[發明專利]與燃油發動機配套的能量分配式伺服系統及其調節方法

有效

• 申請號: 200710048979.X
• 申請日: 2007-04-23
• 公開（公告）號: CN101050729A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 呂虹
• 申請（專利權）人: 桂林吉星電子等平衡動力有限公司
• 主分類號: F02D29/00
• 分類號: F02D29/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司
• 代理人: 歐陽波

(一)技術領域

本發明涉及電機伺服系統及其調節方法，具體為一種與燃油發動機配套的 能量分配式伺服系統及其調節方法。

(二)背景技術

研究表明燃油發動機存在一條最佳效率運行曲線，若輸出相同的機械功率， 該曲線上的工作點效率最高，即獲得的相同的機械能量消耗燃油最少。燃油發 動機輸出相同的功率可有多個乘積相等的不同轉速和扭矩的組合，按最佳效率 運行曲線的轉速和扭矩組合運行，即可節能。因此依據燃油發動機的轉速及最 佳效率曲線的規律提供相應的扭矩設定值，通過加載裝置將該扭矩設定值施加 到燃油發動機軸上即可調整其工作點達到節能的目的。因此，要求加載裝置能 獨立于外負載并準確、快速給發動機加載扭矩設定值，以調整工作點。另一方 面還能將燃油發動機動能高效地傳遞給外負載。

目前純燃油動力機構通常是采用有級變速或連續變速器通過調整變速比實 現變矩的，即通過改變外負載折合到燃油發動機軸上的扭矩比例從而調節施加 于發動機軸的扭矩，以調整發動機工作點。但因燃油發動機與外負載直接關聯， 加上現有的變速裝置響應慢等因素，這類加載和變矩方式不易按最佳效率運行 曲線要求的規律匹配扭矩，不易調整燃發動機工作點，燃油化學能轉為機械能 整體效率不高。

油電混合動力機構為了充分利用燃油化學能，引入發電機、電動機、儲能 單元等，目的為通過發動機、發電機、電動機的組合驅動，調整發動機工作點。

油電混合動力機構串聯式的方案是通過安裝于燃油發動機輸出軸上的發電 機將其動能全部轉化為電能，經控制器調節，一部分電能用于驅動電動機帶動 傳動軸，另一部分電能存儲于蓄電池。蓄電池通過電動機也可驅動傳動軸。此 類油電混合動力機構的動力結構使發動機和負載隔離，發動機工況不受負載運 行的影響，控制發電機的工作點即可按最佳效率曲線的要求給燃油發動機施加 相應的扭矩，進而調節燃油發動機的工作點，使之運行于油耗低的高效率點。 但燃油發動機功率傳遞的發電——用電過程中，能量有雙重損失，因為發電機 和電動機的效率都不可能是100％。假設發電機和電動機的效率都高達90％，則 經過動能轉化為電能、電能再轉化為動能的轉換過程，僅有81％的能量送達動力 車的運動系統。再考慮到燃油發動機在低速運行時發電機及電動機的效率將更 低，以及發電機發出的電能存入蓄電池和電動機從蓄電池取用電能時的能量損 耗等因素，總的能量傳送效率還要大打折扣。

油電混合動力機構并聯式的方案中燃油發動機與電機通過聯軸器共同驅動 負載，電機工作在四象限狀態，通過調整電機參與驅動和發電的程度來減少或 增加施加到燃油發動機軸的扭矩、調節其工作點，達到節能的目的。由于燃油 發動機轉速仍隨負載速度變化，通過電機調節發動機的工作點效果有限，燃油 發動機難以工作于最佳效率狀態，節能效果打折扣。

串并聯混合式動力結構雖綜合了串聯式和并聯式的特點結構更復雜、控制 更復雜，成本也更高。

因此如何高效率地利用燃油化學能，即使燃油發動機高效產生機械動能、 且機械動能高效傳遞和利用是目前油電混合動力機構研究的重點。

(三)發明內容

本發明的目的是設計一種與燃油發動機配套的能量分配式伺服系統及其 調節方法，按發動機最佳燃油效率運行要求的扭矩值實施對燃油發動機加載以 調節其工作點使消耗等量燃油獲得更大的機械動能；同時，使燃油發動機的部 分機械動能直接送達負載，即不經動能——電能——動能轉換直接驅動負載， 燃油發動機其余的機械動能轉換為電能，提高動能傳遞的總體效率。