饋能型電磁轉(zhuǎn)差離合器及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及動(dòng)力傳動(dòng)領(lǐng)域，具體是饋能型電磁轉(zhuǎn)差離合器及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 雖然現(xiàn)代工業(yè)基本上都采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)加變頻器的方式對(duì)負(fù)載進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，但是 電磁轉(zhuǎn)差離合器巧lectroma即etic Sli卵ing Clutch,簡稱為ESC)，也稱為電磁滑差離合 器，W其結(jié)構(gòu)緊湊、無機(jī)械磨損、控制方便、電流小、可實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速等優(yōu)點(diǎn)仍得到廣泛使 用，尤其在有些電力源無法應(yīng)用的場合，如工程機(jī)械、汽車、船舶等領(lǐng)域。電磁轉(zhuǎn)差離合器有 W下各方面的功能：離合作用、無級(jí)調(diào)速、彈性連接、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩、平滑啟動(dòng)、解決高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 問題和過載保護(hù)等。
[0003] 電磁轉(zhuǎn)差離合器主要由外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子構(gòu)成，兩轉(zhuǎn)子同屯、旋轉(zhuǎn)，無機(jī)械聯(lián)系。外 轉(zhuǎn)子為電樞，可W是鼠籠式、繞線式，也可W采用實(shí)屯、銅制電樞或侶合金杯形電樞；內(nèi)轉(zhuǎn)子 有娃鋼片疊成的磁極和繞在磁極上的勵(lì)磁繞組。一般原動(dòng)機(jī)與內(nèi)轉(zhuǎn)子相連，外轉(zhuǎn)子與負(fù)載 相連，當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁繞組所形成的磁場在電樞中感應(yīng)出電動(dòng)勢，產(chǎn)生禍流，禍流在 磁場的作用下產(chǎn)生力矩帶動(dòng)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小可W改變外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn) 速。外轉(zhuǎn)子中的禍流形成的損耗最終W熱能的形式耗散，轉(zhuǎn)差越高，無功損耗越大，效率越 低。
[0004] 重型車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向累一般有發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，該樣導(dǎo)致轉(zhuǎn)向累的輸出流 量不能隨著工況的變化而變化，造成助力特性單一、無功損耗高的問題。如果在發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn) 向累之間安裝電磁轉(zhuǎn)差離合器，就可W對(duì)轉(zhuǎn)向累進(jìn)行調(diào)速，從而調(diào)節(jié)輸出流量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種饋能型電磁轉(zhuǎn)差離合器及控制方法，用于回收電磁轉(zhuǎn) 差離合器的轉(zhuǎn)差損耗，協(xié)調(diào)控制電磁轉(zhuǎn)差離合器的調(diào)速性能和回收性能。
[0006] 一種饋能型電磁轉(zhuǎn)差離合器，包括電磁轉(zhuǎn)差離合器、能量回收裝置、勵(lì)磁電路和控 制器；所述電磁轉(zhuǎn)差離合器包括外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子、=相繞組電刷、勵(lì)磁繞組電刷；所述外轉(zhuǎn) 子上繞有=相繞組，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上繞有勵(lì)磁繞組；所述勵(lì)磁繞組與所述勵(lì)磁繞組電刷連接， 所述=相繞組與所述=相繞組電刷連接，所述=相繞組電刷與所述能量回收裝置連接，所 述=相繞組與所述能量回收裝置形成閉合回路，所述能量回收裝置與所述控制器連接，所 述控制器與所述勵(lì)磁繞組電刷連接，所述能量回收裝置還與其他用電器連接。
[0007] 上述方案中，所述電磁轉(zhuǎn)差離合器的外轉(zhuǎn)子包含鐵巧、=相繞組，鐵巧上有36個(gè)T 型齒、36個(gè)齒槽，=相繞組采用雙層短距、分布式繞組；內(nèi)轉(zhuǎn)子包含凸極鐵巧、勵(lì)磁繞組，鐵 巧有6個(gè)磁極，勵(lì)磁繞組依次繞在相鄰的磁極上，繞組通電后形成相互間隔的3個(gè)N極和3 個(gè)S極；=相繞組引出線與=相繞組電刷相連；勵(lì)磁繞組的引出線與勵(lì)磁繞組電刷相連。 [000引上述方案中，所述能量回收裝置主要包括濾波電感L、=相整流橋、濾波電容C1、 能量旁通電路、電壓調(diào)節(jié)電路、反饋電阻和超級(jí)電容。電磁轉(zhuǎn)差離合器的=相繞組與濾波電 感相連，=相繞組與濾波電感之間每相分別串聯(lián)電壓傳感器，濾波電感連接=相整流橋，濾 波電感與=相整流橋之間每相分別串聯(lián)電流傳感器；=相整流橋由6個(gè)帶有反向二極管的 MOS管VI?V6組成；能量旁通電路由旁通電阻R1和旁通MOS管V7串聯(lián)而成，能量旁通電 路并聯(lián)于整流橋的輸出端；電壓調(diào)節(jié)電路包括MOS管V8、二極管D7、電感L1，電壓調(diào)節(jié)電路 的輸出端連接勵(lì)磁電路，并通過MOS管V9連接至蓄電池；超級(jí)電容SC與Rc串聯(lián)后并聯(lián)于 電壓調(diào)節(jié)電路輸出端和地之間；反饋電阻由R2和Rf串聯(lián)而成，并聯(lián)于超級(jí)電容兩端，電阻 R2和Rf之間有反饋電壓陽b輸出。
[0009] 上述方案中，所述勵(lì)磁電路包括MOS管V10、M0S管柵極電阻、續(xù)流二極管D8,能量 回收裝置的電源輸出端與地之間順序串接勵(lì)磁繞組、電流傳感器、MOS管V10,續(xù)流二極管 并聯(lián)與勵(lì)磁繞組和電流傳感器兩端，柵極電阻R3與MOS管的柵極相連，R4并聯(lián)于MOS管的 柵極和源極。
[0010] 上述方案中，所述控制器主要包括電源電路、信號(hào)調(diào)理模塊、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)模塊，電 源電路產(chǎn)生各模塊所需的電壓，信號(hào)調(diào)理模塊接收來自電磁轉(zhuǎn)差離合器=相繞組的=相電 動(dòng)勢ea、eb、ec，S相繞組的相電流ia、ib、ic，勵(lì)磁繞組中的勵(lì)磁電流if,反饋電壓U化， 電磁轉(zhuǎn)差離合器的輸出轉(zhuǎn)速n和車速V，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波和電平轉(zhuǎn)換；單片機(jī)根據(jù)調(diào)理后 的輸入信號(hào)及設(shè)定的控制策略運(yùn)算出輸出信號(hào)沖WM1，2, 3、/沖WM1，2, 3、沖WM4、沖WM5、 體1和體2 ;驅(qū)動(dòng)模塊是各MOS管的柵極驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)模塊輸出各MOS管的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào) PWM1, 2, 3、/PWM1, 2, 3、PWM4、PWM5、K1 和 K2。
[0011] 一種饋能型電磁轉(zhuǎn)差離合器的控制方法，包括W下步驟：
[001引步驟一：由單片機(jī)實(shí)時(shí)檢測車速，當(dāng)車速V《lOKm/h時(shí)，輸出*K1信號(hào)為高電平， 當(dāng)車速V > lOKm/h時(shí)，輸出*K1信號(hào)為低電平；
[0013] 步驟二：根據(jù)反饋電壓信號(hào)U化計(jì)算出超級(jí)電容SC的電壓化C，當(dāng)Use < 24V時(shí)， 輸出體2信號(hào)為低電平，當(dāng)Use > 24V時(shí)，輸出體2信號(hào)為高電平；
[0014] 步驟S ;根據(jù)S相電動(dòng)勢ea、eb、ec通過化L鎖相環(huán)模塊計(jì)算出電角度，用于定坐 標(biāo)系到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換；把立相電動(dòng)勢ea、eb、ec通過Clark-Park變換得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 下的ed、eq，S相電流ia、ib、ic通過Clark-Park變換得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的id、iq，設(shè)定id 的期望值id* = 0,電磁轉(zhuǎn)差離合器的輸出轉(zhuǎn)速的期望值n*和實(shí)際值n的差值經(jīng)過PID運(yùn) 算后得到iq的期望值iq*，通過下式可W得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下整流橋的相電壓Ud和U。；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種饋能型電磁轉(zhuǎn)差離合器，其特征在于，包括電磁轉(zhuǎn)差離合器、能量回收裝置 (7)、勵(lì)磁電路和控制器（6); 所述電磁轉(zhuǎn)差離合器包括外轉(zhuǎn)子（1)、內(nèi)轉(zhuǎn)子（4)、三相繞組電刷（8)、勵(lì)磁繞組電刷 (5);所述外轉(zhuǎn)子（1)上繞有三相繞組（2)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子（4)上繞有勵(lì)磁繞組（3); 所述勵(lì)磁繞組（3)與所述勵(lì)磁繞組電刷（5