Dlaczego hybrydy nadal korzystają z przekładni mechanicznej?

Jeden z komentarzy do tego pytania przypomniał mi o czymś, nad czym zastanawiam się od dłuższego czasu. Biorąc pod uwagę, że silniki osiągają najlepszą wydajność przy szczytowym momencie obrotowym, dlaczego większość samochodów hybrydowych nadal korzysta z mechanicznej skrzyni biegów (która wymaga zmiany prędkości silnika z prędkością, tak jak w samochodzie konwencjonalnym), a nie elektrycznej, z silnikiem pracującym na stałym poziomie oceń jako generator?

Czy chodzi tylko o to, by dać ludziom to, do czego są przyzwyczajeni? mając na uwadze, że samochody czysto elektryczne mają oczywiście elektryczną transmisję ...

Pociągi używają przekładni dieslowo-elektrycznej od co najmniej 1950 roku, więc nie jest to zupełnie nowa koncepcja ...

To zależy od rodzaju samochodu hybrydowego, o którym mówisz. W jednym typie hybrydy będzie silnik benzynowy i co najmniej jeden silnik elektryczny zdolny do napędzania kół. W takim przypadku silnik benzynowy musi nadal korzystać ze skrzyni biegów, ponieważ nie można jej zbyt szybko obrócić bez powodowania poważnych uszkodzeń lub skrócenia żywotności. Jednym z możliwych rozwiązań tego problemu ze skrzynią biegów byłoby zastosowanie przekładni bezstopniowej (CVT), która może być droższa w produkcji, ale utrzymuje maksymalną wydajność silnika.

Drugi rodzaj hybrydy, w którym koła są napędzane całkowicie silnikami elektrycznymi (i ma generator benzynowy do ładowania akumulatora), nie wymaga przekładni, ponieważ silniki elektryczne mają bardzo szeroki zakres dopuszczalnych obrotów na minutę. Ponadto silniki elektryczne mają stosunkowo płaską krzywą momentu obrotowego, a maksymalny moment obrotowy jest dostępny natychmiast. Powinienem zauważyć, że ten rodzaj samochodu „hybrydowego” jest ogólnie nazywany pojazdem elektrycznym (EV), ponieważ silnik benzynowy służy wyłącznie do ładowania akumulatora i nie napędza kół.

Chciałem to skomentować, ale nie mam reputacji: Wspomniana skrzynia biegów z silnikiem Diesla jest bliżej związana z dzisiejszymi pojazdami EV, ponieważ silnik Diesla ładuje akumulatory, które następnie napędzają silniki elektryczne na kołach. Transmisje w pociągach są niepraktyczne z kilku powodów (takich jak potrzeba zasilania do czterech osi i liczba biegów, które byłyby wymagane do utrzymania maksymalnej wydajności), a to eliminuje potrzebę prawdziwej transmisji.

Nie sądzę, by zaakceptowana odpowiedź odpowiadała na to pytanie w sposób akceptowalny. Powodem, dla którego pojazdy hybrydowe mają mechaniczną ścieżkę przenoszenia mocy, jest to, że mechaniczne przenoszenie mocy ma wyższą wydajność niż przenoszenie energii elektrycznej.

Czytałem gdzieś (ale nie mogę teraz znaleźć źródła), że ścieżka przenoszenia energii elektrycznej jest w Toyota Prius w przybliżeniu 70% wydajna. Aby zrozumieć tę niską sprawność, należy wziąć pod uwagę, że ma silnik-generator działający jako generator, elementy elektroniczne mocy, kable oraz silnik-generator działający jako silnik. Dość wiele elementów. Wydajność ta jest znacznie niższa niż wydajność mechanicznego szlaku przenoszenia mocy.

W rzeczywistości Toyota Prius ma zarówno mechaniczne, jak i elektryczne ścieżki przenoszenia mocy. Ma skrzynię biegów z jedną prędkością i stałym przełożeniem, ale trzy osie, z których dwie mają silniki elektryczne. Zmiana ilości mocy, która zostanie przekazana ścieżką elektryczną, zmienia względne prędkości osi wejściowej i wyjściowej, a zatem działa jako elektryczna przekładnia bezstopniowa (eCVT).

Przyczyną ścieżki mechanicznej jest wyższa wydajność. Przyczyną tej ścieżki elektrycznej jest to, że umożliwia ona pracę CVT przy bardzo niskim koszcie komponentów i wyższej niezawodności niż tradycyjne CVT. A także w celu zapewnienia hamowania odzyskowego i zwiększenia mocy silnika spalinowego z akumulatora.

Czy widziałeś chłodzenie wodą w konwencjonalnej manualnej skrzyni biegów? Prawdopodobnie nie. Jednak falowniki w Prius są chłodzone wodą z powodu dużej ilości wytwarzanego ciepła odpadowego. To pokazuje, że falowniki są mniej wydajne niż przekładnie mechaniczne.