減速齒輪機構，在啟動的時候連接到汽油發動機的主軸。啟動過程：駕駛人按下點火開關，電氣系統控制啟動電機轉動，啟動電機帶動汽油發動機啟動，等汽油發動機啟動完成后，駕駛人松開點火開關。

在傳統的啟動方式中，存在以下缺點：

l 有刷直流電機有碳刷和換向器，碳刷容易磨損，而且會產生火花，導致換向器積碳。

l 單向器和減速齒輪機構比較復雜，容易損壞。

l 傳統啟動電機由于其連接機構，啟動過程中明顯存在較大噪音。

傳統的發電系統由磁電機、穩壓整流器和蓄電池組成。摩托車的蓄電池對于整車來說只是個輔助電源，一般只在啟動和發動機停轉時啟用。磁電機才是摩托車的主電源，汽油發動機啟動后，帶動磁電機轉動從而發電，其作用包括給整車供電和給蓄電池充電。磁電機是無刷電機，外轉子是磁體，連接在發動機主軸，內定子是線圈，固定于發動機殼體，定子與轉子間沒有任何機械接觸。磁電機發出來的是交流電，需要穩壓整流器通過二極管整流橋的方式，進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。

三、啟停發電一體系統

新型的啟動發電一體系統中，將傳統啟停系統中磁電機改進為帶霍爾傳感器的直流無刷電機，可以兼具啟動和發電功能。該系統在機械結構上替代了有刷直流啟動電機和傳統磁電機，不需要原來的單向器、減速齒輪等傳動零部件，同時保留了磁電機沒有機械接觸的優點。在電氣結構上，將啟停控制和穩壓整流器整合為一個智能啟停控制器。

圖 2 啟停發電一體

啟停發電一體電機取消了有刷電機和其機械結構，優點如下：

l 結構簡單，可靠性更高；

l 不產生火花和電弧，不產生碳粉；

l 減輕整車質量和裝配難度；

l 無刷電機免維護、無碳刷，故障率低、維修費用低；

四、智能啟停發電控制方案

ZLG基于多年的電機控制技術積累，針對摩托車啟停發電一體系統推出了摩托車智能啟停發電控制方案。

l 適用范圍：摩托車啟停發電一體電機（磁電機）；

l 控制方式：霍爾FOC矢量控制；

l 機械結構簡單，性能穩定壽命長；

l 靜音啟動技術，取消有刷啟動電機及其機械結構；

l 智能啟停技術，起步舒適快捷；

l 高效充電技術，FOC矢量控制和弱磁；

l 恒流/恒壓充電，完善的充電監控功能；

l 完整的軟件、硬件設計參考；

靜音啟動技術是指摩托車在啟動的時候，不再有傳統摩托車啟動時的機械摩擦噪聲和電機電流噪聲。啟停發電一體電機是直流無刷電機，沒有換向器、碳刷和額外的機械機構，直接連接在汽油發動機主軸，轉動時不會機械摩擦噪聲。在電機控制上，方案采用霍爾FOC矢量控制技術，轉矩脈動小、啟動扭矩大，配合霍爾傳感器可以實現精準閉環控制，極快速啟動。從零速加速到汽油發動機啟動，整個過程中轉矩平穩，消除了啟動時的電流噪聲。

智能啟停技術是指摩托車在行駛過程中，需要臨時停車超過一定時間時，發動機實現自動熄火功能，在需要繼續前進時，無需重按啟動按鈕，只需要松開剎車，加油門即可實現發動機自動啟動的一種技術。ZLG智能啟停控制器方案中，采集摩托車轉速信號、剎車信號、油門信號和發動機溫度信號等，通過智能邏輯識別駕駛者意圖，控制發動機熄火或者啟動。傳統摩托在短時停車時，發動機處于怠速狀態。ZLG的智能啟停技術使得摩托車在短時停車時處于熄火狀態，減少了油耗和尾氣排放。配合靜音快速啟動技術，給駕駛者帶來更舒適的感受。

ZLG方案設計中，啟動功能和充電功能共用電路，通過軟件控制電機作為啟動或者發電功能。汽油發動機啟動以后，帶動磁電機產生充電電流，控制器通過FOC矢量控制和弱磁技術可以實現恒壓、恒流流輸出，充電電流、電壓可控。ZLG方案通過開關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。在高速旋轉狀態下，通過弱磁技術控制，可以更好地穩定輸出電壓。

圖 3 充電功能框圖

五、結論

環保法規和駕駛者的舒適便捷性需求將推動摩托車啟停技術的發展。ZLG推出的智能啟停發電控制方案具有靜音啟動、智能啟停和高效充電三大特點，可提供完整的軟硬件設計參考，助力廠商快速實現產品化。