211service.com
Hybrid Power Swap
När det kommer till hybridfordon brukar elektronik och batterier få mest uppmärksamhet. Men det är elegant maskinteknik som etablerat sig Toyota som marknadsledare inom hybrider. Nu General Motors , DaimlerChrysler , och BMW tillämpar maskinteknik för att komma ikapp. De tre tillverkarna har gått samman för att utveckla transmissionsteknik som kan slå Toyotas system – åtminstone på motorvägen.
GM, DaimlerChrysler och BMW räknar med att deras dual-mode hybridtransmissioner (visas här) kommer ikapp Toyota. (Kredit: GM)
Toyotas patent för deras hybridfordon fokuserar på kontrollsystemen och den sofistikerade växellådan som används för att växla och dela kraften mellan motorn, elmotorerna och hjulen. Det finns mycket mekanik i systemet, säger David Hermance, verkställande ingenjör för miljöteknik vid Toyotas Gardena, CA, Technical Center. Även om du gör betydande förbättringar på den elektriska sidan, om du inte gör ett bra jobb på den mekaniska sidan får du inte lika mycket effektivitet, och du vill förbättra effektiviteten överallt du kan.
De första hybriderna från GM och DaimlerChrysler var så kallade lätta hybrider som gav en relativt liten effektivitetshöjning. (BMW har ännu inte släppt en hybrid.)
Toyotas hybridsystem är särskilt annorlunda på grund av sin kraftdelande transmission. Hittills har konkurrenter som Honda integrerat elektrisk kraft genom att lägga till motorer till mer konventionella transmissioner. Som ett resultat måste en hybrids motor vara igång för att fordonet ska kunna röra sig. Däremot gör Toyotas växellåda det möjligt för hybrider som Prius sedan och Highlander SUV att starta i helelektriskt läge, vilket lämnar motorn avstängd under låghastighets- och högvridmomentregimen där den mekaniska kraften från motorn är minst effektiv. Motorn startar endast när föraren begär mer kraft än vad elmotorerna kan ge eller för att ladda fordonets batteri.
Toyotas växellåda använder också sitt elektriska fordonsläge (EV) för att köra sina hybrider i backläge, så det finns inget behov av att bygga in dedikerade backväxlar som finns i konventionella växellådor.
Cirka 500 ingenjörer på GM, DaimlerChrysler och BMW utvecklar ett nytt transmissionssystem som levererar EV-läge precis som Toyota. Växellådan kommer att lägga till ytterligare ett knep: systemet kan också ta den elektriska sidan av drivlinan ur slingan och köras i enbart motorläge. Deras tvålägeshybridväxellåda, patenterad 1999 av GM och för närvarande används i dess hybridbussar, byter ut motorerna med en uppsättning fasta växlar, vilket låser motorn till drivaxeln. Elmotorerna hjälper till att göra omkopplaren sömlös genom att synkronisera hastigheten på de två uppsättningarna av växlar, men när växlingen väl är gjord är motorerna ur bilden. Motorerna gör all finjustering och kopplingarna bara kuggar över. Det är den stora revolutionen med tvålägena, säger Tim Grewe, GM:s chefsingenjör för tvålägeshybriddrivlinan.
Att ta ut elmotorerna ur drivlinan ger två fördelar. När man flyttar tunga laster med en stadig klämma är elmotorerna ineffektiva eftersom de faktiskt representerar ett drag på motorn. Att ta elmotorerna helt offline i sådana scenarier gör bilens totala drift mer effektiv. Den större fördelen, säger Grewe, kommer i förpackningen av transmissionen. Genom att byta ut motorerna under högeffektsdrift klarar allianspartnerna sig med mindre motorer. Resultatet är en hybridtransmission som inte är större än en konventionell transmission. Vi tog ut kopplingar och satte in elmotorer och med det kunde vi få den att packa i en liknande volym, säger Grewe. Det borde förenkla design- och monteringsändringarna som krävs för att erbjuda hybrid som tillval på befintliga fordon.
Rich Schaum, tidigare chefsingenjör på Chrysler och den tillträdande presidenten för Warrendale, PA-baserade Society of Automotive Engineers , säger att GM har en mycket robust patentposition för tvålägestransmissionen och det gör att allianspartnerna kan gå sin egen väg med en bättre teknik. Arkitekturen för dual-mode-tekniken som eftersträvas av GM, DaimlerChrysler och BMW är överlägsen vad som för närvarande finns på gatorna från andra tillverkare, säger Schaum.
Naturligtvis, varnar Schaum, ska man inte utgå från att Toyota kommer att stå stilla. Toyotas hybridingenjör Hermance kommer inte att förbinda sig om Toyota skulle överväga ett tvålägessystem. För det första, säger Hermance, är det inte klart om förarna faktiskt kryssar tillräckligt mycket för att ge en betydande fördel. Frågan blir, vilken del av den totala driften finns i den steady-state-regimen? Tills vi ser faktiska cykeltestdata för deras system är det svårt att utvärdera vilken typ av förbättring de kan ha gjort eller inte, säger Hermance.
Ändå kallar Hermance tvålägeskonceptet i princip en bra idé, särskilt i fullstora lastbilar – ett marknadssegment där Toyota ännu inte har tillämpat sin hybridteknologi.
GM kommer att debutera tvålägena sent nästa år i fullstorleken Chevy Tahoe SUV, och DaimlerChrysler kommer att följa i början av 2008 med en hybridversion av den lika biffiga Dodge Durango. Båda tillverkarna hävdar att tvålägessystemet och mer effektiva motorer kommer att göra deras stadsjeepar så mycket som 25 procent mindre bränsletörstiga än deras icke-hybrid motsvarigheter – prestanda som kan vara värda stora pengar om det kan vända den senaste tidens kraftiga nedgång i högvinst. marginal-SUV:ar orsakade av höga priser vid pumparna.
/> /> />