УПРАВЛЕНИЕ ГЕНЕРАТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПРИВОДОМ ПЕРЕДНЕРАСПОЛОЖЕННЫХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ
AC GENERATOR CONTROL WITH DRIVE OF AUXILIARY FOREUNITS

Область техники
Настоящее описание относится к системам и способам (вариантам) для генератора переменного тока или генератора транспортного средства. В частности, указанные способы могут быть полезны для генераторов переменного тока со смешанным возбуждением, обеспечивающих электропитание потребителей транспортного средства и передачу энергии вращательного движения от двигателя на механически приводимые в действие вспомогательные агрегаты.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Транспортное средство может содержать генератор переменного тока для преобразование механической энергии в электрическую. Электроэнергию, вырабатываемую генератором переменного тока, можно накапливать в аккумуляторе электроэнергии для последующего потребления, либо ее могут потреблять электроприводные устройства во время ее производства. В последнее время имеет место увеличение электрических нагрузок в составе транспортных средств, при этом ожидают их дальнейшего роста в связи с запуском производства автономных транспортных средств. Например, некоторые транспортные средства содержат электроусилитель руля и электроприводные системы климат-контроля. Автономные транспортные средства могут содержать датчики обнаружения объектов, а также улучшенные системы связи и исполнительные устройства для установки в то или иное положение, остановки и ускорения транспортного средства. Электрические нагрузки могут значительно превысить предел возможностей генератора переменного тока средней мощности. Кроме того, частота вращения двигателя, приводящего в действие генератор переменного тока, может варьироваться, в связи с чем при некоторых частотах вращения двигателя эффективность работы генератора переменного тока может быть ниже необходимой. Кроме того, при некоторых частотах вращения двигателя он создает такие частоты вращения переднерасположенных вспомогательных агрегатов ПРВА (FEAD), при которых их работа менее эффективна. Как следствие, отдаваемая электрическая мощность генератора переменного тока может порой быть недостаточна для питания электрической нагрузки, если размер генератора переменного тока не является большим, а КПД ПРВА не ниже необходимого. При этом увеличение размера генератора переменного тока может привести к увеличению массы транспортного средства, и, как следствие, к снижению его топливной экономичности. Кроме того, установка муфты между ПРВА и двигателем может снизить КПД силовой передачи. Поэтому было бы желательно создать генератор переменного тока с высокой отдаваемой мощностью при относительно небольшой массе и привод ПРВА с регулируемой скоростью.
Авторы настоящего изобретения выявили вышеуказанные недостатки известного генератора переменного тока и разработали электрическую машину, содержащую: корпус; первую обмотку возбуждения внутри корпуса; первую обмотку якоря; вторую обмотку возбуждения, при этом первая обмотка возбуждения и первая обмотка якоря по меньшей мере частично охвачены второй обмоткой возбуждения; вторую обмотку якоря, при этом первая обмотка возбуждения и первая обмотка якоря по меньшей мере частично охвачены второй обмоткой якоря; и контроллер, содержащий команды в долговременной памяти для регулирования тока, подаваемого во вторую обмотку возбуждения, для регулирования частоты вращения переднерасположенного вспомогательного агрегата.
Регулирование тока, подаваемого во вторую обмотку возбуждения электрической машины, подающей электроэнергию электропотребителям, может обеспечить технический результат, состоящий в улучшении регулирования скорости привода переднерасположенных вспомогательных агрегатов. Например, если отдача двигателя возрастает, можно увеличить подачу тока в обмотку возбуждения генератора переменного тока для увеличения числа оборотов водяного насоса или частоты вращения других переднерасположенных вспомогательных агрегатов (ПРВА). Таким образом, можно увеличить подачу водяного насоса для дополнительного охлаждения даже при постоянной частоте вращения двигателя.
Раскрываемое изобретение может обеспечить несколько преимуществ. В частности, указанная электрическая машина позволяет улучшить регулирование частоты вращения ПРВА. Кроме того, можно повысить КПД силовой передачи за счет эксплуатации ПРВА в необходимом диапазоне скоростей при одновременном изменении частоты вращения двигателя. Кроме того, механическую отдаваемую мощность и электрическую отдаваемую мощность электрической машины можно регулировать для повышения КПД силовой передачи транспортного средства.
Вышеуказанные и другие преимущества и отличительные признаки раскрываемого здесь изобретения станут очевидны из нижеследующего раздела «Осуществление изобретения» при его рассмотрении отдельно или во взаимосвязи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Заявляемый предмет изобретения также не ограничивается вариантами осуществления, устраняющими недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящей заявки.
Краткое описание фигур чертежей
Более полное представление о раскрываемых в настоящем описании преимуществах можно получить, ознакомившись с примером осуществления изобретения в разделе «Осуществление изобретения», при его рассмотрении отдельно или во взаимосвязи с прилагаемыми чертежами, из которых:
ФИГ. 1А и 1В изображают генератор переменного тока/стартер, входящий в состав силового агрегата транспортного средства;
На ФИГ. 2А-4С представлены примеры генераторов переменного тока/стартеров с возможностью включения в состав системы на ФИГ. 1А и 1В;
На ФИГ. 5 представлен пример последовательности работы двигателя согласно способу на ФИГ. 6; и
На ФИГ. 6 представлен пример способа для эксплуатации генератора переменного тока/стартера.
Осуществление изобретения
Настоящее описание относится к электрической машине. Электрическая машина выполнена с возможностью работы в качестве генератора переменного тока или стартера. Электрическая машина может входить в состав силового агрегата транспортного средства, изображенного на ФИГ. 1А и 1В. Генератор переменного тока/стартер может быть выполнен как показано на ФИГ. 2А-4С. Генератор переменного тока/стартер можно эксплуатировать как раскрыто на Фиг. 5 согласно способу, раскрытому на ФИГ. 6.
На ФИГ. 1А представлена принципиальная схема генератора переменного тока/стартер в системе транспортного средства. Транспортное средство 1 содержит двигатель 10, контроллер 12, аккумулятор 3 электроэнергии и потребителей 5 и 7 электроэнергии. В число потребителей электроэнергии могут входить: навигационные системы, электрические тормозные приводы, электрически приводы рулевого управления, устройства обнаружения объектов и определения расстояния, исполнительные механизмы регулирования крутящего момента двигателя, например, электроприводные дроссели, вентиляторы охлаждения двигателя, электрические водяные насосы, компрессоры тепловых насосов и системы климат-контроля транспортного средства.
Генератор 17 переменного тока/стартер механически соединен с валом 21 двигателя посредством цепи или ремня 31. В некоторых примерах вал 21 может представлять собой коленчатый вал, а в других примерах вал 21 может представлять собой кулачковый вал. Генератор 17 переменного тока/стартер также механически соединен с механическим вспомогательным агрегатом 19 посредством ремня 33 для создания привода переднерасположенных вспомогательных агрегатов (ППРВА). Механический вспомогательный агрегат может представлять собой водяной насос, насос усиленного рулевого управления, вакуумный насос, воздушный насос или иное устройство с механическим приводом (например, ПРВА). В некоторых примерах генератор 17 переменного тока/стартер может именоваться «генератор переменного тока со смешанным возбуждением/стартер», поскольку он содержит несколько обмоток якоря и обмоток возбуждения.
Изображенным на ФИГ. 1В двигателем 10 внутреннего сгорания, содержащим несколько цилиндров, один из которых изображен на ФИГ. 1В, управляет электронный контроллер 12 двигателя. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным между ними и соединенным с коленчатым валом 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 соответственно. Впускным и выпускным клапанами можно управлять независимо от клапанов других цилиндров с помощью кулачка 51 впускного клапана или кулачка 53 выпускного клапана соответственно. Регулятор 85 впускного клапана изменяет в сторону опережения или запаздывания фазы впускного клапана 52 относительно положения коленчатого вала 40. Кроме того, регулятор 85 впускного клапана выполнен с возможностью увеличения или уменьшения величины подъема впускного клапана. Регулятор 83 выпускного клапана изменяет в сторону опережения или запаздывания фазы выпускного клапана 54 относительно положения коленчатого вала 40. Кроме того, регулятор 83 выпускного клапана выполнен с возможностью увеличения или уменьшения величины подъема выпускного клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определять датчик 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определять датчик 57 кулачка выпускного клапана.
Топливная форсунка 66 показана расположенной с возможностью впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как «непосредственный впрыск». Или же топливо можно впрыскивать во впускной канал, что известно специалистам в данной области техники как «распределенный впрыск». Впускной коллектор 44 показан соединенным с необязательным электронным дросселем 62, изменяющим положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из наддувочной камеры 46 во впускной коллектор 44. В некоторых примерах дроссель 62 и дроссельная заслонка 64 могут быть расположены между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44, при этом дроссель 62 представляет собой проходной дроссель. Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для подачи в наддувочную камеру 46. Компрессор 162 имеет привод от вала 161, механически соединенного с турбиной 164. Перепускной клапан 158 компрессора выполнен с возможностью выборочного регулирования для снижения давления наддува. Регулятор 72 давления наддува можно выборочно открывать и закрывать для регулирования оборотов турбины 164.
Запрашиваемый водителем крутящий момент можно определять по положению педали 130 акселератора, определяемому датчиком 134 педали акселератора. Датчик 134 педали акселератора генерирует выходной сигнал напряжения или тока, соответствующий запрашиваемому водителем крутящему моменту, когда стопа 132 водителя приводит в действие педаль 130 акселератора.
Бесконтактная система 88 зажигания подает искру зажигания в камеру 30 сгорания с помощью свечи 92 зажигания по сигналу контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах УДКОГ (UEGO) показан соединенным с выпускным коллектором 48 выше по потоку от турбины 164 и каталитического нейтрализатора 70. Вместо УДКОГ 126 можно использовать двухрежимный датчик кислорода в отработавших газах. В одном примере нейтрализатор 70 может содержать несколько блоков носителя катализатора. В другом примере можно использовать несколько устройств снижения токсичности выбросов с несколькими блоками каждое. В одном примере катализатор 70 может быть трехкомпонентного типа.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1В в виде известного микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106 (долговременную память), оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и известную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим разнообразные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в число которых, помимо раскрытых выше, входят сигналы: температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения; давления в коллекторе ДВК (MAP) двигателя от датчика 121 давления, соединенного с впускным коллектором 44; давления наддува от датчика 122 давления; положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла, определяющего положение коленчатого вала 40; массового расхода подачи воздуха в двигатель от датчика 120; и положения дросселя от датчика 68. Также можно определять барометрическое давление (датчик не показан) для обработки контроллером 12.
Во время работы любой из цилиндров двигателя 10, как правило, проходит четырехтактный цикл, включающий в себя: такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска. Во время такта впуска выпускной клапан 54 обычно закрывают, а впускной клапан 52 открывают. Воздух поступает в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, и поршень 36 движется к нижней части цилиндра для увеличения объема внутри камеры 30 сгорания. Специалисты в данной области техники обычно называют положение, в котором поршень 36 находится вблизи днища цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания достигает максимального объема), нижней мертвой точкой НМТ (BDC). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 движется к головке цилиндра для сжатия воздуха в камере 30 сгорания. Специалисты в данной области техники обычно называют положение, в котором поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндра (например, когда камера 30 сгорания достигает своего минимального объема), верхней мертвой точкой ВМТ (TDC).
В процессе, в настоящем описании именуемом «впрыском», в камеру сгорания подают топливо. В процессе, в настоящем описании именуемом «зажигание», впрыснутое топливо зажигают, используя такое известное из уровня техники средство, как свеча 92 зажигания, в результате чего происходит сжигание топлива. Во время рабочего такта расширяющиеся газы вытесняют поршень 36 назад к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в момент вращения вращающегося вала. И наконец, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывают для выпуска продуктов сгорания топливовоздушной смеси в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует учесть, что вышеизложенное описание служит исключительно для примера, и что моменты открытия и (или) закрытия впускного и выпускного клапана могут изменяться для создания положительного или отрицательного перекрытия клапанов, запаздывания закрытия впускного клапана или различных других примеров.
Обратимся к ФИГ. 2А и 2С: на ФИГ. 2А изображен в разобранном виде первый генератор 17 переменного тока/стартер. На ФИГ. 2В изображен в разобранном виде еще один вариант исполнения генератора 17 переменного тока/стартера. ФИГ. 2С представляет собой поперечный разрез стартера/генератора 17 переменного тока на ФИГ. 2А. Генераторы переменного тока/стартеры на ФИГ. 2А-4С выполнены с возможностью работы в первом режиме в качестве генератора переменного тока, осуществляющего электропитание систем транспортного средства на ФИГ. 1А. Генераторы переменного тока/стартеры на ФИГ. 2А-4С выполнены с возможностью работы во втором режиме в качестве стартера для раскручивания двигателя 10. В некоторых примерах различных конфигураций генератора переменного тока/стартера вместо одной или нескольких обмоток можно использовать постоянные магниты.
Генератор 17 переменного тока/стартер содержит корпус 202, по меньшей мере частично выполненный закрученным для по меньшей мере частичного охватывания обмоток возбуждения и обмоток якоря. Подшипники 204 и 224 запрессованы в корпус 202 для опоры на них каркаса 220 второй обмотки возбуждения и второй обмотки 230 возбуждения. Подшипники 206 и 218 запрессованы в каркас 220 второй обмотки возбуждения для опоры на них каркаса 210 второй обмотки якоря, второй обмотки 233 якоря и каркаса 214 первой обмотки возбуждения. Каркас 214 первой обмотки возбуждения запрессован в каркас 210 второй обмотки якоря с возможностью вращения каркаса 214 первой обмотки возбуждения вместе с каркасом 210 второй обмотки якоря. Подшипники 208 и 212 второй обмотки якоря запрессованы в каркас 214 первой обмотки возбуждения для опоры на них каркаса 216 первой обмотки якоря и первой обмотки 231 якоря. Подшипники 208 и 212 также служат для опоры вала 225 и шкива 226. Каркас 220 второй обмотки возбуждения также содержит шкив 222.
Вторая обмотка 230 возбуждения соединена с внутренней стороной 220а каркаса 220 второй обмотки возбуждения и расположена на ней. Вторая обмотка 233 якоря соединена с наружной стороной 210а каркаса 210 второй обмотки якоря и расположена на ней. Первая обмотка 232 возбуждения соединена с внутренней стороной 214а каркаса 214 первой обмотки возбуждения и расположена на ней. Первая обмотка 231 якоря соединена с наружной стороной 216а каркаса 216 первой обмотки якоря и расположена на ней. Контактные кольца 225, или, в других вариантах, щетки, или токопроводящая смазка через рабочие контакты, создают электрические связи между вращающимися обмотками возбуждения и обмотками якоря и корпусом 202, при этом электрический соединитель (не показан) создает электрическое соединение между генератором 17 переменного тока/стартером и контроллером 12.
Следует отметить, что в некоторых примерах вторая обмотка 230 возбуждения может взамен быть выполнена как вторая обмотка якоря. Кроме того, вторая обмотка 233 якоря может взамен быть выполнена как вторая обмотка возбуждения, если вторая обмотка 230 возбуждения выполнена как вторая обмотка якоря. Вторая обмотка 230 возбуждения и вторая обмотка 233 якоря образуют второй генератор переменного тока/стартер в составе генератора 17 переменного тока/стартера. Аналогичным образом, первая обмотка 232 возбуждения может взамен быть выполнена как вторая обмотка якоря. Кроме того, первая обмотка 231 якоря может взамен быть выполнена как первая обмотка возбуждения, если первая обмотка 232 возбуждения выполнена как первая обмотка якоря. Первая обмотка 232 возбуждения и первая обмотка 231 якоря образуют первый генератор переменного тока/стартер в составе генератора 17 переменного тока/стартера. Таким образом, генератор 17 переменного тока/стартер представляет собой электрическую машину со смешанным возбуждением, состоящую из первого генератора переменного тока/стартера и второго генератора переменного тока/стартера.
Шкив 222 выполнен с возможностью приведения в действие двигателем 10 на ФИГ. 1А для вращения каркаса 220 второй обмотки возбуждения. Шкив 226 может быть механически соединен с ПРВА. Или же двигатель 10 может приводить в действие шкив 226, а шкив 222 может быть механически соединен с ПРВА. Каркас 210 второй обмотки якоря, каркас 216 первой обмотки якоря и каркас 214 первой обмотки возбуждения выполнены без возможности вращения при отсутствии электрического тока во второй обмотке 230 возбуждения. При этом, протекание тока через вторую обмотку 230 возбуждения, когда двигатель 10 на ФИГ. 1А вращает каркас 220 второй обмотки возбуждения, можно индуцировать напряжение во второй обмотке 233 якоря. Индуцированное напряжение во второй обмотке 233 якоря можно использовать для подачи электропитания на аккумулятор электроэнергии или электропотребителям транспортного средства. Кроме того, ток возбуждения во второй обмотке 232 возбуждения создает магнитное поле, создающее реактивный момент, направленный против вращения двигателя. Указанный реактивный момент также приводит каркас 214 первой обмотки возбуждения во вращение при индуцировании напряжения во второй обмотке 233 якоря, так как каркас 214 первой обмотки возбуждения механически соединен с каркасом 210 второй обмотки якоря, механически соединенным со второй обмоткой 233 якоря. При подаче тока в первую обмотку 232 возбуждения, когда происходит вращение каркаса 214 первой обмотки возбуждения под действием реактивного момента, создаваемого посредством второй обмотки 230 возбуждения, возникает магнитное поле, создающее реактивный момент, направленный против вращения каркаса 210 второй обмотки якоря. Указанный реактивный момент также приводит каркас 216 первой обмотки якоря во вращение при индуцировании напряжения в первую обмотку 231 якоря. Индуцированное напряжение в первой обмотке 231 якоря можно использовать для подачи электропитания на аккумулятор электроэнергии или электропотребителям транспортного средства. Каркас 216 первой обмотки якоря выполнен с возможностью вращения шкива 226 посредством вала 225. Вращение каркаса 216 обмотки якоря не происходит при отсутствии тока возбуждения в первой обмотке 232 возбуждения.
Если шкив 226 выполнен с приводом от двигателя 10, шкив 22 может подавать крутящий момент на ПРВА, когда происходит подача тока в обмотку 231 и обмотку 233. В этом состоянии напряжение, индуцированное в обмотке 232 и обмотке 230 можно подавать в электрическую систему транспортного средства для зарядки аккумулятора электроэнергии и питания электрических нагрузок транспортного средства.
Шкив 222 показан имеющим диаметр больше, чем у шкива 226, при этом шкивы могут быть выполнены с равными диаметрами, или шкив 226 может иметь диаметр больше, чем у шкива 222 в зависимости от проектных параметров и необходимого диапазона частот вращения механически приводимых в действие вспомогательных агрегатов.
Предусмотрено пять примеров случаев для генераторов переменного тока/стартеров, включенных в настоящее описание. Можно предположить, что КПД генераторов переменного тока составляет 90%. Обычно, компрессоры кондиционирования воздуха KB (АС) с ременным приводом рассчитывают на максимальную холодильную нагрузку, которая может представлять собой начальное охлаждение находившегося под действием высокой температуры автомобиля. Механическая нагрузка системы KB может достигать 8 кВт для некоторых систем. Системы KB с относительно высоким КПД могут работать при 5 кВт, при этом фактическое непрерывное энергопотребление с усреднением по нескольким циклам может быть менее 1 кВт. Минимальная потребность в электроэнергии для типового транспортного средства может составлять 350 Вт. Средняя потребность в электроэнергии может составлять от 750 до 1000 Вт. При этом минимальная потребность в электроэнергии автономного транспортного средства может составлять 2.5 кВт, а типовая рабочая потребность - более 3 кВт.
В качестве первого примера раскрыта работа генератора переменного тока/стартера в автономном транспортном средстве, потребляющем значительное количество электроэнергии. Ездовая нагрузка транспортного средства в светлое время суток с умеренной нагрузкой кондиционирования воздуха (KB) включает в себя 2.5 кВт потребляемой электроэнергии (например, электрическую нагрузку) и нагрузку ПРВА 900 Вт (например, механическая нагрузка на генератор переменного тока/стартер), включающую в себя 750 Вт для приведения в действие компрессора KB, 100 Вт для приведения в действие водяного насоса и 50 Ватт.
Таким образом, нагрузки, которые должен обеспечить генератор 17 переменного тока/стартер, составляют: механическая - 900 Вт, а электрическая - 2.5 кВт. Генератор переменного тока/стартер работает как генератор переменного тока, а электрический КПД механического привода ПРВА составляет 90%. Таким образом, механическая нагрузка для создания электрической мощности составляет 2.78 кВт. Общая минимальная механическая мощность, которая должна быть подана на генератор переменного тока/стартер, для питания ПРВА и электрической системы составляет 900 Вт + 2.78 кВт = 3.68 кВт механической мощности, потребляемой генератором переменного тока/стартер.
Механическая нагрузка ПРВА подключена к механическому выходу генератора переменного тока/стартера (например, ко второму генератору переменного тока). Второй генератор переменного тока потребляет 900 Вт механической мощности для приведения в действие только ПРВА. Если мощность, подводимая к первому и второму генераторам переменного тока, сбалансирована для выработки указанными двумя генераторами переменного тока одинаковой отдаваемой мощности, первый и второй генераторы переменного тока потребляют 3.68 кВт/2 или 1.84 кВт для выработки мощности, отдаваемой в ПРВА, и электрической отдаваемой мощности. Если первый генератор переменного тока потребляет 1.84 кВт механической мощности из общего объема, подводимого к генератору переменного тока, для создания 1.66 кВт электрической мощности, то второй генератор переменного тока, механически соединенный с ПРВА, может работать для создания электрической мощности 1.84 кВт - 900 Вт = 940 Вт, умноженные на 0.9, или 0.846 кВт и механической отдаваемой мощности 900 Вт для ПРВА. Таким образом, отдаваемую мощность первого генератора переменного тока (например, электрическую мощность) и отдаваемую мощность второго генератора переменного тока (например, электрическую и механическую мощность) можно уравнять.
В качестве примера рассмотрим еще один пример: автономное транспортное средство, нагрузка в темное время суток, в зимнее время (без KB). Потребление электроэнергии электрическим вспомогательным оборудованием транспортного средства составляет 2.75 кВт. Механическое вспомогательное оборудование транспортного средства механически соединено с генератором переменного тока/стартер через ПРВА, в том числе 50 Вт нагрузки от водяного насоса и 50 Вт нагрузки от усилителя руля. Механическая нагрузка, подключенная к генератору переменного тока/стартеру, составляет 50 Вт (водяной насос) плюс 50 Вт (усилитель руля). Если КПД генератора переменного тока/стартера составляет 90% по выработке электрической мощности, механическая нагрузка генератора переменного тока/стартер, необходимая для выработки электрической мощности, составляет 2.75 кВт/0.9 = 3.05 кВт Общая минимальная механическая мощность, подводимая к генератору переменного тока/стартеру, для выработки электрической и механической мощности, составляет 100 Вт (например, нагрузка ПРВА) + 3.05 кВт (например, отдаваемая электрическая мощность) = 3.15 кВт.
Для уравновешивания отдаваемой мощности первого и второго генераторов переменного тока генератора 17 переменного тока/стартера, каждый из генераторов переменного тока должен потреблять 3.15 кВт/2 или 1.575 кВт мощности для выработки необходимой отдаваемой мощности. Если первый генератор переменного тока потребляет 1.575 кВт механической мощности, подводимой к генератору переменного тока/стартеру, для выработки 1.42 кВт электрической мощности, то второй генератор переменного тока, механически соединенный с ПРВА, может работать для выработки 1.575 кВт -100 Вт = 1.475 кВт, помноженных на 0.9, или 1.3275 кВт электрической мощности и 100 Вт механической мощности, отдаваемой в ПРВА.
В третьем примере транспортное средство без возможности автономного вождения во время езды в темное время суток может потреблять 1000 Вт (Ватт) электрической мощности. Механическая нагрузка ПРВА может составлять 50 Вт, потребляемых водяным насосом, и 50 Вт, потребляемых усилителем руля. При КПД 90%, механическая нагрузка для выработки генератором 17 переменного тока/стартером 1000 Вт электрической мощности составляет 1.11 кВт. Следовательно, минимальная механическая мощность, подводимая к генератору переменного тока/стартеру для работы ПРВА и выработки электрической мощности, составляет 100 Вт + 1.11 кВт = 1.21 кВт.
Мощность, отдаваемую первым и вторым генераторами переменного тока генератора 17 переменного тока/стартера, можно сбалансировать путем деления 1.21 кВт на 2, что равняется 0.605 кВт. Если первый генератор переменного тока потребляет 0.605 кВт механической мощности, подводимой к генератору переменного тока/стартеру, для выработки 0.5445 кВт электрической мощности, то второй генератор переменного тока, механически соединенный с ПРВА, может работать для выработки 0.605 кВт-100 Вт = 0.505 кВт, помноженных на 0.9, или 0.4545 кВт электрической мощности и 100 Вт механической отдаваемой мощности, отдаваемой в ПРВА.
В четвертом примере электрическая нагрузка транспортного средства в светлое время суток может составлять 800 Вт. При КПД 90%, механическая нагрузка для выработки генератором 17 переменного тока/стартером 800 Вт электрической мощности составляет 889W. Механическая нагрузка ПРВА может составлять 750 Вт, потребляемых KB, 100 Вт, потребляемых водяным насосом, и 50 Вт, потребляемых усилителем руля, что в целом составляет 900 Вт механической мощности, отдаваемой генератором переменного тока/стартером. В результате, минимальная механическая мощность, подводимая к генератору переменного тока/стартеру для работы ПРВА и выработки электрической мощности, составляет 900 Вт плюс 889 Вт = 1.79 кВт.
Мощность, отдаваемую первым и вторым генераторами переменного тока генератора 17 переменного тока/стартера, можно сбалансировать путем деления 1.79 кВт на 2, что равняется 895 Вт. Если первый генератор переменного тока потребляет 895 Вт механической мощности, подводимой к генератору переменного тока/стартеру, для выработки 805.5 Вт электрической мощности, то второй генератор переменного тока, механически соединенный с ПРВА, может работать для выработки 895 Вт - 900 Вт = -5 Вт мощности. Таким образом, если выходные мощности первого и второго генераторов переменного тока сбалансированы, они могут не создавать необходимую электрическую мощность. Одним из решений в данном случае может быть подключение одной нагрузки (например, водяного насоса) к входной стороне первого генератора переменного тока.
В пятом примере электрическая нагрузка транспортного средства без возможности автономного вождения во время езды в светлое время суток может составлять 750 Вт. Механическая нагрузка ПРВА может составлять 5000 Вт, потребляемых KB, 150 Вт, потребляемых водяным насосом, и 50 Вт, потребляемых усилителем руля. При КПД 90%, механическая нагрузка для выработки генератором 17 переменного тока/стартером 750 Вт электрической мощности составляет 833.3 Вт. Следовательно, минимальная механическая мощность, подводимая к генератору переменного тока/стартеру для работы ПРВА и выработки электрической мощности, составляет 5.2 кВт + 833.3 = 6.03 кВт.
Мощность, отдаваемую первым и вторым генераторами переменного тока генератора 17 переменного тока/стартера, можно сбалансировать путем деления 6.03 кВт на 2, что равняется 3.02 кВт. Если первый генератор переменного тока потребляет 3.02 кВт механической мощности, подводимой к генератору переменного тока/стартеру, для выработки 2.72 кВт электрической мощности, то второй генератор переменного тока, механически соединенный с ПРВА, может работать для выработки 3.02 кВт - 5.2 кВт = - 2.18 кВт, помноженных на 0.9, или -1.962 кВт электрической мощности. Следовательно, может быть необходимо эксплуатировать второй генератор переменного тока в качестве мотора для приведения в действие ПРВА с одновременной работой первого генератора переменного тока в качестве генератора переменного тока.
Обратимся к ФИГ. 2 В, изображающей другой вариант осуществления генератора переменного тока/стартера. Генератор 17 переменного тока/стартер на ФИГ. 2 В содержит все те же самые компоненты, что и пример генератора переменного тока/стартер на ФИГ. 2А, за исключением того, что в данном примере каркас 214 первой обмотки возбуждения обеспечивает опору первой обмотки 232 возбуждения и второй обмотки 233 якоря. Поэтому, для краткости, повторное описание каждого компонента будет опущено. Первая обмотка 232 возбуждения расположена на внутренней стороне 214а каркаса 214 первой обмотки возбуждения. Обмотка 233 второго генератора переменного тока расположена на наружной стороне 214b каркаса 214 первой обмотки возбуждения. Генератор переменного тока/стартер на ФИГ. 2В работает так же, как и генератор 17 переменного тока/стартер на ФИГ. 2А. Таким образом, генератор 17 переменного тока/стартер на ФИГ. 2В не содержит каркас второй обмотки якоря генератора переменного тока/стартера на ФИГ. 2А.
Обратимся к ФИГ. 2С, на которой изображен продольный разрез генератора 17 переменного тока/стартера на ФИГ. 2А. Нумерация компонентов генератора переменного тока/стартера та же, что и на ФИГ. 2А. Кроме того, на ФИГ. 2С раскрыт один пример того, как контактные кольца 255 могут создавать канал электрической связи между корпусом 202 и обмотками 230-233 возбуждения и якоря. Несколько контактных колец выполнены с возможностью создания пути электрического тока от электрического соединителя (не показан) в корпусе 202 в первую обмотку 232 возбуждения, вторую обмотку 233 якоря и первую обмотку 231 якоря. Контактные кольца, создающие путь от электрического соединителя в указанные обмотки, могут быть соединены посредством проводников.
Обратимся к ФИГ. 3А и 3В, изображающим еще один вариант осуществления генератора переменного тока/стартера. В данном примере генератор переменного тока/стартер выполнен с возможностью выработки электрической и механической отдаваемой мощности, аналогичной мощности генератора переменного тока/стартера на ФИГ. 2А, но при меньшем диаметре корпуса.
Подшипники 304, 314, 318 и 328 запрессованы в корпус 302 для опоры на них каркаса 308 первой обмотки возбуждения и каркаса 324 второй обмотки возбуждения. Подшипники 306, 312 и 322 запрессованы в каркас 308 первой обмотки возбуждения и каркас 324 второй обмотки возбуждения для опоры на них каркаса 310 первой обмотки якоря и каркаса 320 второй обмотки якоря. На подшипники 306, 312 и 322 также опирается вал 325. Двигатель 10 может быть механически соединен со шкивной частью 324а каркаса 324 второй обмотки возбуждения с возможностью приведения в движение каркаса 324 второй обмотки возбуждения. Шкив 326 механически соединен с валом 325 с возможностью приведения в действие ПРВА посредством ремня или цепи. Или же шкив 326 можно приводить в действие посредством двигателя 10, а шкивная часть 324а может приводить в действие ПРВА посредством ремня или цепи.
Первая обмотка 334 возбуждения соединена с каркасом 308 первой обмотки возбуждения. Первая обмотка 333 якоря соединена с каркасом 310 первой обмотку якоря. Соединитель 316 механически соединяет каркас 308 первой обмотки возбуждения с каркасом 320 второй обмотки якоря с возможностью вращения каркаса 308 первой обмотки возбуждения с той же скоростью, что и каркас 320 второй обмотки якоря. Вторая обмотка 332 якоря соединена с каркасом 320 второй обмотки якоря. Вторая обмотка 331 возбуждения соединена с каркасом 324 второй обмотки возбуждения. Контактные кольца 355, или, в других вариантах, щетки или токопроводящая смазка через рабочие контакты, создают электрические связи между вращающимися обмотками возбуждения и обмотками якоря и корпусом 302, при этом электрический соединитель (не показан) создает электрическое соединение между генератором 17 переменного тока/стартером и контроллером 12.
Следует отметить, что в некоторых примерах вторая обмотка 331 возбуждения может взамен быть выполнена как вторая обмотка якоря. Кроме того, вторая обмотка 332 якоря может взамен быть выполнена как вторая обмотка возбуждения, если вторая обмотка 331 возбуждения выполнена как вторая обмотка якоря. Вторая обмотка 331 возбуждения и вторая обмотка 332 якоря образуют второй генератор переменного тока/стартер в составе генератора 17 переменного тока/стартера.
Аналогичным образом, первая обмотка 334 возбуждения может взамен быть выполнена как вторая обмотка якоря. Кроме того, первая обмотка 333 якоря может взамен быть выполнена как первая обмотка возбуждения, если первая обмотка 334 возбуждения выполнена как первая обмотка якоря. Первая обмотка 334 возбуждения и первая обмотка 333 якоря образуют первый генератор переменного тока/стартер в составе генератора 17 переменного тока/стартера. Таким образом, генератор 17 переменного тока/стартер представляет собой электрическую машину со смешанным возбуждением, состоящую из первого генератора переменного тока/стартера и второго генератора переменного тока/стартера.
Каркас 320 второй обмотки якоря, каркас 310 первой обмотки якоря и каркас 308 первой обмотки возбуждения выполнены без возможности вращения при отсутствии электрического тока во второй обмотке 331 возбуждения, а каркас 324 второй обмотки возбуждения имеет привод от двигателя 10. При этом протекание тока через вторую обмотку 331 возбуждения во время вращения каркаса 324 второй обмотки возбуждения двигателем 10 на ФИГ. 1А позволяет индуцировать напряжение во второй обмотке 332 якоря. Индуцированное напряжение во второй обмотке 332 якоря можно использовать для подачи электропитания на аккумулятор электроэнергии или электропотребителям транспортного средства. Кроме того, протекание тока возбуждения во второй обмотке 334 возбуждения создает магнитное поле, создающее реактивный момент, направленный против вращения двигателя. Указанный реактивный момент также приводит каркас 308 первой обмотки возбуждения во вращение при индуцировании напряжения во второй обмотке 332 якоря, так как каркас 308 первой обмотки возбуждения механически соединен с каркасом 320 второй обмотки якоря через соединитель 316. При подаче тока в первую обмотку 334 возбуждения во время вращения каркаса 308 первой обмотки возбуждения под действием реактивного момента, создаваемого током во второй обмотке 331 возбуждения, возникает магнитное поле, создающее реактивный момент, направленный против вращения каркаса 310 первой обмотки якоря. Указанный реактивный момент также приводит каркас 310 первой обмотки якоря во вращение при индуцировании напряжения в первую обмотку 333 якоря током в первой обмотке 331 возбуждения. Индуцированное напряжение в первой обмотке 333 якоря можно использовать для подачи электропитания на аккумулятор электроэнергии или электропотребителям транспортного средства. Каркас 310 первой обмотки якоря выполнен с возможностью вращения шкива 326 посредством вала 325. Вращение каркаса обмотки якоря 310 не происходит при отсутствии тока возбуждения в первой обмотке 334 возбуждения.
Шкив 324а показан имеющим диаметр больше, чем у шкива 326, при этом шкивы могут быть выполнены с равными диаметрами, или шкив 326 может иметь диаметр больше, чем у шкива 324а в зависимости от проектных параметров и необходимого диапазона частот вращения механически приводимых в действие вспомогательных агрегатов.
Если шкив 326 выполнен с приводом от двигателя 10, шкив 324а может подавать крутящий момент на ПРВА, когда происходит подача тока в обмотку 333 и обмотку 332. В этом состоянии напряжение, индуцированное в обмотке 334 и обмотке 331, можно подавать в электрическую систему транспортного средства для зарядки аккумулятора электроэнергии и питания электрических нагрузок транспортного средства.
Обратимся к ФИГ. 4А и 4В, изображающим еще один вариант осуществления генератора переменного тока/стартера. В данном примере генератор переменного тока/стартер выполнен с возможностью работы с меньшим числом движущихся частей, при этом с возможностью выполнения тех же функций, что и генераторы переменного тока/стартеры на ФИГ. 2А-3В. Кроме того, данный вариант предусматривает входные и выходные шкивы на противоположных сторонах генератора переменного тока/стартера для улучшения компоновки транспортного средства.
Подшипники 404, 408, 412 и 416 запрессованы в корпус 410 для опоры на них каркаса 402 первой обмотки возбуждения и каркаса 422 второй обмотки якоря. Подшипники 406 и 420 запрессованы в каркас 402 первой обмотки возбуждения и каркас 422 второй обмотки якоря для опоры на них вала 414. Вал 414 обеспечивает опору каркаса 418 обмотки якоря и обмотки возбуждения. Шкив 440 может быть механически соединен с двигателем 10, а шкив 442 может быть механически соединен с ПРВА посредством ремня или цепи.
Первая обмотка 433 возбуждения соединена с каркасом 402 первой обмотки возбуждения. Первая обмотка 432 якоря соединена с каркасом 418 обмотки якоря и обмотки возбуждения. Вторая обмотка 431 возбуждения также соединена с каркасом 418 обмотки якоря и обмотки возбуждения. Вторая обмотка 430 якоря соединена с каркасом 422 второй обмотки якоря. Контактные кольца 435, или, в других вариантах, щетки или токопроводящая смазка через рабочие контакты, создают электрические связи между вращающимися обмотками возбуждения и обмотками якоря и корпусом 410, при этом электрический соединитель (не показан) создает электрическое соединение между генератором 17 переменного тока/стартером и контроллером 12.
Следует отметить, что в некоторых примерах вторая обмотка 431 возбуждения может взамен быть выполнена как вторая обмотка якоря. Кроме того, вторая обмотка 430 якоря может взамен быть выполнена как вторая обмотка возбуждения, если вторая обмотка 431 возбуждения выполнена как вторая обмотка якоря. Вторая обмотка 431 возбуждения и вторая обмотка 430 якоря образуют второй генератор переменного тока/стартер в составе генератора 17 переменного тока/стартера. Аналогичным образом, первая обмотка 433 возбуждения может взамен быть выполнена как вторая обмотка якоря. Кроме того, первая обмотка 432 якоря может взамен быть выполнена как первая обмотка возбуждения, если первая обмотка 433 возбуждения выполнена как первая обмотка якоря. Первая обмотка 433 возбуждения и первая обмотка 432 якоря образуют первый генератор переменного тока/стартер в составе генератора 17 переменного тока/стартера. Таким образом, генератор 17 переменного тока/стартер представляет собой электрическую машину со смешанным возбуждением, состоящую из первого генератора переменного тока/стартера и второго генератора переменного тока/стартера.
Каркас 418 обмотки якоря и обмотки возбуждения, каркас 402 первой обмотки возбуждения и каркас 422 второй обмотки якоря выполнены без возможности вращения при отсутствии электрического тока в первой обмотке 431 возбуждения, а каркас 402 первой обмотки возбуждения имеет привод от двигателя 10. При этом протекание тока через первую обмотку 433 возбуждения во время вращения каркаса 402 первой обмотки возбуждения двигателем 10 на ФИГ. 1А позволяет индуцировать напряжение в первой обмотке 432 якоря. Индуцированное напряжение в первой обмотке 432 якоря можно использовать для подачи электропитания на аккумулятор электроэнергии или электропотребителям транспортного средства. Кроме того, поступление тока возбуждения в первую обмотку 433 возбуждения создает магнитное поле, создающее реактивный момент, направленный против вращения двигателя. Указанный реактивный момент также приводит каркас 418 обмотки якоря и обмотки возбуждения во вращение при индуцировании напряжения в первую обмотку 432 якоря. Как следствие, также происходит вращение второй обмотки 431 возбуждения. При подаче тока во вторую обмотку 431 возбуждения во время вращения каркаса 418 обмотки якоря и обмотки возбуждения под действием реактивного момента, создаваемого током в первой обмотке 433 возбуждения, возникает магнитное поле, создающее реактивный момент, направленный против вращения каркаса 422 второй обмотки якоря. Индуцированное напряжение во второй обмотке 430 якоря можно использовать для подачи электропитания на аккумулятор электроэнергии или электропотребителям транспортного средства. Вращение каркаса 422 второй обмотки якоря не происходит при отсутствии тока возбуждения во второй обмотке 431 возбуждения.
Шкив 440 показан выполненным с тем же диаметром, что и шкив 442, при этом шкивы могут быть выполнены с разными диаметрами в зависимости от проектных параметров и необходимого диапазона частот вращения механически приводимых в действие вспомогательных агрегатов.
Если шкив 440 выполнен с приводом от двигателя 10, шкив 442 может подавать крутящий момент на ПРВА, когда происходит подача тока в обмотку 433 возбуждения и обмотку 431 возбуждения. В этом состоянии напряжение, индуцированное в обмотке 432 и обмотке 430, можно подавать в электрическую систему транспортного средства для зарядки аккумулятора электроэнергии и питания электрических нагрузок транспортного средства.
Обратимся к ФИГ. 4С, изображающей еще один вариант осуществления генератора переменного тока/стартера. В данном примере генератор переменного тока/стартер также выполнен с возможностью работы с меньшим числом движущихся частей, при этом с возможностью выполнения тех же функций, что и генераторы переменного тока/стартеры на ФИГ. 2А-3В. Кроме того, данный вариант также предусматривает входные и выходные шкивы на противоположных сторонах генератора переменного тока/стартера для улучшения компоновки транспортного средства.
Подшипники 456 и 470 запрессованы в корпус 472 для опоры на них каркаса 458 обмотки возбуждения и обмотки якоря. Подшипники 454, 464, 466 и 474 запрессованы в каркас 458 обмотки возбуждения и обмотки якоря для опоры на них вала 490 и вала 492. Вал 490 обеспечивает опору каркаса 460 первой обмотки якоря и шкива 452. Вал 492 обеспечивает опору каркаса 480 второй обмотки возбуждения и шкива 476. Шкив 452 может быть механически соединен с двигателем 10, а шкив 476 может быть механически соединен с ПРВА посредством ремня или цепи.
Первая обмотка 480 возбуждения соединена с каркасом 458 обмотки возбуждения и обмотки якоря. Первая обмотка 482 якоря соединена с каркасом 460 первой обмотки якоря. Вторая обмотка 486 возбуждения соединена с каркасом 480 второй обмотки возбуждения. Вторая обмотка 484 якоря соединена с каркасом 458 обмотки возбуждения и обмотки якоря. Контактные кольца 435, или, в других вариантах, щетки или токопроводящая смазка через рабочие контакты, создают электрические связи между вращающимися обмотками возбуждения и обмотками якоря и корпусом 472, при этом электрический соединитель (не показан) создает электрическое соединение между генератором 17 переменного тока/стартером и контроллером 12.
Следует отметить, что в некоторых примерах вторая обмотка 486 возбуждения может взамен быть выполнена как вторая обмотка якоря. Кроме того, вторая обмотка 484 якоря может взамен быть выполнена как вторая обмотка возбуждения, если вторая обмотка 486 возбуждения выполнена как вторая обмотка якоря. Вторая обмотка 486 возбуждения и вторая обмотка 484 якоря образуют второй генератор переменного тока/стартер в составе генератора 17 переменного тока/стартера. Аналогичным образом, первая обмотка 480 возбуждения может взамен быть выполнена как вторая обмотка якоря. Кроме того, первая обмотка 482 якоря может взамен быть выполнена как первая обмотка возбуждения, если первая обмотка 480 возбуждения выполнена как первая обмотка якоря. Первая обмотка 480 возбуждения и первая обмотка 482 якоря образуют первый генератор переменного тока/стартер в составе генератора 17 переменного тока/стартера. Таким образом, генератор 17 переменного тока/стартер представляет собой электрическую машину со смешанным возбуждением, состоящую из первого генератора переменного тока/стартера и второго генератора переменного тока/стартера.
Каркас 458 обмотки якоря и обмотки возбуждения, каркас 460 первой обмотки якоря и каркас 480 второй обмотки возбуждения выполнены без возможности вращения при отсутствии электрического тока в первой обмотке 480 возбуждения, а каркас 458 обмотки возбуждения и обмотки якоря имеет привод от двигателя 10. При этом протекание тока через первую обмотку 480 возбуждения во время вращения каркаса 460 первой обмотки якоря двигателем 10 на ФИГ. 1А, позволяет индуцировать напряжение в первой обмотке 482 якоря. Индуцированное напряжение в первой обмотке 482 якоря можно использовать для подачи электропитания на аккумулятор электроэнергии или электропотребителям транспортного средства. Кроме того, поступление тока возбуждения в первую обмотку 480 возбуждения создает магнитное поле, создающее реактивный момент, направленный против вращения двигателя. Указанный реактивный момент также приводит каркас 458 обмотки якоря и обмотки возбуждения во вращение при индуцировании напряжения в первую обмотку якоря 480. Как следствие, также происходит вращение второй обмотки 484 якоря. При подаче тока во вторую обмотку 486 возбуждения во время вращения каркаса 458 обмотки якоря и обмотки возбуждения под действием реактивного момента, создаваемого током в первой обмотке 480 возбуждения, возникает магнитное поле, создающее реактивный момент, направленный против вращения каркаса 480 второй обмотки возбуждения. Индуцированное напряжение во второй обмотке якоря 486 можно использовать для подачи электропитания на аккумулятор электроэнергии или электропотребителям транспортного средства. Вращение каркаса 480 второй обмотки возбуждения не происходит при отсутствии тока возбуждения во второй обмотке 486 возбуждения.
Шкив 452 показан имеющим диаметр больше, чем у шкива 476, при этом указанные шкивы могут быть выполнены с одинаковыми диаметрами, либо диаметр шкива 476 может быть больше, чем у шкива 452 в зависимости от проектных параметров и необходимого диапазона частот вращения механически приводимых в действие вспомогательных агрегатов.
Если шкив 452 выполнен с приводом от двигателя 10, шкив 476 может подавать крутящий момент на ПРВА, когда происходит подача тока в обмотку 480 возбуждения и обмотку 486 возбуждения. В этом состоянии напряжение, индуцированное в обмотке 482 и обмотке 484, можно подавать в электрическую систему транспортного средства для зарядки аккумулятора электроэнергии и питания электрических нагрузок транспортного средства.
Таким образом, целью системы на ФИГ. 1А-4С является создание электрической машины, содержащей: корпус; первую обмотку возбуждения внутри корпуса; первую обмотку якоря; вторую обмотку возбуждения, при этом первая обмотка возбуждения и первая обмотка якоря по меньшей мере частично охвачены второй обмоткой возбуждения; вторую обмотку якоря, при этом первая обмотка возбуждения и первая обмотка якоря по меньшей мере частично охвачены второй обмоткой якоря; и контроллер, содержащий команды в долговременной памяти для регулирования тока, подаваемого во вторую обмотку возбуждения, для регулирования частоты вращения переднерасположенного вспомогательного агрегата. Электрическая машина отличается тем, что указанный переднерасположенный вспомогательный агрегат представляет собой компрессор кондиционера воздуха. Электрическая машина отличается тем, что указанный переднерасположенный вспомогательный агрегат представляет собой водяной насос.
В некоторых примерах электрическая машина также содержит дополнительные команды для регулирования тока, подаваемого в первую обмотку возбуждения, в зависимости от потребления электроэнергии электропотребителями транспортного средства. Электрическая машина отличается тем, что в число электропотребителей транспортного средства входит компрессор теплового насоса. Электрическая машина также содержит дополнительные команды для увеличения тока возбуждения во второй обмотке возбуждения в связи с тем, что частота вращения переднерасположенного вспомогательного агрегата ниже необходимой. Электрическая машина также содержит дополнительные команды для уменьшения тока возбуждения во второй обмотке возбуждения в связи с тем, что частота вращения переднерасположенного вспомогательного агрегата выше необходимой.
Целью системы на ФИГ. 1А-4С также является создание электрической машины, содержащей: корпус; первую обмотку возбуждения, поддерживаемую каркасом первой обмотки возбуждения в указанном корпусе; первую обмотку якоря; вторую обмотку возбуждения; вторую обмотку якоря, при этом вторую обмотку якоря поддерживает каркас второй обмотки якоря, при этом каркас второй обмотки якоря механически соединен с каркасом первой обмотки возбуждения, при этом вторая обмотка якоря по меньшей мере частично охвачена второй обмоткой возбуждения; и контроллер, содержащий команды в долговременной памяти для регулирования тока возбуждения, подаваемого в первую обмотку возбуждения, и тока, подаваемого во вторую обмотку возбуждения, в зависимости от нагрузки привода переднерасположенных вспомогательных агрегатов.
Электрическая машина также содержит дополнительные команды для регулирования тока возбуждения, подаваемого в первую обмотку возбуждения, и тока, подаваемого во вторую обмотку возбуждения, в зависимости от нагрузки на электрическую машину, создаваемой электропотребителями транспортного средства.
Электрическая машина отличается тем, что ток возбуждения регулируют таким образом, чтобы величина электрической мощности, отдаваемой первой обмоткой якоря, была эквивалентна величине механической мощности, подаваемой на переднерасположенный вспомогательный агрегат, и величине электроэнергии, подаваемой электропотребителям транспортного средства посредством второй обмотки якоря. Электрическая машина также содержит дополнительные команды для регулирования тока, подаваемого в первую обмотку возбуждения и вторую обмотку возбуждения, для обеспечения необходимой частоты вращения переднерасположенного вспомогательного агрегата. Электрическая машина также содержит дополнительные команды для увеличения тока возбуждения, подаваемого во вторую обмотку возбуждения, в связи с ростом потребления электроэнергии электропотребителями транспортного средства. Электрическая машина также содержит дополнительные команды для уменьшения тока возбуждения, подаваемого во вторую обмотку возбуждения, в связи с падением потребления электроэнергии электропотребителями транспортного средства Электрическая машина также содержит шкив, механически соединенный с коленчатым валом двигателя.
В некоторых примерах целью системы является создание электрической машины, содержащей: корпус; первую обмотку возбуждения внутри корпуса; первую обмотку якоря; вторую обмотку возбуждения; вторую обмотку якоря, при этом первую обмотку якоря и вторую обмотку якоря поддерживает единственный каркас обмотки якоря; и контроллер, содержащий команды в долговременной памяти для разделения отдачи двух генераторов переменного тока, образующих электрическую машину, так, чтобы первый генератор переменного тока электрической машины отдавал то же количество мощности в устройства, не входящие в состав электрической машины, что и второй генератор переменного тока электрической машины.
Электрическая машина отличается тем, что в число устройств, не входящих в состав электрической машины, входят переднерасположенные вспомогательные агрегаты и электропотребители. Электрическая машина отличается тем, что первый генератор переменного тока механически соединен с двигателем. Электрическая машина отличается тем, что второй генератор переменного тока механически соединен с переднерасположенными вспомогательными агрегатами. Электрическая машина также содержит дополнительные команды для увеличения отдаваемой мощности первого генератора переменного тока и второго генератора переменного тока в связи с ростом потребления электроэнергии электропотребителями транспортного средства. Электрическая машина также содержит дополнительные команды для уменьшения отдаваемой мощности первого генератора переменного тока и второго генератора переменного тока в связи с падением потребления электроэнергии электропотребителями транспортного средства.
Обратимся к ФИГ. 5, на которой представлен пример последовательности работы двигателя и генератора переменного тока в соответствии со способом на ФИГ. 6 и системой на ФИГ. 1А-4С. Последовательность на ФИГ. 5 является не более чем примером смоделированной последовательности с возможностью ее реализации способом, раскрытым на ФИГ. 6. В данном примере ток в обмотках возбуждения в генераторе 17 переменного тока регулируют для регулирования крутящего момента, прикладываемого к двигателю, и регулирования частоты вращения ПРВА. При этом в других вариантах осуществления можно регулировать ток в обмотке якоря, а не ток в обмотке возбуждения.
Первая кривая сверху на ФИГ. 5 представляет собой график изменения частоты вращения двигателя во времени. Вертикальная ось представляет частоту вращения двигателя, при этом частота вращения двигателя растет в направлении стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет время, значения которого растут слева направо на ФИГ. 5.
Вторая кривая сверху на ФИГ. 5 представляет собой график изменения частоты вращения ПРВА во времени. Вертикальная ось представляет частоту вращения ПРВА, при этом частота вращения ПРВА растет в направлении стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет время, значения которого растут слева направо на ФИГ. 5.
Третья кривая сверху на ФИГ. 5 представляет собой график изменения тока возбуждения первого генератора переменного тока в генераторе 17 переменного тока во времени. Вертикальная ось представляет ток возбуждения первого генератора переменного тока, при этом ток возбуждения первого генератора переменного тока растет в направлении стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет время, значения которого растут слева направо на ФИГ. 5.
Четвертая кривая сверху на ФИГ. 5 представляет собой график изменения момента первого генератора переменного тока в генераторе 17 переменного тока во времени. Вертикальная ось представляет момент первого генератора переменного тока, при этом момент первого генератора переменного тока растет в направлении стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет время, значения которого растут слева направо на ФИГ. 5. Момент первого генератора переменного тока может представлять собой сумму моментов, прикладываемых к двигателю для вращения второго генератора переменного тока в генераторе 17 переменного тока и выработки электрической мощности первым генератором переменного тока.
Пятая кривая сверху на ФИГ. 5 представляет собой график изменения тока возбуждения второго генератора переменного тока в генераторе 17 переменного тока во времени. Вертикальная ось представляет ток возбуждения второго генератора переменного тока, при этом ток возбуждения второго генератора переменного тока растет в направлении стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет время, значения которого растут слева направо на ФИГ. 5.
Шестая кривая сверху на ФИГ. 5 представляет собой график изменения момента второго генератора переменного тока в генераторе 17 переменного тока во времени. Вертикальная ось представляет момент второго генератора переменного тока, при этом момент первого генератора переменного тока растет в направлении стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет время, значения которого растут слева направо на ФИГ. 5. Момент второго генератора переменного тока может представлять собой сумму моментов, прикладываемых к первому генератор переменного тока и момента для вращения ПРВА.
Седьмая кривая сверху на ФИГ. 5 представляет собой график изменения электрической нагрузки транспортного средства или количества электроэнергии, потребляемой транспортным средством, во времени. Вертикальная ось представляет электрическую нагрузку транспортного средства, при этом электрическая нагрузка транспортного средства растет в направлении стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет время, значения которого растут слева направо на ФИГ. 5.
В момент Т0 двигатель не работает, и частота вращения ПРВА равна нулю. Кроме того, так как частота вращения двигателя равна нулю, скорость вращения входного вала генератора переменного тока (не показан) равна нулю. Ток возбуждения первого генератора переменного тока равен нулю, поэтому не происходит вращение выходного вала генератора переменного тока, соединенного с ПРВА. Первый генератор переменного тока генератора 17 переменного тока/стартера не создает момент, когда ток возбуждения первого генератора переменного тока равен нулю. Ток возбуждения второго генератора переменного тока равен нулю, в связи с чем невозможно вращение выходного шкива ПРВА. Второй генератор переменного тока генератора 17 переменного тока/стартера не создает момент, когда ток возбуждения второго генератора переменного тока равен нулю. Электрическая нагрузка транспортного средства находится на низком уровне.
В момент Т1 водитель транспортного средства (не показан) запрашивает пуск двигателя. Частота вращения двигателя начинает расти в связи с запрошенным пуском двигателя. Частоту вращения двигателя повышают с помощью стартера двигателя. Частота вращения ПРВА равна нулю, так как токи возбуждения первого и второго генераторов переменного тока равны нулю. Значения моментов первого и второго генераторов переменного тока также равны нулю, так как токи возбуждения первого и второго генераторов переменного тока равны нулю. Электрические нагрузки транспортного средства, за исключением стартера двигателя, находятся на низком уровне.
Между моментами Т1 и Т2 частота вращения двигателя продолжает расти, поскольку двигатель начинает создавать крутящий момент. Частота вращения ПРВА остается нулевой, как и ток возбуждения первого генератора переменного тока, ток возбуждения второго генератора переменного тока, момент первого генератора переменного тока и момент второго генератора переменного тока. Электрическая нагрузка транспортного средства остается на низком уровне.
В момент Т2 частота вращения двигателя достигает пороговой. В одном примере пороговая частота вращения представляет собой номинальное число оборотов холостого хода двигателя. В обмотку возбуждения первого генератора переменного тока и обмотку возбуждения второго генератора переменного тока подают электрические токи, как подробнее раскрыто в описании способа на ФИГ. 6. В данном примере в обмотку возбуждения первого генератора переменного тока подают ток большей величины, чем в обмотку возбуждения второго генератора переменного тока. Момент первого генератора переменного тока растет, в связи с чем возрастает механическая нагрузка от генератора 17 переменного тока на двигатель 10. Момент второго генератора переменного тока, отражающий момент, используемый для вращения ПРВА и подачи электрической мощности от второго генератора переменного тока в генераторе 17 переменного тока, также растет. Имеет место рост электрической нагрузки транспортного средства после подачи тока в обмотку возбуждения первого генератора переменного тока и обмотку возбуждения второго генератора переменного тока для включения различных электропотребителей транспортного средства.
В момент Т3 частота вращения двигателя начинает расти. Ток возбуждения первого генератора переменного тока и ток возбуждения второго генератора переменного тока регулируют в зависимости от частоты вращения двигателя и необходимой частоты вращения ПРВА. Необходимая частота вращения ПРВА может представлять собой скорость, при которой КПД ПРВА выше порогового. Кроме того, токи возбуждения первого и второго генераторов переменного тока регулируют для выработки необходимого количества электрической мощности. Необходимое количество электрической мощности может зависеть от потребления электроэнергии электропотребителями транспортного средства и количества энергии, подаваемого в аккумулятор электроэнергии.
Токи возбуждения первого и второго генераторов переменного тока регулируют в зависимости от частоты вращения двигателя, потребления электроэнергии электропотребителями, необходимой частоты вращения ПРВА и количества электроэнергии, подаваемой от генератора переменного тока в аккумулятор электроэнергии транспортного средства.
В момент Т4 имеет место рост электрической нагрузки транспортного средства. В одном примере причиной роста электрической нагрузки транспортного средства может быть включение автономного режима работы транспортного средства. В других примерах, причиной роста электрической нагрузки транспортного средства может быть включение теплового насоса транспортного средства или другого электропотребителя. В данном примере ток возбуждения первого генератора переменного тока оставляют на текущем значении, а ток возбуждения второго генератора переменного тока увеличивают для увеличения выработки электроэнергии вторым генератором переменного тока в генераторе 17 переменного тока/стартер. Момент первого и второго генераторов переменного тока увеличивают для выработки дополнительной электроэнергии вторым генератором переменного тока в генераторе 17 переменного тока/стартере. В частности, механическую нагрузку первого генератора переменного тока увеличивают путем повышения величины тока возбуждения, подаваемого в первый генератор переменного тока. Увеличение тока возбуждения, подаваемого в первый генератор переменного тока, обеспечивает возможность вращения первым генератором переменного тока второго генератора переменного тока за счет дополнительного момента. Электрическая нагрузка второго генератора переменного тока растет, в связи с чем растет момент второго генератора переменного тока, прикладываемый к первому генератору переменного тока и двигателю. Увеличение тока возбуждения, подаваемого в обмотки возбуждения второго генератора переменного тока, также увеличивает электрическую мощность, отдаваемую вторым генератором переменного тока.
Обратимся к ФИГ. 6, на которой раскрыт способ для эксплуатации транспортного средства, содержащего генератор переменного тока со смешанным возбуждением. Способ на ФИГ. 6 обеспечивает возможность реализации последовательности работы на ФИГ. 5. Кроме того, по меньшей мере части способа на ФИГ. 6 в виде исполняемых команд (например, машинной программы) могут быть введены в долговременную память контроллера 12 на ФИГ. 1 В, при этом другие части способа контроллер может выполнять путем изменения рабочих состояний устройств и исполнительных устройств в реальном мире. Генератор переменного тока/стартер, раскрытый в способе на ФИГ. 6, может быть выполнен в виде одного из генераторов переменного тока/стартеров, раскрытых на ФИГ. 2А-4С.
На шаге 602 способа 600 проверяют, работает ли двигатель с частотой вращения, равной пороговой рабочей частоте вращения или превышающей ее. В одном примере пороговая рабочая частота вращения может представлять собой номинальное число оборотов холостого хода двигателя. Способ 600 может определять частоту вращения двигателя с помощью датчика частоты вращения двигателя. Если способ 600 установит, что частота вращения двигателя превышает указанную пороговую частоту вращения, то ответ будет "да" и способ 600 следует на шаг 604. В противном случае, ответ будет "нет" и способ 600 следует на шаг 630.
На шаге 630 способ 600 проверят, происходит ли пуск двигателя. В одном примере способ 600 устанавливает, что пуск двигателя происходит, если частота вращения двигателя больше нуля и меньше пороговой частоты (например, номинального числа оборотов холостого хода двигателя). Если способ 600 установит, что происходит пуск двигателя, то ответ будет "да" и способ 600 следует на шаг 632. В противном случае, ответ будет "нет" и способ 600 следует на шаг 636.
На шаге 636 способ 600 приводит ток, подаваемый в первую обмотку возбуждения генератора переменного тока/стартера и ток, подаваемый во вторую обмотку возбуждения генератора переменного тока/стартера, к нулю. Ток, подаваемый в первую и вторую обмотки возбуждения генератора переменного тока/стартера, приводят к нулю ампер, когда двигатель остановлен, для уменьшения потребления электроэнергии.
Во время остановки двигателя, ток, подаваемый в обмотку возбуждения первого генератора переменного тока, может быть приведен к первой величине, а ток, подаваемый в обмотку возбуждения второго генератора переменного тока, может быть приведен ко второй, отличной от первой, величине. В одном примере ток, подаваемый в обмотки возбуждения первого генератора переменного тока, приводимого от двигателя, отличен от нуля, поэтому к может быть приложена нагрузка для улучшения регулирования частоты вращения двигателя и возможности регулирования положения остановки двигателя. Ток, подаваемый в обмотки возбуждения второго генератора переменного тока, может быть равен нулю, что позволяет отключить нагрузки ПРВА, изменяющиеся в зависимости от частоты вращения ПРВА, от двигателя для улучшения регулирования положения остановки двигателя во время остановки двигателя. Таким образом, электрическую нагрузку первого генератора переменного тока можно применять для регулирования частоты вращения двигателя и положение остановки с одновременным уменьшением влияния второго генератора переменного тока на положение остановки двигателя. После того, как ток, подаваемый в первую и вторую обмотки возбуждения генератора переменного тока, будет отрегулирован, способ 600 следует на шаг завершения.
На шаге 632 способа 600 ток, подаваемый в первую обмотку возбуждения генератора переменного тока/стартера и ток, подаваемый во вторую обмотку возбуждения генератора переменного тока/стартера, приводят к нулю. Ток, подаваемый в первую и вторую обмотки возбуждения генератора переменного тока/стартера, приводят к нулю ампер для того, чтобы не происходило вращение механически приводимых в действие ПРВА во время пуска двигателя. Кроме того, приведение тока, подаваемого в первую и вторую обмотки возбуждения генератора переменного тока/стартера, к нулю ампер устраняет момент, прикладываемый к двигателю для выработки электроэнергии посредством генератора переменного тока/стартера. Следовательно, можно улучшить регулирование частоты вращения двигателя во время пуска двигателя благодаря тому, что нагрузка двигателя может быть более постоянной. Способ 600 следует на шаг 634 после того, как ток, подаваемый в первую и вторую обмотки возбуждения генератора переменного тока, будет отрегулирован.
В некоторых примерах генератор переменного тока/стартер выполнен с возможностью работы в качестве стартера при поступлении запроса на пуск двигателя. Генератор переменного тока/стартер эксплуатируют в качестве стартера путем подачи тока в первые обмотки возбуждения и напряжения в первые обмотки якоря. Ток и напряжение нельзя подавать во вторые обмотки возбуждения и вторые обмотки якоря, когда генератор переменного тока/стартер эксплуатируют в качестве стартера, поскольку вращение ПРВА увеличит потребление тока. Генератор переменного тока/стартер вращает двигатель до тех пор, пока не будет превышена заданная частота вращения двигателя (например, 250 об./мин.), после чего генератор переменного тока/стартер можно эксплуатировать в качестве генератора переменного тока. После того, как токи возбуждения первого и второго генераторов переменного тока будут отрегулированы, способ 600 следует на шаг завершения.
На шаге 634 способа 600 генератор 17 переменного тока/стартер работает в качестве генератора переменного тока с увеличением подачи тока возбуждения на генератор переменного тока/стартер, когда частота вращения двигателя превышает (>) пороговую. Увеличение тока возбуждения по меньшей мере одного генератора переменного тока в составе генератора 17 переменного тока/стартера позволяет увеличить выработку электроэнергии генератором 17 переменного тока/стартером. После того, как ток возбуждения генератора 17 переменного тока/стартера будет увеличен, и генератор 17 переменного тока/стартер начнет вырабатывать электроэнергию, способ 600 следует на шаг завершения.
На шаге 604 способа 600 проверяют, превышает ли величина запрашиваемого крутящего момента двигателя пороговую. В одном примере указанная пороговая величина составляет семьдесят пять процентов максимального крутящего момента двигателя при текущей частоте вращения двигателя. Способ 600 выполняет данную проверку для того, чтобы обеспечить максимальную величину мощности двигателя в условиях высокой нагрузки для обеспечения возможности создания двигателем запрашиваемого водителем крутящего момента. Если ответ будет "да", способ 600 следует на шаг 606. В противном случае, ответ будет "нет" и способ 600 следует на шаг 608.
На шаге 606 способа 600 ток, подаваемый в первую обмотку возбуждения генератора переменного тока/стартера, и ток, подаваемый во вторую обмотку возбуждения генератора переменного тока/стартера, приводят к нулю. Ток, подаваемый в первую и вторую обмотки возбуждения генератора переменного тока/стартера приводят к нулю ампер для того, чтобы не происходило вращение механически приводимых в действие ПРВА и выработка электроэнергии генератором переменного тока/стартером в условиях, когда запрашиваемые водителем параметры превышают пороговые. Как следствие, можно увеличить количество мощности, подаваемой на колеса транспортного средства. Способ 600 следует на шаг завершения после того, как ток, подаваемый в первую и вторую обмотки возбуждения генератора переменного тока, будет отрегулирован.
На шаге 608 способа 600 определяют потребности в электроэнергии для транспортного средства. Потребности транспортного средства в электроэнергии могут включать в себя, помимо прочих,, потребности в электроэнергии для навигационных устройств, исполнительных устройств транспортного средства и датчиков для автономного вождения транспортного средства, мультимедийных систем транспортного средства, систем связи транспортного средства, систем климат-контроля пассажирского салона транспортного средства и освещения транспортного средства. В одном примере значения энергии, соответствующие типу электрической нагрузки, определяют эмпирически и сохраняют в виде функций или таблиц в памяти. Например, в случае включения теплового насоса транспортного средства, способ 600 находит в памяти значение электрической нагрузки (например, количество электроэнергии) для определения электрической нагрузки, создаваемой тепловым насосом транспортного средства. Или же энергию для электропотребителей транспортного средства можно измерить с помощью токочувствительного резистора или иного известного средства измерения тока. Результат определения тока умножают на напряжение, при котором происходит подача тока, для определения электроэнергии, потребляемой электрическими устройствами транспортного средства. Значения энергии для всех электропотребителей транспортного средства суммируют для определения общей потребности транспортного средства в электроэнергии. После определения потребностей транспортного средства в электроэнергии, способ 600 следует на шаг 610.
На шаге 610 способа 600 определяют потребности в механической энергии для системы климат-контроля транспортного средства, при ее наличии в транспортном средстве. В одном примере значения потребности в энергии для компрессора с механическим приводом (например, от двигателя транспортного средства) определяют эмпирически и сохраняют в памяти. Указанные значения энергии могут быть найдены в памяти в случае включения системы климат-контроля транспортного средства.
На шаге 612 способа 600 определяют частоту вращения двигателя и необходимую мощность двигателя. Частоту вращения двигателя (например, в об./мин.) можно определять с помощью датчика положения коленчатого вала и путем измерения количества времени между известными положениями коленчатого вала. Необходимую мощность двигателя (например, запрашиваемую мощность двигателя) можно определить по запрашиваемому водителем крутящему моменту. Запрашиваемый водителем крутящий момент можно определять по положению педали акселератора и скорости транспортного средства. Функция, хранящаяся в памяти, связывает положение педали акселератора и скорость транспортного средства с запрашиваемым водителем крутящим моментом и может быть использована для преобразования первых двух из указанных величин в третью. Величины запрашиваемого водителем крутящего момента можно определять эмпирически и сохранять в виде функции или в таблице в памяти. После определения частоты вращения двигателя и запрашиваемой мощности двигателя, способ 600 следует на шаг 614.
На шаге 614 способа 600 проверяют, нужно ли регулирование температуры в пассажирском салоне транспортного средства. В одном примере способа 600 наличие запроса регулирования температуры в пассажирском салоне транспортного средства определяют по положению водительского управляющего переключателя. В еще одном примере способа 600 наличие запроса регулирования температуры в пассажирском салоне транспортного средства определяют по значению единицы информации в памяти. Если способ 600 установит наличие запроса регулирования температуры в пассажирском салоне транспортного средства, то ответ будет "да" и способ 600 следует на шаг 620. В противном случае, ответ будет "нет" и способ 600 следует на шаг 616.
На шаге 620 способа 600 определяют минимальную частоту вращения двигателя и нагрузку ПРВА, необходимые для того, чтобы не происходило многократное включение и выключение компрессора кондиционирования воздуха. В одном примере нагрузку ПРВА можно определять эмпирически и сохранять в таблице или функции в памяти. Таблица или функция выдает значение энергии для указанных температуры окружающей среды и необходимой температуры в пассажирском салоне транспортного средства. Кроме того, способ 600 определяет величину электроэнергии, которая должна быть выработана с помощью первого и второго генераторов переменного тока генератора 17 переменного тока/стартера. В одном примере минимальная частота вращения двигателя представляет собой наименьшую частоту вращения двигателя, при которой возможно создание крутящего момента с общей величиной, достаточной для первого генератора переменного тока, второго генератора переменного тока и ПРВА. Потребности транспортного средства в электроэнергии можно определять эмпирически и сохранять в памяти или путем измерения, например, с помощью шунтирующего резистора. Если потребности транспортного средства в электроэнергии определяют эмпирически и сохраняют в памяти, они могут зависеть от того, какое электрическое устройство включено. Например, средства управления автономного транспортного средства могут потреблять 1500 Вт электроэнергии, а электрический водяной насос может потреблять 50 Вт электроэнергии. Из таблицы или функции, отражающей потребление энергии средствами управления автономного транспортного средства, можно получить значение 1500 Вт, когда средства управления автономного транспортного средства включены. Механические нагрузки и электрические нагрузки от ПРВА суммируют, а результат делят на 2, как указано в раскрытых выше пяти примерах сценариев, для определения отдачи первого и второго генераторов переменного тока, образующих генератор 17 переменного тока/стартер. Затем нагрузку второго генератора переменного тока разделяют на механическую нагрузку (ПРВА) и электрическую нагрузку. Если отдаваемая электрическая мощность одного генератора переменного тока представляет собой отрицательную величину, этот генератор переменного тока (например, генератор переменного тока, соединенный с ПРВА), можно эксплуатировать в качестве мотора, а не генератора переменного тока, для уравновешивания отдаваемых мощностей генераторов переменного тока. В некоторых примерах ток возбуждения второго генератора переменного тока можно регулировать для изменения частоты вращения устройств, соединенных со вторым генератором переменного тока. Например, частоту вращения вала компрессора KB можно контролировать с помощью датчика частоты вращения и, если частота вращения вала компрессора KB ниже необходимой, можно увеличить ток возбуждения. Так можно регулировать частоту вращения ПРВА.
На шаге 616 способа 600 определяют минимальную частоту вращения двигателя и нагрузку ПРВА для работы потребителей механического крутящего момента из числа ПРВА с необходимой частотой вращения. Кроме того, способ 600 определяет количество электроэнергии, которое должно быть выработано первым и вторым генераторами переменного тока генератора 17 переменного тока/стартера. В одном примере нагрузку ПРВА можно определять эмпирически и сохранять в таблице или функции в памяти. Таблица или функция выдает значение энергии для указанных температуры окружающей среды и необходимой температуры в пассажирском салоне транспортного средства. Кроме того, способ 600 определяет величину электроэнергии, которая должна быть выработана с помощью первого и второго генераторов переменного тока генератора 17 переменного тока/стартера. В одном примере минимальная частота вращения двигателя представляет собой наименьшую частоту вращения двигателя, при которой возможно создание крутящего момента с общей величиной, достаточной для первого генератора переменного тока, второго генератора переменного тока и ПРВА. Потребности транспортного средства в электроэнергии можно определять эмпирически и сохранять в памяти или путем измерения, например, с помощью шунтирующего резистора. Если потребности транспортного средства в электроэнергии определяют эмпирически и сохраняют в памяти, они могут зависеть от того, какое электрическое устройство включено. Механические нагрузки от ПРВА и электрические нагрузки суммируют, а результат делят на 2, как указано в раскрытых выше пяти примерах сценариев, для определения отдачи первого и второго генераторов переменного тока, образующих генератор 17 переменного тока/стартер. Затем нагрузку второго генератора переменного тока разделяют на механическую нагрузку (ПРВА) и электрическую нагрузку. Если отдаваемая электрическая мощность одного генератора переменного тока представляет собой отрицательную величину, этот генератор переменного тока (например, генератор переменного тока, соединенный с ПРВА), можно эксплуатировать в качестве мотора, а не генератора переменного тока, для уравновешивания отдаваемых мощностей генераторов переменного тока.
Кроме того, в некоторых примерах ток возбуждения второго генератора переменного тока можно регулировать для изменения частоты вращения устройств, соединенных со вторым генератором переменного тока. Например, частоту вращения вала компрессора KB можно контролировать с помощью датчика частоты вращения и, если частота вращения вала компрессора KB выше необходимой, можно уменьшить ток возбуждения. Так можно регулировать частоту вращения ПРВА.
На шаге 618 способ 600 регулирует токи возбуждения для первого генератора переменного тока и второго генератора переменного тока генератора 17 переменного тока/стартера. В одном примере первая таблица или функция построена по значениям необходимой отдаваемой электрической мощности первого генератора переменного тока и необходимой отдаваемой механической и электрической мощностей первого генератора переменного тока. Первая таблица или функция выдает значение необходимого тока возбуждения для первого генератора переменного тока. Аналогичным образом, вторая таблица или функция построена по значениям необходимой механической и электрической мощности второго генератора переменного тока. Вторая таблица или функция выдает значение необходимого тока возбуждения для второго генератора переменного тока. Контроллер обеспечивает подачу первого и второго токов возбуждения, и способ 600 следует на шаг завершения.
Таким образом, электрические нагрузки транспортного средства и механические нагрузки ПРВА можно распределять между двумя генераторами переменного тока. Один генератор переменного тока (например, второй генератор переменного тока) подает крутящий момент потребителям из числа ПРВА. Кроме того, можно регулировать частоту вращения ПРВА путем регулирования тока возбуждения, подаваемого в устройства.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и (или) транспортных средств, а также с разнообразными конфигурациями генераторов переменного тока/стартеров, раскрытых в настоящем описании. Раскрытые в настоящем описании способы и алгоритмы управления можно хранить в виде исполняемых команд в долговременной памяти с возможностью их реализации системой управления, содержащей контроллер, во взаимодействии с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими техническими средствами системы транспортного средства. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и (или) функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, по меньшей мере часть раскрытых действий, операций и (или) функций могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления. Управляющие действия также могут изменять рабочее состояние одного или нескольких датчиков или исполнительных устройств в физическом мире во время осуществления раскрытых действий путем выполнения указанных команд в системе, содержащей различные компоненты аппаратной части транспортного средства в комбинации с одним или несколькими контроллерами.
На этом описание заканчивается. Ознакомившись с ним, специалисты в данной области техники смогут предложить многочисленные изменения и модификации без отступления от существа и объема раскрытого в настоящем описании изобретения. Например, раскрытое в настоящем описании изобретение можно с успехом использовать в двигателях со схемами расположения цилиндров I3, I4, I5, V6, V8, V10, V12 и оппозитных двигателях, работающих на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных видах топлива.