На канале много материалов, посвященных автоматическим коробкам передач, гидротрансформатору, полному приводу, дифференциалам и их блокировкам - это достаточная база, чтобы сформировалось понимание, как происходит передача мощности от ДВС к колесам автомобиля.
Инженеры не остановились на наработанном конструктиве и, пытаясь уменьшить количество выбросов и расход топлива, стали предлагать рынку свои альтернативные классическим инновационные гибридные системы. У каждого автопроизводителя подход оказался разным, разный был и результат.
Для начала ознакомьтесь с обзорной статьей про классификацию гибридных трансмиссий: ссылка.
В дальнейшем предлагаю изучить устройство гибридных трансмиссий от разных производителей, оценить успешность технических решений, понять, а зачем оно, собственно, нужно? Уточню, мы не будем рассматривать автомобиль целиком и его потребительские качества, нас будет интересовать трансмиссия и взаимодействующие с ней узлы.
Начнем с самого массового гибрида - Toyota Prius, который уже дорос до полноценной 4-й версии своей уникальной гибридной системы.
Немного истории
Компания Toyota начала свои эксперименты с гибридной тематикой задолго до появления всем известной модели. В ноябре же 1994 года руководство Toyota сформулировали для компании новую амбициозную задачу: снизить расход топлива выпускаемых автомобилей в 2 раза. И, кажется, у них это неплохо получилось!
При разработке собственной гибридной системы Toyota Hybrid System (THS) специалисты компании изучили более 100 вариантов возможных компоновок. И в 1997 году на рынке появился серийный автомобиль с гибридной трансмиссией - Toyota Prius NHW10.
Основные компоненты Toyota Hybrid System (THS)
Toyota создали уникальную в своем роде последовательно-параллельную гибридную систему: одновременно данная гибридная трансмиссия была и параллельной и последовательной. Что это значит? Такой тандем объединяет плюсы двух указанных систем: последовательной в городе и параллельной на скоростных дорогах, при этом переход из одного режима работы в другой остается незамеченным для водителя.
Принципы "гибридизации", которые были заложены в 1997 году, остались неизменными до последнего поколения автомобилей Prius, а также для всех гибридных автомобилей концерна Toyota и Lexus, даже когда речь идет о премиальных седанах с продольно расположенным двигателем.
Ключевой особенностью является принцип работы "электрического вариатора", где изменение скорости вращения происходит не клиновой цепью, а путем суммирования потоков мощности от ДВС и двух электрических машин через планетарный редуктор. Фактически, в такой трансмиссии отсутствуют какие-либо органы управления в виде фрикционов, муфт, синхронизаторов, сложной гидравлики, нет изнашиваемых деталей, а управление происходит "электронно".
Как видите, внутреннее устройство трансмиссии Prius выглядит намного проще, чем таковое у классических автоматических трансмиссий.
Для THS первого поколения можно выделись следующие основные компоненты:
- Планетарный редуктор, связывающий 3 компонента между собой. Его еще называют "устройством распределения мощности" или Power Split Device (PSD);
- ДВС (1NZ-FXE, цикл Миллера, степень сжатия 13:1, 43кВт), соединенный с водилом планетарного передачи;
- Тяговый электродвигатель (мотор-генератор МГ2)(синхронный, на постоянных магнитах, 30кВт/305Нм), соединенный с коронной шестерней и имеющий постоянную связь с колесами;
- Электродвигатель-генератор (МГ1) (18кВт), соединенный с солнечной шестерней планетарной передачи;
- Инвертор, преобразующий постоянный ток высоковольтной батареи в переменный и наоборот;
- Высоковольтная аккумуляторная батарея (ВВБ) (никель-металлогидрид, напряжение 320В).
Режимы работы
Как я указывал ранее: эта трансмиссия может обеспечить параллельный и последовательный режимы работы. На практике это позволяет реализовать, например, такие режимы:
- Зарядка высоковольтной аккумуляторной батареи припаркованного автомобиля от ДВС через генератор;
- Движение только при помощи электродвигателя с заглушенным ДВС от энергии ВВБ;
- Движение с суммированием мощности от ДВС и электродвигателя (часть мощности ДВС идет на колеса, часть через генератор на тяговый электродвигатель);
- Зарядка ВВБ во время движения от ДВС через генератор (часть мощности ДВС идет на колеса, часть через генератор в батарею)
- Рекуперация энергии в ВВБ при торможении;
- Движение задним ходом реализовано только за счет электродвигателя. Если заряд ВВБ низкий, ДВС через генератор дает энергию для движения.
Подробнее про компоненты
Мы рассмотрели принципиальное устройство самой массовой гибридной трансмиссии.
Во второй части статьи мы рассмотрим особенности каждого из компонентов THS, и, главное, как электрический вариатор преобразует скорости вращения компонентов и движет автомобилем. Подписывайтесь, долго ждать не придется!
P.S.
Ставьте лайк, подписывайтесь на канал, комментируйте эту статью - это поможет мне понять, на чем стоит остановиться подробнее, какие темы осветить, что Вам, читатели, интересно!
