도요타 하이브리드(HSD) 작동 원리

도요타의 HSD 하이브리드가 작업장으로 유명하다는 것은 누구나 알고 있습니다. 일본 브랜드(Aisin 협력)의 장치는 효율성뿐만 아니라 매우 우수한 신뢰성으로도 알려져 있습니다. 그러나 복잡성과 가능한 많은 작동 모드 때문에 이해하기 어렵습니다.

따라서 우리는 유명한 직렬/병렬 HSD e-CVT인 Toyota의 하이브리드 장치가 어떻게 작동하는지 이해하려고 노력할 것입니다. 후자는 100% 전기 또는 전기와 열의 조합을 탈 수 있습니다. 여기에서는 다소 복잡한 주제를 다루며 때로는 약간 단순화할 필요가 있습니다(논리와 원칙을 손상시키지는 않지만).

이제 HSD 변속기는 Toyota가 15%를 소유한 Aisin(AWFHT30)에서 제조하고 EAT 또는 e-AT8과 관련하여 PSA 그룹에 하이브리드 및 비 하이브리드 변속기를 공급한다는 사실을 알고 있습니다. 상자. (하이브리드2 및 하이브리드4). 우리는 이제 기술 개발 면에서 XNUMX세대에 접어들었습니다. 전체 원리는 동일하게 유지되지만 소형화 및 효율성을 달성하기 위해 중앙 유성 기어 또는 레이아웃이 약간 개선되었습니다(예: 더 짧은 케이블 길이는 전기 손실 감소).

합성 설명

HSD가 작동하는 방식에 대한 전체적인 관점을 원하면 여기에 요약된 설명이 있습니다. 이 단계에서 당신을 피하는 것이 무엇인지 더 깊이 파헤치거나 이해하려고 시도하려면 기사에서 더 나아가야 합니다.

HSD의 기술 사양 및 각 구성 요소의 역할은 다음과 같습니다.

• ICE(Internal Combustion Engine)는 열기관입니다. 모든 에너지는 여기에서 나오므로 모든 것의 기초입니다. 주전원 열차를 통해 MG1에 연결됩니다.
• MG1은 발전기(열 엔진으로 구동) 및 기어박스 바리에이터 역할을 합니다. 유성 기어(유성)를 통해 ICE를 MG2에 연결합니다. MG2는 바퀴에 직접 연결되어 있어서 바퀴가 돌면 돌고, 바퀴도 돌리면(요컨대 바퀴끼리 풀릴 수 없음)...
• MG2는 트랙션 모터(플러그인/충전 시 최대 거리 2km 또는 50km) 및 발전기(감속: 재생) 역할도 합니다.
• 유성 기어: MG1, MG2, ICE 및 바퀴를 함께 연결합니다(이는 다른 요소가 회전하는 동안 고정되는 일부 요소를 방해하지 않으며, 유성 기어가 어떻게 작동하는지 배우고 이해해야 함). 또한 그 덕분에 우리는 지속적인 변경/감소가 있으므로 기어박스를 대표하는 사람입니다(기어 비율이 변경되어 제동 또는 "역전": ICE와 MG1 간의 연결)

감소는 내연 기관(열)과 MG2(바퀴에 단단히 연결되어 있음을 잊지 말자)의 움직임을 어느 정도 추가한 것입니다.

하이브리드 유성 기어 트레이너

이 비디오는 Toyota 하이브리드화가 어떻게 작동하는지 느끼기에 완벽합니다.

신규: Toyota HSD Hybrid의 수동 순차 모드?

엔지니어들은 보다 명확한 보고서를 얻기 위해 MG1이 비프로그레시브 방식으로 제동 또는 후진하는 방법을 재생하여 보고서를 (부분적으로 ..) 시뮬레이션할 수 있었습니다. 기어비는 MG1에 의해 생성되며, 이는 ICE와 MG2(MG2 = 전기 트랙션 모터, 그러나 무엇보다도 바퀴)를 다소 단단하고 다소 "미끄럽게" 연결합니다. 따라서 이러한 감소는 전원 분배기 MG1이 제어하는 ​​방식에 따라 점진적이거나 "시차"가 될 수 있습니다.

그러나 부분 부하에서는 기어 변경이 느껴지지 않습니다... 그리고 최대 부하(최대 가속도)에서는 계속 가변으로 돌아갑니다. 이것이 이 시스템에서 최고의 가속 성능을 얻을 수 있는 유일한 방법이기 때문입니다(따라서 컴퓨터는 최대 가속을 위해 기어를 변속).

따라서 이 모드는 스포티한 주행보다는 내리막 엔진 제동에 더 많이 사용됩니다.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 및 최고 속도

이것이 실제로 보이는 것입니다. 불행히도 최대 부하에서 순차 모드가 사라지고 더 이상 기어가 느껴지지 않습니다.

여러 버전?

도요타와 렉서스에 적용된 THS/HSD/MSHS 시스템은 다른 세대와는 별도로 두 가지 주요 변형이 있다. 첫 번째이자 가장 일반적인 것은 가로 버전으로, 오늘날 Aisin AWFHT15(90년대 초반에는 Toyota Hybrid System의 경우 THS라고 불렀습니다. 지금은 Hybrid Synergy Drive의 경우 HSD입니다)에 구현되어 있습니다. Prius / NX / C-HR(대형), 화관 및 Yaris(소형)의 두 가지 정도의 소형 모델로 제공됩니다.

다음은 가로 버전의 보다 현대적인(Prius 4) HSD 전송입니다(이제 두 가지 크기가 있으며 여기에는 더 큰 크기가 있습니다). 아래에서 볼 수 있는 변형보다 훨씬 더 콤팩트합니다(세로 방향 바로 아래에 있는 것이 아니라 아래에서도...).

Toyota Prius IV 2016 1.8 하이브리드 가속 0-180km / h

풀 스로틀에서 Prius 4는 전기 모터/제너레이터, 열 기관 및 중앙 유성 열차의 조합으로 생성되는 유명한 연속 변화 효과입니다.

그런 다음 다단계 하이브리드 시스템을 위한 MSHS가 제공됩니다(여기서 실제로 이야기할 필요는 없습니다... 그러나 동일하게 작동하기 때문에 Aisin에서도 제공되며 Toyota 그룹을 위해 설계되었습니다...). 중요한. 세로로 배치해야 하고 이번에는 실제 기어를 생성할 수 있는 더 큰 장치로, 그 중 10개(상자에 4개의 실제 기어와 10개를 달성하기 위한 영리한 방법으로 전기 모터 조합)가 있습니다. 따라서 총계는 배수가 아닙니다. 4, 그러나 이것은 중요하지 않습니다).

실제로 AWRHT25 및 AWRHM50(10개의 보고서가 있는 MSHS)의 두 가지 버전이 있습니다.

훨씬 더 권위 있는 종방향 버전(여기서 AWRHM50)은 주로 Lexus를 위한 것입니다(이런 의미에서 엔진이 있는 Toyota는 거의 없습니다). 두 가지 버전이 있으며 그 중 하나는 최대 10개의 실제 보고서를 생성할 수 있습니다.

2016 Lexus IS300h 0-100km/h 및 주행 모드(에코, 노멀, 스포츠)

AWFHT1가 보고서를 생성할 수 있는 방법을 보려면 00분으로 돌아가십시오. 이상하게도 그 유명한 "스피드 점프"는 엔진이 완전히 로드되었을 때 더 이상 느껴지지 않습니다... 이것은 장치가 CVT 모드에서 가장 효율적(크로노그래프)이기 때문에 전체 로드가 정상적인 연속 변형 모드를 유도하기 때문입니다.

Toyota 하이브리드는 어떻게 작동합니까?

그렇다면 HSD 하이브리드 디바이스의 기본 원리는 무엇일까요? 이를 대략적으로 요약하면 두 개의 모터/제너레이터(전기 모터는 항상 가역적임)로 작동하고 다른 토크(각 엔진의)가 중앙 유성 열차에 의해 제어되고 제어되는 열 엔진에 대해 이야기할 수 있지만 또한 전력 분배기(영어로 "인버터")에 의해 제어되는 전기 강도(및 전기 방향)입니다. 감속기어(CVT 기어박스)는 전자적으로 제어되어 MG1 엔진이 특정 방식으로 작동할 뿐만 아니라 여러 동력을 결합하여 하나의 출력을 낼 수 있는 중앙 유성 기어를 통해 작동합니다.

엔진은 바퀴와 유성 드라이브를 통해 완전히 분리될 수 있습니다.

요컨대, 단순화하고 싶어도 동화하기가 쉽지 않을 것이라는 점을 이해하고 있으므로 기본 원칙에 집중할 것입니다. 그러나 세부 사항을 자세히 설명하는 영어 비디오를 올렸으므로 끝까지 밀어 붙이고 싶다면 할 수 있어야합니다 (물론 동기 부여와 건강한 뉴런이 있음).

여기 제가 위에서 보여드린 것보다 덜 컴팩트한 프리우스 2가 있습니다. A/C 압축기(엔진 왼쪽의 파란색)를 강조 표시한 방법을 확인하십시오. 실제로 "일반" 기계와 달리 전기 모터로 구동됩니다. 바퀴는 오른쪽 중앙 섹션(전자식 바리에이터 오른쪽 중앙)에서 볼 수 있는 체인에 연결됩니다.

전자 바리에이터 근처

프로필에서 우리는 차동 장치를 통해 체인에 연결된 휠 서스펜션 중 하나를 봅니다.

다양한 작동 모드

장치의 다양한 작동 모드를 살펴보고 그 과정에서 일반적으로 하이브리드 시스템이 둘 중 하나인 반면 직렬/병렬로 간주되는 이유를 살펴보겠습니다. HSD의 독창적인 설계 방식은 두 가지 모두를 허용하며, 이는 또한 약간 까다롭습니다...

Toyota HSD 장치 : 세부 정보 및 아키텍처

다음은 구성 요소 간의 연결을 지원하는 단순화된 다중 색상 HSD 장치 아키텍처입니다.

다른 각도에서 찍어서 위 사진에 비해 다이어그램이 거꾸로 되어있는데... 프리우스 2 다이어그램을 찍어서 여기에 체인이 있는거고, 더 최신버전은 없는거 같은데 원리는 안바뀌네요 두 경우 모두(체인, 샤프트 또는 기어는 동일합니다.

회전자와 고정자 MG1 사이의 전자기력으로 인해 여기서 클러치가 얻어짐을 이해해야 하기 때문에 여기에 메커니즘이 더 자세히 설명되어 있습니다.

MG1은 유성 기어 세트의 유성 기어 세트(녹색)를 통해 엔진에 연결됩니다. 즉, MG1 로터(중앙부)를 회전시키기 위해 열기관은 유성기어를 통과한다. 나는 우리가 그들의 물리적 연결을 명확하게 볼 수 있도록이 기차와 엔진을 한 가지 색상으로 강조 표시했습니다. 또한 다이어그램에서 강조 표시되지 않은 녹색 위성과 파란색 중앙 선 기어 MG1은 물리적으로 잘 연결되어 있으며(사이에 간격이 있음) 크라운(열차 가장자리)도 마찬가지입니다. 그리고 열기관의 녹색 위성.

MG2는 체인을 통해 바퀴에 직접 연결되어 있지만 중앙 유성기어의 외부 유성기어도 구동합니다. ) ...

다음은 위 다이어그램의 프로필이 아닌 전면의 유성 기어박스입니다. MG1, MG2 및 ICE와 관련된 다양한 기어 간의 연결을 더 잘 볼 수 있습니다.

어려움은 내부 운동이 운동 모드뿐만 아니라 속도에 따라 일치하지 않는다는 것을 알고 행성 열차의 원리를 이해하는 데 있습니다 ...

클러치가 없나요?

다른 모든 변속기와 달리 HSD에는 클러치나 토크 컨버터가 필요하지 않습니다(예: CVT에는 토크 컨버터가 필요함). 이것은 전자기력이 MG1 덕분에 유성열차를 통해 엔진에 바퀴를 묶는 곳입니다. 그런 다음 마찰 효과를 생성하는 것은 후자(MG1)의 회전자와 고정자입니다. 전기 모터를 손으로 회전하면 저항이 발생하며 여기에서 클러치로 사용하는 것은 후자입니다.

마찰(고정자와 회전자 사이, 따라서 모터와 바퀴 사이의 속도 차이) 동안 전기가 생성되는 경우에는 더욱 좋습니다. 그리고 그 전기는 배터리에 저장됩니다!

이것이 HSD 시스템이 마찰의 순간에 에너지를 회수하여 최소한의 에너지 손실을 제공하기 때문에 매우 지능적인 시스템으로 간주되는 이유입니다. 클래식 클러치에서 우리는 이 에너지를 열로 잃고 여기서 전기로 변환되어 배터리에서 복원됩니다.

따라서 회전자와 고정자 사이에 물리적 접촉이 없기 때문에 기계적 마모도 없습니다.

정지하면 바퀴가 엔진을 막지 않기 때문에 엔진이 멈추지 않고 달릴 수 있습니다(정지하지 않고 수동 변속기에서 정지했다면 발생했을 것입니다). 파란색 태양 기어(유휴라고도 함)는 무료이므로 모터 휠을 분리합니다(따라서 녹색 크라운 유성 기어). 반면에 태양 기어가 토크를 받기 시작하면 녹색 기어를 크라운에 연결한 다음 바퀴가 점차 회전하기 시작합니다(전자기 마찰).

선 기어가 자유로우면 크라운에 힘이 전달될 수 없습니다.

로터가 회전하면서 고정자에 마찰이 발생하여 토크가 발생하고 이 토크가 썬기어에 전달되어 썬기어가 잠기고 결국 다른 방향으로 회전합니다. 결과적으로 중앙의 모터 샤프트와 주변의 링 기어(기어 = 바퀴) 사이에 연결이 생성됩니다. 장치는 정지 및 시동 역할도 합니다. 시동을 원할 때 ICE 열 엔진이 구동 휠에 연결된 MG2에서 토크를 수신하도록 태양 기어를 잠시 차단하는 것으로 충분합니다(그런 다음 시동기처럼 시동합니다. 클래식).

요약하자면 다음과 같습니다.

• 정지 상태일 때 엔진 액슬과 링 기어 사이의 연결이 설정되지 않았기 때문에 엔진이 회전할 수 있습니다. 선 기어는 자유입니다(프리우스가 연료 절약을 위해 정지 상태일 때 일반적으로 꺼지더라도)
• 엔진 속도를 높이면 로터가 전자기력을 생성할 수 있을 만큼 충분히 빠르게 회전한 다음 토크를 태양 기어에 전달하여 모터 축과 링 기어를 연결합니다.
• 연결이 이루어지면 모터 축과 링 휠의 속도가 동일합니다.
• 바퀴의 속도가 엔진보다 빨라지면 선기어가 다른 방향으로 회전하기 시작하여 기어비를 변경합니다(모든 것이 잠긴 후 "구르기" 시작하여 시스템 속도를 더 높입니다). 오히려 토크를 받음으로써 태양 기어는 모터 축과 구동 휠을 연결할 뿐만 아니라 후속적으로 가속을 유발한다고 말할 수 있습니다(브레이크가 "저항"할 뿐만 아니라 다음 방법)

100% 전기 모드

여기서 ICE(열) 및 MG1 모터는 특별한 역할을 하지 않으며 배터리에서 얻은 전기(따라서 화학 물질에서 발생하는 에너지)로 인해 바퀴를 회전시키는 것이 MG2입니다. 그리고 MG2가 MG1의 로터를 돌려도 ICE 열기관에 영향을 주지 않아 걱정되는 저항은 없다.

정지 시 충전 모드

열기관이 여기에서 작동하며 행성 열차를 통해 MG1을 회전시킵니다. 이러한 방식으로 전기가 생성되어 배터리에만 전기를 전달하는 배전기로 보내집니다.

에너지 회수 모드

이것은 기어 노브에서 볼 수 있는 유명한 "B"(회생 제동) 모드입니다(누르면 MG2 운동 에너지 회복과 관련된 엔진 제동이 더 많이 발생하며 저항은 전자기임). 관성/운동 에너지는 바퀴에서 나오므로 기계식 기어와 체인을 통해 MG2로 이동합니다. 전기 모터는 뒤집을 수 있으므로 전류를 생성합니다. 전기 모터에 주스를 보내면 켜지고 정지된 전기 모터를 손으로 돌리면 전기가 생성됩니다.

이 전류는 분배기에 의해 회수되어 배터리로 보내진 다음 재충전됩니다.

전기 및 열 엔진이 함께 작동

안정적인 속도와 좋은 속도, 즉 대부분의 경우 바퀴는 전기(MG2)와 열기관의 동력으로 구동됩니다.

ICE 열 엔진은 MG1에서 전기를 생성하는 유성 기어를 구동합니다. 이것은 또한 유성 기어가 바퀴에 연결되어 있기 때문에 바퀴에 기계적 힘을 전달합니다.

이것은 유성 기어의 회전 속도에 따라(특히 특정 기어의 방향) 동일하지 않기 때문에 어려움이 제한될 수 있는 곳입니다.

CVT 스타일 기어박스(스쿠터와 같이 지속적이고 점진적인 변화)는 모터(코일을 통과하는 주스: 유도 전자기장으로 인한 자기 효과 덕분)와 유성 기어 간의 전압 상호 작용에 의해 생성됩니다. . 다중 채널의 힘을 받는 것입니다. 내가 처분할 수 있는 비디오를 통해 그렇게 할 수 있더라도 손끝에서 이것을 바로 잡을 수 있는 행운을 빕니다.

최대 출력

이것은 이전 단락과 약간 비슷하지만 여기서 배터리가 공급할 수 있는 전력도 사용하므로 MG2가 이점을 얻습니다.

다음은 Prius 4의 현재 버전입니다.

플러그인/충전식 버전?

완전 전기 자동차에서 50km를 허용하는 충전식 배터리 옵션은 더 큰 배터리를 설치하고 배터리를 해당 섹터에 연결할 수 있는 장치를 설치하는 것으로만 구성됩니다.

전력 차이와 다양한 유형의 주스(AC, DC 등)를 관리하려면 먼저 전원 분배기와 인버터를 거쳐야 합니다.

HSD 4X4 버전?

아시다시피 4X4 버전은 Rav4 및 NX 300H에 존재하며 PSA의 E-Tense 및 HYbrid/HYbrid4와 마찬가지로 리어 액슬에 추가되도록 설계되었습니다. 따라서 물리적 연결이 없는 전륜 및 후륜 바퀴의 일정한 동력을 보장하는 것은 컴퓨터입니다.

왜 직렬/병렬인가?

이 장치는 100% 전기 모드일 때 "직렬"이라고 부르기 때문에 직렬/병렬이라고 합니다. 따라서 우리는 BMW i3와 같은 방식으로 작업합니다. 열 엔진은 자동차 자체를 움직이는 배터리를 공급하는 전류 발전기입니다. 실제로 이 작동 방식에서는 엔진이 휠에서 완전히 분리됩니다.

모터가 유성 장치를 통해 바퀴에 연결된 경우 병렬이라고도 합니다. 이를 일괄 빌드라고 합니다(여기에서 다양한 빌드 참조).

Toyota는 시스템을 너무 많이 사용하고 있습니까?

이 기사의 끝에서 나는 약간의 농담을 말하고 싶습니다. 실제로 Toyota는 플러그인 하이브리드에 대해 많은 이야기를 하고 있으며 이는 완전히 이해할 수 있고 합법적입니다. 그러나 두 가지 면에서 브랜드가 너무 멀리 갔던 것 같습니다. 첫 번째는 기술을 이상화하는 것으로, 기술이 어떻게든 지구를 구할 것이며 본질적으로 브랜드가 우리 모두를 구할 혁명을 시작하고 있음을 암시합니다. 물론, 그것은 연료 소비를 줄입니다. 그러나 우리는 또한 희화화되어서도 안 됩니다. 하이브리드가 아닌 디젤 미니밴은 때때로 더 좋지는 않더라도 거의 동일하게 작동합니다.

그래서 Toyota는 현재의 디젤 반대 상황을 활용하여 여기에서 처리의 한계에서 약간 장식되었다고 생각하는 레이어를 추가합니다. 여기에 하나가 있습니다.

TV 광고 - 하이브리드 범위 - 우리는 하이브리드를 선택합니다

그런 다음 연결 문제가 있습니다. 일본 브랜드는 자동차가 경쟁 제품보다 기술적 이점인 것처럼 주전원에서 충전할 필요가 없다는 사실에 많은 커뮤니케이션을 기반으로 합니다. 이건 사실 다른 어떤 것보다 불리한 점이 많기 때문에 조금 오해의 소지가 있습니다... 충전이 가능한 하이브리드 차량은 절대 그럴 필요가 없고, 차주와 함께 제공되는 옵션입니다! 그래서 그 브랜드는 그 결점 중 하나를 장점으로 간과하고 있으며, 그것은 여전히 ​​강력하지 않습니까? 아이러니하게도 Toyota는 Prius의 플러그인 버전을 판매하고 있으며 더 좋아야 합니다... 다음은 광고 중 하나입니다.

충전할 필요가 없나요? 오히려 나는 "얇아, 할 방법이 없다 ..."라고 말할 것입니다.

계속 하시겠습니까?

더 나아가, 불행히도 영어로만 제공되는 이 비디오를 주의 깊게 공부하는 것이 좋습니다. 설명은 최대한 쉽고 간단하게 하기 위해 단계별로 진행됩니다.