На 11-м симпозиуме компании Schaeffler ее недавно организованное бизнес-подразделение электромобильного транспорта представило инновационные технические решения для разработки электрических и гибридных приводов будущего.

Сюда входят особенно компактные гибридные модули со встроенным трехдисковым сцеплением, приводы электрических осей нового поколения и «специализированные гибридные трансмиссии». Электрические и электронные компоненты различных силовых цепей сконструированы на общей базовой платформе, которая впервые будет представлена общественности. Компания Schaeffler надеется, что эта платформа поможет электромобильному транспорту быстро утвердиться на рынке.

В следующем десятилетии ограничения по выбросам углекислого газа, действующие на крупных автомобильных рынках, станут еще строже. Так, например, в Европейском союзе выбросы углекислого газа на километр у автомобилей к 2021 году должны составлять не более 95 г, а в 2030 году этот показатель планируется снизить еще на 30 процентов. В то же время на таких рынках, как Китай и Калифорния, для автомобилей с альтернативными приводами действуют фиксированные ограничения по выбросам. Кроме того, помимо законодательных положений в разных странах разнятся и предпочтения заказчиков. Поэтому новое подразделение электромобильного транспорта компании Schaeffler сосредоточило внимание на расширении своего портфолио приводных технологий. А чтобы разработка электрических электромобилей и гибридов была эффективной с точки зрения затрат, электрические и электронные компоненты их приводов конструируются на общей базовой платформе. В ее состав входят как компоненты аппаратного обеспечения – электродвигатели и силовая электроника, так и программные модули, необходимые для управления работой приводов.

Сегодня компания Schaeffler уже добилась значительного успеха на рынке благодаря двухдисковым муфтам сцепления и гибридным модулям, предназначенным для гибридных автомобилей, у которых между ДВС и трансмиссией устанавливается электропривод. У инженеров такая конструкция называется «P2 arrangement». В нынешних гибридных модулях второго поколения одно преимущество уже налицо: в них удалось поместить муфту расцепления, отсоединяющую модуль от ДВС при движении на электрической тяге, внутрь электродвигателя. В гибридных модулях третьего поколения, которые компания Schaeffler впервые представила на своем симпозиуме, уже вся двухдисковая муфта находится внутри электродвигателя, а именно в пустом пространстве внутри ротора. Для обеспечения необходимой силы сцепления используются многодисковые муфты, подобные тем, которые стандартно устанавливаются на спортивные автомобили. Как и интегрированный привод, активирующий трехдисковое сцепление, гибридный модуль разработан очень компактным, и вместе они делают силовую цепь лишь немногим длиннее по сравнению с вариантами, основанными только на технологии ДВС.

На фоне роста на рынке доли автомобилей с подсоединяемыми гибридными приводами автопроизводители в настоящее время пересматривают концепции трансмиссий. Вместо установки электродвигателей впереди и позади трансмиссии теперь задумываются о такой взаимной интеграции привода и трансмиссии, чтобы они объединялись в один структурный и функциональный узел. На этом направлении компания Schaeffler впервые представила на симпозиуме революционную концепцию «Специализированные гибридные трансмиссии» (или DH-ST 6+2). В ее основу положена автоматизированная механическая трансмиссия с двумя электрическими и шестью механическими передачами. Электродвигатель, работающий параллельно с двигателем внутреннего сгорания, встроен в систему трансмиссии таким образом, что получает две ступени передачи. Благодаря этому его можно эффективно использовать при езде на высокой скорости. Две ступени передачи также имеются и у ДВС. Между двумя субтрансмиссиями установлен увеличитель крутящего момента, благодаря чему двигатель внутреннего сгорания использует также и субтрансмиссию электрической цепи, и ДВС получает четыре дополнительные передачи. Для шести передач требуется только пять рядов зацепления, поскольку один из них используется дважды. Проведенное компанией Schaeffler имитационное моделирование показало, что коробка передач DH-ST 6+2 не только обеспечивает ходовые качества спортивного автомобиля и развиваемую мощность в 220 кВт, но и сокращение расхода топлива вплоть до уровня 4,5 л на 100 км при испытаниях в рамках всемирного гармонизированного тестового цикла для легковых автомобилей (WLTC).

Еще в 2011 году компания Schaeffler представила концепцию автомобиля с двумя электроприводами колесных осей, в которой обеспечивалось активное распределение крутящего момента между колесами переднего и заднего мостов. С тех пор компания не только запустила в серийное производство компоненты для таких приводов, но и разработала для электрических осей полностью модульную систему. В ней одновременно используются варианты с параллельным и соосным размещением приводов, в том числе дополнительные компоненты для дифференциальной передачи, переключаемых двухскоростных передач и активного распределения крутящего момента. С помощью программы-конфигуратора, которую компания Schaeffler впервые представила на своей конференции, для электроприводов колесных осей электромобилей и гибридов можно осуществлять расчеты таких параметров, как необходимое пространство, ходовые характеристики, обеспечиваемые ими автомобилям, и параметры функционирования.

Если сравнивать версию электроприводов колесных осей образца 2011 года с новой, то прогресс очевиден. У привода прежней версии максимальная мощность составляла 69 кВт при массе в 90 кг, тогда как привод последнего поколения выдает до 145 кВт при массе всего лишь в 10 кг. «Подобных результатов получилось достичь только потому, что при разработке механических, электрических и электронных компонентов мы использовали системный подход», – говорит Маттиас Цинк, генеральный директор подразделения автомеханики компании Schaeffler. «Мы рассматриваем себя как партнера в области разработок любых систем электрификации. Сегодня компания Schaeffler предлагает обширное и комплексное портфолио технологий, которые можно использовать для электрификации силовых передач. Например, только по позиции P2 мы предлагаем гибридные модули в сочетании с преобразователями крутящего момента, бесступенчатыми трансмиссиями и двухдисковыми муфтами сцепления. Наши обширные технические познания в этой сфере являются еще одной нашей сильной стороной, которая несет пользу нашим заказчикам, – добавляет г-н Цинк. –Мы поставляем им именно ту продукцию, которая им необходима при конкретных эксплуатационных требованиях и задачах».