(1 Вариант) (2 вариант)

3.Гибридная силовая установка системы "сплит"(комбинированная схема)

В этом случае первичный двигатель, генератор и выходной вал передачи, который связан с валами привода ведущих колес и на который передает энергию тяговый электродвигатель, связаны через планетарную передачу, при этом первичный двигатель работает на постоянном режиме минимального расхода топлива, а регулирование скорости выходного вала передачи осуществляется изменением частоты вращения вала тягового электродвигателя за счет соответствующего управления, при этом необходимо синхронно управлять мощностью на валу генератора для обеспечения постоянного режима работы ДВС с минимальным расходом топлива и минимальной токсичностью. К достоинствам системы "сплит" следует отнести достаточно высокий КПД при передаче энергии от первичного двигателя к ведущим колесам и возможность работы первичного двигателя на постоянном режиме минимального расхода топлива, к недостаткам - усложнение механической части трансмиссии (установка дополнительной планетарной передачи) и усложнение системы управления автомобилем.

15. Структурные схемы трансмиссий гибридных автомобилей.

Использование на транспортном средстве гибридной трансмиссии позволяет уменьшить размер ДВС, используемого в автомобиле, поскольку наличие дополнительного источника энергии в случае необходимости может обеспечивать дополнительную мощность. Кроме того, наличие гибридной трансмиссии значительно облегчает решение задачи рекуперации энергии на режимах торможения, когда существенная часть кинетической энергии от ведущих колес может быть возвращена обратно в аккумулирующее устройство, что невозможно для обычных типов трансмиссий.

Несмотря на большое количество вариантов построения кинематических схем гибридных трансмиссий, все они должны удовлетворять следующим требованиям:

• обеспечивать суммирование крутящего момента от двух источников энергии и передавать его на колеса транспортного средства;

• обеспечивать разделение мощности ДВС, часть которой передаётся через электрическую ветвь трансмиссии, а другая часть - через механическую;

• обеспечивать движение транспортного средства только на одном из двух источников энергии;

• обеспечивать независимое управление двумя источниками энергии;

• обеспечивать бесступенчатое изменение передаточного отношения трансмиссии;

• обеспечивать рекуперацию энергии торможения транспортного средства;

• иметь относительно небольшие механические и электрические потери.

Существует большое количество вариантов построения гибридных трансмиссий. Наиболее часто встречаемые — это последовательные и параллельные варианты. В настоящее время все большее распространение получают гибридные трансмиссии с разделением мощности двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

При последовательном варианте (рис. 1) мощность передается от ДВС на генератор, далее к электродвигателю, который соединен с ведущими колесами. Между ДВС и ведущими колесами отсутствует прямая механическая связь (ДВС и ведущие колеса — независимы друг от друга). Пара электродвигатель-генератор совместно с аккумуляторами представляют собой электрическую трансмиссию, которая обеспечивает бесступенчатое изменение передаточного отношения и регулирование мощности между ДВС и ведущими колесами. В этом случае происходит двойное преобразование энергии ДВС: механической в электрическую и обратно.

Рисунок 1. Последовательный вариант построения гибридной трансмиссии

Каждое преобразование приводит к потере в среднем 10% мощности. Таким образом, КПД трансмиссии в этом случае может быть не более 81%. Кроме того, максимальная мощность, по крайней мере, одной электромашины должна соответствовать максимальной мощности ДВС. Это условие приводит к увеличению габаритов и веса трансмиссии. По этим причинам последовательные варианты построения гибридной трансмиссии используются, главным образом, для коммерческих транспортных средств, работающих в режиме «stop-and-go».

В случае параллельной гибридной трансмиссии (рис. 2) электромашина располагается параллельно обычной механической трансмиссии. Электрическая машина может быть объединена с ДВС, трансмиссией или просто быть соединена с ведомым валом. В этом случае существует два независимых потока мощности. Регулирование передаточного отношения осуществляется с помощью механической коробки передач, а регулирование мощности с помощью электромашины. Поскольку имеется прямая механическая связь между ДВС и ведущими колесами, то частоты их вращения являются зависимыми друг от друга. Параллельные гибридные трансмиссии хорошо себя зарекомендовали при движении по магистрали, но оказались непригодными по экономическим соображениям для городских условий движения. Жесткая связь частот вращения ДВС и ведущих колес требует в этом случае использования в составе трансмиссии коробки передач или вариатора.

Рисунок 2. Параллельный вариант построения гибридной трансмиссии

Простые варианты параллельного построения гибридной трансмиссии используются, главным образом, для систем, в которых мощность, проходящая через электрическую часть трансмиссии, не превышает 15% мощности ДВС.

Трансмиссия с разделением мощности ДВС (рис. 3) является другим, наиболее перспективным вариантом построения гибридной трансмиссии, который с недавнего времени пользуется повышенным вниманием со стороны разработчиков трансмиссий. Следует отметить, что в этом случае для разделения потока мощности ДВС в настоящее время используются как простые планетарные ряды, так и сложные планетарные механизмы.

Рисунок 3. Гибридная трансмиссия с разделением мощности ДВС