PRIUS - що йде попереду!

11.08.2009

Доброго дня, дорогий Приусовод! Якщо ти тримаєш у руках цю книгу, тебе можна так назвати з великою впевненістю. Ця книга допоможе тобі не тільки грамотно самостійно обслужити та відремонтувати свій автомобіль, але й зрозуміти сам принцип роботи гібридної системи та всіх основних компонентів: високовольтної батареї, інвертора, мотор-генераторів тощо. Багатьом власникам Приусів книга здасться складною, але не забуватимемо, що частина людей не тільки їздить на Prius, а й хоче хоча б загалом знати, як влаштований цей диво-автомобіль.

Почнемо з того, навіщо та чому Ви купили саме цей автомобіль. В інтернеті на форумах, присвячених гібридним автомобілям, неодноразово проводили опитування на цю тему. Основною рушійною силою, що спонукала власників купити Prius, виявилося (і це не дивно) бажання заощадити на бензині. В умовах нинішньої кризи цей спонукальний момент стає ще актуальнішим. Але здивувало інше: наступним доводом для придбання даного автомобіля стало не бажання заощадити на транспортному податку та страховці (хоча економія, порівняно з "простим" авто, справді дуже суттєва), а "бажання бути на вістрі технічного прогресу та керувати автомобілем майбутнього"!

Щоб зрозуміти цей автомобіль майбутнього та повною мірою відчути на собі всім знайомий слоган Toyota "керуй мрією", Вам і знадобиться ця книга.

Які види гібридних двигунів існують

Всі види гібридів можна розділити на три групи:

1. Послідовні гібриди

2. Паралельні гібриди

3. Послідовно-паралельні гібриди.

Послідовні гібриди. Принцип роботи: колеса обертаються від електродвигуна, який живиться від генератора, що рухається ДВС. Тобто. спрощено: ДВЗ наводить генератор, який виробляє електрику для тягового електромотора. При цій схемі використовуються ДВС маленького об'єму та невеликої потужності та потужні генератори. Явний недолік - заряджання акумуляторів і рух машини відбувається тільки при постійно включеному ДВЗ.

Принцип послідовного гібрида не можна навести на жодному серійно випускається легковому автомобілі. У нього недоліків набагато більше, ніж переваг.

Паралельні гібриди. Тут колеса можуть обертатися як від приводу ДВЗ, так і від акумулятора. Але для цього двигуну вже необхідна коробка передач і основний недолік цієї системи: двигун не може одночасно крутити колеса і одночасно заряджати батарею. Хороший приклад паралельного гібриду: Honda Insight. На ній є електромотор, який може приводити в рух автомобіль поряд із ДВС. Це дозволяє використовувати ДВЗ меншої потужності, тому що електромотор виручить, коли буде потрібна велика потужність.

Всі ці недоліки виключені упослідовно-паралельному гібриді. У ньому залежно від умов руху використовується тяга електродвигуна окремо, тяга бензинового двигуна з можливістю одночасного заряджання батареї. Крім цього, можливий варіант, коли використовується спільне зусилля і бензинового, і електричного двигуна. Тільки в такий спосіб можна досягти максимальної ефективності силової установки.

Ця схема послідовно-паралельного гібрида та застосована у Вашому автомобілі Toyota Prius. З латинського "Prius" перекладається як "передовий", або "що йде попереду".

Скажу відразу, на сьогоднішній день існує Toyota Prius у чотирьох кузовах: 10, 11, 20 і 30. Їхні порівняльні дані наведу в таблиці "Порівняльні дані автомобілів Prius різних років випуску".

Коли розповідатиму про Prius, то матиму на увазі 20-й кузов, як найбільш поширений, а всі відмінності від нього 10-го і 11-го кузовів обговорюватиму спеціально.

Крім Prius гібридна система застосовується Toyota на наступних моделях: Alphard, Harrier, Highlander, Coaster, Crown, Camry та FCHV. На Lexus Toyota гібридна система використовується в моделях: RX400H (і його молодим братом RX450Н), GS450H і LS600H.

У цій роботі було використано багато витягів із сайту американського інженера, спеціаліста в галузі мікропроцесорної техніки, Грема Девіса.

Переклад здійснив учасник форуму АВТОДАТА Олег Альфредович Малєєв (Burrdozel), за що йому велике спасибі. Я спробую Вам пояснити роботу всіх компонентів гібриду з практичними порадами щодо ремонту та обслуговування цих компонентів.

Компоненти гібридного приводу

Таблиця. Порівняльні дані автомобілів Prius різних років випуску.

		Prius (NHW10)	Prius (NHW11)	Prius (NHW20)	Prius (ZVW30)
Початок продажів		1997	2000	2003	2009
Коефіцієнт аеродинамічного опору		Cx = 0,26	Cx = 0,29	Cx = 0,26
Батарея	Ємність, А⋅ч	6,0	6,5	6,5	6,5
	маса, кг	57	50	45	45
	Число модулів (число сегментів у модулі)	40 (6)	38 (6)	28 (6)	28 (6)
	Усього сегментів	240	228	168	168
	Напруга одного сегмента,	1,2	1,2	1,2	1,2
	Сумарна напруга,	288,0	273,6	201,6	201,6
Електродвигун	Потужність, кВт	30	33	50	60
Бензиновий двигун	Потужність, при частоті обертання, кВт/об/хв	43/4000 (1NZ-FXE)	53/4500 (1NZ-FXE)	57/5000 (1NZ-FXE)	98/5200 (2ZR-FXE)
Об'єм двигуна, л		1,5 (1NZ-FXE)	1,5 (1NZ-FXE)	1,5 (1NZ-FXE)	1,8 (2ZR-FXE)
Синергетичний режим: потужність, кВт (к.с.)		58 (78,86)	73 (99,25)	82 (111,52)	100 (136)
Розгін від 0 до 100 км/год, з		13,5	11,8	10,9	9,9
Максимальна швидкість (на електродвигуні), км/год		160 (40)	170 (60)	180 (60)	-

Двигун внутрішнього згоряння

Prius має незвичайно маленький для автомобіля вагою 1300 кг двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) об'ємом 1497 см3. Це стало можливим через наявність електричних моторів та батареї, які допомагають ДВС, коли потрібна велика потужність. На звичайному автомобілі двигун розрахований на високе прискорення та рух на крутий підйом, тому майже завжди працює з низькою ефективністю (к.п.д). На 30-му кузові застосовується інший двигун, 2ZR-FXE, об'ємом 1,8 літра. Так як автомобіль не може бути підключений до міської мережі електропостачання (що планується здійснити японськими інженерами в недалекому майбутньому), немає жодного іншого довгострокового джерела енергії і цей двигун повинен постачати енергію для заряджання батареї, а також для переміщення автомобіля та живлення додаткових споживачів таких як кондиціонер повітря, електричний нагрівач, аудіо, і т.д.

Позначення Toyota для двигуна Prius – 1NZ-FXE.

Прототипом цього двигуна є двигун 1NZ-FE, який встановлювався на автомобілі Yaris, Bb, Fun Cargo, Platz. Конструкція багатьох деталей двигунів 1NZ-FE та 1NZ-FXE однакова. Наприклад, блоки циліндрів у Bb, Fun Cargo, Platz та Prius 11 однакові. Однак двигун 1NZ-FXE використовує іншу схему сумішоутворення, і відповідно з цим пов'язані конструктивні відмінності.

У двигуні 1NZ-FXE реалізовано цикл Atkinson, тоді як у двигуні 1NZ-FE використовується звичайний цикл Отто. У двигуні циклу Отто, у процесі впуску, паливо-повітряна суміш надходить у циліндр. Однак тиск у впускному колекторі нижче, ніж у циліндрі (оскільки витрата регулюється дросельною заслінкою), і тому поршень здійснює додаткову роботу з всмоктування паливоповітряної суміші, працюючи як компресор. Біля нижньої мертвої точки закривається впускний клапан. Суміш у циліндрі стискається та підпалюється у момент подачі іскри. На відміну від цього, цикл Atkinson не закриває впускний клапан у нижній мертвій точці, а залишає його відкритим, тоді як поршень починає підніматися. Частина паливоповітряної суміші витісняється у впускний колектор і використовується в іншому циліндрі. Таким чином, зменшуються насосні втрати порівняно з циклом Отто. Оскільки обсяг суміші, який стискається і згоряє, зменшений, то тиск у процесі стиснення при такій схемі сумішоутворення також зменшується, що дозволяє підвищити ступінь стиснення до 13 без ризику появи детонації. Збільшення ступеня стиску сприяє збільшенню термічного ККД. Всі ці заходи сприяють покращенню паливної економічності та екологічності двигуна. Розплатою є зменшення потужності двигуна. Так двигун 1NZ-FE має потужність 109 л.с., а двигун 1NZ-FXE – 77 л.с.

Мотор/Генератори

Prius має два електричні двигуни/генератори. Вони дуже схожі за конструкцією, але відрізняються за розмірами. Обидва трифазні синхронні двигуни з постійними магнітами. Назва складніше, ніж сама конструкція. Ротор (частина, що обертається) – це великий, потужний магніт і не має жодних електричних з'єднань. Статор (нерухома частина, прикріплена до корпусу автомобіля), містить три набори обмоток. Коли струм проходить у певному напрямку через один комплект обмоток, ротор (магніт) взаємодіє з магнітним полем обмотки та встановлюється у певному положенні. Пропускаючи струм послідовно через кожен набір обмоток спочатку в одному напрямку, а потім в іншому, можна переміщати ротор з одного положення до наступного і змусити його обертатися.

Звичайно, це спрощене пояснення, але показує суть такого типу двигуна.

Якщо ротор обертає зовнішня сила, електричний струм тече в кожному наборі обмоток по черзі і може використовуватися для заряду батареї або живлення іншого двигуна. Таким чином, один пристрій може бути двигуном або генератором залежно від того, чи пропускається струм в обмотках, щоб притягувати магніти ротора, або струм виходить, коли зовнішня сила обертає ротор. Це ще спрощено, але послужить глибині пояснень.

Мотор/генератор 1 (MG1) пов'язаний із сонячною шестернею пристрою розподілу потужності (PSD). Він - менший із двох і має максимальну потужність близько 18 кВт. Зазвичай він здійснює запуск ДВЗ і регулює обороти ДВЗ зміною кількості електроенергії, що виробляється. Двигун/генератор 2 (MG2) пов'язаний з коронною шестернею планетарного механізму (пристрою розподілу потужності) і далі через редуктор на колеса. Тому він безпосередньо приводить у рух автомобіль. Він - більший із двох моторів-генераторів і має максимальну потужність 33 кВт (50 кВт для Prius NHW-20). MG2 іноді називають "тяговий мотор", і його звичайна роль - приводити автомобіль у рух як двигун або повертати енергію гальмування як генератор. Обидва мотори/генератори охолоджуються антифризом.

Інвертор

Оскільки мотори/генератори працюють від змінного трифазного струму, а батарея, як і всі батареї, виробляє постійний струм, необхідно якийсь пристрій, щоб перетворити один вид струму на інший. Кожен MG має інвертор, який виконує цю функцію. Інвертор дізнається положення ротора від датчика на валу MG і керує струмом в обмотках двигуна так, щоб підтримувати обертання двигуна на потрібній швидкості і з необхідним моментом, що обертає. Інвертор змінює струм в обмотці, коли магнітний полюс ротора проходить повз цю обмотку і переходить до наступної. Крім того, інвертор підключає напругу батареї на обмотки і потім вимикає знову дуже швидко (з високою частотою), щоб змінити середнє значення струму і, отже, момент, що крутить. Використовуючи "самоіндуктивність" моторних обмоток (властивість електричних котушок, які опираються зміні струму), інвертор може фактично пропустити більший струм через обмотку, ніж надходить від батареї. Він працює тільки коли напруга на обмотках менша за напругу батареї, отже, енергія зберігається. Однак, оскільки значення струму через обмотку визначає момент, що крутить, цей струм дозволяє досягти дуже великого крутного моменту на малих оборотах. Приблизно до 11 км/год, MG2 здатний створити момент, що крутить, 350 Нм (400 Нм для Prius NHW-20) на редукторі. Саме тому автомобіль може почати рух з прийнятним прискоренням без використання коробки, яка зазвичай збільшує крутний момент ДВЗ. При короткому замиканні чи перегріві інвертор відключає високовольтну частину машини.

В одному блоці з інвертором розташований конвертер, який призначений для зворотного перетворення змінної напруги в постійне - 13,8 вольт.

Щоб трохи відійти від теорії, трохи практики: інвертори, як і мотор-генератори, охолоджуються від незалежної системи охолодження. Ця система охолодження приводиться в дію електричною помпою.

Якщо на 10 кузові ця помпа включається при досягненні температури в гібридному контурі охолодження близько 48 ° С, то на 11 і 20 кузовах застосований інший алгоритм роботи цієї помпи: будь за бортом хоч -40 градусів, помпа все одно почне свою роботу вже при включення запалювання. Відповідно ресурс цих помп дуже обмежений. Що відбувається при заклинюванні чи згорянні помпи: антифриз за законами фізики під нагріванням від MG (особливо MG2) піднімається вгору – в інвертор. А в інвертор він повинен охолоджувати силові транзистори, які під навантаженням значно нагріваються. Підсумок – їхній вихід із ладу, тобто. найпоширеніша помилка на 11 кузові: Р3125 - несправність інвертора через згорілої помпи. Якщо в цьому випадку силові транзистори витримують таке випробування, згоряє обмотка МГ2. Це інша поширена помилка на 11 кузові: Р3109. На 20 кузові японські інженери вдосконалили помпу: тепер ротор (крильчатка) обертається не в горизонтальній площині, де все навантаження йде на один опорний підшипник, а у вертикальній, де навантаження розподіляється рівномірно на 2 підшипники. На жаль, надійності від цього мало. Тільки за квітень-травень 2009 року у нас у майстерні замінено 6 помп на 20-х кузовах. Практична порада для власників 11 і 20 Prius: візьміть за правило хоч раз на 2-3 дні відкривати капот на 15-20 с при включеному запалюванні або заведеній машині. Ви відразу побачите рух антифризу у розширювальному бачку гібридної системи. Після цього можете їхати спокійно. Якщо ж руху антифризу там немає – їхати автомобілем не можна!

Високовольтна батарея

Високовольтна батарея (скорочено ВВБ) Prius в 10 кузові складається з 240 елементів номінальною напругою 1,2, дуже схожих на батарейку для ліхтарика розміру D, об'єднаних по 6 штук, в так звані "бамбуки" (зовні є невелика подібність). "Бамбуки" встановлені по 20 штук у 2 корпуси. Загальна номінальна напруга ВВБ становить 288 В. Робоча напруга коливається в режимі холостого ходу від 320 до 340 В. При падінні напруги до 288 В у ВВБ запуск ДВЗ стає неможливим. При цьому на екрані дисплея горітиме символ батареї зі значком "288" усередині. Щоб запустити ДВС, японці в 10-му кузові застосували штатний зарядний пристрій, доступ до якого здійснюється з багажника. Часто запитують, як ним користуватися? Відповідаю: по-перше, повторюся, що використане воно може бути лише коли на дисплеї світиться значок "288". В іншому випадку при натисканні на кнопку "START" Ви просто почуєте неприємний писк, і загориться червона лампочка "помилка". По-друге: до клем невеликого акумулятора необхідно підчепити "донора", тобто. або зарядний пристрій, або добре заряджений потужний акумулятор (але в жодному разі не пусковий пристрій!). Після цього при вимкненому запаленні натискаємо кнопку "START" не менше ніж на 3 секунди. Коли спалахне зелена лампочка – піде зарядка ВВБ. Закінчиться вона автоматично за 1-5 хвилин. Цієї зарядки цілком вистачить для 2-3 пусків ДВС, після запуску якого ВВБ заряджатиметься від конвертера. Якщо 2-3 запуску не призвели до запуску ДВЗ (а при цьому "READY" ("Готов") на табло має не блимати, а стійко горіти), то треба припинити марні запуски та шукати причину несправності. В 11 кузові ВВБ складається з 228 елементів 1,2 кожен, об'єднаних в 38 збірок по 6 елементів, з повною номінальною напругою 273,6 В.

Уся батарея встановлена ​​за заднім сидінням. При цьому елементи вже не помаранчеві "бамбуки", а є плоскими модулями в пластмасових корпусах сірого кольору. Максимальний струм батареї – 80 А при розряді та 50 А при заряді. Номінальна ємність батареї - 6,5 Ач, проте електроніка автомобіля дозволяє використовувати лише 40% цієї ємності, щоб продовжити термін служби акумулятора. Стан заряду може змінюватися лише між 35% та 90% повного номінального заряду. Перемноживши напругу батареї та її ємність, отримаємо номінальний запас енергії – 6,4 МДж (мегаджоулей), а використовуваний запас – 2,56 МДж. Цієї енергії достатньо, щоб прискорити автомобіль, водія та пасажира до 108 км/год (без допомоги ДВС) чотири рази. Щоб зробити таку кількість енергії, ДВЗ знадобилося б приблизно 230 мілілітрів бензину. (Ці цифри наводяться тільки для того, щоб Ви представляли кількість накопиченої енергії в батареї.) Автомобілем не можна керувати без палива, навіть якщо стартувати з 90% повного номінального заряду з довгого спуску. Більшість часу у Вас є приблизно 1 МДж придатної для споживання енергії батареї. Дуже багато ВВБ потрапляє в ремонт саме після того, як у власника закінчується бензин (при цьому на табло загориться піктограма "Check Engine" ("Перевір двигун") і трикутник із знаком оклику), але власник намагається "дотягнути" до заправки. Після падіння напруги на елементах нижче 3 В – вони "вмирають". На 20 кузові японські інженери збільшення потужності пішли іншим шляхом: вони знизили кількість елементів до 168, тобто. залишили 28 модулів. Але для використання в інверторі напруга батареї підвищується до 500 за допомогою спеціального пристрою - booster. Збільшення номінальної напруги MG2 у кузові NHW-20 дозволило підвищити його потужність до 50 кВт без зміни габаритів.

Сегменти ВВБ: NHW-10, 20, 11.

Prius також має допоміжну акумуляторну батарею. Це 12-вольтова, ємністю 28 ампер-годин кислотно-свинцева батарея, яка знаходиться в лівій частині багажника (у 20 кузові – у правій). Її мета полягає в тому, щоб запитати електроніку та додаткові пристрої, коли гібридна система вимкнена, і головне реле батареї високої напруги вимкнено. Коли гібридна система працює, 12-вольтовим джерелом служить перетворювач постійного струму, що надходить від системи високої напруги в постійний струм 12 В. Він також заряджає допоміжну батарею в разі необхідності.

Основні блоки управління обмінюються даними по внутрішній CAN-шині. Решта систем спілкуються по внутрішній мережі Body Eleсtronics Area Network.

У ВВБ є свій блок управління, який стежить за температурою елементів, напругою на них, внутрішнім опором, а також управляє вбудованим у ВВБ вентилятором. На 10 кузові стоять 8 температурних датчиків, що є терморезистори, на самих "бамбуках", і 1 - загальний датчик контролю температури повітря ВВБ. На 11-му кузові – 4+1, а на 20-му – 3+1.

Пристрій розподілу потужності

Крутний момент та енергія ДВС та моторів/генераторів об'єднані та розподіляються планетарним набором шестерень, названим Toyota "пристроєм розподілу потужності" (PSD, Power Split Device). І хоча воно не складне для виробництва, цей пристрій є вельми важким для його розуміння і ще мудрішим, щоб розглянути в повному контексті всі режими приводу. Тому присвятимо кілька інших тем для обговорення пристрою розподілу потужності. Коротше кажучи, це дозволяє Prius працювати і в послідовному, і в паралельно-гібридних режимах роботи одночасно і отримувати деякі з переваг кожного режиму. ДВЗ може крутити колеса безпосередньо (механічно) через PSD. У той же час змінна кількість енергії може бути знята з ДВЗ і перетворена на електрику. Воно може заряджати батарею або передаватися до одного з моторів/генераторів, щоб допомогти крутити колеса. Гнучкість цього механічного/електричного розподілу енергії дозволяє Prius покращувати показники паливної економічності та керувати викидами під час руху, що неможливо при жорсткому механічному зв'язку між ДВС та колесами, як у паралельному гібриді, але без втрат електричної енергії, як у послідовному гібриді.

Prius, як часто кажуть, має CVT (Continue Variable Transmission) - безступінчасто-регульовану або "постійно-змінну" трансмісію, це і є пристрій розподілу потужності PSD. Однак звичайна безступінчасто-регульована передача працює так само, як нормальна коробка передач за винятком того, що передатне відношення може змінюватися безперервно (плавно), а не в невеликому діапазоні кроків (перша передача, друга передача і т.д.). Трохи згодом ми розглянемо, чим PSD відрізняється від звичайної безступінчасто-регульованої передачі, тобто. варіатора.

Зазвичай питання по "коробці" автомобіля Prius: яке масло туди ллється, скільки за обсягом і як часто його міняти. Дуже часто серед працівників автосервісу існує така помилка: раз у коробці немає щупа - значить, масло там міняти взагалі не потрібно. Ця помилка призвела до загибелі вже не однієї коробки.

10 кузов: робоча рідина Т-4 – 3,8 л. 11 кузов: робоча рідина Т-4 – 4,6 л.

20 кузов: робоча рідина ATF WS – 3,8 л.

Термін заміни: за 40 тис. км. За японськими термінами олія змінюється раз на 80 тис. км, але для особливо важких умов експлуатації (а японці відносять експлуатацію автомобілів в Росії якраз до цих особливо важких умов – і ми з ними солідарні) олію належить міняти в 2 рази частіше.

Розповім про основні відмінності обслуговування коробок, тобто. про заміну олії. Якщо в 20-му кузові, щоб поміняти масло, треба просто відкрутити зливну пробку і, слив старе, залити нову олію, то на 10-му та 11-му кузовах не все так просто. Конструкція масляного піддону на цих машинах виконана таким чином, що якщо просто відкрутити зливну пробку, то зіллється лише частина олії, причому не найбруднішої. А 300-400 грам найбруднішої олії з іншим сміттям (шматочки герметика, продукти зносу) залишається в піддоні. Тому, щоб замінити масло, треба зняти піддон коробки і, виливши бруд і почистивши його, поставити на місце. Під час знімання піддону ми отримуємо ще один додатковий бонус – ми можемо продіагностувати стан коробки за продуктами зношування, що знаходяться у піддоні. Найстрашніше для власника – коли він на дні піддону побачить жовту (бронзову) стружку. Такій коробці жити лишилося недовго. Прокладка піддону коркова, і якщо отвори на ній не набули овальної форми – її можна використовувати повторно без будь-яких герметиків! Головне під час встановлення піддону - не перетягнути болти, щоб не розрізати прокладку піддоном.

Що ще цікавого застосовано у трансмісії:

Використання ланцюгової передачі досить незвичайне, але всі звичайні автомобілі мають шестерні редуктори між двигуном і осями. Їх мета полягає в тому, щоб дозволити двигуну обертатися швидше, ніж колеса і також збільшувати вироблений двигуном момент, що крутить, до більшого крутного моменту на колесах. Відносини, з якими швидкість обертання зменшена і момент, що крутить, збільшені - обов'язково те ж саме (нехтуємо тертям) через закон збереження енергії. Ставлення називають "повним передатним числом". Повне передатне число Prius в 11-му кузові – 3,905. Воно виходить так:

Ланцюгове колесо з 39 зубами на вихідному валу PSD приводить в рух ланцюгове колесо з 36 зубами на першому проміжному валу через безшумний ланцюг (так званий ланцюг Морзе).

Шестерня з 30 зубами на першому проміжному валу пов'язана і надає руху шестірню з 44 зубами на другому проміжному валу.

Шестерня з 26 зубами на другому проміжному валу пов'язана і надає руху шестерні з 75 зубами на вході диференціала.

Значення виходу диференціала до двох колес - таке саме, як вхід диференціала (вони, фактично, ідентичні, крім випадків, коли відбувається рух у повороті).

Якщо ми виконаємо просту арифметичну дію: (36/39) * (44/30) * (75/26), ми отримаємо (з точністю до чотирьох цифр) повне передатне число 3,905.

Чому використовується ланцюговий привід? Тому що це дозволяє уникнути осьового зусилля (сила, спрямована вздовж осі валу), яка виникала б при застосуванні звичайних косозубих шестерень, що використовуються в автомобільних трансмісіях. Цього можна було б уникнути при використанні прямозубих шестерень, але вони роблять шум. Осьове зусилля не є проблемою на проміжних валах і може бути врівноважене конічними роликовими підшипниками. Однак це не так просто з вихідним валом PSD.

Немає нічого надзвичайного у диференціалі, осях та колесах Prius. Як у звичайному автомобілі, диференціал дозволяє внутрішнім та зовнішнім колесам обертатися з різними швидкостями, коли автомобіль повертає. Осі передають крутний момент від диференціала до маточини колеса і включають зчленування, що дозволяє колесам переміщатися вгору і вниз за підвіскою. Колеса – легкий алюмінієвий сплав та оснащені шинами високого тиску з низьким опором кочення. Шини мають радіус, що котиться, приблизно 11,1 дюймів, що означає, що на кожен оборот колеса автомобіль переміщається на 1,77 м. Незвичайний тільки розмір штатних покришок на 10 і 11 кузові: 165/65-15. Це досить рідкісний розмір гуми у Росії. Багато продавців навіть у спеціалізованих магазинах серйозно переконують, що такої гуми не існує в природі. Мої рекомендації: для російських умов найбільш сприятливим розміром є 185/60-15. У 20 Prius розмір гуми збільшений, що благотворно позначилося на її довговічності.

Тепер цікавіше: що немає в Prius, що є в будь-якому іншому автомобілі?

Це:

Немає ніякої ступінчастої коробки, ні ручної, ні автоматичної - Prius не використовує ступінчасті передачі;

Немає жодного зчеплення або трансформатора - колеса завжди жорстко пов'язані з ДВЗ та моторами/генераторами;

Немає ніякого стартера - запуск ДВЗ здійснюється за допомогою MG1 через шестерні у пристрої розподілу потужності;

Немає генератора змінного струму - електроенергія виробляється моторами/генераторами за необхідності.

Тому конструктивна складність гібридного приводу Prius фактично не набагато більша, ніж у звичайного автомобіля. Крім того, нові та незнайомі частини, такі як мотори/генератори та PSD, мають більш високу надійність та більш тривалий термін служби, ніж деякі з частин, які були усунені з конструкції.

Робота автомобіля у різних умовах руху

Запуск двигуна

Щоб запустити двигун, MG1 (пов'язаний із сонячною шестернею) обертається вперед, використовуючи електроенергію високовольтної батареї. Якщо автомобіль стоїть, то коронна шестерня планетарного механізму також залишатиметься нерухомою. Обертання сонячної шестерні тому змушує водило сателітів обертатися. Воно пов'язане з двигуном внутрішнього згоряння (ДВС) та провертає його в 1/3,6 швидкості обертання MG1. На відміну від звичайного автомобіля, який подає паливо та запалювання в ДВС, як тільки стартер починає його обертати, Prius чекає, поки MG1 не розжене ДВС приблизно до 1000 обертів на хвилину. Це трапляється менше ніж за секунду. MG1 значно потужніший, ніж звичайний двигун стартера. Щоб обертати ДВС із цією швидкістю, він сам повинен обертатися зі швидкістю 3600 обертів на хвилину. Старт ДВС на 1000 оборотів на хвилину не створює майже ніякої напруги для нього, тому що це швидкість, на якій ДВС був би щасливий працювати від своєї власної енергії. Крім того, Prius запускається, запалюючи лише пару циліндрів. Результат - дуже гладкий запуск, вільний від шуму та сіпання, який усуває зношування, пов'язане із запусками двигуна звичайних автомобілів. При цьому відразу зверну увагу на поширену помилку ремонтників та власників: часто мені дзвонять і запитують, що заважає ДВС продовжувати працювати, чому він заводиться секунд на 40 і глухне. Насправді, поки блимає рамочка READY – ДВС НЕ ПРАЦЮЄ! Це його крутить MG1! Хоча візуально – повне відчуття запуску ДВС, тобто. ДВЗ шумить, з вихлопної труби йде дим.

Як тільки ДВС почав працювати від своєї власної енергії, комп'ютер керує відкриттям дроселя, щоб отримати відповідні холости оберти протягом розігріву. Електрика більше не живить MG1 і фактично, якщо батарея розряджена, MG1 може виробляти електрику і заряджати батарею. Комп'ютер просто формує MG1 як генератор замість мотора, відкриває дросель ДВС трохи більше (приблизно до 1200 оборотів) і отримує електрику.

Холодний запуск

Коли ви запускаєте Prius з холодним двигуном, його головний пріоритет полягає в тому, щоб нагріти двигун і каталітичний нейтралізатор, щоб запрацювала система керування токсичністю вихлопу. Двигун буде працювати протягом декількох хвилин, поки це не станеться (як довго - залежить від фактичної температури двигуна та каталізатора). У цей час вживаються спеціальні заходи, щоб керувати вихлопом під час прогріву, включаючи збереження вихлопних вуглеводнів у поглиначі, який буде очищений пізніше та роботою двигуна у спеціальному режимі.

Теплий запуск

Коли ви запускаєте Prius з теплим двигуном, він працюватиме протягом короткого часу і потім зупинятиметься. Неодружені обороти будуть в межах 1000 об/хв.

На жаль, неможливо перешкоджати запуску ДВС, коли Ви вмикаєте автомобіль, навіть якщо все, що Ви хочете зробити – переїхати на сусідній витяг. Це стосується лише 10 і 11 кузовів. На 20 кузові застосований інший алгоритм запуску: натискаєте на гальмо та кнопку "START". Якщо у ВВБ достатньо енергії, і Ви не включите обігрівач на обігрів салону чи скла – ДВЗ не запуститься. Просто спалахне напис "READY"("Готов"), тобто. автомобіль ПОВНІСТТЮ готовий до руху. Достатньо переключити джойстик (а вибір режимів на 20 кузові виробляється саме джойстиком) в положення D або R і відпустити гальмо, Ви поїдете!

Торкання з місця

Prius завжди знаходиться на прямій передачі. Це означає, що двигун не може поодинці видати весь момент, що крутить, щоб автомобіль енергійно рушив з місця. Крутний момент для початкового прискорення додається мотором MG2, що безпосередньо обертає коронну шестерню планетарного механізму, пов'язану з входом редуктора, вихід якого пов'язаний з колесами. Електричні двигуни розвивають кращий момент, що крутить, на низькій швидкості обертання, тому ідеально підходять для початку руху автомобіля.

Уявимо, що ДВС працює і автомобіль нерухомий, отже, мотор MG1 обертається вперед. Керуюча електроніка починає відбирати енергію з генератора MG1 та передає її на мотор MG2. Тепер, коли Ви відбираєте енергію від генератора, ця енергія повинна звідкись узятися. З'являється деяка сила, яка уповільнює обертання валу і щось, що обертає вал, має чинити опір цій силі, щоб зберегти швидкість. Опираючись цій "генераторної навантаженні", комп'ютер збільшує обороти ДВС, щоб додати додаткової енергії. Отже, ДВС крутить водило сателітів планетарного механізму сильніше, а генератор MG1 намагається уповільнити обертання сонячної шестерні. Результат – сила на коронній шестірні, яка змушує її обертатися та починати рухатися автомобіль.

Згадайте, що в планетарному механізмі крутний момент ДВЗ ділиться у співвідношенні 72% до 28% між короною та сонцем. Поки ми не натиснули педаль акселератора, ДВС тільки байдикував і не виробляв жодного вихідного моменту, що крутить. Тепер, однак, обороти додалися і 28% моменту, що крутить, обертають MG1 як генератор. Інші 72% моменту, що крутить, передаються механічно на коронну шестірню і, отже, на колеса. Одночасно з тим, що більша частина моменту, що крутить, надходить від мотора MG2, ДВС дійсно передає крутний момент до колес таким чином.

Тепер ми повинні з'ясувати, як 28% моменту ДВЗ, що крутить, який передається до генератора MG1, можуть по можливості посилити старт автомобіля за допомогою мотора MG2. Щоб зробити це, ми повинні чітко розрізняти крутний момент та енергію. Крутний момент – це сила, що обертає, і так само, як у випадку з прямолінійною силою, не потрібно витрачати енергію на підтримку сили. Припустимо, що Ви тягнете відро води за допомогою лебідки. Вона бере енергію. Якщо лебідка обертається електромотором, ви повинні були б забезпечити його електроенергією. Але, коли Ви підняли відро нагору, Ви можете зачепити його яким-небудь гаком або стрижнем або ще чимось, щоб утримати його нагорі. Сила (вага відра), яка прикладена до мотузки, і момент, що крутить, переданий мотузкою барабану лебідки, не зникла. Але оскільки сила не переміщається, немає жодної передачі енергії, і ситуація стійка без енергії. Аналогічно, коли автомобіль нерухомий, навіть при тому, що 72% моменту ДВЗ, що крутить, передають на колеса, немає ніяких потоків енергії в цьому напрямку, оскільки коронна шестерня не обертається. Сонячна шестерня, однак, обертається швидко, і хоча вона отримує тільки 28% моменту, що обертає, це дозволяє виробити багато електроенергії. Подібний ланцюг міркувань показує, що завдання MG2 полягає у застосуванні моменту, що крутить, до входу механічного редуктора, що не вимагає великої потужності. Багато струму має пройти через обмотки двигуна, долаючи електричний опір, і ця енергія втрачається у вигляді тепла. Але коли автомобіль переміщається повільно, ця енергія йде від MG1.

Оскільки автомобіль починає переміщатися і набирає швидкість, генератор MG1 обертається повільніше і менше енергії. Однак комп'ютер може трохи додати обертів ДВЗ. Тепер більше моменту, що крутить, прибуває від ДВС і, оскільки більше моменту, що крутить, має також пройти через сонячну шестерню, MG1 може підтримати генерування енергії на високому рівні. Зменшена швидкість обертання компенсується збільшенням моменту.

Ми уникали згадки про батарею до цього місця, щоб стало зрозуміло, як вона не є обов'язковою для приведення автомобіля в рух. Однак більшість торкань з місця - результат дій комп'ютера, що передає енергію від батареї безпосередньо до двигуна MG2.

Існують граничні обороти ДВЗ, коли автомобіль рухається повільно. Вони зумовлені необхідністю запобігти пошкодженню MG1, якому доведеться обертатися дуже швидко. Це обмежує кількість енергії, яку виробляє ДВС. Крім того, це було б неприємним для водія почути, що ДВЗ занадто збільшує оберти для плавного торкання. Чим сильніше Ви натискаєте акселератор, тим більше ДВЗ збільшить оберти, але також і більше енергії надійде від батареї. Якщо втопити педаль у підлогу, приблизно 40% енергії надходять від батареї та 60% від ДВЗ при швидкості близько 40 км/год. Оскільки автомобіль прискорюється і одночасно обороти ДВЗ зростають, він дає більшу частину енергії, досягаючи приблизно 75% при 96 км/год, якщо Ви все ще давите педаль на підлогу. Як пам'ятаємо, енергія ДВС включає і те, що знято генератором MG1 і передано у вигляді електрики до двигуна MG2. При 96 км/год MG2 фактично дає більше моменту, що крутить, і, отже, більше потужності до колес, ніж поставляється через планетарний механізм від ДВС. Але більшість електроенергії, що він використовує, йде від MG1 і, отже, опосередковано від ДВС, а чи не від батареї.

Прискорення та їзда в гору

Коли потрібна велика потужність, ДВС і MG2 спільно створюють момент, що крутить, щоб вести автомобіль майже таким же способом, як описано вище для початку руху. Коли швидкість автомобіля зростає, зменшується момент, що крутить, який MG2 в змозі видати, так як він починає працювати на межі своєї потужності в 33 кВт. Чим швидше він обертається, тим менший момент, що крутить, він може видати на цій потужності. На щастя, це сумісне з очікуваннями водія. Коли звичайний автомобіль прискорюється, ступінчаста коробка перемикається на більш високу передачу і момент, що обертає, на осі зменшується так, щоб двигун міг знизити свої оберти до безпечного значення. Хоча це робиться з використанням абсолютно різних механізмів, Prius дає таке ж відчуття, як і прискорення на звичайному автомобілі. Головна відмінність - повна відсутність "смикування" при перемиканні передач, тому що просто немає ніякої коробки передач.

Отже, ДВС обертає водило сателітів планетарного механізму.

72% його моменту, що крутить, надходить механічно через коронну шестерню до колес.

28% його крутного моменту надходять у генератор MG1 через сонячну шестерню, де він перетворюється на електрику. Ця електрична енергія живить двигун MG2, який додає деякий додатковий момент, що крутить, на коронній шестірні. Чим більше Ви натискаєте акселератор, тим більше моменту, що крутить, виробляє ДВС. Він збільшує як механічний момент, що крутить, через корону, так і кількість електроенергії, виробленої генератором MG1 для мотора MG2, використовуваної, щоб додати ще більше крутного моменту. Залежно від різних факторів - таких, як стан заряду батареї, ухилу дороги і особливо від того, наскільки сильно Ви натискаєте педаль, комп'ютер може спрямовувати додаткову енергію від батареї до MG2, щоб підвищити його внесок. Ось так досягається прискорення, достатнє для руху шосе такого великого автомобіля з ДВС потужністю всього 78 л. с.

З іншого боку, якщо необхідна потужність не така висока, то частина електрики, що виробляється MG1, може використовуватися для заряджання батареї навіть при наборі швидкості! Важливо пам'ятати, що ДВС і крутить колеса механічно та крутить генератор MG1, змушуючи його виробляти електрику. Що відбувається з цією електрикою і чи додається електрика від батареї, залежить від комплексу причин, які ми не можемо все врахувати. Цим займається контролер гібридної системи автомобіля.

Рух на помірній швидкості

Як тільки Ви досягли стійкої швидкості на плоскій дорозі, потужність, яка повинна поставлятися двигуном, витрачається на подолання аеродинамічного опору та тертя кочення. Це набагато менше, ніж потужність, потрібна для їзди в гору або розгону автомобіля. Щоб ефективно працювати на низькій потужності (і також не створювати багато шуму), ДВС працює з низькими оборотами.

Наступна таблиця показує, яка потужність потрібна для переміщення автомобіля на різних швидкостях на горизонтальній дорозі та приблизних обертах.

Швидкість автомобіля, км/год	Необхідна для руху потужність, кВт	Оберти ДВС, об/хв	Оберти генератора MG1, про/хв
64	3,6	1300	-1470
80	5,9	1500	-2300
96	9,2	2250	-3600

Зверніть увагу, що висока швидкість автомобіля та низькі обороти ДВЗ ставлять пристрій розподілу потужності в цікаве положення: генератор MG1 повинен тепер обертатися назад, як видно з таблиці. Повертаючись назад, він змушує сателіти обертатися вперед. Обертання сателітів складається з обертанням водила (від ДВЗ) і змушує коронну шестерню обертатися набагато швидше. Ще раз наголошу, що відмінність полягає в тому, що в більш ранньому випадку ми були раді за допомогою високих оборотів ДВС отримати більшу потужність, навіть пересуваючись із меншою швидкістю. У новому випадку ми хочемо, щоб ДВЗ залишився на низьких оборотах, навіть якщо ми розігналися до пристойної швидкості, щоб встановити більш низьке споживання потужності з високою ефективністю.

Ми знаємо з розділу про пристрої розподілу потужності, що генератор MG1 повинен проявити зворотний момент, що крутить, на сонячній шестірні. Це хіба що точка опори важеля, з допомогою якого ДВС обертає коронну шестерню (отже, колеса). Без опору MG1 ДВС просто обертав би MG1 замість того, щоб приводити в рух автомобіль. Коли MG1 обертався вперед, було легко бачити, що цей зворотний момент, що обертає, міг створюватися генераторним навантаженням. Отже, електроніка інвертора повинна була забирати енергію від MG1, і тоді з'являвся зворотний момент, що крутить. Але тепер MG1 обертається назад, і як нам домогтися, щоб він створював цей зворотний крутний момент? Добре, як ми зробили б, щоб MG1 обертався вперед і виробляв прямий момент, що крутить? Якби працював як мотор! Все навпаки: якщо MG1 обертається назад, і ми хочемо отримати крутний момент у тому ж напрямку, MG1 повинен бути двигуном і обертатися, використовуючи електроенергію, що поставляється інвертором.

Це починає виглядати екзотично. ДВС штовхає, MG1 штовхає, MG2, що, штовхає також? Немає жодної механічної причини, чому це не може відбуватися. Це може бути привабливим з першого погляду. Два двигуни і ДВС - всі одночасно роблять свій внесок у створення руху. Але ми маємо нагадати, що ми потрапили в цю ситуацію, зменшуючи обороти ДВС для ефективності роботи. Це не було б ефективним способом отримати більшу потужність на колесах; щоб зробити це, ми повинні збільшити обертів ДВЗ і повернутися до більш ранньої ситуації, коли MG1 обертається вперед у режимі генератора. Є ще одна проблема: ми повинні вигадати, звідки ми збираємося брати енергію для обертання MG1 в режимі мотора? З батареї? На деякий час ми можемо це зробити, але незабаром будемо змушені вийти з цього режиму, залишившись без заряду батареї для прискорення або підйому на гору. Ні, ми повинні отримувати цю енергію безперервно, не допускаючи зниження заряду батареї. Таким чином, ми дійшли висновку, що енергія повинна надходити від MG2, який має працювати як генератор.

Генератор MG2 виробляє енергію для двигуна MG1? Оскільки і ДВС і MG1 вносять потужність, яка об'єднана планетарним механізмом, пропонувалося назву режим об'єднання потужності. Однак, ідея щодо MG2, що виробляє енергію для мотора MG1, була в такій суперечності з уявленнями людей про роботу системи, що з'явилася назва, яка стала загальноприйнятою – "єретичний режим".

Давайте знову "пробіжимося" по ньому і змінимо точку зору. ДВС обертає води сателітів з низькими оборотами. MG1 обертає сонячну шестірню назад. Це змушує сателіти обертатися вперед і додає більше обертів коронної шестерні. Коронна шестерня все ще отримує лише 72% крутного моменту ДВС, але швидкість, з якою обертається кільце, збільшена рухом двигуна MG1 назад. Обертання корони швидше дозволяє автомобілю їхати швидше при низьких обертах ДВЗ. MG2, що неймовірно, чинить опір руху автомобіля як генератор, і виробляє електрику, яка живить мотор MG1. Автомобіль рухається вперед механічним крутним моментом, що залишається, від ДВС.

Ви можете визначити, що Ви рухаєтеся в такому режимі, якщо Ви добре визначаєте обороти ДВЗ на слух. Ви їдете вперед на пристойній швидкості, та можете тільки ледве чути двигун. Він може бути повністю замаскований шумом дорожнього руху. Дисплей Монітор Енергії показує подачу енергії двигуна ДВЗ колесам та мотор/генератору, що заряджає батарею. Картинка може змінюватися - чергуються процеси заряду та розряду батареї на двигун, щоб крутити колеса. Я інтерпретую це чергування як регулювання генераторного навантаження MG2 для підтримки постійної енергії руху.

Рух накатом

Коли ви знімаєте ногу з педалі акселератора, можна сказати, що ви рухаєтеся "накатом". Двигун не намагається штовхати автомобіль уперед. Автомобіль поступово уповільнюється внаслідок тертя кочення та аеродинамічного опору. У звичайному автомобілі двигун все ще пов'язаний із колесами трансмісією. Двигун провертається без палива і тому також уповільнює автомобіль. Це називають "гальмування двигуном". Хоча немає жодної причини для того, щоб це відбувалося у Prius, Toyota вирішила дати автомобілю такі ж відчуття, як на звичайному автомобілі, імітуючи гальмування двигуном. Коли Ви рухаєтеся накатом, автомобіль сповільнюється швидше, ніж якби на нього діяли лише опір кочення та аеродинамічний опір. Щоб виробляти цю додаткову сповільнювальну силу, MG2 включається як генератор та заряджає батарею. Його генераторне навантаження імітує гальмування двигуном.

Оскільки двигун не потрібен, щоб автомобіль їхав, він може зупинитись. Водило сателітів зупинено, а коронна шестерня все ще крутиться. MG2, пам'ятайте, з'єднаний безпосередньо з коронною шестернею. Сателіти обертаються вперед і MG1 обертається назад. Енергія не виробляється та не споживається MG1; він просто вільно обертається.

Однак ми знаємо, що MG1 обертається назад у 2,6 рази швидше, ніж коронна шестерня та MG2 обертаються вперед. Ця ситуація не є безпечною, коли автомобіль їде на високій швидкості. При швидкості 67 км/год і вище, якщо залишити водило сателітів нерухомим, то MG1 обертатиметься назад більше 6500 об/хв. Тому, щоб так не сталося, комп'ютер вмикає MG1 як генератор і починає знімати енергію. Генераторне навантаження запобігає перевищенню обертів MG1, і натомість водило сателітів починає обертатися вперед. При обертанні водила сателітів та ДВС на 1000 об/хв MG1 захищений на швидкостях до 104 км/год. На більш високих швидкостях водило сателітів і ДВЗ повинні обертатися швидше. Електроенергія, вироблена MG1 у цьому режимі, може використовуватись, щоб зарядити батарею.

Гальмування

Коли Ви хочете уповільнити автомобіль швидше, ніж при вільному вибігу (руху накатом) – від опору кочення, аеродинамічного опору та гальмування двигуном, Ви натискаєте на педаль гальма. У звичайному автомобілі цей тиск передається гідравлічним контуром на фрикційні гальма в колесах. Гальмівні колодки притискаються до металевих дисків або барабанів, і енергія руху автомобіля перетворюється на тепло і автомобіль сповільнюється. Prius має такі самі гальма, але він має дещо ще - регенеративне гальмування. Беручи до уваги, що під час руху накатом MG2 робить деяке генераторне навантаження, щоб імітувати гальмування двигуном, при натисканні на педаль гальма збільшується генерація електроенергії MG2, і набагато велике генераторне навантаження робить свій внесок у уповільнення автомобіля. На відміну від гальм тертя, які марнують кінетичну енергію автомобіля на виробництво тепла, електроенергія, вироблена регенеративним гальмуванням, зберігається в батареї і буде використана пізніше. Комп'ютер обчислює, яке уповільнення буде вироблено регенеративним гальмуванням і зменшує на відповідну величину гідравлічний тиск, що передається гальмами тертя.

У звичайному автомобілі на крутому спуску Ви могли б вирішити перейти на знижену передачу, щоб збільшити інтенсивність гальмування двигуном. Двигун обертається швидше і стримує автомобіль більше, допомагаючи гальмам уповільнити його. Той самий вибір доступний в Prius, якщо Ви вирішите використовувати його. Якщо Ви перемістите важіль вибору режиму в положення "B", двигун буде використовуватися для гальмування. Зважаючи на те, що зазвичай двигун зупинений у режимі гальмування, в режимі "B" комп'ютер і мотори/генератори влаштовують так, щоб обертати ДВЗ без палива і з майже закритим дроселем. Опір, який він створює, уповільнює автомобіль, зменшуючи нагрів гальм, і дозволяє Вам послабити натискання на педаль гальма.

Як Prius "повзає" та стартує на електриці

Звичайний автомобіль з автоматичною передачею рушить з місця, якщо Ви знімете ногу з педалі гальма. Це побічний ефект роботи гідротрансформатора, але він вигідно перешкоджає автомобілю котитися назад на підйомі, у той час як Ви переносите ногу на педаль акселератора. Кажуть, що машина "повзе". Як і з гальмуванням двигуном, немає жодної причини, чому Prius повинен поводитися таким чином, за винятком того, що Toyota хоче, щоб водії зазнавали знайомих відчуттів. Тому "повзання" також імітується. Невелика кількість енергії з батареї передається мотору MG2, коли Ви відпускаєте гальмо. Вона м'яко відправляє автомобіль уперед.

Якщо Ви трохи натиснете на акселератор, енергія, що надходить до мотора MG2, буде збільшена, і автомобіль просунеться швидше. Так як MG2 дуже потужний і має високий момент, що крутить, Ви можете стартувати тільки на електроенергії до порядної швидкості, поки дорожній рух дозволяє Вам м'яко прискорюватися. Чим більше Ви придавлюєте акселератор, тим швидше ДВС запуститься і почне допомагати Вам своїм моментом, що крутить, і електрикою, виробленим генератором MG1.

Якщо Ви натиснете педаль до підлоги, то ДВС заведеться відразу ж, хоча Ви покинете лінію, перш ніж він допоможе прискоренню і внесе велику енергію. Але, для більшості стартів усередині міста, Ви від'їдете від лінії майже в повній тиші, використовуючи лише мотор MG2, що живиться від батареї. ДВЗ залишається вимкненим, і MG1 вільно обертається назад.

Повільний рух та "режим електромобіля" ("режим EV")

Вище я описав, як автомобіль поїде з використанням тільки електроенергії та мотора MG2, якщо Ви не натискатимете сильно на педаль акселератора. Якщо Ви досягаєте бажаної швидкості, перш ніж ДВС заведеться, можете продовжити їзду, використовуючи тільки електроенергію. Це називають "режимом електромобіля" ("EV mode"), так як автомобіль харчується точно тим самим способом, як справжній електромобіль EV. Повертається коронна шестерня, оскільки MG2 приводить автомобіль у дію, водило сателітів та ДВС зупинилися, сонячна шестерня та MG1 вільно обертаються назад.

Навіть якщо ДВС запустився під час прискорення, коли Ви досягли швидкості та зменшили тиск на педаль, енергія, необхідна для підтримки руху, може впасти до рівня, який може легко забезпечити двигун

MG2. ДВС тоді вимкнеться, і Ви опинитеся в режимі електромобіля. Важко передбачити, коли це станеться, оскільки це залежить від різних факторів – наскільки заряджена батарея та інші обставини руху. Однак після деякого часу руху в режимі електромобіля рівень заряду батареї обов'язково зменшиться і збільшиться ймовірність, що ДВЗ запуститься, щоб рухатися на великій швидкості та перезаряджати батарею.

Спосіб, яким ДВС запускається в режимі електромобіля, коли це стає необхідним, подібний до теплого запуску, але корона і сонячна шестерня в цьому випадку не нерухомі. Сонячна шестерня обертається назад і має спочатку сповільнитися. Цього може бути достатньо, щоб розігнати ДВЗ до стартової швидкості в залежності від швидкості автомобіля, а сонцю, можливо, доведеться змінити напрямок і почати обертатися вперед. Щоб уповільнити сонячну шестерню, MG1 спочатку працює в режимі генератора, і енергія знімається. Однак, оскільки швидкість MG1 знижується близько до нуля, він повинен бути увімкнений як мотор для обертання вперед і енергією, так щоб швидко змінити напрям обертання, пройти нульову точку і почати обертатися вперед. В результаті, як і у разі старту двигуна в автомобілі, що стояло, водило сателітів, а з ним і ДВС, обертаються вперед. Коронна шестерня планетарного механізму, що обертається вперед в автомобілі, що отримує енергію від MG2, допомагає розігнати ДВЗ до стартової швидкості при нижчій швидкості MG1. Однак старт ДВС створює опір вільному обертанню коронної шестерні. Щоб цей ривок не відчули водій і пасажири, не кажучи вже про каву в тримачі чашки, на MG2 подається додатковий імпульс енергії для отримання додаткового моменту, що крутить, необхідного для запуску ДВС.

У 20-му кузові (на японських та європейських версіях) стандартну комплектацію входить кнопка "EV", тобто. кнопка включення примусової функції "електромобіль". На американські модифікації цю кнопку можна встановити додатково.

Уповільнення та рух під ухил

Коли Ви м'яко уповільнюєтеся або спускаєтеся під ухил, необхідна для руху енергія зменшується, тому що інерція чи гравітація допомагає рухатися вперед. Тому Ви трохи зменшуєте тиск на педаль акселератора. Якщо Ви трохи сповільнюєтеся або швидко спускаєтеся з невеликої гірки, потужність ДВЗ та оберти дещо зменшуються, але це важко помітити. Для більшого уповільнення або на більш крутому спуску, залежно від швидкості, ДВС може припинити давати енергію взагалі, якщо MG2 може постачати те, що потрібно.

Я вже описував, як при повільному русі двигун MG2 може постачати всю необхідну енергію при зупиненому ДВС. Прискорюючись і рухаючись на постійній швидкості горизонтально, режим електромобіля навряд чи можливий на швидкостях вище 64 км/год, тому що потреби в потужності, необхідної для подолання аеродинамічного опору достатньо, щоб змусити ДВС включитися. Режим EV на більш високих швидкостях може статися, однак, за деяких умов і, ймовірно, відбудеться при уповільненні або швидкого спуску під гору. Щоб працювати в режимі електромобіля на швидкості 67 км/год і вище, автомобіль повинен захистити MG1 від дуже високих обертів так само, як під час руху накатом. Єдина відмінність полягає в тому, що коронна шестерня рухається не рухом автомобіля, а мотором MG2. Генератор MG1 все ще виробляє енергію для опору надмірному обертанню, тому в результаті ДВС провертається. Паливо та запалення не подається. Звичайно, роблячи це, MG1 знімає енергію, яка б інакше розганяла автомобіль. Деякі втрати йдуть на обертання ДВЗ, але деяка частина виявляється як електроенергія, вироблена MG1. Вона просто повертається у високовольтне джерело, щоб частково поповнити енергію, що витрачається MG2.

Задній хід

Prius не має жодних шестерень заднього ходу, який дозволив би автомобілю рухатися заднім ходом за допомогою ДВЗ. Тому він може переміщатись назад лише за допомогою електромотора MG2.

ДВС не може допомогти безпосередньо. У більшості випадків автомобіль зупинить ДВЗ, коли ви встановите важіль вибору режиму в положення "R". Оскільки MG2 обертає вхід редуктора назад, коронна шестерня планетарного механізму також обертатиметься назад. ДВС нерухомий, отже, і водило сателітів також нерухомо. Це просто означає, що MG1 обертатиметься вперед. Він обертається вільно, не споживаючи чи виробляючи енергію. Це схоже на режим EV, але навпаки. Комп'ютер не дозволить їхати назад із такою швидкістю, щоб MG1 обертався надто швидко.

Якщо ДВЗ продовжує працювати, коли важіль вибору режиму знаходиться в положенні R, наприклад, якщо величина заряду батареї низька, то MG2 все ще просто веде автомобіль назад як раніше. Єдина відмінність – водило сателітів обертається вперед, сонячна шестерня та MG1 обертаються швидше вперед, та комп'ютер повинен обмежити задню швидкість автомобіля на нижчому значенні, щоб захистити MG1 від надто великої швидкості обертання. Енергія може бути взята від генератора MG1, щоб живити MG2 та заряджати батарею.

Небезпеки, що чатують під час ремонту гібридів

З усіма новими технологіями виникають небезпеки, реальні та вигадані. Використання стільникового телефону щодня годинами, зрештою, підсмажить ваш мозок? Радіальна кератотомія покращить ваш зір чи зруйнує його? Може бути дивно, як нові технології стають звичними і вважаються зрозумілими. Ми забуваємо навіть про найреальнішу небезпеку. Ми спокійно мчимо з півтора тоннами сталі, скла та гуми вздовж шосе зі швидкістю 90 км/год, за кілька метрів від подібних об'єктів, що їдуть на такій же швидкості в протилежний бік, постійно маючи десять або більше літрів легкозаймистої рідини в тонкому сталевому резервуарі автомобіля. Але коли хтось поставив потужну електричну систему в автомобіль, ми раптово стаємо нервовими. У цьому розділі я хотів би говорити про небезпеку обслуговування та ремонту Prius.

Висока напруга

Домашній електричний обігрівач працює на 220 вольт і споживає до 30 А. Високовольтна система Prius працює приблизно при напрузі 273 В трохи більше, ніж обігрівач. Струми можуть перевищити 30 А, але у разі удару струмом має значення струм, що проходить через ваше тіло, який і завдає електротравми. Будь-яка електрична система, яка може виробляти ампер або більше, так само небезпечна, як будь-яка інша. Ступінь пошкоджень, які настануть від удару електрикою напругою 273 В, залежить від електричного опору тіла та шляху струму через тіло. Буває, що людина зазнає удару від 220 В від однієї руки до іншої, прямо поперек серця, з трохи більш ніж тимчасовим дискомфортом. Якщо ви не дурні, ви можете керувати обігрівачем і ремонтувати його, не хвилюючись про удари струмом. Так само, і з тієї ж причини, Ви можете ремонтувати і обслуговувати Prius.

Є лише одна відмінність. Вже тривалий час я не чув про домашні електроприлади, що врізалися один у одного у вітальні Вашої оселі. Але Ви чуєте про автомобільні аварії постійно. Припустимо, що хтось увірвався до Вашої оселі і напав на Ваш обігрівач з кувалдою. Ви приходите додому і бачите проводи, що бовтаються. Ви торкаєтесь їх? Ні, звичайно ні. Саме це має на увазі Toyota, коли рекомендує Вам не торкатися дротів, що висять з Вашого автомобіля після аварії. У Prius дроти високої напруги оточені металевим захистом, щоб запобігти їх обриву. Вони пофарбовані в оранжевий колір. Я сказав би, що небезпека ураження електричним струмом є нульовою.

Пролиття електроліту батареї

Автомобілі мають батареї. Батареї містять кислоту. Кислота небезпечна. Автомобіль з потужними батареями повинен містити багато кислоти і бути дуже небезпечним, чи не так?

Електроліт у нікель-металогідридних батареях Prius – гідроокис калію. Це не кислота, це луг, повна протилежність. Звичайно, концентрований луг може бути настільки ж їдким і небезпечним як кислота, тому документація містить попередження про пролиття. Це не повинно лякати, тому що місце розташування батареї в автомобілі добре захищає її, і кожен осередок батареї містить дуже невелику кількість електроліту. Безумовно, найбільший вторинний ризик при аварії, на мою думку, належить бензину, як і будь-якого нормального автомобіля.

Рух у режимі "Стелс"

Сенс його полягає в тому, що Ви можете безшумно рухатися. Цей термін є невдалим, оскільки очевидно, що це завжди хороша ідея.

Крім того, люди говорять про "режим стелс". У 20-му кузові режим "Стелс" можна включити примусово кнопкою "EV".

Ви можете також впливати на автомобіль манерою своєї їзди, але Ви повинні, ймовірно, спочатку опанувати цю "передову можливість Prius". Фактично, філософія Prius - "просто керуй мрією" дозволяє залишити вирішення проблем на розсуд автомобіля. Ті з нас, хто шукає надзвичайну економічність і більш повне розуміння пристрою автомобіля - ті говорять найбільше про "режим стелс" або режим "EV" (електромобіля).

Розряд допоміжної батареї

Перша обережність при користуванні Prius - запобігти розряду допоміжної батареї. На відміну від звичайного автомобіля, коли 12-вольтова батарея має віддати енергію стартеру, 12В батарея Prius не має жодних великих вимог до запасеної енергії і тому вона невелика ємність - 28 Ач. Вона може бути розряджена за досить короткий час, якщо залишити внутрішнє світло увімкненим, прочинені двері або вентилятор салону працюючим, коли автомобіль не ввімкнений. Вона також може бути розряджена, навіть якщо всі вогні та інші споживачі вимкнені. Струм від допоміжної батареї було виміряно та зареєстровано.

Я відтворюю дані тут: (для 11-го кузова)

Очевидно, якщо Ви залишаєте автомобіль на деякий час, Ви повинні переконатися, що вимикач фар та габаритних вогнів ВИМКНЕНИЙ. Залишити вимикач у положенні "включено" і дозволити автомобілю вимкнути фари самостійно було б добре на тиждень чи два. 0,036 А витратять ємність 28 Ач в батареї за 28/0,036 = 778 годин або 32 дні. Отже, термін менше місяця має бути безпечним, але не довшим.

Якщо Prius не експлуатується місяць і більше (наприклад, поставлений на зиму в гараж) на місяць і більше (наприклад, очікування запчастин), ось деякі методи перешкоджати розряду допоміжної батареї:

Зробити так, щоб хтось включав автомобіль кожні кілька тижнів і дозволив йому зарядити допоміжну батарею,

Вимкнути допоміжну батарею (Ви втратите установки радіо та налаштування годинника),

Підключіть зарядний пристрій до допоміжної батареї.

Якщо Ви не вживаєте цих заходів, найгірше, що може статися, - розряджена батарея. Ви можете прикурити і запустити Prius звичайним способом від іншого автомобіля (хоча запускати інші автомобілі від Prius не рекомендується). Немає необхідності вмикати двигун на іншому автомобілі через низьке споживання енергії. Ви також можете запуститися від іншої батареї. Легкі допоміжні дроти працюватимуть так само, як товсті кабелі пускового пристрою. Єдина річ, яку треба знати - те, що кожного разу, коли свинцево-кислотний акумулятор повністю розряджається, скорочується його життя.

Розряд високовольтної батареї

Друге занепокоєння – розряд батареї високої напруги. Він не відбуватиметься так швидко, як розряд допоміжної 12-вольтової батареї, але коли це дійсно трапляється, може статися серйозніша неприємність. Якщо рівень заряду стає нижчим за запрограмований рівень, то автомобіль не буде заводитися. На 10-му кузові ВВБ можна підзарядити, як я вже розповідав раніше, за допомогою штатного зарядного пристрою. На 11-му та 20-му кузовах доведеться заряджати ВВБ примусово. Це досить трудомістко і потребує певної кваліфікації під час виконання робіт. Високовольтна батарея повністю від'єднана, коли в автомобілі вимкнено запалювання. Жодний струм не витікає з батареї. На жаль, нікель-металогідридні (NiMH) батареї мають особливість, названу "саморозрядом", при якому вони втрачають заряд, навіть коли до батареї нічого не підключено. 2% втрати заряду на день часто вказується в характеристиках батарей NiMH (використовуються в домашніх умовах за кімнатної температури), але це, можливо, неправильно для батарей Prius.

Рекомендація Toyota, яка з'явилася на її Web-сайті в розділі Часті питання, полягає в тому, що треба заводити ДВС Prius кожні два місяці і дозволяти їй попрацювати протягом 30 хвилин. Звичайно, потрібно буде повторно підключити допоміжну батарею, якщо Ви її відключали. Ви можете бути спокійнішими, наприклад, взимку, оскільки величина саморозряду при низьких температурах зменшується. Треба бути обережнішим за високої температури, коли саморозряд збільшується.

Опис процедур ремонту, діагностики та обслуговування автомобіля Toyota Prius Ви можете знайти у книзі "Toyota Prius 2003-2009 рр. випуску" за адресою:

Окремі статті з багатьох елементів гібридної установки Ви можете знайти на сайті Легіон-Автодата.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Друге покоління NHW20 (2003-2009 рр.)

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

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

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

Третє покоління ZVW30 (2009-2016 рр.)

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

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

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

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

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

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

Четверте покоління (2016 р.)

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

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

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

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

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

Відео

На закінчення відео-огляд останньої версії.

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

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

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

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

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

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

Принцип роботи гібридного автомобіля

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

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

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

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

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

Режим роботи двигуна

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

Двигун (ДВЗ)

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

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

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

Характеристики двигуна:

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

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

Електромотор автомобіля Тойота

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

Акумуляторна батарея

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

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

Висновок

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

Toyota Priusце повноцінний гібридний автомобіль із фірмовою технологією Hybrid Synergy Drive. Серед основних особливостей автомобіля – висока екологічність (із запасом покриває вимоги Євро-5) та економічність (витрата у змішаному циклі менше 5 літрів/100 км). Це вже третє покоління моделі, суттєво перероблене та покращене. Крім цього, на моделях 2010 року використовується світлодіодне ближнє світло.

Спробуємо розібратися в особливостях гібридного приводу та перевіримо машину у місті та на трасі.

2. Фактично, на ринку гібридних автомобілів існує два великі гравці: Toyota Prius та Honda Insight. Звичайно, є й інші моделі гібридів, але я не їх перераховуватиму, зважаючи на те, що вони набагато менш популярні і відомі. Обидві моделі випускаються з кінця 90-х років, переважно на ринку США та Європи. Відмінність між ними полягає в типах гібридної установки - Пріус, як я вже згадував вище, є повноцінним гібридом (подробиці далі), у той час як гібридна установка Хонди Інсайт працює за паралельною схемою (електромотор допомагає бензиновому двигуну, але машина не може пересуватися тільки на електротязі). У Росії почали офіційно продавати лише Пріус останнього, третього покоління.

3. Почнемо з гібридної силової установки. Під капотом знаходиться бензиновий двигун об'ємом 1,8 літра (у минулому поколінні використовувався мотор з об'ємом 1,5 л), два мотор-генератори, планетарна передача та інвертор. Акумуляторна батарея знаходиться за спинками задніх сидінь, під підлогою багажного відділення.

4. Бензиновий двигун працює за циклом Аткінсона, хоча це не зовсім правильне твердження. В реальності використовується спрощений аналог, що працює за циклом Міллера, зважаючи на те, що створення двигуна за циклом Аткінсона вимагає дуже складного кривошипно-шатунного механізму. Якщо ж говорити двома словами, то цикл Аткінсона характеризується збільшеною за часом фазою робочого ходу. Насправді це дає вищі показники економічності та екологічності, але втрачається потяг на низьких оборотах. У гібридному автомобілі це компенсується електромотором, який видає максимальний момент, що крутить, у широкому діапазоні оборотів. Для підвищення економічності з двигуна прибрано все навісне обладнання: водяна помпа та компресор електричні кондиціонера. Крім цього відсутня стартер, його роль виконує один із електромоторів.

Для наочності я зробив схему, яка дозволить зрозуміти принцип гібридного приводу. Насправді конструкція дуже проста. Зліва у нас знаходиться бензиновий двигун, який з'єднаний із першим мотор-генератором. Праворуч у нас є другий, тяговий мотор-генератор. Він з'єднаний з інвертором, який у свою чергу з'єднується з акумуляторною батареєю та першим мотор-генератором. По центру знаходиться планетарна передача, яка підсумовує потоки потужності зліва та праворуч і передає момент на редуктор та головну передачу до колес. Планетарна передача повністю замінює коробку передач і працює за принципом безступінчастого варіатора.

5. Як це працює? На старті працює лише тяговий електродвигун, при необхідності до нього автоматично підключається бензиновий двигун. Його запускає перший мотор-генератор, який робить це дуже плавно та непомітно за рахунок регулювання швидкості обертів. Момент від бензинового двигуна передається на планетарну передачу, а також (!) на перший мотор-генератор, який працює в режимі генератора і видає енергію на інвертор, який у свою чергу перенаправляє отриману енергію або в акумулятор для підзарядки, або на тяговий електромотор, момент із якого через планетарну передачу передається на колеса. В результаті виходить замкнутий цикл, де головну роль грає тяговий електродвигун, а бензиновий двигун працює на підхваті. При гальмуванні тяговий електромотор працює в режимі генератора і вся енергія накопичується в акумуляторі.

Потужність бензинового двигуна 98 л.с., а тягового електромотора 79 л.с. У той же час сумарна потужність гібридного приводу становить 136 лс. Втрата кінських сил обумовлена ​​тим, що струм, що віддається акумуляторною батареєю, обмежений електронікою, і електромотор фактично працює на половину своєї потужності. Зате, як показав експеримент, ступінь заряду акумулятора абсолютно не впливає на динамічні характеристики і час розгону до 100 км/год.

6. Приус помітно виділяється у міському потоці своєю обтічною формою. Попередні покоління Пріуса виглядали справді безглуздо, але остання модель цілком симпатична. Коефіцієнт аеродинамічного опору Cx дорівнює 0,26. Це один із найкращих показників для серійних автомобілів.

7. Світлодіодна оптика (подробиці нижче). На колісних дисках одягнені аеродинамічні ковпаки. Виглядають, чесно кажучи так собі. Насправді їх наявність знижує витрата палива лише на 1-2 відсотка. Правильніше їх робити повністю закритими, але тоді виникне проблема охолодження гальмівних механізмів.

8. Головне новознавство на моделі 2010 року – світлодіодне ближнє світло. Блок-фара складається з кількох модулів. Вгорі розташовується габаритний вогонь (на диво з галогеновою лампою), праворуч – класичний модуль далекого світла з рефлектором та галогеновою лампою. Ближнє світло розділене на три модулі. Два лінзовані модулі, які дають чіткий і сфокусований світловий потік в далечінь. Над ними модуль розсіяного світла для освітлення простору поблизу автомобіля. Передні поворотники винесені на бампер поруч із протувотуманними фарами. Сумарне енергоспоживання секції ближнього світла - 33 Ват, що можна порівняти зі звичайним ксеноном. Натомість між ними колосальна різниця у силі світла. Світло на голову вище за будь-якого, найкращого ксенону.

9. Порівняно з минулим поколінням, ззаду Пріус залишився практично без серйозних змін. Аналогічні ліхтарі та скошене скло задніх дверей із двох частин зі спойлером. Візуальна відсутність патрубка вихлопної системи натякає на лояльне ставлення автомобіля до довкілля.

10. Найбільшу популярність Пріуси набули у США, і це їхній головний ринок збуту (не забуваючи при цьому, що на батьківщині, в Японії вони теж дуже популярні). Існує безліч клубів власників, які намагаються вичавити з Пріуса мінімальну витрату палива. Найчастіше безглузде, з погляду практичного застосування, заняття приваблює дуже багато людей.

11. Мінімум, який вдалося вичавити ентузіастам із Пріуса – 1,73 літра на 100 кілометрів у міському режимі. Для цього тиск у шинах було піднято до 5 атмосфер.

12. Багажник великий зі зручним доступом. Під підлогою розташована докатка і досить місткий ящик для дрібниць. З боків величезні ніші між задніми ліхтарями та колісними арками.

13. Усередині Пріус нагадує авіалайнер. Оздоблення салону виконане з жорсткого пластику, але з дуже приємною текстурою. Через сильний нахил лобового скла, салон здається великим і просторим.

14. На кермі сенсорні кнопки із дублюванням інформації на центральному дисплеї. Замість ручки КПП – нефіксований джойстик. "Паркінг" включається кнопкою (на задньому плані). У русі можна скористатися двома режимами: D - звичайний драйв, B - режим гальмування двигуном, переважно необхідний руху на спусках у гірській місцевості і додаткової економії палива за правильного використанні.

15. Ліворуч - кнопки управління проекційним екраном на лобове скло (він показаний у відео нижче). Кліматична установка не має поділу на зони, проте використовує повністю електричний кондиціонер. Як опція є можливість запуску охолодження салону дистанційно з брелка (не в цій комплектації). Докладніше про медіасистему. Покриття навігації таке собі - Росії далі Уралу на Схід для неї не існує в принципі. Найцікавіше в тому, що це перша штатна медіасистема, яка підтримує можливість прийому музики по bluetooth з мобільних пристроїв за протоколом A2DP (у той час, як звичайні магнітоли навчилися це робити ще 5 років тому). До слова - аудіосистема звучить значно краще, ніж від неї очікуєш. Ще нижче три кнопки керування гібридною установкою. У повністю електричному режимі розгін відбувається дуже плавно і рухатися можна зі швидкістю не більше 50 км/год. На повністю зарядженій батареї можна проїхати приблизно 1-1,5 км. Режими «Eco» і «Power» лише змінюють чутливість педалі газу, налаштовуючи водія на спокійну, або навпаки більш спортивну манеру водіння.

16. Індикатор Ready знає, що машина "заведена", при цьому бензиновий двигун на парковці заводиться лише у разі сильного розряду батареї. Тахометр відсутня, його місце займає економайзер, що нагадує оптимальний режим руху з мінімальною витратою палива. Витрата палива більше 10 літрів для Пріуса з області фантастики (умовно).

17. Салон особливо цікавий у деталях. Бардачок із двох відділень дуже нагадує аналогічні ящики для багажу на літаках. З плавним відкриттям та характерним клацанням при закритті.

18. Деякі екрани медіасистеми.

19. І варіанти відображення на центральному дисплеї. Два круглі зображення дублюють відповідні кнопки на рульовому колесі та активізуються при дотику. Справа кілька екранів: енергетичний монітор, що показує куди йде енергія між моторами, колесами та батареєю; індикатор роботи гібридної установки, так би мовити просунутий економайзер; а також графіки витрати пального за минулі інтервали та останні 5 хвилин (робота в реальному часі можна переглянути у відео нижче).

21. Динаміку автомобіля найпростіше порівняти з тролейбусом. Спокійне та постійне прискорення з будь-якої швидкості. Розгін до 100 км/год – 11,5 секунд (за паспортом 10,5 сек). За відчуттями як автомобіль С-класу з дволітровим бензиновим двигуном та автоматичною коробкою передач. Для безпечного руху динаміки достатньо.

23. Центральний тунель чудовий. Зверху на ньому дуже зручно лягає права рука. Ось тільки навіщо кнопки включення підігріву сидінь розмістили в цій ніші, поряд із розеткою-прикурювачем? Так незручно тягнутися, щоб увімкнути.

24. Багатофункціональний підлокітник - з'їжджає назад, для перетворення на підсклянник, або піднімається вгору, для доступу в ящик. Дуже круто реалізована функція закриття повітроводів, без складання конструкції зайвими елементами. Увімкнення режиму рецикруляції кнопкою на кермі інженери Toyota явно підглянули у БМВ, але кнопки зміни температури явно зайві і марні.

25. Ззаду просторо, але дуже нудно. З особливостей передніх сидінь - спинка крісла водія не має плавного регулювання нахилу, а заодно не може фіксуватися в строго вертикальному положенні.

26. Світло-сіра перфорована шкіра зовсім не справляє враження дорогою, зате дуже практична. Поруч із правим заднім сидінням розташовані вентиляційні грати акумуляторної батареї - за інструкцією її не можна нічим закривати. Удвох ззаду сидіти чудово, але втрьох буде тісно.

27. Огляд закриває роздільник скла зі спойлером. Нижнє скло затоноване. Для мене залишилося найбільшою загадкою – навіщо тут задній двірник? Зона його очищення є виключно верхньою частиною скла, через яку все одно нічого не побачити. Парктронік відсутній, його замінює камера заднього виду. Також є функція автоматичного паркування, її робота показана на відео (далі за текстом).

28. Міркувати про тонкощі керованості з шинами такої розмірності просто безглуздо. Але насправді не все так погано, як здається на перший погляд. Електропідсилювач керма абсолютно чітко збільшує зусилля на кермі зі зростанням швидкості, а підвіска не дозволяє колесам втрачати зчеплення з дорогою. Довга база дуже позитивно впливає на стійкість і комфорт при русі по трасі.

29. На окремий огляд заслуговує гальмівна система. При натисканні на педаль гальма насамперед гібридна силова установка перемикається в режим рекуперації енергії. Таким чином, більша частина енергії, яка на звичайному автомобілі йде на нагрівання гальмівних колодок та дисків, перетворюється на електрику, що накопичується в акумуляторі. При сильнішому натисканні на педаль гальма додатково починає працювати штатна гальмівна система. У зв'язку з цим суттєво змінено схему роботи антиблокувальної системи (ABS) та системи динамічної стабілізації. ABS допускає інтенсивне гальмування з повним блокуванням коліс і включиться тільки після того, як автомобіль прослизне із заблокованими колесами деяку відстань.

30. Бортовий комп'ютер показує шкалу витрати з п'ятихвилинними інтервалами. Маленькі машинки – накопичені бонуси за ефективне використання гібридної установки, їх можна «збирати» на гальмуваннях.

Я провів невелике дослідження з метою виявити реальну витрату палива. При русі на круїз-контролі щодо відносно рівної траси без перепадів висот, вийшли ось такі значення:

Швидкість 60 км/год – 3 л/100 км
Швидкість 70 км/год – 3,5 л/100 км
Швидкість 90 км/год – 4,5 л/100 км
Швидкість 120 км/год – 6,5 л/100 км
Швидкість 135 км/год – 7,5 л/100 км

Зрозуміло, в такому режимі гібридна установка не працює так, як задумано і витрата фактично визначається економічністю палива бензинового двигуна і коефіцієнтом лобового опору (для швидкості від 90 км/год і вище). Будь-який сучасний турбодизель на трасі покаже порівняні цифри витрати (наприклад, BMW 123d).

Випробування у московських пробках показали цікавіші цифри. Якщо їздити спокійно зі швидкістю потоку, стояти в пробках (не важливо яких - на зупинках бензиновий двигун відключається, тому можна хоч кілька годин стояти на місці з нульовою витратою палива) і зовсім не замислюватись про економію палива вийде витрата 5,5-6 літрів на 100 км. Якщо їздити динамічно, з частими прискореннями, то отримати середню витрату понад 7,5-8 літрів на 100 кілометрів буде дуже складно. Найголовніше - не забувати гальмувати, щоб заряджати акумулятор.

Вважатиме, що середній річний пробіг типового автовласника становить 30 тисяч кілометрів. Звичайна машина порівнянної потужності (бензиновий двигун об'ємом 2 літри з АКПП) у змішаному циклі з переважанням руху містом в умовах пробок витрачатиме 10 літрів на 100 км шляху. Приус в аналогічних умовах покаже витрати близько 6 літрів на 100 км. Якщо прийняти, що вартість одного літра 95-го бензину дорівнює 25 рублів, то річна економія при використанні Пріуса становитиме лише 30 тисяч рублів.

Слід зауважити, що в гонитві за мінімальною витратою слід також враховувати вітер, тип дорожнього покриття, температуру повітря, тиск у шинах. Усі випробування проводилися за температури +5 градусів на зимових шипованих шинах з тиском 2,5 атм.

Відеосюжет демонструє роботу системи допомоги на паркуванні. Вкрай марна опція, яка крім того, як крутити кермом нічого більше не вміє, і завжди вимагає підтримки з боку водія. Я зняв тільки перпендикулярне паркування, оскільки на паралельне у мене не вистачило сил виконати всі умови системи, щоб вона не відключалася раніше часу (не можна натискати газ, треба притримувати гальмо, машина не може заїхати на невеликий підйом без газу, система не «бачить» потенційне місце для паркування). Зверніть увагу на неприємний писк при включеній задній передачі який неможливо вимкнути! Крім цього показана робота проекції спідометра та економайзера на лобове скло (також туди виводяться підказки навігаційної системи), епізод розгону з місця до 100 км/год (відразу хочу помітити, що автомобіль, що обганяє, в лівій смузі не гальмував на світлофорі і вже мав швидкість в момент старту Пріуса) і екран, що показує режими роботи гібридної силової установки.

32. У Росію Пріус поставляється у двох комплекціях: Елеганс за 1,1 млн. рублів і Престиж за 1,35 млн. рублів. Основна відмінність між комплектаціями: світлодіодне ближнє світло, навігація, шкіряний салон, датчики дощу та світла, клімат-контроль та bluetooth.

Приус прекрасний своєю унікальністю. Він привертає увагу оточуючих, він комфортний і надійний, як і належить бути автомобілю Toyota. Він максимально технологічний і нафарширований усіма сучасними електронними системами під зав'язку (аж до опції у вигляді сонячних батарей на даху, які живлять кліматичну установку, щоб повітря в салоні не застоювало на парковці, але в Росію таку комплектацію не возять). Єдина проблема купівлі Пріуса в Росії полягає в тому, що наша держава не заохочує купівлю екологічно чистих та економічних автомобілів, як це реалізовано у цивілізованих країнах. А ще наше суспільство не замислюється над екологічними проблемами в принципі. І навіть свідомі люди розуміють, що їхній особистий внесок у турботу про навколишнє середовище не буде помітний на тлі того автомотлоху, який їздить нашими дорогами, не задовольняючи жодних екологічних стандартів.

У будь-якому випадку це чудовий автомобіль для міських пробок. Придбання Пріуса це в першу чергу іміджева річ і привід для гордості, що ви власник високотехнологічного та екологічно чистого автомобіля. Але не дивуйтеся, якщо суспільство не зрозуміє вашого вибору.

Авто Toyota Prius має досить складну систему приводу.

Основні компоненти силової установки Toyota Prius:

1. Двигун внутрішнього згоряння- бензиновий двигун, що працює за циклом Аткінсона. Основні переваги такого двигуна - мала витрата палива, високий ККД та дуже низька токсичність.
Двигун може не тільки передавати зусилля на колеса автомобіля при необхідності, але також може крутити мотор генератор виробляючи енергію для електричної мережі автомобіля.
Електрика від генератора може запасатися в акумуляторних батареях або витрачається на клімат-контроль чи інші системи автомобіля.

2. Мотор/генератор 1 -може працювати як генератор, виробляє енергію для подальшої зарядки акумуляторів або для прямої передачі енергії до мотора 2 який безпосередньо крутить колеса, коли йому не вистачає потужності батарей. Також цей мотор допомагає запустити ДВС як стартер у звичайному автомобілі.
3. Мотор/генератор 2 -служить передачі основного зусилля на колеса автомобіля використовуючи енергію акумуляторних батарей.

Обидва мотор/генератори зроблені на основі потужних неодимових магнітів.

Постійні магніти рухаються всередині електромагнітного статора, що складається з безлічі мідних обмоток, виробляючи електричний струм.

На виході статора при роботі в режимі генератора ми отримуємо трифазну змінну напругу, яка за допомогою конвертера перетворюється на постійну напругу, необхідну для заряджання акумуляторів і стабільної роботи електромережі автомобіля.

Так само в режимі двигуна, якщо на обмотки електромагнітного статора подається трифазна контрольована напруга, ротор з магнітами крутиться виробляючи необхідну кількість кінетичної енергії.

4. Планетарний роздавальний механізм -найскладніший елемент приводу автомобіля. Дозволяє комбінувати зусилля від Двигуна внутрішнього згоряння та тягового електродвигуна. Механізм може не тільки підключати в потрібні моменти ДВС, але так само може відключати його від усієї системи приводу, залишаючи його віч-на-віч з генератором.

Основною особливістю планетарного механізму Toyota Prius є те, що двигун внутрішнього згоряння не пов'язаний безпосередньо з колесами. ДВС може частково допомагати обертати колеса, віддаючи лише частину енергії і відбувається це на оптимальних оборотах двигуна та на відповідній оптимальній швидкості автомобіля.
Як показує практика – ДВС працює оптимально на трасі при оборотах вище 2000 – особливо це стосується двигуна з циклом Аткінсона, який практично не віддає моменту на низьких оборотах.

В основному ДВС крутить генератор, який виробляє електричну енергію. Якщо автомобіль рухається в пробках і повільно пересувається, його переміщає основний електродвигун за рахунок акумуляторних батарей. Якщо автомобілю потрібно набрати швидкість додаткова енергія виробляється генератором, який розкручується за допомогою ДВС.

Основні частини планетарного механізму

1. Основне кільце- зовнішня кругова шестерня
2. Сонячна шестерня- за аналогією із сонячною системою розташована в центрі механізму
3. Планетарні шестерні- розташовані на планетарній осі, яка обертається навколо сонячної шестерні і відповідно так само обертаються і планетарні шестерні.

Мотор/генератор 1 - який зазвичай працює як генератор або як стартер підключений безпосередньо до сонячної шестерні.
Мотор/генератор 2 - підключений до основного кільця і ​​своєю чергою безпосередньо до колес.
ДВЗ - підключений до планетарної осі з планетарними шестернями.

На стенді представлена ​​вся система збору.

Основними елементами є диск зчеплення на валу планетарного механізму (ДВС), мотор/генератор 1 і Мотор/генератор 2.

Відео - принцип роботи та складові частини планетарного механізму, що з'єднує електродвигуни і двс в тойту приус.

Приклади роботи коробки передач тойоти:

1. Якщо автомобіль зупинився Мотор/генератор 2 теж зупиняється, оскільки з'єднаний безпосередньо з колесами.
Якщо акумуляторні батареї недостатньо заряджені для подальшого руху їх потрібно зарядити за допомогою генератора. Для цього необхідно завести двигун.
Двигун/генератор 1 починає своє обертання і через планетарний механізм обертає і заводить двигун.
ДВЗ у свою чергу починає обертати Мотор/генератор 1 і той у режимі генератора виробляє необхідну енергію. Змінна напруга на виході генератора перетворюється на постійну напругу 120 Вольт для заряджання акумуляторів.
Також двигун може запускатися і зупинятися в такому режимі при необхідності для заряджання акумуляторів або для підживлення споживачів бортової мережі автомобіля (клімат-контроль, магнітола, світло).

2. Якщо нам необхідно почати рух і двигун внутрішнього згоряння зупинено, енергія спрямовується на Мотор/генератор 2 який починає обертати колеса і одночасно через планетарний механізм обертає Мотор/генератор 1. На цьому етапі відбувається зворотне перетворення з постійної напруги 120 Вольт у трифазне змінне для обертання електродвигуна.

При великому розгоні автомобіля, ми можемо досягти такої швидкості на колесах автомобіля а значить і на осі Двигун/генератор 2 яка буде більша за допустиму швидкість Двигун/генератор 1. Зазвичай це швидкість близько 40 миль на годину при якій оберти на Двигуні 1 досягають максимальних 6000.

Мотор 2 надає руху Мотор 1 через шестерні із співвідношенням 2,6. Тобто при обертанні Двигун 2 на максимальних оборотах, Двигун 1 буде робити в 2,6 рази більше оборотів.

3. Запуск двигуна на ходу відбувається при зупинці Мотор/генератор 1 за допомогою електромагнітного поля, що подається як противага - проти обертання ротора. При такій комбінації зусиль сила обертання колеса передається на вал ДВС. Двигун прокручується та заводиться.

ДВЗ починає обертатися і захоплює за собою Мотор/генератор 1. Тепер всі мотори обертаються в одному напрямку і всі сили рівномірно витрачаються на рух коліс. Правило дотримується тільки якщо швидкості всіх двигунів однакові.

Якщо ДВС починає крутитися швидше за прикод коліс (Мотор/генератора 2), він починає швидше обертати генератор 1 виробляє більше енергії для зарядки акумуляторів і наступного руху.

На даному прикладі ми можемо чітко простежити, що Двигун Внутрішнього згоряння не пов'язаний безпосередньо з приводом авто. Він обертається вільно - може обертатися швидше або повільніше за основний привод (Мотор/генератора 2). ДВС може лише допомагати обертатися колесам при збігу обертів коліс та осі двигуна - в інших випадках він працює тільки на генератор, додаючи необхідну енергію в систему в потрібні моменти.

4. Задній хід реалізований за допомогою Мотор/генератора 1, який, як ви пам'ятаєте, за описом вище використовувався тільки як генератор або стартер.
Якщо ДВС заглушено і автомобіль необхідно зрушити назад - Мотор/генератора 1 підключається в режимі мотора і обертається в протилежному напрямку обертання Мотор/генератора 2. При зупиненому ДВС планетарна вісь зупинена на місці і зусилля з Мотора 1 передається через планетарні шестерні безпосередньо на Мотор 2.
Двигун 2 обертається у напрямку назад і автомобіль рухається назад.

Якщо в момент запуску заднього ходу працює ДВС, необхідно просто обертати Мотор/генератора 1 швидше ніж обертається ДВС, тим самим додаткове зусилля (обертання з перевищує швидкість) буде передаватися на Мотор/генератора 2 у вигляді зворотного обертання - заднього ходу.

Таким чином, складний і в той же час простий планетарний механізм дозволяє з'єднати три двигуни в будь-яких комбінаціях необхідних для повноцінної роботи автомобіля Toyota Prius.