Гибридный Touareg V6 TSI — совершенный и быстрый

Кажется, что гибридные технологии должны были вытеснить конструкцию с одним двигателем пару лет назад. Ведь плюсов у подобных машин масса.

Примером может служить уникальный по техническим характеристикам новый гибридный автомобиль Touareg V6 TSI.

Плюсы подобного подхода заметны сразу:

• потребление топлива меньше 9.0-литров на 100 км. пути;
• выбросы CO₂ менее 210 г/км;
• крутящий момент электродвигателя имеет почти ровную характеристику в рабочем диапазоне оборотов.

В чем-же причина столь малого распространения схемы, несущей очевидные преимущества?

До недавнего времени промышленность не могла предложить подходящий уровень силовой полупроводниковой техники, да и аккумуляторы были откровенно слабы, быстро выходили из строя при циклических нагревах во время отбора мощности. О каком либо коммерческом применении подобных элементов в гибридных автомобилях речи не шло. Подходящая по характеристикам элементная база была очень дорогой и годилась лишь для аэрокосмической и военной промышленности. Всего десятилетие назад, инженер, с трудом представлял себе конструкцию компактного инвертора мощностью 50-100 кВт. Все изменилось сравнительно недавно, 5-7 лет назад появились серийные полупроводниковые элементы способные коммутировать десятки киловатт.

Почему развитие подобных схем так важно?

Создание «гибридомобилей» — это не только абстрактное «улучшение качества жизни», это толчок к росту технологий манипулирования энергией в виде компактных энергетических ячеек. Ведь инверторы электродвигателя требуют мощных MOSFET (полевых) транзисторов и БТИЗ. Системы питания требуют сверхчистых проводников для возможности передачи больших импульсов энергии.  Аккумуляторы должны резко забирать избыточную мощность, бережно хранить не допуская утечек, а в нужный момент так-же быстро её отдать.

Решение комплекса этих проблем неизбежно стимулирует промышленность выпускающую силовые элементы.

В нашу повседневную жизнь это несет многое:

• новые источники питания для процессоров;
• компактные источники питания высокопроизводительных видеокарт;
• силовые скелеты, роботы, роботизированные протезы;
• системы интеллектуального управления электродвигателями в приводах бытовых устройств;
• высокоэффективные насосы;
• подъемные краны;
• точные станки с высокой удельной мощностью;
• экономный и надежный общественный транспорт.

Конструкция энергетической установки:

Электродвигатель

• Мощность электродвигателя — 38 кВт / 52 л.с.
• Максимальный крутящий момент — 300 Н.м.

Работает в паре с шестицилиндровым V6 TSI, передает крутящий момент автоматической 8-скоростной коробке передач. Выступает генератором при рекуперации энергии и обеспечивает питание кондиционера, электроники, масляных насосов.

Конструкция электродвигателя

• 1) Маховик
• 2) Диск сцепления
• 3) Корзина сцепления
• 4) Коренной подшипник
• 5) Станина электромотора
• 6) Разъём подключения силовой электроники
• 7) Статор
• 8) Ротор

В спортивном режиме (положение "S" коробки передач) оба двигателя позволяют получить 275 кВт / 374 л.с. и отличную характеристику крутящего момента. Концерн Volkswagen не ставил себе целью создание спортивного автомобиля, но при подобной энерговооруженности новый Туарег неизбежно им станет. Опытный образец с легкостью ускоряется до 100 км/ч всего за 6.8 секунд.

Помимо выдающихся динамических качеств содружество двух двигателей обещает просто беспрецедентно малые выбросы вредных веществ. Даже в тестовой конфигурации гибрид Touareg V6 TSI показывает предельно низкий выброс CO₂ (меньше 210 г/км.). Такие цифры  с запасом проходят и в «драконовский» Евро-5, и в строжайший американский ULEV2.

Батарея никель-металлогидридных аккумуляторов.

Конструктивно она состоит из 240 отдельных ячеек каждая номинальным напряжением 1.2 вольта, это позволило получить батарею напряжением около 288 Вольт. Несмотря на кажущуюся громоздкость, и сложность, её вес составляет всего лишь 67 килограммов. Устройство контроля заряда и температуры постоянно отслеживает характеристики батареи. Наличие следящего устройства позволяет существенно продлить срок службы аккумулятора, это немаловажно, учитывая что стоимость батареи нередко зашкаливает за 30% стоимости всего гибрида.

Специальные силовые кабели соединяют батарею с силовой электроникой расположенной слева от двигателя. На случай аварии высоковольтная батарея защищена кожухом, который смещается и выводит опасный элемент за зону разрушения. Система безопасности, батарея, вентиляционное устройство в совокупности весят 79 килограммов.

Альтернативный вариант: использование литий-ионных аккумуляторов компания разумно отвергла. Несмотря на большую энергетическую емкость, они отличаются капризностью, как по температуре, так и по токам разряда. Применение самой проверенной технологии NiMH-аккумуляторов позволило получить батарею легкую, способную работать в тяжелых климатических условиях и самое главное — безопасную.

Какова эффективность?

Тестовые образцы Touareg BlueMotion Hybrid показывают до 25% топливной экономичности по сравнению с обычным SUV того же размера. Особенно заметно существенное уменьшение потребления топлива в городском цикле. Ведь именно сотни мелких торможений и разгонов съедают энергию. Во время торможения электродвигатель работает как генератор. Отбор мощности от генератора осуществляет устройство на высоковольтных полупроводниковых элементах, чутко следя за множеством параметров и «умно коммутируя» внушительную энергию торможения обеспечивает стабильное напряжения на довольно-таки капризной NiMH аккумуляторной батарее.

Дополнительный запас хода.

Touareg BlueMotion Hybrid может использовать для движения на скоростях до 50 км/ч, только электродвигатель. В этом случае V6 TSI выключен, и он разъединен от трансмиссии сцеплением. Гибрид передвигается в режиме «нулевого выброса. Электрический ток из батареи с помощью управляемого электроникой инвертора подается на электродвигатель, который обеспечивает неплохие динамические характеристики внушительному по размеру SUV. Это результат высокой приемистости и почти ровной характеристики крутящего момента выдаваемого «на гора» тандемом — электродвигатель-аккумулятор.

Плюсы компоновки

Чтобы компенсировать массу элементов гибридной установки (приблизительно 175 килограммов), опытный образец доработан. В сегодняшнем Touareg двигатель передает крутящий момент передним и задним колесам через коробку передач, которая содержит блокируемый центральный дифференциал и коробку с двумя диапазонами скоростей. На Touareg BlueMotion Hybrid применен более легкий дифференциал типа Torsen (подобный стоит на Ауди Q7). Несмотря на значительное изменение конструкции, все самые приятные функции SUV сохранены, тяжелые грузы будет буксировать одно удовольствие. Коренным образом пересмотрен механизм отбора мощности для остальных систем автомобиля. Идея кондиционера получила новое видение, теперь, даже когда основной бензиновый двигатель не работает, в салоне Touareg будет комфортно.

Вместо архаичного генератора на 12 Вольт, появился мощный и стабильный DC/DC преобразователь он гораздо правильней и надежней снабжает всех потребителей 12-вольтовой шины. Перевод этих узлов на силовые полупроводники позволяет экономить вес и значительно поднять КПД силовых узлов.

Приятным бонусом является наличие предпускового нагревателя и независимого электрического насоса для стабильной работы масляной системы в моменты, когда основной двигатель не работает.

Список специальных терминов используемых в статье.

Инверторы (полупроводниковые) — системы для преобразования напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока.

БТИЗ (Биполярный транзистор с изолированным затвором) — ключевой полупроводниковый элемент, сочетающий преимущества двух основных типов транзисторов современности (биполярных и MOSFET).

MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor) — в современной трактовке это транзисторный чип состоящий из множества малых транзисторов созданных по технологии — металл-оксид-полупроводник.

DC/DC (direct current/direct current) преобразователь, получающий на вход нестабильное постоянное напряжение и преобразовывающий его в стабилизированное постоянное напряжение. В контексте данного материала подразумевается импульсный понижающий стабилизатор напряжения.

Внимание:

Все данные и характеристики оборудования, содержащиеся в этом обзоре, относятся к моделям, предлагаемым в Германии. Они могут отличаться от продукции, поставляемой в другие страны. Вся информация предварительная и подлежит изменению и дополнению.

Обзор составлен редакцией журнала «Энциклопедия Фольксваген» и отражает точку зрения и уровень знаний наших экспертов. При цитировании статьи вы должны оставить все ссылки, разметку и прочие атрибуты обзора в первоначальном виде. Вы обязаны указать принадлежность всех фотографий Volkswagen AG.

spyDriver: Были с девушкой в Volkswagen-салоне. От туарега бьётся часто сердце, а она сказала: ты худоват для такой машины :-(

Побольше бы спортивности в кузов данного авто и чуть подешевле. брали бы как горячие пирожки))

Да зачёт! Вместо капризных литий-ионных аккумуляторов взята испытанная конструкция, единственно с зарядным устройством придётся помудрить. Ну и вообще, не вкуриваю почему производители так обморозились с двойными схемами, 5 киловаттного электродвигателя УЖЕ будет хватать, реально хватать на компенсацию подъема в солидную горку у тяжелого грузовика. А ставить слабенький дизель можно уже при 20 квт движках-помощниках. В общем — быстрейбы))

android: Что-то я про 5 Квт. движки сомневаюсь, не хватит крутящего момента. ;)

Сашка: Почему? Кто говорит о полном отсутсвии двигателя, нет! Двигатель оставить тот же, но сильно разгрузить его на подьемах и стартах-остановках. В реальной городской и пригородной ситуации топливо будет экономиться декалитрами.

android: Понимаешь в чем тут дело. Система управления всей этой "киловаттной" песней (в условиях эксплуатации, например Крайнего Севера, или даже в Москве или Питере), должна быть прямой и простой как палка. Чтобы надежно и долго работать. А при современных танцах с бубнами, вокруг мощных БТИЗ или МОП-транзисторов, простой конструкции не получится, это я точно говорю.

Сашка: Слушай, чего ты мне паришь, я собственными руками мотал 700 Ваттный двигатель с питанием от литиевых аккумуляторов на 48 Вольт, никаких фантастических вещей там нет, и токи можно приемлемые получить, 5-7 ампер на обмотку, пару сотен вольт, все это будет компактно и работать ДЕСЯТИЛЕТИЯМИ. Кто-ж говорит о сотнях КВт., это уже ибыток придуманный зажравшимися сибаритами.

Сашка: Ну вот, как началось здравое обсуждение ты замолчал.

android: Да о чем ты, почему замолчал. Вот сижу, рассматриваю образцы самых современных Ni-MH аккумуляторов, совсем не вижу достойных. Те аккумуляторы, у которых нормальное время жизни, ну типа ~ 4000 перезарядок в цикле 60-100%, фантастически, сколько стоят, на 10 Квт движок тебе понадобится батарея стоимостью 5-6к баксов. Разве это приемлимо? Да и 4000 циклов — очень мало, имхо: с аккумуляторами это тупиковый путь. Нужны сотни тысяч циклов очень мощного, малоёмкого устройства, надо смотреть в сторону схемы: Высоковольтный суперконденсатор + Инвертор + Бесколлекторный многофазный электродвигатель + Дизель И эта, не напрягайся :), мирно беседуй. p.s. только не показывай мне китайские литий-ионные аккумуляторы и бытовуху типа Sony. Аттачу фотку нормальных, стоят по 900 евро за банку.

Зачем сотни тысяч циклов ? Имхо 4000 - нормальное количество перезарядок. Если делать полную зарядку раз в день, лет на 11 хватит :)

Гена: Опять "снова-здорова" :) 4000 циклов делает маломощная банка, коих надо на 20к зелёных купить, чтобы энергетику машины обеспечивать. А те аккумуляторы, которые сейчас доступны (не те, как выше приводили SAFT, которые даже если хочешь, то будешь покупать до-о-олго) работают в лучшем случае 500 циклов, это я вам из практики говорю, китайский "литий" сыпется и через 200 бывает, если особенно топорно питалово электродвижков реализовано.

flybot: Господа, позвольте задать нестандартный вопрос. У меня есть электродвигатель, маломощный: 2 квт постоянной и 8 квт кратковременной мощности. Рабочий диапазон оборотов (при указанной мощности): 1000-24000 об/мин. Его надо оснастить компактным и легким водометом, желательно готовый узел, или набор деталей, где такое можно купить? Куда смотреть? p.s. судомоделисты выгнали )

Гарриson: Водомет — отстойное решение. Мощности и так крохи, зачем почти треть тратить? Делаете либо модель мощную? Тогда дорога прямиком к импеллеру, или граммоному винту.

android: Купите обычный пластиковый винт, от моторок на 6-15 л/с. и будет вам счастие.

Гена: А что у вас за аккумуляторы то такие? И почему не взять стандартную крыльчатку, полюбому устройство с такой мощностью аккумуляторов не будет сверхлегким, зачем париться по поводу лишнего килограмма?