CN106762313B - 一种磁电机控制***以及混合动力*** - Google Patents

Abstract

一种磁电机控制***，其包括控制器，控制器配置用于：在磁电机启动摩托车的发动机期间，接通磁电机的供电线路以运转磁电机启动发动机；在发动机启动之后，断开磁电机的供电线路并且接通磁电机的充电线路以向摩托车的电池组提供电流；当电池组的电流大于第一阈值时控制器切断磁电机的充电线路，同时启动摩托车的牵引电机以通过电动驱动模式驱动摩托车。一种混合动力***，其包括牵引电机、发动机以及上述磁电机控制***。控制器可以选择性地启动牵引电机或者发动机，通过磁电机起动发动机，发动机通过磁电机向电池组充电；当启动牵引电机之后，发动机停止运转，摩托车以纯电动模式驱动摩托车。

Description

一种磁电机控制***以及混合动力***

技术领域

本发明涉及混合动力领域，具体而言，涉及一种磁电机控制***以及混合动力***。

背景技术

用于摩托车的磁电机大多采用旋转磁铁式，按总体设计可分为单体式和飞轮式。单体式是将上述各部件做成一个整体，安装在内燃机上；飞轮式是将磁铁安装在内燃机飞轮上，其他各部件分别安装在内燃机上，大多用于单缸机。用于摩托车的磁电机断电器大多采用机械触点式的，也可用晶体管式的。有些用于摩托车的磁电机还装有一些附加的部件。起动加速器：装在单体式用于摩托车的磁电机上，起动时使用于摩托车的磁电机在曲轴上止点附近时的角速度加大，以提高电压，保证发火。离心式点火提前角调节装置：装在单体式用于摩托车的磁电机上，可随转速升高而加大点火提前角。有些用于摩托车的磁电机附有单独线圈，作为照明供电之用。其缺陷在于，用于摩托车的磁电机的功能单一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁电机控制***，其能够启动发动机并且可以向电池组充电。

本发明的另一目的在于提供一种应用上述磁电机控制***的控制***。

本发明的实施例是这样实现的：

一种磁电机控制***，其包括控制器，控制器配置用于：在磁电机启动摩托车的发动机期间，接通磁电机的供电线路以运转磁电机启动发动机；在发动机启动之后，断开磁电机的供电线路并且接通磁电机的充电线路以向摩托车的电池组提供电流；当电池组的电流大于第一阈值时控制器切断磁电机的充电线路，同时启动摩托车的牵引电机以通过电动驱动模式驱动摩托车。

在本发明的较佳的实施例中，磁电机控制***的控制器还配置用于响应于摩托车的电池组的电量小于第一阈值而停止电动驱动模式，同时控制器接通磁电机的供电线路以启动发动机，发动机启动完成之后控制器断开供电线路并且接通充电线路。

在本发明的较佳的实施例中，磁电机控制***的磁电机控制***还包括坡度传感器，控制器还配置用于响应于接收来自坡度传感器的输入控制牵引电机。

在本发明的较佳的实施例中，磁电机控制***的控制器配置用于响应于坡度传感器的坡度值小于5度而启动牵引电机并且关闭发动机。

在本发明的较佳的实施例中，磁电机控制***的控制器配置用于响应于坡度传感器的坡度值大于或等于5度而关闭牵引电机并且启动发动机。

在本发明的较佳的实施例中，磁电机控制***的控制器还配置用于响应摩托车的燃料量而控制牵引电机。

在本发明的较佳的实施例中，磁电机控制***的控制器配置用于响应于燃料量大于总燃料量的1/4而启动发动机。

在本发明的较佳的实施例中，磁电机控制***的控制器配置用于响应于燃料量小于总燃料量的1/4而关闭发动机并且启动牵引电机。

在本发明的较佳的实施例中，磁电机控制***的控制器还配置用于响应于电池组的电量小于总电量的1/4时向输出装置显示警示。

一种混合动力***，其包括牵引电机、发动机以及上述磁电机控制***，磁电机控制***根据工况选择启动牵引电机或发动机。

本发明实施例的磁电机控制***和控制***的有益效果是：控制器可以选择性地启动牵引电机或者发动机，通过磁电机起动发动机，当发动机起动之后，发动机通过磁电机向电池组充电；当启动牵引电机之后，发动机停止运转，磁电机停止向电池组充电，电池组向牵引电机提供电流，从而以纯电动模式驱动摩托车。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的混合动力***的示意图；

图2为本发明实施例的绕组切换开关的示意图；

图3为本发明实施例的散热装置的示意图；

图4为本发明实施例的混合动力***的另一个示意图。

图标：100-用于摩托车的磁电机；110-壳体；111-定子；112-转子；114-磁片；120-绕组；121-第一单元；122-第二单元；123-第三单元；130-绕组切换开关；131-第一开关；132-第二开关；133-第三开关；134-第四开关；150-散热装置；151-散热叶片；152-散热套筒；200-混合动力***；220-牵引电机；230-发动机；231-曲轴；240-电池组；241-供电线路；242-充电线路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1和图4，本实施例提供一种用于摩托车的磁电机100，其包括壳体110、定子111、转子112、绕组120、绕组120切换开关、电池组240和散热装置150，定子111和转子112分别安装于壳体110内部，绕组120设置于转子112，绕组120通过绕组120切换开关电连接电池组240，散热装置150设置于壳体110之外。

壳体110由金属制成，壳体110是中空部件，壳体110的作用在于保护壳体110内部其它部件。壳体110的内部安装有定子111，定子111的内部安装有转子112，通电时转子112相对于定子111转动。

用于摩托车的磁电机100的转子112连接至曲轴231以随曲轴231同步转动，曲轴231伸出用于摩托车的磁电机100的壳体110。在本实施例中，用于摩托车的磁电机100的转子112与曲轴231采用固定连接，转子112的周圈内镶有24片磁片114，定子111的线组为24极，安装于箱体上，能与转子112作相对转动，

绕组120设置于定子111，称为定子111绕组120，在本实施例中，定子111绕组120采用分布式的绕组120，应理解定子111绕组120还可以是集中式绕组120。分布式绕组120和集中式绕组120是根据线圈绕制的形状与嵌装布线方式不同对电机的分类，集中式绕组120的绕制和嵌装比较简单，但效率较低，运行性能也差。实际应用中定子111绝大部分都是应用分布式绕组120，根据不同机种、型号及线圈嵌绕的工艺条件，电机各自设计采用不同的绕组120型式和规格，故其绕组120的技术参数也不相同。

请参照图2，在本实施例中，绕组120包括三个单元，即第一单元121、第二单元122和第三单元123；应理解，在其它实施例中，绕组120可以包括串联的多个单元，即两个以上的单元。

在本实施例中，用于摩托车的磁电机100包括的绕组120切换开关四个开关，即第一开关131、第二开关132、第三开关133和第四开关134，通过这四个开关控制绕组120单元的组合。

具体地，第一开关131、第二开关132、第三开关133和第四开关134的设置如下。

第一开关131设置于第一单元121的首端与第二单元122的首端之间，第二开关132设置于第二单元122的尾端与第三单元123的首端之间，第三开关133设置于第三单元123的首端与第三单元123的尾端之间，第四开关134设置于第一单元121的尾端与第二单元122的首端之间。

当需要一个单元工作时，闭合第一开关131、第二开关132和第三开关133，断开第四开关134。电流经过第一开关131、经过第二单元122、经过第二开关132、经过第三开关133流出，此时第四开关134处于断开状态，只有第二单元122有电流通过，第二单元122处于工作状态。

当需要两个单元工作时，闭合第四开关134、第二开关132和第三开关133，断开第一开关131。电流经过第一单元121、经过第四开关134、经过第二单元122、经过第二开关132、经过第三开关133流出，此时第一开关131处于断开状态，只有第一单元121和第二单元122处有电流通过，第一单元121和第二单元122分别处于工作状态。当第一单元121和第二单元122串联时，用于摩托车的磁电机100的相电流等于第一单元121或第二单元122的电流，用于摩托车的磁电机100的相电压等于第一单元121和第二单元122的电压之和。

当需要三个单元工作时，闭合第四开关134和第二开关132，断开第一开关131和第三开关133。电流经过第一单元121、经过第四开关134、经过第三单元123、经过第二开关132、经过第三单元123流出，此时第一开关131和第三开关133处于断开状态，第一单元121、第二单元122和第三单元123分别处于工作状态。当第一单元121、第二单元122和第三单元123串联时，用于摩托车的磁电机100的相电流等于第一单元121、第二单元122或第三单元123的电流，用于摩托车的磁电机100的相电压等于第一单元121、第二单元122和第三单元123的电压这和。

当两个或三个单元串联时，由于低速运转时用于摩托车的磁电机100的反电势低，每个单元的电流可以以最大电流运行，实现低转速高扭矩运转，从而用于摩托车的磁电机100可以在低转速时以较高的扭矩起动发动机230。

在本实施例中，电池组240是多个电池单元的组合。

请参照图3，用于摩托车的磁电机100还包括散热装置150，散热装置150包括散热叶片151和散热套筒152。

散热叶片151设置于曲轴231的一端，并且散热叶片151设置于用于摩托车的磁电机100的外部，散热叶片151转动时给用于摩托车的磁电机100提供强制气流，从而冷却用于摩托车的磁电机100。散热套筒152套设于壳体110，散热套筒152的两端开口并且开口朝向散热叶片151，散热套筒152具有间隔设置的外壁与内壁，外壁与内壁之间形成空腔，散热叶片151产生的气流从一端开口注入空腔并从另一端空腔流出空腔，气流在空腔中流动时带走用于摩托车的磁电机100产生的热量，从而冷却用于摩托车的磁电机100。

在本实施例中，散热套筒152的空腔内具有多个通道，每个通道呈螺旋形，每个通道包括多圈螺旋形并且每个通道在散热套筒152的轴向方向延伸，每个通道盘绕在用于摩托车的磁电机100的壳体110外面。由于通道是螺旋形，增加了通道与壳体110的接触面积，从而提高了壳体110的散热效率。

用于摩托车的磁电机100基本的工作原理如下：永久磁铁在铁芯中旋转，铁芯上的初级线圈感应出电动势，该电动势称为初级电势；断电器触点闭合时产生电流，该电流称为初级电流；当断电器触点突然打开、突然切断初级电流时，次级线圈感应出相当高的电动势，该电动势称为次级电势，使火花塞跳火。为了得到最强的火花塞跳火，应该得到最大的次级电势；为了得到最大的次级电势，断电器触点应在初级电势为零时闭合，初级电势最大时打开。

请继续参照图1和图4，本实施例还提供一种混合动力***200，其包括牵引电机220、发动机230、与牵引电机220电连接的电池组240以及上述用于摩托车的磁电机100。应理解，混合动力***200还可以包括控制器(图未示)，控制器可以与用于摩托车的磁电机100的绕组120切换开关集成一体。

牵引电机220连接至电池组240，牵引电机220选择性地驱动摩托车的车轮。电机通过供电线路241连接至电池组240，电池组240向电机提供电能以驱动电机转动；电机还通过充电线路242连接至电池组240，从而电机向电池组240充电。在本实施例中，采用一个电池组240，磁电机通过供电线路241和充电线路242连接至同一个电池组240；应理解，在其它实施例中，磁电机与一个电池组240采用供电线路241连接，磁电机与另一个电池组240采用充电线路242连接。

用于摩托车的磁电机100的定子111固定至壳体110，转子112连接至发动机230的曲轴231。具体地，转子112固定连接至发动机230的曲轴231，用于摩托车的磁电机100运转时，带动发动机230的曲轴231转动，配合摩托车的点火***对发动机230点火。

注意，在本实施例中，用于摩托车的磁电机100与发动机230的曲轴231没有通过超载离合器进行连接，取消超载离合器之后，发动机230起动***的成本更低，有利于控制发动机230的成本。

混合动力***200包括燃料驱动的发动机230以及电能驱动的电机。电机通过电能驱动，其利用的能量源不同于发动机230利用的能量源。例如，发动机230可以消耗流体燃料(例如汽油)来产生发动机230输出而电机可以消耗电能来产生电机输出。这样，具有混合动力***200的摩托车可以称为混合动力摩托车。

混合动力***200可以根据不同工况以多种不同的模式运转。例如，混合动力***200可以提供电动驱动模式和发动机230驱动模式。在一个示例中，当摩托车在平路行驶时，可以切换至牵引电机220，此时不需要较强的动力，通过牵引电机220驱动，从而节省燃料。在另一个示例中，当摩托车上坡时，可以切换至发动机230，此时需要较强的动力，通过发动机230驱动，可以改善摩托车的行驶性能。

在本实施例中，电动驱动模式和发动机230驱动模式采用并联设置，使用者可以选择纯电动驱动模式或者发动机230驱动模式。应理解，在其它实施例中，电动驱动模式和发动机230驱动模式可以采用串联设置，摩托车可以通过电动驱动模式和发动机230驱动模式混合驱动摩托车。

在本实施例中，在本实施例中，磁电机启动包括智能控制和手动控制,在智能控制失效、电子失灵或出现故障时，采用手动控制。

对于手动控制，使用者按下启动开关起动发动机230，启动开关设置于摩托车手柄,打开启动开关以将磁电机与电池组240连通，达到启动的目的，启动开关关闭时磁电机与电池组240断开供电线路241并且连通充电线路242。此时，用于摩托车的磁电机100通过电池组240驱动，用于摩托车的磁电机100带动发动机230的曲轴231转动，再配合摩托车的点火***，起动发动机230。

发动机230启动之后，启动开关弹起，用于摩托车的磁电机100的电源断开，发动机230的曲轴231带动用于摩托车的磁电机100的转子112，用于摩托车的磁电机100的转子112随曲轴231同步转动，转子112转动切割磁感线产生电流。用于摩托车的磁电机100连接至绕组120切换开关，绕组120切换开关连接至电池组240，用于摩托车的磁电机100通过绕组120切换开关将电流输送至电池组240，从而对电池组240进行充电。

在本实施例中，用于摩托车的磁电机100具有起动发动机230和向电池组240充电的功能，磁电机也称为二合一磁电机。优化绕组120，将磁电机设计为24极，发动机230启动后带动磁电机转子112高速旋转，磁电机组产生60V-70V的电压，给电池组240充电，传统磁电机一般发出最高充电电压12V，本实施例中的二合一磁电机可大幅提升充电效率，对混合动力车型可增加电动续航里程。

智能控制的功能是接收信号、传达控制指令来控制发动机230启动或停止运行。

与现有技术相比，本实施例中用于摩托车的磁电机100增加绕组120，优化性能，在连通线圈电源后，产生励磁推动转子112带动曲轴231一起转动，当转速达到发动机230启动转速后，发动机230成功启动，启动后，绕组切换开关130切断磁电机的供电线路241并且连通电机的充电线路242。

控制***的控制器可以根据工况切换发动机运转或牵引电机运转，从而使用者可以通过连接至控制器的开关或者按钮选择电动驱动模式或者发动机驱动模式。

具体地，控制器检测电池组240的电量，如果电池组240的电量大于第一阈值，则方法前进至520处，控制器启动牵引电机并且同时停止发动机，发动机停止运转后磁电机不再运转，磁电机不再向电池组充电；如果电池组240的电量小于第一阈值，控制器关闭牵引电机并且同时开启磁电机以起动发动机；较佳地，如果电池组240的电量小于总电量的1/4，控制器关闭牵引电机并且同时开启磁电机以起动发动机。

控制器还检测道路的坡度，当坡度小于5度时，启动牵引电机并且关闭发动机以启用电动驱动模式；较佳地，当坡度小于5度并且电池组240的电量大于总电量的1/4时，启动牵引电机并且关闭发动机以启用电动驱动模式；当坡度大于5度时，无论电池组240的实际电量为多少，控制器关闭牵引电机并且启用发动机。

控制器还检测燃料箱的燃料，如果燃料箱的燃料大于总燃料的1/4，控制器起动发动机并且关闭牵引电机；较佳地，如果燃料箱的燃料大于总燃料的1/4并且电池组240的电量小于第一阈值，控制器起动发动机并且关闭牵引电机；较佳地，如果燃料箱的燃料大于总燃料的1/4并且坡度大于5度，控制器起动发动机并且关闭牵引电机；较佳地，如果燃料箱的燃料大于总燃料的1/4、电池组240的电量小于第一阈值并且燃料箱的燃料大于总燃料的1/4，控制器起动发动机并且关闭牵引电机。如果燃料箱的燃料小于总燃料的1/4，控制器关闭发动机并且起动牵引电机；较佳地，如果燃料箱的燃料小于总燃料的1/4并且电池组240的电量大于第一阈值，控制器关闭发动机并且起动牵引电机；较佳地，如果燃料箱的燃料小于总燃料的1/4并且电池组240的电量小于第一阈值，控制器向输出装置显示警示消息以提醒使用者添加燃料。

从而，控制器可以选择性地启动牵引电机或者发动机。通过磁电机起动发动机，当发动机起动之后，发动机通过磁电机向电池组充电；当启动牵引电机之后，发动机停止运转，磁电机停止向电池组充电，电池组向牵引电机提供电流，从而以纯电动模式驱动摩托车。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁电机控制***，其特征在于，其包括控制器，所述控制器配置用于：在磁电机启动摩托车的发动机期间，接通所述磁电机的供电线路以运转所述磁电机启动所述发动机；在所述发动机启动之后，断开所述磁电机的供电线路并且接通所述磁电机的充电线路以向所述摩托车的电池组提供电流；当所述电池组的电量大于第一阈值时所述控制器切断所述磁电机的所述充电线路，同时启动所述摩托车的牵引电机以通过电动驱动模式驱动所述摩托车；用于摩托车的磁电机与发动机的曲轴没有通过超载离合器进行连接；还包括绕组和绕组切换开关，用于摩托车的磁电机连接至绕组切换开关，绕组切换开关连接至电池组，用于摩托车的磁电机通过绕组切换开关将电流输送至电池组，从而对电池组进行充电；在连通线圈电源后，产生励磁推动转子带动曲轴一起转动，当转速达到发动机启动转速后，发动机成功启动，启动后，绕组切换开关切断磁电机的供电线路并且连通电机的充电线路；绕组切换开关包括四个开关，即第一开关131、第二开关132、第三开关133和第四开关134，通过这四个开关控制绕组单元的组合；第一开关131设置于第一单元121的首端与第二单元122的首端之间，第二开关132设置于第二单元122的尾端与第三单元123的首端之间，第三开关133设置于第三单元123的首端与第三单元123的尾端之间，第四开关134设置于第一单元121的尾端与第二单元122的首端之间；当两个或三个单元串联时，使低速运转时用于摩托车的磁电机的反电势低，每个单元的电流可以以最大电流运行，实现低转速高扭矩运转。

2.根据权利要求1所述的磁电机控制***，其特征在于，所述控制器还配置用于响应于所述摩托车的电池组的电量小于所述第一阈值而停止所述电动驱动模式，同时所述控制器接通所述磁电机的所述供电线路以启动所述发动机，所述发动机启动完成之后所述控制器断开所述供电线路并且接通所述充电线路。

3.根据权利要求1所述的磁电机控制***，其特征在于，所述磁电机控制***还包括坡度传感器，所述控制器还配置用于响应于接收来自所述坡度传感器的输入控制所述牵引电机。

4.根据权利要求3所述的磁电机控制***，其特征在于，所述控制器配置用于响应于所述坡度传感器的坡度值小于5度而启动所述牵引电机并且关闭所述发动机。

5.根据权利要求3所述的磁电机控制***，其特征在于，所述控制器配置用于响应于所述坡度传感器的坡度值大于或等于5度而关闭所述牵引电机并且启动所述发动机。

6.根据权利要求4所述的磁电机控制***，其特征在于，所述控制器还配置用于响应所述摩托车的燃料量而控制所述牵引电机。

7.根据权利要求6所述的磁电机控制***，其特征在于，所述控制器配置用于响应于所述燃料量大于总燃料量的1/4而启动所述发动机。

8.根据权利要求6所述的磁电机控制***，其特征在于，所述控制器配置用于响应于所述燃料量小于总燃料量的1/4而关闭所述发动机并且启动所述牵引电机。

9.根据权利要求1所述的磁电机控制***，其特征在于，所述控制器还配置用于响应于所述电池组的电量小于总电量的1/4时向输出装置显示警示。

10.一种混合动力***，其特征在于，其包括牵引电机、发动机以及如权利要求1-9任一项所述的磁电机控制***，所述磁电机控制***根据工况选择启动所述牵引电机或所述发动机。