一种启动兼发电控制装置的制作方法

本实用新型涉及摩托车启动技术领域，具体涉及一种启动兼发电控制装置。

背景技术：

请参考图1所示，在现有技术中，有一种采用发动机作为启动电机的控制装置，该装置采用三相全桥MOS管电路驱动电机转动。具体实现过程中，通过电机位置速度检测模块检测电机所处的位置，输出电机在该位置条件下的驱动信号，依据该驱动信号驱动电机旋转，从而带动发动机启动，此时电机作为启动电机；在启动完成后，发动机(具有发动和发电双重功能)带动电机转动发电，此时电机作为发电机使用，例如对蓄电池进行充电，并利用三相全桥MOS管电路中的寄生二极管进行整流，同时开通三相全桥MOS管电路中的三相下管整流输出电压进行调压，即＂短路式调压＂。

但是，本实用新型的发明人经过研究发现，在现有采用发动机作为启动电机的控制装置中，由于作为启动电机时需要较高的扭矩，因此增大了电机的功率，导致电机在作为发电机使用时输出功率较大，因而会出现电机和控制器(如图1中的六个MOS管)温度过高的问题，影响了电机和控制器的寿命。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种新型启动兼发电控制装置，可以有效解决现有大功率电机在作为发电机使用时电机和包括MOS管在内的控制器温度过高的问题，进而延长电机和包括MOS管在内的控制器的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种启动兼发电控制装置，包括电机、启动模块、开关模块、检测模块和调压模块，其中：

所述电机用于启动发动机和发电；所述启动模块用于通过驱动电机来启动发动机；所述开关模块用于在启动发动机时连接启动模块和电机，在启动发动机完成后断开启动模块和电机之间的连接；所述检测模块用于检测启动发动机是否完成；所述调压模块用于对电机向外部蓄电池输出的电压进行调整。

进一步地，所述启动模块采用三相全桥MOS管电路，所述三相全桥MOS管电路包括第一至第六NMOS管，所述第一至第六NMOS管的栅极连接外部驱动电路，所述第一至第三NMOS管的漏极与外部蓄电池的正极连接，所述第一NMOS管的源极与第四NMOS管的漏极和开关模块的第一输入端连接，所述第二NMOS管的源极与第五NMOS管的漏极和开关模块的第二输入端连接，所述第三NMOS管的源极与第六NMOS管的漏极和开关模块的第三输入端连接，所述第四至第六NMOS管的源极接地。

进一步地，所述电机、开关模块和调压模块之间的连接方式包括以下任意一种：

所述电机通过开关模块连接到调压模块，所述调压模块连接到外部蓄电池；

所述电机连接到调压模块，所述调压模块连接到外部蓄电池；

所述电机连接到调压模块，所述调压模块通过开关模块连接到外部蓄电池；

所述电机通过开关模块连接到调压模块，所述调压模块通过开关模块连接到外部蓄电池。

进一步地，若所述电机通过开关模块连接到调压模块，所述调压模块连接到外部蓄电池，则所述开关模块包括第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，所述第一至第三开关元件用于在启动发动机时连接启动模块和电机，在启动发动机完成后断开启动模块和电机之间的连接并连接调压模块和电机。

进一步地，若所述电机连接到调压模块，所述调压模块连接到外部蓄电池，则所述开关模块包括第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，所述第一至第三开关元件用于在启动发动机时连接启动模块和电机，在启动发动机完成后断开启动模块和电机之间的连接。

进一步地，若所述电机连接到调压模块，所述调压模块通过开关模块连接到外部蓄电池，则所述开关模块包括第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和第四开关元件，所述第一至第三开关元件用于在启动发动机时连接启动模块和电机，在启动发动机完成后断开启动模块和电机之间的连接，所述第四开关元件用于在启动发动机完成后连接调压模块和外部蓄电池的正极。

进一步地，所述第一至第三开关元件为第一至第三继电器，所述第一至第三继电器的公共触点分别与电机的三个相线连接，所述第一至第三继电器的常开触点依次作为开关模块的第一至第三输入端与启动模块连接，所述第一至第三继电器的常闭触点依次作为开关模块的第四至第六输入端与调压模块连接。

进一步地，所述调压模块包括第一至第三晶闸管和第一至第三二极管，所述第一至第三晶闸管的控制极连接外部驱动电路，所述第一至第三晶闸管的阴极与外部蓄电池的正极连接，所述第一晶闸管的阳极与第一二极管的阴极和开关模块的第四输入端连接，所述第二晶闸管的阳极与第二二极管的阴极和开关模块的第五输入端连接，所述第三晶闸管的阳极与第三二极管的阴极和开关模块的第六输入端连接，所述第一至第三二极管的阳极接地。

进一步地，所述检测模块包括检测判定单元和开关控制单元，所述检测判定单元用于判定发动机启动是否完成，所述开关控制单元用于在启动发动机完成后，控制所述开关模块断开启动模块和电机之间的连接。

进一步地，所述检测判定单元包括电流检测判定子单元和速度检测判定子单元，所述电流检测判定子单元用于检测外部蓄电池的放电电流并判定是否小于设定电流，所述速度检测判定子单元用于检测发动机的启动转速并判定是否大于设定转速，所述开关控制单元用于放电电流小于设定电流或/和启动转速大于设定转速时，控制所述开关模块断开启动模块和电机之间的连接，所述设定电流为0-10A，设定转速为800-2000rpm。

与现有技术相比，本实用新型提供的启动兼发电控制装置，包括电机、启动模块、开关模块、检测模块和调压模块，电机用于启动发动机和发电，启动模块用于通过驱动电机来启动发动机，开关模块用于在启动发动机时连接启动模块和电机，在启动发动机完成后断开启动模块和电机之间的连接，检测模块用于检测启动发动机是否完成，调压模块用于对电机向外部蓄电池输出的电压进行调整，从而实现对电机的输出电压进行调整，因而可以有效解决电机和控制器温度过高的问题，同时可以延长电机和控制器的寿命。

附图说明

图1是现有技术提供的采用发动机作为启动电机的控制装置原理示意图。

图2是本实用新型提供的启动兼发电控制装置原理示意图。

图3是本实用新型提供的一种启动兼发电控制装置实施例电路示意图。

图4是本实用新型提供的另一种启动兼发电控制装置实施例电路示意图。

图5是本实用新型提供的又一种启动兼发电控制装置实施例电路示意图。

图中，1、电机；2、启动模块；3、开关模块；31、第一输入端；32、第二输入端；33、第三输入端；34、第四输入端；35、第五输入端；36、第六输入端；4、检测模块；41、电流检测判定子单元；42、速度检测判定子单元；43、开关控制单元；5、调压模块；6、蓄电池。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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实用新型中的具体含义。

请参考图2和图3所示，本实用新型提供一种启动兼发电控制装置，包括电机1、启动模块2、开关模块3、检测模块4和调压模块5，其中：

所述电机1用于启动发动机和发电；所述启动模块2用于通过驱动电机1来启动发动机；所述开关模块3用于在启动发动机时连接启动模块2和电机1，在启动发动机完成后断开启动模块2和电机1之间的连接；所述检测模块4用于检测启动发动机是否完成；所述调压模块5用于对电机1向外部蓄电池6输出的电压进行调整，以避免电机1和包括MOS管的控制器的温度过高。

作为具体实施例，请参考图3所示，所述启动模块2采用三相全桥MOS管电路，所述三相全桥MOS管电路包括第一至第六NMOS管N1～N6，所述第一至第六NMOS管N1～N6的栅极连接外部驱动电路，所述第一至第三NMOS管N1～N3的漏极与外部蓄电池6的正极连接，所述第一NMOS管N1的源极与第四NMOS管N4的漏极和开关模块3的第一输入端31连接，所述第二NMOS管N2的源极与第五NMOS管N5的漏极和开关模块3的第二输入端32连接，所述第三NMOS管N3的源极与第六NMOS管N6的漏极和开关模块3的第三输入端33连接，所述第四至第六NMOS管N4～N6的源极接地。本实施中的启动模块2工作时，外部蓄电池6放电，第一至第六NMOS管N1～N6导通驱动电机1，从而启动发动机。

作为一种实施例，请参考图3所示，所述电机1通过开关模块3连接到调压模块5，所述开关模块3包括第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，所述第一至第三开关元件用于启动时分别连接启动模块2和电机1，启动完成后断开启动模块2和电机1之间的连接并连接调压模块5和电机1。而本领域的技术人员根据需要，可以采用继电器等其他的电子开关元件来实现所述开关模块3的开关切换功能。

作为另一种实施例，请参考图4所示，所述电机1直接连接到调压模块5，所述开关模块3包括第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，所述第一至第三开关元件用于启动时分别连接启动模块2和电机1，启动完成后断开启动模块2和电机1之间的连接。而本领域的技术人员根据需要，可以采用继电器等其他的电子开关元件来实现所述开关模块3的开关切换功能。

作为又一种实施例，请参考图5所示，所述调压模块5通过开关模块3连接到外部蓄电池6的正极，所述开关模块3包括第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和第四开关元件，所述第一至第三开关元件用于启动时分别连接启动模块2和电机1，启动完成后断开启动模块2和电机1之间的连接，所述第四开关元件用于在启动发动机完成后连接调压模块5和外部蓄电池6的正极。而本领域的技术人员根据需要，可以采用继电器等其他的电子开关元件来实现所述开关模块3的开关切换功能。

除了上述三种实施例以外，所述电机1、开关模块3、调压模块5之间的连接方式还可以是：电机1通过开关模块3连接到调压模块5，调压模块5通过开关模块3连接到外部蓄电池6。所述开关模块3用于在启动发动机完成后连接调压模块5和外部蓄电池6的正极，以及连接调压模块5和电机1。

作为优选实施例，请参考图3所示，所述开关元件为继电器，所述第一至第三继电器的公共触点分别与电机1的三个相线连接，所述第一至第三继电器的常开触点依次作为开关模块3的第一至第三输入端31～33与启动模块2连接，所述第一至第三继电器的常闭触点依次作为开关模块3的第四至第六输入端34～36与调压模块5连接。本实施中的开关模块3在发动机启动阶段时，所述第一至第三继电器的公共触点与电机1连接，所述第一至第三继电器的第一至第三输入端31～33依次与第一NMOS管N1的源极和第四NMOS管N4的漏极、第二NMOS管N2的源极和第五NMOS管N5的漏极、第三NMOS管N3的源极与第六NMOS管N6的漏极连接；在发动机完成启动后，所述第一至第三继电器的公共触点仍然与电机1连接，而第一至第三输入端31～33断开，第四至第六输入端34～36则与调压模块5连接，即所述开关模块3在电机启动和启动完成后分别与不同的模块连接。

作为具体实施例，请参考图3所示，所述调压模块5包括第一至第三晶闸管(亦称可控硅)T1～T3和第一至第三二极管D1～D3，所述第一至第三晶闸管T1～T3的控制极连接外部驱动电路，所述第一至第三晶闸管T1～T3的阴极与外部蓄电池6的正极连接，所述第一晶闸管T1的阳极与第一二极管D1的阴极和开关模块3的第四输入端34连接，所述第二晶闸管T2的阳极与第二二极管D2的阴极和开关模块3的第五输入端35连接，所述第三晶闸管T3的阳极与第三二极管D3的阴极和开关模块3的第六输入端36连接，所述第一至第三二极管D1～D3的阳极接地。本实施中的调压模块工作过程中，当发电电机1的输出电压过高时，可通过外部驱动电路对所述第一至第三晶闸管T1～T3的控制极进行控制，即可将对应的晶闸管关断，反之亦然，由此可采用要实施例中的可控硅开关电路来实现对发电电机1的输出电压进行开关式调压，以解决电机和控制器温度过高的问题，而且可以延长控制器和电机的寿命。

作为具体实施例，所述检测模块4包括检测判定单元和开关控制单元，所述检测判定单元用于判定发动机启动是否完成，所述开关控制单元用于在启动发动机完成后，控制所述开关模块3断开启动模块2和电机1之间的连接，由此可以实现检测模块4的启动完成检测和相应控制功能。

作为优选实施例，请参考图3所示，所述检测模块4包括电流检测判定子单元41、速度检测判定子单元42和开关控制单元43，所述电流检测判定子单元41用于检测外部蓄电池6的放电电流并判定是否小于设定电流，所述速度检测判定子单元42用于检测发动机的启动转速并判定是否大于设定转速，所述开关控制单元43用于放电电流小于设定电流或/和启动转速大于设定转速时，控制所述开关模块3断开启动模块2和电机1之间的连接。在本实施例中，当外部蓄电池6的放电电流小于设定电流，或/和发动机的启动转速大于设定转速时，即判定启动已经完成，此时所述开关模块3将断开启动模块2和电机1之间的连接。

作为具体实施方式，所述设定电流为0-10A，设定转速为800-2000rpm；所述电流检测判定子单元41可以采用本领域技术人员已知的采样电阻方式，或者电流传感器方式，或者MOS管内阻方式等；所述速度检测判定子单元42可以采用本领域技术人员已知的触发器信号计算，或者霍尔位置传感器计算等；所述开关控制单元43即是控制继电器吸合断开的电路，该电路有很多种，具体可以采用本领域技术人员熟知的电路来进行控制，在此不再赘述。

与现有技术相比，本实用新型提供的启动兼发电控制装置，包括电机、启动模块、开关模块、检测模块和调压模块，电机用于启动发动机和发电，启动模块用于通过驱动电机来启动发动机，开关模块用于在启动发动机时连接启动模块和电机，在启动发动机完成后断开启动模块和电机之间的连接，检测模块用于检测启动发动机是否完成，调压模块用于对电机向外部蓄电池输出的电压进行调整，从而实现对电机的输出电压进行调整，因而可以有效解决电机和控制器温度过高的问题，同时可以延长电机和控制器的寿命。

需要说明的是，本实用新型实施例装置中的模块、单元和/或子单元，可以根据实际需要进行合并、划分和删减，这里不对其做出具体限定。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。