專利名稱：發(fā)動機和發(fā)電機之間的變速器的穩(wěn)態(tài)和瞬時控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及機械式變速器系統(tǒng)和發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機系統(tǒng)。更具體地，本 發(fā)明涉及一種無級變速器系統(tǒng)，該系統(tǒng)能有利地用于發(fā)電機系統(tǒng)為發(fā)電機提供恒速驅(qū)動從 而為可變負載供應穩(wěn)定電力，同時使得發(fā)動機速度能夠連續(xù)調(diào)節(jié)以在最佳效率范圍中運 行。
背景技術(shù)：
多年來一直使用發(fā)電機系統(tǒng)來從機械能量源供應電力至負載，如內(nèi)燃機的動力輸 出(PTO)驅(qū)動永磁發(fā)電機。由于一般必須為負載供應基本恒定頻率(典型為50或60Hz) 的交流電，所述發(fā)電機必須以基本恒定的速度(對于兩極發(fā)電機，60Hz為1800轉(zhuǎn)/分，50Hz 為1500轉(zhuǎn)/分)驅(qū)動。否則必須在所述發(fā)電機和負載之間插入電子變頻器來調(diào)節(jié)電波頻 率(見例如美國專利No. 5，552，640)(薩頓(Sutton)等-1996年9月3日-英國蓋斯股份 公司(British GAS pic))?？紤]到要消除轉(zhuǎn)換的頻率，大多數(shù)發(fā)電機系統(tǒng)因此使柴油機在 相當高的范圍內(nèi)恒速驅(qū)動，以在任何時候提供發(fā)電機最大額定功率。如薩頓所強調(diào)，使所述發(fā)動機恒速運行有許多缺點，這些缺點能夠通過引進合適 的發(fā)動機速度控制器來消除。實際上，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員都深知內(nèi)燃機應該以最佳效 率的比速(輸出機械功率/輸入燃料功率)輸出給定功率。因此，在負載需求變化較大時， 恒速工作的發(fā)動機會產(chǎn)生更高的燃料成本、增加的污染物排放、更高的噪音級別和更高的 維護成本。因此需要作為負載瞬時功率需求的函數(shù)連續(xù)調(diào)節(jié)發(fā)動機速度。在這種系統(tǒng)諸多 的優(yōu)勢特性中，在較高的速度范圍內(nèi)可得到最大發(fā)動機功率以支撐重負載，而輕負載則能 使發(fā)動機在接近怠速的水平運行。然而，這產(chǎn)生的問題是將發(fā)動機的可變速度連續(xù)轉(zhuǎn)換為 恒速驅(qū)動以通過固定比齒輪箱以穩(wěn)定的頻率操作發(fā)電機?？肆_寧(Cronin)在4，382，188號美國專利(Lockheed公司，1983年5月3日) 中指出，無級變速器(CVT)如超環(huán)面(toroidal)驅(qū)動可用來在預選的發(fā)動機速度范圍內(nèi) 將來自發(fā)動機的可變速度機械輸出進行轉(zhuǎn)換從而以恒定頻率驅(qū)動永磁發(fā)電機。實際上， 在CVT中，來自變速器的驅(qū)動的輸出速度與施加到變速器的驅(qū)動的輸入速度的比率在預定 的高、低比率限值之間是連續(xù)并無限可變的。然而，克羅寧的發(fā)明意在對固有的可變的發(fā) 動機速度起作用，并未意識到(有計劃)基于效率的目的來控制所述發(fā)動機。在美國專利 No. 5，539，258)(薩頓等人-1996年7月3日-英國蓋斯股份公司)及0643474號歐洲專 利(薩頓-1997年3月3日-英國蓋斯股份公司)中，雖然薩頓披露了特定的發(fā)動機驅(qū)動 的發(fā)電機系統(tǒng)包括超環(huán)面CVT和電腦化系統(tǒng)來控制發(fā)動機節(jié)氣門和連續(xù)傳動比，因此在檢測到負載功率需求改變時，發(fā)動機的速度基于編程的發(fā)動機效率圖按照測得的功率需求被 自動設(shè)定在最有效的范圍內(nèi)。盡管該系統(tǒng)可隨緩慢改變的負載功率需求正確運行，其仍存在的挑戰(zhàn)是在負載需 求發(fā)生突變時保持供應電流的質(zhì)量。這主要是由系統(tǒng)內(nèi)的瞬時慣性響應和延遲造成的。例 如，在負載突然施加和節(jié)氣門全部打開時，發(fā)動機需要一些上升時間加速至全速。相反，在 負載突然從發(fā)電機斷開時，發(fā)動機不應該空轉(zhuǎn)，并且發(fā)動機和CVT不管功率需求有何變化 必須在任何時候都保持穩(wěn)定狀態(tài)。許多發(fā)動機/CVT系統(tǒng)已發(fā)展到能在交通工具中滿意地 運行，但均不能適應指定用來供給電網(wǎng)并且每年運行數(shù)千小時的交流發(fā)電機的需要。同樣 值得指出的是，絕大多數(shù)無級變速器和發(fā)動機控制裝置都是為交通工具如轎車、船只、火車 和飛機開發(fā)的。因此，它們中的大多數(shù)要依賴液力或液壓裝置來運行，并且可提供的類型不 是設(shè)計用來每年持續(xù)運行如此之多小時的。雖然液力裝置對交通工具來說是正常的選擇， 但是低產(chǎn)量和維護需要導致的成本使其不適于運用在重負載發(fā)電機中。因此，全機械式超 環(huán)面CVT如美國3，581，587號專利(Dickenbrock-1971年6月1日-通用汽車公司)設(shè)想 為優(yōu)選用于這種應用的CVT類型。在超環(huán)面CVT中，機械功率從輸入超環(huán)面圓盤經(jīng)一系列 運行在每個盤內(nèi)表面上、距其中心可控制的距離的摩擦滾筒傳遞至輸出超環(huán)面圓盤。通過 迫使所述滾筒運行在每個盤上的不同直徑的軌道上來控制比率，所述直徑的比率確定了所 述傳動比。這種相當簡單的基本概念非常適合發(fā)電機系統(tǒng)。然而，為了使它們足夠可靠、堅 固和靈活以適應這種苛刻的應用，必須對早期設(shè)計進行改進。盡管以上示例顯示出一些現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電機系統(tǒng)試圖采用無級變速器使發(fā)動機 速度能夠改變以提高效率，但是這些系統(tǒng)和傳動裝置仍然缺少它們?yōu)榭勺冐撦d供給頻率和 電壓都穩(wěn)定的電力而提供實用、可靠、耐用但買的起的解決方案所需的重要特征。因此現(xiàn)有技術(shù)發(fā)電機系統(tǒng)和機械式變速器系統(tǒng)中的一個顯著改進是，提供能夠從 變速機械能量源恒速驅(qū)動設(shè)備的變速器系統(tǒng)，以及能有利地用于為可變負載供給穩(wěn)定電力 的能夠進行發(fā)動機速度調(diào)節(jié)的高效發(fā)電機系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種消除了現(xiàn)有技術(shù)裝置和系統(tǒng)的局限和缺點的高效 發(fā)電機系統(tǒng)和用于該系統(tǒng)的無級變速器。更具體地，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種系統(tǒng)，用于將機械功率可變源的可變輸出傳輸 為具有用于設(shè)備的期望設(shè)備速度值的輸入，該系統(tǒng)包括接收可變輸出并產(chǎn)生輸入的變速 器，該變速器確定了所述輸出的第一速度和所述輸入的第二速度之間的傳動比；第一傳感 器，其測量第一速度并產(chǎn)生相應于第一速度的第一速度數(shù)據(jù)；第二傳感器，其測量第二速度 并產(chǎn)生相應于第二速度的第二速度數(shù)據(jù)；第三傳感器，其測量所述設(shè)備的功率需求并產(chǎn)生 相應于功率需求的功率需求數(shù)據(jù)；比率設(shè)定值控制器，其接收第一和第二速度數(shù)據(jù)以及功 率需求數(shù)據(jù)，該比率設(shè)定值控制器計算作為第一速度數(shù)據(jù)和所述功率需求數(shù)據(jù)的函數(shù)的所 述源的有效功率和所述系統(tǒng)的穩(wěn)定級別，確定作為所述功率需求的函數(shù)的用于第一速度的 期望的源速度值，計算作為所述期望的源速度值的函數(shù)的用于所述傳動比的期望比率值， 并且確定作為系統(tǒng)穩(wěn)定級別的函數(shù)的用于所述傳動比的期望改變率；比率控制器，其將所 述比率設(shè)定值控制器接口連接至所述變速器，該比率控制器致動所述變速器以跟隨期望改變率將傳動比變至期望比率值；以及源速度控制器，其從第二傳感器接收第二速度數(shù)據(jù)并 且改變第一速度直至第二速度數(shù)據(jù)與期望的設(shè)備速度值一致。而且根據(jù)本發(fā)明，提供了一種系統(tǒng)，用于將機械功率可變源的可變輸出轉(zhuǎn)換為具 有用于設(shè)備的期望速度值的輸入，該系統(tǒng)包括變速器，其接收所述可變輸出并產(chǎn)生所述輸 入，所述變速器具有在所述輸出的第一速度和所述輸入的第二速度之間的可變比率；至少 一個傳感器，其產(chǎn)生與第一速度相應的第一速度數(shù)據(jù)，與第二速度的相應的第二速度數(shù)據(jù)， 以及與所述設(shè)備的功率需求相應的功率需求數(shù)據(jù)；第一控制器，其接收第一速度數(shù)據(jù)、第二 速度數(shù)據(jù)和功率需求數(shù)據(jù)，基于第一速度數(shù)據(jù)和所述功率需求數(shù)據(jù)計算有效功率和期望的 傳動比值，基于第一速度與包括期望速度值的設(shè)定范圍的第一對比和有效功率與至少一個 閾值的第二對比將所述系統(tǒng)分類為至少第一類和第二類中其一，在所述系統(tǒng)處于第一類時 指示所述變速器將可變比率快速轉(zhuǎn)換為期望的傳動比值，并且在所述系統(tǒng)處于第二類時指 示所述變速器將可變比率逐漸轉(zhuǎn)換為期望的傳動值；以及第二控制器，其接收第二速度數(shù) 據(jù)并發(fā)送速度校正信號至機械動力源以改變第一速度直至第二速度數(shù)據(jù)與期望速度值一 致。此外根據(jù)本發(fā)明，提供了一種方法，其控制將機械功率可變源的可變輸出轉(zhuǎn)換為 具有用于設(shè)備的期望速度值的輸入的可變傳動，該方法包括的步驟有獲得所述可變輸出 的第一速度、所述輸入的第二速度和所述設(shè)備的功率需求；計算(1)基于第一速度和所述 功率需求的有效功率，(2)基于第一速度和有效功率的所述設(shè)備的輸入的穩(wěn)定級別，(3)基 于所述功率需求的所述變速器的期望傳動比，以及(4)基于所述穩(wěn)定級別的期望比率變化 率；以期望的比率變化率指示所述變速器改變?yōu)槠谕嚷剩灰约案淖兊谝凰俣戎钡降诙?度基本等于期望速度值。仍然根據(jù)本發(fā)明，提供了一種超環(huán)面變速器，包括由輸入軸旋轉(zhuǎn)的第一和第二超 環(huán)面圓盤；位于第一和第二超環(huán)面圓盤之間并且旋轉(zhuǎn)輸出軸的第三超環(huán)面圓盤；多個與第 一圓盤的超環(huán)面腔槽和第三圓盤的第一超環(huán)面腔槽摩擦接合的第一摩擦滾筒，每個第一摩 擦滾筒都能旋轉(zhuǎn)以在第二和第三圓盤之間傳遞旋轉(zhuǎn)力；多個與第二圓盤的超環(huán)面腔槽和 第三圓盤的第二超環(huán)面腔槽摩擦接合的第二摩擦滾筒，每個第二摩擦滾筒都能旋轉(zhuǎn)以在第 一和第三圓盤之間傳遞旋轉(zhuǎn)力；第一裝置，其用來將第一摩擦滾筒相對于第三圓盤保持在 相同的第一選擇角度，該第一裝置能致動以改變第一選擇角度；第二裝置，其用來將第二摩 擦滾筒相對于第三圓盤保持在相同的第二選擇角度，該第二裝置能致動以改變第二選擇角 度；以及第三裝置，其用來連接第一和第二裝置以使第一選擇角度基本等于第二選擇角度 并且用來將第一和第二裝置一起致動以獲得用于第一和第二選擇角度的選擇值，該選擇值 相應于所述變速器的期望比率和所述變速器的期望比率改變率二者中的至少其一，第三裝 置在收到控制信號時致動第一和第二裝置。通過閱讀以下參考附圖僅作為示例對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式所做的非限制性的 說明，將使本發(fā)明的其它目的、優(yōu)勢和特征更為明顯。


在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的高效發(fā)電機系統(tǒng)的示意性圖示；
圖2是圖1的高效發(fā)電機系統(tǒng)的局部示意性圖示，示出了發(fā)動機控制器的細節(jié)；圖3是圖1的高效發(fā)電機系統(tǒng)的局部示意性圖示，示出了 CVT控制器的細節(jié)；圖4是圖3的CVT控制器執(zhí)行的操作的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施方式的超環(huán)面無級變速器的縱向截面圖；圖6a是根據(jù)本發(fā)明實施方式的變速器的比率控制組件的徑向截面圖；圖6b是圖6a的組件從線BB所取的截面圖；圖7a是圖6a的比率控制組件的側(cè)視圖，示出了其致動裝置；圖7b是圖7a的致動裝置的局部頂視圖；圖8a是圖5的變速器的一個滾筒組件的用于最小減速傳動比的頂視圖；圖8b是圖8a的組件在恒定比率為1時的頂視圖；并且圖8c是圖8a的組件用于最大超速傳動比的頂視圖。整篇說明中附圖中相同的數(shù)字代表類似的部件。
具體實施例方式無級變速器系統(tǒng)和采用它的高效發(fā)電機系統(tǒng)總體上由數(shù)字1表示，如圖1所示。以 下所述系統(tǒng)將使用配備合適控制器的無級變速器系統(tǒng)從可變機械動力源為設(shè)備提供穩(wěn)定 的輸出。此外，期望本系統(tǒng)從發(fā)電機提供穩(wěn)定的額定電力輸出，同時根據(jù)瞬時電力需求執(zhí)行 發(fā)動機速度調(diào)節(jié)以改善發(fā)電機系統(tǒng)的能效。無級變速器系統(tǒng)包括CVT裝置30，其包括用來連接機械動力源如內(nèi)燃機2輸出的 輸入驅(qū)動軸9。輸入速度傳感器12響應軸9的速度并將變速器30的輸入速度信號或發(fā)動 機2的輸出速度信號提供給CVT控制器31，其是所述無級變速器系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。CVT控 制器31還包括負載功率信號輸入裝置37以監(jiān)控被驅(qū)動設(shè)備如5的輸出上的功率需求。低 慣性飛輪13安裝固定至輸入驅(qū)動軸9以為機械動力源(發(fā)動機)2的速度變化提供一些緩 沖。由于其一般為用于發(fā)動機的情況，所以其可與所述動力源合為一體，但應將其慣性最小 化(低于通常的發(fā)電系統(tǒng)并差不多接近相當功率的車輛發(fā)動機)以在需要時允許所述源的 快速反應。該無級變速器系統(tǒng)還包括輸出驅(qū)動軸11，其用來連接到恒速額定設(shè)備如發(fā)電機5 的輸入轉(zhuǎn)子軸，為負載6供應穩(wěn)定的電力。此外，輸出速度傳感器10響應軸11的速度并為 CVT控制器31提供變速器30的輸出速度信號或發(fā)電機5的輸入速度信號。將高慣性飛輪8 安裝固定至輸出驅(qū)動軸11以提供可防止由于負載功率需求或發(fā)動機速度迅速變化引起的 輸出速度突變的機械能緩沖并在需要時協(xié)助發(fā)動機2加快其速度。儲存在大慣性輸出飛輪 8中的能量必須遠大于低慣性輸入飛輪13的能量以保證所述系統(tǒng)適當?shù)膭討B(tài)行為。在能效 優(yōu)化方面，這種儲備是使瞬時條件得到正確處理以確保穩(wěn)定的變速器輸出的關(guān)鍵因素，特 別是在執(zhí)行發(fā)動機速度調(diào)節(jié)時。輸出驅(qū)動軸11的速度變化改變了發(fā)電機5中的轉(zhuǎn)子的輸入速度，其以相同的比例 直接影響了輸出電波的頻率。實際上，電輸出頻率等于速度(每秒的圈數(shù))乘以電極個數(shù) (一般是2)。例如，兩極發(fā)電機必須嚴格以ISOOrpm驅(qū)動以產(chǎn)生60Hz的輸出波。輸出電壓 也可受到速度波動的影響。發(fā)電機系統(tǒng)可容忍電波參數(shù)非常有限的變化，特別是在停電的 情況下準備為電網(wǎng)供電時。因此，該系統(tǒng)必須非常穩(wěn)定并且對負載需求波動具有高級別的免疫性。在根據(jù)能效目標執(zhí)行有準備的發(fā)動機速度調(diào)節(jié)時這代表了真正的挑戰(zhàn)。為了完善實用的高效發(fā)電機系統(tǒng)，還提供了輸出功率傳感器(表)7以提供負載功 率信號至CVT控制器31的負載功率輸入裝置37。此外，發(fā)動機控制器4在輸入23處接收 來自輸出速度傳感器10的輸出速度信號并且經(jīng)輸出24提供速度控制信號至控制發(fā)動機速 度的節(jié)氣門或調(diào)節(jié)器3。燃料供應15可選地經(jīng)燃料計量裝置14供至節(jié)氣門或調(diào)節(jié)器3。要 指出的是，發(fā)動機速度控制裝置3、4、15是用于發(fā)電機系統(tǒng)的標準現(xiàn)成零件。在典型運行模式中，其中意在使發(fā)動機速度保持穩(wěn)定并且匹配發(fā)電機速度設(shè)定 值，發(fā)動機控制器4的輸入23寧可連接到指示發(fā)動機即時速度的速度傳感器如12。雖然在 圖2中更詳細地圖示了典型的速度控制器4，但大部分經(jīng)常是僅在比較儀23處比較輸入23 處的即時發(fā)動機速度信號和發(fā)電機速度設(shè)定值信號21，所述比較儀將速度誤差信號發(fā)送到 發(fā)動機速度控制器20，其依次產(chǎn)生控制信號致動節(jié)氣門或調(diào)節(jié)器3以校正任何與所述發(fā)電 機速度設(shè)定值的偏離。在某些高端發(fā)動機控制器的情況下，也將發(fā)電機的輸出功率考慮在 內(nèi)以提高性能。在此所述的系統(tǒng)中考慮使用這種發(fā)動機控制器。在當前裝置中，輸入23被連接至輸出速度傳感器10，監(jiān)控CVT裝置30下游的發(fā)電 機速度，標準發(fā)動機控制器4以相同的方式運行，設(shè)法將所述發(fā)電機的速度保持在發(fā)電機 速度設(shè)定值21上(例如，對于60Hz電輸出為ISOOrpm)，不管CVT裝置30的行為如何控制 發(fā)動機2的速度。因此，需要為所述高效發(fā)電機系統(tǒng)提供的所有變速控制駐留在所述無級 變速器系統(tǒng)的CVT控制器31中。如圖3所示，其中為了更清楚，已將所有的發(fā)動機控制裝置移去，CVT控制裝置31 包括兩個主要裝置包括比率控制器36、比率監(jiān)控裝置33和偏差評定裝置35的比率控制 部分，以及由裝置34代表的比率設(shè)定值選擇部分。比率控制部分接收來自比率設(shè)定值選擇 裝置34的比率設(shè)定值，并且在偏差評定裝置35中將其與由連接到輸入速度傳感器12和輸 出速度傳感器10的比率監(jiān)控(計算)裝置33提供的實際比率值進行對比。顯然，實際比 率通過將所述輸出速度值除以輸入速度值得到。然后在偏差評定裝置35中從比率設(shè)定值 值減去所述實際比率值以產(chǎn)生被發(fā)送至比率控制器36的偏差信號，所述比率控制器36產(chǎn) 生正確的比率位置信號以驅(qū)動CVT裝置30中的致動器從而使相對于計算出來的比率設(shè)定 值的偏差最小化。因此，比率設(shè)定值選擇裝置34是所述CVT控制器的最關(guān)鍵的部分，其將 發(fā)動機2和發(fā)電機系統(tǒng)1進行有效控制以取得最佳系統(tǒng)性能。為了優(yōu)化發(fā)動機速度，裝置34中的比率設(shè)定值選擇必須以如下方式進行對于來 自發(fā)電機5的給定功率需求，CVT裝置將驅(qū)使發(fā)動機2在其最具能效的速度下運行。此外， 在來自發(fā)電機5的功率需求變化時，必須對比率設(shè)定值進行調(diào)整以最小化由發(fā)電機5產(chǎn)生 并供給到負載6的輸出電波的頻率和電壓瞬變的幅度。要達到該效果，所述發(fā)電機的速度 必須盡可能保持穩(wěn)定。比率設(shè)定值選擇裝置34中執(zhí)行的控制策略要直面所有此類挑戰(zhàn)。參考圖3和4，現(xiàn)在將說明為實現(xiàn)發(fā)動機速度最優(yōu)化和發(fā)電機輸出線性化而大部 分在比率設(shè)定值選擇裝置34中執(zhí)行的控制方法。圖4的流程圖代表由比率設(shè)定值選擇裝 置34中的電子控制器(例如處理器)如PID每秒完成多次的無限循環(huán)。該過程如下首先，速度傳感器10讀取發(fā)電機速度Vgen并將發(fā)電機速度Vgen經(jīng)速度信號32 傳送至比率設(shè)定值選擇裝置34。然后，如判斷部分40所示，比率設(shè)定值選擇裝置34將發(fā)電 機速度Vgen與已編程的可接受的范圍進行對比，所述范圍包括設(shè)定值速度例如1500rpm或ISOOrpm0所述設(shè)定值速度是被選作期望輸出參數(shù)的函數(shù)的運行值。如前所述，所述設(shè)定值 速度例如被選作為發(fā)電機5的期望頻率的函數(shù)。相應地，傳感器10能夠?qū)㈩l率信號發(fā)送至 比率設(shè)定值選擇裝置34，其與包括設(shè)定值例如50Hz或60Hz的頻率范圍進行對比。如果發(fā)電機速度Vgen在可接受范圍(即設(shè)定極限)內(nèi)，則所述系統(tǒng)在該點的穩(wěn)定 級別是未知的(情況X)，并且比率設(shè)定值選擇裝置34進入步驟42。如果發(fā)電機速度Vgen 超出編程范圍或設(shè)定極限，則該系統(tǒng)被認為是不穩(wěn)定的(情況U)，并且比率設(shè)定值選擇裝 置34進入判斷部分41。如判斷部分41所示，如果發(fā)電機速度Vgen超出編程范圍或設(shè)定極限(情況U)，則 比率設(shè)定值選擇裝置34確定速度信號32是否低于或高于設(shè)定極限。如果速度信號32高 于設(shè)定極限，則即使所述系統(tǒng)不穩(wěn)定(情況或類別Ul)，CVT控制器31也無需干預；發(fā)動機 控制器4 (見圖2)將通過減小并穩(wěn)定發(fā)動機2的速度Ve起作用直至發(fā)電機速度Vgen達到 所述設(shè)定值為止，如步驟52所示，并且比率設(shè)定值選擇裝置34在步驟40重新開始循環(huán)。如果在步驟41比率設(shè)定值選擇裝置34確定發(fā)電機速度Vgen低于設(shè)定極限，或者 如果在步驟40比率設(shè)定值選擇裝置34確定發(fā)電機速度Vgen在設(shè)定極限內(nèi)，則功率表7經(jīng) 功率消耗信號37將功率需求Pdem傳送至比率設(shè)定值選擇裝置34，并且速度傳感器12經(jīng)速 度信號39將發(fā)動機速度Ve傳送至比率設(shè)定值選擇裝置34。比率設(shè)定值選擇裝置34設(shè)置有數(shù)據(jù)庫并且，根據(jù)步驟42，從所述數(shù)據(jù)庫得到第一 編程數(shù)據(jù)表以提取出與發(fā)動機速度Ve對應的最大發(fā)動機功率Pmax值。然后，如步驟43所 示，比率設(shè)定值選擇裝置34基于發(fā)動機速度Ve和功率需求Pdem的最大發(fā)動機功率Pmax 計算出有效功率Pav。在優(yōu)選實施方式中，有效功率Pav相應于最大發(fā)動機功率Pmax減去功率需求Pdem 減去安全系數(shù)，所述安全系數(shù)提供了一些功率儲備以承受發(fā)電機5的功率需求Pdem可能的 突增。然后，如步驟44所示，比率設(shè)定值選擇裝置34評定有效功率Pav是否低于第一閾 值。第一閾值的優(yōu)選值為0，因此僅可得到承受功率需求Pdem的突增所需的功率，即所述安 全系數(shù)。在發(fā)電機速度Vgen處于設(shè)定極限之內(nèi)(情況X)并且在判斷部分44評定的有效 功率等于或超出第一閾值(例如0)的情況中，所述系統(tǒng)是穩(wěn)定的(情況或類別S)，因此有 效功率Pav是足夠的，并且所述系統(tǒng)可進入步驟45處的能效或經(jīng)濟模式。在步驟45中，比率設(shè)定值選擇裝置34讀取所述數(shù)據(jù)庫的第二編程數(shù)據(jù)表以提取 出與功率需求Pdem對應的最佳發(fā)動機速度Veff。由第二數(shù)據(jù)表提供的最佳發(fā)動機速度 Veff是發(fā)動機2應被驅(qū)動以盡可能有效地用于發(fā)電機5的給定功率需求Pdem的速度。優(yōu) 選地，最佳發(fā)動機速度Veff代表最佳效率速度值和在功率需求Pdem突增例如系統(tǒng)額定功 率為100%的情況下能夠維持發(fā)電機5處于穩(wěn)定狀態(tài)(S卩，恒速Vgen)的最小值之間的折 中。舉個實際例子，如果功率需求Pdem是0(即無負載)，鑒于變速器30的運行范圍， 從能量角度考慮應建議使發(fā)動機速度Ve處于其較低的空轉(zhuǎn)級別例如大約500rpm。然而，發(fā) 動機速度Ve處于空轉(zhuǎn)級別時，如果突然作用滿負載，則發(fā)動機2將不能足夠快地提升其速 度Ve以將發(fā)電機速度Vgen維持在設(shè)定極限內(nèi)。由于該原因，在對第二數(shù)據(jù)表編程中，用于0功率需求的最佳發(fā)動機速度VefT應該是例如IOOOrpm以使發(fā)動機2能充分地對驟加負載 作出反應，最小化瞬時反應的持續(xù)時間和強度。這樣，從第二數(shù)據(jù)表得到的最佳發(fā)動機速度 Veff是這樣的速度Ve，S卩，所述系統(tǒng)在該速度下應按給定功率需求Pdem下的最佳效率和機 能運行。對第二數(shù)據(jù)表編程時可考慮負載6的預期表現(xiàn)。然后，根據(jù)步驟46，比率設(shè)定值選擇裝置34計算與第二數(shù)據(jù)表中得到的最佳速度 Veff和設(shè)定值處的發(fā)電機速度Vgen之間的比率相對應的新傳動比。比率設(shè)定值選擇裝置 34將新傳動比發(fā)送至偏差評定裝置35。偏差評定裝置35也從比率計算裝置33接收實際傳動比，所述實際傳動比從傳感 器13提供的發(fā)動機速度信號39和傳感器10提供的發(fā)電機速度信號32計算得出。如步驟50所示，由于所述系統(tǒng)是穩(wěn)定的，所以比率設(shè)定值選擇裝置34通過偏差評 定裝置35指示比率控制器36慢慢校正傳動比。比率控制器36因而將比率校正信號38發(fā) 送至CVT變速器30，使得傳動比逐漸達到比率設(shè)定值選擇裝置34計算出來的新傳動比。所 述比率校正因而是慢慢完成的，即在每個循環(huán)執(zhí)行點增量式執(zhí)行，以維持穩(wěn)定性并允許發(fā) 動機控制器4在傳動比變化后調(diào)整發(fā)動機速度Vgen，如步驟52所示。然后，比率設(shè)定值選 擇裝置34在判斷部分49處重新開始循環(huán)。如判斷部分47所示，在發(fā)電機速度Vgen處于設(shè)定極限之內(nèi)(情況X)并且在判斷 部分44評定的有效功率低于第一閾值例如0的情況中，比率設(shè)定值選擇裝置34將第一數(shù) 據(jù)表中得到的最大發(fā)動機功率Pmax與功率需求Pdem進行對比，以確定最大功率Pmax是否 充分大于即使在有效功率Pav低于第一閾值也能保持系統(tǒng)穩(wěn)定的功率需求Pdem。換言之， 比率設(shè)定值選擇裝置34確定系統(tǒng)是否有足夠的安全余量或安全系數(shù)，允許發(fā)動機2在發(fā)電 機5負載驟加的情況下用最小的過渡間隔充分補償。這能夠通過例如將有效功率Pav (其 是最大發(fā)動機功率Pmax和功率需求Pdem的函數(shù))與低于第一閾值的第二閾值進行對比做 到，第二閾值代表所選的安全系數(shù)。如果在判斷部分47有效功率Pav至少等于第二閾值，即最大發(fā)動機功率Pmax充 分大于功率需求Pdem，則所述系統(tǒng)是穩(wěn)定的(情況S)。從步驟48可以看出，比率設(shè)定值選 擇裝置34基于功率需求Pdem計算用于最大發(fā)動機功率Pmax的新值，其將產(chǎn)生至少等于第 一閾值(例如0)的有效功率Pav。然后，如步驟49所示，比率設(shè)定值選擇裝置34讀取所述數(shù)據(jù)庫的第一數(shù)據(jù)表以提 取出與該用于最大發(fā)動機功率Pmax的新值對應的新發(fā)動機速度值Ve。該新發(fā)動機速度Ve 將使發(fā)動機2具有允許在發(fā)電機5負載驟加的情況下用最小的過渡間隔進行充分補償?shù)陌?全余量或系數(shù)。然后執(zhí)行前述步驟46、50和52，亦即，比率設(shè)定值選擇裝置34計算出相應于得出 的新發(fā)動機速度Ve的新傳動比(步驟46)，將新傳動比發(fā)送至比率控制器36，其將比率校 正信號38發(fā)送至CVT變速器30使得所述傳動比逐漸達到新傳動比(步驟50)，并且發(fā)動機 控制器4在傳動比變化后調(diào)整發(fā)動機速度Ve以維持Vgen在設(shè)定值(步驟52)。然后比率 設(shè)定值選擇裝置34在步驟40重新開始循環(huán)。另一方面，如果在判斷部分47有效功率Pav被確定為低于第二閾值，即最大發(fā)動 機功率Pmax不充分大于比率設(shè)定值選擇裝置34所確定的功率需求Pdem，則預料所述系統(tǒng) 將變得不穩(wěn)定(情況U2)。因而，為了將所述系統(tǒng)盡可能快的轉(zhuǎn)回穩(wěn)定模式，發(fā)動機速度Ve
10必須快速增加。最初執(zhí)行的步驟與在有效功率Pav至少等于第二閾值時的步驟相同，SP比 率設(shè)定值選擇裝置34計算用于最大發(fā)動機功率Pmax的新值，其將產(chǎn)生至少等于第一閾值 的有效功率Pav (步驟48)，從第一數(shù)據(jù)表得出相應的新發(fā)動機速度Ve值(步驟49)，并且 計算出相應于得到的新發(fā)動機速度Ve的新傳動比。然而，如步驟51所示，由于所述系統(tǒng)是不穩(wěn)定的(情況U2)，比率設(shè)定值選擇裝置 34指示比率控制器36立即校正所述傳動比，并且比率控制器36發(fā)送比率校正信號38至 CVT變速器30使得所述傳動比立即改變?yōu)樾聜鲃颖?。這是由于儲存在高慣性輸出飛輪8中的能量起作用，其被部分傳遞至所述系統(tǒng)以 協(xié)助發(fā)動機加速。因此，飛輪8的速度被降低并且發(fā)電機速度Vgen跟隨安裝飛輪8的輸出 驅(qū)動軸11的速度減小而減小。驅(qū)動軸11的降速通過作用于發(fā)動機2并將發(fā)動機2調(diào)至節(jié) 氣門全開模式的發(fā)動機控制器4檢測。因而，所述系統(tǒng)能迅速從短暫的功率匱乏狀況恢復 并保持盡可能穩(wěn)定。比率設(shè)定值選擇裝置34然后在步驟40重新開始循環(huán)。類似地，如果處在發(fā)電機速度Vgen低于設(shè)定范圍(情況U)的情況中，在判斷部分 44確定出有效功率Pav低于第一閾值，則所述系統(tǒng)是不穩(wěn)定的(情況或類別U2)。相應地， 執(zhí)行的步驟與上述的用于發(fā)電機速度Vgen處于設(shè)定范圍之內(nèi)(情況X)并且在判斷部分47 確定出有效功率Pav低于第二閾值的情況下的步驟相同。換言之，比率設(shè)定值選擇裝置34 計算用于最大發(fā)動機功率Pmax的期望值，其將產(chǎn)生至少等于第一閾值的有效功率Pav (步 驟48)，從第一數(shù)據(jù)表得出相應的新發(fā)動機速度Ve值(步驟49)，計算出相應于得出的新發(fā) 動機速度Ve的新傳動比(步驟46)，并且指示比率控制器36——其指示CVT變速器30—— 利用儲存在高慣性輸出飛輪8中的能量立即改變用于新傳動比的實際傳動比(步驟51)。 發(fā)動機控制器4起作用并且增加發(fā)動機速度Ve以穩(wěn)定發(fā)電機速度(52)，并且比率設(shè)定值選 擇裝置34在步驟40重新開始循環(huán)。最后，如果處于發(fā)電機速度Vgen低于所述設(shè)定范圍的情況(情況U)，在判斷部分 44確定出有效功率Pav至少等于第一閾值，則所述系統(tǒng)不穩(wěn)定但CVT控制器31無需干預 (情況UI)。為了將發(fā)電機速度Vgen穩(wěn)定在設(shè)定值，發(fā)動機控制器4使用有效功率Pav校 正發(fā)動機速度Ve (步驟52)，并且比率設(shè)定值選擇裝置34在步驟40重新開始循環(huán)。就此完成了對所述比率設(shè)定值選擇裝置中執(zhí)行的控制方法的說明?？偠灾?系統(tǒng)1中，CVT控制器31基于發(fā)電機速度Vgen和有效功率Pav評定所述系統(tǒng)的穩(wěn)定級別， 并將所述系統(tǒng)分類為以下三個類別中的一種穩(wěn)定的系統(tǒng)(S)，能單獨通過發(fā)動機控制器 23穩(wěn)定的不穩(wěn)定系統(tǒng)(UI)，或需要用CVT控制器31穩(wěn)定的不穩(wěn)定系統(tǒng)(U2)。控制器31也 基于所述穩(wěn)定級別評定傳動比的合適變化率如果所述系統(tǒng)是穩(wěn)定的，則所述比率逐漸改 變(例如增量地)，并且如果所述系統(tǒng)不穩(wěn)定，則所述比率迅速改變(例如瞬間地)。因而， CVT控制器31驅(qū)使發(fā)動機2逐漸采用在所述系統(tǒng)被認為穩(wěn)定時(S)的最有效率的速度、迅 速采用在瞬時或不穩(wěn)定的模式(U2)中功率最大的速度。這執(zhí)行了粗略的速度控制，而留給 發(fā)動機速度控制器4通過調(diào)整燃燒參數(shù)執(zhí)行精細控制，以穩(wěn)定串連的發(fā)動機/CVT的輸出速 度，從而確保所述發(fā)電機頻率或速度盡可能穩(wěn)定，并且供給的電波達到標準?，F(xiàn)在參看圖5，以下將更詳細地說明CVT裝置30，其負責改變由設(shè)定值選擇裝置34 和比率控制器36指示的比率。CVT裝置30優(yōu)選地是雙級超環(huán)面腔滾筒型無級變速器。在很多方面，所述變速器可與現(xiàn)有技術(shù)的變速器進行比較，并且可以參考美國專利3，581，587號 (Dickenbrock-1971年6月1日_通用汽車公司)或加拿大專利申請2，401，474號(Careau 等-2004年3月5日出版-已轉(zhuǎn)讓至ficole de Technologie Superleure )以得到其基本 操作的詳細說明。然而，設(shè)想在本發(fā)明中做出一些重要改進以提供易于控制的用于工業(yè)應 用如發(fā)電的初步設(shè)備。由于其運行不需要液力，所有此類變速器與其它類型變速器如液力 CVT相比是優(yōu)選的，其既降低了成本又減少了維護。此外，超環(huán)面變速器與液力變速器相比 通常具有非常高的效率?？傮w而言，所述變速器包括一對安裝固定在轉(zhuǎn)軸61上并且通過由發(fā)動機2驅(qū)動的 輸入軸9驅(qū)動的外輸入超環(huán)面圓盤50和51，以及可旋轉(zhuǎn)地繞軸61安裝的內(nèi)雙邊輸出超環(huán) 面圓盤52，其經(jīng)輸出齒輪級驅(qū)動輸出軸11，從而驅(qū)動發(fā)電機5?？商娲兀?qū)動外超環(huán)面圓 盤50、51的轉(zhuǎn)軸61能夠與輸出軸11連接，因而驅(qū)動發(fā)電機5，并且內(nèi)超環(huán)面圓盤52能夠經(jīng) 輸入軸9被發(fā)動機2驅(qū)動。超環(huán)面圓盤50、51、52設(shè)置有相應的超環(huán)面腔槽53、54和55、56。旋轉(zhuǎn)力從經(jīng)軸61 連接的外輸入圓盤50和51經(jīng)摩擦滾筒如57和58對稱地傳遞至內(nèi)輸出圓盤52，所述摩擦 滾筒可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸向延伸的托架59、60上并在兩個相對的槽上和槽之間運轉(zhuǎn)，將旋轉(zhuǎn) 力從一個槽傳遞至另一個槽(從外槽至內(nèi)槽)。在每對槽53-54、55-56之間設(shè)置多個摩擦 滾筒57、58，優(yōu)選地是三個，將其托架59、60樞轉(zhuǎn)安裝在從共同的星形轂(spider hub)64, 65伸出的球形接頭62、63上，所述星形轂可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸61上并與所述變速器的殼緊固 連接?？商娲?，可在每對槽53-54和55-56之間設(shè)置兩個、四個或甚至更多滾筒57、58。 一組給定滾筒57、58的托架59、60的遠端66、73可滑動地裝配到一對同軸圓環(huán)，即內(nèi)環(huán)68、 71和外環(huán)69、72，還與軸61同軸并且安裝在星形轂64、65的外周上(見圖6a)。外環(huán)69、 72經(jīng)一系列滾筒83、84安裝在星形轂64、65上，每個滾筒處于星形轂64、65每個臂的端部， 使其能進行受限的徑向移動，但能防止外環(huán)69、72相對于固定的星形轂64、65任何的軸向 移動。外環(huán)69、72設(shè)置有三條狹槽70、75(特別參考圖8a-8c)作為導向套或凸輪，用于對 托架59、60的遠端66、73的位移進行導向，所述托架連接在三個設(shè)置在內(nèi)環(huán)68、71中的套 管67、74中，每個套管67、74在狹槽70、75中延伸，位移力從所述狹槽傳遞到套管，并且依 次傳遞至遠端66、73。內(nèi)環(huán)68、71因而與外環(huán)69、72連接并且相對于所述外環(huán)69、72可軸 向及徑向移動。狹槽70、75和相應的套管67、74分別在外、內(nèi)環(huán)69、72、68、71的圓周上設(shè) 置為120°分開。圖6和7a-7b提供了所述雙環(huán)比率控制機構(gòu)的詳細徑向截面圖。運行中，通過將托架59、60的遠端66、73位移使得每個滾筒57、58在各個相對的 槽53-54和55-56上的不同直徑的圓形路徑上運轉(zhuǎn)而使摩擦滾筒57、58傾斜來完成傳動比 變化。所述路徑直徑之比給出了該給定圓盤對50-52和51-52的傳動比(見圖8a-8c的不 同比率)。遠端66、73的位移有利地通過外環(huán)69、72繞軸61的旋轉(zhuǎn)在保持托架59、60的遠 端66、73的內(nèi)環(huán)68、71上產(chǎn)生徑向分力而得以提供。該旋轉(zhuǎn)因此使得遠端66、73迫使托架 59,60繞球形接頭62、63傾斜。因而所述摩擦滾筒57、58不再運轉(zhuǎn)在圓形路徑上而是運行 在使所述滾筒的接觸點繞軸61上下移動的螺旋路徑上，這是由于該對圓盤50 (51)和52的 相對旋轉(zhuǎn)所致。摩擦滾筒57、58的這種移動的結(jié)果是比率變化，其驅(qū)使托架59、60繞球形 接頭62、63旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)現(xiàn)在處在與前面的由外環(huán)69、72的先前旋轉(zhuǎn)引起的傾斜平面垂直 的平面中，因此相同的超環(huán)面腔的三個托架59、60的這種旋轉(zhuǎn)移動了遠端66、73并且驅(qū)使內(nèi)環(huán)68、71軸向移動。然而，由于內(nèi)環(huán)68、71僅能按三條狹槽70、75移動，所以該軸向移動 也被傳遞至內(nèi)環(huán)68、71繞軸61的旋轉(zhuǎn)移動以及引起所述比率變化的第一外環(huán)69、72旋轉(zhuǎn) 的相反方向中。再次，該旋轉(zhuǎn)使得遠端66、73迫使托架59繞球形接頭62、63的傾斜返回， 然后相同的超環(huán)面腔的三個摩擦滾筒57、58不再運轉(zhuǎn)在螺旋路徑上而是回到圓形路徑，從 而在固定的比率將所述變速器轉(zhuǎn)回穩(wěn)定狀態(tài)(見圖8a至Sc)。這種布置的一個優(yōu)勢是三個 一組的滾筒57、58以完美同步的方式自動移動，并且由于托架59、60的遠端66、73都連接 在精確加工的內(nèi)環(huán)68、71中而具有高精確度。外環(huán)69、72的徑向位移利用單個電驅(qū)動的線 性致動器76例如串連的DC馬達/蝸桿、螺線管等有利地完成，其為第二優(yōu)勢。利用CVT控 制器31的比率控制器36產(chǎn)生的電信號很容易控制這種電氣裝置76。如圖7所示，單個線性致動器76有利地用于同時控制外環(huán)69、72的位移，并且保 持所述比率與變速器30的雙級相等。致動器76包括DC齒輪馬達77，其驅(qū)動螺紋接合在螺 母79中的蝸桿78。螺母79與第一臂80連接，該臂經(jīng)第一銷81在其第一端處連接到第二 臂82。第二臂82在其第二端處連接到第二銷83。第一和第二銷81、83都與兩個外環(huán)69、 72互相連接。因此，在從比率控制器36接收到比率位置信號38時(見圖3)，馬達77轉(zhuǎn)動 蝸桿78，其依次平移螺母79，使得第一和第二臂80、82平移以協(xié)同的方式經(jīng)第一和第二銷 81、83旋轉(zhuǎn)外環(huán)69、72。致動器76允許變速器30的雙級中的比率容易及協(xié)同的控制，與傳 統(tǒng)的通常液力驅(qū)動并且能效低、成本更高并且不耐用的CVT致動器相反。另外，由致動器76將精密加工并通過銷81、83互相連接的外環(huán)69、72 —起致動而 提供的雙級中的比率協(xié)同控制，在所述級之間產(chǎn)生了改進的比率一致性，其使得變速器30 具有相當高的機械效率。因此能夠容易地明白，上述根據(jù)本發(fā)明的實施方式提供了一種變速器系統(tǒng)，其能 使變速的機械能量源變?yōu)樵O(shè)備的恒速驅(qū)動，還提供了一種以發(fā)動機速度調(diào)節(jié)為特征的高效 發(fā)電機系統(tǒng)，其能夠有利地用于為可變負載供給穩(wěn)定的電力，以及有利地用于各種提交的 申請中。上述本發(fā)明的實施方式意在示例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員因此要明白前面的說明僅是 例證性的，并且在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)的前提下可做出各種替代方案和改型。變速器30和 控制器23、31能夠用來從各種源產(chǎn)生的變速輸出提供恒速輸入至各種設(shè)備，或從一個源產(chǎn) 生的恒速輸出提供變速輸入至設(shè)備。后者的一個例子是電馬達產(chǎn)生恒速輸出以及傳送器從 變速器接收變速輸入。相應地，本發(fā)明旨在包含所有此類落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的替代 方案、改型和變體。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，用于將機械功率可變源的可變速度輸出轉(zhuǎn)換為具有用于設(shè)備的期望速度 值的輸入，所述系統(tǒng)包括變速器，其設(shè)有接收所述可變源的可變速度輸出的輸入并設(shè)有產(chǎn)生所述期望速度輸入 的輸出，所述變速器具有在所述輸入的第一速度和所述輸出的第二速度之間的可變比率；至少一個傳感器，其產(chǎn)生與所述第一速度相應的第一速度數(shù)據(jù)、與所述第二速度相應 的第二速度數(shù)據(jù)和與所述設(shè)備的功率需求相應的功率需求數(shù)據(jù)；第一控制器，其接收所述第一速度數(shù)據(jù)、所述第二速度數(shù)據(jù)和所述功率需求數(shù)據(jù)，基于 所述第一速度數(shù)據(jù)和所述功率需求數(shù)據(jù)計算有效功率和期望的傳動比值，基于所述第一速 度與包括期望速度值的設(shè)定范圍的第一對比和所述有效功率與至少一個閾值的第二對比 將所述系統(tǒng)分類為至少第一類和第二類中其一，在所述系統(tǒng)處于所述第一類時指示所述變 速器將所述可變比率快速轉(zhuǎn)換為所述期望傳動比值，并且在所述系統(tǒng)處于所述第二類時指 示所述變速器將所述可變比率逐漸轉(zhuǎn)換為所述期望傳動比值；以及第二控制器，其接收所述第二速度數(shù)據(jù)并將速度校正信號發(fā)送至機械動力源以改變所 述第一速度直至所述第二速度數(shù)據(jù)與期望的速度值一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制器基于所述第一和第二對比將所述 系統(tǒng)分類為第一類、第二類和第三類之一，并且所述第一控制器在所述系統(tǒng)處于第三類時 避免指示所述變速器改變所述可變比率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制器在所述第一速度高于所述設(shè)定范 圍時將所述系統(tǒng)分類為所述第三類。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制器在所述第一速度低于所述設(shè)定范 圍并且所述有效功率高于所述至少一個閾值時將所述系統(tǒng)分類為第三類。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制器在所述第一速度低于所述設(shè)定范 圍并且所述有效功率低于所述至少一個閾值時將所述系統(tǒng)分類為第一類。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制器在所述第一速度處于所述設(shè)定范 圍內(nèi)并且所述有效功率低于所述至少一個閾值時將所述系統(tǒng)分類為第一類。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個閾值包括第一閾值，并且所述第一 控制器在所述第一速度處于所述設(shè)定范圍內(nèi)并且所述有效功率高于所述第一閾值時將所 述系統(tǒng)分類為第二類。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個閾值還包括高于所述第一閾值的第 二閾值，并且在所述系統(tǒng)被分類在第二類并且所述有效功率高于所述第二閾值時，所述第 一控制器基于所述功率需求數(shù)據(jù)計算用于所述第一速度的能效值并且基于所述用于第一 速度的能效值計算期望的傳動比值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二控制器獨立運行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述變速器是超環(huán)面無級變速器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述變速器的輸出包括軸，并且在所述軸上安裝 高慣性飛輪。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述機械功率可變源是內(nèi)燃機并且所述設(shè)備是 發(fā)電機。
13.一種方法，用于控制將機械功率可變源的可變速度輸出轉(zhuǎn)換為具有用于設(shè)備的期望速度值的輸入的可變傳動，所述方法包括的步驟有獲得所述可變輸出的第一速度、所述輸入的第二速度和所述設(shè)備的功率需求； 計算(1)基于所述第一速度和所述功率需求的有效功率，(2)基于所述第一速度和所 述有效功率的所述設(shè)備的輸入的穩(wěn)定級別，(3)基于所述功率需求的所述變速器的期望傳 動比，以及(4)基于所述穩(wěn)定級別的期望比率變化率；以所述得到期望比率變化率指示所述變速器改變?yōu)槠谕嚷剩灰约?改變所述第一速度直到所述第二速度基本等于所述期望速度值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括基于所述功率需求計算所述機械功率可變源的期望最大功率值，基于所述期望最大功 率值從數(shù)據(jù)表提取出用于所述第一速度的期望值，并且基于所述用于第一速度的期望值計 算所述期望傳動值。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在給定的穩(wěn)定級別和所述有效功率高于給定閾 值的情況下，基于所述功率需求從數(shù)據(jù)表提取出用于所述第一速度的期望值，所述期望值 代表在將所述有效功率維持在期望級別時所述源的能效速度。
16.一種系統(tǒng)，用于控制將機械功率可變源的可變速度輸出轉(zhuǎn)換為具有用于設(shè)備的期 望速度值的輸入的可變傳動，所述系統(tǒng)包括用于獲得所述可變輸出的第一速度、所述輸入的第二速度和所述設(shè)備的功率需求的裝置；用于計算如下內(nèi)容的裝置(1)基于所述第一速度和所述功率需求的有效功率，(2)基 于所述第一速度和所述有效功率的所述設(shè)備的輸入的穩(wěn)定級別，(3)基于所述功率需求的 所述變速器的期望傳動比，以及(4)基于所述穩(wěn)定級別的期望比率變化率； 以所述期望比率變化率指示所述變速器改變?yōu)槠谕嚷实难b置；以及 改變所述第一速度直到所述第二速度基本等于所述期望速度值的裝置。
全文摘要
一種系統(tǒng)(1)，用于將可變輸出轉(zhuǎn)換為具有期望速度值的輸入，包括變速器(30)，其接收具有第一速度(Ve)的輸出并且產(chǎn)生具有第二速度(Vgen)的輸入；第一、第二和第三傳感器(12，10，7)，其產(chǎn)生與第一速度(Ve)、第二速度(Vgen)和用于所述輸入的功率需求(Pdem)相對應的數(shù)據(jù)(39，32，37)；比率設(shè)定值控制器(34)；比率控制器(36)以及速度控制器(4)。比率設(shè)定值控制器(34)接收數(shù)據(jù)(39，32，37)并計算有效功率(Pav)、所述系統(tǒng)的穩(wěn)定級別(S，U1，U2)、用于第一速度(Ve)的期望值以及用于傳動比的期望值和變化率。比率控制器(36)接口連接比率設(shè)定值控制器(34)并致動變速器(30)以跟隨所述期望變化率將傳動比改變至期望值。速度控制器(4)改變第一速度(Ve)直至第二速度(Vgen)與所述期望速度值一致。
文檔編號F16H59/36GK102003523SQ20101050930
公開日2011年4月6日 申請日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者塞繆爾·博杜安 申請人:S.O.E.技術(shù)有限公司