Jak funguje Toyota Hybrid (HSD)

Každý si dobře uvědomuje, že hybridizace HSD společnosti Toyota má pověst dílny. Zařízení japonské značky (spolupráce Aisin) je známé nejen svou účinností, ale také velmi dobrou spolehlivostí. Je to však těžké pochopit, protože je to složité a mnoho možných způsobů provozu.

Pokusíme se proto pochopit, jak funguje hybridní zařízení Toyoty, slavné sériové / paralelní HSD e-CVT. Ten vám umožní jezdit 100% na elektřinu nebo kombinaci elektrického a tepelného. Zde přebírám poněkud složité téma a někdy jej potřebuji trochu zjednodušit (i když to neubírá na logice a principu).

Nyní vězte, že převodovky HSD vyrábí společnost Aisin (AWFHT15), z nichž Toyota vlastní 30%, a že dodává hybridní a nehybridní převodovky skupině PSA, pokud jde o EAT nebo e-AT8. krabice. (hybrid2 a hybrid4). Nyní jsme z hlediska technického vývoje ve čtvrté generaci. Přestože celkový princip zůstává stejný, dochází k malým vylepšením středového planetového soukolí nebo uspořádání, aby se dosáhlo kompaktnosti a účinnosti (například kratší délky kabelů snižují elektrické ztráty).

Syntetické vysvětlení

Pokud chcete holistický pohled na to, jak HSD funguje, zde je vysvětlení, které to shrnuje. V článku musíte jít dále, abyste se ponořili hlouběji, nebo se pokuste pochopit, co vám v této fázi uniká.

Zde jsou role jednotlivých komponent a technické specifikace HSD:

• ICE (Internal Combustion Engine) je tepelný motor: veškerá energie pochází z něj, a proto je základem všeho. Je připojen k MG1 prostřednictvím epicyklického vlaku.
• MG1 slouží jako elektrický generátor (poháněný tepelným motorem) a také jako variátor převodovky. Spojuje ICE s MG2 pomocí planetového převodu (planetárního). MG2 je připojen přímo ke kolům, takže pokud se kola otáčí, otáčí se a pokud také otáčí kola (zkrátka mezi nimi není možné žádné odpojení) ...
• MG2 slouží jako trakční motor (maximální vzdálenost 2 km nebo 50 km na plug-in / dobíjecí) a také jako elektrický generátor (zpomalení: regenerace)
• Planetary Gear: Spojuje MG1, MG2, ICE a kola dohromady (to neruší některé prvky, které jsou zajištěny, zatímco jiné se točí, musíte se naučit a porozumět tomu, jak planetární zařízení ožívá). Také díky němu máme neustálou změnu / snížení, a proto je to on, kdo představuje převodovku (mění se převodový poměr, což způsobuje brzdění nebo „zpátečku“: spojení mezi ICE a MG1)

Redukce spočívá ve víceméně přidání pohybů spalovacího motoru (tepelného) a MG2 (který je pevně spojen s koly, nezapomínejme).

Trenažér hybridních planetárních převodů

Toto video je ideální pro představu o tom, jak hybridizace Toyota funguje.

Novinka: Manuální sekvenční režim na Toyota HSD Hybrid?

Inženýři byli schopni simulovat (částečně ..) zprávy hraním na to, jak by MG1 zabrzdil nebo couval neprogresivním způsobem, aby získal jasnější zprávy. Převodový poměr generuje MG1, který víceméně pevně a víceméně „klouže“ spojuje ICE a MG2 (MG2 = elektrický trakční motor, ale také především kola). Tento pokles proto může být postupný nebo „rozložený“ v závislosti na tom, jak rozdělovač napájení MG1 ovládá.

Pamatujte však, že při částečném zatížení se změny rychlostního stupně necítí ... A při plném zatížení (maximální zrychlení) se vracíme k plynule proměnným, protože jedině tak lze v tomto systému dosáhnout nejlepšího zrychlení (počítač proto odmítá řadit rychlostní stupně pro maximální zrychlení).

Tento režim se proto používá spíše pro brzdění z kopce než pro sportovní jízdu.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 a nejvyšší rychlost

Takhle to ve skutečnosti vypadá. Bohužel při plné zátěži ztrácíme sekvenční režim a už necítíme převody.

Více verzí?

Kromě různých generací má systém THS / HSD / MSHS, který se používá u vozů Toyota a Lexus, dvě hlavní varianty. První a nejběžnější je příčná verze, která je dnes ztělesněna v Aisin AWFHT15 (na začátku 90. let se jí říkalo THS pro Toyota Hybrid System. Nyní je to HSD pro Hybrid Synergy Drive). Dodává se ve dvou více či méně kompaktních modelech: Prius / NX / C-HR (větší), corolla a Yaris (malé).

Zde je modernější (Prius 4) HSD převodovka z příčných verzí (nyní jsou dvě různé velikosti, zde je ta větší). Je mnohem kompaktnější než varianta, kterou můžete vidět níže (ne ta těsně pod podélnou, dokonce i pod...)

Toyota Prius IV 2016 1.8 Hybridní zrychlení 0-180 km / h

Prius 4 na plný plyn, zde je slavný efekt kontinuální změny produkovaný kombinací elektromotorů / generátorů, tepelného motoru a centrálního planetového vlaku.

Pak přichází MSHS pro vícestupňový hybridní systém (o kterém tady vlastně nemusím mluvit ... Ale protože funguje identicky, pochází také od Aisinu a je určen pro skupinu Toyota ...), to je velmi Důležité. větší zařízení, které je třeba umístit podélně, a které tentokrát může generovat skutečné převody, kterých je 10 (4 skutečné převody v krabici a kombinace elektromotorů chytrým způsobem, jak dosáhnout 10. Celkově tedy ne násobek 4, ale na tom nezáleží).

Ve skutečnosti existují dvě verze: AWRHT25 a AWRHM50 (MSHS, která má 10 zpráv).

Mnohem prestižnější podélná verze (zde AWRHM50) je určena především pro Lexus (málo Toyota má v tomto smyslu motor). Existují dvě verze, z nichž jedna může generovat až 10 skutečných zpráv.

2016 Lexus IS300h 0-100 km / h a jízdní režimy (ekologický, normální, sportovní)

Vraťte se na 1:00 minutu a podívejte se, jak AWFHT15 může generovat zprávy. Kupodivu už nejsou slavné „skoky v otáčkách“ při plném zatížení motoru cítit ... Důvodem je to, že zařízení je v režimu variátoru nejefektivnější (chronograf), takže plné zatížení navozuje normální režim plynulé variace.

Jak hybrid Toyota funguje?

Jaký je tedy základní princip hybridního zařízení HSD? Pokud bychom to měli shrnout zhruba, mohli bychom hovořit o tepelném motoru, který pracuje se dvěma motory / generátory (elektromotor je vždy reverzibilní) a jehož různé točivé momenty (každého motoru) jsou ovládány a ovládány centrálním planetárním vlakem, ale také elektrická intenzita (a směr elektřiny) řízená distributorem energie (anglicky „invertor“). Redukční převodovka (převodovka CVT) je elektronicky řízená, což způsobuje, že motor MG1 pracuje specifickým způsobem a také prostřednictvím centrálního planetového převodu, který umožňuje kombinovat více výkonů a výstup jednoho.

Motor lze zcela odpojit od kol i prostřednictvím planetového pohonu ...

Zkrátka, i když to chceme zjednodušit, chápeme, že asimilovat to nebude tak jednoduché, proto se zaměříme na základní principy. Nicméně dal jsem vám video v angličtině, které podrobně popisuje detaily, takže pokud to chcete prosadit, měli byste to zvládnout (samozřejmě s motivací a zdravými neurony).

Zde je Prius 2, který je méně kompaktní než ten, který jsem vám ukázal výše. Podívejte se, jak zvýraznili kompresor klimatizace (modrý vlevo od motoru). Skutečně, na rozdíl od jakéhokoli „normálního“ stroje, je poháněn elektromotorem. Kola jsou připojena k řetězu, který je vidět ve střední části vpravo (přímo uprostřed elektronického variátoru).

elektronický variátor poblíž

V profilu vidíme jedno z zavěšení kol připojené k řetězu prostřednictvím diferenciálu.

Různé provozní režimy

Podívejme se na různé režimy provozu zařízení a na to, proč je považováno za sériové/paralelní, zatímco hybridní systém je obvykle jeden nebo druhý. Důmyslný způsob, jakým je HSD navržen, umožňuje obojí, a to je také trochu složitější...

Zařízení Toyota HSD: detaily a architektura

Zde je zjednodušená vícebarevná architektura zařízení HSD, která vám pomůže vytvořit propojení mezi komponentami.

Schéma je oproti horní fotce vzhůru nohama, protože je foceno z jiného úhlu... Vzal jsem schéma Prius 2 a proto je tady řetěz, modernější verze ho nemají, ale princip se nemění v obou případech (ať už je to řetěz, hřídel nebo ozubené kolo je stejné.

Zde je mechanismus podrobněji, protože by mělo být zřejmé, že spojka je zde získána díky elektromagnetické síle mezi rotorem a statorem MG1.

MG1 je k motoru připojen pomocí planetové soukolí (zelená) planetové soukolí. To znamená, že za účelem otáčení rotoru MG1 (středová část) prochází tepelný motor planetovým převodem. Tento vlak a motor jsem zvýraznil jednou barvou, abychom jasně viděli jejich fyzické spojení. Navíc, a není to zvýrazněno v diagramu, zelený satelit a modré středové sluneční kolo MG1 jsou fyzicky dobře propojeny (je mezi nimi mezera), stejně jako koruna (okraj vlaku). a zelený satelit tepelného motoru.

MG2 je přímo spojen s koly pomocí řetězu, ale také pohání vnější planetové kolo centrálního planetového kola (korunka je tmavě modrá, zvolil jsem stejnou barvu, abych prodloužil planetový převod, abychom mohli jasně vidět, že je připojen k MG2 ) ...

Zde je planetová převodovka vpředu, není v profilu na výše uvedeném diagramu, lépe vidíme spojení mezi různými rychlostními stupni spojenými s MG1, MG2 a ICE.

Obtíž spočívá v porozumění principu planetárního vlaku s vědomím, že vnitřní pohyby se neshodují v závislosti na způsobech pohybu, ale také na rychlosti ...

Bez spojky?

Na rozdíl od všech ostatních převodovek HSD nepotřebuje spojku ani měnič točivého momentu (například CVT potřebuje měnič točivého momentu). Zde elektromagnetická síla díky MG1 spojuje kola s motorem prostřednictvím planetárního vlaku. Potom je to rotor a stator posledně jmenovaného (MG1), který pak vytváří účinek tření: když otáčíte elektromotorem ručně, vzniká odpor a právě ten zde používáme jako spojku.

Ještě lepší je, když během tření (rozdíl v rychlosti mezi statorem a rotorem, tedy mezi motorem a koly) vzniká elektřina. A že elektřina bude uložena v baterii!

To je důvod, proč je systém HSD považován za velmi inteligentní, protože poskytuje minimální energetické ztráty rekuperací energie v okamžiku tření. Na klasické spojce tuto energii v teple ztrácíme, zde se přeměňuje na elektřinu, kterou obnovujeme v baterii.

Nedochází tedy ani k mechanickému opotřebení, protože mezi rotorem a statorem nedochází k fyzickému kontaktu.

Při zastavení může motor běžet bez zastavení, protože kola neblokují motor (což by se stalo, kdybychom zastavili na manuální převodovce bez vypnutí). Modré sluneční kolo (také nazývané volnoběh) je zdarma, takže odděluje kola motoru (odtud planetová soukolí zelené koruny). Na druhou stranu, pokud sluneční kolo začne přijímat točivý moment, naváže zelené převody na korunu a poté se kola začnou postupně otáčet (elektromagnetické tření).

Pokud je centrální kolo volné, nelze sílu přenášet na korunu.

Jak se rotor otáčí, vzniká ve statoru tření, které způsobuje točivý moment, a tento točivý moment se přenáší na centrální kolo, které se zablokuje a dokonce se nakonec otáčí v opačném směru. V důsledku toho se vytvoří spojení mezi hřídelem motoru ve středu a ozubeným věncem na obvodu (ozubené kolo = kola). Všimněte si toho, že zařízení slouží také k zastavení a spuštění: když chcete nastartovat, stačí krátce zablokovat sluneční kolo, aby tepelný motor spalovacího motoru obdržel točivý moment z MG2 připojeného k poháněnému kolu (tím se pak spustí jako startér . Má. Klasika).

Když to tedy shrnu:

• Když je motor v klidu, může se otáčet, protože spojení mezi nápravou motoru a ozubeným kolem není vytvořeno: centrální kolo je volné (i když se Prius obecně zastaví, když stojí, aby šetřil palivo)
• Zvýšením otáček motoru se rotor otáčí dostatečně rychle, aby generoval elektromagnetickou sílu, která pak přenáší točivý moment na centrální kolo: vytváří spojení mezi osou motoru a ozubeným kolem.
• Po připojení jsou rychlosti osy motoru a prstencového kola stejné
• Když se otáčky kol zvýší než otáčky motoru, centrální kolo se začne otáčet opačným směrem, aby se změnil převodový poměr (po zablokování se vše začne „roztáčet“, aby se dále zvýšila rychlost systému). Spíše lze říci, že centrální kolo přijímáním točivého momentu nejen spojuje osy motoru a hnací kolo, ale způsobuje jejich následné zrychlování (brzdí nejen "vzpírá", ale také způsobuje jejich otáčení v po cestě)

100% elektrický režim

Zde motory ICE (tepelné) a MG1 nehrají zvláštní roli, je to MG2, který otáčí kola díky elektřině získané z baterie (odtud energie vznikající z chemie). A i když MG2 otáčí rotorem MG1, neovlivní to tepelný motor ICE, a proto neexistuje žádný odpor, který by nás znepokojoval.

Režim nabíjení při zastavení

Pracuje zde tepelný motor, který otáčí MG1 planetárním vlakem. Tímto způsobem je generována elektřina a odesílána do rozdělovače energie, který směruje elektřinu pouze do baterie.

Režim rekuperace energie

Jedná se o slavný režim „B“ (regenerativní brzdění), který je vidět na hlavici řadicí páky (když na ni zatlačíte, přibývá brzdění motorem spojeného s rekuperací kinetické energie MG2, odpor je elektromagnetický). Setrvačná / kinetická energie pochází z kol, a proto putuje do MG2 mechanickými převody a řetězem. Protože elektromotor může být reverzibilní, bude generovat elektrický proud: pošlu -li do elektromotoru šťávu, zapne se, pokud zastavený elektromotor otočím ručně, bude vyrábět elektřinu.

Tento elektrický proud je obnoven distributorem a odeslán do baterie, která bude následně dobita.

Elektrický a tepelný motor spolupracují

Při stabilní rychlosti a dobré rychlosti, tedy po většinu času, budou kola poháněna silou elektrického (MG2) a tepelného motoru.

Tepelný motor ICE pohání planetový převod, který v MG1 vyrábí elektřinu. To také přenese mechanickou sílu na kola, protože je k nim připojen také planetový převod.

Zde mohou být obtíže omezující, protože v závislosti na rychlosti otáčení planetového kola nebude stejný (zejména směr určitých převodových stupňů).

Převodovka ve stylu CVT (plynulá a progresivní změna jako na koloběžkách) vzniká interakcí napětí mezi motory (díky magnetickému efektu způsobenému šťávou procházející cívkami: indukované elektromagnetické pole) a planetového soukolí . který přijímá sílu více kanálů. Hodně štěstí, abyste to měli na dosah, i když vám to video, které jsem vám dal k dispozici, umožní.

Maximální výkon

Je to trochu jako předchozí odstavec, kromě toho, že zde bereme také elektrickou energii, kterou může baterie dodávat, takže MG2 z toho těží.

Zde je aktuální verze Prius 4:

Plug-in / dobíjecí verze?

Možnost dobíjecí baterie, umožňující 50 km na plně elektrické vozidlo, je pouze instalace větší baterie a instalace zařízení, které umožňuje připojení baterie k sektoru.

Abyste zvládli rozdíl výkonu a různé druhy šťáv: AC, DC atd., Musíte nejprve projít distributorem napájení a střídačem.

Verze HSD 4X4?

Jak byste měli vědět, verze 4X4 existuje u modelů Rav4 a NX 300H a je navržena tak, aby byla přidána na zadní nápravu, stejně jako PSA E-Tense a HYbrid / HYbrid4. Jedná se tedy o počítač, který zajišťuje konstantní výkon kol přední a zadní nápravy, které tedy nemají fyzické spojení.

Proč sériový / paralelní?

Zařízení se nazývá sériové/paralelní, protože se nazývá „sériové“, když jste ve 100% elektrickém režimu. Pracujeme tedy stejně jako BMW i3, tepelný motor je generátor proudu, který napájí baterii, která sama pohání auto. Ve skutečnosti je při tomto způsobu provozu motor zcela odpojen od kol.

Rovněž se nazývá paralelní, když je motor připojen ke kolům prostřednictvím planetárního zařízení. A tomu se říká dávkové sestavení (viz Různá sestavení zde).

Dělá Toyota se svým systémem příliš mnoho?

Na závěr tohoto článku bych chtěl říci malou tirádu. Toyota má o svém plug-in hybridu skutečně hodně co říct, a to je zcela pochopitelné a legální. Zdá se mi však, že ve dvou ohledech zašla značka příliš daleko. Za prvé, idealizovat technologii, což mimochodem naznačuje, že planetu nějak zachrání, a že v zásadě značka zahajuje revoluci, která nás všechny zachrání. Jistě, snižuje spotřebu paliva, ale také bychom neměli být karikováni, nehybridní naftový minivan funguje někdy téměř stejně, ne-li lépe.

Toyota tedy využívá současného kontextu proti vznětovým motorům a přidává vrstvu, která je podle mého názoru trochu zkrášlena na hranici ovladatelnosti, tady je jedna:

TV reklama - Hybridní řada - Vybíráme Hybrid

Poté je problém s připojením. Japonská značka velkou část své komunikace staví na tom, že auto není potřeba dobíjet ze sítě, jako by to byla technologická výhoda oproti konkurenci. To je ve skutečnosti trochu zavádějící, protože je to spíše nevýhoda než cokoli jiného ... Hybridní vozy, které lze nabíjet, to absolutně nemusí, to je možnost, která se nabízí kromě svého majitele! Takže se jedné značce daří značku předávat jako výhodu, a to je stále silné, že? Je ironií, že Toyota prodává plug-in verze svého Priusu a měly by být lepší ... Tady je jedna z reklam:

Nepotřebujete ji dobít? Spíše řeknu: "tenký, neexistuje způsob, jak to udělat ..."

Pokračovat?

Chcete-li jít dále, navrhuji, abyste si pečlivě prostudovali toto video, které je bohužel pouze v angličtině. Vysvětlení probíhá po etapách, aby bylo co nejjednodušší a nejpřímější.