CN112324563B - 一种双绕组自由活塞直线发电机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双绕组自由活塞直线发电机及控制方法，包括：动力部件和直线电机，在所述直线电机的定子槽内，反向对称布置第一绕组和第二绕组，形成双绕组直线电机。本发明在直线电机定子上布置双绕组，不会增加***动子质量，因此不会降低***的工作频率；同时可解决单绕组自由活塞直线发电机启动时拖动力方向变换问题，解决失火时电机由发电到电动工作模式转换时间问题。

Description

一种双绕组自由活塞直线发电机及控制方法

技术领域

本发明涉及双绕组自由活塞直线发电机技术领域，尤其涉及一种双绕组自由活塞直线发电机及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

自由活塞直线发电机由传统内燃机和直线电机组成，常见的自由活塞直线发电机(以下简称：FPLG)结构主要分为单活塞式、对置双活塞式(简称对置式)和背置双活塞式(简称背置式)三种。FPLG可以将内燃机产生的热能转换为电能输出，具有摩擦损耗低、热效率高等优势，可作为混合动力汽车增程器单元，近年来得到了广泛的关注。

由于FPLG省去了曲柄连杆机构，与传统发动机相比具有较高的热效率，但FPLG存在活塞运动难以控制的难点。其工作原理为：FPLG中的直线电机在启动过程中提供拖动力，作为电动机拖动活塞运动，为了达到启动时应具有的频率和压缩比，一般需要经过几个循环才能完成拖动过程，当动子达到指定位置且运动频率达到启动要求时，发动机点火燃烧，完成启动过程。启动后，燃烧气体力推动动子反向运动，此时直线电机从电动机模式转换为发电机模式，输出电能。该过程中，动子的运动完全取决于发动机的燃烧气体力、发电机的电磁负载以及摩擦力。当***运动频率稳定在某一值附近时，摩擦力基本为常数，因此，动子运动主要取决于燃烧气体力和发电机的电磁负载。

由于燃烧循环变动，即发动机每循环的缸内燃烧状况都存在差异，因此，发动机产生的燃烧气体力每循环都有差异，当电磁负载设置为常数时，就导致FPLG运行过程中动子到达下一个上止点的位置是不稳定的，也就无法保证压缩比，可能引起发动机下一循环的燃烧工况变差，甚至出现失火现象。即使能够根据燃烧过程调整发电量，使动子尽量达到上止点位置附近，但由于燃烧循环变动的存在，发动机仍然可能出现失火或燃烧极差的工况。

此时，FPLG必须将发电机重新转换为电动机拖动动子使其运行到指定位置，但由于电机工作模式转换需要时间，且转换成功后，电动机重新加载也需要一定的时间，就可能出现停机状况，无法保证FPLG的稳定运行，FPLG的优势无法得到发挥。

现有技术公开了通过设置辅助电动机与发电机结合工作，使得发电机状态不再需要进行模式转换，解决了发电机转化为电动机模式响应时间长的问题；但是，由于增加了辅助电动机，使得FPLG***结构比单电机FPLG***结构复杂，动子质量增大，***频率降低，影响***输出功率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种双绕组自由活塞直线发电机及控制方法，在直线电机上设置反向布置的双绕组线圈，启动时，两绕组分别产生向左和向右的拖动力；正常运行时，第一绕组用于发电，第二绕组用于在失火或燃烧极差时提供拖动力，保证动子到达指定位置，减少响应时间。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种双绕组自由活塞直线发电机，包括：动力部件和直线电机，在所述直线电机的定子槽内，反向对称布置第一绕组和第二绕组，形成双绕组直线电机。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种双绕组自由活塞直线发电机的控制方法，包括：

启动过程中，确定动子运动到目标位置所需要的拖动力，基于所述拖动力确定相对应绕组的输入电压；

为所述绕组输入相对应的电压，确定第一个拖动行程下动子的运动位移，判断是否达到目标位移，如果没有达到，当前绕组停止供电，为另一个绕组输入电压，拖动动子向相反的方向运动；

如果达到，判断该行程动子的运动频率是否达到启动频率，如果达到，控制发动机喷油点火燃烧，启动完成；如果不能达到，当前绕组停止供电，

为另一个绕组输入电压，拖动动子向相反的方向运动；

另一个绕组采用上述同样的方法拖动动子运动，两个绕组交替工作，直到启动完成。

正常运行过程中，计算动子运动的最大加速度和最大速度，确定当前冲程的目标发电量；

如果所述目标发电量为正，控制第一绕组通电，用于作为输出绕组输出电能，第二绕组不通电；

如果所述目标发电量为负，控制第一绕组不通电，第二绕组通电，用于为动子产生设定的拖动力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明在直线电机定子上布置双绕组，不会增加***动子质量，因此不会降低***的工作频率；同时可解决单绕组自由活塞直线发电机启动时拖动力方向变换问题，解决失火时电机由发电到电动工作模式转换时间问题。

(2)本发明在启动过程中通过第一绕组和第二绕组分别提供不同方向的拖动力，可以解决单线圈自由活塞直线发电机改变拖动力方向时间响应长的问题，可提高启动过程中***的频率，使其更容易达到启动条件。

(3)本发明在正常运行中出现失火或燃烧极差工况时，电机不需要进行工作模式转换，两绕组中，一个绕组只负责发电，而另外一个绕组则在燃烧工况不佳时实时提供拖动力，解决电机模式转换时间响应过长问题，解决由于失火等引起的活塞动力不足的问题。

(4)本发明利用传感元件与触点之间的配合，能够确定动子的位置及速度和加速度，结构简单。

附图说明

图1为本发明实施例中双绕组自由活塞直线发电机结构示意图；

图2为本发明实施例的动子位置识别装置结构示意图；

图3为本发明实施例的双绕组自由活塞直线发电机启动过程流程图；

图4为本发明实施例的双绕组自由活塞直线发电机正常运行过程流程图；

其中，1.左侧气缸；2.直线电机；3.右侧气缸；4.约束支架；5.动子部分；6.第一绕组；7.第二绕组。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

本实施例以目前背置式FPLG为例进行说明，当然，这并不构成对本专利保护范围的限制，本专利技术对其他类型的FPLG也同样适用。

背置式FPLG为发电机芯轴两端均设置发动机，一般选用二冲程发动机对称设置，中间布置直线电机，电机具备电动机和发电机两种功能，可以实现不同工作模式转换。

由于发动机的燃烧循环变动、直线电机电动模式和发电模式的相互转换和转换后响应时间问题，使得目前FPLG稳定运行存在很大难度。

基于此，根据本发明的实施例，提出了一种双绕组自由活塞直线发电机的实施例，参照图1，包括：动力部件和直线电机2，在直线电机2的定子槽内，反向对称布置第一绕组6和第二绕组7，形成双绕组直线电机。

具体地，动力部件即二冲程发动机，通常包括：气缸体、缸盖、安装在缸盖上的火花塞、安装在气缸体上的喷油器及簧片阀、与气缸体配合的活塞、与活塞连接的连杆以及与气缸体连接的曲轴箱套件。

直线电机包括定子部分和动子部分5，定子部分包括直线电机定子，动子部分5包括发电机动子、动子芯轴，动子芯轴连接球头连杆，直线电机采用双绕组结构，由第一绕组6和第二绕组7组成，两个绕组反向对称布置(比如：第一绕组6左螺旋布置，则第二绕组7右螺旋布置)，固定于定子槽内。

机体和直线电机2两侧分别设置有左侧气缸1和右侧气缸3；动子部分5在左侧气缸1和右侧气缸3中左右移动。本实施例中，双绕组自由活塞直线发电机底部设置有约束支架4，约束支架4安装在试验台上，约束支架4通过连接法兰与双绕组自由活塞直线发电机连接。

启动时，通过第一控制单元控制第一绕组通电，拖动动子向左运动，到达左侧上止点后，第一绕组停止供电；第二绕组供电，第二绕组产生向右拖动力，拖动动子向右运动，减小常规自由活塞直线发电机作为电动机时换向响应时间，可提高启动频率，使动子达到指定位置，更容易满足启动条件；

启动后发动机燃烧，燃烧产生的能量一部分由第一绕组转化为发电机电能输出，一部分转化为动子动能，还有一部分转化为热能；第一绕组输出的电能根据缸内实际燃烧状况进行调整；

若判断出现失火或燃烧状况极差的情况，则控制第一绕组不再输出电能，为第二绕组通电，产生适当驱动力，保证活塞可达到指定上止点位置。

双绕组直线电机的设计，一方面可以解决电机工作模式切换响应时间长的问题，另一方面可以保证活塞顺利达到指定位置，使自由活塞直线发电机稳定运行，实现活塞运动的有效控制。

在另一些实施方式中，双绕组自由活塞直线发电机还包括：动子位置识别装置，参照图2，具体包括：

触点，固定在直线电机的电机轴两端，作为直线电机运动的左右极限位置；

传感元件，分别布设在机壳的第一位置、第二位置和第三位置处；第一位置为电机运动中间位置，第二位置位于电机运动中间位置与左极限位置之间，第三位置位于电机运动中间位置与右极限位置之间；

第二控制单元，被配置为接收传感元件传送来的信号，确定出直线电机动子的位置、速度和加速度。

当然，第一控制单元和第二控制单元可以分别设置，也可以采用同一个控制器分别实现其控制功能。

本实施例中，触点选取齿轮式触点或者三角形触点，触点1和触点2分别位于电机的两端。

为了降低自由活塞直线发电机位置及速度识别装置的成本，传感元件选用磁电传感器、光电传感器或霍尔传感器。

关于传感元件的布设位置，第一位置为电机运动中间位置，第二位置和第三位置分别与第一位置之间的距离可以相等也可以不等，可以根据实际需要进行设置。本实施例中，第一位置为左极限位置的3/4处，第二位置为右极限位置的3/4处。

当传感器及触点随电机运动时，触点与传感器接触时会产生类正弦信号或者矩形波信号，类正弦信号处理后也可以变为矩形波信号，

本实施例的第二控制单元被配置为接收传感元件传送来的信号，确定出电机动子位置及其速度和加速度。

具体地，确定电机动子所处位置及运动方向的方法：

根据传感器1和传感器2来确定电机所处位置，当传感器1有信号输出时，说明电机处于左侧，当传感器2有信号输出时，说明电机处于右侧。停机后电机处于中间位置附近，当电机向左侧运动时，传感器1会输出信号，表明电机向左运动；当电机向右侧运动时，传感器2会输出信号，表明电机向右运动。

确定上止点位置的方法：

传感器1和传感器2距极限位置距离一定，传感器3输出的每一个信号对应一定的位移量，当活塞经过传感器1和传感器2后，通过计算传感器3输出的信号数量就可以得到上止点。

其中，上止点：在直线发电机中活塞处于左右两侧最大距离时的位置(正常运行时动子速度为零处)称为上止点。

当直线电机向右运动时，上止点计算方法：

u＝∫adt

S＝∫udt

其中，F_左为左侧气缸的工作压力，N；F_右为右侧气缸的工作压力，N；F_f为直线电机运动过程中的摩擦阻力，N；F_电磁为直线电机的电磁阻力，N；a为直线电机的加速度，m/s²；u为直线电机的速度，m/s；S为直线电机由左侧运动到右侧的距离，m。

确定动子的速度方法：

获取传感器3输出的至少两个上升沿及对应的时间，由于上升沿之间的距离是一定的，此时可得到对应的速度，所述速度的计算公式为：

式中，S分别表示传感器3输出的两个上升沿对应的距离，t₁、t₂分别表示测得的两个上升沿对应的时间。

确定动子加速度的计算具体为：

获取至少三个上升沿及对应的时间，计算加速度，所述加速度的计算公式为：

式中，S分别表示两个上升沿对应的距离，t₁、t₂、t₃分别表示测得的两个上升沿对应的时间。

实施例二

根据本发明实施例，提供了一种双绕组自由活塞直线发电机的控制方法的实施例，包括：启动过程和正常运行的过程；

启动过程中，第一绕组通电，拖动动子向左运动，该过程中动子受到拖动力和左缸压缩气体压力作用，动子经历先加速度后减速度到零的过程。当拖动力较小，在第一个拖动过程中，动子无法达到指定上止点位置，且此时动子频率也较低，通过传感元件和齿轮式触点装置，可检测动子的实时位置，当动子速度达到零时，表明第一个拖动过程结束，第一绕组断电，同时第二绕组通电。在第二绕组产生的反向拖动力和左缸压缩气体压力作用下，动子以更大的加速度向右先加速后减速运动，该拖动过程中，动子最大运动速度比第一个拖动过程大，动子运动频率提高，动子所能达到的位置比第一个拖动过程也要远，右缸压缩压力值增大，当速度降为零时，第二绕组断电，第一绕组通电。在第一绕组产生的拖动力和右缸压缩气体压力作用下，动子向左运动，且该过程比第二个拖动行程的加速度大，因此，动能所能达到的速度和频率更高，所能达到的位置更远，依次反复，直到动子运动频率满足启动要求，动子达到指定位置，此时，产生触发信号，触发信号传送到发动机控制***，控制***控制发动机点火燃烧，启动过程结束。

启动后，发动机燃烧，燃烧产生的能量一部分转化为动子动能，一部分转换为电能，还有一部分转换为由摩擦及散热等引起的热能。为了保障***能够稳定运行，要求动子在燃烧气体力的作用下能够达到下一个指定上止点位置。当***工作频率一定时，动子从一侧运动到另一侧所需的动能、摩擦及散热等产生的热能均可看成常数，因此，若要保证动子达到指定上止点位置，发电机能够发出的电能应根据燃烧产生的能量进行调整。

双绕组自由活塞直线发电机***中，正常启动后，第一绕组用于输出电能，而第二绕组用于燃烧极差或失火工况时提供拖动力，两绕组根据燃烧工况协调工作，互不影响，且节省了单绕组时从发电状态到电动状态的转换响应时间。

首先，根据位置传感器，控制器计算出动子运动位移、速度和加速度信息；

其次，燃烧开始后，缸内压力升高率先增大后减小，当缸内压力达到峰值，压力升高率为零，可认为燃烧结束，该过程中，动子由燃烧始点减速运行到上止点然后再加速反向运动，模拟分析及能量守恒分析表明，基于该过程中动子运动最大加速度或最大速度，可估算出该冲程的发电量；

再次，基于估算的发电量，控制器调整第一绕组输出的电能，保证动子能够达到下一个上止点位置；然后，当***基于最大速度或加速度的信号判断出现失火或燃烧状况极差的情况时，控制器控制第一绕组停止输出电能，同时基于最大加速度或最大速度与发电量关系，计算动子到达下个上止点位置需要的拖动力，控制器控制第二绕组通电，产生需要的驱动力，保证活塞可达到指定上止点位置。

具体地，启动过程的流程参照图3，包括以下过程：

(1)启动过程开始，动子在力的作用下一般处于行程中部附近，设行程中部动子所在位置为参考位置，可设该处x＝0，动子向左运动时，位移为负，向右运动时位移为正；

(2)为了保证发动机顺利启动，动子在直线电机拖动力的作用下向左或向右运动，且当动子的运动频率和动子所能达到的上止点位置达到发动机启动条件时，发动机才能点火燃烧，该启动条件根据FPGL中选用或设计的发动机要求确定；

(3)第一绕组和第二绕组反向布置，因此，可分别用于提供动子向左或向右运动时的拖动力。减小单绕组电机拖动力换向引起的时间延迟，能够保证***以更快的时间满足启动条件。

(4)计算动子运动到目标位置需要的拖动力，设动子先向左拖动，则动子从行程中部运动到目标位置需要的拖动力F₁为：

式中，P_压左＝f(x)为左侧缸内气体压缩压力，是关于活塞位移x的函数，可根据经验公式计算得到；A表示活塞的受力面积，为常数；x_目标表示动子运动目标位置的位移；F_f1为从行程中部向左运动时的摩擦力。由于该拖动过程中，右缸的缸内压力接近大气压，其对拖动力影响可以忽略。

(5)设第一绕组产生向左的拖动力，则根据目标拖动力F₁要求，控制第一绕组输入电压满足所述目标拖动力的要求；

(6)动子在拖动力作用下向左运动，运动过程加速度为

速度和位移分别为v₁＝∫a₁dt、S₁＝∫v₁dt，随着压缩压力的增大，加速度a的绝对值由大变小再变为反向，而速度的绝对值由零增大再降为零。

(7)根据位置传感器记录第一个拖动行程(一个循环路程的1/4)过程中的运动位移，和目标位移对比，判断是否达到目标位移，若没有达到，则进行下一个冲程的拖动。若达到目标冲程，则记录该过程所用时间T₁，计算该冲程动子运动频率，

并和启动频率对比，若不满足启动频率，则继续下个冲程的拖动，若满足，则控制***控制发动机喷油点火燃烧。启动完成。

需要说明的是，一个冲程指动子从一侧上止点到另一侧上止点；一个循环是指动子从一侧上止点运动到另一侧上止点再回到初始上止点；一个循环包括两个冲程；启动时候，动子在左右上止点中间位置附近，也就是冲程的中部，所以为一个循环的1/4，本发明称之为第一个拖动行程。

(8)当目标位移和目标频率都不能满足启动条件时，则停止给第一绕组供电，同时计算从左侧止点到右侧目标位置需要的拖动力F₂。

式中，P_压右为右侧缸内气体压缩压力，也是关于活塞位移x的函数，可根据经验公式计算得到；F_f2为从左侧止点向右运动时的摩擦力。

(9)给第二绕组供电，提供向右的目标电磁力F₂，并记录该过程位置信息和从左侧止点到右侧止点所需时间T₂，若该过程动子所能达到的止点位置为S₂，当S₂不满足目标时，进行第三次拖动(从右侧止点到左侧目标位置)，若S₂满足目标要求时，计算该冲程的频率

对比f₂是否满足目标频率，不满足，则进行第三次拖动，满足则控制***喷油点火燃烧。

启动完成。

(10)当第二次拖动仍不能满足目标时，则进行第三次拖动，动子从右侧止点到左侧目标位置，需要拖动力为

(11)此时根据目标拖动力，重新给第一绕组通电，停止第二绕组供电。并计算该行程位置信息和频率信息，和启动条件对比。如此反复，直到满足启动条件，发动机点火燃烧，停止给第一绕组和第二绕组供电，完成启动过程。

正常运行的流程参照图4，具体包括以下过程：

(1)FPLG***启动完成后，一侧发动机点火燃烧，燃烧能量足够大时，该能量就可以推动动子克服摩擦移动到另一侧上止点位置，同时还有一部分能量可用于发电。

(2)正常运行过程中，动子运动到一侧上止点位置后，在燃烧气体力的作用下反向运动，且直线电机进行发电，运动过程中动子受到一侧燃烧气体力、摩擦力、发电机负载和另一侧气体压力的作用，该过程中，动子运动加速度可表示为：

其中，m为动子质量，F_左侧为左侧气缸气体压力，F_右侧为右侧气缸气体压力，F_f为从一侧运行到另一侧的摩擦力，F_e为发电机负载，运动速度和位移可分别表示为v＝∫adt，S＝S₀+∫vdt。

(3)由于燃烧循环变动，即使相同工况，不同循环燃烧也存在明显差异，即每循环产生的燃烧能量不同，而要保证***工况稳定，动子运动频率就可看成常数，因此，每循环摩擦力大小、***散热、动子应具有的动能就可看成常数，要使动子能够达到设计上止点位置，就只能调整发电量来协调燃烧循环变动的影响。

(4)燃烧一旦完成，燃烧产生的能量就是定值，该冲程的发电量也就存在一个目标值。模拟分析表明，保证稳定运行的条件下，冲程目标发电量与运动最大速度和最大加速度等参数密切相关。根据能量守恒定律及动力学理论，动子在到达下一上止点位置时，冲程发电量可具体计算为：

或

式中，x_max为活塞有效行程的一半，a_max为最大加速度，x₁为点火位置处的活塞位移，v₁为活塞能达到上止点处时，在点火位置处所需的最小速度，W_f为摩擦力所做的功，m为活塞运动件的质量，p_压max为点火位置处的缸内压力，d为活塞直径。v_max表示活塞运动的最大速度，x₂表示活塞运动到最大速度处对应的位移，p_vmax表示活塞运动到最大速度处对应的缸内压力。

上式中，最大加速度和最大速度可根据动子实时位移信号获得，其他参数则为常数，可根据模拟计算或实验进行标定。

通过上式计算得到的冲程发电量可能为正也可能为负。

(5)当W>0时，表明***具有足够的能量发电，此时，设置发电机中第一绕组作为输出绕组，并通过控制器控制第一绕组输出的电能，使实际电能输出值逼近期望值，完成冲程发电。

(6)当W<0时，表明***最大速度和最大加速度都比较小，说明缸内燃烧状况不佳甚至出现失火，则第一绕组停止输出电能，同时控制器控制第二绕组通电，产生适当的拖动力，辅助动子顺利到达下个目标上止点。

(7)当绕组提供的拖动力为常数时，则该拖动力大小可表示为

式中F为拖动力的大小，W为上述计算所得冲程发电量，S则为冲程长度。

当拖动力为非常数，但存在一定规律变化时，则拖动力和功之间的关系表表示为

(8)当出现失火或燃烧状态不佳工况时，和单绕组自由活塞直线电机相比，双绕组自由活塞直线电机不需要进行发电到电动的模式转换，减少了转换时间和加载响应时间。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种双绕组自由活塞直线发电机的控制方法，包括：动力部件和直线电机，其特征在于，在所述直线电机的定子槽内，反向对称布置第一绕组和第二绕组，形成双绕组直线电机；

启动过程中，确定动子运动到目标位置所需要的拖动力，基于所述拖动力确定相对应绕组的输入电压；

为所述绕组输入相对应的电压，确定第一个拖动行程下动子的运动位移，判断动子是否达到目标位移，如果没有达到，当前绕组停止供电，为另一个绕组输入电压，拖动动子向相反的方向运动；

如果达到，判断该行程动子的运动频率是否达到启动频率，如果达到，控制发动机喷油点火燃烧，启动完成；如果不能达到，当前绕组停止供电，为另一个绕组输入电压，拖动动子向相反的方向运动；

另一个绕组采用上述同样的方法拖动动子运动，两个绕组交替工作，直到启动完成。

2.如权利要求1所述的一种双绕组自由活塞直线发电机的控制方法，还包括第一控制单元和动子位置识别装置；所述第一控制单元在***启动过程中，控制第一绕组和第二绕组交替通电，以分别产生方向相反的拖动力；所述第一控制单元在发电机正常运行过程中，控制第一绕组用于发电，第二绕组用于在失火或燃烧状况差时提供拖动力，以使动子到达设定位置；

所述动子位置识别装置包括：触点，固定在直线电机的电机轴两端，作为直线电机运动的左右极限位置；传感元件，分别布设在机壳的第一位置、第二位置和第三位置处；第一位置为电机运动中间位置，第二位置位于电机运动中间位置与左极限位置之间，第三位置位于电机运动中间位置与右极限位置之间；第二控制单元，被配置为接收传感元件传送来的信号，确定出直线电机动子的位置、速度及加速度。

3.如权利要求2所述的一种双绕组自由活塞直线发电机的控制方法，其特征在于，所述第二位置和第三位置均与第一位置的距离相等。

4.如权利要求2所述的一种双绕组自由活塞直线发电机的控制方法，其特征在于，若接收到第二位置处传感元件的输出信号，则判定电机处于左侧；若接收到第三位置处传感元件的输出信号，则判定电机处于右侧。

5.如权利要求2所述的一种双绕组自由活塞直线发电机的控制方法，其特征在于，所述第二控制单元获取处于第一位置处传感元件的至少两个上升沿及对应的时间，同时获取任意两个上升沿之间的距离；根据所述距离与时间的比值计算出动子的运动速度。

6.如权利要求2所述的一种双绕组自由活塞直线发电机的控制方法，其特征在于，所述第二控制单元获取处于第一位置处传感元件的至少三个上升沿及对应的时间，同时获取每相邻两个上升沿之间的距离，基于所述距离和时间计算出动子的加速度。

7.如权利要求1所述的一种双绕组自由活塞直线发电机的控制方法，其特征在于，还包括：

正常运行过程中，计算动子运动的最大加速度和最大速度，确定当前冲程的目标发电量；

如果所述目标发电量为正，控制第一绕组通电，用于作为输出绕组输出电能，第二绕组不通电；

如果所述目标发电量为负，控制第一绕组不通电，第二绕组通电，用于为动子产生设定的拖动力。

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