Toyota приус гібрид як працює. Суть роботи гібридних сердець

Критична ситуація з екологією та постійне зростання цін на паливо змушують шукати виробників транспорту нові рішення. Двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ) удосконалюються, модифікуються та «змішуються» з електродвигунами. Навіщо це робиться, як працює гібридний двигун, розглянемо в сьогоднішній публікації.

Ідею з'єднати два агрегати (двигун внутрішнього згоряння та електродвигун) новою не назвеш. У 1897 році французька компанія Parisienne des Voitures Electriques почала виробництво авто з гібридними двигунами, а трохи пізніше американська General Electric випустила перший гібрид з бензиновим чотирициліндровим двигуном. Але тоді така новація виявилася економічно недоцільною. Паливо було дешевим, а потужність автомобіля-гібрида поступалася потужністю традиційних моделей. Але часи змінилися. Паливо дорожчає, екологічна ситуація погіршується. Автомобілі зі змішаними силовими агрегатами стали актуальними та почали набирати популярності.

Простими словами про складне

Що ж є гібридним двигуном? Гібридний двигун - це система, що складається з двох пов'язаних між собою агрегатів: електричного та бензинового. Вони можуть працювати як окремо, так і одночасно. Керує цією системою бортовий комп'ютер автомобіля. Він вирішує, залежно від режиму руху, який тип силового агрегату необхідно задіяти в певний момент часу.

Для руху містом, коли від двигуна не потрібно вироблення великої потужності, використовується електродвигун. Під час руху заміськими трасами комп'ютер відключає електродвигун і задіює паливний агрегат.

При змішаному режимі їзди, коли двигун автомобіля працює під навантаженням з періодичними прискореннями та зупинками – два агрегати працюють у тандемі. Причому під час роботи паливного двигуна йде зарядка електричного. На окрему увагу заслуговують.

Економія електроенергії у гібридних двигунах

Відомо, що на рух автомобіля витрачається величезна кількість енергії. У зв'язку з цим виникає закономірне питання: як електромотор навіть за умов малих навантажень може довго працювати без додаткового причепа з акумуляторами. Щоб зрозуміти принцип роботи електродвигуна автомобіля, слід простежити весь процес від початку руху до зупинки.

Коли автомобіль рушає або рухається на малих швидкостях, всю роботу здійснює електродвигун, який живиться від акумулятора. Далі в його завдання входить розігнати автомобіль до максимально можливої ​​для електродвигуна швидкості. Після цього комп'ютер дає команду включення паливного двигуна. При цьому ДВС частину енергії віддає на генератор, який підміняє АКБ і продовжує замість неї живити електромотор паралельно заряджаючи акумулятор. Автомобіль при цьому працює на двох силових агрегатах одночасно.

Під час руху із середньою швидкістю електродвигун відключається, працює лише ДВЗ, поповнюючи запас енергії акумулятора. При підвищенні навантаження на ДВС йому допоможе знову приходить електромотор. Але електроенергія поповнюється не лише за рахунок роботи ДВЗ. Гальмівний механізм автомобіля з гібридним двигуном влаштований таким чином, що енергія, що утворилася під час гальмування, перетворюється в електричну і теж йде на живлення електромотора. Таке гальмування отримало назву «рекуперативне».

Розглянутий алгоритм роботи описує загальну картину роботи гібридного силового агрегату автомобіля. На сьогоднішній день існує три типи таких двигунів: послідовний, паралельний та змішаний.

Послідовна схема гібриду

Принцип роботи такої схеми можна вважати найпростішим із гібридів. Двигун внутрішнього згоряння в цьому типі є допоміжним елементом і призначений для роботи генератора. Генератор, отримуючи енергію від ДВС, перетворює її на електричну і запитує електромотор, який приводить автомобіль у рух.

Така схема, як правило, застосовується у малопотужних автомобілях (малолітражках). Але акумулятор, що використовується, має велику ємність, з можливістю зарядки від звичайної електромережі. Велика ємність АКБ дозволяє мінімізувати використання ДВЗ, тобто автомобіль може рухатися електродвигуном, який живиться тільки від акумулятора. Chevrolet Volt – це одна з моделей автомобілів, в якій використано послідовну схему гібрида.

Паралельна схема гібридного автомобіля

Принцип роботи паралельної схеми полягає в тому, що ДВЗ та електромотор встановлені таким чином, що з'являється можливість їх використовувати як разом, так і окремо. Але все ж таки основна функція електромотора в такій схемі - це створення додаткової потужності ДВС при прискоренні. Крім того електродвигун виконує функції стартера та генератора. Акумулятори за такої схеми не вимагають додаткової підзарядки, їм вистачає енергії, що виробляється під час руху.

Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid – моделі із паралельною схемою гібридного двигуна.

Послідовно – паралельна схема гібриду

У цій схемі ДВЗ та електромотор пов'язує між собою планетарний редуктор, за допомогою якого потужність від обох двигунів передається на провідні колеса.

Змішана схема відрізняється від паралельної наявністю генератора, що створює енергію для електродвигуна.

Toyota Prius, Lexus RX 450h та Ford Escape Hybrid – це представники повного гібрида.

Позитивні сторони гібридних двигунів

1. Основна перевага гібридів полягає у його економічності. Мінімальна економія палива становить 20%, що в умовах зростання цін є досить відчутною перевагою.
2. Спільне використання двох двигунів знижує кількість викидів СО2.
3. Відмінні ходові характеристики, які досягнуті завдяки раціональному накопиченню та подальшому перерозподілу потужностей, вироблених спільно двома двигунами.
4. У порівнянні з традиційним автомобілем гібрид має відчутний запас ходу, тобто він може продовжувати рух навіть з порожнім баком.
5. Характеристики гібридних двигунів повністю ідентичні традиційним моделям з ДВС, всупереч стереотипам, а з урахуванням інших переваг часом навіть перевершує їх.
6. Електродвигуни практично безшумні, що додає комфорту під час експлуатації автомобіля.
7. У порівнянні з електромобілем, АКБ гібрида заряджається від паливного двигуна, що збільшує запас його ходу.
8. Заправка автомобіля здійснюється тим самим бензином, що й традиційні авто.

Недоліки гібридів

1. Висока вартість автомобіля.
2. Обслуговування автомобіля потребує великих витрат. Ремонтувати таку машину самостійно навряд чи вдасться, а кваліфікованих майстрів знайти велику складність. З комплектуючими також будуть гарантовано проблеми.
3. Перепади кліматичних температур погано впливають на АКБ і призводять до їхнього саморозряду.

Зовні автомобілі з гібридними силовими агрегатами не відрізняються від традиційних бензинових побратимів. Звичайно, якби моделі автомобілів з гібридними двигунами мали таку саму вартість, як аналоги з ДВС, а обслуговування не викликало складнощів, навряд чи хтось відмовився б від такої машини. Але на даний момент реалії такі, що різниця в ціні гібрида та аналога становить у середньому 4000 доларів. Навіть якщо зважити на всі плюси таких машин, включаючи економію палива, то різниця все одно буде невідповідна. Якщо не буде поломок, а пробіг буде значним, машина окупиться в кращому разі років за п'ять. Такий стан речей не вселяє оптимізму. Але як кажуть: «Скільки людей – стільки й думок», тож вибір завжди залишається за конкретною людиною.

Завдяки своїй економічності та надійності гібридні автомобілі Toyota викликають величезний інтерес у споживача. Плавний хід і стійкість на дорозі, виявляється, далеко не всі переваги цього японського автомобіля. Відмінні ходові якості машини напрочуд поєднуються з економічною витратою палива. Роботу гібридного автомобіля Toyota Prius забезпечують два джерела потужності: електромоторі двигун внутрішнього згоряння(ДВЗ).

Спробуймо розібратися, яким чином при підвищенні потужності машина може витрачати бензин на рівні малолітражки. Пристрій гібридного автомобіля Toyota Prius складається з:

• двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ);
• електромотора;
• планетарного редуктора (дільника потужності);
• генератора;
• інвертор;
• акумуляторної батареї.

ДВЗ та електромотор можуть працювати одночасно, почергово та доповнювати один одного при необхідності. У гібридному пристрої, силовий момент, що крутить, на колеса може передаватися від електромотора і ДВС безпосередньо в різних пропорціях.

Це здійснюється за допомогою планетарного редуктора (дільника потужності), що складається з набору шестерень. Чотири з них приєднані до бензинового двигуна, а зовнішня до електромотора. Ще один сателіт приєднаний до генератора, який за потреби посилає енергію на електромотор або заряджає батарею.

Однією з головних переваг Приуса можна вважати те, що на відміну від електромобілів, для зарядки гібридного автомобіля не потрібне підключення до мережі живлення. Процесор, керуючий усіма діями машини, заряджає при необхідності акумулятор від ДВС.

Принцип роботи гібридного автомобіля

Основне завдання інженерів Toyota полягало в тому, щоб створити економічну машину, яка на трасі не поступалася б потужним залізним коням, але при цьому мала б невелику витрату двигуна. Для цього було використано поєднання ДВЗ та електромотора. Щоб досягти максимальної ефективності, в Toyota Prius обидва джерела потужності можуть працювати окремо, разом і паралельно.

Отже, принцип роботи гібридного Toyota Prius. Запуск двигуна та розгін автомобіля здійснюється за допомогою тягового електромотора. Він обертає зовнішній сателіт планетарного редуктора і передаючи таким чином крутний момент на колеса. Але на акумуляторі далеко не поїдеш. Тому, як тільки автомобіль набрав швидкість, у справу входить ДВС.

Спільне використання електромотора і ДВС дозволяють досягти максимального ККД (коефіцієнта корисної дії) всієї системи, оскільки. При натисканні на гальмо двигун внутрішнього згоряння відключається і відбувається так зване рекуперативне гальмування (вся енергія від опору перетворюється на електричну), при якому електродвигун, працюючи в режимі генератора, заряджає акумуляторну батарею.

Якщо автомобілі знову потрібна підвищена потужність, наприклад для обгону, знову включається електромотор, енергії якого цілком вистачає для різкого набору швидкості. Схеми роботи гібридних автомобілів були розраховані збільшення економічності авто і зниження викиду вуглекислого газу атмосферу. При підвищенні витрати палива (при натисканні на педаль газу) керуючий комп'ютер посилає сигнал на дільник потужності та включає електричне джерело, що дозволяє ДВЗ працювати в режимі без навантажень.

Toyota володіють унікальною надійністю і гнучкістю, оскільки управління рухом проводиться здебільшого по проводах, минаючи використання складних вузлів та агрегатів. До речі, в гібриді Toyota Prius генератор виконує роль стартера, і допомагає «розкрутити» ДВС до необхідних 1000 оборотів.

Режим роботи двигуна

• Старт. Переміщення лише за допомогою електричної тяги.
• Рух із постійною швидкістю. У цьому випадку проводиться передача моменту, що крутить, на генератор і колеса.
• Генератор, за потреби, заряджає акумулятор і передає енергію на електромотор. При цьому відбувається підсумовування моментів, що крутять, обох тягових установок.
• Форсований режим. Електромотор, отримуючи додаткове живлення від генератора, посилює потужність бензинового двигуна.
• Гальмування. Гібрид гальмує переважно за допомогою електродвигуна. Однак при сильному натисканні на педаль, задіяні гідравлічні вузли, і гальмування відбувається звичайним способом.

Двигун (ДВЗ)

Тип двигуна Тойота гібрид - Hybrid Synergy Drive (гібридний синергетичний привід), що дозволяє поєднувати два джерела потужності: ДВЗ та електромотор. Давайте з'ясуємо, які паливні двигуни встановлюються на Пріус.

У середині 50-х років минулого століття інженер Ральф Міллер запропонував удосконалити ідею Джеймса Аткінсона . Суть ідеї виражалася підвищення ефективності ДВС шляхом скороченого ходу стиснення. Саме цей принцип, який тепер часто називають циклом Міллера/Аткінсона, використовується в гібридних двигунах компанії Toyota.

Отже, Toyota Prius гібрид, як працює двигун цього автомобіля. На відміну від інших моделей ДВС, процес стиснення в циліндрі починається не в момент початку руху поршня вгору, а пізніше. Тому перед закриттям впускних клапанів частина суміші з палива та повітря виходить назад у впускний колектор, що дозволяє збільшити час, в який використовується енергія тиску газів, що розширюють. Все це зумовлює значне підвищення ККД двигуна, збільшення економічності агрегату, а також підвищує момент, що крутить.

Характеристики двигуна:

• Об'єм - 1794 куб см.
• Потужність (лс/Квт/про хв) - 97/73/5200.
• Крутний момент (Нм/про хв) - 142/4000.
• Подача палива – інжектор.
• Паливо – бензин АІ 95, АІ – 92.

Витрата Toyota Prius гібрид на 100 км у міському циклі становить 3,9 л, по трасі - 3,7 літрів.

Електромотор автомобіля Тойота

Конструкція гібридного синергетичного приводу передбачає використання тягового електродвигуна. Потужністьелектромотора Тойота Пріус-56 кВт, 162 Нм. Цей агрегат забезпечує рух автомобіля зі старту до набору постійної швидкості, включається, коли машина йде на обгін і бере участь у гальмуванні. Вся система Toyota Prius продумана до найдрібніших деталей. Зарядка гібридного автомобіля здійснюється в процесі руху від ДВС через керуючий генератор.

Акумуляторна батарея

Гібрид оснащений двома акумуляторами (основним високовольтним та допоміжним), обидва перебувають у багажнику автомобіля. Основний пристрій акумуляторної батареї автомобіля виготовлено з нікель-метал-гідридного сплаву та має ємність 6,5 А/год, напругу 201, 6 В. Цей агрегат має власну систему охолодження. Усередині високовольтної батареї знаходиться контролер, що управляє процесом заряджання кожного осередку (блоку) всього 168 осередків.

Витрата та відновлення енергії акумулятора контролює керуючий процесор автомобіля. Акумуляторна батарея Toyota Приус не вимагає підзарядки від електричної мережі, цей процес здійснюється під час руху і гальмування (здебільшого) транспортного засобу.
Допоміжний акумулятор: 12 В (35 А/год, 45 А/год, 51 А/год).

Висновок

Незважаючи на досить високу вартість, гібридні автомобілі викликають все більший інтерес у покупців. У порівнянні з іншими гібрид-автомобілями, Toyota Prius дійсно споживає значно менше палива, і має низький рівень викиду вуглекислого газу.

У рамках Кіотського протоколу, підписаного у 1997 році, багато країн взяли на себе відповідальність скоротити шкідливі викиди в атмосферу.

Враховуючи той факт, що одним із ініціаторів цього протоколу була саме Японія, багато великих японських компаній запустили низку проектів, покликаних знизити кількість викидів. Однією з компаній була і Toyota Motor - тут ще в 1992 році представили "Хартію Землі", доповнену згодом "Екологічним планом дій".

Ці два документи визначили один із найбільш пріоритетних на сьогоднішній день напрямків діяльності компанії – розробку нових екологічно чистих технологій. В рамках цієї програми розроблялися кілька варіантів силових установок, серед яких і гібридна силова установка, що з'явилася в 1997 на автомобілях Тойота Пріус Гібрид.

Розробка автомобіля з гібридною силовою установкою розпочалася ще 1994 року. Головним завданням для інженерів було створення електродвигуна та джерел живлення, здатних якщо не замінити, то хоча б ефективно доповнити основний двигун внутрішнього згоряння.

Інженери Toyota, за їх визнанням, протестували понад сто варіантів різних схем та компоновок, що дозволило створити справді ефективну схему під назвою Toyota Hybrid System. У результаті, після доведення системи до повністю робочої моделі, її було встановлено на автомобіль Toyota Prius Hybrid (модель NHW10), який став першим гібридним автомобілем компанії.

Система THS є комбінованою силовою установкою, що складається з двигуна внутрішнього згоряння, двох електромоторів і безступінчастої трансмісії HSD. Бензиновий мотор 1NZ-FXE об'ємом 1500 см3 здатний розвивати потужність 58 к.с., а сумарна потужність електромоторів складає 30 кВт. Електромотори використовують енергію, накопичену у високовольтних батареях із запасом 1.73 кВт*год.

Головною особливістю силової установки було те, що електромотори могли також працювати, як генератор - при русі на бензиновому двигуні, а також при рекуперативному гальмуванні вони заряджали батарею і дозволяли через час знову її використовувати. Сам двигун працював за принципом Аткінсона, завдяки чому середня витрата палива в умовах міста становила від 5.1 до 5.5 л/100 км.

Електромотор міг працювати як окремо від основного двигуна, так і в синергетичному режимі, дозволяючи швидше розганятись до більш економічної передачі. Все це дозволило зменшити кількість шкідливих викидів в атмосферу приблизно до 120 г/км – для порівняння, гібридний гіперкар Ferrari LaFerrari викидає в атмосферу 330 г/км.

Незважаючи на свої переваги та економічність, Тойота Пріус Гібрид був зустрінутий досить прохолодно - давалася взнаки незвичайна силова установка, недостатньо потужна навіть для спокійної їзди автомобіля масою понад 1200 кг.

Тому в 2000 році силова установка була доопрацьована у версії NHW11 – потужність бензинового двигуна збільшена з 58 до 72 к.с., а потужність електромотора – з 30 до 33 кВт. Також завдяки невеликим змінам у системі накопичення енергії ємність ВВБ зросла до 1.79 кВт*год.

Друге покоління NHW20 (2003-2009 рр.)

Гібридна модель Тойоти Пріус, що з'явилася в 2003 році, істотно відрізнялася від свого попередника. Насамперед, гібрид отримав кузов п'ятидверний хетчбек – цей кузов був більш популярним серед 72% потенційних покупців автомобіля, ніж седан.

Другою значною зміною була модифікована силова установка THS II. Все той же півторалітровий бензиновий двигун 1NZ-FXE був форсований до 76 к.с., а ось потужність електромотора збільшена до 50 кВт. Це дозволило не тільки збільшити максимальну швидкість гібриду зі 160 до 180 км/год на бензиновому моторі та з 40 до 60 км/год на електродвигуні, але також скоротити час розгону до 100 км/год майже у півтора рази.

Використання інвертора нової конструкції дало можливість знизити масу батарей з 57 до 45 кг і скоротити кількість елементів. Запас накопиченої енергії знизився з до 1.31 кВт*год, але оскільки інвертор нового зразка дозволяв ефективніше перетворювати рекуперативну енергію, то запас ходу на акумуляторних батареях проти Приус першого покоління збільшився, а швидкість зарядки батарей зросла на 14%. Також вдалося знизити витрату палива до 4.3 л/100 км., а рівень викидів чадного газу – до 104 г/км.

Третє покоління ZVW30 (2009-2016 рр.)

Незважаючи на явний комерційний успіх, інженери Toyota продовжили вдосконалювати модель для підвищення його автономності при використанні екологічно чистих джерел енергії та подальшого зниження викидів. На базі системи THS було розроблено принципово новий послідовно-паралельний гібридний привід Hybrid Synergy Drive, який працює за тим же принципом, але з низкою серйозних нововведень.

Перш за все, замість вичерпаного ресурсу збільшення потужності двигуна 1NZ-FXE став встановлюватися двигун 2ZR-FXE об'ємом 1800 см3, що розвиває потужність 99 к.с. Потужність електромотора підвищили до 60 кВт, яке розміри зменшилися завдяки застосуванню планетарної передачі. Рекуперативну систему доопрацьовано з метою підвищення ККД та прискорення часу зарядки. Незважаючи на збільшену майже до 1500 кг споряджену масу, динамічні характеристики лише покращилися завдяки потужнішому мотору.

Застосування нового гібридного приводу дозволило не тільки підвищити динамічні характеристики автомобіля, а й зробити його більш економічним. За заявою інженерів Toyota, витрата у змішаному режимі складає 3.6 л/100 км – це паспортні дані.

Природно, що в реальних умовах цей показник вищий, але за відгуками власників, в середньому він не перевищує 4.2-4.5 л/100 км проти майже 5.5 л/100 у другого покоління Prius.

Ще одне нововведення – встановлена ​​в даху сонячна панель потужністю 130 Вт, яка використовується для роботи системи клімат-контролю.

У 2012 році модель пройшла модернізацію, під час якої було суттєво підвищено автономність гібрида на електричній тязі. Встановлено нові акумуляторні батареї, а їх ємність збільшена майже в 3 рази – 21.5 А*год. проти 6.5 та запасена енергія в 4.4 кВт*год. проти 1.31. Такий заряд дозволяє гібриду проїхати на електромоторі 1.5 км при максимальній швидкості 100 км/год або 20 км при швидкості 40 км/год. У цьому викид шкідливих речовин, у атмосферу становить лише 49 г/км.

Четверте покоління (2016 р.)

Восени 2015 року компанія Toyota на автосалоні у Лас-Вегасі презентувала нове покоління Prius Hybrid. Автомобіль заснований на абсолютно новій платформі і радикально відрізняється своїм агресивним та цікавим дизайном, що натякає на більш спортивний характер.

Це дійсно так – за словами головного інженера проекту Prius Коузді Тоесіма, при розробці дизайну гібриду надали спортивні риси, оскільки він став набагато швидшим і динамічнішим за своїх попередників.

Силова установка Hybrid Synergy Drive залишилася практично без змін. Але завдяки використанню більш досконалих матеріалів, підвищенню моменту, що крутить, електромотора і новому електромеханічному варіатору вдалося підвищити максимальну швидкість автомобіля. Також у середині 2016 року з'явиться перша повнопривідна версія гібриду, із встановленим у задньому мосту додатковим електродвигуном потужністю 7.3 кВт.

З високовольтними батареями нової конструкції гібрид проїжджає понад 50 км на електричній тязі, а вдосконалена зарядна система скорочує час повної зарядки до 90 хв і дозволяє набрати 60% заряду всього за 15 хвилин.

На сьогоднішній день компанія Toyota продала вже понад 3.5 млн своїх автомобілів сімейства Prius. Ця модель заслуженою вважається найпопулярнішим гібридом у світі та з упевненістю демонструє, що майбутнє за автомобілями з гібридною та електричною силовою установкою, що знижують шкідливий вплив на навколишнє середовище.

Відео

На закінчення відео-огляд останньої версії.

Одним із найактуальніших технологічних напрямків у світовому автопромі є впровадження «зелених» технологій. Навіть ефективні системи безпеки та ультрасучасні електронні асистенти тьмяніють на тлі переваг, які відкривають електричні та гібридні концепти. І справа не лише в мінімізації рівня забруднень довкілля. Відмова або принаймні скорочення споживання традиційного палива вигідно і для самих автолюбителів, які можуть розраховувати на значну економію. Щоправда, слово «економія» поки що неохоче поєднується з цінами на енергозберігаючі моделі. Більшість пропозицій цього класу доступні російському споживачеві за 2-3 млн. руб. У цьому контексті дуже привабливий вибір такого автомобіля, як "Тойота-Приус-Гібрид", фото якого представлено нижче.

Модель пропонується з початковим цінником 1200000 руб. Звичайно, і таку вартість не можна назвати доступною масовому автолюбителю, але скорочення паливної витрати при довгостроковій експлуатації виправдає вкладення. Тим більше, що покупець отримує не просто модель з незвичайною силовою установкою, а якісний японський автомобіль з натяком на преміальність.

Загальні відомості про модель

Мода на гібридні моделі та електрокари у виробників виникла на початку 2000-х років. Звичайно, деякі розробки в цій галузі існували і раніше, але їхнє реальне втілення в концептах відбулося лише в останні 15 років. У свою чергу, японський виробник став одним із першопрохідників у сегменті, випустивши гібридну модель ще 1997 р. Втім, на світовому ринку автомобіль з'явився лише через три роки. При цьому було збережено той самий пристрій - "Тойота-Приус-Гібрид" 2000 р. під капотом містить чотири компоненти: традиційний ДВС, електромотор, високовольтну батарею та мотор-генератор. Як видно, модель поєднує елементи від різних конфігурацій силової установки, включаючи класичний двигун внутрішнього згоряння, і батарею.

У плані зовнішності автомобіль можна зарахувати до гольф-класу. Хоча великі виробники прагнуть постачати гібридними установками виключно дорогі люксові версії, японці віддали перевагу близькому для широкого споживача класу. Власне, цим і обумовлена ​​порівняно доступна ціна на авто «Тойота-Приус-Гібрид», відгуки власників про яке дуже прихильні стосовно версії за 1,2 млн руб., але вони відзначають і багатство опціонального оснащення в дорожчих версіях за 2 млн руб .

Принцип роботи базової версії

Інженери пропонують два підходи до реалізації гібридної конструкції. У першому варіанті рух та керування машиною забезпечуються електромотором, а ДВС лише постачає батарею. Другий варіант передбачає можливість рівноцінного використання обох генераторів. Два перші покоління показали можливість та ефективність поєднання обох концепцій. Для розуміння, як працює "Тойота-Приус-Гібрид" у класичному виконанні, варто розглянути силову установку Synergy Drive. Комплекс включає бензиновий ДВЗ на 78 л. с. та працюючий від батареї електродвигун на 68 л. с. Спільно це забезпечує максимальну віддачу. Керувати таким потенціалом можна за допомогою чотирьох режимів. У момент запуску установка ДВС вимикається, і функцію основного приводу машини перебирає електромотор. У міру зростання потужності ситуація змінюється: активність акумулятора знижується, і в справу вступає бензиновий агрегат.

Принцип роботи третього покоління

Незважаючи на збільшення потужності, третя генерація моделі відзначилася високим рівнем паливної економічності. Версія отримала 1,8-літрову "четвірку", схема якої базується на циклі Аткінсона. Як і передбачає початковий пристрій, "Тойота-Приус-Гібрид" також отримала батарею, яка задіяна в міру необхідності. До особливостей третього покоління також варто віднести застосування електричного насоса для охолодження та покращеної системи забезпечення рециркуляції вихлопу. Щодо режимів їзди, то в даному випадку передбачається три способи. Перший режим (EV) розрахований на рух у низькому швидкісному діапазоні із підключенням акумулятора. Далі слідує посилений режим, що дозволяє збільшувати чутливість акселератора для спортивного характеру їзди. Найбільш економічним є Eco Mode, при якому досягається найбільш раціональне співвідношення енергії, що витрачається, і силових запитів автомобіля в процесі руху.

Технічні параметри моделі

При всіх особливостях внутрішньої начинки платформа та основна конструкція автомобіля виконані за традиційною схемою. При цьому екстер'єр виглядає досить незвичайно, що, у свою чергу, надає ще одну особливість автомобілю «Тойота-Приус-Гібрид». Технічні характеристики моделі виглядають так:

• Кузов гібрида – хетчбек 5-дверний.
• Довжина – 445 см.
• Ширина – 172,5 см.
• Висота – 149 см.
• Об'єм багажного відсіку – мінімум 408 л.
• Колісна база – 270 см.
• Колія задня – 148 см.
• Передня колія – 150,5 см.
• Кліренс – 14,5 см.
• Підвіска - пружинна незалежна в передній частині та напівнезалежна ззаду.
• Коробка передач – пряма планетарна.
• Гальма – дискові.

Характеристики батареї

Виробник використовує акумулятори від компаній NiMH та Panasonic, на які дається 8 років гарантії. Власне, завдяки цим елементам і забезпечується економічність моделі авто «Тойота-Приус-Гібрид». Технічні характеристики батарей виглядають наступним чином:

• Місткість - від 6 до 21 А * год.
• Час виконання повної зарядки - 90 хв.
• Маса – від 45 до 80 кг, залежно від версії.
• Кількість модулів у батареї – від 28 до 40.
• Кількість сегментів у модулі – 6.
• Напруга в сегменті – 1,2 В.
• Сумарна напруга – від 206 до 288 В.
• Запасна енергія акумулятора – максимум 4,4 кВт*год.

Технологічні особливості експлуатації

У поданні більшості автомобілістів головною відмінністю гібридних моделей є їхня економічність. Проте є й інші нюанси експлуатації, які має «Тойота-Приус-Гібрид». Принцип роботи, зокрема, зумовлює досить високий рівень автоматизації управління, чого слід бути готовим. Наприклад, бортовий комп'ютер самостійно регулює параметри роботи двигуна, забезпечуючи таким чином оптимальні показники заряду батареї. Так, у момент зупинки автомобіля система активізує рекуперативне гальмування, завдяки якому акумулятор заряджається автоматично.

Пропонуються й інші корисні рішення, серед яких датчик контролю дистанції, автоматичне натяг ременів безпеки, налаштування сидінь та оптимальне підганяння чутливості педалі в машині «Тойота-Приус-Гібрид». Відгуки власників високо оцінюють і роботу інтелектуальних помічників, які дозволяють легко паркуватися, використовувати камеру заднього виду.

Витрати палива

Навіть на тлі інших представників гібридного сегменту японська модель показує непогані показники економії. У місті машина в базовому виконанні споживає близько 8 л, а за містом ще менше - 5,5 л. Крім того, у показниках викиду шкідливих речовин двигуни, що використовуються японцями, значно перевершують нормативи «Євро-4». При цьому у третього покоління ще менша витрата палива. «Тойота-Приус-Гібрид» у цьому виконанні під час руху містом демонструє споживання на рівні 4,9 л, а на трасі – 4,6 л. Таке досягнення стало можливим не лише завдяки силовій установці. Щоб покрити від збільшення потужності двигуна, інженери використовували надміцні алюмінієві сплави в конструкції. Це дозволило знизити масу гібриду, що становить 1,5 т.

Динамічні показники

Широкому поширенню «зелених» технологій в автомобілебудуванні перешкоджають два фактори, що стримують попит. Серед них, як уже зазначалося, ціна, а також скромні швидкісні показники. Проте японський виробник зміг позбавитися цих недоліків, про що свідчить динамічна характеристика: «Тойота-Приус-Гібрид» відрізняється пристойною максимальною швидкістю - 170 км/год і непоганим розгоном - до 100 км/год «китаєць» прискорюється за 11 секунд.

Почасти такі високі показники гібрида обумовлені легкою конструкцією, але не варто виключати вплив технологічних особливостей моделі. Наприклад, тяговитий електромотор забезпечує швидку реакцію, а відсутність традиційної КПП дозволяє оптимізувати взаємодію між водієм та силовою установкою. Також не варто забувати про електронні системи, якими доповнюється паркетник для авто «Тойота-Приус-Гібрид». Відгуки власників говорять про практичну користь помічників у процесі руху. Вони не тільки сприяють підвищенню безпеки, а й полегшують керування гібридом.

Плани щодо подальшого розвитку гібрида

У розробці нових модифікацій компанія орієнтується кілька напрямів. Найбільш важливим на даний момент є покращення моделі. Роботою над цією частиною займаються дизайнери, які проектують екстер'єр. У перших поколіннях творцям вдалося досягти значного результату у вигляді зниження коефіцієнта аеродинамічного опору, який на сьогоднішній день є оптимальним у моделі «Тойота-Приус-Гібрид». Принцип роботи на основі альтернативних джерел живлення також розвиватиметься, зокрема за рахунок сонячних батарей. Інженери активно займаються проектуванням способів встановлення на дах. Як передбачається, за рахунок цього елемента автомобіль зможе забезпечувати роботу системи клімат-контролю.

Позитивні відгуки власників

Більшість позитивних відгуків про модель обумовлено перевагами, які забезпечила силова установка. У порівнянні з традиційними бензиновими машинами цей автомобіль набагато економніший в експлуатації. І справа не лише у зниженні витрат на пальне для такої п'ятидверки, як «Тойота-Пріус-Гібрид». Відгуки власників свідчать, що модель не так часто вимагає заміни олії, а також позбавляє ремонту стартера та генератора, які просто відсутні під капотом. Крім цього, відзначаються переваги автомобіля щодо оснащення новітніми опціональними пристроями.

Варто відзначити і переваги автомобіля з погляду експлуатації у Росії. Що особливо приємно для вітчизняного автовласника: навіть сильні морози не впливають на працездатність кросовера «Тойота-Пріус-Гібрид». Відгуки власників узимку підтверджують, що машина без проблем заводиться і вимагає лише підігріву салону для комфортної поїздки.

Негативні відгуки

Звичайно, висока вартість багатьох відштовхує від такої покупки. Хоча на тлі інших гібридів цей варіант можна назвати найдоступнішим, все ж цей автомобіль дорожчий за бензинові аналоги. Є й критика щодо проблем утилізації відпрацьованих акумуляторів гібриду, але ці проблеми більшою мірою турбують екологічні організації, а не власників автомобілів.

Висновок

На російському ринку немає моделей у сегменті "зелених" автомобілів, які змогли б скласти повноцінну конкуренцію японській розробці. Недарма відгуки на «Тойоту-Пріус-Гібрид» здебільшого носять позитивні відтінки. Автомобіль відрізняється економією в експлуатації та техобслуговуванні, але при цьому забезпечує практично всі функціональні можливості, які мають звичні бензинові моделі. Зрозуміло, при покупці доведеться готувати велику суму грошей, але гібрид при тривалій експлуатації неодмінно себе окупить. Нові технології коштують дорого, проте користь від переходу на досконаліші засоби пересування важко переоцінити.

Опис

Prius має бензиновий двигун і два електричні мотор-генератори, а також акумулятор невисокої ємності 6,5 А-год (часто званий високовольтною батареєю, ВВБ). Електромотор здатний також працювати як генератор, перетворюючи кінетичну енергію в електрику та заряджаючи акумулятор. У цьому електроенергія може генеруватися як рахунок роботи бензинового двигуна, і рахунок гальмування автомобіля (система рекуперативного гальмування). Мотори можуть працювати як окремо, так і разом. Бензиновий мотор є двигуном Аткінсона, такі двигуни економічні, але мають відносно низьку потужність. Роботою всіх двигунів керує бортовий комп'ютер.

Prius легко дізнатися за його обтічною формою. Коефіцієнт аеродинамічного опору становить лише 0,26. Кондиціонер працює безпосередньо від акумулятора незалежно від двигунів.

Кабіна обладнана сенсорним дисплеєм, що показує роботу двигунів, заповненість акумулятора та інші параметри. Дисплей дозволяє керувати аудіосистемою та кондиціонером, але не автомобілем. Передачі (передня, нейтральна, задня, силова передача) перемикаються не коробкою передач, а джойстиком, що знаходиться біля керма, і кнопкою поруч з ним (для стоянки). «Ручне гальмо» зроблено у вигляді педалі під лівою ногою водія. Швидкість відображається зеленим цифровим індикатором. Автомобіль відкривається електронним ключем запалювання; у разі його несправності можна потрапити до салону (але не їхати), використовуючи механічний ключ. Вмикається автомобіль натисканням кнопки Power при натиснутому гальмі.

Приус високоекономічний з кількох причин:

ККД будь-якого бензинового двигуна не є постійною величиною, а залежить від потужності. Завдяки можливості додавати потужність за рахунок електромотора, так і витрачати частину потужності на зарядку акумулятора, а також (на низьких швидкостях) взагалі вимикати бензиновий мотор і їхати тільки за рахунок електрики, вдається оптимізувати роботу двигуна.

Під час зупинок у пробках, перед світлофорами тощо двигун вимикається. В інших автомобілів він працює на неодруженому ходу, витрачаючи бензин. У тривалих пробках система життєзабезпечення (фари, бортовий комп'ютер, аудіосистема, підсилювачі гальм і керма) «з'їдають» заряд батареї і двигун запускається для підзаряду ВВБ, проте це все одно набагато економічніше, ніж «крутити» двигун об'ємом 2 літри Пріуса).

Двигун Аткінсона економічний сам собою. Його малопотужність є терпимим недоліком, оскільки додаткова потужність може забезпечуватись електромотором.

При гальмуванні та пригальмовуванні (наприклад, на крутому спуску) енергія запасається в акумуляторі завдяки рекуперативному гальмування.

Низький аеродинамічний опір знижує витрату палива, особливо на високих швидкостях або при сильному зустрічному вітрі.

Деякі моделі обладнані кнопкою EV, що активує режим електромобіля. У цьому режимі автомобіль може плавно розганятися (до 57 км/год) та гальмувати, і на вільних шосе з малими перепадами висот може показувати високу ефективність. Додатковим плюсом є можливість в'їхати в гараж, що погано провітрюється, і не боятися отруїтися вихлопними газами. Однак у цьому режимі в холодну пору року можливості обігріву салону обмежені – всі сучасні машини обігрівають салон, відбираючи тепло із системи охолодження, яка при непрацюючому двигуні остигає за кілька десятків хвилин.

[ред.] Переваги Висока економічність, як наслідок - економія витрат на бензин і необхідність рідше заїжджати на заправку.

Низький рівень забруднення атмосфери. Частково це наслідок економічності (що менше спалюється палива, тим менше шкідливих викидів), а частково - вимикання двигуна на зупинках, коли в атмосферу потрапляють особливо шкідливі для здоров'я людей гази. У порівнянні з традиційним автомобілем Prius викидає в атмосферу на 85% менше вуглеводнів СnНm, що не згоріли, і оксидів азоту NOx [джерело не вказано 409 днів].

Низький рівень шуму з кількох причин:

Під час зупинок двигун вимикається

Разом із бензиновим двигуном, а іноді й замість нього, працює тихіший електродвигун

Відмінна динаміка:

тяговий електродвигун завжди видає максимальний момент, що крутить.

відсутність КПП як такої (використовується планетарна передача)

Високий рівень безпеки для водія та пасажирів, з кількох причин:

Дві незалежні системи гальмування - рекуперативна та фрикційна

Машина важка (1240 кг)

Високі результати краш-тестів для водія та пасажирів

Електронний ключ запалювання.

[ред.] Недоліки Більш висока ціна, ніж у звичайних автомобілів того ж класу. У багатьох країнах, однак, висока ціна частково компенсується податковими пільгами. Крім того, різницю у цінах частково чи повністю компенсує економія бензину.

Існує думка, що безшумність машини може бути небезпечною для сліпих чи неуважних пішоходів.

Мала кількість фахівців з ремонту та автосервісів, які ремонтують гібридні автомобілі.

При негативних температурах переваги гібридного приводу можуть губитися, оскільки двигун внутрішнього згоряння працює майже завжди, виробляючи енергію для обігріву салону, якщо він увімкнений.

Висока динаміка досяжна лише з малих швидкостях, оскільки за високих швидкостях усе навантаження посідає малопотужний двигун внутрішнього згоряння.

[ред.] Критика Деякі вважають, що в майбутньому виникне проблема утилізації використаних акумуляторів, як вже зараз існує проблема їхнього «брудного» виробництва. Однак Toyota та Honda взяли на себе зобов'язання утилізувати використані акумулятори; більше того, вони не тільки приймають використані акумулятори, але й платять за кожен по 200 доларів.

У Top gear Джеремі Кларксон критикував Prius за те, що вона не така економічна і не екологічна, оскільки постачання та переробка всіх компонентів автомобіля, зокрема акумуляторних батарей залишає занадто великий екологічний слід. На треку BMW M3 та Toyota Prius зробили одночасно 10 кіл зі швидкістю 160 км/год. BMW M3 слідував за Toyota Prius. Економічнішою виявилася BMW з пробігом 19,4 милі на галон бензину, у той час як пробіг Prius склав 17,2 миль на галон бензину.

Тобто, якщо хочете економічну машину, купуйте BMW M3? - Ні… Не міняйте машину, міняйте свій стиль їзди.

Оригінальний текст (англ.) [показати]

If you want an economical car, - buy BMW M3? - No ... Don't зміна автомобіля, зміна вашого driving style.

[ред.] Конструктивні особливості При гальмуванні автоматично заряджається акумулятор (рекуперативне гальмування).

При динамічному розгоні обидва двигуни поєднують зусилля - Hybrid Synergy Drive.

Бортовий комп'ютер (32-бітний процесор) підтримує оптимальний режим роботи бензинового двигуна (Цикл Аткінсона) та оптимальний рівень заряду акумулятора (Panasonic, NiMH, 8 років гарантії).

Старт-стоп бензинового двигуна повністю автоматизований, перемикання режимів "Рух", "Парковка" - за допомогою джойстика на панелі приладів (Drive-by-Wire).