Схеми електромеханічних трансмісій з подільником та планетарним редуктором

Рис. 18. Схема потоків електричної та механічної енергії електромеханічної трансмісії при використанні тільки акумуляторних батарей

У даному випадку електрична енергія перетворюється на механічну тільки одним електродвигуном. У схемі є можливість використання і електродвигуна-генератора в режимі електродвигуна. Така схема передачі енергії використовується на початку руху та під час руху з постійною швидкістю і незначним опором руху автомобіля.

Рис. 19. Схема електромеханічної трансмісії з послідовною передачею механічної та електричної енергії

Така схема передачі використовується при значному опору руху автомобіля коли механічна енергія повністю перетворюється в електричну з використанням енергії акумуляторів або без. При роботі двигуна внутрішнього згоряння, вибирається найбільш економічний режим. Енергія генератора подається у тяговий електродвигун, або у тяговий двигун та накопичувач енергії - аккумулятор, або тільки в накопичувач енергії. Тяговий двигун при гальмуванні працює в режимі генератора, забезпечуючи рекуперацію кінетичної енргії. Така схема проста за керуванням, не потребує спеціальних елементів трансмісії, дає можливість використання двигуна внутрішнього згоряння малої потужності в економічному режимі. Недоліком є малий коефіцієнт корисної дії.

Рис. 20. Схема електромеханічної трансмісії з параллельною передачею механічної та електричної енергії

Схема передачі енергії використовується при руху автомобіля по поверхням доріг зі значним опором руху, коли потужності двигуна недостатньо для забезпечення руху автомобіля. Сумарний крутний момент визначається сумою крутних моментів механічної трансмісії та електродвигуна. У такій схемі найбільш високий коефіцієнт корисної дії, але складна конструкція трансмісії, системи керування.

Рис. 21. Схема електромеханічної трансмісії з комбінованою передачею механічної та електричної енергії

В залежності від умов руху привід коліс може здійснюватись від акумуляторних батарей, двигуна внутрішнього згоряння або двигуна внутрішнього згоряння та акумуляторних батарей.

Рис. 22. Схема силових потоків кінетичної та електричної енергії електромеханічної трансмісії при гальмування (рекуперації кінетичної енергії)

У даному випадку кінетична енергія перетворюється у електричну одним електродвигуном-генератором. Кінетична енергія транспортного засобу перетворюється в електричну енергію і накопичується у аккумуляторах одним або двома електродвигунами-генераторами.

Рис. 23. Схема силових потоків від двигуна автомобіля з генератором та конденсаторами до електродвигунів та ведучих коліс

На сьогоднішній час конструкція електромеханічних трансмісій посилено розвивається і існує багато схем таких трансмісій, які більш детально розглянуті в електромеханічних трансмісіях гібридних автомобілів.

Розвиток електромеханічних трансмісії за способом передачі крутного

моменту у гібридних автомобілях

Рис. 24. Схема електромеханічної трансмісії гібридних автомобілів Lexus RX400, Highlander та Camry з комбінованою передачею крутного моменту до коліс

Рис. 25. Схема електромеханічної трансмісії гібридного передньоприводного автомобіля Тойота Prius з комбінованою передачею крутного моменту до ведучих коліс

Рис. 26. Схема електромеханічної трансмісії гібридного автомобіля

Мерседес з комбінованою передачею крутного моменту на задні колеса

Рис. 27. Електромеханічна трансмісія гібридного автомобіля Мерседес Бенц S400 з комбінованою передачею крутного моменту

Рис. 28. Електромеханічна трансмісія автомобіля Insight фірми Honda

Електромеханічна трансмісія з генератором малої потужності

включає механічну ступінчату коробку передач та інші елементи механічної трансмісії, електродвигун – генератор малої потужності, акумулятори, як джерело живлення електродвигуна.

У даній помірній електромеханічній трансмісії використовується механічна ступінчата коробка передач, електродвигун малої потужності, який може працювати у режимі стартера, генератора, демпфера коливань колінчастого вала двигуна внутрішнього згоряння, додаткового джерела підвищення крутного моменту з використанням електричного струму акумуляторної батареї при недостатній потужності двигуна внутрішнього згоряння та значному опору руху, а також у режимі генератора при регенерації кінетичної енергії гальмування.

Рис. 29. Схема електромеханічної трансмісії Toyota Prius з модульним блоком

Під час розгону за рахунок енергії акумуляторів електричний струм повністю передається на електродвигун В, а електродвигун А знаходиться у нейтральному положенні. Від електродвигуна В крутний момент подається на ведену шестірню Х і далі через проміжну та головну передачі підводиться до ведучих коліс.

Рис. 30. Схема модульного блоку та силових потоків електромеханічної трансмісії Toyota Prius при постійній частоті обертання колінчастого вала двигуна:

А).Напрями передачі крутних моментів, коли електродвигун-генератор А працює в режимі генератора.

Б). Напрями передачі потужності, коли електродвигун-генератор А працює в режимі генератора.

С). Напрями передачі крутних моментів, коли електродвигун-генератор А працює в режимі електродвигуна.

Д). Напрями передачі потужності, коли електродвигун-генератор А працює в режимі електродвигуна.

При постійній частоті обертання колінчастого вала двигуна внутрішнього згоряння, збільшення швидкості руху можливе тільки за рахунок зменшення частоти обертання електродвигуна-генератора А. При цьому електродвигун-генератор А переходить з генераторного режиму у режим роботи електродвигуна, а електродвигун В починає працювати у режимі генератора. При недостатності потужності двигуна внутрішнього згоряння додаткова потужність отримується за рахунок використання енергії акумуляторних батарей.

Рис. 31. Схема модульного блоку електромеханічної трансмісії автомобілів Lexus RX400, Highlander та Camry з комбінованою передачею крутного моменту до коліс

Два планетарних редуктора розташованих між електродвигунами В і А. Водило додаткового другого редуктора постійно замкнуто на картер. Епіциклічні шестірні двох планетарних редукторів жорстко поєднані між собою.

Рис. 32. Схема модульного блоку електромеханічної трансмісії автомобілів GS450

Два електродвигуна-генератора А та В, планетарних редуктора, гальма сонячної та епіциклічної шестерень другого планетарного редуктора. Вхідний та вихідний вали передачі крутного моменту.

В модульному блоку автомобіля Lexus GS450 электродвигун В з’єднаний з сонячною шестірнею основного планетарного ряду з допомогою двошвидкісної планетарної коробки передач. Всі передачі цієї коробки понижуючі, на першій передачі передаточне відношення дорівнює 3,9, а на другій 1,9. Переключання з першої передачі на другу відбувається приблизно при 80 км/год. Така конструкція дозволила по габаритам вписатись в існуючу платформу автомобіля та забезпечила непогані динамічні якості.

Рис. 33. Схема модульного блоку електромеханічної трансмісії фірми Timken Company з розподілом силового потоку двигуна внутрішнього згоряння та чотирьома ступенями свободи

По два - електродвигуна А і В, планетарних редуктора ПР1 та ПР2, дві блокувальні муфти С1 і С2, гальма В1 водила першого планетарного ряду і В2 сонячної шестірні першого планетарного ряду.

Режими роботи наведені у таблиці 2.

Таблиця 2