交直流混合供电技术在三轮摩托车上的应用

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1、交直流混合供电技术在三轮摩托车上的应用闫超（江苏宗申三轮摩托车制造有限公司）摘要：介绍了一种三轮摩托车电器照明系统供电解决方案，探讨了交直流混合供电技术在三轮摩托车上使用的可行性，通过交直流混合供电技术，满足三轮摩托车大灯照度的同时保证了全车直流供电的功率，提供了一项新型的电路设计思路。关键词：三轮摩托车，交直流混合供电，照度随着三轮摩托车产量的逐年递增，其市场占有率逐步提高，三轮摩托车以其方便、易驾驶、费用低的特点赢得更多的用户。尤其是县城以及城乡结合部的用户使用量逐年上升，且夜间使用的频次居多，比如蔬菜贩卖用户、

2、短途载客用户。另一方面由于三轮摩托车动力多是在两轮摩托车发动机基础上转化而来，其供电系统多为内置交流磁电机，经外部整流稳压器整流稳压后提供给整车电系统使用，摩托车发动机内置的磁电机由于受到内部空间限制，磁电机发电功率有限。另一方面，目前我国摩托车整流稳压器行业的整体水平较低，受成本及其他因素影响，其交直流电能实际转换效率仅为50-60%。此外，我国的摩托车发摩托车发动机多为模仿国外两轮摩托车发动机，并在其基础上优化改进热机和传动系统而成，受外观模具限制，对其磁电机部分并未进行大的改进，以C系列110ml发动机为例，其

3、磁电机(图1)多为六极全波交流，其交流输出最大功率为90W，经整流稳压后直流最大输出功率为50W左右，在两轮摩托车车上使用基本能够满足要求，但在三轮摩托车上使用远不能够满足要求。图1（110ml六极全波磁电机）三轮摩托车外部灯具按照国标（GB4785-2007等）有关规定，除牌照灯外必须装置两套后尾灯，一般多为组合式尾灯，其中包含转向灯、后位灯、制动灯、后雾灯、部分高档车型还设置了倒车灯、倒车喇叭等电器。三轮摩托车在夜间行驶时，其电器平衡总功率按下式计算：P平总=P大灯+P行车灯+P仪表灯+P电启动xη电启动+P制动

4、灯xη制动灯+P喇叭xη喇叭+P转向xη转向+P充+……=35+10x2+1.7x2+400x1%+2x21x5%+50x5%+2x10x10%+15+……=80.6(W)PXX为各功能电器的功率；ηxx为各功能电器的使用率通过上式计算可知，三轮摩托车在夜间行驶时，电器平衡总功率可达80W左右。因此如果三轮摩托车夜间使用频次过多、时间过长的话，蓄电池在车辆使用1-2h后就会出现严重的亏电现象，前照灯照度明显偏暗，远远低于国家标准最低要求的10000cd（双灯制为8000cd），严重时只能达到3200cd（图2）甚至更

5、低。图2（改前检测数据32x100cd）低于8000cd的前照灯根本无法保证车辆的正常行驶，车辆如果长期夜间使用势必造成蓄电池严重亏电并导致蓄电池损坏，使得车辆部分功能（如电启动）无法再次正常工作。针对这一问题，重新对三轮摩托车全车电气系统尤其是发电单元进行了系统的论证，提出了交直流混合供电理论，即前照灯（含后位灯，下同）在发动机工作时采用交流供电，在发动机不工作时采用直流供电。其工作原理图参见图3。图3（交直流混合供电原理）三轮摩托车电气系统若按照该系统实施，不仅能够保证发动机不工作时的短时照明用电，又保证车辆行驶

6、过程中的前照灯照度，同时解决了蓄电池的亏电问题。如图3所示，在发动机不工作时继电器J不动作，其常闭触点吸合J1-1J2-1接通，前照灯电路由蓄电池提供电源照明，当发动机工作时，整流稳压器输出14.5V直流电压，继电器通电动作，其常闭触点J1-1J2-1断开，常开触点J1-2/J2-2吸合,前照灯供电由磁电机发电线圈直接提供。同时，由于短路式稳压器的限制调节作用，在短路式稳压整流器工作时，其交流输入端的交流电压被限制在12V，此电压值符合前照灯灯泡的额定工作电压范围，能够有效保证大灯照度。此时整流稳压器仍能保证最大

7、3A以上的电流输出，扣除其他电器使用的电量外，蓄电池的充电电流能有效维持在1.5A左右，有效保证了蓄电池的长期有效工作，达到了电器总功率的有效平衡。采用这种方式既能够解决长期夜间使用车辆的照明问题，又能够提高磁电机发电的利用率，还可以有效保证蓄电池在长期使用过程中不因长期亏电而损坏。为了进一步论证交直流混合供电系统的合理性、可靠性和稳定性，在南方部分市场将行了小范围的实施，该类地区夜生活比较丰富，居民一般都乘坐三轮摩托客车短途出行，车辆在使用过程中频繁电启动，且在夜间行车过程中，大灯基本处于工作状态。经实际检测，蓄电

8、池充电电流始终保持在1.5A以上，大灯照度在25000cd（图4）以上，完全满足车辆正常行驶的需要。图4（改后检测数据254x100cd）经过半年时间的跟踪检测，该类地区车辆在使用交直流混合供电模式后，解决了长期夜间行车大灯照度不够及蓄电池因亏电损坏过多的问题，进一步证明了交直流混合供电技术在三轮摩托车上应用的可行性和可靠性。参考文献：GB47