Jak nastartovat hybridní Toyotu?

Dnes je Toyota jedním z největších výrobců hybridních vozidel na světě. Tento typ pohonné jednotky je stále oblíbenější díky kombinaci vysokého výkonu, spolehlivosti, šetrnosti k životnímu prostředí a přiměřených nákladů na vlastnictví. Jak se ale základní princip fungování hybridního systému Toyoty liší od benzínových a elektromobilů?

Hybridní systém Toyoty zahrnuje benzinový motor a nezávislý elektromotor. Jedná se o „plný“ hybrid – vůz se může pohybovat buď na principu společného využití spalovacího motoru (ICE) a HV baterie, nebo pouze na elektřinu. To odlišuje Toyota Hybrid od „měkkých“ hybridních systémů (soft hybrid), ve kterých elektromotor pracuje pouze na zlepšení výkonu benzínového motoru a výhradně ve spojení s ním.

Hybridní systém Toyota se skládá z:

• benzínový motor, fungující na Atkinsonově cyklu*. Nejúčinnější spalovací motor ve středních a vysokých otáčkách, má vysokou účinnost, nízkou spotřebu paliva a hladinu hluku;
• ovládání elektromotoru. Působí jako generátor energie ze spalovacího motoru pro nabíjení vysokonapěťové baterie a také jako startér pro spalovací motor;
• trakční elektromotor. Určeno k pohonu vozidla. Působí také jako generátor během obnovy;
• hybridní převodovka. Jedná se o planetový převod, který je děličem výkonu a rozděluje točivý moment mezi trakční elektromotor a spalovací motor. Hybridní převodovka není CVT v klasickém smyslu, protože nemá hřídele, spojky, řemeny/řetězy;
• střídač. Převádí střídavý proud (AC) z elektromotoru na stejnosměrný proud (DC) pro dobíjení baterie a naopak. Také převádí 250V napětí z HV baterie na 650V pro spouštění a provoz trakčního elektromotoru;
• vysokonapěťová baterie. Má vysokou hustotu energie. Nikl-metalhydridová baterie poskytuje stabilní nabíjení/vybíjení od 30 % do 90 % pro nejúčinnější provoz baterie, ideální pro provoz při nízkých teplotách a nevyžaduje externí dobíjení.

Toyota Hybrid může pracovat ve třech režimech: CHARGE, ECO a POWER. V závislosti na jízdním režimu a stylu jízdy řidiče vůz určí optimální režim a podle toho jej zobrazí na ukazateli hybridní elektrárny.

CHARGE – automatické dobíjení HV baterie hybridního systému vozidla probíhá při plynulém a stabilním brzdění v důsledku rekuperace kinetické energie. HV baterie se také automaticky nabíjí při dojezdu. Nahromaděný náboj využívá elektromotor k dalšímu pohybu, což umožňuje šetřit palivo.

V režimu ECO je hybridní pohon využíván co nejefektivněji. Během městské jízdy v režimu ECO systém často umožňuje jízdu čistě na elektrický pohon.

VÝKON – při akceleraci, předjíždění nebo jízdě vysokou rychlostí vůz využívá synergie výkonu spalovacího motoru a hybridního systému k dosažení vysokého dynamického výkonu.

Přijetím tohoto efektivního principu kombinace zážehového motoru a elektrických součástí může vozidlo překonat vzdálenosti bez nutnosti dobíjení. Díky tomu je hybridní vůz Toyota tou nejlepší volbou jak pro jízdu po městě, tak pro dlouhé cesty.

Moderní řidič se snaží stát se majitelem vozu, který splňuje požadavky nového chytrého životního stylu a zvýšených standardů kvality. Samonabíjecí benzin-elektrické hybridy Toyota splňují moderní kritéria účinnosti, spolehlivosti a progresivity.

*Atkinsonův cyklus – upravený Ottov cyklus 4-taktního spalovacího motoru. V něm se sací ventil nezavře, když je píst v dolní úvrati, ale mnohem později. Atkinsonův cyklus má řadu výhod.
Čerpací ztráty jsou sníženy, protože část směsi, když se píst pohybuje nahoru, je tlačena do sacího potrubí, čímž se snižuje podtlak v něm.
Ve skutečnosti v důsledku opožděného uzavření sacího ventilu klesá kompresní poměr, čímž se snižuje pravděpodobnost detonace. Díky tomu není potřeba při zvýšení zatížení zvyšovat otáčky motoru přeřazením na nižší převodový stupeň. Atkinsonův motor pracuje v takzvaném cyklu vysoké expanze – energie z výfukových plynů se využívá po delší dobu k lepšímu využití energie. Hlavním rozdílem oproti pracovnímu cyklu běžného 4-taktního motoru (Otto cyklus) je změna doby trvání těchto zdvihů. U tradičního motoru mají všechny 4 zdvihy (sání, komprese, výkonový zdvih a výfuk) stejnou dobu trvání. Atkinson zkrátil první dva zdvihy a další dva prodloužil změnou délky zdvihů pístu.

Hybridní vozy Toyota se díky své účinnosti a spolehlivosti těší velkému zájmu spotřebitelů. Ukazuje se, že hladký chod a stabilita na silnici nejsou všechny výhody tohoto japonského vozu. Vynikající jízdní vlastnosti vozu se překvapivě snoubí s ekonomickou spotřebou paliva. Hybridní vůz Toyota Prius je poháněn dvěma zdroji energie: elektrický motor и spalovací motor (LED).

Obsah článku (blízko)

• Hybridní auto zařízení
• Jak funguje hybridní auto
• Provozní režim motoru
• Motor (ICE)
• – Vlastnosti motoru
• Elektromotor vozu Toyota
• Akumulátorová baterie
• Závěr, video

Hybridní auto zařízení

Zkusme přijít na to, jak se zvýšeným výkonem může auto spotřebovat benzín na úrovni malého auta. Hybridní vůz Toyota Prius se skládá z:

• spalovací motor (ICE);
• elektrický motor;
• planetová převodovka (dělič výkonu);
• generátor;
• střídač;
• baterie.

Spalovací motor a elektromotor mohou pracovat současně, střídavě a v případě potřeby se vzájemně doplňovat. U hybridního zařízení může být točivý moment přenášen přímo na kola z elektromotoru a spalovacího motoru v různých poměrech.

To se provádí pomocí planetové převodovky (děliče výkonu), která se skládá ze sady ozubených kol. Čtyři z nich jsou spojeny s benzínovým motorem a vnější s elektromotorem. Další satelit je napojen na generátor, který v případě potřeby posílá energii do elektromotoru nebo dobíjí baterii.

Jednou z hlavních výhod Priusu je, že na rozdíl od elektromobilů nevyžaduje nabíjení hybridního vozu připojení k elektrické síti. Procesor, který řídí všechny akce stroje, v případě potřeby dobíjí baterii ze spalovacího motoru.

Jak funguje hybridní auto

Hlavním úkolem inženýrů Toyota bylo vytvořit ekonomický vůz, který by nebyl horší než výkonní „železní koně“ na trati, ale zároveň by měl nízkou spotřebu motoru. K tomu byla použita kombinace spalovacího motoru a elektromotoru. Pro dosažení maximální účinnosti mohou v Toyotě Prius oba zdroje energie pracovat samostatně, společně a paralelně.

Princip fungování hybridní Toyoty Prius. Motor se nastartuje a vůz zrychlí pomocí trakčního elektromotoru. Roztáčí vnější satelit planetové převodovky a přenáší tak točivý moment na kola. S baterií se ale daleko nedostanete. Jakmile tedy auto nabere rychlost, přichází ke slovu spalovací motor.

Kombinované použití elektromotoru a spalovacího motoru umožňuje dosáhnout maximální účinnosti (účinnosti) celého systému, protože. Při sešlápnutí brzdy se spalovací motor vypne a dojde k tzv. rekuperačnímu brzdění (veškerá energie z odporu se přemění na elektřinu), při kterém elektromotor pracující v generátorovém režimu dobíjí baterii.

Pokud auto opět vyžaduje zvýšený výkon, například pro předjíždění, opět se zapne elektromotor, jehož energie zcela stačí na prudké zvýšení rychlosti. Provozní schémata hybridních automobilů byla navržena tak, aby zvýšila účinnost vozidel a snížila emise oxidu uhličitého do atmosféry. Při zvýšení spotřeby paliva (při sešlápnutí plynového pedálu) vyšle řídicí počítač signál do děliče výkonu a zapne elektrický zdroj, který umožňuje chod spalovacího motoru v režimu bez zatížení.

Toyoty se vyznačují jedinečnou spolehlivostí a flexibilitou, protože ovládání pohybu se většinou provádí pomocí drátu, čímž se obchází použití složitých součástí a sestav. Mimochodem, v hybridní Toyotě Prius funguje generátor jako startér a pomáhá „roztočit“ spalovací motor na potřebných 1000 otáček za minutu.

Provozní režim motoru

• Start. Pohyb pouze pomocí elektrické trakce.
• Pohyb konstantní rychlostí. V tomto případě se točivý moment přenáší na generátor a kola.
• Generátor v případě potřeby dobíjí baterii a předává energii elektromotoru. V tomto případě se sečtou kroutící momenty obou hnacích jednotek.
• Nucený režim. Elektromotor, který získává další energii z generátoru, zvyšuje výkon benzínového motoru.
• Brzdění. Hybrid brzdí většinou pomocí elektromotoru. Při prudkém sešlápnutí pedálu se však aktivují hydraulické jednotky a brzdění probíhá obvyklým způsobem.

Motor (ICE)

Typ motoru Toyota Hybrid je Hybrid Synergy Drive, který umožňuje kombinovat dva zdroje energie: spalovací motor a elektromotor. Pojďme zjistit, jaké palivové motory jsou instalovány na Prius.

V polovině 50. let minulého století inženýr Ralph Miller navrhl vylepšení nápadu James Atkinson . Podstatou myšlenky bylo zvýšení účinnosti spalovacího motoru snížením kompresního zdvihu. Právě tento princip, dnes často nazývaný Miller/Atkinsonův cyklus, se používá u hybridních motorů Toyota.

Tak, Toyota Prius hybrid, jak funguje motor tohoto auta. Na rozdíl od jiných modelů spalovacích motorů proces komprese ve válci nezačíná v okamžiku, kdy se píst začne pohybovat nahoru, ale o něco později. Před uzavřením sacích ventilů se tedy část směsi paliva a vzduchu uvolní zpět do sacího potrubí, čímž se prodlouží doba využití tlakové energie expandujících plynů. To vše vede k výraznému zvýšení účinnosti motoru, zvýšení účinnosti jednotky a také ke zvýšení točivého momentu.

Vlastnosti motoru:

• Objem – 1794 ccm.
• Výkon (hp/kW/ot./min) – 97/73/5200.
• Točivý moment (Nm/ot./min.) – 142/4000.
• Přívod paliva – vstřikovač.
• Palivo – benzín AI 95, AI 92.

Spotřeba hybridní Toyota Prius na 100 km v městském cyklu je 3,9 litru, na dálnici – 3,7 litru.

Elektromotor vozu Toyota

Konstrukce hybridního synergického pohonu zahrnuje použití trakčního elektromotoru. Moc Elektromotor Toyota Prius – 56 kW, 162 Nm. Tato jednotka zajišťuje, že se vůz pohybuje od startu až do dosažení konstantní rychlosti, při předjíždění se zapne a podílí se na brzdění. Celý systém Toyoty Prius je promyšlen do nejmenšího detailu. Nabíjení hybridního vozu se provádí za jízdy, ze spalovacího motoru přes řídicí generátor.

Akumulátorová baterie

Hybrid je vybaven dvěma bateriemi (hlavní vysokonapěťovou a pomocnou), obě jsou umístěny v kufru vozu. Hlavní zařízení autobaterie je vyrobeno z nikl-metalhydridové slitiny a má kapacitu 6,5 A/h, napětí 201 V. Tato jednotka má vlastní chladicí systém. Uvnitř vysokonapěťové baterie se nachází ovladač, který řídí proces nabíjení každého článku (bloku) z celkem 6 článků.

Spotřebu a rekuperaci energie baterie řídí řídicí procesor vozidla. Baterie Toyota Prius nevyžaduje dobíjení z elektrické sítě, tento proces se provádí za jízdy a brzdění (většinou).
Pomocný akumulátor: 12 V (35 Ah, 45 Ah, 51 Ah).

Závěr

Navzdory poměrně vysokým nákladům přitahují hybridní vozy mezi kupujícími stále větší zájem. Ve srovnání s jinými hybridními vozy Toyota Prius skutečně spotřebuje výrazně méně paliva a má nízké emise oxidu uhličitého.