1.2.2. Режими роботи.

Дана схема конструкції гібридної силової установки забезпечує реалізацію швидкісного зв’язку між ДВЗ та електродвигуном. Суть даного зв’язку в наступному.

Коли автомобіль стартує з місця і тому, що ДВЗ не може працювати з нульовою частотою і коробка передач має лише фіксовані значення передаточних чисел, між вхідним та вихідним валом трансмісії повинен бути нежорсткий зв’язок. Функцію такого зв’язку у звичайних автомобілів бере на себе фрикційне зчеплення. Натомість, у схемі силової установки, показаній на рис. 1.1, цей зв’язок забезпечується взаємодією між ДВЗ та електродвигуном. З цією метою зчеплення 1 з’єднує колінчастий вал ДВЗ з водилом, блокування 1 та 2 звільняють сонячну шестерню та водило з фіксованих положень. Тоді залежність між частотами обертання сонячної шестерні, коронної шестерні та водила буде мати вигляд:

(1.5)

Поки перший із компонентів у дужках більший за другий, частота обертання електродвигуна позитивна (це відповідає руху автомобіля з малою швидкістю). Але з виразу (1.4) відомо, що момент електродвигуна має бути від’ємним:

(1.6)

Отже, електродвигун в даному випадку працює як генератор. Потужність генератора може бути визначена так:

(1.7)

де – потужність двигуна-генератора (від’ємна);

– потужність ДВЗ;

– потужність, що передається від планетарної передачі до трансмісії.

Швидкість автомобіля (пропорційна до ), при якій перетворюється в нуль (коли ), називається синхронною швидкістю. З подальшим підвищенням швидкості автомобіля стає від’ємною і двигун-генератор починає працювати як двигун.

Таким чином, двигун-генератор виступає у якості демпфера – якщо частота обертання вала ДВЗ занадто висока для даної швидкості руху автомобіля, її надлишок поглинається двигуном-генератором і він при цьому виробляє струм для підзарядки батареї. Коли ж, навпаки, частота обертання вала ДВЗ недостатня, двигун-генератор компенсує цю нестачу, використовуючи при цьому енергію батареї. ДВЗ у складі такої гібридної установки потенційно може постійно працювати в одному швидкісному режимі – у діапазоні найбільш високого ККД при найбільш ефективному використанні енергії палива. Робота системи регулюється величиною струму на обмотках двигуна-генератора – за рахунок зміни електромагнітного моменту опору провертання його вала підтримується усталений режим роботи ДВЗ при зміні швидкості руху автомобіля.

Також при використанні даної конструкції силової установки можлива реалізація режимів самостійної роботи ДВЗ чи електродвигуна і рекуперативного гальмування.

Але дана схема установки не дає можливості підтримувати постійний тяговий режим. Підвищення потрібного крутного моменту від коліс автомобіля врівноважується підвищенням крутного моменту ДВЗ за рахунок збільшення подачі палива. Можлива реалізація режиму роботи ДВЗ, при якому .

1.3. Гібридна силова установка з планетарною передачею з тягово-швидкісним зв’язком (комбінована)

1.3.1. Опис конструкції.

Недоліком описаної вище конструкції є те, що в ній реалізований тільки швидкісний зв’язок при спільній роботі ДВЗ та електродвигуна. Через це для приведення у рух автомобіля на більшості режимів використовується потужність ДВЗ, а роль електродвигуна зводиться, в основному, до підтримання усталеного режиму роботи двигуна внутрішнього згоряння і недопускання роботи ДВЗ на перехідних і неоптимальних режимах. Також, як зазначено вище, неможливо підтримувати постійний тяговий режим роботи ДВЗ.

Для покращення паливної економічності гібридної силової установки потрібно реалізувати в ній також тяговий зв’язок, коли момент, що передається на трансмісію, є сумою крутного моменту ДВЗ та електродвигуна. Щоб зробити це, слід до описаної вище конструкції додати ще один електродвигун, механічно з’єднавши його з коронною шестернею планетарної передачі.

На рис. 1.3 зображено схему силової установки з тягово-швидкісним зв’язком. Планетарна передача забезпечує зв’язок між ДВЗ та двома електродвигунами. ДВЗ та двигун-генератор сполучені відповідно з водилом та сонячною шестернею. Коронна шестерня сполучена з ведучими колесами через передачі , , , і диференціал. Тяговий двигун під’єднаний до ведучих коліс через передачі , , , і диференціал. У даній конструкції використовується одне зчеплення і два блокування. Зчеплення слугує для з’єднання чи роз’єднання ДВЗ та водила. Блокування 1 використовується для фіксування вала двигуна-генератора, блокування 2 фіксує водило. За допомогою керування зчепленням, блокуваннями, ДВЗ, двигуном-генератором та тяговим електродвигуном можна реалізувати багато режимів роботи силової установки.

Рис. 1.3. Загальна схема конструкції гібридної силової установки з тягово-швидкісним зв’язком (комбінованої)