豐田混合動力車 (HSD) 的工作原理

大家都知道，豐田的HSD混合動力車有著作坊式的美譽。 日本品牌（愛信合作）的設備不僅以其效率而聞名，而且以其非常好的可靠性而聞名。 然而，由於其複雜性和許多可能的操作模式，它並不容易理解。

因此，我們將嘗試了解豐田的混合動力設備，著名的串行/並行 HSD e-CVT 是如何工作的。 後者允許您騎 100% 電動或電動和熱的組合。 這裡我接一個有點複雜的話題，有時我需要稍微簡化一下（雖然這不減損邏輯和原則）。

現在知道 HSD 變速箱是由愛信 (AWFHT15) 製造的，其中豐田擁有 30% 的股份，並且當涉及到 EAT 或 e-AT8 時，他們為 PSA 集團提供混合動力和非混合動力變速箱。 盒子。 （混合 2 和混合 4）。 我們現在在技術發展方面處於第四代。 雖然總體原理保持不變，但對中心行星齒輪或佈局進行了小幅改進，以實現緊湊性和效率（例如，較短的電纜長度可減少電氣損耗）。

綜合解釋

如果您想全面了解 HSD 的工作原理，這裡有一個總結說明。 您需要在文章中更深入地鑽研或嘗試了解在此階段您無法理解的內容。

以下是每個組件的作用以及 HSD 的技術規格：

• ICE（內燃機）是一種熱機：所有能量都來自它，因此它是一切的基礎。 它通過周轉輪系連接到 MG1。
• MG1 用作發電機（由熱機驅動）以及變速箱變速器。 它通過行星齒輪（行星）將 ICE 連接到 MG2。 MG2 直接連接到車輪，所以如果車輪轉動，它就會轉動，如果它也轉動車輪（簡而言之，它們之間不可能脫離）......
• MG2 可用作牽引電機（最大距離 2 公里或 50 公里（插入式/可充電），也可用作發電機（減速：再生）
• 行星齒輪：它將 MG1、MG2、ICE 和車輪連接在一起（這不會干擾某些元件在其他元件旋轉時被固定，您需要學習和了解行星齒輪是如何工作的）。 也多虧了他，我們有了連續的變化/減少，因此是他代表了變速箱（齒輪比變化，導致它剎車或“倒車”：ICE和MG1之間的連接）

減少或多或少包括增加內燃機（熱）和 MG2（剛性連接到車輪，我們不要忘記）的運動。

混合行星齒輪訓練器

該視頻非常適合了解豐田混合動力系統的工作原理。

新功能：Toyota HSD Hybrid 上的手動順序模式？

工程師能夠通過播放 MG1 如何以非漸進方式製動或倒車來模擬（部分..）報告以獲得更清晰的報告。 齒輪比由 MG1 產生，它或多或少牢固地和或多或少地“打滑”連接 ICE 和 MG2（MG2 = 電動牽引電機，但首先是車輪）。 因此，根據配電器 MG1 的控制方式，這種降低可以是漸進的或“交錯的”。

但是請注意，在部分負載下不會感覺到換檔......而在滿載（最大加速度）時，我們恢復到連續可變操作，因為這是使用該系統獲得最佳加速性能的唯一方法（因此計算機拒絕換檔以獲得最大加速度）。

因此，該模式更多地用於下坡發動機制動而不是運動駕駛。

卡羅拉混合動力 2.0 0-100 和極速

這就是它的實際外觀。 不幸的是，在滿載時，我們失去了順序模式，我們不再感覺到齒輪。

多個版本？

除了不同的世代，應用於豐田和雷克薩斯的 THS / HSD / MSHS 系統有兩個主要變體。 第一個也是最常見的是橫向版本，今天體現在愛信AWFHT15中（90年代初它被稱為豐田混合動力系統的THS。現在它是混合動力協同驅動的HSD）。 它有兩種或多或少的緊湊型車型：普銳斯/NX/C-HR（較大）、卡羅拉和雅力士（較小）。

這是一個更現代的 (Prius 4) HSD 變速器，來自橫向版本（現在有兩種不同的尺寸，這裡是更大的）。 它比你在下面看到的變體要緊湊得多（不是在縱向下方的那個，甚至在下面......）

豐田普銳斯 IV 2016 1.8 混合加速 0-180 公里/小時

普銳斯 4 全速行駛，這裡是著名的由電動機/發電機、熱機和中央行星列車組合產生的連續變化效果。

然後是用於多級混合動力系統的 MSHS（我不應該在這裡談論它......但由於它的工作原理相同，它也來自愛信，適用於豐田集團......）這非常重要。 一個需要縱向定位的更大的設備，這次可以生成真正的齒輪，其中有 10 個（一個盒子裡有 4 個真正的齒輪，並巧妙地組合了電動機來實現 10 個。因此，總共不是一個4 的倍數，但這無關緊要）。

實際上有兩個版本：AWRHT25 和 AWRHM50（MSHS，有 10 個報告）。

更有聲望的縱向版本（這裡是 AWRHM50）主要是為雷克薩斯設計的（很少有豐田有這種意義上的發動機）。 有兩個版本，其中一個版本最多可以生成 10 個真實報告。

2016 Lexus IS300h 0-100km/h 和駕駛模式（eco、normal、sport）

回到 1:00 分鐘，看看 AWFHT15 如何生成報告。 奇怪的是，當發動機滿載時，不再感覺到著名的“速度跳躍”……這是因為該設備在 CVT 模式下效率最高（計時碼表），因此滿載會導致正常的連續變化模式。

豐田混合動力車如何工作？

那麼HSD混合設備的基本原理是什麼？ 如果我們必須粗略地總結一下，我們可以談論一個由兩個電動機/發電機運行的熱機（電動機總是可逆的）並且其不同的扭矩（每個發動機的）由中央行星系控制和控制，但是也是由配電器（英文中的“inverter”）控制的電強度（和電的方向）。 減速齒輪（CVT 變速箱）是電子控制的，使 MG1 發動機以特定方式運行，並通過一個中央行星齒輪，允許多種動力組合輸出一個。

發動機可以與車輪完全分離，也可以通過行星驅動...

總之，即使我們想簡化，我們也明白它不會那麼容易吸收，所以我們將重點放在基本原理上。 但是，我已經給你放了一個詳細介紹細節的英文視頻，所以如果你想推動它，你應該能夠做到（當然要有動力和健康的神經元）。

這是普銳斯 2，它不如我上面展示的緊湊。 看看他們如何突出顯示 A / C 壓縮機（發動機左側的藍色）。 事實上，與任何“普通”機器不同，它是由電動機驅動的。 車輪連接到鏈條上，可以在右側的中央部分（電子變速器的正中間）看到鏈條。

電子變速器附近

從側面看，我們看到其中一個車輪懸架通過差速器連接到鏈條上。

多種操作模式

讓我們來看看設備的不同操作模式，以及為什麼它被認為是串行/並行，而通常混合系統是其中一種或另一種。 HSD 的巧妙設計方式允許兩者兼顧，但這也讓它變得有點棘手......

豐田 HSD 設備：細節和架構

這是一個簡化的多色 HSD 設備架構，可幫助您在組件之間建立連接。

該圖與頂部照片相比是顛倒的，因為它是從不同的角度拍攝的...我拍了 Prius 2 圖，這就是為什麼這裡有鏈條，更現代的版本沒有，但原理沒有改變在任何一種情況下（無論是鏈條、軸還是齒輪都是一樣的。

這裡是更詳細的機制，因為應該理解，離合器在這裡是由於轉子和定子MG1之間的電磁力而獲得的。

MG1通過行星齒輪組的行星齒輪組（綠色）與發動機相連。 即，為了使轉子MG1（中央部）旋轉，熱機通過行星齒輪。 我用一種顏色突出顯示了這列火車和引擎，以便我們可以清楚地看到它們的物理聯繫。 此外，圖中沒有突出顯示，綠色衛星和藍色中心太陽輪 MG1 物理連接良好（它們之間有間隙），冠部（火車邊緣）也是如此。 和熱機的綠色衛星。

MG2通過鏈條直接與車輪相連，但它也帶動中央行星齒輪的外行星齒輪（表冠為深藍色，我選擇了相同的顏色來加長行星齒輪，所以我們可以清楚地看到它與MG2相連) ...

這是前面的行星齒輪，不是上圖中的輪廓，我們可以更好地看到與 MG1、MG2 和 ICE 相關的各個齒輪之間的連接。

難點在於理解行星列車的原理，知道內部運動不重合取決於運動模式，而且取決於速度......

沒有離合器？

與所有其他變速器不同，HSD 不需要離合器或變矩器（例如，CVT 需要變矩器）。 由於 MG1，這就是電磁力通過行星傳動係將車輪連接到發動機的地方。 然後是後者 (MG1) 的轉子和定子產生摩擦效應：當您用手旋轉電動機時，會產生阻力，我們在這裡將後者用作離合器。

如果在摩擦期間（定子和轉子之間的速度差，即電機和車輪之間的速度差）產生電力，那就更好了。 電力將儲存在電池中！

這就是為什麼 HSD 系統被認為非常智能的原因，因為它通過在摩擦時刻回收能量來確保最小的能量損失。 在經典離合器上，我們會在熱量中失去這種能量，在這裡它會轉化為電能，然後在電池中恢復。

因此，也沒有機械磨損，因為轉子和定子之間沒有物理接觸。

停止時，發動機可以不停車運行，因為車輪不會阻塞發動機（如果我們在手動變速箱上停車而不停車就會發生這種情況）。 藍色太陽齒輪（也稱為怠速齒輪）是自由的，因此它將電機輪分開（因此是綠色冠狀行星齒輪）。 另一方面，如果太陽齒輪開始接受扭矩，它會將綠色齒輪綁定到表冠，然後輪子將開始逐漸旋轉（電磁摩擦）。

如果太陽齒輪是自由的，力就不能傳遞到表冠。

當轉子旋轉時，定子中會產生摩擦，從而產生扭矩，並將該扭矩傳遞到太陽齒輪，太陽齒輪鎖定並最終向另一個方向旋轉。 結果，在中心的電機軸和外圍的齒圈（齒輪 = 輪子）之間建立了連接。 請注意，該設備還用於停止和啟動：當您想要啟動時，只需短暫地擋住太陽齒輪，以便內燃機的熱電機從連接到從動輪的 MG2 接收扭矩（然後像啟動器一樣啟動它. 確實. 經典）。

所以，總結一下：

• 靜止時，發動機可以旋轉，因為發動機軸和齒圈之間的鏈接沒有建立：太陽齒輪是自由的（即使普銳斯在靜止時通常會關閉以節省燃油）
• 通過提高發動機轉速，轉子旋轉得足夠快以產生電磁力，然後將扭矩傳遞到太陽輪：在電機軸和齒圈之間建立連接。
• 連接後，電機軸和環輪的速度相等
• 當車輪的速度快於發動機時，太陽輪開始向另一個方向旋轉以改變傳動比（在一切都被鎖定後，它開始“滾動”以進一步提高系統的速度）。 相反，可以說，太陽輪通過接收扭矩，不僅連接了電機軸和驅動輪，而且使它們隨後加速（它不僅制動“抵抗”，而且使它們在以下方式）

100%電動模式

在這裡，ICE（熱）和 MG1 電機沒有發揮特殊作用，MG2 通過從電池獲得的電力（因此產生化學反應產生的能量）使車輪旋轉。 而且即使MG2轉動MG1的轉子，也不會影響ICE熱機，因此沒有我們擔心的阻力。

停止時的充電模式

一台熱機在這里工作，它通過行星列車旋轉 MG1。 通過這種方式，電力產生並發送到配電器，配電器僅將電力引導至電池。

能量回收模式

這就是著名的“B”（再生製動）模式，可以在檔位旋鈕上看到（當你按下它時，與MG2動能回收相關的發動機制動更多，阻力是電磁的）。 慣性/動能來自車輪，因此通過機械齒輪和鏈條傳遞到 MG2。 由於電動機是可逆的，它會產生電流：如果我給電動機送汁，它就會啟動，如果我用手轉動停止的電動機，它就會產生電。

該電流由分配器回收以將其發送到電池，然後電池將被充電。

電熱機協同工作

在穩定的速度和良好的速度下，即大多數時候，車輪會由電動（MG2）和熱機的動力驅動。

ICE 熱機驅動行星齒輪，在 MG1 中產生電力。 這也會將機械力傳遞給車輪，因為行星齒輪也與它們相連。

這是困難可能成為限制的地方，因為取決於行星齒輪的旋轉速度不會相同（特別是某些齒輪的方向）。

CVT 式變速箱（如踏板車上的連續和漸進式變化）是由電機之間的電壓相互作用產生的（由於通過線圈的果汁產生的磁效應：感應電磁場）以及行星齒輪. 它接收多個通道的功率。 即使我提供給您的視頻允許您這樣做，也祝您好運。

最大功率

這有點像上一段，除了這裡我們也使用電池可以提供的電力，因此 MG2 從中受益。

這是普銳斯 4 的當前版本：

插電/充電版？

可充電電池選項，允許在全電動汽車上行駛50公里，只是安裝更大的電池並安裝允許電池連接到扇區的設備。

您必須首先通過電源分配器和逆變器來管理功率差異和不同類型的果汁：AC、DC 等。

HSD 4X4 版本？

如您所知，Rav4 和 NX 4H 上存在 4X300 版本，旨在添加到後軸，就像 PSA 的 E-Tense 和 HYbrid / HYbrid4。 因此，它是一台計算機，可確保前後軸車輪的恆定功率，因此沒有物理連接。

為什麼是串行/並行？

該設備之所以稱為串行/並行，是因為當您處於 100% 電氣模式時它被稱為“串行”。 因此，我們的工作方式與 BMW i3 相同，熱機是為電池供電的電流發生器，電池本身驅動汽車。 事實上，通過這種操作方法，發動機與車輪完全斷開。

當電機通過行星裝置連接到車輪時也稱為並聯。 這稱為批量構建（請參閱此處的各種構建）。

豐田在其係統上做得太多了嗎？

在結束這篇文章時，我想說一句長篇大論。 事實上，豐田對其插電式混合動力車有很多話要說，這是完全可以理解和合法的。 然而，在我看來，該品牌在兩個方面走得太遠了。 首先，將技術理想化，暗示它會以某種方式拯救地球，從本質上講，該品牌正在發起一場拯救我們所有人的革命。 當然，它減少了燃料消耗，但我們也不應該被諷刺，非混合動力柴油小型貨車的工作原理幾乎相同，有時甚至更好。

所以豐田是利用當前的反柴油語境來增加一層，我認為在處理的極限上有點點綴，這裡是一個：

電視廣告 - 混合系列 - 我們選擇混合

然後是連接問題。 這個日本品牌的大部分宣傳都基於這樣一個事實，即汽車不需要通過電源充電，就好像它比競爭對手具有技術優勢。 這實際上有點誤導，因為它比其他任何東西都更不利......可以充電的混合動力汽車並非絕對必須這樣做，這是除其所有者之外還提供的一個選項！ 因此，該品牌設法將其中一個缺陷作為優勢，而這仍然很強大，不是嗎？ 具有諷刺意味的是，豐田正在銷售其普銳斯的插件版本，它們應該會更好......這是其中一個廣告：

不需要充電嗎？ 反之，我會說：“瘦，沒辦法……”

繼續前行 ？

為了更進一步，我建議你仔細研究這個視頻，不幸的是，它只有英文版。 解釋是分階段進行的，以使其盡可能簡單明了。