Механическая гибридная силовая установка

Чтобы передать энергию маховику при рекуперативном торможении автомобиля и отобрать ее обратно при разгоне, требуется трансмиссия с очень высоким КПД – ведь поток энергии проходит через нее дважды. КПД передачи энергии в электромеханических гибридных силовых установках не превышает 0,75 даже в самых благоприятных режимах. Это означает, что КПД передачи энергии в накопитель и обратно составит не более 0,56. С ростом мощности потери в электрических звеньях гибрида резко возрастают. Это приводит к тому, что в самых востребованных режимах динамичного замедления с высоких скоростей эффективность гибрида становится совсем низкой. Опыт эксплуатации того же Toyota Prius подтверждает тезис – наибольшая экономия топлива достигается при плавных ускорениях и замедлениях. Потери энергии в механической трансмиссии гораздо меньше зависят от нагрузки, причем КПД наоборот, растет с увеличением нагрузки.

Пожалуй, единственной зарубежной компанией, продвигающую верную концепцию, является английская компания Flybrid. Компания готовила прототип системы рекуперации кинетической энергии (KERS) на базе маховичного накопителя и механической трансмиссии для использования в гоночных автомобилях «Формулы-1», однако в действии система так и не была продемонстрирована. Возможно, подвел вариатор торового типа, на базе которого трансмиссия была построена. Так или иначе, Flybrid вернулась к паллиативному варианту – маховичному накопителю с электрической передачей, который унаследовал существенную долю недостатков электрических гибридных силовых установок.

Широкодиапазонная бесступенчатая трансмиссия является ключевым звеном механического гибрида. Для эффективного использования преимуществ маховичного накопителя необходима механическая передача с диапазоном варьирования передаточного отношения не менее 20. Механические фрикционные вариаторы обеспечивают эффективный диапазон варьирования не более 6, поэтому для получения большого диапазона регулирования вариаторы объединяют с зубчатыми передачами в сложные схемы с разделением потока мощности. Партнер Flybrid, компания Torotrak, разработала двухдиапазонную схему трансмиссии на базе торового вариатора. Торовый вариатор, как и многие другие конструкции вариаторов, обладают весомым недостатком – невозможностью передачи больших мощностей. В противном случае фрикционные вариаторы уже заняли бы нишу трансмиссий не только легкового, но и коммерческого транспорта. А двух диапазонов трансмиссии Flybrid для достижения требуемых показателей недостаточно. Трех- и четырехдиапазонные схемы трансмиссии компаний General Motors и Daimler, известные по патентным материалам, крайне сложны для практической реализации.

Дисковые планетарные вариаторы, разработанные профессором Н.В. Гулиа, как нельзя лучше подходят для создания гибридного транспортного средства с маховичным накопителем. Они имеют высокий КПД и модульную конструкцию, позволяющую достигать до 1000 кВт передаваемой одним агрегатом мощности. Конструкция вариаторов уже опробована в промышленном электроприводе: российская компания «Комбарко» подготавливает к серийному производству модели малой мощности.

Добавить комментарий: