Як працуе Toyota Hybrid (HSD)

Усім добра вядома, што гібрыдызацыя HSD ад Toyota мае рэпутацыю майстэрні. Прылада японскага брэнда (калабарацыя Aisin) вядома не толькі сваёй эфектыўнасцю, але і вельмі добрай надзейнасцю. Аднак зразумець яго няпроста з-за яго складанасці і мноства магчымых рэжымаў працы.

Таму мы паспрабуем зразумець, як працуе гібрыдную прыладу Toyota, знакаміты паслядоўны / раўналежны HSD e-CVT. Апошні дазваляе ездзіць на 100% электрычным або спалучаючы электрычны і цеплавы. Тут я бяруся за некалькі складаную тэму, і часам мне неабходна крыху спрасціць яе (хоць гэта не прымяншае логікі і прынцыпу).

Цяпер ведайце, што трансмісіі HSD вырабляюцца кампаніяй Aisin (AWFHT15), 30% якой належыць Toyota, і што менавіта яны пастаўляюць гібрыдныя і негібрыдныя трансмісіі групе PSA, калі гаворка ідзе пра EAT ці e-AT8. скрынкі. (гібрыд2 і гібрыд4). Цяпер мы знаходзімся ў чацвёртым пакаленні з пункту гледжання тэхнічнага развіцця. Калі ў цэлым прынцып застаецца тым жа, невялікія паляпшэнні ўносяцца ў цэнтральную планетарную перадачу або ў кампаноўку, каб дамагчыся кампактнасці і эфектыўнасці (напрыклад, памяншэнне даўжыні кабеляў змяншае электрычныя страты).

Сінтэтычнае тлумачэнне

Калі вы хочаце атрымаць цэласнае ўяўленне аб тым, як працуе HSD, вось тлумачэнне, якое падводзіць вынік. Вам трэба ісці далей у артыкуле, каб паглыбіцца ці паспрабаваць зразумець тое, што ўцячэ ад вас на дадзеным этапе.

Вось роля кожнага кампанента, а таксама тэхнічныя характарыстыкі HSD:

• ДВС (Рухавік унутранага згарання) - гэта цеплавы рухавік: уся энергія зыходзіць ад яго, і таму ён з'яўляецца асновай усяго. Ён звязаны з MG1 праз эпіцыклічны цягнік.
• MG1 служыць электрычным генератарам (прыводным у дзеянне цеплавым рухавіком), а таксама варыятарам з рэдуктарам. Ён звязвае ICE з MG2 праз планетарную перадачу (планетарную). MG2 падлучаны непасрэдна да колаў, таму, калі колы паварочваюцца, ён паварочваецца, і калі ён паварочвае колы таксама (карацей кажучы, паміж імі немагчыма расчапленне) …
• MG2 служыць цягавым электрарухавіком (максімальная адлегласць 2 км або 50 км на які падключаецца / перазараджваецца), а таксама ў якасці электрагенератара (запаволенне: рэгенерацыя)
• Планетарная перадача: яна звязвае MG1, MG2, ICE і колы разам (гэта не замінае замацаванню некаторых элементаў, у той час як іншыя круцяцца, вам трэба вывучыць і зразумець, як ажывае планетарная перадача). Таксама дзякуючы яму ў нас ёсць бесперапыннае змяненне / зніжэнне, і таму менавіта ён уяўляе каробку перадач (перадаткавы лік змяняецца, прымушаючы яго тармазіць або «рэверсаваць»: сувязь паміж ICE і MG1)

Зніжэнне складаецца ў больш ці менш даданні рухаў ДВС (цеплавога) і MG2 (які жорстка звязаны з коламі, не будзем забываць).

Трэнажор гібрыднай планетарнай перадачы

Гэта відэа ідэальна падыходзіць для таго, каб адчуць , як працуе гібрыдызацыя Toyota.

Навінка: ручны паслядоўны рэжым на гібрыдзе Toyota HSD?

Інжынерам удалося змадэляваць (часткова ..) справаздачы, гуляючы на ​​тым, як MG1 будзе тармазіць або рэверсаваць, непрагрэсіўным чынам, каб атрымаць больш выразныя справаздачы. Перадаткавы лік генеруецца MG1, які больш-менш трывала і больш-менш «праслізгвае» злучае ICE і MG2 (MG2 = электрычны цягавы рухавік, але таксама і, перш за ўсё, колы). Такім чынам, гэтае памяншэнне можа быць паступовым ці "ступеністым" у залежнасці ад таго, як кіруе размеркавальнік магутнасці MG1.

Аднак звернеце ўвагу, што пераключэнні перадач не адчуваюцца пры частковай нагрузцы … А ў выпадку поўнай нагрузкі (максімальнага паскарэння) мы вяртаемся да бесступенькавай працы, таму што гэта адзіны спосаб атрымаць найлепшыя характарыстыкі паскарэння з гэтай сістэмай ( кампутар таму адмаўляецца ад пераключэння перадач для максімальнага паскарэння).

Таму гэты рэжым больш выкарыстоўваецца для тармажэння рухавіком на спуску, чым для спартовага кіравання.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 і максімальная хуткасць

Вось як гэта выглядае насамрэч. Нажаль, пры поўнай нагрузцы мы губляем секвентальны рэжым, і мы больш не адчуваем шасцярэнькі.

Некалькі вэрсіяў?

Акрамя розных пакаленняў, сістэма THS/HSD/MSHS, якая распаўсюджваецца на Toyota і Lexus, мае два асноўных варыянту. Першай і найболей распаўсюджанай з'яўляецца папярочная версія, якая сёння ўвасоблена ў Aisin AWFHT15 (у пачатку 90-х яе звалі THS для Toyota Hybrid System. Цяпер гэта HSD для Hybrid Synergy Drive). Ён выпускаецца ў двух больш-менш кампактных мадэлях: Prius/NX/C-HR (большы), corolla і Yaris (маленькі).

Вось больш сучасная (Prius 4) трансмісія HSD з папярочных версій (зараз ёсць два розных памеру, тут большы). Ён нашмат кампактней, чым варыянт, які вы зможаце ўбачыць ніжэй (не той, які крыху ніжэй падоўжнага, нават ніжэй…)

Toyota Prius IV 2016 1.8 Гібрыдны разгон 0-180 км / г

Prius 4 на поўным разгоне, вось знакаміты эфект бесперапыннай змены, атрыманы камбінацыяй электрарухавікоў / генератараў, цеплавога рухавіка і цэнтральнага планетарнага цягніка.

Затым ідзе MSHS для шматступеннай гібрыднай сістэмы (пра якую я не павінен казаць тут на самой справе … Але паколькі яна працуе ідэнтычна, яна таксама зыходзіць ад Aisin і прызначана для групы Toyota …), гэта вельмі важна. прылада большага памеру, якое павінна быць размешчана ў падоўжным становішчы, і якое можа на гэты раз генераваць сапраўдныя шасцярні, якіх налічваецца 10 (4 сапраўдныя шасцярні ў скрынцы і камбінацыя электрарухавікоў разумным спосабам, якія дазваляюць дасягнуць 10. Разам такім чынам, не кратна 4, але гэта не мае значэння).

Фактычна існуе дзве версіі: AWRHT25 і AWRHM50 (MSHS, у якога 10 справаздач).

Значна больш прэстыжная падоўжная версія (тут AWRHM50) прызначаная, першым чынам, для Lexus (у нешматлікіх Toyota ёсць рухавік у гэтым сэнсе). Існуюць дзве версіі, адна з якіх можа генераваць да 10 рэальных справаздач.

2016 Lexus IS300h 0-100км/г і рэжымы руху (эка, нармальны, спорт)

Калі ласка, вярніцеся да 1:00 хвіліне, каб убачыць, як AWFHT15 можа ствараць справаздачы. Як ні дзіўна, знакамітыя скокі хуткасці больш не адчуваюцца пры поўнай нагрузцы рухавіка … Гэта таму, што прылада з'яўляецца найболей эфектыўным (хранограф) у рэжыме варыятара, таму поўная нагрузка выклікае звычайны рэжым з бесперапыннай зменай.

Як працуе гібрыд Таёты?

Дык у чым жа асноўны прынцып гібрыднай прылады HSD? Калі б нам прыйшлося рэзюмаваць гэта груба, мы маглі б казаць аб цеплавым рухавіку, які працуе з двума рухавікамі / генератарамі (электрарухавік заўсёды рэверсіўны) і чые розныя крутоўныя моманты (кожнага рухавіка) кантралююцца і кіруюцца цэнтральным планетарным цягніком, але таксама электрычная інтэнсіўнасць (і напрамак электрычнасці), якое кіруецца размеркавальнікам магутнасці («інвертар» на англійскай мове). Рэдуктарная перадача (скрынка перадач CVT) кіруецца электронікай, прымушаючы рухавік MG1 працаваць вызначанай выявай, а таксама праз цэнтральную планетарную перадачу, якая дазваляе камбінаваць некалькі магутнасцяў для высновы адной.

Рухавік можна цалкам адлучыць ад колаў, гэтак жа як і праз планетарны прывад.

Карацей кажучы, нават калі мы жадаем спрасціць, мы разумеем, што асіміляваць будзе не так проста, таму спынімся на асноўных прынцыпах. Тым не менш, я змясціў вам відэа на англійскай мове, у якім падрабязна апісаны дэталі, таму, калі вы хочаце праштурхнуць яго, вы павінны здолець гэта зрабіць (вядома, з матывацыяй і здаровымі нейронамі).

Вось прылада Prius 2, менш кампактная, чым тое, што я вам паказаў вышэй. Паглядзіце, як яны вылучылі кампрэсар кандыцыянера (сіні злева ад рухавіка). Сапраўды, у адрозненне ад любой нармальнай машыны, ён прыводзіцца ў рух электрарухавіком. Колы злучаныя з ланцугом, які можна ўбачыць у цэнтральнай частцы справа (прама пасярэдзіне электроннага варыятара).

электронны варыятар зблізку

У профіль мы бачым адзін з падвешванняў колаў, злучаны з ланцугом праз дыферэнцыял.

Розныя рэжымы працы

Давайце паглядзім на розныя рэжымы працы прылады і, адначасна, чаму яно лічыцца паслядоўным / раўналежным, тады як звычайна гібрыдная сістэма – гэта альбо адно, альбо іншае. Геніяльны спосаб распрацоўкі HSD дазваляе і тое, і іншае, і гэта таксама робіць яго крыху складаным …

Прылада Toyota HSD: дэталі і архітэктура

Вось спрошчаная архітэктура прылады HSD з некалькімі кветкамі, якія дапамогуць вам усталяваць сувязі паміж кампанентамі.

Дыяграма перагорнута ў параўнанні з верхняй фатаграфіяй, таму што яна зроблена пад іншым кутом … Я ўзяў схему Prius 2, і таму тут ёсць ланцужок, у больш сучасных версіях яе няма, але прынцып не мяняецца ва ў любым выпадку (няхай гэта будзе ланцуг, вал ці шасцярня - адно і тое ж).

Вось механізм больш падрабязна, таму што варта разумець, што муфта тут атрымліваецца за рахунак электрамагнітнай сілы паміж ротарам і статарам MG1.

MG1 падлучаны да рухавіка праз планетарную перадачу (зялёны колер) планетарнай перадачы. Гэта значыць, каб павярнуць ротар MG1 (цэнтральная частка), цеплавы рухавік праходзіць праз планетарную перадачу. Я вылучыў гэты цягнік і рухавік адным колерам, каб мы маглі ясна ўбачыць іх фізічную сувязь. Акрамя таго, і гэта не выдзелена на схеме, зялёны сатэліт і блакітная цэнтральная сонечная шасцярня MG1 добра злучаныя фізічна (паміж імі ёсць прабел), як і карона (край цягніка). і зялёны спадарожнік цеплавой машыны.

MG2 напрамую звязаны з коламі праз ланцуг, але ён таксама прыводзіць у рух знешнюю планетарную перадачу цэнтральнай планетарнай перадачы (завадная галоўка цёмна-сіняга колеру, я абраў той жа колер для падаўжэння планетарнай перадачы, каб мы маглі ясна бачыць, што яна падлучаны да MG2) .

Вось планетарны рэдуктар спераду, а не ў профіль на дыяграме вышэй, мы можам лепш убачыць злучэнні паміж рознымі шасцярнямі, звязанымі з MG1, MG2 і ICE.

Складанасць у тым, каб зразумець прынцып працы планетарнага цягніка, ведаючы, што ўнутраныя рухі не супадаюць у залежнасці ад рэжымаў руху, але таксама і ад хуткасці…

Няма счаплення?

У адрозненне ад усіх іншых трансмісій, HSD не мае патрэбу ў муфце або гідратарнсфарматары (напрыклад, для CVT патрэбен гідратарнсфарматар). Менавіта тут электрамагнітная сіла злучае колы з рухавіком праз планетарны цягнік дзякуючы MG1. Тады менавіта ротар і статар апошняга (MG1) затым ствараюць эфект трэння: калі вы круціце электрарухавік уручную, узнікае супраціў, і менавіта апошняе мы выкарыстаем тут у якасці счаплення.

Яшчэ лепш, калі падчас трэння (розніца хуткасцяў паміж статарам і ротарам, такім чынам, паміж рухавіком і коламі) узнікае электрычнасць. І гэта электрычнасць будзе захоўвацца ў батарэі!

Вось чаму сістэма HSD лічыцца вельмі інтэлектуальнай, таму што яна забяспечвае мінімум страт энергіі за рахунак узнаўлення энергіі ў момант трэння. На класічным счапленні мы губляем гэтую энергію ў цяпле, тут яна пераўтворыцца ў электрычнасць, якую мы аднаўляем у батарэі.

Такім чынам, таксама адсутнічае механічны знос, паколькі няма фізічнага кантакту паміж ротарам і статарам.

Пры прыпынку рухавік можа працаваць без прыпынку, паколькі колы не блакуюць рухавік (што магло б адбыцца, калі б мы спыніліся на механічнай каробцы перадач без выключэння). Сіняя сонечная шасцярня (таксама званая халастым ходам) вольная, таму яна падзяляе маторныя колы (такім чынам, зялёныя планетарныя шасцярні кароны). З іншага боку, калі сонечная шасцярня пачынае атрымліваць крутоўны момант, яна звяжа зялёныя шасцярні з каронай, і тады колы пачнуць паступова круціцца (электрамагнітнае трэнне).

Калі сонечная шасцярня вольная, высілак не можа перадавацца на карону.

Пры кручэнні ротара ў статары ствараецца трэнне, якое выклікае крутоўны момант, і гэты крутоўны момант перадаецца на сонечную шасцярню, якая блакуецца і нават у канчатковым выніку круціцца ў іншым кірунку. У выніку паміж валам рухавіка ў цэнтры і зубчастым вянком на перыферыі (зубчастае кола = колы) ствараецца сувязь. Звернеце ўвагу, што прылада таксама служыць для прыпынку і запуску: калі вы жадаеце запусціць, досыць ненадоўга заблакаваць сонечную шасцярню, каб цеплавы рухавік ДВС атрымаў крутоўны момант ад MG2, падлучанага да кіраванага кола (гэта затым запускае яго як стартар. робіць. класічны).

Такім чынам, калі падвесці вынік:

• У нерухомым стане рухавік можа круціцца, таму што сувязь паміж воссю рухавіка і кароннай шасцярняй не ўсталявана: сонечная шасцярня вольная (нават калі ў цэлым Prius адключаецца, калі нерухомы для эканоміі паліва)
• Павялічваючы частату кручэння рухавіка, ротар круціцца досыць хутка, каб генераваць электрамагнітную сілу, якая затым перадае крутоўны момант на сонечную шасцярню: ствараючы сувязь паміж воссю рухавіка і кароннай шасцярнёй.
• Калі сувязь зроблена, хуткасці восі рухавіка і кароннага кола роўныя
• Калі хуткасць колаў становіцца больш, чым у рухавіка, сонечная шасцярня пачынае круціцца ў іншым кірунку, каб змяніць перадаткавы лік (пасля таго, як усё заблакавана, яна пачынае "каціцца", каб яшчэ больш павялічыць хуткасць. сістэма). Хутчэй можна сказаць, што, атрымліваючы крутоўны момант, сонечная шасцярня не толькі злучае восі рухавіка і вядучае кола, але і прымушае іх пасля паскарацца (яна не толькі тармозіць супраціўляецца , але і прымушае іх круціцца наступным чынам)

100% электрычны рэжым

Тут рухавікі ICE (цеплавыя) і MG1 не гуляюць асаблівай ролі, менавіта MG2 круціць колы за кошт электраэнергіі, якая атрымліваецца ад батарэі (такім чынам, энергіі, якая ўзнікае ў выніку хіміі). І нават калі MG2 паварочвае ротар MG1, гэта не ўплывае на цеплавы рухавік ДВС, і, такім чынам, няма супраціву, якое нас турбуе.

Рэжым падзарадкі пры прыпынку

Тут працуе цеплавая машына, якая круціць MG1 праз планетарны цягнік. Такім чынам, выпрацоўваецца электрычнасць, якое адпраўляецца размеркавальніку энергіі, які накіроўвае электрычнасць толькі да батарэі.

Рэжым рэкуперацыі энергіі

Гэта знакаміты рэжым B (рэкуператыўнае тармажэнне), які можна ўбачыць на ручцы скрынкі перадач (калі вы націскаеце на яе, адбываецца большае тармажэнне рухавіком, злучанае з рэкуперацыяй кінэтычнай энергіі MG2, супраціў тут электрамагнітнае). Сіла інэрцыі / кінэтычная энергія зыходзіць ад колаў і таму распаўсюджваецца да MG2 праз механічныя шасцярні і ланцуг. Паколькі электрарухавік можа быць рэверсіўным, ён будзе генераваць электрычны ток: калі я адпраўлю сок у электрарухавік, ён уключыцца, калі я павярну спынены электрарухавік уручную, ён будзе вырабляць электрычнасць.

Гэты электрычны ток аднаўляецца дыстрыбутарам, каб адправіць яго ў акумулятар, які затым будзе перазараджвацца.

Электрычны і цеплавы рухавік працуюць разам

На стабілізаванай хуткасці і на добрай хуткасці, гэта значыць большую частку часу, колы будуць прыводзіцца ў рух сілай электрычнага (MG2) і цеплавога рухавікоў.

Цеплавы рухавік ДВС круціць планетарную перадачу, якая выпрацоўвае электрычнасць у MG1. Гэта таксама будзе перадаваць механічнае намаганне на колы, паколькі з імі таксама злучана планетарная перадача.

Менавіта тут цяжкасці могуць стаць абмяжоўвалымі, таму што ў залежнасці ад хуткасці кручэння планетарнай перадачы не будуць аднолькавымі (у прыватнасці, кірунак вызначаных шасцерняў).

Скрынка перадач у стылі CVT (бесперапынная і прагрэсіўная змена, як на скутэрах) ствараецца дзякуючы ўзаемадзеянню высілкаў паміж рухавікамі (дзякуючы магнітнаму эфекту, выкліканаму сокам, праходзілым праз шпулькі: індукаванае электрамагнітнае поле), а таксама планетарнай перадачы. які атрымлівае магутнасць некалькіх каналаў. Удачы, каб зразумець гэта ў вас пад рукой, нават калі відэа, якое я падаў у ваша распараджэнне, дазволіць вам гэта зрабіць.

максімальная магутнасць

Гэта крыху падобна на папярэдні абзац, за выключэннем таго, што тут мы таксама бярэм электрычную магутнасць, якую можа выдаць акумулятар, таму MG2 здабывае з гэтага карысць.

Вось актуальная версія Prius 4:

Версія Plug-in / акумулятарная?

Варыянт з якая перазараджваецца батарэяй, які дазваляе 50 км на цалкам электрычным транспарце, складаецца толькі ва ўсталёўцы батарэі большага памеру і ўсталёўцы прылады, які дазваляе падлучаць батарэю да сектара.

Спачатку вы павінны прайсці праз размеркавальнік харчавання і інвертар, каб кіраваць розніцай магутнасці і рознымі тыпамі соку: пераменнага, пастаяннага і г.д.

Версія HSD 4X4?

Як вы павінны ведаць, версія 4X4 існуе на Rav4 і NX 300H, яна прызначаная для дадання на заднюю вось, як і ў выпадку з E-Tense і HYbrid / HYbrid4 ад PSA. Такім чынам, гэта кампутар, які забяспечвае сталасць магутнасці колаў пярэдняга і задняга мастоў, якія, такім чынам, не маюць фізічнага злучэння.

Чаму паслядоўна / паралельна?

Прылада называецца паслядоўным / паралельным, таму што яно называецца "паслядоўным", калі вы знаходзіцеся ў 100% электрычным рэжыме. Таму мы працуем гэтак жа, як BMW i3, цеплавы рухавік - гэта генератар току, які сілкуе акумулятар, які сам перамяшчае аўтамабіль. У сутнасці, пры такім спосабе працы рухавік цалкам адлучаны ад колаў.

Ён таксама называецца паралельным, калі рухавік злучаецца з коламі праз планетарную прыладу. І гэта называецца серыйнай зборкай (гл. Розныя зборкі тут).

Toyota занадта шмат робіць са сваёй сістэмай?

Напрыканцы гэтага артыкула я хацеў сказаць невялікую тыраду. Сапраўды, Toyota шмат распавядае аб сваёй гібрыднай прыладзе, і гэта суцэль зразумела і законна. Аднак мне падаецца, што ў двух адносінах брэнд зайшоў занадта далёка. Па-першае, ідэалізаваць тэхналогію, мімаходзь маючы на ​​ўвазе, што яна нейкім чынам выратуе планету, і што, па сутнасці, брэнд ініцыюе рэвалюцыю, якая выратуе ўсіх нас. Вядома, гэта змяншае выдатак, але мы таксама не павінны карыкатурна адлюстроўваць, дызельны мінівэн без гібрыдызацыі працуе амаль гэтак жа, калі не лепш, часам.

Таму Toyota выкарыстоўвае перавагі бягучага антыдызельнага кантэксту, каб дадаць пласт, які, як мне здаецца, тут крыху перабольшаны на мяжы кіравальнасці, вось адзін:

Тэлевізійны ролік - Гібрыдная лінейка - Мы выбіраем Гібрыд

Затым узнікае праблема падключэння. Японскі брэнд засноўвае большую частку сваіх камунікацый на тым факце, што аўтамабіль не мае патрэбы ў падзарадцы ад сеткі, як калі б гэта было тэхналагічнай перавагай перад канкурэнтамі. На самай справе гэта крыху ўводзіць у зман, так як гэта хутчэй недахоп, чым штосьці яшчэ ... Гібрыдныя аўтамабілі, якія могуць зараджацца, не маюць абсалютнай неабходнасці ў гэтым, гэта опцыя, якая прапануецца ў дадатак да свайго ўладальніка! Такім чынам, брэнду ўдаецца выдаць адзін з недахопаў за перавагу, і гэта ўсё яшчэ моцна, ці не так? Па іроніі лёсу Toyota прадае падключаюцца версіі свайго Prius, і яны павінны быць лепш… Вось адзін з рэкламных ролікаў:

Не трэба яго перазараджваць? Хутчэй скажу: "тонкі, няма магчымасці зрабіць..."

Ісці далей?

Каб пайсці далей, я прапаную вам уважліва вывучыць гэтае відэа, якое, на жаль, толькі на англійскай мове. Тлумачэнне робіцца паэтапна, каб зрабіць яго максімальна простым і зразумелым.