RU2764612C1 - Hybrid car drive - Google Patents
Hybrid car drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764612C1 RU2764612C1 RU2021109031A RU2021109031A RU2764612C1 RU 2764612 C1 RU2764612 C1 RU 2764612C1 RU 2021109031 A RU2021109031 A RU 2021109031A RU 2021109031 A RU2021109031 A RU 2021109031A RU 2764612 C1 RU2764612 C1 RU 2764612C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric motor
- internal combustion
- combustion engine
- drive
- car
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/24—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the combustion engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/28—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the electric energy storing means, e.g. batteries or capacitors
-
- 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
-
- 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
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к приводам гибридных автомобилей, в частности к управлению силовыми установками.The invention relates to the automotive industry, and in particular to the drives of hybrid vehicles, in particular to the control of power plants.
Из современного уровня техники известны разные конструкции гибридных приводов автомобиле [1]. Все они представляют сочетание двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и электрических машин, соединяемых по различным схемам.From the current level of technology, various designs of hybrid drives in a car are known [1]. All of them are a combination of an internal combustion engine (ICE) and electrical machines connected according to various schemes.
Последовательная схема - маломощный ДВС соединен с небольшим генератором, заряжающим аккумуляторную батарею. Электрический двигатель питается от аккумуляторной батареи и вращает колеса автомобиля. При такой схеме подключения, ДВС никогда непосредственно не приводит транспортное средство в движение, Конструкция подобных гибридных автомобилей предполагает использование аккумуляторов увеличенной емкости. Данная схема подключения двигателей использована Chevrolet Volt, Opel Ampera.Sequential circuit - a low-power internal combustion engine is connected to a small generator that charges the battery. The electric motor is powered by a battery and rotates the wheels of the car. With this connection scheme, the internal combustion engine never directly sets the vehicle in motion. The design of such hybrid vehicles involves the use of increased capacity batteries. This engine connection diagram was used by Chevrolet Volt, Opel Ampera.
Управление такими агрегатами сравнительно просто. С помощью дроссельной заслонки ДВС управляют зарядом аккумуляторной батареи, а изменением скорости электродвигателя управляют скоростью автомобиля. Может быть применена рекуперация электрической энергии при торможении автомобиля. К недостаткам следует отнести наличие двух электрических машин и невозможность разгона автомобиля одновременно с помощью ДВС и электромотора.The management of such units is relatively simple. The internal combustion engine throttle controls the charge of the battery, and the change in the speed of the electric motor controls the speed of the car. Electric energy recovery can be applied when the vehicle is braked. The disadvantages include the presence of two electric cars and the impossibility of accelerating the car simultaneously with the help of an internal combustion engine and an electric motor.
Параллельная схема - ДВС, электрический двигатель и коробка передач соединяются с помощью автоматических муфт. Данная схема свойственна практически для всех умеренных гибридов и для ряда полных (например, Audi Duo). Для гибридных автомобилей с параллельной схемой характерна возможность как одновременного, так и раздельного использования возможностей ДВС и электродвигателя для движения колес. Электрический мотор способствует быстрому разгону транспортного средства, а также обеспечивает выполнение функции рекуперативного торможения. Гибриды с параллельной схемой - Hyundai Elantra Hybrid, Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid. Недостатками таких приводов является подзарядка аккумулятора только при торможении автомобиля и необходимость согласования работы ДВС и электродвигателя при совместном приводе колес.Parallel circuit - internal combustion engine, electric motor and gearbox are connected using automatic clutches. This scheme is typical for almost all moderate hybrids and for a number of full ones (for example, Audi Duo). Hybrid vehicles with a parallel circuit are characterized by the possibility of both simultaneous and separate use of the capabilities of the internal combustion engine and the electric motor to move the wheels. The electric motor contributes to the rapid acceleration of the vehicle, and also provides a regenerative braking function. Parallel hybrids - Hyundai Elantra Hybrid, Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid. The disadvantages of such drives are recharging the battery only when the car is braking and the need to coordinate the operation of the internal combustion engine and the electric motor when the wheels are driven together.
Последовательно-параллельная схема (смешанная) - планетарный редуктор обеспечивает связь ДВС, электрогенератора и электрического двигателя. Примером гибридных автомобилей с последовательно-параллельной схемой (Full Hybrid) является наиболее популярными в мире гибридные автомобили - Toyota Prius, Shevrolet Volt, Honda Insight. В модели Toyota Prius реализован следующий механизм: движения автомобиля на низкой скорости (до 40 км/ч) происходит благодаря работе электродвигателя, питаемого литий-ионной аккумуляторной батареей, но при большем разгоне активизируется двигатель внутреннего сгорания, который обеспечивает тягу на высокой скорости. При этом электроника регулирует работу моторов и генератора.Series-parallel circuit (mixed) - a planetary gearbox provides communication between the internal combustion engine, an electric generator and an electric motor. An example of hybrid cars with a series-parallel circuit (Full Hybrid) is the world's most popular hybrid cars - Toyota Prius, Chevrolet Volt, Honda Insight. The Toyota Prius implements the following mechanism: the car moves at low speed (up to 40 km / h) due to the operation of an electric motor powered by a lithium-ion battery, but with greater acceleration, the internal combustion engine is activated, which provides traction at high speed. In this case, the electronics regulate the operation of the motors and the generator.
В последовательно-параллельной схеме [2] Привод снабжен планетарным механизмом, в котором вал двигателя внутреннего сгорания соединен через ряд шестерен с валом генератора, тяговым электродвигателем и дифференциалом ведущих колес. Такая схема требует наличия и электромотора и генератора, сложный алгоритм управления планетарным механизмом совместной работой двух двигателей, а также необходимость подключения электродвигателя к инвертору и регулирования частоты тока при работе в режиме двигателя и переключения к выпрямителю при работе в режиме рекуперации при торможении автомобиля. При приводе автомобиля от электродвигателя необходимо управлять частотой тока, а при приводе от ДВС или от двух двигателей необходимо управлять еще и подачей топливной смеси в ДВС.In the series-parallel circuit [2], the drive is equipped with a planetary mechanism, in which the shaft of the internal combustion engine is connected through a series of gears to the generator shaft, the traction motor and the drive wheels differential. Such a scheme requires the presence of both an electric motor and a generator, a complex algorithm for controlling the planetary mechanism by the joint operation of two engines, as well as the need to connect the electric motor to the inverter and control the frequency of the current when operating in the engine mode and switching to the rectifier when operating in the recovery mode when braking the car. When driving a car from an electric motor, it is necessary to control the frequency of the current, and when driven from an internal combustion engine or from two engines, it is also necessary to control the supply of the fuel mixture to the internal combustion engine.
Наиболее близким по компоновке является принятый в качестве прототипа привод гибридного автомобиля, включающий соединенные последовательно ДВС, синхронный электродвигатель с постоянными магнитами и механизм трансмиссии ведущих колес, а также аккумулятор, инвертор и систему управления [4]. Между ДВС и электродвигателем и между электродвигателем и приводом ведущих колес установлено по одной электромагнитной муфте. Система управления режимами работы привода имеет измерители скорости ДВС, электродвигателя и ведущих колес и предусматривает несколько режимов работы. Преимуществом этой компоновки является только отсутствие генератора и возможность использования электродвигателя в двигательном и генераторном режиме. Для запуска ДВС при неподвижном и движущемся автомобиле в любом случае нужно остановить электродвигатель, соединить его соответствующей муфтой с ДВС и использовать в качестве стартера.The closest in layout is the hybrid vehicle drive adopted as a prototype, which includes an internal combustion engine connected in series, a synchronous electric motor with permanent magnets and a drive wheel transmission mechanism, as well as a battery, an inverter and a control system [4]. Between the internal combustion engine and the electric motor and between the electric motor and the drive of the driving wheels, one electromagnetic clutch is installed. The drive operating mode control system has speed meters for the internal combustion engine, electric motor and drive wheels and provides for several operating modes. The advantage of this arrangement is only the absence of a generator and the possibility of using an electric motor in motor and generator mode. To start the internal combustion engine with a stationary and moving vehicle, in any case, you need to stop the electric motor, connect it with an appropriate clutch to the internal combustion engine and use it as a starter.
Разгон автомобиля производят в начале электродвигателем. Очевидно, при этом водитель должен управлять частотой тока. Затем нужно разогнать ДВС до выравнивания скоростей агрегатов, что контролируется датчиками скоростей. Возможно, это может выполнить автоматическая система управления,. После этого нужно включить вторую электромагнитную муфту и дальнейший разгон осуществлять ДВС и электромотором. При этом нужно управлять частотой тока и скоростью ДВС и согласовывать их работу. После достижения заданной скорости, очевидно, водитель должен отключить электродвигатель от инвертора и подключить его к батареи через выпрямитель, чтобы перевести его в режим генератора, и с помощью педали газа поддерживать постоянство скорости. Возможно изменять ток заряда аккумулятора и степенью его заряда может автоматическая система управления.The car is accelerated at the beginning by an electric motor. Obviously, in this case, the driver must control the frequency of the current. Then you need to accelerate the internal combustion engine to equalize the speeds of the units, which is controlled by speed sensors. Perhaps this can be done by an automatic control system. After that, you need to turn on the second electromagnetic clutch and further acceleration is carried out by the internal combustion engine and the electric motor. In this case, it is necessary to control the frequency of the current and the speed of the internal combustion engine and coordinate their work. After reaching the set speed, obviously, the driver must disconnect the electric motor from the inverter and connect it to the battery through the rectifier in order to put it into generator mode, and with the help of the gas pedal to maintain a constant speed. It is possible to change the battery charge current and the degree of its charge by an automatic control system.
После заряда аккумулятор можно выключить обе электромагнитные муфты, остановить ДВС и перевести электродвигатель в режим двигателя. При этом водитель должен изменением частоты тока согласовать скорости электродвигателя и трансмиссией и затем включить электромагнитную муфту между электродвигателем и трансмиссией. Если вновь потребуется подзарядка аккумулятора, необходимо выключить электромагнитную муфту между трансмиссией и электродвигателем, дождаться остановки электродвигателя при свободном выбеге, включить электромагнитную муфту между электродвигателем и ДВС, запустить ДВС, согласовать его скорость со скоростью трансмиссии, включить электромагнитную муфту между электродвигателем и трансмиссией. За это время автомобиль заметно снизит скорость. Автомобиль необходимо одним или двумя двигателями разогнать до заданной скорости, затем перевести электродвигатель в генераторный режим и в дальнейшем управлять ДВС с помощью дроссельной заслонки. При необходимости торможения водитель отпускает педаль газа. При этом двигатель в режиме генератора обеспечивает замедление автомобиля и рекуперацию электроэнергии. Ускорить торможение водитель может педалью тормоза. Если торможение потребуется при использовании электродвигателя в качестве двигателя, то его необходимо предварительно перевести его в режим генератора.After charging the battery, you can turn off both electromagnetic clutches, stop the internal combustion engine and switch the electric motor to engine mode. In this case, the driver must, by changing the frequency of the current, coordinate the speeds of the electric motor and transmission and then turn on the electromagnetic clutch between the electric motor and transmission. If recharging the battery is required again, it is necessary to turn off the electromagnetic clutch between the transmission and the electric motor, wait for the electric motor to stop during free run, turn on the electromagnetic clutch between the electric motor and the internal combustion engine, start the internal combustion engine, coordinate its speed with the transmission speed, turn on the electromagnetic clutch between the electric motor and transmission. During this time, the car will noticeably slow down. The car must be accelerated by one or two engines to a predetermined speed, then the electric motor must be switched to the generator mode and then the internal combustion engine must be controlled using the throttle. When braking is necessary, the driver releases the accelerator pedal. At the same time, the engine in generator mode provides vehicle deceleration and energy recovery. The driver can speed up braking by using the brake pedal. If braking is required when using the electric motor as a motor, then it must first be transferred to the generator mode.
Очевидно описанная конструкция имеет много элементов, сложна в управлении и не обеспечивает высокое качество движения, что не оправдывает отсутствие дополнительного генератора.Obviously, the described design has many elements, is difficult to manage and does not provide a high quality of movement, which does not justify the absence of an additional generator.
Целью предлагаемого изобретения является создание простого и эффективного гибридного привода автомобиля, обеспечивающего зарядку аккумулятора и рекуперацию энергии при торможении автомобиля.The aim of the present invention is to create a simple and efficient hybrid vehicle drive that provides battery charging and energy recovery during vehicle braking.
Для достижения этой цели привод гибридного автомобиля, состоящий из двигателя внутреннего сгорания, синхронного электродвигателя с постоянными магнитами, шестеренной передачи с дифференциалом для привода передних колес, электромагнитной фрикционной муфты между шестеренной передачей и электродвигателем, электромагнитной фрикционной муфты между электродвигателем и двигателем внутреннего сгорания, аккумулятора, инвертора, системы управления с бортовым компьютером, включающей датчик температуры охлаждающей жидкости, система управления содержит сервопривод управления дроссельной заслонкой двигателя внутреннего сгорания, регулятор ускорения двигателя, соединенный с педалью газа автомобиля и используемый для управления скоростью повышения частоты переменного тока, создаваемого инвертором, регулятор интенсивности торможения, соединенный с педалью тормоза автомобиля и используемый для управления скоростью снижения частоты переменного тока, создаваемого инвертором бортовой компьютер управляет работой двигателя внутреннего сгорания при его запуске и выведении в рабочий режим, а также током заряда аккумулятора. Привод гибридного автомобиля может содержать дополнительно асинхронный электродвигатель и шестеренную передачу с дифференциалом для привода задних колес.To achieve this goal, the hybrid vehicle drive, consisting of an internal combustion engine, a permanent magnet synchronous electric motor, a gear train with a differential to drive the front wheels, an electromagnetic friction clutch between the gear train and the electric motor, an electromagnetic friction clutch between the electric motor and the internal combustion engine, a battery, an inverter, a control system with an on-board computer, including a coolant temperature sensor, the control system contains a throttle control servo drive of an internal combustion engine, an engine acceleration controller connected to the car’s gas pedal and used to control the rate of increase in the frequency of alternating current generated by the inverter, a brake intensity controller connected to the brake pedal of the vehicle and used to control the rate at which the AC frequency is reduced by the inverter. The on-board computer controls the operation of the internal combustion engine when it is started and put into operation, as well as the battery charge current. The hybrid vehicle drive may additionally comprise an asynchronous electric motor and a gear train with a differential to drive the rear wheels.
Привод гибридного автомобиля может содержать два асинхронных электродвигателя для раздельными привода задних колес.The hybrid vehicle drive may contain two asynchronous electric motors for separate rear wheel drive.
Устройство гибридного привода автомобиля поясняется с помощью рисунка, где предъявлена схема конструкции гибридного привода передних колес автомобиля. Привод состоит из двигателя внутреннего сгорания 1, синхронного электродвигателя с постоянными магнитами 2, шестеренной передачи с дифференциалом 3 для привода передних колес, электромагнитной фрикционной муфты 4 между шестеренной передачей и электродвигателем, электромагнитной фрикционной муфты 5 между электродвигателем и двигателем внутреннего сгорания 1, аккумулятора 6, инвертора 7 сервопривода управления дроссельной заслонкой 11 двигателя внутреннего сгорания, регулятора ускорения двигателя 12, соединенного с педалью газа автомобиля и используемого для управления скоростью повышения частоты переменного тока, создаваемого инвертором регулятора интенсивности торможения 13, соединенного с педалью тормоза автомобиля и используемого для управления скоростью снижения частоты переменного тока, создаваемого инвертором. Бортовой компьютер 8, содержит датчик температуры 9 охлаждающей жидкости и управляет запуском и выведением в рабочий режим двигателя внутреннего сгорания, а также током и степенью заряда аккумулятора.The device of the hybrid drive of the car is explained using the figure, which shows the design diagram of the hybrid drive of the front wheels of the car. The drive consists of an internal combustion engine 1, a synchronous electric motor with permanent magnets 2, a gear transmission with a differential 3 for driving the front wheels, an electromagnetic friction clutch 4 between the gear transmission and the electric motor, an electromagnetic friction clutch 5 between the electric motor and the internal combustion engine 1, a battery 6, an
Электродвигатель питается от батареи 6 через инвертор 7, преобразующий постоянный ток в переменный ток изменяемой частоты. При разгоне двигателя скорость увеличения частоты тока задается педалью 12 ускорителя и регулируется инвертором пропорционального степени перемещения педали. Максимальное ускорение ограничено требованием отсутствия проскальзывания колес на сухом асфальте и отсутствия выпадения ротора электродвигателя из синхронизма.The electric motor is powered by battery 6 through
Если водитель снял ногу с педали ускорителя, то автомобиль движется с достигнутой постоянной скоростью. Замедление и торможение двигателя осуществляется педалью тормоза 13, задающей замедление с помощью инвертора 7 пропорционально степени нажатия педали тормоза в пределах ее свободного хода. Затем педаль задействует гидравлическую систему торможения. При появлении сигнала замедления ускорение не возможно при любом положении педали ускорителя.If the driver takes his foot off the accelerator pedal, the car moves at the constant speed reached. The deceleration and braking of the engine is carried out by the
Запуск двигателя внутреннего сгорания производится водителем поворотом ключа зажигания при необходимости зарядки аккумулятора или использование ДВС совместно с электромотором для ускорения разгона автомобиля. Запуск и работа двигателя внутреннего сгорания происходит под управлением бортового компьютера автомобиля. Прогреваясь на холостых оборотах, двигатель внутреннего сгорания обеспечивает в зимнее время возможность прогрева салона автомобиля и аккумулятора.The internal combustion engine is started by the driver by turning the ignition key when it is necessary to charge the battery or using the internal combustion engine in conjunction with an electric motor to accelerate the acceleration of the car. The start and operation of the internal combustion engine is controlled by the vehicle's on-board computer. Warming up at idle, the internal combustion engine provides the possibility of warming up the car interior and battery in winter.
Температуру двигателя внутреннего сгорания контролирует датчик 9. После прогрева ДВС при неподвижном автомобиле бортовой компьютер может с помощью инвертора запустить электродвигатель, выровнять скорости двигателей, с помощью электромагнитной фрикционной муфты 5 соединить двигатели и с помощью дроссельной заслонки 11 с сервоприводом увеличить подачу топливной смеси в двигатель внутреннего сгорания, который заставит ротор электродвигателя опережать по фазе свое вращающееся магнитное поле и тем самым переведет его в режим генератора. Бортовой компьютер регулирует ток заряда, управляя положением дроссельной заслонки 12 и обеспечивает заряд аккумулятора до заданного предела. Также происходит подзаряд батареи при движении автомобиля с постоянной скоростью.The temperature of the internal combustion engine is controlled by sensor 9. After the internal combustion engine has warmed up while the vehicle is stationary, the on-board computer can start the electric motor with the help of an inverter, equalize the speeds of the engines, connect the engines using an electromagnetic friction clutch 5 and use the throttle valve 11 with a servo drive to increase the supply of the fuel mixture to the internal engine. combustion, which will cause the rotor of the electric motor to outpace its rotating magnetic field and thereby transfer it to the generator mode. The on-board computer regulates the charge current by controlling the position of the
При ускорении автомобиля с помощью электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания ротор электромотора не опережает электромагнитное поле и заряд батареи временно прекращается, а после достижения заданной скорости заряд батареи возобновляемая. При достижении заданной степени заряда батареи, при движении в заторах или при остановленном автомобиле двигатель внутреннего сгорания отключается от трансмиссии и останавливается. При необходимости зарядки аккумулятора двигатель внутреннего сгорания вновь запускается.When accelerating the car with the help of an electric motor and an internal combustion engine, the rotor of the electric motor is not ahead of the electromagnetic field and the battery charge is temporarily stopped, and after reaching the set speed, the battery charge is renewable. When a predetermined battery charge is reached, when driving in traffic jams or when the vehicle is stopped, the internal combustion engine is disconnected from the transmission and stops. When the battery needs to be recharged, the internal combustion engine restarts.
При необходимости торможения автомобиля водитель нажимает на педаль тормоза. ДВС муфтой 5 отсоединяется от электромотора. Инвертер задает снижение частоты тока тем интенсивнее, чем сильнее нажата педаль тормоза. Электродвигатель переходит в режим генератора, тормозит автомобиль и заряжает аккумулятор. В конце движения педали тормоза приводится в действие гидравлическая система тормозов.When it is necessary to brake the car, the driver presses the brake pedal. ICE clutch 5 is disconnected from the electric motor. The inverter sets the decrease in the frequency of the current the more intense, the more the brake pedal is depressed. The electric motor switches to generator mode, slows down the car and charges the battery. At the end of the brake pedal stroke, the hydraulic brake system is activated.
То есть предлагаемый привод гибридного автомобиля содержит минимальное число агрегатов, включает известные в автомобилестроении датчики и органы управления, требует простой алгоритм управления и при этом обеспечивает эффективную работу.That is, the proposed hybrid vehicle drive contains a minimum number of units, includes sensors and controls known in the automotive industry, requires a simple control algorithm, and at the same time ensures efficient operation.
При движении с постоянной скоростью ДВС приводит колеса автомобиля и обеспечивает зарядку аккумулятора. Электродвигатель при этом не расходует электроэнергию. Простым нажатием на педаль ускорителя водитель переводит электрическую машину в режим двигателя и обеспечивает ускорение автомобиля совместно ДВС и электродвигателем.When driving at a constant speed, the internal combustion engine drives the wheels of the car and charges the battery. The electric motor does not consume electricity. By simply pressing the accelerator pedal, the driver puts the electric car into engine mode and accelerates the car together with the internal combustion engine and electric motor.
Привод гибридного автомобиля для осуществления полного привода может содержать кроме описанного привода передних колес асинхронный электродвигатель и шестеренную передачу с дифференциалом для привода задних колес автомобиля. Асинхронный электродвигатель питается через инвертор 7 от батареи 6. Передаточное число шестеренной передачи 15 подобрано так, чтобы скорость задних колес равнялась скорости передних колес при выбранном коэффициенте асинхронности, то есть отставания ротора двигателя от скорости вращения магнитного поля статора асинхронного двигателя. Так обеспечивается равная скорость колес без использования фрикционных муфт и возможность постоянной работы полного привода, что гарантирует высокую проходимость автомобиля и устойчивость его движения по дороге при проскальзывании колес одной из осей. При торможении автомобиля асинхронный электродвигатель переходит в режим работы генератора, так как педалью тормоза 14 и компьютером задается снижение частоты тока. При этом обеспечивается рекуперация электроэнергии, как и от синхронного электродвигателя привода передних колес.The hybrid vehicle drive for all-wheel drive may contain, in addition to the described front wheel drive, an asynchronous electric motor and a gear transmission with a differential to drive the rear wheels of the vehicle. The asynchronous motor is powered through the
Привод гибридного автомобиля для осуществления полного привода может содержать кроме привода, передних колес два асинхронных электродвигателя для раздельного привода задних колес автомобиля. Асинхронные электродвигатели питаются через инвертор 7 от батареи 6. и обеспечивают согласование скоростей колес передних и задних осей и возможность постоянной работы полного привода. Обеспечивается проходимость автомобиля даже при проскальзывании одного из колес передней и задней осей и устойчивость его движения по дороге. При торможении автомобиля асинхронные электродвигатели переходят в режим работы генератора и обеспечивают рекуперацию электроэнергии, как и синхронный электродвигатель привода передних колес.The drive of a hybrid vehicle for all-wheel drive may comprise, in addition to the drive of the front wheels, two asynchronous electric motors for separate drive of the rear wheels of the vehicle. Asynchronous electric motors are fed through the
Использованные источники информации.Used sources of information.
1 https://www.electra.com.ua/elektroavtomobil/200-printsip-raboty-benzinovo- elektricheskikh-gibridnykh-avtomobilej.html1 https://www.electra.com.ua/elektroavtomobil/200-printsip-raboty-benzinovo-elektricheskikh-gibridnykh-avtomobilej.html
2. Патент США №5865263, МПК6 B60K 6/00, гибридный автомобиль заявл. 23.02.1996, опубл. 02.02.1999, приор. 28.02.1995, №7-063538 (Япония).2. US patent No. 5865263, MPK6 B60K 6/00, hybrid vehicle Appl. 02/23/1996, publ. 02/02/1999, prior. February 28, 1995, No. 7-063538 (Japan).
3. Патент РФ №2297924, МПК 6/02 (2006.01), привод гибридного автомобиля,, опубл. 27.04.2007, Бюл. №12.3. RF patent No. 2297924, IPC 6/02 (2006.01), hybrid vehicle drive, publ. 27.04.2007, Bull. No. 12.
4 Патент РФ 2380240С1 МПК 6/02 (2006.01), привод гибридного автомобиля. Опул. 27.01.2010. Бюл. №3.4 RF patent 2380240S1 MPK 6/02 (2006.01), hybrid vehicle drive. Opul. 01/27/2010. Bull. No. 3.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109031A RU2764612C1 (en) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | Hybrid car drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109031A RU2764612C1 (en) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | Hybrid car drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2764612C1 true RU2764612C1 (en) | 2022-01-18 |
Family
ID=80040595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021109031A RU2764612C1 (en) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | Hybrid car drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2764612C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2825209C1 (en) * | 2024-02-20 | 2024-08-21 | Владимир Григорьевич Гимпельсон | Hybrid vehicle drive |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1600973A1 (en) * | 1987-11-17 | 1990-10-23 | О.М.Маке ев и С.А..Самойлов | Suspension for power plant of front-axle drive automobile with lateral arrangement of engine and half-axles of wheel drive having unequal lengths |
RU2334624C2 (en) * | 2004-07-15 | 2008-09-27 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Hybrid vehicle, hybrid vehicle control method and power output device |
US7520354B2 (en) * | 2002-05-02 | 2009-04-21 | Oshkosh Truck Corporation | Hybrid vehicle with combustion engine/electric motor drive |
RU2380240C1 (en) * | 2008-06-16 | 2010-01-27 | Юрий Александрович Губочкин | Hybrid vehicle drive |
RU2493379C2 (en) * | 2010-08-25 | 2013-09-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Ice control device |
RU2610927C1 (en) * | 2013-01-22 | 2017-02-17 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Hybrid vehicle control device |
RU172854U1 (en) * | 2016-07-01 | 2017-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗЕТТА" | HYBRID POWER UNIT |
RU2670503C2 (en) * | 2013-09-26 | 2018-10-23 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Device for controlling hybrid vehicles |
RU2709398C2 (en) * | 2015-01-12 | 2019-12-17 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Regeneration of device for reducing toxicity of waste gases |
US20200398666A1 (en) * | 2017-12-15 | 2020-12-24 | Nissan Motor Co., Ltd. | Display Method and Display System for Hybrid Vehicle |
-
2021
- 2021-04-01 RU RU2021109031A patent/RU2764612C1/en active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1600973A1 (en) * | 1987-11-17 | 1990-10-23 | О.М.Маке ев и С.А..Самойлов | Suspension for power plant of front-axle drive automobile with lateral arrangement of engine and half-axles of wheel drive having unequal lengths |
US7520354B2 (en) * | 2002-05-02 | 2009-04-21 | Oshkosh Truck Corporation | Hybrid vehicle with combustion engine/electric motor drive |
RU2334624C2 (en) * | 2004-07-15 | 2008-09-27 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Hybrid vehicle, hybrid vehicle control method and power output device |
RU2380240C1 (en) * | 2008-06-16 | 2010-01-27 | Юрий Александрович Губочкин | Hybrid vehicle drive |
RU2493379C2 (en) * | 2010-08-25 | 2013-09-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Ice control device |
RU2610927C1 (en) * | 2013-01-22 | 2017-02-17 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Hybrid vehicle control device |
RU2670503C2 (en) * | 2013-09-26 | 2018-10-23 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Device for controlling hybrid vehicles |
RU2709398C2 (en) * | 2015-01-12 | 2019-12-17 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Regeneration of device for reducing toxicity of waste gases |
RU172854U1 (en) * | 2016-07-01 | 2017-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗЕТТА" | HYBRID POWER UNIT |
US20200398666A1 (en) * | 2017-12-15 | 2020-12-24 | Nissan Motor Co., Ltd. | Display Method and Display System for Hybrid Vehicle |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2825209C1 (en) * | 2024-02-20 | 2024-08-21 | Владимир Григорьевич Гимпельсон | Hybrid vehicle drive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100528654C (en) | Control device for hybrid electric vehicle | |
EP2570284B1 (en) | Plug-in hybrid electric vehicle | |
US7343993B2 (en) | Power system for dual-motor hybrid vehicle | |
US8727051B2 (en) | Hybrid vehicle | |
CN102874092B (en) | A kind of range extended electric vehicle power system adopting two clutch two-speed transmission | |
EP1860012A2 (en) | Engine Start Control | |
CN102490584A (en) | Series-parallel combined type hybrid power assembly | |
CN202896272U (en) | Novel series-parallel hybrid electric vehicle | |
CN101823444B (en) | Method for controlling starting torque of electric vehicle | |
JP2010006309A (en) | Control device for vehicle | |
CN106800020A (en) | A kind of four-wheel-drive hybrid power system and its control method | |
KR101248694B1 (en) | Method for operation of a hybrid vehicle | |
CN101011932A (en) | Hybrid-drive vehicle | |
CN108327512A (en) | Hybrid electric drive system and vehicle | |
KR101580773B1 (en) | Power transmission structure of hybrid car | |
CN201863701U (en) | Dual-motor hybrid power system | |
CN201784620U (en) | Series-and-parallel hybrid power drive system | |
CN108297676A (en) | A kind of mixed power automobile driving system of with wheel motor | |
CN102874107B (en) | A kind of range extended electric vehicle power system adopting dual clutch transmission | |
CN101204922A (en) | Mixed motor vehicle driving system | |
KR101791124B1 (en) | Power transmission structure of hybrid car having two motors-three clutches | |
CN101966810B (en) | Hub-based motor parallel-series driving system for automobile | |
CN201296159Y (en) | Hybrid power drive system | |
RU2764612C1 (en) | Hybrid car drive | |
CN200984967Y (en) | Mixed power vehicle driving system |