КОМБИНИРОВАННЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Lexus RX 400h

Схема КЭУ Lexus RX 400h

Рис. 3.25. КЭУ Lexus RX 400h.

Такой подход является достаточно распространённым расширением функциональных возможностей автомобиля за счёт установки на нём комбинированной энергоустановки и может считаться одной из тенденций в равитии технологий КЭУ. Раздельный привод осей от двух силовых агрегатов – комбинация ДВС с ОЭМ и электродвигатель – позволяет независимо регулировать тягу на этих осях, улучшая устойчивость, управляемость и проходимость автомобиля.

Конструкция КЭУ Lexus RX400h такая же, как у Toyota Prius, но имеет более мощный и высокооборотный (12400 об/мин) электродвигатель, что потребовало установки дополнительного понижающего

51

планетарного редуктора. Конструктивные схемы привода передней и задней осей Lexus RX400h представлены на рис. 3.26.

52

Рис. 3.26. Конструктивные схемы привода передней и задней осей Lexus RX400h.

Вариант КЭУ с дифференциальной схемой передачи энергии с продольным расположением ДВС используется в седанеLexus GS 450h (рис.3.27.).

Рис. 3.27. Lexus GS 450h с КЭУ с диф-

ференциальной схемой передачи энергии с продольным расположением ДВС.

53

На этом автомобиле сохранена классическая компоновочная схема, и для того, чтобы вписать обратимые электромашины КЭУ в картер бывшей автоматической коробки передач, применён дополнительный планетарный механизм. Схема модернизованной КЭУ представлена на рис. 3.28. Двигатель, генератор и выходной вал объединены с простым планетарным редуктором. Регулируя нагрузку на генераторе (соединённом с солнечной шестернёй планетарного механизма), можно плавно менять частоту вращения выходного вала(соединённого с коронной шестернёй) и, соответственно, ведущих колёс автомобиля, приводимых в движение бензиновым ДВС(соединённым с водилом). Электродвигатель соединён с коронной шестернёй второго планетарного механизма, имеющего 2 передачи с передаточными числами не равными 1. При скорости автомобиля до 90 км/ч с помощью фрикциона 1 обеспечивается передаточное число3.9; на высокой скорости включением фрикциона2 передаточное число изменяется и становится равным 1.9.

Рис. 3.28. Схема КЭУ Lexus GS 450h с дифференциальной схемой передачи энергии с двумя планетарными механизмами.

Конструкция КЭУ с дифференциальной схемой передачи энергии с двумя планетарными механизмами при продольном расположении ДВС представлена на рис. 3.29.

54

Рис. 3.29. Внешний вид КЭУ с дифференциальной схемой передачи энергии с двумя планетарными механизмами при продольном расположении ДВС: 1 – генератор, 2 – первый планетарный механизм, 3 – тяговый электродвигатель, 4 – второй планетарный механизм.

Вариант КЭУ при продольном расположении ДВСToyota с дифференциальной схемой передачи энергии используется и в седане Lexus LS 600hL (рис. 3.30) и реализует полный привод путём традиционного механического разделения потока мощности с помощью раздаточной коробки.

55

1 – генератор, 2 – планетарный редуктор, 3 – электродвигатель, 4 - двухступенчатый планетарный редуктор, 5 – раздаточная коробка

Рис. 3.30. КЭУ Lexus LS 600hL с дифференциальной схемой передачи энергии при полном приводе.

Кроме фирмы Toyota, КЭУ с дифференциальной схемой передачи энергии использует в своих автомобиляхFord (например, Escape

(рис. 3.31), Explorer и Fusion).

Ford Escape КЭУ Ford Escape

Рис. 3.31. Ford Escape с КЭУ с дифференциальной схемой передачи энергии.

Полный привод при дифференциальной схеме с установкой электродвигателя в приводе задней оси применила и фирмаDaihatsu

(рис. 3.32).

56

Daihatsu

Схема КЭУ Daihatsu. Передняя ось.

Схема КЭУ Daihatsu. Задняя ось.

Рис. 3.32. КЭУ Daihatsu с дифференциальной схемой передачи энергии с установкой электродвигателя в приводе задней оси

Автомобили с дифференциальной схемой, как правило, имеют только один ведущий мост. Однако, при установке дополнительного электродвигателя в приводе второй ведущей оси, как это сделано, например, на автомобилях Lexus RX 400h и Daihatsu, автомобиль может изменять схему привода в зависимости от условий дорожного движения и положения педали управления автомобилем.

57

В этих конструкциях один электродвигатель установлен в приводе заднего моста, а второй (обратимая электромашина в режимеэлектродвигателя) и ДВС приводят передние колёса. Таким образом, эти автомобили могут изменять схему привода с переднего на полный. Однако, изменение типа привода здесь не связано с работой КЭУ, так как дополнительный электродвигатель, установленный в приводе задней оси, применяется для улучшения проходимости этих автомобилей.

Идея дифференциальной бесступенчатой трансмиссии известна уже давно. В таких трансмиссиях поток мощности делится на входном планетарном ряду. Один из получившихся потоков проходит через бесступенчатую передачу(механическую, гидравлическую или электрическую). Второй поток передается через механическую нерегулируемую ветвь. Затем потоки вновь соединяются на выходном планетарном ряду. Примером механической дифференциальной передачи является английская Perburry. Примером гидромеханической – немецкая Voith. По схеме Voith выполнена электромеханическая трансмиссия Allison, используемая в городских и междугородних автобусах GM (рис. 3.33).

Схема трансмиссии GM-Allison с КЭУ с дифференциальной схемой передачи энергии, выполненной аналогично Voith

58

Автобусы, оснащённые КЭУ GM-Allison

Рис. 3.33. КЭУ GM-Allison и примеры оснащённых ею автобусов.

Аналогичное конструктивное исполнение дифференциальной схемы имеет так называемый"двухрежимный гибрид" (Two-Mode Hybrid). Комбинированная установка, разработанная группой компа-

ний Daimler, BMW, General Motors и Chrysler в 2006 году в рамках консорциума Global Hybrid Cooperation, содержит две обратимые электромашины, связанные между собой тремя планетарными рядами (рис. 3.34). Конструкция, названная разработчиками ECVT (Electronic Continuously Variable Transmission – электронная бесступенчатая трансмиссия), устанавливается на автомобили концернов GM и Daimler AG (например, на Mercedes ML 450 Hybrid (рис. 3.34)).

59

Рис. 3.34. Конструкция КЭУ с дифференциальной схемой передачи энер-

гии (Two-Mode Hybrid).

3.4. Конструктивное исполнение КЭУ с последовательнопараллельной схемой передачи энергии

В последние 2-3 года начал расти интерес к КЭУ, сочетающей в себе функциональные особенности последовательной и параллельной схем. Отмечается появление запатентованных разработок в этой области, а также появились первые автомобили, КЭУ которых имеет последовательно-параллельную схему передачи энергии. Пока что единственным на сегодня массовым автомобилем с КЭУ последова- тельно-параллельного типа является Chevrolet Volt. Хотя он заявлен как range-extended electric vehicle, схема передачи энергии в его КЭУ является последовательно-параллельной. КЭУ Chevrolet Volt (рис. 3.35) состоит из двух обратимых электромашин и ДВС, которые соединены между собой с помощью механической трансмиссии с двумя сцеплениями и одним тормозом. В основе этой трансмиссии – планетарный механизм с одним тормозом 1С и двумя сцеплениями С2 и С3. Его солнечная шестерня соединена с тяговым электромотором, водило – с приводом колёс, а коронная шестерня – с тормозом С1 и

60