Электрическая механическая коробка передач (ESG)

Параллельная механическая коробка передач (PSG) создаёт идеальную основу для организации привода с высоким уровнем комфорта и очень высоким КПД. Для ещё большего снижения расхода топлива изыскивются возможности подключения электрических машин. Помимо быстрого, бесшумного пуска (функция старт-стоп), они должны давать возможность для рекупеации энергии при торможении и уменьшения размеров двигателя внутреннего сгорания за счёт функции кратковременного увеличения мощности. Для этих целей сегодня в большинстве случаев электрическая машина (стартер-генератор) устанавливается между коленвалом ДВС и сцеплением. Недостатком этой конструкци являются ограниченные возможности рекуперации из-за потерь на вращение коленвала двигателя.

Этот недостаток может исключить дополнительное сцепление между электрическим агрегатом и коленчатым валом. Благодаря отсоединению ДВС, в такой конфигурации возможно полное использование энергетического потенциала замедления. Кроме того, благодаря разъединению двигателя и электроагрегата для ещё большего снижения расхода топлива автомобиль может передвигаться только на электрической тяге. Идея ESG фирмы LuK - ещё один шаг вперёд. Электрическая машина встраивается в коробку передач. Помимо функциональных достоинств, такая конструкция обеспечивает впечатляющий выигрыш в габаритах и стоимости (Рис. 1).

Принцип действия
Для наглядного пояснения отдельных функций ESG обе части коробки передач показаны параллельно (Рис. 2). Нижняя часть включает в себя нечётные ступени и сцепление К1 и обозначена как Секция 1. Аналогично Секция 2 состоит из чётных ступеней и сцепления К2.

Движение на двигателе внутреннего сгорания
Во время работы секции 2 стартер-генератор (SG) через сцепление К2 соединён прямо с ДВС. На рисунке 2 показано движение на 4-й передаче с функцией генератора.

Функция кратковременного повышения мощности
При движении на нечётной передаче в зависимости от программы пеерключения в секции 2 предварительно включается чётная передача или нейтраль. Если секция 2 в нейтральном положении, то включается сцепление К2, чтобы передать момент генератора. При предварительном выборе передаче привод электроагрегата осуществляется через включенную передачу. Функция бустера (кратковременного увеличения мощности) реализуется через изменение направления момента электрической машины.

Движение/трогание на электротяге
Движение только на электрической тяге возможно, если установлены электроагрегат и аккумуляторная батарея достаточно большой мощности. При этом оба сцепления остаются выключенными, и в зависимости от скорости и нагрузки, а также программы изменения КПД момент передаётся через 2-ю, 4-ю или 6-ю передачу.

Использование энергии торможения (рекуперация)
Для эффективного использования энергии торможения, ДВС в режиме принудительного ХХ отключается от трансмиссии. Замедление автомобиля воспринимается электрической установкой, которая в зависимости от скорости, положения педали тормоза, оптимального передаточного отношения использует крутящий момент в режиме генератора и преобразует кинетическую энергию автомобиля в электрическую. Благодаря интеграции компрессора кондиционера в секцию 2 кинетическая энергия автомобиля может быть использована непосредственно для его работы. При использовании подходящего хладогента, такого как СО2, кондиционер может вырабатывать тепло. Помимо энергетических преимуществ, внедрение системы сулит большую пользу для непосредственной работы кондиционера во время рекуперации и, таким образом, для всей системы управления климатом в автомобилях с гибридным приводом. Это особенно важно для современных ДВС с непосредственным впрыском топлива, изменяемыми фазами газораспределения и пр., которые из-за низкого потребления топлива в диапазоне частичных нагрузок уже сегодня требуют установки дополнительных отопителей.