25. Преобразователи напряжения.
Преобразователь напряжения - это электронный прибор, который нужен для изменения величины входного напряжения устройства. Преобразователь напряжения может понижать или повышать входное напряжение, а также частоту и величину первоначального напряжения.
Преобразователи бывают AC - DC, DC - AC, DC - DC, AC - AC, где AC - напряжение переменной величины, DC - напряжение постоянной величины.
В основном встречаются повышающие DC - AC преобразователи напряжения. Такие преобразователи предназначены для повышения повышение напряжения постоянного источника питания (например аккумуляторная батарея) в иную - переменную величину, в основном встречаются преобразователи 12 вольт - 220 вольт.
Принцип работы простой - состоит из задающего генератора (обеспечивает нужную частоту) усилительного каскада который усиливает напряжения и сам трансформатор напряжения который поднимает начальное напряжение до нужной величины. Как известно, постоянный ток не способен трансформироваться, для того, чтобы трансформировать постоянное напряжение, нужно превратить его в переменное 9 часто под большей частотой), именно для этого используют задающий генератор или генератор импульсов, с которого все и начинается. Импульсы усиливаются парами полевиков и в первичной обмотке трансформатора образуется переменное напряжение определенной частоты.
Частота играет важную роль в преобразователе напряжения, от частоты например зависит количество витков во вторичной обмотке (вторичной обмоткой называют ту обмотку, из которой уже выходит трансформированное напряжение). От количество витков зависит выходное напряжение, чем больше витков, тем больше будет и напряжение. Ток (мощность) количества на которую расчитан преобразователь напряжение зависит от каскадов усиления и от диаметра провода которым намотаны обмотки (большей диаметр обеспечивает большую выходную мощность.
26. Гибридные коробки передач
Рассмотрим более подробно принцип работы гибридной коробки передач L110, которая установлена на автомобиль Lexus GS450h. В состав этой коробки передач входят следующие компоненты : электрические машины MG1, MG2, планетарный делитель мощности, 2-ступенчатый планетарный понижающий редуктор для MG2, клапанная коробка; масляный насос с механическим приводом от двигателя внутреннего сгорания; масляный насос с электрическим приводом, который обеспечивает гидравлическое давление при остановленном двигателе внутреннего сгорания и демпфер ведущего диска.
Применение в коробке передач двух масляных насосов гарантирует бесперебойное давление рабочей жидкости.
Электрические машины MG1 и MG2, планетарный делитель мощности и 2-ступенчатый понижающий редуктор планетарный расположены співвісне, вдоль входного вала.
Демпфер ведущего диска коробки передач представляет собой витую цилиндрическую пружину с пологой характеристикой и предназначен для сглаживания неравномерности скорости вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Поток мощности от двигателя внутреннего сгорания, проходя через планетарный делитель мощности, делится на два потока, первый из которых используется для вращения ведущих колес, а второй служит для привода генератора MGI, который производит электрическую энергию для гибридной трансмиссии.
Электрическая машина MGI сопряжена с солнечной шестерней планетарного делителя мощности, а электрическая машина MG2 - с задней солнечной шестерней двухступенчатого планетарного понижающего редуктора. Планетарный делитель мощности расположен перед электрической машиной MG1, а 2-ступенчатый планетарный понижающий редуктор - позади MG2.
28. компоненты гибридной силовой установки Toyota Hybrid system
Высоковольтное обеспечение. Высоковольтная электрическая цепь является новой технологией, содержащейся в новой гибридной установке. Обеспечив повышение напряжение внутри блока управления удалось поднять напряжение на двигателе и генераторе до 500в по сравнению с 274в использовавшихся в предыдущей системе. Таким образом, для обеспечения той же мощности двигателя нужен почти вдвое меньший ток, что означает уменьшение тепловых потерь в 4 раза, это вносит свой вклад в увеличение эффективности системы.
Тяговый электродвигатель. Электродвигатель был разработан на основе технологий, использованных компанией тойота в производстве электромобилей. В ths ii используется синхронный мотор переменного тока, похожий на высокопроизводительный бесщёточный электродвигатель постоянного тока. Постоянные неодимовые магниты и ротор, составленный из электромагнитных стальных пластин, образуют высокопроизводительный электромотор. Более того, уложив постоянные магниты в v-образной форме, удалось улучшить крутящий момент и поднять производительность. А в сочетании с расширенными возможностями от возросшего питающего напряжения была увеличена эффективная мощность примерно в 1,5 раза, т.е. С 33 до 50квт, сохранив при этом прежние размеры мотора, он оказался самым производительным в мире по удельной массе.
Генератор. Как и электромотор, генератор так же переменного тока и синхронного типа. Для того чтобы обеспечивать высокопроизводительный мотор достаточным количеством энергии, генератор добивается производительности, вращаясь с высокими скоростями. Принятые меры, как например усиление прочности ротора повысили максимально возможные обороты с 6500 (у обычного типа) до 10000 об/мин. Это повышение оборотов значительно увеличило энергоснабжение в диапазоне средних и ниже средних скоростей движения, улучшив тем самым характеристики разгона при малых и средних скоростях. В результате было достигнуто оптимальное соотношение работы высокопроизводительного мотора и ДВС.
Блок управления. Блок управления содержит инвертор, который меняет постоянный ток батареи на переменный ток для привода мотора, а так же он содержит конвертер, понижающий напряжение постоянного тока до 12В.
АКБ. Вместо привычного свинцово-кислотного аккумулятора в силовой установке электромобиля используется никель-металлическая гибридная батарея из 40 банок емкостью 260 ампер-часов (батарея нового поколения имеет на 35% большую ёмкость), работающая на соединениях водорода с некоторыми металлами, например, никелевыми сплавами. Эта батарея - плод многолетних экспериментов и исследований. Водород, необходимый базовому аккумулятору, поступает из теплового аккумулятора , который под воздействием тепла выделяет его из гидрида никеля.
Гибридная трансмиссия. Основными узлами гибридной трансмиссии являются: устройство разделения мощности (планетарный механизм), генератор, тяговый электродвигатель и понижающая передача. Сила тяги от двигателя разделяется на два потока планетарным механизмом. Один из выходных валов связан с электродвигателем и колёсами, а другой с генератором. Поэтому движущая сила от ДВС передаётся по двум потокам: механическому и электрическому. Система сохраняет действие вариаторной трансмиссии, когда возможно изменение скорости движения при произвольном варьировании оборотами двигателя, генератора и электромотора (в зависимости от скорости автомобиля). В трансмиссии THS II также уменьшены на 30% потери на трение, благодаря использованию шарикоподшипников и материалов пониженного трения. В гибридной трансмиссии важную роль играет планетарный механизм. Это своеобразный "кран", регулирующий направление потоков мощности. В нашем случае с солнечной шестерней связан генератор, с водилом - двигатель внутреннего сгорания и с коронной шестерней - тяговый электромотор. При необходимости каждое звено можно сделать или неподвижным (остановив ленточным тормозом по команде компьютера) или ведущим. Таким образом, открываются широкие возможности для комбинаций самых разнообразных кинематических вариантов.
Двигатель. Двигатель работает по так называемому рабочему циклу Аткинсона, по которому степень сжатия и степень расширения имеют разные значения, что и способствует экономии топлива. Реализовать цикл Аткинсона помогают изменяемые на ходу фазы открытия и закрытия клапанов. Система изменяемых фаз газораспределения VVT-i, используется для точной настройки времени открытия впускного клапана в зависимости от условий работы двигателя, что всегда позволяет добиться максимальной эффективности. Дополнительно использованная, полуразделённая камера сгорания кривой формы, предохраняет от быстрого распространения пламени по всему объёму камеры сгорания. Высокая тепловая эффективность, совместно с уменьшением как размера, так и веса, за счет применения блока цилиндров из алюминиевого сплава, компактного впускного патрубка и т.п. в конечном итоге улучшают топливную экономичность. Максимальные обороты двигателя возросли с 4500 (в гибридной установке первого поколения) до 5000 об/мин, улучшая показатели производительности. Подвижные детали стали легче, поршневые кольца испытывают меньшие напряжения, менее жесткие пружины клапанов дают возможность уменьшить потери на трение. Более того, повышение на 500 об/мин, увеличивает обороты генератора, что ведёт к возрастанию силы тяги во время разгона и в последствие, большей экономичности.
Система энергетического контроля. Система энергетического контроля двигателя это важный механизм, служащий минимизации расхода топлива. Основываясь на данных о режиме движения, степени нажатия педали акселератора и состоянии заряженности батареи, система решает стоит ли заглушить двигатель и ехать на электротяге, или продолжать движение с работающим ДВС. При запуске системы автомобиль начинает двигаться только на электродвигателе, разумеется это не так при холодной температуре или разряженной батарее. Для того чтобы двигаться используя ДВС, сначала он запускается генератором, в то же самое время система подсчитывает общее количество энергии, необходимое автомобилю. Затем она определяет оптимально-экономичный режим работы и задаёт необходимую частоту вращения для двигателя. Далее, генератор поддерживает заданную частоту вращения ДВС. В расчетах необходимого количества энергии принимают непосредственную силу тяги на колёса, мощность, генерируемую для питания электромотора, энергетические нужды бортового электрооборудования, а так же требуемый уровень заряда батареи. В системе THS II был улучшен контроль за потреблением и управление энергией автомобиля, который достигнул улучшений в экономичности.
Система тягового контроля. Сила тяги автомобиля с системой THS II выражается соотношением непосредственной силы тяги от двигателя и мощности электромотора. Чем ниже скорость автомобиля, тем больше задействовано движущей силы от электродвигателя. Увеличение максимальной частоты вращения генератора позволило использовать максимум эффективной мощности ДВС на меньших скоростях, чем это было возможно в системе предыдущего поколения THS. Поскольку за двигателем нет трансмиссии, и используется прямой привод в сочетании с силой тяги от электромотора, то это даёт возможность постоянно контролировать силу тяги на колёсах, без рывков обеспечивая характеристики требуемого движения во всех диапазонах, от высоких скоростей до низких и от равномерного экономичного режима до резкого ускорения (называемого режимом резервного крутящего момента).
Система рекуперативного торможения. В установке THS II использована недавно разработанная система торможения контролируемого электроникой (ЕСВ), которая координирует действиями системы рекуперации и гидравлического тормоза. При этом в основном используется рекуперативное торможение, которое стало возможным благодаря улучшенным характеристикам батареи, способной регенерировать больший объём энергии широкого диапазона мощности.