Kako Toyota Hybrid (HSD) radi

Svi su dobro svjesni da Toyotina HSD hibridizacija ima reputaciju radionice. Uređaj japanske marke (Aisin kolaboracija) poznat je ne samo po svojoj efikasnosti, već i po vrlo dobroj pouzdanosti. Međutim, nije ga lako razumjeti zbog njegove složenosti i mnogih mogućih načina rada.

Stoga ćemo pokušati razumjeti kako funkcionira Toyotin hibridni uređaj, poznati serijski/paralelni HSD e-CVT. Potonji vam omogućuje da vozite 100% električno ili kombinaciju električnog i toplinskog. Ovdje se bavim pomalo složenom temom 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% i da isporučuju hibridne i nehibridne mjenjače PSA grupi kada su u pitanju EAT ili e-AT8. kutije. (hibrid2 i hibrid4). Sada smo u četvrtoj generaciji u smislu tehničkog razvoja. Iako opći princip ostaje isti, napravljena su mala poboljšanja na središnjem planetarnom zupčaniku ili rasporedu kako bi se postigla kompaktnost i efikasnost (na primjer, kraće dužine kabela smanjuju električne gubitke).

Sintetičko objašnjenje

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

Ovdje su uloge svake komponente kao i tehničke specifikacije HSD-a:

• ICE (motor sa unutrašnjim sagorevanjem) je toplotni motor: sva energija dolazi iz njega, i stoga je osnova svega. Povezan je sa MG1 preko epicikličkog vlaka.
• MG1 služi kao električni generator (koji ga pokreće toplotni motor) kao i varijator mjenjača. Povezuje ICE sa MG2 preko planetarnog zupčanika (planetarnog). MG2 je direktno spojen na točkove, pa ako se točkovi okreću, okreću se, a ako okreću i točkove (ukratko, između njih nije moguće odvajanje)...
• MG2 služi kao vučni motor (maksimalna udaljenost 2 km ili 50 km na plug-in / punjivi) i kao električni generator (usporavanje: regeneracija)
• Planetarna oprema: povezuje MG1, MG2, ICE i točkove zajedno (ovo ne ometa da se neki elementi pričvrste dok se drugi okreću, morate naučiti i razumeti kako planetarni zupčanik oživljava). Također zahvaljujući njemu, imamo kontinuiranu promjenu / smanjenje, pa je on taj koji predstavlja mjenjač (omjer prijenosa se mijenja, uzrokujući kočenje ili "preokrenuti": veza između ICE-a i MG1)

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

Hybrid Planetary Gear Trainer

Ovaj video savršen je za dobijanje dojma o načinu funkcioniranja Toyotine hibridizacije.

Novo: Ručni sekvencijalni režim na Toyoti HSD Hybrid?

Inženjeri su bili u mogućnosti da simuliraju (djelimično..) izvještaje igrajući se kako će MG1 kočiti ili preokrenuti na neprogresivan način kako bi dobili 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 “postepeno” ovisno o tome kako razdjelnik napajanja MG1 upravlja.

Imajte na umu, međutim, da se promjene stupnjeva prijenosa ne osjećaju pri djelomičnom opterećenju ... A pri punom opterećenju (maksimalno ubrzanje) vraćamo se na kontinuirano promjenjivo jer je to jedini način da se postignu najbolje performanse ubrzanja s ovim sustavom (računalo stoga odbija za promenu 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, sistem 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 ili više kompaktna modela: Prius / NX / C-HR (veći), corolla i Yaris (mali).

Evo modernijeg (Prius 4) HSD prijenosa iz poprečnih verzija (sada postoje dvije različite veličine, evo veće). Mnogo je kompaktniji od varijante koju vidite ispod (ne one ispod uzdužne, čak ni ispod...)

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

Prius 4 pri punom gasu, evo poznatog efekta kontinuirane promjene proizveden kombinacijom elektromotora/generatora, toplotnog motora i centralnog planetarnog voza.

Zatim dolazi MSHS za višestepeni hibridni sistem (o kojem ne bih trebao govoriti ovdje... Ali pošto radi identično, dolazi i od Aisina i namijenjen je Toyotinoj grupi...) to je vrlo važno. veći uređaj koji treba uzdužno postaviti i koji ovaj put može generirati stvarne zupčanike, kojih ima 10 (4 stvarna zupčanika u kutiji i kombinacija elektromotora na pametan način kako bi se postiglo 10. Ukupno stoga nije višestruko od 4, ali to nije važno).

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

Mnogo prestižnija longitudinalna verzija (ovde AWRHM50) namenjena je prvenstveno Lexusu (malo Toyote ima motor u tom smislu). Postoje dvije verzije, od kojih jedna može generirati do 10 stvarnih izvještaja.

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

Vratite se na 1:00 minut da vidite kako AWFHT15 može generirati izvještaje. Čudno je da se poznati "skokovi u brzini" više ne osjećaju kada je motor potpuno opterećen... To je zato što je uređaj najefikasniji (hronograf) u CVT modu, pa puno opterećenje indukuje normalan kontinuirani mod varijacije.

Kako radi Toyotin hibrid?

Dakle, koji je osnovni princip HSD hibridnog uređaja? Ako bismo ovo morali ugrubo sumirati, mogli bismo govoriti o toplotnom stroju koji radi s dva motora/generatora (elektromotor je uvijek reverzibilan) i čijim različitim obrtnim momentima (svakog motora) upravlja i upravlja centralni planetarni voz, ali također električni intenzitet (i smjer struje) koji kontrolira distributer energije ("inverter" na engleskom). Reduktor (CVT mjenjač) je elektronski kontroliran, što uzrokuje da motor MG1 radi na specifičan način, kao i preko centralnog planetarnog zupčanika, koji omogućava kombinovanje više snaga za izlaz jedne.

Motor se može potpuno odvojiti od točkova, kao i preko planetarnog pogona...

Ukratko, čak i ako želimo da pojednostavimo, razumijemo da neće biti tako lako asimilirati, pa ćemo se fokusirati na osnovne principe. Međutim, stavio sam vam video na engleskom koji detaljno opisuje detalje, tako da ako želite to progurati, trebali biste to moći (uz motivaciju i zdrave neurone, naravno).

Evo Priusa 2, koji je manje kompaktan od onog koji sam vam pokazao iznad. Pogledajte kako su istakli A/C kompresor (plavo lijevo od motora). Zaista, za razliku od bilo koje "normalne" mašine, pokreće ga električni motor. Točkovi su povezani lancem koji se može vidjeti u središnjem dijelu desno (desno u sredini elektroničkog varijatora).

elektronski varijator u blizini

U profilu vidimo jedno od ovjesa kotača povezanih s lancem putem diferencijala.

Razni načini rada

Pogledajmo različite načine rada uređaja i usput zašto se smatra serijskim/paralelnim, dok je hibridni sistem obično ili jedan ili drugi. Genijalan način na koji je HSD dizajniran omogućava i jedno i drugo, a to ga čini i malo teškim...

Toyota HSD uređaj: detalji i arhitektura

Ovdje je pojednostavljena višebojna arhitektura HSD uređaja koja će vam pomoći da uspostavite veze između komponenti.

Dijagram je naopako u odnosu na gornju fotku jer je slikan iz drugog ugla... Ja sam uzeo Prius 2 dijagram i zato je ovdje lanac, modernije verzije ga nemaju, ali princip se ne mijenja u oba slučaja (bilo da je lanac, osovina ili zupčanik isti.

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

MG1 je povezan sa motorom preko planetarnog sklopa zupčanika (zeleno) planetarnog seta zupčanika. To jest, da bi rotirao rotor MG1 (središnji dio), toplinski motor prolazi kroz planetarni zupčanik. Istaknuo sam ovaj voz i motor u jednu boju tako da jasno vidimo njihovu fizičku povezanost. Osim toga, a to nije istaknuto na dijagramu, zeleni satelit i plavi središnji sunčani zupčanik MG1 su fizički dobro povezani (postoji razmak između njih), kao i kruna (ivica voza). i zeleni satelit toplotnog motora.

MG2 je direktno povezan sa točkovima preko lanca, ali takođe pokreće spoljašnji planetarni zupčanik centralnog planetarnog zupčanika (kruna je tamnoplava, odabrao sam istu boju da produžim planetarni zupčanik tako da jasno vidimo da je povezan sa MG2 ) ...

Evo planetarnog zupčanika sprijeda, a ne u profilu na gornjoj shemi, 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 kvačila?

Za razliku od svih ostalih mjenjača, HSD ne treba kvačilo ili pretvarač obrtnog momenta (na primjer, CVT-u je potreban pretvarač obrtnog momenta). Ovo je mjesto gdje elektromagnetna sila vezuje točkove za motor kroz planetarni voz zahvaljujući MG1. Tada rotor i stator potonjeg (MG1) stvaraju efekat trenja: kada ručno rotirate elektromotor, nastaje otpor, a potonje ovdje koristimo kao kvačilo.

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

Zbog toga se HSD sistem smatra veoma inteligentnim, jer obezbeđuje minimalan gubitak energije vraćanjem energije u trenutku trenja. Na klasičnom kvačilu tu energiju gubimo u toplini, ovdje se pretvara u električnu energiju koju vraćamo u bateriju.

Dakle, nema ni mehaničkog habanja, jer nema fizičkog kontakta između rotora i statora.

Kada je zaustavljen, motor može raditi bez zaustavljanja jer kotači ne blokiraju motor (što bi se dogodilo da smo stali na ručnom mjenjaču bez gašenja). Plavi sunčani zupčanik (koji se naziva i u praznom hodu) je slobodan, tako da odvaja motorne kotače (otuda i planetarni zupčanici zelene krune). S druge strane, ako sunčani zupčanik počne primati okretni 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.

Kako se rotor okreće, stvara se trenje u statoru, što uzrokuje obrtni moment, a ovaj moment se prenosi na sunčani zupčanik, koji se blokira i čak se na kraju okreće u drugom smjeru. Kao rezultat, stvara se veza između osovine motora u sredini i zupčanika na periferiji (zupčanik = kotači). Imajte na umu da uređaj služi i za zaustavljanje i pokretanje: kada želite pokrenuti, dovoljno je nakratko blokirati zupčanike za sunce kako bi ICE toplinska mašina primila okretni moment iz MG2 spojenog na pogonski kotač (ovo se zatim pokreće poput startera. Da li. Classic).

Dakle, da sumiramo:

• Kada je u stanju mirovanja, motor se može okretati jer veza između osovine motora i prstenastog zupčanika nije uspostavljena: sunčani zupčanik je slobodan (iako se Prius uglavnom gasi kada miruje radi uštede goriva)
• Povećanjem brzine motora, rotor se okreće dovoljno brzo da stvori elektromagnetnu silu, koja zatim prenosi obrtni moment na sunčani zupčanik: stvarajući vezu između osovine motora i prstenastog zupčanika.
• Kad se poveže, brzine osi motora i prstenastog kotača su jednake
• Kada brzina točkova postane veća od brzine motora, sunčani zupčanik počinje da se okreće u drugom smeru kako bi promenio odnos prenosa (nakon što je sve zaključano, počinje da se „kotrlja“ kako bi dodatno povećao brzinu sistema). Umjesto toga, može se reći da, primajući okretni moment, sunčani zupčanik ne samo da povezuje osovine motora i pogonski kotač, već i uzrokuje njihovo naknadno ubrzanje (ne samo da se kočnice "opiru", već ih i rotiraju u sljedeći put)

100% električni način rada

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

Način punjenja kada je zaustavljen

Ovdje radi toplinska mašina koja rotira MG1 kroz planetarni vlak. Na taj način se proizvodi električna energija i šalje do razdjelnika koji struju usmjerava samo na bateriju.

Način oporabe energije

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

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

Električni i toplinski motor rade zajedno

Pri stabilnoj brzini i pri dobroj brzini, odnosno većinu vremena, točkovi će se pokretati snagom električnih (MG2) i toplotnih motora.

ICE toplinski motor pokreće planetarni prijenosnik koji proizvodi električnu energiju u MG1. To će također prenijeti mehaničku silu na kotače, jer je planetarni zupčanik također povezan s njima.

Tu poteškoće mogu postati ograničavajuće, jer ovisno o brzini rotacije 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 bude na dohvat ruke, čak i ako će vam video koji vam stavljam na raspolaganje to omogućiti.

Maksimalna snaga

Ovo je pomalo poput prethodnog odlomka, osim što ovdje uzimamo i električnu energiju koju baterija može napajati, pa MG2 ima koristi od toga.

Evo trenutne verzije Priusa 4:

Verzija sa priključkom/punjivom?

Opcija s punjivom baterijom, koja omogućuje 50 km na potpuno električnom vozilu, sastoji se samo od ugradnje veće baterije i postavljanja uređaja koji omogućuje povezivanje baterije s ovim sektorom.

Prvo morate proći kroz razdjelnik i inverter da 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 da se doda na zadnju osovinu, baš kao i PSA E-Tense i HYbrid/HYbrid4. Dakle, radi se o kompjuteru koji osigurava konstantnu snagu kotača prednje i zadnje osovine, koji, dakle, nemaju fizičku vezu.

Zašto serijski/paralelni?

Uređaj se zove serijski/paralelni jer se zove "serijski" kada ste u 100% električnom načinu rada. Dakle, radimo na isti način kao i BMW i3, toplotni motor je generator struje koji napaja 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. A to se zove batch build (pogledajte Različite verzije ovdje).

Da li Toyota radi previše sa svojim sistemom?

Za kraj ovog članka, želio bih reći malu tiradu. Zaista, Toyota mnogo govori o svom plug-in hibridu, i to je potpuno razumljivo i legalno. Međutim, čini mi se da je brend otišao predaleko u dva aspekta. Prvi je idealizirati tehnologiju, usput implicirajući da će ona na neki način spasiti planet, te da, u suštini, marka pokreće revoluciju koja će nas sve spasiti. Naravno, smanjuje potrošnju goriva, ali takođe ne treba da budemo karikirani, nehibridizovani dizel minivan ponekad radi skoro isto, ako ne i bolje.

Dakle, Toyota koristi trenutni anti-dizel kontekst da doda sloj za koji mislim da je malo uljepšan ovdje na granici rukovanja, evo jednog:

TV reklama - Hibridni asortiman - Mi biramo hibrid

Tada dolazi do problema sa vezom. Japanski brend veliki dio svojih komunikacija bazira na činjenici da automobil ne treba puniti iz električne mreže, kao da je to tehnološka prednost u odnosu na konkurenciju. Ovo je zapravo malo zavaravajuće jer je više mana od bilo čega drugog... Hibridni automobili koji se mogu puniti ne moraju to apsolutno da rade, ovo je opcija koja se nudi pored svog vlasnika! Dakle, brend uspijeva jednu od mana proći kao prednost, a to je još uvijek jako, zar ne? Ironično, Toyota prodaje plug-in verzije svog Priusa, i one bi trebale biti bolje... Evo jedne od reklama:

Ne trebate ga dopuniti? Radije ću reći: "tanak, nema načina da se uradi..."

Pomakni se ?

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