Принцип работы гибридной силовой установки 





Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Принцип работы гибридной силовой установки



Автомобиля

    Перспективным направлением в развитии транспортной энергетики является производство гибридных автомобилей (рис. 7.1).

В состав гибридной силовой установки входит двигатель внутреннего сгорания и трансмиссия с электромотором (рис. 7.2)

 

Рис. 7.1 – Схема гибридного автомобиля Lexus RX400h

   

             Рис. 7.2 –Силовой агрегат гибридного автомобиля

1 – бензиновый двигатель; 2 – двухступенчатый редуктор – дифференциал; 3 – генератор – стартер; 4 – электродвигатель; 5 – цепная передача; 6 – ротор генератора; 7 – ротор электродвигателя; 8 – статор генератора; 9 – статор электродвигателя; 10 – планетарный механизм (солнце, корона, сателлиты, водило); 11 – силовой кабель; 12 – обмотка электродвигателя; 13 – обмотка генератора.

Одной из важнейших элементов гибридной силовой установки автомобилей Lexus RX400h  и Toyota Prius является планетарная передача, схема которой представлена на рис. 7.3.

В состав планетарной передачи входят:

· эпицикл, который приводит в движение ведущие колёса автомобиля через цепную передачу и двухступенчатый редуктор;

· солнечная шестерня, которая приводит в движение ротор генератора;

· водило, соединённое с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания.

· сателлиты, которые предназначены для передачи крутящего момента как от эпицикла (для запуска ДВС), так и на него для подачи большего момента на колеса автомобиля через цепную передачу и редуктор, а также на солнечную шестерню (выработка электроэнергии генератором).

 

Водило

Рис. 7.3 – Планетарный механизм

 

На панели приборов у Lexus RX400h установлен дисплей, на котором можно видеть, откуда в каждый момент на ведущие колеса подается тяговое усилие.

Для гибридной силовой установки существуют пять характерных режимов работы.

Первый режим – начало поездки (рис. 7.4).

При трогании автомобиля с места и движении с малой скоростью ДВС не работает.

Водило планетарной передачи неподвижно. Эпицикл вращается благодаря  электродвигателю, приводя в движение ведущие колеса; кроме того, через сателлиты, вращающиеся на неподвижном водиле планетарной передачи, приводится в движение солнечная шестерня (рис. 7.5). Соответственно, генератор, который в данный момент не нагружен, электроэнергию не вырабатывает.

   

Рис. 7.4 – Начало поездки

Рисунок 7.5 – Работа планетарного механизма в режиме начало поездки:

черный – вращается без передачи момента; красный – ведущий; зелёный - ведомый; синий – неподвижен.

        

При увеличении скорости движения автомобиля для запуска ДВС производится кратковременная блокировка солнечной шестерни при помощи генератора, что создает (за счет того, что эпицикл вращает сателлиты) усилие, достаточное для перемещения водила и прокручивания соединенного с ним коленчатого вала ДВС. После запуска ДВС крутящий момент от него поступает обратно через сателлиты, находящиеся на вращающемся водиле, на эпицикл и далее на ведущие колеса, а также на солнечное колесо. Здесь необходимо отметить, что агрегат, обозначенный здесь как передний электромотор, на самом деле состоит из совершенно независимых генератора и непосредственно электродвигателя, приводящего переднюю ось. Генератор, вращаемый солнечным колесом, подает электроэнергию через блок регулирования мощности либо на аккумуляторную батарею, либо на электродвигатель в самых разных сочетаниях, а иногда и аккумулятор помогает при разгоне. При равномерном движении (второй режим), как правило, задействован только передний привод (рис.7.6).

 

Рис. 7.6 – Равномерное движение

Рисунок 7.7 - Работа планетарного механизма в режиме равномерное движение:  черный – вращается без передачи момента; красный – ведущий; зелёный - ведомый

Третий режим – разгон (рис. 7.8).

При максимальном ускорении, когда и ДВС, и электродвигатели вращают ведущие колеса, аккумуляторная батарея подает на электродвигатель дополнительную энергию, что повышает мощность на колесах. При этом замедление вращения или даже полная остановка солнечного колеса позволяет направить большую часть крутящего момента ДВС через сателлиты на эпицикл и далее на ведущие колеса. Задняя ось питается только от аккумуляторов. Максимальное ускорение осуществляется на полном приводе.

Рис. 7.8 – Разгон

 

Рисунок 7.9 – Работа планетарного механизма в режиме разгона: черный – вращается без передачи момента; красный – ведущий; зелёный – ведомый.

Четвертый режим – торможение, замедление (рис. 7.10).

При торможении электромоторы работают как генераторы, происходит рекуперация электроэнергии и, соответственно, идет зарядка аккумуляторов. Причем в зависимости от интенсивности торможения могут быть задействованы как оба электромотора, так и только передний. ДВС может как работать для создания опорного момента для генератора, так и быть выключенным при неинтенсивном торможении, а может заряжать аккумуляторы.

Рис. 7.10 – Торможение

 

Рис. 7.11 – Работа планетарного механизма в режиме торможения: черный – вращается без передачи момента; красный – ведущий; зелёный – ведомый.

Пятый режим – зарядка (рис. 7.12).

 При остановке, двигатель или заряжает аккумуляторы (при этом за счет планетарного делителя мощности вращается только генератор, а на колеса мощность не передается) или автоматически отключается для обеспечения экономии топлива.

Рис. 7.12 - Зарядка батареи.

Рис. 7.13 - Работа планетарного механизма в режиме зарядки батареи: черный – вращается без передачи момента; красный – ведущий; зелёный – ведомый; синий – неподвижен.

Учебно-методический комплекс «Принцип работы силовой установки гибридного автомобиля» (рис. 7.14) представляет собой планшет, на лицевой стороне которого нанесена электрическая схема системы управления силовым агрегатом, пульт управления комплексом и схема полноприводного автомобиля, а также потоки механической и электрической энергии. Потоки и направления энергии представлены в виде расположенных друг за другом светодиодов, загорающихся в определенной последовательности в зависимости от режима работы силовой установки.

Комплекс позволяет визуально показать направление потоков электрической и механической энергии, работу планетарной передачи, на различных режимах работы силового агрегата гибридного автомобиля, а также взаимодействие ДВС и электродвигателя.

Значения цветов на всех режимах (для схемы): красный – поток механической энергии; зелёный – поток электрической энергии.  

Значения цветов на всех режимах (для планетарного механизма): красный – ведущая; зелёный – ведомая; оранжевый – неподвижная.

Первый режим – начало поездки (включаем пульт 1).

5
4
3
2
1
 

 

Рис. 7.14. Первый режим – начало поездки

При трогании с места и движении с малой скоростью ДВС не работает; водило планетарной передачи неподвижно. Эпицикл вращается благодаря электродвигателю, приводя в движение ведущие колеса; кроме того, через сателлиты, вращающиеся на неподвижном водиле планетарной передачи, приводится в движение солнечная шестерня. Соответственно, генератор, который в данный момент не нагружен, электроэнергию не вырабатывает,

Второй режим – равномерное движение (включаем пульт 2) .

 

Рис. 7.15 – Второй режим - нормальная езда

 

    При увеличении скорости движения автомобиля для запуска ДВС производится кратковременная блокировка солнечной шестерни при помощи генератора, что создает (за счет того, что эпицикл вращает сателлиты) усилие, достаточное для перемещения водила и прокручивания соединенного с ним коленчатого вала ДВС. После запуска ДВС крутящий момент от него поступает обратно через сателлиты, находящиеся на вращающемся водиле, на эпицикл и далее на ведущие колеса, а также на солнечное колесо. Здесь необходимо отметить, что агрегат, обозначенный здесь как передний электромотор, на самом деле состоит из совершенно независимых генератора и непосредственно электродвигателя, приводящего переднюю ось. Генератор, вращаемый солнечным колесом, подает электроэнергию через блок регулирования мощности либо на аккумуляторную батарею, либо на электродвигатель в самых разных сочетаниях, а иногда и аккумулятор помогает при разгоне. При равномерном движении, как правило, задействован только передний привод.

Третий режим – разгон (включаем пульт 3) .

 

 

Рис. 7.15 – Третий режим – разгон

 

При максимальном ускорении, когда и ДВС, и электродвигатели вращают ведущие колеса, аккумуляторная батарея подает на электродвигатель дополнительную энергию, что повышает мощность на колесах. При этом замедление вращения или даже полная остановка солнечного колеса позволяет направить большую часть крутящего момента ДВС через сателлиты на эпицикл и далее на ведущие колеса. Задняя ось питается только от аккумуляторов. Максимальное ускорение осуществляется на полном приводе

 

Четвертый режим – торможение, замедление (включаем пульт 4) .

При торможении электромоторы работают как генераторы, происходит рекуперация электроэнергии и, соответственно, идет зарядка аккумуляторов. Причем в зависимости от интенсивности торможения могут быть задействованы как оба электромотора, так и только передний. ДВС может как работать для создания опорного момента для генератора, так и быть выключенным при неинтенсивном торможении, а может заряжать аккумуляторы.

 

Рис. 7.16 – Четвертый режим - торможение, замедление

 

Пятый режим – зарядка (включаем пульт 5) .

 

 

Рис. 7.17 – Пятый режим – зарядка

 

    При остановке двигатель или заряжает аккумуляторы (при этом за счет планетарного делителя мощности вращается только генератор, а на колеса мощность не передается) или автоматически отключается для обеспечения экономии топлива.

 

Отчет выполнить в соответствии с требования [ 1, п. 5.2.5.1]

 

Контрольные вопросы

1.  Из каких узлов состоит силовая гибридная установка?

2. Распределение механической и электрической энергии на режимах работы гибридного автомобиля:

· при трогании;

· разгоне;

· равномерном движении;

· торможении;

· зарядке аккумуляторной батареи.

Лабораторная работа 8

 





Последнее изменение этой страницы: 2019-12-15; просмотров: 78; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.92.164.9 (0.008 с.)