Toyota Prius II — самый гибридный гибрид

Может ли пятиместная легковушка длиной 4,45 метра (это больше, чем у седана ВАЗ-2110), иметь расход бензина в городе (даже не дизтоплива) 2,82 литра на 100 километров без какого либо ущерба для динамических характеристик? Да, если это Toyota Prius II.

Прежде всего, нужно сделать поправку — упомянутый расход получен в испытании по японскому циклу 10-15, который по своему характеру — суть городской цикл движения — как известно, самый проблемный для машин в плане экономичности. Как говорится, внушает.

Мы уже рассказывали, что совсем недавно, выходя на рынок гибридных автомобилей, Ford решил купить соответствующую технологию у Toyota.

 

 

Понятно почему. Легковушка Toyota Prius первого поколения, выпускавшаяся с 1997 по 2003 годы, нашла немало покупателей по всему миру.

Новейший же Prius второго поколения, едва появившись, завоевал в США сразу четыре престижные награды, в том числе, стал лучшим автомобилем 2004 года в Северной Америке.

Потрясающие характеристики ему обеспечивает "гибридно-совместный привод" (Hybrid synergy drive) — система, которую вполне можно назвать гибридом в квадрате. Давайте разберёмся почему.

Toyota — не единственный производитель, серийно выпускающий гибридные автомобили (к примеру гибрид есть у Honda), а уж экспериментальные работы имеются почти у всех крупных автокомпаний.

Известны два основных типа гибридного привода — последовательный и параллельный.

В первом случае ДВС никак не соединён с колёсами — он работает на генератор, заряжающий аккумуляторы. Тяговые же электродвигатели в зависимости от режима движения получают ток либо от батарей, либо от генератора напрямую, плюс батареи, как добавка.

Во втором варианте ДВС соединён с колёсами через обычную коробку передач. И к колёсам же (неважно тем же самым или к другой оси) подсоединён электромотор, получающий питание от аккумуляторов.

Центральный дисплей наглядно показывает круговерть потоков мощности в разветвлённой системе привода Prius II (фото с сайта toyota.com).

И в том и другом случае тяговые электромоторы при торможении могут работать, как генераторы, обеспечивая возврат энергии, что и даёт выигрыш в экономичности.

Однако у Prius использована комбинация обоих типов. Вот и получается, что перед нами — гибрид гибрида. Как говорят японцы, в этом случае можно достичь очень высокой экономичности в сочетании с высокой же разгонной динамикой машины.

Прогуляемся же по основным узлам Hybrid synergy drive.

Во-первых, это ДВС. Рабочий объём 1,5 литра, 4 цилиндра, 4 клапана на цилиндр с регулируемыми фазами газораспределения, степень сжатия 13:1, мощность 76 лошадиных сил.

Мощность, заметим, не самая рекордная для такого объёма, да при такой степени сжатия.

Зато этот движок очень экономичен уже сам по себе (без учёта помощи электромотора).

Кроме того, он отвечает жесточайшим американским, ещё даже не введённым, нормам токсичности Super Ultra Low Emission Vehicle и Advanced Technology Partial Zero Emission Vehicles, то есть "ультра супер низкий" уровень выхлопа и стандарт, так называемый, "частично нулевой".

Далее есть электродвигатель на постоянных магнитах, синхронный, мощностью 67 "лошадей".

Начинка гибридного авто от Toyota (иллюстрация с сайта toyota.co.jp).

Имеются и отдельный генератор, плюс батареи — никель-металлогидридные.

Из их характеристик обращает на себя внимание высокая выходная пиковая мощность в 28 лошадиных сил (специально приводим параметры электрики не в киловаттах, чтобы удобнее было сравнивать с ДВС).

Заметим, классические аккумуляторы на обычных авто при огромном пиковом токе изо всех сил "напрягаются", чтобы крутить стартёр мощностью в одну-две "лошадки".

Естественно, есть электронная система перераспределения нагрузки между всеми этими элементами во всех режимах движения.

Возможен круиз лишь на одном ДВС, одном электродвигателе или совместное их использование.

При этом даже в случае равномерного движения часть мощности ДВС идёт на генератор, в систему управления и далее на тяговый электромотор.

Казалось бы, это лишние потери на преобразовании, однако так инженеры добиваются оптимального режима работы ДВС (обороты/нагрузка), что сказывается на удельном расходе топлива.

Схема связей в "гибридно-гибридной" системе (иллюстрация с сайта toyota.co.jp).

А ещё: большой крутящий момент электромотора, который он готов выдать на любых оборотах — залог удобного и гибкого управления колоссальной тягой на ведущих колёсах.

Зарядка же аккумуляторных батарей идёт сразу с двух сторон — от ДВС и от колёс (при торможении).

Тут нужно упомянуть максимальное напряжение в этой "интеллектуальной" тяговой электросети — целых 500 Вольт.

Оно предполагает сравнительно низкие, для таких мощностей токи, а значит — более низкие потери на омический нагрев проводов по сравнению с ранее применявшимися системами (скажем, у первого Prius было "всего лишь" 274 Вольта).

Изюминка машины — делитель мощности. Это планетарная трансмиссия, центральное (солнечное) колесо которой соединено с генератором, планетарное (водило) — с ДВС, а самое внешнее кольцо — с электромотором и колёсами машины.

Эта система плавно перераспределяет потоки мощности между узлами в самых различных направлениях.

В частности, возможен старт машины на одном электродвигателе с последующим запуском ДВС в движении.

Результат работы такой сложной системы говорит сам за себя.

Последовательный и параллельный гибридные приводы (иллюстрации с сайта toyota.co.jp).

Общий КПД Prius II (так сказать, рассчитанный по полному пути энергии от бака до колёс) — 37%, против 16% у бензинового аналога (при работе в "японском" стандартном городском цикле).

Трудно найти ещё один бензиновый автомобиль, который обладает такой экономичностью при таких размерах, да ещё с запасом пиковой мощности в 104 лошадиные силы (ДВС плюс батареи).

В марте 2004 года Toyota представила концепт-кар Volta.

Это тоже гибрид, однако, на этот раз — последовательного типа и помещённый в "шкуру" суперкара.

Кузов, к слову, работы знаменитого дизайнера Фабрицио Джуджаро (Fabrizio Giugiaro).

Центральномоторная компоновка, ДВС V6 3,3 литра. Два электромотора (по одному на переднюю и заднюю оси).

Располагаемая пиковая мощность в 408 "лошадей" позволяет разгоняться до 100 километров в час за 4,03 секунды.

Максимальная скорость ограничена электроникой на уровне 250 километров в час.

Toyota Volta (фото с сайта gizmo.com.au).

Что до экономичности, то на обычных для шоссе скоростях машина расходует примерно 7,43 литра на 100 километров, что очень неплохо для мощного спорткара.

Очевидно, что в городе гибридный привод предоставит Volta ещё большую выгоду по сравнению с обычными спортивными авто.

Также совсем недавно фирма показала концепт SU-HV1 — гибрид в облике мощного внедорожника.

Если подобные технологии приходят уже в такие элитные секторы, значит, скоро легковушки с бензоэлектрическим приводом станут обычным делом. На Западе.

Ведь цена Prius II (розничная от изготовителя), несмотря на суперначинку, вовсе не кусачая — от $20,5 тысяч.

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru