[发明专利]操作机电转换器的方法、控制器和计算机程序产品

说明书

本发明涉及操作机电转换器的方法，特别涉及操作电动变速箱(electric variable transmission)的方法，该机电转换器装备有：主轴，其上安装有转子；副轴，在其上安装有中间转子；和定子，固定安装到机电转换器的外壳，其中，当从主轴沿径向观看时，转子、中间转子和定子相对于彼此同心地布置，转子和定子被设计为带有一个或多个绕组，中间转子机械地和电磁地形成一个整体并且被设置为用于在至少切线方向上的磁通量的导体。

电动变速箱(EVT)是带有两个机械端口的机电转换器，即，主轴(驱动轴)和副轴(被驱动轴)和电动门，通过电动门可以交换能量。如果不使用电动门，则EVT用作普通的无级变速器(infinitelyvariable transmission)，其中传递比具有非常宽的范围。EVT实现可以与车辆的离合器和变速箱的组合的功能相比的功能。与EVT结合时，内燃气实际上用作功率源，因此，根据内燃机的最佳特征可以设置速度。因而可以减少来自车辆的燃油消耗量、噪声级和有毒气体排放。因为EVT是无级变速器，所以在加速期间没有换挡冲击。这还意味着可能以恒定(最大可能的)功率一直加速，而不像传统变速箱中那样带有或多或少的功率随时间变化的锯齿波形曲线。用相同的发动机，用EVT的加速因而比用传统变速箱的加速进行的更快。

通过将电动门连接至板载电池，EVT可以用作大体上无磨损起动机。结果，装备有EVT的城市公共汽车可以例如无任何异议地在公共汽车站关闭发动机，这更加舒适而且节省大量燃料，因为频繁起动导致传统起动机中的起动马达和起动齿圈的过度磨损。

通过电动门，可选地通过电力电子转换器，可以提供板载网络并且因而可以对板载电池充电。因而，已得到基本上无磨损的交流发电机。因为传统直流发电机效率低，这也导致节省了燃料。在带有通常的直流发电机的电气系统中，功率实际上由皮带传动和低板载电压限制。在EVT的使用中，可选地通过电力电子转换器，可以简单地产生更高的电压电平，功率仅由内燃机限制。这意味着可以高效率地用电驱动现在直接由发动机驱动的一些辅助装置，例如，动力转向泵或者公共汽车中的压缩机。然后可以任意地打开或者关闭它们，使得空载损失更低。这也导致节省了燃料。

使用EVT，完全可能通过发动机制动。然后可以通过增加发动机的速度增加制动功率。但是，这伴随着增加的噪声产量。此外，可能浪费在连接至电动门的电阻中的制动能量。与例如公共汽车中的传统减速器相比，这使得可能制动至停止。当制动时，甚至可能关闭发动机，使得减少燃料消耗量，发动机不产生任何噪声。

对于电动门，可以连接以电池、法拉电容(supercap)和/或飞轮系统形式的电能存储系统。使用这些工具，可以存储制动能量，制动能量可以随后再次用于加速。这种相对昂贵的扩展，特别是使用局部总线，大量地节省了燃料。

电动门使转换器特别适用于混合动力型车辆中；可以通过内燃机和通过电源产生用于推进轴的机械能。

从WO 03/075437号国际专利公开中了解在开始段落中描述的机电转换器。在这个公开文本中描述的机电转换器的两个转子部分已经用电磁方式连接并且已经进一步被集成为一个整体，使得可能提供期望的体积和重量减轻。当然在机电转换器中，仍然存在径向方向上的磁通量传导。

在WO‘437中的电机部件是用电磁方式连接的；磁通量传输可以从转子通过中间转子到定子，反之亦然。电机用机械方式和电磁方式形成一个整体。电磁传输的部件由单个控制设备控制。由于中间转子形成用于不仅在径向方向上的而且在切线方向上的磁通量的导体，所以可能在机电转换器的一个部件上提供使用磁通量衰减，而在转换器的其它部件上不执行这个功能。

转换器的输出扭矩由中间转子频率决定，而电机输入扭矩取决于与中间转子频率结合的外部和内部磁场角。在机电转换器的工作期间，控制一个或多个物理参数以得到中间转子的期望功率和速度。在相对高的转速下，可以降低定子绕组上的电压差因而减少定子的磁通量，以便限制反电动势(EMF)，使得抵消了超出系统限制的电压差值。但是，在定子磁场削弱情况下的机电转换器的效率可能降低。

本发明的目的是提供一种操作根据开始段落的机电转换器的方法，其中提高了效率。此外，根据本发明，所述方法包括可变地控制转子磁通量使得中间转子中的磁饱和降低的步骤。