СХЕМА ГИБРИДНОГО ПРИВОДА АВТОМОБИЛЯ

Изобретение относится к области создания альтернативного (гибридного) привода автомобиля. Снижение расхода топлива автомобиля, в котором может быть установлен гибридный привод, достигается за счет работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в экономичной зоне с малыми удельными расходами топлива, накопление энергии в батарее конденсаторов на определенных режимах движения и дальнейшее ее использование при разгоне автомобиля и движении с малыми скоростями.
Схемы гибридного привода известные по патентам RU №2284423, US №5865263 содержат планетарный механизм, соединяющий вал ДВС, ротор электрической машины и вал привода колес. Недостатком схем с планетарным механизмом является механическая связь его шестерен, что ставит зависимость момента и оборотов ДВС от параметров движения. Это в свою очередь не позволяет реализовать высокий момент ДВС при движении в городе, а значит работать в области низкого удельного расхода топлива.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема рассматриваемого гибридного привода. Выходной вал ДВС соединен с индуктором Электрической машины №1. Якорь этой машины соединен с ротором Электрической машины №2, который в свою очередь соединен с первичным валом двухступенчатой коробки передач.
При остановке автомобиля схема предусматривает принудительное вращение коленвала ДВС электрической машиной №1. Такой режим смоделирован для предотвращения масляного голодания ДВС при его частом выключении и пуске. Одновременно это позволяет избежать неэффективного потребления топлива на холостом ходу и повысить экологичность автомобиля.
Разгон автомобиля до определенной скорости осуществляется только электрической машиной №2. Разогнав автомобиль система управления переводит ДВС в рабочий режим и задает его обороты на уровне 2500-3000 об/мин. Выбор рабочих оборотов определен с условием получения минимального удельного расхода топлива. Таким образом, система регулирует момент ДВС оставляя его обороты постоянными. В режиме интенсивного разгона момент ДВС задается максимальным. Передача момента ДВС на ведущие колеса осуществляется за счет возбуждения электрической машины №1. Таким образом, при разгоне область работы ДВС соответствует минимуму удельного расхода топлива. Мощность ДВС в гибридной схеме недостаточно для интенсивного разгона в городе, поэтому электрическая машина №2 компенсирует недостающий момент. За счет того, что индуктор электрической машины №1 вращается с частотой вращения ДВС, а обороты якоря равны оборотам первичного вала коробки передач и они ниже оборотов ДВС, реализуется выработка электроэнергии. При наборе автомобилем определенной скорости, обороты вала коробки передач сравняются с частотой вращения ДВС. В этот момент выработка электроэнергии прекратится и начнется интенсивный разряд батареи конденсаторов. Для предотвращения полного разряда батареи и предусмотрена коробка передач. После включения второй (понижающей) передачи, обороты вращения вала коробки передач, а значит и якоря уменьшаются. Так как обороты якоря и индуктора вновь будут различаться, электрическая машина №1 начнет вырабатывать электроэнергию. При дальнейшем разгоне на второй передаче обороты якоря и индуктора вновь сравниваются и система управления блокирует их взаимное вращение с помощью электромагнитного момента как бы включая прямую передачу между ДВС и ведущим мостом. Чтобы избежать разряд конденсаторов на режимах высокого энергопотребления, схема позволяет увеличивать выработку электроэнергии за счет увеличения рабочих оборотов ДВС. Это позволяет удержать напряжение батареи конденсаторов в необходимом диапазоне, хотя и с более высоким удельным расходом топлива. При равномерной скорости движения момент, требуемый от энергосистемы, значительно снижается. Чтобы не дать рабочей точке ДВС переместиться в область неэкономичной работы электрическая машина №2 переводится в режим генератора - дополнительно загружая ДВС и заряжая конденсаторы. Продолжительность такого режима ограничена емкостью конденсаторов и при заряде батареи близком к максимальному значению система снижает момент ДВС. Движение автомобиля после этого обеспечивается только за счет работы ДВС. Если при этом остается взаимное вращение якоря и индуктора (а это зависит от скорости движения), электрическая машина №1 продолжает обеспечивать потребители электроэнергией. Торможение автомобиля осуществляется, в том числе за счет перевода электрической машины №2 в режим генератора и отдачей энергии торможения в батарею.
Описанный выше режим алгоритм работы схемы содержит ряд неоспоримых преимуществ. Конструктивно схема достаточно проста и компактна. Условие работы ДВС в зоне минимального расхода топлива выполняется как на режимах разгона, так и в режиме равномерного движения вплоть до полного заряда конденсаторов. При стоянке автомобиля коленвал ДВС вращается электродвигателем, что во-первых обеспечивает экологичность автомобиля, а во-вторых позволяет избежать остановки ДВС и как следствие масляного голодания.