Объяснение, почему электрические и гибридные автомобили всегда имеют автоматическую коробку передач

Я пытаюсь понять, всегда ли электрические и гибридные автомобили имеют автоматическую коробку передач.

Я знаю, что обычный бензиновый/дизельный двигатель имеет небольшой диапазон эффективного крутящего момента, поэтому вам нужна трансмиссия, чтобы увеличить этот диапазон. Это правильно?

В то время как электрические двигатели имеют максимальный крутящий момент, доступный с самого начала, не нуждаясь в трансмиссии.

Однако гибриды я не понимаю. В чем причина использования только автоматических коробок передач? Или, на самом деле, есть ли что-то волшебное в гибридах, чтобы заставить мощность электрического двигателя и обычного двигателя работать вместе? Я знаю, что VW использует трансмиссию DSG для своего Golf GTE, который является гибридом.

Добро пожаловать в отдел технического обслуживания и ремонта автомобилей! Вас бы удивило, если бы вы узнали , что есть Honda Civic Hybrid с механической коробкой передач ?
А DSG — это просто маркетинговое название очень плохой DCT.
Большинство электродвигателей могут работать на любой скорости, но эффективность сильно зависит от диапазона оборотов. Тесла, например, предпочитает не иметь трансмиссии, предположительно, из соображений экономии. Но и эффективность, и максимальная скорость, и ускорение были бы далеко не лучшими. Есть электрические мотоциклы, которые даже используют механическую коробку передач и сцепление.

Ответы (3)

Во многих случаях в гибридной системе используется планетарный ряд с несколькими входами мощности (двигатель внутреннего сгорания и [электрический] двигатель). Источники энергии работают по отдельности, скажем, на кольце и водиле планетарной передачи, в то время как солнечная шестерня используется для отбора мощности на колеса. (Возможно, я неправильно определил аранжировку, но принцип в основном тот же. Это прекрасный ménage à trois , созданный с блестящей инженерией.) Вот «магия», о которой вы говорили.

Эта компоновка позволяет использовать множество стратегий, включая все IC, все электрические, запуск двигателя IC, рекуперативные тормоза и различные комбинации подзарядки и движущей силы. Так называемый «Hybrid Synergy Drive» в значительной степени является разработкой Toyota, но также лицензирован Nissan, и я полагаю, что он был разработан совместно с Volvo. Форд и его приятели используют двигатель с циклом Аткинсона с переменным ходом поршня. Этот двигатель очень эффективен в очень узком диапазоне оборотов и имеет очень узкий диапазон крутящего момента. В ОБЕИХ этих системах используется форма трансмиссии, которую можно грубо назвать «вариатор», с почти бесконечным числом передаточных чисел для оптимизации эффективности.

По одной из упомянутых вами причин (широкий диапазон крутящего момента [электрических] двигателей) механическая коробка передач в этой системе не только не нужна, но, вероятно, будет постоянно конфликтовать с различными моделями распределения мощности / регенерации, которые постоянно представляют собой деликатные формулы. изменение и корректировка для эффективности . Что-то, что только компьютер может сделать хорошо мгновенно, непрерывно и с врожденным пониманием лошадиных перьев и крови единорога, которые заставляют эти вещи работать. Возможно, вы сможете сделать обоснованное предположение о выборе передачи и выполнить выбор, но, вероятно, не тысячу раз в секунду.

(Хотя нет необходимости ставить [электрический] перед «мотором», я делаю это для ясности… и признания, что я один из «тех» людей…)

На транспортном средстве с приводными [электрическими] двигателями на колесах (например, Тесла), вероятно, вообще не нужна какая-либо выбираемая передача. В сценарии «гибридного привода» с IC и одним [электрическим] двигателем в качестве источников питания компьютер должен управлять этой операцией и разделением крутящего момента. Сомнительно, чтобы 5, 6, 7-ступенчатая механическая система (возможно, со сцеплением?) работала бы идеально эффективно, для чего предназначены эти автомобили.

Сравните аспект «производительности» нишевого автомобиля, такого как Tesla, с «экологической» эффективностью автомобиля, такого как Prius. Ни один из них (в частности) не предлагает настоящую «ручную» коробку передач, и я бы предположил, что ни одна из них не нуждается и не выиграет от нее. Высокопроизводительные «спортивные» автомобили (включая в некоторой степени Tesla) обычно не могут иметь высокоэффективную трансмиссию CVT, поскольку эти трансмиссии, как правило, ограничены в возможностях управления крутящим моментом. Возможно, в ближайшие годы.

И в качестве последнего отклонения с другой точки зрения, только чудаки-механизмы, такие как я, отказываются доверять коробкам сока. Во многом из-за моего возраста и тупоумия, но моя точка зрения остается неизменной. Кто бы это купил? Вы даже не можете продать современный маслкар с двигателем V8 с достаточным проникновением на рынок в сценарии «только палки». Эти времена давно прошли. [фыркает] Вы можете увидеть 10-20% продаж стиков на очень топовых Corvette, Camaro или Challenger SRT. Таким образом, помимо практических аспектов инженерии/эффективности, я сомневаюсь, что какой-либо серьезный гибридный/электрический OEM-производитель даже будет рассматривать автомобиль с механической коробкой передач с такой низкой окупаемостью, учитывая затраты на разработку. Постройте его, и они НЕ придут.

Хороший ответ, также подумайте о гоночных автомобилях, переходящих на «автоматические» трансмиссии - когда они были ручными, время смены гара означало, что колеса не получали мощности - даже 1-секундное переключение передач с 2000 переключениями передач в гонке означало 2000 секунд. нет мощности - эти вариаторы и т. д. избегают этого ...
@SolarMike Они уже много лет не «ручные». Современные [в любом случае F1] трансмиссии фиксированы: 8 передних и 1 задняя передачи, согласно правилам. Переключение «ручное», но с электрогидравлическим приводом. Переключения никогда не сопровождаются потерей мощности, так как есть два отдельных цилиндрических блока, которые позволяют переключать передачи, пока альтернативная система все еще находится под напряжением. Однако это косозубые прямозубые шестерни, без гидротрансформатора и планетарных рядов. Я не думаю, что мы увидим вариатор в высокопроизводительном гоночном автомобиле еще много лет, если вообще когда-либо. Текущие конструкции просто не могут справиться с нелепым крутящим моментом и оборотами.
Дело было в «старых» механических коробках передач — я использовал «были», чтобы указать на потерю мощности при переключении передач…
@SolarMike Абсолютно. Согласованный. (У моего BWM 2002tii FPROD 72 года есть история Can-Am с той же 45-летней 4-ступенчатой ​​​​скоростью). Я просто не думаю, что вариатор в ближайшем будущем появится в приложениях с высоким крутящим моментом.
Toyota называет HSD трансмиссией «e-CVT», предположительно, чтобы отличить ее от старого (с потерями и ненадежного - по крайней мере, в восприятии) вариатора с коническим ремнем. Но они представляют пользовательский интерфейс, который должен быть знаком пользователям обычной автоматики. Я не ездил на автомате до того, как приобрел свой первый Приус, но он казался довольно интуитивным.

Обратите внимание на сам вопрос...

Не все гибриды имеют автоматическую коробку передач. Honda Insight первого поколения , Honda Civic Hybrid и Honda CR-Z были доступны с механической коробкой передач. Интересный видеотур о Gen 1 Insight см. в разделе « Эта Honda расходует 61 милю на галлон» .

Я пытаюсь понять, всегда ли электрические и гибридные автомобили имеют автоматическую коробку передач.

Как указано в ответе, это не всегда так. Однако позвольте мне рассказать вам больше о гибридах Toyota.

В гибридах Toyota гибридная система ЯВЛЯЕТСЯ трансмиссией. Гибридная система — это умный способ реализации электрической бесступенчатой ​​трансмиссии. В коробке передач только одна планетарная передача.

Планетарная передача (устройство разделения мощности) имеет три вала:

  • Вал 1: двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
  • Вал 2: мотор-генератор 1 (MG1)
  • Вал 3: мотор-генератор 2 (МГ2) + колеса

Между вращением этих валов существует взаимосвязь. По сути, вы можете думать об этом как о дифференциале с забавными передаточными числами.

MG2 передает крутящий момент непосредственно на колеса. Регулируя скорость вращения (вперед или назад) MG1, вы регулируете разницу скоростей вращения двигателя внутреннего сгорания и колес.

В гибридах Toyota также есть небольшая батарея, обеспечивающая ограниченный ток, которая действует как буфер, который сглаживает потребность в мощности для ДВС и в то же время позволяет очень ограниченные короткие пробеги только на электричестве, задействуя двигатель в рабочей точке с более высокой эффективностью, а не в постоянно работающий двигатель на малой мощности.

Аккумулятор выдает всего около 30-40 л.с. в зависимости от модели автомобиля. MG1 и MG2 намного мощнее. Таким образом, в основном хитрость гибридной системы заключается в бесступенчатой ​​трансмиссии с электрическим приводом. Аккумулятор — это всего лишь небольшое дополнение, добавляющее немного большей энергоэффективности.

Поскольку в гибридах Toyota гибридная система является трансмиссией, вы никогда не увидите гибрид Toyota с механической коробкой передач (если только Toyota не изменит принципы своих гибридных автомобилей, что маловероятно).