一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置，屬于汽車電器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車用起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)既能當(dāng)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，又能作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，以在起動(dòng)后為用電設(shè)備供電，或在驅(qū)動(dòng)汽車后回收制動(dòng)能量。
[0003]在已有的文獻(xiàn)中，永磁同步電機(jī)、永磁直流無刷電機(jī)和電勵(lì)磁同步電機(jī)已被許多學(xué)者認(rèn)為可以作為起動(dòng)發(fā)電機(jī)。這些電機(jī)多采用三相繞組。在磁場大小不變的情況下，其感應(yīng)電動(dòng)勢(或反電勢)會(huì)與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。
[0004]以傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為例，發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)速為200r/min左右，而起動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速為700r/min左右，起動(dòng)后正常轉(zhuǎn)速為1500r/min以上。電機(jī)是依靠感應(yīng)電動(dòng)勢(或反電勢)進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的，而不同轉(zhuǎn)速下電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(或反電勢)不同，這就不能適應(yīng)恒定電壓的汽車電源。以12V電源系統(tǒng)為例，如果發(fā)動(dòng)機(jī)在200r/min左右能達(dá)到1V左右的反電勢，則在2000r/min左右將會(huì)產(chǎn)生100V左右的感應(yīng)電動(dòng)勢，4000r/min能產(chǎn)生約200V的感應(yīng)電動(dòng)勢，這將不能正常給12V的蓄電池充電。
[0005]因此，起動(dòng)發(fā)電機(jī)需要在起動(dòng)狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)采用不同匝數(shù)的繞組，即能使起動(dòng)發(fā)電機(jī)在兩種狀態(tài)下都能發(fā)揮最佳性能。
[0006]在已有技術(shù)中，授權(quán)的發(fā)明專利:ZL200780042653.4，一種車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)，包括一個(gè)通過配線與發(fā)電電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)機(jī)的三相電力端子連接的變換器，在發(fā)電電動(dòng)機(jī)側(cè)連接的情況下，將發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的所述三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電，在與旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)連接的情況下，將電池的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電并向旋轉(zhuǎn)機(jī)供給。
[0007]本發(fā)明的發(fā)明人也曾經(jīng)針對這一問題提出采用開關(guān)磁阻和雙凸極兩種工作模式實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和發(fā)電的切換，并申請了發(fā)明專利:一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，申請?zhí)?2014105380702。
[0008]另外，值得一提的是公開的發(fā)明專利申請:一種可切換繞組的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，申請?zhí)?201310581305.1，公開了一種可切換繞組的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它利用雙逆變器協(xié)調(diào)控制和弱磁控制實(shí)現(xiàn)低速和高速的繞組工作切換，顯著拓寬驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作轉(zhuǎn)速范圍。該申請與本發(fā)明申請的區(qū)別是:
首先該申請的技術(shù)目的主要是為了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的弱磁擴(kuò)速，而本發(fā)明申請的目的在于改善起動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)時(shí)的電機(jī)性能；
其次，該申請利用雙逆變器協(xié)調(diào)控制和弱磁控制實(shí)現(xiàn)低速和高速的繞組工作切換，而本發(fā)明申請的第二逆變器用于實(shí)現(xiàn)三相繞組的短接，不用于作為普通的逆變器使用；
再次，該申請繞組短接使用了一種繞組開關(guān)變換裝置，本申請使用更為簡單有效的雙觸點(diǎn)電磁開關(guān)，沒有整流元件的電壓降；
另外，該申請的與本申請?jiān)趦蓚€(gè)逆變器的連接方式上也有這顯著的區(qū)別。
[0009]最后，該申請技術(shù)適用于永磁同步電機(jī)，而本發(fā)明的技術(shù)對于大部分電機(jī)都適用。
[0010]總之，申請人至今為檢索到利用兩個(gè)逆變器和一個(gè)雙觸點(diǎn)開關(guān)實(shí)現(xiàn)繞組匝數(shù)的切換，以適應(yīng)低速起動(dòng)狀態(tài)和高速發(fā)電狀態(tài)兩種工況要求的起動(dòng)發(fā)電機(jī)技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了發(fā)明一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置，以全部的匝數(shù)參與起動(dòng)工作，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；以部分匝數(shù)參與發(fā)電工作，解決高速發(fā)電運(yùn)行時(shí)電壓過高、電阻過大等問題，提高電機(jī)的效率。
[0012]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置，其特征在于:
包括三相電機(jī)、第一逆變器(I)、第二逆變器(4)、雙觸點(diǎn)開關(guān)(3)、切換開關(guān)(5)和控制器;
所述三相電機(jī)的三相定子繞組(2)中間具有抽頭，三相繞組的兩端分別接在第一逆變器(I)和第二逆變器(4)的三個(gè)橋臂中點(diǎn)；三相定子繞組(2)中間的三個(gè)抽頭連接在雙觸點(diǎn)開關(guān)(3)的三個(gè)接頭上，可以被雙觸點(diǎn)開關(guān)(3)連接在一起或完全斷開；
第一逆變器(I)的正極和負(fù)極分別接蓄電池的正極的負(fù)極，第二逆變器(4)與切換開關(guān)(5)串聯(lián)后再分別接在蓄電池的正極和負(fù)極上；
控制器可以控制第一逆變器(I)與第二逆變器(4)的開關(guān)管、雙觸點(diǎn)開關(guān)(3)和切換開關(guān)(5)。
[0013]如上所述的一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，雙觸點(diǎn)開關(guān)(3)斷開，三相定子繞組(2)的三個(gè)中間抽頭懸置，第二逆變器(4)的三個(gè)負(fù)極開關(guān)管或三個(gè)正極開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通，將三相繞組的末端短接在一起；
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)處于高速發(fā)電狀態(tài)，三相定子繞組(2)的三個(gè)中間抽頭被雙觸點(diǎn)開關(guān)(3)短接在一起，第一逆變器(I)和第二逆變器(4)上的開關(guān)管皆被關(guān)閉，此時(shí)汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)相當(dāng)于兩個(gè)三相發(fā)電機(jī)運(yùn)行。
[0014]一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置，其特征在于:
包括三相電機(jī)、第一逆變器(I)、第二逆變器(4)、三相整流橋、切換開關(guān)(5)和控制器;
所述三相電機(jī)的三相定子繞組(2)中間具有抽頭，三相繞組的兩端分別接在第一逆變器(I)和第二逆變器(4)的三個(gè)橋臂中點(diǎn)；三相定子繞組(2)中間的三個(gè)抽頭分別接三相整流橋的三個(gè)橋臂中點(diǎn)；
第一逆變器(I)的正極和負(fù)極分別接蓄電池的正極的負(fù)極，第二逆變器(4)與切換開關(guān)(5)串聯(lián)后再分別接在蓄電池的正極和負(fù)極上；
控制器可以控制第一逆變器(I)與第二逆變器(4)的開關(guān)管、雙觸點(diǎn)開關(guān)(3)和切換開關(guān)(5)。
[0015]如上所述的一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置，其特征在于:
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，控制器控制切換開關(guān)(5)斷開，第二逆變器(4)的三個(gè)負(fù)極開關(guān)管或三個(gè)正極開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通，將三相繞組的末端短接在一起；
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)處于高速發(fā)電狀態(tài)，第一逆變器(I)和第二逆變器
(4)上的整流管和三相整流橋上的整流管組成H橋整流器，使起動(dòng)發(fā)電機(jī)對外輸出直流電。
[0016]本發(fā)明的有益效果如下:
⑴起動(dòng)時(shí)，所有的線圈都參與工作，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。由于起動(dòng)時(shí)間短，因此起動(dòng)機(jī)能夠承受短時(shí)間的過電流；
⑵發(fā)電時(shí)，只有部分線圈參與工作，解決了高速發(fā)電運(yùn)行時(shí)的弱磁擴(kuò)速問題，電機(jī)的內(nèi)阻小，電機(jī)的效率高。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置原理圖。其中:1、第一逆變器，2、三相定子繞組，3、雙觸點(diǎn)開關(guān)，4、第二逆變器，5、切換開關(guān)。
[0018]圖2是本發(fā)明一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置起動(dòng)狀態(tài)A-B通電模態(tài)電流圖。其中:1、第一逆變器，2、三相定子繞組，3、雙觸點(diǎn)開關(guān)，4、第二逆變器，5、切換開關(guān)。圖中加粗黑線為A-B通電時(shí)電流流向。
[0019]圖3為本發(fā)明一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置。其中:1、第一逆變器，2、三相定子繞組，3、雙觸點(diǎn)開關(guān)，4、第二逆變器，5、切換開關(guān)。圖中開關(guān)管為虛線，表示無觸發(fā)信號(hào)開關(guān)管被關(guān)閉，繞組發(fā)出的電壓經(jīng)過逆變器上的二極管整流后對外輸出。
[0020]圖4為本發(fā)明一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置采用三相整流橋的方案。1、第一逆變器，2、三相定子繞組，3、三相整流橋，4、第二逆變器，5、切換開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]圖1所示本發(fā)明一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置原理圖。一種汽車起動(dòng)發(fā)電機(jī)及其控制裝置包括三相電機(jī)、第一逆變器(I)、第二逆變器(4)、雙觸點(diǎn)開關(guān)(3)、切換開關(guān)
(5)和控制器。
[0023]所述三相電機(jī)的三相定子繞組中間帶有抽頭，三相電樞繞組被分成由線圈Al、線圈B1、線圈Cl組成的一部分三相繞組，以及由線圈A2、線圈B2、線圈C2組成的第二部分三相繞組。
[0024]三相繞組的兩端分別接在第一逆變器(I)和第二逆變器(4)的三個(gè)橋臂中點(diǎn)；三相定子繞組(2)中間的三個(gè)抽頭