stringtranslate.com

Глобальное гибридное сотрудничество

Global Hybrid Cooperation , ранее Advanced Hybrid System 2 ( AHS2 ), представляет собой набор технологий гибридных транспортных средств, совместно разработанных General Motors , Daimler и Chrysler LLC , к которым в 2005 году присоединилась BMW . Он использует 2 или 3 планетарных ряда в автоматической трансмиссии : один на стороне двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (входной разделитель) в паре со вторым (выходной разделитель), образуя составной разделитель, и, возможно, один третий дополнительный планетарный ряд для увеличения числа фиксированных передаточных чисел (до 4). General Motors прекратила использовать название «AHS2» с 2006 года, предпочитая называть его просто двухрежимной гибридной системой .

Эта технология была названа «Технологией года» в 2007 году журналом Automobile . [1]

История

Двухрежимная гибридная концепция, описанная в 1994 году, была разработана для оптимизации эффективности транспортного средства путем переключения между параллельной и последовательной гибридной работой, используя преимущества последовательной работы в пробках для минимизации колебаний частоты вращения двигателя и параллельной работы на скоростях шоссе для использования эффективной механической трансмиссии. [2] : 4  30 сентября 1993 года Министерство энергетики США подписало контракт с General Motors на разработку и демонстрацию гибридных электрических силовых агрегатов для легковых автомобилей. [3] : 22  AHS-2 была создана на основе двухрежимной гибридной системы, разработанной ранее Allison Transmission , тогда подразделением GM, для транзитных автобусов . Впервые система Allison была анонсирована для автобусов в 2003 году. [4]

Партнерство сформировано

Партнерство GM/DaimlerChrysler было объявлено 13 декабря 2004 года, когда Дитер Цетше из DaimlerChrysler присоединился к Рику Вагонеру из GM на сцене с прототипом. [5] Переговоры начались ранее в октябре, после того как инженерные менеджеры обеих компаний обнаружили, что они независимо работают над схожими концепциями двухрежимного гибрида, участвуя в одной и той же конференции. [6] Однако соглашение было подписано только в августе следующего года. [7] Как сообщается, GM отвечала за разработку систем для грузовиков с задним и полным приводом и для переднеприводных автомобилей, в то время как DaimlerChrysler была сосредоточена на применении заднеприводных автомобилей класса люкс. [7] 7 сентября 2005 года было объявлено, что BMW также присоединится к альянсу, вероятно, используя заднеприводную систему тогдашнего главного конкурента DaimlerChrysler. [7]

Три компании сформировали организацию под названием Global Hybrid Cooperation с инженерным и управленческим отделом, сосредоточенным в Центре разработки гибридных систем GM, DaimlerChrysler и BMW в Трое, штат Мичиган . [7] В 2006 году в статье, опубликованной Autoweek, говорилось, что три автопроизводителя планируют совместно потратить 1 миллиард долларов США на разработку гибридных трансмиссий с передним и задним приводом. [8]

Представленные транспортные средства

Двухрежимная гибридная система была представлена ​​на рынке легковых автомобилей в качестве опции трансмиссии для Chevrolet Tahoe и GMC Yukon 2008 модельного года [9] с наблюдаемым улучшением экономии топлива на 27–58% по сравнению с эквивалентом с традиционным приводом. [10] GM представила гибридную опцию для Chevrolet Silverado 2009 модельного года , [11] GMC Sierra и Cadillac Escalade . Наибольшее улучшение было отмечено в городском рейтинге EPA. [12] Двухрежимное гибридное оборудование добавило примерно 350 фунтов (160 кг), но это увеличение было полностью компенсировано более легкими сиденьями, колесами и 12-вольтовой батареей; алюминиевыми компонентами двигателя и кузова; и устранением стартера . [ 10] Он был оснащен двигателями LFA объемом 6,0 л и LZ1 V-8 с функцией активного управления подачей топлива , который был больше стандартного базового двигателя LY5 объемом 5,3 л . [10]

За продукцией GM последовали гибридный Dodge Durango и родственный Chrysler Aspen для модельного ряда 2009 года в конце 2008 года; двигатель HEMI V-8 объемом 5,7 л на них был оснащен системой «стоп-старт» для улучшения топливной экономичности. [13] [14] BMW и Mercedes представили X6 ActiveHybrid и ML450 Hybrid соответственно в 2009 году, [15] [16] но они были сняты с производства в 2011 году. [17]

Расторжение

Ранее, 1 марта 2007 года, BMW и DaimlerChrysler объявили, что они вступают в отдельное партнерство для разработки мягкого гибридного модуля для заднеприводных автомобилей премиум-класса. [18] [19] Они планировали развернуть новую систему в течение следующих трех лет на автомобилях BMW и Mercedes-Benz. GM не участвовала в новом партнерстве и не объявляла о планах по разработке аналогичной гибридной системы RWD для автомобилей. [20]

В 2009 году Mercedes выпустил мягкий гибрид S400, использующий литий-ионный аккумулятор . [21] В июле 2009 года сообщалось, что после предстоящего появления двухрежимных гибридных моделей BMW X6 (продаваемых по всему миру) и Mercedes-Benz M-класса (только в Соединенных Штатах), совместное предприятие по производству двухрежимных гибридов будет распущено. Daimler указал, что хочет избежать инвестиций в послепродажное обслуживание и сервис для автомобиля, который будет производиться только в небольших количествах, и вместо этого сосредоточится на модульных гибридных строительных блоках с масштабируемыми литий-ионными аккумуляторами , основанных на гибридном приводе, разработанном для седанов S-класса и 7 серии совместным предприятием с BMW и поставщиком автомобилей Continental AG . [22]

К 2014 году двухрежимная гибридная трансмиссия больше не предлагалась ни на одном легковом автомобиле. [9]

Технологии

Компоненты

Схема двухрежимного гибридного привода, основанная на патенте США 6,953,409 B2 [23]

Двухрежимный гибридный приводной блок включает в себя два двигателя-генератора переменного тока (MG-A и MG-B, каждый из которых представляет собой трехфазную машину с постоянными магнитами и пиковой выходной мощностью 82 кВт (110 л.с.) [24]) , три взаимосвязанных планетарных редуктора (P1, P2 и P3), четыре селективно включающиеся фрикционные муфты (C1, C2, C3 и C4) и два масляных насоса. [1]

Этот гибридный приводной блок соединен с двигателем, заменяя обычную трансмиссию . Коленчатый вал двигателя соединен с приводным блоком с помощью сцепления и демпфера крутящего момента (TD), заменяя гидротрансформатор, используемый в большинстве автоматических трансмиссий . Весь приводной блок по размеру и форме сопоставим с трансмиссией Allison 1000. Для хранения энергии для двух мотор-генераторов используется аккумуляторная батарея на 300 вольт.

Обзор

General Motors обозначила приводной блок как 2ML70; [25] для автомобилей BMW и DaimlerChrysler это GM-Allison AHS-2. [26] Технология известна как «двухрежимная» гибридная система, поскольку трансмиссия/приводной блок может передавать либо электрическую мощность, либо механическую мощность, либо их смесь на колеса, работая как последовательный гибрид, используя двигатель внутреннего сгорания исключительно для выработки электроэнергии, или как параллельный гибрид, используя электродвигатель(и) для увеличения механической мощности от двигателя. [27] Два режима работы:

  1. Схема режима 1
    Режим Input-split — включен C1; [23] : col.8 ll.57–59  скорость вращения 2-го двигателя (MG-B) всегда пропорциональна выходному валу, в то время как 1-го двигателя (MG-A) не пропорциональна входному валу. 2-й электродвигатель напрямую приводит в движение выход, и можно управлять транспортным средством без двигателя внутреннего сгорания. Поток мощности разделяется только на входе, поэтому он называется Input-split . На низких скоростях транспортное средство может двигаться либо с помощью электродвигателя/генератора, либо с помощью двигателя внутреннего сгорания, либо с помощью обоих, что делает его так называемым полным гибридом. Все вспомогательные устройства по-прежнему будут работать на электроэнергии, и двигатель может мгновенно перезапуститься при необходимости. В этом режиме один из двигателей/генераторов (MG-A) действует как генератор, в то время как другой работает как двигатель (MG-B). Этот режим работает для двух бесступенчатых диапазонов ( входной раздел и составной раздел ) трансмиссии. [28]
  2. Схема режима 2
    Режим Compound-split — C1 отключен, C2 включен; [23] : col.8 ll.59–63  скорость вращения 2-го двигателя (MG-B) не пропорциональна выходному валу, как и 1-го двигателя (MG-A) не пропорциональна входному валу. Поток мощности разделяется на входе и выходе, поэтому он называется Compound-split . Невозможно управлять транспортным средством без двигателя внутреннего сгорания. Этот режим начинается в точке, где один из двигателей/генераторов достигает нулевой скорости; в этот момент некоторые сцепления в системе включаются, а другие отключаются, чтобы изменить физическую конфигурацию трансмиссии, и скорость составляет V shift . Сразу после переключения обе электрические машины работают как двигатели, и используется первое передаточное отношение. При заданной скорости выше V shift используется второе передаточное отношение, и MG-B начинает работать как генератор, одновременно замедляя свою угловую скорость. [28]

Эта система усиливает выходную мощность электродвигателей аналогично тому, как обычная трансмиссия усиливает крутящий момент двигателя внутреннего сгорания. Она также, при необходимости, позволяет передавать большую часть крутящего момента двигателя на колеса, делая трансмиссию более эффективной даже без использования электродвигателей. Хотя трансмиссия механически имеет только четыре обычных передаточных числа, электродвигатели позволяют ей функционировать как бесступенчатая трансмиссия . Это переменное передаточное число функционирует в дополнение к умножению крутящего момента планетарных передач .

Как это работает

Двухрежимный гибрид с разделением входа и разделением соединения EVT, цветная диаграмма из рисунка 3 патента США 6,953,409 B2 [23]

Режим I («входной раздельный») предназначен для диапазона скоростей, обычно встречающихся при движении по городу, в то время как режим II («составной раздельный») предназначен для более высокого диапазона скоростей, встречающихся при движении по шоссе. [23] : col.10 ll.50–54  В этих режимах существует четыре возможных фиксированных передаточных числа, по два в каждом режиме, в которых задействовано одно дополнительное сцепление.

Самое низкое фиксированное передаточное отношение, которое находится в режиме I, синхронизирует оба мотора-генератора, позволяя транспортному средству использовать их в качестве двигателей для увеличения механической мощности для более сильного ускорения или в качестве генераторов для рекуперативного торможения. [23] : col.11 ll.10–17  Второе фиксированное передаточное отношение, также в режиме I, позволяет моторам-генераторам работать на холостом ходу, что снижает потери на более высоких скоростях и повышает общую эффективность. [23] : col.11 ll.45–49 

Аналогично, третье фиксированное передаточное отношение, которое находится в режиме II, синхронизирует оба мотора-генератора, чтобы обеспечить ускорение электродвигателя или рекуперативное торможение, [23] : col.12 ll.52–56  , а четвертое фиксированное передаточное отношение, также в режиме II, позволяет обоим моторам-генераторам работать на холостом ходу для повышения эффективности, полагаясь исключительно на механическую передачу энергии для перемещения транспортного средства. [23] : col.11 ll.57–62 

Обычно автомобиль трогается с места в режиме I; [23] : col.9 ll.53–61  по мере увеличения скорости трансмиссия переходит на первое фиксированное передаточное отношение, переключается обратно в режим I, затем переходит на второе фиксированное передаточное отношение перед входом в режим II. [23] : col.11 ll.53–56 

В режиме II, в отличие от режима I, нет определенных уставок скорости для входа или выхода из третьего или четвертого фиксированных передаточных чисел, но третье фиксированное передаточное число предназначено для изменения скорости (ускорения для обгона или замедления) с использованием входных данных от положения дроссельной заслонки, в то время как четвертое фиксированное передаточное число служит той же цели, что и повышающее передаточное число , для повышения эффективности на высоких скоростях.

При движении задним ходом транспортное средство остается в режиме I, используя один из мотор-генераторов для тяги. [23] : col.13 ll.19–24 

Эксплуатация трансмиссии Allison (AHS-2), или двухрежимного гибрида, от Глобального гибридного сотрудничества. Эта трансмиссия установлена ​​на BMW X6 ActiveHybrid и Mercedes-Benz ML450 BlueHybrid. [29]

Схема двухрежимной гибридной трансмиссии

Согласно патенту, планетарные передачи P1 и P2 объединены, причем MG-A приводит в движение (или приводится в движение) солнечную шестерню P1, которая соединена с коронной шестерней P2, а водила для планетарных передач в P1 и P2 соединены. [23] : col.6 ll.24–33  Аналогично, MG-B приводит в движение (или приводится в движение) солнечную шестерню P2, которая соединена с солнечной шестерней P3 через полый вал. [23] : col.6 ll.54–64 

Сравнение с другими гибридными системами

Гибридный синергический привод Toyota может показаться похожим, поскольку он также объединяет мощность от ДВС и пары электродвигателей -генераторов ; однако в своем нынешнем виде Toyota использует только одну планетарную передачу, обеспечивающую только однорежимную функциональность (т. е. только разделение входного сигнала) с использованием последовательно-параллельной архитектуры. [30]

Система Integrated Motor Assist компании Honda использует традиционный ДВС и трансмиссию, в которой маховик заменен электродвигателем: это простая параллельная архитектура, [30] требующая добавления механической бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT), т. е. неэлектрически регулируемой.

Приложения

Автобусы

Двухрежимный гибридный привод Allison Transmission EP50 для тяжелых условий эксплуатации, который заменяет обычную трансмиссию

Двухрежимная гибридная система привода, произведенная Allison Transmission, была впервые использована в транзитных автобусах New Flyer , которые поступили в коммерческую эксплуатацию в 2004 году; [31] при тестировании в Национальной лаборатории возобновляемой энергии измеренная экономия топлива улучшилась с 1,46–3,03 миль на галлон США (161–78 л/100 км) для обычного дизельного автобуса до 2,56–3,98 миль на галлон США (91,9–59,1 л/100 км) с гибридным приводом в эквивалентном автобусе за те же рабочие циклы, что представляет собой улучшение на 30,3–74,7%. [32] : 10 

К 2008 году компания Allison поставила 1000 гибридных силовых агрегатов. [33] С тех пор многие транзитные операторы получили автобусы с гибридной системой Allison, в том числе:

В 2020 году компания Allison представила второе поколение двухрежимных гибридных приводов под маркой eGen Flex, модернизировав существующие приводы H 40 EP и H 50 EP с помощью муфты отключения, позволяющей полностью отключать двигатель, и добавив вторую линейку под маркой eGen Flex Max, которая предлагает полностью электрическую тягу с литий-титанатной аккумуляторной батареей . [34] [35]

Грузовик/внедорожник с задним/полным приводом

Значок гибрида на переднем крыле Cadillac Escalade Hybrid, сфотографирован на Парижском автосалоне 2010 года

Продольная система для легких грузовиков от General Motors будет производиться на заводе Baltimore Transmission подразделением GM PowerTrain. Никель-металл-гидридные батареи будут производиться компанией Panasonic EV из Японии.

Система была представлена ​​в 2008 модельном году в полноразмерных внедорожниках Chevrolet Tahoe и GMC Yukon как особая модель 2-Mode Hybrid. Заднеприводные и полноприводные легкие грузовики, использующие 2-режимную гибридную систему, включают:

Вперед

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Sherman, Don (27 декабря 2007 г.). "НАГРАДЫ: Технология года: двухрежимная гибридная система GM". Automobile . Получено 27 февраля 2024 г. .
  2. ^ Wipke, Keith (сентябрь 1994 г.). Текущие характеристики гибридных электромобилей на основе временных данных из крупнейшего в мире парка HEV (PDF) (Отчет). Национальная лаборатория возобновляемой энергии . Получено 29 февраля 2024 г.
  3. ^ Barber, KF (27–28 октября 1993 г.). KL Stricklett (ред.). Обзор программы DOE по электрическим и гибридным двигательным системам (PDF) . Advanced Components for Electric and Hybrid Electric Vehicles. Гейтерсберг, Мэриленд: Министерство торговли США, Управление технологий, Национальный институт стандартов и технологий . Получено 1 марта 2024 г.
  4. ^ Василаш, Гэри С. (февраль 2005 г.). «Гибридные силовые агрегаты: двухрежимный подход». Gardner Business Media . Получено 29 февраля 2024 г.
  5. ↑ Хаким, Дэнни (14 декабря 2004 г.). «GM и Daimler будут совместно работать над гибридным двигателем». The New York Times . Получено 1 марта 2024 г.
  6. ^ "GM, DaimlerChrysler Partner on Two-Mode, Full Hybrid System". Green Car Congress . 13 декабря 2004 г. Получено 1 марта 2024 г.
  7. ^ abcd "BMW присоединится к Daimler, GM в гибридном проекте". NBC News . Associated Press. 7 сентября 2005 г. Получено 1 марта 2024 г.
  8. ↑ Truett, Richard (10 августа 2006 г.). «Spending Green to Go Green: BMW, GM, DCX потратят 1 миллиард долларов на гибридные трансмиссии». AutoWeek . Архивировано из оригинала 29 сентября 2007 г. Получено 11 августа 2006 г.
  9. ^ ab Schreiber, Ronnie (20 февраля 2014 г.). «Второй взгляд на 2-режимный гибрид — он мог бы сэкономить больше бензина, чем Prius». Правда об автомобилях . Получено 1 марта 2024 г.
  10. ^ abc Csere, Csaba (29 февраля 2008 г.). "Обзор: 2008 Chevrolet Tahoe Hybrid". Car and Driver . Получено 1 марта 2024 г. .
  11. ↑ Угаров, Кирилл (13 марта 2009 г.). «Первый заезд: гибрид Chevrolet Silverado 2009 года». Motor Trend . Получено 1 марта 2024 г. .
  12. ↑ Джиллис, Марк (31 марта 2009 г.). "2009 Cadillac Escalade Hybrid". Car and Driver . Получено 1 марта 2009 г. .
  13. ↑ Каннингем, Уэйн (24 октября 2008 г.). «Обзор гибрида Dodge Durango 2009 года». Road/Show . CNet . Получено 1 марта 2024 г. .
  14. ↑ Трейси, Дэвид (13 октября 2022 г.). «Chrysler Aspen Hybrid был буксировочным зверем с двигателем Hemi V8, который расходовал более 20 миль на галлон: холодный запуск». The Autopian . Получено 1 марта 2024 г.
  15. ^ "BMW объявляет о выпуске серийных версий ActiveHybrid X6 и ActiveHybrid 7; Часть 1: Двухрежимный ActiveHybrid X6". Green Car Congress . 13 августа 2009 г. Получено 1 марта 2024 г.
  16. ↑ Siler, Steve (4 декабря 2009 г.). "2010 Mercedes-Benz ML450 Hybrid". Car and Driver . Получено 1 марта 2024 г. .
  17. ^ Nordlicht, Donny (20 сентября 2011 г.). "BMW X6 ActiveHybrid снят с производства после 2011 г.". Motor Trend . Получено 1 марта 2024 г. .
  18. ^ "BMW и Daimler совместно разрабатывают гибриды для автомобилей премиум-класса". CNBC . Reuters . Получено 1 марта 2024 г. .
  19. ^ Труэтт, Ричард (1 октября 2007 г.). «Гибриды превращают соперников в друзей» . Automotive News Europe . Получено 1 марта 2024 г.
  20. ^ "BMW и DaimlerChrysler ускоряют разработку гибридных автомобилей премиум-класса". Inside Line . Edmunds. 1 марта 2007 г. Архивировано из оригинала 2007-09-30.
  21. ↑ Вандерверп, Дэйв (22 декабря 2009 г.). «Протестировано: гибрид Mercedes-Benz S400 2010 года». Автомобиль и водитель . Получено 1 марта 2024 г. .
  22. ^ abc Краст, Маттиас (14 июля 2009 г.). «Гибридный альянс BMW, Daimler, GM близится к концу». Автомобильные новости .
  23. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab Патент США 6953409B2, Майкл Р. Шмидт; Дональд Клемен и Ларри Т. Ниц и др., «Двухрежимная, составная, разделенная, гибридная электромеханическая трансмиссия с четырьмя фиксированными передаточными отношениями», опубликовано 23 июня 2005 г., передано GM Global Technology Operations LLC и FCA US LLC 
  24. ^ "Электрические двигатели серии HVH250" (PDF) . Remy International, Inc. Сентябрь 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 15 июля 2011 г.
  25. ^ Колонна, Уэйн (1 февраля 2010 г.). "GM's 2ML70 Hybrid Two-Mode Transmission". Transmission Digest . Получено 27 февраля 2024 г.
  26. ^ Миллер, Джон М. (май 2006 г.). «Архитектуры гибридных электромобилей с силовой установкой типа e-CVT» (PDF) . Transactions on Power Electronics . 21 (3). IEEE . Получено 1 марта 2024 г. .
  27. ^ "Глобальная гибридная система". Wiki.epfl.ch. 2006-11-13 . Получено 2009-05-21 .
  28. ^ ab Miller, John M. (12 января 2005 г.). "Сравнительная оценка трансмиссий с разделением мощности гибридных транспортных средств" (PDF) . 4-я VI зимняя серия семинаров . Архивировано из оригинала (PDF) 24 мая 2005 г.
  29. ^ Grewe, Tim M.; Conlon, Brendan M.; Holmes, Alan G. (16–19 апреля 2007 г.). Определение двухрежимной гибридной трансмиссии General Motors (PDF) . Всемирный конгресс 2007 г., Современные гибридные силовые агрегаты. Детройт, Мичиган: SAE International. ISBN 0-7680-1636-3. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г.
  30. ^ ab "Руководство по гибридной синергии: все ли гибриды созданы равными?". Toyota Motor Corporation. Архивировано из оригинала 21 декабря 2003 г.
  31. ^ "Спецификация Allison H 40 EP и H 50 EP" (PDF) . Трансмиссия Allison. Апрель 2012 г. . Получено 29 февраля 2024 г. .
  32. ^ RR Hayes; A. Williams; J. Ireland; K. Walkowicz (сентябрь 2006 г.). King County Metro Transit: Лабораторные испытания гибридного электрического транзитного автобуса Allison (PDF) (Отчет). Национальная лаборатория возобновляемой энергии . Получено 29 февраля 2024 г.
  33. ^ "1,000th GM-Allison Hybrid Bus Enters Service". Green Car Congress . 2 июня 2008 г. Получено 29 февраля 2024 г.
  34. ^ "Allison Transmission запускает eGen Flex, новую электрическую гибридную систему с нулевым уровнем выбросов". Green Car Congress . 28 августа 2020 г. Получено 6 сентября 2024 г.
  35. ^ "eGen Flex®". Allison Transmission . Получено 29 февраля 2024 г.
  36. ^ Абуэльсамид, Сэм (10 апреля 2008 г.). "BMW X6 Двухрежимный гибрид появится в 2009 году". Autoblog . Получено 29 февраля 2024 г. .
  37. ^ "Saab BioPower Hybrid Concept добавляет двухрежимную гибридную трансмиссию - Auto News - Motor Trend". Архивировано из оригинала 2011-06-22.
  38. ^ GM - Передовая технология GMability: передний привод, 2-режимная гибридная система дебютирует в 2008 году.
  39. ^ Срочно: Компактный кроссовер Buick отменен, 2-режимная подключаемая трансмиссия все еще жива >
  40. ^ Гураль, Наташа (13 января 2010 г.). «GM снова раскрывает планы по созданию нового гибрида». Forbes .

Библиография

Патенты

Внешние ссылки