摩托車二合一啟動/發電機及控制系統研究

吳繼平

（隆鑫工業有限公司，重慶 400030）

1 概述

摩托車起動時，通過起動電機組件既：啟動電機、啟動繼電器、啟動盤齒輪、超越離合器、飛輪、擋圈、啟動鏈輪、鏈條等再帶動發動機及磁電機工作進入點火狀態。起動電機和磁電機是在摩托車上聯系緊密又相對獨立的主要部件。把起動電機和磁電機功能合為一體，只保留磁電機，減少啟動電機及其組件，采用單片計算機的電子啟動/發電控制器，控制啟動和發電。通過研究和實踐，這種“二合一啟動/發電機”，即滿足《摩托車啟動電機技術條件》又滿足了《摩托車發電機技術條件》。硅谷排在2010年幾月呢。

2 總體方案設計

2.1 總體控制方框圖及控制電路原理圖

摩托車二合一啟動發電機控方框圖

摩托車二合一啟動發電機控制電路原理圖

2.2 摩托車二合一電控起動/三相發電機工作原理

當需要啟動車輛按下啟動按扭后，從電機轉子位置檢測器送來的轉子位置檢測信號送入MC33035，經芯片內部譯碼電路結合起動控制端、電流檢測端等控制邏輯信號狀態判斷，經過運算后，產生逆變器三相上、下橋臂開關器件的6路原始控制信號，其中，三相下橋開關信號還要按無刷直流電機調速機理進行脈寬調制處理。處理后的三相下橋PWM控制信號經過驅動電路整形、放大后，施加到M1、M2、M3場響應管柵極，使場響應管 M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9組成的逆變器輸出PWM脈寬控制電機正常運行所需的三相方波交流電流。讓二合一電控起動/三相發電機旋轉起來。二合一電控起動/三相發電機帶動發動機曲軸運轉到一定轉速時，二合一電控起動/三相發電機觸發線圈輸出點火觸發信號，使點火系統工作。同時，二合一電控起動/三相發電機控制器自動判斷發動機是否點火正常。啟動結束后，啟動控制器停止工作。完成了一次工作循環。發動機進入正常發電運轉。

2.3 主要技術指標設定

滿足《摩托車啟動電機技術條件》和《摩托車發電機技術條件》。同時適用于摩托車臥機系列發動機、踏板車發動機；起動電流：＜30-70A；起動時間：＜2s；起動有效率：＞97%；工作電壓：DC12V；最大功率：≥750W；發電性能：滿足普通125磁電機性能要求；主要器件選擇摩托車二合一電控起動/三相發電機系統中的主要控制單片機采用MC33035，是MOTORORA公司研制的第二代無刷直流電控制專用集成電路。它包含開環三相或四相電機控制所需的全部有效功能。該器件由具有良好整流序列的轉子位置譯碼器、可提供傳感器功率的溫度補償參考、頻率可編程的鋸齒波振蕩器、完全可訪問的誤差放大器以及三個適用于驅動大功率MOSFET的大電流推挽底部驅動器組成。經過試驗適合作為二合一電控起動/三相發電機系統中主控芯片。該集成電路的典型控制功能包括PWM開環速度控制，使能控制(起動或停止)，正反轉控制和能耗制動控制，適當加上一些外圍元件，可實現軟起動。考慮到啟動電流較大。繼電器采用40A以上的汽車繼電器,場響應管選用160A以上的較為合適。霍爾元件采用工業等級，工作環境溫度須在120℃以上。

2.4 主控芯片MC33035結構組成及主要組成功能

轉子位置傳感器譯碼電路；帶溫度補償的內部基準電源；頻率可設定的鋸齒波振蕩器；誤差放大器；脈寬調制(PWM)比較器；輸出驅動電路；欠電壓封鎖保護芯片過熱保護等故障輸出；限流電路。

3 二合一電控起動/三相發電機本體結構

基本結構：在普通125發動機原形磁電機的基礎上，按磁電機安裝部位的最大安裝位置，加大轉子高度及鐵心長度，并適當加大永磁鐵氧體`電極厚度，電機級數增加至18極，發電/啟動繞組采用Φ1.2mm高強度漆包線。連接方式采用優選的并聯支路及調整線圈匝數保證輸出功率。轉子位置傳感器焊接在pcb板上，用專用密封膠密封，并固定在錠子上，如圖所示。

4 裝配及試驗

4.1 二合一電控起動/三相發電機裝配

由于利用了原形磁電機裝配空間，二合一啟動發電機雖然加大了高度，但不需要擴大發動機結構尺寸，也不需要改變發動機邊蓋。只需把原有啟動電機及其附屬部件既啟動電機、動繼電器、啟動盤齒輪、超越離合器、飛輪、擋圈、啟動鏈輪、鏈條等拆除既可。控制器采用200mm×150mm×30mm0殼體。安裝在車架上靠近發動機的通風處便于散熱。

4.2 試驗

二合一電控起動/三相發電機系統不但要滿足啟動性能，而且必須要滿足了發電性能，所以，試驗必須按QC/T 225.2-1997摩托車和輕便摩托車用磁電機技術條件、QC/T 225.1-1997摩托車和輕便摩托車用起動電機技術條件等有關標準進行臺架性能試驗和耐久試驗。

摩托車二合一啟動/發電機試驗參數表

摩托車二合一啟動/發電機本體

摩托車二合一啟動/發電機控制器

5 結語

摩托車產業在我國已經過了高潮時期，人們認為摩托車產業已經是夕陽產業。所以，擺在摩托車技術工作者面前的重要任務就是怎樣提高摩托車的科技含量，達到增加車輛的買點的目的。通過本課題的研究和實踐，使摩托車啟動系統提高了一個等級增加了科技含量。同時適用于摩托車臥機系列發動機、踏板車發動機。而且該摩托車二合一啟動/發電機啟動系統，在啟動時達到了無啟動無常規啟動電機啟動時的起動燥聲，具有很好的啟動舒適性。目前試制的是針對110臥機系列發動機一款二合一電控起動/三相發電機系統，只適用于125cc排量以下的發動機。所以，盼望本課題的發表能起到拋磚引玉之效果，使摩托車技術工作者能研制出125發動機以上的二合一電控起動/三相發電機系統，讓人們認為所謂的夕陽產業領域中發揮出夕日的光芒。