Ako funguje Toyota Hybrid (HSD)

Každý dobre vie, že hybridizácia HSD od Toyoty má povesť dielne. Zariadenie japonskej značky (kolaborácia Aisin) je známe nielen svojou účinnosťou, ale aj veľmi dobrou spoľahlivosťou. Nie je však ľahké ho pochopiť kvôli jeho zložitosti a mnohým možným režimom prevádzky.

Preto sa pokúsime pochopiť, ako funguje hybridné zariadenie Toyota, slávny sériový / paralelný HSD e-CVT. Ten vám umožní jazdiť na 100% na elektrický pohon alebo na kombinácii elektrického a tepelného. Tu preberám trochu zložitú tému a niekedy ju potrebujem trochu zjednodušiť (hoci to neuberá na logike a princípe).

Teraz viete, že prevodovky HSD vyrába spoločnosť Aisin (AWFHT15), z ktorej Toyota vlastní 30%, a že dodáva hybridné a nehybridné prevodovky skupine PSA, pokiaľ ide o EAT alebo e-AT8. krabice. (hybrid2 a hybrid4). Teraz sme už vo štvrtej generácii z hľadiska technického rozvoja. Zatiaľ čo celkový princíp zostáva rovnaký, urobili sa malé vylepšenia na centrálnom planétovom kolese alebo usporiadaní, aby sa dosiahla kompaktnosť a účinnosť (napríklad kratšie dĺžky káblov znižujú elektrické straty).

Syntetické vysvetlenie

Ak chcete holistický pohľad na to, ako HSD funguje, tu je vysvetlenie, ktoré to zhŕňa. Musíte ísť ďalej v článku, aby ste sa ponorili hlbšie alebo sa pokúsili pochopiť, čo vám v tejto fáze uniká.

Tu sú úlohy každého komponentu, ako aj technické špecifikácie HSD:

• ICE (Internal Combustion Engine) je tepelný motor: všetka energia pochádza z neho, a preto je základom všetkého. K MG1 je pripojený prostredníctvom epicyklického vlaku.
• MG1 slúži ako elektrický generátor (poháňaný tepelným motorom) aj ako variátor prevodovky. Spája ICE s MG2 cez planétový prevod (planetárny). MG2 je spojený priamo s kolesami, takže ak sa kolesá otáčajú, otáča sa, a ak otáča aj kolesá (skrátka, nie je medzi nimi možné žiadne odpojenie) ...
• MG2 slúži ako trakčný motor (maximálna vzdialenosť 2 km alebo 50 km na zásuvku / dobíjacie zariadenie) a tiež ako elektrický generátor (spomalenie: regenerácia)
• Planétové súkolie: Spája MG1, MG2, ICE a kolesá dohromady (nezasahuje to do zaistenia niektorých prvkov, zatiaľ čo iné sa otáčajú, musíte sa naučiť a pochopiť, ako planétové súkolesie ožíva). Aj vďaka nemu máme neustálu zmenu / zníženie, a preto je to on, kto predstavuje prevodovku (mení sa prevodový pomer, čo spôsobuje brzdenie alebo „cúvanie“: spojenie medzi ICE a MG1)

Zníženie spočíva vo viac-menej pridaní pohybov spaľovacieho motora (tepelného) a MG2 (ktorý je pevne spojený s kolesami, nezabúdajme).

Hybridný trenažér planétových prevodov

Toto video je ideálne na získanie predstavy o tom, ako funguje hybridizácia Toyota.

Novinka: Manuálny sekvenčný režim na modeli Toyota HSD Hybrid?

Inžinieri boli schopní simulovať (čiastočne ..) hlásenia hraním sa na to, ako MG1 brzdí alebo cúva neprogresívnym spôsobom, aby získali jasnejšie hlásenia. Prevodový pomer generuje MG1, ktorý viac-menej pevne a viac-menej "preklzáva" spája ICE a MG2 (MG2 = elektrický trakčný motor, ale predovšetkým kolesá). Preto môže byť tento pokles postupný alebo „rozložený“ v závislosti od toho, ako riadi distribútor energie MG1.

Všimnite si však, že radenie prevodových stupňov nie je cítiť pri čiastočnom zaťažení... A pri plnom zaťažení (maximálna akcelerácia) sa vraciame späť k plynule meniteľnému, pretože len tak dosiahnete s týmto systémom najlepší akceleračný výkon (počítač preto odmieta radenie prevodových stupňov pre maximálnu akceleráciu).

Preto sa tento režim využíva skôr na brzdenie motorom z kopca ako na športovú jazdu.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 a maximálna rýchlosť

Takto to v skutočnosti vyzerá. Žiaľ, pri plnom zaťažení prichádzame o sekvenčný režim a prevody už necítime.

Viaceré verzie?

Okrem rôznych generácií má systém THS/HSD/MSHS v automobiloch Toyota a Lexus dva hlavné varianty. Prvou a najbežnejšou je priečna verzia, ktorá je dnes stelesnená v Aisin AWFHT15 (začiatkom 90. rokov sa nazývala THS pre Toyota Hybrid System. Teraz je to HSD pre Hybrid Synergy Drive). Dodáva sa v dvoch viac-menej kompaktných modeloch: Prius / NX / C-HR (väčší), Corolla a Yaris (malý).

Tu je modernejšia (Prius 4) HSD prevodovka z priečnych verzií (teraz sú dve rôzne veľkosti, tu je tá väčšia). Je oveľa kompaktnejší ako variant, ktorý môžete vidieť nižšie (nie ten tesne pod pozdĺžnym, dokonca aj pod...)

Toyota Prius IV 2016 1.8 Hybrid Zrýchlenie 0-180 km/h

Prius 4 na plný plyn, tu je známy efekt nepretržitej zmeny produkovaný kombináciou elektromotorov / generátorov, tepelného motora a centrálneho planétového vlaku.

Potom príde MSHS pre viacstupňový hybridný systém (o ktorom by som tu naozaj nemal hovoriť ... Ale keďže funguje rovnako, pochádza tiež z Aisinu a je pre skupinu Toyota ...), je to veľmi dôležité. väčšie zariadenie, ktoré je potrebné pozdĺžne umiestniť a ktoré tentoraz dokáže generovať skutočné prevody, ktorých je 10 (4 skutočné prevody v krabici a kombináciou elektromotorov šikovným spôsobom dosiahnuť 10. Celkom teda nie násobok 4, ale na tom nezáleží).

V skutočnosti existujú dve verzie: AWRHT25 a AWRHM50 (MSHS, ktorá má 10 správ).

Oveľa prestížnejšia pozdĺžna verzia (tu AWRHM50) je určená predovšetkým pre Lexus (motor v tomto zmysle má máloktorá Toyota). Existujú dve verzie, z ktorých jedna môže generovať až 10 reálnych správ.

Lexus IS2016h 300 0-100 km/h a jazdné režimy (eko, normálny, športový)

Vráťte sa na 1:00 minútu a zistite, ako môže AWFHT15 generovať prehľady. Povestné „skoky otáčok“ už napodiv nie je cítiť pri plnom zaťažení motora... Je to preto, že prístroj je najefektívnejší (chronograf) v režime CVT, takže plné zaťaženie navodzuje normálny režim plynulej variácie.

Ako funguje hybridná Toyota?

Aký je teda základný princíp hybridného zariadenia HSD? Ak by sme to mali zhruba zhrnúť, mohli by sme hovoriť o tepelnom motore, ktorý pracuje s dvoma motormi/generátormi (elektromotor je vždy reverzibilný) a ktorého rôzne krútiace momenty (každého motora) sú riadené a riadené centrálnym planetárnym vlakom, ale aj elektrickú intenzitu (a smer elektriny) riadenú distribútorom energie („invertor“ v angličtine). Redukčná prevodovka (CVT prevodovka) je elektronicky riadená, čo spôsobuje, že motor MG1 pracuje špecifickým spôsobom, ako aj prostredníctvom centrálneho planétového súkolesia, ktoré umožňuje skombinovať viacero výkonov na jeden výstup.

Motor je možné úplne odpojiť od kolies, ako aj prostredníctvom planétového pohonu ...

Skrátka, aj keď chceme zjednodušiť, chápeme, že to nebude také ľahké asimilovať, preto sa zameriame na základné princípy. Dal som vám však video v angličtine, ktoré podrobne popisuje detaily, takže ak to chcete presadiť, mali by ste to zvládnuť (samozrejme s motiváciou a zdravými neurónmi).

Tu je Prius 2, ktorý je menej kompaktný ako ten, ktorý som vám ukázal vyššie. Pozrite sa, ako zvýraznili kompresor klimatizácie (modrý naľavo od motora). Na rozdiel od každého „normálneho“ stroja je totiž poháňaný elektromotorom. Kolesá sú spojené s reťazou, ktorú je možné vidieť v stredovej časti vpravo (vpravo v strede elektronického variátora).

elektronický variátor v blízkosti

V profile vidíme jeden zo závesov kolies spojený s reťazou cez diferenciál.

Rôzne prevádzkové režimy

Poďme sa pozrieť na rôzne režimy prevádzky zariadenia a popri tom, prečo sa považuje za sériový/paralelný, zatiaľ čo hybridný systém je zvyčajne jeden alebo druhý. Dômyselný spôsob, akým je HSD navrhnutý, umožňuje oboje, a preto je to trochu zložité...

Zariadenie Toyota HSD: detaily a architektúra

Tu je zjednodušená viacfarebná architektúra zariadenia HSD, ktorá vám pomôže vytvoriť prepojenia medzi komponentmi.

Schéma je hore nohami oproti hornej fotke lebo je fotená z iného uhla... fotila som schému Prius 2 a preto je tu reťaz, modernejšie verzie ju nemajú, ale princíp sa nemení v každom prípade (či už reťaz, hriadeľ alebo ozubené koleso sú rovnaké.

Tu je mechanizmus podrobnejšie, pretože je potrebné pochopiť, že spojka je tu získaná v dôsledku elektromagnetickej sily medzi rotorom a statorom MG1.

MG1 je pripojený k motoru cez súpravu planétového súkolesia (zelená) planétového súkolesia. To znamená, že na otáčanie rotora MG1 (stredová časť) prechádza tepelný motor planétovým prevodom. Tento vlak a motor som zvýraznil jednou farbou, aby sme jasne videli ich fyzické spojenie. Okrem toho, a to nie je na diagrame zvýraznené, zelený satelit a modré centrálne slnečné koleso MG1 sú fyzicky dobre prepojené (medzi nimi je medzera), rovnako ako koruna (okraj vlaku). a zelený satelit tepelného motora.

MG2 je priamo spojený s kolesami cez reťaz, ale poháňa aj externé planétové koleso centrálneho planétového súkolesia (koruna je tmavomodrá, rovnakú farbu som zvolil na predĺženie planétového súkolesia, aby sme jasne videli, že je pripojený k MG2 )...

Tu je planetový prevod vpredu, nie je v profile na obrázku vyššie, môžeme lepšie vidieť spojenia medzi rôznymi prevodmi spojenými s MG1, MG2 a ICE.

Ťažkosti spočívajú v pochopení princípu planetárneho vlaku s vedomím, že vnútorné pohyby sa nezhodujú v závislosti od spôsobov pohybu, ale aj od rýchlosti ...

Bez spojky?

Na rozdiel od všetkých ostatných prevodoviek, HSD nepotrebuje spojku ani menič krútiaceho momentu (napríklad CVT potrebuje menič krútiaceho momentu). To je miesto, kde elektromagnetická sila spája kolesá s motorom cez planétový vlak vďaka MG1. Potom je to jeho rotor a stator (MG1), ktoré potom vytvárajú efekt trenia: keď ručne otáčate elektromotorom, vzniká odpor, a práve ten druhý tu používame ako spojku.

Ešte lepšie je, keď pri trení (rozdiel otáčok medzi statorom a rotorom, teda medzi motorom a kolesami) vzniká elektrina. A tá elektrina bude uložená v batérii!

Preto je systém HSD považovaný za veľmi inteligentný, pretože poskytuje minimálne straty energie rekuperáciou energie v momente trenia. Na klasickej spojke túto energiu strácame v teple, tu sa mení na elektrinu, ktorú obnovujeme v batérii.

Neexistuje teda ani mechanické opotrebovanie, pretože medzi rotorom a statorom nedochádza k fyzickému kontaktu.

Po zastavení môže motor bežať bez zastavenia, pretože kolesá neblokujú motor (čo by sa stalo, keby sme zastavili na manuálnej prevodovke bez vypnutia). Modré centrálne koleso (nazývané aj voľnobežné) je voľné, takže oddeľuje kolesá motora (preto zelené korunové planétové kolesá). Na druhej strane, ak centrálne koleso začne dostávať krútiaci moment, spojí zelené ozubené kolesá s korunou a kolesá sa začnú postupne otáčať (elektromagnetické trenie).

Ak je centrálne koleso voľné, sila nemôže byť prenášaná na korunu.

Pri otáčaní rotora vzniká v statore trenie, ktoré spôsobuje krútiaci moment a tento krútiaci moment sa prenáša na centrálne koleso, ktoré sa zablokuje a dokonca sa prípadne otáča v opačnom smere. V dôsledku toho sa vytvorí spojenie medzi hriadeľom motora v strede a ozubeným vencom na obvode (ozubené koleso = kolesá). Všimnite si, že zariadenie slúži aj na zastavenie a naštartovanie: keď chcete naštartovať, stačí krátko zablokovať centrálne ozubené koleso, aby tepelný motor ICE dostal krútiaci moment z MG2 pripojeného k hnanému kolesu (potom ho naštartuje ako štartér. Má. Klasika).

Aby som to teda zhrnul:

• Keď stojí, motor sa môže otáčať, pretože spojenie medzi nápravou motora a ozubeným vencom nie je vytvorené: centrálne koleso je voľné (aj keď sa Prius vo všeobecnosti vypne, aby sa ušetrilo palivo)
• Zvýšením otáčok motora sa rotor otáča dostatočne rýchlo na to, aby vytvoril elektromagnetickú silu, ktorá potom prenáša krútiaci moment na centrálne koleso, čím sa vytvorí spojenie medzi osou motora a ozubeným vencom.
• Po vytvorení spojenia sú rýchlosti osi motora a kruhového kolesa rovnaké
• Keď sa rýchlosť kolies zvýši ako rýchlosť motora, centrálne koleso sa začne otáčať opačným smerom, aby sa zmenil prevodový pomer (po zablokovaní všetkého sa začne "pretáčať", aby sa ďalej zvýšila rýchlosť systému). Dá sa skôr povedať, že centrálne koleso prijatím krútiaceho momentu nielen spája nápravy motora a hnacie koleso, ale spôsobuje ich následné zrýchľovanie (nielen že „brzdí“, ale spôsobuje ich otáčanie v nasledujúcim spôsobom)

100% elektrický režim

Tu motory ICE (tepelné) a MG1 nehrajú osobitnú úlohu, je to MG2, ktorý otáča kolesá kvôli elektrine získavanej z batérie (odtiaľ pochádza energia pochádzajúca z chémie). A aj keď MG2 otáča rotor MG1, neovplyvňuje to tepelný motor ICE, a preto nás neznepokojuje žiadny odpor.

Režim nabíjania pri zastavení

Pracuje tu tepelný motor, ktorý otáča MG1 cez planétový vlak. Týmto spôsobom sa generuje elektrická energia a posiela sa do distribútora energie, ktorý smeruje elektrinu iba do batérie.

Režim rekuperácie energie

Ide o povestný režim „B“ (regeneratívne brzdenie), ktorý je vidieť na hlavici radiacej páky (keď ju stlačíte, dôjde k väčšiemu brzdeniu motorom spojenému s rekuperáciou kinetickej energie MG2, odpor je elektromagnetický). Zotrvačná / kinetická energia pochádza z kolies, a preto prechádza do MG2 cez mechanické prevody a reťaz. Keďže elektromotor môže byť reverzibilný, bude generovať elektrický prúd: ak elektromotoru pošlem šťavu, zapne sa, ak zastavím elektromotor ručne, vyrobí elektrinu.

Tento elektrický prúd získava distribútor, aby ho poslal do batérie, ktorá sa potom dobije.

Elektrický a tepelný motor spolupracujú

Pri stabilnej rýchlosti a dobrej rýchlosti, teda väčšinou, budú kolesá poháňané silou elektrického (MG2) a tepelného motora.

Tepelný motor ICE poháňa planétovú prevodovku, ktorá v MG1 vyrába elektrinu. To tiež prenesie mechanickú silu na kolesá, pretože je s nimi spojený aj planétový prevod.

Tu môžu byť ťažkosti obmedzujúce, pretože v závislosti od rýchlosti otáčania planétového kolesa nebude rovnaká (najmä smer určitých ozubených kolies).

Prevodovka v štýle CVT (nepretržitá a progresívna zmena ako na skútroch) vzniká interakciou napätí medzi motormi (vďaka magnetickému efektu spôsobenému šťavou prechádzajúcou cez cievky: indukované elektromagnetické pole) a planétovým prevodom. . ktorý prijíma výkon viacerých kanálov. Veľa šťastia, aby ste to mali na dosah ruky, aj keď vám to video, ktoré vám dám k dispozícii, umožní.

Maximálny výkon

Je to trochu ako v predchádzajúcom odseku, až na to, že tu berieme aj elektrickú energiu, ktorú môže batéria dodať, takže MG2 z toho ťaží.

Tu je aktuálna verzia Prius 4:

Zásuvná / nabíjateľná verzia?

Možnosť s dobíjateľnou batériou, ktorá umožňuje 50 km na čisto elektrickom vozidle, spočíva iba v inštalácii väčšej batérie a inštalácii zariadenia, ktoré umožňuje pripojenie batérie k sektoru.

Najprv musíte prejsť distribútorom energie a meničom, aby ste zvládli rozdiel výkonu a rôzne druhy šťavy: AC, DC atď.

Verzia HSD 4X4?

Ako by ste mali vedieť, verzia 4X4 existuje na modeloch Rav4 a NX 300H a je navrhnutá na pridanie na zadnú nápravu, rovnako ako E-Tense a HYbrid / HYbrid4 od PSA. Ide teda o počítač, ktorý zabezpečuje stály výkon kolies prednej a zadnej nápravy, ktoré teda nemajú fyzické prepojenie.

Prečo sériový / paralelný?

Zariadenie sa nazýva sériové/paralelné, pretože sa nazýva „sériové“, keď ste v 100% elektrickom režime. Preto pracujeme rovnako ako BMW i3, tepelný motor je generátor prúdu, ktorý napája batériu, ktorá sama hýbe autom. V skutočnosti je pri tomto spôsobe prevádzky motor úplne odpojený od kolies.

Nazýva sa tiež paralelný, keď je motor spojený s kolesami cez planétové zariadenie. A tomu sa hovorí dávkové zostavenie (pozri Tu rôzne zostavenia).

Robí Toyota so svojím systémom príliš veľa?

Na záver tohto článku by som chcel povedať malú tirádu. Toyota totiž o svojom plug-in hybride veľa hovorí, a to je úplne pochopiteľné a legálne. Zdá sa mi však, že značka zašla priďaleko v dvoch ohľadoch. Prvým je idealizácia technológie, ktorá mimochodom naznačuje, že nejakým spôsobom zachráni planétu a že značka v podstate iniciuje revolúciu, ktorá nás všetkých zachráni. Iste, znižuje spotrebu paliva, ale tiež by sme nemali byť karikovaní, nehybridizovaný naftový minivan funguje niekedy takmer rovnako, ak nie lepšie.

Toyota teda využíva súčasný anti-dieselový kontext na pridanie vrstvy, ktorá je tu podľa mňa trochu prikrášlená na hranici ovládateľnosti, tu je jedna:

TV reklama - Hybridný sortiment - Vyberáme Hybrid

Potom je problém s pripojením. Japonská značka vo veľkej časti komunikácie vychádza z toho, že auto nie je potrebné dobíjať z elektrickej siete, ako keby to bola technologická výhoda oproti konkurencii. To je v skutočnosti trochu zavádzajúce, keďže je to skôr nevýhoda ako čokoľvek iné... Hybridné autá, ktoré sa dajú nabíjať, to absolútne nemusia, toto je možnosť, ktorú ponúka navyše jeho majiteľ! Takže značke sa darí vydávať jeden z nedostatkov za výhodu, a to je stále silné, nie? Je iróniou, že Toyota predáva plug-in verzie svojho Priusu a mali by byť lepšie... Tu je jedna z reklám:

Netreba ho dobíjať? Skôr poviem: "tenký, neexistuje spôsob, ako to urobiť ..."

Pohni sa ?

Ak chcete ísť ďalej, navrhujem, aby ste si pozorne preštudovali toto video, ktoré je, žiaľ, iba v angličtine. Vysvetlenie sa robí po etapách, aby bolo čo najjednoduchšie a najpriamejšie.