Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)
Dispositivo de carro

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Todos sabem que a hibridização HSD da Toyota tem a reputação de ser uma oficina. O dispositivo da marca japonesa (colaboração Aisin) é conhecido não só por sua eficiência, mas também por sua excelente confiabilidade. No entanto, é difícil de entender devido à sua complexidade e aos vários modos de operação possíveis.

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Portanto, tentaremos entender como funciona o dispositivo híbrido da Toyota, o famoso Serial / Parallel HSD e-CVT. Este último permite que você ande 100% elétrico ou uma combinação de elétrico e térmico. Aqui, abordo um tópico um tanto complexo e, às vezes, preciso simplificá-lo um pouco (embora isso não diminua a lógica e o princípio).

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Agora saiba que as transmissões HSD são fabricadas pela Aisin (AWFHT15), da qual a Toyota possui 30%, e que eles fornecem transmissões híbridas e não híbridas para o grupo PSA quando se trata de EAT ou e-AT8. caixas. (híbrido2 e híbrido4). Estamos agora na quarta geração em termos de desenvolvimento técnico. Embora o princípio geral permaneça o mesmo, pequenas melhorias são feitas na engrenagem planetária central ou no layout para obter compactação e eficiência (por exemplo, cabos mais curtos reduzem as perdas elétricas).

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Explicação sintética

Se você deseja uma visão holística de como o HSD funciona, aqui está uma explicação que resume tudo. Você precisa ir mais longe no artigo para se aprofundar ou tentar entender o que está lhe escapando neste estágio.

Aqui está a função de cada componente, bem como as especificações técnicas do HSD:

  • O ICE (Internal Combustion Engine) é um motor térmico: toda a energia vem dele e, portanto, é a base de tudo. Ele está conectado ao MG1 por meio de um trem epicíclico.
  • MG1 atua como um gerador elétrico (acionado por um motor térmico), bem como um variador de caixa de câmbio. Ele conecta o ICE ao MG2 por meio de engrenagem planetária (planetária). MG2 está conectado diretamente às rodas, então se as rodas girarem, ela girará, e se girar as rodas também (em resumo, nenhum desengate é possível entre elas) ...
  • MG2 serve como motor de tração (distância máxima de 2 km ou 50 km no plug-in / recarregável) e também como gerador elétrico (desaceleração: regeneração)
  • Engrenagem planetária: conecta MG1, MG2, ICE e as rodas (isso não interfere com a fixação de alguns elementos enquanto outros estão girando, você precisa aprender e entender como a engrenagem planetária ganha vida). Também graças a ele, temos uma mudança / diminuição contínua, e por isso é ele quem representa a caixa de velocidades (muda a relação da caixa, fazendo-a travar ou "inverter": a ligação entre o ICE e o MG1)

A redução consiste em mais ou menos adição dos movimentos do motor de combustão interna (térmico) e MG2 (que é rigidamente conectado às rodas, não vamos esquecer).

Treinador de engrenagem planetária híbrida

Este vídeo é perfeito para ter uma ideia de como funciona a hibridização Toyota.

Novo: Modo Sequencial Manual no Toyota HSD Hybrid?

Os engenheiros foram capazes de simular (parcialmente ..) os relatórios, jogando sobre como o MG1 iria frear ou reverter de uma maneira não progressiva para obter relatórios mais claros. A relação de transmissão é gerada pelo MG1, que mais ou menos firmemente e mais ou menos "desliza" conecta ICE e MG2 (MG2 = motor elétrico de tração, mas também, acima de tudo, rodas). Portanto, esta diminuição pode ser gradual ou “escalonada” dependendo de como o distribuidor de energia MG1 controla.

Observe, no entanto, que as mudanças de marcha não são sentidas com carga parcial ... E com carga total (aceleração máxima) voltamos à variável continuamente porque esta é a única maneira de obter o melhor desempenho de aceleração com este sistema (o computador, portanto, recusa mudar de marcha para a aceleração máxima).

Portanto, este modo é mais usado para frenagem com motor em declive do que para direção esportiva.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 e velocidade máxima

É assim que realmente se parece. Infelizmente, com carga total, perdemos o modo sequencial e não sentimos mais as engrenagens.

Várias versões?

Além das diferentes gerações, o sistema THS / HSD / MSHS aplicado à Toyota e Lexus tem duas variantes principais. A primeira e mais comum é a versão transversal, que hoje está incorporada no Aisin AWFHT15 (no início dos anos 90 era chamado de THS para o Toyota Hybrid System. Agora é HSD para o Hybrid Synergy Drive). Vem em dois modelos mais ou menos compactos: Prius / NX / C-HR (maior), corola e Yaris (pequeno).

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Aqui está uma transmissão HSD mais moderna (Prius 4) das versões transversais (agora existem dois tamanhos diferentes, aqui está o maior). É muito mais compacto do que a variante que você pode ver abaixo (não a logo abaixo da longitudinal, mesmo abaixo...)

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

Prius 4 em aceleração total, aqui está o famoso efeito de mudança contínua produzido pela combinação de motores / geradores elétricos, um motor térmico e um trem planetário central.

Em seguida, vem o MSHS para o sistema híbrido de vários estágios (sobre o qual não preciso falar aqui ... Mas, como funciona de forma idêntica, também vem de Aisin e é projetado para o grupo Toyota ...) isso é muito importante. um dispositivo maior que deve ser posicionado longitudinalmente e que pode desta vez gerar engrenagens reais, das quais existem 10 (4 engrenagens reais em uma caixa e uma combinação de motores elétricos de forma inteligente para atingir 10.Total, portanto, não um múltiplo de 4, mas isso não importa).

Na verdade, existem duas versões: AWRHT25 e AWRHM50 (MSHS, que tem 10 relatórios).

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

A versão longitudinal muito mais prestigiosa (aqui AWRHM50) é destinada principalmente para Lexus (poucos Toyota têm um motor nesse sentido). Existem duas versões, uma das quais pode gerar até 10 relatórios reais.

2016 Lexus IS300h 0-100km / he modos de condução (eco, normal, esporte)

Volte para 1:00 minuto para ver como AWFHT15 pode gerar relatórios. Curiosamente, os famosos "saltos de velocidade" não são mais sentidos quando o motor está totalmente carregado ... Isso ocorre porque o dispositivo é mais eficiente (cronógrafo) no modo CVT, então a plena carga induz um modo de variação contínua normal.

Como funciona um híbrido Toyota?

Então, qual é o princípio básico do dispositivo híbrido HSD? Se tivéssemos que resumir mais ou menos, poderíamos falar de uma máquina térmica que opera com dois motores / geradores (o motor elétrico é sempre reversível) e cujos diferentes torques (de cada motor) são controlados e controlados pelo trem planetário central, mas também a intensidade elétrica (e direção da eletricidade) controlada por um distribuidor de energia ("inversor" em inglês). A engrenagem redutora (caixa de câmbio CVT) é controlada eletronicamente, fazendo com que o motor MG1 funcione de forma específica, assim como através de uma engrenagem planetária central, que permite que múltiplas potências sejam combinadas para produzir uma.

O motor pode ser totalmente desacoplado das rodas, bem como através do acionamento planetário ...

Em suma, mesmo que queiramos simplificar, entendemos que não será tão fácil assimilar, por isso vamos nos concentrar nos princípios básicos. No entanto, coloquei um vídeo em inglês detalhando os detalhes, então se você quiser empurrar, você deve ser capaz de fazê-lo (com motivação e neurônios saudáveis, é claro).

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Aqui está o Prius 2, que é menos compacto do que o que mostrei acima. Veja como eles destacaram o compressor A / C (azul à esquerda do motor). Na verdade, ao contrário de qualquer máquina "normal", ela é acionada por um motor elétrico. As rodas são conectadas a uma corrente que pode ser vista na seção central à direita (bem no meio do variador eletrônico).

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

variador eletrônico próximo

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

De perfil, vemos uma das suspensões da roda conectada à corrente por meio de um diferencial.

Vários modos de operação

Vamos dar uma olhada nos diferentes modos de operação de um dispositivo e, ao longo do caminho, por que ele é considerado serial/paralelo, enquanto geralmente um sistema híbrido é um ou outro. A maneira engenhosa como o HSD é projetado permite ambos, e isso também o torna um pouco complicado...

Dispositivo Toyota HSD: detalhes e arquitetura

Aqui está uma arquitetura simplificada de dispositivo HSD multicolorido para ajudá-lo a fazer conexões entre os componentes.

O diagrama está de cabeça para baixo em relação à foto de cima porque foi tirado de um ângulo diferente... Peguei o diagrama do Prius 2 e por isso tem uma corrente aqui, as versões mais modernas não tem, mas o princípio não muda em ambos os casos (seja corrente, eixo ou engrenagem é o mesmo.

Aqui está o mecanismo com mais detalhes, pois deve ser entendido que a embreagem é obtida aqui devido à força eletromagnética entre o rotor e o estator MG1.

O MG1 é conectado ao motor por meio de um conjunto de engrenagens planetárias (verde) de um conjunto de engrenagens planetárias. Ou seja, para girar o rotor MG1 (seção central), a máquina térmica passa por uma engrenagem planetária. Eu destaquei este trem e motor em uma cor para que possamos ver claramente sua conexão física. Além disso, e não é destacado no diagrama, o satélite verde e a engrenagem solar central azul MG1 estão fisicamente bem conectados (há uma lacuna entre eles), assim como a coroa (a borda do trem). e o satélite verde da máquina de calor.

MG2 está diretamente conectado às rodas por meio de uma corrente, mas também aciona a engrenagem planetária externa da engrenagem planetária central (a coroa é azul escuro, escolhi a mesma cor para alongar a engrenagem planetária para que possamos ver claramente que está conectada a MG2 ) ...

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Aqui está a caixa de engrenagens planetárias na frente, não no perfil no diagrama acima, podemos ver melhor as conexões entre as várias engrenagens associadas com MG1, MG2 e ICE.

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

A dificuldade está em entender o princípio do trem planetário, sabendo que os movimentos internos não coincidem dependendo dos modos de movimento, mas também da velocidade ...

Sem embreagem?

Ao contrário de todas as outras transmissões, o HSD não precisa de uma embreagem ou conversor de torque (por exemplo, um CVT precisa de um conversor de torque). É aqui que a força eletromagnética liga as rodas ao motor através do trem planetário, graças ao MG1. Então são o rotor e o estator deste último (MG1) que criam o efeito de fricção: quando você gira o motor elétrico com a mão, surge a resistência, e é este último que usamos aqui como embreagem.

É ainda melhor quando, durante o atrito (diferença de velocidade entre o estator e o rotor, portanto entre o motor e as rodas), é gerada eletricidade. E essa eletricidade ficará armazenada na bateria!

Por isso o sistema HSD é considerado muito inteligente, pois proporciona o mínimo de perda de energia ao recuperar energia no momento do atrito. Na embreagem clássica, perdemos essa energia no calor, aqui ela é convertida em eletricidade, que restauramos na bateria.

Assim, também não há desgaste mecânico, uma vez que não há contato físico entre o rotor e o estator.

Quando parado, o motor pode funcionar sem parar porque as rodas não bloqueiam o motor (o que teria acontecido se tivéssemos parado em uma transmissão manual sem desligar). A engrenagem solar azul (também chamada de marcha lenta) é livre, então ela separa as rodas do motor (daí as engrenagens planetárias de coroa verde). Por outro lado, se a engrenagem solar começar a receber torque, ela conectará as engrenagens verdes à coroa, e então as rodas começarão a girar gradativamente (atrito eletromagnético).

Se a engrenagem solar estiver livre, a força não pode ser transmitida para a coroa.

Conforme o rotor gira, o atrito é criado no estator, o que causa torque, e esse torque é transmitido para a engrenagem solar, que trava e eventualmente gira na outra direção. Como resultado, é criada uma conexão entre o eixo do motor no centro e a coroa na periferia (engrenagem = rodas). Observe que o dispositivo também serve para parar e arrancar: quando se deseja arrancar, basta bloquear brevemente a engrenagem solar para que o motor térmico ICE receba o binário do MG2 ligado à roda motriz (esta então arranca como um arranque. Sim. Clássico).

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Então, para resumir:

  • Quando parado, o motor pode girar porque a ligação entre o eixo do motor e a coroa não está estabelecida: a engrenagem solar está livre (mesmo se o Prius geralmente desligar quando estiver parado para economizar combustível)
  • Ao aumentar a velocidade do motor, o rotor gira rápido o suficiente para gerar uma força eletromagnética, que então transmite o torque para a engrenagem solar: criando uma conexão entre o eixo do motor e a coroa.
  • Quando a conexão é feita, as velocidades do eixo do motor e da roda circular são iguais
  • Quando a velocidade das rodas fica mais rápida que a do motor, a engrenagem solar começa a girar no sentido contrário para mudar a relação de transmissão (depois de tudo travado, ela começa a "rolar" para aumentar ainda mais a velocidade do sistema). Em vez disso, pode-se dizer que, ao receber o torque, a engrenagem solar não apenas conecta os eixos do motor e a roda motriz, mas também faz com que eles acelerem posteriormente (ela não apenas freia "resiste", mas também os faz girar no seguinte caminho)

Modo 100% elétrico

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Aqui, os motores ICE (térmico) e MG1 não desempenham um papel especial, é o MG2 que gira as rodas devido à eletricidade obtida da bateria (daí a energia proveniente da química). E mesmo que MG2 gire o rotor de MG1, isso não afeta o motor térmico ICE e, portanto, não há resistência que nos preocupe.

Modo de carga quando parado

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Uma máquina térmica está trabalhando aqui, que gira MG1 através de um trem planetário. Dessa forma, a eletricidade é gerada e enviada para a distribuidora de energia, que direciona a eletricidade apenas para a bateria.

Modo de recuperação de energia

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Este é o famoso modo "B" (travagem regenerativa), que pode ser visto no botão de mudança (ao empurrá-lo, há mais travagem motor associada à recuperação da energia cinética MG2, a resistência é eletromagnética). A inércia / energia cinética vem das rodas e, portanto, viaja para MG2 através das engrenagens mecânicas e da corrente. Como o motor elétrico pode ser reversível, ele vai gerar corrente elétrica: se eu mandar suco para o motor elétrico, ele vai ligar, se eu desligar o motor elétrico com a mão, vai produzir eletricidade.

Essa corrente elétrica é recuperada pelo distribuidor para enviá-la para a bateria, que será recarregada.

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Elétrica e motor térmico trabalham juntos

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

A uma velocidade estável e em boa velocidade, ou seja, na maioria das vezes, as rodas serão movidas pela força dos motores elétricos (MG2) e térmicos.

O motor térmico ICE aciona a engrenagem planetária, que gera eletricidade no MG1. Isso também transferirá força mecânica para as rodas, uma vez que a engrenagem planetária também está conectada a elas.

É aqui que as dificuldades podem se tornar limitantes, pois dependendo da velocidade de rotação da engrenagem planetária não será a mesma (em particular, o sentido de certas engrenagens).

Uma caixa de câmbio tipo CVT (mudança contínua e progressiva como em scooters) é criada pela interação de tensões entre os motores (graças ao efeito magnético causado pelo suco passando pelas bobinas: um campo eletromagnético induzido), bem como a engrenagem planetária . que recebe o poder de vários canais. Boa sorte em acertar na ponta dos dedos, mesmo que o vídeo que coloco à sua disposição permita que você faça isso.

Potência máxima

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

É um pouco parecido com o parágrafo anterior, exceto que aqui também estamos tirando a energia elétrica que a bateria pode fornecer, então o MG2 se beneficia disso.

Aqui está a versão atual do Prius 4:

Versão plug-in / recarregável?

A opção da bateria recarregável, que permite 50 km em um veículo totalmente elétrico, consiste apenas em instalar uma bateria maior e instalar um dispositivo que permita a conexão da bateria ao setor.

Você tem que passar pelo distribuidor de energia e inversor primeiro para gerenciar a diferença de energia e os diferentes tipos de suco: AC, DC, etc.

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Versão HSD 4X4?

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

Como você deve saber, existe uma versão 4X4 no Rav4 e no NX 300H e foi projetada para ser adicionada ao eixo traseiro, assim como o PSA E-Tense e HYbrid / HYbrid4. Assim, é um computador que garante a potência constante das rodas dos eixos dianteiro e traseiro, que, portanto, não possuem uma conexão física.

Por que serial / paralelo?

O dispositivo é chamado de serial/paralelo porque é chamado de "série" quando você está no modo 100% elétrico. Portanto, trabalhamos da mesma forma que o BMW i3, o motor térmico é um gerador de corrente que alimenta a bateria, que por sua vez movimenta o carro. Na verdade, com esse método de operação, o motor é totalmente desconectado das rodas.

Também é chamado de paralelo quando o motor é conectado às rodas por meio de um dispositivo planetário. E isso é chamado de construção em lote (consulte Várias construções aqui).

A Toyota está fazendo muito com seu sistema?

Como funciona o Toyota Hybrid (HSD)

No final deste artigo, gostaria de fazer um pequeno discurso. Na verdade, a Toyota fala muito sobre seu híbrido plug-in, e isso é completamente compreensível e legal. No entanto, parece-me que em dois aspectos a marca foi longe demais. A primeira é idealizar a tecnologia, implicando de passagem que ela de alguma forma salvará o planeta e que, em essência, a marca está iniciando uma revolução que salvará a todos nós. Claro, isso reduz o consumo de combustível, mas também não devemos ser caricaturados, uma minivan a diesel sem hibridização funciona quase da mesma forma, se não melhor, às vezes.

Portanto, a Toyota está aproveitando o contexto anti-diesel atual para adicionar uma camada que eu acho que está um pouco embelezada aqui no limite do manuseio, aqui está uma:

Comercial de TV - Gama Híbrida - Nós escolhemos o Híbrido

Então, há um problema de conexão. A marca japonesa baseia grande parte de suas comunicações no fato de que o carro não precisa ser recarregado da rede elétrica, como se fosse uma vantagem tecnológica sobre a concorrência. Na verdade, isso é um pouco enganador, pois é mais uma desvantagem do que qualquer outra coisa ... Carros híbridos que podem ser carregados não precisam ser carregados, esta é uma opção oferecida além do seu dono! Então a marca consegue passar uma das falhas por vantagem, e isso ainda é forte, não é? Ironicamente, a Toyota está vendendo versões plug-in de seu Prius, e elas deveriam ser melhores ... Aqui está um dos comerciais:

Não precisa recarregar? Em vez disso, direi: "magro, não tem como fazer ..."

Ir em frente ?

Para ir além, sugiro que você estude cuidadosamente este vídeo, que, infelizmente, está apenas em inglês. A explicação é feita em etapas para torná-la o mais simples e direta possível.

Adicionar um comentário