По света в търсене на подходяща хибридна система: решението е открито в САЩ, при TRW
Идеята за обединяването на енергийните потоци с описания в предишната част способ с планетарен механизъм принадлежи на трима доктори на техническите науки – Барух Берман, Джордж Гелб и Нийл Ричардсън, които в края на 60-те години на ХХ век работят в отдела за разработване на задвижващи системи на американската инженерингова компания TRW, която наскоро бе придобита от ZF.
„Още тогава”, разказва Джордж Гелб в спомените си, „се замисляхме колко много нефт изразходва човечеството. Вярвахме, че в близко бъдеще хората ще използват много различни задвижващи системи и че ще има период на преход към тях. Приехме, че ролята на подходящо междинно звено в процеса на развитие биха могли да изиграят хибридните системи.” Екипът насочва усилията си в това направление и в хода на работата се ражда идеята за създаване на устройство, използващо принципа на така наречения Power Split Device (PSD) – планетарен механизъм, чрез който се обединяват въртящият момент на електромотора и на работещия в оптимален режим на натоварване ДВГ. Пионерите решават като трети елемент на планетарния механизъм да използват втора електрическа машина в ролята на балансьор и кръщават разработката си „eлектромеханична трансмисия” (EMT). Схемата на работа предвижда част от въртящия момент на ДВГ да се предава към колелата по механичен път, а останалата да се трансформира в електрическа енергия, впоследствие отново в механична и на финала също да се отправи към колелата. Главното предаване е в пряка връзка с тяговия електродвигател, който съчетава функциите на мотор и генератор за оползотворяване на енергията при спиране. Към третия елемент на планетарния механизъм също е включен мотор-генератор, а в разработката се предвиждат оловни и никел-кадмиеви акумулатори. За съжаление първите опити за патентоване на системата удрят на камък, тъй като практиката на американското патентно ведомство изисква изработването на действащ прототип преди утвърждаване на какъвто и да е проект на хартия.
Идва време теорията да бъде претворена в практика. За основа на разработката е използван 1,6-литров двигател от VW „костенурка”, към който са добавени 10-киловатов синхронен високообротен генератор (способен да постигне 10 000 об./мин) на Westinghouse и постояннотоков електромотор с 27 к. с. на General Electric. Самият планетарен механизъм е заимстван от автоматична трансмисия Torqueflite на Chrysler, а за връзката между всички елементи е използвана малка скоростна кутия.
При конструирането на системата инженерите експериментират с различни комбинации с напрежения от около 300 волта и съответните доста сериозни токове. По онова време възможностите на електронен контрол са повече от скромни и инженерите се задоволяват с обикновени мощни тиристори за пренасочване на големите електрически потоци. Въпреки примитивните си инструменти, конструкторите успяват да пресъздадат различни пътни ситуации, при което основните функции на акумулаторите, високооборотния генератор и мотора се променят посредством смяна на посоката на енергийните потоци от и към тях с помощта на проста, но ефикасна контролна система.
Проектирането на функциониращия стационарен прототип трае почти две години, но патентното ведомство не се задоволява с него и изисква изработването на годен за експлоатация автомобил. За целта конструкторите вграждат цялата система в един Pontiac Tempest от 1962 година, като двигателната установка е поставена отпред, а батериите отзад. Машината доказва на практика, че е в състояние да изпълнява функциите, за които претендира, патентното ведомство признава и регистрира изобретението, а инженерите продължават работата си по усъвършенстването на системата на лабораторните стендове.
Междувременно в Америка все повече се усилват гласовете за намаляване на нивото на емисиите в отработилите газове и конструкторите от TRW скоро са посетени от експертите на новосъздадената агенция за защита на околната среда ЕРА. Резултатът от визитата е крайно положителен и скоро в касата на проекта се вливат свежи средства, предназначени най-вече за усъвършенстване на акумулаторните технологии.
Въпреки че практическата полза от хибридната идея е повече от очевидна (дори при тогавашното елементарно ниво на управляващите технологии оборудваният с усъвършенствана ЕМТ Dodge Dart постига 30% икономия на гориво в условията на градско движение), сложността и високата цена на проекта отблъскват автомобилните компании. Петролната криза бързо отшумява, а проектът на TRW е изоставен и постепенно потъва в забвение поради липсата на адекватно финансиране.
И така – докато находчивите японци от Toyota не го изравят от прахта и не оползотворяват пълния му потенциал с помощта на стигналите далеч напред в развитието си електронни технологии. Давността на патентите на TRW отдавна е изтекла, но никой не може да отрече, че именно разработката на Бергман, Гелб и Ричардсън стои в основата на Power Split Device на Toyota. В същото време самият Гелб признава изключителния принос на японците в довеждането на разработката до нивото на едросерийното автомобилно производство и забележителните им успехи в създаването и прилагането на множество нововъведения като сложното електронно управление.
(следва)
Текст: Георги Колев