Kako Toyota Hybrid (HSD) radi

Svi znaju da Toyotina HSD hibridizacija slovi kao radionica. Uređaj japanske marke (suradnja Aisin) poznat je ne samo po svojoj učinkovitosti, već i po vrlo dobroj pouzdanosti. Međutim, teško ga je razumjeti zbog njegove složenosti i mnogih mogućih načina rada.

Stoga ćemo pokušati razumjeti kako funkcionira Toyotin hibridni uređaj, poznati Serial / Parallel HSD e-CVT. Potonji vam omogućuje vožnju 100% električno ili kombinaciju električnog i toplinskog. Ovdje preuzimam pomalo složenu temu i ponekad je moram malo pojednostaviti (iako to ne umanjuje logiku i princip).

Sada znajte da HSD mjenjače proizvodi Aisin (AWFHT15), od kojih Toyota posjeduje 30%, te da opskrbljuju hibridne i nehibridne mjenjače PSA grupi kada je u pitanju EAT ili e-AT8. kutije. (hibrid2 i hibrid4). Sada smo u četvrtoj generaciji što se tiče tehničkog razvoja. Iako opći princip ostaje isti, napravljena su mala poboljšanja na središnjem planetarnom zupčaniku ili rasporedu kako bi se postigla kompaktnost i učinkovitost (na primjer, kraće duljine kabela smanjuju električne gubitke).

Sintetičko objašnjenje

Ako želite cjelovit uvid u to kako HSD radi, evo objašnjenja koje to sažima. Morate otići dalje u članku da biste dublje istražili ili pokušali razumjeti što vam u ovoj fazi izmiče.

Evo uloge svake komponente, kao i tehničkih specifikacija HSD -a:

• ICE (Internal Combustion Engine) je toplinski motor: sva energija dolazi iz njega, stoga je on osnova svega. Povezan je s MG1 preko epicikličkog vlaka.
• MG1 služi kao električni generator (koji pokreće toplinski stroj), kao i varijator mjenjača. Povezuje ICE s MG2 putem planetarnog zupčanika (planetarnog). MG2 je spojen izravno na kotače, pa ako se kotači okreću, on se okreće, a ako okreće i kotače (ukratko, odvajanje nije moguće između njih) ...
• MG2 služi kao vučni motor (maksimalna udaljenost 2 km ili 50 km na plug-in / punjivi) i kao električni generator (usporavanje: regeneracija)
• Planetarni zupčanik: Povezuje MG1, MG2, ICE i kotače (to ne ometa neke elemente koji se učvršćuju dok se drugi okreću, morate naučiti i razumjeti kako planetarni prijenos oživljava). Također zahvaljujući njemu, imamo kontinuiranu promjenu / smanjenje, pa je on taj koji predstavlja mjenjač (omjer prijenosa se mijenja, uzrokujući kočenje ili "preokrenuće": veza između ICE-a i MG1)

Smanjenje se sastoji u više ili manje zbrajanju pokreta motora s unutarnjim izgaranjem (toplinski) i MG2 (koji je kruto povezan s kotačima, ne zaboravimo).

Hibridni planetarni trenažer

Ovaj je videozapis savršen za osjećaj kako funkcionira Toyotina hibridizacija.

Novo: Ručni sekvencijalni način na Toyoti HSD Hybrid?

Inženjeri su mogli simulirati (djelomično ..) izvješća igrajući se na način na koji bi MG1 kočio ili unatrag napredovao kako bi dobio jasnije izvještaje. Prijenosni omjer generira MG1 koji manje -više čvrsto i manje ili više "klizi" povezuje ICE i MG2 (MG2 = električni vučni motor, ali i, prije svega, kotači). Stoga ovo smanjenje može biti postupno ili "postupno" ovisno o tome kako razdjelnik napajanja MG1 upravlja.

Međutim, imajte na umu da se promjene stupnjeva prijenosa ne osjećaju pri djelomičnom opterećenju... A pri punom opterećenju (maksimalno ubrzanje) vraćamo se na kontinuirano varijabilno jer je to jedini način da se s ovim sustavom postigne najbolje performanse ubrzanja (računalo stoga odbija za mijenjanje brzina za maksimalno ubrzanje).

Stoga se ovaj način rada koristi više za kočenje motorom nizbrdo nego za sportsku vožnju.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 i najveća brzina

Ovako to zapravo izgleda. Nažalost, pri punom opterećenju gubimo sekvencijalni način rada i više ne osjećamo brzine.

Više verzija?

Osim različitih generacija, sustav THS / HSD / MSHS koji se primjenjuje na Toyotu i Lexus ima dvije glavne varijante. Prva i najčešća je poprečna verzija, koja je danas utjelovljena u Aisin AWFHT15 (ranih 90-ih zvala se THS za Toyota Hybrid System. Sada je to HSD za Hybrid Synergy Drive). Dolazi u dva manje-više kompaktna modela: Prius / NX / C-HR (veći), corolla i Yaris (mali).

Evo modernijeg (Prius 4) HSD mjenjača od poprečnih verzija (sada postoje dvije različite veličine, ovdje je veća). Puno je kompaktniji od varijante koju vidite dolje (ne onaj ispod uzdužnog, čak ispod...)

Toyota Prius IV 2016 1.8 Hibridno ubrzanje 0-180 km / h

Prius 4 pri punom gasu, ovdje je poznati učinak kontinuirane promjene koji proizvodi kombinacija elektromotora/generatora, toplinskog motora i središnjeg planetarnog vlaka.

Zatim dolazi MSHS za višestupanjski hibridni sustav (o kojem ovdje zapravo ne moram govoriti... Ali budući da radi identično, dolazi i od Aisina i dizajniran je za Toyota grupu...) to je vrlo važno. veći uređaj koji se mora postaviti uzdužno i koji ovaj put može generirati prave zupčanike, kojih ima 10 (4 prava zupčanika u kutiji i kombinacija elektromotora na pametan način da se postigne 10. Ukupno, dakle, nije višekratnik 4, ali to nije važno).

Zapravo postoje dvije verzije: AWRHT25 i AWRHM50 (MSHS, koji ima 10 izvješća).

Puno prestižnija uzdužna inačica (ovdje AWRHM50) namijenjena je prvenstveno Lexusu (rijetko koja Toyota ima motor u tom smislu). Postoje dvije verzije, od kojih jedna može generirati do 10 stvarnih izvješća.

2016 Lexus IS300h 0-100 km / h i načini vožnje (eko, normalni, sportski)

Vratite se na 1:00 minutu da vidite kako AWFHT15 može generirati izvješća. Začudo, poznati "skokovi brzine" više se ne osjećaju kada je motor potpuno opterećen ... To je zato što je uređaj najučinkovitiji (kronograf) u CVT načinu rada, pa puno opterećenje izaziva normalan način kontinuiranih varijacija.

Kako funkcionira Toyotin hibrid?

Dakle, koji je osnovni princip HSD hibridnog uređaja? Kad bismo ovo morali grubo sažeti, mogli bismo govoriti o toplinskom stroju koji radi s dva motora / generatora (elektromotor je uvijek reverzibilan) i čije različite zakretne momente (svakog motora) kontrolira i kontrolira središnji planetarni vlak, ali također i električni intenzitet (i smjer električne energije) kojim upravlja distributer snage ("inverter" na engleskom). Reduktor (CVT mjenjač) je elektronički upravljan, zbog čega motor MG1 radi na specifičan način, kao i putem središnjeg planetarnog zupčanika, koji omogućuje kombiniranje više snaga za izlaz jedne.

Motor se može potpuno odvojiti od kotača, kao i putem planetarnog pogona ...

Ukratko, čak i ako želimo pojednostaviti, razumijemo da to neće biti tako lako usvojiti, pa ćemo se usredotočiti na osnovna načela. Međutim, stavio sam vam video na engleskom jeziku s pojedinostima, pa ako ga želite progurati, trebali biste to učiniti (s motivacijom i zdravim neuronima, naravno).

Ovdje je Prius 2, koji je manje kompaktan od onog koji sam vam gore pokazao. Pogledajte kako su istaknuli kompresor klima uređaja (plavo s lijeve strane motora). Zaista, za razliku od bilo kojeg "normalnog" stroja, pogoni ga elektromotor. Kotači su povezani lancem koji se može vidjeti u središnjem dijelu s desne strane (desno u sredini elektroničkog varijatora).

elektronički varijator u blizini

U profilu vidimo jedan od ovjesa kotača spojen na lanac preko diferencijala.

Različiti načini rada

Pogledajmo različite načine rada uređaja i, usput, zašto se smatra serijskim/paralelnim, dok je hibridni sustav obično ili jedno ili drugo. Genijalan način na koji je HSD dizajniran omogućuje oboje, a to ga također čini pomalo škakljivim...

Toyota HSD uređaj: detalji i arhitektura

Ovdje je pojednostavljena višebojna arhitektura HSD uređaja koja će vam pomoći u povezivanju komponenti.

Shema je naopako u odnosu na gornju fotku jer je slikana iz drugog kuta... Ja sam uzeo shemu Priusa 2 i zato je ovdje lanac, modernije verzije ga nemaju, ali princip se ne mijenja. u oba slučaja (bio lanac, vratilo ili zupčanik je isto.

Ovdje je mehanizam detaljnije, jer treba shvatiti da se spojka ovdje dobiva zbog elektromagnetske sile između rotora i statora MG1.

MG1 je povezan s motorom preko sklopa planetarnog zupčanika (zeleno) planetarnog sklopa zupčanika. To jest, za rotiranje rotora MG1 (srednji dio), toplinski motor prolazi kroz planetarni zupčanik. Istaknuo sam ovaj vlak i stroj u jednoj boji kako bismo mogli jasno vidjeti njihovu fizičku vezu. Osim toga, a to nije istaknuto na dijagramu, zeleni satelit i plavi središnji sunčani zupčanik MG1 fizički su dobro povezani (među njima postoji razmak), kao i kruna (rub vlaka). i zeleni satelit toplinske mašine.

MG2 je direktno povezan s kotačima preko lanca, ali također pokreće vanjski planetarni zupčanik središnjeg planetarnog zupčanika (kruna je tamnoplava, odabrao sam istu boju da produžim planetarni zupčanik tako da možemo jasno vidjeti da je spojen na MG2 ) ...

Ovdje je planetarni mjenjač ispred, a ne u profilu na dijagramu iznad, možemo bolje vidjeti veze između različitih zupčanika povezanih s MG1, MG2 i ICE.

Poteškoća leži u razumijevanju principa planetarnog vlaka, znajući da se unutarnja kretanja ne podudaraju ovisno o načinima kretanja, ali i o brzini ...

Nema spojke?

Za razliku od svih ostalih mjenjača, HSD ne treba spojku ili pretvarač zakretnog momenta (na primjer, CVT treba pretvarač zakretnog momenta). Ovdje elektromagnetska sila veže kotače za motor kroz planetarni vlak zahvaljujući MG1. Tada rotor i stator potonjeg (MG1) stvaraju efekt trenja: kada ručno zakrenete elektromotor, nastaje otpor, a potonji ovdje koristimo kao spojku.

Još je bolje kada se tijekom trenja (razlika u brzini između statora i rotora, dakle između motora i kotača) stvara električna energija. I ta će struja biti pohranjena u bateriji!

Zbog toga se HSD sustav smatra vrlo inteligentnim, jer osigurava minimalan gubitak energije vraćanjem energije u trenutku trenja. Na klasičnoj spojki tu energiju gubimo toplinom, ovdje se ona pretvara u električnu energiju koju vraćamo u akumulator.

Dakle, nema ni mehaničkog trošenja budući da nema fizičkog kontakta između rotora i statora.

Kad se zaustavi, motor može raditi bez zaustavljanja jer kotači ne blokiraju motor (što bi se dogodilo da smo stali na ručni mjenjač bez gašenja). Plavi sunčani zupčanik (koji se naziva i prazan hod) slobodan je pa odvaja kotače motora (otuda planetarni zupčanici sa zelenom krunom). S druge strane, ako sunčani zupčanik počne primati zakretni moment, spojit će zelene zupčanike s krunom, a zatim će se kotači početi postupno okretati (elektromagnetsko trenje).

Ako je sunčani zupčanik slobodan, sila se ne može prenijeti na krunu.

Dok se rotor okreće, u statoru se stvara trenje, što uzrokuje zakretni moment, a taj se moment prenosi na sunčani zupčanik, koji se zaključava, pa čak i na kraju rotira u drugom smjeru. Zbog toga se stvara veza između osovine motora u sredini i prstenastog zupčanika na obodu (zupčanik = kotači). Imajte na umu da uređaj služi i za zaustavljanje i pokretanje: kada želite pokrenuti, dovoljno je nakratko blokirati zupčanik za sunce kako bi ICE toplinski stroj primio okretni moment iz MG2 spojenog na pogonski kotač (to se zatim pokreće poput startera. Da li. Klasično).

Dakle, da rezimiramo:

• U stanju mirovanja motor se može okretati jer veza između osovine motora i prstenastog zupčanika nije uspostavljena: sunčani zupčanik je slobodan (čak i ako se Prius općenito isključuje u stanju mirovanja radi uštede goriva)
• Povećanjem broja okretaja motora rotor se okreće dovoljno brzo da generira elektromagnetsku silu, koja zatim prenosi okretni moment na sunčani zupčanik: stvarajući vezu između osi motora i prstenastog zupčanika.
• Kad se poveže, brzine osi motora i prstenastog kotača su jednake
• Kada brzina kotača postane veća od brzine motora, sunčani zupčanik počinje se okretati u drugom smjeru kako bi promijenio omjer prijenosa (nakon što je sve zaključano, počinje se "kotrljati" kako bi dodatno povećao brzinu sustava). Umjesto toga, može se reći da, primajući okretni moment, sunčani zupčanik ne samo da povezuje motorne osovine i pogonski kotač, nego također uzrokuje njihovo naknadno ubrzanje (ne samo da kočnice "opiru", već također uzrokuje njihovo rotiranje u sljedeći način)

100% električni način rada

Ovdje ICE (termički) i MG1 motori ne igraju posebnu ulogu, upravo MG2 rotira kotače zbog električne energije dobivene iz baterije (dakle i energija koja proizlazi iz kemije). Čak i ako MG2 okreće rotor MG1, to ne utječe na ICE toplinski stroj, pa stoga nema otpora koji nas brine.

Način punjenja kada se zaustavi

Ovdje radi toplinski stroj koji rotira MG1 kroz planetarni vlak. Na taj se način generira električna energija koja se šalje distributeru električne energije, koji usmjerava električnu energiju samo u bateriju.

Način povrata energije

Ovo je poznati način rada "B" (regenerativno kočenje), koji se može vidjeti na ručici mjenjača (kada ga pritisnete, više je kočenja motorom povezano s rekuperacijom kinetičke energije MG2, otpor je elektromagnetski). Inercijska / kinetička energija dolazi od kotača i stoga putuje do MG2 kroz mehaničke zupčanike i lanac. Budući da elektromotor može biti reverzibilan, stvarat će električnu struju: ako pošaljem sok na elektromotor, on će se uključiti, ako ručno uključim zaustavljeni elektromotor, proizvest će električnu energiju.

Ovu električnu struju distributer distribuira kako bi je poslao u bateriju, koja će se zatim ponovno napuniti.

Električni i toplinski motor rade zajedno

Stabilnom brzinom i dobrom brzinom, odnosno većinu vremena, kotači će se pokretati snagom električnih (MG2) i toplinskih strojeva.

ICE toplinski motor pokreće planetarni zupčanik, koji proizvodi električnu energiju u MG1. To će također prenijeti mehaničku silu na kotače, budući da je na njih spojen i planetarni prijenosnik.

Tu poteškoće mogu postati ograničavajuće, jer ovisno o brzini vrtnje planetarni zupčanik neće biti isti (posebno smjer pojedinih zupčanika).

Mjenjač u stilu CVT-a (kontinuirana i progresivna promjena kao na skuterima) nastaje interakcijom napona između motora (zahvaljujući magnetskom učinku uzrokovanom prolaskom soka kroz zavojnice: inducirano elektromagnetsko polje), kao i planetarnim zupčanikom . koji prima snagu više kanala. Sretno da vam ovo dohvati nadohvat ruke, čak i ako vam video koji vam stavim na raspolaganje to omogući.

Maksimalna snaga

Ovo je pomalo poput prethodnog odlomka, osim što ovdje uzimamo i električnu energiju koju baterija može opskrbiti, tako da MG2 ima koristi od ovoga.

Evo trenutne verzije Priusa 4:

Verzija s priključkom/punjivom?

Opcija punjive baterije, koja dopušta 50 km na potpuno električnom vozilu, je samo ugradnja veće baterije i ugradnja uređaja koji omogućuje spajanje baterije na sektor.

Prvo morate proći kroz razdjelnik i inverter kako biste upravljali razlikom snage i različitim vrstama soka: AC, DC, itd.

HSD 4X4 verzija?

Kao što trebate znati, verzija 4X4 postoji na Rav4 i NX 300H i dizajnirana je za dodavanje na stražnju osovinu, baš kao i PSA-ovi E-Tense i HYbrid/HYbrid4. Dakle, radi se o računalu koje osigurava stalnu snagu kotača prednje i stražnje osovine, koji, dakle, nemaju fizičku vezu.

Zašto serijski / paralelni?

Uređaj se naziva serijski/paralelni jer se naziva "serija" kada ste u 100% električnom načinu rada. Stoga radimo na isti način kao i BMW i3, toplinski motor je generator struje koji hrani bateriju koja sama pokreće automobil. Zapravo, ovim načinom rada motor je potpuno odvojen od kotača.

Također se naziva paralelnim kada je motor povezan s kotačima putem planetarnog uređaja. I to se naziva paketna gradnja (pogledajte Različite verzije ovdje).

Radi li Toyota previše sa svojim sustavom?

Za kraj ovog članka želio bih reći malu tiradu. Doista, Toyota puno govori o svom plug-in hibridu, i to je potpuno razumljivo i legalno. Međutim, čini mi se da je u dva aspekta brend otišao predaleko. Prvo, idealizirati tehnologiju, implicirajući usputno da će ona nekako spasiti planet, te da, u biti, brend pokreće revoluciju koja će nas sve spasiti. Naravno, smanjuje potrošnju goriva, ali ne bismo trebali biti karikirani, nehibridizirani dizelski monovolumen ponekad radi otprilike isto, ako ne i bolje.

Dakle, Toyota koristi trenutni kontekst protiv dizela kako bi dodala sloj za koji mislim da je ovdje malo ukrašen na granici rukovanja, evo jednog:

TV reklama - Hybrid asortiman - Mi biramo Hybrid

Zatim postoji problem s povezivanjem. Japanska marka velik dio svoje komunikacije temelji na činjenici da se automobil ne mora puniti iz električne mreže, kao da je riječ o tehnološkoj prednosti u odnosu na konkurenciju. Ovo zapravo pomalo dovodi u zabludu jer je više nedostatak nego bilo što drugo ... Hibridni automobili koji se mogu puniti ne moraju apsolutno to činiti, ovo je opcija koja se nudi uz vlasnika! Dakle, brand uspijeva jednu od mana prenijeti kao prednost, a to je i dalje jako, zar ne? Ironično, Toyota prodaje plug-in verzije svog Priusa, a one bi trebale biti bolje ... Evo jedne od reklama:

Ne morate ga puniti? Umjesto toga, reći ću: "mršav, ne postoji način da se to učini ..."

Krenuti dalje ?

Da idemo dalje, predlažem da pažljivo proučite ovaj video koji je, nažalost, samo na engleskom jeziku. Objašnjenje se vrši u fazama kako bi bilo što jednostavnije i jasnije.