RU166471U1

RU166471U1 - DIAGRAM OF THE HYBRID DRIVE OF THE CAR

Info

Publication number: RU166471U1
Application number: RU2015118493/11U
Authority: RU
Inventors: Леонид Александрович Скрипко
Original assignee: Леонид Александрович Скрипко
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2016-11-27

Abstract

Гибридный привод автомобиля, содержащий двигатель внутреннего сгорания, вал которого механически связан с ротором первой электрической машины, статор которой закреплен на валу с ротором второй электрической машины и связан с первичным валом двухступенчатой коробки передач, при этом вторая электрическая машина соединена с устройством накопления энергии.A hybrid drive of a vehicle comprising an internal combustion engine, the shaft of which is mechanically connected to the rotor of the first electric machine, the stator of which is fixed to the shaft with the rotor of the second electric machine and connected to the primary shaft of the two-stage gearbox, while the second electric machine is connected to the energy storage device.

Description

Изобретение относится к области создания альтернативного (гибридного) привода автомобиля. Снижение расхода топлива автомобиля, в котором может быть установлен гибридный привод, достигается за счет работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в экономичной зоне с малыми удельными расходами топлива, накопление энергии в батарее конденсаторов на определенных режимах движения и дальнейшее ее использование при разгоне автомобиля и движении с малыми скоростями.The invention relates to the field of creating an alternative (hybrid) car drive. Reducing the fuel consumption of a car in which a hybrid drive can be installed is achieved due to the operation of the internal combustion engine (ICE) in an economical zone with low specific fuel consumption, energy storage in the capacitor bank in certain driving modes and its further use during acceleration of the car and movement at low speeds.

Схемы гибридного привода известные по патентам RU №2284423, US №5865263 содержат планетарный механизм, соединяющий вал ДВС, ротор электрической машины и вал привода колес. Недостатком схем с планетарным механизмом является механическая связь его шестерен, что ставит зависимость момента и оборотов ДВС от параметров движения. Это в свою очередь не позволяет реализовать высокий момент ДВС при движении в городе, а значит работать в области низкого удельного расхода топлива.Hybrid drive circuits known by patents RU No. 2284423, US No. 5865263 contain a planetary mechanism connecting the ICE shaft, the rotor of the electric machine and the wheel drive shaft. The disadvantage of circuits with a planetary mechanism is the mechanical connection of its gears, which makes the moment and engine speed dependent on the motion parameters. This, in turn, does not allow to realize a high ICE moment when driving in the city, which means working in the field of low specific fuel consumption.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема рассматриваемого гибридного привода. Выходной вал ДВС соединен с индуктором Электрической машины №1. Якорь этой машины соединен с ротором Электрической машины №2, который в свою очередь соединен с первичным валом двухступенчатой коробки передач.In FIG. 1 shows a schematic diagram of the hybrid drive in question. The output shaft of the internal combustion engine is connected to the inductor of Electric Machine No. 1. The anchor of this machine is connected to the rotor of Electric Machine No. 2, which in turn is connected to the input shaft of a two-stage gearbox.

При остановке автомобиля схема предусматривает принудительное вращение коленвала ДВС электрической машиной №1. Такой режим смоделирован для предотвращения масляного голодания ДВС при его частом выключении и пуске. Одновременно это позволяет избежать неэффективного потребления топлива на холостом ходу и повысить экологичность автомобиля.When the car stops, the scheme provides for the forced rotation of the ICE crankshaft by electric machine No. 1. This mode is modeled to prevent oil starvation of the internal combustion engine during its frequent shutdown and start-up. At the same time, this avoids the inefficient consumption of fuel at idle and increases the environmental friendliness of the car.

Разгон автомобиля до определенной скорости осуществляется только электрической машиной №2. Разогнав автомобиль система управления переводит ДВС в рабочий режим и задает его обороты на уровне 2500-3000 об/мин. Выбор рабочих оборотов определен с условием получения минимального удельного расхода топлива. Таким образом, система регулирует момент ДВС оставляя его обороты постоянными. В режиме интенсивного разгона момент ДВС задается максимальным. Передача момента ДВС на ведущие колеса осуществляется за счет возбуждения электрической машины №1. Таким образом, при разгоне область работы ДВС соответствует минимуму удельного расхода топлива. Мощность ДВС в гибридной схеме недостаточно для интенсивного разгона в городе, поэтому электрическая машина №2 компенсирует недостающий момент. За счет того, что индуктор электрической машины №1 вращается с частотой вращения ДВС, а обороты якоря равны оборотам первичного вала коробки передач и они ниже оборотов ДВС, реализуется выработка электроэнергии. При наборе автомобилем определенной скорости, обороты вала коробки передач сравняются с частотой вращения ДВС. В этот момент выработка электроэнергии прекратится и начнется интенсивный разряд батареи конденсаторов. Для предотвращения полного разряда батареи и предусмотрена коробка передач. После включения второй (понижающей) передачи, обороты вращения вала коробки передач, а значит и якоря уменьшаются. Так как обороты якоря и индуктора вновь будут различаться, электрическая машина №1 начнет вырабатывать электроэнергию. При дальнейшем разгоне на второй передаче обороты якоря и индуктора вновь сравниваются и система управления блокирует их взаимное вращение с помощью электромагнитного момента как бы включая прямую передачу между ДВС и ведущим мостом. Чтобы избежать разряд конденсаторов на режимах высокого энергопотребления, схема позволяет увеличивать выработку электроэнергии за счет увеличения рабочих оборотов ДВС. Это позволяет удержать напряжение батареи конденсаторов в необходимом диапазоне, хотя и с более высоким удельным расходом топлива. При равномерной скорости движения момент, требуемый от энергосистемы, значительно снижается. Чтобы не дать рабочей точке ДВС переместиться в область неэкономичной работы электрическая машина №2 переводится в режим генератора - дополнительно загружая ДВС и заряжая конденсаторы. Продолжительность такого режима ограничена емкостью конденсаторов и при заряде батареи близком к максимальному значению система снижает момент ДВС. Движение автомобиля после этого обеспечивается только за счет работы ДВС. Если при этом остается взаимное вращение якоря и индуктора (а это зависит от скорости движения), электрическая машина №1 продолжает обеспечивать потребители электроэнергией. Торможение автомобиля осуществляется, в том числе за счет перевода электрической машины №2 в режим генератора и отдачей энергии торможения в батарею.Acceleration of the car to a certain speed is carried out only by electric machine No. 2. Having dispersed the car, the control system puts the ICE into working mode and sets its speed at 2500-3000 rpm. The choice of working revolutions is determined with the condition of obtaining the minimum specific fuel consumption. Thus, the system regulates the moment of the internal combustion engine leaving its speed constant. In the intensive acceleration mode, the internal combustion engine moment is set to maximum. The transmission of the internal combustion engine moment to the driving wheels is carried out due to the excitation of electric machine No. 1. Thus, during acceleration, the ICE area of operation corresponds to a minimum of specific fuel consumption. The power of the internal combustion engine in a hybrid circuit is not enough for intensive acceleration in the city, so the electric car No. 2 compensates for the missing moment. Due to the fact that the inductor of electric machine No. 1 rotates with the engine speed, and the armature speed is equal to the speed of the input shaft of the gearbox and they are lower than the speed of the engine, electricity is generated. When a car sets a certain speed, the speed of the gearbox shaft is equal to the engine speed. At this point, power generation will stop and an intensive discharge of the capacitor bank will begin. To prevent a complete discharge of the battery, a gearbox is also provided. After the second (lower) gear is engaged, the rotational speed of the gearbox shaft, and therefore the anchors are reduced. Since the speed of the armature and the inductor will again differ, electric machine No. 1 will begin to generate electricity. With further acceleration in second gear, the armature and inductor revolutions are again compared and the control system blocks their mutual rotation by means of an electromagnetic moment, as if including a direct gear between the internal combustion engine and the drive axle. To avoid the discharge of capacitors in high power consumption modes, the circuit allows you to increase the generation of electricity by increasing the working speed of the internal combustion engine. This allows you to keep the voltage of the capacitor bank in the required range, although with a higher specific fuel consumption. With a uniform speed, the moment required from the power system is significantly reduced. In order to prevent the working point of the internal combustion engine from moving to the area of uneconomical operation, electric machine No. 2 is switched to generator mode - additionally loading the internal combustion engine and charging the capacitors. The duration of this mode is limited by the capacitance of the capacitors and when the battery is charged close to the maximum value, the system reduces the internal combustion engine moment. The movement of the car after this is provided only due to the operation of the internal combustion engine. If, at the same time, the mutual rotation of the armature and the inductor remains (and this depends on the speed of movement), electric machine No. 1 continues to provide consumers with electricity. The car is braked, including by putting the electric machine No. 2 into generator mode and by transferring the braking energy to the battery.

Описанный выше режим алгоритм работы схемы содержит ряд неоспоримых преимуществ. Конструктивно схема достаточно проста и компактна. Условие работы ДВС в зоне минимального расхода топлива выполняется как на режимах разгона, так и в режиме равномерного движения вплоть до полного заряда конденсаторов. При стоянке автомобиля коленвал ДВС вращается электродвигателем, что во-первых обеспечивает экологичность автомобиля, а во-вторых позволяет избежать остановки ДВС и как следствие масляного голодания.The above-described mode of operation of the circuit contains a number of undeniable advantages. Structurally, the circuit is quite simple and compact. The condition for the operation of the internal combustion engine in the zone of minimum fuel consumption is fulfilled both in acceleration modes and in uniform motion mode up to the full charge of the capacitors. When the car is parked, the ICE crankshaft is rotated by an electric motor, which, firstly, ensures the environmental friendliness of the car, and secondly, avoids stopping the engine and, as a result, oil starvation.

Claims

A hybrid drive of a vehicle comprising an internal combustion engine, the shaft of which is mechanically connected to the rotor of the first electric machine, the stator of which is fixed to the shaft with the rotor of the second electric machine and connected to the primary shaft of the two-stage gearbox, while the second electric machine is connected to the energy storage device.