CZ132093A3 - Driving system for a vehicle - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká hnacího systému pro vozidlo majícího nejméně jedno hnací kolo a prostředky pro vytváření signálu pro řízení rychlosti otáčení uvedeného hnacího kola, obsahující elektrický motor mechanicky spojený s uvedeným hnacím kolem, akumulátor elektrické energie uzpůsobený pro opětovné nabíjení, spalovací motor, generátor elektrické energie, mechanicky spojený s uvedeným spalovacím motorem, přenosové prostředky elektrické energie elektricky spojené s uvedeným elektrickým motorem, s uvedeným generátorem a s uvedeným akumulátorem, pro vyvolání průchodu prvního elektroenergetického toku mezi uvedeným akumulátorem a uvedeným elektrickým motorem, druhého elektroenergetického toku mezi uvedeným generátorem a uvedeným elektrickým motorem a třetího elektroenergetického toku mezi uvedeným generátorem a uvedeným akumulátorem, a prostředky pro vytváření prvního měřicího signálu reprezentativního pro množství elektrické energie uložené v uvedeném akumulátoru.

Dosavadní stav techniky

Patentový spis USA A-4 306 156 například popisuje systém tohoto typu, v němž jsou hnací kola vozidla připojena k elektrickému hnacímu motoru na střídavý proud prostřednictvím regulačního ústrojí vozidla, majícího hydraulický převodník momentu a automatickou převodovou skříň ovládaného mimo jiné akceleračním pedálem vozidla.

Střídavé napájecí napětí elektrického hnacího motoru je dodáváno převáděcím obvodem, který přijímá stejnosměrné napětí z dobíjitelné baterie, dokud je množství energie, které je v baterii k dispozici, větší než dané množství.

Když toto množství energie, která je k dispozici v baterii, poklesne pod tento práh, spustí řídicí obvod, obsáhující mimo jiné počítač, benzinový motor* mechanicky spojený s generátorem stejnosměrného napětí, a zapojí spojení tohoto generátoru k převodníku a k baterii. Tento benzinový motor potom dodává prostřednictvím generátoru energii potřebnou pro pohon motoru a opětovné nabití baterie.

Když množství elektrické energie, které je k dispozici v baterii, opět přesáhne předem určený práh, řídicí obvod zastaví benzinový motor a odpojí generátor. Energie potřebná pro pohon vozidla je potom znovu dodávána baterií.

V tomto systému jsou napětí a proud odávané generátorem, když pracuje benzinový motor, v podstatě konstantní. První část tohoto proudu slouží pro napájení hnacího motoru prostřednictvím převáděcího obvodu, a druhá část tohoto proudu slouží pro opětovné nabíjení baterie. Jestliže hnací motor spotřebovává málo nebo vůbec žádnou energii, například když vozidlo jede s kopce nebo když je v klidu, může být tato druhá část. proudu dodávaná generátorem relativně vysoká. Je však známo, že baterie nemůže být. nabíjena proudem větším, než je určená hodnota, aniž by došlo k jejímu poškození. .Výše popsaný způsob tak má odpor zapojený sériově mezi generátorem a baterií a určený pro omezování nabíjecího proudu baterie.

Tento odpor vyplýtvává značné množství energie, která podstatně snižuje účinnost, systému. Kromě toho musí mít tento odpor značnou velikost a jeho teplota může dosáhnout. vysokých hodnot, což činí jeho instalaci ve vozidle komplikovanou. Přes přítomnost tohoto odporu však nejsou nabíjecí podmínky baterie příznivé, a to vzhledem ke značným výchylkám proudu používaného pro toto nabíjení, které mohou snížit životnost, této baterie.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje vynález hnacího systému pro vozidlo, majícího nejméně jedno hnací kolo a prostředky pro vytváření signálu pro řízení rychlosti otáčení uvedeného hnacího kola, obsahující elektrický motor mechanicky spojený s uvedeným hnacím kolem, akumulátor elektrické energie uzpůsobený pro opětovné nabíjení, spalovací motor, generátor elektrické energie, mechanicky spojený s uvedeným spalovacím motorem, přenosové prostředky elektrické energie elektricky spojené s uvedeným elektrickým motorem, s uvedeným generátorem a s uvedeným akumulátorem, pro vyvolání průchodu prvního elektroenergetického toku mezi uvedeným akumulátorem a uvedeným elektrickým motorem, druhého elektroenergetického toku mezi uvedeným generátorem a uvedeným elektrickým motorem a třetího elektroenergetického toku mezi uvedeným generátorem a uvedeným akumulátorem, a prostředky pro vytváření prvního měřicího signálu reprezentativního pro množství elektrické energie uložené v uvedeném akumulátoru, jehož podstatou je, že podle vynálezu uvedené přenosové prostředky elektrické energie obsahují první regulační prostředek pro regulování intenzity uvedeného prvního elektroenergetického toku a uvedeného druhého elektroenergetického toku na základě prvního regulačního signálu, a druhý regulační prostředek pro regulování intenzity uvedeného druhého elektroenergetického toku a třetího elektroenrgetického toku na základě uvedeného druhého regulačního signálu, a přičemž uvedený systém dále také obsahuje prostředek pro vytváření, druhého měřicého signálu reprezentativního pro elektrickou energii přenášenou uvedeným prvním elektroenergetickýra tokem a uvedeným druhým elektroenergetickýra tokem, prostředek pro vytváření třetího měřicího signálu reprezentativního pro elektrickou energii přenášenou uvedeným druhým elektroenergetickýra tokem a uvedeným třetím elektroenergetickýra tokem, a řídicí obvod uspořádaný pro 'vytváření uvedeného prvního regulačního signálu jako funkce uvedeného řídicího signálu a pro vytváření uvedeného druhého regulačního signálu jako funkce rozdílu mezi uvedeným třetím měřicím signálem a uvedeným druhým měřicím signálem.

-4Uvedený řídicí obvod je s výhodou uspořádán tak, že vytváří uvedený druhý regulační signál s hodnotou takovou, že uvedený rozdíl mezi uvedeným třetím a uvedeným druhým měřicím signálem je alespoň v podstatě rovný určené hodnotě. Systém s výhodou dále obsahuje prostředek pro vytváření čtvrtého měřicího signálu reprezentativního pro rychlost otáčení' uvedeného generátoru, přičemž uvedený řídicí obvod je uspořádán tak, že vypočítává referenční hodnotu pro uvedený čtvrtý měřicí signál jako funkci uvedeného druhého měřicího signálu, že nejpi*ve dává uvedenému druhému regulačnímu signálu hodnotu takovou, že uvedená intenzita druhého elektroenergetického toku a třetího elektroenergetického toku klesá nebo vzrůstá v závislosti na tom, zda uvedený rozdíl mezi uvedeným třetím měřicím signálem a uvedeným druhým měřícím signálem klesá nebo vzrůstá, a tak, že když uvedený čtvrtý měřicí signál dosáhne uvedené referenční hodnoty, dává uvedenému druhému regulačnímu signálu takovou hodnotu, že uvedený rozdíl mezi uvedeným třetím měřicím signálem a uvedeným druhým měřicím signálem je opět rovný uvedené určené hodnotě.

Uvedené řešení přináší hnací systém pro vozidlo stejného základního typu, jaký je popsán ve výše uvedeném patentovém spisu USA A-4 306 156, avšak který nemá výše uvedené nevýhody. Účinnost systému řešeného podle vynálezu je na rozdíl od tohoto známého systému podstatně lepší a systém přitom nemá žádnou těžkopádnou objemnou složku, která by se vyznačovala velmi vysokou teplotou, jako je tomu v případě výše uvedeného omezovacího odporu. Podmínky nabíjení baterie přitom mohou být blízké optimálním podmínkám.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladě provedení s odvoláním na připojený jediný výkres, jehož obr.l znázorňuje blokové schéma dvou provedeni hnacího sysrozsah.

t.ér.;u podle vynálezu, neomezující jeho

Příklad provedení vynálezu

Hnací systém 1. vozidla, schematicky znázorněný na obr.l, obsahuje asynchronní motor 2, jehož rotor, samostatně neznázorněný, je mechanicky spojený ’s. hnacím kolem _3 vozidla. Na tomto obr.l jsou motor 2 a kolo 2 znázorněny odděleně a jejich mechanické spojení je vyznačeno dvojitou čarou. Je však zřejmé, že motor 2 ^a toto kolo 3 mohou být uloženy společně anebo mohou být vzájemně spojeny pomocí přenášecíbo hřídele a/nebo převodového soukolí.

Systém JL obsahuje také akumulátor elektrické energie určený pro opětovné nabíjení, nebo baterii. 4., která je spojena se statorem motoru 2, samostatně nezná zorněným, přes převáděcí obvod _5. Tento převodník 5 je uzpůsoben tak, aby byl schopen poskytovat elektrickou energii potřebnou pro funkci motoru 2 ve formě střídavého napětí, které přijímá z baterie 4 nebo z jiných obvodů, které budou popsány níže, ve formě stejnosměrného napětí nebo proudu.

Převáděcí obvod _5 je dále.uzpůsoben tak, aby mohl regulovat napětí a/nebo proud, které dodává do motoru 2, jakož i popřípadě kmitočet tohoto napětí a tohoto proudu, na základě regulačního signálu SRÍ, který dostává ze řídicího obvodu 6, jehož funkce budou popsány níže. Jinými slovy je převodník 5 uzpůsoben tak, že reguluje elektrickou energii, kterou poskytuje do motoru 2, na základě regulačního signálu SRÍ .

Je třeba poznamenat, že elektrická spojení mezi jednotlivými prvky, které právě byly popsány, nebo budou popsány níže, jsou na obr.l znázorněny jedinou čarou, i když tato spojení sestávají z několika vodičů, jak je samozřejmě běžné pro spoj‘ení mezi baterií 4, převodníkem _5 a motorem 2. Aby byl obr.l snáze srozumitelný, jsou spojení týkající se přenosu elektrické energie znázorněna tlustšími čarami než spojení sloužící pro přenos řídicích nebo měřicích signálů.

Systém 1 má také benzinový motor Ί_ mechanicky spojený s rotorem, samostatně neznázorněným, generátoru 8 střídavého napětí. V tomto obrázku .jsou motor 1_ a generátor £ znázorněny jako vzájemně oddělené a jejich mechanické spojení je znázorněno dvojitou čarou. Je však zřejmé, že tento motor 7 a tento generátor 8 mohou být. uloženy společně nebo mohou být vzájemně spojeny prostřednictvím převodového soukolí.

Stator generátoru 8, samostatně neznázorněný, je spojen s baterií £ a tak i s převodníkem _5, prostřednictvím druhého převáděcího obvodu 9. Tento druhý převodník 9 je uzpůosben tak, aby dodával ze střídavého napětí vyráběného generátorem 8., stejnosměrné napětí rovné napětí vyráběnému baterií 4., Tento převodník je kromě toho uzpůosben tak, aby reguloval na základě druhého regulačního signálu SR2 proud a tak i energii, kterou poskytuje do baterie 4 ^a do převodníku 5. Signál SR2 je vytvářen řídicím obvodem _6 způsobem, který bude popsán níže.

Systém 1 má také monitorovací obvod l_0, jehož vstupy jsou spojeny s baterií 4 a který je uzpůsoben tak, aby posvktoval do řídicího obvodu 6 signál SQ, úměrný množství elektrické energie, která je k dispozici v této baterii _4. Tento monitorovací obvod 10 nebude podrobně popisován, protože může být realizován různým,i způsoby , které budou dobře známy odborníkům v oboru. Uvedeme pouze, že monitorovací obvod 10 všeobecně obsahuje měřicí obvody poskytující signály reprezentativní pro napětí na svorkách baterie 4 pro její nabíjecí nebo vybíjecí proud, jakož její teplotu. Tento obvod 10 má také počítací obvody potřebné pro vytváření. signálu SQ na základě různých měřicích signálů, uvedených výše, a zohledňujícího popřípadě stáří baterie 4,

-Ίjako čas, který uplynul od jejího prvního použití,

V daném příkladě bude připuštěno, ze obvod 10 je uzpůsoben tak, že signál SQ se mění mezi maximální hodnotou, když je baterie zcela nabitá, a nulovou hodnotou, když je baterie 4 zcela vybitá.

Systém 1 má také měřicí obvod 11, připojený k převodníku 5 a uzpůsobený tak, že vytváří měřicí signál SPI úměrný elektrické energii absorbované tímto převodníkem .5 a tak i motorem, a vedl ho do řídicího obvodu 6, jakož i měřicí obvod 12 připojený k převodníku 9 a uzpůsobený tak, aby vytvářel měřicí signál SP2 úměrný elektrické energii poskytované převodníkem 9 a tak i generátorem _8 a vedl ho do řídicího obvodu _6.

Systém 1. může také mít obvod určený pro nabíjení baterie _4, když je vozidlo v klidu v blízkosti zdroje elektrické energie, jako je zásuvka připojená k veřejné elektrické síti. Nabíjecí obvod tohoto druhu není znázorněn, neboť nemá žádné přímé spojení s vynálezem.

ude podrobně popisován, potíže při jeho realizac způsobů po prostudování systému _i.

Řídicí obvod _6 neb odborník v oboru nebude mít nebo druhým z mnoha možných dujících vysvětlení činnosti protože, i jedním náslePouze bude uvedeno, že kromě již uvedených signálů SQ, SPI a SP2 přijímá obvod 6 řídicí signál SA reprezentativní pro polohu akceleračního pedálu vozidla. Tento signál SA může být poskytován například potenciometrera, jehož běžec je mechanicky spojen s tímto akceleračním pedálem. Tento pedál a potencionietr nejsou znázorněny.

Je třeba také poznamenat, že přívodní ústrojí paliva benzinového motoru 7, které má například karburátor nebo

-8vstřikovací čerpadlo, je uzpůsobeno tak, aby regulovalo toto palivo na základě regulačního signálu SR3 poskytovaného řídicím obvodem 6 v podmínkách, které budou popsány níže.

Je třeba poznamenat, že v okamžiku, kdy tento popis funkce hnacího systému 1. začíná, je množství elektrické energie, které je k dispozici v baterii ;4, větší než určené množství Ql a hodnota signálu SQ je tak větší než hodnota SQ1 odpovídající tomuto množství energie Ql.

Skutečnost, Se hodnota signálu SQ je větší, než tato hodnota SQ1, znamená že řídicí obvod 6 vytváří regulační signál SR3 s hodnotou takovou, že přívod do benzinového motoru 2 je zcela přerušen. Motor 2 j^e tak ^v klidu.

Řídicí motor 6 kromě toho vytváří regulační signál SR2 s hodnotou takovou, že převodník 9 je zablokován, t.j. že nepracuje a jeho výstup vykazuje velmi vysokou impedanci.

Když se vozidlo vybavené hnacím systémem 2 pohybuje za těchto podmínek, řídicí obvod 6 vytváří signál SRÍ s hodnotou, která závisí na hodnotě signálu SA, t.j. na poloze akceleračního pedálu. Na základě tohoto signálu SRÍ poskytuje převodník 5. danou elektrickou energii do motoru _2 ve formě střídavého napětí a proudu a energie absorbovaná tímto motorem 2 v elektrické formě a energie jím vracená v mechanické formě závisí na hodnotě signálu SRÍ a tak na poloze akceleračního pedálu vozidla.

Elektrická energie poskytovaná převodníkem 2 do motoru 2 samozřejmě přichází z baterie 4., která dodává tuto energii ve formě stejnosměrného napětí a proudu.

Může být tak řečeno, že první tok elektrické energie cirkuluje v tomto případě z baterie _4 do motoru 2 přes převodník 2' který reguluje intenzitu tohoto prvního toku energie v závislosti na hodnotě regulačního signálu SRÍ, která sama závisí na hodnotě signálu SA a tak na poloze akceleračního pedálu vozidla. Tento první tok elektrické energie je reprezentován na obr.l čárkovanou čarou F1 se směrovou šipkou mezi baterií 4 a motorem 2 ^a bude označen stejnou vztahovou značkou i v následujícím popisu.

Množství elektrické energie, které je k dispozici v baterii 4., samozřejmě klesá, když se vozidlo vybavené hnacím systémem 1 pohybuje. Signál SQ, který je reprezentativní pro toto množství energie, proto také klesá.

Když tento signál SQ dosáhne výše uvedené hodnoty SQ1, t.j.když množství energie, která je k dispozici v baterii 4 má už jen hodnotu Ql, řídicí obvod 6 vyvolá zpuštění benzinového motoru 7. ^a činnost převodníku 9.

Motor 7 může být samozřejmě spuštěn běžným startérem napájeným pomocnou baterií a řízeným vhodným signálem napájeným řídicím obvodem 6, ale přítomnost této pomocné baterie a tohoto startéru činí toto řešení nepříliš výhodnám a proto není znázorněno.

Je tak výhodné uzpůsobit převodník 9 tak, že je schopný nejen vyrábět stejnosměrné napětí ze střídavého napětí poskytovaného generátorem _8, jak bylo uvedeno výše, ale je také schopen fungovat v opačném směru, t.j. napájet generátor _8 střídavým napětím ze stejnosměrného napětí vytvářeného baterií _4. Reverzibilni převodník tohotřo typu je velmi dobře znám odborníkům v oboru a nebude zde proto popisován. Uvedeme pouze, že v daném příkladě směr činnosti převodníku 9 je určován polaritou řídicího signálu SR2.

Bude zřejmé, že když je převodník 9 uspořádán výše popsaným způsobem, stačí aby generátor 8 byl kteréhokoli z dobře známých typů generátorů schopných také pracovat roz-10táčecí motory pro benzinový motor Ί_> který má být spouštěn bez jakékoli potřeby používat pomocného startéru a baterie. Tento typ řešeni byl použit pro systém z obr.l.

Když signál SQ dosáhne hodnoty SQ1, jak bylo popsáno výše, tento řídicí signál tak poskytuje signálu SR2 polaritu a hodnotu takovou, že převodník 9 pracuje ve směru, v němž poskytuje generátoru 8 střídavé napětí z napětí vytvářeného baterií 4.. Generátor 8 tak pracuje jako motor a působí, že se benzinový motor T_ otáčí.

Řídicí obvod _6 současně poskytuje signál SR3 s hodnotou takovou, že přívodní ústrojí paliva motoru 7 je schopné činnosti. Tento motor 7_ se tak spustí a začíná roztáčet generátor 8 a ten začne vyrábět střídavé napětí. Řídicí obvod 6 potom změní polaritu signálu SR3, takže převodník 9 začne poskytovat stejnosměrné napětí na základě střídavého napětí, které přijímá z generátoru £5,

Jak již bylo uvedeno, stejnosměrné napětí vyráběné převodníkem 9 je v podstatě rovné napětí na svorkách baterie

4. Kromě toho, jak již bylo podrobně popsáno výše, se elektrická energie vyráběná převodníkem 9, která pochází z energie vyrobené generátorem 8, se používá jednak převodníkem _5 pro přivádění do motoru 2 jako energie potřebná pro jeho chod a jednak pro obětovné nabíjení baterie 4.

Může být proto řečeno, že v tomto případě cirkuluje druhý tok elektrické energie, a to z genei*átoru 8 do motoru 2 přes převodníky 9 a 5, a že třetí tok elektrické energie cirkuluje z tohoto generátoru _8 do baterie _4 přes převodník 2· Oba tyto toky elektrické energie jsou vyznačeny na obr.l čárkovaně se směrovými šipkami jako tok F 2 a tok F_3 a budou takto označovány i v dalším popisu.

Je zřejmé, že v tomto případě je energie přenášená do motoru 2 energetickým tokem F2 určována hodnotou signálu SRÍ, přesně jako v případě popsaném výše, kde motor Ί_ nepracuje a kde energie potřebná pro pohánění vozidla je dodávána baterií ji.

Je všeobecně doporučováno, aby baterie byla znovu nabíjena proudem alespoň v podstatě rovným konstantnímu proudu určovanému v závislosti na typu této baterie, její maximální kapacitě a času dovolenému pro její opětovné nabití, aby se zajistilo, že bude trvat co nejkratší možnou dobu. Pro opětovné nabíjení baterie 4 tímto v podstatě konstantním a předem určeným proudem je proto zapotřebí, aby energie přenášená do této baterie 4 energetickým tokem F 3 byla také v podstatě konstantní a předem určená.

Tato posledně jmenovaná energie je rovná rozdílu mezi energií poskytovanou převodníkem 9 a tou, která je absorbována převodníkem 5 a je tak úměrná rozdílu mezi signálem SR2 a signálem SPI, ovšem za předpokladu, že činitele úměrnosti mezi těmito signály a odpovídajícími energiemi jsou stejné, což není obtížné dosáhnout.

Energie absorbovaná převodníkem J5 je zjevně proměnlivá a totéž proto platí, pro hodnotu signálu SPI. Aby rozdíl mezi signály SP2 a SPI zůstal konstantní, je proto zapotřebí měnit energii dodávanou převodníkem 9, jíž je signál SP2 úměrný, a tak měnit energii dodávanou generátorem 8. Tato energie závisí přímo na rychlosti otáčení tohoto generátoru 8 a tak na rychlosti benzinového motoru 7, která sama závisí na mechanické energii, kterou má motor 7_ dodávat a na hodnotě signálu SR3, který řídí jeho přívodní ústrojí paliva .

Aby energie dodávaná baterií 4 byla v podstatě konstantní, mfiže být řídicí obvod 6 proto uspořádán tak, že reguluje energii dodávanou generátorem E> regulováním rych-12losti otáčení motoru 7 prostřednictvím signálu SR3, přičemž hodnota tohoto signálu je určována jako funkce rozdílu mezi signály SP2 a SPI.

Aby energie dodávaná baterií _4 byla v podstatě konstantní, může být řídicí obvod 6 také uspořádán tak, že reguluje mechanickou energii, kterou motor 7 musí dodávat.

Z důvodu, který bude zřejmý z následujícího popisu, musí systém 1_ v tomto případě mít kromě výše popsaných prvků zařízeni vytvářející signál úměrný rychlosti otáčení motoru 7 a/nebo generátoru Eh Jelikož je napětí vyráběné generátorem EJ úměrné jeho rychlosti otáčení, může zařízení tohoto druhu jednoduše sestávat z měřicího obvodu tohoto napětí, jehož vstup je připojen ke generátoru 8 a jehož výstup vytváří signál úměrný tomuto napětí a tak rychlosti otáčení generátoru 8. Na obr. 1 je tento obvod označen jako obvod 13 a signál, který vytváří, bude označen jako signál SV.

Řídicí obvod je v trvale vypočítává z charakteristických ferenční hodnotu pro rovná hodnotě tohoto generátoru 8 taková, rovná součtu ener která musí být použita tomto případě uspořádán tak, že SPI a při zohledňování a generátoru 8> rereferenční hodnota je je rychlost otáčení dodává, je přesně energie, hodnoty signálu parametrů motoru 7 signál SV. Tato signálu SV, když že energie, kterou gie absorbované převodníkem _5 a pro opětovné nabíjení baterie 4.

Když vozidlo vybavené systémem 1 jede konstantní rychlostí na dokonale vodorovném podkladu, je energie spotřebovávaná motorem 2, a tak i energie pohlcovaná převodníkem 5, konstantní, stejně jako i hodnota signálu SPI.

Předpokládejme, že motor 7_, a tak i generátor 8 se potom otáčejí rychlostí takovou, že energie vyvíjení) generátorem je přesně rovná součtu této energie pohlcené pře•13vodníkem 5 a energie, kterou je zapotřebí dodávat do baterie 4 pro její opětovné nabíjení. Signál SV má proto přesně referenční hodnotu vypočítanou řídicím obvodem j5 a systém je ve stabilním stavu.

Jestliže nyní energie pohlcená převodníkem _5 vzroste, například protože si řidič vozidla přeje zrychlit, signál SPI také vzrůstá. Řídicí obvod 6 potom vypočítává z této nové hodnoty signálu SPI novou referenční hodnotu pro signál SV vyšší než je předchozí referenční hodnota. Rozdíl mezi touto novou referenční hodnotou a hodnotou signálu SV⁷ tak zůstává kladný, protože alespoň λ^τ prvním okamžiku rychlost otáčení generátoru 8 zůstává nezměněná.

Na základě tohoto rozdílu mezi novou referenční hodnotou a hodnotou signálu SV dá řídicí obvod ý novou hodnotu signálu SR2, takže klesá energie dodávaná převodníkem 9 a tedy energie, kterou generátor £S má vyrobit.

Energie dodávaná převodníkem 9 tedy poklesla, zatímco energie pohlcená převodníkem p se zvýšila, takže rozdíl mezi těmito dvěma energiemi klesá nebo se stává záporný..

V prvním přípafě neni nabíjení baterie 4_ přerušeno, ale pouze se zpomalilo. Ve druhém případě je toto nabíjení přerušeno a baterie _4 dodává do převodníku _5 tu část energie, která je jím pohlcena a kterou mu už převodník 9 nedodává.

Pokles energie vyráběné generátorem 8_ má za následek, že odporový krouticí moment jím dodávaný do motoru 7 také klesá. Výsledkem je, že rychlost, otáčení tohoto motoru 7 vzrůstá, stejně jako samozřejmě i rychlost otáčení generátoru 8.

Signál SV tak také vzrůstá a když se jeho hodnota

-14stane vyšší, než je výše zmíněná nová referenční hodnota, řídicí obvod 6 zmovu mění signál SR2 a dává mu hodnotu ta£ kovou, že převodník _9 opět dodává vškerou energii pohlcovanou převodníkem _5 a energii potřebnou pro nabíjení baterie 4..

Energie, kterou generátor E! má dodávat, proto vzrůstá, jako vzrůstá odporový kroutící moment, který vzdoruje motoru 7. Rychlost otáčení tohoto motoru T_ a tak i generátoru 8, se opět snižuje, jako se samozřejmě snižuje i hodnota signálu SV. Jakmile však tato hodnota signálu SV klesne pod jeho novou referenční hodnotu, řídicí obvod 6 změní hodnotu signálu SR2, takže energie podávaná do převodníku _9 klesá, což má za následek opět zvýšení rychlosti otáčení generátoru J3, a tak dále.

Analogickým způsobem referenční hodnota pro signál SV vypočítaná řídicím obvodem 6 klesá, když klesá energie absorbovaná převodníkem E). Rozdíl mezi touto novou referenční hodnotou a signálem SV se proto stává negativní a na základě tohoto negativního rozdílu řídicí obvod 6 poskytuje signálu SR2 hodnotu takovou, že energie poskytovaná převodníkem 9 se zvyšuje.

V důsledku tohoto vzrůstu se jednak zvyšuje energie dodávaná baterii _4 a jednak klesá rychlost otáčení generátoru 8, až se hodnota signálu SV stane nižší, než jeho nová referenční, hodnota.

Bude zřejmé, že dokud jc enrgie pohlcovaná převodŘídicí obvod (5 potom opět mění signál SR2 tak, že energie dodávaná převodníkem 9 klesá a opět se stane rovná součtu energie absorbované převodníkem _5 a energie, která je zapotřebí pro nabíjení baterie _4. Rychlost otáčení generátoru 8 se potom opět. zvyšuje, a tak dále.

-15níkent £ konstantní, osciluje rychlost otáčení generátoru 8 okolo střední hodnoty, která je hodnotou, pro kterou je signál SV rovný referenční hodnotě vypočítané řídicím obvodem j5, t.j. pro kterou je energie dodávaná převodníkem 9 rovná součtu energie pohlcované převodníkem _5 a energie potřebné pro opětovné nabíjení baterie 4. Amplituda a kmitočet těchto oscilací rychlosti otáčení generátoru / může být udržován na nízkých hodnotách vhodnou volbou charakteristických vlastností jednotlivých prvků, kterých se to týká. Když se energie absorbovaná převodníkem £ mění, je kromě toho rychlost otáčení generátoru £ v důsledku toho regulována a během doby potřebné pro tuto regulaci baterie 4 dodává v případě potřeby energii, kterou převodník 5 absorbuje a kterou generátor _8 již nedodává, nebo absorbuje tu, kterou generátor 8 dodává a kterou převodník £ již neabsorbuje.

Je možné si povšimnout., ze když je ríaicí obvod upraven tak, že provádí právě popsaný způsob, je rychlost otáčení generátoru regulována potřeby měnit hodnotu signálu ústrojí paliva motoru £. Tento konstatní hodnotu zvolenou tak, nejpříznivějších podmínkách, t. nejméně paliva a/nebo vyrábí co plynů.

na požadovanou hodnotu bez

SR3, který řídí přívodní signál SR3 může proto mít že tento motor 7 pracuje v . že spotřebovává co možná možná nejméně znečišťujících

Tak například v případě, kdy přívodní ústrojí paliva motoru 7 má karburátor se škrticím ventilem, jehož poloha je řízena signálem SR3, je možné a dokonce výhodné dávat tomuto signálu SR3 konstantní hodnotu, takže tento škrticí ventil je vždy zcela otevřen.

Když systém £ pracuje, jak bylo právě popsáno, množství elektrické energie, které je k dispozici v baterii 4 se zvyšuje, a dosahuje požadovanou hodnotu Q2, takže signál

-16potom nabývá hodnoty SQ2.

Na základě této hodnoty SQ2 řídicí obvod 2 zastaví motor 2 například tím, že dá signálu SR3 hodnotu takovou, že přívod paliva tohoto motoru 2 3^e zcela přerušen. Současně řídicí obvod & zablokuje převodník 2 tím, že dá signálu SR3 hodnotu takovou, že tento převodník 9 'již nefunguje a že jeho vstup' má velmi vysokou impedanci.

Od tohoto okamžiku je veškerá energie potřebná pro pohybování vozidla znovu dodávaná baterií 3· Množství elektrické energie, která je k dispozici v této baterii, potom klesá, až dosáhne hodnoty Ql . Řídicí obvod _6 potom působí, že motor 2 znovu spustí a odblokuje převodník 9 a systém 1_ znovu začně fungovat, jak bylo pospáno výše,

Jak bude jasně patrné z předchozího popisu, intenzity různých toků elektrické energie, které byly definovány výše a které cirkulují mezi prvky systému 2 vyrábějící nebo pohlcující energii, t.j. baterií 4, motorem 2_ a generátorem 2, jsou regulovány převodníky 5. a jb které tak spclu dohromady tvoří prostředek pro přenos této energie mezi těmito prvky. Převodník 2 reguluje intenzitu prvního a druhého z těchto toků v závislosti na signálu SRÍ, který sám závisí na signálu SA a tak na poloze akceleračního pedálu vozidla. Tento převodník 2 tak tvoří prostředek pro regulování rychlosti vozidla. Převodník 2 reguluje intenzitu součtu druhého a třetího z těchto toků v závislosti na signálu SR2 a vytváří tak prostředek, který reguluje nabíjení baterie 4.

Kromě toho skutečnost, že hnací systém vozidla podle vynálezu má převodník jako je převodník 2' který je schopný regulovat množství energie dodávané generátorem poháněným benzinovým motorem (generátor 2 ^a motor 2 ^v příkladě z obr.l) poskytuje systému řadu výhod ve srovnání se známými systémy, jako je systém popsaný ve výše zmíněné, patentovém

-17spisu USA č.A-4 306 156.

Mezi těmito výhodami je třeba se zmínit o skutečnosti, že bez ohledu na zvolený způsob může být baterie systému (baterie 4 v popsaném příkladě) znovu nabíjena za příznivých podmínek, což prodlužuje její životnost, a bez potřeby zajišťovat omezovači odpor proudu používaný pro toto opětovné nabíjení, což podstatně zvyšuje účinnost systému a zvyšuje tak nezávislost. vozidla, t.j. vzdálenost, kterou může pokrýt, než bude zapotřebí doplnit jeho palivovou nádrž .

Kromě toho podmínky činnosti benzinového motoru (motor 7 ^v popsaném příkladě) mohou být zvoleny optimálním způsobem, který dále zvyšuje účinnost systému a zmenšuje množství znečišťujících plynů emitovaných tímto motorem. Kromě toho generátor připojený k benzinovému motoru může být. zvolen z těch, které vyrábějí střídavé napětí a jsou méně objemné, lehčí a levnější na stejný výkon než ty, které vyrábějí stejnosměrné napětí. Kromě toho spojení mezi benzinovým motorem a generátorem může být upraveno tak, že se generátor otáčí velkou rychlostí, což činí možným zmenšit jeho velikost a tedy i jeho cenu.

Je zřejmé, že hodnoty Ql a Q2 , mezi nimiž se mění velikost elektrické energie, která je k dispozici v baterii 4_, může být volena velmi volně, zejména v závislosti na typu baterie 4..

V případech, v nichž baterie 4 je olověný akumulátor, by se pravděpodobně volila pro Ql hodnota ležící v rozmezí přibližně od 20% do 30%. maximálního množství elektrické energie, které baterie může obsahovat, aby se tak vyloučilo poškození, které baterie tohoto typu může utrpět, když je vybíjena tak, že množství elektrické energie, které je ještě k dispozici, je pod touto hodnotou.

-18Také jako příklad je možno zvolit pro Q2 hodnotu blízkou maximálnímu množství elektrické energie, které baterie 4, může obsahovat. Je však známo, že nabíjecí účinnost baterie klesá, když se množství energie v ní obsažené vlíží maximálnímu množství. Je tak dávána přednost tomu, že se zvolí pro Q2 hodnota pod tímto maximálním množstvím, například hodnota řádově 70% až 80% maximálního množství, pro kterou je nabíjecí účinnost ještě dostatečně vysoká. Taková volba dále zvyšuje samostatnost vozidla.

Tato samostatnost vozidla může být dále zvýšena uspořádáním systému 1 takovým způsobem, že když řidič zcela uvolní akcelerační · pedál, alespoň část kinetické energie vozidla se převde na elektrickou energii a alespoň část této převedené energie se použije pro opětovné nabíjení baterie 4.

Systém uspořádány tímto způsobem nebude podrobně popisován, protože jeho realizace neklade žádné obzvláštní problémy pro odborníka v oboru. Pouze se zmíníme o tom, že v systému tohoto typu motor 2 musí být zjevně jednoho z různých dobře známých typů schopných pracovat jako generátory. Kromě toho musí být převodník p také schopný fungovat v opačném směru vůči tomu, jaký byl popsán výše, t.j. musí být schopný vyrábět stejnosměrné napětí a proud ze střídavého proudu dodávaného motorem 2, když motor pracuje jako generátor.

Řídicí obvod dále musí být uspořádán rak, aby dodával signálu SRI hodnotu a/nebo polaritu takovou, že převodník 5 pracuje druhým výše uvedeným způosbem, když signál SA zaujímá hodnotu udávající, že řidič vozidla zcela uvolnil jeho akcelerační pedál.

Řídicí obvod 6 musí však také být uspořádán t íik,

-19aby v tomto případě množství elektrické energie obsažené v baterii £ nepřesáhlo její maximální přípustnou hodnotu a aby elektrická energie dodávaná převodníkem £ do této baterie £ nebyla nikdy vyšší než ta, kterou může baterie absorbovat bez poškození.

Pro splnění těchto podmínek může být řídicí obvod j6 uspořádán různými způsoby.

Tak například může být řícicí obvod (5 uspořádán tak, aby dodával signálu SRÍ hodnotu takovou, že elektrická energie dodávaná převodníkem 5, která je udávaná signálem SPI, je najevýše stejná jako energie, kterou může pohltit baterie £ v případě, že signál SQ udává, že tato baterie není úplně nabitá, a hodnotu takovou, že převodník £ je v opačném případě zablokován.

Také jako příklad může být řídicí obvod £ také uspořádán tak, že signál SRÍ má vždy hodnotu, pro kterou převodník 5. přenáší veškerou elektrickou energii dodávanou motorem 2, když motor pracuje jako generátor, bez ohledu na tuto energii. Tento řídicí obvod 6 je potom také uspořádán tak, že jestliže je tato energie větší než kterou baterie £ může absorbovat, dává signálu SR2 polaritu, při níž převodník 9 pracuje ve směru, v němž dodává elektrickou energii do generátoru £, a signálu SR3 hodnotu, pro kterou je přívod paliva do motoru Ί_ přerušen. Tento motor 7 je potom uveden do otáčení generátorem 8, který funguje jako motor, a rozptyluje elektrickou energii pohlcenou převodníkem 9 ve formě tepla. Řídicí obvod 6 je samozřejmě v tomto případě uspořádán tak, že hodnota signálu SR2 je taková, že tato elektrická energie absorbovaná převodníkem 9 je rovná rozdílu mezi energií, která je dodávána převodníkem £, která je udávána hodnotou signálu SPI, a energií, kterou může baterie 4 absorbovat.

-20Jelikož toto převádění alespoň části kinetické energie vozidla na elektrickou energii má účinek v podobě jeho brzdění, systém 1 tohoto typu se také vyznačuje výhodou v podobě snižování opotřebeni běžného brzdicího zařízení vozidla, přičemž toto zařízení je potřebné v každém případě, i kdyby tomu bylo pouze pro zjevné důvody bezpečnosti.

V jiném provedení hnacího systému podle vynálezu, které je také znázorněno na obr.l, je řídicí obvod 6 uspořádán tak, že hodnota Q1 a/nebo hodnota Q2 jsou rozdílné, v závislosti na hodnotě signálu SM volby módu vydávaného dvoupolohovým přepínačem uloženým na panelu vozidla. Spoj mezi tímto přepínačem, který nebyl zvolen, a řídicím obvodem jó, je znázorněn na obr.l čárkovanou čarou s vyznačením signálu SM.

Když má potom signál SM první hodnotu, která odpovídá první poloze přepínače,mohou se hodnoty Q1 a Q2 poměrně značné lišit, například mohou být rovné v prvním případě 20% a ve druhém případě 80% maximálního množství energie, které může baterie 4 obsahovat.

Při tomto prvním způosbu činnosti proto vozidlo může ujet. poměrně velkou vzdálenost, aniž by uvedl benzinový motor v činnost, což kupříkladu umožňuje přejet zastavenou oblast, aniž by vypouštělo .znečišťující plyny. Když má signál SM druhou hodnotu, t.j. když je přepínač ve druhé poloze, mohou být navíc hodnoty Q1 a Q2 relativně blízko u sebe, například mohou být rovné v prvním případě 40% a ve druhém případě 60% maximálního množství energie, které může baterie 4 obsahovat.

Při druhém způsobu činnosti je benzinový motor uváděn v činnost v kratších intervalech než při prvním způsobu činnosti, ale účinnost systému je zlepšena tím, že nabíjecí účinnost baterie je vyšší, a životnost. baterie je pro

21dloužená. Tento druhý způsob činnosti se s výhodou používá, když se s vozidlem jezdí v otevřené krajině.

Při variantě tohoto provedení systému podle vynálezu může přepínač dodávající signál SM zaujímat jednu nebo více rozdílných poloh kromě těch, které byly uvedeny výše, přičemž tento signál SM má potom rozdílnou hodnotu pro každou z poloh tohoto přepínače. Kromě toho je řídicí obvod 6 uspořádán tak, že hodnota Q1 a/nebo hodnota Q2 jsou odlišné pro každou z hodnot signálu SM.

Tak například hodnoty Q1 a hodnoty Q2 mohou být ty, které byly uvedeny výše pro dvě z hodnot signálu SM, a pro třetí hodnotu tohoto signálu SM mohou být rovné v prvnínn případě 70% a ve druhém případě 90% maximální množství energie, které může baterie obsahovat.

Tento třetí způsob činnosti může být výhodně použit, když vozidlo jede v otevřené krajině a když řidič ví, že bude muset projíždět zastavěnou oblastí. Když vozidlo přijede, ke vstupu do zastavěné oblasti, množství energie, které je k dispozici v baterii 4, bude nejméně rovné 70% maximálního množství energie, které může obsaáhnout. Toto množství energie tak bude pravděpodobně dostatečné pro vozidlo, aby bylo schopné přejet tuto zastavěnou oblast, při fungování v prvním popsaném módu, t.j. aniž by byl benzinový motor u v á d ě n v č i η η o s t .

Je zřejmé, že mohou být provedeny jiné obměny a/nebo dodatky tohoto hnacího systému vozidla, jak byl popsán výše, aniž by se opustil rozsah vynálezu.

Tak může být. zejména benzinový motor ~T_ systému JL z obr.1 nahrazen jakýmkoli jiným typem spalovacího motoru,

t.j. jakýmkoli jiným motorem používajícím spalování paliva pro vytvořeni neebanické energie, jako je například plynová turbina .

Podobně je zřejmé, že systém podle vynálezu může být použit ve vozidle majícím několik hnacích kol. V takovém případě může být každá dvojice hnacích kol nebo dokonce každé z těchto kol poháněno jediným motorem, jako je motor 2 z obr.l, prostřednictvím dobře známých mechanických převodových prostředků, nebo každé hnací kolo může být poháněno samostatným motorem.

Claims (3)

1. Hnací systém pro vozidlo mající nejméně jedno hnací kolo a prostředky pro vytváření signálu pro řízení rychlosti otáčení uvedeného hnacího kola, obsahující električky motor mechanicky spojený s uvedeným hnacím kolem, akumulátor elektrické energie uzpůsobený pro opětovné nabíjení, spalovací motor, generátor elektrické energie, meí chanicky spojený s uvedeným spalovacím motorem, přenosové prostředky elektrické energie elektricky spojené s uvedeným elektrickým motorem, s uvedeným generátorem a s uvedeným akumulátorem, pro vyvolání průchodu prvního elektroenergetického toku mezi uvedeným akumulátorem a uvedeným elektrickým motorem, průchodu druhého elektroenergetického toku mezi uvedeným generátorem a uvedeným elektrickým motorem a průchodu třetího elektroenergetického toku mez,i uvedeným generátorem a uvedeným akumulátorem, a prostředky pro vytváření prvního měřicího signálu reprezentativního pro množství elektrické energie uložené v uvedeném akumulátoru, vyznačený tím, ze uvedené přenosové prostředky elektrické energie obsahují první regulační prostředek (5) pro regulování intenzity uvedeného prvního elektroenergetického toku (Fl) a uvedeného druhého elektroenergetického toku (F2) na základě prvního regulačního signálu (SRÍ), a druhý regulační prostředek (9) pro regulování intenzity uvedeného druhého elektroenergetického toku (F2) a třetího elektroenergetického toku (F3) na základě uvedeného druhého regulačního signálu (SR2), a přičemž uvedený systém (1) dále také obsahuje prostředek (11) pro vytváření druhého měřicího signálu (SPI) reprezentativního pro elektrickou energii přenášenou uvedeným prvním elektroenergetickým tokem (Fl) a uvedeným druhým elektroenergetickým tokem (F2), prostředek (12) pro vytváření třetího měřicího signálu (SP2) reprezentativního pro elektrickou energii přenášenou uvedeným druhým elektroenergetickým tokem íF2) a uvedeným třetím elektroenergetickým tokem (F3), a řídicí obvod (6) úspora

-24daný pro vytváření uvedeného prvního regulačního signálu (SRÍ) jako funkce uvedeného řídicího signálu (SA) a pro vytváření uvedeného druhého regulačního signálu (SR2) jako funkce rozdílu mezi uvedeným třetím měřicím signálem (SP2) a uvedeným druhým měřicím signálem (SPI).

2. Hnací systém podle nároku 1 vyznačený tím, že uvedený řídicí obvod (6) je uspořádán tak, že vytváří uvedený druhý regulační signál (SR2) s hodnotou takovou, že uvedený rozdíl mezi uvedeným třetím (SP2) měřicím signálem a uvedeným druhým měřicím signálem (SPI) je alespoň v podstatě rovný určené hodnotě.

3. Hnací systém podle nároku 2 vyznačený tím, že obsahuje prostředek (13) pro vytváření čtvrtého měřicího signálu (SV) reprezentativního pro rychlost otáčení uvedeného generátoru (8), a přičemž uvedený řídicí obvod (6) je uspořádán tak, že vypočítává referenční hodnotu pro uvedený čtvrtý měřicí signál (SV) jako funkci uvedeného druhého měřicího signálu (SPI), že nejprve dává uvedenému druhému regulačnímu signálu (SR2) hodnotu takovou, že uvedená intenzita druhého elektroenergetického toku (F2) a třetího elektroenergetického toku (F3) klesá nebo vzrůstá v závislosti na tom, zda uvedený rozdíl mezi uvedeným třetím měřicím signálem (SP2) a uvedeným druhým měřícím signálem (SPI) klesá nebo vzrůstá, a tak, že když uvedený čtvrtý měřicí signál (SV) dosáhne uvedené referenční hodnoty, dává uvedenému druhému regulačnímu signálu (SR2) takovou hodnotu, že uvedený rozdíl mezi uvedeným třetím měřicím signálem (SP2) a uvedeným druhým měřicím signálem (SP2) je opět. rovný uvedené určené hodnotě.