6. Тенденції розвитку схем розподілу потужності (крутного моменту) двигуна внутрішнього згоряння на механічний та електричний силові потоки:

а). Трансмісії, у яких механічна енергія двигуна повністю перетворюється в електричну без використання енергії акумуляторів або інших накопичувачів (потужність двигуна внутрішнього згоряння дорівнює потужності електродвигуна або електродвигунів) використовується в незначній кількості.

б). Активно впроваджуються трансмісії, у яких є механічний та електричний силові потоки, співвідношення між якими вибирається автоматичними системами керування в залежності від режиму руху автомобіля. Механічна енергії двигуна частково перетворюється в електричну з використанням енергії акумуляторів або інших накопичувачів, або без використання (максимальна потужність електродвигуна або електродвигунів повинна відповідати максимальній потужності електричного силового потоку).

в). Продовжується використання трансмісії у яких механічна енергія двигуна повністю перетворюється в електричний силовий потік та з використанням енергії акумуляторів або інших накопичувачів ( потужність електродвигуна або електродвигунів перевищує потужність двигуна внутрішнього згоряння).

г). Удосконалюються трансмісії з механічним силовим потоком двигуна та електричним силовим потоком акумуляторів або інших накопичувачів енергії з використовується енергія гальмування (двигуна) для накопичення в іншому виді у акумуляторах, конденсаторах, інерційних конструкціях.

Схеми трансмісій з розподілом потужності двигуна внутрішнього згоряння на механічний та електричний силові потоки, використанням додаткових джерел енергії і трансмісією у цілому – з автоматичним адаптивним керуванням в залежності від режиму і опору руху та неавтоматичним керуванням.

Рис. 11. Схема електромеханічної трансмісії з модульним блоком зміни величини і напряму передачі крутного моменту та перетворення

енергії з рекуперацією кінетичної енергії гальмування

Рис. 12. Схема електромеханічної трансмісії автобуса з інерційним накопичувачем енергії

Рис. 13. Загальний вигляд електромеханічної трансмісії повноприводного автомобіля з використанням конденсаторів

Рис. 14. Двигун з генератором та передній привод електромеханічної трансмісії повноприводного “Е “ мобіля

Модульний блок зміни величини та напряму передачі крутного моменту, перетворення одного виду енергії в інший

Останнім часом в корпусі коробки передач (модульному блоку) можуть установлюватись подільник, силовий електродвигун, генератор (електродвигун - генератор), інерційні або інші накопичувачі енергії, системи охолодження, мащення, подачі масла та керування.

Рис.15. Модульний блок електромеханічної трансмісії

Крутний момент може передаватися до ведучих коліс через елементи механічної трансмісії або декілька тягових електродвигунів розташованих у колесах (моторколесах).

Перетворювачі напруги можуть бути встановлені у модульному блоку або поза ним.

Рис. 16. Електромеханічна трансмісія повноприводного гібридного автомобіля Lexus LS 600h

Рис. 17. Електромеханічна трансмісія гібридного автомобіля Audi Q5 з потужністю електродвигуна 33 кВт та з двигуном внутрішнього згоряння робочим об’ємом 2,0 літра:

1 – модульний блок електромеханічної трансмісії; 2 – система охолодження модульного блоку; 3 – електродвигун-генератор; 4 – шасі; 5 - система охолодження акумуляторних батарей; 6 – перетворювач напруги; 7 – насос рідинного охолодження перетворювача напруги та модульного блоку; 8 – радіатор системи охолодження модульного блоку;

При обертанні колінчастого вала двигуна приводиться у дію генератор, який виробляє струм та подає його до силового двигуна (силових електродвигунів у колесах), які приводять у рух колеса. Для підвищення або зниження величини напруги використовуються перетворювачі величини напруги.

В електромеханічній трансмісії в залежності від схеми та режимів

експлуатації автомобіля крутний момент від двигуна може повністю перетворюватись генератором в електричну енергію і передаватись до електродвигунів та приводити у рух колеса. У цьому випадку потужність двигуна внутрішнього згоряння дорівнює потужності електродвигуна або електродвигунів і передача крутного моменту здійснюється послідовно з повним використанням елементів механічної трансмісії або без. Коефіцієнт корисної дії не перевищує 0,85.

У другому варіанті одна частина крутного моменту перетворюється в

електричну енергію, а друга частина передається через трансмісію до коліс. Як правило, при паралельних (електричному та механічному) силових потоках один електродвигун-генератор встановлюється після планетарного редуктора-подільника, а другий електродвигун направляє крутний момент до планетарного редуктора (коробки передач). Це дозволяє розділити силовий потік двигуна внутрішнього згоряння на механічний та електричний силові потоки. Часто використовуються схеми паралельних силових потоках де між двигуном та зчепленням встановлюються електродвигун незначної потужності з постійними магнітами. Така схема компонування дозволяє використовувати електродвигун як стартер, генератор змінного струму, джерело додаткової потужності при використанні акумуляторних батарей, демпфер коливань двигуна внутрішнього згоряння, елемент перетворення енергії гальмування в електричну енергію. Наведений варіант ефективний в електромеханічних трансмісіях, де габарити електродвигуна повинні бути обмежені, наприклад, на автомобілях Insight фірми Honda. Таке компонування трансмісії дозволяє збільшувати крутний момент при рушанні з місця та розганянні автомобіля, при доланні значного опору руху, використовувати енергію гальмування, що підвищує ефективність використання автомобіля.

У третьому варіанті крутний момент в електричну енергію не перетворюється, а передається до коліс, але може використовуватися електричний силовий потік від акумуляторів. У четвертому варіанті крутний момент в електричну енергію перетворюється повністю та передається до коліс з додатковим використанням енергіі акумуляторів. У п’ятому варіанті при гальмуванні, крутний момент від двигуна не передається, а генератор використовує кінетичну енергію гальмування та заряджає акумулятори.

Режими руху автомобіля з електромеханічною трансмісією наведені у таблиці 1.

Таблиця 1

Режими руху автомобіля з електромеханічною трансмісією та рекуперацією енергії гальмування

№пп	Режими руху автомобіля	Стан роботи ДВЗ , електродвигунів та перетворювачів напруги
		ДВЗ	Ел.дв. №1	Ел.дв. №2	Перетв.напр.	АКБ
1	Початок руху з використанням енергії АКБ.	Не пра-цює	Не пра-цює	Пра-цює як ел.дв.	Пра-цює	Енергію від-дає
2	Початок руху з повним перетворенням механічної енергії ДВЗ в електричну без використання енергії АКБ	Пра-цює	Пра-цює як генер.	Пра-цює як ел.дв.	Пра-цює	Енергії не від-дає
3	Початок руху з повним перетворенням механічної енергії ДВЗ в електричну та використанням енергії АКБ при значному опору руху	Пра-цює	Пра-цює як генер.	Пра-цює як ел.дв.	Пра-цює	Енергію від-дає
4	Рух з частковим перетворенням механічної енергії ДВЗ в електричну без використання енергії АКБ при постійній швидкості та малому опору руху	Пра-цює	Пра-цює як генер.	Пра-цює як ел.дв.	Пра-цює	Заряджається
5	Рух з використанням енергії АКБ при постійній швидкості та незначному опору руху	Енергії не від-дає	Не пра-цює	Пра-цює як ел.дв.	Пра-цює	Енергію від-дає
6	Максимальне прискорення руху, або рух у важких дорожніх умовах з частковим перетворенням механічної енергії ДВЗ в електричну та використанням енергії АКБ	Пра-цює	Пра-цює як генер.	Пра-цює як ел.дв.	Пра-цює	Енергію від-дає
7	Рух з уповільненням	Енергії не від-дає	Не пра-цює	Пра-цює як гене- ратор	Пра-цює	Заряджається
8	Рух автомобіля заднім ходом з повним перетворенням механічної енергії ДВЗ в електричну без використання енергії АКБ	Пра-цює	Пра-цює як генер.	Пра-цює як ел.дв.	Пра-цює	Енергії не від-дає