Электромобиль и зарядное устройство бортового аккумулятора для этого электромобиля - RU2570242C2

Чертежи

Показать все 39 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к электромобилям и зарядной системе для них, а в частности - к бортовому двигатель-генератору для зарядки аккумуляторных батарей. Транспортное средство имеет расширенный рабочий диапазон с подключенным двигателем внутреннего сгорания, вследствие чего изобретение касается гибридного электромобиля с последовательной схемой, соответствующего директивам Европейского союза.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны электромобили, имеющие аккумуляторные батареи, приводящие в действие электродвигатель, который, в свою очередь, осуществляет привод колес транспортного средства. Известны два типа транспортных средств, в которых применяются электродвигатели, и первым из них является гибридный электромобиль, включающий в себя электродвигатель и бортовой двигатель, работающий на топливе, причем этот двигатель используется для привода колес при определенных обстоятельствах эксплуатации транспортного средства.

Электромобиль другого типа также имеет бортовой двигатель, работающий на топливе, но этот двигатель используется лишь для привода генератора, который, в свою очередь, заряжает аккумуляторы. Компоновку последнего типа называют расширителем диапазона, поскольку бортовой двигатель-генератор расширяет диапазон, в котором транспортное средство может двигаться, работая на аккумуляторной батарее до полной разрядки.

В гибридном транспортном средстве этого типа, также называемом электромобилем с расширителем диапазона, двигатель внутреннего сгорания подключен к электрической машине, работающей как генератор. Двигатель внутреннего сгорания подводит свою мощность к генератору, который преобразует вращательное движение в электрическую энергию и подает ее на аккумулятор, расширяя диапазон (пробег транспортного средства без внешней зарядки). В альтернативном варианте, возможна подача электрической энергии на тяговый электродвигатель транспортного средства. Таким образом, двигатель внутреннего сгорания может работать с очень хорошим кпд при любых аспектах эксплуатации, что оказывает положительное влияние на выбросы CO₂ и потребление топлива агрегата. В этой заявке уделяется внимание многочисленным аспектам конструкции и эксплуатации расширителя диапазона в транспортном средстве.

Первым фактором таких агрегатов является подключение двигателя внутреннего сгорания к генератору, потому что высокая мощность сгорания топлива двигателя вызывает существенные дисбалансы вращения и деформацию коленчатого вала. Вообще говоря, для того, чтобы подключить генератор к двигателю внутреннего сгорания, сегодня известны несколько решений, в которых конструкция генератора играет важную роль. Известные решения, например - соответствующие документу DE 19735021 A1 или DE 102007024126 A1, касаются приложений в так называемых гибридных транспортных средствах с параллельной схемой, имеющих сложную систему подключения, в которой подключаемые части сочленены в осевом направлении.

Можно предвидеть различные решения для соединения вала генератора с коленчатым валом, например, можно предусмотреть эластомерную муфту, которая, однако, требует очень много места, как в осевом направлении, так и в радиальном направлении, и приходится выбирать очень большие допуски. Эти муфты также не могут поглощать требуемый растущий динамический крутящий момент.

Другие соединения включают в себя соединение валов посредством конической или конусной муфты. Эти соединения обеспечивают жесткое соединение, но нуждаются в пространстве по длине и диаметру, чтобы иметь достаточную жесткость. Кроме того, проблемными являются осевые допуски, поскольку во время сборки не удается точно определить положение монтажа в зависимости от крутящего момента затяжки. Также затрудняются сборка и демонтаж.

Другие соединения включают в себя соединение валов посредством внутренних зубьев. Однако эти соединения сложны в изготовлении; генерируемое количество движения провоцирует механический люфт и шум при движении, если используется допуск на осевую нагрузку; сборка и демонтаж при обжимных соединениях являются проблематичными, а требования к длине или пространству для сборки являются относительно высокими.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На основании состояния уровня техники, задача изобретения состоит в том, чтобы разработать гибридный электромобиль с последовательной схемой, в котором соединение между двигателем внутреннего сгорания и генератором является очень точно регулируемым и имеет конструкцию, стойкую к моменту кручения, и обеспечивающую сокращение веса и простую сборку.

Еще одна задача состоит в том, чтобы обеспечить эффективное регулирование длины вала генератора и коленчатого вала в случае изменений температуры.

Еще одна задача состоит в том, чтобы обеспечить возможность службы генератора в качестве массы махового колеса двигателя со снижением и стоимости, и веса.

Еще одна задача состоит в том, чтобы придать двигателю минимальный вес за счет исключения таких периферийных компонентов, как традиционный маслонасос. Вернее, здесь продемонстрирован способ обеспечения «насоса» в результате всасывания, создаваемого во время такта сжатия.

Еще одна задача состоит в том, чтобы разработать внутренние компоненты двигателя, требующие минимальной смазки.

Еще одна задача состоит в том, чтобы разработать конструкцию двигателя, имеющую состояние «готовности к работе».

Еще одна задача состоит в том, чтобы разработать оптимизированную систему нагревания/охлаждения для расширителя диапазона и транспортного средства.

За счет данной конструкции в соответствии с чертежами, генератор пригоден для монтажа на разные двигатели, вследствие чего подключение можно в принципе осуществить посредством любого выбранного соединения валов и корпуса. Двигатель и генератор являются независимыми и соединенными соединительным элементом. Для одноцилиндрового двигателя с очень коротким коленчатым валом, эта конструкция является наиболее благоразумным решением, поскольку отдельный подшипник ротора генератора обеспечивает поддержание малого воздушного зазора в генераторе, чтобы достичь высокого кпд. При надлежащей компоновке, подшипник генератора может поддерживать изгибающий момент на коленчатом валу во время сгорания, а также зазоры в подшипниках при малом расстоянии между подшипниками, тем самым, предотвращая контакт ротора и корпуса.

В зависимости от конструкции и стабильности соединения между двигателем внутреннего сгорания и генератором, генератор может служить в качестве массы махового колеса для двигателя внутреннего сгорания, что, однако, не исключает затруднения ввиду генерируемого количества движения, но это затруднение устранимо посредством предлагаемого решения.

Данное изобретение относится к двигателю/генератору и механизму управления для двигателя расширителя диапазона.

В одном варианте осуществления, гибридный электромобиль с последовательной схемой оснащен двигателем внутреннего сгорания, который служит для расширения рабочего диапазона. Двигатель внутреннего сгорания подключен к генератору расширителя диапазона посредством самоцентрирующейся цилиндрической зубчатой передачи.

В еще одном варианте осуществления изобретения, гибридный электромобиль с последовательной схемой оснащен двигателем внутреннего сгорания, который служит для расширения рабочего диапазона. Коленчатый вал двигателя неподвижно соединен с валом генератора. На стороне генератора находятся неподвижный подшипник и первый плавающий подшипник, а подшипники на стороне двигателя имеют конфигурацию плавающих подшипников для поглощения удлинений валов, обуславливаемых влиянием температуры.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания содержит: картер двигателя, определяющий опорную область и маслосборник; цилиндр, сообщающийся с картером двигателя; камеру цепи привода распределительного вала, отделенную от картера двигателя; коленчатый вал, опертый в опорной области картера двигателя и имеющий первый конец, проходящий в камеру цепи привода распределительного вала, и второй конец, проходящий через картер двигателя; поршень, расположенный в цилиндре; шатун, связывающий поршень с коленчатым валом; головку над цилиндром, имеющую внутри, по меньшей мере, один распределительный вал, приводящий в действие клапаны в головке; первое зубчатое колесо, расположенное на первом конце коленчатого вала и находящееся в камере цепи привода распределительного вала; второе зубчатое колесо, находящееся на конце распределительного вала; цепь, охватывающую вокруг первое и второе зубчатое колесо; канал, ограниченный между маслосборником и коленчатым валом; при этом, когда поршень движется из положения нижней мертвой точки в положение верхней мертвой точки, создается вакуум, приводящий к сифонированию масла через канал для смазки, по меньшей мере, части коленчатого вала.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания содержит: картер двигателя, определяющий опорную область и маслосборник; цилиндр, сообщающийся с картером двигателя; камеру цепи привода распределительного вала, отделенную от картера двигателя; коленчатый вал, опертый в опорной области картера двигателя и имеющий первый конец, проходящий в камеру цепи привода распределительного вала, и второй конец, проходящий через картер двигателя; поршень, расположенный в цилиндре; шатун, связывающий поршень c коленчатым валом; головку над цилиндром, имеющую внутри, по меньшей мере, один распределительный вал, приводящий в действие клапаны в головке; первое зубчатое колесо, расположенное на первом конце коленчатого вала и находящееся в камере цепи привода распределительного вала; второе зубчатое колесо, находящееся на конце распределительного вала; цепь, охватывающую вокруг первое и второе зубчатое колесо; отверстие, обеспечивающее сообщение между картером двигателя и камерой цепи привода распределительного вала; и клапан, обеспечивающий поток нагнетания газов и сжатых газов в камеру цепи привода распределительного вала, когда поршень движется из положения верхней мертвой точки в положение нижней мертвой точки.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания входит в состав транспортного средства, содержащего: узел привода электрической тяги; первый контур охлаждения для узла привода электрической тяги; двигатель, включающий в себя картер двигателя, имеющий маслосборник, и подогреватель для маслосборника, гидравлически сообщающийся с первым контуром охлаждения для подогрева масла двигателя.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания содержит картер двигателя, имеющий маслосборник, и подогреватель для подогрева масла двигателя в маслосборнике, выполненный как единое целое с маслосборником картера двигателя.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания содержит: картер двигателя, определяющий опорную область и маслосборник; цилиндр, сообщающийся с картером двигателя; камеру цепи привода распределительного вала, отделенную от картера двигателя; коленчатый вал, опертый в опорной области картера двигателя и имеющий первый конец, проходящий в камеру цепи привода распределительного вала, и второй конец, проходящий через картер двигателя; поршень, расположенный в цилиндре; головку над цилиндром, имеющую внутри, по меньшей мере, один распределительный вал, приводящий в действие клапаны в головке; первое зубчатое колесо, расположенное на первом конце коленчатого вала и находящееся в камере цепи привода распределительного вала; второе зубчатое колесо, находящееся на конце распределительного вала; цепь, охватывающую вокруг первое и второе зубчатое колесо; и маслораспределительный механизм для распределения масла, находящегося в маслосборнике, на цепь привода распределительного вала для подачи смазочного масла в головку.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания содержит: картер двигателя, определяющий опорную область и маслосборник; цилиндр, сообщающийся с картером двигателя; камеру цепи привода распределительного вала, отделенную от картера двигателя; коленчатый вал, опертый в опорной области картера двигателя и имеющий первый конец, проходящий в камеру цепи привода распределительного вала, и второй конец, проходящий через картер двигателя; поршень, расположенный в цилиндре; головку над цилиндром, имеющую внутри, по меньшей мере, один распределительный вал, приводящий в действие клапаны в головке; первое зубчатое колесо, расположенное на первом конце коленчатого вала и находящееся в камере цепи привода распределительного вала; второе зубчатое колесо, находящееся на конце распределительного вала; цепь, охватывающую вокруг первое и второе зубчатое колесо; и маслораспределительный элемент внутри головки для подачи масла на рабочие выступы кулачков.

В еще одном варианте осуществления изобретения, предложена система управления для электромобиля, причем этот электромобиль включает в себя ведущую ось, связанную с шасси. Система управления содержит: двигатель-генератор, включающий в себя электрическую машину, привод которой осуществляет двигатель, при этом двигатель-генератор сконфигурирован с возможностью генерирования электрической мощности; контроллер, сконфигурированный с возможностью электронного управления двигателем двигателя-генератора; электродвигатель, сконфигурированный с возможностью привода ведущей оси электромобиля; аккумулятор, сконфигурированный с возможностью привода электродвигателя и приема электрической мощности, генерируемой двигателем-генератором; и устройство для выбора режима, осуществляющее связь с контроллером, для выбора одного из множества рабочих режимов двигателя-генератора, при этом множество рабочих режимов обеспечивает изменяемые скорости генерирования электрической энергии.

Предлагаемый способ управления двигателем электромобиля, включающего в себя генератор, привод которого осуществляется двигателем, и электродвигатель, привод которого осуществляется бортовым аккумулятором, включает в себя этапы, на которых: осуществляют контроль скорости движения электромобиля; запускают двигатель электромобиля, когда скорость движения увеличивается до первого предварительно определенного порогового значения; генерируют с помощью генератора электрическую энергию для использования электромобилем; и останавливают двигатель электромобиля, когда скорость движения уменьшается до второго предварительно определенного порогового значения.

Предлагаемый способ управления двигателем электромобиля, включающего в себя генератор, привод которого осуществляется двигателем, и электродвигатель, привод которого осуществляется бортовым аккумулятором, включает в себя этапы, на которых: обеспечивают блок управления транспортного средства для управления электрической системой электромобиля, причем эта электрическая система включает в себя электродвигатель и аккумулятор; осуществляют привод электродвигателя с помощью аккумулятора; осуществляют контроль множества параметров аккумулятора с помощью блока управления транспортного средства, при этом множество параметров включает в себя, по меньшей мере, один из уровня напряжения, уровня заряда и уровня температуры; запускают двигатель электромобиля, когда каждый из множества параметров аккумулятора оказывается ниже предварительно определенного минимального порогового значения; генерируют с помощью генератора электрическую энергию для использования электромобилем; и заряжают аккумулятор электромобиля с помощью генерируемой электрической энергии.

Предлагаемый способ зарядки аккумулятора электромобиля, включающего в себя генератор, привод которого осуществляется двигателем, и электродвигатель, привод которого осуществляется аккумулятором, причем электродвигатель сконфигурирован с возможностью привода ведущей оси электромобиля для движения электромобиля. Способ включает в себя этапы, на которых: обеспечивают систему рекуперативного торможения электромобиля, причем система рекуперативного торможения сконфигурирована с возможностью передачи кинетической энергии электромобиля электродвигателю для вращения электродвигателя в обратном направлении; вращают электродвигатель в прямом направлении с помощью электрической энергии из аккумулятора для движения электромобиля; генерируют первый электрический ток с помощью генератора, причем первый электрический ток направляют к аккумулятору; вращают электродвигатель в обратном направлении с помощью системы рекуперативного торможения для замедления движения электромобиля и для генерирования второго электрического тока, причем второй электрический ток направляют к аккумулятору; заряжают аккумулятор с помощью первого и второго электрических токов; осуществляют контроль первого и второго электрических токов во время этапа зарядки, чтобы определить суммарный электрический ток, подаваемый в аккумулятор; и отводят первый электрический ток из аккумулятора, когда суммарный электрический ток превышает первое предварительно определенное пороговое значение.

В еще одном варианте осуществления, электромобиль содержит: шасси; ведущую ось, связанную с шасси; электродвигатель, сконфигурированный с возможностью привода ведущей оси; аккумулятор, сконфигурированный с возможностью привода электродвигателя; двигатель-генератор, сконфигурированный с возможностью генерирования электрической энергии и обеспечения генерируемой электрической энергии в аккумулятор; и массу, поддерживаемую двигателем, для амортизации вибраций двигателя.

И, наконец, предлагаемый способ управления двигателем электромобиля, включающего в себя генератор, привод которого осуществляется двигателем, электродвигатель, привод которого осуществляется аккумулятором, и коробку передач, имеющую множество передач, при этом способ включает в себя этапы, на которых: осуществляют контроль скорости движения электромобиля; переключают коробку передач электромобиля на нейтральную передачу; принимают входное воздействие пользователя, сконфигурированное с возможностью активации двигателя электромобиля; запускают двигатель электромобиля при приеме входного воздействия пользователя и при значении скорости движения электромобиля на уровне предварительно определенного порогового значения или меньшей; генерируют электрическую энергию с помощью генератора; направляют электрическую энергию к аккумулятору; и заряжают аккумулятор электромобиля генерируемой электрической энергией.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает типичный вид примерной электрической системы электромобиля в соответствии с одним вариантом осуществления;

фиг. 2 изображает примерный логический алгоритм управления, предназначенный для управления расширителем диапазона электрической системы согласно фиг. 1;

фиг. 3 изображает график, иллюстрирующий зависимость скорости движения от скорости двигателя и выражаемой в процентах площади отверстия дроссельной заслонки в возможном режиме стабилизации аккумулятора расширителя диапазона согласно фиг. 1;

фиг. 4 изображает график, иллюстрирующий примерное потребление мощности привода транспортного средства и примерный режим стабилизации аккумулятора расширителя диапазона согласно фиг. 1;

фиг. 5 изображает график, иллюстрирующий примерный режим расширения диапазона и примерный режим зарядки аккумулятора расширителя диапазона согласно фиг. 1;

фиг. 6 изображает схематический вид системы охлаждения транспортного средства;

фиг. 7 изображает общий вид двигателя согласно данному варианту осуществления;

фиг. 8 изображает общий вид противоположной стороны двигателя, показанного на фиг. 7;

фиг. 9 изображает вид сбоку двигателя, показанного на фиг. 7;

фиг. 10 изображает поперечное сечение по зигзагообразным линиям 10-10 согласно фиг. 9;

фиг. 11A изображает общий вид маслосборника;

фиг. 11В изображает общий вид маслосборника снизу с частичным разделением деталей;

фиг. 12 изображает поперечное сечение по линиям 12-12 согласно фиг. 11A;

фиг. 13 изображает поперечное сечение по линиям 13-13 согласно фиг. 11A;

фиг. 14 изображает вид сверху с частичным разделением деталей картера двигателя со стороны опоры генератора;

фиг. 15 изображает вид снизу с частичным разделением деталей картера двигателя со стороны опоры генератора;

фиг. 16 изображает вид сверху с частичным разделением деталей картера двигателя со стороны привода цепи привода распределительного вала;

фиг. 17 изображает вид снизу с частичным разделением деталей картера двигателя со стороны привода цепи привода распределительного вала;

фиг. 18 изображает общий вид в частичном разрезе кривошипа в сборе;

фиг. 19 изображает общий вид сверху в частичном разрезе кривошипа в сборе;

фиг. 20 изображает общий вид сверху узла головки и клапанной крышки;

фиг. 21 изображает общий вид части отливки головки;

фиг. 22 изображает поперечное сечение по линиям 22-22 согласно фиг. 9;

фиг. 23 изображает внутренняя полость цепи привода распределительного вала со снятой крышкой;

фиг. 24 изображает поперечное сечение по линиям 24-24 согласно фиг. 22;

фиг. 25 изображает общий вид снизу клапанной крышки;

фиг. 26 и 27 изображают общие виды маслораспределительного механизма, находящегося внутри клапанной крышки;

фиг. 28 изображает общий вид возможной ориентации и конструкции опор для расширителя диапазона внутри транспортного средства;

фиг. 29 изображает вид в увеличенном масштабе камеры привода распределительного вала, где показан маслосборный скребок, расположенный между звеньями цепи привода распределительного вала;

фиг. 30 изображает общий вид клапанной крышки в сборе, при этом внешняя часть крышки срезана для того, чтобы показать внутренний маслораспределительный механизм;

фиг. 31 изображает общий вид, аналогичный фиг. 30, на котором показан весь маслораспределительный механизм внутри клапанной крышки;

фиг. 32 изображает поперечное сечение двигателя и генератора согласно фиг. 28;

фиг. 33 изображает в увеличенном масштабе сечение части, обозначенной на фиг. 32;

фиг. 34 изображает в общем виде коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания;

фиг. 35A и 35B изображают подшипники на валах;

фиг. 36 изображает схематический эскиз системы амортизации двигателя, предназначенной для использования с вышеупомянутым двигателем;

фиг. 37 изображает схематический эскиз системы амортизации двигателя, представляющей собой альтернативу варианта, показанного на фиг. 36; и

фиг. 38 изображает схематический эскиз системы амортизации двигателя, представляющей собой альтернативу варианта, показанного на фиг. 36.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описываемые здесь варианты осуществления не следует считать исчерпывающе характеризующими изобретение или определяющими его точными формами, описываемыми в нижеследующем подробном описании. Скорее, варианты осуществления выбраны и описаны так, что другие специалисты в данной области техники смогут воспользоваться приводимыми положениями.

Обращаясь сначала к фиг. 1, отмечено, что здесь показана электрическая система 10 для управления работой электромобиля. Электромобиль может быть легковым автомобилем, вездеходом, спортивным легковым автомобилем, гидроциклом или любым другим подходящим транспортным средством. В иллюстрируемом варианте осуществления, электрическая система 10 сконфигурирована для использования с легковым автомобилем. Электрическая система 10 включает в себя аккумулятор 36 транспортного средства, который обеспечивает электрическую энергию для электродвигателя 48 транспортного средства с целью привода ведущей оси 50 электромобиля. Для генерирования электрической энергии с целью использования в электрической системе 10, например - с целью зарядки аккумулятора 36 транспортного средства или питания двигателя 48 транспортного средства, представляющего собой электромобиль, служит расширитель 16 диапазона. Электрическая система 10 включает в себя блок 12 управления транспортного средства (БУТС), осуществляющий связь с электронным блоком 14 управления (ЭБУ). В иллюстрируемом варианте осуществления, ЭБУ 14 представляет собой электронный контроллер, сконфигурированный с возможностью управления работой двигателя расширителя 16 диапазона. В качестве иллюстрации, отметим, что ЭБУ 14 выдает сигналы управления в двигатель расширителя 16 диапазона посредством системы 18 электронного управления. ЭБУ 14 может управлять, например, положением дроссельной заслонки, скоростью двигателя, установкой угла опережения зажигания и другими параметрами двигателя расширителя 16 диапазона. Расширитель 16 диапазона включает в себя электрический генератор 17, подключенный к двигателю, который осуществляет его привод. Например, расширитель 16 диапазона, имеющий генератор 17 и двигатель, как показано на фиг. 7-31 и описывается здесь.

БУТС 12 представляет собой электронный контроллер, сконфигурированный с возможностью управления электрическими системами и подсистемами электромобиля. Например, БУТС 12 может управлять электродвигателями вентилятора и водяного насоса, управлять скоростью движения и скоростью электродвигателя транспортного средства и контролировать эти скорости, принимать и отрабатывать входные воздействия и команды водителя, а также управлять системой обогрева и охлаждения электромобиля. В одном варианте осуществления, БУТС 12 включает в себя микропроцессор, имеющий программное обеспечение, которое содержит команды для управления запуском и рабочим режимом расширителя 16 диапазона. В иллюстрируемом варианте осуществления, БУТС 12 сконфигурирован с возможностью подачи переключаемого напряжения в ЭБУ 14 в соответствии с логическим алгоритмом управления, проиллюстрированным на фиг. 2, для запуска расширителя 16 диапазона. В одном варианте осуществления, ЭБУ 14 управляет двигателем расширителя 16 диапазона с помощью параметров транспортного средства, выдаваемых посредством БУТС 12. В альтернативном варианте, ЭБУ 14 может включать в себя микропроцессор, имеющий программное обеспечения для выполнения логического алгоритма управления согласно фиг. 2 и для управления расширителем 16 диапазона.

Для осуществления связи между БУТС 12 и различными компонентами и устройствами электрической системы 10 предусмотрена сеть 40 связи. В качестве иллюстрации, отметим, что сеть 40 связи использует протокол локальной сети контроллеров (шины CAN), хотя можно использовать другие подходящие протоколы связи между компонентами электрической системы 10. В иллюстрируемом варианте осуществления, БУТС 12 осуществляет связь с ЭБУ 14, системой 20 кондиционирования, интерфейсом 22 водителя, аккумулятором 36 транспортного средства, выпрямителем 42, инвертором 44, зарядным устройством 52 и преобразователем 54 через сеть 40 связи.

В качестве иллюстрации, отметим, что система 20 кондиционирования включает в себя нагревательную систему 76 и систему 78 кондиционирования воздуха. В иллюстрируемом варианте осуществления, БУТС 12 управляет работой нагревательной системы 76 и системы 78 кондиционирования воздуха. Интерфейс 22 водителя может включать в себя пользовательские входы, которые дают пользователю возможность регулировать уставки системы 20 кондиционирования электромобиля.

Электрическая система 10 дополнительно включает в себя входы 24 для входных воздействий водителя и переключатель 26 передач. В качестве иллюстрации, отметим, что входы 24 для входных воздействий водителя включают в себя вход 72 тормозов, вход 73 дроссельной заслонки и переключатель 74 режимов. Вход 72 тормозов выдает в БУТС 12 сигнал, который заставляет БУТС 12 замедлять или останавливать движение электромобиля, например, за счет торможения колес электромобиля. В иллюстрируемом варианте осуществления, электромобиль включает в себя систему рекуперативного торможения, которая работает совместно с механическим тормозом. В частности, механический тормоз сконфигурирован с возможностью содействия торможению, когда рекуперативный тормоз не способен прикладывать адекватное тормозное усилие для удовлетворения потребности включения тормозов. Вход 73 дроссельной заслонки выдает в БУТС 12 сигнал, характеризующий положение входного дросселирующего устройства, такого, как педаль, рычаг или устройство поворотного захвата. В ответ, БУТС 12 управляет скоростью и крутящим моментом электродвигателя 48 транспортного средства на основании сигнала, обеспеченного с помощью входа 73 дроссельной заслонки.

Переключатель 74 режимов обеспечивает в БУТС 12 сигнал, характеризующий выбранный рабочий режим электромобиля. Примерные рабочие режимы включают в себя экономичный режим и спортивный режим. В экономичном режиме, рабочие параметры транспортного средства ограничены, так что срок службы и рабочие параметры аккумулятора 36 максимизируются. Например, в экономичном режиме может быть ограничено быстрое ускорение транспортного средства. Спортивный режим обеспечивает максимальные рабочие параметры колес (например, быстрое ускорение и мощность) при затратах энергии аккумулятора 36 транспортного средства со скоростью, потенциально большей, чем в экономичном режиме.

Переключатель 26 передач обеспечивает в БУТС 12 сигнал, характеризующий передачу, выбранную для эксплуатации электромобиля. В иллюстрируемом варианте осуществления, переключатель 26 передач включает в себя передачу переднего хода, передачу заднего хода и нейтральную передачу. Переключатель 26 передач и переключатель 74 режимов могут быть выполнены в виде коммутационного механизма, кнопки, рычага или другого подходящего устройства, сконфигурированного с возможностью приема входного воздействия пользователя для выбора режима или передачи при эксплуатации транспортного средства.

Интерфейс 22 водителя включает в себя вход 82 выбора режимов, который обеспечивает сигнал в БУТС 12, характеризующий выбранный рабочий режим расширителя 16 диапазона. Вход 82 выбора режимов также сконфигурирован с возможностью пуска и останова расширителя 16 диапазона. Примерные рабочие режимы расширителя 16 диапазона включают в себя режим стабилизации аккумулятора, режим расширения диапазона и режим зарядки аккумулятора, которые проиллюстрированы на фиг. 4-5 и описываются здесь. В режиме стабилизации аккумулятора, расширитель 16 диапазона работает, поддерживая заряд аккумулятора 36 транспортного средства, по существу, на постоянном уровне. В частности, расширитель 16 диапазона генерирует электрическую энергию, приблизительно такую же, как средняя потребляемая во время эксплуатации транспортного средства, или превышающую ее. В режиме зарядки аккумулятора, расширитель 16 диапазона работает, увеличивая заряд аккумулятора 36 транспортного средства. В частности, расширитель 16 диапазона генерирует электрическую энергию, которая существенно больше, чем средняя отбираемая из аккумулятора 36 транспортного средства во время эксплуатации транспортного средства. В режиме расширения диапазона, расширитель 16 диапазона работает, расширяя диапазон или «срок службы» аккумулятора 36 транспортного средства. В частности, расширитель 16 диапазона генерирует электрическую энергию, которая меньше, чем отбираемая в среднем из аккумулятора 36 транспортного средства во время эксплуатации транспортного средства. В одном варианте осуществления, в интерфейсе 22 водителя предусмотрены и входы 24 для входных воздействий водителя, и переключатель 26 передач, и переключатель 82 выбора режимов.

В иллюстрируемом варианте осуществления, БУТС 12 управляет работой электродвигателей 28 и 32 вентиляторов и электродвигателей 30 и 34 водяных насосов. Электродвигатели 28 и 32 вентиляторов могут быть однофазными или трехфазными электродвигателями. В качестве иллюстрации, отметим, что электродвигатель 28 вентилятора осуществляет привод вентилятора 84 двигателя для охлаждения двигателя расширителя 16 диапазона, когда двигатель достигает высоких уровней температуры. В качестве иллюстрации, отметим, что электродвигатель 32 вентилятора и электродвигатель 30 водяного насоса осуществляет привод вентилятора 88 аккумулятора и водяного насоса 86 аккумулятора, соответственно, для охлаждения аккумулятора 36 транспортного средства и связанных с аккумулятором схем электрической системы 10. В качестве иллюстрации, отметим, что электродвигатель 34 водяного насоса осуществляет привод водяного насоса 90 для охлаждения электрических компонентов и схем электрической системы 10, включая выпрямитель 42, инвертор 44, ЭБУ 14, БУТС 12, генератор 17, преобразователь 54 и электродвигатель 48 транспортного средства. В одном варианте осуществления, электрическая цепь электрической системы 10 поддерживается при температуре примерно 60 градусов или менее. В иллюстрируемом варианте осуществления, электродвигатель 34 водяного насоса также используется для подогрева масла двигателя расширителя 16 диапазона.

Аккумулятор 36 транспортного средства сконфигурирован с возможностью подвода энергии к электродвигателю 48 транспортного средства для привода электромобиля. В качестве иллюстрации, отметим, что аккумулятор 36 транспортного средства представляет собой аккумулятор, рассчитанный на напряжения от 404 В до 280 В постоянного тока, хотя - в зависимости от требований к транспортному средству - можно использовать и другие аккумуляторы с подходящими напряжениями в качестве аккумулятора 36 транспортного средства. Аккумулятор 36 транспортного средства подключен к электродвигателю 48 транспортного средства через распределитель 46 напряжения. В качестве иллюстрации, отметим, что распределитель 46 напряжения представляет собой распределительную коробку высокого напряжения (РКВН), сконфигурированную с возможностью направления напряжения, принимаемого из аккумулятора 36 транспортного средства и из расширителя 16 диапазона, к подходящим устройствам в электрической системе 10. В иллюстрируемом варианте осуществления, распределитель 46 напряжения подключен к аккумулятору 36 транспортного средства посредством проводов 64, к выпрямителю 42 - посредством проводов 66, к инвертору 44 - посредством проводов 80, к зарядному устройству 52 - посредством проводов 68, и к преобразователю 54 постоянный ток/постоянный ток (DC/DC-преобразователю) - посредством проводов 70. В качестве иллюстрации, отметим, что провода 64, 66, 68, 70 и 80 включают в себя пары находящихся под напряжением и заземляющих проводов, выполненных с возможностью передачи высокого напряжения между соответствующими компонентами.

Распределитель 46 напряжения направляет электрическую энергию, принимаемую от аккумулятора 36 транспортного средства, к инвертору 44 постоянный ток/переменный ток (DC/AC-инвертор). Инвертор 44 преобразует напряжение постоянного тока из распределителя 46 напряжения в напряжение переменного тока и обеспечивает напряжение переменного тока электродвигателю 48 транспортного средства посредством кабелей 62 электродвигателя. В иллюстрируемом варианте осуществления, электродвигатель 48 транспортного средства представляет собой трехфазный электродвигатель переменного тока. В одном варианте осуществления, система рекуперативного торможения используется для генерирования электрической энергии из кинетической энергии транспортного средства во время торможения транспортного средства. В частности, кинетическая энергия транспортного средства используется для привода электродвигателя 48 транспортного средства в противоположном направлении, чтобы таким образом заставить электродвигатель 48 транспортного средства генерировать электрическую энергию, которая подается обратно через распределитель 46 напряжения. Генерируемую электрическую энергию можно потом накапливать в аккумуляторе 36 транспортного средства или использовать, например, для подогрева каталитического преобразователя расширителя 16 диапазона. В альтернативном варианте, для рекуперативного торможения можно использовать отдельный электродвигатель.

Генератор 17 выдает электрическую энергию в выпрямитель 42 переменного тока в постоянный ток (AC/DC-выпрямитель), посредством кабелей 60. В иллюстрируемом варианте осуществления, генератор 17 представляет собой трехфазный электродвигатель, который эксплуатируется для выполнения функции, обратной выполняемой генератором электричества. В частности, двигатель расширителя 16 диапазона осуществляет привод генератора 17 и заставляет генератор 17 вырабатывать энергию переменного тока, выдаваемую в выпрямитель 42. Выпрямитель 42 преобразует напряжение переменного тока, принимаемого из электрического генератора 17, в напряжение постоянного тока. Распределитель 46 напряжения направляет генерируемое напряжение постоянного тока, принимаемое из выпрямителя 42, в подходящее место назначения в электрической системе 10, например, для зарядки аккумулятора 36 или непосредственно для привода электродвигателя 48 транспортного средства. В одном варианте осуществления, генератор 17 также служит в качестве стартера для двигателя расширителя 16 диапазона. В частности, аккумулятор 36 транспортного средства может обеспечивать напряжение для электродвигателя генератора 17 посредством кабелей 60, заставляя электродвигатель генератора 17 вращаться в направлении вперед для запуска двигателя расширителя 16 диапазона. А если так, то не требуется дополнительный стартерный электродвигатель и генератор переменного тока, что приводит к уменьшению габаритов и веса расширителя 16 диапазона.

В качестве иллюстрации, отметим, что аккумулятор 36 транспортного средства включает в себя блок 38 управления аккумулятором, управляющий различными параметрами аккумулятора 36 транспортного средства. В одном варианте осуществления, блок 38 управления аккумулятором включает в себя компьютер с программным обеспечением, которое содержит пределы скорости разрядки, скорости зарядки, максимальное и минимальное напряжение, а также максимальную и минимальную температуру аккумулятора 36. В частности, блок 38 управления аккумулятором может контролировать уровень заряда в аккумуляторе 36 транспортного средства и инициировать управляющее событие, детектируемое БУТС 12, когда заряд аккумулятора 36 транспортного средства достигает предварительно определенного уровня. Например, когда запасенный заряд аккумулятора 36 транспортного средства достигает предварительно определенного низкого уровня, блок 38 управления аккумулятором может выдавать в БУТС предупреждение «низкое напряжение». В ответ, БУТС 12 может предписать ЭБУ 14 запуск расширителя 16 диапазона для генерирования большей электрической энергии, которая подается обратно в электрическую систему 10 для зарядки аккумулятора 36 транспортного средства. Аналогичным образом, когда запасенный заряд аккумулятора 36 транспортного средства достигает предварительно определенного высокого уровня, блок 38 управления аккумулятором может выдавать в БУТС 12 предупреждение «высокое напряжение». В ответ, БУТС 12 может предписать ЭБУ 14 останов или уменьшение генерирования электрической энергии генератором 17. В иллюстрируемом варианте осуществления, блок 38 управления аккумулятором сконфигурирован с возможностью связи с различными устройствами, включая БУТС 12, по сети 40 связи, чтобы содействовать управлению аккумулятором 36.

Зарядное устройство 52 сконфигурировано с возможностью подключения к внешнему источнику питания для зарядки аккумулятора 36. В одном варианте осуществления, зарядное устройство 52 представляет собой съемное зарядное устройство, которое подсоединяется к электрической розетке и получает электрическую энергию из этой розетки для заряда аккумулятора 36. DC/DC-преобразователь 54 преобразует напряжение постоянного тока из аккумулятора 36 к меньшему уровню напряжения, обеспечивая аккумуляторный источник 56 питания. Аккумуляторный источник 56 питания (в иллюстрируемом примере - рассчитанный на 12 В) может использоваться низковольтными устройствами электромобиля, такими, как фары и приборная панель.

Обращаясь к фиг. 2, отмечаем, что здесь показан примерный логический алгоритм 100 управления, предназначенный для управления работой расширителя 16 диапазона. В иллюстрируемом варианте осуществления, логический алгоритм 100 управления содержится в запоминающем устройстве БУТС 12, хотя - в альтернативном варианте - по меньшей мере, часть логического алгоритма 100 управления может содержаться в ЭБУ 14.

Блок 106 выдает логическую единицу, если установлен флажок скорости движения или если установлен флажок 104 включения расширителя диапазона. В одном варианте осуществления, для задания флажка 104 включения расширителя диапазона с целью инициирования логического алгоритма 100 управления согласно фиг. 2 можно использовать кнопку или коммутационный механизм, находящийся или находящуюся в интерфейсе 22 водителя или на приборной панели. В одном варианте осуществления, выбор рабочего режима расширителя 16 диапазона с помощью входа 82 выбора режимов (см. фиг. 1) приводит к установлению флажка 104 включения расширителя диапазона. А если так, то - при определенных условиях - пользователь может активировать расширитель 16 диапазона вручную. Флажок 102 скорости транспортного средства устанавливают, когда электромобиль движется с предварительно определенной минимальной скоростью транспортного средства или меньшей. В иллюстрируемом варианте осуществления, минимальная скорость транспортного средства, необходимая для установления флажка 102 скорости транспортного средства, составляет примерно 55 км/ч, хотя можно выбирать и другие подходящие минимальные скорости транспортного средства. Если скорость 102 транспортного средства падает ниже предварительно определенного минимального уровня, то расширитель 16 диапазона автоматически отключается, как описано здесь. В иллюстрируемом варианте осуществления, расширитель 16 диапазона деактивируют (т.е., блок 106 переходит от выдачи логической единицы к выдаче логического нуля), когда скорость 102 транспортного средства падает ниже значения примерно 25 км/ч, хотя можно выбрать и другие подходящие минимальные скорости транспортного средства. Когда на более высоких скоростях транспортного средства расширитель 16 диапазона работает лишь в автоматическом режиме, дорожный шум или другой шум, издаваемый электромобилем, заглушает шум, генерируемый расширителем 16 диапазона.

Рабочие пределы, проиллюстрированные в блоке 110, используются для автоматического запуска или останова расширителя 16 диапазона в зависимости от нескольких параметров аккумулятора 36 транспортного средства. Пределы, проиллюстрированные в блоке 110, являются примерными, так что - в зависимости от конфигураций транспортного средства - в блоке 110 можно предусмотреть и другие подходящие пределы. В иллюстрируемом варианте осуществления, расширитель 16 диапазона сконфигурирован с возможностью активации (т.е. выдачи «логической единицы» блоком 110), если напряжение аккумулятора 36 транспортного средства падает до 280 В или менее, выраженный в процентах заряд аккумулятора 36 транспортного средства меньше 80% полной емкости, а температура аккумулятора 36 транспортного средства меньше, чем примерно 41°С. В блоке 110, если напряжение аккумулятора 36 транспортного средства возрастает до 390 В, если выраженный в процентах заряд аккумулятора 36 транспортного средства соответствует или превышает 80% полной емкости, или если температура аккумулятора 36 транспортного средства соответствует или превышает примерно 41°С, логический алгоритм управления переходит к блоку 138. В блоке 138, БУТС 12 осуществляет воздействие, реагируя на превышенные ограничения. В зависимости от причины превышенных пределов, БУТС 12 может деактивировать генератор 17 расширителя 16 диапазона и/или деактивировать зарядное устройство 52, чтобы снизить вероятность перегрузки аккумулятора 36 транспортного средства.

Блок 112 требует выбора режима работы транспортного средства, например, «спортивного» или «экономичного» режимов, описанных выше. Если все блоки 106, 110 и 112 выдают логическую единицу, то логический алгоритм управления переходит к блоку 114. В иллюстрируемом варианте осуществления, расширитель 16 диапазона сконфигурирован с возможностью генерирования определенной нагрузки (на основании скорости двигателя или об/мин) в зависимости от скорости транспортного средства и выбранного режима работы расширителя 16 диапазона. В блоках 114 и 122, БУТС 12 (или ЭБУ 14) идентифицирует выбранный режим работы для расширителя 16 диапазона. В качестве иллюстрации, отметим, что режим работы выбирают с помощью входа 82 выбора режимов согласно фиг. 1. В иллюстрируемом варианте осуществления, режим стабилизации аккумулятора, режим зарядки аккумулятора, или режим расширения диапазона можно идентифицировать в блоках 114 и 122. Сразу же после идентификации режима работы, в блоке 124 устанавливается флажок 130 работы.

После идентификации надлежащего режима работы для расширителя 16 диапазона и установления флажка 130 работы, логический алгоритм управления переходит к блоку 126. В блоках 126, 132 и 136 режим работы, выбранный для расширителя 16 диапазона, реализуется посредством БУТС 12 и/или ЭБУ 14. Как только блок 126 выдает логический нуль, расширитель 16 диапазона работает в соответствии с выбранным режимом работы, как представлено блоком 136. А если так, то генерируется запускающее событие 140, и расширитель 16 диапазона активируется и работает в соответствии с выбранным режимом работы.

Когда транспортное средство и расширитель 16 диапазона работают, возможно, применение торможения транспортным средством, что вызывает инициирование рекуперативного торможения. В таком случае, и расширитель 16 диапазона, и система рекуперативного торможения генерирует электрическую энергию, подаваемую обратно в аккумулятор 36 транспортного средства. Чтобы избежать перегрузки по току аккумулятора 36 транспортного средства, устанавливают флажок 128, когда генерируемый ток, подаваемый в аккумулятор 36 транспортного средства, превышает верхнее пороговое значение. Например, если верхнее пороговое значение тока аккумулятора 36 транспортного средства составляет 80 А, то флажок 128 устанавливают, когда суммарный ток, генерируемый расширителем 16 диапазона и системой рекуперативного торможения, соответствует значению 80 А или превышает его. В этой ситуации, расширитель 16 диапазона деактивируется в блоке 134 посредством закрытия дроссельной заслонки двигателя расширителя 16 диапазона, а значит - и прекращения генерирования электрической энергии генератором 17. В одном варианте осуществления, если предел верхнего порогового значения тока остается превышенным после останова генератора 17, то - во избежание перегрузки аккумулятора 36 транспортного средства - либо отключают систему рекуперативного торможения, либо направляют в другое место генерируемый ток из системы рекуперативного торможения. В одном варианте осуществления, флажок 128 устанавливают, когда превышаются пределы, иллюстрируемые в блоке 110. В блоке 134 можно реализовать временную задержку до того, как можно будет генерировать запускающее событие 140 и повторно активировать расширитель 16 диапазона.

В одном варианте осуществления, режим работы можно оперативно изменять во время работы электромобиля и расширителя 16 диапазона. Например, пользователь может выбирать новый режим работы с помощью входа 82 выбора режимов (см. фиг. 1), когда расширитель 16 диапазона работает в другом режиме работы.

Если блок 106 выдает логическую единицу, то логический алгоритм управления также переходит к блоку 146. Как показано посредством блоков 142, 144 и 146, если скорость 102 транспортного средства равна или близка к нулю, а транспортное средство работает на нейтральной передаче, расширитель 16 диапазона может работать, заряжая аккумулятор 36 транспортного средства. В частности, пользователь должен вручную выбрать кнопку или другое устройство ввода в интерфейсе водителя, чтобы установить флажок 104 включения расширителя диапазона и активировать расширитель 16 диапазона в блоке 148. Ручную активацию расширителя 16 диапазона в блоке 148 можно использовать, например, когда транспортное средство останавливается, а заряд в аккумуляторе 36 транспортного средства падает до низкого уровня заряда, например, если на дороге «пробка».

В иллюстрируемом варианте осуществления, расширитель 16 диапазона сконфигурирован с возможностью генерирования определенной нагрузки в зависимости от скорости транспортного средства и выбранного режима работы расширителя 16 диапазона. В каждом режиме работы, скорость двигателя расширителя 16 диапазона изменяется в зависимости от скорости транспортного средства. Фиг. 3 иллюстрирует скорость двигателя и площадь отверстия дроссельной заслонки расширителя 16 диапазона в примерном режиме работы, предусматривающем стабилизацию аккумулятора, для расширителя 16 диапазона. В режиме стабилизации аккумулятора, скорость двигателя (об/мин) расширителя 16 диапазона изменяется по кривой 116, а выраженная в процентах площадь отверстия дроссельной заслонки расширителя 16 диапазона изменяется по кривой 118 в связи со скоростью транспортного средства. Нагрузка, генерируемая расширителем 16 диапазона, зависит от скорости двигателя расширителя 16 диапазона. В примерном режиме работы, предусматривающем стабилизацию аккумулятора, расширитель 16 диапазона генерирует энергию в соответствии с кривой 120 (см. фиг. 4 и 5) для иллюстрируемого диапазона скорости транспортного средства.

Кривая 182 мощности согласно фиг. 4 и 5 иллюстрирует примерную среднюю электрическую мощность, потребляемую электродвигателем 48 транспортного средства для движения по дороге или поверхности, являющейся, по существу, плоской. Как показано на фиг. 4, для иллюстрируемого диапазона скоростей, электрическая энергия, генерируемая расширителем 16 диапазона в режиме стабилизации аккумулятора, больше чем электрическая мощность, в среднем потребляемая электродвигателем 48 транспортного средства, когда транспортное средство едет по плоской дороге, или равна этой мощности. А если так, то режимом стабилизации аккумулятора можно воспользоваться, когда транспортное средство движется, как по холмистой, так и по ровной местности. В режиме стабилизации аккумулятора, проиллюстрированном на фиг. 4, расширитель 16 диапазона вырабатывает дополнительную электрическую энергию в диапазоне между скоростями движения примерно от 25 км/ч до 80 км/ч.

Примерные кривые мощности для режимов работы, предусматривающих зарядку аккумулятора и расширение диапазона, иллюстрируются на фиг. 5. В режиме расширения диапазона, расширитель 16 диапазона генерирует кривую 184 мощности для иллюстрируемого диапазона скоростей транспортного средства. Как показано, энергия, генерируемая расширителем 16 диапазона в режиме расширения диапазона, меньше, чем электрическая энергия, в среднем потребляемая электродвигателем 48 транспортного средства, когда транспортное средство движется по плоской поверхности, или равна этой мощности. В иллюстрируемом варианте осуществления, режим расширения диапазона сконфигурирован с возможностью расширения диапазона или «срока службы» аккумулятора 36 транспортного средства и - не обязательно - поддержания заряда аккумулятора 36 транспортного средства.

В режиме зарядки аккумулятора, расширитель 16 диапазона генерирует кривую 186 мощности для иллюстрируемого диапазона скоростей транспортного средства. Как показано, энергия, генерируемая расширителем 16 диапазона в режиме зарядки аккумулятора, существенно больше, чем энергия, в среднем потребляемая электродвигателем 48 транспортного средства, когда транспортное средство движется по плоской поверхности. А если так, то режим зарядки аккумулятора используется для зарядки аккумулятора 36 транспортного средства во время эксплуатации транспортного средства.

Для иллюстрируемых на фиг. 5 режимов работы, предусматривающих стабилизацию аккумулятора и расширение диапазона, генерирование энергии расширителем 16 диапазона активируют, когда скорость транспортного средства достигает примерно 55 км/ч, и деактивируют, когда скорость движения падает ниже, чем примерно 25 км/ч. В режиме зарядки аккумулятора, иллюстрируемом на фиг. 5, расширитель 16 диапазона сконфигурирован с возможностью генерирования электрической энергии при любых скоростях транспортного средства, включая скорости транспортного средства в диапазоне между 0 и 55 км/ч.

Обращаясь теперь к фиг. 6, отмечаем, что транспортное средство имеет систему охлаждения, обозначенную как единое целое позицией 200 и имеющую низкотемпературный контур 202 циркуляции и высокотемпературный контур 204 циркуляции. Низкотемпературный контур 202 циркуляции состоит из электрического водяного насоса 206 и радиатора 208, причем водяной насос 206 обеспечивает циркуляцию низкотемпературной охлаждающей воды через выпрямитель 42, инвертор 44, DC/DC преобразователь 54, электродвигатель 48 привода и генератор 17. Эта охлаждающая вода также течет через подогреватель масла, расположенный внутри описываемого здесь двигателя расширителя диапазона.

Предусмотрен отдельный высокотемпературный контур 204 циркуляции, который, как правило, обеспечивает циркуляцию охлаждающей воды через водяные рубашки охлаждения двигателя, имеющиеся в двигателе. Для охлаждения охлаждающей воды двигателя предусмотрен второй радиатор 210, а нагревательный элемент 212 обеспечивает нагрев пассажирского салона. Транспортное средство также может иметь бортовой электрический нагреватель (не изображен), а система может определять, что эффективнее - работа двигателя расширителя диапазона для обеспечения нагрева пассажирского салона или нагрев двигателя посредством электрического нагревателя и подзарядка аккумуляторов с помощью расширителя диапазона.

Как упоминалось выше, система включает в себя расширитель 16 диапазона, который состоит из генератора 17 и - как показано на фиг. 7-9 - четырехтактного двигателя 290. Двигатель 290 состоит из картера 300 двигателя, масляного поддона или маслосборника 302, гильзы 304 цилиндра, узла 306 головки и клапанной крышки 308. Обращаясь теперь к фиг. 10, отмечаем, что в двигателе - посредством нескольких секций 300, 302, 304 и 306, таких, как маслосборник 310 двигателя, внутренняя камера 312 картера, камера 314 сжатия и камера 316 распределительного вала, - ограничены несколько полостей. Обращаясь теперь к фиг. 10, 11 и 12, опишем маслосборник 302 подробнее.

Как лучше всего показано на фиг. 11A и 11B, маслосборник 302 ограничен верхней корпусной частью 326 и нижней корпусной частью 328, описываемыми здесь. Верхняя корпусная часть 326 состоит из боковых стенок 330, 332 и торцевых стенок 334, 336. Маслосборник 302 также включает в себя днище 340, имеющее пьедестальную часть 342 и выполненную как единое целое с ним трубчатую часть 344, проходящую от него кверху. Обращаясь теперь к фиг. 12, отмечаем, что здесь показан узел 350 фильтра, который установлен внутри маслосборника 302 и включает в себя резьбовой болт 352, фильтр 354 в форме трубы и переходный участок 356. Как показано, от стенки 332 по направлению к стенке 330, а в частности - в пьедестал 342, просверлено отверстие, определяющее отверстия 360А и 360В. Трубчатая часть 344 также просверлена, определяя отверстие 362, которое пересекается с отверстием 360B. Как должно быть, очевидно, отверстие 360A является резьбовым для приема болта 352. Это обеспечивает расположение узла 350 фильтра так, как показано на фиг. 12, а переходная часть 356 при этом располагается в отверстии 360B.

Обращаясь теперь к фиг. 11A, 11B, 12 и 13, отмечаем, что маслосборник 302 дополнительно включает в себя теплообменник, имеющий подвод воды и обозначенный как единое целое позицией 370 на фиг. 12 и описываемый здесь. Обращаясь сначала к фиг. 11A и 11B, отмечаем, что верхняя часть 326 маслосборника 302 включает в себя криволинейные части 372 и 374 стенок (фиг. 11A), определяющие соответствующие полости 376 и 378 (фиг. 11B). Как лучше всего показано на фиг. 13, с полостями 376 и 378 соответственно сообщаются соединительные гидромуфты 380 и 382, которые обеспечивают впуск воды в теплообменник 370 и выпуск ее из него. Обращаясь теперь к фиг. 11B, отмечаем, что нижняя сторона части 326 маслосборника включает в себя множество U-образных ребер, таких, как ребра 390, 392, которые окружают центральную стенку 398. Как показано на фиг. 11B, между частями 326, 328 расположена прокладка 400, скрепляемая с ними посредством крепежных деталей 402. Возвращаясь снова к фиг. 12, отмечаем, что ограничены два отдельных канала 410, 412, сообщающиеся с соответствующими гидромуфтами 382, 380, которые также описаны здесь.

Теперь, со ссылками на фиг. 14-17, будет подробнее описан картер 300 двигателя. Как показано, картер 300 двигателя изображен как разъемный картер, ограниченный частями 300A и 300B картера. Как показано, часть 300B картера имеет множество резьбовых шпилек 440, ввинченных в резьбовые отверстия 442. Часть 300A картера включает в себя соответствующие отверстия 444, расположенные над шпильками, для завершения сборки картера. Как показано на фиг. 14, нижняя часть 300B картера определяет камеру 450 коленчатого вала, окруженную полукруглой стенкой 452 и торцевыми стенками 454 и 456. Каждая из торцевых стенок 454, 456 определяет поверхности 458, 460 для подшипников, описываемые здесь.

Картер 300 двигателя также определяет множество монтажных поверхностей или фланцев. Например, как показано на фиг. 14, обозначена верхняя поверхность 470 для сопряжения с гильзой 304 цилиндра, описываемой здесь. Позициями 472А и 472В также обозначена поверхность для монтажа генератора, имеющая множество монтажных отверстий 474. Как показано на фиг. 15, для монтажа маслосборника 302 предусмотрена нижняя монтажная поверхность 478. Обращаясь теперь к фиг. 16, отмечаем, что две половины 300A, 300B картера также определяют монтажную поверхность 490A, 490B, на которую устанавливают крышку, которая также здесь описана далее. Камера 316 распределительного вала - см. фиг. 16, - по меньшей мере, частично ограничена стенкой 500 на части 300В картера и стенкой 502 на части 300А картера. Таким образом, когда части 300А и 300В картера сомкнуты, камера 316 цепи привода распределительного вала окружает поверхность 458 для подшипника, а также ограничена задней стенкой, в свою очередь, ограниченной поверхностями 510A на части 300А картера и 510B на части 300B картера. Как показано на любой из фиг. 14 или 16, предусмотрен канал 512 цепи привода распределительного вала, проходящий сквозь верхнюю поверхность 470 картера 300 двигателя, а также открывающийся в камеру 316 цепи привода распределительного вала, как лучше всего показано на фиг. 17. Как показано также на фиг. 16, часть 300В картера дополнительно включает в себя полукруглую стенку 514, проходящую вперед от поверхности 510B и имеющую паз 516 для доступа, который также описан здесь.

Как лучше всего видно на фиг. 16 и 17, рядом с камерой 450 коленчатого вала образован канал, ограниченный половинами канала, обозначенными позициями 520A (фиг. 17) и 520B (фиг. 16). Части 522A и 522B (фиг. 16) определяют отверстие, которое, в свою очередь, сообщается с каналом, ограниченным половинами 520A и 520B. Следует понять, что внутренняя стенка 524A (фиг. 17) и внутренняя стенка 524B (фиг. 16), отстоящие друг от друга, определяют между собой пространство, так что камера 450 коленчатого вала сообщается с каналом, ограниченным частями 520A и 520B канала. Кроме того, отверстие, ограниченное частями 522A и 522B, является единственным средством сообщения между каналом 450 коленчатого вала и каналом 316 распределительного вала. Кстати, единственным средством сообщения между камерой 316 распределительного вала и камерой 310 маслосборника является сквозное отверстие 530 (фиг. 16) в нижней точке этой непрерывной стенки 500. И, наконец, отверстиями 536 (фиг. 17) и 538 (фиг. 16 и 17) ограничен канал для впуска масла. Следует также понять, что отверстие 536 профилировано в соответствии с отверстием 362 (фиг. 12).

Обращаясь теперь к фиг. 18 и 19, отмечаем, что здесь показан узел коленчатого вала, обозначенный как единое целое позицией 540. Узел 540 состоит из коленчатого вала 542, который имеет разъемный вал, имеющий половины 542A и 542B, соединенные друг с другом посредством запрессованного пальца 544, и шатун 546. Коленчатый вал 542 также включает в себя два выходных конца вала - первый конец 550 вала, имеющий поверхность 552 сочленения, и второй конец 560 вала, который соединен посредством шпонки с зубчатой передачей 562, имеющей зубчатое колесо 564 малого диаметра и зубчатое колесо 566 большого диаметра, которые дополнительно описываются ниже. Как тоже показано, конец 560 вала расточен для обеспечения отверстия 570, которое, в свою очередь, сообщается с расточенным каналом 572 сквозь часть 542В коленчатого вала. Как показано, палец 544 включает в себя расточенный канал 574, который выровнен с расточенным каналом 572. Предусмотрены противовесы 576.

В заключение отметим, что палец 544 включает в себя торцевые заглушки 578, определяющие внутренний объем пальца в местах, обозначенных позицией 580, и отверстие 582 для доступа, расположенное между частями 542А, 542В коленчатого вала. Как показано, шатун 546 изображен расположенным между половинами 542А, 542В коленчатого вала и установленным с возможностью вращения на палец 544 посредством игольчатого подшипника 590. Как лучше всего показано на фиг. 19, палец 544 имеет по три лыски 592 на каждой стороне шатуна, которые далее описываются здесь. На противоположных сторонах пальца 544 расположены роликовые подшипники 594 и 596, которые обеспечивают установку узла 542 коленчатого вала с возможностью вращения, которые описывается далее. И, наконец, рядом с роликовым подшипником 596 предусмотрена грязесъемная манжета 598, которая описывается далее.

Обращаясь теперь к фиг. 20, отмечаем, что здесь показан узел 306 головки, имеющий основную корпусную часть 600. Узел 306 включает в себя сдвоенные верхние распределительные валы 602, 604, которые установлены с возможностью вращения в парах роликовых подшипников 606 и 608 (на фиг. 20 виден только один подшипник каждой пары). Распределительные валы 602 и 604 приводятся в движение соответствующими зубчатыми колесами 610, 612 и цепью 614 привода распределительного механизма. Следует понять, что цепь 614 привода распределительного механизма движется вокруг зубчатого колеса 564 (фиг. 19), так что вращение коленчатого вала приводит в движение распределительные валы 602, 604. Как лучше всего показано на фиг. 21, корпус 600 включает в себя верхнюю стенку 620, имеющую клапанные отверстия 622, и нижнюю стенку 630, имеющую сквозные отверстия 632. Предусмотрен канал 634 доступа, который профилирован для сообщения с каналом 512 (фиг. 16, 17) и для обеспечения прохождения цепи 614 вверх к зубчатым колесам 610, 612.

Теперь, со ссылками на фиг. 23 и 24, будут описаны другие аспекты двигателя. Как показано на фиг. 23, над отверстием 522 расположен накрывающий его пластинчатый клапан 650. Как показано на фиг. 24, для направления цепи 614 и для поддержания надлежащего натяжения цепи предусмотрены направляющие 702, 704 цепи. Снова обращаясь к фиг. 23, отмечаем, что предусмотрено балансирующее зубчатое колесо 710, введенное в зацепление с зубчатым колесом 566, которое приводится в движение коленчатым валом 542. Зубчатое колесо 710 имеет вал 712, установленный, как здесь описано, с возможностью вращения.

Как показано на фиг. 23, крышка 740 также изображена имеющей фланец 742, который сопряжен с фланцевыми поверхностями 490A и 490B узла картера 300 двигателя. Крышка 740 дополнительно включает в себя маслораспределительный скребок 746, маслораспределительный канал 748 и роликовый подшипник 744, который установлен на валу 712 балансирующего зубчатого колеса 710. Как показано, скребок 746 крепится к внутренней поверхности 750 крышки 740 и включает в себя длинную направляющую 752 и короткую направляющую 754. Как дополнительно описывается здесь, за направляющие 752, 754 выступает надставочный язычок 756.

Маслораспределительный канал 748 состоит из первого уплотнения 760, профилированного для установки поверх конца 560 коленчатого вала и охватывающего канал 570 масла (фиг. 22). Второе уплотнение 762 профилировано для установки в отверстии 538. И, наконец, внутри крышки 740 ограничен канал 766 масла, как лучше всего показано на фиг. 10.

Обращаясь теперь к фиг. 25, отмечаем, что клапанная крышка 308 показана здесь с нижней стороны с маслораспределительным узлом 800, который показан как включающий в себя распределительный элемент 802 для толкателей и кулачков привода клапанов и направляющие 804, 806 для смазки распределительного вала 602 (фиг. 20). Как показано на фиг. 26 и 27, распределительный элемент 802 содержит верхний поддон 810, имеющий периметрическую стенку 812, проходящую вокруг поддона и вокруг днища 814. Сквозь днище 814 проходит окно 816, профилированное для расположения поверх цепи 614 привода распределительного вала, описываемой здесь. Механизм 802 дополнительно включает в себя установочную бобышку 820 и отверстия 822 и 824, которые сообщаются с днищем 814 поддона.

Теперь, с учетом вышеописанных подробностей двигателя, будет описана сборка двигателя. Обращаясь сначала к фиг. 11B и 12, следует понять, что сборку маслосборника 302 осуществляют, размещая нижнюю часть 328 и прокладку у нижней поверхности части 326 и обеспечивая крепежные детали для сборки этих двух компонентов 326, 328 воедино. Также устанавливают узел 350 масляного фильтра, как показано на фиг. 12.

Как показано на любой из фиг. 14-17, шпильки 440 ввинчивают в резьбовые отверстия 442, после чего внутри камеры 450 коленчатого вала (фиг. 14) располагают узел 540 коленчатого вала (как показано на фиг. 18). Это приводит к позиционированию роликового подшипника 594 (фиг. 14) на поверхности 460 (фиг. 14) и роликового подшипника 596 (фиг. 18) на поверхности 458 (фиг. 14). Это также приводит к позиционированию манжеты 598 внутри канавки 462 (фиг. 14). Следует понять, что это приводит к позиционированию зубчатой передачи 562 (фиг. 18) так, что она накроет полукруглую стенку 514, как лучше всего показано на фиг. 23. Следует также понять, что цепь 614 цепи привода распределительного вала должна быть размещена вокруг ведущего зубчатого колеса 564 до вставления в нижнюю половину 300B картера.

После того, как подузел коленчатого вала расположен так, как описано выше, верхнюю часть 300A узла картера теперь можно устанавливать посредством скольжения, позиционируя отверстия 444 поверх каждой из соответствующих шпилек 440, как лучше всего показано на фиг. 16. Как показано на фиг. 17, верхнюю часть 300В картера устанавливают в роликовых подшипниках 594, 596, размещая пальцы 640, блокирующие подшипники, внутри принимающих отверстий 642, чтобы предотвратить вращение верхней дорожки подшипников 594, 596 во время вращения коленчатого вала. Следует также понять, что во время сборки верхней части картера цепь 614 привода распределительного вала подают вверх через отверстие 512 (фиг. 17), чтобы протащить цепь кверху через картер двигателя.

Обращаясь теперь к фиг. 10, отмечаем, что когда поршень 636 уже прикреплен к шатуну 544, гильзу 304 цилиндра можно теперь разместить поверх поршня 636 и опустить вниз, чтобы она оказалась на верхней поверхности 470 (фиг. 16) верхней части 300А картера. Хотя это и не описано конкретно, следует понять, что гильза 304 цилиндра имеет отверстия, которые согласованы со шпильками 440, так что гильзу цилиндра устанавливают поверх картера 300А, как лучше всего видно на фиг. 10.

Если узел 306 головки является таким, как показано на фиг. 20, то узел 306 головки надет на шпильки 440, которые оказываются в отверстиях 632 (фиг. 21), имеющихся в нем. Следует понять, что шпильки 440 имеют длину, достаточную для пропускания их через отверстия 632 с достаточным зазором для установки крепежных сборок, например, включающих в себя шайбы и крепежные гайки. Затем осуществляют сборку цепи 614 привода распределительного вала, надевая ее вокруг связанных с ней зубчатых колес 610, 612 привода распределительного вала и устанавливая в положение, показанное на фиг. 20. Затем можно закрепить клапанную крышку 308 поверх узла 306 головки посредством крепежных деталей.

Обращаясь теперь к фиг. 28, отмечаем, что здесь показан узел расширителя 16 диапазона, установленный внутри транспортного средства перед электродвигателем 48 привода. Двигатель 290 расширителя диапазона крепится к генератору 17 во время установки генератора 17 так, что он оказывается обращенным вперед по отношению к продольной оси L. Электродвигатель 48 привода имеет выходные приводные муфты 800, расположенные вдоль поперечной оси D привода. Как показано, предусмотрен рамный кронштейн 802, имеющий установочные цилиндры 804, которые включают в себя резиновые втулки для установки узла расширителя 16 диапазона в трех положениях.

Как упоминалось выше, расширитель 16 диапазона работает лишь с целью зарядки аккумуляторов системы и поэтому не находится в работе постоянно. С этой целью, масло подогревают с помощью воды, которая в системе течет через муфты 380, 382. Этот поток воды постоянен во время эксплуатации транспортного средства, чтобы поддерживать надлежащую рабочую температуру масла. По этой же причине, каталитический преобразователь расширителя диапазона также подогревают для обеспечения состояния готовности к работе.

Двигатель сконструирован так, что давление масла на точки опоры не обязательно, а для надлежащей смазки требуется довольно незначительный поток капель. Как упоминалось выше, все подшипники, в частности подшипники 594, 596 главного кривошипа, являются роликовыми подшипниками, а подшипником шатуна является игольчатый подшипник 590 (фиг. 18). Как тоже упоминалось, подшипники 607, 608 верхних распределительных валов (фиг. 20) тоже являются роликовыми подшипниками. Таким образом, для смазки роликовых и игольчатого подшипников адекватной является малая величина расхода масла.

Как описано, двигатель 290 даже не имеет традиционного маслонасоса, а вместо этого масло сифонируется за счет естественного рабочего движения поршня. Смазка двигателя будет описана со ссылками к фиг. 10, 18 и 19. Следует понять, что на фиг. 10 поршень показан в положении верхней мертвой точки (ВМТ). Во время рабочего такта, поршень 636 принудительно отводится вниз, а уменьшение объема камеры 312 картера (наряду с продувкой газами вокруг поршня) приводит к нагнетанию давления в камере 312 картера. Напомним, что для сообщения между камерой 312 картера и камерой 316 привода распределительного вала есть лишь одно отверстие, которым является сквозное отверстие 522. Таким образом, во время такта сжатия, газы в камере 312 картера выходят через пластинчатый клапан 650 (фиг. 23).

Когда поршень находится в его нижнем положении или в нижней мертвой точке (НМТ), этот поршень начинает двигаться вверх, начиная такт сжатия, приводящий к сжатию воздуха и топлива внутри камеры 314 сжатия. Вакуум, создаваемый внутри камеры 312, приводит к всасыванию масла из камеры 310 маслосборника через фильтр 354 в канал 362, 536, 766 и в канал 570 внутри коленчатого вала 542. Это также приводит к всасыванию масла во внутренний объем 580 внутри пальца 544 по каналу 572. Масло достигает игольчатых подшипников 590 через отверстие 582. Продолжающееся вращение коленчатого вала 542 вызывает снятие воздействия центробежной силы, обуславливаемой маслом, с игольчатого подшипника 590 в результате оттока через каналы 592 (фиг. 19) в камеру 312 картера. Фактически, как только двигатель начинает работать, центробежная сила масла вместе с поверхностным натяжением текучей среды масла способствует всасыванию масла через вышеупомянутые каналы. Следует также понять, что во время рабочего такта масло, которое находится в камере 312 картера, выпускается через пластинчатый клапан 650 в камеру 316.

Обращаясь снова к фиг. 23, отмечаем, что здесь уровень масла показан соответствующим его естественному уровню внутри камеры 316, а отверстие 516 позволяет маслу достигать некоторого уровня в пределах полукруглой стенки 514. Вращение зубчатых колес 566, 710 (фиг. 23) вызывает забрасывание масла на направляющую 752 для движения с помощью направляющей 754 и идущей вниз поперечной направляющей 756. После того масло подбирается цепью 614 и переносится через картер 300 двигателя, гильзу 304 и в головку 306.

Теперь, со ссылками на фиг. 30 и 31, будет описана смазка внутри узла 306 головки. Как показано, прежде всего, на фиг. 30, цепь 614 сбрасывает масло в элемент 802 через окно 816 и собирает внутри элемента 802. Затем масло капает через отверстие 822 (фиг. 26-27) и через отверстие 824 (фиг. 27), смазывая рабочие выступы 605 кулачков на распределительном валу 604. Вращение цепи 614 вместе с распределительным валом 602, 604 вызывает выдавливание масла у направляющих 804, 806 (см. фиг. 25), которое вызывает смазку рабочих выступов 603 распределительного вала 602 (фиг. 20) каплями масла. Кроме того, благодаря наклону двигателя (см. фиг. 7), то есть, при наличии распределительного элемента 802 на высокой стороне, масло также распределяется на рабочие выступы 603 распределительного вала 602 (фиг. 20). Общее распыление масла внутри клапанной крышки 308 вызывает смазывание подшипников 606, 608. Масло возвращается в камеру 316 цепи привода распределительного вала через отверстия 512 и 634 для доступа к цепи (фиг. 20) и обратно в камеру 310 маслосборника посредством отверстия 530, что и заканчивает цикл смазки.

Обращаясь теперь к фиг. 32, отмечаем, что здесь показано сечение расширителя диапазона с подключенным одноцилиндровым двигателем 290, генератором 17, находящимися слева, и блоком двигателя, т.е., двигателя внутреннего сгорания, в данном случае - одноцилиндрового двигателя, находящимся справа. Генератор 17 находится в корпусе 900 генератора.

Среди компонентов двигателя внутреннего сгорания можно рассмотреть коленчатый вал 542, палец 544 коленчатого вала, шатун 546, поршень 636, а также гильзу 304 цилиндра, а среди компонентов электрического привода можно рассмотреть аналогичный полый вал 902 ротора генератора с генератором/ротором 904.

Как можно увидеть из фиг. 33, коленчатый вал 542 и вал 902 ротора соединены посредством самоцентрирующегося соединительного винта 906, вследствие чего на коленчатом валу расположены короткий вал 550 с цилиндрическим зубчатым колесом 552, а на валу 902 ротора расположены соответствующий вал 908 с цилиндрическим зубчатым колесом 910, причем это зацепление является самоцентрирующимся и известно как зацепление с V-образными мелкими зубьями. Эти два вала соединены соединительным винтом, а два корпуса 900 и 304 соединены винтами 914 без центрирования, потому что центрирующим является зацепление с V-образными мелкими зубьями.

Выгодным следствием такого соединения является существенное упрощение подшипников обоих валов, что гарантирует простое регулирование длины валов из-за изменений температуры. Эта конструкция требует лишь неподвижного подшипника 920 как шарикового подшипника для вала 902 ротора и первого плавающего подшипника 922 как шарикового подшипника или роликового подшипника в корпусе генератора или внутреннем кольце, а также третьего и четвертого плавающих подшипников 594 и 596 как роликовых подшипников без осевых заходных участков в корпусе двигателя, а внутреннее кольцо при этом запрессовано на коленчатом валу, или коленчатый вал непосредственно служит в качестве беговой поверхности для плавающего подшипника без внутреннего кольца. Плавающие подшипники 594 и 596 также можно сконструировать как шариковые подшипники, устанавливаемые по скользящей посадке в корпусе или на валу.

Из вышеописанной компоновки сочленения вытекают многочисленные преимущества, такие, как: простая сборка с помощью лишь одного винта, идущего сквозь полый вал генератора; простая предварительная сборка двух компонентов - двигателя внутреннего сгорания и генератора; придание соединению такой конфигурации, что сила предварительного механического напряжения винта в любой ситуации больше, чем крутящий и изгибающий моменты, генерируемые двигателем внутреннего сгорания, который работает за счет зацепления, вследствие чего достигается очень жесткое соединение и гарантируется использование большой вращающейся массы генератора в качестве массы махового колеса двигателя.

Поскольку зацепление является самоцентрирующимся, дополнительные операции центрирования на корпусе не проводятся. Таким образом, можно избежать излишней определенности в узле, а также отметим, что всегда достигается концентричность и выравнивание двух агрегатов. В осевом направлении возможны минимальные допуски.

Сначала соединяют валы, а потом соединяют с помощью винтов корпуса друг с другом. Благодаря высокой точности зацепления с V-образными мелкими зубцами в осевом направлении, появляется возможность закрепить весь соединенный вал с помощью лишь одного упорного подшипника, за счет чего можно исключить известные проблемы в связи с линейным расширением из-за влияния температуры.

Поскольку генератор весьма чувствителен к люфту, как в радиальном, так и в осевом направлении, из-за эффективности обмоток и постоянных магнитов, и поскольку кпд резко снижается при большом люфте, было бы идеально, если бы генератор можно было точно ориентировать, а все линейное расширение на двигателе внутреннего сгорания можно было бы поглощать и уравновешивать несмотря на жесткое соединение. Осевое выравнивание на генераторе важно потому, что замер скорости вращения и положения генератора считывается декодером или кодером вращения, установленным на стороне торца. Ввиду его конструкции, этот декодер неспособен преодолевать большие осевые расстояния. Таким образом, осевое выравнивание корпуса генератора и вала генератора желательно проводить на стороне декодера.

По этой причине, двигателю внутреннего сгорания можно придать такую конфигурацию, что он сможет поглощать все линейное расширение соединенного вала в приводе коленчатого вала. Распределительный вал и шатун имеют в осевом направлении люфт, достаточный, чтобы поглощать растяжение. Упорный подшипник на двигателе можно исключить. Коленчатый вал и шатун могут просто иметь заходной участок для ограничения в осевом направлении, который используется лишь в состоянии предварительной сборки двигателя без генератора.

Как только двигатель и генератор соединены, генератор приобретает осевое выравнивание. Подшипники на двигателе можно изготавливать так, что шариковые подшипники будут плавающими подшипниками, как показано на фиг. 35, или - в альтернативном варианте - можно изготавливать двигатель с роликовыми подшипниками или сферическими роликовыми подшипниками. Шатун имеет достаточный люфт на пальце поршня, чтобы поглощать осевое удлинение. Далее, шатун проходит между двумя щеками коленчатого вала. Это приводит к компактной совокупности агрегатов, вследствие чего генератор с его большой вращающейся максой используется как маховое колесо на двигателе внутреннего сгорания, в результате чего получается существенное сокращение веса и оптимизация пространства для монтажа.

Обращаясь теперь к фиг. 36, отмечаем, что здесь показана система 950 амортизации двигателя, предназначенная для двигателя 290 и генератора 17. Двигатель 290 включает в себя воздухозаборную систему 952, состоящую из воздушного фильтра 954, подсоединенного к корпусу 956 дроссельной заслонки и к воздушному коллектору 958 посредством шлангов 960, 962. Как показано, воздушный фильтр 954 крепится к раме 964 посредством соединительного механизма, обозначенного как единое целое позицией 966. Соединительный механизм 966 может быть непосредственным соединением, установленным на раму, или может быть кронштейном известной конструкции. При отсутствии системы 950 амортизации, двигатель 290 может вибрировать, вызывая перенос на воздушный фильтр 954 и на раму 964 вибрации, которая может ощущаться водителем и/или пассажирами. Эта вибрация усиливается из-за отдаленного места нахождения корпуса 956 дроссельной заслонки, связанного непосредственно с двигателем 290.

Как показано, система 950 амортизации вибрации состоит из множества кронштейнов 970, жестко соединенных с двигателем 290, а также связанных с амортизирующим грузом 972. Амортизирующий груз 972 может быть соединен только с двигателем 290, как показано на фиг. 36, либо может быть непосредственно и жестко связан с корпусом 956 дроссельной заслонки посредством муфты 974, как показано на фиг. 37.

Как показано на фиг. 38, дополнительный альтернативный вариант обеспечивает амортизирующий вес 972, перемещаемый относительно корпуса 956 дроссельной заслонки посредством цилиндрических винтовых пружин 976, 978. В этом примере, через массу 972 проходит шток 974', а пружины находятся на противоположных сторонах массы 972. Для показанного здесь одноцилиндрового двигателя обнаружено, что подходящей оказывается масса приблизительно 6 кг.

Таким образом, как показано, вибрация двигателя 290 передается на амортизирующий груз 972. В варианте осуществления согласно фиг. 36, амортизируется лишь вибрация двигателя, а в варианте осуществления согласно фиг. 37 и 38, также происходит амортизация корпуса 956 дроссельной заслонки благодаря его непосредственной связи с амортизирующим грузом 972 через муфту 974, а вибрация этого корпуса происходит на той же частоте, что и у груза 972 и двигателя 290. Во всех вариантах осуществления, на раму 964 передается существенно меньшая вибрация.

Реферат

Изобретение относится к электромобилям и зарядной системе для них. В гибридном транспортном средстве используется двигатель внутреннего сгорания с системой смазки и охлаждения и электромотор. В электромобиле используется электромотор и двигатель-генератор. В способе управления двигателем электромобиля осуществляют управление двигателем и производят зарядку аккумулятора электромобиля. В способе зарядки аккумулятора электромобиля зарядку производят от электродвигателя, путем генерирования токов, в том числе, при рекуперативном торможении. Система управления для электромобиля содержит двигатель-генератор с контроллером управления, аккумулятор и устройство выбора режима двигателя-генератора. Решение направлено на расширение функциональных возможностей. 15 н. и 96 з.п. ф-лы, 38 ил.

Формула