Одним из самых актуальных технологических направлений в мировом автопроме является внедрение «зеленых» технологий. Даже эффективные системы безопасности и ультрасовременные электронные ассистенты меркнут на фоне преимуществ, которые открывают электрические и гибридные концепты. И дело не только в минимизации уровня загрязнений окружающей среды. Отказ или, по крайней мере, сокращение потребления традиционного топлива выгодно и для самих автолюбителей, которые могут рассчитывать на значительную экономию. Правда, слово «экономия» пока еще неохотно сочетается с ценами на энергосберегающие модели. Большинство предложений этого класса доступны российскому потребителю за 2-3 млн руб. В этом контексте весьма привлекателен выбор такого автомобиля, как «Тойота-Приус-Гибрид», фото которого представлено ниже.

Модель предлагается с начальным ценником 1,2 млн руб. Конечно, и такую стоимость нельзя назвать доступной массовому автолюбителю, но сокращение топливного расхода при долгосрочной эксплуатации оправдает вложения. Тем более что покупатель получает не просто модель с необычной силовой установкой, а качественный японский автомобиль с намеком на премиальность.

Общие сведения о модели

Мода на гибридные модели и электрокары у производителей возникла в начале 2000-х годов. Конечно, некоторые разработки в этой области существовали и раньше, но их реальное воплощение в концептах произошло только в последние 15 лет. В свою очередь, японский производитель стал одним из первопроходцев в сегменте, выпустив гибридную модель еще в 1997 г. Впрочем, на мировом рынке автомобиль появился лишь через три года. При этом было сохранено то же устройство - «Тойота-Приус-Гибрид» 2000 г. под капотом содержит четыре компонента: традиционный ДВС, электромотор, высоковольтную батарею и мотор-генератор. Как видно, модель сочетает элементы от разных конфигураций силовой установки, включая и классический двигатель внутреннего сгорания, и батарею.

В плане внешности автомобиль можно отнести к гольф-классу. Хотя крупные производители стремятся снабжать гибридными установками исключительно дорогостоящие люксовые версии, японцы предпочли близкий для широкого потребителя класс. Собственно, этим и обусловлена сравнительно доступная цена на авто «Тойота-Приус-Гибрид», отзывы владельцев о котором весьма благосклонны применительно к версии за 1,2 млн руб., но они отмечают и богатство опционального оснащения в более дорогих версиях за 2 млн руб.

Принцип работы базовой версии

Инженеры предлагают два подхода к реализации гибридной конструкции. В первом варианте движение и управление машиной обеспечиваются электромотором, а ДВС лишь снабжает батарею. Второй вариант предусматривает возможность равноценного использования обоих генераторов. Два первых поколения показали возможность и эффективность совмещения обеих концепций. Для понимания, как работает «Тойота-Приус-Гибрид» в классическом исполнении, стоит рассмотреть силовую установку Synergy Drive. Комплекс включает бензиновый ДВС на 78 л. с. и работающий от батареи электродвигатель на 68 л. с. В совокупности это обеспечивает максимальную отдачу. Управлять таким потенциалом можно с помощью четырех режимов. В момент запуска установка ДВС отключается, и функцию основного привода машины берет на себя электромотор. По мере нарастания мощности ситуация меняется: активность аккумулятора понижается, и в дело вступает бензиновый агрегат.

Принцип работы третьего поколения

Несмотря на прибавку мощности, третья генерация модели отличилась высоким уровнем топливной экономичности. Версия получила 1,8-литровую «четверку», схема которой базируется на цикле Аткинсона. Как и предполагает изначальное устройство, «Тойота-Приус-Гибрид» также получила батарею, которая задействуется по мере необходимости. К особенностям третьего поколения также стоит отнести применение электрического насоса для охлаждения и улучшенной системы обеспечения рециркуляции выхлопа. Что касается режимов езды, то в данном случае предполагается три способа. Первый режим (EV) рассчитан на движение в низком скоростном диапазоне с подключением аккумулятора. Далее следует усиленный режим, позволяющий увеличивать чувствительность акселератора для спортивного характера езды. Самым же экономичным является Eco Mode, при котором достигается наиболее рациональное соотношение затрачиваемой энергии и силовых запросов автомобиля в процессе движения.

Технические параметры модели

При всех особенностях внутренней начинки платформа и основная конструкция автомобиля выполнены по традиционной схеме. При этом экстерьер выглядит довольно необычно, что, в свою очередь, придает еще одну изюминку автомобилю «Тойота-Приус-Гибрид». Технические характеристики модели выглядят так:

• Кузов гибрида - хэтчбек 5-дверный.
• Длина - 445 см.
• Ширина - 172,5 см.
• Высота - 149 см.
• Объем багажного отсека - минимум 408 л.
• Колесная база - 270 см.
• Колея задняя - 148 см.
• Передняя колея - 150,5 см.
• Клиренс - 14,5 см.
• Подвеска - пружинная независимая в передней части и полунезависимая сзади.
• Коробка передач - прямая планетарная.
• Тормоза - дисковые.

Характеристики батареи

Производитель использует аккумуляторы от компаний NiMH и Panasonic, на которые дается 8 лет гарантии. Собственно, благодаря этим элементам и обеспечивается экономичность модификации авто «Тойота-Приус-Гибрид». Технические характеристики используемых батарей выглядят следующим образом:

• Емкость - от 6 до 21 А*ч.
• Время на выполнение полной зарядки - 90 мин.
• Масса - от 45 до 80 кг, в зависимости от версии.
• Количество модулей в батарее - от 28 до 40.
• Количество сегментов в модуле - 6.
• Напряжение в сегменте - 1,2 В.
• Суммарное напряжение - от 206 до 288 В.
• Запасная энергия аккумулятора - максимум 4,4 кВт*ч.

Технологические особенности эксплуатации

В представлении большинства автомобилистов главным отличием гибридных моделей является их экономичность. Тем не менее есть и другие нюансы эксплуатации, которыми обладает «Тойота-Приус-Гибрид». Принцип работы, в частности, обуславливает довольно высокий уровень автоматизации управления, к чему следует быть готовым. Например, бортовой компьютер самостоятельно регулирует параметры работы двигателя, обеспечивая таким образом оптимальные показатели заряда батареи. Так, в момент остановки автомобиля система активизирует рекуперативное торможение, благодаря которому аккумулятор подзаряжается автоматически.

Предлагаются и другие полезные решения, среди которых датчик контроля дистанции, автоматическое натяжение ремней безопасности, настройка сидений и оптимальная подгонка чувствительности педали в машине «Тойота-Приус-Гибрид». Отзывы владельцев высоко оценивают и работу интеллектуальных помощников, которые позволяют без труда парковаться, использовать камеру заднего вида.

Расход топлива

Даже на фоне других представителей гибридного сегмента японская модель демонстрирует неплохие показатели экономии. В городе машина в базовом исполнении потребляет около 8 л, а за городом и того меньше - 5,5 л. Кроме того, в показателях выброса вредных веществ используемые японцами двигатели значительно превосходят нормативы «Евро-4». При этом у третьего поколения еще меньше расход топлива. «Тойота-Приус-Гибрид» в этом исполнении при движении по городу демонстрирует потребление на уровне 4,9 л, а на трассе - 4,6 л. Такое достижение стало возможным не только благодаря силовой установке. Чтобы покрыть от возросшей мощности двигателя, инженеры использовали сверхпрочные алюминиевые сплавы в конструкции. Это позволило снизить массу гибрида, которая составляет 1,5 т.

Динамические показатели

Широкому распространению «зеленых» технологий в автомобилестроении препятствуют два фактора, сдерживающие спрос. В их числе, как уже отмечалось, цена, а также скромные скоростные показатели. Однако японский производитель смог избавиться от этих недостатков, о чем свидетельствует динамическая характеристика: «Тойота-Приус-Гибрид» отличается приличной максимальной скоростью - 170 км/ч и неплохим разгоном - до 100 км/ч «китаец» ускоряется за 11 секунд.

Отчасти столь высокие показатели гибрида обусловлены легкой конструкцией, но не стоит исключать и влияние технологических особенностей модели. К примеру, тяговитый электромотор обеспечивает быструю реакцию, а отсутствие традиционной КПП позволяет оптимизировать взаимодействие между водителем и силовой установкой. Также не стоит забывать об электронных системах, которыми дополняется паркетник для авто «Тойота-Приус-Гибрид». Отзывы владельцев говорят о практической пользе ассистентов в процессе движения. Они не только способствуют повышению безопасности, но и облегчают управление гибридом.

Планы по дальнейшему развитию гибрида

В разработке новых модификаций компания ориентируется на несколько направлений. Наиболее важным на данный момент является улучшение модели. Работой над этой частью занимаются дизайнеры, которые проектируют экстерьер. В первых поколениях создателям удалось достичь значительного результата в виде снижения коэффициента аэродинамического сопротивления, который на сегодняшний день оптимален у модели «Тойота-Приус-Гибрид». Принцип работы на основе альтернативных источников питания также будет развиваться, в том числе за счет солнечных батарей. Инженеры активно занимаются проектированием способов их установки на крышу. Как предполагается, за счет этого элемента автомобиль сможет обеспечивать работу системы климат-контроля.

Положительные отзывы владельцев

Большинство положительных отзывов о модели обусловлено достоинствами, которые обеспечила силовая установка. По сравнению с традиционными бензиновыми машинами этот автомобиль гораздо экономнее в эксплуатации. И дело не только в снижении расходов на топливо для такой пятидверки, как «Тойота-Приус-Гибрид». Отзывы владельцев свидетельствуют, что модель не так часто требует замены масла, а также избавляет от ремонта стартера и генератора, которые просто отсутствуют под капотом. Помимо этого, отмечаются достоинства автомобиля в плане оснащения новейшими опциональными устройствами.

Стоит отметить и преимущества автомобиля с точки зрения эксплуатации в России. Что особенно приятно для отечественного автовладельца: даже сильные морозы не оказывают влияния на работоспособность кроссовера «Тойота-Приус-Гибрид». Отзывы владельцев зимой подтверждают, что машина без проблем заводится и требует только подогрева салона для комфортной поездки.

Негативные отзывы

Конечно, высокая стоимость многих отталкивает от такой покупки. Хотя на фоне других гибридов этот вариант можно назвать самым доступным, все же этот автомобиль дороже бензиновых аналогов. Есть и критика относительно проблем утилизации отработавших аккумуляторов гибрида, но эти проблемы в большей степени волнуют экологические организации, а не владельцев автомобилей.

Заключение

На российском рынке нет моделей в сегменте «зеленых» автомобилей, которые смогли бы составить полноценную конкуренцию японской разработке. Недаром отзывы на «Тойоту-Приус-Гибрид» в массе своей носят положительные оттенки. Автомобиль отличается экономией в эксплуатации и техобслуживании, но при этом обеспечивает практически все функциональные возможности, которыми располагают привычные бензиновые модели. Разумеется, при покупке придется готовить большую сумму денег, но гибрид при длительной эксплуатации себя непременно окупит. Новые технологии стоят дорого, однако пользу от перехода на более совершенные средства передвижения сложно переоценить.

Тойота Приус на сегодняшний момент является самым продаваемым гибридным автомобилем на планете. С 1997 года было продано более 2 миллионов гибридов. Первые три года автомобиль продавался исключительно в Японии. Сегодня Toyota Prius можно купить и в России. Массовый гибрид пережил три поколения. В 2014 году состоялся очередной рестайлинг модели.

Принцип работы гибридной силовой установки Тойоты Приус следующий. Бензиновый двигатель рабочим объемом 1,8 литра мощностью всего 99 лошадиных сил передает крутящий момент на генератор, который в свою очередь заряжает никель-металлгидридную высоковольтную батарею. Батарея Prius питает электричеством электромоторы, которые приводят в движение автомобиль. Самое интересное, что последнее поколение гибрида может заряжаться так же от обычной бытовой розетке, что делает автомобиль еще экономичнее. Так же, при торможении кинетическая энергия, через систему рекуперации немного подзаряжает батарею. То есть у Приуса две системы торможения, рекуперативная и обычная фрикционная, которая начинает работать при резком торможении.

Многие в первую очередь интересуются динамическими показателями и расходом топлива Toyota Prius. Это не секрет, разгон Приуса до сотни занимает чуть более 10 секунд, а расход топлива в городе составляет 3,9 литра, по трассе этот показатель чуть меньше и составляет 3,7 литра. В качестве топлива используется бензин марки АИ-95. Максимальная скорость гибридного автомобиля сегодня составляет 180 км/ч

Бензиновый двигатель Тойоты Приус работает автономно, то есть компьютерная система сама решает когда его завести, а когда заглушить. В городских пробках автомобиль обычно перемещается на электротяге. Как таковой коробки передач у автомобиля нет. Электромотор довольно быстро набирает любые обороты. Мощность электродвигателя составляет 60 л.с., плюс 99 достается от бензинового агрегата.

Внешность Toyota Prius определяется желанием сэкономить топливо, поэтому такой обтекаемый силуэт кузова у автомобиля не спроста. Коэффициент аэродинамического сопротивления составляет 0.25, важный показатель при преодоления сопротивления воздуха. Это и определяет всю форму кузова. Последний рестайлинг привел переднюю часть машины под общий знаменатель текущего корпоративного стиля. Поэтому передок весьма схож с экстерьером Короллы. Смотрим фотографии европейской версии Приус .

Фото Тойота Приус

Салон Toyota Prius для пассажиров мало чем отличается от обычного автомобиля. Однако водитель живет в иной реальности. Панель приборов, центральная консоль, рычаг коробки передач, точнее селектор режимов движения. Все это на первый взгляд очень необычно. На мониторах и табло постоянно выводится информация о режиме работы электромотора, гибридной силовой установки. Материалы отделки салона по заверениям производителя так же весьма экологичны. Фото салона Prius далее.

Фото салона Тойота Приус

Багажник Toyota Prius так же мало отличается от багажного отделения обычного хэтчбека, а возможность сложить задний ряд сидений делает автомобиль очень практичным в быту. Объем багажного отделения составляет 445 литров, согласитесь хороший показатель, если учесть что под полом багажника находится высоковольтная батарея. Фото багажника Prius смотрим ниже.

Фото багажника Тойота Приус

Технические характеристики Тойота Приус

Характеристики Toyota Prius весьма интересны. Гибрид в длину менее 4,5 метров, при этом колесная база составляет 2,7 метра, что делаем салон автомобиля очень просторным. Масса машины составляет почти 1,5 тонны. Дорожный просвет Приуса не большой, всего 140 мм. Хотя зачем большой клиренс автомобилю который создавался как исключительно городской автомобиль, под колесами которого всегда должен быть ровный асфальт.

4-цилиндровый бензиновый двигатель Prius, это 16 клапанный DOHC с системой изменения фаз газораспределения VVT-i, рабочим объемом 1,8 литра. При мощности в 99 л.с. крутящий момент составляет 142 Нм. Прибавляем к этому электромотор выдающий 60 л.с. при 207 Нм крутящего момента и получаем довольно динамичный автомобиль.

Трансмиссия Тойота Приус имеет исключительно передний привод. Кроме бензинового агрегата и электромотора, под капотом автомобиля находится еще и гибридная бесступенчатая коробка передач. Поэтому в моторном отсеке, как говорится “яблоку некуда упасть”. Далее подробные габаритные размеры Приуса.

Масса, объем, клиренс, размеры Тойота Приус

• Длина – 4480 мм
• Ширина – 1745 мм
• Высота – 1490 мм
• Колесная база – 2700 мм
• Колея передних и задних колес – 1525/1520 мм
• Свес передний/задний – 925/855 мм
• Длина салона – 1905 мм
• Ширина салона – 1470 мм
• Высота салона – 1225 мм
• Объем багажника Тойота Приус – 445 литра
• Объем топливного бака – 45 литров
• Размер шин – 195/65 R15
• Дорожный просвет или клиренс Toyota Prius – 140 мм

Комплектации и цена Тойота Приус

Цена Toyota Prius в базовой версии сегодня составляет 1 245 000 рублей . За эти деньги вы получаете хорошо упакованный 5-дверный хэтчбек. Начальная комплектация “Элеганс” включает в себя довольно большой набор опций, среди которых –

• 15-дюймовые литые диски
• Складываемые боковые зеркала заднего вида с электроприводом, подогревом и повторителями поворота
• Светодиодные дневные ходовые огни
• Противотуманные фары
• Камера заднего вида
• 6.1 дюймовый цветной LCD дисплей на центральной консоли
• Климат-контроль
• Регулировка рулевой колонки по наклону и вылету
• Сенсорная система управления бортовым компьютером на руле (Touch Tracer)
• Фронтальные подушки безопасности
• Шторка в багажном отделении
• Интеллектуальная система доступа в автомобиль Smart Entry (для двери водителя)
• Полиуретановое мультифункциональное рулевое колес
• Запуск двигателя «Push Start» (запуск с кнопки)
• Дисплей эко-вождения Eco drive support monitor
• Проекционный дисплей (Head Up Display)
• Аудиосистема с поддержкой CD/MP3/WMA 6 динамиков
• Боковые подушки безопасности
• Шторки безопасности для всех рядов сидений
• Коленная подушка безопасности водителя
• Усилитель экстренного торможения (BAS)
• Антиблокировочная система тормозов (ABS) с электронной системой распределения тормозных усилий (EBD)
• Задние светодиодные (LED) фонари
• Противобуксовочная система (TRC)

Но это не предел есть еще две комплектации, это “Престиж” за 1 451 000 рублей и “Люкс” за 1 595 000 рублей. Особенностью комплектации “Престиж” является наличие светодиодных фар, датчиков дождя и света, круиз-контроля, продвинутой аудиосистемы и кожаного салона.

Версия “Люкс” порадует наличием люка в крыше и солнечной батареей на той же крыше. Энергия солнечной батареи в этой комплектации уходит на работу автоматической системы кондиционирования воздуха в салоне. То есть вы можете оставить автомобиль на стоянке под жарким солнцем, а система сама будет охлаждать салон.

Цена гибридного Тойота Приус, конечно выше чем у обычного автомобиля. Однако, как утверждает производитель, за несколько лет активной эксплуатации удастся сэкономить довольно много денег на топливе. Особенно это существенно в странах, где бензин довольно дорогое удовольствие.

Видео Тойота Приус

Видео обзор и тест-драйв Prius, смотрим довольно интересное видео.

Рыночные перспективы продаж гибридных автомобилей в нашей стране не так радужны, как в Японии, Европе или США. Но гибридная технология не стоит на месте и продолжает развиваться. Вспомним, что когда то и мобильные телефоны были недоступны широким массам, поскольку стоили огромных денег, но ситуация быстро исправилась. Будем верить, что и гибридные автомобили так же быстро станут более доступными.

Автомобиль с гибридным двигателем это не новое изобретение. Первый шаг в направлении создания гибридных транспортных средств, был сделан в 1665, когда Фердинанд Verbiest, Иезуитский священник, начал работу над планами постройки простых четырех колесных транспортных средств, которые могли бы работать на пару или конной тяге. Первые автомобили с гибридным двигателем появились на рубеже XIX—XX-го веков. Более того, некоторым разработчикам удалось перейти от проектов к мелкосерийному производству. Начиная с 1897 года и на протяжении 10 последующих лет, французская Compagnie Parisienne des Voitures Electriques выпустила партию электромобилей и машин с гибридными двигателями. В 1900 году General Electric сконструировала гибридный автомобиль с 4-цилиндровым бензиновым мотором. А с конвейера Walker Vehicle Company of Chicago «гибридные» грузовики сходили до 1940 года.
Конечно все это были только прототипы и мелкосерийные автомобили. Однако сейчас острый недостаток нефти и экономический кризис подхлестнули разработку гибридных двигателей. А теперь давайте подробно разберемся что такое гибридный двигатель и какой от него толк? Гибридный двигатель - это система из двух двигателей -электрического и бензинового. В зависимости от режимов работы может включатся и бензиновый и электрический одновременно или по отдельности. Этот процесс управляется мощным компьютером, который принимает решение, что щас должно работать.Так при передвижении по трассам включается бензиновый двигатель, так как аккумулятора на трассе на долго не хватит. Если автомобиль двигается в городском режиме, то тут уже используется электродвигатель, при разгоне или больших нагрузках работают оба. Пока работает бензиновый двигатель заряжается аккумулятор. Такой двигатель даже с учётом того, что в системе используется бензиновый двигатель, позволяет сократить вредные выбросы в атмосферу на 90% и при этом существенно снижается потребление бензина в городе(на трассе работает только бензиновый двигатель, поэтому там экономии нету).

Начнем с того, как автомобиль трогается с места. При начале движения и на малых скоростях задействованы только аккумуляторная батарея и электродвигатели. Энергия, запасенная в батарее, поступает в энергетический центр, который, в свою очередь, направляет ее к электромоторам, заставляющим автомобиль плавно и бесшумно тронуться с места. После набора скорости к работе подключается двигатель внутреннего сгорания, и момент на ведущие колеса поступает одновременно от электродвигателей и ДВС. При этом часть энергии ДВС поступает к генератору, и теперь уже он питает электродвигатели, а излишки своей энергии отдает аккумуляторной батарее, утратившей часть запаса энергии в начале движения. При движении в нормальном режиме автоматически используется только передний привод, во всех остальных — полный. В режиме разгона момент на колеса поступает в основном от бензинового двигателя, а электромоторы при необходимости увеличения динамики дополняют ДВС. Один из самых интересных моментов — торможение. Электронные “мозги” автомобиля сами решают, когда нужно задействовать гидравлическую тормозную систему, а когда рекуперативное торможение, отдавая предпочтение последнему. То есть в момент нажатия педали тормоза они переводят электродвигатели в “генераторный” режим работы, и те создают тормозной момент на колесах, вырабатывая электроэнергию и подпитывая через энергетический центр аккумуляторную батарею. В этом и заключается изюминка “гибрида”.

В классических автомобилях энергия торможения теряется полностью, уходя как тепло через тормозные диски и другие детали. Использование энергии торможения особенно эффективно в городских условиях, когда приходится часто тормозить на светофорах. Система интегрированного управления динамикой автомобиля (VDIM) объединяет и управляет работой всех систем активной безопасности.
Одним из первых удачных автомобилей оснащённых гибридным двигателем, который пошёл в массы стал разработанный компанией Toyota "Toyota Prius", расходующий 3,2 литра бензина на 100 км (в городе). Также компания Toyota выпустила и внедорожник с гибридным двигателем Lexus RX400h.Стоимость такого автомобиля в зависимости от комплектации колеблется от 68 до 77 тыс. долларов. Следует заметить тот факт, что первые версии Toyota Prius уступали автомобилям такого же класса и в скорости и в мощности, а вот Lexus RX400h уже не уступает своим одноклассникам ни в скорости ни в мощности.

Ведущие автомобильные концерны мира, так же обратили своё внимание на гибридные двигатели, как на решение проблемы экономии топлива и загрязнения окружающей среды. Так компания Volvo Group объявила о создании гибридного двигателя для грузовиков, тягачей, полуприцепов и автобусов. Разработчики компании рассчитывают на то, что их детище позволит получить 35% экономию топлива.
При всём при этом надо сказать, что гибридные автомобили "на Ура", пока что, пошли только в Северной Америке(Канада и США). И в Америке же всё больше на них растёт спрос, так как там до последних лет были популярны автомобили, которые потребляли много топлива, а так как топливо резко и круто начало дорожать американцы резко задумались об его экономии и как решение проблемы начали использовать именно автомобили с гибридными двигателями. В Европе к появлению гибридных двигателей отнеслись спокойно, так как там у них рулит экономный и более экологичный, чем бензиновый двигатель, старый добрый дизель. В отличии от США более 50% машин в Европе оснащены дизелями. К тому же дизельные автомобили дешевле гибридных, проще и надёжнее. Ведь всем известно, чем сложнее система, тем она менее надёжна! И вот именно из-за своей сложности и капризности, гибридных автомобилей практически нет на постсоветском пространстве. Официальные дилеры их сюда не завозят. И любой владелец такого авто у нас неминуемо столкнётся с проблемой СТО. Нет у нас СТО, которые бы занимались бы гибридными автомобилями. А уж сам такую машинку не починишь!

PRIUS - идущий впереди!

11.08.2009

Здравствуй, дорогой Приусовод! Если ты держишь в руках эту книгу, то тебя можно так назвать с большой уверенностью. Эта книга поможет тебе не только грамотно самостоятельно обслужить и отремонтировать свой автомобиль, но и понять сам принцип работы гибридной системы и всех основных компонентов: высоковольтной батареи, инвертора, мотор- генераторов и т.д. Многим владельцам Приусов книга покажется сложной, но не будем забывать, что часть людей не только ездит на Prius, но и хочет хотя бы в общих чертах знать, как устроен этот чудо-автомобиль.

Начнем с того, зачем и почему Вы купили именно этот автомобиль. В интернете на форумах, посвященных гибридным автомобилям, неоднократно проводился опрос на эту тему. Основной движущей силой, побудившей владельцев купить Prius, оказалось (и это не удивительно) желание сэкономить на бензине. В условиях нынешнего кризиса этот побудительный момент становится еще более актуальным. Но удивило другое: следующим доводом для приобретения данного автомобиля явилось не желание сэкономить на транспортном налоге и страховке (хотя экономия, по сравнению с "простым" авто, действительно очень существенная), а "желание быть на острие технического прогресса и управлять автомобилем будущего"!

Чтобы понять этот автомобиль будущего и в полной мере почувствовать на себе всем знакомый слоган Toyota "управляй мечтой", Вам и пригодится эта книга.

Все виды гибридов можно разделить на три группы:

1. Последовательные гибриды

2. Параллельные гибриды

3. Последовательно-параллельные гибриды.

Последовательные гибриды. Принцип работы: колеса вращаются от электродвигателя, который питается от генератора, приводимого в движение ДВС. Т.е. упрощенно: ДВС приводит генератор, который вырабатывает электричество для тягового электромотора. При этой схеме используются ДВС маленького объема и небольшой мощности и мощные генераторы. Явный недостаток – зарядка аккумуляторов и движение машины происходит только при постоянно включенном ДВС.

Принцип последовательного гибрида нельзя привести ни на одном серийно выпускаемом легковом автомобиле. У него недостатков гораздо больше, чем достоинств.

Параллельные гибриды. Здесь колеса могут вращаться, как от привода ДВС, так и от аккумулятора. Но для этого двигателю уже необходима коробка передач и основной недостаток этой системы: двигатель не может одновременно крутить колеса и в то же время заряжать батарею. Хороший пример параллельного гибрида: Honda Insight. На ней имеется электромотор, который может приводить в движение автомобиль наряду с ДВС. Это позволяет использовать ДВС меньшей мощности, потому что электромотор выручит, когда потребуется большая мощность.

Все эти недостатки исключены в последовательно-параллельном гибриде . В нем в зависимости от условий движения используется тяга электродвигателя отдельно, тяга бензинового двигателя с возможностью одновременной зарядки батареи. Кроме этого возможен вариант, когда используется совместное усилие и бензинового, и электрического двигателя. Только таким образом можно достичь максимальной эффективности силовой установки.

Эта схема последовательно-параллельного гибрида и применена в Вашем автомобиле Toyota Prius. С латинского "Prius" переводится как "передовой", или "идущий впереди".

Скажу сразу, на сегодняшний день существует Toyota Prius в четырех кузовах: 10, 11, 20 и 30. Их сравнительные данные приведу в таблице "Сравнительные данные автомобилей Prius различных годов выпуска".

Когда буду рассказывать о Prius, то буду иметь ввиду 20-й кузов, как наиболее распространенный, а все отличия от него 10-го и 11-го кузовов буду оговаривать специально.

Кроме Prius гибридная система применяется Toyota на следующих моделях: Alphard, Harrier, Highlander, Coaster, Crown, Camry и FCHV. На Lexus тойотовская гибридная система используется в моделях: RX400H (и его молодым братом RX450Н), GS450H и LS600H.

В данной работе было использовано много выдержек с сайта американского инженера, специалиста в области микропроцессорной техники, Грэма Дэвиса.

Перевод осуществил участник форума АВТОДАТА Олег Альфредович Малеев (Burrdozel), за что ему огромное спасибо. Я попытаюсь Вам объяснить работу всех компонентов гибрида с практическими советами по ремонту и обслуживанию этих компонентов.

Двигатель внутреннего сгорания

Prius имеет необычно маленький для автомобиля весом 1300 кг двигатель внутреннего сгорания (ДВС), объемом 1497 см3. Это стало возможным из-за наличия электрических моторов и батареи, которые помогают ДВС, когда необходима большая мощность. На обычном автомобиле двигатель рассчитан на высокое ускорение и движение на крутой подъем, поэтому он почти всегда работает с низкой эффективностью (к.п.д). На 30-м кузове применяется другой двигатель, 2ZR-FXE, объемом 1,8 литра. Так как автомобиль не может быть подключен к городской сети электроснабжения (что плани- руется осуществить японскими инженерами в недалеком будущем), нет никакого другого долгосрочного источника энергии и этот двигатель должен поставлять энергию для зарядки батареи, а также для перемещения автомобиля и питания дополнительных потребителей таких, как кондиционер воздуха, электрический нагреватель, аудио, и т.д.

Обозначение Toyota для двигателя Prius - 1NZ-FXE.

Прототипом данного двигателя является двигатель 1NZ-FE, который устанавливался на автомобили Yaris, Bb, Fun Cargo, Platz. Конструкция многих деталей двигателей 1NZ-FE и 1NZ-FXE одинакова. Например, блоки цилиндров у Bb, Fun Cargo, Platz и Prius 11 одинаковые. Однако двигатель 1NZ-FXE использует другую схему смесеобразования, и соответственно с этим связаны конструктивные отличия.

В двигателе 1NZ-FXE реализован цикл Atkinson, тогда как в двигателе 1NZ-FE используется обычный цикл Отто. В двигателе цикла Отто, в процессе впуска, топливо-воздушная смесь поступает в цилиндр. Однако давление во впускном коллекторе ниже, чем в цилиндре (поскольку расход регулируется дроссельной заслонкой), и поэтому поршень совершает дополнительную работу по всасыванию топливовоздушной смеси, работая как компрессор. Около нижней мертвой точки закрывается впускной клапан. Смесь в цилиндре сжимается и поджигается в момент подачи искры. В отличие от этого, цикл Atkinson не закрывает впускной клапан в нижней мертвой точке, а оставляет его открытым, в то время как поршень начинает подниматься. Часть топливовоздушной смеси вытесняется во впускной коллектор, и используется в другом цилиндре. Таким образом, уменьшаются насосные потери, по сравнению с циклом Отто. Поскольку объем смеси, который сжимается и сгорает, уменьшен, то давление в процессе сжатия при такой схеме смесеобразования также уменьшается, что позволяет повысить степень сжатия до 13, без риска появления детонации. Увеличение степени сжатия способствует увеличению термического КПД. Все эти мероприятия способствуют улучшению топливной экономичности и экологичности двигателя. Расплатой является уменьшение мощности двигателя. Так двигатель 1NZ-FE имеет мощность 109 л.с., а двигатель 1NZ-FXE - 77 л.с.

Мотор/Генераторы

Prius имеет два электрических мотора/генератора. Они очень похожи по конструкции, но отличаются по размерам. Оба – трехфазные синхронные двигатели с постоянными магнитами. Название более сложно, чем сама конструкция. Ротор (часть, которая вращается) – представляет собой большой, мощный магнит и не имеет никаких электрических соединений. Статор (неподвижная часть, прикрепленная к корпусу автомобиля), содержит три набора обмоток. Когда ток проходит в некотором направлении через один комплект обмоток, ротор (магнит) взаимодействует с магнитным полем обмотки и устанавливается в некотором положении. Пропуская ток последовательно через каждый набор обмоток сначала в одном направлении, а затем в другом, можно перемещать ротор из одного положения к следующему и так заставить его вращаться.

Конечно, это упрощенное объяснение, но показывает суть данного типа двигателя.

Если же ротор вращает внешняя сила, электрический ток течет в каждом наборе обмоток по очереди и может использоваться для заряда батареи или для питания другого двигателя. Таким образом, одно устройство может быть двигателем или генератором в зависимости от того, пропускается ли ток в обмотках, чтобы притягивать магниты ротора, или ток выходит, когда некая внешняя сила вращает ротор. Это еще более упрощено, но послужит глубине объяснений.

Мотор/генератор 1 (MG1) связан с солнечной шестерней устройства распределения мощности (PSD). Он - меньший из двух и имеет максимальную мощность около 18 кВт. Обычно он осуществляет запуск ДВС и регулирует обороты ДВС изменением производимого количества электроэнергии. Мотор/генератор 2 (MG2) связан с коронной шестерней планетарного механизма (устройства распределения мощности) и далее через редуктор на колеса. Поэтому он непосредственно приводит в движение автомобиль. Он - больший из двух моторов-генераторов и имеет максимальную мощность 33 кВт (50 кВт для Prius NHW-20). MG2 иногда называют "тяговый мотор", и его обычная роль - приводить автомобиль в движение как двигатель или возвращать энергию торможения как генератор. Оба мотора/генератора охлаждаются антифризом.

Поскольку моторы/генераторы работают от переменного трехфазного тока, а батарея, как и все батареи, производит постоянный ток, необходимо некое устройство, чтобы преобразовать один вид тока в другой. Каждый MG имеет "инвертор", который выполняет эту функцию. Инвертор узнает положение ротора от датчика на валу MG и управляет током в обмотках мотора так, чтобы поддерживать вращение мотора на требуемой скорости и с необходимым вращающим моментом. Инвертор изменяет ток в обмотке, когда магнитный полюс ротора проходит мимо этой обмотки и переходит к следующей. Кроме того, инвертор подключает напряжение батареи на обмотки и затем выключает снова очень быстро (с высокой частотой), чтобы изменить среднее значение тока и, следовательно, крутящий момент. Используя "самоиндуктивность" моторных обмоток (свойство электрических катушек, которые сопротивляются изменению тока), инвертор может фактически пропустить больший ток через обмотку, чем поступает от батареи. Он работает только когда напряжение на обмотках меньше напряжения батареи, следовательно, энергия сохраняется. Однако, поскольку значение тока через обмотку определяет крутящий момент, этот ток позволяет достигнуть очень большого крутящего момента на малых оборотах. Приблизительно до 11 км/ч, MG2 способен создать крутящий момент 350 Нм (400 Нм для Prius NHW-20) на редукторе. Именно поэтому автомобиль может начать движение с приемлемым ускорением без использования коробки передач, которая обычно увеличивает крутящий момент ДВС. При коротком замыкании или перегреве инвертор отключает высоковольтную часть машины.

В одном блоке с инвертором расположен и конвертер, который предназначен для обратного преобразования переменного напряжения в постоянное - 13,8 вольт.

Чтобы немного отойти от теории, немного практики: инвертор, как и мотор-генераторы, охлаждаются от независимой системы охлаждения. Эта система охлаждения приводится в действие электрической помпой.

Если на 10 кузове эта помпа включается при достижении температуры в гибридном контуре охлаждения около 48°С, то на 11 и 20 кузовах применен другой алгоритм работы этой помпы: будь "за бортом" хоть -40 градусов, помпа все равно начнет свою работу уже при включении зажигания. Соответственно ресурс этих помп очень и очень ограничен. Что происходит при заклинивании или сгорании помпы: антифриз по законам физики под нагревом от MG (особенно MG2) поднимается вверх – в инвертор. А в инверторе он должен охлаждать силовые транзисторы, которые под нагрузкой значительно нагреваются. Итог – их выход из строя, т.е. самая распространенная ошибка на 11 кузове: Р3125 – неисправность инвертора из-за сгоревшей помпы. Если в этом случае силовые транзисторы выдерживают такое испытание, то сгорает обмотка МГ2. Это другая распространенная ошибка на 11 кузове: Р3109. На 20 кузове японские инженеры усовершенствовали помпу: теперь ротор (крыльчатка) вращается не в горизонтальной плоскости, где вся нагрузка идет на один опорный подшипник, а в вертикальной, где нагрузка распределяется равномерно на 2 подшипника. К сожалению, надежности от этого добавилось мало. Только за апрель-май 2009 года у нас в мастерской заменено 6 помп на 20-х кузовах. Практический совет для владельцев 11 и 20 Prius: возьмите за правило хоть раз в 2-3 дня приоткрывать капот на 15-20 с при включенном зажигании или заведенной машине. Вы сразу увидите движение антифриза в расширительном бачке гибридной системы. После этого можете ехать спокойно. Если же движения антифриза там нет – ехать на автомобиле нельзя!

Высоковольтная батарея (сокращенно ВВБ) Prius в 10 кузове состоит из 240 элементов номинальным напряжением 1,2 В, очень похожих на батарейку для фонарика размера D, объединенных по 6 штук, в так называемые "бамбуки" (внешне есть небольшое сходство). "Бамбуки" установлены по 20 штук в 2 корпуса. Общее номинальное напряжение ВВБ составляет 288 В. Рабочее напряжение колеблется в режиме холостого хода от 320 до 340 В. При падении же напряжения до 288 В в ВВБ запуск ДВС становится невозможен. При этом на экране дисплея будет гореть символ батареи со значком "288" внутри. Чтобы запустить ДВС, японцы в 10-м кузове применили штатное зарядное устройство, доступ к которому осуществляется из багажника. Часто задают вопросы, как им пользоваться? Отвечаю: во-первых, повторюсь, что использовано оно может быть только когда на дисплее горит значок "288". В противном случае при нажатии на кнопку "START" Вы просто услышите противный писк, и загорится красная лампочка "ошибка". Во- вторых: к клеммам маленького аккумулятора нужно подцепить "донора", т.е. либо зарядное устройство, либо хорошо заряженный мощный аккумулятор (но ни в коем случае не пусковое устройство!). После этого при ВЫКЛЮЧЕННОМ зажигании нажимаем кнопку "START" не менее чем на 3 секунды. Когда загорится зеленая лампочка – пойдет зарядка ВВБ. Закончится она автоматически через 1-5 минут. Этой зарядки вполне хватит для 2-3 пусков ДВС, после запуска которого ВВБ будет заряжаться от конвертера. Если 2-3 запуска не привели к запуску ДВС (а при этом "READY" ("Готов") на табло должно не мигать, а устойчиво гореть), то надо прекратить бесполезные запуски и искать причину неисправности. В 11 кузове ВВБ состоит из 228 элементов 1,2 В каждый, объединенных в 38 сборок по 6 элементов, с полным номинальным напряжением 273,6 В.

Вся батарея установлена за задним сиденьем. При этом элементы уже не оранжевые "бамбуки", а представляют собой плоские модули в пластмассовых корпусах серого цвета. Максимальный ток батареи - 80 А при разряде и 50 А при заряде. Номинальная емкость батареи - 6,5 Ач, однако, электроника автомобиля позволяет использовать только 40% этой емкости, чтобы продлить срок службы аккумулятора. Состояние заряда может изменяться только между 35% и 90% полного номинального заряда. Перемножив напряжение батареи и ее емкость, получим номинальный запас энергии - 6,4 МДж (мегаджоулей), а используемый запас - 2,56 МДж. Этой энергии достаточно, чтобы ускорить автомобиль, водителя и пассажира до 108 км/ч (без помощи ДВС) четыре раза. Чтобы произвести такое количество энергии, ДВС потребовалось бы приблизительно 230 миллилитров бензина. (Эти цифры приводятся только для того, чтобы Вы представляли количество накопленной энергии в батарее.) Автомобилем нельзя управлять без топлива, даже если стартовать с 90% полного номинального заряда с длинного спуска. Большую часть времени у Вас есть приблизительно 1 МДж пригодной к употреблению энергии батареи. Очень много ВВБ попадает в ремонт именно после того, как у владельца заканчивается бензин (при этом на табло загорится пиктограмма "Check Engine" ("Проверь двигатель") и треугольник с восклицательным знаком), но владелец пытается "дотянуть" до заправки. После падения напряжения на элементах ниже 3 В – они "умирают". На 20 кузове японские инженеры для увеличения мощности пошли другим путем: они снизили количество элементов до 168, т.е. оставили 28 модулей. Но для использования в инверторе напряжение батареи повышается до 500 В с помощью специального устройства - booster. Увеличение номинального напряжения MG2 в кузове NHW-20 позволило повысить его мощность до 50 КВт без изменения габаритов.

Сегменты ВВБ: NHW-10, 20, 11.

Prius также имеет вспомогательную аккумуляторную батарею. Это 12-вольтовая, емкостью 28 ампер-часов кислотно- свинцовая батарея, которая находится в левой части багажника (в 20 кузове – в правой). Ее цель состоит в том, чтобы запитать электронику и дополнительные устройства, когда гибридная система выключена, и главное реле батареи высокого напряжения выключено. Когда гибридная система работает, 12-вольтовым источником служит преобразователь постоянного тока, поступающего от системы высокого напряжения в постоянный ток 12 В. Он также подзаряжает вспомо-гательную батарею в случае необходимости.

Основные блоки управления обмениваются данными по внутренней CAN-шине. Оставшиеся системы общаются по внутренней сети Body Eleсtronics Area Network.

В ВВБ имеется и свой блок управления, который следит за температурой элементов, напряжением на них, внутренним сопротивлением, а также управляет встроенным в ВВБ вентилятором. На 10 кузове стоят 8 температурных датчиков, представляющих собой терморезисторы, на самих "бамбуках", и 1 – общий датчик контроля температуры воздуха ВВБ. На 11-м кузове – 4 +1, а на 20-м – 3+1.

Крутящий момент и энергия ДВС и моторов/генераторов объединены и распределяются планетарным набором шестерен, названным Toyota "устройством распределения мощности" (PSD, Power Split Device). И хотя оно не сложно для производства, это устройство является весьма трудным для его понимания и еще более мудреным, чтобы рассмотреть в полном контексте все режимы работы привода. Поэтому посвятим несколько других тем обсуждению устройства распределения мощности. Короче говоря, это позволяет Prius работать и в последовательном-, и в параллельно-гибридных режимах работы одновременно и получать некоторые из преимуществ каждого режима. ДВС может крутить колеса непосредственно (механически) через PSD. В то же самое время переменное количество энергии может быть снято с ДВС и превращено в электричество. Оно может заряжать батарею или передаваться к одному из моторов/генераторов, чтобы помогать крутить колеса. Гибкость этого механического/электрического распре-деления энергии позволяет Prius улучшать показатели топливной экономичности и управлять выбросами во время движения, что невозможно при жесткой механической связи между ДВС и колесами, как в параллельном гибриде, но без потерь электрической энергии, как в последовательном гибриде.

Prius, как часто говорят, имеет CVT (Continue Variable Transmission) - бесступенчато-регулируемую или "постоянно- переменную" трансмиссию, это и есть устройство распределения мощности PSD. Однако обычная бесступенчато- регулируемая передача работает точно так же, как нормальная коробка передач за исключением того, что передаточное отношение может меняться непрерывно (плавно), а не в небольшом диапазоне шагов (первая передача, вторая передача и т.д.). Немного позже мы рассмотрим, чем PSD отличается от обычной бесступенчато-регулируемой передачи, т.е. вариатора.

Обычно самый задаваемый вопрос по "коробке" автомобиля Prius: какое масло туда льется, сколько по объему и как часто его менять. Очень часто среди работников автосервиса бытует такое заблуждение: раз в коробке нет щупа – значит, масло там менять вообще не нужно. Это заблуждение привело к гибели уже не одной коробки.

10 кузов: рабочая жидкость Т-4 – 3,8 литра. 11 кузов: рабочая жидкость Т-4 – 4,6 литра.

20 кузов: рабочая жидкость ATF WS – 3,8 литра.

Срок замены: через 40 тыс. км. По японским срокам масло меняется раз в 80 тыс. км, но для особо тяжелых условий эксплуатации (а японцы относят эксплуатацию автомобилей в России как раз к этим особо тяжелым условиям – и мы с ними солидарны) масло положено менять в 2 раза чаще.

Расскажу об основных различиях в обслуживании коробок, т.е. о замене масла. Если в 20-м кузове, чтобы поменять масло, надо просто открутить сливную пробку и, слив старое, залить новое масло, то на 10-м и 11-м кузовах не все так просто. Конструкция масляного поддона на этих машинах выполнена таким образом, что если просто открутить сливную пробку, то сольется только часть масла, причем не самого грязного. А 300-400 грамм самого грязного масла с прочим мусором (кусочки герметика, продукты износа) остается в поддоне. Поэтому чтобы заменить масло, надо снять поддон коробки и, вылив грязь и почистив его, поставить на место. При съеме поддона мы получаем еще один дополнительный бонус – мы можем продиагностировать состояние коробки по продуктам износа, находящимся в поддоне. Самое страшное для владельца – это когда он на дне поддона увидит желтую (бронзовую) стружку. Такой коробке жить осталось недолго. Прокладка поддона пробковая, и если отверстия на ней не приобрели овальную форму – ее можно использовать повторно без всяких герметиков! Главное при установке поддона - не перетянуть болты, чтобы не разрезать прокладку поддоном.

Что еще интересного применено в трансмиссии:

Использование цепной передачи довольно необычно, но все обычные автомобили имеют шестеренчатые редукторы между двигателем и осями. Их цель состоит в том, чтобы позволить двигателю вращаться быстрее, чем колеса и также увеличивать произведенный двигателем крутящий момент к большему крутящему моменту на колесах. Отношения, с которыми скорость вращения уменьшена и крутящий момент увеличены - обязательно то же самое (пренебрежем трением) из-за закона сохранения энергии. Отношение называют "полным передаточным числом". Полное передаточное число Prius в 11-м кузове - 3,905. Оно получается так:

Цепное колесо с 39 зубьями на выходном валу PSD приводит в движение цепное колесо с 36 зубьями на первом промежуточном валу через бесшумную цепь (так называемую цепь Морзе).

Шестерня с 30 зубьями на первом промежуточном валу связана и приводит в движение шестерню с 44 зубьями на втором промежуточном валу.

Шестерня с 26 зубьями на втором промежуточном валу связана и приводит в движение шестерню с 75 зубьями на входе дифференциала.

Значение выхода дифференциала к двум колесам - такое же, как вход дифференциала (они, фактически, идентичны, кроме тех случаев, когда происходит движение в повороте).

Если мы выполним простое арифметическое действие: (36/39) * (44/30) * (75/26), мы получим (с точностью до четырех значащих цифр) полное передаточное число 3,905.

Почему используется цепной привод? Потому что это позволяет избежать осевого усилия (сила, направленная вдоль оси вала), которая возникала бы при применении обычных косозубых шестерен, используемых в автомобильных трансмиссиях. Этого можно было бы также избежать при использовании прямозубых шестерен, но они производят шум. Осевое усилие не проблема на промежуточных валах и может быть уравновешено коническими роликовыми подшипниками. Однако, это не так просто с выходным валом PSD.

Нет ничего очень необычного в дифференциале, осях и колесах Prius. Как в обычном автомобиле, дифференциал позволяет внутренним и внешним колесам вращаться с разными скоростями, когда автомобиль поворачивает. Оси передают крутящий момент от дифференциала до ступицы колеса и включают сочленение, позволяющее колесам перемещаться вверх и вниз вслед за подвеской. Колеса - легкий алюминиевый сплав и оснащены шинами высокого давления с низким сопротивлением качения. Шины имеют катящийся радиус приблизительно 11,1 дюймов, что означает, что на каждый оборот колеса автомобиль перемещается на 1,77 м. Необычен только размер штатных покрышек на 10 и 11 кузове: 165/65-15. Это довольно редкий размер резины в России. Многие продавцы даже в специализированных магазинах совершенно серьезно убеждают, что такой резины не существует в природе. Мои рекомендации: для российских условий наиболее подходящим размером является 185/60-15. В 20 Prius размер резины увеличен, что благотворно сказалось на ее долговечности.

Теперь интересней: что отсутствует в Prius, что есть в любом другом автомобиле?

Это:

Нет никакой ступенчатой коробки передач, ни ручной, ни автоматической - Prius не использует ступенчатые передачи;

Нет никакого сцепления или трансформатора - колеса всегда жестко связаны с ДВС и моторами/генераторами;

Нет никакого стартера - запуск ДВС производится с помощью MG1 через шестерни в устройстве распределения мощности;

Нет никакого генератора переменного тока - электроэнергия производится моторами/генераторами при необходимости.

Поэтому конструктивная сложность гибридного привода Prius фактически не намного больше, чем у обычного автомобиля. Кроме того, новые и незнакомые части, такие, как моторы/генераторы и PSD, имеют более высокую надежность и более длительный срок службы, чем некоторые из частей, которые были устранены из конструкции.

Запуск двигателя

Чтобы запустить двигатель, MG1 (связанный с солнечной шестерней) вращается вперед, используя электроэнергию высоковольтной батареи. Если автомобиль стоит, то коронная шестерня планетарного механизма будет также оставаться неподвижной. Вращение солнечной шестерни поэтому вынуждает водило сателлитов вращаться. Оно связано с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) и проворачивает его в 1/3,6 скорости вращения MG1. В отличие от обычного автомобиля, который подает топливо и зажигание в ДВС, как только стартер начинает его вращать, Prius ждет, пока MG1 не разгонит ДВС приблизительно до 1000 оборотов в минуту. Это случается меньше чем через секунду. MG1 значительно более мощный, чем обычный двигатель стартера. Чтобы вращать ДВС с этой скоростью, он сам должен вращаться со скоростью 3600 оборотов в минуту. Старт ДВС на 1000 оборотов в минуту не создает почти никакого напряжения для него, потому что это - скорость, на которой ДВС был бы счастлив работать от своей собственной энергии. Кроме того, Prius запускается, зажигая только пару цилиндров. Результат - очень гладкий запуск, свободный от шума и дергания, который устраняет изнашивание, связанное с запусками двигателя обычных автомобилей. При этом сразу обращу внимание на распространенную ошибку ремонтников и владельцев: часто мне звонят и спрашивают, что мешает ДВС продолжать работать, почему он заводится секунд на 40 и глохнет. На самом деле, пока мигает рамочка READY - ДВС НЕ РАБОТАЕТ! Это его крутит MG1! Хотя зрительно – полное ощущение запуска ДВС, т.е. ДВС шумит, из выхлопной трубы идет дым…

Как только ДВС начал работать от своей собственной энергии, компьютер управляет открытием дросселя, чтобы получить подходящие холостые обороты в течение разогрева. Электричество больше не питает MG1 и, фактически, если батарея разряжена, MG1 может производить электричество и заряжать батарею. Компьютер просто формирует MG1 как генератор вместо мотора, открывает дроссель ДВС немного больше, (примерно до 1200 оборотов) и получает электричество.

Когда Вы запускаете Prius с холодным двигателем, его главный приоритет состоит в том, чтобы нагреть двигатель и каталитический нейтрализатор, чтобы заработала система управления токсичностью выхлопа. Двигатель будет работать в течение нескольких минут, пока это не случится (как долго - зависит от фактической температуры двигателя и катализатора). В это время принимаются специальные меры, чтобы управлять выхлопом во время прогрева, включая сохранение выхлопных углеводородов в поглотителе, который будет очищен позже и работой двигателя в специальном режиме.

Когда Вы запускаете Prius с теплым двигателем, он будет работать в течение короткого времени и затем останавливаться. Холостые обороты будут в пределах 1000 об/мин.

К сожалению, невозможно препятствовать запуску ДВС, когда Вы включаете автомобиль, даже если все, что Вы хотите сделать – переехать на соседний подъемник. Это относится только к 10 и 11 кузовам. На 20 кузове применен другой алгоритм запуска: нажимаете на тормоз и на кнопку "START". Если в ВВБ достаточно энергии, и Вы не включите отопитель на обогрев салона или стекла – ДВС не запустится. Просто загорится надпись "READY"("Готов"), т.е. автомобиль ПОЛНОСТЬЮ готов к движению. Достаточно переключить джойстик (а выбор режимов на 20 кузове производится именно джойстиком) в положение D или R и отпустить тормоз, Вы поедете!

Prius находится всегда на прямой передаче. Это означает, что двигатель не может в одиночку выдать весь крутящий момент, чтобы автомобиль энергично тронулся с места. Крутящий момент для начального ускорения добавляется мотором MG2, вращающим непосредственно коронную шестерню планетарного механизма, связанную с входом редуктора, выход которого связан с колесами. Электрические двигатели развивают лучший крутящий момент на низкой скорости вращения, поэтому идеально подходят для начала движения автомобиля.

Представим, что ДВС работает и автомобиль неподвижен, значит, мотор MG1 вращается вперед. Управляющая электроника начинает отбирать энергию с генератора MG1 и передает ее на мотор MG2. Теперь, когда Вы отбираете энергию от генератора, эта энергия должна откуда-нибудь взяться. Появляется некоторая сила, которая замедляет вращение вала и нечто, вращающее вал, должно сопротивляться этой силе, чтобы сохранить скорость. Сопротивляясь этой "генераторной нагрузке", компьютер увеличивает обороты ДВС, чтобы добавить дополнительной энергии. Итак, ДВС крутит водило сателлитов планетарного механизма более сильно, а генератор MG1 пытается замедлить вращение солнечной шестерни. Результат - сила на коронной шестерне, которая заставляет ее вращаться и начинать двигаться автомобиль.

Теперь мы должны выяснить, как 28% крутящего момента ДВС, который передается к генератору MG1, могут по возможности усилить старт автомобиля с помощью мотора MG2. Чтобы сделать это, мы должны ясно различать крутящий момент и энергию. Крутящий момент – это вращающая сила, и так же, как в случае с прямолинейной силой, не требуется расходовать энергию на поддержание силы. Предположим, что Вы тянете ведро воды с помощью лебедки. Она берет энергию. Если лебедка вращается электромотором, вы должны были бы снабдить его электроэнергией. Но, когда Вы подняли ведро наверх, Вы можете зацепить его каким-нибудь крюком или стержнем или чем-нибудь еще, чтобы удержать его наверху. Сила (вес ведра), которая приложена к веревке, и крутящий момент, передаваемый веревкой барабану лебедки, не исчезла. Но потому, что сила не перемещается, нет никакой передачи энергии, и ситуация устойчива без энергии. Аналогично, когда автомобиль неподвижен, даже при том, что 72% крутящего момента ДВС передают на колеса, нет никаких потоков энергии в этом направлении, так как коронная шестерня не вращается. Солнечная шестерня, однако, вращается быстро, и хотя она получает только 28% вращающего момента, это позволяет произвести много электроэнергии. Подобная цепь рассуждений показывает, что задача MG2 состоит в применении крутящего момента к входу механического редуктора, не требующего большой мощности. Много тока должно пройти через обмотки мотора, преодолевая электрическое сопротивление, и эта энергия теряется в виде тепла. Но, когда автомобиль перемещается медленно, эта энергия идет от MG1.

Поскольку автомобиль начинает перемещаться и набирает скорость, генератор MG1 вращается медленнее и производит меньше энергии. Однако компьютер может немного прибавить обороты ДВС. Теперь больше крутящего момента прибывает от ДВС и, поскольку больше крутящего момента должно также пройти через солнечную шестерню, MG1 может поддержать генерирование энергии на высоком уровне. Уменьшенная скорость вращения компенсируется увеличением момента.

Мы избегали упоминания о батарее до этого места, чтобы стало ясно, как она не обязательна для приведения автомобиля в движение. Однако, большинство троганий с места - результат действий компьютера, передающего энергию от батареи непосредственно к мотору MG2.

Существуют предельные обороты ДВС, когда автомобиль движется медленно. Они обусловлены необходимостью предотвратить повреждение MG1, которому придется вращаться очень быстро. Это ограничивает количество энергии, производимой ДВС. Кроме того, это было бы неприятным для водителя услышать, что ДВС слишком увеличивает обороты для плавного трогания. Чем сильнее Вы нажимаете акселератор, тем больше ДВС увеличит обороты, но также и больше энергии поступит от батареи. Если утопить педаль в пол, приблизительно 40% энергии поступают от батареи и 60% от ДВС при скорости около 40 км/ч. Поскольку автомобиль ускоряется и одновременно обороты ДВС растут, он дает большую часть энергии, достигая приблизительно 75% при 96 км/ч, если Вы все еще давите педаль в пол. Как мы помним, энергия ДВС включает и то, что снято генератором MG1 и передано в виде электричества к мотору MG2. При 96 км/ч MG2 фактически дает больше крутящего момента, и, следовательно, больше мощности к колесам, чем поставляется через планетарный механизм от ДВС. Но большая часть электроэнергии, которую он использует, идет от MG1 и, следовательно, косвенно от ДВС, а не от батареи.

Когда требуется большая мощность, ДВС и MG2 совместно создают крутящий момент, чтобы вести автомобиль почти таким же способом, как описано выше для начала движения. Когда скорость автомобиля растет, уменьшается крутящий момент, который MG2 в состоянии выдать, так как он начинает работать на пределе своей мощности в 33 кВт. Чем быстрее он вращается, тем меньше крутящий момент он может выдать на этой мощности. К счастью, это совместимо с ожиданиями водителя. Когда обычный автомобиль ускоряется, ступенчатая коробка переключается на более высокую передачу и вращающий момент на оси уменьшается так, чтобы двигатель мог понизить свои обороты до безопасного значения. Хотя это делается с использованием абсолютно разных механизмов, Prius дает такое же общее ощущение, как и ускорение на обычном автомобиле. Главное различие - полное отсутствие "дерганий" при переключении передач, потому что просто нет никакой коробки передач.

Итак, ДВС вращает водило сателлитов планетарного механизма.

72% его крутящего момента поступает механически через коронную шестерню к колесам.

28% его крутящего момента поступают в генератор MG1 через солнечную шестерню, где он превращается в электричество. Эта электрическая энергия питает мотор MG2, который добавляет некоторый дополнительный крутящий момент на коронной шестерне. Чем больше Вы нажимаете акселератор, тем больше крутящего момента производит ДВС. Он увеличивает как механический крутящий момент через корону, так и количество электроэнергии, произведенной генератором MG1 для мотора MG2, используемой, чтобы добавить еще больше крутящего момента. В зависимости от различных факторов - таких, как состояние заряда батареи, уклона дороги и особенно от того, как сильно Вы нажимаете педаль, компьютер может направлять дополнительную энергию от батареи к MG2, чтобы повысить его вклад. Вот так достигается ускорение, достаточное для движения по шоссе такого большого автомобиля с ДВС мощностью всего 78 л. с.

С другой стороны, если необходимая мощность не так высока, то часть электричества, производимого MG1, может использоваться для зарядки батареи даже при наборе скорости! Важно помнить, что ДВС и крутит колеса механически и крутит генератор MG1, заставляя его производить электричество. Что происходит с этим электричеством и добавляется ли еще электричество от батареи, зависит от комплекса причин, которые мы не можем все учесть. Этим занимается контроллер гибридной системы автомобиля.

Как только Вы достигли устойчивой скорости на плоской дороге, мощность, которая должна поставляться двигателем, расходуется на преодоление аэродинамического сопротивления и трения качения. Это намного меньше, чем мощность, необходимая для езды в гору или разгона автомобиля. Чтобы работать эффективно на низкой мощности (и также не создавать много шума), ДВС работает с низкими оборотами.

Следующая таблица показывает, какая мощность нужна для перемещения автомобиля на различных скоростях на горизонтальной дороге и приблизительные обороты.

Обратите внимание, что высокая скорость автомобиля и низкие обороты ДВС ставят устройство распределения мощности в интересное положение: генератор MG1 должен теперь вращаться назад, как видно из таблицы. Вращаясь назад, он заставляет сателлиты вращаться вперед. Вращение сателлитов складывается с вращением водила (от ДВС) и заставляет коронную шестерню вращаться намного быстрее. Еще раз отмечу, что различие состоит в том, что в более раннем случае мы были рады с помощью высоких оборотов ДВС получить большую мощность, даже передвигаясь с меньшей скоростью. В новом случае мы хотим, чтобы ДВС остался на низких оборотах, даже если мы разогнались до приличной скорости, чтобы установить более низкое потребление мощности с высокой эффективностью.

Мы знаем из раздела про устройства распределения мощности, что генератор MG1 должен проявить обратный крутящий момент на солнечной шестерне. Это как бы точка опоры рычага, с помощью которого ДВС вращает коронную шестерню (а значит, колеса). Без сопротивления MG1 ДВС просто вращал бы MG1 вместо того, чтобы приводить в движение автомобиль. Когда MG1 вращался вперед, было легко видеть, что этот обратный вращающий момент мог создаваться генераторной нагрузкой. Следовательно, электроника инвертора должна была забирать энергию от MG1, и тогда появлялся обратный крутящий момент. Но теперь MG1 вращается назад, и как же нам добиться, чтобы он создавал этот обратный крутящий момент? Хорошо, как мы сделали бы, чтобы MG1 вращался вперед и производил прямой крутящий момент? Если бы работал как мотор! Все наоборот: если MG1 вращается назад, и мы хотим получить крутящий момент в том же самом направлении, MG1 должен быть двигателем и вращаться, используя электроэнергию, поставляемую инвертором.

Это начинает выглядеть экзотически. ДВС толкает, MG1 толкает, MG2, что, толкает тоже? Нет никакой механической причины, почему это не может происходить. Это может выглядеть привлекательным с первого взгляда. Два двигателя и ДВС - все одновременно вносят свой вклад в создание движения. Но, мы должны напомнить, что мы попали в эту ситуацию, уменьшая обороты ДВС для эффективности работы. Это не было бы эффективным способом получить большую мощность на колесах; чтобы сделать это, мы должны увеличить обороты ДВС и возвратиться к более ранней ситуации, когда MG1 вращается вперед в режиме генератора. Есть еще одна проблема: мы должны придумать, откуда мы собираемся брать энергию для вращения MG1 в режиме мотора? Из батареи? На некоторое время мы можем сделать это, но вскоре будем вынуждены выйти из этого режима, оставшись без заряда батареи для ускорения или подъема на гору. Нет, мы должны получать эту энергию непрерывно, не допуская снижения заряда батареи. Таким образом, мы пришли к заключению, что энергия должна поступать от MG2, который должен работать как генератор.

Генератор MG2 производит энергию для мотора MG1? Поскольку и ДВС и MG1 вносят мощность, которая объединена планетарным механизмом, предлагалось название "режим объединения мощности". Однако, идея относительно MG2, производящего энергию для мотора MG1, была в таком противоречии с представлениями людей о работе системы, что появилось название, которое стало общепринятым - "еретический режим".

Давайте снова "пробежимся" по нему и изменим точку зрения. ДВС вращает водило сателлитов с низкими оборотами. MG1 вращает солнечную шестерню назад. Это заставляет сателлиты вращаться вперед и добавляет больше вращения коронной шестерне. Коронная шестерня все еще получает только 72% крутящего момента ДВС, но скорость, с которой вращается кольцо, увеличена движением мотора MG1 назад. Вращение короны быстрее позволяет автомобилю ехать быстрее при низких оборотах ДВС. MG2, что невероятно, сопротивляется движению автомобиля как генератор, и производит электричество, которое питает мотор MG1. Автомобиль движется вперед остающимся механическим крутящим моментом от ДВС.

Вы можете определить, что Вы движетесь в таком режиме, если Вы хорошо определяете обороты ДВС на слух. Вы едете вперед на приличной скорости, и можете только едва слышать двигатель. Он может быть полностью замаскирован дорожным шумом. Дисплей Монитор Энергии показывает подачу энергии двигателя ДВС колесам и мотор/генератору, заряжающему батарею. Картинка может меняться – чередуются процессы заряда и разряда батареи на мотор, чтобы крутить колеса. Я интерпретирую это чередование как регулирование генераторной нагрузки MG2 для поддержания постоянной энергии движения.

Когда Вы снимаете ногу с педали акселератора, можно сказать, что Вы движетесь "накатом". Двигатель не пытается толкать автомобиль вперед. Автомобиль постепенно замедляется вследствие трения качения и аэродинамического сопротивления. В обычном автомобиле двигатель все еще связан с колесами трансмиссией. Двигатель проворачивается без топлива и поэтому также замедляет автомобиль. Это называют "торможение двигателем". Хотя нет никакой причины для того, чтобы это происходило в Prius, Toyota решила дать автомобилю такие же ощущения, как на обычном автомобиле, имитируя торможение двигателем. Когда Вы движетесь накатом, автомобиль замедляется быстрее, чем если бы на него действовали только сопротивление качения и аэродинамическое сопротивление. Чтобы производить эту дополнительную замедляющую силу, MG2 включается как генератор и заряжает батарею. Его генераторная нагрузка имитирует торможение двигателем.

Поскольку двигатель не нужен, чтобы автомобиль ехал, он может остановиться. Водило сателлитов остановлено, а коронная шестерня все еще вращается. MG2, помните, соединен непосредственно с коронной шестерней. Сателлиты вращаются вперед, и MG1 вращается назад. Энергия не производится и не потребляется MG1; он просто свободно вращается.

Однако мы знаем, что MG1 вращается назад в 2,6 раза быстрее, чем коронная шестерня и MG2 вращаются вперед. Эта ситуация не безопасна, когда автомобиль едет на высокой скорости. При скорости 67 км/ч и выше, если оставить водило сателлитов неподвижным, то MG1 будет вращаться назад более 6500 об/мин. Поэтому, чтобы так не случилось, компьютер включает MG1 как генератор и начинает снимать энергию. Генераторная нагрузка предотвращает превышение оборотов MG1, и вместо этого водило сателлитов начинает вращаться вперед. При вращении водила сателлитов и ДВС на 1000 об/мин MG1 защищен на скоростях до 104 км/ч. На более высоких скоростях водило сателлитов и ДВС должны вращаться быстрее. Электроэнергия, произведенная MG1 в этом режиме, может использоваться, чтобы зарядить батарею.

Когда Вы хотите замедлить автомобиль более быстро, чем при свободном выбеге (движении накатом) – от сопротивления качения, аэродинамического сопротивления и торможения двигателем, Вы нажимаете на педаль тормоза. В обычном автомобиле это давление передается гидравлическим контуром на фрикционные тормоза в колесах. Тормозные колодки прижимаются к металлическим дискам или барабанам, и энергия движения автомобиля преобразовывается в тепло и автомобиль замедляется. Prius имеет точно такие же тормоза, но он имеет кое-что еще - регенеративное торможение. Принимая во внимание, что во время движения накатом MG2 производит некоторую генераторную нагрузку, чтобы имитировать торможение двигателем, при нажатии на педаль тормоза увеличивается генерация электроэнергии MG2, и намного большая генераторная нагрузка вносит свой вклад в замедление автомобиля. В отличие от тормозов трения, которые тратят впустую кинетическую энергию автомобиля на производство тепла, электроэнергия, произведенная регенеративным торможением, сохраняется в батарее и будет использована позже. Компьютер вычисляет, какое замедление будет произведено регенеративным торможением и уменьшает на соответствующую величину гидравлическое давление, передаваемое тормозам трения.

В обычном автомобиле на крутом спуске Вы могли бы решить переключиться на пониженную передачу, чтобы увеличить интенсивность торможения двигателем. Двигатель вращается более быстро и сдерживает автомобиль больше, помогая тормозам замедлить его. Тот же самый выбор доступен в Prius, если Вы решите использовать его. Если Вы переместите рычаг выбора режима в положение "B", то двигатель будет использоваться для торможения. Принимая во внимание, что обычно двигатель остановлен в режиме торможения, в режиме "B" компьютер и моторы/генераторы устраивают так, чтобы вращать ДВС без топлива и с почти закрытым дросселем. Сопротивление, которое он создает, замедляет автомобиль, уменьшая нагрев тормозов, и позволяет Вам ослабить нажатие на педаль тормоза.

Обычный автомобиль с автоматической передачей тронется с места, если Вы снимете ногу с педали тормоза. Это побочный эффект работы гидротрансформатора, но он выгодно препятствует автомобилю катиться назад на подъеме, в то время как Вы переносите вашу ногу на педаль акселератора. Говорят, что машина "ползет". Как и с торможением двигателем, нет никакой причины, почему Prius должен вести себя таким образом, за исключением того, что Toyota хочет, чтобы водители испытывали знакомые ощущения. Поэтому "ползание" также имитируется. Небольшое количество энергии из батареи передается мотору MG2, когда Вы отпускаете тормоз. Она мягко отправляет автомобиль вперед.

Если Вы немного нажмете на акселератор, поступающая к мотору MG2 энергия будет увеличена, и автомобиль продвинется более резво. Так как MG2 весьма мощен и имеет высокий крутящий момент, Вы можете стартовать только на электроэнергии до порядочной скорости, пока дорожное движение позволяет Вам мягко ускоряться. Чем больше Вы придавливаете акселератор, тем скорее ДВС запустится и начнет помогать Вам своим крутящим моментом и электричеством, произведенным генератором MG1.

Если Вы нажмете педаль до пола, то ДВС заведется сразу же, хотя Вы покинете линию прежде, чем он поможет ускорению и внесет большую энергию. Но, для большинства стартов внутри города, Вы отъедете от линии почти в полной тишине, используя только мотор MG2, запитанный от батареи. ДВС остается выключенным, и MG1 свободно вращается назад.

Выше я описал, как автомобиль поедет с использованием только электроэнергии и мотора MG2, если Вы не будете нажимать сильно на педаль акселератора. Если Вы достигаете желаемой скорости прежде, чем ДВС заведется, можете продолжить езду, используя только электроэнергию. Это называют "режимом электромобиля" ("EV mode"), так как автомобиль питается точно тем же самым способом, как настоящий электромобиль EV. Вращается коронная шестерня, поскольку MG2 приводит автомобиль в действие, водило сателлитов и ДВС остановились, солнечная шестерня и MG1 свободно вращаются назад.

Даже если ДВС запустился во время ускорения, когда Вы достигли скорости и уменьшили давление на педаль, энергия, необходимая для поддержания движения, может упасть до уровня, который может легко обеспечить мотор

MG2. ДВС тогда выключится, и Вы окажетесь в режиме электромобиля. Трудно предсказать, когда это случится, поскольку это зависит от различных факторов - насколько заряжена батарея и других обстоятельств движения. Однако после некоторого времени движения в режиме электромобиля уровень заряда батареи обязательно уменьшится и увеличится вероятность, что ДВС запустится, чтобы двигаться на большой скорости и перезаряжать батарею.

Способ, которым ДВС запускается в режиме электромобиля, когда это становится необходимым, подобен теплому запуску, но корона и солнечная шестерня в этом случае не неподвижны. Солнечная шестерня вращается назад и должна сначала замедлиться. Этого может быть достаточно, чтобы разогнать ДВС до стартовой скорости в зависимости от скорости автомобиля, а солнцу, возможно, придется изменить направление и начать вращаться вперед. Чтобы замедлить солнечную шестерню, MG1 сначала работает в режиме генератора, и энергия снимается. Однако, поскольку скорость MG1 понижается близко к нулю, он должен быть включен как мотор для вращения вперед и запитан энергией так, чтобы быстро сменить направление вращения, пройти нулевую точку и начать вращаться вперед. В результате, как и в случае старта двигателя в стоящем автомобиле, водило сателлитов, а с ним и ДВС, вращаются вперед. Коронная шестерня планетарного механизма, вращающаяся вперед в автомобиле, получающем энергию от MG2, помогает разогнать ДВС до стартовой скорости при более низкой скорости MG1. Однако старт ДВС создает сопротивление свободному вращению коронной шестерни. Чтобы этот рывок не почувствовали водитель и пассажиры, не говоря уже о кофе в держателе чашки, на MG2 подается дополнительный импульс энергии для получения дополнительного крутящего момента, необходимого для запуска ДВС.

В 20-м кузове (на японских и европейских версиях) в стандартную комплектацию входит кнопка "EV", т.е. кнопка включения принудительно функции "электромобиль". На американские модификации эту кнопку можно установить дополнительно.

Когда Вы мягко замедляетесь или спускаетесь под уклон, необходимая для движения энергия уменьшается, потому что инерция или гравитация помогает Вам двигаться вперед. Поэтому Вы немного уменьшаете давление на педаль акселератора. Если Вы немного замедляетесь или быстро спускаетесь с небольшой горки, мощность ДВС и обороты несколько уменьшаются, но это трудно заметить. Для большего замедления или на более крутом спуске, в зависимости от скорости, ДВС может прекратить давать энергию вообще, если MG2 может поставлять то, что необходимо.

Я уже описывал, как при медленном движении мотор MG2 может поставлять всю необходимую энергию при остановленном ДВС. Ускоряясь и двигаясь на постоянной скорости горизонтально, режим электромобиля вряд ли возможен на скоростях выше 64 км/ч, потому что потребности в мощности, необходимой для преодоления аэродинамического сопротивления, достаточно, чтобы заставить ДВС включиться. Режим EV на более высоких скоростях может произойти, однако, при некоторых условиях и, весьма вероятно, произойдет при замедлении или быстрого спуска под гору. Чтобы работать в режиме электромобиля на скорости 67 км/ч и выше, автомобиль должен защитить MG1 от очень высоких оборотов так же, как при движении накатом. Единственное различие состоит в том, что коронная шестерня приводится в движение не движением автомобиля, а мотором MG2. Генератор MG1 все еще производит энергию для сопротивления чрезмерному вращению, так что в итоге ДВС проворачивается. Топливо и зажигание не подается. Конечно, делая это, MG1 снимает энергию, которая иначе разгоняла бы автомобиль. Некоторые потери идут на вращение ДВС, но некоторая часть обнаруживается как электроэнергия, произведенная MG1. Она просто возвращается в высоковольтный источник, чтобы частично пополнить энергию, расходуемую MG2.

Prius не имеет никаких шестерен заднего хода, который позволил бы автомобилю двигаться задним ходом с помощью ДВС. Поэтому он может перемещаться назад только с помощью электромотора MG2.

ДВС не может помочь напрямую. В большинстве случаев автомобиль остановит ДВС, когда Вы установите рычаг выбора режима в положение "R". Поскольку MG2 вращает вход редуктора назад, коронная шестерня планетарного механизма также будет вращаться назад. ДВС неподвижен, значит, и водило сателлитов также неподвижно. Это просто означает, что MG1 будет вращаться вперед. Он вращается свободно, не потребляя или не производя энергию. Это похоже на режим EV, но наоборот. Компьютер не позволит ехать назад с такой скоростью, чтобы MG1 вращался слишком быстро.

Если ДВС продолжает работать, когда рычаг выбора режима находится в положении R, например, если величина заряда батареи низка, то MG2 все еще просто ведет автомобиль назад как прежде. Единственное различие – водило сателлитов вращается вперед, солнечная шестерня и MG1 вращаются более быстро вперед, и компьютер должен ограничить заднюю скорость автомобиля на более низком значении, чтобы защитить MG1 от слишком большой скорости вращения. Энергия может быть взята от генератора MG1, чтобы питать MG2 и заряжать батарею.

Со всеми новыми технологиями появляются опасности, реальные и выдуманные. Использование сотового телефона ежедневно часами, в конечном счете, поджарит ваш мозг? Радиальная кератотомия улучшит ваше зрение или разрушит его? Может быть удивительно, как новые технологии становятся привычными и считаются само собой разумеющимся. Мы забываем даже о самой реальной опасности. Мы спокойно несемся с полуторами тоннами стали, стекла и резины вдоль шоссе со скоростью 90 км/час, в нескольких метрах от подобных объектов, едущих на такой же скорости в противоположную сторону, постоянно имея десять или больше литров легковоспламеняющейся жидкости в тонком стальном резервуаре под днищем автомобиля. Но когда кто-то поставил мощную электрическую систему в автомобиль, мы внезапно становимся нервными. В этом разделе я хотел бы говорить об опасностях обслуживания и ремонта Prius.

Высокое напряжение

Домашний электрический обогреватель работает на 220 вольт и потребляет до 30 А. Высоковольтная система Prius работает приблизительно при напряжении 273 В - немного больше, чем обогреватель. Токи могут превысить 30 А, но в случае удара током имеет значение ток, проходящий через ваше тело, который и наносит электротравму. Любая электрическая система, которая может производить ампер или больше, столь же опасна, как всякая другая. Степень повреждений, которые наступят от удара электричеством напряжением 273 В, зависит от электрического сопротивления тела и пути тока через тело. Бывает, что человек испытывает удар от 220 В от одной руки до другой, прямо поперек сердца, с немного более чем временным дискомфортом. Если Вы не глупы, Вы можете управлять обогревателем и ремонтировать его, не волнуясь об ударах током. Точно так же, и по той же самой причине, Вы можете ремонтировать и обслуживать Prius.

Есть только одно различие. Уже длительное время я не слышал о домашних электроприборах, врезавшихся друг в друга в гостиной Вашего дома. Но Вы слышите об автомобильных авариях постоянно. Предположим, что кто-то ворвался в Ваш дом и напал на Ваш обогреватель с кувалдой. Вы приходите домой и видите болтающиеся провода. Вы касаетесь их? Нет, конечно, нет. Именно это имеет в виду Toyota, когда рекомендует Вам не касаться проводов, висящих из Вашего автомобиля после аварии. В Prius провода высокого напряжения окружены металлической защитой, чтобы предотвратить их обрыв. Они покрашены в оранжевый цвет. Я сказал бы, что опасность поражения электрическим током является нулевой.

Автомобили имеют батареи. Батареи содержат кислоту. Кислота опасна. Автомобиль с мощными батареями должен содержать много кислоты и быть очень опасным, верно?

Электролит в никель-металлогидридных батареях Prius - гидроокись калия. Это не кислота, это - щелочь, полная противоположность. Конечно, концентрированная щелочь может быть столь же едкой и опасной как кислота, поэтому документация содержит предупреждения о пролитиях. Это не должно пугать, так как местоположение батареи в автомобиле хорошо защищает ее, и каждая ячейка батареи содержит очень небольшое количество электролита. Безусловно, самый большой вторичный риск при аварии, по моему мнению, принадлежит бензину, как и у любого нормального автомобиля.

Смысл его в том, что Вы можете бесшумно двигаться. Этот термин является неудачным, поскольку очевидно, что это не всегда хорошая идея.

Кроме того, люди говорят о "режиме стелс". В 20-м кузове режим "стелс" можно включить принудительно кнопкой "EV".

Вы можете также влиять на автомобиль манерой своей езды, но Вы должны, вероятно, сначала овладеть этой "передовой возможностью Prius". Фактически, философия Prius – "просто управляй мечтой" позволяет оставить решение проблем на усмотрение автомобиля. Те из нас, кто ищет чрезвычайную экономичность и более полное понимание устройства автомобиля - те говорят больше всего о "режиме стелс" или режиме "EV" (электромобиля).

Первая предосторожность при обращении с Prius - предотвратить разряд вспомогательной батареи. В отличие от обычного автомобиля, когда 12-вольтовая батарея должна отдать энергию стартеру, 12В батарея Prius не имеет никаких больших требований к запасенной энергии и поэтому она небольшой емкости - 28 Ач. Она может быть разряжена за весьма короткое время, если оставить внутренний свет включенным, приоткрытые двери или вентилятор салона работающим, когда автомобиль не включен. Она также может быть разряжена, даже если все огни и другие потребители выключены. Ток от вспомогательной батареи был измерен и зарегистрирован.

Я воспроизвожу данные здесь: (для 11-го кузова)

Очевидно, если Вы оставляете автомобиль на некоторое время, Вы должны удостовериться, что выключатель фар и габаритных огней ВЫКЛЮЧЕН. Оставить выключатель в положении "включено" и позволить автомобилю выключить фары самостоятельно было бы хорошо на неделю или две. 0,036 А израсходуют емкость 28 Ач в батарее за 28 / 0,036 = 778 часов или 32 дня. Итак, срок меньше месяца должен быть безопасным, но не дольше.

Если Prius не эксплуатируется месяц и более (например, поставлен на зиму в гараж) на месяц и более (например, ожидание запчастей), вот некоторые методы, чтобы препятствовать разряду вспомогательной батареи:

Сделать так, чтобы кто-нибудь включал автомобиль каждые несколько недель и позволил ему зарядить вспомогательную батарею,

Отключить вспомогательную батарею (Вы потеряете установки радио и настройку часов),

Подключить зарядное устройство к вспомогательной батарее.

Если Вы не принимаете эти меры, худшее, что может случиться - разряженная батарея. Вы можете "прикурить" и запустить Prius обычным способом от другого автомобиля (хотя запускать другие автомобили от Prius не рекомендуется). Нет необходимости включать двигатель на другом автомобиле из-за низкого потребления энергии. Вы можете также запуститься от другой батареи. Легкие вспомогательные провода будут работать так же, как толстые кабели пускового устройства. Единственная вещь, которую надо знать - то, что каждый раз, когда свинцово-кислотный аккумулятор разряжается полностью, сокращается его жизнь.

Второе беспокойство – разряд батареи высокого напряжения. Он не будет происходить так быстро, как разряд вспомогательной 12-вольтовой батареи, но когда это действительно случается, может произойти более серьезная неприятность. Если уровень заряда становится ниже запрограммированного уровня, то автомобиль не будет заводиться. На 10-м кузове ВВБ можно подзарядить, как я уже рассказывал раньше, с помощью штатного зарядного устройства. На 11-м и 20-м кузовах придется заряжать ВВБ принудительно. Это довольно трудоемко и требует определенной квалификации при выполнении работ. Высоковольтная батарея полностью отсоединена, когда в автомобиле выключено "зажигание". Никакой ток не утекает с батареи. К сожалению, никель-металлогидридные (NiMH) батареи имеют особенность, названную "саморазрядом", при котором они теряют заряд, даже когда к батарее ничего не подключено. 2% потери заряда в день часто указывается в характеристиках батарей NiMH (используемых в домашних условиях при комнатной температуре), но это, возможно, неправильно для батарей Prius.

Рекомендация Toyota, которая появилась на ее Web-сайте в разделе ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫХ ВОПРОСОВ, состоит в том, что надо заводить ДВС Prius каждые два месяца и позволять ей поработать в течение 30 минут. Конечно, надо будет повторно подключить вспомогательную батарею, если до этого Вы ее отключали. Вы можете быть более спокойными, например, зимой, так как величина саморазряда при низких температурах уменьшается. Надо быть более осторожным при высокой температуре, когда саморазряд увеличивается.

Описание процедур ремонта, диагностики и обслуживания автомобиля Toyota Prius Вы можете найти в книге "Toyota Prius 2003-2009 гг. выпуска" по адресу:

Отдельные статьи по многим элементам гибридной установки Вы можете найти на сайте Легион-Автодата -

Автомобиль Toyota Prius имеет достаточно сложную систему привода.

Основные компоненты силовой установки Toyota Prius:

1. Двигатель внутреннего сгорания - бензиновые двигатель работающий по циклу Аткинсона. Основные достоинства такого двигателя - малый расход топлива, высокий КПД и очень низкая токсичность.
Двигатель может не только передавать усилие на колеса автомобиля при необходимости, но так же может крутить мотор генератор вырабатывая энергию для электрической сети автомобиля.
Электричество от генератора может запасаться в аккумуляторных батареях или тратится на климат-контроль или другие системы автомобиля.

2. Мотор/генератор 1 - может работать как генератор, вырабатывает энергию для последующей зарядки аккумуляторов или для прямой передачи энергии к мотору 2 который непосредственно крутит колеса, в моменты когда ему не хватает мощности батарей. Так же этот мотор помогает запустить ДВС как стартер в обычном автомобиле.
3. Мотор/генератор 2 - служит для передачи основного усилия на колеса автомобиля используя энергию аккумуляторных батарей.

Оба мотор/генератора сделаны на основе мощных неодимовых магнитов.

Постоянные магниты двигаются внутри элетромагнитного статора состоящего из множества медных обмоток вырабатывая электрический ток.

На выходе статора при работе в режиме генератора мы получаем трехфазное переменное напряжение, которое с помощью конвертера преобразовывается в постоянное напряжение, необходимое для подзарядки аккумуляторов и стабильно работы электросети автомобиля.

Так же в режиме мотора, если на обмотки электромагнитного статора подается трехфазное контролируемое напряжение, ротор с магнитами крутится вырабатывая необходимое количество кинетической энергии.

4. Планетарный раздаточный механизм - самый сложный элемент привода автомобиля. Позволяет комбинировать усилия от Двигателя внутреннего сгорания и тягового электродвигателя. Механизм может не только подключать в нужные моменты ДВС, но так же может отключать его от всей системы привода, оставляя его один на один с генератором.

Основной особенностью планетарного механизма автомобиля Toyota Prius является то, что двигатель внутреннего сгорания не связан напрямую с колесами. ДВС может частично помогать вращать колеса отдавая лишь часть энергии и происходит это на оптимальных оборотах двигателя и на соответствующей оптимальной скорости автомобиля.
Как показывает практика - ДВС работает оптимально на трассе при оборотах выше 2000 - особенно это касается двигателя с циклом Аткинсона, который практически не отдает момента на низких оборотах.

В основном ДВС крутит генератор который вырабатывает электрическую энергию. Если автомобиль движется в пробках и передвигается медленно, его перемещает основной электродвигатель за счет аккумуляторных батарей. В случае если автомобилю нужно набрать скорость дополнительная энергия вырабатывается генератором который раскручивается с помощью ДВС.

Основные части планетарного механизма

1. Основное кольцо - внешняя круговая шестерня
2. Солнечная шестерня - по аналогии с солнечной системой расположена в центре механизма
3. Планетарные шестерни - расположены на планетарной оси которая вращается вокруг солнечной шестерни и соответственно так же вращаются и планетарные шестерни.

Мотор/генератор 1 - который в большинстве случаев работает как генератор или как стартер подключен напрямую к солнечной шестерне.
Мотор/генератор 2 - подключен к основному кольцу и в свою очередь напрямую к колесам.
ДВС - подключен к планетарной оси с планетарными шестернями.

На стенде представлена вся система в сборе.

Основные элементы - диск сцепления на валу планетарного механизма (ДВС), мотор/генератор 1 и Мотор/генератор 2.

Видео - принцип работы и составные части планетарного механизма соединяющего электродвигатели и двс в тойту приус

Примеры работы коробки передач тойоты приус:

1. Если автомобиль остановился Мотор/генератор 2 тоже останавливается так как соединен напрямую с колесами.
Если аккумлуяторные батареи недостаточно заряжены для последующего движения их нужно зарядить с помощью генератор. Для этого необходимо завести двигатель.
Мотор/генератор 1 начинает свое вращение и через планетарный механизм вращает и заводит двигатель.
ДВС в свою очередь начинает вращать Мотор/генератор 1 и тот в режиме генератора вырабатывает необходимую энергию. Переменное напряжение на выходе генератора преобразовывается в постоянное напряжение 120 Вольт для зарядки аккумуляторов.
Так же двигатель может запускаться и останавливаться в таком режиме при необходимости для зарядки аккумуляторов или для подпитки потребителей бортовой сети автомобиля (климат-контроль, магнитола, свет).

2. Если нам необходмо начать движение и двигатель внутреннего сгорания остановлен, энергия направляется на Мотор/генератор 2 который начинает вращать колеса и одновременно через планетарный механизм вращает Мотор/генератор 1. На этом этапе происходит обратное преобразование из постоянного напряжения 120 Вольт в трехфазное переменное для вращения электромотора.

При большом разгоне автомобиля, мы можем достигнуть такой скорости на колесах автомобиля а значит и на оси Мотор/генератор 2 которая будет больше допустимой скорости Мотор/генератор 1. Обычно это скорость около 40 миль в час при которой обороты на Моторе 1 достигают максимальных 6000.

Мотор 2 приводит в движение Мотор 1 через шестерни с соотношением 2,6. То есть при вращении Мотор 2 на максимальных оборотах, Мотор 1 будет делать в 2,6 раза больше оборотов.

3. Запуск двигателя на ходу происходит при остановке Мотор/генератор 1 с помощью электромагнитного поля подаваемого как противовес - против вращения ротора. При такой комбинации усилий, сила вращения колеса передается на вал ДВС. Двигатель прокручивается и заводится.

ДВС начинает вращаться и увлекает за собой Мотор/генератор 1. Теперь все моторы вращаются в одном направлении и все силы равномерно расходуются на движения колес. Правило соблюдается только если скорости всех моторов одинаковые.

Если ДВС начинает крутится быстрее прикода колес (Мотор/генератора 2), он начинает быстрее вращать генератор 1 вырабатывае больше энергии для зарядки аккумуляторов и последующего движения.

На данном примере мы можем четко проследить что Двигатель Внутреннего сгорание не связан напрямую с приводом авто. Он вращается свободно - может вращаться быстрее или медленнее основного привода (Мотор/генератора 2). ДВС может только помогать вращаться колесам при совпадении оборотов колес и оси двигателя - в остальных случаях он работает только на генератор добавляя необходимую энергию в систему в нужные моменты.

4. Задний ход реализован с помощью Мотор/генератора 1, который как вы помните по описанию выше использовался только как генератор или стартер.
В случае если ДВС заглушен и автомобиль необходимо сдвинуть назад - Мотор/генератора 1 подключается в режиме мотора и вращается в направлении противоположном вращению Мотор/генератора 2. При остановленом ДВС планетарная ось остановлена на месте и усилие с Мотора 1 передается через планетарные шестерни напрямую на Мотор 2.
Мотор 2 вращается в обратно направлении и автомобиль двигается назад.

Если в момент запуска заднего хода работает ДВС, необходимо просто вращать Мотор/генератора 1 быстрее чем вращается ДВС, тем самым дополнительное усилие (вращение с превышающей скоростью) будет передаваться на Мотор/генератора 2 в виде обратного вращения - заднего хода.

Таким образом сложный и в тоже время простой планетарный механизм позволяет соединить три двигателя в любых комбинациях необходимых для полноценной работы автомобиля Toyota Prius.