ЭНЕРГОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА ГИБРИДНОГО АВТОМОБИЛЯ С СОГЛАСУЮЩИМ РЕДУКТОРОМ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к гибридным энергосиловым установкам автомобилей.
Известна комбинированная энергетическая установка полноприводного транспортного средства (патент на изобретение РФ №2312030, опубл. 10.12.2007). Установка содержит тепловой двигатель и электромашину, блоки преобразования, накопления электроэнергии и трансмиссию. Трансмиссия включает в себя приемно-распределительное устройство для распределения по ведущим мостам транспортного средства раздельных или суммированных потоков мощности теплового двигателя и электромашины. Приемно-распределительное устройство имеет корпус, вал привода заднего моста и вал привода переднего моста, расположенные в корпусе на разных осях, и передаточный механизм. Приемно-распределительное устройство выполнено с возможностью изменения передаточного числа трансмиссии и снабжено валами приема потока мощности от теплового двигателя и электромашины. Валы привода мостов выполнены автономными от валов приема потоков мощности. Все валы снабжены соединительными элементами для обеспечения взаимосвязи между валами напрямую и через передаточный механизм.
Недостатком данной комбинированной энергетической установки является сложность процесса управления трансмиссией, т.к. переключение скоростей осуществляется вручную.
Известна гибридная энергосиловая установка, сконструированная на предприятии «ИжМаш» на базе автомобиля универсал ИЖ-21261 [1]. Конструкция состоит из двухцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, параллельно соединенного через выходной вал с мотор-генератором, в качестве которого выступает тяговый электродвигатель постоянного тока, вращающий момент передается через ременный согласующий редуктор, а накопителями энергии служат восемь стандартных аккумуляторов.
Данная энергосиловая установка оснащена механической коробкой передач, недостатком которой является невозможность плавного изменения передаточного числа, следствием чего является низкий уровень комфорта при вождении.
Задачей полезной модели является упрощение процесса управления трансмиссией автомобиля путем создания механизма автоматического переключения передач.
Поставленная задача достигается путем применения планетарного редуктора, согласующего работу электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания.
На фиг.1 представлена структурно-кинематическая схема гибридной энергосиловой установки автомобиля.
Гибридная энергосиловая установка содержит накопитель энергии 1 (НЭ); электродвигатель 2 (ЭД); электронный блок управления 3 (ЭБУ); ременный редуктор 4; двигатель внутреннего сгорания 5 (ДВС); механизм свободного хода 6; планетарный согласующий редуктор 7, в котором можно выделить центральное колесо а (звено электродвигателя), водило H (звено трансмиссии автомобиля), корончатое колесо b (звено двигателя внутреннего сгорания); муфту блокировочную 8; преобразующую часть 9 (ПЧ); дифференциал 10 (Д). Механизм свободного хода 6 предназначен для предотвращения противовращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания 5 от крутящего момента электродвигателя 2.
Гибридная энергосиловая установка работает следующим образом. При движении с установившимися и близкими к ним скоростями передача мощности к ведущим колесам осуществляется по цепи, изображенной на фиг.2, где ДВС - двигатель внутреннего сгорания, ПСР - планетарный согласующий редуктор, ПЧ - преобразующая часть, Д - дифференциал. Для реализации высоких крутящих моментов на ведущих колесах в гибридной энергосиловой установке возникает поток энергии по цепи, изображенной на фиг.3, где НЭ - накопитель энергии, ЭД - электродвигатель, РР - ременный редуктор, ПСР - планетарный согласующий редуктор, ПЧ - преобразующая часть, Д - дифференциал, т.е. поступает дополнительная энергия от накопителя энергии. В режиме движения с установившимися скоростями и близкими к ним при необходимости происходит подзарядка накопителей энергии по цепи, изображенной на фиг.4, где ДВС - двигатель внутреннего сгорания, ПСР - планетарный согласующий редуктор, РР - ременный редуктор, ЭД - электродвигатель, НЭ - накопитель энергии, т.е. электродвигатель переходит в режим работы генератора. Движение накатом и торможение сопровождается рекуперацией энергии в энергию накопителя энергии по цепи, изображенной на фиг.5, где Д - дифференциал, ПЧ - преобразующая часть, МБ - муфта блокировочная, РР - ременный редуктор, ЭД - электродвигатель, НЭ - накопитель энергии. В соответствии с разработанной структурно-кинематической схемой автомобиля крутящие моменты от двигателя внутреннего сгорания и электродвигатель через планетарный согласующий редуктор могут передаваться суммарно или раздельно по выбору или в зависимости от режимов и условий движения.
xx
peм
В конструкции гибридной энергосиловой установки, структурно-кинематическая схема которой показана на фиг.1, используется противовращение электродвигателя 2. Тогда после запуска двигателя внутреннего сгорания 5 электродвигатель 2 вращается в обратную сторону с частотой , где n - частота вращения холостого хода двигателя внутреннего сгорания,  - передаточное число от корончатого колеса b к центральному колесу а при неподвижном водиле H, i - передаточное число ременной передачи. При этом электродвигатель 2 работает в пограничном режиме между тяговым и генераторным режимами, т.е. он не потребляет электрическую или механическую энергию от двигателя внутреннего сгорания 5. Для трогания с места автомобиля необходимо увеличивать крутящий момент электродвигателя 2, передаваемый на центральное колесо планетарного согласующего редуктора. При этом необходимо обеспечить такую интенсивность увеличения крутящего момента, чтобы в процессе разгона автомобиля частоты вращения корончатого b (ветвь двигателя внутреннего сгорания) и центрального а (ветвь электродвигателя) зубчатых колес сравнялись с целью их блокирования.
Положительный эффект достигается путем применения в конструкции гибридной энергосиловой установки планетарного согласующего редуктора, позволяющего автоматизировать процесс управления трансмиссией.
Источники информации:
1. Ионес С, Виноградов А. Два мотора под одним капотом /С. Ионес, А. Виноградов //За рулем. - 1998. - №5. - с.62-63.