專利名稱：停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動機(jī)以及其他內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，具體地說是一種以永磁單向 器控制構(gòu)成的永磁起動電機(jī)及其控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，隨著社會的發(fā)展和節(jié)能環(huán)保的要求，現(xiàn)代汽車的起動電機(jī)及其技 術(shù)已不能滿足現(xiàn)代汽車的性能要求。傳統(tǒng)汽車起動機(jī)至今已有100多年的發(fā)展歷史，其電磁開關(guān)、軸套、單向離合等結(jié) 構(gòu)裝置，只能滿足汽車發(fā)動機(jī)的正常啟動，已無法滿足停車就須熄火的零怠速頻繁啟動新 環(huán)保工況要求。為此國內(nèi)外許多企業(yè)大量研制了皮帶傳動的起動/發(fā)電一體化電機(jī)裝置， 英文縮寫“BSG”裝置，來實現(xiàn)汽車停車熄火的零怠速節(jié)能環(huán)保工況。但其都采用發(fā)動機(jī)皮 帶傳動，需重新設(shè)計制造皮帶輪及專用皮帶，雖其可實現(xiàn)停車熄火的功能，但其成本及皮帶 傳動，都不及起動機(jī)齒輪傳動可靠，同時具有電動和發(fā)電功能，且成本很高控制復(fù)雜，只能 在新車設(shè)計配套使用，現(xiàn)有汽車不宜改裝使用等許多缺點。皮帶傳動的起動/發(fā)電一體化 電機(jī)裝置目前技術(shù)尚未完全成熟，采用低壓大功率無刷電機(jī)及驅(qū)動和發(fā)電復(fù)用控制器技 術(shù)，在一定時期內(nèi)因效率低、技術(shù)難度大、造價高等因素的制約，在汽車領(lǐng)域難以大量推廣 使用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)系統(tǒng)及電 動增壓系統(tǒng)，解決現(xiàn)有汽車停車熄火零怠速運(yùn)行工況，以及同時實現(xiàn)電動增壓，增加發(fā)動機(jī) 空氣進(jìn)氣量，改善發(fā)動機(jī)的燃燒狀況，提高發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性，降低發(fā)動機(jī)尾氣排 放。本發(fā)明由電機(jī)和控制系統(tǒng)組成，電機(jī)包括前端蓋、后端蓋、轉(zhuǎn)軸、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵 芯、接線柱、絕緣墊、絕緣套、散熱風(fēng)扇、限位卡圈和固定螺栓孔，前端蓋與后端蓋間裝有轉(zhuǎn) 軸，前端蓋和后端蓋之間固定有定子鐵芯，定子鐵芯內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子鐵芯，在后端蓋上安裝有接 線柱及絕緣墊和絕緣套，后端蓋外的轉(zhuǎn)軸后端上設(shè)有散熱風(fēng)扇，轉(zhuǎn)軸端部設(shè)有限位卡圈，前 端蓋上設(shè)有固定螺栓孔，所述電機(jī)還包括永磁單向離合器、永磁環(huán)、電磁線圈鐵芯、電磁線 圈、霍爾位置傳感器、回位彈簧、雙列軸承和軸承，轉(zhuǎn)軸的前端裝有永磁單向離合器，永磁單 向離合器上安裝有永磁環(huán)，與永磁環(huán)相對位置安裝有電磁線圈鐵芯，電磁線圈鐵芯外裝有 電磁線圈，在電磁線圈上設(shè)有霍爾位置傳感器，在所述限位卡圈和永磁單向離合器之間設(shè) 有回位彈簧，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)軸前端安裝在雙列軸承內(nèi)，轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)軸另一端安裝在 后端蓋的軸承內(nèi)；所述控制系統(tǒng)包括電流檢測電路、電機(jī)驅(qū)動控制電路、電源供電電路、控 制電路、驅(qū)動功率電路、采樣電阻、電磁開關(guān)驅(qū)動電路。所述控制電路包括整車控制、電池管理、CAN總線通訊、故障檢測顯示處理系統(tǒng)電 路。本發(fā)明還包括電動增壓系統(tǒng)，在所述后端蓋的外圓上安裝有散熱通風(fēng)罩，在通風(fēng) 罩上安裝有增壓通氣管道，增壓通氣管道的另一端連接發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管路。本發(fā)明第一種實施方式采用無刷電子馬達(dá)的結(jié)構(gòu)，所述驅(qū)動功率電路包括三相橋 六單元功率管。所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外圈均布有2-12個燕尾槽，燕尾槽內(nèi)鑲有永磁鐵，每極永 磁鐵由多個永磁塊組成。
本發(fā)明第二種實施方式采用有刷電子馬達(dá)的結(jié)構(gòu)，所述驅(qū)動功率電路包括一個 開關(guān)電路，在后端蓋上安裝有電刷支架和電刷。所述定子鐵芯的內(nèi)圓上均布有2-12個燕 尾槽，燕尾槽內(nèi)鑲有永磁鐵，每極永磁鐵由多個永磁塊組成。所述電池和超級電容的輸出 端連接輸入接線端，輸入接線端固定在后導(dǎo)電盤的圓心端面上，在后導(dǎo)電盤上按圓心均 布MOSFET管，MOSFET管的漏極與后導(dǎo)電盤相連，在后導(dǎo)電盤中心安裝有輸入接線端，在 MOSFET管的前方安裝有前導(dǎo)電盤，后導(dǎo)電盤和前導(dǎo)電盤間安裝有絕緣墊，MOSFET管的源極 與前導(dǎo)電盤相連，MOSFET管的柵極與電機(jī)驅(qū)動控制電路相連，前導(dǎo)電盤的圓心端面上安裝 有輸出接線端，輸出接線端與電子馬達(dá)的正極相連。無刷電子馬達(dá)的結(jié)構(gòu)與有刷電子馬達(dá)的結(jié)構(gòu)都可以加裝減速裝置，結(jié)構(gòu)為所述雙 列軸承上安裝有減速轉(zhuǎn)軸行星架裝置，減速轉(zhuǎn)軸行星架裝置上安裝有減速行星齒輪，減速 行星齒輪在行星齒圈內(nèi)固定旋轉(zhuǎn)，行星齒圈的前端面鑲?cè)肭岸松w內(nèi)，行星齒圈的后端面由 軸承端蓋通過螺栓固定在前端蓋上，轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)軸一端安裝在軸承端蓋的軸承內(nèi)，轉(zhuǎn)子 鐵芯的轉(zhuǎn)軸另一端安裝在后端蓋的軸承內(nèi)。本發(fā)明涉及頻繁啟動熄火電動馬達(dá)及其控制系統(tǒng)以及電動空 氣增壓系統(tǒng)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高、工作性能可靠，可實現(xiàn)現(xiàn)有汽車改裝和新車生 產(chǎn)配套的系統(tǒng)及其電動增壓控制系統(tǒng)。本發(fā)明提供的電子馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，性能優(yōu)越，工作可靠，由于采用先進(jìn) 的電子開關(guān)，獨(dú)立控制永磁單向離合器的嚙合及電子馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)配合工作，電子馬達(dá)實現(xiàn)了 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩閉環(huán)可控，采用霍爾位置傳感器實現(xiàn)永磁單向離合器齒輪與發(fā)動機(jī)飛輪齒圈嚙 合狀態(tài)閉環(huán)可控。消除了永磁單向離合器齒輪與發(fā)動機(jī)飛輪嚙合打毛、嚙合噪聲及磁力開 關(guān)噪聲等問題。采用了軸承傳動，減少了軸套磨損，大大延長了電刷與換向器以及馬達(dá)的使 用壽命，提高了電子馬達(dá)的性能及工作可靠性。本發(fā)明另一種實施方式無刷電子馬達(dá)又取消了電刷和換向器，又進(jìn)一步極大的提 高了工作可靠性。克服了低壓大功率無刷電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)難點、驅(qū)動控制電路結(jié)構(gòu)合理、 驅(qū)動造成的管壓降損耗小，效率高、造價低等優(yōu)勢。進(jìn)而實現(xiàn)了無刷永磁電子馬達(dá)和無刷減 速電子馬在汽車領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1是本發(fā)明無刷電子馬達(dá)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明有刷電子馬達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明有刷減速電子馬達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明永磁單向離合器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明在定子鐵芯與永磁鋼安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明中轉(zhuǎn)子鐵芯與永磁鋼安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明MOSFET管安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖7的左視圖；圖9是本發(fā)明中無刷電子馬達(dá)驅(qū)動及控制原理圖；圖10是本發(fā)明中有刷電子馬達(dá)驅(qū)動及控制原理圖。
具體實施例方式本發(fā)明有四種實施方式，圖1示出了本發(fā)明的第一種實施方式，采用無刷永磁電 子馬達(dá)，圖2示出了本發(fā)明的第二種實施方式，采用有刷永磁電子馬達(dá)，圖3示出了本發(fā)明 的第三種實施方式，采用有刷永磁減速起動馬達(dá)及其控制系統(tǒng)；本發(fā)明的第四種實施方式 采用無刷永磁直流減速電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，未畫圖。
該四種方式停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)的共同特征是，由電機(jī)和控制系統(tǒng)組 成，電機(jī)包括前端蓋8、后端蓋18、轉(zhuǎn)軸28、定子鐵芯14、轉(zhuǎn)子鐵芯25、接線柱16、絕緣墊15、 絕緣套17、散熱風(fēng)扇19、限位卡圈1和固定螺栓孔30，前端蓋8與后端蓋18間裝有轉(zhuǎn)軸28， 前端蓋8和后端蓋18之間固定有定子鐵芯14，定子鐵芯14內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子鐵芯25，在后端蓋 18上安裝有接線柱16及絕緣墊15和絕緣套17，后端蓋18外的轉(zhuǎn)軸28后端上設(shè)有散熱風(fēng) 扇19，轉(zhuǎn)軸28端部設(shè)有限位卡圈1，在前端蓋8上設(shè)有與發(fā)動機(jī)連接安裝的接口及固定螺 栓孔30 ；定子繞組安裝在定子鐵芯14上。電機(jī)還包括永磁單向離合器3、永磁環(huán)4、電磁線圈鐵芯7、電磁線圈6、霍爾位置傳 感器5、回位彈簧2、雙列軸承9和軸承21，轉(zhuǎn)軸28的前端裝有永磁單向離合器3，永磁單向 離合器3上安裝有永磁環(huán)4，與永磁環(huán)4相對位置安裝有電磁線圈鐵芯7，電磁線圈鐵芯7 外裝有電磁線圈6，在電磁線圈6上設(shè)有霍爾位置傳感器5，霍爾位置傳感器5利用永磁環(huán) 4觸發(fā)工作，在限位卡圈1和永磁單向離合器3之間設(shè)有回位彈簧2，轉(zhuǎn)子鐵芯25的轉(zhuǎn)軸前 端安裝在雙列軸承9內(nèi)，轉(zhuǎn)子鐵芯25的轉(zhuǎn)軸另一端安裝在后端蓋18的軸承21內(nèi)；控制系 統(tǒng)包括電池31、超級電容32、電流檢測電路33、電機(jī)驅(qū)動控制電路34、電源供電電路、控制 電路38、電子馬達(dá)39、驅(qū)動功率電路40、采樣電阻41、電磁開關(guān)驅(qū)動電路42，電源供電電路 由第一驅(qū)動電源35、第二驅(qū)動電源36和控制電源37組成。電池31和超級電容32的正極與電磁開關(guān)驅(qū)動電路42的輸入端相連，電磁開關(guān)驅(qū) 動電路42的輸出端與電磁線圈6的正極端相連，電磁線圈6的負(fù)極端與電子馬達(dá)外殼即車 身相連。蓄電池和超級電容的正極供電給第一驅(qū)動電源35、第二驅(qū)動電源36和控制電源 37。本發(fā)明還包括電動增壓系統(tǒng)，在后端蓋18的外圓上安裝有散熱通風(fēng)罩23，在通風(fēng) 罩23上安裝有增壓通氣管道20，增壓通氣管道20的另一端連接發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管路。各實施方式中的不同點如下圖1和圖9示出了本發(fā)明的第一種實施方式無刷電子馬達(dá)驅(qū)動及控制原理，其電 機(jī)也包括接線柱16、絕緣墊15和絕緣套17，圖中省略未畫。轉(zhuǎn)子鐵芯25的外圈均布有2-12個燕尾槽52，鑲嵌安裝有多極永磁，每極永磁由多 塊永磁塊13組成，轉(zhuǎn)子鐵芯25與永磁鐵13構(gòu)成永磁轉(zhuǎn)子，驅(qū)動功率電路40包括三相橋六 單元功率管第一上橋功率管Tl、第二上橋功率管T2、第三上橋功率管T3、第一下橋功率管 T4、第二下橋功率管T5、第三下橋功率管T6。該系統(tǒng)采用一組低壓蓄電池和超級電容，電池31和超級電容32的正極通過采樣 電阻41與第一上橋功率管Tl、第二上橋功率管T2及第三上橋功率管T3的正極端連接；電 池31和超級電容32的負(fù)極與第一下橋功率管T4、第二下橋功率管T5、第三下橋功率管T6 的負(fù)極端連接。驅(qū)動功率電路40的三相交流輸出端A、B、C分別與電子馬達(dá)39的三相電機(jī) 繞組輸出端U相、V相、W相連接。電子馬達(dá)39上設(shè)置的位置速度傳感器，并采集永磁轉(zhuǎn)子相位位置信號和轉(zhuǎn)速信號，提供給控制電路38來實現(xiàn)驅(qū)動控制功能。圖2、圖7、圖8和圖10示出了本發(fā)明的第二種實施方式，有刷電子馬達(dá)驅(qū)動及控 制原理，轉(zhuǎn)子鐵芯25由鐵芯、繞組和換向器構(gòu)成。定子鐵芯14的內(nèi)圓上均布有2-12個燕 尾槽52，燕尾槽52內(nèi)鑲有永磁鐵，每極永磁鐵由多個永磁塊13組成，在后端蓋18上安裝有 電刷支架24和電刷22。蓄電池和超級電容的負(fù)極與車身相連。電池31和超級電容32的輸出端通過采樣 電阻41連接輸入接線端45，輸入接線端45由螺栓50固定在后導(dǎo)電盤46的圓心端面上，在 后導(dǎo)電盤46上按圓心通過小螺栓47均布安裝有MOSFET管44，MOSFET管44的漏極2D同 時在均等的位置與后導(dǎo)電盤46相連，在后導(dǎo)電盤46中心安裝有輸入接線端45，前導(dǎo)電盤 48安裝在MOSFET管44的前方，后導(dǎo)電盤46和前導(dǎo)電盤48間安裝有絕緣墊49，MOSFET管 44的源極3S同時在均等的位置與前導(dǎo)電盤48相連，MOSFET管44的柵極IG與電機(jī)驅(qū)動控 制電路34相連，前導(dǎo)電盤48的圓心端面上安裝有輸出接線端51，輸出接線端51與電子馬 達(dá)39的正極相連。電子馬達(dá)39的負(fù)極與車身相連。本發(fā)明提供的有刷電子馬達(dá)工作電壓為低壓，其驅(qū)動功率管都采用獨(dú)立封裝的單 個MOSFET管44，M0SFET管44的柵極IG為控制端；漏極2D為輸入端；源極3S輸出端。單 個MOSFET管44的工作電流一般為200A左右，大電流的電子馬達(dá)需要多只MOSFET管44并 聯(lián)驅(qū)動工作，按常用的并聯(lián)方式MOSFET管44導(dǎo)通電路電阻不相等，MOSFET管44導(dǎo)通電流 不均等，易造成某一單個MOSFET管44過流損壞。圖3、圖7、圖8和圖10示出了本發(fā)明的第三種實施方式，采用有刷永磁減速馬達(dá) 及其控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子鐵芯25由鐵芯、繞組和換向器構(gòu)成。定子鐵芯14的內(nèi)圓上均布有2-12 個燕尾槽52，燕尾槽52內(nèi)鑲有永磁鐵，每極永磁鐵由多個永磁塊13組成，在后端蓋18上安 裝有電刷支架24和電刷22。雙列軸承9上安裝有減速轉(zhuǎn)軸行星架裝置10，減速轉(zhuǎn)軸行星 架裝置10上安裝有三只減速行星齒輪12，三只減速行星齒輪12在行星齒圈11內(nèi)固定旋 轉(zhuǎn)，行星齒圈11的前端面鑲?cè)肭岸松w8內(nèi)，后端面由軸承端蓋27通過四個螺栓29固定在 前端蓋8上，轉(zhuǎn)子鐵芯25的轉(zhuǎn)軸28安裝在軸承端蓋27的軸承26內(nèi)，轉(zhuǎn)軸28的端頭設(shè)有 齒輪并與行星齒輪12傳動運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子鐵芯25的轉(zhuǎn)軸28另一端安裝在后端蓋18的軸承21 內(nèi)，在后端蓋18外的轉(zhuǎn)軸28端安裝有風(fēng)扇19。無刷減速電子馬達(dá)與有刷減速電子馬達(dá)的減速安裝相同。在上述控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還有整車、電池管理、電動增壓、過熱等保護(hù)控制功能。 電機(jī)驅(qū)動控制采用具有CAN總線功能的芯片，與汽車發(fā)動機(jī)ECU或ECM連接，通過CAN總線 實現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、溫度、斷油熄火、節(jié)氣門開度及變化率等通訊控制。使發(fā)動機(jī)實現(xiàn)停 車熄火零怠速運(yùn)行工況，以及自動或手動熄火和電動增壓控制?？刂菩酒瑫r要采集電機(jī) 轉(zhuǎn)子相位、速度、電池電壓和電流等電動驅(qū)動所需反饋信號；發(fā)電機(jī)輸出電壓及蓄電池電壓 時時采樣；電路開關(guān)等其它開關(guān)量控制所需信號；整車控制通過發(fā)動機(jī)ECU采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn) 速、發(fā)動機(jī)冷卻水溫度、發(fā)動機(jī)節(jié)氣門位置、車速、空調(diào)暖風(fēng)等整車控制所需信號。芯片將以 上系統(tǒng)采集到的信號通過計算處理，按工況需要輸出控制電磁開關(guān)控制信號；輸出電動驅(qū) 動電路使能、起/停、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)變化量等信號；輸出給發(fā)動機(jī)ECU斷油信號；以及故障檢測 處理信號。電機(jī)起停采用汽車發(fā)動機(jī)節(jié)氣門位置傳感器或電子節(jié)氣門來控制，既簡單又可 靠，也可用汽車點火開關(guān)來控制，理想地實現(xiàn)了停車熄火混合動力運(yùn)行工況的控制。在蓄電池上設(shè)有溫度傳感器，利用溫度、電壓曲線特性圖，判斷檢測蓄電池的電量，實現(xiàn)智能化電池管理系統(tǒng)。實現(xiàn)理想的停車熄火和電動增壓運(yùn)行工況。永磁單向離合器3設(shè)置在電磁線圈鐵心7內(nèi)滑動，永磁單向離合器3的永磁環(huán)4設(shè) 置在電磁線圈6和電磁線圈鐵心7的端面相對應(yīng)處，電磁線圈6和電磁線圈鐵心7通電產(chǎn) 生的磁力與永磁環(huán)4為同極性磁力方向。永磁單向離合器3回位后，與電磁線圈6和電磁 線圈鐵心7保持一定的氣隙，當(dāng)電磁線圈6導(dǎo)通電流時，產(chǎn)生與永磁單向離合器3極性相同 的磁力，在同性磁力相斥的作用下，將永磁單向離合器3向發(fā)動機(jī)飛輪齒圈推移并嚙合。永 磁單向離合器3嚙合后延時一定時間，電子馬達(dá)MOSFET管44開關(guān)導(dǎo)通運(yùn)轉(zhuǎn)，并驅(qū)動發(fā)動機(jī) 完成起動。當(dāng)完成起動電磁線圈6斷電后，在回位彈簧2和永磁環(huán)4與電磁線圈鐵心7的 吸力作用下，使永磁單向離合器3迅速與發(fā)動機(jī)飛輪齒圈分離。本發(fā)明采用有刷永磁電子馬達(dá)或有刷永磁減速電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，取消了傳 統(tǒng)的起動機(jī)電磁開關(guān)裝置，采用了永磁斥力開關(guān)裝置；設(shè)計有霍爾位置傳感器，檢測判斷電 子馬達(dá)永磁單向離合器3的傳動齒輪與發(fā)動機(jī)飛輪齒圈嚙合位置和狀態(tài)，解決了傳統(tǒng)起動 機(jī)的許多缺點，如嚙合產(chǎn)生噪聲、飛輪齒圈打毛、單向器齒輪嚙合不可靠等技術(shù)問題；采用 永磁鐵鑲嵌定子鐵心技術(shù)，使永磁塊的安裝簡單可靠；采用電子開關(guān)控制馬達(dá)的工作狀態(tài)， 使馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及啟動過程、嚙合狀態(tài)閉環(huán)可控。實現(xiàn)了自動化發(fā)動機(jī)可靠控制起 動，并具有過流、欠壓、過壓、短路、過熱、缺相、接錯、互鎖等完善可靠的保護(hù)功能；采用風(fēng)冷 散熱及電動增壓系統(tǒng)，即解決了電子馬達(dá)散熱問題，又實現(xiàn)了發(fā)動機(jī)電動增壓系統(tǒng)。本發(fā)明開關(guān)的嚙合與電子馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)可獨(dú)立控制，電子馬達(dá)設(shè)有溫度傳感器，在溫 度過高時，開關(guān)嚙合裝置自動分離后，電機(jī)可空載連續(xù)驅(qū)動散熱風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)散熱，溫度低于設(shè) 定值后，電子馬達(dá)可停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在駕駛儀表上設(shè)有停車熄火和電動增壓手動選擇開關(guān)，汽車 在加速過程中，電子馬達(dá)完成發(fā)動機(jī)啟動后，還可繼續(xù)自動設(shè)定電動增壓，使發(fā)動機(jī)在加速 過程中具有良好的動力性能。在高原地行使時，駕駛員可選擇手動增壓開關(guān)，電子馬達(dá)驅(qū)動 風(fēng)扇連續(xù)轉(zhuǎn)速增壓可控，電動增壓發(fā)動機(jī)運(yùn)行工作。有刷電子馬達(dá)工作原理電子馬達(dá)控制電路38通過CAN總線采集到節(jié)氣門開度 一定量或點火開關(guān)啟動信號時，控制電路38驅(qū)動電磁開關(guān)驅(qū)動電路42的電子開關(guān)導(dǎo)通電 磁線圈6的電流時，電磁線圈6及其鐵心7產(chǎn)生與永磁環(huán)4同極性磁極，在同性磁極的斥力 作用下，永磁單向離合器3向限位卡圈1方向壓縮回位彈簧2移動，并與發(fā)動機(jī)飛輪齒圈嚙 合。齒圈嚙合狀態(tài)由霍爾位置傳感器5反饋控制。如反饋信號未嚙合時，控制電路38再次 驅(qū)動電磁開關(guān)驅(qū)動電路42的電子開關(guān)導(dǎo)通電磁線圈6的電流，同時控制電路38驅(qū)動電機(jī) 驅(qū)動電路34驅(qū)動功率開關(guān)導(dǎo)通，使電機(jī)微量運(yùn)轉(zhuǎn)。在此種狀態(tài)下可確保齒圈嚙合。反饋信 號嚙合時，控制電路38驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電路34驅(qū)動功率開關(guān)導(dǎo)通，使電子馬達(dá)39運(yùn)轉(zhuǎn)起動。 通過CAN總線發(fā)動機(jī)ECU反饋啟動成功信號時，控制電路38再次驅(qū)動電磁開關(guān)驅(qū)動電路42 的電子開關(guān)，關(guān)斷電磁線圈6的電流，此時在永磁單向離合器3與電磁線圈鐵心7的吸力 和回位彈簧2的推力下與發(fā)動機(jī)飛輪齒圈分離?？刂齐娐?8可繼續(xù)驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電路34 驅(qū)動功率開關(guān)導(dǎo)通，使電子馬達(dá)39繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)散熱和電動增壓。完成設(shè)定的散熱和電動增壓 后，控制電路38驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電路34驅(qū)動功率開關(guān)關(guān)斷，使電子馬達(dá)39停止工作。無刷電子馬達(dá)工作原理采用了直流無刷永磁電機(jī)及其驅(qū)動控制電路，取消了電 刷和換向器。極大的提高了電機(jī)及控制器的可靠性和性能。電子馬達(dá)控制電路38通過CAN總線采集到節(jié)氣門開度一定量值或點火開關(guān)啟動信號時，控制電路38驅(qū)動電磁開關(guān)驅(qū)動電路42的電子開關(guān)導(dǎo)通電磁線圈6的電流，電磁線圈6及其鐵心7產(chǎn)生與永磁環(huán)4同極性 磁極，在同性磁極的斥力作用下，永磁單向離合器3向限位卡圈1方向壓縮回位彈簧2移 動，并與發(fā)動機(jī)飛輪齒圈嚙合。齒圈嚙合狀態(tài)由霍爾位置傳感器5反饋控制。如反饋信號 未嚙合時，控制電路38再次驅(qū)動電磁開關(guān)驅(qū)動電路42的電子開關(guān)導(dǎo)通電磁線圈6的電流， 同時控制電路38驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電路34的三相橋功率開關(guān)電路40工作，三相橋功率開關(guān)電 路40的三相變流輸出端A、B、C分別與永磁無刷電機(jī)三相繞組U、V、W相連，控制電路38根 據(jù)永磁電機(jī)位置反饋信號，驅(qū)動控制電機(jī)驅(qū)動電路34驅(qū)動三相橋功率電路通斷，使三相橋 功率電路40依次產(chǎn)生輸出三相交變電流，從而驅(qū)動永磁無刷電機(jī)微量運(yùn)轉(zhuǎn)。在此種狀態(tài)下 可確保齒圈嚙合。反饋信號嚙合時，控制電路38驅(qū)動控制電機(jī)驅(qū)動電路34驅(qū)動三相橋功 率電路通斷，使三相橋功率電路40依次產(chǎn)生輸出三相交變電流，使永磁無刷電子馬達(dá)39運(yùn) 轉(zhuǎn)起動。通過CAN總線發(fā)動機(jī)ECU反饋啟動成功信號時，控制電路38再次驅(qū)動電磁開關(guān)驅(qū) 動電路42的電子開關(guān)，關(guān)斷電磁線圈6的電流，此時在永磁單向離合器3與電磁線圈鐵心 7的吸力和回位彈簧2的推力下與發(fā)動機(jī)飛輪齒圈分離。，使電子馬先由點火開或節(jié)氣門及 電子開關(guān)接通電磁線圈6通電，電磁線圈6及其電磁線圈鐵心7產(chǎn)生與永磁單向離合器3與 永磁環(huán)4極性相同磁力，在同極性磁力相斥的作用下，使永磁單向離合器3與發(fā)動機(jī)飛輪嚙 合，永磁單向離合器3移動嚙合的位置由霍爾位置傳感器5檢測反饋。如果嚙合位置不到 位，電子開關(guān)會自動再次導(dǎo)通電磁線圈6，同時控制電路38可驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電路34驅(qū)動三 相橋功率電路40通斷，使三相橋功率電路40依次產(chǎn)生輸出的三相交變電流，使永磁電子馬 達(dá)微動旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下即可確保永磁單向離合器3與發(fā)動機(jī)飛輪的嚙合。永磁單向 離合器3嚙合延時后，控制電路38可驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電路34驅(qū)動三相橋功率電路40通斷， 使三相橋功率電路40依次產(chǎn)生輸出的三相交變電流，使永磁電子馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)起動。發(fā)動機(jī)起 動后電磁開關(guān)驅(qū)動電路立即切斷電磁線圈6的電流，電磁線圈6斷電后，永磁單項離合器3 在回位彈簧2和電磁線圈鐵心7與永磁單向離合器3和永磁環(huán)4的吸力下立即與發(fā)動機(jī)飛 輪齒圈分離。此時永磁無刷電子馬達(dá)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，永磁無刷電子馬達(dá)只驅(qū)動散熱風(fēng)扇散熱同 時又給發(fā)動機(jī)增壓。進(jìn)氣增壓大大提高了汽車發(fā)動機(jī)的動力性和加速性，汽車完成加速過 程后永磁無刷電子馬達(dá)停止延續(xù)散熱和增壓工作。在汽車儀表面板上，還設(shè)有專用的電動 增壓和熄火手動選擇開關(guān)。在控制電路38種有選擇停車熄火和電動增壓手動開關(guān)電路構(gòu) 成。 在蓄電池端直接并聯(lián)有超級電容32，構(gòu)成電池電容電源組。
權(quán)利要求
一種停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，由電機(jī)和控制系統(tǒng)組成，電機(jī)包括前端蓋、后端蓋、轉(zhuǎn)軸、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯、接線柱、絕緣墊、絕緣套、散熱風(fēng)扇、限位卡圈和固定螺栓孔，前端蓋與后端蓋間裝有轉(zhuǎn)軸，前端蓋和后端蓋之間固定有定子鐵芯，定子鐵芯內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子鐵芯，在后端蓋上安裝有接線柱及絕緣墊和絕緣套，后端蓋外的轉(zhuǎn)軸后端上設(shè)有散熱風(fēng)扇，轉(zhuǎn)軸端部設(shè)有限位卡圈，前端蓋上設(shè)有固定螺栓孔，其特征在于所述電機(jī)還包括永磁單向離合器(3)、永磁環(huán)(4)、電磁線圈鐵芯(7)、電磁線圈(6)、霍爾位置傳感器(5)、回位彈簧(2)、雙列軸承(9)和軸承(21)，轉(zhuǎn)軸(28)的前端裝有永磁單向離合器(3)，永磁單向離合器(3)上安裝有永磁環(huán)(4)，與永磁環(huán)(4)相對位置安裝有電磁線圈鐵芯(7)，電磁線圈鐵芯(7)外裝有電磁線圈(6)，在電磁線圈(6)上設(shè)有霍爾位置傳感器(5)，在所述限位卡圈(1)和永磁單向離合器(3)之間設(shè)有回位彈簧(2)，所述轉(zhuǎn)子鐵芯(25)的轉(zhuǎn)軸前端安裝在雙列軸承(9)內(nèi)，轉(zhuǎn)子鐵芯(25)的轉(zhuǎn)軸另一端安裝在后端蓋(18)的軸承(21)內(nèi)；所述控制系統(tǒng)包括電流檢測電路(33)、電機(jī)驅(qū)動控制電路(34)、電源供電電路、控制電路(38)、驅(qū)動功率電路(40)、采樣電阻(41)、電磁開關(guān)驅(qū)動電路(42)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制電 路(38)包括整車控制、電池管理、CAN總線通訊、故障檢測顯示處理系統(tǒng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，其特征在于它還包 括電動增壓系統(tǒng)，在所述后端蓋(18)的外圓上安裝有散熱通風(fēng)罩(23)，在通風(fēng)罩(23)上安 裝有增壓通氣管道(20)，增壓通氣管道(20)的另一端連接發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動功 率電路(40)包括三相橋六單元功率管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵 芯(25)的外圈均布有2-12個燕尾槽(52)，燕尾槽(52)內(nèi)鑲有永磁鐵，每極永磁鐵由多個 永磁塊(13)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，其特征在于所述雙列軸 承(9)上安裝有減速轉(zhuǎn)軸行星架裝置(10)，減速轉(zhuǎn)軸行星架裝置(10)上安裝有減速行星 齒輪(12)，減速行星齒輪(12)在行星齒圈(11)內(nèi)固定旋轉(zhuǎn)，行星齒圈(11)的前端面鑲?cè)?前端蓋(8)內(nèi)，行星齒圈(11)的后端面由軸承端蓋(27)通過螺栓(29)固定在前端蓋(8) 上，轉(zhuǎn)子鐵芯(25)的轉(zhuǎn)軸一端安裝在軸承端蓋(27)的軸承(26)內(nèi)，轉(zhuǎn)子鐵芯(25)的轉(zhuǎn)軸 另一端安裝在后端蓋(18)的軸承(21)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動功 率電路(40)包括一個開關(guān)電路，在后端蓋(18)上安裝有電刷支架(24)和電刷(22)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，其特征在于所述定子鐵 芯(14)的內(nèi)圓上均布有2-12個燕尾槽(52)，燕尾槽(52)內(nèi)鑲有永磁鐵，每極永磁鐵由多 個永磁塊(13)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，其特征在于所述電池 (31)和超級電容(32)的輸出端連接輸入接線端(45)，輸入接線端(45)固定在后導(dǎo)電盤 (46)的圓心端面上，在后導(dǎo)電盤(46)上按圓心均布M0SFET管(44)，M0SFET管(44)的漏 極(2D)與后導(dǎo)電盤(46)相連，在后導(dǎo)電盤(46)中心安裝有輸入接線端(45)，在M0SFET管 (44)的前方安裝有前導(dǎo)電盤(48)，后導(dǎo)電盤(46)和前導(dǎo)電盤(48)間安裝有絕緣墊(49)，M0SFET管(44)的源極(3S)與前導(dǎo)電盤(48)相連，M0SFET管(44)的柵極(1G)與電機(jī)驅(qū) 動控制電路(34)相連，前導(dǎo)電盤(48)的圓心端面上安裝有輸出接線端(51)，輸出接線端 (51)與電子馬達(dá)(39)的正極相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動功 率電路(40)包括開關(guān)電路，在后端蓋(18)上安裝有電刷支架(24)和電刷(22)，雙列軸承 (9)上安裝有減速轉(zhuǎn)軸行星架裝置(10)，減速轉(zhuǎn)軸行星架裝置(10)上安裝有減速行星齒輪 (12)，減速行星齒輪(12)在行星齒圈(11)內(nèi)固定旋轉(zhuǎn)，行星齒圈(11)的前端面鑲?cè)肭岸?蓋(8)內(nèi)，行星齒圈(11)的后端面由軸承端蓋(27)通過螺栓(29)固定在前端蓋(8)上， 轉(zhuǎn)子鐵芯(25)的轉(zhuǎn)軸一端安裝在軸承端蓋(27)的軸承(26)內(nèi)，轉(zhuǎn)子鐵芯(25)的轉(zhuǎn)軸另 一端安裝在后端蓋(18)的軸承(21)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種停車熄火電子馬達(dá)及其控制系統(tǒng)系統(tǒng)及電動增壓系統(tǒng)，解決現(xiàn)有汽車停車熄火零怠速運(yùn)行工況。本發(fā)明由電機(jī)和控制系統(tǒng)組成，電機(jī)還包括永磁單向離合器、永磁環(huán)、電磁線圈鐵芯、電磁線圈、霍爾位置傳感器、回位彈簧、雙列軸承和軸承，所述控制系統(tǒng)包括電流檢測電路、電機(jī)驅(qū)動控制電路、電源供電電路、控制電路、驅(qū)動功率電路、采樣電阻、電磁開關(guān)驅(qū)動電路。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高、工作性能可靠，可實現(xiàn)現(xiàn)有汽車改裝和新車生產(chǎn)配套的系統(tǒng)及其電動增壓控制系統(tǒng)。
文檔編號H02K29/08GK101834486SQ20091011724
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者賀雷 申請人:賀雷