Toyota Hybrid (HSD) nasıl çalışır?

Toyota'nın HSD hibridizasyonunun bir atölye olarak ün yaptığını herkes çok iyi biliyor. Japon markasının cihazı (Aisin işbirliği) yalnızca verimliliğiyle değil, aynı zamanda çok iyi güvenilirliğiyle de bilinir. Bununla birlikte, karmaşıklığı ve birçok olası çalışma modu nedeniyle anlaşılması zordur.

Bu nedenle Toyota'nın ünlü seri/paralel HSD e-CVT adlı hibrit cihazının nasıl çalıştığını anlamaya çalışacağız. İkincisi, %100 elektrikli veya elektrikli ve termalin bir kombinasyonunu sürmenize izin verir. Burada biraz karmaşık bir konuyu ele alıyorum ve bazen biraz basitleştirmem gerekiyor (bu mantık ve ilkeden uzaklaşmasa da).

Artık HSD şanzımanlarının Toyota'nın %15'una sahip olduğu Aisin (AWFHT30) tarafından üretildiğini ve EAT veya e-AT8 söz konusu olduğunda PSA grubuna hibrit ve hibrit olmayan şanzımanlar tedarik ettiklerini bilin. kutular. (hibrit2 ve hibrit4). Teknik gelişme açısından şu anda dördüncü nesildeyiz. Genel prensip aynı kalırken, kompaktlık ve verimlilik elde etmek için merkez planet dişlisinde veya yerleşiminde küçük iyileştirmeler yapılır (örneğin, daha kısa kablo uzunlukları elektrik kayıplarını azaltır).

sentetik açıklama

HSD'nin nasıl çalıştığına dair bütünsel bir görüş istiyorsanız, işte bunu özetleyen bir açıklama. Daha derine inmek veya bu aşamada sizi neyin kaçırdığını anlamaya çalışmak için makalede daha ileri gitmeniz gerekir.

HSD'nin teknik özelliklerinin yanı sıra her bir bileşenin rolü:

• ICE (İçten Yanmalı Motor) bir ısı motorudur: tüm enerji ondan gelir ve bu nedenle her şeyin temelidir. Bir episiklik tren yoluyla MG1'e bağlanır.
• MG1, bir elektrik jeneratörü (bir ısı motoru tarafından tahrik edilir) ve ayrıca bir vites kutusu değiştiricisi olarak hizmet eder. ICE'yi planet dişli (planet) aracılığıyla MG2'ye bağlar. MG2 doğrudan tekerleklere bağlıdır yani tekerlekler dönerse döner, dönerse tekerlekleri de (kısacası aralarında ayrılma söz konusu değildir)...
• MG2, bir çekiş motoru (fişli / şarj edilebilir maksimum mesafe 2 km veya 50 km) ve ayrıca bir elektrik jeneratörü (yavaşlama: rejenerasyon) olarak hizmet eder.
• Planet Dişli: MG1, MG2, ICE ve tekerlekleri birbirine bağlar (bu, diğerleri dönerken bazı öğelerin sabitlenmesini engellemez, planet dişlinin nasıl hayata geçtiğini öğrenmeniz ve anlamanız gerekir). Ayrıca onun sayesinde sürekli bir değişim / azalmaya sahibiz ve bu nedenle şanzımanı temsil eden kişidir (dişli oranı değişir, fren yapmasına veya "geri dönmesine" neden olur: ICE ve MG1 arasındaki bağlantı)

Azaltma, aşağı yukarı içten yanmalı motorun (termal) ve MG2'nin (tekerleklere sıkı bir şekilde bağlı olan, unutmayalım) hareketlerinin eklenmesinden oluşur.

Hibrit Planet Dişli Eğitmeni

Bu video, Toyota hibridizasyonunun nasıl çalıştığına dair bir fikir edinmek için mükemmeldir.

Yeni: Toyota HSD Hybrid'de Manuel Sıralı Mod?

Mühendisler, daha net raporlar almak için MG1'in aşamalı olmayan bir şekilde nasıl frenleneceğini veya geri döneceğini oynayarak raporları (kısmen ..) simüle etmeyi başardılar. Dişli oranı, ICE ve MG1'yi (MG2 = elektrikli çekiş motoru, aynı zamanda her şeyden önce tekerlekler) birbirine bağlayan az çok sıkı ve az çok "kaydıran" MG2 tarafından üretilir. Bu nedenle, bu azalma, güç dağıtıcısı MG1'in nasıl kontrol ettiğine bağlı olarak kademeli veya "kademeli" olabilir.

Bununla birlikte, vites değişikliklerinin kısmi yükte hissedilmediğine dikkat edin ... Ve tam yükte (maksimum hızlanma) sürekli değişken çalışmaya geri dönüyoruz, çünkü bu sistemle en iyi hızlanma performansını elde etmenin tek yolu bu (bu nedenle bilgisayar maksimum hızlanma için vites değiştirmeyi reddediyor).

Bu nedenle, bu mod sportif sürüşten çok yokuş aşağı motor freni için kullanılır.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 ve En Yüksek Hız

Bu aslında böyle görünüyor. Ne yazık ki, tam yükte sıralı modu kaybediyoruz ve artık vitesleri hissetmiyoruz.

Çoklu sürümler?

Farklı nesiller dışında, Toyota ve Lexus'a uygulanan THS/HSD/MSHS sisteminin iki ana çeşidi vardır. İlk ve en yaygın olanı, bugün Aisin AWFHT15'te yer alan enine versiyondur (90'ların başında Toyota Hybrid System için THS olarak adlandırıldı. Şimdi Hybrid Synergy Drive için HSD). İki veya daha az kompakt modelde gelir: Prius / NX / C-HR (daha büyük), corolla ve Yaris (küçük).

İşte enine versiyonlardan daha modern (Prius 4) bir HSD şanzıman (şimdi iki farklı boyut var, işte daha büyük olanı). Aşağıda görebileceğiniz varyanttan çok daha kompakttır (uzunlamasına olanın hemen altındaki değil, hatta altındaki...)

Toyota Prius IV 2016 1.8 Hibrit Hızlanma 0-180 km/s

Prius 4 tam gazda, işte elektrik motorları / jeneratörler, bir ısı motoru ve bir merkezi gezegen treninin kombinasyonu tarafından üretilen ünlü sürekli değişim etkisi.

Sonra çok aşamalı hibrit sistem için MSHS geliyor (ki burada gerçekten bahsetmemeliyim... Ama aynı şekilde çalıştığı için, aynı zamanda Aisin'den geliyor ve Toyota grubu için ...) bu çok önemli. uzunlamasına konumlandırılması gereken ve bu sefer 10'a ulaşmak için akıllıca bir şekilde 4'u (bir kutuda 10 gerçek dişli ve elektrik motorlarının bir kombinasyonu olan) gerçek dişliler üretebilen daha büyük bir cihaz. Dolayısıyla toplam, çoklu değil 4, ancak bu önemli değil).

Aslında iki versiyon var: AWRHT25 ve AWRHM50 (10 raporu olan MSHS).

Çok daha prestijli uzunlamasına versiyon (burada AWRHM50) öncelikle Lexus için tasarlanmıştır (birkaç Toyota'nın bu anlamda bir motoru vardır). Biri 10'a kadar gerçek rapor oluşturabilen iki versiyon vardır.

2016 Lexus IS300h 0-100km/s ve sürüş modları (eko, normal, spor)

AWFHT1'in nasıl raporlar oluşturabileceğini görmek için 00:15 dakikaya geri dönün. İşin garibi, ünlü "hız sıçramaları" artık motor tam yüklendiğinde hissedilmiyor... Bunun nedeni, cihazın CVT modunda en verimli (kronograf) olmasıdır, bu nedenle tam yük normal bir sürekli varyasyon moduna neden olur.

Toyota hibrit nasıl çalışır?

Peki HSD hibrit cihazının temel prensibi nedir? Bunu kabaca özetlemek gerekirse, iki motor/jeneratörle çalışan (elektrik motoru her zaman tersinirdir) ve farklı torkları (her motorun) merkezi planet tren tarafından kontrol edilen ve kontrol edilen bir ısı motorundan bahsedebilirdik, ancak ayrıca bir güç dağıtıcısı (İngilizce "inverter") tarafından kontrol edilen elektrik yoğunluğu (ve elektriğin yönü). Redüksiyon dişlisi (CVT dişli kutusu) elektronik olarak kontrol edilir ve MG1 motorunun belirli bir şekilde ve aynı zamanda birden fazla gücün bir çıkış için birleştirilmesine izin veren merkezi bir planet dişli aracılığıyla çalışmasına neden olur.

Motor, tekerleklerden ve ayrıca gezegen tahrikinden tamamen ayrılabilir ...

Kısacası basitleştirmek istesek de özümsemenin o kadar kolay olmayacağını anlıyoruz, bu yüzden temel ilkelere odaklanacağız. Bununla birlikte, size ayrıntıları detaylandıran İngilizce bir video koydum, bu yüzden onu zorlamak istiyorsanız, bunu yapabilmeniz gerekir (tabii ki motivasyon ve sağlıklı nöronlarla).

İşte size yukarıda gösterdiğimden daha az kompakt olan Prius 2. Klima kompresörünü nasıl vurguladıklarını görün (motorun solundaki mavi). Gerçekten de, herhangi bir "normal" makineden farklı olarak, bir elektrik motoru tarafından çalıştırılır. Tekerlekler, sağda orta bölümde (elektronik varyatörün tam ortasında) görülebilen bir zincire bağlıdır.

elektronik varyatör yakın

Profilde zincire bir diferansiyel ile bağlı tekerlek süspansiyonlarından birini görüyoruz.

Çeşitli çalışma modları

Bir cihazın farklı çalışma modlarına ve bu arada neden seri/paralel olarak kabul edildiğine bir göz atalım, oysa genellikle hibrit bir sistem ya biri ya da diğeridir. HSD'nin dahiyane tasarımı her ikisine de izin verir ve bu aynı zamanda onu biraz zorlaştırır...

Toyota HSD cihazı: ayrıntılar ve mimari

Bileşenler arasında bağlantı kurmanıza yardımcı olacak basitleştirilmiş çok renkli bir HSD cihaz mimarisi.

Şema üstteki fotoğrafa göre ters duruyor çünkü farklı bir açıdan çekilmiş... Prius 2 şemasını aldım o yüzden burada zincir var daha modern versiyonlarda yok ama prensip değişmiyor her iki durumda da (zincir, mil veya dişli olsun) aynıdır.

İşte mekanizma daha ayrıntılı, çünkü kavramanın burada rotor ve stator MG1 arasındaki elektromanyetik kuvvet nedeniyle elde edildiği anlaşılmalıdır.

MG1, bir planet dişli takımının bir planet dişli takımı (yeşil) aracılığıyla motora bağlanır. Yani, MG1 rotorunu (orta bölüm) döndürmek için ısı motoru bir planet dişliden geçer. Bu treni ve motoru, fiziksel bağlantılarını net bir şekilde görebilmemiz için tek renkle vurguladım. Ek olarak ve şemada vurgulanmamıştır, yeşil uydu ve mavi merkez güneş dişlisi MG1, taç (trenin kenarı) gibi fiziksel olarak iyi bir şekilde bağlanmıştır (aralarında bir boşluk vardır). ve ısı motorunun yeşil uydusu.

MG2 bir zincir aracılığıyla tekerleklere doğrudan bağlıdır, ancak aynı zamanda merkezi planet dişlinin dış planet dişlisini de çalıştırır (taç koyu mavidir, planet dişliyi uzatmak için aynı rengi seçtim, böylece MG2'ye bağlı olduğunu açıkça görebiliriz ) ...

İşte öndeki planet dişli, yukarıdaki şemada profilde değil, MG1, MG2 ve ICE ile ilişkili çeşitli dişliler arasındaki bağlantıları daha iyi görebiliriz.

Zorluk, iç hareketlerin hareket tarzlarına değil, aynı zamanda hıza bağlı olarak çakışmadığını bilerek, gezegen treninin ilkesini anlamakta yatmaktadır ...

Debriyaj yok mu?

Diğer tüm şanzımanlardan farklı olarak, HSD'nin bir debriyaj veya tork konvertörüne ihtiyacı yoktur (örneğin, bir CVT bir tork konvertörüne ihtiyaç duyar). Elektromanyetik kuvvetin, MG1 sayesinde gezegen treni aracılığıyla tekerlekleri motora bağladığı yer burasıdır. Daha sonra sürtünme etkisini yaratan ikincisinin (MG1) rotoru ve statorudur: elektrik motorunu elle döndürdüğünüzde direnç ortaya çıkar ve burada kavrama olarak kullandığımız ikincisidir.

Sürtünme sırasında (stator ile rotor arasındaki, dolayısıyla motor ile tekerlekler arasındaki hız farkı) elektrik üretildiğinde daha da iyidir. Ve bu elektrik aküde depolanacak!

Bu nedenle HSD sistemi çok akıllı olarak kabul edilir, çünkü sürtünme anında enerjiyi geri kazanarak minimum enerji kaybı sağlar. Klasik debriyajda, bu enerjiyi ısıda kaybederiz, burada aküde geri yüklediğimiz elektriğe dönüştürülür.

Böylece rotor ve stator arasında fiziksel bir temas olmadığından mekanik aşınma da olmaz.

Durduğunda, tekerlekler motoru bloke etmediği için motor durmadan çalışabilir (bu, manuel şanzımanda kapatmadan dursaydık olurdu). Mavi güneş dişlisi (rölanti olarak da adlandırılır) serbesttir, bu nedenle motor tekerleklerini (dolayısıyla yeşil taçlı planet dişlileri) ayırır. Öte yandan, güneş dişlisi tork almaya başlarsa, yeşil dişlileri tepeye bağlayacak ve ardından tekerlekler kademeli olarak dönmeye başlayacaktır (elektromanyetik sürtünme).

Güneş dişlisi serbest ise, tepeye kuvvet iletilemez.

Rotor döndükçe, statorda torka neden olan sürtünme oluşur ve bu tork, kilitlenen ve hatta sonunda diğer yönde dönen güneş dişlisine iletilir. Sonuç olarak, merkezdeki motor mili ile çevredeki halka dişli (dişli = tekerlekler) arasında bir bağlantı oluşturulur. Cihazın aynı zamanda durma ve çalıştırma işlevini de gördüğünü unutmayın: Çalıştırmak istediğinizde, içten yanmalı motorun ısı motorunun tahrik edilen tekerleğe bağlı MG2'den tork alması için güneş dişlisini kısaca bloke etmeniz yeterlidir (bu daha sonra bir marş motoru gibi çalıştırır) . Yapar. Klasik).

Yani özetlemek gerekirse:

• Dururken motor dönebilir, çünkü motor aksı ve halka dişli arasındaki bağlantı kurulmaz: güneş dişlisi serbesttir (yakıt tasarrufu sağlamak için dururken Prius'un tamamı kapansa bile)
• Motor devrini artırarak, rotor elektromanyetik bir kuvvet üretecek kadar hızlı döner, bu da daha sonra torku güneş dişlisine iletir: motor ekseni ve halka dişli arasında bir bağlantı oluşturur.
• Bağlantı yapıldığında motor ekseni ve halka çarkın hızları eşittir.
• Tekerleklerin hızı motordan daha hızlı olduğunda, dişli oranını değiştirmek için güneş dişlisi diğer yönde dönmeye başlar (her şey kilitlendikten sonra, sistemin hızını daha da artırmak için "dönmeye" başlar). Aksine, güneş dişlisinin tork alarak yalnızca motor akslarını ve tahrik tekerleğini birbirine bağlamakla kalmayıp, aynı zamanda bunların daha sonra hızlanmasına da neden olduğu söylenebilir (sadece "direnmeyi" frenlemekle kalmaz, aynı zamanda dönmelerine de neden olur. takip eden yol)

%100 elektrik modu

Burada ICE (termal) ve MG1 motorları özel bir rol oynamaz, aküden elde edilen elektrik (dolayısıyla kimyadan kaynaklanan enerji) nedeniyle tekerlekleri döndüren MG2'dir. Ve MG2, MG1'in rotorunu döndürse bile, ICE ısı motorunu etkilemez ve bu nedenle bizi endişelendiren herhangi bir direnç yoktur.

Durduğunda şarj modu

MG1'i bir gezegen treni boyunca döndüren bir ısı motoru burada çalışıyor. Bu şekilde elektrik üretilir ve elektriği sadece aküye yönlendiren güç dağıtıcısına gönderilir.

Enerji geri kazanım modu

Bu, vites topuzunda görülebilen ünlü "B" (rejeneratif frenleme) modudur (bastığınızda, MG2 kinetik enerji geri kazanımı ile ilişkili daha fazla motor freni vardır, direnç elektromanyetiktir). Atalet / kinetik enerji tekerleklerden gelir ve bu nedenle mekanik dişliler ve zincir aracılığıyla MG2'ye gider. Elektrik motoru ters çevrilebilir olduğundan elektrik akımı üretecektir: Elektrik motoruna meyve suyu gönderirsem açılacaktır, durdurulan elektrik motorunu elle çevirsem elektrik üretecektir.

Bu elektrik akımı, dağıtıcı tarafından aküye gönderilmek üzere geri kazanılır ve akü daha sonra yeniden şarj edilir.

Elektrik ve ısı motoru birlikte çalışır

Sabit bir hızda ve iyi bir hızda, yani çoğu zaman tekerlekler elektrik (MG2) ve ısı motorlarının gücü ile tahrik edilecektir.

ICE ısı motoru, MG1'de elektrik üreten planet dişliyi çalıştırır. Bu aynı zamanda planet dişli de onlara bağlı olduğu için mekanik kuvveti tekerleklere aktaracaktır.

Bu, zorlukların sınırlayıcı hale gelebileceği yerdir, çünkü planet dişlinin dönüş hızına bağlı olarak (özellikle belirli dişlilerin yönü) aynı olmayacaktır.

CVT tarzı bir dişli kutusu (skuterlerde olduğu gibi sürekli ve aşamalı değişim), motorlar (bobinlerden geçen sıvının neden olduğu manyetik etki sayesinde: indüklenen bir elektromanyetik alan) ve ayrıca planet dişli arasındaki voltajların etkileşimi ile oluşturulur. . birden fazla kanalın gücünü alan. Bunu parmaklarınızın ucuna getirmek için iyi şanslar, emrinize verdiğim video bunu yapmanıza izin verecek olsa bile.

Maksimum güç

Bu biraz önceki paragrafa benziyor, ancak burada pilin sağlayabileceği elektrik gücünü de alıyoruz, bu nedenle MG2 bundan faydalanıyor.

İşte Prius 4'ün güncel versiyonu:

Eklenti / şarj edilebilir sürüm?

Tamamen elektrikli bir araçta 50 km izin veren şarj edilebilir pilli seçenek, yalnızca daha büyük bir pil takmaktan ve pilin sektöre bağlanmasını sağlayan bir cihaz takmaktan ibarettir.

Güç farkını ve farklı meyve suyu türlerini yönetmek için önce güç dağıtıcısından ve invertörden geçmeniz gerekir: AC, DC, vb.

HSD 4X4 versiyonu?

Bildiğiniz gibi, Rav4 ve NX 4H'de 4X300 versiyonu var ve tıpkı PSA'nın E-Tense ve HYbrid / HYbrid4'ü gibi arka aksa eklenecek şekilde tasarlandı. Böylece ön ve arka aksların tekerleklerinin sabit gücünü sağlayan, dolayısıyla fiziksel bir bağlantısı olmayan bir bilgisayardır.

Neden seri / paralel?

Cihaz, %100 elektrik modundayken "seri" olarak adlandırıldığından seri/paralel olarak adlandırılır. Bu nedenle, BMW i3 ile aynı şekilde çalışıyoruz, ısı motoru, arabayı hareket ettiren aküyü besleyen bir akım üretecidir. Aslında bu çalışma yöntemi ile motor tekerleklerden tamamen ayrılmıştır.

Motorun tekerleklere bir planeter cihaz aracılığıyla bağlanması durumunda da paralel olarak adlandırılır. Buna toplu derleme denir (buradaki çeşitli yapılara bakın).

Toyota sistemiyle çok mu fazla şey yapıyor?

Bu yazının sonunda küçük bir tirad söylemek istiyorum. Gerçekten de Toyota, plug-in hybrid modeli hakkında çok konuşuyor ve bu tamamen anlaşılabilir ve yasal. Ancak bana öyle geliyor ki marka iki açıdan çok ileri gitti. Birincisi, teknolojiyi idealize etmek, geçerken bir şekilde gezegeni kurtaracağını ve özünde markanın hepimizi kurtaracak bir devrim başlattığını ima etmek. Elbette, yakıt tüketimini azaltır, ancak karikatürize edilmemeliyiz, hibrit olmayan bir dizel minivan bazen daha iyi olmasa da hemen hemen aynı şekilde çalışır.

Toyota, mevcut dizel karşıtı bağlamdan yararlanarak, burada kullanım sınırında biraz süslenmiş olduğunu düşündüğüm bir katman ekliyor, işte bunlardan biri:

TV reklamı - Hibrit ürün yelpazesi - Hibrit'i seçiyoruz

O zaman bir bağlantı sorunu var. Japon markası, iletişiminin çoğunu, sanki rekabete göre teknolojik bir avantajmış gibi, arabanın şebekeden şarj edilmesine gerek olmaması gerçeğine dayandırıyor. Bu aslında biraz yanıltıcı çünkü her şeyden çok dezavantaj... Şarj edilebilen hibrit arabaların kesinlikle yapması gerekmiyor, bu sahibinin yanında sunulan bir seçenek! Yani marka, kusurlardan birini avantaj olarak göstermeyi başarıyor ve bu hala güçlü, değil mi? İronik olarak, Toyota, Prius'unun eklenti versiyonlarını satıyor ve daha iyi olmalılar ... İşte reklamlardan biri:

Yeniden şarj etmeniz gerekmiyor mu? Aksine, "ince, yapmanın bir yolu yok ..." diyeceğim.

Devam et ?

Daha ileri gitmek için, ne yazık ki sadece İngilizce olan bu videoyu dikkatlice incelemenizi öneririm. Açıklama, mümkün olduğunca basit ve anlaşılır hale getirmek için aşamalı olarak yapılır.