Во второй части статьи мы рассмотрим внимательно самый маленький компонент THS, и, главное, как он преобразует скорости вращения компонентов и движет автомобилем.
В предыдущей статье "Конструктив: как устроена гибридная трансмиссия? Toyota Prius_ч.1" мы начали разбираться в особенностях конструкции Toyota Hybrid System (THS), познакомились с основными узлами такой трансмиссии и основными режимами ее работы.
Конструкция THS
Что имеется в конструкции?
- Планетарный редуктор - "устройством распределения мощности" или Power Split Device (PSD);
- ДВС (1NZ-FXE, цикл Миллера, степень сжатия 13:1, 43кВт);
- Тяговый электродвигатель (мотор-генератор МГ2)(синхронный, на постоянных магнитах, 30кВт/305Нм);
- Электродвигатель-генератор (МГ1) (18кВт);
- Инвертор, преобразующий постоянный ток высоковольтной батареи в переменный и наоборот;
- Высоковольтная аккумуляторная батарея (ВВБ) (никель-металлогидрид, напряжение 320В).
Планетарный редуктор PSD
Ключевым элементом THS по праву можно считать Power Split Device (PSD), который и перераспределяет моменты и скорости между более "массивными" компонентами.
Устройство распределения мощности является ничем иным, как самой обычной планетарной передачей. То, как она работает, проще всего понять, если Вы хорошо разбираетесь в том, как работает цилиндрический дифференциал! (читайте статью как устроен дифференциал )
Ниже самое интересное, дойдите до конца!
Если Вам нравится то, что Вы читаете - подпишитесь на канал, поставьте лайк статье!
На рисунке равнее Вы видели всю гибридную трансмиссию, рассмотрим ближе схематическое представление PSD.
Кинематика PSD
Что происходит, когда, например, ДВС работает, а автомобиль припаркован? Из указанных условий следует, что коронная шестерня зафиксирована(скорость вращения равна 0), т.к. она связана через цепную передачу с главной передачей автомобиля (фактически прямая связь с колесами), а ДВС вращает водило, которое давит на оси сателлитов. Они же (сателлиты) начинают обкатываться вокруг стоящей коронной шестерни и вращать солнечную шестерню - генератор. Высоковольтная батарея начинает получать через инвертор энергию, которую в любой момент сможет вернуть назад, чтобы гибридная система реализовала иной режим работы.
Режимов работы THS много, думаю, что описывать все словами не стоит, лучше Вам "прочувствовать" их самим! Отличная визуализация работы PSD в трансмиссии автомобиля Toyota Prius доступна по ссылке: визуализация работы THS.
Я настоятельно рекомендую подвигать ползунками MG2 и ICE и посмотреть, как все взаимосвязано. Попробуйте "заглушить двигатель" (поставить значение ICE равное "0") и начать разгонять автомобиль, поднимая значения MG2 (как помните, он связан с колесами). Думаю, теперь Вам точно будет понятно, почему "электромобилем" Prius может быть только до определенной скорости.
Трансмиссию Prius иногда называют вариатором CVT (или электрическим вариатором eCVT), как видите, по своей сути это так, но достигается такое "варьирование" не привычным ремнем.
Суммирование мощностей в PSD
А теперь коротко о том, почему суммирование мощности ДВС и электромотора МГ2 на колесах дает цифру меньшую, чем подсказывает арифметика.
Упрощенно, мощность на колесах складывается так:
ДВС + МГ2 - МГ1 - Потери преобразований
Через водило и сателлиты PSD (как в дифференциале) весь крутящий момент от ДВС распределяется между коронной шестерней (МГ2 и колесами автомобиля) и солнечной шестерней (генератор МГ1). Так как "корона" находится на большем диаметре, то и большая часть крутящего момента ДВС уйдет на колеса, а меньшая через "солнце" попадет на генератор и преобразуется в электрическую энергию. Эта энергия пойдет либо в высоковольтный аккумулятор в запас, либо при интенсивном разгоне на МГ2.
Двойное преобразование энергии (из механической в электрическую и обратно) оставляет на колесах меньше, чем мог бы дать только один ДВС. Но Prius машина запасливая, и в ВВБ всегда есть энергия на интенсивный разгон. Эта энергия идет на МГ2 и тем самым раскрывает весь потенциал электромотора.
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!
