Применение гибридного привода на самоходных машинах

В настоящее время в России область самоходных машин описывается такими установками, как тракторы, коммунальные машины, машины сельскохозяйственного назначения, дорожно-строительные машины, а также иные транспортные средства, в которых имеется двигатель внутреннего сгорания с объемом не более 50 см³, либо установлен электрический двигатель, мощность которого не превышает 4 кВт [1]. Примеры категорий самоходных машин представлены на рисунке 1.

Одной из проблем эксплуатации указанных категорий самоходных машин является использование двигателя внутреннего сгорания, который представляет из себя вредный экологический объект. По причине повышения требований к экологии мировые производители ДВС расходуют сотни миллионов долларов (на исследования НИОКР, внедрение новых технологий, более современное оборудование…) для того, чтобы достичь норм экологичности, токсичности, соответствующих мировым стандартам [2, с. 76-81].

Одним из экономически оправданных вариантов уложиться в указанные нормы экологии по выбросам является вариант использования гибридного привода, который содержал бы в себе ДВС и электродвигатель (ЭД).

Рис. 1. Категории самоходных машин

В работе [3] предлагается вариант комбинированной энергосиловой установки (КЭСУ), схема которой представлена на рисунке 2. Основными принципами работы предложенной схемы является установка ДВС и электродвигателя на одном валу и жёстко скреплённых между собой. С целью исключения замкнутых силовых контуров между ДВС и ЭД между ними должен быть включен компенсирующий кинематический элемент.

Рис. 2. Схема комбинированной энергосиловой установки

Общим приоритетом при построении управления синхронной работой ДВС, ЭД и трансмиссии является предпочтение использования момента ЭД. ДВС должен использоваться только для энергетической подпитки ЭД и аккумулятора. Такая стратегия соответствует главной цели применения КЭСУ – снижению вредных выбросов в атмосферу [3].

Рассмотренные варианты использования гибридного привода, который ещё называют технологией будущего [4, с. 21-24; 5], позволяют упросить процесс управления транспортным средством. Но среди достоинств, которое выражается не только в улучшении экологической обстановки, но и в понижении расходного топлива, имеются и недостатки, которые представлены на рисунке 3.

В работе [6, с. 15-18] также предлагается вариант построения гибридного привода для самоходной машины, который содержит в своём составе электронный блок управления, позволяющий осуществлять контроль транспортного средства за счёт применения датчиков.

Все из представленных вариантов построения гибридных приводов самоходных машин [3; 4, с. 21-24; 5; 6, с. 15-18] позволяют реализовать движение на электрической тяге при автоматическом запуске ДВС и добавление энергии ЭД за счёт включенного в систему аккумулятора, который заряжается автоматически. При этом реализовано рекуперативное и экстренное торможение, также за счёт добавления элементов электроники может быть достигнут вариант наиболее эффективного использования транспортного средства.

Рис. 3. Преимущества и недостатки гибридных приводов самоходных машин

Таким образом, реализация гибридного привода на самоходных машинах за счёт комбинирования двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя позволяет не только улучшить экологическую обстановку при работе транспортного средства, но и также добиться повышения эффективности управления и его эксплуатационных характеристик.