Hogyan működik a Toyota Hybrid (HSD)?

Mindenki tudja, hogy a Toyota HSD hibridizációja műhelyként ismert. A japán márka (Aisin kollaboráció) készüléke nemcsak hatékonyságáról, hanem nagyon jó megbízhatóságáról is ismert. A bonyolultsága és a sok lehetséges működési mód miatt azonban nehéz megérteni.

Ezért megpróbáljuk megérteni, hogyan működik a Toyota hibrid készüléke, a híres soros / párhuzamos HSD e-CVT. Ez utóbbi lehetővé teszi, hogy 100% -ban elektromos vagy elektromos és termikus kombinációt vezessen. Itt egy kissé összetett témát veszek fel, és néha kissé le kell egyszerűsítenem (bár ez nem von le a logikától és az elvtől).

Most már tudjuk, hogy a HSD sebességváltókat az Aisin (AWFHT15) gyártja, amelynek 30%-a a Toyota tulajdonosa, és hogy hibrid és nem hibrid sebességváltókat szállít a PSA csoport számára, ha EAT vagy e-AT8-ról van szó. dobozok. (hibrid2 és hibrid4). A technikai fejlődést tekintve immár a negyedik generációnál tartunk. Bár az általános elv változatlan marad, a központi bolygókerekes hajtóművön vagy elrendezésén apróbb fejlesztéseket hajtanak végre a tömörség és a hatékonyság elérése érdekében (például a rövidebb kábelhosszok csökkentik az elektromos veszteségeket).

Szintetikus magyarázat

Ha holisztikus képet szeretne kapni a HSD működéséről, íme egy magyarázat, amely összefoglalja. Tovább kell lépnie a cikkben, hogy mélyebbre ásson, vagy megpróbálja megérteni, hogy ebben a szakaszban mi kerüli el Önt.

Íme az egyes összetevők szerepe, valamint a HSD műszaki jellemzői:

• Az ICE (Internal Combustion Engine) egy hőmotor: minden energia belőle származik, ezért mindennek ez az alapja. Egy epiciklikus vonaton keresztül kapcsolódik az MG1-hez.
• Az MG1 elektromos generátorként (hőmotorral hajtva) és sebességváltó -variátorként is szolgál. Csatlakoztatja az ICE -t az MG2 -hez bolygóművön (planetáris) keresztül. Az MG2 közvetlenül a kerekekhez van csatlakoztatva, így ha a kerekek forognak, akkor forognak, és ha a kerekeket is (röviden, nem lehetséges a leválás közöttük) ...
• Az MG2 vontatómotorként szolgál (maximális távolság 2 km vagy 50 km dugaszolható / újratölthető) és elektromos generátorként is (lassítás: regeneráció)
• Planetary Gear: Összeköti az MG1, MG2, ICE és a kerekeket (ez nem zavarja néhány elem rögzítését, míg mások forognak, meg kell tanulnia és meg kell értenie, hogyan kel életre a bolygómű). Hála neki is, folyamatos a váltás / csökkenés, és ezért ő képviseli a sebességváltót (a sebességváltó megváltozik, ami fékezést vagy "tolatást" okoz: az ICE és az MG1 közötti kapcsolat)

A csökkentés a belső égésű motor (termikus) és az MG2 (amely mereven a kerekekhez van kötve, ne felejtsük el) mozgását többé-kevésbé hozzáadja.

Hibrid Planetary Gear Trainer

Ez a videó tökéletes a Toyota hibridizáció működésének megismeréséhez.

Új: Manuális szekvenciális mód a Toyota HSD Hybrid modellben?

A mérnökök képesek voltak szimulálni (részben ..) a jelentéseket azzal a játékkal, hogy az MG1 hogyan fékez vagy tolat nem progresszív módon, hogy tisztább jelentéseket kapjanak. Az áttételt az MG1 generálja, amely többé-kevésbé szilárdan és többé-kevésbé "csúszik" összeköti az ICE-t és az MG2-t (MG2 = elektromos vontatási motor, de mindenekelőtt kerekek is). Ezért ez a csökkenés fokozatos vagy „lépcsőzetes” lehet attól függően, hogy az MG1 áramelosztó hogyan vezérel.

Ne feledje azonban, hogy részleges terhelésnél a sebességváltás nem érezhető ... Teljes terhelésnél (maximális gyorsulás) pedig visszatérünk a folyamatosan változóhoz, mert csak így érhetjük el a legjobb gyorsítási teljesítményt ezzel a rendszerrel (a számítógép ezért nem hajlandó sebességváltáshoz a maximális gyorsulás érdekében).

Ezért ezt az üzemmódot inkább lefelé irányuló motorfékezésre használják, mint sportos vezetésre.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 és Top Speed

Ez valójában így néz ki. Sajnos teljes terhelés mellett elveszítjük a szekvenciális módot, és már nem érezzük a fogaskerekeket.

Több verzió?

A különböző generációkon kívül a Toyota és a Lexus esetében alkalmazott THS / HSD / MSHS rendszernek két fő változata van. Az első és leggyakoribb a keresztirányú változat, amelyet ma az Aisin AWFHT15 testesít meg (a 90 -es évek elején a Toyota Hybrid System -nek THS -nek hívták. Most HSD a Hybrid Synergy Drive -nak). Két többé-kevésbé kompakt modellben kapható: Prius / NX / C-HR (nagyobb), corolla és Yaris (kicsi).

Íme egy modernebb (Prius 4) HSD átvitel a keresztirányú változatokból (most kétféle méret van, itt a nagyobb). Sokkal kompaktabb, mint a lent látható változat (nem a hosszanti alatti, még alul...)

Toyota Prius IV 2016 1.8 hibrid gyorsulás 0-180 km/h

Prius 4 teljes gázzal, itt a híres folyamatos váltás hatása, amelyet az elektromos motorok / generátorok, a hőmotor és a központi bolygószerelvény kombinációja hoz létre.

Aztán jön az MSHS a többlépcsős hibrid rendszerhez (amiről itt nem igazán kellene beszélnem ... De mivel azonos módon működik, ez is Aisin-től származik, és a Toyota csoporthoz tartozik ...) ez nagyon fontos. egy nagyobb eszköz, amelyet hosszirányban kell elhelyezni, és amely ezúttal valódi fogaskerekeket hozhat létre, amelyekből 10 (4 valódi fogaskerék egy dobozban és egy villanymotor kombinációja okos módon, hogy elérje a 10 -et. Ezért összesen nem többszöröse 4, de ez nem számít).

Valójában két verzió létezik: AWRHT25 és AWRHM50 (MSHS, amely 10 jelentéssel rendelkezik).

A jóval rangosabb longitudinális változatot (itt AWRHM50) elsősorban a Lexusnak szánják (kevés Toyota rendelkezik ilyen értelemben motorral). Két verzió létezik, amelyek közül az egyik akár 10 valós jelentést is létrehozhat.

2016 Lexus IS300h 0-100km/h és vezetési módok (eco, normál, sport)

Menjen vissza 1:00 percre, és nézze meg, hogyan tud jelentéseket készíteni az AWFHT15. Furcsa módon a híres "ugrások a sebességben" már nem érződnek, amikor a motor teljesen be van töltve ... Ez azért van, mert a készülék a leghatékonyabb (kronográf) variátor üzemmódban, így a teljes terhelés normál folyamatos variációs módot indukál.

Hogyan működik a Toyota hibrid?

Mi tehát a HSD hibrid készülék alapelve? Ha ezt nagyjából össze kellene foglalnunk, akkor beszélhetnénk olyan hőgépről, amely két motorral/generátorral működik (a villanymotor mindig reverzibilis), és amelynek (az egyes motorok) különböző nyomatékait a központi bolygóegység vezérli és szabályozza, de áramelosztó (angolul "inverter") által szabályozott elektromos intenzitás (és az elektromosság iránya) is. A reduktor (CVT sebességváltó) elektronikusan vezérelt, így az MG1 motor meghatározott módon, valamint egy központi bolygókerekes hajtóművön keresztül működik, amely lehetővé teszi több teljesítmény kombinálását az egyik kimenethez.

A motor teljesen leválasztható a kerekekről, valamint a bolygóhajtáson keresztül ...

Röviden, még ha egyszerűsíteni is akarunk, megértjük, hogy nem lesz olyan egyszerű az asszimiláció, ezért az alapelvekre koncentrálunk. Viszont tettem neked egy angol nyelvű videót, ami részletesen leírja a részleteket, szóval ha végig akarod nyomni, akkor tudd megtenni (persze motivációval és egészséges neuronokkal).

Itt van a Prius 2, amely kevésbé kompakt, mint a fent bemutatott. Nézze meg, hogyan emelték ki a légkondicionáló kompresszort (kék a motor bal oldalán). Valójában minden "normál" géppel ellentétben elektromos motor hajtja. A kerekek egy lánchoz vannak csatlakoztatva, amely látható a jobb oldali középső részben (az elektronikus variátor közepén).

elektronikus variátor közelében

A profilban látjuk az egyik kerékfelfüggesztést, amely differenciálművön keresztül kapcsolódik a lánchoz.

Különféle működési módok

Vessünk egy pillantást egy készülék különböző működési módjaira, és közben azt is, hogy miért számít sorosnak/párhuzamosnak, míg általában egy hibrid rendszer vagy az egyik, vagy a másik. A HSD zseniális tervezése mindkettőt lehetővé teszi, és ez egy kicsit trükkössé is teszi...

Toyota HSD eszköz: részletek és architektúra

Íme egy egyszerűsített többszínű HSD eszköz architektúra, amely segít az alkatrészek közötti kapcsolatok létrehozásában.

A diagram a felső fotóhoz képest fejjel lefelé van, mert más szögből készült... a Prius 2 diagramot vettem és ezért van itt lánc, a modernebb verziókban nincs, de az elv nem változik mindkét esetben (legyen az a lánc, a tengely vagy a fogaskerék ugyanaz.

Itt van a mechanizmus részletesebben, mert meg kell érteni, hogy a tengelykapcsoló itt a forgórész és az MG1 állórész közötti elektromágneses erő miatt jön létre.

Az MG1 egy bolygókerekes hajtóműkészlet (zöld) bolygókerekes hajtómű -készletén (zöld) keresztül kapcsolódik a motorhoz. Vagyis az MG1 rotor (középső rész) forgatásához a hőmotor bolygóművön megy keresztül. Ezt a vonatot és motort egy színben kiemeltem, hogy tisztán lássuk fizikai kapcsolatukat. Ezenkívül, és az ábrán nincs kiemelve, a zöld műhold és a kék középső napfogaskerék MG1 fizikailag jól össze vannak kötve (rés van közöttük), csakúgy, mint a korona (a vonat széle). és a hőgép zöld műholdja.

Az MG2 láncon keresztül közvetlenül kapcsolódik a kerekekhez, de meghajtja a központi bolygómű külső bolygóművét is (a korona sötétkék, ugyanezt a színt választottam a bolygókerekes hajtómű meghosszabbításához, így jól láthatjuk, hogy az MG2 -hez van csatlakoztatva ) ...

Itt van elöl a bolygókerekes hajtómű, a fenti ábrán nem profilban, jobban átlátjuk az MG1, MG2 és ICE hajtóművek közötti kapcsolatokat.

A nehézség a bolygóvonat elvének megértésében rejlik, annak tudatában, hogy a belső mozgások nem a mozgásmódoktól, hanem a sebességtől függően nem esnek egybe...

Nincs kuplung?

Az összes többi sebességváltóval ellentétben a HSD-nek nincs szüksége tengelykapcsolóra vagy nyomatékváltóra (például egy CVT-nek nyomatékváltóra van szüksége). Itt köti az elektromágneses erő a kerekeket a motorhoz a bolygókereten keresztül az MG1-nek köszönhetően. Aztán az utóbbinak (MG1) a forgórésze és az állórésze hozza létre a súrlódás hatását: a villanymotor kézi forgatásakor ellenállás keletkezik, és ez utóbbit használjuk itt kuplungként.

Még jobb, ha a súrlódás során (az állórész és a forgórész, tehát a motor és a kerekek közötti sebességkülönbség) elektromosság keletkezik. És ez az elektromosság az akkumulátorban tárolódik!

Ezért tartják a HSD rendszert nagyon intelligensnek, mivel minimális energiaveszteséget biztosít azáltal, hogy a súrlódás pillanatában visszanyeri az energiát. A klasszikus tengelykapcsolón ezt az energiát elveszítjük a melegben, itt árammá alakul, amelyet az akkumulátorban helyreállítunk.

Így nincs mechanikai kopás sem, mivel nincs fizikai érintkezés a forgórész és az állórész között.

Leállított állapotban a motor megállás nélkül is járhat, mert a kerekek nem blokkolják a motort (ami akkor is megtörtént volna, ha leállítás nélkül kézi sebességváltón állunk meg). A kék napkerék (más néven üresjárat) szabad, így elválasztja a motor kerekeit (innen a zöld korona bolygóműveket). Másrészt, ha a napkerék nyomatékot kezd kapni, akkor a zöld fogaskerekeket a koronához kapcsolja, majd a kerekek fokozatosan forogni kezdenek (elektromágneses súrlódás).

Ha a napfelszerelés szabad, az erőt nem lehet átvinni a koronára.

A forgórész forgásával súrlódás keletkezik az állórészben, ami nyomatékot okoz, és ez a nyomaték továbbítódik a napfogaskerékre, amely blokkol, sőt végül a másik irányba forog. Ennek eredményeként kapcsolat jön létre a motor középső tengelye és a kerületen lévő gyűrűs fogaskerék között (fogaskerék = kerekek). Vegye figyelembe, hogy a készülék leállításra és indításra is szolgál: ha el akarunk indulni, elég röviden blokkolni a naphajtóművet, hogy az ICE hőmotor nyomatékot kapjon a hajtott kerékhez csatlakoztatott MG2-től (ez aztán indítóként indítja el. Van. Klasszikus).

Tehát összefoglalva:

• Álló helyzetben a motor foroghat, mert nincs kapcsolat a motor tengelye és a gyűrűs fogaskerék között: a napkerék szabad (még akkor is, ha a Prius álló helyzetben leáll az üzemanyag megtakarítása érdekében)
• A motor fordulatszámának növelésével a forgórész elég gyorsan pörög ahhoz, hogy elektromágneses erőt hozzon létre, amely aztán továbbítja a nyomatékot a napkeréknek: kapcsolatot hoz létre a motor tengelye és a gyűrűs fogaskerék között.
• A csatlakoztatáskor a motor tengelyének és a gyűrűkeréknek a sebessége megegyezik
• Amikor a kerekek fordulatszáma felgyorsul, mint a motor, a napkerék a másik irányba kezd forogni, hogy megváltoztassa az áttételi arányt (miután minden reteszelt, elkezd "gurulni", hogy tovább növelje a rendszer sebességét). Inkább azt mondhatjuk, hogy a nyomaték fogadásával a naphajtómű nem csak összeköti a motor tengelyeit és a hajtókereket, hanem utólag felgyorsítja azokat (nem csak fékez "ellenállót", hanem forgást is okoz a motorban. következő módon)

100%-ban elektromos üzemmód

Itt az ICE (termikus) és az MG1 motorok nem játszanak különleges szerepet, éppen az MG2 forgatja a kerekeket az akkumulátorból nyert elektromosság miatt (tehát a kémiából származó energia). És még ha az MG2 is forgatja az MG1 forgórészét, az nem befolyásolja az ICE hőmotort, és ezért nincs olyan ellenállás, amely aggaszt minket.

Töltési mód leállított állapotban

Itt egy hőmotor dolgozik, amely egy bolygószerelvényen keresztül forgatja az MG1-et. Ily módon áram keletkezik, és az áramelosztóhoz kerül, amely csak az akkumulátorra irányítja az áramot.

Energia -visszanyerési mód

Ez a híres "B" (regeneratív fékezés) mód, ami a váltógombon látható (lenyomásakor több motorfék társul az MG2 mozgási energia visszanyeréséhez, az ellenállás elektromágneses). A tehetetlenségi / kinetikus energia a kerekektől származik, és ezért a mechanikus fogaskerekeken és láncon keresztül az MG2-re terjed. Mivel a villanymotor lehet megfordítható, elektromos áramot fog generálni: ha levet küldök a villanymotornak, akkor bekapcsol, ha kézzel forgatom a leállított villanymotort, akkor áramot termel.

Ezt az elektromos áramot az elosztó visszanyeri, és továbbítja az akkumulátorhoz, amely ezután újratöltődik.

Az elektromos és a hőmotor együtt dolgozik

Stabil sebességgel és jó sebességgel, vagyis legtöbbször a kerekeket az elektromos (MG2) és a hőmotorok hajtják.

Az ICE hőmotor hajtja a bolygóművet, amely áramot termel az MG1 -ben. Ez a mechanikai erőt is átviszi a kerekekre, mivel a bolygókerekes hajtómű is hozzájuk kapcsolódik.

Ez az, ahol a nehézségek korlátozóak lehetnek, mert a bolygóművek forgási sebességétől függően nem lesz ugyanaz (különösen bizonyos fogaskerekek iránya).

A CVT típusú sebességváltó (folyamatos és progresszív változás, mint a robogókon) a motorok közötti feszültségek kölcsönhatása révén jön létre (a tekercseken áthaladó lé által keltett mágneses hatásnak köszönhetően: indukált elektromágneses tér), valamint a bolygómű . amely több csatorna erejét fogadja. Sok szerencsét, hogy ez a keze ügyében legyen, még akkor is, ha a rendelkezésemre bocsátott videó ezt lehetővé teszi.

Maximális teljesítmény

Ez egy kicsit olyan, mint az előző bekezdés, kivéve, hogy itt az akkumulátor által szolgáltatott elektromos áramot is figyelembe vesszük, így az MG2 profitál ebből.

Íme a Prius 4 jelenlegi verziója:

Plug-in / újratölthető verzió?

Az újratölthető akkumulátorral rendelkező opció, amely 50 km-t enged meg teljesen elektromos járművön, csak egy nagyobb akkumulátor behelyezéséből és egy olyan eszköz telepítéséből áll, amely lehetővé teszi az akkumulátor szektorhoz való csatlakoztatását.

Először át kell mennie az áramelosztón és az inverteren, hogy kezelje a teljesítménykülönbséget és a különféle létípusokat: AC, DC stb.

HSD 4X4 verzió?

Amint azt tudnia kell, a Rav4 és az NX 4H modellekben létezik egy 4X300-es verzió, amelyet úgy terveztek, hogy a hátsó tengelyhez is hozzá lehessen adni, akárcsak a PSA E-Tense és a HYbrid / HYbrid4. Így ez egy számítógép, amely biztosítja az első és a hátsó tengely kerekeinek állandó teljesítményét, amelyek tehát nem rendelkeznek fizikai kapcsolattal.

Miért soros/párhuzamos?

Az eszközt soros/párhuzamosnak hívják, mert 100%-ban elektromos üzemmódban "sorosnak" nevezik. Ezért ugyanúgy dolgozunk, mint a BMW i3, a hőmotor egy áramgenerátor, amely táplálja az akkumulátort, amely maga mozgatja az autót. Valójában ezzel a működési módszerrel a motor teljesen le van választva a kerekekről.

Párhuzamosnak is nevezik, amikor a motort egy bolygószerkezeten keresztül a kerekekhez csatlakoztatják. Ezt pedig kötegelt összeállításnak hívják (lásd itt a Különböző felépítések című részt).

A Toyota túl sokat tesz a rendszerével?

A cikk zárásaként egy kis tirádát szeretnék mondani. A Toyota valóban sokat beszél plug-in hibridjéről, és ez teljesen érthető és törvényes. Számomra azonban úgy tűnik, hogy két szempontból a márka túl messzire ment. Az első a technológia idealizálása, mellékesen utalva arra, hogy valahogy megmenti a bolygót, és lényegében a márka forradalmat kezdeményez, amely mindannyiunkat megment. Persze, ez csökkenti az üzemanyag-fogyasztást, de nekünk sem szabad karikatúrázni, egy nem hibridizált dízel kisautó nagyjából ugyanúgy működik, ha nem jobban, néha.

Tehát a Toyota kihasználja a jelenlegi dízel-ellenes kontextust, hogy hozzáadjon egy réteget, amely szerintem kissé díszített a kezelhetőség határán, itt van egy:

TV reklám - Hibrid termékcsalád - Mi a hibridet választjuk

Akkor van csatlakozási probléma. A japán márka kommunikációja nagy részét arra alapozza, hogy az autót nem kell hálózatról tölteni, mintha technológiai előnyt jelentene a versenytársakkal szemben. Ez tulajdonképpen egy kicsit megtévesztő, hiszen nagyobb hátrányt jelent, mint bármi más... A feltölthető hibrid autóknak nem feltétlenül kell, ez egy lehetőség, amit a tulajdonoson kívül kínálnak! Tehát a márkának sikerül előnyként passzolnia az egyik hibáját, és ez még mindig erős, nem? Ironikus módon a Toyota a Prius plug-in verzióit árulja, és ezeknek jobbnak kell lenniük... Íme az egyik reklám:

Nem kell újratölteni? Inkább azt mondom: "vékony, nincs rá mód ..."

Lépj tovább ?

A továbblépéshez javaslom, hogy alaposan tanulmányozza ezt a videót, amely sajnos csak angol nyelven készült. A magyarázat lépésről lépésre történik, hogy a lehető legegyszerűbb és legegyszerűbb legyen.