MD1632Z - Electric transmission for hybrid vehicle - Google Patents
Electric transmission for hybrid vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- MD1632Z MD1632Z MDS20210042A MDS20210042A MD1632Z MD 1632 Z MD1632 Z MD 1632Z MD S20210042 A MDS20210042 A MD S20210042A MD S20210042 A MDS20210042 A MD S20210042A MD 1632 Z MD1632 Z MD 1632Z
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- generator
- motor
- synchronous
- current
- hybrid vehicle
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 120
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 24
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Invenţia se referă la construcţia de maşini, şi anume, la transmisii electrice pentru vehicule hibride. The invention relates to machine construction, namely, to electric transmissions for hybrid vehicles.
Dispozitivul propus permite funcţionarea motorului cu ardere internă a unui vehicul hibrid nu numai la viteză constantă, ceea ce exclude ralantiul, reduce consumul de combustibil şi transferul turaţiilor motorului cu ardere internă. Acestea sunt reduse, utilizând un reductor pentru a controla frecvenţa curentului rotorului motor-generatorului sincron, care permite generarea unui curent variabil pentru a alimenta motor-generatorul sincron de tracţiune şi pentru a asigura o gamă largă de modificări ale vitezei pentru toate modurile de funcţionare ale vehiculului hibrid de la pornire până la deplasarea cu viteză maximă potrivită. The proposed device allows the operation of the internal combustion engine of a hybrid vehicle not only at a constant speed, which excludes idling, reduces fuel consumption and the transfer of internal combustion engine speeds. They are reduced, using a reducer to control the frequency of the rotor current of the synchronous motor-generator, which allows generating a variable current to power the traction synchronous motor-generator and to provide a wide range of speed changes for all modes of operation of the hybrid vehicle from start-up to movement at the appropriate maximum speed.
Un vehicul hibrid este un vehicul care utilizează energia mai multor surse, inclusiv o baterie de acumulatoare pentru a roti roţile. Vehiculele hibride precum HEV (hybrid electric vehicle) şi PHEV (plug-in hybrid electric vehicle) există de mulţi ani. O mulţime de HEV-uri pot fi văzute astăzi pe drumuri, deoarece sunt destul de răspândite, acestea sunt utilizate pe şine, mări şi în aer. Potrivit Agenţiei Internaţionale pentru Energie (IEA) Global EV Outlook 2019, numărul vehiculelor electrice şi hibride în 2018 a depăşit 5,1 milioane, cu două milioane mai mult decât în 2017. Necesitatea majorării eficienţei şi reducerii emisiilor dăunătore, continuă să stimuleze creşterea sectorului pieţei HEV, precum şi sporirea tehnologiilor sofisticate spre modernizare continuă dictată de creşterea cererii faţă de sistemele HEV. Astfel, îmbunătăţirea HEV în sistemele integrate este esenţială nu numai în industria auto, dar şi în celelalte sectoare de transport (Hau K. T., Electric Vehicles Machines and Drives Design, Analisis and Application John Wiley & Sons Singapore Pte., Ltd., 2015, p. 400). De asemenea, un vehicul hibrid poate recupera energia cinetică în timpul frânării, reducând suplimentar consumul de combustibil (Chris Mi, Abul Masrur, Hybrid Electric Vehicles. Principles and Applications with Practical Perspectives, John Wiley & Sons Ltd, US, 2018, p. 567). A hybrid vehicle is a vehicle that uses energy from multiple sources, including a battery pack, to power the wheels. Hybrid vehicles such as HEVs (hybrid electric vehicles) and PHEVs (plug-in hybrid electric vehicles) have been around for many years. You can see a lot of HEVs on the road today, as they are quite widespread, being used on rails, at sea and in the air. According to the International Energy Agency (IEA) Global EV Outlook 2019, the number of electric and hybrid vehicles in 2018 exceeded 5.1 million, two million more than in 2017. The need to increase efficiency and reduce harmful emissions continues to stimulate the growth of the HEV market sector, as well as the increasing sophistication of technologies towards continuous modernization dictated by the increasing demand for HEV systems. Thus, improving HEVs in integrated systems is essential not only in the automotive industry, but also in other transportation sectors (Hau K. T., Electric Vehicles Machines and Drives Design, Analysis and Application John Wiley & Sons Singapore Pte., Ltd., 2015, p. 400). Also, a hybrid vehicle can recover kinetic energy during braking, further reducing fuel consumption (Chris Mi, Abul Masrur, Hybrid Electric Vehicles. Principles and Applications with Practical Perspectives, John Wiley & Sons Ltd, US, 2018, p. 567).
Pentru a regenera energia cinetică a vehiculului în timpul frânării, se foloseşte un motor-generator sincron, care se referă la o maşină electrică reversibilă. Vehiculele hibride utilizează un motor-generator sincron ca generator de energie pentru motorul cu ardere internă şi ca motor pentru pornirea motorului cu ardere internă. În vehiculele hibride, de la surse de energie se transferă energia către roţi prin diferite convertoare de curent. În timpul funcţionării acestor sisteme, fiecare conversie de energie are o eficienţă mai mică de 100% şi, prin urmare, pierderile de energie apar pe tot parcursul procesului. De aceea, sunt necesare tehnologii, sisteme şi metode care vor micşora dimensiunea componentelor şi vor reduce pierderile de energie prin utilizarea între componente a conexiunilor electrice directe. To regenerate the kinetic energy of the vehicle during braking, a synchronous motor-generator, which refers to a reversible electric machine, is used. Hybrid vehicles use a synchronous motor-generator as a power generator for the internal combustion engine and as a motor for starting the internal combustion engine. In hybrid vehicles, energy is transferred from energy sources to the wheels through various current converters. During the operation of these systems, each energy conversion has an efficiency of less than 100% and, therefore, energy losses occur throughout the process. Therefore, technologies, systems and methods are needed that will reduce the size of components and reduce energy losses by using direct electrical connections between components.
Este cunoscut un dispozitiv de transmisie a energiei pentru vehicul hibrid, care conţine un motor cu ardere internă, un motor electric, şi un dispozitiv de transmitere a puterii dotat cu un arbore de ieşire al motorului cu ardere internă, activat de puterea motrice a motorului cu ardere internă; un prim arbore de intrare principal, care este amplasat paralel cu arborele de ieşire al motorului cu ardere internă şi unit cu acesta printr-un dispozitiv principal de blocare; un prim arbore de intrare secundar, care este amplasat coaxial cu primul arbore de intrare principal şi unit cu acesta printr-un prim dispozitiv de blocare; un al doilea arbore de intrare secundar, care este amplasat coaxial cu primul arbore de intrare principal şi unit cu acesta printr-un al doilea dispozitiv de blocare; un arbore de ieşire, care este amplasat paralel cu primul arbore de intrare principal şi unit cu primul arbore de intrare secundar, totodată fiind unit şi al doilea arbore secundar de intrare, printr-o pereche de roţi dinţate, care transmit puterea motrice către unitatea antrenată; dispozitivul de transmitere a puterii mai conţine un mecanism de frânare, care este amplasat astfel încât să poată roti primul, al doilea şi al treilea element rotativ diferenţial unul faţă de celălalt. Primul element rotativ este conectat la primul arbore de intrare principal şi la motorul electric. Al doilea element rotativ este conectat la primul arbore secundar de intrare. Al treilea element rotativ este conectat la un mecanism de blocare; cel de-al doilea element rotativ primeşte puterea motrice transmisă de la primul element rotativ şi puterea motrice transmisă de la cel de-al treilea element rotativ şi le transmite către arborele de ieşire [1]. A power transmission device for a hybrid vehicle is known, which comprises an internal combustion engine, an electric motor, and a power transmission device equipped with an output shaft of the internal combustion engine, activated by the driving power of the internal combustion engine; a first main input shaft, which is arranged parallel to the output shaft of the internal combustion engine and connected thereto by a main locking device; a first secondary input shaft, which is arranged coaxially with the first main input shaft and connected thereto by a first locking device; a second secondary input shaft, which is arranged coaxially with the first main input shaft and connected thereto by a second locking device; an output shaft, which is arranged parallel to the first main input shaft and connected to the first secondary input shaft, also being connected to the second secondary input shaft, through a pair of gears, which transmit the driving power to the driven unit; the power transmission device further comprises a braking mechanism, which is arranged to rotate the first, second and third rotating elements differentially with respect to each other. The first rotating element is connected to the first main input shaft and the electric motor. The second rotating element is connected to the first secondary input shaft. The third rotating element is connected to a locking mechanism; the second rotating element receives the driving power transmitted from the first rotating element and the driving power transmitted from the third rotating element and transmits them to the output shaft [1].
Dezavantajele acestei soluţii tehnice constau în aceea că în transmiterea energiei de la motorul cu ardere internă la motorul electric, mecanismul de transmitere a puterii este utilizat pentru a modifica raportul de transmitere, mecanismul de frânare şi ambreiajul, fapt ce măreşte costul dispozitivului de transmitere a puterii, creşte numărul de piese aflate în mişcare, şi, în consecinţă, reduce fiabilitatea şi conduce la pierderi de energie în cuplaje şi în mecanismul de frânare. The disadvantages of this technical solution are that in transmitting energy from the internal combustion engine to the electric motor, the power transmission mechanism is used to modify the transmission ratio, the braking mechanism and the clutch, which increases the cost of the power transmission device, increases the number of moving parts, and, consequently, reduces reliability and leads to energy losses in the couplings and the braking mechanism.
Este cunoscut un sistem de control al motorului electric, un vehicul hibrid de serie, un dispozitiv de control al motorului electric şi o metodă de control al motorului electric, care include un generator, un motor de curent alternativ, un convertor de putere pentru acţionarea motorului de curent alternativ, care utilizează o tensiune de ieşire continuă a generatorului şi un controler de motor electric pentru supravegherea convertorului de putere; şi un motor pentru acţionarea generatorului menţionat, în care respectiva tensiune de ieşire este dependentă de viteza motorului menţionat, iar controlorul motorului menţionat estimează fluxul magnetic ce include o componentă determinată de axa fluxului magnetic, care utilizează o valoare de tensiune de ieşire prevăzută, ce prezice o modificare a tensiunii de ieşire menţionate, determină comanda de curent bazată pe cuplul dintre comandă şi fluxul magnetic estimat menţionat şi controlează convertorul de putere menţionat la comanda de curent menţionată [2]. An electric motor control system, a series hybrid vehicle, an electric motor control device and an electric motor control method are known, which include a generator, an alternating current motor, a power converter for driving the alternating current motor, which uses a continuous output voltage of the generator and an electric motor controller for monitoring the power converter; and a motor for driving said generator, wherein said output voltage is dependent on the speed of said motor, and said motor controller estimates magnetic flux including a component determined by the axis of magnetic flux, which uses a predicted output voltage value, which predicts a change in said output voltage, determines current command based on the torque between the command and said estimated magnetic flux, and controls said power converter at said current command [2].
Dezavantajele acestei soluţii constau în aceea că este utilizat generatorul de curent continuu, care este mai scump şi are o fiabilitate joasă, în plus, la deplasarea vehiculului, este necesară convertirea întregului flux de energie electrică utilizând redresoare şi invertoare. De asemenea, modul de utilizare a transferului direct de energie de la primul dispozitiv electric (generator) la al doilea dispozitiv electric (motor de tracţiune), care este controlat prin schimbarea numărului de rotaţii ale motorului cu ardere internă, nu permite lucrul motorului cu rotaţii constante ci cu puteri maxime, ceea ce reduce eficienţa motorului şi creşte pierderile de energie, iar modul de conversie a energiei generatorului, utilizând un invertor, puterea căruia corespunde cu puterea generatorului creşte costul dispozitivului pentru conversia energiei generatorului. The disadvantages of this solution are that the DC generator is used, which is more expensive and has low reliability, in addition, when the vehicle moves, it is necessary to convert the entire flow of electrical energy using rectifiers and inverters. Also, the method of using direct energy transfer from the first electrical device (generator) to the second electrical device (traction motor), which is controlled by changing the number of revolutions of the internal combustion engine, does not allow the engine to work at constant revolutions but at maximum power, which reduces the efficiency of the engine and increases energy losses, and the method of converting the generator energy, using an inverter, the power of which corresponds to the generator power, increases the cost of the device for converting the generator energy.
Cea mai apropiată soluţie tehnică este vehiculul hibrid şi metoda de control a acestuia, care conţine un motor-generator sincron cu înfăşurare de excitare pe rotor, care este dotat cu un traductor de poziţie şi unit cu un motor cu ardere internă, totodată motor-generatorul comunică cu un acumulator de înaltă tensiune, dotat cu un senzor de curent şi cu un senzor de tensiune. Motor-reductorul comunică cu un motor-generator sincron de tracţiune cu magneţi permanenţi pe rotor, care este dotat cu senzori de curent şi cu un traductor de poziţie, şi este unit printr-o transmisie principală cu roţile vehiculului hibrid; un invertor de curent al acumulatorului, care este conectat la motor-generatorul sincron de tracţiune, iar la motor-generatorul sincron este conectat un invertor de curent al acumulatorului pentru alimentarea înfăşurării de excitare pe rotorul motor-generatorului sincron; un redresor de control al curentului alternativ al unei surse de alimentare exterioare pentru încărcarea acumulatorului, intrarea căruia este conectată la o sursă de alimentare exterioară a vehiculului hibrid, iar ieşirea lui - la acumulatorul de înaltă tensiune, sursa fiind dotată cu un senzor de tensiune; un dispozitiv auxiliar pentru determinarea nivelului de încărcare al acumulatorului. Transmisia mai conţine un bloc de comandă al transmisiei electrice a vehiculului hibrid, un bloc de comandă al motorului cu ardere internă, şi un bloc de comandă al vehiculului hibrid [3]. The closest technical solution is the hybrid vehicle and its control method, which contains a synchronous motor-generator with excitation winding on the rotor, which is equipped with a position transducer and connected to an internal combustion engine, at the same time the motor-generator communicates with a high-voltage battery, equipped with a current sensor and a voltage sensor. The gear motor communicates with a synchronous traction motor-generator with permanent magnets on the rotor, which is equipped with current sensors and a position transducer, and is connected through a main transmission to the wheels of the hybrid vehicle; a battery current inverter, which is connected to the synchronous traction motor-generator, and a battery current inverter is connected to the synchronous motor-generator for supplying the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator; a rectifier for controlling the alternating current of an external power source for charging the battery, the input of which is connected to an external power source of the hybrid vehicle, and its output - to the high-voltage battery, the source being equipped with a voltage sensor; an auxiliary device for determining the battery charge level. The transmission also contains a control unit of the electric transmission of the hybrid vehicle, a control unit of the internal combustion engine, and a control unit of the hybrid vehicle [3].
Dezavantajele soluţiei tehnice cunoscute constau în aceea că dispozitivul dat, cu ajutorul redresoarelor şi invertoarelor converteşte întregul flux de energie electrică pentru deplasarea vehiculului, suportând pierderi mari în timpul conversiei de energie, precum şi preţuri de cost mari a convertoarelor de energie. The disadvantages of the known technical solution consist in the fact that the given device, with the help of rectifiers and inverters, converts the entire flow of electrical energy for the movement of the vehicle, suffering high losses during energy conversion, as well as high cost prices of the energy converters.
În dispozitivele tehnice descrise mai sus, se utilizează o schemă de transfer a energiei acceptată în general pentru vehiculele hibride, în care energia mecanică a motorului cu ardere internă este transmisă alternatorului şi transformată în energie electrică, apoi energia prin redresoarele statore, este convertită în curent continuu, care sunt utilizate pentru alimentarea cheilor electronice ale invertoarelor, şi care, la rândul lor, se deschid şi se închid conform semnalelor unităţii de control a transmisiei electrice a vehiculului hibrid, astfel încât acestea să formeze impulsuri de curent de durată diferită, care se adaugă la curbele sinusoidale rezultate şi sunt utilizate pentru a acţiona un motor de tracţiune, al cărui potenţial este transmis la roţile vehiculului. In the technical devices described above, a generally accepted energy transfer scheme for hybrid vehicles is used, in which the mechanical energy of the internal combustion engine is transmitted to the alternator and converted into electrical energy, then the energy through the stator rectifiers is converted into direct current, which are used to power the electronic keys of the inverters, and which, in turn, open and close according to the signals of the control unit of the electric transmission of the hybrid vehicle, so that they form current pulses of different duration, which are added to the resulting sinusoidal curves and are used to drive a traction motor, the potential of which is transmitted to the wheels of the vehicle.
Transferul energiei de la motorul cu ardere internă la roţile vehiculului, care are loc în transmisia electrică prin conversia energiei mecanice în energie electrică şi invers, este însoţit de pierderi de energie, în principal în timpul transformării parametrilor energiei electrice. Redresoarele statice la tensiuni de sute de volţi au o eficienţă ridicată - 0,98 ... 0,99, dar eficienţa invertoarelor depinde de sarcină, care de obicei nu depăşeşte 90% (Don Knowles, Understand Efficiency Ratings Before Chosing An AC-DC Supply, USA, 2013.02.26, https://www.electronicdesign.com/power-management/article/21795830/understand-efficiency-ratings-before-choosing-an-acdc-supply). The transfer of energy from the internal combustion engine to the vehicle wheels, which occurs in the electric transmission by converting mechanical energy into electrical energy and vice versa, is accompanied by energy losses, mainly during the transformation of electrical energy parameters. Static rectifiers at voltages of hundreds of volts have a high efficiency - 0.98 ... 0.99, but the efficiency of inverters depends on the load, which usually does not exceed 90% (Don Knowles, Understand Efficiency Ratings Before Chosing An AC-DC Supply, USA, 2013.02.26, https://www.electronicdesign.com/power-management/article/21795830/understand-efficiency-ratings-before-choosing-an-acdc-supply).
În plus, în sursele tehnice descrise mai sus, la transmisiile electrice, sunt utilizate elemente mecanice suplimentare pentru a controla transferul energiei, cum ar fi frânele, ambreiajele şi angrenajele planetare, care sunt surse suplimentare de pierderi de energie şi reduc fiabilitatea transmisiei. In addition, in the technical sources described above, in electric transmissions, additional mechanical elements are used to control the transfer of energy, such as brakes, clutches and planetary gears, which are additional sources of energy loss and reduce the reliability of the transmission.
Problema pe care o rezolvă invenţia constă în reducerea pierderilor de energie, în transmisia electrică pentru vehiculul hibrid, la transferul energiei de la motorul cu ardere internă către roţile de tracţiune a vehiculului hibrid, precum şi reducerea costului de implementare a transmisiei electrice pentru vehiculul hibrid. The problem that the invention solves consists in reducing energy losses in the electric transmission for the hybrid vehicle, in the transfer of energy from the internal combustion engine to the drive wheels of the hybrid vehicle, as well as reducing the cost of implementing the electric transmission for the hybrid vehicle.
Transmisia electrică pentru vehiculul hibrid, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un motor-generator sincron cu înfăşurare de excitare pe rotor, care este dotat cu un traductor de poziţie şi unit cu un motor cu ardere internă, totodată motor-generatorul comunică cu un acumulator de înaltă tensiune, dotat cu un senzor de curent şi cu un senzor de tensiune. Motor-reductorul comunică cu un motor-generator sincron de tracţiune cu magneţi permanenţi pe rotor, care este dotat cu senzori de curent şi cu un traductor de poziţie, şi este unit printr-o transmisie principală cu roţile vehiculului hibrid; un invertor de curent al acumulatorului, care este conectat la motor-generatorul sincron de tracţiune, iar la motor-generatorul sincron este conectat un invertor de curent al acumulatorului pentru alimentarea înfăşurării de excitare pe rotorul motor-generatorului sincron; un redresor de control al curentului alternativ al unei surse de alimentare exterioare pentru încărcarea acumulatorului, intrarea căruia este conectată la o sursă de alimentare exterioară a vehiculului hibrid, iar ieşirea lui - la acumulatorul de înaltă tensiune, sursa fiind dotată cu un senzor de tensiune; un dispozitiv auxiliar pentru determinarea nivelului de încărcare al acumulatorului. Transmisia mai conţine un bloc de comandă al transmisiei electrice a vehiculului hibrid, un bloc de comandă al motorului cu ardere internă, şi un bloc de comandă al vehiculului hibrid. Inventorul de curent al acumulatorului este conectat suplimentar la motor-generatorul sincron. Arborele de ieşire al motorului cu ardere internă este unit mecanic cu arborele de intrare al unei transmisii mecanice demultiplicatoare, arborele de ieşire al căreia este unit mecanic cu arborele rotorului motor-generatorului sincron, bornele înfăşurării statorice ale motor-generatorului fiind conectate electric la intrarea unui comutator electronic pentru declanşarea motor-generatorului sincron, totodată bornele înfăşurării statorice ale motor-generatorului sincron de tracţiune sunt conectate electric la intrarea unui comutator electronic pentru declanşarea motor-generatorului sincron de tracţiune, terminalele comutatoarelor electronice fiind conectate electric între ele şi fiind conectate electric la invertorul de curent şi la un redresor de control al curentului alternativ pentru încărcarea acumulatorului de la motor-generatorul sincron sau de la motor-generatorul sincron de tracţiune. The electric transmission for the hybrid vehicle, according to the invention, eliminates the above-mentioned disadvantages by containing a synchronous motor-generator with excitation winding on the rotor, which is equipped with a position transducer and connected to an internal combustion engine, at the same time the motor-generator communicates with a high-voltage battery, equipped with a current sensor and a voltage sensor. The gear motor communicates with a synchronous traction motor-generator with permanent magnets on the rotor, which is equipped with current sensors and a position transducer, and is connected through a main transmission to the wheels of the hybrid vehicle; a battery current inverter, which is connected to the synchronous traction motor-generator, and a battery current inverter is connected to the synchronous motor-generator for supplying the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator; an alternating current control rectifier of an external power source for charging the battery, the input of which is connected to an external power source of the hybrid vehicle, and its output - to the high-voltage battery, the source being equipped with a voltage sensor; an auxiliary device for determining the battery charge level. The transmission also contains a control unit of the electric transmission of the hybrid vehicle, a control unit of the internal combustion engine, and a control unit of the hybrid vehicle. The battery current inventor is additionally connected to the synchronous motor-generator. The output shaft of the internal combustion engine is mechanically connected to the input shaft of a mechanical reduction transmission, the output shaft of which is mechanically connected to the rotor shaft of the synchronous motor-generator, the terminals of the stator winding of the motor-generator being electrically connected to the input of an electronic switch for triggering the synchronous motor-generator, at the same time the terminals of the stator winding of the synchronous traction motor-generator are electrically connected to the input of an electronic switch for triggering the synchronous traction motor-generator, the terminals of the electronic switches being electrically connected to each other and being electrically connected to the current inverter and to an alternating current control rectifier for charging the battery from the synchronous motor-generator or from the synchronous traction motor-generator.
Rezultatul tehnic al invenţiei constă în micşorarea a consumului de energie a invertorului de curent de frecvenţă joasă al acumulatorului, care este utilizat pentru a controla fluxul de energie în timpul transferului acestui flux de energie către motor-generatorul sincron de tracţiune de la motorul cu ardere internă al vehiculului hibrid. The technical result of the invention consists in reducing the energy consumption of the low-frequency current inverter of the battery, which is used to control the energy flow during the transfer of this energy flow to the synchronous traction motor-generator from the internal combustion engine of the hybrid vehicle.
Particularităţile invenţiei permit reducerea pierderilor de energie în transmisia electrică pentru vehiculul hibrid şi reducerea costului de implementare a acesteia, datorită faptului că invertorul de curent este utilizat pentru a controla cuplul roţilor vehiculului hibrid, care este conectat la înfăşurarea de excitare pe rotorul motor-generatorului sincron şi, în consecinţă, o cantitate mică de energie este convertită în energie electrică. The features of the invention allow reducing energy losses in the electric transmission for the hybrid vehicle and reducing the cost of its implementation, due to the fact that the current inverter is used to control the torque of the wheels of the hybrid vehicle, which is connected to the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator and, consequently, a small amount of energy is converted into electrical energy.
Invenţia se explică prin desenul din figură, care reprezintă vederea generală a transmisiei electrice pentru vehiculul hibrid, şi cuprinde: 1- motor-generator sincron cu înfăşurare de excitare pe rotor; 2 - traductor de poziţie al rotorului motor-generatorului sincron; 3 - motor cu ardere internă; 4 - acumulator de înaltă tensiune; 5 - senzor de curent al acumulatorului de înaltă tensiune; 6 - senzor de tensiune al acumulatorului de înaltă tensiune; 7 - motor-generator sincron de tracţiune cu magneţi permanenţi pe rotor; 8 - senzori de curent al motor-generatorului sincron de tracţiune; 9 - traductor de poziţie al motor-generatorului sincron de tracţiune; 10 - transmisie principală; 11 - invertor de curent al acumulatorului; 12 - redresor de control al curentului alternativ al sursei de alimentare exterioare pentru încărcarea acumulatorului; 13 - sursă de alimentare exterioară a vehiculului hibrid; 14 - senzor de tensiune al sursei de alimentare exterioare; 15 - dispozitiv auxiliar pentru determinarea nivelului de încărcare al acumulatorului de înaltă tensiune; 16 - bloc de comandă al transmisiei electrice a vehiculului hibrid; 17 - bloc de comandă al motorului cu ardere internă; 18 - bloc de comandă al vehiculului hibrid; 19 - transmisie mecanică demultiplicatoare; 20 - invertor de curent al bateriei de înaltă tensiune pentru alimentarea înfăşurării de excitare pe rotorul motor-generatorului sincron; 21 - comutator electronic pentru declanşarea motor-generatorului sincron; 22 - comutator electronic pentru declanşarea motor-generatorului sincron de tracţiune; 23 - control al curentului alternativ pentru încărcarea acumulatorului. The invention is explained by the drawing in the figure, which represents the general view of the electric transmission for the hybrid vehicle, and comprises: 1- synchronous motor-generator with excitation winding on the rotor; 2 - position transducer of the rotor of the synchronous motor-generator; 3 - internal combustion engine; 4 - high-voltage battery; 5 - current sensor of the high-voltage battery; 6 - voltage sensor of the high-voltage battery; 7 - synchronous traction motor-generator with permanent magnets on the rotor; 8 - current sensors of the synchronous traction motor-generator; 9 - position transducer of the synchronous traction motor-generator; 10 - main transmission; 11 - battery current inverter; 12 - control rectifier of the alternating current of the external power supply for charging the battery; 13 - external power supply of the hybrid vehicle; 14 - voltage sensor of the external power supply; 15 - auxiliary device for determining the charge level of the high-voltage battery; 16 - control unit of the electric transmission of the hybrid vehicle; 17 - control unit of the internal combustion engine; 18 - control unit of the hybrid vehicle; 19 - mechanical transmission with reduction gears; 20 - current inverter of the high-voltage battery for supplying the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator; 21 - electronic switch for triggering the synchronous motor-generator; 22 - electronic switch for triggering the synchronous traction motor-generator; 23 - control of the alternating current for charging the battery.
Transmisia electrică pentru vehiculul hibrid, conform invenţiei conţine: The electric transmission for the hybrid vehicle, according to the invention, contains:
motor-generatorul sincron 1 cu înfăşurare de excitare pe rotor, dotat cu traductorul de poziţie 2 al rotorului motor-generatorului sincron 1; synchronous motor-generator 1 with excitation winding on the rotor, equipped with position transducer 2 of the rotor of synchronous motor-generator 1;
motorul cu ardere internă 3 (prima sursă de energie a vehiculului hibrid); internal combustion engine 3 (the first energy source of the hybrid vehicle);
acumulatorul de înaltă tensiune 4 (a doua sursă de alimentare a vehiculului hibrid), dotat cu senzorul de curent 5 şi cu senzorul de tensiune 6; the high-voltage battery 4 (the second power source of the hybrid vehicle), equipped with the current sensor 5 and the voltage sensor 6;
motor-generatorul sincron de tracţiune 7 cu magneţi permanenţi pe rotor, dotat cu senzori de curent 8, şi cu traductorul de poziţie 9 şi este unit printr-o transmisie principală 10 cu roţile vehiculului hibrid; the synchronous traction motor-generator 7 with permanent magnets on the rotor, equipped with current sensors 8, and with the position transducer 9 and is connected through a main transmission 10 to the wheels of the hybrid vehicle;
invertorul de curent 11 al acumulatorului 4, pentru alimentarea motor-generatorului sincron de tracţiune 7 şi motor-generatorului sincron 1 la pornirea motorului cu ardere internă 3; the current inverter 11 of the battery 4, for powering the traction synchronous motor-generator 7 and the synchronous motor-generator 1 when starting the internal combustion engine 3;
redresorul de control 12 al curentului alternativ al unei surse de alimentare exterioare pentru încărcarea acumulatorului 4 de la sursa de alimentare exterioară 13, care este dotată cu senzorul de tensiune 14; the control rectifier 12 of the alternating current of an external power source for charging the battery 4 from the external power source 13, which is equipped with the voltage sensor 14;
dispozitivul auxiliar 15 pentru determinarea nivelului de încărcare al acumulatorului 4; the auxiliary device 15 for determining the charge level of the battery 4;
blocul de comandă 16 al transmisiei electrice a vehiculului hibrid în care sunt procesate semnalele de la traductorii de poziţie 2 şi 9, senzorii de curent 5 şi de tensiune 6, senzorii de curent 8, semnalele care deschid şi închid cheile electronice pentru invertoarele de curent 11 şi 20 pentru comutatoarele electronice 21 şi 22 şi pentru redresorul de control 23 al curentului alternativ; the control block 16 of the electric transmission of the hybrid vehicle in which the signals from the position transducers 2 and 9, the current sensors 5 and voltage sensors 6, the current sensors 8, the signals that open and close the electronic keys for the current inverters 11 and 20 for the electronic switches 21 and 22 and for the control rectifier 23 of the alternating current are processed;
blocul de comandă 17 al motorului cu ardere internă 3; control unit 17 of the internal combustion engine 3;
blocul de comandă 18 al vehiculului hibrid, în care sunt procesate semnalele de la senzorul de curent 5 şi de tensiune 6; sursa de alimentare exterioară 13 generează semnale care controlează dispozitivul auxiliar 15, blocurile de comandă 16, 17 şi 18, care deschid şi închid cheile electronice ale redresorului de control 12. the control unit 18 of the hybrid vehicle, in which the signals from the current sensor 5 and voltage sensor 6 are processed; the external power supply 13 generates signals that control the auxiliary device 15, the control units 16, 17 and 18, which open and close the electronic keys of the control rectifier 12.
Inventorul de curent 11 al acumulatorului 4 este conectat suplimentar la motor-generatorul sincron 1. Arborele de ieşire al motorului cu ardere internă 3 este unit mecanic cu arborele de intrare al transmisiei mecanice demultiplicatoare 19, arborele de ieşire al căreia este unit mecanic cu arborele rotorului motor-generatorului sincron 1, bornele înfăşurării statorice ale motor-generatorului 1 fiind conectate electric la intrarea comutatorului electronic 21 pentru declanşarea motor-generatorului sincron 1, totodată bornele înfăşurării statorice ale motor-generatorului sincron de tracţiune 7 sunt conectate electric la intrarea comutatorului electronic 22 pentru declanşarea motor-generatorului sincron de tracţiune 7, terminalele comutatoarelor electronice 21 şi 22 fiind conectate electric între ele şi fiind conectate electric la invertorul de curent 11 şi la redresorul de control 23 al curentului alternativ pentru încărcarea acumulatorului 4 de la motor-generatorul sincron 1 sau de la motor-generatorul sincron de tracţiune 7. The current inventor 11 of the accumulator 4 is additionally connected to the synchronous motor-generator 1. The output shaft of the internal combustion engine 3 is mechanically connected to the input shaft of the mechanical reduction transmission 19, the output shaft of which is mechanically connected to the rotor shaft of the synchronous motor-generator 1, the terminals of the stator winding of the motor-generator 1 being electrically connected to the input of the electronic switch 21 for triggering the synchronous motor-generator 1, at the same time the terminals of the stator winding of the synchronous traction motor-generator 7 are electrically connected to the input of the electronic switch 22 for triggering the synchronous traction motor-generator 7, the terminals of the electronic switches 21 and 22 being electrically connected to each other and being electrically connected to the current inverter 11 and to the control rectifier 23 of the alternating current for charging the accumulator 4 from the synchronous motor-generator 1 or from synchronous traction motor-generator 7.
Pentru obţinerea rezultatului tehnic specificat se uneşte mecanic arborele de ieşire al motorului cu ardere internă 3 cu arborele de intrare al transmisiei mecanice demultiplicatoare 19; se uneşte mecanic arborele de ieşire al transmisiei mecanice demultiplicatoare 19 cu arborele rotorului motor-generatorului sincron 1; se conectează electric invertorul de curent 20 al acumulatorului de înaltă tensiune 4 cu înfăşurarea de excitare pe rotor al motor-generatorului sincron 1; se conectează electric bornele înfăşurării statorice ale motor-generatorului sincron 1 la intrarea comutatorului electronic 21; se conectează electric bornele înfăşurării statorice ale motor-generatorului sincron de tracţiune 7 la intrarea comutatorului electronic 22; se conectează electric terminalele comutatoarelor electronice 21 şi 22 între ele, şi se conectează electric la bornele invertorului de curent 11 şi la redresorul de control 23 al curentului alternativ. To obtain the specified technical result, the output shaft of the internal combustion engine 3 is mechanically connected to the input shaft of the mechanical reduction gear 19; the output shaft of the mechanical reduction gear 19 is mechanically connected to the rotor shaft of the synchronous motor-generator 1; the current inverter 20 of the high-voltage battery 4 is electrically connected to the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator 1; the terminals of the stator winding of the synchronous motor-generator 1 are electrically connected to the input of the electronic switch 21; the terminals of the stator winding of the synchronous traction motor-generator 7 are electrically connected to the input of the electronic switch 22; the terminals of the electronic switches 21 and 22 are electrically connected to each other, and they are electrically connected to the terminals of the current inverter 11 and to the control rectifier 23 of the alternating current.
Transmisia electrică pentru vehiculul hibrid funcţionează în felul următor. The electric drivetrain for the hybrid vehicle works as follows.
Atunci când se foloseşte energia motorului cu ardere internă 3 pentru deplasarea vehiculului, energia motorului cu ardere internă 3, pentru mişcarea vehiculului prin transmisia principală 10, viteza motorului cu ardere internă 3 este redusă şi motor-generatorul sincron 1 este activat. Se conectează comutatoarele electronice 21 şi 22 pentru transmiterea curentului de la statorul motor-generatorului sincron 1 către statorul motor-generatorului sincron de tracţiune 7, în conformitate cu modul de tracţiune determinat de blocul de comandă 18 al vehiculului hibrid şi pe baza semnalelor primite de la traductorul de poziţie 2 al rotorului motor-generatorului sincron 1, este calculată frecvenţa curentului în blocul de comandă 16 al transmisiei electrice a vehiculului hibrid, iar curentul de excitare calculat este furnizat de invertorul de curent 20 către înfăşurarea rotorului motor-generatorului sincron 1. Curentul generat de motor-generatorul sincron 1 fără pierderi de conversie este furnizat înfăşurărilor statorice ale motor-generatorului sincron de tracţiune 7 şi arborele principal al angrenajului este rotit de motor-generatorul sincron de tracţiune 7, care pune vehiculul hibrid în mişcare. When the energy of the internal combustion engine 3 is used to move the vehicle, the energy of the internal combustion engine 3, for moving the vehicle through the main transmission 10, the speed of the internal combustion engine 3 is reduced and the synchronous motor-generator 1 is activated. The electronic switches 21 and 22 are connected to transmit current from the stator of the synchronous motor-generator 1 to the stator of the synchronous traction motor-generator 7, in accordance with the traction mode determined by the control unit 18 of the hybrid vehicle and based on the signals received from the position transducer 2 of the rotor of the synchronous motor-generator 1, the current frequency is calculated in the control unit 16 of the electric transmission of the hybrid vehicle, and the calculated excitation current is supplied by the current inverter 20 to the rotor winding of the synchronous motor-generator 1. The current generated by the synchronous motor-generator 1 without conversion losses is supplied to the stator windings of the synchronous traction motor-generator 7 and the main shaft of the gear is rotated by the synchronous traction motor-generator 7, which sets the hybrid vehicle in motion.
Atunci când se foloseşte energia acumulatorului de înaltă tensiune 4 şi a motorului cu ardere internă 3 pentru deplasarea vehiculului, motor-generatorul sincron 1 este rotit de motorul cu ardere internă 3 prin transmisia principală 10 şi în conformitate cu tracţiunea, modul determinat de blocul de comandă 18 al vehiculului hibrid este calculat şi controlat de blocul de comandă al transmisiei electrice 16, pe baza semnalelor traductorului de poziţie 9 al rotorului motor-generatorului sincron de tracţiune 7, se calculează frecvenţa curentului, care este alimentat de către invertorul de curent 20 la înfăşurarea de excitare a motor-generatorului sincron 1 pentru a genera curent pentru rotaţia motor-generatorului sincron de tracţiune 7, şi, de asemenea, se calculează frecvenţa curentului, care este furnizat de invertorul de curent 11 de la acumulatorul de înaltă tensiune 4 pentru rotaţia motor-generatorului sincron de tracţiune 7, se conectează comutatoarele electronice 21 şi 22 pentru transmisia fără pierderi a conversiei de curent a motor-generatorului sincron 1 şi a acumulatorului de înaltă tensiune 4 la înfăşurările statorice ale motor-generatorului sincron de tracţiune 7 şi se roteşte arborele principal de transmisie, care setează vehiculul hibrid în mişcare. When using the energy of the high-voltage battery 4 and the internal combustion engine 3 for moving the vehicle, the synchronous motor-generator 1 is rotated by the internal combustion engine 3 through the main transmission 10 and in accordance with the traction, the mode determined by the control unit 18 of the hybrid vehicle is calculated and controlled by the control unit of the electric transmission 16, based on the signals of the position transducer 9 of the rotor of the synchronous traction motor-generator 7, the frequency of the current is calculated, which is supplied by the current inverter 20 to the excitation winding of the synchronous motor-generator 1 to generate current for the rotation of the synchronous traction motor-generator 7, and also the frequency of the current is calculated, which is supplied by the current inverter 11 from the high-voltage battery 4 for the rotation of the synchronous traction motor-generator 7, the electronic switches 21 and 22 are connected for the lossless transmission of the current conversion of the synchronous motor-generator 1 and the high-voltage battery 4 to the stator windings of the traction synchronous motor-generator 7 and rotates the main transmission shaft, which sets the hybrid vehicle in motion.
Transmisia electrică pentru vehiculul hibrid permite funcţionarea motorului cu ardere internă 3 al vehiculului hibrid într-un mod de viteză constant, ceea ce micşorează consumul de combustibil; se transferă cu ajutorul transmisiei principale 10 viteza redusă la motor-generatorul sincron 1; se utilizează invertorul de curent 20 pentru a controla curentul de excitare al motor-generatorului sincron 1 pentru a genera curentul de alimentare al motor-generatorului sincron de tracţiune 7, care va asigura schimbarea vitezei acestuia din urmă într-o gamă largă şi, în consecinţă, viteza vehiculului hibrid; nu se utilizează atunci când se converteşte energia electrică generată de motor-generatorul sincron 1 în locul invertorului de curent 20, fiind un invertor de curent de peste 10 ori mai puternic şi mai scump. The electric transmission for the hybrid vehicle allows the operation of the internal combustion engine 3 of the hybrid vehicle in a constant speed mode, which reduces fuel consumption; it is transferred using the main transmission 10 to the reduced speed to the synchronous motor-generator 1; the current inverter 20 is used to control the excitation current of the synchronous motor-generator 1 to generate the supply current of the synchronous traction motor-generator 7, which will ensure the change of the latter's speed in a wide range and, consequently, the speed of the hybrid vehicle; it is not used when converting the electrical energy generated by the synchronous motor-generator 1 instead of the current inverter 20, being a current inverter over 10 times more powerful and more expensive.
Transmisia electrică pentru vehiculul hibrid funcţionează în modul următor: The electric drivetrain for the hybrid vehicle operates in the following way:
La conducerea modului de pornire al motorului cu ardere internă 3, blocul de comandă 16 al transmisiei electrice a vehiculului hibrid primeşte informaţii de la traductorul de poziţie 2 al rotorului motor-generatorului sincron 1 şi de la senzorul de curent 5 al acumulatorului de înaltă tensiune 4 şi generează semnale prin intermediul cărora controlează comutatorul electronic 21 pentru declanşarea motor-generatorului sincron 1, invertorul de curent 20 pentru alimentarea înfăşurării de excitare pe rotorul motor-generatorului sincron 1, invertorul de curent 11 pentru alimentarea înfăşurării statorice a motor-generatorului sincron 1, rotind astfel, arborele motor-generatorului sincron 1 şi arborele motorului cu ardere internă 3, unit mecanic cu acesta, prin transmisia mecanică demultiplicatoare 19, cu ajutorul energiei acumulatorului de înaltă tensiune 4, până la pornirea motorului cu ardere internă 3. When driving the starting mode of the internal combustion engine 3, the control unit 16 of the electric transmission of the hybrid vehicle receives information from the position transducer 2 of the rotor of the synchronous motor-generator 1 and from the current sensor 5 of the high-voltage battery 4 and generates signals by means of which it controls the electronic switch 21 for triggering the synchronous motor-generator 1, the current inverter 20 for supplying the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator 1, the current inverter 11 for supplying the stator winding of the synchronous motor-generator 1, thus rotating the shaft of the synchronous motor-generator 1 and the shaft of the internal combustion engine 3, mechanically connected to it, through the mechanical gear reduction transmission 19, with the help of the energy of the high-voltage battery 4, until the internal combustion engine 3 starts.
La conducerea modului de tracţiune al vehiculului hibrid din energia acumulatorului de înaltă tensiune 4, blocul de comandă 16 al transmisiei electrice utilizează informaţii de la senzorul de curent 5 al acumulatorului de înaltă tensiune 4 şi de la traductorul de poziţie 9 al rotorului motor-generatorului sincron de tracţiune 7, şi generează semnale prin intermediul cărora controlează comutatorul electronic 22; invertorul de curent 11 pentru alimentarea înfăşurării statorice a motor-generatorului sincron de tracţiune 7 cu curentul de frecvenţă necesară pentru a controla viteza arborelui motor-generatorului sincron de tracţiune 7 pentru a acţiona roţile prin intermediul transmisiei principale 10. When driving the hybrid vehicle's traction mode from the energy of the high-voltage battery 4, the control unit 16 of the electric transmission uses information from the current sensor 5 of the high-voltage battery 4 and from the position transducer 9 of the rotor of the synchronous traction motor-generator 7, and generates signals by means of which it controls the electronic switch 22; the current inverter 11 for supplying the stator winding of the synchronous traction motor-generator 7 with the current of the frequency necessary to control the speed of the shaft of the synchronous traction motor-generator 7 to drive the wheels by means of the main transmission 10.
La conducerea modului de tracţiune al vehiculului hibrid de la motorul cu ardere internă 3, blocul de comandă 16 al transmisiei electrice utilizează informaţii de la traductorul de poziţie 2 al rotorului motor-generatorului sincron 1 şi de la senzorul de tensiune 6 al acumulatorului de înaltă tensiune 4 şi generează semnale prin intermediul cărora controlează comutatoarele electronice 21 şi 22, invertorul de curent 20 al acumulatorului 4 pentru alimentarea înfăşurării de excitare pe rotorul motor-generatorului sincron 1, care generează un curent cu o frecvenţă necesară pentru a controla viteza de rotaţie a arborelui motor-generatorului sincron de tracţiune 7, care acţionează roţile prin intermediul transmisiei principale 10. În acest mod, pierderile de energie sunt cele mai mici în comparaţie cu soluţiile tehnice cunoscute. When driving the hybrid vehicle's traction mode from the internal combustion engine 3, the control unit 16 of the electric transmission uses information from the position transducer 2 of the rotor of the synchronous motor-generator 1 and from the voltage sensor 6 of the high-voltage battery 4 and generates signals by means of which it controls the electronic switches 21 and 22, the current inverter 20 of the battery 4 for powering the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator 1, which generates a current with a frequency necessary to control the rotation speed of the shaft of the synchronous traction motor-generator 7, which drives the wheels via the main transmission 10. In this mode, energy losses are the lowest compared to known technical solutions.
La conducerea modului de tracţiune al vehiculului hibrid în modul de la acumulatorul de înaltă tensiune 4 şi de la motorul cu ardere internă 3, blocul de comandă 16 al transmisiei electrice utilizează informaţii de la traductorul de poziţie 2 al rotorului motor-generatorului sincron 1, de la traductorul de poziţie 9 al rotorului motor-generatorului sincron de tracţiune 7 şi de la senzorul de tensiune 6 al acumulatorului de înaltă tensiune 4, şi generează semnale prin intermediul cărora controlează comutatoarele electronice 21 şi 22, invertorul de curent 20 pentru alimentarea înfăşurării de excitare pe rotorul motor-generatorului sincron 1 şi generarea acestuia din urmă; curentul cu frecvenţă necesară pentru a controla viteza arborelui motor-generatorului sincron de tracţiune 7, pentru a acţiona roţile prin intermediul transmisiei principale 10; invertorul de curent 11 pentru alimentarea înfăşurării statorice a motor-generatorului sincron de tracţiune 7 cu frecvenţă necesară pentru a controla viteza arborelui principal al transmisiei principale 10 pentru a acţiona roţile. În acest mod, pierderile de energie sunt cele mai mici în comparaţie cu soluţiile tehnice cunoscute. When driving the traction mode of the hybrid vehicle in the mode from the high-voltage battery 4 and the internal combustion engine 3, the control unit 16 of the electric transmission uses information from the position transducer 2 of the rotor of the synchronous motor-generator 1, from the position transducer 9 of the rotor of the synchronous traction motor-generator 7 and from the voltage sensor 6 of the high-voltage battery 4, and generates signals by means of which it controls the electronic switches 21 and 22, the current inverter 20 for supplying the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator 1 and generating the latter; the current with the frequency necessary to control the speed of the shaft of the synchronous traction motor-generator 7, to drive the wheels via the main transmission 10; the current inverter 11 for supplying the stator winding of the synchronous traction motor-generator 7 with the frequency necessary to control the speed of the main shaft of the main transmission 10 to drive the wheels. In this way, the energy losses are the lowest compared to known technical solutions.
La controlul modului de recuperare a energiei de frânare a vehiculului hibrid în modul de generator al motor-generatorului sincron de tracţiune 7, blocul de comandă 16 al transmisiei electrice utilizează informaţii de la senzorul de curent 5, de la senzorul de tensiune 6 al acumulatorului de înaltă tensiune 4, de la redresorul de control 23 al curentului alternativ pentru determinarea nivelului de încărcare al acumulatorului de înaltă tensiune 4 şi de la senzorii de curent 8 al motor-generatorului sincron de tracţiune 7 şi generează semnale prin intermediul cărora controlează comutatorul electronic 22 şi redresorul de control 23 al curentului alternativ pentru încărcarea acumulatorului de înaltă tensiune 4. When controlling the hybrid vehicle's braking energy recovery mode in the generator mode of the synchronous traction motor-generator 7, the electric transmission control unit 16 uses information from the current sensor 5, from the voltage sensor 6 of the high-voltage battery 4, from the alternating current control rectifier 23 for determining the charge level of the high-voltage battery 4 and from the current sensors 8 of the synchronous traction motor-generator 7 and generates signals by means of which it controls the electronic switch 22 and the alternating current control rectifier 23 for charging the high-voltage battery 4.
La controlul modului de încărcare a acumulatorului de înaltă tensiune 4 cu energia motorului cu ardere internă 3, blocul de comandă 16 al transmisiei electrice utilizează informaţii de la senzorul de curent 5 şi de la senzorul de tensiune 6 al acumulatorului de înaltă tensiune 4, de la dispozitivul auxiliar 15 pentru determinarea nivelului de încărcare al acumulatorului de înaltă tensiune 4 şi de la traductorul de poziţie 2 al rotorului motor-generatorului sincron 1 şi generează semnale prin intermediul cărora controlează comutatorul electronic 22, invertorul de curent 20 pentru alimentarea înfăşurării de excitare pe rotorul motor-generatorului sincron 1 şi redresorul de control 23 al curentului alternativ pentru încărcarea acumulatorului de înaltă tensiune 4. When controlling the charging mode of the high-voltage battery 4 with the energy of the internal combustion engine 3, the control unit 16 of the electric transmission uses information from the current sensor 5 and the voltage sensor 6 of the high-voltage battery 4, from the auxiliary device 15 for determining the charge level of the high-voltage battery 4 and from the position transducer 2 of the rotor of the synchronous motor-generator 1 and generates signals by means of which it controls the electronic switch 22, the current inverter 20 for supplying the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator 1 and the control rectifier 23 of the alternating current for charging the high-voltage battery 4.
Informaţii care confirmă posibilitatea realizării invenţiei Information confirming the possibility of realizing the invention
Transmisia electrică pentru vehiculul hibrid oferă posibilitatea de a reduce costul invertorului de curent 20 şi reducerea pierderilor de energie la conversia energiei motorului cu ardere internă 3. The electric drive for the hybrid vehicle offers the possibility of reducing the cost of the current inverter 20 and reducing energy losses in the energy conversion of the internal combustion engine 3.
În schema tradiţională de transmisie a puterii unui vehicul hibrid cu o putere a motorului de ardere internă de 75 cai-putere (55 kW), în timp ce se conduce un motor-generator sincron de tracţiune pentru a converti energia generată de motor-generatorul sincron, este utilizat un convertor de frecvenţă trifazat 950 cu parametrii de 75-55 kW, 380 V, şi în valoare de 5.350 dolari SUA. In the traditional power transmission scheme of a hybrid vehicle with an internal combustion engine power of 75 horsepower (55 kW), while driving a traction synchronous motor-generator to convert the energy generated by the synchronous motor-generator, a three-phase frequency converter 950 with parameters of 75-55 kW, 380 V, and worth 5,350 US dollars is used.
Când se utilizează circuitul de comandă al motor-generatorului sincron de tracţiune 7, conform soluţiei tehnice propuse, înfăşurarea de excitare pe rotorul motor-generatorului sincron 1 este echipată cu un convertor de frecvenţă trifazat mai puţin puternic, de modelul Altivar Easy 310, cu parametrii de 1,5 kW, 380 V, în valoare de 261 dolari SUA, care reglează frecvenţa şi magnitudinea sursei de curent alternativ în înfăşurarea de excitare pe rotorul motor-generatorului sincron 1, iar curentul generat al acestuia din urmă alimentează motor-generatorul sincron de tracţiune 7. Astfel, se obţine o economie ce poate ajunge până la 5 mii de dolari SUA. When using the control circuit of the synchronous traction motor-generator 7, according to the proposed technical solution, the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator 1 is equipped with a less powerful three-phase frequency converter, model Altivar Easy 310, with parameters of 1.5 kW, 380 V, worth 261 US dollars, which regulates the frequency and magnitude of the alternating current source in the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator 1, and the generated current of the latter feeds the synchronous traction motor-generator 7. Thus, a saving of up to 5 thousand US dollars is achieved.
Deoarece, transmisia electrică propusă pentru vehicule hibride, pentru a controla excitaţia motor-generatorului sincron 1, se utilizează un invertor de curent 20 cu o frecvenţă joasă, care este de peste 10 ori mai puţin puternic decât convertoarele analoage utilizate pentru conversia energiei generate de motor-generatorul sincron 1, ceea ce reduce pierderile de conversie a energiei până la 10%. Because, the proposed electric transmission for hybrid vehicles, to control the excitation of the synchronous motor-generator 1, a current inverter 20 with a low frequency is used, which is over 10 times less powerful than the analog converters used for converting the energy generated by the synchronous motor-generator 1, which reduces energy conversion losses up to 10%.
Ca rezultat, ţinând cont de eficienţa invertorului, este posibilă reducerea pierderilor de putere în timpul transferului de energie de la motorul cu ardere internă 3 la roţile de tracţiune ale vehiculului, care reprezintă până la 10% din puterea motorului, iar implementarea costurilor sale va reduce costul vehiculului cu 3-5 mii de dolari SUA. As a result, taking into account the efficiency of the inverter, it is possible to reduce power losses during the transfer of energy from the internal combustion engine 3 to the drive wheels of the vehicle, which account for up to 10% of the engine power, and its implementation will reduce the cost of the vehicle by 3-5 thousand US dollars.
Transmisia electrică pentru vehiculul hibrid revendicat prin schimbarea frecvenţei f1 a curentului în înfăşurarea de excitare pe rotorul motor-generatorului sincron 1, cu un număr constant de perechi de poli p, este posibil să schimbe viteza unghiulară a câmpului magnetic statoric ꞷ0, conform expresiei: The electric drive for the claimed hybrid vehicle by changing the frequency f1 of the current in the excitation winding on the rotor of the synchronous motor-generator 1, with a constant number of pole pairs p, it is possible to change the angular velocity of the stator magnetic field ꞷ0, according to the expression:
ꞷ0=2π f1/p (1) ꞷ0=2π f1/p (1)
Viteza unghiulară de rotaţie a câmpului magnetic statoric ꞷ0 este exprimată prin numărul de rotaţii ale rotorului n, conform expresiei: The angular speed of rotation of the stator magnetic field ꞷ0 is expressed by the number of rotor revolutions n, according to the expression:
n=f/p (2) n=f/p (2)
La numărul maxim de rotaţii a rotorului n a motor-generatorului sincron 1 cu trei perechi de poli egali de 10.000 min-1 (167 sec-1), după coborârea angrenajului principal al transmisiei (it = 5:1), este posibil să se asigure rotaţia setului de roţi de 33,4 rot/sec, iar pentru un vehicul cu mărimile roţilor de 15 inch (195/60 R15) se atinge o viteză de 64,5 m/sec sau 232 km/h. În acest caz, frecvenţa maximă a curentului fmax a sursei de alimentare a motor-generatorului sincron de tracţiune 7 va fi: At the maximum number of rotor revolutions n of the synchronous motor-generator 1 with three pairs of equal poles of 10,000 min-1 (167 sec-1), after lowering the main transmission gear (it = 5:1), it is possible to ensure the rotation of the wheel set of 33.4 rot/sec, and for a vehicle with wheel sizes of 15 inches (195/60 R15) a speed of 64.5 m/sec or 232 km/h is reached. In this case, the maximum current frequency fmax of the power supply of the traction synchronous motor-generator 7 will be:
fmax = n×p = 167×3 = 500 (Hz) (3) fmax = n×p = 167×3 = 500 (Hz) (3)
Convertorul de frecvenţă trifazat 950 75-55 kW, prezentat mai sus, va converti curentul continuu al acumulatorului de înaltă tensiune la frecvenţa specificată. The 950 75-55 kW three-phase frequency converter, shown above, will convert the direct current of the high-voltage battery to the specified frequency.
La utilizarea motorului cu ardere internă 3 pentru tracţiune, de exemplu, cu o putere nominală de 75 cai-putere (55 kW) la o viteză de 3000 min-1, prin transmisia mecanică demultiplicatoare 19 (cu un raport de transmisie ip=10:1) poate fi redusă de 10 ori viteza de rotaţie a rotorului motor-generatorului sincron 1 la o viteză de 300 min-1, care este echivalentă cu 5 sec-1, când invertorul de curent 20 furnizează în înfăşurarea rotorului cu trei perechi de poli ale motor-generatorului sincron 1 un curent de excitare cu o frecvenţă de 100 Hz, în înfăşurările statorului a acestui motor-generator sincron 1 se formează un curent cu o frecvenţă de 500 Hz, pentru a alimenta motor-generatorul sincron de tracţiune 7, care va asigura o viteză a vehiculului de 232 km/h. When using the internal combustion engine 3 for traction, for example, with a nominal power of 75 horsepower (55 kW) at a speed of 3000 min-1, the mechanical reduction transmission 19 (with a transmission ratio ip=10:1) can reduce the rotational speed of the rotor of the synchronous motor-generator 1 by 10 times to a speed of 300 min-1, which is equivalent to 5 sec-1, when the current inverter 20 supplies the rotor winding with three pairs of poles of the synchronous motor-generator 1 with an excitation current with a frequency of 100 Hz, a current with a frequency of 500 Hz is formed in the stator windings of this synchronous motor-generator 1, to power the traction synchronous motor-generator 7, which will ensure a vehicle speed of 232 km/h.
Dacă, în timpul rotaţiei rotorului motor-generatorului sincron 1 cu un număr de rotaţii n de 300 min-1, care este n=5 sec-1, se furnizează un curent de la invertorul de curent 20 la înfăşurările de excitare pe rotor cu o frecvenţă de fmin=2 Hz, atunci se va genera un curent în frecvenţa înfăşurărilor statorice de 30 Hz. Când este alimentat cu un curent de această frecvenţă a statorului motor-generatorului sincron 1, rotorul se va roti cu un număr de rotaţii n conform expresiei: If, during the rotation of the rotor of the synchronous motor-generator 1 with a number of revolutions n of 300 min-1, which is n=5 sec-1, a current is supplied from the current inverter 20 to the excitation windings on the rotor with a frequency of fmin=2 Hz, then a current will be generated at the stator winding frequency of 30 Hz. When supplied with a current of this frequency from the stator of the synchronous motor-generator 1, the rotor will rotate with a number of revolutions n according to the expression:
nrpm= fmin/p = 30/3 = 10 rot/sec = 600 min-1 (4) nrpm= fmin/p = 30/3 = 10 rot/sec = 600 min-1 (4)
şi după coborârea transmisiei principale it=5:1, roata vehiculului (195/60 R15) se va roti cu o viteză de 2 sec-1 (13,9 km/h), ceea ce este suficient pentru modul de conducere al vehiculului, cu atât mai mult, încât se poate furniza puterea necesară de la acumulatorul de înaltă tensiune 4 şi/sau de la motorul cu ardere internă 3. and after lowering the main transmission it=5:1, the vehicle wheel (195/60 R15) will rotate at a speed of 2 sec-1 (13.9 km/h), which is sufficient for the vehicle's driving mode, especially since the necessary power can be supplied from the high-voltage battery 4 and/or the internal combustion engine 3.
Spre exemplu, convertorul de frecvenţă joasă de la compania Schneider Electric, de tip Altivar Easy 310, cu o putere de 1,5 kW, 380 V, 3 faze, are un domeniu de reglare de la 0,5 la 400 Hz (https://www.asberg.ru/shop/preobrazovateli_chastoty/), gama de reglare al invertorului de curent 20 va oferi modurile necesare de control al transmisiei. For example, the low-frequency converter from Schneider Electric, type Altivar Easy 310, with a power of 1.5 kW, 380 V, 3 phases, has a regulation range from 0.5 to 400 Hz (https://www.asberg.ru/shop/preobrazovateli_chastoty/), the adjustment range of the current inverter 20 will provide the necessary transmission control modes.
Având în vedere cele de mai sus, transmisia electrică pentru vehiculul hibrid este fezabil din punct de vedere tehnic, utilizând dispozitive disponibile în comerţ şi poate fi utilizată în industria auto. Considering the above, the electric drivetrain for the hybrid vehicle is technically feasible, using commercially available devices and can be used in the automotive industry.
1. CN 102348568 A 2012.02.08 1. CN 102348568 A 2012.02.08
2. US 2008179122 A1 2008.07.31 2. US 2008179122 A1 2008.07.31
3. US 2009015201 A1 2009.01.15 3. US 2009015201 A1 2009.01.15
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20210042A MD1632Z (en) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | Electric transmission for hybrid vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20210042A MD1632Z (en) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | Electric transmission for hybrid vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD1632Y MD1632Y (en) | 2022-07-31 |
| MD1632Z true MD1632Z (en) | 2023-02-28 |
Family
ID=82608779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDS20210042A MD1632Z (en) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | Electric transmission for hybrid vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD1632Z (en) |
-
2021
- 2021-05-21 MD MDS20210042A patent/MD1632Z/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD1632Y (en) | 2022-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5206130B2 (en) | Coil field type synchronous motor regeneration system and control method thereof | |
| US7937194B2 (en) | System and method for reducing wheel slip and wheel locking in an electric vehicle | |
| US9647582B2 (en) | Induction motor-permanent magnet generator tandem configuration starter-generator for hybrid vehicles | |
| US20140121867A1 (en) | Method of controlling a hybrid powertrain with multiple electric motors to reduce electrical power losses and hybrid powertrain configured for same | |
| JP5924367B2 (en) | Electric vehicle | |
| AU2011325855B2 (en) | AC drive system for a vehicle | |
| JP2013095414A (en) | Hybrid vehicle system | |
| JP2011162178A (en) | Power generation device equipped on vehicle | |
| CN103978886B (en) | Input synthesis type hybrid power system | |
| WO2012111128A1 (en) | Regeneration control system for vehicle | |
| JP2007502240A (en) | Motor vehicle drive train and method for controlling the drive train | |
| JP2016007118A (en) | Rotating electrical machine system | |
| CN104753160A (en) | Car starting power generator and control device thereof | |
| MD1632Z (en) | Electric transmission for hybrid vehicle | |
| CN103978889B (en) | output distribution type hybrid power system | |
| JP2011201441A (en) | Bi-directional energy conversion device for vehicle | |
| JP2011201441A5 (en) | ||
| CN210047345U (en) | Range-extending power system and motor vehicle | |
| RU157032U1 (en) | COMBINED ENERGY INSTALLATION OF VEHICLE | |
| JP4196545B2 (en) | Power output apparatus and electric vehicle equipped with the same | |
| JP6786270B2 (en) | vehicle | |
| JP2021146772A (en) | Vehicle drive device | |
| CN103978887B (en) | Input distribution hybrid power system | |
| WO2014016728A2 (en) | Induction motor-permanent magnet generator tandem configuration starter-generator for hybrid vehicles | |
| JP5809990B2 (en) | Vehicle and vehicle control device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG9Y | Short term patent issued |