Burrdozel про Toyota Prius
В Приусе трансмиссии в общепринятом смысле нет. Есть ОДНА передача- чисто механическая, которой ДВС соединен с колесами. Без всяких глупостей вроде гидротрансформаторов. Правда, она выполнена в виде планетарной передачи, где СКОРОСТЬ вращения колес зависит от нагрузки, снимаемой с генератора (солнечной шестерни планетарки)… Читайте первоисточник- сайт hybrids.ru, там есть переведенная (мной ) статья Г.Дэвиса. Эта статья- самое толковое из известных мне изложений конструкции Приуса.
--
Теперь несколько слов о гибридах вообще. Гибрид- это помесь, понятно. И к технике это слово применялось в юмористическом плане, пока юмористический оттенок не забылся.
Итак.
Гибриды применительно к автомобилям бывают трех типов.
1. Последовательный.
Применяется уже сто лет (там же на сайте есть статья про железнодорожные вагоны фирмы Вестингауз 1910 года). Широкое применение получил на судах (дизель-электроходы). Применяется в карьерных самосвалах (UnitRig, Comatsu, БелАЗ), подъемных кранах (ДЭК-380), тракторах (ДЭТ-500). Двигатель (чаще дизель) крутит генератор, генератор вырабатывает эл.энергию, от нее крутится электромотор.
Достоинства: Управлять электроприводом большой мощности легче, чем дизелем.
Недостатки: пригоден только для огромных механизмов: в конструкции присутствует дизель (тяжелый), генератор (тяжелый), электромотор(ы)- тоже тяжелые. При торможении требуется энергию рассеивать в пространстве (невозможность рекуперации).
2. Параллельный. Такие автомобили выпускает Хонда (Цивик) и GM.
Вместо маховика между ДВС и обычной трансмиссией (Цивик даже делает такое с ручной коробкой)стоит электромотор-генератор. При разгоне мотор помогает двигателю, при торможении энергия рекуперируется.
Достоинство: Экономичность конструкции за счет рекуперации и возможности снизить мощность ДВС.
Недостаток: Электромотор-генератор- как правило, постоянного тока и низковольтный- что сразу определяет большой вес и большие потери. Кроме того, дополнительный вес мотора и буферной батареи большой емкости.
3. Гибрид разработки Тойота. "Параллельно-последовательный", гибридный гибрид, если хотите. Патентованная конструкция, поэтому такие гибриды выпускает только Тойота (Приус (уже три модели), Лексус (две- джип и седан), Камри (седан), Альфард и Эстима- минивэны, Клюгер (Хайландер)-джипы…), . Правда, была информация, что Форд приобретает лицензию, но на прошлой неделе Тойота объявила, что не собирается срастаться с Фордом. Повлияет ли это на техническую политику Форда- неизвестно.
Устройство: ДВС, мотор и генератор, механически навсегда соединенные с "трехходовой муфтой" (английский термин)- планетаркой. ДВС и генератор- два разных устройства, оба могут быть и генератором, и мотором, работают под управлением частотных преобразователей- в просторечии инверторов. Вся эта простая и легкая конструкция управляется контроллером (вообще в Приусе контроллеров несколько- основной, "голова" с дисплеем, ДВС, АБС, рулевое, батарейка, еще может быть навигация, круиз-контроль…).
Преимущества: Садишься и едешь. Потрясающая динамика (эл.мотор даже на низких оборотах дает бешеный момент). Простота конструкции (меньше деталей- больше надежность), живучесть. Качество Тойоты. Интеллектуальное удовольствие от общения с машиной- постоянно убеждаешься, что о тебе подумали и все предусмотрели. На новых моделях- автоматическая парковка (гидроусилителя нет, есть электроусилитель руля- следовательно, компьютер может управлять рулем и сам. На экран выводится изображение с камеры заднего вида, на изображение накладывается траектория движения машины. Сонары измеряют дистанцию до других машин/бордюров и она сама паркуется).
Недостатки: у первых моделей "негероическая" внешность. Нет лампочки в бардачке (все отмечают- ужасно неудобно ). Недавно на форуме обсуждалась проблема "не могу скачать телефонную книгу в Приус". (Там "синий зуб" и с телефонами он дружит). Еще недостаток- раз в три года выходит новая модель, а я просто не в состоянии за ними угнаться. В смысле- денег не хватит. А очень хочется.
---
К числу распространенных мифов, кроме "малого ресурса батареи" еще относят загадочность поведения- типа " внезапно встанет на дороге и что будешь делать?". Во-первых- не встанет и доедет. Во-вторых, все режимы выверены настолько, что никакой "загадочности" нет- ты просто едешь и удивляешься- как это люди ворочают рычагом КПП, жмут педали в пробках? В 20м Приусе вообще маленький джойстик для переключения режимов. А в новом концепте, показанном на Женевском салоне, вообще небольшой штурвал http://news.drom.ru/20070307/8793/
Так что, граждане, не верьте людям, страдающим технофобией, а верьте тем, кто на гибридах ездит.
Я, как специалист по автоматике, с большим недоверием отношусь к параметрической автоматике, которая широко применяется на большинстве так называемых "современных" автомобилей (а на самом деле это отстойные конструкции 15-20летней давности). И с большим доверием отношусь к правильно построенным автоматическим системам на основе вычислительной техники. Если понятно, о чем я тут написал.
В гибриде есть две абсолютно независимых системы, действующих на совершенно разных принципах. Первая (и по моему впечатлению- основная, если просто ездить, а не дёргаться на дороге) — это торможение электромотором (понятно- переход в режим генератора — на валу возникает тормозной момент, энергия сохраняется в батарее- называется рекуперация. Можно еще вдуть постоянный ток в трехфазную обмотку- мотор вообще встанет как вкопанный.). Вторая- колодки и, естественно, АБС.
Насчет пятна контакта, степени облысения шин и прочего- всё справедливо. (С оговорками- чем больше пятно контакта, тем меньше удельное давление и, соответственно, коэффициент сцепления с дорогой. Важно соотношение площади пятна и ВЕСА автомобиля. Поэтому ставить широкие шины=снижать безопасность. Физика-с. А масса (инерция)-тоже влияет, конечно)
За исключением маленькой детали- управлять торможением с помощью электричества проще. (Это как бы вторая АБС). Можно это делать чрезвычайно тонко- всего-навсего чуть уменьшив ток генерации. Тормозной момент снижается, колеса растормаживаются. Контроллер видит вращение каждого колеса и реагирует.
Все это реализовано очень тщательно. Я проверял на дороге после дождя, который сразу замерзает — ну идеальное покрытие Еще и снежком присыпано. Просто нажал на тормоз на скорости примерно 55км/ч. Остановился. Вышел посмотреть- метр скольжения и потом аккуратный след шин до остановки. Замедление было как всегда, весьма сильное. НИКАКИХ "пинков" от АБС. С точки зрения водителя- ничего не произошло. Жигуль бы на этой дороге пошел кругами.
На новом Приусе еще и система курсовой устойчивости- когда не только контролируются задние-передние, но и левые-правые пары колес. Народ катался по льду реки- говорят, очень трудно его в занос ввести.
При обычной же езде по нормальной дороге колодки вступают в действие крайне мало- только для полной остановки. В результате их ресурс до 100тыс км доходит…
Есть первоисточник- статья американца Г.Дэвиса.
http://www.ecrostech.com/prius/original/PriusFrames.htm — это оригинал
http://www.hybrids.ru/MainPage.htm — это перевод (корявенький, зато мой ).
Но даже у него эта тема не очень раскрыта.
Дело в том, что тормозит Приус программой (вместо парашюта). А алгоритм Тойота не спешит рассказывать.
Преимущество- есть. Когда я написал "нет пинков от АБС"- это означает, что их нет. Машина останавливается очень эффективно за счет электрического торможения, традиционная АБС даже в работу не вступает (хотя один раз этой зимой у меня что-то подобное было- пнуло в педаль). Что такое "очень" — ну надо инструментально определять. Повторяемые условия, измерительные приборы- рулетки, секундомеры… Я скажу, что Мазда626 даже рядом не стояла по эффективности торможения (моя, конкретная, старая) — хотя у той с тормозами все было великолепно. Но это, так сказать, субъективно. Надо сесть и почувствовать. С 40 км/ч машина останавливается практически сразу. У меня есть знакомый, который так пассажирам объясняет необходимость пристёгивания. Притормаживает слегка- этого достаточно.
Если не занимались электроприводом (в частности, подключением асинхронных двигателей к частотным преобразователям), то трудно объяснить, что такое торможение электрической машины электрическим полем. Никакие колодки не сравнятся.
Сцепление с дорогой? Ну Приус- достаточно тяжелая машина, 1200кг сухой вес. У моего колесики узкие (родные) 165/65-15. Так что к дороге он прижат достаточно серьезно. Сорвать колеса при старте не всегда удается -только если на асфальте крошка или песочек (момент только электромотора 400Н-м, сравните с моментом своего двигателя). Более широкие-легко шлифуют. Вот и соображайте.
Насчет управления моментом на колесах. Им же не только при торможении надо управлять. Но и при разгоне.
Описываю ситуацию: снегопад прошлой осенью, на дороге двадцать сантиметров рыхлого мокрого снега, который мгновенно превращается в каток. Резина, ессесно, летняя — ничто не предвещало.
Крутой местами более 20% подъем с поворотами- от моста через речку и вверх.
Если бы я ехал на Мазде, то я бы этой горы испугался. А так- хоть и первый раз, но подкован теоретически- проехал мост, скорость что-то 40. начался подъем. Я ПРОСТО НАЖАЛ ТАПКУ В ПОЛ. И вся задача свелась к тому, чтобы баранка поворачивалась за дорогой. Машина сама установила такую скорость вращения колес, которая им не давала проскальзывать (есть и мин.ограничение, а то так можно и встать- не дураки писали алгоритм). Получилось где-то 35-37км/ч. И мы спокойно заехали, даже разогнались ближе к концу подъема. Я НЕ ДЕЛАЛ НИЧЕГО, просто держал педаль максимально нажатой. (Для тех, кто не знает- это не означет рева двигателя. Двигатель мог вообще отключиться). Коллега со мной ехал (программист; основное занятие- технологические АСУ)- за рулем двадцать лет- сказал "а ведь он на одном алгоритме заехал". Он- это Приус.
Заметьте, это подчеркнуто семейный городской автомобиль.