Протягом десятиліть турбокомпресор залишався одним із найважливіших способів збільшення потужності двигуна внутрішнього згоряння. Нове покоління турбокомпресорів використовує електричну енергію, щоб усунути один із найбільших недоліків класичних турбін. Електричні турбокомпресори дозволяють майже миттєво нарощувати тиск наддуву при натисканні на педаль газу.

Класичний турбокомпресор та його обмеження
У традиційному турбокомпресорі енергія вихлопних газів приводить у рух турбіну, з'єднану з компресором, що стискає повітря, яке надходить до двигуна. Більша кількість повітря дозволяє спалити більше палива, що призводить до збільшення потужності та крутного моменту.

Однак таке рішення має істотний недолік. Турбокомпресор починає працювати ефективно лише тоді, коли потік вихлопних газів є достатньо великим. При низьких обертах двигуна потік вихлопних газів обмежений, тому ротор турбіни потребує часу, щоб досягти відповідної швидкості.

Це явище відоме як турбозатримка (турболаг, турбояма). Водій натискає на педаль газу, але крутний момент з'являється лише через деякий час. У сучасних двигунах застосовуються різні методи для зменшення цього ефекту, однак повністю усунути його протягом тривалого часу було складно.

Електродвигун у турбокомпресорі
Електричний турбокомпресор зберігає класичну конструкцію з турбіною на стороні вихлопу і компресором на стороні впуску повітря. Ключова відмінність полягає у розміщенні між ними невеликого електродвигуна.

Такий двигун може розігнати ротор турбокомпресора ще до того, як з'явиться відповідний потік вихлопних газів. Електрична енергія від акумулятора живить привід, який за частку секунди розганяє турбіну до високих обертів і дозволяє отримати необхідний тиск наддуву.

Коли двигун внутрішнього згоряння починає працювати на вищих обертах і потік вихлопних газів зростає, їхня енергія бере на себе роль головного приводу турбокомпресора. На практиці це означає, що електродвигун потрібен лише протягом короткого моменту, переважно на початковій фазі прискорення.

Більше жодної турбозатримки та ширший діапазон крутного моменту
Найважливішою перевагою електричного турбонаддуву є значне зменшення турбозатримки. Турбокомпресор може досягати високих обертів майже відразу після натискання педалі газу, оскільки йому не потрібно чекати на збільшення потоку вихлопних газів.

Результатом є значно швидше досягнення максимального крутного моменту. У деяких випадках різниця в часі, необхідному для досягнення повного наддуву, може становити навіть кілька секунд при дуже низьких обертах двигуна.

Додатковою перевагою є ширший діапазон обертів, в якому двигун розвиває високий крутний момент. Завдяки цьому двигун реагує більш передбачувано і забезпечує кращу еластичність під час прискорення.

Турбокомпресор як генератор електроенергії
Однією з найцікавіших особливостей електричних турбокомпресорів є здатність роботи електродвигуна в режимі генератора. У ситуації, коли потік вихлопних газів великий і турбіна обертається з високою швидкістю, надлишок енергії може бути перетворений на електроенергію.

Рекуперована енергія подається в електричну систему автомобіля для живлення електродвигуна гібридної системи або до високовольтної батареї. На практиці це означає, що частина енергії вихлопних газів, яка в класичному турбокомпресорі була б втрачена, може бути повторно використана системою приводу.

Завдяки цьому також стає можливим більш точне регулювання швидкості обертання турбіни. Замість того, щоб скидати надлишковий тиск через перепускний клапан, система може просто уповільнити турбіну, навантажуючи генератор. У багатьох конструкціях це дозволяє відмовитися від традиційного перепускного клапану.

Однак електричні турбокомпресори вимагають більш розгалуженої електричної архітектури автомобіля. Електродвигун повинен живитися від потужної електричної системи. Наприклад, у новому Porsche 911 Turbo S застосовано два таких турбокомпресори, кожен з яких споживає до 20 кВт.

Додаткова електронна система управління дозволяє дуже точно контролювати швидкість обертання турбіни та рівень наддуву. Завдяки цьому можна оптимально адаптувати роботу турбокомпресора до поточного навантаження двигуна.

Однак це рішення збільшує складність усієї системи приводу. Електричний турбокомпресор є більш складним за конструкцією та дорожчим за класичний. Проте є сфери застосування, в яких переваги електричної турбіни значно переважають її недоліки.