汽车嵌入式系统开发方法-第三讲汽车起动系统课件.ppt
第二讲,汽车起动系统,一,.,起动机,汽车发动机是靠外力起动的，常用的起动,方式有人力起动和电力起动。,由于电力起动操作方便，起动迅速，安全,可靠，所以现代汽车均采用电力起动。,电力启动系统由电动机、传动机构和控制,装置三部分组成。下面分别介绍。,由于汽车采用,14V,直流电源供电，因此直,流电动机在汽车上被大量采用。汽车用起动,电动机，都是串激式直流电机。它由电枢、,一,.,起动机,磁极和换向器等主要部分组成。,直流电动机工作原理,直流电动机是将电能转变为机械能的设,备。它根据带电导体在磁场中受电磁力作用,这一原理（左手定则）工作。由于换向器作,用，使在,N,极和,S,极下面导体中的电流方向保,持不变，电磁力形成的转矩方向也就不变,，,使电枢仍按原来的逆时针方向转动。,由于一个线圈所产生的转矩不够大，且转速不,稳定，因此，实际上电动机的电枢上绕有很多线圈，,换向片数也随线圈的增多而相应增加。有电工学知，,电动机转矩为,M,?,C,I,?,m,s,式中,Cm,电机常数，与电机结构有关；,Is,电枢电流；,?,磁极磁通。,当直流电动机接入直流电源时，产生电磁转矩,使电枢旋转。而电枢旋转，其绕组又切割磁力线而,产生感应电动势，其方向按右手定则判断，恰与电,一,.,起动机,电枢的电流方向相反，故称为反电动势。其大小为,式中,n,电动机的转速。,这样，外加电压,U,除一部分降落在电枢绕组和激,磁绕组的电阻,Rs,和,RL,上外，另一部分则用来平衡电,动机的反电动势,Ef,，即,E,f,?,C,m,?,n,U,?,E,IR,IR,f,?,s,s,?,s,L,上式称为电动机的电压平衡方程式。由上式得,U,?,E,U,?,C,?,n,f,m,I,s,?,?,R,R,R,R,s,?,L,s,?,L,一,.,起动机,由此可知，当电动机轴上阻力增大时，电枢转,速就会降低，故,E,f,减小，电枢电流,Is,增大，电磁转,矩也随之增大，一直到电动机产生得电磁转矩与阻,力矩达到新的平衡为止。反之，电动机负载减小时，,电枢转速升高，,Is,减小，电枢转矩,M,也随之减小，,一直到电磁转矩与阻力矩达到新的平衡为止。可见，,串激直流电动机，当负载发生变化时，其转速、电,流和转矩，将会自动发生相应变化，以满足负载变,化需要。,一,.,起动机,串激直流电动机的特性,1,）转矩特性,电动机电磁转矩随电枢电流变化的关系，称转矩,特性。,串激直流电动机电枢与激磁电流是相等的，故在,磁路未饱和时，它与电流成正比，即,?,?,C,1,I,s,。故电,磁转矩,M,?,C,?,I,C,I,m,s,?,2,s,一,.,起动机,即在磁路未饱和时，电磁转矩随电流的平方而增加；,在磁路饱和后，电流增大，磁通保持不变。此时，,电磁转矩才与电流成线性关系，如图,1,。,2,）机械特性,电动机的转速，随转矩而变化的关系称为机械,特性。,由电压平衡式可得,U,?,I,s,?,R,s,?,R,t,?,n,?,C,?,m,一,.,起动机,n,P,M,图,1,串激直流电动机的特性曲线,I,一,.,起动机,?,也增大，故其转速,在磁路未饱和时，,Is,增大时，,n,随电枢电流,Is,的增加而迅速下降。如图,1,所示中,n,曲线所示。由于,M,正比于,I,S,平方，所以串激直流,电动机的转速随转矩的增加而迅速下降，即具有,软的机械特性，如图,2,所示。,3,）功率特性,M,g,n,P,?,?,k,W,?,9,7,.3,一,.,起动机,n,M,图,2,串激直流电动机的机械特性,一,.,起动机,式中,M,扭矩,(N.m),；,N,转速,(r/min),。,因此，完全制动（,n,0,）和空载（,M,0,）时，,起动机的功率均等于零。,1,可以证明，在,I,s,?,2,I,max,时，起动机功率达到最大,值，如图,1,的,P,曲线所示。,因为起动机的运行时间很短，允许以它的最大,功率运转，所以通常起动机的最大功率作为起动机,的额定功率。工厂也经常通过空转和完全制动两项,一,.,起动机,实验来检验起动机的工作是否正常。,由上述可知，串激直流电动机有软的机械,特性，即当负载增加时，它的转速迅速下降，,电磁转矩迅速增大。这个特性特别适合于做,起动电动机。,需要指出的是，直流电动机还有别的激励,形式，如他激、并激、永磁等。如图,3,示：,一,.,起动机,他激,并激,串激,永磁,M,M,M,M,图,3,直流电动机的几种激励形式,一,.,起动机,4,）影响起动机功率和转矩的因素,a),接触电阻和导线电阻的影响；,b),蓄电池内阻的影响；,c),温度的影响。,二,.,啮合方式,起动电机一般都是串激直流电动机，但对,于传动机构和控制装置而言，各种起动机却,差别较大，所以在介绍起动机时，同时也要,阐明控制装置和传动机构的特点。,一般有直接操纵强制啮合、电磁操纵强,制啮合和移动电枢啮合等几种。近年来为了,提高起动性能并减轻起动机的重量，又研制,了一种内装减速齿轮的起动机，称为减速起,动机。,
