약간의 역사 - Toyota의 하이브리드 드라이브는 어떻게 개발되었습니까?

한동안 뉴스룸에서 C-HR을 운영해 왔습니다. 매일 우리는 도시에서 하이브리드 드라이브의 이점에 감사하지만 잠시 동안 Hybrid Synergy Drive가 최신 모델에 오기 전에 얼마나 멀리 갔는지 궁금했습니다. 관심이 있으시면 계속 읽으십시오.

하이브리드 드라이브의 역사가 어디까지 왔는지 궁금하신가요? 겉보기와 달리 이런 종류의 발명은 지난 수십 년의 영역이 아닙니다. 내연기관과 전기모터를 이용한 구동 시스템에 대한 최초의 특허는 William H. Patton의 소유였으며 128년 전에 ... 등장했습니다! 이 특허는 전차와 소형 기관차에 동력을 공급하는 데 사용되는 하이브리드 파워트레인인 Patton Motor Car를 개발했습니다. 1889년에 프로토타입이 만들어졌고 XNUMX년 후 기관차의 직렬 버전이 철도 회사에 판매되었습니다.

6,5년 전, Phaeton은 Patton의 케이블카 생산 전에 도로에 출시되었습니다. 아니, 이것은 폭스바겐 벤틀리가 아닙니다. 암스트롱 페이톤. 아마도 역사상 최초의 하이브리드 자동차 또는 휠체어일 것입니다. 보드에는 2리터 16기통 내연 기관과 전기 모터가 있었습니다. 플라이휠은 배터리를 충전하는 발전기 역할도 했습니다. Armstrong Phaeton은 이미 제동에서 에너지를 회수했지만 오늘날의 하이브리드와는 약간 다른 방식으로 에너지를 회수했습니다. 전기 모터는 램프에 전원을 공급하고 내연 기관을 시동하는 데 사용되었으며, 이는 캐딜락의 자동 시동 장치보다 XNUMX년이나 앞섰다는 사실을 제외하고는 놀라운 일이 아니었을 것입니다.

관심 있는? 3단 반자동 변속기는 어떻습니까? 기어를 완전히 손으로 변경할 필요는 없었습니다. 싱크로나이저가 발명되고 더블 클러치 기술이 잊혀지기 훨씬 전에 기어를 변경할 때 전기 모터가 자동으로 클러치를 작동시켰습니다. 그러나 Armstrong Phaeton 엔진은... 너무 강력했습니다. 그는 지속적으로 나무 바퀴를 손상시켰고, 이후 바퀴에 보강재를 추가하여 제거했습니다.

페르디난드 포르쉐는 자동차 역사상 그의 장점도 가지고 있었습니다. Lohner-Porsche Mixte Hybrid는 이후 버전에서 각 바퀴에 하나씩 전기 모터로 구동되는 차량이었습니다. 이 모터는 배터리와 내연 기관의 토크로 구동되었습니다. 이 차량은 최대 XNUMX명을 태울 수 있으며 전기 동력 또는 내연 기관만으로 이동할 수 있습니다.

잘 들리나요? 완전한 것은 아니고. Mixte 배터리는 44개의 80볼트 전지로 구성되어 있으며 무게는 1,8톤입니다. 연결고리가 그리 강하지 않아서 적당한 케이스에 넣어 스프링에 걸어두었습니다. 그러나 이것은 배터리 자체이며 여기에 많은 전기 모터를 추가해 보겠습니다. Lohner와 Porsche의 발명품의 무게는 4톤이 넘습니다. 오늘날의 관점에서 볼 때 완전한 오작동처럼 보이지만 Mixte는 많은 엔지니어에게 생각을 심어주었습니다. 예를 들어, 이 장치를 매우 주의 깊게 연구한 Boeing과 NASA의 사람들입니다. 효과가 있는 이유는 Apollo 15, 16, 17 미션이 달을 일주하는 데 사용한 LRV가 Lohner-Porsche Mixte 하이브리드에서 가져온 솔루션이 많았기 때문입니다.

하이브리드의 역사는 꽤 길기 때문에 처음부터 현재로 바로 가자. 우리가 알고 있는 하이브리드는 Toyota Prius가 일본 시장에 진출한 90년대 후반에야 인기를 얻었습니다. 1997년에 처음으로 "Toyota Hybrid System"이라는 이름이 사용되었으며 나중에 "Hybrid Synergy Drive"가 되었습니다. 개별 세대는 어떻게 생겼습니까?

최초의 토요타 프리우스 - 토요타 하이브리드 시스템

우리는 이미 하이브리드 자동차의 아이디어가 새로운 것이 아니라는 것을 알고 있습니다. 그러나 이 개념이 실제로 대중화되기까지는 100년 이상의 시간이 걸렸습니다. Toyota Prius는 최초의 양산형 하이브리드 자동차가 되었습니다. 아마도 이것이 모든 하이브리드가 분명히 Prius와 관련된 이유일 것입니다. 그러나 기술 솔루션을 살펴보겠습니다.

Prius의 생산이 1997년에 시작되었지만 이 부분의 판매는 일본 시장만을 위한 것이었습니다. 주로 미국을 비롯한 다른 시장으로의 수출은 2000년에 시작되었습니다. 다만 수출 모델인 NHW11은 전작(NHW10)에서 약간 업그레이드됐다.

일본 하이브리드의 후드 아래에는 Atkinson 사이클에서 작동하는 가변 밸브 타이밍이 있는 1.5 VVT-i 엔진이 있었습니다. 가정은 지금과 거의 같았습니다. 가솔린 엔진은 두 개의 전기 모터로 지원되었습니다. 하나는 발전기로 작동하고 다른 하나는 바퀴를 구동합니다. 연속 가변 CVT 변속기 역할을 하는 유성 기어는 엔진 작업의 올바른 분배를 담당했습니다.

58마력의 출력을 내는 아주 빠른 차는 아니었다. 및 102rpm에서 4000Nm. 따라서 가속은 최고 속도 160km / h와 마찬가지로 다소 완만했습니다. 나를 기쁘게 한 것은 평균적으로 5l/100km 미만으로 떨어질 수 있는 낮은 연료 소비였습니다.

NHW11 버전에서는 더 나은 성능을 제공하기 위해 대부분의 구성 요소가 개선되었습니다. 전기 모터의 출력은 3kW, 토크는 45Nm 증가했습니다. 기계적 손실이 감소하고 소음이 감소되었습니다. 최대 엔진 속도도 500rpm 증가했습니다.

그러나 첫 번째 Prius는 결함이 없었습니다. 오늘날의 모델만큼 신뢰할 수 없었고 배터리 과열 문제가 있었고 일부 전기 부품(예: 전기 모터)이 너무 시끄러웠습니다.

Prius II, czyli 하이브리드 시너지 드라이브

2003년에는 30세대 THS 엔진을 탑재한 또 다른 Prius가 등장했습니다. 처음에는 Hybrid Synergy Drive라고 불렸습니다. 드라이브에 들어가기 전에 상징적인 모양을 언급할 가치가 있습니다. 그것은 처음부터 발생하지 않았으며 자체 이름 인 "Kammbak"도 있습니다. XNUMX년대 공기역학 엔지니어 Wunibald Kamm에 의해 개발되었습니다. 높은 컷 백이있는 바디는 더 유선형이며 차 뒤에 난기류가 없습니다.

Toyota는 530세대 Prius를 개발하면서 50개의 특허를 등록했습니다. 이러한 개념은 THS 드라이브와 유사하지만 디스크 시스템의 기능이 제대로 사용된 것은 HSD에서만이었습니다. 내연기관의 출력을 증가시켜 생산성을 높이려는 이전의 아이디어와 달리 전기 모터와 내연 기관의 잠재력은 동등했습니다. 두 번째 Prius는 전기 모터의 도움으로 부분적으로 시작하고 가속했습니다. 드라이브의 전기 부품의 전력이 XNUMX% 증가합니다.

이 세대는 또한 실내를 냉각하거나 가열하기 위해 내연 기관이 필요하지 않은 전기 에어컨 압축기의 도입을 보았습니다. 오늘날까지 그렇게 남아 있습니다. Prius는 또한 2003년에 더 가벼운 NiMH 배터리를 받았습니다. 셀 수를 줄이고 전해질 밀도를 높였습니다. 또한 이 모델에서 EV 모드가 처음 도입되어 전기 모터로만 주행할 수 있습니다.

Lexus는 이 세대 파워트레인의 자체 변형을 개발했습니다. 2005년에는 리어 액슬에 또 다른 전기 모터를 적용해 사륜구동 하이브리드를 탄생시켰다. 세 번째 엔진은 프론트 액슬에 대한 명령과 독립적으로 작동했지만 물론 토크와 속도 차이를 조절하는 컨트롤러에 의해 제어되었습니다.

최초의 Lexus GS 450h 및 LS 600h는 HSD가 강력한 엔진 및 후륜 구동과 함께 작동하는 방법을 보여주었습니다. 이 시스템은 특히 전송 분야에서 훨씬 더 복잡했습니다. XNUMX개의 샤프트가 있는 Ravigneaux 유성 기어박스, 휠에 대한 두 번째 엔진의 기어비를 변경하는 XNUMX개의 클러치 - 세부 사항을 설명하는 것이 명확하지 않았습니다. 이것은 기계 엔지니어가 설명해야 합니다.

하이브리드 시너지 드라이브 III

우리는 하이브리드 드라이브의 두 번째 세대에 도달했습니다. 여기에서 진정한 혁명이 일어났습니다. 부품의 90%를 교체했습니다. 내연 기관은 작업량을 1.8리터로 늘렸지만 전기 모터는 줄였습니다. 출력은 136hp로 증가하고 연료 소비는 9% 감소했습니다. 이 세대에서는 일반, 에코 및 다이내믹 주행 모드를 선택할 수 있었습니다.

HSD에는 고정 기어비가 있으므로 CVT와 유사하지만 유성 기어는 완전히 다릅니다. 기어링의 외부 링은 MG2 모터이고 태양 기어는 MG1 모터이며 ICE는 "행성"으로 연결됩니다. 운전자는 내연 기관과 전기 모터의 작동에 어떻게든 영향을 줄 수 있지만 가속 페달은 컴퓨터와 통신하는 데만 사용됩니다. 우리는 어떻게 가속하고 싶은지 말하고 컴퓨터는 도로 상태가 무엇인지, 전기 모터와 내연 기관의 작업을 가장 효과적으로 결합하는 방법을 계산합니다.

도요타 C-HR 또는 HSD IV

122세대 드라이브가 등장했습니다... XNUMX세대 프리우스. 그러나 그는 이미 C-HR과 같은 다른 모델에 뿌리를 내리고 있습니다. Quartet은 HSD III에 크게 의존하지만 더 적은 연료 소비로 더 많은 것을 압축합니다. 그러나 "더"가 XNUMXhp로 감소했기 때문에 전력을 의미하지는 않습니다.

우선 배터리의 충전 특성이 향상되었습니다. 새로운 하이브리드는 더 짧은 시간에 많은 양의 에너지를 흡수할 수 있습니다. 인버터는 별도의 냉각 시스템을 가지고 있으며 공간을 30% 적게 차지합니다. 유성 기어는 원통형 기어로 대체됩니다. 전체 기어박스가 재설계되어 낭비를 20% 줄였습니다.

요약

우리는 전기 모터의 이점과 내연 기관의 다용성을 결합한 자동차로의 Toyota 여정의 일부를 보았습니다. 그러나 변경되는 것은 디스크 자체가 아닙니다. 하이브리드 자동차의 개념도 바뀌고 있습니다. 이것은 오랫동안 Prius가 되는 것을 그만두었고 조금 더 관습적으로 보이는 자동차로 나아가고 있습니다. 하이브리드는 점차 일상 생활의 일부가 되고 있습니다. 대도시 어디에서나 볼 수 있습니다.

그 중 하나는 Toyota C-HR로, 흥미로운 크로스오버로 도시를 돌아다니고 싶지만 낮은 연료 소비와 소음이 없는 것을 좋아하는 사람들에게 어필할 것입니다. 또한 오염을 줄여야 할 필요성에 대한 인식이 높아지고 있습니다. 자동차가 모든 악의 근원은 아니지만 자동차도 일부이므로 이에 대해 조치를 취해야 합니다. 도요타는 매년 하이브리드 차량 판매에서 상당한 성장을 기록하고 있습니다. Auris 또는 C-HR과 같은 자동차 덕분에 Prius 덕분이 아니라 기존 패키지로 여전히 저렴하지만 부가가치가 입증된 신뢰성을 갖춘 고급 구동계가 있습니다.

다음세대는 언제? 우리는 모른다. 우리는 아마 몇 년 더 기다릴 것입니다. 그러나 최신 Toyota 하이브리드의 파워트레인은 이미 엄청나게 높은 수준의 정교함에 도달하고 있습니다.