3.5.2. Комплексні гібридні тетс
Кращі показники ефективності приводу і розширення його функціональних можливостей можуть бути отримані за рахунок додаткового включення до складу легкого ТЕТС тягового електродвигуна з силовим перетворювачем. Таке конструктивне рішення відноситься до категорії складних (комплексних) гібридних приводів автомобіля і може виконуватися по послідовної, паралельної і змішаної схемами.
3.5.2.1. Послідовна схема комплексного гібридного тетс
Структура послідовної схеми комплексного гібридного приводу (званого іноді «строгим» гібридом) по відсутності кінематичного зв'язку теплового двигуна з ведучими колесами відповідає базовій структурі послідовного ТЕТС з КЕУ, а за принципом виконання основної частини силового ланцюга аналогічна ТЕП великовантажного автомобіля з однотипною енергетичною установкою.
До складу приводу входять тепловий двигун (ДВС), мотор/генератор (М/Г) з силовим перетворювачем (П1), акумуляторна батарея (АБ) і тяговий електродвигун (ТЕД), механічно з'єднаний з провідними колесами, рис. 3.26. Зважаючи на відсутність кінематичного зв'язку коліс з ДВС потужність ТЕД повинна відповідати максимальному значенню навантаження, а потужність, що передається в буферний накопичувач, - бути не менше середньої потужності їздового циклу. Кількість провідних осей виконується різним. Найбільш перспективним типом ТЕТС є індивідуальний мотор-колісний привід.
Перетворення переданої енергії джерел в електричну форму дозволяє реалізувати нові технічні та конструктивні рішення ТЕТС і забезпечити вільний вибір компоновки окремих складових приводу, кожен з яких (у тому числі ДВС і мотор-генератор) може бути розміщений в будь-якому зручному місці.
Можливість виключення зі складу приводу ряду складових механічної частини трансмісії значно зменшує масу силового обладнання і момент інерції приводу. У гібридному ТЕТС з мотор-колесами загальне зниження маси за рахунок виключення механічних вузлів, зменшення потужності ДВС та економії палива може компенсувати втрати від подвійного перетворення енергії.
3.5.2.2. Паралельна схема комплексного гібридного приводу
Як зазначалося, основним принципом побудови паралельної схеми приводу є можливість механічного з'єднання ДВС з провідними колесами автомобіля. Потік електричної енергії передається паралельно. При паралельній схемі можна використовувати тяговий електродвигун, що забезпечує близько 20...30% потужності, необхідної для руху автомобіля. Раціональний розподіл потужностей між джерелами в паралельній комплексної гібридної схемою визначається режимами руху та умовами експлуатації автомобіля.
Застосовуються різні варіанти виконання структурних схем паралельного комплексного гібридного приводу автомобіля. Крім типових схем з явно вираженою паралельної електричної гілкою (рис. 3.27) і об'єднанням силових потоків через з'єднувальні пристрої (гл. 3, п.3.4.2), можливі схеми їх складання з розташуванням ДВС, М / Г і ТЕД на одній осі ( «осьова» схема трансмісії), за якою механічні та електромеханічні потоки можуть передаватися спільно і паралельно.
Прикладом виконання таких схем може служити трансмісія автомобіля компанії Daimler Chrisler, виконана за паралельною схемою, до складу якої входять ДВС, два електродвигуни, зчеплення і автоматична коробка передач з підведенням тягової потужності до задніх ведучих коліс (рис. 3.28).
Інший варіант виконання паралельної схеми - з підведенням механічного та електромеханічного силових потоків до різних провідним колесам (від ДВС і М/Г відповідно).
Можливі також модифікації змішаних схем гібридного ТЕА, виконані на основі комбінації представлених вище модифікацій і підведення енергії до різних провідним осях ТЗ.
У змішаних схемах силові потоки осі двигунів розділяються. Потік осі ДВС і М / Г підводяться до двох входів планетарного редуктора, а його вихідний вал з'єднаний з валом тягового електродвигуна. Така схема при відносно невеликих потужностях машин дозволяє ефективно управляти силовими потоками та режимом роботи ДВС.
ВИСНОВОК
1. Сучасний стан систем ТЕТЗ характеризується різноманіттям їх конструктивних виконань і функціональних завдань, що вирішуються шляхом приводу.
2. У розвитку систем ТЕТЗ проявляється безперервний процес якісної зміни їх структур, пов’язаний з розробкою нових модифікацій виконання тягового електроприводу
3. Класифікація електроустаткування ТЕТЗ по принципам однотипності і комбінованості енергоустановок представляє можливість їх подальшого паралельного розвитку в зазначених напрямках, оцінка тенденцій якого (по критеріям актуальності і перспективності) дозволяє встановити:
а) для перспективних систем тягового електроприводу легкових автомобілів з однотипною енергоустановкою - це електромобіль, що реалізовується в даний час у вигляді технологічних транспортних засобів з невеликими пробігами. Електромобіль з новітніми розробками джерел електричної енергії, у тому числі електромобіль з енергоустановкою на паливних елементах, в майбутньому може стати стандартним типом легкового автомобіля;
б) для ТЗ великий і підвищеної вантажопідйомності перспективний теплоелектричний привід, виконаний за послідовній схемі «Тепловий двигун - генератор - перетворювач - мотор-колесо», і на основі здійсненого силового електрообладнання;
в) ТЗ з КЕУ актуально, так як в даний час і в найближчому майбутньому дозволяє забезпечити більшу дальність пробігу і часткове вирішення питань екології при одночасному збереженні існуючої інфраструктури заправки;
г) не можна погодитися з думкою про актуальність ТЗ з КЕУ тільки на «перехідний період». З розвитком і вдосконаленням структур ТЕТС, теплових двигунів, електрообладнання та одночасним зниженням їх комерційної вартості застосування тягового електроприводу з КЕУ можна вважати перспективним;
д) більш висока вартість автомобілів з КЕУ значною мірою компенсується кращою економічністю і низькими шкідливими викидами, що забезпечує їх конкурентоспроможність і при багатосторонньому підході до оцінки вартості автомобіля сприятиме її зниження.
Загальний напрямок у розробці сучасного тягового електропривода ТЗ- перехід до систем і електроустаткуванню змінного струму. В середньому діапазоні потужності найбільше застосування знаходить ТЕТЗ з асинхронним і синхронним двигунами. Асинхроний привід має кращі показники по співвідношенню вартості і якості. Основним варіантом виконання синхронного двигуна є СД з постійними магнітами. Перспективні також вентильно-індукторний привід і привід з синхронно-реактивним двигуном.
Значне місце в системі управління ТЕТЗ займає електроніка, роль якої підвищується з інтеграцією електронних і механічних елементів. Основний напрямок, забезпечує ефективність впровадження електроніки в ТЕТЗ - застосування силових перетворювачів інтегрального виконання і електронного управління двигунами, заснованого на високочастотному принципі, альтернативою якого є векторне управління.
Сучасний тяговий електропривід автомобіля пред’являє підвищені вимоги до основних параметрів і показників електрообладнання, зумовлюючи розробку відповідної ідеології та впровадження передових технологій в галузі проектування і виробництва його компонентів.