Почему электромобили и гибридные автомобили всегда оснащены автоматической коробкой передач

Я пытаюсь понять, почему электрические и гибридные автомобили всегда оснащены автоматической коробкой передач.

Как было отмечено в одном из ответов, это не всегда так. Однако позвольте мне рассказать вам больше о гибридных автомобилях Toyota.

В гибридных автомобилях Toyota гибридная система является трансмиссией. Гибридная система — это продуманный способ реализации бесступенчатой электрической трансмиссии. В коробке передач есть только один планетарный редуктор.

Планетарная передача (устройство для распределения мощности) имеет три вала:

• Вал 1: двигатель внутреннего сгорания (ДВС)


• Вал 2: мотор-генератор 1 (МГ1)


• Вал 3: мотор-генератор 2 (МГ2) + колёса

Между вращением этих валов существует взаимосвязь. По сути, это можно представить как дифференциал с необычными передаточными числами.

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

В гибридных автомобилях Toyota также есть небольшая батарея, обеспечивающая ограниченный ток, который служит буфером, сглаживающим потребность в энергии для двигателя внутреннего сгорания, и в то же время позволяет совершать очень короткие поездки только на электричестве, задействуя двигатель в режиме более высокой эффективности, а не в режиме постоянной работы с низкой мощностью.

Мощность аккумулятора составляет всего 30–40 л. с. в зависимости от модели автомобиля. MG1 и MG2 намного мощнее. Таким образом, основная особенность гибридной системы заключается в бесступенчатой трансмиссии с электрическим приводом. Аккумулятор — это лишь небольшое дополнение, повышающее энергоэффективность.

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

Обратите внимание на сам вопрос...

Не все гибридные автомобили оснащены автоматической коробкой передач. Первое поколение Honda Insight, Honda Civic Hybrid и Honda CR-Z было доступно с механической коробкой передач. Интересный видеообзор Insight первого поколения можно посмотреть здесь: Эта Honda расходует 61 милю на галлон.

Во многих случаях гибридная система использует планетарную установку с несколькими потребляемыми мощностями (двигатель внутреннего сгорания и [электрический] двигатель). Источники питания работают по отдельности, скажем, на кольце и планетарном водиле, в то время как солнечная передача используется для отбора мощности к колесам. (Возможно, я неправильно определил расположение, но принцип в основном тот же. Это прекрасная игра втроем, выполненная с блестящим мастерством ангиниринга.) Вот и "магия", о которой вы говорили.

Такая компоновка позволяет использовать множество стратегий, в том числе полностью гибридную, полностью электрическую, с запуском двигателя внутреннего сгорания, рекуперативными тормозами и различными комбинациями подзарядки и движущей силы. Так называемый «гибридный привод Synergy Drive» в основном разработан компанией Toyota, но также лицензирован Nissan и, как мне кажется, был разработан совместно с Volvo. Ford и их партнёры используют двигатель с циклом Аткинсона и переменным ходом поршня. Этот двигатель очень эффективен в очень узком диапазоне оборотов и имеет очень узкий диапазон крутящего момента. В ОБЕИХ этих системах используется тип трансмиссии, который можно условно назвать «вариатор», с практически бесконечным количеством передаточных чисел для оптимизации эффективности.

По одной из упомянутых вами причин (широкий диапазон крутящего момента [электродвигателей]) механическая коробка передач в этой системе не только не нужна, но и, вероятно, будет постоянно конфликтовать с различными моделями распределения мощности/регенерации, которые представляют собой сложные формулы, постоянно меняющиеся и корректируемые для повышения эффективности. Только компьютер может делать это мгновенно, непрерывно и с присущим ему пониманием того, как работают эти вещи. Возможно, вы сможете сделать обоснованное предположение о выборе передачи и реализовать его, но, скорее всего, не тысячу раз в секунду.

(Хотя нет необходимости ставить [электрический] перед словом «мотор», я делаю это для ясности... и в знак того, что я один из «тех» людей...)

В автомобиле с приводными [электрическими] двигателями на колёсах (например, Tesla), скорее всего, вообще не будет необходимости в переключении передач. В сценарии «гибридного привода», где в качестве источников энергии используются как интегральная схема, так и один [электрический] двигатель, компьютер должен управлять этой операцией и распределением крутящего момента. Сомнительно, что 5-, 6-, 7-ступенчатая механическая коробка передач (возможно, со сцеплением?) будет работать так эффективно, как задумано для этих автомобилей.

Сравните «производительность» такого нишевого автомобиля, как Tesla, с «экологичностью» такого автомобиля, как Prius. Ни один из них (в частности) не предлагает настоящую «механическую» коробку передач, и я бы предположил, что ни одному из них она не нужна и не принесёт пользы. Высокопроизводительные «спортивные» автомобили (в том числе Tesla, в некоторой степени) обычно не оснащаются высокоэффективными вариаторными коробками передач, поскольку такие коробки передач, как правило, имеют ограниченную способность передавать крутящий момент. Возможно, в будущем ситуация изменится.

И в качестве последнего аргумента с другой точки зрения: только чудаки-механики, такие как я, отказываются доверять электронике. В основном из-за моего возраста и упрямства, но я остаюсь при своём мнении. Кто на это купится? Даже современный маслкар с двигателем V8 не продашь на рынке, где «только механика». Те времена давно прошли. [фыркает] Вы можете увидеть, что продажи топовых моделей Corvette, Camaro или Challenger SRT снижаются на 10–20 %. Таким образом, помимо практических аспектов, связанных с конструкцией и эффективностью, я сомневаюсь, что какой-либо серьёзный производитель гибридных/электрических автомобилей даже рассмотрит возможность выпуска автомобиля с механической коробкой передач и такой низкой рентабельностью инвестиций, учитывая затраты на разработку. Постройте его, и они НЕ приедут.