În cazul transmisiilor hibride, se face o distincție între sistemele hibride serie și sisteme hibride paralele. Este posibilă o combinare a aceste două sisteme.
Combinaţia sistemelor hibrid serie şi paralel se referă la sistemele de distribuţie a puterii.
Sistemul hibrid serie (Fig. 1)
Într-un sistem hibrid serie, un motor cu combustie internă comandă un generator pentru acest scop. Energia electrică generată este utilizată de un motor electric ca sistem de acţionare.
Energia electrică este stocată în baterii printr-un invertor și se poate apela la ea după cum este necesar, cum ar fi atunci când conduceți exclusiv cu sistemul de acționare electric. Un invertor convertește energia electrică generată sub formă de curent alternativ, în curent continuu, astfel încât să poată fi stocată în baterie. Invertorul transformă curentul continuu în curent alternativ pentru a opera motorul electric .
Sistemele hibrid serie include de asemenea vehiculele electrice, care au un motor cu ardere internă suplimentară (Fig. 2).
Extinderea autonomiei. Întrerupătorul electronic al motorului cu combustie internă este necesar pentru a extinde autonomia vehiculului. În acest caz, motorul cu combustie este utilizat exclusiv pentru alimentarea cu energie electrică a transmisiei electrice (generarea de energie la bord). Electronica include, de asemenea, date de navigație, de ex. profilul destinației și al traseului cu diferente de nivel.
Motoarele cu aprindere prin scânteie, diesel sau Wankel pot fi utilizate ca motor cu ardere internă. De exemplu, motoarele diesel sunt utilizate pentru autobuze. Avantajul motorului Wankel este acela că acesta funcționează practic fără vibrații, este mai compact și cântărește mai puțin. Un rezervor de combustibil pentru autoturisme poate conține 10 până la 30 de litri de combustibil.
Vehiculele cu autonomie extinsă au în principiu o baterie încărcată printr-o conexiune electrică, cum ar fi o priză electrică de uz casnic.
Vehiculele hibride cu baterii care pot fi încărcate printr-o conexiune electrică sunt numite vehicule hibride plug-in.
Sistemul hibrid paralel
Într-un sistem hibrid paralel, motorul cu combustie internă și motorul electric acționează împreună pentru a antrena roțile.
Încărcarea bateriei. Motorul electric poate funcționa și ca generator și, prin urmare, este denumit generator de motor.
Acumulatorul este încărcat prin comutarea la motorul cu combustie internă sau la frânare în timpul deplasării (recuperare) (Fig. 3).
Sistemul de acționare. Conexiunea dintre motorul cu ardere internă și motorul electric este rigidă în acest sistem, de ex. datorită conexiunilor cu flanșe între arborele cotit și motorul electric, care pot fi utilizate simultan ca motor de pornire datorită acestei conexiuni. Plasarea sa între motor și cutie de viteze este posibilă datorită aspectului plat. Motorul electric (motorul sincron trifazat excitat permanent) acționează în
același timp ca un arbore de echilibrare (Fig. 4). O transmisie continuă variabilă (CVT) este utilizată în mod obișnuit pentru transmisie.
Unitatea de comandă este alcătuită din baterie și unitatea de alimentare (unitatea de comandă a bateriei, convertorul de tensiune, motorul ventilatorului). Un cablu de înaltă tensiune furnizează energie electrică unității de antrenare din partea frontală a vehiculului.
Sistemul hibrid Power-split.
Sistemul hibrid Power-split este o combinație a sistemelor hibride paralele și serie.
Pentru cuplarea mecanică a motorului cu ardere internă și a unuia sau a două motoare electrice (MG1 și MG2) unul cu celălalt (Fig.6) se utilizează un dispozitiv mecanic, cum ar fi un angrenaj planetar.
Puterea motorului cu combustie internă este distribuită la angrenajul planetar.
O parte a forței de antrenare este transferată pe roțile motoare, în timp ce alta este transferată la MG1 și utilizată pentru a genera energie. Deoarece roțile motoare sunt conectate la MG2, MG2 trebuie acționat, altfel ar produce un efect de frânare.
Motoarele electrice MG1 și MG2 pot fi, de asemenea, utilizate ca generatoare în funcție de situația de funcționare.
MG2 și diferențialul pentru roțile motoare sunt combinate cu un lanț de antrenare și un mecanism cu roți dințate.
Construcția unității de antrenare. Aceasta constă în motoarele generator MG1 și MG2, unitatea angrenajelor planetare și diferențialul (Fig. 7). Acesta include, de asemenea, o conexiune la invertor sau la baterie.
Bateria alimentează unitatea de antrenare cu o tensiune de 200 până la 300 de volți Invertorul transformă curentul continuu în curent alternativ . Un cablu de înaltă tensiune conectează motoarele electrice cu invertorul. Bateria de înaltă tensiune este amplasată în partea din spate a vehiculului. (Fig. 8)
Principiul de funcționare
Motorul cu combustie internă și cele două generatoare MG1 și MG2 sunt conectate printr-o angrenaj planetar.
Conexiuni între angrenaj și angrenajul planetar.(Fig.9)
● MG1 pinion central
● MG2 pinion interior cu lanţul de transmisie
● Motor cu ardere internă Angrenaj planetar
ECU detectează comenzile șoferului, prin intermediul senzorului pedalei de accelerație. De asemenea, primește informații privind viteza de deplasare și poziția schimbătorului de viteze. Folosind aceste informații, controlează fluxul de energie și forțe motrice.
Retragerea (Fig. 10). Propulsia este oferită exclusiv de MG2 atunci când vehiculul se retrage. Motorul rămâne oprit și MG1 se rotește în direcția opusă fără a genera energie electrică.
Accelerare (Fig. 11). Dacă este necesar un cuplu mai mare pentru condus, MG1 pornește motorul cu ardere internă ca sistem auxiliar de antrenare. Motorul este pornit, de asemenea, atunci când sistemul de gestionare a acumulatorului detectează o stare de încărcare redusă a bateriei sau temperatura bateriei se abate de la nivelul prescris.
MG1 funcționează ca generator după pornirea motorului. MG1 încarcă bateria de înaltă tensiune prin invertor.
Conducerea la sarcină redusă (Fig. 12). Transmisia planetară împarte forța motrice a motorului. O parte din această forță este aplicată roților motoare, iar restul este utilizată pentru a genera energie electrică cu ajutorul MG1. MG2 poate oferi sistemului de acționare un suport suplimentar.
Accelerația la putere maximă (Fig. 13). Atunci când vehiculul necesită o putere de propulsie ridicată, sistemul crește forța de la MG2 prin extragerea energiei electrice suplimentare din bateria HV (High Voltage – tensiune înaltă)
Decelerare (Fig. 14). Motorul este oprit când vehiculul este frânat sau este în modul de depășire a turaţiei limită. Roțile motoare acționează acum pe MG2, care funcționează ca un generator și încarcă bateria HV.
Când autovehiculul este decelerat de la o viteză mai mare de mișcare, motorul menține o viteză predeterminată. Acest lucru previne discrepanțele excesive de viteză între unități și protejează mecanismul planetar de a fi distrus.
Mersul înapoi. Propulsia este asigurată exclusiv de MG2 atunci când vehiculul este condus în mersul cu spatele.
