Cách thức hoạt động của Toyota Hybrid (HSD)

Mọi người đều biết rằng chiếc xe hybrid HSD của Toyota có tiếng là xưởng. Thiết bị của thương hiệu Nhật Bản (hợp tác Aisin) không chỉ được biết đến với hiệu quả mà còn có độ tin cậy rất tốt. Tuy nhiên, nó rất khó hiểu vì tính phức tạp của nó và nhiều phương thức hoạt động có thể xảy ra.

Do đó, chúng tôi sẽ cố gắng tìm hiểu cách thức hoạt động của thiết bị hybrid, HSD e-CVT nối tiếp / song song nổi tiếng của Toyota. Loại thứ hai cho phép bạn đi xe điện 100% hoặc kết hợp giữa điện và nhiệt. Ở đây tôi đảm nhận một chủ đề hơi phức tạp, và đôi khi tôi cần đơn giản hóa nó một chút (mặc dù điều này không làm giảm đi tính logic và nguyên tắc).

Bây giờ hãy biết rằng hộp số HSD được sản xuất bởi Aisin (AWFHT15), trong đó Toyota sở hữu 30% và họ cung cấp hộp số hybrid và không hybrid cho nhóm PSA khi nói đến EAT hoặc e-AT8. các hộp. (hybrid2 và hybrid4). Chúng tôi hiện đang ở thế hệ thứ tư về phát triển kỹ thuật. Trong khi nguyên tắc tổng thể vẫn giữ nguyên, những cải tiến nhỏ được thực hiện đối với cách bố trí hoặc bánh răng hành tinh trung tâm để đạt được độ nhỏ gọn và hiệu quả (ví dụ, chiều dài cáp ngắn hơn giúp giảm tổn thất điện).

Giải thích tổng hợp

Nếu bạn muốn có một cái nhìn tổng thể về cách thức hoạt động của HSD, đây là giải thích để tổng hợp lại. Bạn cần phải đi sâu hơn trong bài viết để nghiên cứu sâu hơn hoặc cố gắng hiểu những gì đang lẩn tránh bạn ở giai đoạn này.

Dưới đây là vai trò của từng thành phần cũng như các thông số kỹ thuật của HSD:

• ICE (Động cơ đốt trong) là một động cơ nhiệt: tất cả năng lượng đều đến từ nó, và do đó nó là cơ sở của mọi thứ. Nó được kết nối với MG1 thông qua một chuyến tàu tuần hoàn.
• MG1 đóng vai trò như một máy phát điện (dẫn động bằng động cơ nhiệt) cũng như một bộ biến đổi hộp số. Nó kết nối ICE với MG2 thông qua bánh răng hành tinh (hành tinh). MG2 được kết nối trực tiếp với các bánh xe, vì vậy nếu các bánh xe quay, nó sẽ quay, và nếu nó cũng quay các bánh xe (tóm lại, không thể tách rời giữa chúng) ...
• MG2 hoạt động như một động cơ kéo (khoảng cách tối đa 2 km hoặc 50 km khi cắm vào / có thể sạc lại) và cũng như một máy phát điện (giảm tốc: tái tạo)
• Bánh răng hành tinh: Nó liên kết MG1, MG2, ICE và bánh xe với nhau (điều này không ảnh hưởng đến việc một số phần tử được bảo vệ trong khi những phần tử khác đang quay, bạn cần học và hiểu cách thiết bị hành tinh ra đời). Cũng nhờ anh ta mà chúng ta có sự thay đổi / tăng giảm liên tục, và do đó chính anh ta mới là người đại diện cho hộp số (tỷ số truyền thay đổi khiến nó bị phanh hoặc "lùi": mối liên hệ giữa ICE và MG1)

Việc giảm ít nhiều bao gồm việc bổ sung các chuyển động của động cơ đốt trong (nhiệt) và MG2 (được kết nối chặt chẽ với các bánh xe, chúng ta đừng quên).

Huấn luyện viên bánh răng hành tinh lai

Video này rất phù hợp để bạn cảm nhận cách thức hoạt động của hệ thống hybrid hybrid của Toyota.

Mới: Chế độ tuần tự thủ công trên Toyota HSD Hybrid?

Các kỹ sư đã quản lý để mô phỏng (một phần ..) các báo cáo bằng cách chơi thử cách MG1 sẽ hãm hoặc đảo ngược theo cách không tiến triển để có được các báo cáo rõ ràng hơn. Tỷ số truyền được tạo ra bởi MG1, ít nhiều chắc chắn và ít nhiều "trượt" kết nối ICE và MG2 (MG2 = động cơ điện kéo, nhưng trên hết là bánh xe). Do đó, mức giảm này có thể từ từ hoặc “so le” tùy thuộc vào cách điều khiển của bộ phân phối điện MG1.

Tuy nhiên, lưu ý rằng các chuyển số không được cảm nhận khi tải một phần ... Và khi đầy tải (gia tốc tối đa), chúng tôi quay trở lại biến đổi liên tục bởi vì đây là cách duy nhất để có được hiệu suất tăng tốc tốt nhất với hệ thống này (do đó máy tính từ chối sang số để tăng tốc tối đa).

Do đó, chế độ này được sử dụng nhiều hơn để phanh động cơ xuống dốc hơn là lái thể thao.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 và Tốc độ tối đa

Đây là những gì nó thực sự trông như thế nào. Thật không may, khi đầy tải, chúng tôi mất chế độ tuần tự và chúng tôi không còn cảm thấy bánh răng.

Nhiều phiên bản?

Ngoài các thế hệ khác nhau, hệ thống THS / HSD / MSHS được áp dụng cho Toyota và Lexus có hai biến thể chính. Đầu tiên và phổ biến nhất là phiên bản ngang, ngày nay được thể hiện trong Aisin AWFHT15 (vào đầu những năm 90, nó được gọi là THS cho Toyota Hybrid System. Bây giờ nó là HSD cho Hybrid Synergy Drive). Nó có hai mẫu nhỏ gọn hơn hoặc ít hơn: Prius / NX / C-HR (lớn hơn), corolla và Yaris (nhỏ).

Đây là hộp số HSD (Prius 4) hiện đại hơn từ các phiên bản ngang (hiện có hai kích cỡ khác nhau, đây là kích cỡ lớn hơn). Nó nhỏ gọn hơn nhiều so với biến thể mà bạn có thể thấy bên dưới (không phải biến thể ngay dưới chiều dọc, thậm chí bên dưới ...)

Toyota Prius IV 2016 1.8 Tăng tốc Hybrid 0-180 km / h

Prius 4 ở mức ga tối đa, đây là hiệu ứng thay đổi liên tục nổi tiếng được tạo ra bởi sự kết hợp của động cơ / máy phát điện, động cơ nhiệt và tàu hành tinh trung tâm.

Sau đó là MSHS cho hệ thống hybrid nhiều giai đoạn (mà tôi thực sự không nên nói đến ở đây ... Nhưng vì nó hoạt động giống hệt nhau, nó cũng đến từ Aisin và dành cho tập đoàn Toyota ...) điều đó rất quan trọng. một thiết bị lớn hơn phải được định vị theo chiều dọc và lần này có thể tạo ra các bánh răng thực, trong đó có 10 bánh răng (4 bánh răng thực trong một hộp và sự kết hợp của các động cơ điện một cách khéo léo để đạt được 10. 4, nhưng điều này không quan trọng).

Thực tế có hai phiên bản: AWRHT25 và AWRHM50 (MSHS, có 10 báo cáo).

Phiên bản dọc có uy tín hơn nhiều (ở đây là AWRHM50) chủ yếu dành cho Lexus (ít Toyota có động cơ theo nghĩa đó). Có hai phiên bản, một trong số đó có thể tạo ra tối đa 10 báo cáo thực.

Lexus IS2016h 300 0-100km / h và các chế độ lái (sinh thái, bình thường, thể thao)

Quay lại 1:00 phút để xem AWFHT15 có thể tạo báo cáo như thế nào. Thật kỳ lạ, "tốc độ nhảy vọt" nổi tiếng không còn được cảm nhận khi động cơ được tải đầy đủ ... Điều này là do thiết bị hoạt động hiệu quả nhất (chronograph) ở chế độ biến thiên, vì vậy khi tải đầy tạo ra chế độ biến thiên liên tục bình thường.

Toyota hybrid hoạt động như thế nào?

Vậy nguyên lý cơ bản của thiết bị lai HSD là gì? Nếu chúng ta phải tóm tắt điều này một cách đại khái, chúng ta có thể nói về một động cơ nhiệt hoạt động với hai động cơ / máy phát điện (động cơ điện luôn đảo chiều) và có mô-men xoắn khác nhau (của mỗi động cơ) được điều khiển và kiểm soát bởi tàu hành tinh trung tâm, nhưng cũng là cường độ điện (và hướng của điện) được điều khiển bởi một bộ phân phối điện ("biến tần" trong tiếng Anh). Hộp số giảm tốc (hộp số vô cấp CVT) được điều khiển điện tử, khiến động cơ MG1 hoạt động theo một cách cụ thể, cũng như thông qua một bánh răng hành tinh trung tâm, cho phép kết hợp nhiều công suất để tạo ra một công suất.

Động cơ có thể được tách rời hoàn toàn khỏi các bánh xe, cũng như thông qua hệ thống truyền động hành tinh ...

Tóm lại, dù muốn đơn giản hóa, chúng ta cũng hiểu rằng sẽ không dễ dàng đồng hóa như vậy, vì vậy chúng ta sẽ tập trung vào những nguyên tắc cơ bản. Tuy nhiên, tôi đã đưa cho bạn một video bằng tiếng Anh trình bày chi tiết, vì vậy nếu bạn muốn thực hiện nó, bạn phải làm được (tất nhiên là với động lực và tế bào thần kinh khỏe mạnh).

Đây là chiếc Prius 2, nhỏ gọn hơn chiếc mà tôi đã giới thiệu ở trên. Xem cách họ đánh dấu máy nén A / C (màu xanh lam bên trái động cơ). Thật vậy, không giống như bất kỳ máy "bình thường" nào, nó được điều khiển bởi một động cơ điện. Các bánh xe được kết nối với một chuỗi có thể được nhìn thấy ở phần trung tâm bên phải (ngay giữa biến thể điện tử).

biến thể điện tử gần

Trong hồ sơ, chúng ta thấy một trong những hệ thống treo bánh xe được kết nối với xích thông qua một bộ vi sai.

Các chế độ hoạt động khác nhau

Chúng ta hãy xem xét các chế độ hoạt động khác nhau của một thiết bị và đồng thời tìm hiểu lý do tại sao nó được coi là nối tiếp/song song, trong khi thông thường một hệ thống lai là một trong hai. Cách khéo léo HSD được thiết kế cho phép cả hai, và điều đó cũng làm cho nó hơi rắc rối...

Thiết bị Toyota HSD: chi tiết và kiến ​​trúc

Đây là kiến ​​trúc thiết bị HSD đa màu được đơn giản hóa để giúp bạn tạo kết nối giữa các thành phần.

Sơ đồ lộn ngược so với ảnh trên do chụp góc khác... Em chụp sơ đồ Prius 2 nên mới có xích ở đây, các bản hiện đại hơn không có nhưng nguyên lý thì không thay đổi trong cả hai trường hợp (có thể là xích, trục hoặc bánh răng đều giống nhau.

Đây là cơ chế chi tiết hơn, vì cần hiểu rằng ly hợp có được ở đây là do lực điện từ giữa rôto và stato MG1.

MG1 được kết nối với động cơ thông qua bộ bánh răng hành tinh (màu xanh lá cây) của bộ bánh răng hành tinh. Nghĩa là, để quay rôto MG1 (phần giữa), động cơ nhiệt đi qua một bánh răng hành tinh. Tôi đã tô sáng đoàn tàu và động cơ này bằng một màu để chúng ta có thể thấy rõ mối liên hệ vật lý của chúng. Ngoài ra, và nó không được đánh dấu trong sơ đồ, vệ tinh màu xanh lá cây và bánh răng mặt trời trung tâm màu xanh MG1 được kết nối tốt về mặt vật lý (có một khoảng cách giữa chúng), cũng như vương miện (mép của đoàn tàu). và vệ tinh xanh của động cơ nhiệt.

MG2 được kết nối trực tiếp với các bánh xe thông qua một dây xích, nhưng nó cũng dẫn động bánh răng hành tinh bên ngoài của bánh răng hành tinh trung tâm (vương miện có màu xanh đậm, tôi đã chọn cùng màu để kéo dài bánh răng hành tinh để chúng ta có thể thấy rõ nó được kết nối với MG2 ) ...

Đây là hộp số hành tinh ở phía trước, không có trong hồ sơ trong sơ đồ trên, chúng ta có thể thấy rõ hơn các kết nối giữa các bánh răng khác nhau liên quan đến MG1, MG2 và ICE.

Khó khăn nằm ở chỗ hiểu nguyên lý hoạt động của đoàn tàu hành tinh, biết rằng các chuyển động bên trong không trùng lặp, phụ thuộc vào phương thức chuyển động, mà còn phụ thuộc vào tốc độ ...

Không có ly hợp?

Không giống như tất cả các hộp số khác, HSD không cần ly hợp hoặc bộ biến mô (ví dụ, CVT cần một bộ biến mô). Đây là nơi lực điện từ liên kết các bánh xe với động cơ thông qua tàu hành tinh nhờ MG1. Sau đó, chính rôto và stato của cái sau (MG1) sau đó tạo ra tác dụng của ma sát: khi bạn quay động cơ điện bằng tay, lực cản xuất hiện và nó là cái sau mà chúng ta sử dụng ở đây như một ly hợp.

Nó thậm chí còn tốt hơn khi, trong quá trình ma sát (sự khác biệt về tốc độ giữa stato và rôto, do đó giữa động cơ và bánh xe), điện được tạo ra. Và điện đó sẽ được lưu trữ trong pin!

Đây là lý do tại sao hệ thống HSD được coi là rất thông minh, bởi vì nó cung cấp mức tiêu hao năng lượng tối thiểu bằng cách thu hồi năng lượng tại thời điểm ma sát. Trên bộ ly hợp cổ điển, chúng ta mất nhiệt năng này, ở đây nó được chuyển thành điện năng mà chúng ta khôi phục lại trong pin.

Do đó, cũng không có mài mòn cơ học, vì không có tiếp xúc vật lý giữa rôto và stato.

Khi dừng lại, động cơ có thể chạy mà không dừng lại vì bánh xe không chặn động cơ (điều này sẽ xảy ra nếu chúng ta dừng trên hộp số sàn mà không tắt máy). Bánh răng mặt trời màu xanh lam (còn được gọi là không tải) là tự do, vì vậy nó tách các bánh xe động cơ (do đó bánh răng hành tinh hình vương miện màu xanh lá cây). Mặt khác, nếu bánh răng mặt trời bắt đầu nhận được mô-men xoắn, nó sẽ liên kết các bánh răng màu xanh lá cây với bánh răng, và sau đó các bánh xe sẽ bắt đầu quay dần dần (ma sát điện từ).

Nếu bánh răng mặt trời tự do, lực sẽ không thể truyền đến thân răng.

Khi rôto quay, ma sát được tạo ra trong stato, tạo ra mô-men xoắn và mô-men xoắn này được truyền đến bánh răng mặt trời, bánh răng này sẽ khóa lại và thậm chí cuối cùng quay theo hướng khác. Kết quả là, một kết nối được tạo ra giữa trục động cơ ở tâm và bánh răng vòng ở ngoại vi (bánh răng = bánh xe). Lưu ý rằng thiết bị cũng dùng để dừng và khởi động: khi bạn muốn khởi động, chỉ cần chặn bánh răng mặt trời trong thời gian ngắn là đủ để động cơ nhiệt ICE nhận mô-men xoắn từ MG2 nối với bánh dẫn động (sau đó khởi động nó giống như khởi động). Không. Cổ điển).

Vì vậy, tóm lại:

• Khi đứng yên, động cơ có thể quay do liên kết giữa trục động cơ và hộp số không được thiết lập: bánh răng mặt trời tự do (ngay cả khi chiếc Prius tổng thể tắt khi đứng yên để tiết kiệm nhiên liệu)
• Bằng cách tăng tốc độ động cơ, rôto quay đủ nhanh để tạo ra lực điện từ, lực này sau đó truyền mô-men xoắn đến bánh răng mặt trời: tạo ra kết nối giữa trục động cơ và bánh răng.
• Khi kết nối được thực hiện, tốc độ của trục động cơ và bánh xe vòng bằng nhau
• Khi tốc độ của các bánh xe nhanh hơn động cơ, bánh răng mặt trời bắt đầu quay theo hướng khác để thay đổi tỷ số truyền (sau khi mọi thứ được khóa, nó bắt đầu "lăn" để tăng thêm tốc độ của hệ thống). Thay vào đó, có thể nói rằng, bằng cách nhận mô-men xoắn, bánh răng mặt trời không chỉ kết nối các trục của động cơ và bánh dẫn động mà còn khiến chúng tăng tốc sau đó (nó không chỉ hãm "kháng" mà còn khiến chúng quay theo hướng theo đường này)

100% chế độ điện

Ở đây động cơ ICE (nhiệt) và động cơ MG1 không đóng vai trò đặc biệt, chính MG2 làm quay các bánh xe do điện năng thu được từ pin (do đó là năng lượng sinh ra từ hóa học). Và ngay cả khi MG2 quay rôto của MG1, nó không ảnh hưởng đến động cơ nhiệt ICE, và do đó không có lực cản nào khiến chúng ta lo lắng.

Chế độ sạc khi dừng

Một động cơ nhiệt đang hoạt động ở đây, nó sẽ quay MG1 qua một đoàn tàu hành tinh. Bằng cách này, điện được tạo ra và gửi đến bộ phân phối điện, bộ phân phối điện này chỉ dẫn điện vào ắc quy.

Chế độ phục hồi năng lượng

Đây là chế độ "B" (phanh tái sinh) nổi tiếng, có thể thấy trên núm số (khi bạn gạt, có thêm lực hãm động cơ kết hợp với thu hồi động năng MG2, lực cản là điện từ). Quán tính / động năng đến từ các bánh xe và do đó truyền đến MG2 thông qua các bánh răng và xích cơ khí. Vì động cơ điện có thể đảo chiều, nó sẽ tạo ra dòng điện: nếu tôi cho nước trái cây vào động cơ điện, nó sẽ bật, nếu tôi quay động cơ điện dừng bằng tay, nó sẽ tạo ra điện.

Dòng điện này được nhà phân phối thu hồi để gửi đến pin, sau đó sẽ được sạc lại.

Động cơ điện và động cơ nhiệt hoạt động cùng nhau

Ở tốc độ ổn định và ở tốc độ tốt, tức là phần lớn thời gian, các bánh xe sẽ được dẫn động bằng sức mạnh của động cơ điện (MG2) và động cơ nhiệt.

Động cơ nhiệt ICE dẫn động bánh răng hành tinh, tạo ra điện trong MG1. Điều này cũng sẽ truyền lực cơ học đến các bánh xe vì bánh răng hành tinh cũng được kết nối với chúng.

Đây là nơi mà những khó khăn có thể trở nên hạn chế, bởi vì tùy thuộc vào tốc độ quay của bánh răng hành tinh sẽ không giống nhau (cụ thể là hướng của một số bánh răng nhất định).

Hộp số kiểu CVT (thay đổi liên tục và tăng dần như trên xe tay ga) được tạo ra bởi sự tương tác của điện áp giữa các động cơ (nhờ hiệu ứng từ trường gây ra bởi nước ép đi qua các cuộn dây: một trường điện từ cảm ứng) cũng như bánh răng hành tinh. . mà nhận được sức mạnh của nhiều kênh. Chúc bạn may mắn để có được điều này ngay trong tầm tay của bạn, ngay cả khi video tôi đặt theo ý của bạn sẽ cho phép bạn làm như vậy.

Công suất tối đa

Điều này hơi giống với đoạn trước, ngoại trừ việc ở đây chúng ta cũng đang sử dụng năng lượng điện mà pin có thể cung cấp, vì vậy MG2 được hưởng lợi từ điều này.

Đây là phiên bản hiện tại của Prius 4:

Phiên bản plug-in / có thể sạc lại?

Tùy chọn với pin có thể sạc lại, cho phép chạy 50 km trên một chiếc xe chạy hoàn toàn bằng điện, chỉ bao gồm việc lắp một pin lớn hơn và lắp một thiết bị cho phép kết nối pin với khu vực.

Trước tiên, bạn phải thông qua nhà phân phối điện và biến tần để quản lý sự chênh lệch công suất và các loại nước trái cây khác nhau: AC, DC, v.v.

Phiên bản HSD 4X4?

Như bạn đã biết, phiên bản 4X4 tồn tại trên Rav4 và NX 300H và được thiết kế để thêm vào trục sau, giống như E-Tense và HYbrid / HYbrid4 của PSA. Do đó, nó là một máy tính đảm bảo công suất không đổi của các bánh xe của trục trước và trục sau, do đó, nó không có kết nối vật lý.

Tại sao nối tiếp / song song?

Thiết bị được gọi là nối tiếp/song song vì nó được gọi là "sê-ri" khi bạn ở chế độ điện 100%. Do đó, chúng tôi làm việc giống như BMW i3, động cơ nhiệt là một máy phát điện cung cấp năng lượng cho pin, chính nó sẽ di chuyển xe. Trên thực tế, với phương pháp vận hành này, động cơ hoàn toàn bị ngắt khỏi các bánh xe.

Nó cũng được gọi là song song khi động cơ được kết nối với các bánh xe thông qua một thiết bị hành tinh. Và đây được gọi là xây dựng hàng loạt (xem Các bản dựng khác nhau ở đây).

Toyota có đang làm quá nhiều với hệ thống của mình?

Để kết thúc bài viết này, tôi muốn nói một chút tin đồn. Thật vậy, Toyota có rất nhiều điều để nói về plug-in hybrid của mình, và điều đó hoàn toàn dễ hiểu và hợp pháp. Tuy nhiên, đối với tôi, có vẻ như thương hiệu đã đi quá xa ở hai khía cạnh. Đầu tiên là lý tưởng hóa công nghệ, ngụ ý rằng bằng cách nào đó nó sẽ cứu hành tinh, và về bản chất, thương hiệu đang khởi xướng một cuộc cách mạng sẽ cứu tất cả chúng ta. Chắc chắn, nó làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, nhưng chúng ta cũng không nên bị châm biếm, một chiếc minivan động cơ diesel không hybrid cũng hoạt động khá giống nhau, nếu không muốn nói là tốt hơn, đôi khi.

Vì vậy, Toyota đang tận dụng bối cảnh chống động cơ diesel hiện tại để thêm một lớp mà tôi nghĩ là được tô điểm một chút ở đây ở giới hạn xử lý, đây là một trong những:

Quảng cáo truyền hình - Phạm vi kết hợp - Chúng tôi chọn Kết hợp

Sau đó, có một vấn đề kết nối. Thương hiệu Nhật Bản dựa trên nhiều thông tin liên lạc về việc chiếc xe không cần sạc lại từ nguồn điện, như thể đó là một lợi thế công nghệ so với đối thủ. Điều này thực sự có một chút sai lầm vì nó có nhiều bất lợi hơn bất cứ thứ gì khác ... Xe hybrid có thể sạc không nhất thiết phải làm như vậy, đây là một tùy chọn được cung cấp ngoài chủ sở hữu của nó! Vì vậy, thương hiệu quản lý để loại bỏ một trong những khuyết điểm như một lợi thế, và điều đó vẫn mạnh mẽ, phải không? Trớ trêu thay, Toyota đang bán các phiên bản plug-in của Prius, và chúng sẽ tốt hơn ... Đây là một trong những đoạn quảng cáo:

Không cần phải nạp tiền? Đúng hơn, tôi sẽ nói: "mỏng, không có cách nào để làm ..."

Đi tiếp?

Để đi xa hơn, tôi khuyên bạn nên nghiên cứu kỹ video này, rất tiếc, video này chỉ có tiếng Anh. Giải thích được thực hiện theo từng giai đoạn để làm cho nó đơn giản và dễ hiểu nhất có thể.