WO2009058048A1 - Variateur hybride à variation continue à commande numérique pour machines électriques - Google Patents

Variateur hybride à variation continue à commande numérique pour machines électriques Download PDF

Info

Publication number
WO2009058048A1
WO2009058048A1 PCT/RU2008/000465 RU2008000465W WO2009058048A1 WO 2009058048 A1 WO2009058048 A1 WO 2009058048A1 RU 2008000465 W RU2008000465 W RU 2008000465W WO 2009058048 A1 WO2009058048 A1 WO 2009058048A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
variator
frequency
speed
code
stator
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000465
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vladimir Vladimirovich Drujkov
Original Assignee
Vladimir Vladimirovich Drujkov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vladimir Vladimirovich Drujkov filed Critical Vladimir Vladimirovich Drujkov
Priority to EP08843518A priority Critical patent/EP2216221B1/de
Priority to AT08843518T priority patent/ATE539934T1/de
Publication of WO2009058048A1 publication Critical patent/WO2009058048A1/ru

Links

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
    • B60K6/42—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 the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/46—Series type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/30—Control strategies involving selection of transmission gear ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K51/00—Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/22—Controlling the speed digitally using a reference oscillator, a speed proportional pulse rate feedback and a digital comparator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/14—Synchronous machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/44—Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/441—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/48—Drive Train control parameters related to transmissions
    • B60L2240/486—Operating parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0638—Engine speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00—Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/10—Accelerator pedal position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00—Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/12—Brake pedal position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00—Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/16—Ratio selector position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08—Electric propulsion units
    • B60W2710/083—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/10—Change speed gearings
    • 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
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • 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
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • 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
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the invention relates to mechanical engineering, and more specifically to methods of controlling the speed of rotation of the shafts of the actuators and can find application, for example, in the design of a car instead of a standard speed gearbox.
  • the prior art planetary stepless variator is known (RF patent N22095665).
  • the design of the variator there are three friction clutches, the unit most susceptible to wear. There is no neutral position.
  • the large central wheel 11 with the output shaft 3 is braked by the brake 23”, and, therefore, one of the frictions counteracts a significant torque sufficient for the initial movement of the vehicle.
  • the maximum amount in direct transmission is when, after acceleration, the heat engine should work most economically in a long steady state.
  • the variator has a reduced speed.
  • the inertia of the structural elements affects. This follows from the description: “... And vice versa, when switching from a low speed to a higher one, it is necessary to reduce the resistance of the rheostat 17 (R2) with the handle 22 and, by pressing the accelerator pedal 21, increase the engine speed. In this case, there may be some “failure” in the dynamics of the set speed, since part of the increasing torque of the engine will be spent on spinning the rotor-flywheel 13. ”
  • the variator is designed to automatically smoothly change the speed of the driven shaft, depending on the moment of loading on it at a constant speed of the drive motor, in contrast to the claimed invention, where the gear ratios of the variator smoothly change when the load changes, as well as when the speed of the drive motor and the secondary shaft.
  • the disadvantage of the variator is that during the operation of the variator, excess power is absorbed by the generator (up to 25% of the power), as a result of which the gear ratio changes. Moreover, the maximum absorption occurs at large transfer values of the variator, that is, during acceleration, when increased torque is required.
  • gear ratios of the variator is limited by the dimensions of the housing, and the number of teeth on the gears is constant.
  • gear ratios change in wider values, since they are set by changing the parameters of pulse width modulation (PWM).
  • PWM pulse width modulation
  • the variator (patent 2044196) has no neutral position and reverse.
  • a hybrid powerplant is known from the prior art (RF patent N ° 2264307).
  • a direct current machine was used as an electromagnetic clutch.
  • the first drawback is that the power of the electric machine is carried out sequentially through two current-transmitting stages - first through current-conducting rings, and then through the collector lamellas. And this at least halves the reliability and service life of the entire site.
  • a synchronous electric machine is used as an electromagnetic clutch.
  • the power of the electric machine is carried out through current-transmitting rings. It is also possible to perform it completely without current-transmitting rings - the most short-lived structural element.
  • the characteristic of a direct current machine is such that with a decrease in the supply voltage, the armature speed also decreases, but the load current increases.
  • the design is effective only at high speed of the armature, that is, when working at high gear ratios of the variator.
  • the armature is practically stationary relative to the rotor and high load currents flow through the circuit - for a DC machine, this is a short circuit mode. With a sharp change in load, inrush currents in the power circuit of a DC machine are also possible.
  • the characteristic of a synchronous electric machine is completely different, the rotor speed depends on the frequency of the alternating current of the stator winding, the load current depends only on the magnitude of the transmitted torque.
  • Another disadvantage of the device is the complexity of a sharp change in the frequency of the PWM modulation. With a sharp increase in torque, the load current also increases.
  • the rotor speed relative to the stator depends on the frequency of supply of the rotor windings, and the computer only monitors the amount of torque by the magnitude of the load current.
  • the gear ratio of the variator remains unchanged, and only with significant changes in torque the computer decides to change the gear ratio of the variator.
  • the gear ratio of the variator can be set with very high accuracy.
  • the technical result achieved by the claimed invention is to increase reliability, increase the control range of the gear ratio of a continuously variable transmission, obtain reverse and neutral gears, increase the service life, improve the controllability of the variator, there are no restrictions on power growth, simplicity of the device, and speed.
  • FIG. 1 shows a constructive device of a variator, where 1 is an internal combustion engine; 2 and 3 - elements of a current-transmitting device; 4 - the primary shaft of the variator (connected to the motor shaft); 5 - a bearing (intermediate between the primary and secondary shaft), 6 - a stator mounted on the primary shaft (4) and electrically connected to a current-transmitting device (3), 7 - a rotor mounted on the secondary shaft 9, which rotates on the bearing 8, on frame 11, in addition to the engine, a generator 16 is fixed; the generator is driven into rotation by the engine through a belt drive 10, a sensor 13 - optocoupler is fixed on the frame; between the sensor and the receiver, a disk with slots 12 rotates, which measures the engine speed (i.e., it is a tachometer), a sensor 14 is fixed to the frame; between the sensor and the receiver, a disk with slots 15 rotates, which measures the frequency rotation of the secondary shaft (i.e., it is a tachometer
  • 18 - controlled frequency divider (frequency synthesizer) - divides the frequency of 50 MHz supplied by the reference oscillator 23.
  • the frequency division coefficient is determined by the code supplied to the frequency divider 18 from computer 19, 20 - the switch is triggered when the brake pedal is pressed, 21 - switch, triggered by pressing the gas pedal, 22 - shunt, additional resistance from which relieves voltage for measurement, 24 - voltage-controlled generator, used to measure the load current in the variator circuit, 25 - gearbox shift lever.
  • FIG. 2 constructively and in FIG. Figure 3 schematically shows a tachometer measuring engine speed.
  • FIG. 4 structurally and in FIG. 5 schematically shows a tachometer measuring the speed of the secondary shaft.
  • FIG. 6 shows a block diagram of measuring the rotation speed of the engine and the secondary shaft and changing the gear ratio of the variator.
  • FIG. 7 shows a block diagram of a torque measurement on a variator.
  • FIG. 8 shows a block diagram of a variator computer (19).
  • FIG. 9 shows the design of a brushless variator.
  • FIG. 10 is a structural diagram of a brushless variator computer (19).
  • FIG. 11 shows the installation of an electric motor (synchronous machine) in a power plant.
  • FIG. 12 is a structural diagram of a motor computer.
  • FIG. 13 shows a simplified diagram of a joint installation of a variator and an electric motor.
  • FIG. 14 shows how a differential device interacts with the elements of computers that control the operation of the variator and electric motor.
  • the variator may contain elements of a current-transmitting device.
  • the variator may contain an additional generator, the rotor of which is fixedly mounted on the frame and a three-phase power supply is connected to it, the stator of the additional generator feeds the variator stator, also contains a transmitter whose function is to transmit torque magnitude data, and a receiver is fixed to the frame, whose function is to transmit data at the input of the computer also contains a switch controlled by the gear lever, the function of which is to interchange the two phases supplying additional erator and implementation of the ban on the feeding pulse power switches.
  • the variator (see Fig. 1) is a synchronous electric machine, the stator 6, which is mounted on the shaft of the motor 4 and rotates with it, and the rotor 7 is connected to the secondary shaft 9.
  • the stator rotates at a speed of 2000 rpm. min., and three-phase alternating current of such frequency is supplied to its windings so that the speed of the rotating magnetic field was also 2000 vol. min., but in the direction opposite to the stator.
  • the secondary shaft remains stationary (this can be defined as “zero gear))).
  • the secondary shaft rotates at the same speed as the primary (this is a direct transmission).
  • the speed of the secondary shaft is determined by the addition of speeds: rotation of the engine flywheel and rotation of the magnetic field.
  • the secondary shaft will be ahead of the flywheel (this is an increased gear: the same as in a manual gearbox in 5th gear).
  • the controlled frequency divider 18 may consist, for example, of microcircuits
  • K1533IE10. They have pre-entry code entries, each divides the frequency by
  • the engine speed will be 60 rpm.
  • the counter counts 750 pulses of the reference generator 50 MHz, and at the output of the frequency divider 18 we get a frequency of 66.666 kHz.
  • the gear ratio of the variator is 1: 4, i.e. when engine rotation 2000 rpm min the secondary shaft rotates with a frequency of 500 rpm. min
  • the rotor speed relative to the stator will be 1500 rpm. min .
  • modulation frequency at the input of the PWM - controller 17 - 50 kHz; and the code written to the input of the frequency divider 18 will be 65536 - 1000.
  • the computer can vary 250 fixed gears.
  • the timer counts the pulses coming from the generator (27, Fig.Z).
  • the obtained value "A" is sent to the output of the timer, and it is inversely proportional to the engine speed. For example, at a speed of 2000 rpm. min., the engine makes 1 revolution in 30 ms, the interval between pulses at the input.l of timer 26 will be 250 ⁇ s, during which time the timer will count 750 pulses of generator 27 (with a frequency of 3 MHz).
  • the digital value "A" will be equal to 750.
  • a tachometer measuring the frequency of rotation of the secondary shaft consists of a sensor 14 (optocouplers) mounted on the frame, where a disk with slots 15 rotates between the sensor and the receiver. On the disk (15, see Figure 4); view from the side of the rotation axis) there are 120 slots, and when the secondary shaft rotates, the pulses from the optocouple sensor (14, Fig. 4) are sent to the computer (19, Fig. 1). Via Bx.2, pulses arrive at the timer
  • the timer counts the pulses coming from the generator (27, Figure 5).
  • the obtained value "B" is fed to the output of the timer, and it is inversely proportional to the frequency of rotation of the secondary shaft.
  • the interval between pulses at vx.2 of timer 28 will be 2500 ⁇ s, during which time the timer will count 7500 pulses of generator 27 (frequency 3 MHz).
  • the sensor 14 ( Figure 4) has 2 optocouplers installed after about 0.5 degrees of a circle. When the secondary shaft rotates, one of the optocouplers gives an impulse to the timer, and it finishes counting. The pulse on the second optocoupler determines the direction of rotation of the secondary shaft, and provides data from the output "+" or "-" to
  • the timer count limit is 2.5 million pulses.
  • the speed of the secondary shaft is less than 0.6 vol. min the timer overflows and sends a signal to the output ((timer overflow "28 ( Figure 5).
  • the same signal - ((timer overflow" is issued at the output of timer 28 and at the very beginning of operation, immediately after applying power.
  • the controlled frequency divider 18 writes the code supplied to its input to determine the frequency required for PWM modulation of the variator.
  • the value "A" from the output of the timer 26 and the value "B” from the output of the timer 28 are supplied to the arithmetic device (30, Fig.6).
  • the arithmetic device (30, Fig.6).
  • the timer 28 (Fig.6) gives a signal ((timer overflow "to the input of the arithmetic device (30, Fig.6) that determines the calculation procedure of the code supplied to the frequency divider 18.
  • the interval between pulses on the input.l of timer 26 will be 250 ⁇ s, during which time the timer counts 750 pulses of generator 27 (frequency 3 MHz).
  • the digital value "A" will be equal to 750.
  • the code at the input of the frequency divider 18 will be equal to 65536-75O 7 the frequency at the input of the PWM controller - modulation 17 will be 66.666 kHz, the rotor rotates at a speed of 2000 rpm. min., the secondary shaft remains stationary - this is the previously mentioned “zero gears”
  • the code at the input of the frequency divider 18 will be 65536-750-1.
  • the frequency at the input of the PWM - modulation controller 17 will be 66.578 kHz, respectively, the rotor speed relative to the stator is 1997.3 rev. min., the rotation speed of the secondary shaft will be 2.66 vol. min., and the gear ratio of the variator will be equal to 751.
  • the code changes to a value of 65536-750-2.
  • the frequency at the input of the PWM controller - modulation 17 will be 66.489 kHz, the rotor speed of 1994.7 rev.
  • the gear ratio of the variator will be 376.
  • the code value will reach 65536-1000, and the gear ratio of the variator will be 1: 4 (which corresponds to the first gear in a normal gearbox).
  • the pulse duration by 0.02 ⁇ s (the frequency of the reference oscillator of the divider is 18 - 50 MHz), this will be imperceptible, and the interaction of the magnetic fields of the stator and rotor will provide a soft transfer of torque as if there were springs in the device.
  • the next step is the synchronization process.
  • the method of changing the gear ratios of the variator described earlier is valid only at the moment of the start of movement and at a very low speed of the secondary shaft.
  • the arithmetic device 30 synchronizes the stator and rotor of the variator, comparing the data from the timers 26 and 28.
  • the values A and B are fed to the input of the device 30, and the tachometer 14 determines by the data at the output of the “rotation direction indicator” the code calculation procedure for the frequency divider 18.
  • Code equal to value 65536-C provides synchronization of the stator and the variator rotor.
  • the input “decreasing / incrementing the code” of the device 30 is supplied with the value of the decreasing code, thereby changing the gear ratio of the variator.
  • the code decreases through a certain number of pulses from the output of the divider 18 - the number of pulses can vary depending on the magnitude of the torque, the specified adjustments, etc., thereby changing the gear ratio of the variator. Decreasing the code can accumulate up to the moment when the values of A and B are counted from the tachometers 13 and 14 and rewritten to the outputs of the timers 26 and 28.
  • the arithmetic device 30 uses the new values of A and B, the arithmetic device 30 determines the value of C, thereby synchronizing the rotor and the variator stator , and then again begins to reduce the code.
  • a generator controlled by voltage 24 (Fig. 1; Fig. 7), which, depending on the voltage (load current) at the shunt, changes the output frequency.
  • the frequency of the VCO 24 is supplied through Bx.5 (Fig. 1) to the timer 31 (Fig. 7). From the output of the controlled frequency divider 18 (Fig. 1) through input 3 (Fig. 1), the modulation frequency is supplied to the timer 31.
  • Two of the outputs of the PWM controller 17 through x.4 are connected to the timer 31.
  • the x4 timer 31 With the beginning of the PWM pulse, the x4 timer 31 is given permission to read the pulses from the VCO 24; but not immediately, but after several (for example, 3-4) pulses from the input.
  • the timer counts the pulses of the generator 24 in a strictly specified interval, for example, 5 ⁇ s.
  • the resulting digital value at the output of the timer 31 displays the magnitude of the torque on the variator.
  • Each value of the engine speed corresponds to the optimum torque on the shaft. If you increase the torque, you should switch to a lower gear, and when the torque decreases, you should instead switch to a higher gear (reduce the gear ratio of the variator) so that the engine does not waste power.
  • the magnitude of the torque can be divided into four intervals (ascending):
  • the rated torque can vary widely - from optimal to high, depending on the load and mode of operation.
  • the comparison device 32 receives the value "A" (engine speed) from the timer
  • the magnitude of the effective torque is supplied to the comparison device with a timer 31 (Fig.7).
  • the task of the comparator is to bring the value of the effective torque in accordance with the optimal (most economical, taken from the table).
  • the comparison device starts adding the code, increasing the gear ratio of the variator. And vice versa - if the effective torque decreases, the gear ratio of the variator should be reduced by decreasing the code.
  • Decrease (increment) of the code is performed after a certain number of pulses from the output of the divider 18 supplied to the input Vh.Z and then to the timer 31 and the comparison device 32 (Fig.7).
  • the comparison device 32 produces a decrease in code. Therefore, with a greater load on the secondary shaft, the variator will change the gear ratio more slowly, providing sufficient engine torque for acceleration.
  • the comparison device 32 determines the extent to which the magnitude of the effective torque on the variator can vary. At the beginning of acceleration, the torque can reach the highest values, close to overestimated.
  • the torque takes on a nominal value, gradually decreasing to the optimum value - as the gear ratio decreases and accelerates.
  • the comparison device 32 ceases to issue commands to decrease the code.
  • the gear ratio can stop at a certain value, thereby providing sufficient engine torque, for example, when moving uphill.
  • the variator computer 19 can be implemented as follows.
  • Figure 9 shows the structural diagram of this computer.
  • the code supplied to the input of the controlled divider 18 is periodically rewritten.
  • a timer 26 measures the engine speed, and a timer 28 measures the speed of the secondary shaft and signals “stop of the secondary shaft”.
  • the arithmetic device 30 synchronizes the engine and the secondary shaft.
  • the value coming from the VCO (24, Fig. 7) is determined by the timer 31 as the value torque on the variator.
  • the magnitude of the torque is supplied from the timer 31 to the comparison device 32 (Fig.7), which determines the decrease or increment of the code, thereby changing the gear ratio of the variator.
  • Register 29 serves to record and store the code, the code is overwritten by the command of the comparison device 32 (Fig. 8).
  • the code For small values of the gear ratio of the variator, changing the code by one has very little effect on the operation of the variator, therefore, at the output of the arithmetic device 30 (Fig. 8), the code can change in a certain time interval, and then, by the command of device 32, it is overwritten into register 29.
  • the frequency of rewriting is determined CVT gear ratio
  • Logic device 33 determines when to enable or disable the increment (or decrease) of the code that determines the frequency division coefficient.
  • FIG. 8 sends a “timer overflow” signal to the logic element 34, at the command of which the logic device 33 enters the steady state of the prohibition of increment (or decrease) of the code.
  • the switch 20 is connected directly to the device 33: each time the brake pedal is pressed, the logical device 33 is temporarily prohibited from incrementing (decreasing) the code. This is necessary so that during short-term braking the engine is disconnected from the load. At this time, the arithmetic device
  • the comparison device 32 (Figs. 7 and 9) has two tables for determining the optimum torque (paragraph 10) recorded in the internal memory for forward and reverse gears.
  • Lever 25 is in the “neutral” position.
  • the gas pedal is pressed, and the engine rotates at a frequency of 2000 - 5000 rpm. min
  • the variator After turning on the lever 23 in the "D" position, permission is given to decrease the code, the variator starts to reduce the gear ratio, determining the frequency of code change by the magnitude of the torque (VCO 24 readings, Fig. 8). Higher engine speeds and more torque on the variator. The high gear ratios of the variator also correspond to increased torque on the motor shaft.
  • the engine rotates at idle, the secondary shaft is stationary.
  • the engine gains speed, and every 1/120 turns, the timer 26 overwrites the data of the tachometer 13, which are synchronized.
  • the device 30 will increase the value of the code, respectively, synchronous frequency. Decreasing the code for shifting gears will be insignificant - there will be intervals between data overwrites on timer 26 during which the engine accelerates, and therefore the torque will be quite high. If the gas pedal is pressed at a higher speed and the engine accelerates faster, then the magnitude of the torque will be quite large, and the comparison device 32 will instruct the device 30 not to decrease, but to increase the code in order to increase the gear ratio of the variator. That is, with a sharper press of the gas pedal, acceleration will be more dynamic. Also, if the engine gains speed smoothly, and the torque remains high enough (for example, when moving uphill), then in this case the code will increase in order to increase the gear ratio to the required value. Gear shifting on the go.
  • the lever 25 is turned on, for example, in the “R” position, the gas pedal is depressed, the engine gains speed, the secondary shaft rotates at a certain speed. Now, right on the go, without changing the engine speed, switch lever 25 from the “R” position to the “D” position.
  • the permission of “spinning the code” changes to the permission of “spinning the code”.
  • the arithmetic device 30 begins to increase the gear ratio of the variator, and therefore the engine torque has a braking effect (as in a mechanical box when shifting to a lower gear).
  • the braking intensity (frequency of code change) is determined by the magnitude of the torque on the variator. After the secondary shaft has completely stopped, the gear ratio of the variator takes the value of “zero gear”, and further decrease in the code will already reduce the gear ratio in direct gear, and as a result, the vehicle will accelerate.
  • the claimed device of the variator can also be implemented as a brushless design.
  • a synchronous electric machine see “Electric Machines: Synchronous Machines” by I. L. Osin, Yu. G. Shakaryan, edited by Professor I. P. Kopylov., Moscow, “Higher School", 1990 )
  • nl 60 * fl / p (where p is the number of pole pairs).
  • the main difference between the brushless variator shown in Fir.9 is that instead of brushes and rings of the current-transmitting device (pos. 2 and 3, Fig. 1), a generator is installed.
  • the rotor of the generator (39, Fig. 9) is fixed motionless on the frame 11, three-phase power is supplied to it.
  • the generator stator (40, Fig. 9) is mounted on the motor shaft and rotates with it.
  • the stator of the generator (39) feeds the stator of the variator (6, Fir. 9).
  • This circuit includes a shunt 22 and a voltage controlled oscillator (VCO, 24) - they serve to measure the torque on the variator, as described in paragraph 9. But since the shunt 22 and VCO 24 rotate together with the motor shaft, to transmit data the magnitude of the torque used by the transmitter 41 (Fig.9) - for example, an infrared emitter.
  • VCO voltage controlled oscillator
  • a receiver 42 is mounted on the frame (Fig. 9), which transmits data to input x5 of computer 19.
  • a design complement is a switch 43 controlled by a gear lever 25 (not shown in FIG. 9). It serves to interchange the two phases supplying an additional generator (39, 40). Also, the switch 43 serves to prohibit the supply of pulses to the keys Kl. 1 - Cl. 6 power control rotor windings. In this case, a constant current.
  • the control is carried out by a timer 28 (not shown in Fig. 9).
  • the principle of operation of the brushless variator is based on the following. It follows from the operation of the synchronous machine that the frequency of the alternating current is Wl. at the output of the stator, an additional generator 40 (Fig.
  • the frequency supplying the variator stator is greater than the rotational speed of the motor shaft, and the magnetic field of the variator stator constantly rotates in the direction opposite to the motor shaft, and, therefore, the rotation frequency of the secondary shaft will be - Ql. This is reverse gear.
  • the frequency Wl supplying the variator stator will be less than the engine speed W by Ql. This corresponds to the power frequency of the rotor 39, the rotation speed of the secondary shaft of the variator will be equal to Ql.
  • the direction of rotation of the secondary shaft of the variator in this case does not depend on the frequency of the alternating current, but is determined by the direction of rotation of the magnetic field supplying the rotor of the generator 39. Now, if you increase the value of the code supplied to the input of the frequency divider 18, the power frequency of the rotor 39 will increase (and, consequently, the speed of the secondary shaft of the variator).
  • the rotation frequency of the secondary shaft is sufficient to synchronize the variator, and to change the gear ratio of the variator, you only need to increase the code value.
  • Frequency 22.9 vol. min - the minimum for this example may not provide smoothness at the initial moment of movement or will be large enough for large and heavy mechanisms. Therefore, it is possible to install a divider 18 with a large division ratio or a generator 23 with a lower operating frequency.
  • timer 28 issues a “timer overflow” command.
  • the “timer overflow” output is also connected to switch 43, at his command, the switch supplies direct current to keys 1 through 6 ( Figure 10, shown by a dotted line).
  • the joint operation of the variator and the electric motor is based on the following principles.
  • Fig .ll shows the installation of an electric motor (synchronous machine) in a power plant.
  • the engine and the variator are not shown, and the rotor 107 is shown on the extension of the shaft 9.
  • All elements of the variator control elements similar in purpose are numbered by “100” large indices for convenience.
  • the stator of the electric motor is indicated, by the number 107 - the rotor of the electric motor, etc.
  • the keys for controlling PWM - modulation are designated as class .ll - class. 16.
  • the battery supplying the electric motor is indicated by number 44; in braking mode, the electric motor charges it.
  • Computer 119 issues a code to frequency divider 118, which generates pulses to the PWM controller modulation 117.
  • Device 143 is used to interchange the two phases and reverse motor rotation.
  • the computer of the electric motor 119 (Fig. 12) also has a number of differences from the computer of the brushless variator. Its elements similar in purpose are also indicated by indices “100” more.
  • the parameter “A” engine speed
  • the parameter “B” comes from the timer 28. When the timer 28 is overflowed, the device 143 completely cuts off the power to the keys of class.ll - class.16.
  • FIG shows a simplified diagram of the joint installation of the variator and the electric and the heater.
  • Number 45 indicates a device that redistributes the load between the variator
  • Differential device 45 (Fig.13 and 15) is designed to redistribute the load between the variator and the electric motor when they work together. 13 shows how a differential device interacts with elements of computers 19 and 119 that control the operation of the variator and electric motor.
  • the magnitudes of the torques on the variator and the electric motor are compared according to the data received from the timers 31 and 131.
  • the comparison devices 32 and 132 show the data corresponding to the torque.
  • Frequency dividers l ⁇ and 118 are connected for counting pulses controlling PWM controllers.
  • devices 33 and 133 are served the difference in the moments of code change.
  • the motor shaft rotates at a certain constant frequency
  • the secondary shaft rotates at a certain constant frequency
  • the modulation frequency for PWM controllers 17 and 117 will be 16.666 kHz, the code supplied to the frequency dividers 18 and
  • 3333 pulses (with a duration of 60 ⁇ s. Each is a frequency of 16.666 kHz) with frequency dividers 18 and 118. Each of the pulses includes 3,000 micro pulses with a duration of 0.02 microseconds - this is a frequency of 50 MHz supplied from the master oscillators 23 and 123.
  • the differential device determines the moment when one of the computers should be changed.
  • the electromagnetic adhesion force of the rotors and stators in the variator and electric motor will provide soft load distribution as if damper springs were present in the device.
  • the PWM controller can be changed to hundredths of a microsecond, and the number of fixed transmissions of the variator can reach several millions. This makes it possible to choose the most economical or simply optimal mode of movement, as well as provide a smooth change in the gear ratio of the variator, which is favorable at low speeds and for large and heavy mechanisms.
  • Neutral transmission can also be obtained by simply de-energizing the variator control circuits.
  • Neutral transmission is obtained by applying direct current to the power switches of the variator, or by de-energizing the control circuits.
  • Torque measurement is carried out by the magnitude of the load current in the windings, so the possibility of overheating and burnout of the windings is significantly reduced, which also increases the service life of the entire device.
  • PWM modulation will allow very smoothly redistributing the load between them. That is, the controllability of the variator will improve significantly, the computer will control the processes more accurately and meaningfully than with a DC collector machine.
  • the simplicity of the device lies in the fact that the variator consists of a minimum number of parts.
  • the speed of the variator is ensured by the fact that the formation of PWM modulation pulses occurs in the computer, the power keys are only slightly behind the computer in speed.
  • the stator and rotor cores have an inertia during magnetization reversal (hysteresis loop), but, nevertheless, they outperform mechanical and hydraulic systems in speed, and since the torque is transmitted due to the interaction of electromagnetic fields, the electromagnetic coupling cannot be damaged during any dynamic switching.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Friction Gearing (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

БЕССТУПЕНЧАТЫЙ ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ ГИБРИДНЫЙ ВАРИАТОР С
ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
ОПИСАНИЕ
Область применения
Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к способам регулирования скорости вращения валов исполнительных механизмов и может найти применение, например, в конструкции автомобиля вместо стандартной ступенчатой коробки скоростей.
Уровень техники
Из уровня техники известен Вариатор планетарный бесступенчатый (патент РФ N22095665). В конструкции вариатора присутствуют три фрикциона, узла наиболее подверженных износу. Нет нейтрального положения. Более того, как следует из описания: «Пpи первоначальном запуске теплового двигателя большое центральное колесо 11 с выходным валом 3 затормаживаются тормозом 23», а, следовательно, один из фрикционов противодействует значительному крутящему моменту, достаточному для начального движения транспортного средства.
Часть энергии теплового двигателя поглощается генератором. Причем максимальное количество на прямой передаче -то есть тогда, когда после разгона тепловой двигатель должен работать наиболее экономично в продолжительном установившемся режиме. Вариатор имеет пониженное быстродействие. При переходных режимах и изменениях передаточных чисел сказывается инертность элементов конструкции. Это следует из описания: «...И наоборот, при переходе с низкой скорости на более высокую, необходимо ручкой 22 уменьшить сопротивление реостата 17 (R2) и, нажимая на педаль акселератора 21, увеличить обороты двигателя. При этом возможен некоторый "провал" в динамике набора скорости, так как часть увеличивающего вращающего момента двигателя будет затрачиваться на раскручивание ротора-маховика 13.» Кроме того, в описании упоминается, что для переключения вариатора нужно изменять сопротивление регулировочного реостата. А это влечет за собой дополнительные сложности согласования совместной работы педали акселератора и управления реостатом.
Также недостатком является то, что реверс осуществляется только на фиксированном передаточном отношении.
Для повышения КПД вариатора предполагается добавить в устройство дополнительную муфту, которая будет работать только на прямой передаче, а, следовательно, еще и затруднять работу вариатора на близлежащих к прямой передаче передаточных отношениях за счет постоянного срабатывания муфты. Кроме тог это понижает быстродействие вариатора.
Из уровня техники известен Саморегулируемый голономный бесступенчатый вариатор
(патент РФ N22044196). Вариатор предназначен для автоматического плавного изменения частоты вращения ведомого вала в зависимости от момента нагрузки на нем при постоянной частоте вращения приводного двигателя, в отличии от заявленного изобретения, где плавно изменяются передаточные числа вариатора при изменениях нагрузки, а также при изменениях частот вращения приводного двигателя и вторичного вала.
Недостатком вариатора является то, что при работе вариатора избыточная мощность поглощается генератором (до 25% мощности), вследствие чего изменяется передаточное отношение. Причем максимальное поглощение происходит на больших передаточных значениях вариатора, то есть при разгоне, когда требуется повышенный крутящий момент.
Также недостатком является то, что в устройстве вариатора присутствуют множество шестерен и электрическая машина. В устройстве по заявленному изобретению присутствует только электрическая машина, что упрощает конструкцию.
Также недостатком является то, что разбег передаточных чисел вариатора ограничен размерами корпуса, да и число зубьев на шестернях постоянно. В устройстве по заявленному изобретению в более широких значениях изменяются передаточные числа, поскольку задаются они изменением параметров широтно-импульсной модуляции (ШИМ). От размеров корпуса разбег передаточных чисел не зависит.
Также у вариатора (патент 2044196) нет нейтрального положения и реверса.
Из уровня техники известна гибридная силовая установка (патент РФ N°2264307). В качестве электромагнитной муфты использована машина постоянного тока. Первый недостаток - питание электрической машины осуществляется последовательно через две токопередающие ступени - сначала через токопередающие кольца, а затем через ламели коллектора. А это как минимум в два раза снижает надежность и срок службы всего узла.
В устройстве по заявленному изобретению в качестве электромагнитной муфты использована синхронная электрическая машина. Питание электрической машины осуществляется через токопередающие кольца. Так же возможно исполнение вообще без токопередающих колец - самого недолговечного элемента конструкции.
Из уровня техники известен патент РФ N22264307 на ГИБРИДНЫЙ СИЛОВОЙ АГРЕГАТ.
Характеристика машины постоянного тока такова, что при уменьшении напряжения питания уменьшаются и бороты якоря, но увеличивается ток нагрузки. Таким образом, конструкция эффективна лишь при высокой скорости якоря, то есть при работе на высоких передаточных числах вариатора. При низких передаточных числах вариатора якорь практически неподвижен относительно ротора и по цепи протекают высокие токи нагрузки - для машины постоянного тока это режим короткого замыкания. При резкой смене нагрузки так же возможны броски тока в силовой цепи машины постоянного тока.
В устройстве по заявленному изобретению характеристика синхронной электрической машины совсем иная, скорость вращения ротора зависит от частоты переменного тока питающего обмотки статора, ток нагрузки зависит лишь от величины передаваемого крутящего момента.
Также недостатком устройства является сложность резкого изменения частоты ШИМ модуляции. При резком возрастании крутящего момента тоже возрастает ток нагрузки.
Но для увеличения скорости вращения якоря (по логике вещей) нужно увеличить напряжение питания, а это приведет к броску тока. При неизменном напряжении питания под нагрузкой якорь затормозится, и величина тока возрастет, суммируясь с величиной тока необходимой для передачи крутящего момента.
Также недостатком устройства является то, что скорость вращения якоря относительно статора зависит от напряжения питания машины постоянного тока. При перепадах нагрузки якорь будет немного тормозится или разгоняться, при этом передаточное отношение вариатора будет колебаться в пределах значений «тaк пoлyчилocь», а скорости вращения двигателя и вторичного вала будут лишь отслеживаться тахометрами. В том случае, когда автоматика начнет вслед за изменениями скорости вращения якоря изменять напряжения, наверняка последуют и броски тока в цепи электрической машины.
В устройстве по заявленному изобретению скорость вращения ротора относительно статора зависит от частоты питания обмоток ротора, а по величине тока нагрузки компьютер лишь отслеживает величину крутящего момента. При незначительных перепадах нагрузки передаточное отношение вариатора остается неизменным, и лишь при значительных изменениях крутящего момента компьютер принимает решение изменять передаточное отношение вариатора. И что еще немаловажно передаточное отношение вариатора можно задавать с очень большой точностью.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении надежности, увеличении диапазона регулирования передаточного числа бесступенчатой трансмиссии, получении реверсивной и нейтральной передач, увеличении срока службы, улучшении управляемости вариатором, отсутствии ограничений по росту мощности, простоте устройства, быстродействии.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показано конструктивное устройство вариатора, где 1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 и 3 - элементы токопередающего устройства; 4 - первичный вал вариатора (соединен с валом двигателя); 5 - подшипник (промежуточный между первичным и вторичным валом), 6 - статор, закрепленный на первичном валу (4) и соединенный электрически с токопередающим устройством (3), 7 - ротор, закрепленный на вторичном валу 9, который вращается на подшипнике 8, на раме 11 кроме двигателя закреплен генератор 16; генератор приводится во вращение двигателем через ременную передачу 10, на раме закреплен датчик 13 - оптопар; между датчиком и приемником вращается диск с прорезями 12, который измеряет частоту вращения двигателя (т.е. представляет собой тахометр), на раме закреплен датчик 14; между датчиком и приемником вращается диск с прорезями 15, который измеряет частоту вращения вторичного вала (т.е. представляет собой тахометр), 17 - контролер широтно- импульсной модуляции (ШИМ), осуществляющий управление силовыми ключами lкл -
6 кл., 18 - управляемый делитель частоты (синтезатор частоты) - делит частоту 50 МГц, подаваемую опорным генератором 23. Коэффициент деления частоты определяется кодом, подаваемым на делитель частоты 18 с компьютера 19, 20 - включатель, срабатывает при нажатии на педаль тормоза, 21 - включатель, срабатывает при нажатии на педаль газа, 22 - шунт, добавочное сопротивление с которого снимает напряжение для измерения, 24 — генератор, управляемый напряжением, служит для измерения тока нагрузки в цепи вариатора, 25 - рычаг переключения коробки передач.
На Фиг. 2 конструктивно и на Фиг. 3 схематично показан тахометр, измеряющий частоту вращения двигателя.
На Фиг. 4 конструктивно и на Фиг. 5 схематично показан тахометр, измеряющий частоту вращения вторичного вала.
На Фиг. 6 показана блок-схема измерения скорости вращения двигателя и вторичного вала и изменения передаточного числа вариатора.
На Фиг. 7 показана блок-схема измерения крутящего момента на вариаторе.
На Фиг. 8 показана структурная схема компьютера (19) вариатора.
На Фиг. 9 показано конструктивное устройство бесщеточного вариатора.
На Фиг. 10 показана структурная схема компьютера (19) бесщеточного вариатора.
На Фиг. 11 показана установка электродвигателя (синхронной машины) в силовую установку.
На Фиг. 12 показана структурная схема компьютера электродвигателя.
На Фиг. 13 показана упрощенная схема совместной установки вариатора и электродвигателя.
На Фиг. 14 показано, каким образом дифференциальное устройство взаимодействует е элементами компьютеров, управляющими работой вариатора и электромотора.
Сущность изобретения
Заявленный технический результат достигается за счет того, что вариатор, содержащий рычаг переключения коробки передач, первичный вал, соединенный с валом двигателя, который вместе с генератором закреплен на раме, причем генератор приводится во вращение двигателем через ременную передачу, отличается тем, что статор закреплен на первичном валу и соединен электрически с токопередающим устройством, а ротор, закрепленный на вторичном валу, вращается на подшипнике; на раме закреплен блок, состоящий из датчика оптопар с приемником; между которыми вращается диск с прорезями, функцией блока является измерение частоты вращения двигателя, и на раме закреплен аналогичный блок, с функцией измерения частоты вращения вторичного вала; вариатор содержит контролер широтно-импульсной модуляции, осуществляющий управление силовыми ключами, которые управляют питанием обмоток ротора, также содержит управляемый делитель частоты, компьютер, функцией которого является передача кода, на основе которого определяется коэффициент деления частоты и подается в делить частоты, также вариатор содержит датчики, срабатывающие при нажатии на педаль тормоза и газа, также содержит шунт, функцией которого является снятие добавочного сопротивления для измерения напряжения, также содержит генератор, управляемый напряжением, функцией которого является измерение тока нагрузки в цепи вариатора. Вариатор может содержать элементы токопередающего устройства. Вариатор может содержать дополнительный генератор, ротор которого закреплен неподвижно на раме и к нему подведено трехфазное питание, статор дополнительного генератора питает статор вариатора, также содержит передатчик, функцией которого является передача данных величины крутящего момента, а на раме закреплен приемник, функцией которого является передача данных на вход компьютера, также содержит переключатель, управляемый рычагом переключения передач, функцией которого является перемена местами двух фаз, питающих дополнительный генератор и осуществление запрета подачи импульсов на силовые ключи.
Вариатор (см. Фиг. 1) представляет собой синхронную электрическую машину статор 6, которой закреплен на валу двигателя 4 и вращается вместе с ним, а ротор 7 соединен с вторичным валом 9.
Рассмотрим на примере: статор вращается со скоростью 2000 об. мин., а на его обмотки подается трехфазный переменный ток такой частоты, чтобы скорость вращающегося магнитного поля составила тоже 2000 об. мин., но в обратном статору направлении. При этом вторичный вал остается неподвижным (это можно определить как «нyлeвyю передачу))).
Увеличим скорость вращения магнитного поля до 2100 об. мин. Вторичный вал, согласно взаимодействию магнитных полей, вращается в обратную сторону со скоростью 100 об. мин. (это реверс). Теперь уменьшим скорость вращения магнитного поля до 1900 об. мин. Вал двигателя делает 2000 об. мин., а ротор, увлекаемый статором, делает
100 об. мин. При дальнейшем уменьшении скорости вращ.маг.поля скорость вторичного вала будет увеличиваться. При достижении нулевой скорости вращения магнитного поля на статор вариатора вместо переменного тока подаются импульсы постоянного напряжения, удерживая статор и ротор взаимно неподвижными.
При этом вторичный вал вращается с той же скоростью, что и первичный (это прямая передача).
Далее при включении реверса питания статора (перемена местами двух фаз) вращающееся магнитное поле начинает вращаться в ту же сторону, что и вал двигателя.
Скорость вторичного вала определяется сложением скоростей: вращения маховика двигателя и вращением магнитного поля. При этом вторичный вал будет опережать маховик (это повышенная передача: так же, как в механической КПП на 5 передаче).
Управляемый делитель частоты 18 может состоять, например, из микросхем
K1533ИE10. Они имеют входы предварительной записи кода, каждый делит частоту на
16, поэтому 4 последовательно соединенных счетчика делят частоту на 65536. Частота опорного генератора 50 МГц, поделенная на 65536 она составит 763 Гц.
При частоте модуляции 2 кГц частота вращения двигателя составит 60 об. мин.
При частоте вращения двигателя 2000 об. мин. частота модуляции «нyлeвoй передачи)) подаваемой на Вход контроллера 17 ШИМ - модуляции составит 66,666 кГц, при этом частота вращения вариатора составит 2000 об. мин. Для этого на делитель частоты в начале каждого цикла счета записывается код: 65536 - 750.
Счетчик отсчитывает 750 импульсов опорного генератора 50 МГц, и на выходе делителя частоты 18 получаем частоту 66,666 кГц.
На первой передаче передаточное отношение вариатора составляет 1:4, то есть при вращении двигателя 2000 об. мин вторичный вал вращается с частотой 500 об. мин. Для этого частота вращения ротора относительно статора составит 1500 об. мин.; частота модуляции на входе ШИМ - контроллера 17 - 50 кГц; а записываемый на вход делителя частоты 18 код будет равен 65536 - 1000.
При изменении передаточного отношения от «нyлeвoй пepeдaчи» до первой передачи
(1:4) код, записываемый на входе делителя частоты, изменяется от значения 65536 -
750 до значения 65536 - 1000.
То есть между «нyлeвoй передачей)) и первой передачей (1:4) компьютер может варьировать 250 фиксированных передач.
На диске (12, см. Фиг.2; вид со стороны оси вращения) имеется 120 прорезей, и при вращении двигателя импульсы от датчика оптопары (13, см. Фиг.2) поступают на компьютер (19, Фиг. 1). Таким образом работает тахометр двигателя. Через вх.l импульсы поступают на таймер (26, Фиг.З) - при этом таймер включается в режим счета, а при следующем импульсе заканчивает счет.
Во время счета таймер считает импульсы, поступающие с генератора (27, Фиг.З).
Полученная величина «A» подается на выход таймера, и она обратно пропорциональна частоте вращения двигателя. Например, при частоте вращения 2000 об. мин., двигатель делает 1 оборот за 30 мс, интервал между импульсами на вх.l таймера 26 составит 250 мкс, за это время таймер отсчитает 750 импульсов генератора 27 (частотой 3 МГц).
Цифровая величина «A» будет равна 750.
Тахометр, измеряющий частоту вращения вторичного вала состоит из закрепленного на раме датчика 14 (оптопар), где между датчиком и приемником вращается диск с прорезями 15. На диске (15, см. Фиг.4); вид со стороны оси вращения) имеется 120 прорезей, и при вращении вторичного вала импульсы от датчика оптопары (14, Фиг.4) поступают на компьютер (19, Фиг. 1). Через вx.2 импульсы поступают на таймер
(28, Фиг.5), при этом таймер включается в режим счета, а при следующем импульсе заканчивает счет.
Во время счета таймер считает импульсы, поступающие с генератора (27, Фиг.5).
Полученная величина «B» подается на выход таймера, и она обратно пропорциональна частоте вращения вторичного вала.
Например, при частоте вращения 200 об. мин., вторичный вал делает 1 оборот за 300 мс, интервал между импульсами на вx.2 таймера 28 составит 2500 мкс, за это время таймер отсчитает 7500 импульсов генератора 27 (частотой 3 МГц). Цифровая величина
«B» будет равна 7500.
Датчик 14 (Фиг.4) имеет 2 оптопары, установленные примерно через 0,5 градуса окружности. При вращении вторичного вала один из оптопар подает импульс на таймер, он же и заканчивает счет. По импульсу на второй оптопаре определяется направление вращения вторичного вала, и выдает данные с выхода «+» или «-» на
«yкaзaтeли направления вpaщeния» (вx.2, Фиг.5). При смене направления вращения оптопары 14 меняются ролями.
Предел счета таймера - 2,5 млн. импульсов. При частоте вращения вторичного вала менее 0,6 об. мин. таймер переполняется и подает сигнал на выход ((переполнение тaймepa» 28 (Фиг.5). Этот же сигнал - ((переполнение тaймepa» выдается на выходе таймера 28 и в самом начале работы, сразу после подачи электропитания.
При частоте вращения менее 0,6 об. мин. можно считать что вторичный вал неподвижен, а вариатор (при заданных технических характеристиках) обеспечивает максимальное передаточное отношение 1500-1600.
Измерение скорости вращения двигателя и вторичного вала и изменение передаточного числа вариатора осуществляется следующим образом.
Управляемый делитель частоты 18 записывает код, подающийся на его вход для определения частоты, требуемой для ШИМ - модуляции вариатора.
Для этого величина «A» с выхода таймера 26 и величина «B» с выхода таймера 28 подаются на арифметическое устройство (30, Фиг.6). В первую очередь важно синхронизировать скорость ротора относительно статора в вариаторе. Рассмотрим вариант, когда вторичный вал еще неподвижен.
Таймер 28 (Фиг.6) выдает сигнал ((переполнение тaймepa» на вход арифметического устройства (30, Фиг.6) определяющий порядок расчета кода, подаваемого на делитель частоты 18.
В этом случае (когда С = А) величина «C» определяет частоту подаваемую на вход контроллера ШИМ - модуляции 17 (Фиг.l).
Например, при частоте вращения 2000 об. мин., двигатель делает 1 оборот за 30 мс, интервал между импульсами на вх.l таймера 26 составит 250 мкс, за это время таймер отсчитает 750 импульсов генератора 27 (частотой 3 МГц). Цифровая величина «A» будет равна 750.
Код на входе делителя частоты 18 будет равен 65536-75O7 частота на входе контроллера ШИМ - модуляции 17 составит 66,666 кГц, ротор вращается со скоростью 2000 об. мин., вторичный вал остается неподвижным - это и есть ранее упомянутая «нyлeвaя передачам
Теперь если на вход «yбывaниe/пpиpaщeния кoдa» подать значение «-1» код на входе делителя частоты 18 будет равен 65536-750-1. Частота на входе контроллера ШИМ - модуляции 17 составит 66,578 кГц, соответственно скорость вращения ротора относительно статора 1997,3 об. мин., скорость вращения вторичного вала составит 2,66 об. мин., а передаточное отношение вариатора — будет равно 751. Далее через 1000 импульсов (чepeзl5 миллисекунд) с выхода делителя 18 код изменяется до величины 65536-750-2. Частота на входе контроллера ШИМ - модуляции 17 составит 66,489 кГц, скорость вращения ротора 1994,7 об. мин., скорость вращения вторичного вала 5,32 об. мин., передаточное отношение вариатора будет равно 376. Далее при изменении кода каждые 1000 импульсов с выхода делителя 18 примерно через 5 секунд значение кода достигнет значения 65536-1000, а передаточное значение вариатора 1:4 (что соответствует первой передаче в обычной кпп). При изменении кода переключения вариатора происходят небольшими рывками, но при изменении длительности импульса на 0,02 мкс (частота опорного генератора делителя 18 - 50 МГц) это будет незаметно, а взаимодействие магнитных полей статора и ротора обеспечит мягкость передачи крутящего момента так, как если бы в устройстве были пружины. Следующий этап - процесс синхронизации.
Способ изменения передаточных чисел вариатора, описанный ранее, действителен лишь в момент начала движения и при очень малой частоте вращения вторичного вала. В процессе движения арифметическое устройство 30 синхронизирует статор и ротор вариатора, сравнивая данные, поступающие от таймеров 26 и 28. Величины А и В подаются на вход устройства 30, а тахометр 14 определяет данными на выходе «yкaзaтeли направления вpaщeния» порядок расчета кода для делителя частоты 18. Например, вторичный вал вращается в прямом направлении: выход «+» таймера 14 определяет порядок расчета кода устройству 30: С = A:(l - А/В) (Фиг.6). Код, равный величине 65536-C обеспечивает синхронизацию статора и ротора вариатора. Далее на вход «yбывaниe/ приращение кoдa» устройства 30 подается значение убывания кода, тем самым, изменяя передаточное отношение вариатора. Убывание кода происходит через определенное количество импульсов с выхода делителя 18 - количество импульсов может изменяться в зависимости от величины крутящего момента, заданных регулировок и.т.д., изменяя тем самым передаточное число вариатора. Убывание кода может накапливаться до того момента, когда с тахометров 13 и 14 отсчитываются и перезаписываются на выходы таймеров 26 и 28 новые значения величин А и В. По новым значениям А и В арифметическое устройство 30 определяет величину С, тем самым синхронизируя ротор и статор вариатора, а затем опять начинает убавлять код.
При движении на задней передаче с выхода «-» таймера 14 определяется порядок расчета величины C= A:(l+ А/В) для синхронизации ротора и статора, а изменение передаточного отношения вариатора производится приращением кода. Далее производится измерение крутящего момента на вариаторе. Скорость вращения ротора относительно статора в вариаторе зависит от частоты синхронизации, но не зависит от нагрузки на вторичном валу. При изменении нагрузки на вторичном валу (например, при движении в подъем после ровного участка дороги) увеличивается ток нагрузки в обмотках статора вариатора и, следовательно, в цепи шунта 22 (Фиг. 1; Фиr.7). На шунте 22 возникает напряжение, пропорциональное току нагрузки. К шунту 22 подключен генератор, управляемый напряжением 24 (Фиг. 1; Фиг.7), который в зависимости от напряжения (тока нагрузки) на шунте изменяет частоту на выходе. Частота ГУН 24 подается через вx.5 (Фиг.l) на таймер 31 (Фиг.7). С выхода управляемого делителя частоты 18 (Фиг.l) через вх.З (Фиг. 1) частота модуляции подается на таймер 31.
Два из выходов ШИМ - контроллера 17 через вx.4 (Фиг. 1) подключены к таймеру 31. С началом ШИМ - импульса на вx.4 таймеру 31 подается разрешение считать импульсы, поступающие с ГУН 24; но не сразу, а после нескольких (например, 3-4) импульсов со вх.З. Таймер считает импульсы генератора 24 в строго заданном интервале, например, 5 мкс. Полученная цифровая величина на выходе таймера 31 отображает величину крутящего момента на вариаторе.
И Сравнения крутящего момента.
Каждому значению оборотов двигателя соответствует оптимальный крутящий момент на валу. При повышении крутящего момента следует переключаться на пониженную передачу, а при уменьшении крутящего момента следует наоборот переключаться на повышенную передачу (уменьшать передаточное отношение вариатора) с тем, чтобы двигатель не расходовал мощность впустую.
Величину крутящего момента можно разделить на четыре интервала (по возрастанию):
A) Заниженный - когда двигатель работает без нагрузки.
Б) Оптимальный - когда двигатель работает в наиболее экономичном режиме.
B) Номинальный - когда двигатель работает при повышенном крутящем моменте, например, при разгоне.
Г) Завышенный - когда двигатель работает при непозволительной нагрузке.
Номинальный момент может изменятся в широких пределах - от оптимального до завышенного, в зависимости от нагрузки и режима работы.
Устройство сравнения 32 (Фиг.7) получает величину «A» (обороты двигателя) от таймера
26 и по записанной во внутренней памяти таблице определяет оптимальный крутящий момент, сравнивая его с величиной действующего крутящего момента на вариаторе.
Величина действующего крутящего момента подается на устройство сравнения с таймера 31 (Фиг.7).
Задача сравнивающего устройства - привести величину действующего крутящего момента в соответствие с оптимальной (наиболее экономичной, взятой из таблицы).
Это достигается изменением передаточного отношения вариатора - а именно убыванием или приращением кода, которое передается с выхода устройства сравнения
32 (Фиг.7) на арифметическое устройство 30 (Фиг.6).
Если действующий крутящий момент на вариаторе немного возрос (например, при движении в подъем после ровного участка дороги), устройство сравнения начинает прибавлять код, увеличивая передаточное отношение вариатора. И наоборот - если действующий крутящий момент уменьшается, следует уменьшить передаточное отношение вариатора путем убывания кода.
Убывание (приращение) кода производится через определенное количество импульсов с выхода делителя 18, подаваемых на вход Вх.З и далее на таймер 31 и устройство сравнения 32 (Фиг.7). Чем выше величина действующего крутящего момента, тем реже
(через большее количество импульсов с выхода делителя 18) устройство сравнения 32 производит убывание кода. Следовательно, при большей нагрузке на вторичном валу вариатор будет изменять передаточное отношение более медленно, обеспечивая достаточный для разгона крутящий момент двигателя.
Кроме того, к устройству сравнения 32 (Фиг.7) от арифметического устройства 30 (Фиг.6) подключена обратная связь. Это величина равна «B» деленное на «A», и обозначает передаточное отношение вариатора. Это может быть также и просто величина «B», обозначающая частоту вращения вторичного вала.
По этим величинам устройство сравнения 32 определяет, в каких пределах может изменяться величина действующего крутящего момента на вариаторе. В начале разгона крутящий момент может достигать самых высоких значений, близких к завышенному.
Это определяется устройством 32 по передаточному отношению вариатора.
Далее (с уменьшением передаточного отношения) крутящий момент принимает номинальное значение, плавно уменьшаясь до значения оптимального - по мере уменьшения передаточного отношения и разгона.
При этом если величина крутящего момента остается очень высокой и убывание кода производится через очень большое количество импульсов с выхода делителяlδ, устройство сравнения 32 перестаёт отдавать команды на убывание кода.
Таким образом, при повышенной нагрузке передаточное отношение может остановиться на определенном значении, обеспечивая тем самым достаточный крутящий момент двигателя, например, при движении в подъем.
Компьютер 19 вариатора может быть реализован следующим образом.
На рисунке 9 изображена структурная схема этого компьютера. В регистр 29 (Фиг.8) периодически перезаписывается код, подаваемый на вход управляемого делителя 18.
Таймер 26 измеряет частоту вращения двигателя, а таймер 28 измеряет частоту вращения вторичного вала и сигнализирует «ocтaнoвкy вторичного вaлa».
По данным таймеров 26 и 28 арифметическое устройство 30 синхронизирует двигатель и вторичный вал.
Поступающая с ГУН (24, Фиг.7) величина определяется таймером 31 как величина крутящего момента на вариаторе. Величина крутящего момента подается с таймера 31 на устройство сравнения 32 (Фиг.7), которое определяет убывание или приращение кода, изменяя тем самым передаточное отношение вариатора.
Регистр 29 служит для записи и хранения кода, код перезаписывается по команде устройства сравнения 32 (Фиг.8). При малых значения передаточного отношения вариатора изменение кода на единицу крайне мало отражается на работе вариатора, поэтому на выходе арифметического устройства 30 (Фиг.8) код может изменяться в некотором интервале времени, а затем по команде устройства 32 перезаписывается в регистр 29. Частота перезаписи определяется по передаточному отношению вариатора
(по величинам А и В). Для этого служит обратная связь между устройствами 30 и 32 (на
Фиг.8 показана стрелкой).
При больших передаточных отношениях вариатора данные на регистре 29 перезаписываются при каждом изменении кода на выходе арифметического устройства
30.
Логическое устройство 33 (Фиг.8) определяет, когда следует подавать разрешение или запрет на приращение (или убывание) кода определяющего коэффициент деления частоты. При переключении рычага 25 (Фиг. 1 и 9) в положение «R» или «D» логический элемент «или» 38 (Фиг.8) подает разрешение на логический элемент «и» 35 (Фиг.8).
После нажатия педали «гaз» (21, Фиг. 1 и 9) на выходе логического элемента 35 появляется сигнал, разрешающий логическому устройству 33 приращение (или убавление) кода. При нажатии на педаль «тopмoз» (20, Фиг. 1 и 9) подается сигнал на логический элемент 34 «или».
И при уменьшении частоты вращения вторичного вала ниже 0,6 об. мин. таймер 28
(Фиг.8) подает сигнал «пepeпoлнeниe тaймepa» на логический элемент 34, по команде которого логическое устройство 33 переходит в устойчивое состояние запрета приращения (или убывания) кода.
Кроме того, включатель 20 подключён и напрямую к устройству 33: каждый раз при нажатии на педаль «тopмoз» логическому устройству 33 подается временный запрет на приращение (убывание) кода. Это нужно для того, чтобы при кратковременном торможении двигатель отключался от нагрузки. В это время арифметическое устройство
30 только синхронизирует первичный и вторичный вал по их скоростям вращения. Крутящий момент на вариаторе (скорее всего) будет разным при одной и той же частоте вращения, в зависимости оттого, в каком направлении вращается вторичный вал - прямом или обратном. Поэтому устройство сравнения 32 (Фиг.7 и 9) имеет две таблицы для определения оптимального крутящего момента (пункт 10), записанных во внутренней памяти -для прямой и задней передач.
При включении рычага коробки передач 25 в положение «R» подается разрешение на логический элемент «и» 36 (Фиг.8), и приращение кода подается от устройства сравнения из той таблицы, которая соответствует задней передаче. При переключении рычага 25 в положение «D» подается разрешение на логический элемент «и» 37 (Фиг.8), убывание кода подается на логическое устройство 33 из той таблицы, которая соответствует прямой передаче.
Режимов движения может быть несколько.
Резкий старт.
Рычаг 25 находится в положении «нeйтpaль». Педаль газа нажата, и двигатель вращается с частотой 2000 - 5000 об. мин. Вторичный вал неподвижен, арифметическое устройство 30 синхронизирует его по величине C = A.
После включения рычага 23 в положение «D» подается разрешение на убывание кода, вариатор начинает уменьшать передаточное отношение, определяя частоту изменения кода по величине крутящего момента (показаниям ГУН 24, Фиг.8). Большим оборотам двигателя соответствует и больший крутящий момент на вариаторе. Так же высоким передаточным числам вариатора соответствует и повышенный крутящий момент на валу двигателя.
В дальнейшем синхронизация устройством 30 производится по формуле С = A:(l - А/В)
- по мере того, как вторичный вал набирает обороты. Крутящий момент на вариаторе остается достаточно высоким, (поскольку и обороты двигателя достаточно велики) что позволяет гораздо быстрее уменьшать значение кода, а, следовательно, уменьшать передаточное значение вариатора.
Плавный разгон.
Двигатель вращается на холостых оборотах, вторичный вал неподвижен.
После включения рычага 25 в положение «D» нажимаем педаль газа (21). В момент начала движения устройство 30 осуществляет синхронизацию только по оборотам двигателя (по формуле С = А).
Постепенно двигатель набирает обороты, и через каждые 1/120 оборота таймер 26 перезаписывает данные тахометра 13, по которым осуществляется синхронизация. При этом устройство 30 будет увеличивать значение кода - соответственно синхронной частоте. Убывание кода для переключения передач будет незначительным - между перезаписями данных на таймере 26 будут интервалы, во время которых двигатель набирает обороты, а потому крутящий момент будет достаточно высоким. Если педаль газа будет нажата с большей скоростью и двигатель быстрее набирает обороты, то величина крутящего момента будет достаточно велика, и устройство сравнения 32 будет подавать устройству 30 команду уже не на убывание, а на увеличение кода, с тем чтобы увеличить передаточное отношение вариатора. То есть при более резком нажатии педали газа разгон будет более динамичным. Так же если двигатель плавно набирает обороты, а крутящий момент остается достаточно высоким, (например, при движении в подъем) то и в этом случае код будет увеличиваться, с тем чтобы увеличить передаточное отношении до требуемой величины. Переключение передачи на ходу.
Рычаг 25 включен, например, в положение «R», педаль газа нажата, двигатель плавно набирает обороты, вторичный вал вращается с некоторой скоростью. Теперь прямо на ходу, не меняя оборотов двигателя, переключаем рычаг 25 из положения «R» в положение «D». Разрешение «пpиpaщeния кoдa» изменяется на разрешение «yбывaния кoдa». Арифметическое устройство 30 начинает увеличивать передаточное отношение вариатора, и поэтому крутящий момент двигателя оказывает тормозящее действие (как в механической коробке при переключении на пониженную передачу). Интенсивность торможения (частота изменения кода) определяется по величине крутящего момента на вариаторе. После того, как вторичный вал полностью остановится, передаточное отношение вариатора принимает значение «нyлeвoй пepeдaчи», а дальнейшее убывание кода уже будет уменьшать передаточное отношение на прямой передаче, и как результат- разгон транспортного средства.
Заявленное устройство вариатора может быть также реализовано как безщеточная конструкция. Как известно из принципа действия синхронной электрической машины (см. «Элeктpичecкиe машины: синхронные мaшины» И. Л. Осин, Ю. Г. Шакарян, под редакцией профессора И. П. Копылова., Москва, «Bыcшaя шкoлa», 1990 г.), если подключить статор к сети частотой fl, то в обмотках создастся вращающийся магнитный поток определенной частоты вращения: nl = 60* fl/р (где р - число пар полюсов). Угловая скорость cocтaвит:Ql = 2П * fl/р.
Если подключить к обмоткам возбуждения постоянный ток, а ротор вращать с угловой скоростью Q, то условием синхронизации будет равенство Q = Ql. При наличии двух одинаковых обмоток возбуждения и подключении их к двухфазному источнику переменного тока частоты f2 создаст вращающийся магнитный поток, частотой вращения относительно ротора: n2 = 60 * f2/ р, угловой скоростью равной Ql = 2П * f2 /р.
Если ротор вращается с угловой скоростью Q, то для существования установившегося режима угловые скорости Q, Ql, Ql должны быть связаны отношением: Ql = Q + Ql. Главным отличием безщеточного вариатора изображенного на Фиr.9 является то, что вместо щеток и колец токопередающего устройства (поз. 2 и 3, Фиг.l) установлен генератор. Ротор генератора (39, Фиг.9) закреплен неподвижно на раме 11, к нему подведено трехфазное питание. Статор генератора (40, Фиг.9) закреплен на валу двигателя и вращается вместе с ним. Статор генератора (39) питает статор вариатора (6, Фиr.9). В эту цепь включен шунт 22 и генератор, управляемый напряжением (ГУН, 24) - они служат для измерения величины крутящего момента на вариаторе, как было указано в пункте 9. Но поскольку шунт 22 и ГУН 24 вращаются вместе с валом двигателя, для передачи данных величины крутящего момента используется передатчик 41 (Фиг.9) - например, излучатель инфракрасного спектра.
На раме закреплен приемник 42 (Фиг.9), который и передает данные на вход вx.5 компьютера 19.
Дополнением конструкции является переключатель 43, управляемый рычагом переключения передач 25 (на Фиг.9 не показано). Он служит для перемены местами двух фаз, питающих дополнительный генератор (39, 40). Также переключатель 43 служит для того, чтобы осуществлять запрет подачи импульсов на ключи Кл. 1 - Кл. 6 управляющие питанием обмоток ротора. В этом случае на ключи подается постоянный ток. Управление осуществляется таймером 28 (на Фиг.9 не показано). Принцип действия бесщеточного вариатора основан на следующем. Из работы синхронной машины следует, что частота переменного тока Wl. на выходе статора дополнительно генератора 40 (Фиг.9) зависит от частоты вращения вала двигателя W и частоты переменного тока Ql питающего обмотки статора 39 (Фиг.9). Из формулы Wl = W + Ql следует, что если на обмотки ротора подавать постоянный ток (Ql = 0), то Wl = О, а, следовательно, частота, питающая обмотки вариатора равна частоте вращения вала двигателя. При этом магнитное поле в статоре вариатора вращается в обратную валу двигателя сторону. Ротор вариатора остается неподвижным, это нулевая передача. Для этого в конструкции вариатора предусмотрен переключатель 43 - он осуществляет запрет подачи ШИМ - импульсов на ключи (Кл.l - Kл.6) и подает на них постоянный ток.
Частота Ql, питающая обмотки ротора 39, складывается с частотой W, (формулаWl = W + Ql) но только в том случае, когда магнитное поле ротора 39 вращается в обратную валу двигателя сторону.
При этом частота, питающая статор вариатора больше частоты вращения вала двигателя, а магнитное поле статора вариатора постоянно вращается в обратную валу двигателя сторону, и, следовательно, частота вращения вторичного вала будет равна - Ql. Это задняя передача.
Теперь, если поменять местами питание ключей двух фаз, питающих ротор 39 дополнительного генератора, магнитное поле будет вращаться в обратном направлении, в том же что и вал двигателя.
При этом частота Wl, питающая статор вариатора будет меньше частоты вращения двигателя W на величину Ql. Это соответствует частоте питания ротора 39, частота вращения вторичного вала вариатора будет равна Ql. Это прямая передача. Например, если код, подаваемый на вход делителя частоты 18 (Фиг.9) равен нулю, то частота генератора 23 поделенная на 65536 будет равна 763 Гц. Частота, питающая ротор генератора 39, а, следовательно, и частота вращения вторичного вала вариатора будет равна 22,9 об. мин. Направление вращения вторичного вала вариатора при этом не зависит от частоты переменного тока, а определяется направлением вращения магнитного поля, питающего ротор генератора 39. Теперь, если увеличивать величину кода, подаваемого на вход делителя частоты 18, будет увеличиваться и частота питания ротора 39 (а, следовательно, и частота вращения вторичного вала вариатора).
При этом частоты вращения вторичного вала достаточно для синхронизации вариатора, а для изменения передаточного числа вариатора следует только увеличивать величину кода.
Примечание: Частота 22,9 об. мин. - минимальная для данного примера, на деле может не обеспечивать плавности в начальный момент движения или окажется достаточно большой для крупных и тяжелых механизмов. Поэтому можно установить делитель 18 с большим коэффициентом деления или генератор 23 с меньшей рабочей частотой.
Также из формулы, определяющей частоту вращения синхронной машины nl = 60* fl/р
(где р - число пар полюсов) (пункт 13.1) следует, что можно увеличить число пар полюсов, уменьшив тем самым частоту вращения ротора вариатора в несколько раз.
При этом изменится также порядок расчета кода.
Некоторые изменения коснутся и компьютера, управляющего работой бесщеточного вариатора. Величина «A» подается только на устройство сравнения (Фиг.10), по ней определяется момент на вариаторе, соответствующий оборотам двигателя.
Поскольку для синхронизации статора и ротора вариатора достаточно оборотов вторичного вала, на арифметическое устройство 30 подается только величина «B», и только при вращении вторичного вала.
При переключении рычага 25 в положение «R» или «D» переключателю 43 подаются команды менять местами управление двумя фазами (кл.l, к.2,кл. 4, кл.5), изменяя тем самым направление вращения магнитного поля питания ротора 39 (Фиг.10, показано пунктиром).
При снижении скорости вращения вторичного вала ниже 0,5 об. мин. таймер 28 выдает команду «пepeпoлнeниe тaймepa». Выход «пepeпoлнeниe тaймepa» также подключен к переключателю 43, по его команде переключатель подает на ключи с 1 по 6 постоянный ток (Фиг.10, показано пунктиром).
Совместная работа вариатора и электродвигателя основана на следующих принципах.
На Фиг.ll показана установка электродвигателя (синхронной машины) в силовую установку. Двигатель и вариатор не показаны, а на продолжении вала 9 показан ротор 107. Все элементы схожие по назначению элементами управления вариатора пронумерованы индексами на «100» большими, для удобства. Например, под номером 106 обозначен статор электродвигателя, номером 107 - ротор электродвигателя и.т.д. Ключи управления ШИМ - модуляцией обозначены как кл.ll - кл.16. Батарея, питающая электродвигатель обозначена номером 44, в режиме торможения электродвигатель заряжает её.
Компьютер 119 выдает код делителю частоты 118, который формирует импульсы контроллеру ШИМ - модуляции 117. Устройство 143 служит для переключения местами двух фаз и осуществления обратного вращения двигателя.
Компьютер электродвигателя 119 (Фиг.12) также имеет ряд отличий от компьютера бесщеточноrо вариатора. Его элементы схожие по назначению так же обозначены индексами на «100» больше. Параметр «A» (обороты двигателя) здесь не нужен, параметр «B» поступает от таймера 28. При переполнении таймера 28 устройство 143 полностью отключает питание ключей кл.ll - кл.16.
На Фиг.13 показана упрощенная схема совместной установки вариатора и эл е ктр од в и гател я .
Двигатель внутреннего сгорания не показан. Кроме того, не показаны педали 20 и 21, а так же рычаг переключения передач. Ключи кл.l - 6 и кл.ll - 16 условно изображены уменьшенными сборками, впрочем, как и элементы 17, 18, 23, 43, 117, 118, 123, 143,
122, 124.
Номером 45 обозначено устройство, перераспределяющее нагрузку между вариатором
(двигателем внутреннего сгорания) и электромотором.
Дифференциальное устройство 45 (Фиг.13 и 15) предназначено для перераспределения нагрузки между вариатором и электромотором при их совместной работе. На Фиг.13 показано, каким образом дифференциальное устройство взаимодействует с элементами компьютеров 19 и 119 управляющими работой вариатора и электромотора.
Сравниваются величины крутящих моментов на вариаторе и электромоторе по данным, поступающим от таймеров 31 и 131. Устройства сравнения 32 и 132 показывают данные соответствия крутящего момента. Делители частотыlδ и 118 подключены для подсчета импульсов, управляющих ШИМ - контроллерами. И устройствам 33 и 133 подается разница моментов изменения кода.
Например, вал двигателя вращается с некоторой постоянной частотой, а вторичный вал
9 (Фиг.13) вращается с частотой 500 об. мин. Частота модуляции для ШИМ - контроллеров 17 и 117 составит 16,666 кГц, код подаваемый на делители частоты 18 и
118 составит 65536 — 3000. Предположим, частота вращения вторичного вала изменится с 500 до 510 об. мин. за интервал времени равный 12 секундам.
Для этого требуется подать частоту модуляции 16,999 кГц, а код изменить с величины
65536 - 3000 до величины 65536 - 2940; изменения кода будут происходить каждые 0,2 сек.
При этом тяга между вариатором и электромотором будет распределена равномерно, поскольку изменения кода (и изменение передаточного числа на вариаторе) происходят синхронно.
Перераспределение нагрузки: при частоте модуляции 16,666 кГц изменение кода происходит каждые 0,2 секунды; за это время на ШИМ - контроллеры 17 и 117 подается
3333 импульса (длительностью 60 мкс. каждый - это частота 16,666кГц) с делителей частоты 18 и 118. Каждый из импульсов включает в себя 3000 микроимпульсов длительностью 0,02 микросекунды - это частота 50 МГц, подаваемая от задающих генераторов 23 и 123.
Теперь, если последний импульс, подаваемый на ШИМ, - контроллер 17 оставить без изменения, а на делитель частоты 118 подать код 65536 - 2999 (на единицу меньше) - то в этом случае счет окончится раньше (на 0,2 мкс); импульс на ШИМ - контроллер 117 поступит раньше, а, следовательно, и электромотор 106, 107 (Фиг.13) возьмет на себя немного большую нагрузку.
Если код 65536 - 2999 делителю частоты 118 подать еще раньше (два импульса 120 мкс.) - электромотор возьмет на себя еще большую нагрузку. Дифференциальное устройство 45 сравнивая величины крутящих моментов (таймеры 31 и 131, Фиг.14) определяет, насколько раньше требуется подать изменение кода на делитель 118 (в том случае, если необходимо большую нагрузку забрать электромотору).
Подсчитывая импульсы, поступающие от делителей частоты (18 и 118, Фиг.14) дифференциальное устройство определяет момент, когда следует изменить код одному из компьютеров. При этом электромагнитная сила сцепления роторов и статоров в вариаторе и электромоторе обеспечит мягкость распределения нагрузки так, как если бы в устройстве присутствовали демпферные пружины.
Повышение надежности вариатора обеспечивается за счет того, что вместо ламелей установлены токопередающие кольца - более надежный узел. При установке дополнительного генератора можно вообще отказаться от щеток, а это в свою очередь уменьшает количество трущихся частей, что способствует повышению надежности вариатора и увеличения его срока службы.
Увеличение диапазона регулирования передаточного числа бесступенчатой трансмиссии реализуется за счет того, что поскольку частота опорного генератора достигает десятков мегагерц, следовательно, и длительность импульсов управляющих
ШИМ - контроллером можно изменять на сотые доли микросекунды, а число фиксированных передач вариатора может достигать нескольких миллионов. Это дает возможность выбрать наиболее экономичный или просто оптимальный режим движения, а так же обеспечить плавное изменение передаточного отношения вариатора, что благоприятно на малых скоростях движения и для крупных и тяжелых механизмов.
Получение реверсивной и нейтральной передач обеспечивается тем, что передаточное отношение вариатора изменяется путем изменения взаимных скоростей вращения ротора и статора. При достижении скорости вращения равной, но противоположной скорости вращения вала двигателя и статора, ротор с вторичным валом остаются неподвижными - что можно рассматривать как нейтральную передачу. При дальнейшем изменении скорости вращения ротора относительно статора изменяется направление вращения вторичного вала, что и является реверсивной передачей.
Нейтральную передачу можно получить также простым обесточиванием цепей управления вариатором.
Получение реверсивной и нейтральной передач возможно при использовании бесщеточной конструкции вариатора. Переключение передачи на реверсивную получают переключением цепей управления силовыми ключами вариатора.
Нейтральную передачу получают подачей постоянного тока на силовые ключи вариатора, или обесточиванием цепей управления.
Увеличение срока службы вариатора обеспечивается за счет того, что крутящий момент передается за счет взаимодействия электромагнитных сил ротора и статора износ рабочей поверхности полностью исключен. Замена ламелей коллектора на токопередающие кольца значительно повышает срок службы узла, а в случае с бесщеточной конструкцией вариатора позволяет практически полностью отказаться от трущихся и изнашивающихся поверхностей за исключением подшипников (5 и 8; Фиг.
1).
Измерение крутящего момента производится по величине тока нагрузки в обмотках, поэтому возможности перегрева и перегорания обмоток значительно снижены, что также повышает срок службы всего устройства.
Улучшение управляемости вариатором реализуется за счет того, что изменение взаимных скоростей вращения ротора и статора производится с помощью ШИМ - модуляции, импульсы которой в свою очередь с высокой точностью моделируются компьютером. При этом скорости вращения частей вариатора постоянно измеряются и всегда известны управляющему компьютеру, а передаточное отношение вариатора всегда может быть рассчитано (по этим данным).
За счет того, что возможно включение в нагрузку двух и более источников механической энергии, например, двигателя в сочетании с электромотором, ШИМ - модуляция позволит очень плавно перераспределять между ними нагрузку. То есть управляемость вариатором значительно улучшится, компьютер будет управлять процессами более точно и осмысленно, нежели чем коллекторной машиной постоянного тока.
Отсутствие ограничений по росту передаваемой мощности реализуется за счет того, что передаваемая от двигателя на привод нагрузка распределена по всей рабочей поверхности электромагнитной муфты (вариатора), в отличие от ременных вариаторов, где нагрузка сосредоточена на пятаках соприкосновения ремня и шкивов, данная конструкция позволяет создать вариатор на сколь угодно большую мощность, нужно только соответственно увеличить размеры.
Простота устройства заключается в том, что вариатор состоит из минимального количества деталей. В устройстве вариатора минимальное количество высокоточных деталей, и деталей требующих высокотехнологичной и дорогостоящей обработки
(цементация, закалка, шлифовка). В конструкции вариатора нет каких либо специальных механических устройств переключения реверса, переключение производится также изменением параметров управления широтно-импульсной модуляции, или производится в логических цепях микросхем и на силовых ключах управления. В конструкции нет устройства разрыва потока мощности (такого как, например корзина сцепления или гидротрансформатор). Электромагнитная муфта передает поток мощности лишь после подачи питания на силовые ключи управления. А так же после подачи питания на силовые ключи управления возможен режим работы, при котором ротор и статор синхронизированы, но крутящий момент вариатором не передается - этот режим обозначен как «нyлeвaя передача)). Вариатору не требуются для работы какие либо специальные масла. Конструкция вариатора максимально упрощена: отсутствуют рычаги, качалки, взаимно подвижные части и. т.п., из чего также следует повышение надежности и долговечности вариатора.
Быстродействие вариатора обеспечивается тем, что формирование импульсов ШИМ - модуляции происходит в компьютере, силовые ключи лишь немного отстают от компьютера по быстродействию. Сердечники статора и ротора имеют инертность при перемагничивании (петля гистерезиса), но, тем не менее, превосходят по быстродействию механические и гидравлические системы, а поскольку крутящий момент передается за счет взаимодействия электромагнитных полей электромагнитную муфту невозможно повредить при любых динамичных переключениях.

Claims

ФОРМУЛА
1. Бесступенчатый электромашинный гибридный вариатор с цифровым управлением, содержащий рычаг переключения коробки передач, первичный вал, соединенный с валом двигателя, который вместе с генератором закреплен на раме, причем генератор приводится во вращение двигателем через ременную передачу, отличается тем, что статор закреплен на первичном валу и соединен электрически с токопередающим устройством, а ротор, закрепленный на вторичном валу, вращается на подшипнике; на раме закреплен блок, состоящий из датчика оптопар с приемником; между которыми вращается диск с прорезями, функцией блока является измерение частоты вращения двигателя, и на раме закреплен аналогичный блок, с функцией измерения частоты вращения вторичного вала; вариатор содержит контролер широтно-импульсной модуляции, осуществляющий управление силовыми ключами, которые управляют питанием обмоток ротора, также содержит управляемый делитель частоты, компьютер, функцией которого является передача кода, на основе которого определяется коэффициент деления частоты и подается в делить частоты, также вариатор содержит датчики, срабатывающие при нажатии на педаль тормоза и газа, также содержит шунт, функцией которого является снятие добавочного сопротивления для измерения напряжения, также содержит генератор, управляемый напряжением, функцией которого является измерение тока нагрузки в цепи вариатора.
2. Бесступенчатый электромашинный гибридный вариатор с цифровым управлением по п. 1 отличается тем, что содержит элементы токопередающего устройства.
3. Бесступенчатый электромашинный гибридный вариатор с цифровым управлением по п. 1 отличается тем, что содержит дополнительный генератор, ротор которого закреплен неподвижно на раме и к нему подведено трехфазное питание, статор дополнительного генератора питает статор вариатора, также содержит передатчик, функцией которого является передача данных величины крутящего момента, а на раме закреплен приемник, функцией которого является передача данных на вход компьютера, также содержит переключатель, управляемый рычагом переключения передач, функцией которого является перемена местами двух фаз, питающих дополнительный генератор и осуществление запрета подачи импульсов на силовые ключи.
PCT/RU2008/000465 2007-10-30 2008-07-15 Variateur hybride à variation continue à commande numérique pour machines électriques WO2009058048A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08843518A EP2216221B1 (de) 2007-10-30 2008-07-15 Numerisch gesteuerter und stufenloser hybridvariator
AT08843518T ATE539934T1 (de) 2007-10-30 2008-07-15 Numerisch gesteuerter und stufenloser hybridvariator

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007139846 2007-10-30
RU2007139846/11A RU2362687C1 (ru) 2007-10-30 2007-10-30 Бесступенчатый электромашинный гибридный вариатор с цифровым управлением

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009058048A1 true WO2009058048A1 (fr) 2009-05-07

Family

ID=40591270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000465 WO2009058048A1 (fr) 2007-10-30 2008-07-15 Variateur hybride à variation continue à commande numérique pour machines électriques

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2216221B1 (ru)
AT (1) ATE539934T1 (ru)
RU (1) RU2362687C1 (ru)
WO (1) WO2009058048A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2620034C1 (ru) * 2016-06-27 2017-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Способ работы трансмиссии автомобиля

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1234929A1 (ru) * 1984-03-19 1986-05-30 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Автомобильно-Дорожный Институт Электродинамическа передача
RU2044196C1 (ru) 1992-11-10 1995-09-20 Эдуард Константинович Коротков Саморегулируемый голономный бесступенчатый вариатор непрерывного действия короткова э.к.
RU2095665C1 (ru) 1995-08-09 1997-11-10 Генадий Иосифович Ридингер Вариатор планетарный бесступенчатый
FR2855677A1 (fr) * 2003-05-30 2004-12-03 Valeo Equip Electr Moteur Circuit de commande a modulation en largeur d'impulsions pour machine electrique multi mode et machine electrique multi mode equipee d'un tel circuit de commande
US20050085975A1 (en) * 2001-12-14 2005-04-21 Franco Villata Transmission system with a continuously variable transmisssion ratio
RU2264307C2 (ru) 2003-10-01 2005-11-20 Никишин Сергей Владимирович Гибридный силовой агрегат

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1281038A (en) * 1968-10-30 1972-07-12 Nissan Motor Electronic control system for automotive automatic transmission
JPH01305334A (ja) * 1988-06-02 1989-12-08 Ono Sokki Co Ltd 差動歯車系の伝達誤差測定装置
DE19539571C2 (de) * 1995-10-25 2003-06-18 Bosch Gmbh Robert Hybridantrieb
AT408045B (de) * 1998-01-30 2001-08-27 Schroedl Manfred Dipl Ing Dr Elektrische maschine
EP1079505A1 (fr) * 1999-08-11 2001-02-28 The Swatch Group Management Services AG Transmission électromagnétique à variation continue
US6738718B2 (en) * 2002-03-27 2004-05-18 Motorola, Inc. Method and apparatus for measuring torque and flux current in a synchronous motor
US6985018B2 (en) * 2004-03-29 2006-01-10 Bei Sensors & Systems Company, Inc. Programmable, multi-turn, pulse width modulation circuit for a non-contact angular position sensor
US7307517B2 (en) * 2005-08-05 2007-12-11 Honeywell International Inc. Wireless torque sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1234929A1 (ru) * 1984-03-19 1986-05-30 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Автомобильно-Дорожный Институт Электродинамическа передача
RU2044196C1 (ru) 1992-11-10 1995-09-20 Эдуард Константинович Коротков Саморегулируемый голономный бесступенчатый вариатор непрерывного действия короткова э.к.
RU2095665C1 (ru) 1995-08-09 1997-11-10 Генадий Иосифович Ридингер Вариатор планетарный бесступенчатый
US20050085975A1 (en) * 2001-12-14 2005-04-21 Franco Villata Transmission system with a continuously variable transmisssion ratio
FR2855677A1 (fr) * 2003-05-30 2004-12-03 Valeo Equip Electr Moteur Circuit de commande a modulation en largeur d'impulsions pour machine electrique multi mode et machine electrique multi mode equipee d'un tel circuit de commande
RU2264307C2 (ru) 2003-10-01 2005-11-20 Никишин Сергей Владимирович Гибридный силовой агрегат

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007139846A (ru) 2009-05-10
EP2216221A1 (de) 2010-08-11
EP2216221B1 (de) 2012-01-04
RU2362687C1 (ru) 2009-07-27
EP2216221A4 (de) 2011-03-16
ATE539934T1 (de) 2012-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100385149C (zh) 用于电动变速器扭矩控制的诊断方法
CN100434768C (zh) 控制双离合器变速装置的方法
CN103223858B (zh) 混合动力传动系和其控制方法
CN101290066B (zh) 一种无离合器的变速传动装置及其控制方法
JP3639829B2 (ja) 自動変速システムおよび自動車
CN101262162B (zh) 燃油发动机伺服加载装置及其动态寻优运行控制方法
EP1092581A2 (en) Hybrid vehicle and method of controlling the same
KR20010085871A (ko) 자동차
JP2003202039A (ja) 自動化された摩擦クラッチ制御装置
Zoelch et al. Dynamic optimization method for design and rating of the components of a hybrid vehicle
CN103648874A (zh) 控制装置
KR101650908B1 (ko) 하이브리드 차량의 기어변환을 위한 방법
CN101428617A (zh) 混合动力系统模式中产生平稳输入速度曲线的方法和设备
WO2016104800A1 (ja) 車両用駆動伝達装置の制御装置
EP1972519A2 (en) Speed change control using engine to synchronize gears
RU2598705C2 (ru) Система привода для гибридного транспортного средства, оснащенная средством вычисления крутящего момента двигателя на основании крутящего момента электродвигателя
JP2007022483A (ja) ハイブリッド変速機のモード遷移制御方法
EP1921338B1 (en) Drive device and power output device having the same
KR20150024915A (ko) 차량 구동 방법 및 구동 시스템
RU2362687C1 (ru) Бесступенчатый электромашинный гибридный вариатор с цифровым управлением
US8538641B2 (en) Multi-motor drive system with differential speed regulated by CVT
RU71936U1 (ru) Бесступенчатый электромашинный гибридный вариатор с цифровым управлением
SE522166C2 (sv) Förfarande för uppväxling vid motorfordon samt drivaggregat vid motorfordon
CN107000740B (zh) 用于混合动力车辆的动力传动装置
CN104377916A (zh) 径向-轴径向磁场电磁行星齿轮功率分配器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08843518

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008843518

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE