Мало историје – како се развијао Тоиотин хибридни погон?

Већ неко време возимо Ц-ХР у редакцији. Ценимо предности хибридног погона у граду сваког дана, али неко време смо се питали како је Хибрид Синерги Дриве дошао пре него што је стигао до најновијег модела? Ако сте такође заинтересовани, читајте даље.

Да ли сте се икада запитали колико далеко иде историја хибридних погона? За разлику од изгледа, ова врста проналаска није домен последњих десетак година. Први патент за погонски систем који користи мотор са унутрашњим сагоревањем и електромотор припадао је Вилијаму Х. Патону, а појавио се... до пре 128 година! Овај патент је развио Паттон Мотор Цар, хибридни погон који је коришћен за погон трамваја и малих локомотива. Прототип је направљен 1889. године, а осам година касније производна верзија локомотиве продата је железничкој компанији.

Фаетон је изашао на путеве годину дана раније пре производње жичаре Патон. Не, не овај Волксваген-Бентлеи. Армстронг Пхаетон. Вероватно први хибридни аутомобил, тачније инвалидска колица, у историји. На броду је био 6,5-литарски 2-цилиндрични мотор са унутрашњим сагоревањем, као и електрични мотор. Замајац је такође деловао као динамо који је пунио батерију. Армстронг Пхаетон је већ повратио енергију од кочења, али на мало другачији начин од данашњих хибрида. Електрични мотор је коришћен за напајање светла и покретање мотора са унутрашњим сагоревањем, и то можда не би било изненађујуће ако не због чињенице да је претходио кадилак аутоматском стартеру 16 година.

Заинтересовани? Шта кажете на 3-степени полуаутоматски мењач? Зупчаници нису морали да се мењају потпуно ручно. Много пре него што су синхронизатори измишљени и техника са двоструким квачилом заборављена, електрични мотор је аутоматски управљао квачилом приликом промене степена преноса. Међутим, Армстронг Пхаетон мотор је био... превише моћан. Стално је оштећивала дрвене точкове, што је касније исправљено додавањем појачања на точкове.

Фердинанд Порше је такође имао своје заслуге у историји аутомобила. Лохнер-Порсцхе Микте Хибрид је аутомобил који су у каснијим верзијама покретали електрични мотори - по један за сваки точак. Ови мотори су били напајани батеријама и обртним моментом мотора са унутрашњим сагоревањем. Ово возило је могло да носи до четири особе и покретано је искључиво на електричну енергију или само помоћу мотора са унутрашњим сагоревањем.

Звучи одлично? Не потпуно. Микте батерије су се састојале од 44 ћелије од 80 волти и биле су тешке 1,8 тона. Карике нису биле јако јаке, па су биле затворене у одговарајуће кућиште и окачене на опруге. Међутим, ово је сама батерија и додајмо јој много електромотора. Проналазак Лохнера и Порсцхеа тежио је више од 4 тоне. Иако из данашње перспективе то изгледа као потпуна грешка, Микте је многим инжењерима дао паузу. На пример, они из Боинга и НАСА-е који су веома пажљиво проучавали овај уређај. Са ефектима, јер је ЛРВ, који су мисије Аполо 15, 16 и 17 користиле за путовање на Месец, имао многа решења преузета из Лохнер-Порсцхе Микте хибрида.

Историја хибрида је прилично дуга, па пређимо право у савремено доба од самог почетка. Хибриди какве познајемо постали су популарни тек касних 90-их када је Тоиота Приус ушла на јапанско тржиште. Тада је први пут – 1997. године – коришћен назив „Тоиота Хибрид Систем“, који је касније постао „Хибрид Синерги Дриве“. Како су изгледале поједине генерације?

Први Тоиота Приус – Тојотин хибридни систем

Већ знамо да идеја о хибридном аутомобилу није нова. Међутим, требало је више од 100 година да концепт заиста постане популаран. Тоиота Приус је постао први масовно произведен хибридни аутомобил. Можда је то разлог зашто су сви хибриди јасно повезани са Приусом. Али погледајмо техничка решења.

Иако је производња Приуса почела 1997. године, овај део продаје био је ограничен на јапанско тржиште. Извоз на друга тржишта, углавном у САД, почео је тек 2000. године. Међутим, извозни модел НХВ11 је мало унапређен у односу на свог претходника (НХВ10).

Испод хаубе јапанског хибрида налазио се 1.5 ВВТ-и мотор са променљивим темпом вентила, који је радио по Аткинсоновом циклусу. Претпоставке су биле мање-више исте као и сада – бензински мотор су подржавала два електромотора – један је деловао као генератор, а други је покретао точкове. Планетарни зупчаник, који је служио као континуално променљиви ЦВТ мењач, био је одговоран за правилну дистрибуцију рада мотора.

Није то био баш брз ауто, са снагом од 58 КС. и 102 Нм при 4000 о/мин. Убрзање је стога било прилично скромно, као и максимална брзина од 160 км/х. Одушевљавала је ниска потрошња горива, која је у просеку могла да падне испод 5 л/100 км.

У НХВ11, већина компоненти је побољшана како би се обезбедиле боље перформансе. Снага електромотора повећана је за 3 кВ, а обртни момент за 45 Нм. Смањени су механички губици и смањена бука. Максимална брзина мотора је такође повећана за 500 о/мин.

Први Приус, међутим, није био ослобођен својих недостатака – није био поуздан као данашњи модели, било је проблема са прегревањем батерија, а неке електричне компоненте (као што је електромотор) биле су прегласне.

Приус ИИ, односно Хибрид Синерги Дриве

Године 2003. појавио се још један Приус са другом генерацијом ТХС мотора. По први пут је назван Хибрид Синерги Дриве. Пре него што пређемо на погон, вреди поменути иконски облик. Није настао ниоткуда и чак има своје име - "Камбак". Развио га је 30-их аеродинамички инжењер Вунибалд Камм. Каросерија са високим, одсеченим задњим делом је аеродинамичније, нема турбуленција на задњем делу аутомобила.

Док је радила на другој генерацији Приуса, Тојота је регистровала чак 530 патената. Иако је сам концепт био сличан ТХС драјву, само је ХСД исправно искористио могућности диск система. Потенцијал електромотора и мотора са унутрашњим сагоревањем је изједначен, за разлику од раније идеје која је била повећање снаге мотора са унутрашњим сагоревањем ради побољшања перформанси. Други Приус је покренут и делимично убрзан помоћу електромотора. Снага електричног дела погона је повећана за 50%.

Ова генерација је такође представила електрични компресор клима уређаја који није захтевао мотор са унутрашњим сагоревањем за хлађење или загревање кабине. Тако је остало до данас. Приус је такође добио лакше никл-метал хидридне батерије 2003. године. Број ћелија је смањен, а густина електролита повећана. Такође, у овом моделу се први пут појавио ЕВ режим, који вам омогућава да возите само на електрични мотор.

Лекус је развио сопствене опције погона за ову генерацију. 2005. је додао још један електромотор на задњу осовину и тако створио хибрид са погоном на све точкове. Трећи мотор је радио независно од команде предњој осовини - иако је, наравно, управљао контролером који је подешавао обртни момент и диференцијал брзине.

Први Лекус ГС 450х и ЛС 600х показали су како ХСД може да ради са снажним моторима и погоном на задње точкове. Овај систем је био још сложенији – посебно у области преноса. Планетарни мењач Равигнеаук са четири осовине, два квачила која мењају однос преноса другог мотора у односу на точкове - било је немогуће ићи у детаље. Ово треба да објасни машински инжењер.

Хибрид Синерги Дриве ИИИ

Долазимо до претпоследње генерације хибридног погона. Овде се догодила права револуција. Замењено 90% делова. Мотор са унутрашњим сагоревањем повећао је запремину на 1.8 литара, али су електромотори смањени. Снага је повећана на 136 КС, док је потрошња горива смањена за 9%. У овој генерацији смо могли да изаберемо режиме вожње - нормалан, еколошки и динамичан.

ХСД има фиксни однос, тако да је планетарни зупчаник, иако сличан ЦВТ-у, нешто сасвим друго. Спољни зупчаник је мотор МГ2, сунчани зупчаник је мотор МГ1, а мотор са унутрашњим сагоревањем повезан је „планетама“. Возач може некако да утиче на рад мотора са унутрашњим сагоревањем и електромотора, али педала гаса служи само за комуникацију са рачунаром. Кажемо како бисмо хтели да убрзамо, а компјутер израчунава какви су услови на путу и ​​како најефикасније комбиновати рад електромотора и мотора са унутрашњим сагоревањем.

Тоиота Ц-ХР или ХСД ИВ

Четврта генерација погона се појавила... у четвртој генерацији Приуса. Међутим, већ је заживео у другим моделима - на пример, у Ц-ХР. Четворка се у великој мери ослања на ХСД ИИИ, али из њега извлачи још више док троши мање горива. Међутим, „више“ не значи снагу, јер је смањена на 122 КС.

Пре свега, побољшане су карактеристике пуњења батерија - нови хибриди су у стању да апсорбују велике дозе енергије за краће време. Инвертер има посебан систем хлађења и заузима 30% мање простора. Планетарни мењач је замењен цилиндричним мењачем. Цео мењач је редизајниран тако да генерише 20% мање губитака.

Суммари

Погледали смо делове Тојотиног пута ка аутомобилима који комбинују предности електричних мотора са разноврсношћу мотора са унутрашњим сагоревањем. Међутим, не мења се сам диск. Концепт хибридног аутомобила се такође мења. Овај је одавно прешао са Приуса и улази у аутомобиле који изгледају мало уобичајеније. Хибриди постепено постају део свакодневног живота. Видимо их свуда у великим градовима. 

Једна од њих је Тоиота Ц-ХР, која ће се свидети онима који желе да се крећу градом у занимљивом кросоверу, али цене ниску потрошњу горива и тишину. Такође расте свест о потреби смањења загађења – и иако аутомобили овде нису извор свих зала, они су део тога, тако да треба нешто да се уради у вези са тим. Тојота је забележила значајан раст продаје хибридних возила из године у годину. Не захваљујући Приусу – захваљујући аутомобилима као што су Аурис или Ц-ХР – и даље приступачним у новчанику, у конвенционалном паковању, већ са рафинираним погоном који има додатну вредност доказане поузданости.

Када је следећа генерација? Не знамо. Вероватно ћемо сачекати још неколико година. Међутим, погонски склоп најновијих Тојотиних хибрида већ достиже невероватно висок ниво сложености.