گیربکس E-CVT
گیربکس E-CVT چیست و چگونه کار میکند؟
مقدمه
گیربکس الکترونیکی پیوسته متغیر E-CVT
یکی از نوآورانه ترین و کارآمدترین اجزای سیستمهای انتقال قدرت در خودروهای هیبریدی مدرن، به ویژه خودروهایی با معماری سری- موازی مانند تویوتا کمری هیبرید یا RAV4 هیبرید است.
برخلاف نام "CVT "که معموالً تداعی کننده سیستمهای تسمه ای و پولی متغیر است، E-CVT ساختاری کامالً متفاوت و مکانیکی دارد که بر اساس مجموعه ای از دنده های سیارهای )Set Gear Planetary )بنا شده است.
این سیستم به دلیل قابلیتهای منحصربه فرد خود در مدیریت توان موتور بنزینی و موتورژنراتورهای الکتریکی، نقش حیاتی در بهینه سازی مصرف سوخت و ارائه عملکرد روان ایفا میکند.
هدف این مقاله، تشریح ساختار، اصول عملکرد، و مزایای فنی این گیربکس پیشرفته است.
تفاوت E-CVT با CVT تسمه ای (Belt-Driven CVT)
بزرگترین منبع سردرگمی در مورد E-CVT ،شباهت اسمی آن با CVTهای سنتی است.
این سیستم از دو پولی یکی متصل به موتور و دیگری به چرخها و یک تسمه فلزی یا الستیکی مقاوم برای انتقال قدرت استفاده میکند.
تغییر نسبت دنده با تغییر قطر مؤثر پولیها از طریق حرکت شعاعی قطعات پولی انجام میشود. این سیستم مستقیماً نسبت دنده را تغییر میدهد و معموالً محدوده انتقال پیوسته ای دارد، اما محدودیت گشتاور و لغزش تسمه میتواند چالش برانگیز باشد.
E-CVT :این سیستم فاقد تسمه و پولی است. عملکرد "تغییر پیوسته" آن نه از طریق تغییر فیزیکی اندازه قطعات، بلکه از طریق ترکیب مکانیکی و الکتریکی توان منابع مختلف موتور بنزینی، موتورژنراتور ۱ یا MG1 ،و موتورژنراتور ۲ یا MG2 به دست می آید.
هسته اصلی آن، یک مجموعه دنده سیاره ای ثابت (Set Fixed Gear) )است که با سرعتهای متفاوت توسط اجزای الکتریکی کنترل میشود تا خروجی نهایی تنظیم شود.
قلب تپنده سیستم e-cvt مجموعه دنده سیاره ای ساده (simple planetary gear set) است که دارای چهار جزء اصلی میباشد
- دنده خورشیدی (sun gear =s) دنده مرکزی
- دنده های سیاره ای (planet gears=p) مجموعه ای از دنده ها که حول خورشیدی میچرخند
- دسته سیاره ای (planet carrir=c) حامل دنده های سیاره ای که موقعیت آن ها را نسبت به خورشیدی حفظ میکند
- دنده حلقوی (ring gear=r) دنده بیرونی با دندانه های داخلی
در سیستم e-cvt سه قسمت scr به سه ورودی و خروجی سیستم متصل هستند
MG1 موتور ژتراتور اول معمولا به دسته خورشیدی S متصل است
ICE موتور بنزینی معمولا به دسته سیاره ای C متصل است
MG2 موتور ژنراتور دوم (خروجی به چرخها Drive Shaft) معمولا به دنده حلقوی R متصل است
MG1 وظیفه اصلی کنترل نسبت دنده را بر عهده دارد
و با تنظیم سرعت دنده خورشیدی S میتواند سرعت خروجی R را تسبت به سرعت موتور بنزینی C به صورت مجازی تغییر دهد
MG2 واحد محرک اصلی است و در کنار موتور بنزینی کار میکند
وظیفه اصلی ان تامین نیروی محرکه اصلی به چرخها از طریق دنده حلقوی R به خصوص در سرعت های پایین یا حالت تمام الکتریکی EV میباشد
علی رغم انعطاف پذیری سیستم ؛MG1 دارای محدودیت های دور مکانیکی و الکتریکی است .
در حالت هایی که نیاز به نسبت دنده بسیار زیاد یا بسیار کم داریم واحد کنترل باید سرعت MG1 را به مرزهای تعیین شده برساند. اگر نیاز واقعی سیستم فراتر از تئانایی MG1 در رسیدن به ان سرعت دوران باشد سیستم مجبور میشود سرعت موتور بنزینی C را تغییر دهد تا نسبت دنده مجازی را در محدوده قابل قبول نگه دارد . این تغییر ممکن است منجر به نوسان جزئی در دور موتور بنزینی شود.