Управление генератором переменного тока с приводом переднерасположенных вспомогательных агрегатов

Управление генератором переменного тока с приводом переднерасположенных вспомогательных агрегатов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 вып