Elektromos kapcsolómű (ESG)

1. kép: elektromos kapcsolómű
 
2. kép: Haladás 4. fokozatban a 2. részváltóművel – generátorüzem • 2. részváltómű (1) • Kihajtás (2) • 1. részváltómű (3)
 
3. kép: Elektromos kapcsolómű – • Kihajtás (1)
 
4. kép: Elektromos kapcsolómű – • Kihajtás (1)
 

A párhuzamos kapcsolómű (PSG) a nagy kényelmet és igen jó hatásfokot nyújtó hajtás ideális alapja. Az üzemanyag-fogyasztás további csökkentéséhez a fejlesztők egy elektromos gép bevonásának a lehetőségeit keresik. Ennek a gyors és zajmentes indítás és leállítás mellett a fékenergia visszanyerését (rekuperáció) és egy gyorsító funkción keresztül a belső égésű motor méretének csökkentését is lehetővé kell tennie. Ennek a megvalósításához ma az esetek többségében egy elektromos gépet ("indítógenerátort") iktatnak be a belső égésű motor forgattyústengelye és a tengelykapcsoló közé. Ennek az a hátránya, hogy motorféküzemben a belső égésű motor vontatási veszteségei miatt korlátozott a rekuperációs potenciál.

Ezt a hátrányt az elektromos gép és a forgattyústengely közé elhelyezett további kuplunggal lehet elkerülni. Ha viszont a belső égésű motort motorféküzemben lecsatolják, akkor ennél a konfigurációnál a teljes potenciál a veszteségi energia visszanyerésére fordítható. Ezen túlmenően a motor és az elektromos gép szétválasztásával tovább csökkenthető a fogyasztás, mert a járművet tisztán elektromos úton lehet mozgatni. A LuK ESG koncepciója egy lépéssel még tovább megy. Az elektromos gép a sebességváltóba van integrálva. A funkcionális előnyök mellett ez a megoldás mind a beépítési teret, mind a költségeket illetően jelentős előnyöket kínál (1. kép).

Funkciók
Az ESG egyes funkcióinak jobb megértése céljából párhuzamosan ábrázoljuk a hajtómű két részét (2. ábra). Az alsó rész tartalmazza a páratlan fokozatokat, valamint a K1 kuplungot, és az 1. részváltóműnek nevezzük. Ehhez hasonlóan a 2. részváltómű a páros fokozatokat és a K2 kuplungot tartalmazza.

Belső égésű motoros üzem
Üzem közben a 2. részváltóműben az indítógenerátor (SG) a K2 kuplungon keresztül közvetlenül összekapcsolódik a belső égésű motorral. A 2. ábra példaként a 4. fokozatban való haladást mutatja generátor funkcióval.

Gyorsító funkció
Páratlan fokozatban a kapcsolási stratégiától függően a 2. részváltóműben vagy egy páros fokozat lesz előválasztva, vagy az üres állásba kapcsolás. Ha a 2. részváltómű üres állásban van, akkor zár a K2 kuplung, hogy átadhassa a generátor nyomatékát. Előválasztott fokozat esetén az elektromos gépet a kapcsolt fokozat hajtja meg. Az elektromos gépen a nyomatékirány megfordításával is teljesíthető a gyorsító funkció.

Elektromos indítás/haladás
Megfelelően nagy teljesítményű elektromos motort és akkumulátort használva tisztán elektromos módon lehet haladni. Ehhez mindkét kuplung nyitva marad, és a sebesség, a terhelés, valamint a hatásfok-karakterisztikától függően a nyomaték a 2., a 4. vagy a 6. fokozaton keresztül jut el a hajtott kerekekhez.

Fékezési energia visszanyerése (rekuperáció)
A fékezési energia jó hatásfokú kihasználása céljából motorfék-üzemben a belső égésű motor le van választva a hajtásláncról. A jármű lassítását átveszi az elektromos gép, amely a sebességtől, a fékpedál helyzetétől és az optimális áttételtől függően dinamikus nyomatékot épít fel, és a jármű mozgási energiája elektromos energiává alakul át. A klímakompresszornak a 2. részváltóműbe történő integrálásával a jármű mozgási energiája közvetlenül hűtőteljesítmény előállítására is használható. Alkalmas hűtőközeg, pl. CO2 használatával a klímaberendezéssel még hő is előállítható. Az energetikai előnyök és rekuperációval közvetlenül előállított hűtőteljesítmény mellett a rendszer a hibrid járművek hőgazdálkodásában is komoly előrelépést ígér. Ez főként a korszerű, közvetlen befecskendezésű, változtatható vezérlési idejű stb. belső égésű motorokra igaz, amelyek részterhelésnél alacsony fogyasztásuk miatt részben már ma is valamilyen kiegészítő fűtésre vannak utalva.