Как работает Toyota Hybrid (HSD)
Устройство автомобиля

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Всем хорошо известно, что гибридизация HSD от Toyota имеет репутацию мастерской. Устройство японского бренда (коллаборация Aisin) известно не только своей эффективностью, но и очень хорошей надежностью. Однако понять его непросто из-за его сложности и множества возможных режимов работы.

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Поэтому мы попытаемся понять, как работает гибридное устройство Toyota, знаменитый последовательный / параллельный HSD e-CVT. Последний позволяет ездить на 100% электрическом или сочетая электрический и тепловой. Здесь я берусь за несколько сложную тему, и иногда мне необходимо немного упростить ее (хотя это не умаляет логики и принципа).

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Теперь знайте, что трансмиссии HSD производятся компанией Aisin (AWFHT15), 30% которой принадлежит Toyota, и что именно они поставляют гибридные и негибридные трансмиссии группе PSA, когда речь идет о EAT или e-AT8. коробки. (гибрид2 и гибрид4). Сейчас мы находимся в четвертом поколении с точки зрения технического развития. Если в целом принцип остается тем же, небольшие улучшения вносятся в центральную планетарную передачу или в компоновку, чтобы добиться компактности и эффективности (например, уменьшение длины кабелей снижает электрические потери).

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Синтетическое объяснение

Если вы хотите получить целостное представление о том, как работает HSD, вот объяснение, которое подводит итог. Вам нужно идти дальше в статье, чтобы углубиться или попытаться понять то, что ускользнет от вас на данном этапе.

Вот роль каждого компонента, а также технические характеристики HSD:

  • ДВС (Двигатель внутреннего сгорания) – это тепловой двигатель: вся энергия исходит от него, и поэтому он является основой всего. Он связан с MG1 через эпициклический поезд.
  • MG1 служит электрическим генератором (приводимым в действие тепловым двигателем), а также вариатором с редуктором. Он связывает ICE с MG2 через планетарную передачу (планетарную). MG2 подключен непосредственно к колесам, поэтому, если колеса поворачиваются, он поворачивается, и если он поворачивает колеса тоже (короче говоря, между ними невозможно расцепление) …
  • MG2 служит тяговым электродвигателем (максимальное расстояние 2 км или 50 км на подключаемом / перезаряжаемом), а также в качестве электрогенератора (замедление: регенерация)
  • Планетарная передача: она связывает MG1, MG2, ICE и колеса вместе (это не мешает закреплению некоторых элементов, в то время как другие вращаются, вам нужно изучить и понять, как оживает планетарная передача). Также благодаря ему у нас есть непрерывное изменение / снижение, и поэтому именно он представляет коробку передач (передаточное число изменяется, заставляя его тормозить или «реверсировать»: связь между ICE и MG1)

Снижение состоит в более или менее добавлении движений ДВС (теплового) и MG2 (который жестко связан с колесами, не будем забывать).

Тренажер гибридной планетарной передачи

Это видео идеально подходит для того, чтобы «почувствовать», как работает гибридизация Toyota.

Новинка: ручной последовательный режим на гибриде Toyota HSD?

Инженерам удалось смоделировать (частично ..) отчеты, играя на том, как MG1 будет тормозить или реверсировать, непрогрессивным образом, чтобы получить более четкие отчеты. Передаточное число генерируется MG1, который более или менее прочно и более или менее «проскальзывает» соединяет ICE и MG2 (MG2 = электрический тяговый двигатель, но также и, прежде всего, колеса). Следовательно, это уменьшение может быть постепенным или «ступенчатым» в зависимости от того, как управляет распределитель мощности MG1.

Однако обратите внимание, что переключения передач не ощущаются при частичной нагрузке … А в случае полной нагрузки (максимального ускорения) мы возвращаемся к бесступенчатой ​​работе, потому что это единственный способ получить наилучшие характеристики ускорения с этой системой ( компьютер поэтому отказывается от переключения передач для максимального ускорения).

Поэтому этот режим больше используется для торможения двигателем на спуске, чем для спортивного вождения.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 и максимальная скорость

Вот как это выглядит на самом деле. К сожалению, при полной нагрузке мы теряем секвентальный режим, и мы больше не чувствуем шестеренки.

Несколько версий?

Помимо разных поколений, система THS / HSD / MSHS, распространяемая на Toyota и Lexus, имеет два основных варианта. Первой и наиболее распространенной является поперечная версия, которая сегодня воплощена в Aisin AWFHT15 (в начале 90-х ее называли THS для Toyota Hybrid System. Теперь это HSD для Hybrid Synergy Drive). Он выпускается в двух более или менее компактных моделях: Prius / NX / C-HR (больший), corolla и Yaris (маленький).

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Вот более современная (Prius 4) трансмиссия HSD из поперечных версий (теперь есть два разных размера, здесь – больший). Он намного компактнее, чем вариант, который вы сможете увидеть ниже (не тот, который чуть ниже продольного, даже ниже …)

Toyota Prius IV 2016 1.8 Hybrid Разгон 0-180 км / ч

Prius 4 на полном разгоне, вот знаменитый эффект непрерывного изменения, полученный комбинацией электродвигателей / генераторов, теплового двигателя и центрального планетарного поезда.

Затем идет MSHS для многоступенчатой ​​гибридной системы (о которой я не должен говорить здесь на самом деле … Но поскольку она работает идентично, она также исходит от Aisin и предназначена для группы Toyota …), это очень важно. устройство большего размера, которое должно быть расположено в продольном положении, и которое может на этот раз генерировать настоящие шестерни, которых насчитывается 10 (4 настоящие шестерни в коробке и комбинация электродвигателей умным способом, позволяющим достичь 10. Итого следовательно, не кратно 4, но это не имеет значения).

Фактически существует две версии: AWRHT25 и AWRHM50 (MSHS, у которого 10 отчетов).

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Гораздо более престижная продольная версия (здесь AWRHM50) предназначена, прежде всего, для Lexus (у немногих Toyota есть двигатель в этом смысле). Существуют две версии, одна из которых может генерировать до 10 реальных отчетов.

2016 Lexus IS300h 0-100км / ч и режимы движения (эко, нормальный, спорт)

Вернитесь к 1:00 минуте, чтобы увидеть, как AWFHT15 может создавать отчеты. Как ни странно, знаменитые «скачки скорости» больше не ощущаются при полной нагрузке двигателя … Это потому, что устройство является наиболее эффективным (хронограф) в режиме вариатора, поэтому полная нагрузка вызывает обычный режим с непрерывным изменением.

Как работает гибрид Тойоты?

Так в чем же основной принцип гибридного устройства HSD? Если бы нам пришлось резюмировать это грубо, мы могли бы говорить о тепловом двигателе, который работает с двумя двигателями / генераторами (электродвигатель всегда реверсивный) и чьи различные крутящие моменты (каждого двигателя) контролируются и управляются центральным планетарным поездом, но также электрическая интенсивность (и направление электричества), управляемое распределителем мощности («инвертор» на английском языке). Редукторная передача (коробка передач CVT) управляется электроникой, заставляя двигатель MG1 работать определенным образом, а также через центральную планетарную передачу, которая позволяет комбинировать несколько мощностей для вывода одной.

Двигатель можно полностью отсоединить от колес, так же как и через планетарный привод …

Короче говоря, даже если мы хотим упростить, мы понимаем, что ассимилировать будет не так просто, поэтому остановимся на основных принципах. Тем не менее, я поместил вам видео на английском языке, в котором подробно описаны детали, поэтому, если вы хотите протолкнуть его, вы должны суметь это сделать (конечно, с мотивацией и здоровыми нейронами).

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Вот устройство Prius 2, менее компактное, чем то, что я вам показал выше. Посмотрите, как они выделили компрессор кондиционера (синий слева от двигателя). Действительно, в отличие от любой «нормальной» машины, он приводится в движение электродвигателем. Колеса соединены с цепью, которую можно увидеть в центральной части справа (прямо посередине электронного вариатора).

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

электронный вариатор вблизи

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

В профиль мы видим один из подвесов колес, соединенный с цепью через дифференциал.

Различные режимы работы

Давайте посмотрим на различные режимы работы устройства и, попутно, почему оно считается последовательным / параллельным, тогда как обычно гибридная система – это либо одно, либо другое. Гениальный способ разработки HSD позволяет и то, и другое, и это также делает его немного сложным …

Устройство Toyota HSD: детали и архитектура

Вот упрощенная архитектура устройства HSD с несколькими цветами, которые помогут вам установить связи между компонентами.

Диаграмма перевернута по сравнению с верхней фотографией, потому что она сделана под другим углом … Я взял схему Prius 2, и поэтому здесь есть цепочка, в более современных версиях ее нет, но принцип не меняется в в любом случае (будь то цепь, вал или шестерня – одно и то же).

Вот механизм более подробно, потому что следует понимать, что муфта здесь получается за счет электромагнитной силы между ротором и статором MG1.

MG1 подключен к двигателю через планетарную передачу (зеленый цвет) планетарной передачи. То есть, чтобы повернуть ротор MG1 (центральная часть), тепловой двигатель проходит через планетарную передачу. Я выделил этот поезд и двигатель одним цветом, чтобы мы могли ясно увидеть их физическую связь. Кроме того, и это не выделено на схеме, зеленый сателлит и голубая центральная солнечная шестерня MG1 хорошо соединены физически (между ними есть пробел), как и корона (край поезда). и зеленый спутник тепловой машины.

MG2 напрямую связан с колесами через цепь, но он также приводит в движение внешнюю планетарную передачу центральной планетарной передачи (заводная головка темно-синего цвета, я выбрал тот же цвет для удлинения планетарной передачи, чтобы мы могли ясно видеть, что она подключен к MG2).

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Вот планетарный редуктор спереди, а не в профиль на диаграмме выше, мы можем лучше увидеть соединения между различными шестернями, связанными с MG1, MG2 и ICE.

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Сложность состоит в том, чтобы понять принцип работы планетарного поезда, зная, что внутренние движения не совпадают в зависимости от режимов движения, но также и от скорости …

Нет сцепления?

В отличие от всех других трансмиссий, HSD не нуждается в муфте или гидротрансформаторе (например, для CVT нужен гидротрансформатор). Именно здесь электромагнитная сила связывает колеса с двигателем через планетарный поезд благодаря MG1. Тогда именно ротор и статор последнего (MG1) затем создают эффект трения: когда вы вращаете электродвигатель вручную, возникает сопротивление, и именно последнее мы используем здесь в качестве сцепления.

Еще лучше, когда во время трения (разница скоростей между статором и ротором, следовательно, между двигателем и колесами) возникает электричество. И это электричество будет храниться в батарее!

Вот почему система HSD считается очень интеллектуальной, потому что она обеспечивает минимум потерь энергии за счет восстановления энергии в момент трения. На классическом сцеплении мы теряем эту энергию в тепле, здесь она преобразуется в электричество, которое мы восстанавливаем в батарее.

Таким образом, также отсутствует механический износ, поскольку нет физического контакта между ротором и статором.

При остановке двигатель может работать без остановки, поскольку колеса не блокируют двигатель (что могло бы произойти, если бы мы остановились на механической коробке передач без выключения). Синяя солнечная шестерня (также называемая холостым ходом) свободна, поэтому она разделяет моторные колеса (следовательно, зеленые планетарные шестерни короны). С другой стороны, если солнечная шестерня начинает получать крутящий момент, она свяжет зеленые шестерни с короной, и тогда колеса начнут постепенно вращаться (электромагнитное трение).

Если солнечная шестерня свободна, усилие не может передаваться на корону.

При вращении ротора в статоре создается трение, которое вызывает крутящий момент, и этот крутящий момент передается на солнечную шестерню, которая блокируется и даже в конечном итоге вращается в другом направлении. В результате между валом двигателя в центре и зубчатым венцом на периферии (зубчатое колесо = колеса) создается связь. Обратите внимание, что устройство также служит для остановки и запуска: когда вы хотите запустить, достаточно ненадолго заблокировать солнечную шестерню, чтобы тепловой двигатель ДВС получил крутящий момент от MG2, подключенного к ведомому колесу (это затем запускает его как стартер. делает. классический).

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Итак, если подвести итог:

  • В неподвижном состоянии двигатель может вращаться, потому что связь между осью двигателя и коронной шестерней не установлена: солнечная шестерня свободна (даже если в целом Prius отключается, когда неподвижен для экономии топлива)
  • Увеличивая частоту вращения двигателя, ротор вращается достаточно быстро, чтобы генерировать электромагнитную силу, которая затем передает крутящий момент на солнечную шестерню: создавая связь между осью двигателя и коронной шестерней.
  • Когда связь сделана, скорости оси двигателя и коронного колеса равны
  • Когда скорость колес становится больше, чем у двигателя, солнечная шестерня начинает вращаться в другом направлении, чтобы изменить передаточное число (после того, как все заблокировано, она начинает “катиться”, чтобы еще больше увеличить скорость. система). Скорее можно сказать, что, получая крутящий момент, солнечная шестерня не только соединяет оси двигателя и ведущее колесо, но и заставляет их впоследствии ускоряться (она не только тормозит «сопротивляется», но и заставляет их вращаться следующим образом)

100% электрический режим

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Здесь двигатели ICE (тепловые) и MG1 не играют особой роли, именно MG2 вращает колеса за счет электроэнергии, получаемой от батареи (следовательно, энергии, возникающей в результате химии). И даже если MG2 поворачивает ротор MG1, это не влияет на тепловой двигатель ДВС, и, следовательно, нет сопротивления, которое нас беспокоит.

Режим подзарядки при остановке

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Здесь работает тепловая машина, которая вращает MG1 через планетарный поезд. Таким образом, вырабатывается электричество, которое отправляется распределителю энергии, который направляет электричество только к батарее.

Режим рекуперации энергии

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Это знаменитый режим «B» (рекуперативное торможение), который можно увидеть на ручке коробки передач (когда вы нажимаете на нее, происходит большее торможение двигателем, связанное с рекуперацией кинетической энергии MG2, сопротивление здесь электромагнитное). Сила инерции / кинетическая энергия исходит от колес и поэтому распространяется до MG2 через механические шестерни и цепь. Поскольку электродвигатель может быть реверсивным, он будет генерировать электрический ток: если я отправлю сок в электродвигатель, он включится, если я поверну остановленный электродвигатель вручную, он будет производить электричество.

Этот электрический ток восстанавливается дистрибьютором, чтобы отправить его в аккумулятор, который затем будет перезаряжаться.

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Электрический и тепловой двигатель работают вместе

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

На стабилизированной скорости и на хорошей скорости, то есть большую часть времени, колеса будут приводиться в движение силой электрического (MG2) и теплового двигателей.

Тепловой двигатель ДВС вращает планетарную передачу, которая вырабатывает электричество в MG1. Это также будет передавать механическое усилие на колеса, поскольку с ними также соединена планетарная передача.

Именно здесь трудности могут стать ограничивающими, потому что в зависимости от скорости вращения планетарной передачи не будут одинаковыми (в частности, направление определенных шестерен).

Коробка передач в стиле CVT (непрерывное и прогрессивное изменение, как на скутерах) создается благодаря взаимодействию напряжений между двигателями (благодаря магнитному эффекту, вызванному соком, проходящим через катушки: индуцированное электромагнитное поле), а также планетарной передаче. который получает мощность нескольких каналов. Удачи, чтобы понять это у вас под рукой, даже если видео, которое я предоставил в ваше распоряжение, позволит вам это сделать.

Максимальная мощность

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Это немного похоже на предыдущий абзац, за исключением того, что здесь мы также берем электрическую мощность, которую может выдать аккумулятор, поэтому MG2 извлекает из этого пользу.

Вот актуальная версия Prius 4:

Версия Plug-in / аккумуляторная?

Вариант с перезаряжаемой батареей, позволяющий 50 км на полностью электрическом транспорте, заключается только в установке батареи большего размера и установке устройства, позволяющего подключать батарею к сектору.

Сначала вы должны пройти через распределитель питания и инвертор, чтобы управлять разницей мощности и различными типами сока: переменного, постоянного и т. Д.

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Версия HSD 4X4?

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

Как вы должны знать, версия 4X4 существует на Rav4 и NX 300H, она предназначена для добавления на заднюю ось, как и в случае с E-Tense и HYbrid / HYbrid4 от PSA. Таким образом, это компьютер, который обеспечивает постоянство мощности колес переднего и заднего мостов, которые, следовательно, не имеют физического соединения.

Почему последовательно / параллельно?

Устройство называется последовательным / параллельным, потому что оно называется «последовательным», когда вы находитесь в 100% электрическом режиме. Поэтому мы работаем так же, как BMW i3, тепловой двигатель – это генератор тока, который питает аккумулятор, который сам перемещает автомобиль. По сути, при таком способе работы двигатель полностью отсоединен от колес.

Он также называется параллельным, когда двигатель соединяется с колесами через планетарное устройство. И это называется серийной сборкой (см. Различные сборки здесь).

Toyota слишком много делает со своей системой?

Как работает Toyota Hybrid (HSD)

В заключение этой статьи я хотел сказать небольшую тираду. Действительно, Toyota много рассказывает о своем гибридном устройстве, и это вполне понятно и законно. Однако мне кажется, что в двух отношениях бренд зашел слишком далеко. Во-первых, идеализировать технологию, мимоходом подразумевая, что она каким-то образом спасет планету, и что, по сути, бренд инициирует революцию, которая спасет всех нас. Конечно, это снижает расход, но мы также не должны карикатурно изображать, дизельный минивэн без гибридизации работает почти так же, если не лучше, иногда.

Поэтому Toyota использует преимущества текущего антидизельного контекста, чтобы добавить слой, который, как мне кажется, здесь немного приукрашен на пределе управляемости, вот один:

Телевизионный ролик – Гибридная линейка – Мы выбираем Гибрид

Затем возникает проблема подключения. Японский бренд основывает большую часть своих коммуникаций на том факте, что автомобиль не нуждается в подзарядке от сети, как если бы это было технологическим преимуществом перед конкурентами. На самом деле это немного вводит в заблуждение, так как это скорее недостаток, чем что-либо еще … Гибридные автомобили, которые могут заряжаться, не имеют абсолютной необходимости в этом, это опция, которая предлагается в дополнение к своему владельцу! Таким образом, бренду удается выдать один из недостатков за преимущество, и это все еще сильно, не так ли? По иронии судьбы Toyota продает подключаемые версии своего Prius, и они должны быть лучше… Вот один из рекламных роликов:

Не нужно его перезаряжать? Скорее скажу: «тонкий, нет возможности сделать …»

Идти дальше ?

Чтобы пойти дальше, я предлагаю вам внимательно изучить это видео, которое, к сожалению, только на английском языке. Объяснение делается поэтапно, чтобы сделать его максимально простым и понятным.

Добавить комментарий