Kuinka Toyota Hybrid (HSD) toimii

Kaikki tietävät hyvin, että Toyotan HSD -hybridisaatiolla on maine korjaamona. Japanilaisen tuotemerkin laite (Aisin -yhteistyö) tunnetaan paitsi tehokkuudestaan ​​myös erittäin hyvästä luotettavuudestaan. Sitä on kuitenkin vaikea ymmärtää sen monimutkaisuuden ja monien mahdollisten toimintatapojen vuoksi.

Siksi yritämme ymmärtää, miten Toyotan hybridilaite, kuuluisa sarja / rinnakkainen HSD e-CVT, toimii. Jälkimmäisen avulla voit ajaa 100% sähköllä tai yhdistelmällä sähköä ja lämpöä. Käsittelen tässä hieman monimutkaista aihetta, ja joskus minun on yksinkertaistettava sitä hieman (vaikka tämä ei vähennä logiikkaa ja periaatetta).

Tiedä nyt, että HSD-vaihteistoja valmistaa Aisin (AWFHT15), josta Toyota omistaa 30%, ja että ne toimittavat hybridi- ja ei-hybridivaihteistoja PSA-ryhmälle EAT- tai e-AT8-mallien osalta. laatikot. (hybridi2 ja hybridi4). Olemme nyt neljännen sukupolven teknisen kehityksen kannalta. Vaikka yleinen periaate pysyy samana, keskiplaneettavaihteeseen tai -asetteluun tehdään pieniä parannuksia kompaktuuden ja tehokkuuden saavuttamiseksi (esimerkiksi lyhyemmät kaapelipituudet vähentävät sähköhäviöitä).

Synteettinen selitys

Jos haluat kokonaisvaltaisen näkemyksen HSD: n toiminnasta, tässä on selitys, joka tiivistää sen. Sinun on mentävä pidemmälle artikkelissa, jotta voit syventyä tai yrittää ymmärtää, mikä sinua välttää tässä vaiheessa.

Tässä ovat kunkin komponentin roolit sekä HSD: n tekniset tiedot:

• ICE (Internal Combustion Engine) on lämpömoottori: kaikki energia tulee siitä, ja siksi se on kaiken perusta. Se on yhdistetty MG1:een episyklisen junan kautta.
• MG1 toimii sähkögeneraattorina (lämpömoottorin ohjaama) sekä vaihteiston variaattorina. Se yhdistää ICE: n MG2: een planeettapyörän (planeetta) kautta. MG2 on kytketty suoraan pyöriin, joten jos pyörät kääntyvät, ne kääntyvät ja jos pyörät myös (lyhyesti sanottuna, irrotus ei ole mahdollista niiden välillä) ...
• MG2 toimii vetomoottorina (enintään 2 km tai 50 km pistokkeella / ladattavalla) ja myös sähkögeneraattorina (hidastus: regenerointi)
• Planeettapyörä: Se yhdistää MG1, MG2, ICE ja pyörät yhteen (tämä ei häiritse joidenkin elementtien kiinnittämistä toisten pyöriessä, sinun on opittava ja ymmärrettävä, kuinka planeettapyörä herää eloon). Myös hänen ansiostaan ​​meillä on jatkuva muutos / lasku, ja siksi hän edustaa vaihdelaatikkoa (välityssuhde muuttuu, jolloin se jarruttaa tai "peruuttaa": yhteys ICE: n ja MG1: n välillä)

Vähennys koostuu enemmän tai vähemmän polttomoottorin (lämpö) ja MG2: n (joka on kiinteästi liitetty pyöriin, liike) lisäämisestä.

Hybrid Planetary Gear Trainer

Tämä video sopii täydellisesti tuntemaan Toyotan hybridisaation toiminnan.

Uusi: Manuaalinen sekvenssitila Toyota HSD Hybridissä?

Insinöörit pystyivät simuloimaan (osittain ..) raportteja pelaamalla kuinka MG1 jarruttaisi tai peruuttaisi ei-progressiivisella tavalla saadakseen selkeämpiä raportteja. Vaihteiston muodostaa MG1, joka yhdistää enemmän tai vähemmän lujasti ja enemmän tai vähemmän "liukuu" yhdistäen ICE: n ja MG2: n (MG2 = sähköinen vetomoottori, mutta ennen kaikkea myös pyörät). Siksi tämä lasku voi olla asteittaista tai "porrastettua" riippuen siitä, miten virranjakaja MG1 ohjaa.

Huomaa kuitenkin, että vaihteenvaihdot eivät tunnu osakuormalla ... Ja täydellä kuormalla (suurin kiihtyvyys) palaamme jatkuvasti muuttuvaan, koska tämä on ainoa tapa saada paras kiihdytysteho tällä järjestelmällä (tietokone kieltäytyy vaihteiden vaihtamiseksi maksimaalisen kiihtyvyyden saavuttamiseksi).

Siksi tätä tilaa käytetään enemmän moottorijarrutuksessa alamäessä kuin urheilullisessa ajossa.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 ja huippunopeus

Tältä se todellisuudessa näyttää. Valitettavasti täydellä kuormalla menetämme peräkkäisen tilan, emmekä enää tunne vaihteita.

Useita versioita?

Eri sukupolvien lisäksi Toyotalle ja Lexukselle sovelletussa THS / HSD / MSHS -järjestelmässä on kaksi päävaihtoehtoa. Ensimmäinen ja yleisin on poikittainen versio, joka nykyään sisältyy Aisin AWFHT15: een (90 -luvun alussa sitä kutsuttiin THS: ksi Toyotan hybridijärjestelmässä. Nyt se on HSD Hybrid Synergy Drive). Siinä on kaksi enemmän tai vähemmän pienikokoista mallia: Prius / NX / C-HR (suurempi), corolla ja Yaris (pieni).

Tässä on nykyaikaisempi (Prius 4) HSD-lähetys poikittaisversioista (nyt on kaksi eri kokoa, tässä on suurempi). Se on paljon kompaktimpi kuin alla näkyvä variantti (ei juuri pitkittäisen alapuolella, edes alla...)

Toyota Prius IV 2016 1.8 Hybridikiihtyvyys 0-180 km / h

Prius 4 täydellä kaasulla, tässä on kuuluisa jatkuva muutosvaikutus, joka syntyy sähkömoottorien / generaattoreiden, lämpömoottorin ja planeettajunan yhdistelmän avulla.

Sitten tulee monivaiheisen hybridijärjestelmän MSHS (josta minun ei todellakaan tarvitse puhua täällä ... Mutta koska se toimii identtisesti, se tulee myös Aisinilta ja on suunniteltu Toyota-ryhmälle ...) tärkeä. suurempi laite, joka on sijoitettava pituussuunnassa ja joka voi tällä kertaa tuottaa todellisia hammasvaihteita, joista 10 (4 oikeaa vaihteistoa laatikossa ja sähkömoottorien yhdistelmä taitavasti 10: n saavuttamiseksi) 4, mutta tällä ei ole väliä).

On itse asiassa kaksi versiota: AWRHT25 ja AWRHM50 (MSHS, jossa on 10 raporttia).

Paljon arvostetumpi pitkittäisversio (tässä AWRHM50) on tarkoitettu ensisijaisesti Lexukselle (harvalla Toyotalla on tässä mielessä moottori). On olemassa kaksi versiota, joista yksi voi tuottaa jopa 10 todellista raporttia.

2016 Lexus IS300h 0-100 km / h ja ajotilat (eko, normaali, urheilu)

Palaa takaisin 1:00 minuuttiin nähdäksesi, miten AWFHT15 voi luoda raportteja. Kummallista kyllä, kuuluisia "nopeuden hyppyjä" ei enää tunneta, kun moottori on ladattu täyteen ... Tämä johtuu siitä, että laite on tehokkain (ajanotto) variaattoritilassa, joten täysi kuorma aiheuttaa normaalin jatkuvan vaihtelutilan.

Kuinka Toyota -hybridi toimii?

Joten mikä on HSD -hybridilaitteen perusperiaate? Jos meidän pitäisi tiivistää tämä karkeasti, voisimme puhua lämpömoottorista, joka toimii kahdella moottorilla / generaattorilla (sähkömoottori on aina palautuva) ja jonka eri vääntömomentteja (kummankin moottorin) ohjaa ja ohjaa planeettojen keskusjuna, mutta myös sähkön voimakkuus (ja sähkön suunta), jota ohjaa virranjakaja ("invertteri" englanniksi). Vähennysvaihde (CVT -vaihteisto) on elektronisesti ohjattu, mikä saa MG1 -moottorin toimimaan tietyllä tavalla, samoin kuin keskiplaneettapyörän kautta, mikä mahdollistaa usean tehon yhdistämisen yhden tehon tuottamiseksi.

Moottori voidaan irrottaa kokonaan pyöristä sekä planeettapyörän kautta ...

Lyhyesti sanottuna, vaikka haluamme yksinkertaistaa, ymmärrämme, että sen sulautuminen ei ole niin helppoa, joten keskitymme perusperiaatteisiin. Olen kuitenkin laittanut sinulle englanninkielisen videon, jossa kerrotaan yksityiskohdista, joten jos haluat työntää sen läpi, sinun pitäisi pystyä tekemään se (tietysti motivaatiolla ja terveillä neuroneilla).

Tässä on Prius 2, joka on vähemmän kompakti kuin se, jonka näytin sinulle edellä. Katso, miten he korostivat ilmastointilaitteen kompressoria (sininen moottorin vasemmalla puolella). Itse asiassa, toisin kuin mikään "normaali" kone, sitä käytetään sähkömoottorilla. Pyörät on kytketty ketjuun, joka näkyy oikealla keskellä (aivan elektronisen variaattorin keskellä).

elektroninen variaattori lähellä

Profiilissa näemme yhden pyöränjousituksesta, joka on kytketty ketjuun tasauspyörästön kautta.

Erilaisia ​​toimintatiloja

Katsotaanpa laitteen eri toimintatapoja ja matkan varrella, miksi sitä pidetään sarja/rinnakkaisena, kun taas yleensä hybridijärjestelmä on joko toinen tai toinen. HSD:n nerokas suunnittelu mahdollistaa molemmat, ja se tekee siitä myös hieman hankalan...

Toyota HSD -laite: yksityiskohdat ja arkkitehtuuri

Tässä on yksinkertaistettu monivärinen HSD-laitearkkitehtuuri, jonka avulla voit muodostaa yhteyksiä komponenttien välillä.

Kaavio on ylösalaisin verrattuna yläkuvaan, koska se on otettu eri kulmasta... Otin Prius 2 kaavion ja siksi tässä on ketju, nykyaikaisemmissa versioissa sitä ei ole, mutta periaate ei muutu kummassakin tapauksessa (olipa kyseessä ketju, akseli tai hammaspyörä on sama.

Tässä on mekanismi yksityiskohtaisemmin, koska on ymmärrettävä, että kytkin saadaan täältä roottorin ja staattorin MG1 välisen sähkömagneettisen voiman vuoksi.

MG1 on kytketty moottoriin planeettavaihteiston planeettapyörästön (vihreä) kautta. Toisin sanoen MG1 -roottorin (keskiosa) pyörittämiseksi lämpömoottori johdetaan planeettapyörän läpi. Olen korostanut tämän junan ja moottorin yhdellä värillä, jotta näemme selvästi niiden fyysisen yhteyden. Lisäksi, eikä sitä ole korostettu kaaviossa, vihreä satelliitti ja sininen keskimmäinen aurinkopyörä MG1 ovat fyysisesti hyvin yhteydessä toisiinsa (niiden välillä on rako), samoin kuin kruunu (junan reuna). ja lämpömoottorin vihreä satelliitti.

MG2 on kytketty suoraan pyöriin ketjun kautta, mutta se ajaa myös planeettapyörän ulkoista hammaspyörää (kruunu on tummansininen, valitsin saman värin pidentämään planeettapyörää, jotta voimme selvästi nähdä, että se on kytketty MG2: een) ) ...

Tässä on planeettavaihteisto edessä, ei profiilissa yllä olevassa kaaviossa, voimme nähdä paremmin MG1-, MG2- ja ICE -järjestelmään liittyvien vaihteiden väliset yhteydet.

Vaikeus on ymmärtää planeettajunan periaate, tietäen, että sisäiset liikkeet eivät osu yhteen liikennemuotojen, mutta myös nopeuden mukaan ...

Ei kytkintä?

Toisin kuin kaikki muut voimansiirrot, HSD ei tarvitse kytkintä tai vääntömomentin muunninta (esimerkiksi CVT tarvitsee momentinmuuntimen). Tässä kohtaa sähkömagneettinen voima sitoo pyörät moottoriin planeettajunan kautta MG1: n ansiosta. Sitten jälkimmäisen (MG1) roottori ja staattori luovat kitkan vaikutuksen: kun pyörität sähkömoottoria käsin, syntyy vastus, ja käytämme tässä jälkimmäistä kytkimenä.

On vielä parempi, kun kitkan aikana (staattorin ja roottorin nopeusero, siis moottorin ja pyörien välinen ero) syntyy sähköä. Ja se sähkö varastoidaan akkuun!

Siksi HSD -järjestelmää pidetään erittäin älykkäänä, koska se tuottaa minimaalisen energiahäviön talteenottaen energiaa kitkan hetkellä. Klassisessa kytkimessä menetämme tämän energian lämmössä, täällä se muuttuu sähköksi, jonka palautamme akkuun.

Siten ei myöskään ole mekaanista kulumista, koska roottorin ja staattorin välillä ei ole fyysistä kosketusta.

Pysäytettynä moottori voi käydä pysähtymättä, koska pyörät eivät estä moottoria (mikä olisi tapahtunut, jos olisimme pysähtyneet käsivaihteistolle sammuttamatta). Sininen aurinkopyörä (jota kutsutaan myös joutokäynniksi) on vapaa, joten se erottaa moottorin pyörät (siis vihreän kruunun planeettapyörät). Toisaalta, jos aurinkopyörä alkaa saada vääntöä, se yhdistää vihreät hammaspyörät kruunuun ja pyörät alkavat pyöriä vähitellen (sähkömagneettinen kitka).

Jos aurinkopyörä on vapaa, voimaa ei voida siirtää kruunuun.

Roottorin pyöriessä staattoriin syntyy kitkaa, joka aiheuttaa vääntömomentin, ja tämä vääntömomentti välittyy aurinkopyörälle, joka lukittuu ja jopa pyörii toiseen suuntaan. Tämän seurauksena muodostuu yhteys moottorin akselin keskelle ja kehän hammaspyörän välille (hammaspyörä = pyörät). Huomaa, että laite toimii myös pysäytyksenä ja käynnistymisenä: kun haluat käynnistää, riittää aurinkopyörän lyhytaikainen lukitseminen niin, että polttomoottorin lämpömoottori saa vääntömomentin vetopyörään kytketystä MG2: sta (tämä käynnistää sen kuin käynnistin Ei. Klassinen).

Eli yhteenvetona:

• Paikallaan moottori voi pyöriä, koska moottorin akselin ja rengasvaihteen välistä yhteyttä ei ole muodostettu: aurinkopyörä on vapaa (vaikka Prius -moottori sammuu paikallaan polttoaineen säästämiseksi)
• Lisäämällä moottorin nopeutta roottori pyörii riittävän nopeasti sähkömagneettisen voiman tuottamiseksi, joka välittää sitten vääntömomentin aurinkopyörälle: muodostaa yhteyden moottorin akselin ja rengasvaihteen välille.
• Kun liitäntä on tehty, moottorin akselin ja rengaspyörän nopeudet ovat samat
• Kun pyörien nopeus kasvaa moottoria nopeammaksi, aurinkovaihde alkaa pyöriä toiseen suuntaan vaihtaakseen välityssuhdetta (kun kaikki on lukittu, se alkaa "vierimään" lisäämään järjestelmän nopeutta entisestään). Pikemminkin voidaan sanoa, että vastaanottaessaan vääntömomentin aurinkovaihde ei vain yhdistä moottorin akseleita ja vetopyörää, vaan myös saa ne myöhemmin kiihtymään (se ei ainoastaan ​​jarruta "vastusta", vaan saa ne myös pyörimään seuraavalla tavalla)

100% sähkökäyttöinen tila

Tässä ICE- (lämpö-) ja MG1 -moottoreilla ei ole erityistä roolia, vaan MG2 pyörii pyöriä akusta saadun sähkön vuoksi (siis kemiasta syntyvä energia). Ja vaikka MG2 kääntää MG1: n roottoria, se ei vaikuta ICE -lämpömoottoriin, eikä siksi ole vastustusta, joka huolestuttaa meitä.

Lataustila pysäytettynä

Täällä toimii lämpömoottori, joka pyörii MG1: tä planeettajunan läpi. Tällä tavalla sähköä tuotetaan ja lähetetään virranjakajalle, joka ohjaa sähkön vain akkuun.

Energian talteenottotila

Tämä on kuuluisa "B" (regeneratiivinen jarrutus) -tila, joka näkyy vaihteenvalitsimessa (kun painat sitä, moottorijarrutus liittyy enemmän MG2 -kineettisen energian talteenottoon, vastus on sähkömagneettinen). Hitaus / kineettinen energia tulee pyöristä ja kulkee siksi MG2: een mekaanisten hammaspyörien ja ketjun kautta. Koska sähkömoottori voi olla käännettävä, se tuottaa sähkövirtaa: jos lähetän mehua sähkömoottorille, se kytkeytyy päälle, jos käännän pysäytettyä sähkömoottoria käsin, se tuottaa sähköä.

Jakelija ottaa talteen tämän sähkövirran ja lähettää sen akulle, joka sitten ladataan uudelleen.

Sähkö- ja lämpömoottori toimivat yhdessä

Tasaisella nopeudella ja hyvällä nopeudella, eli suurimman osan ajasta, pyöriä käytetään sähkö- (MG2) ja lämpömoottorien voimalla.

ICE -lämpömoottori ajaa planeettapyörää, joka tuottaa sähköä MG1: ssä. Tämä siirtää myös mekaanista voimaa pyörille, koska planeettapyörä on myös kytketty niihin.

Tässä vaikeudet voivat tulla rajoittaviksi, koska planeettapyörän pyörimisnopeudesta riippuen se ei ole sama (erityisesti tiettyjen hammaspyörien suunta).

CVT-tyyppinen vaihteisto (jatkuva ja progressiivinen muutos, kuten skoottereissa) syntyy moottorien välisen jännitteen (käämien läpi kulkevan mehun aiheuttaman magneettisen vaikutuksen: indusoidun sähkömagneettisen kentän) ja planeettapyörän välisen vuorovaikutuksen avulla . joka vastaanottaa useiden kanavien voiman. Onnea, että saat tämän heti käden ulottuvillesi, vaikka käytettävissäni oleva video sallii sen.

Suurin teho

Tämä on vähän kuin edellinen kappale, paitsi että tässä otamme myös akun tuottaman sähkövirran, joten MG2 hyötyy tästä.

Tässä on Prius 4: n nykyinen versio:

Plug-in / ladattava versio?

Vaihtoehto ladattavalla akulla, joka mahdollistaa 50 km: n ajamisen täysin sähköajoneuvolla, koostuu vain suuremman akun asentamisesta ja laitteen asentamisesta, joka mahdollistaa akun kytkemisen sektoriin.

Sinun on ensin käytävä läpi virranjakaja ja invertteri, jotta voit hallita teho -eroa ja erilaisia ​​mehuja: AC, DC jne.

HSD 4X4 versio?

Kuten tiedät, Rav4- ja NX 4H -malleissa on 4X300-versio, joka on suunniteltu lisättäväksi taka-akselille, aivan kuten PSA: n E-Tense ja HYbrid / HYbrid4. Siten se on tietokone, joka varmistaa etu- ja taka -akselin pyörien jatkuvan tehon, joilla ei näin ollen ole fyysistä yhteyttä.

Miksi sarja / rinnakkainen?

Laitetta kutsutaan sarja-/rinnakkaistilaksi, koska sitä kutsutaan "sarjaksi", kun olet 100 % sähköisessä tilassa. Siksi toimimme samalla tavalla kuin BMW i3, lämpömoottori on virtageneraattori, joka syöttää akkua, joka itse liikuttaa autoa. Itse asiassa tällä toimintatavalla moottori on täysin irrotettu pyöristä.

Sitä kutsutaan myös rinnakkaiseksi, kun moottori on kytketty pyöriin planeettalaitteen kautta. Ja tätä kutsutaan erärakennukseksi (katso Eri rakenteet täältä).

Tekeekö Toyota liikaa järjestelmällään?

Tämän artikkelin lopussa haluaisin sanoa pienen tyradin. Toyotalla on todellakin paljon sanottavaa plug-in-hybridistään, ja se on täysin ymmärrettävää ja laillista. Minusta näyttää kuitenkin siltä, ​​että brändi on mennyt kahdessa suhteessa liian pitkälle. Ensimmäinen on idealisoida tekniikka, merkitsemällä väliaikaisesti, että se pelastaa planeetan jollakin tavalla ja että brändi käynnistää pohjimmiltaan vallankumouksen, joka pelastaa meidät kaikki. Toki se vähentää polttoaineen kulutusta, mutta meidän ei myöskään pitäisi olla karikatyyrejä, ei-hybridisoitunut diesel-tila-auto toimii joskus melkein samalla tavalla, ellei paremmin.

Joten Toyota hyödyntää nykyistä dieselin vastaista kontekstia lisätäkseen kerroksen, joka on mielestäni hieman koristeltu täällä käsittelyn rajoissa, tässä on yksi:

TV-mainos - Hybridivalikoima - Valitsemme Hybridin

Sitten on yhteysongelma. Japanilainen brändi perustaa suuren osan viestinnästään siihen, että autoa ei tarvitse ladata verkkovirrasta, ikään kuin se olisi teknologinen etu kilpailuun nähden. Tämä on itse asiassa hieman harhaanjohtavaa, koska se on enemmän haitta kuin mikään muu ... Ladattavien hybridiautojen ei tarvitse tehdä sitä, tämä on vaihtoehto, jota tarjotaan omistajansa lisäksi! Joten brändi onnistuu poistamaan yhden virheistä etuna, ja se on edelleen vahva, eikö niin? Ironista kyllä, Toyota myy plug-in-versioita Priuksestaan, ja niiden pitäisi olla parempia ... Tässä on yksi mainoksista:

Eikö sitä tarvitse ladata uudelleen? Pikemminkin sanon: "laiha, ei ole mitään keinoa tehdä ..."

Jatka eteenpäin ?

Jos haluat mennä pidemmälle, ehdotan, että tutustut huolellisesti tähän videoon, joka valitettavasti on vain englanniksi. Selitys tehdään vaiheittain, jotta se olisi mahdollisimman yksinkertainen ja suoraviivainen.