Раздатка TOD

Сперва много букв пояснения:
во-первых, заранее извиняюсь перед всеми профессиональными «отмороженными» (очень нравицца ))) внедренное к месту и по случаю Сергеем из Кемерово) электронщиками за безграмотное извращение их любимой терминологии и сложные антинаучные методы объяснения простых вещей ))))
ну а во-вторых, когда когда-то захотелось самому и начал «разбираться с ТОДом» для себя, то вот и хотелось тогда же самому себе все максимально возможно "разложить". Тогда и записал эту часть. Но постить её, когда описывал в этой теме работу программы Авто ТОД, не стал. Потому что уж слишком избыточно получилось. А если по сути, то одним – отмороженным спецам – это ненужно, потому что им и без этого все понятно. Другим – обычным пользователям – тоже ненужно, потому что лишнее.
Ну а сейчас – коль скоро случился тут редкий случай вспомнить, ну и раз всё и так уже было готовое набранное, пылилось без дела, почти ничего и добавлять не надо. Ну а тогда чего, собственно, не запостить то? Ну вреда ж не принесет, не помешает же никому? И потом, банальное «повторение (себе самому) – мать учения».

А вот теперь МНОГО букв. )))

ТОД. Авто режим. «электронно-электрическая» составляющая командно-исполнительного механизма. Не операции микропроцессора, не схема, разъемы и проводка, а только та часть, которая обеспечивает исполнение команд, их преобразование в электрические сигналы и передачу от блока управления к электромагнитной муфте (эмм) ТОД.

Чем выше напряжение на эмм, тем сильнее э.магнит давит и сжимает между собой фрикционные диски муфты, и тем больший крутящий момент перераспределяется и направляется на передний привод. Соответственно наоборот, чем меньше напряжение, тем меньший крутящий момент перетекает от заднего на передний привод.
Максимально возможное напряжение на эмм = 12в, напряжение бортовой сети, которому соответствует распределение крутящего момента в пропорции 50:50.
Постоянно, т.е. в течение всего цикла работы именно такое напряжение 12в будет постоянно «видно» (сниматься показаниями любого прибора) на эмм в режимах 4H и Low.
Минимальное… когда на муфту напряжение не подается, она отключена, то есть 0в напряжения. Обе части пакета дисков вращаются без сжатия в свободном проскальзывании относительно друг друга. Это режим 2H или чистый задний привод 0:100.

В режиме Авто «снимаемое» или «видимое» приборами типа вольтметр напряжение на муфте колеблется в диапазоне от ~0,6-0,9в и до 12 в.

Каким образом быстро изменять силу магнита? Как «оперативно доставлять» ему строго дозированное «количество эл.заряда» на строго требуемое время? Как удобнее, быстрее и точнее отмерять нужные «порции» такого заряда? Как избежать или уменьшить потери энергии, риск перегрева электрооборудования, обеспечить его компактность? – ведь все оборудование размещено внутри только одного небольшого блока управления.
Иначе говоря, как имея в своем распоряжении только постоянный ток 12в бортовой сети, лучше и точнее управлять им, контролировать его поток на эмм, доставлять строго необходимое количество эл.энергии в строго определенный промежуток времени и иметь возможность в случае быстрой смены дорожной ситуации также быстро изменять это количество с наименьшими потерями, избегая перепадов, скачков и иных нежелательных побочных эффектов?

Отвечая себе на этот вопрос, разработчики ТОД способом «преобразования» и «доставки» постоянного тока бортовой сети напряжением 12в на эмагнит эмм выбрали ШИМ (для сторонников оригинального языка мануала PWM) - широтно-импульсная модуляция.
Очень упрощая и очень грубо говоря, пошли путем преобразования постоянного тока в переменный.
Сразу же становится ясно, что правильным способом диагностики подобного типа сигнала является осциллограф, а не используемый обычно более доступный вольтметр.

Применяемая в нашем ТОДе частота 50 гц (первоначально т.е. на этапе разработки и в первых аналогичных нашей раздатках системы ТОД использовалась более медленная частота 30 гц)

ШИМ представляет собой последовательность повторяющихся импульсов тока постоянного напряжения бортовой сети 12в, между которыми есть промежутки – паузы, когда этого тока нет.

Каждый «импульсный цикл» есть сочетание 2х временных промежутков (отрезков):
Первый из которых или «верхняя граница цикла» или длительность непосредственно самого импульса тока от бортовой сети, то есть эл.потока с мгновенным напряжением 12в.
А второй отрезок времени или «нижняя граница цикла» есть «пауза» между двумя импульсами тока или мгновенное напряжение 0в.

При постоянной частоте продолжительность каждого и всех циклов есть, само собой, величина постоянная.
А вот так называемая «скважность» (понятие применяется в отечественной электротехнике) импульсов или, имхо проще, а потому удобнее, «коэффициент заполнения цикла», - есть соотношение между продолжительностью импульса и паузы в каждом цикле.
Это соотношение может меняться, то есть величина переменная.
Изменения этого соотношения или «заполнение цикла» могут происходить в ТОД только постепенно приращением или наоборот сокращением продолжительности каждого последующего импульса в каждом последующем цикле на строго определённый промежуток времени.

Изменяя соотношение времени между импульсом и паузой, изменяя продолжительность импульса в пределах остающегося всегда неизменным общего времени цикла, меняется среднее значение напряжения тока на эмм.
А вот амплитудное или пиковое напряжение этого импульсного тока всегда одно и то же – 12в.
Вольтметр может увидеть только среднее значение и при этом среднее только за уже достаточно длительный промежуток времени – в лучшем случае за несколько десятков циклов.

Заполнение части времени цикла непосредственно самим импульсом тока выражается в процентах от общей длительности цикла и так и именуется «коэффициентом заполнения цикла».
«Заполнение» каждого последующего цикла током может быть или одинаковым с предыдущим или быть больше или меньше предыдущего на 8%.
То есть «коэффициент заполнения цикла» может меняться постепенно и равномерно с «шагом» в 8 % в диапазоне от 0 до 88 процентов. Для любителей абсолютной точности и согласно нашего мануала – до 88,72 %
Этому диапазону 0-88 % соответствует диапазон изменения – постепенного повышения или понижения – среднего, «видимого» нами с помощью вольтметра, напряжения на обмотке электромагнита муфты от 0 до 12 в.
В свою очередь, каждому такому изменению – повышению или понижению – коэффициента на 8% и соответствующего этому изменения среднего напряжения на эмм в конечном итоге соответствует изменение пропорции распределения крутящего момента между передним и задним приводами примерно на 5%.

Максимальный коэффициент заполнения цикла 88%, чему соответствует среднее напряжение на эмм 12в, чему соответствует распределение крутящего момента в пропорции 50:50.
Минимальный коэффициент 8% соответствует «видимому» вольтметром среднему напряжению на эмм ~ +/- 0,6-0,9 в, чему соответствует распределение крутящего момента в пропорции 0:100, то есть чисто задний привод.

Дополнительно, другой вариант объяснения принципа работы ШИМ и его «цикла» в ТОД:

Каждый и все циклы равны по своей продолжительности = 20 миллисекунд = 0,02 секунды.
В 1 секунде = 50 циклов = частота 50 гц
Минимальное (начальное) напряжение на эмм = цикл с коэффициентом заполнения 8%
Это значит, что в течение одного цикла: сначала в течение 1,6 мс идет импульс тока напряжением 12в = «ток включен», а следом за этим в течение 18,4 мс следует пауза = «ток выключен» = тока нет = напряжение 0в.
Далее мы хотим увеличить передаваемый на перед момент. Для этого надо поднять среднее напряжение. Для этого:
Следующий 2й цикл: 3,2 мс импульс тока 12в, и 16,8 мс пауза 0в.
Следующий 3й цикл: 4,8 мс ток идет и 15,2 мс пауза
И так далее. С каждым последующим циклом + больше или – меньше на 1,6 мс (8%) меняется время и соотношение продолжительности импульсов тока напряжением 12в и пауз между этим импульсами.
Максимальный цикл 88%: это 17,6 мс импульса тока 12в и 2,4 мс пауза.
Режим 50:50 представляет собой непрерывно повторяющиеся одинаковые циклы: импульс 17,6мс 12в и следом 2,4мс пауза 0в.

При минимальном импульсе = минимальном среднем напряжении на эмм эффективный крутящий момент на перед не передается. Минимальный ток обеспечивает только компенсацию обычных рассчитанных потерь части эл.энергии при прохождении тока, преодолевает сопротивление.
или же можно это представить и несколько иначе: минимальный ток обеспечивает «предварительное» или «первичное возбуждение» э.магнита, поддерживает его в состоянии «предварительной готовности» или как бы своего рода «взводит курок».

Поэтому, в отличие от режима 2Н, где эмм вообще не задействована и полностью обесточена (0в), в режиме Авто эмм всегда находится под напряжением. На магнит постоянно подаётся как минимум минимальное (как и масло масляное!) напряжение или иначе говоря непрерывно идут импульсы тока с коэффициентом заполнения не менее 8%.

ЭБУ ТОД сначала считывает показания всех требуемых ему для расчетов датчиков и систем, и на основании их показаний по заложенному в него алгоритму – программе – рассчитывает среднее напряжение, которое необходимо подать на эмм.
Далее постепенно «равномерными шагами» увеличивает или наоборот уменьшает время импульса или коэффициент заполнения цикла >> меняется среднее напряжение на эмм >> меняется сила сжатия дисков >> меняется крутящий момент, перераспределяемый на передний привод.

Всего потребуется серия из десяти импульсов, общей суммарной продолжительностью 0,2 сек, чтобы поднять или наоборот сбросить среднее напряжение на эмм с минимального до максимального, то есть чтобы перераспределить крутящий момент, передаваемый на передний привод с пропорции 0:100 до 50:50 или наоборот.

Но для ощутимого нами практического эффекта понадобится еще больше времени, поскольку надо брать во внимание, учитывать еще чисто механическую составляющую процесса преобразования электрической энергии в механическую и передачи ее: т.е. дополнительное время на то, пока там еще все части механизма трансмиссии ни "соберутся силами", ни преодолеют противодействие множественных сил трения и ни "донесут" в конце концов крутящий момент от выходного вала двигателя до «конечного потребителя» - до колес.

Работа программы управления режимом Авто, то есть последовательно считывание показаний с датчиков, их обработка, расчеты, принятие решений, передача команд и их исполнение ведется циклично и непрерывно в течение всего периода от включения до выключения зажигания.
Практически «видимыми» вольтметру, не говоря уже о «видимых нашему глазу» становятся не все происходящие изменения. Для нас, да и для любого вольтметра тоже они «сливаются» в некие огрубленные, усредненные приблизительные значения.

В действительности же «невидимые» изменения могут происходить гораздо быстрее и чаще:
чисто теоретически в течение 1 секунды до 5 раз может «прыгнуть» среднее напряжение от минимального до максимального 12в и наоборот, а соответственно поменяться распределение момента между передним и задним приводами от 0:100 до 50:50 и наоборот.

Само собой, что все описанное справедливо и будет так работать только при условии полной исправности всех компонентов-частей системы: электронной, электрической и механической. Но, как известно, идеальной раздатки ТОД в живой природе не встречается…

	Автор	Тема: Раздатка TOD (Прочитано 837294 раз)
0 Пользователей и 6 Гостей смотрят эту тему.