Hoe Toyota Hybrid (HSD) werk

Almal is deeglik bewus daarvan dat Toyota se HSD -verbastering die reputasie is dat dit 'n werkswinkel is. Die toestel van die Japannese handelsmerk (Aisin-samewerking) is nie net bekend vir sy doeltreffendheid nie, maar ook vir sy baie goeie betroubaarheid. Dit is egter nie maklik om te verstaan ​​nie as gevolg van sy kompleksiteit en baie moontlike maniere van werking.

Daarom sal ons probeer verstaan ​​hoe Toyota se hibriede toestel, die bekende Serial / Parallel HSD e-CVT, werk. Laasgenoemde laat jou toe om 100% elektries te ry of 'n kombinasie van elektries en termies. Hier neem ek 'n ietwat komplekse onderwerp aan, en soms moet ek dit 'n bietjie vereenvoudig (hoewel dit nie afbreuk doen aan die logika en beginsel nie).

Weet nou dat HSD-transmissies deur Aisin (AWFHT15) vervaardig word, waarvan Toyota 30% besit, en dat hulle hibriede en nie-hibriede transmissies aan die PSA-groep verskaf wanneer dit by EAT of e-AT8 kom. bokse. (baster2 en baster4). Ons is nou in die vierde geslag wat tegniese ontwikkeling betref. Terwyl die algehele beginsel dieselfde bly, word klein verbeterings aan die middelste planetêre rat of die uitleg aangebring om kompaktheid en doeltreffendheid te bereik (byvoorbeeld, korter kabellengtes verminder elektriese verliese).

Sintetiese verduideliking

As u 'n holistiese siening wil hê van hoe HSD werk, is hier 'n verduideliking wat dit saamvat. Jy moet verder in die artikel gaan om dieper te delf of probeer verstaan ​​wat jou op hierdie stadium ontwyk.

Hier is die rol van elke komponent sowel as die tegniese spesifikasies van die HSD:

• Die ICE (Internal Combustion Engine) is 'n hitte-enjin: alle energie kom daaruit, en daarom is dit die basis van alles. Dit is via 'n episikliese trein met MG1 verbind.
• MG1 dien as 'n elektriese kragopwekker (aangedryf deur 'n hitte-enjin) sowel as 'n ratkaswisselaar. Dit verbind ICE met MG2 via planetêre rat (planetêr). MG2 is direk aan die wiele gekoppel, dus as die wiele draai, draai dit, en as dit die wiele ook draai (in kort, geen ontkoppeling is moontlik tussen hulle nie) ...
• MG2 dien as 'n vastrapmotor (maksimum afstand 2 km of 50 km op inprop / herlaaibaar) en ook as 'n elektriese kragopwekker (vertraging: regenerasie)
• Planetêre rat: Dit koppel MG1, MG2, ICE en die wiele saam (dit belemmer nie dat sommige van die elemente beveilig word terwyl ander draai nie, jy moet leer en verstaan ​​hoe die planeetrat tot lewe kom). Ook te danke aan hom het ons 'n voortdurende verandering / afname, en daarom is dit hy wat die ratkas verteenwoordig (die ratverhouding verander, wat veroorsaak dat dit rem of "omkeer": die verband tussen ICE en MG1)

Die vermindering bestaan ​​uit min of meer byvoeging van die bewegings van die binnebrandenjin (termies) en MG2 (wat stewig aan die wiele gekoppel is, laat ons nie vergeet nie).

Hibried Planetary Gear Trainer

Hierdie video is perfek om 'n gevoel te kry vir hoe Toyota-hibridisasie werk.

Nuut: Handmatige opeenvolgende modus op Toyota HSD Hibrid?

Die ingenieurs kon die verslae (gedeeltelik ..) simuleer deur te speel oor hoe die MG1 op 'n nie-progressiewe wyse sou rem of omkeer om duideliker verslae te kry. Die ratverhouding word gegenereer deur MG1, wat min of meer stewig en min of meer "gly" verbind ICE en MG2 (MG2 = elektriese traksiemotor, maar ook bowenal wiele). Daarom kan hierdie afname geleidelik of "verspringend" wees, afhangende van hoe die kragverdeler MG1 dit beheer.

Let egter daarop dat ratwisseling nie gevoel word by deellading nie ... En by volle vrag (maksimum versnelling) gaan ons terug na deurlopend veranderlik want dit is die enigste manier om die beste versnellingsverrigting met hierdie stelsel te kry (die rekenaar weier dus om ratte te skakel vir maksimum versnelling).

Daarom word hierdie modus meer gebruik vir afdraande enjinremming as vir sportiewe bestuur.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 en Topspoed

Dit is hoe dit eintlik lyk. Ongelukkig verloor ons opeenvolgende modus teen volle lading en voel ons nie meer die ratte nie.

Veelvuldige weergawes?

Afgesien van die verskillende generasies, het die THS / HSD / MSHS-stelsel soos toegepas op Toyota en Lexus twee hoofvariante. Die eerste en mees algemene is die dwarsweergawe, wat vandag in die Aisin AWFHT15 beliggaam word (in die vroeë 90's is dit THS genoem vir die Toyota Hibrid System. Nou is dit HSD vir die Hybrid Synergy Drive). Dit kom in twee min of meer kompakte modelle: Prius / NX / C-HR (groter), corolla en Yaris (klein).

Hier is 'n meer moderne (Prius 4) HSD-transmissie van transversale weergawes (nou is daar twee verskillende groottes, hier is die groter een). Dit is baie meer kompak as die variant wat jy hieronder kan sien (nie die een net onder die longitudinale een nie, selfs onder ...)

Toyota Prius IV 2016 1.8 Hibriede versnelling 0-180 km / h

Prius 4 op volle gas, hier is die beroemde deurlopende veranderingseffek wat geproduseer word deur die kombinasie van elektriese motors / kragopwekkers, 'n hitte-enjin en 'n sentrale planetêre trein.

Dan kom die MSHS vir die multi-stadium hibriede stelsel (waaroor ek nie eintlik hier hoef te praat nie ... Maar aangesien dit identies werk, kom dit ook van Aisin en is ontwerp vir die Toyota groep ...) dit is baie belangrik. 'n groter toestel wat in die lengte geplaas moet word en wat hierdie keer regte ratte kan genereer, waarvan daar 10 is (4 regte ratte in 'n boks en 'n kombinasie van elektriese motors op 'n slim manier om 10. Totaal te bereik, dus nie 'n veelvoud van 4, maar dit maak nie saak nie).

Daar is eintlik twee weergawes: AWRHT25 en AWRHM50 (MSHS, wat 10 verslae het).

Die veel meer gesogte longitudinale weergawe (hier AWRHM50) is hoofsaaklik vir Lexus bedoel (min Toyota het 'n enjin in daardie sin). Daar is twee weergawes, waarvan een tot 10 werklike verslae kan genereer.

2016 Lexus IS300h 0-100km / h en bestuursmetodes (eko, normaal, sport)

Gaan terug na 1:00 minuut om te sien hoe AWFHT15 verslae kan genereer. Vreemd genoeg word die bekende "spoedspronge" nie meer gevoel wanneer die enjin vol gelaai is nie ... Dit is omdat die toestel die doeltreffendste (chronograaf) in CVT-modus is, dus veroorsaak vollading 'n normale deurlopende variasiemodus.

Hoe werk 'n Toyota hibried?

So, wat is die basiese beginsel van die HSD hibriede toestel? As ons dit rofweg moet opsom, kan ons praat van 'n hitte-enjin wat met twee motors / kragopwekkers werk (die elektriese motor is altyd omkeerbaar) en waarvan die verskillende wringkragte (van elke enjin) deur die sentrale planetêre trein beheer en beheer word, maar ook die elektriese intensiteit (en rigting van elektrisiteit) wat deur 'n kragverspreider beheer word ("inverter" in Engels). Die reduksierat (CVT-ratkas) word elektronies beheer, wat veroorsaak dat die MG1-enjin op 'n spesifieke manier werk, asook deur 'n sentrale planetêre rat, wat dit moontlik maak om veelvuldige kragte saam te voeg om een ​​uit te voer.

Die enjin kan heeltemal van die wiele ontkoppel word, sowel as deur die planetêre aandrywing ...

Kortom, selfs as ons wil vereenvoudig, verstaan ​​ons dat dit nie so maklik sal wees om te assimileer nie, daarom sal ons op die basiese beginsels fokus. Ek het egter vir jou 'n video in Engels geplaas wat die besonderhede bevat, so as jy dit wil deurdruk, behoort jy dit te kan doen (met motivering en gesonde neurone, natuurlik).

Hier is die Prius 2, wat minder kompak is as die een wat ek jou hierbo gewys het. Kyk hoe hulle die lugversorging-kompressor (blou aan die linkerkant van die enjin) uitgelig het. Inderdaad, anders as enige "normale" masjien, word dit deur 'n elektriese motor aangedryf. Die wiele is aan 'n ketting gekoppel wat in die middelste gedeelte aan die regterkant (regs in die middel van die elektroniese wisselaar) gesien kan word.

elektroniese wisselaar naby

In profiel sien ons een van die wielophangings wat via 'n differensiaal aan die ketting gekoppel is.

Verskillende werkswyses

Kom ons kyk na die verskillende werkingsmodusse van 'n toestel en, langs die pad, hoekom dit as serieel/parallel beskou word, terwyl 'n hibriede stelsel gewoonlik óf die een óf die ander is. Die vernuftige manier waarop HSD ontwerp is maak voorsiening vir beide, en dit maak dit ook 'n bietjie lastig ...

Toyota HSD -toestel: besonderhede en argitektuur

Hier is 'n vereenvoudigde veelkleurige HSD-toestelargitektuur om jou te help om verbindings tussen komponente te maak.

Die diagram is onderstebo in vergelyking met die boonste foto want dit is uit 'n ander hoek geneem... Ek het die Prius 2 diagram geneem en dis hoekom hier 'n ketting is, meer moderne weergawes het dit nie, maar die beginsel verander nie in beide gevalle (of dit nou ketting, as of rat is, is dieselfde.

Hier is die meganisme in meer detail, want dit moet verstaan ​​word dat die koppelaar hier verkry word as gevolg van die elektromagnetiese krag tussen die rotor en stator MG1.

MG1 is aan die enjin gekoppel via 'n planetêre ratstel (groen) van 'n planetêre ratstel. Dit wil sê, om die MG1-rotor (middelste gedeelte) te draai, gaan die hitte-enjin deur 'n planetêre rat. Ek het hierdie trein en enjin in een kleur uitgelig sodat ons hul fisiese verband duidelik kan sien. Daarbenewens, en dit word nie in die diagram uitgelig nie, is die groen satelliet en die blou middelste sonrat MG1 fisies goed verbind (daar is 'n gaping tussen hulle), asook die kroon (die rand van die trein). en die groen satelliet van die hitte-enjin.

MG2 is direk aan die wiele gekoppel deur 'n ketting, maar dit dryf ook die eksterne planetêre rat van die sentrale planetêre rat aan (kroon is donkerblou, ek het dieselfde kleur gekies om die planeetrat te verleng sodat ons duidelik kan sien dit is gekoppel aan MG2 ) ...

Hier is die planetêre ratkas voor, nie in profiel in die diagram hierbo nie, ons kan die verbande tussen die verskillende ratte wat met MG1, MG2 en ICE geassosieer word beter sien.

Die probleem lê daarin om die beginsel van die planetêre trein te verstaan, in die wete dat die interne bewegings nie saamval nie, afhangende van die bewegingswyses, maar ook van die snelheid ...

Geen koppelaar nie?

Anders as alle ander transmissies het die HSD nie 'n koppelaar of wringkragomsetter nodig nie (byvoorbeeld, 'n CVT het 'n wringkragomsetter nodig). Dit is hier waar die elektromagnetiese krag die wiele deur die planetêre trein aan die enjin bind danksy MG1. Dit is dan die rotor en stator van laasgenoemde (MG1) wat dan die effek van wrywing veroorsaak: as u die elektriese motor met die hand draai, ontstaan ​​weerstand, en dit is laasgenoemde wat ons hier as koppelaar gebruik.

Dit is selfs beter as daar tydens wrywing (die spoedverskil tussen die stator en die rotor, dus tussen die motor en die wiele) elektrisiteit opgewek word. En daardie elektrisiteit sal in die battery gestoor word!

Dit is hoekom die HSD-stelsel as baie intelligent beskou word, omdat dit 'n minimum energieverlies verskaf deur energie te herwin op die oomblik van wrywing. Op die klassieke koppelaar verloor ons hierdie energie in hitte, hier word dit omgeskakel in elektrisiteit, wat ons in die battery herstel.

Daar is dus ook geen meganiese slytasie nie, aangesien daar geen fisiese kontak tussen die rotor en die stator is nie.

Wanneer dit gestop word, kan die enjin loop sonder om te stop omdat die wiele nie die enjin blokkeer nie (wat sou gebeur het as ons op 'n handrat gestop het sonder om af te skakel). Die blou sonrat (ook genoem ledig) is gratis, so dit skei die motorwiele (vandaar die groen kroon planetêre ratte). Aan die ander kant, as die sonrat wringkrag begin ontvang, sal dit die groen ratte aan die kroon koppel, en dan sal die wiele geleidelik begin draai (elektromagnetiese wrywing).

As die sonrat vry is, kan krag nie na die kroon oorgedra word nie.

Soos die rotor tol, word wrywing in die stator geskep, wat wringkrag veroorsaak, en hierdie wringkrag word na die sonrat oorgedra, wat toesluit en selfs uiteindelik in die ander rigting draai. As gevolg hiervan word 'n verbinding geskep tussen die motoras in die middel en die ringrat aan die omtrek (rat = wiele). Let daarop dat die toestel ook dien om te stop en te begin: wanneer jy wil begin, is dit genoeg om die sonrat kortliks te blokkeer sodat die ICE-hitte-enjin wringkrag ontvang van MG2 wat aan die aangedrewe wiel gekoppel is (dit begin dit dan soos 'n aansitter. Klassiek).

Dus, om dit op te som:

• Wanneer stilstaande is, kan die enjin draai omdat die skakel tussen die enjinas en die ringrat nie vasgestel is nie: die sonrat is vry (selfs al skakel die Prius gewoonlik af wanneer dit stilstaan ​​om brandstof te bespaar)
• Deur die enjinspoed te verhoog, draai die rotor vinnig genoeg om 'n elektromagnetiese krag op te wek, wat dan wringkrag na die sonrat oordra: 'n verbinding tussen die motoras en die ratkas skep.
• Wanneer die verbinding gemaak word, is die spoed van die motor-as en die ringwiel gelyk
• Wanneer die spoed van die wiele vinniger as die enjin word, begin die sonrat in die ander rigting tol om die ratverhouding te verander (nadat alles gesluit is, begin dit "rol" om die spoed van die stelsel verder te verhoog). Daar kan eerder gesê word dat, deur wringkrag te ontvang, die sonrat nie net die motorasse en die dryfwiel verbind nie, maar ook veroorsaak dat hulle daarna versnel (dit rem nie net "weerstaan" nie, maar veroorsaak ook dat hulle in die volgende manier)

100% elektriese modus

Hier speel die ICE (termiese) en MG1 motors nie 'n spesiale rol nie, dit is MG2 wat die wiele laat draai as gevolg van die elektrisiteit wat van die battery verkry word (vandaar die energie wat uit die chemie spruit). En al draai MG2 MG1 se rotor, beïnvloed dit nie die ICE-hitte-enjin nie, en daarom is daar geen weerstand wat ons bekommer nie.

Laaimodus wanneer gestop

Hier is 'n hitte-enjin aan die werk, wat MG1 deur 'n planetêre trein roteer. Op hierdie manier word elektrisiteit opgewek en na die kragverspreider gestuur, wat elektrisiteit net na die battery lei.

Energieherwinningsmodus

Dit is die bekende "B" (regeneratiewe rem)-modus, wat op die ratknop gesien kan word (wanneer jy dit druk, is daar meer enjinrem wat verband hou met MG2 kinetiese energie-herwinning, die weerstand is elektromagneties). Die traagheid / kinetiese energie kom van die wiele en versprei dus na MG2 deur die meganiese ratte en ketting. Aangesien die elektriese motor omkeerbaar kan wees, sal dit elektriese stroom opwek: as ek sap na die elektriese motor stuur, sal dit aanskakel, as ek die gestopte elektriese motor met die hand draai, sal dit elektrisiteit produseer.

Hierdie elektriese stroom word deur die verspreider herwin om dit na die battery te stuur, wat dan herlaai sal word.

Elektriese en hitte-enjin werk saam

Teen 'n stabiele spoed en 'n goeie spoed, dit wil sê die meeste van die tyd, sal die wiele deur die krag van die elektriese (MG2) en hitte-enjins aangedryf word.

Die ICE-hitte-enjin dryf die planetêre rat aan, wat elektrisiteit in MG1 opwek. Dit sal ook meganiese krag na die wiele oordra, aangesien die planeetrat ook daaraan gekoppel is.

Dit is waar probleme beperkend kan raak, want afhangende van die rotasiespoed van die planeetrat sal nie dieselfde wees nie (veral die rigting van sekere ratte).

'n CVT-styl ratkas (deurlopende en progressiewe verandering soos op bromponies) word geskep deur die wisselwerking van spannings tussen die motors (danksy die magnetiese effek wat veroorsaak word deur die sap wat deur die spoele gaan: 'n geïnduseerde elektromagnetiese veld) sowel as die planetêre rat . wat die krag van verskeie kanale ontvang. Sterkte om dit binne u vingers te kry, selfs al kan u die video wat ek tot u beskikking het, dit doen.

Maksimum krag

Dit is 'n bietjie soos die vorige paragraaf, behalwe dat ons hier ook die elektriese krag neem wat die battery kan verskaf, so MG2 baat hierby.

Hier is die huidige weergawe van die Prius 4:

Inprop / herlaaibare weergawe?

Die herlaaibare battery-opsie, wat 50 km op 'n volledig elektriese voertuig toelaat, is slegs om 'n groter battery te installeer en 'n toestel te installeer waarmee die battery aan die sektor gekoppel kan word.

Jy moet eers deur die kragverspreider en omskakelaar gaan om die kragverskil en die verskillende soorte sap te bestuur: AC, DC, ens.

HSD 4X4 weergawe?

Soos jy behoort te weet, bestaan ​​'n 4X4-weergawe op die Rav4 en NX 300H en is ontwerp om by die agteras gevoeg te word, net soos PSA se E-Tense en HYbrid / HYbrid4. Dit is dus 'n rekenaar wat die konstante krag van die wiele van die voor- en agteras verseker, wat dus nie 'n fisiese verbinding het nie.

Waarom reeks / parallel?

Die toestel word serieel/parallel genoem omdat dit "reeks" genoem word wanneer jy in 100% elektriese modus is. Daarom werk ons ​​op dieselfde manier as die BMW i3, die hitte-enjin is 'n stroomopwekker wat die battery voed, wat self die motor beweeg. Trouens, met hierdie metode van werking word die enjin heeltemal van die wiele ontkoppel.

Dit word ook parallel genoem wanneer die motor deur 'n planetêre toestel aan die wiele gekoppel is. En dit word bondelbou genoem (sien Verskeie bouwerke hier).

Doen Toyota te veel met sy stelsel?

Om hierdie artikel af te sluit, wil ek 'n bietjie tirade sê. Toyota praat inderdaad baie oor sy inprophibried, en dit is heeltemal verstaanbaar en wettig. Dit lyk egter vir my of die handelsmerk in twee opsigte te ver gegaan het. Eerstens, om tegnologie te idealiseer, wat in die verbygaan impliseer dat dit die planeet op een of ander manier sal red, en dat die handelsmerk in wese 'n rewolusie begin wat ons almal sal red. Sekerlik, dit verminder brandstofverbruik, maar ons moet ook nie karikatuur wees nie, 'n nie-gehibridiseerde diesel-minibus werk amper dieselfde, indien nie beter nie, soms.

Toyota maak dus gebruik van die huidige anti-diesel-konteks om 'n laag by te voeg wat ek dink 'n bietjie versier is, maar dit is een:

TV-advertensie - Hibriede reeks - Ons kies Hibriede

Dan is daar 'n verbindingsprobleem. Die Japannese handelsmerk baseer baie van sy kommunikasie op die feit dat die motor nie van die hoofstroom af gelaai hoef te word nie, asof dit 'n tegnologiese voordeel bo die kompetisie is. Dit is eintlik 'n bietjie misleidend aangesien dit meer 'n nadeel is as enigiets anders ... Hibriede motors wat gelaai kan word hoef dit nie absoluut te doen nie, dit is 'n opsie wat bykomend tot sy eienaar aangebied word! So die handelsmerk slaag daarin om een ​​van die gebreke as 'n voordeel af te gee, en dit is steeds sterk, is dit nie? Ironies genoeg verkoop Toyota inpropweergawes van sy Prius, en hulle behoort beter te wees ... Hier is een van die advertensies:

Moet dit nie herlaai nie? Ek sal eerder sê: "dun, daar is geen manier om te doen nie ..."

Beweeg aan ?

Om verder te gaan, stel ek voor dat u hierdie video noukeurig bestudeer, wat ongelukkig slegs in Engels is. Die verduideliking word in fases gedoen om dit so eenvoudig en reguit as moontlik te maak.