Лекция по гибриду часть I (1034560), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

,

где угловая скорость третьего звена ω₃ определяется частотой вращения электромотора В. Электромотор А при этом будет свободно вращаться с угловой скоростью

Нагруженность в этом случае элементов планетарного механизма и распределение потоков мощности представлены на рис.33, где индексом k обозначены конструктивные параметры планетарных рядов.

При определенной скорости движения транспортного средства происходит запуск ДВС и трансмиссия переходит на режим работы с разделением мощности на входе (режим EVT1). После запуска ДВС выводится на некоторый установившийся режим, при этом обороты электромотора А должны, на основании (2) и (3), измениться до величины

.

Из полученной зависимости следует, что в начале работы на режиме EVT1 частота вращения звена пять, должна быть положительной. Такой же вывод можно сделать и из анализа плана угловых скоростей планетарного механизма (рис.21).

Дальнейший разгон осуществляется за счет изменения частот вращения электромоторов А и В. При этом электромотор А должен работать в режиме генератора, а электромотор В - в режиме двигателя. В этом случае частоту вращения ведомого вала Х можно определить из уравнений (2), (3) и (4), выразив ее через частоту вращения ведущего вала ω₀ и, например, электромотора А ω₅

.

При этом частота вращения электромотора В должна изменяться по следующему закону, который также определяется из совместного решения уравнений (2), (3) и (4),

.

Как следует из полученных зависимостей и анализа плана угловых скоростей, для увеличение часты вращения ведомого вала ω_х и, следовательно, скорости движения транспортного средства, частота вращения электромотора А должна уменьшаться, а электромотора В – увеличиваться.

Нагруженность звеньев планетарного механизма и распределение потоков мощности в нем представлено на рис.34.

Моменты развиваемые электромотором А и ДВС взаимосвязанные величины, поскольку их значения определяются условием равновесного состояния звена 5

М_А = М₀ – 0,5М₀ = 0,5 М₀,

где М_А – момент, развиваемый электромотором А;

М₀ – момент, развиваемый ДВС.

Момент же электромотора В определяется только мощностью, подводимой к нему от электромотора А и аккумуляторной батареи. Если аккумуляторные батареи не используются, то

где М_В – момент, развиваемый электромотором В;

N_A – мощность, развиваемая электромотором А;

η_эл – КПД электрической части трансмиссии.

В зависимости (5) знак «плюс» в показателе степени КПД берется в случае, если электромотор А работает в режиме генератора, и знак «минус» для случая работы в режиме двигателя.

В этом режиме (А – генератор, В – двигатель) электромоторы работают до тех пор, пока частота вращения электромотора А не станет отрицательной. Граничной точкой изменения направления вращения электромотора А на плане угловых скоростей (рис.21) является точка пересечения нулевых прямых звеньев 4 и 5 (точка М). Вращение электромотора А в противоположном направлении приведет и к изменению режима работы обоих электромоторов. Электромотор А перейдет в режим работы двигателя, а электромотор В - в режим генератора. Естественно, что такое изменение режимов работы электромоторов вызывает и изменение нагруженности звеньев планетарного механизма и потоков мощности (см.рис.35).

Уменьшение частоты вращения электромотора А происходит до тех пор, пока частоты вращения звена 2 и ведомого звена Х не станут равными друг другу, что на плане угловых скоростей (рис.21) при включенном тормозе звена 4 отражается точкой В. В этот момент в планетарном механизме выключается тормоз звена 4 и включается блокировочная муфта 8, соединяющая звенья 2 и Х. В результате трансмиссия переходит на второй режим со сложным разделением мощности ДВС (режим EVT2).

Поскольку включение блокировочной муфты происходит при равных значениях частот вращения звеньев 2 и Х, то переход с режима EVT1 на режим EVT2 осуществляется без буксования.

Дальнейший разгон транспортного средства осуществляется за счет увеличения частоты вращения электромотора А и, как видно из плана угловых скоростей (рис.21) уменьшения угловой скорости электромашины В.

Частота вращения ведомого вала Х при условии, что ω₂ = ω_х определяется из уравнения (2)

.

При этом частота вращения электромотора В должна изменяться по следующему закону, который определяется из совместного решения уравнений (2) и (3),

.

Как следует из полученных зависимостей и анализа плана угловых скоростей, для увеличение часты вращения ведомого вала ω_х и, следовательно, скорости движения транспортного средства, частота вращения электромотора А должна уменьшаться, а электромотора В – увеличиваться.

Переход на режим EVT2 приводит и изменению режимов работы электромоторов, т.е. электромотор А вновь начинает работать как генератор, а электромотор В как двигатель, что соответствующем образом отражается на нагруженности и распределении потоков мощности (см.рис.36).

На режиме EVT2 определение моментов, действующих на звенья планетарного механизма, представляет собой по сравнению с режимом EVT1 более сложную задачу. В этом случае моменты, развиваемые ДВС и обеими электромашинами, представляют собой взаимозависимые величины, что хорошо видно из условия равновесного состояния звена 5, которое записывается следующим образом

0,5М₀ – М_А + 2,0 М_В = 0,

где М_В – момент, развиваемый электромотором В.

Для устранения возникшей неопределенности значений моментов М₀, М_А и М_В определим величину мощности, подводимой к электромотору А

где N_МЦК1 – мощность на малом центральном колесе (МЦК) первого планетарного ряда;

N_БЦК2 – мощность на большом центральном колесе (БЦК) второго планетарного ряда.

Кроме того, определим мощность на водиле второго планетарного ряда

где N_В – мощность, развиваемая электромотором В.

При условии, что энергия аккумуляторных батарей не используется и они не заряжаются, можно записать

N_В = η_эл N_A.

Подставив эту зависимость в (7) и используя выражение (6) для определения N_A, получим

N_В2 = (N_МЦК1 + N_БЦК2) η_эл – N_БЦК2,

или

N_В2 = N_МЦК1 η_эл – (1- η_эл) N_БЦК2

Выразим мощности N_ВОД2, N_МЦК1 и N_БЦК2 через соответствующие моменты и частоты вращения звеньев

,

откуда

Тогда, момент электромотора А может быть определен по следующей зависимости

В зависимости (9) знак «плюс» в показателе степени КПД берется в случае, если электромотор В работает в режиме генератора, и знак «минус» для случая работы в режиме двигателя.

При переходе угловой скорости электромашины А через нулевое значение, что соответствует на плане угловых скоростей (рис.21) при включенной муфте 8 точке пересечения нулевых прямых 5 и 8 (точка N), электромоторы вновь изменяют режимы своей работы. Электромотор А начинает работать как двигатель, а электромотор В – как генератор. При этом изменяются нагруженность звеньев планетарного механизма и распределение потоков мощности (см.рис.37). Причем зависимости (8) и (9), полученные для определения моментов М_А и М_В, остаются справедливыми и в этом случае.

2.3. Кинематическая схема трансмиссии КАТЕ-I

В состав предлагаемой кинематической схемы гибридной трансмиссии КАТЕ-I входят два планетарных ряда (рис.23). Запишем для каждого планетарного ряда уравнение кинематической связи составляющих его звеньев.

где i₃₂ и i₃₄;– внутренние передаточные отношения соответствующих планетарных рядов, определенных при остановленном водиле;

ω₀ – частота вращения ведущего звена 0 (вала ДВС);

ω₂, ω₃, и ω₄ – частоты вращения соответствующих звеньев;

ω_х – частота вращения ведомого звена х.

Для разгона транспортного средства с гибридной трансмиссией КАТЕ-I используются три режима бесступенчатого регулирования передаточного отношения. На начальном этапе используется энергия только аккумуляторных батарей, а на остальных двух разгон осуществляется с использованием мощности ДВС.

При разгоне транспортного средства только за счет энергии аккумуляторных батарей энергия от них поступает в мотор В. При включенном тормозе звена 4 мощность через второй планетарный ряд поступает на ведомое звено Х, угловая скорость которого при условии ω₄ = 0 и ω₀ = 0 может быть определена из уравнения (4)

,

где угловая скорость третьего звена ω₃ определяется частотой вращения электромотора В. Электромотор А при этом должен свободно вращаться с угловой скоростью

Нагруженность в этом случае элементов планетарного механизма и распределение потоков мощности представлены на рис.38.

При определенной скорости движения транспортного средства происходит запуск ДВС и трансмиссия переходит на первый режим работы с разделением мощности ДВС на входе в планетарный механизм (EVT1). После запуска ДВС выводится на некоторый установившийся режим, при этом обороты электромотора А должны, на основании (10), измениться до величины

.

Из полученной зависимости следует, что в начале работы на первом режиме работы с разделением мощности ДВС частота вращения звена 2, должна быть положительной. Такой же вывод можно сделать и из анализа плана угловых скоростей планетарного механизма (рис.22).

Дальнейший разгон осуществляется за счет соответствующего изменения частот вращения электромоторов А и В. При этом электромотор А должен работать в режиме генератора, а электромотор В в режиме двигателя.

Характеристики

Список файлов лекций