Новая мобильность: трансмиссии CVT для электромобилей

Подавляющее большинство электромобилей работают с одной передачей, в отдельных случаях трансмиссия предлагает вторую ступень. Но с помощью хорошо известной техники можно сделать гораздо больше.

Шестиступенчатая механическая коробка передач? Восьмиступенчатая DSG? Десятиступенчатый автомат? Когда дело доходит до электромобилей, вы напрасно будете искать эти прекрасные трансмиссионные решения. Для электромобилей простой и недорогой передачи с фиксированным передаточным числом обычно достаточно почти для всех областей применения. Но в Bosch вы также видите возможности для передачи инфекции, выходящей за рамки этой простой диеты. В частности, поставщик хочет сделать бесступенчатую бесступенчатую трансмиссию для будущих электромобилей более привлекательной для автопроизводителей. Автоматическая система без фиксированных передаточных чисел может расширить диапазон использования электромобилей и в то же время обеспечить больший комфорт, лучшую производительность и меньшее потребление. Но до того, как это произойдет, пройдет еще несколько лет. 

Первая попытка в гольф

Движущей силой проекта CVT является голландская дочерняя компания Bosch Transmission Technology BV, которая разработала концепцию CVT4EV и реализовала ее в первом демонстрационном автомобиле с управляемыми возможностями. Компания из Тилбурга специализируется на разработке и серийном производстве приводных ремней, которые отвечают за передачу энергии в бесступенчатой ​​трансмиссии. При создании своего первого электрического тестового автомобиля голландцы сделали ставку на проверенную серийную технологию, поскольку исходный базовый автомобиль VW e-Golf был заменен трансмиссией CVT от Mitsubishi Eclipse Cross. В некоторых моментах технология автомобиля была адаптирована к новой трансмиссии, например, ранее механическая была заменена двумя электрическими масляными насосами.

Подкапотное пространство переделанного e-Golf довольно тесное. Операция также прибавила добрых 100 килограммов веса. «Серийная версия будет весить всего около 20 кг», - говорит менеджер по маркетингу Каро Роффен. Она хочет развеять дальнейшие предрассудки и указывает, что, хотя трансмиссии CVT имеют довольно плохую репутацию в Европе и особенно в Германии, в Китае, США и Японии наблюдается обратное. «Во всем мире каждая четвертая трансмиссия - это вариатор, и эта тенденция растет», - говорит Роффен. Компания Bosch Transmission Technology уже давно поставляет некоторые ключевые компоненты этой технологии трансмиссии. «В прошлом году мы достигли важной вехи, выпустив 80-миллионный приводной ремень», - говорит менеджер. «Это испытанная технология». 

Небольшая экономия энергии

Это известно прежде всего своей эффективностью, которая также должна помочь электромобилям быть более экономичными. Бесступенчатая трансмиссия позволяет адаптировать передаточное отношение к оптимальной рабочей точке электродвигателя как можно чаще и на максимально долгий срок. По словам Дирка Ван ден Хеувела, руководителя отдела развития бизнеса Bosch Transmission Technology, преимущества эффективности зависят от ряда различных факторов и, следовательно, от конкретного случая, но в целом в секторе легковых автомобилей можно было бы снизить потребление энергии до четырех процентов. и более чем на шесть процентов меньше в легких коммерческих транспортных средствах. Соответственно, использование вариатора могло обеспечить либо больший радиус действия, либо меньшие батареи. 

Еще одно преимущество связано с комфортом, поскольку изменяемое передаточное число позволяет снизить обороты двигателя во многих диапазонах скоростей по сравнению с входным решением. В случае и без того очень тихих электроприводов это ничтожно малое число, но во время тест-драйва на испытательном полигоне Bosch в Боксберге у тестового автомобиля создалось впечатление, что он выполняет свою двигательную работу акустически более незаметно и плавно, чем с односкоростной редуктор. И хотя трансмиссия CVT может изменять передаточные числа, реакции на изменение нагрузки или переключения передач не заметны. Таким образом, характеристики привода электромобиля сохраняются, несмотря на технологию трансмиссии (с бесконечным числом передаточных чисел). Также приятно: эффект резиновой ленты, который часто критикуют в трансмиссиях CVT, не был заметен в демонстрационном Golf, потому что, хотя двигатель внутреннего сгорания с этой технологией трансмиссии значительно увеличивает скорость двигателя при запросе мощности, крутящий момент электродвигателя можно вызвать напрямую, не раздражая рев двигателя.

На несколько км / ч быстрее

Однако, возможно, наиболее важным аргументом в пользу этого является преимущество в производительности, которое может быть достигнуто с помощью вариатора. Моделирование показывает, что для автомобилей C-сегмента в классе 150 кВт максимальная скорость может увеличиться на 11 процентов. В случае тестового автомобиля, например, это 170 вместо 150 км / ч. Bosch также обещает преимущества, когда дело доходит до выживания. Разгон с места до 100 км / ч можно сократить на 3 процента, со 100 до 150 км / ч он быстрее даже на 20 процентов. Чтобы эти преимущества стали ощутимы, мы поехали на тестовом Golf с полными 290 Ньютон-метрами и смоделированной входной коробкой передач, а также с мощностью, сниженной до 203 Ньютон-метров в режиме CVT. Несмотря на значительно меньший крутящий момент, e-Golf ехал заметно живее в режиме CVT с пониженной мощностью. Установка бесступенчатой ​​трансмиссии позволила бы производителю автомобилей выбрать либо лучшие характеристики, либо меньшие, более легкие и дешевые двигатели. Последнее, в свою очередь, дает возможность снизить вес и снизить затраты. 

С точки зрения затрат, однако, трансмиссия с бесступенчатой ​​трансмиссией работает сравнительно плохо. В случае электромобилей они немного выше стоимости трансмиссии с двойным сцеплением и даже в два с половиной раза выше, чем у трансмиссии с одним сцеплением. По словам Ван ден Хеувеля, за счет оптимизации аккумуляторной батареи и двигателя, по крайней мере, часть дополнительных затрат может быть покрыта, но системные затраты будут даже выше, чем с односкоростной коробкой передач. 

Только для автомобилей премиум-класса

Соответственно, Bosch видит возможности для электромобилей CVT прежде всего в более дорогих сегментах. Van den Heuvel исключает микро- и малолитражки. Целевая группа - автомобили премиум-класса из сегмента C / D и выше. В этом случае трансмиссия станет вариантом, который покупатель захочет себе позволить, поскольку она обещает лучшие ходовые качества. Кроме того, по словам Ван ден Хеувеля, различные режимы движения могут быть лучше представлены с помощью трансмиссии CVT. Затем водители могли выбирать между режимами автоприцепа, высокоскоростным или энергосберегающим режимом в автомобиле. Благодаря вариатору можно было достичь более высокой растягивающей нагрузки при работе с прицепом, а также улучшить способность преодолевать подъемы внедорожников.

У спорткаров больше крутящего момента, чем выдерживает трансмиссия

Вариатор CVT может также предложить производителям автомобилей преимущества с экономической точки зрения. Вместо того, чтобы разрабатывать разные приводы для разных моделей, одной трансмиссии может быть достаточно для многих моделей и сегментов транспортных средств, потому что вариатор предлагает возможность адаптации одного привода к различным требованиям внедорожника, фургона или спортивного автомобиля, а также дает каждый - характерный для бренда. Говоря о спортивных автомобилях: их электрические приводы обычно предлагают больший общий крутящий момент, чем максимум 600 Нм, который может выдержать вариатор. Однако в случае спортивных электромобилей мощность обычно вырабатывается несколькими двигателями. В полноприводном транспортном средстве с одним двигателем на ось трансмиссия CVT будет использоваться только на одной оси, в то время как другой электродвигатель приводит в движение вторую ось без переменного передаточного числа. Следовательно, трансмиссию можно было бы также использовать в транспортных средствах с очень высоким крутящим моментом.

Еще неизвестно, понравятся ли автопроизводителям многочисленные аргументы, выдвинутые Bosch. В настоящее время ведется много обсуждений с производителями оригинального оборудования и производителями трансмиссий, которые определенно заинтересованы в будущих проектах. Но до 2025 года готового решения не будет, говорит Ван ден Хеувел.