Một chút lịch sử - hệ dẫn động hybrid của Toyota đã phát triển như thế nào?

Chúng tôi đã chạy C-HR trong tòa soạn được một thời gian rồi. Mỗi ngày, chúng tôi đánh giá cao những lợi ích của hệ dẫn động hybrid trong thành phố, nhưng đã có lúc chúng tôi tự hỏi Hybrid Synergy Drive đã đi được bao xa trước khi nó xuất hiện trên mẫu xe mới nhất? Nếu bạn cũng quan tâm, hãy đọc tiếp.

Bạn đã bao giờ tự hỏi lịch sử của ổ lai đã đi đến đâu chưa? Trái ngược với sự xuất hiện, loại phát minh này không phải là lĩnh vực của những thập kỷ trước hoặc lâu hơn. Bằng sáng chế đầu tiên cho hệ thống truyền động sử dụng động cơ đốt trong và động cơ điện thuộc về William H. Patton, và nó xuất hiện ... trước 128 năm trước! Bằng sáng chế này đã phát triển Patton Motor Car, một hệ thống truyền động hybrid được sử dụng để cung cấp năng lượng cho xe điện và xe cào cào nhỏ. Năm 1889, một nguyên mẫu được tạo ra, và tám năm sau, phiên bản nối tiếp của đầu máy được bán cho công ty đường sắt.

Một năm trước đó, Phaeton đã lăn bánh trên đường trước khi sản xuất cáp treo của Patton. Không, không phải chiếc Volkswagen-Bentley này. Armstrong Phaeton. Có lẽ là chiếc xe hybrid đầu tiên, hay đúng hơn là một chiếc xe lăn, trong lịch sử. Trên tàu là động cơ đốt trong 6,5 lít 2 xi-lanh, cũng như một động cơ điện. Bánh đà cũng hoạt động như một máy phát điện để sạc pin. Armstrong Phaeton đã phục hồi năng lượng sau khi phanh, nhưng theo một cách hơi khác so với xe hybrid ngày nay. Động cơ điện được sử dụng để cung cấp năng lượng cho đèn và khởi động động cơ đốt trong, và có lẽ điều này sẽ không có gì đáng ngạc nhiên nếu không muốn nói rằng nó đã vượt xa bộ khởi động tự động của Cadillac tới 16 năm.

Quan tâm đến? Còn hộp số bán tự động 3 cấp thì sao? Không phải thay đổi bánh răng hoàn toàn bằng tay. Rất lâu trước khi bộ đồng bộ được phát minh và kỹ thuật ly hợp kép bị lãng quên, một động cơ điện sẽ tự động kích hoạt ly hợp khi thay đổi bánh răng. Tuy nhiên, động cơ Armstrong Phaeton… quá mạnh. Anh ta liên tục làm hỏng các bánh xe bằng gỗ, sau đó đã bị loại bỏ bằng cách thêm quân tiếp viện vào các bánh xe.

Ferdinand Porsche cũng có công trong lịch sử xe hơi. Lohner-Porsche Mixte Hybrid là chiếc xe mà trong các phiên bản sau này, được trang bị động cơ điện, mỗi bánh một động cơ. Những động cơ này được cung cấp năng lượng bằng pin và mô-men xoắn của động cơ đốt trong. Phương tiện này có thể chở tối đa XNUMX người và di chuyển chỉ nhờ năng lượng điện hoặc chỉ sử dụng động cơ đốt trong.

Nghe có vẻ tuyệt vời? Không hoàn toàn. Pin Mixte bao gồm 44 tế bào 80 vôn và nặng 1,8 tấn. Các liên kết không bền lắm, vì vậy chúng được đóng trong một hộp thích hợp và treo trên lò xo. Tuy nhiên, đây là bản thân pin, và chúng ta hãy thêm rất nhiều động cơ điện vào nó. Sáng chế của Lohner và Porsche nặng hơn 4 tấn. Mặc dù theo quan điểm của ngày hôm nay, nó trông giống như một vụ cháy hoàn toàn, nhưng Mixte đã khiến nhiều kỹ sư phải suy nghĩ. Ví dụ, những người từ Boeing và NASA, những người đã nghiên cứu rất kỹ về bộ máy này. Với các hiệu ứng, vì LRV mà các sứ mệnh Apollo 15, 16 và 17 sử dụng để đi vòng quanh mặt trăng có nhiều giải pháp được lấy từ hỗn hợp lai Lohner-Porsche Mixte.

Lịch sử của hybrid khá dài, vì vậy chúng ta hãy đi thẳng vào hiện tại ngay từ đầu. Những chiếc xe hybrid như chúng ta đã biết chỉ trở nên phổ biến vào cuối những năm 90 khi Toyota Prius thâm nhập thị trường Nhật Bản. Đó là lần đầu tiên - vào năm 1997 - cái tên "Toyota Hybrid System" được sử dụng, sau này trở thành "Hybrid Synergy Drive". Các thế hệ cá nhân trông như thế nào?

Toyota Prius đầu tiên - Hệ thống Toyota Hybrid

Chúng ta đã biết rằng ý tưởng về một chiếc xe hybrid không phải là mới. Tuy nhiên, phải mất hơn 100 năm, khái niệm này mới thực sự trở nên phổ biến. Toyota Prius trở thành chiếc xe hybrid đầu tiên được sản xuất hàng loạt. Có lẽ đó là lý do tại sao tất cả các giống lai đều có liên hệ rõ ràng với Prius. Nhưng chúng ta hãy nhìn vào các giải pháp kỹ thuật.

Mặc dù Prius bắt đầu được sản xuất từ ​​năm 1997, nhưng phần doanh số này chỉ dành cho thị trường Nhật Bản. Xuất khẩu sang các thị trường khác, chủ yếu là Mỹ, chỉ bắt đầu vào năm 2000. Tuy nhiên, mẫu NHW11 xuất khẩu đã được nâng cấp nhẹ so với phiên bản tiền nhiệm (NHW10).

Dưới nắp capô của chiếc hybrid Nhật Bản là động cơ 1.5 VVT-i với van biến thiên, hoạt động theo chu trình Atkinson. Các giả định ít nhiều giống với hiện tại - động cơ xăng được hỗ trợ bởi hai động cơ điện - một động cơ hoạt động như một máy phát điện và động cơ kia dẫn động các bánh xe. Bánh răng hành tinh, đóng vai trò là hộp số CVT biến thiên liên tục, chịu trách nhiệm phân phối chính xác công việc của động cơ.

Nó không phải là một chiếc xe quá nhanh, với công suất 58 mã lực. và 102 Nm tại 4000 vòng / phút. Vì vậy, khả năng tăng tốc khá khiêm tốn, cũng như tốc độ tối đa 160 km / h. Điều làm tôi hài lòng là mức tiêu thụ nhiên liệu thấp, trung bình có thể xuống dưới 5 lít / 100 km.

Trong phiên bản NHW11, hầu hết các thành phần đã được cải tiến để mang lại hiệu suất tốt hơn. Công suất của động cơ điện được tăng thêm 3 kW và mô-men xoắn tăng thêm 45 Nm. Giảm tổn thất cơ học và giảm tiếng ồn. Tốc độ tối đa của động cơ cũng được tăng thêm 500 vòng / phút.

Tuy nhiên, chiếc Prius đầu tiên không phải là không có khuyết điểm - nó không đáng tin cậy như những mẫu xe ngày nay, có vấn đề với pin quá nóng và một số bộ phận điện (chẳng hạn như động cơ điện) quá to.

Prius II hoặc Hybrid Synergy Drive

Năm 2003, một chiếc Prius khác xuất hiện với động cơ THS thế hệ thứ hai. Đầu tiên nó được gọi là Hybrid Synergy Drive. Trước khi chúng tôi vào ổ, điều đáng nói là hình dạng mang tính biểu tượng. Nó không phát sinh từ đầu và thậm chí còn có tên riêng - "Kammbak". Nó được phát triển vào những năm 30 bởi kỹ sư khí động học Wunibald Kamm. Thân xe cao, xẻ sau thuôn gọn hơn, không có sóng gió phía sau xe.

Trong khi làm việc trên Prius thế hệ thứ hai, Toyota đã đăng ký tới 530 bằng sáng chế. Mặc dù khái niệm như vậy tương tự như ổ THS, nhưng chỉ trong HSD thì các khả năng của hệ thống đĩa mới được sử dụng đúng cách. Tiềm năng của động cơ điện và động cơ đốt trong được cân bằng, trái ngược với ý tưởng trước đó là tăng công suất của động cơ đốt trong để tăng năng suất. Chiếc Prius thứ hai khởi động và tăng tốc một phần nhờ sự hỗ trợ của động cơ điện. Công suất phần điện của ổ tăng thêm 50%.

Thế hệ này cũng chứng kiến ​​sự ra đời của máy nén điều hòa không khí điện không cần động cơ đốt trong để làm mát hoặc làm nóng khoang hành khách. Nó vẫn như vậy cho đến ngày nay. Prius cũng nhận được pin NiMH nhẹ hơn vào năm 2003. Số lượng tế bào đã bị giảm và mật độ của chất điện phân đã được tăng lên. Ngoài ra, trong mẫu xe này, chế độ EV lần đầu tiên được giới thiệu, cho phép bạn chỉ lái xe bằng động cơ điện.

Lexus đã phát triển các biến thể riêng của hệ thống truyền động thế hệ này. Vào năm 2005, ông đã áp dụng một động cơ điện khác cho cầu sau và do đó đã tạo ra một động cơ hybrid dẫn động bốn bánh. Động cơ thứ ba hoạt động độc lập với lệnh tới cầu trước - mặc dù tất nhiên, nó được điều khiển bởi một bộ điều khiển điều chỉnh mô-men xoắn và vi sai tốc độ.

Lexus GS 450h và LS 600h đầu tiên cho thấy cách HSD có thể hoạt động cùng với động cơ mạnh mẽ và hệ dẫn động cầu sau. Hệ thống này thậm chí còn phức tạp hơn - đặc biệt là trong lĩnh vực truyền dẫn. Ravigneaux hộp số hành tinh với bốn trục, hai ly hợp thay đổi tỷ số truyền của động cơ thứ hai so với các bánh xe - không rõ ràng để đi vào chi tiết. Điều này nên được giải thích bởi các kỹ sư cơ khí.

Hybrid Synergy Drive III

Chúng tôi đạt đến thế hệ áp chót của ổ hybrid. Đây là nơi cuộc cách mạng thực sự đã diễn ra. Đã thay thế 90% các bộ phận. Động cơ đốt trong tăng thể tích làm việc lên 1.8 lít, nhưng động cơ điện bị giảm. Công suất tăng lên 136 mã lực, trong khi mức tiêu thụ nhiên liệu giảm 9%. Ở thế hệ này, chúng tôi có thể chọn chế độ lái - bình thường, sinh thái và năng động.

HSD có một tỷ số truyền cố định, vì vậy bánh răng hành tinh, trong khi tương tự như hộp số CVT, là một cái gì đó hoàn toàn khác. Vòng ngoài của bánh răng là động cơ MG2, bánh răng mặt trời là động cơ MG1, và ICE được nối với nhau bằng các "hành tinh". Người lái bằng cách nào đó có thể tác động đến hoạt động của động cơ đốt trong và động cơ điện, nhưng bàn đạp ga chỉ dùng để giao tiếp với máy tính. Chúng tôi nói rằng chúng tôi muốn tăng tốc như thế nào, và máy tính sẽ tính toán điều kiện đường xá như thế nào và làm thế nào để kết hợp hiệu quả nhất hoạt động của động cơ điện và động cơ đốt trong.

Toyota C-HR hoặc HSD IV

Thế hệ thứ tư của ổ đĩa xuất hiện ... trong thế hệ thứ tư của Prius. Tuy nhiên, anh ấy đã quản lý để bám rễ vào các mô hình khác - ví dụ như trong C-HR. Bộ tứ dựa nhiều vào HSD III, nhưng thậm chí còn tiết kiệm hơn với mức tiêu thụ nhiên liệu ít hơn. Tuy nhiên, "nhiều hơn" không có nghĩa là sức mạnh, vì nó đã bị giảm xuống còn 122 mã lực.

Trước hết, đặc tính sạc của pin đã được cải thiện - các pin hybrid mới có khả năng hấp thụ năng lượng liều lượng lớn trong thời gian ngắn hơn. Máy biến tần có hệ thống làm mát riêng biệt và chiếm ít không gian hơn 30%. Bánh răng hành tinh được thay thế bằng bánh răng trụ. Toàn bộ hộp số đã được thiết kế lại để nó tạo ra ít hao phí hơn 20%.

Tổng kết

Chúng ta đã thấy những phần trong hành trình của Toyota với những chiếc xe kết hợp lợi ích của động cơ điện với tính linh hoạt của động cơ đốt trong. Tuy nhiên, nó không phải là đĩa tự thay đổi. Khái niệm về một chiếc xe hybrid cũng đang thay đổi. Chiếc xe này đã không còn là Prius từ lâu và đang dần trở thành những chiếc xe trông thông thường hơn một chút. Những con lai đang dần trở thành một phần của cuộc sống hàng ngày. Chúng tôi nhìn thấy chúng ở khắp mọi nơi ở các thành phố lớn. 

Một trong số đó là Toyota C-HR, sẽ thu hút những ai muốn di chuyển trong thành phố bằng một chiếc crossover thú vị, nhưng đánh giá cao mức tiêu thụ nhiên liệu thấp và không ồn ào. Ngày càng có nhiều ý thức về nhu cầu giảm thiểu ô nhiễm - và mặc dù ô tô không phải là nguồn gốc của mọi tội ác ở đây, nhưng chúng là một phần của nó, vì vậy cần phải làm gì đó để giải quyết vấn đề này. Toyota ghi nhận mức tăng trưởng đáng kể về doanh số bán xe hybrid so với cùng kỳ năm ngoái. Không phải nhờ vào Prius - nhờ những chiếc xe như Auris hay C-HR - vẫn có sẵn trên ví, trong bao bì thông thường, mà với hệ thống truyền động được cải tiến, giá trị gia tăng của nó là độ tin cậy đã được chứng minh.

Khi nào là thế hệ tiếp theo? Chúng tôi không biết. Chúng ta có thể sẽ đợi một vài năm nữa. Tuy nhiên, hệ thống truyền động của những chiếc Toyota hybrid mới nhất đã đạt đến mức độ tinh vi cực kỳ cao.