• Новата модулна конструктивна система дава възможност за 48-волтови меки хибриди и plug-in хибриди с електрическа мощност до 160 киловата
• Интегрираната силова електроника опростява гъвкавото производство
• Всички компоненти и софтуер за управление са разработени интелигентно за хибридна работа

Традиционно, хибридните трансмисии се изграждат чрез ефективна автоматична трансмисия и смяна на преобразувателя на въртящия момент с електрически двигател с по-висока плътност на мощността. Технологичната компания ZF вече е преобърнала представите с интелигентно проектирано ново поколение 8-степенна автоматична трансмисия за хибридизация. Модулната конструктивна система дава възможност за меки, пълни и plug-in хибридни устройства за постигане на най-високи показатели между 24 и 160 киловата. Силовата електроника вече не е проектирана като отделна единица, а е напълно интегрирана в корпуса на трансмисията, без да се увеличават външните размери на трансмисията. С нов, значително по-малък хидравличен блок за управление, ZF създаде необходимото пространство за монтаж на електрически и електронни компоненти.

Plug-in хибрид: Нов електрически мотор с по-висока плътност на мощността

Според ZF най-малко 70% от всички нови автомобили през 2030 г. все още ще имат двигател с вътрешно горене. Въпреки това, едно хибридно задвижване може да намали значително емисиите на CO2 на двигателя. Това зависи от големината на електрическия пробег и съхраняваната електрическата енергия, като и двете трябва да позволяват ежедневно движение с батерия. ZF постави основата за това с plug-in модела на новото поколение 8-степенна автоматична трансмисия. Електрическият двигател има пикова максимална мощност от 160 киловата и непрекъсната мощност от 80 киловата. Максималният въртящ момент, който може да се постигне без задействане на двигателя с вътрешно горене, е 450 нютона, което позволява бързо ускоряване, дори и в електрически режим. Това не изисква значително увеличаване на габаритите, тъй като ZF разчита на ново поколение вътрешно разработени електрически двигатели и използва заварени медни пръчки вместо медна жица. Тази технология, известна като „hairpin technique“, позволява значително повишаване на нивото на медното запълване, което има решаващо влияние върху плътността на мощността.

Меки хибриди: разнообразието е ключ

В допълнение към хибридите с високо напрежение от около 300 волта, меките хибриди също ще играят голяма роля през следващото десетилетие. Те имат ниво на напрежение от 48 волта и позволяват значителни икономии на CO2 посредством възстановяването на енергия чрез регенеративното спиране, която по-късно може да се използва като мощност за задвижването. Освен това меките хибриди намаляват емисиите на замърсители, като осигуряват допълнителна мощност по време на пускане и ускоряване – условия на шофиране, при които конвенционалните двигатели с вътрешно горене отделят относително голямо количество замърсители за кратък период от време. Четиридесет и осем волтови задвижвания могат да бъдат монтирани на няколко места в задвижващата линия. Особено ефикасно е монтирането на коляновия вал на изхода на двигателя или на входящия вал на трансмисията. Новото поколение от ZF е подходящо и за двата вида инсталация.

Силова електроника: Активно участие

Електрическите двигатели трябва да се управляват чрез силова електроника, която превръща постоянния ток от батерията в необходимия променлив ток и контролира мощността и скоростта на електродвигателя. Досега тази силова електроника се намираше в отделна кутия с размер на кутия за обувки за всички серийни хибридни трансмисии. Въпреки това, с четвъртото поколение, ZF е интегрирал цялата силова електроника в корпуса на трансмисията за първи път. Това е голямо предимство за производителите на автомобили, тъй като хибридното задвижване вече не е значително по-сложно от това на конвенционалната трансмисия. Освен това в превозното средство са необходими по-малко кабели с високо напрежение, което повишава безопасността. Инженерите на ZF бяха изправени пред предизвикателството за пълно интегриране на силовата електроника в трансмисията без увеличаване на външните размери. Те постигнаха това чрез гениална концепция за охлаждане, както и чрез няколко други разработки. Силовите полупроводници, особено IGBT за модела с висок волтаж, произвеждат относително голямо количество отпадъчна топлина. Това се разсейва чрез свързване на силовата електроника към хладилния кръг на климатичната система на автомобила. Най-важното развитие обаче е значителното намаляване на размера на хидравличния блок за управление, който задейства механичните превключвания в трансмисията. Хидравличното управление в сегашното поколение на 8-степенната автоматична трансмисия изисква 3,1 литра хидравлична течност, но в следващото поколение ще се намали до 1,8 литра. Това става възможно най-вече чрез директни превключващи клапани. За разлика от електрическите задвижващи устройства, които са били използвани преди това, това електромагнитно задвижване вече не изисква допълнителни бутала и втулки.

Интелигентна адаптация към хибридни версии

Всеки допълнителен компонент на новия 8-степенен конструктивен комплект също е интелигентно проектиран за хибридна работа. Това е очевидно, когато става въпрос за масления кръг. Преди това бяха използвани две маслени помпи: много ефективна клетъчна помпа с лопатки, задвижвана директно от двигателя с вътрешно горене, и втора електрическа помпа и / или импулсна памет за електрическата работа. В бъдеще ще се използва единична помпа с разделно захранване. Когато двигателят с вътрешно горене е изключен, тя се задвижва от малък, директно свързан електрически двигател. Механиката на новата преносна система също допринася за ефективната хибридна работа. Въпреки че тялото остава същото с четири планетарни комплекта и пет превключващи елемента, ефективността е допълнително увеличена чрез фина настройка на силата на триене. Благодарение на това, Емисиите на CO2 са намалени с един грам на километър по време на работа с двигателя с вътрешно горене. По време на електрическа работа обхватът се е увеличил съответно.

Комфортът е от решаващо значение

Новото поколение 8-степенна автоматична трансмисия е предназначена за надлъжно монтиране на двигателя и трансмисията – конфигурация на задвижването, която ще бъде успешна особено в премиум сегмента, защото отговаря на високите изисквания за комфортна работа и намаляване на шума. Осем предавки позволяват трансмисионни съотношения до 8.6 с малки стъпки на предавките, а оттам и на ниски предавки, широк диапазон на скоростта. В допълнение, ZF-разработеният, амортизиращ компонент на вибрации с центробежното махало е оптимизиран така, че водачът едва усеща преминаването от електрическа операция към работа с двигателя с вътрешно горене. В бъдеще модулът за управление на предаването вече няма да се основава на характерните карти, а по-скоро на математически модели на всички компоненти на системата. Това е важна предпоставка за задоволяване на нарастващата сложност на бъдещите трансмисии.

Готови ли сте за трансмисиите на следващото десетилетие

ZF ще започне производството на новото поколение 8-степенна автоматична скоростна кутия в Саарбрюкен, Германия, през 2022 г. Пазарното пускане в Китай и САЩ ще последва скоро след това. По този начин ZF може да направи значителни крачки, за да гарантира, че хибридните устройства ще получат бързо приемане, като в същото време намаляват емисиите на CO2 на автомобила в пазарни сегменти, където електрификацията не може да бъде изпълнена незабавно.

Източник: ZF