Тойота гибрид приус как работает – Повседневная жизнь с гибридом Toyota Prius — первые впечатления — Тест-драйв — Motor

Принцип работы Приус: планетарная коробка, электромотор, гибрид

Японские конструкторы смогли разработать гибридный агрегат для моделей Toyota Prius, использующий полезную работу трех двигателей. Они функционируют благодаря одноосному редуктору. Рассмотрим принцип работы и устройство гибридного двигателя Тойота Приус.

Из чего состоит гибридный двигатель Тойота Приус?

Для того чтобы разобраться, как работает гибридный Тойота Приус, понадобится ознакомиться с базовыми компонентами установки. Она включает в себя бензиновый мотор и два мотор-генератора.

ДВС

2ZR-FXE устанавливают на Приус с кузова XV30

Принцип действия ДВС основан на использовании цикла Аткинсона. В качестве топлива допускается использовать бензин марок АИ-92 и АИ-95. Силовой агрегат отличается сниженным уровнем токсичности, экономичным расходом и высоким коэффициентом полезного действия. Функционал планетарной передачи позволяет передавать вращательный момент на колеса автомобиля, а также обеспечивать работу мотор-генератора. Это способствует выработке электрической энергии для поддержания заряда аккумуляторной батареи, функционирования климатической установки и других электроприборов.

Мотор-генератор №1 и №2

Первый предназначен для запуска ДВС, выступая в роли классического стартера. Также он обеспечивает работу мотор генератора №2, при снижении заряда АКБ. Еще одной функцией электродвигателя №1 является выработка электрической энергии для передачи заряда аккумуляторной батареи.

Планетарная коробка и электромоторы Приус (слева XW20, справа XW30)

Второй мотор-генератор обеспечивает непосредственную передачу вращательного момента на колеса, беря энергию из ВВБ.

Принцип работы электромоторов Тойота Приус основан на взаимодействии электромагнитных полей. Для этого используются мощные неодимовые магниты в роторе. Обмотка статора состоит из медных проводников. Оборудование может работать в двух режимах:

Генераторный – происходит выдача трехфазного переменного напряжения с выводов статора. Оно преобразуется в постоянное, за счет применения конвертора. В дальнейшем выработанная энергия направляется на поддержание работы электрооборудования и заряд АКБ;

Двигательный – мотор-генератор получает трехфазное питание на обмотку статора, далее начинает вращаться ротор. Это происходит за счет взаимодействия магнитных полей. В результате получается кинетическая энергия.

Планетарная «коробка передач»

Сложная конструкция планетарного механизма обеспечивает качественное функционирование гибридной установки. Редуктор разработан таким образом, чтобы подключать бензиновую установку исключительно для обеспечения работы генератора или вращения колес. При этом последний режим используется только при наборе оптимального числа оборотов 2ZR-FXE. Указанный показатель находится на уровне от 2000 об/мин.

Принцип распределения работы моторов Тойота Приус гибрид, благодаря конструкции планетарного механизма, выглядит следующим образом:

• передвижение машины на низких скоростях осуществляется на электротяге;
• для обеспечения набора скорости и ее поддержания используется дополнительная энергия от генератора, который двигается с помощью ДВС.

При этом главной чертой планетарного устройства является отсутствие непосредственной связи между бензиновым агрегатом и приводом колес.

Описание режимов работы гибридной силовой установки

Заряжаемый Prius Prime

В указанном разделе рассмотрим, как работает гибридная установка Тойота Приус в различных режимах. Среди них:

начало перемещения с запуском ДВС;

старт на электротяге и движение на высокой скорости;

запуск 2ZR-FXE на ходу;

задний ход.

Начало движения с запуском ДВС

Приус 10

Данный режим используется при недостаточном заряде АКБ для старта с места Тойота Приус. В этом случае гибрид работает следующим образом:

• За счет действия мотор генератора №1 осуществляется вращение планетарного механизма, который запускает двигатель внутреннего сгорания;
• Силовой агрегат внутреннего сгорания начинает разгонять мотор-генератор №1, что сопровождается переходом последнего в генераторный режим. Далее происходит выработка требуемого количества электрической энергии для заряда АКБ и обеспечения работы второго мотор генератора;
• 2ZR-FXEможет работать исключительно для обеспечения работы первого мотор генератора и поддержания требуемого напряжения в электрической сети Тойота Приус.

Старт на электротяге и езда на высокой скорости

Электротяга гибридной установки Toyota Prius работает при старте машины с места в следующей последовательности:

• Езда начинается при заглушенном бензиновом агрегате;
• Электродвигатель №2 приводит в движение колеса и электромотор №1 через шестеренчатую передачу планетарного механизма. Указанный процесс обеспечивается запасенной энергией аккумуляторной батареи. При этом происходит преобразование напряжения из постоянного в переменное.

Для обеспечения движения Приус на высокой скорости, когда достигаются допустимые обороты электродвигателя №1, используется следующий принцип:

• Мотор-генератор №2 посредством шестерен переключается на вращение первого с кратностью 2.6;
• Это обеспечивает уменьшение скорости вращения электромотора №1 в 2.6 раз, по отношению ко второму. Максимально допустимое число оборотов для первого электродвигателя составляет шесть тысяч, набираемых при скорости в 64 км/ч.

Запуск ДВС на ходу

Принцип работы гибрида Тойота Приус с запуском 2ZR-FXE в процессе движения выглядит следующим образом:

• Бензиновый силовой агрегат включается в момент остановки мотор генератора №1, который тормозится за счет изменения направления электромагнитного потока в противоположную сторону относительно вращения ротора. При этом запуск мотра происходит благодаря снятию вращающегося момента с колес автомобиля;
• После набора оборотов двигателем внутреннего сгорания, происходит совпадение направлений вращения всех агрегатов гибридной установки. При равенстве числа оборотов будет наблюдаться равномерное распределение сил на вращение колес;
• При увеличении оборотов ДВС, в сравнении с электромотором №2, будет наблюдаться рост вырабатываемой электроэнергии мотор генератором №1. Она распределяется на зарядку АКБ и поддержание дальнейшего движения, за счет передачи энергии на электродвигатель №2.

Из указанного режима функционирования гибрида можно четко проследить, что мотор напрямую не соединен с колесным приводом. Он передает энергию на вращение колес только при равенстве числа оборотов колес и оси двигателя. Базовая задача бензинового агрегата — функционирования электрогенератора. Это позволяет поддерживать требуемую емкость аккумуляторной батареи.

Задний ход

Prius Prime

За езду автомобиля Тойота Приус задним ходом отвечает мотор-генератор №1. В момент заглушенной установки внутреннего сгорания, первый электромотор переходит в двигательный режим. Это сопровождается противоположным вращением относительно мотор-генератора №2. При этом планетарная ось фиксируется на месте, а вращающий момент с первого электродвигателя передается ко второму, посредством шестеренчатой передачи планетарного механизма. Происходит вращение электромотора №2 в обратную сторону, что сопровождается движением автомобиля задним ходом.

При запущенном бензиновом агрегате, для передвижения задним ходом необходимо увеличить число оборотов электродвигателя №1 относительно двигателя внутреннего сгорания.

Заключение

Конструкция гибрида Toyota Prius позволяет получить экономию топлива за счет следующих факторов:

• Автоматический пуск и остановка бензомотора в требуемые моменты, с использованием цикла Аткинсона для его функционирования;
• Сбор энергии рекуперации при торможении;
• Эффективная нагрузка бензинового силового агрегата благодаря монтажу электромеханического вариатора;
• Отличная аэродинамика.

Видео

Как работает гибрид Toyota — Автоцентр.ua

Гибрид модели Toyota Prius за три ее поколения успели настолько усовершенствовать, что сегодня этот силовой агрегат можно встретить и в ряде более популярных массовых моделях Toyota. Так в чем же конструктивные ноу-хау тойотовского гибрида?

Гибридный силовой агрегат Toyota включает в себя ДВС, два электромотора и планетарный механизм.

Конструкция

Гибридная силовая установка Toyota Prius представляет собой последовательно-параллельную конструкцию (комбинированная), в которой крутящий момент на колеса может передаваться от двигателя внутреннего сгорания напрямую и от тягового электромотора в любых пропорциях. Для реализации работы по такой схеме в конструкцию силовой установки был внедрен, так называемый, делитель мощности. Это планетарный механизм с четырьмя шестернями-сателлитами. К наружной шестерне этого механизма подключен тяговый электродвигатель. Так же она непосредственно связана с главной передачей, которая передает крутящий момент к межколесному дифференциалу и далее на колеса. Четыре сателлита в этой конструкции подключены к двигателю внутреннего сгорания, т.е. их оси вращаются вокруг оси центральной солнечной шестерни. Последняя, в свою очередь, связана с управляющим мотор-генератором. Чтобы понять, как эта конструкция работает, следует по отдельности рассмотреть режимы ее работы.

Расположение основных и вспомогательных элементов гибридной силовой установки Toyota Prius.

Общий принцип работы

Начальный разгон машине обеспечивает тяговый электромотор-генератор MG2. Он вращает внешнюю шестерню планетарной передачи, через которую момент передается на колеса. Когда мощности тягового электромотора становится недостаточно, в работу вступает бензиновый двигатель. При этом он работает в самом экономичном режиме. Вращая шестерни сателлиты, приводятся в действие как наружная шестерня, так и внутренняя, солнечная, которой управляет мотор-генератор MG1. И именно от поведения MG1 зависит на сколько усилие ДВС передастся на колеса, иными словами это называется «формирование передаточного числа трансмиссии».

Очень гибкое распределение крутящего момента в гибридной силовой установке Toyota обеспечивает планетарный механизм.

Так же MG1 отвечает за подзарядку батареи в любом режиме (даже стоя на месте) и за запуск двигателя, что делает систему очень гибкой, вне зависимости от режима эксплуатации. Благодаря этому инженерам Toyota удалось получить универсальную систему распределения крутящего момента, которая максимально оптимально распределяет энергию, полученную при сгорании топлива в ДВС. Эта система так же обладает уникальной механической надежностью, поскольку управление крутящим моментом происходит по проводам, минуя традиционное множество сложнейших механических и гидравлических узлов.

ДВС

Делая эко-мобиль с очень умной силовой установкой инженеры Toyota серьезно подошли и к выбору двигателя внутреннего сгорания. Он, как и в целом автомобиль, разработан для максимальной экономии топлива. А так как эта характеристика напрямую зависит от коэффициента полезного действия мотора, т.е. от эффективности использования теплоты сгораемого топлива, было принято решение создавать ДВС, работающие по циклу Аткинсона. В данном моторе, в отличии от двигателей, работающих по циклу Отто, сжатие начинается не в начале хода поршня вверх, а чуть позже, поэтому часть топливо-воздушной смеси выталкивается обратно во впускной коллектор. Благодаря этому удается увеличить рабочий ход, чем увеличивают время использования энергии давления расширяющихся газов, т.е. повышают КПД мотора с соответствующим снижением расхода топлива. Цикл Аткинсона в гибридах более актуален по причине работы ДВС в данной конструкции в более узком диапазоне оборотов.

Во время торможения один из электродвигателей начинает работать в режиме генератора, подзаряжая АКБ.

В последнем 4-м поколении Toyota Prius используется 1,8-литровый бензиновый двигатель, мощностью 98 л.с.. В Toyota Yaris Hybrid применен 1,5-литровый двигатель, мощностью 75 л.с., в модели Auris – 1,8-литровый 99-сильный ДВС, и в последней новинке Toyota RAV4 Hybrid использован 2,5-литровый ДВС мощностью 155 л.с. Суммарная мощность силовых установок этих гибридов составляет, соответственно, 122 л.с., 100 л.с., 136 л.с., 197 л.с.

Стоит отметить, что инженеры Toyota продолжают совершенствовать конструкцию ДВС, работающего по циклу Аткинсона. На данный момент уже выпускаются моторы с тепловым КПД (коэффициент полезного действия), который достигает 40%. Ранее этот показатель для данных моторов составлял 38 %, а для ДВС, работающих по циклу Отто – еще меньше. Более высокий коэффициент полезного действия означает более эффективное использование тепла, выделяемого при сгорании топлива. Соответственно, удельная мощность и экономичность новых гибридных агрегатов Toyota  стали еще выше.

Кстати, понятие «холостого хода двигателя» у гибридов Тойота отсутствует. Если блок управления запустил мотор, это означает что: либо заряжается батарея, либо прогревается ДВС, либо обогревается салон, либо автомобиль движется.

Электромоторы

В конструкции гибридной силовой установки Toyota используется два электромотора – управляющий мотор-генератор (MG1) и тяговый мотор-генератор (MG2). Мощность тягового электромотора:

Yaris Hybrid – 45 кВт, 169 Нм;

Auris Hybrid – 60 кВт, 207 Нм;

Prius – 56 кВт, 163 Нм;

RAV4 Hybrid – 105 кВт, 270 Нм; задний электромотор – 50 кВт, 139 Нм;

Кстати, управляющий мотор-генератор в данной конструкции выполняет и функцию стартера. Это позволило исключить из конструкции ДВС классический стартер, которые в случае с ДВС, работающими по циклу Аткинсона не могут запускаться на низких оборотах (у обычных ДВС Отто – 250 об/мин). Данный агрегат для запуска нужно «раскрутить» до оборотов не менее 1000, что и делает управляющий мотор-генератор.

Электроника

За обеспечение работы гибридной силовой установки Toyota отвечают еще ряд систем. Это преобразователь напряжения (инвертор), 520В / 600В / 650В. В него входит бустер, инвертор преобразователь постоянного тока в постоянный ток 14 вольт (для питания бортовой сети, DC/DC) и жидкостная система охлаждения. Последняя нужна для создания наиболее благоприятных условий работы электроники. Она работает с наибольшей производительностью и наименьшими потерями при комнатной температуре (порядка 20 градусов Цельсия). Поскольку инвертор оборудован мощными каскадами транзисторов – они требуют быстрого отвода тепла. Этого же требуют и электромоторы в трансмиссии. Для этого к инвертору и трансмиссии подведена жидкостная система охлаждения, температурный диапазон которой гораздо ниже, чем нормальный температурный диапазон двигателя внутреннего сгорания.

Аккумуляторы

На борту гибридов Toyota установлено два типа аккумуляторных батарей. Одна основная никель-металл-гидридная, которая в разных моделях может иметь разную характеристику:

Yaris Hybrid – 120 ячеек, напряжение – 144 В, емкость – 6,5 А/ч;

Auris Hybrid – 168 ячеек, напряжение – 201,6 В, емкость – 6,5 А/ч;

Prius – 168 ячеек, напряжение – 201,6 В, емкость – 6,5 А/ч;

RAV4 Hybrid – 204 ячейки, напряжение – 244,8 В, емкость – 6,5 А/ч;

Батарея имеет собственную систему охлаждения.

У подзаряжаемых гибридов (имеется ввиду Prius PHV) применяется литий-ионная батарея на 95 ячеек с напряжением 351,5 вольт и емкостью 25 А*ч и вспомогательная на 12 вольт (35 А/ч, 45 А/ч, 51 А/ч).

 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Toyota Prius — Википедия

Toyota Prius (/ˈpriːəs/) — первый в мире массовый гибридный легковой автомобиль, который движется за счёт как бензинового, так и электрического двигателей, производимый японской корпорацией Toyota с 1997 года. Латинское слово prius (яп. プリウス) в названии модели трактуется как первый, изначальный^[1]. Автомобиль имеет низкий уровень вредных выхлопов и малый расход топлива. За свою экологичность и оригинальность конструкции получил множество призов и наград, в том числе признавался автомобилем года в Японии

[2]^[3], Северной Америке^[4] и Европе^[5]. Также, компания Toyota получила награду ЮНЕП, подразделения ООН по охране окружающей среды за разработку дружественных к окружающему миру автомобилей, в том числе за модель Prius^[6].

Седан первого поколения в декабре 1997 года поступил в продажу, но только в Японии. А уже начиная с 2000 года немного модернизированный автомобиль стали поставлять в Северную Америку и Европу. Осенью 2003 года увидел свет автомобиль второго поколения. На смену седану пришел более длинный, широкий и обтекаемый хэтчбек с большой дверью багажника сзади

[7]. Prius становился всё популярнее, и публика с нетерпением ждала модель третьего поколения, которая была представлена весной 2009 года. Силуэт автомобиля не претерпел больших изменений, однако на смену плавным линиям пришли более модные четкие контуры и плоские поверхности^[8]. В декабре 2015 года новейший Prius четвёртого поколения начали продавать в Японии^[9].

Помимо базовой модели выпускаются большего размера универсал Prius // и более компактный хэтчбек /, а также автомобиль Prius PHV (Plug-in Hybrid Vehicle) с увеличенной аккумуляторной батареей, которую можно подзаряжать от внешней электросети.

С 2009 по 2019 годы автомобиль Prius продавался в России.

Прототип Toyota Prius, впервые показанный осенью 1995 года

В сентябре 1993 года на фирме Toyota был запущен проект под названием G21 (Global 21) и создана группа из 10 человек, которым было поручено сформулировать требования к автомобилю 21 века. Результаты были представлены к концу года: новый автомобиль должен быть компактным, но вместительным, с длинной колёсной базой и экономичным.

1 февраля 1994 года проект G21 под руководством Такеши Учиямада (Takeshi Uchiyamada) стартовал официально. Так как главным для автомобиля будущего считалось снижения выбросов и расхода топлива, то основное внимание разработчики сосредоточили на силовом приводе. В то время уже были известны гибридные, с использованием двигателя внутреннего сгорания и электромотора, системы, но казалось что, создать такой привод к началу 21 века нереально. Поэтому начались работы над двигателем с непосредственным впрыском и высокоэффективной автоматической трансмиссией. А целью было достичь снижения на треть расхода топлива по сравнению с существующими автомобилями^[10].

В ноябре 1994 года руководство компании поставило более амбициозную задачу, снизить расход топлива вдвое. Выполнить это можно было только с помощью гибридного привода (англ. Hybrid vehicle drivetrain). Никакой теории тогда не существовало, и команда разработчиков в течение полугода перебирала различные варианты пока не пришла к схеме с двумя электромоторами позже названной Toyota Hybrid System (THS). Окончательное решение о создании пригодного для серийного выпуска гибридного автомобиля было принято в июле 1995 года^[11].

Но прежде необходимо было закончить концептуальную модель. Показанный осенью 1995 года на автосалонах во Франкфурте^[12] и Токио^[13] гибридный автомобиль имел совершенно другой привод, названный Energy Management System (EMS). Для того, чтобы отличить концепт от подготавливаемого к серийному производству автомобиля, последний стали называть Prius (Первый)^[14].

В начале ноября 1995 года был собран первый прототип будущего автомобиля, но он не сдвинулся с места. В течение 49 дней разработчики пытались заставить его двигаться и когда он проехал первые 500 метров и заглох, все были просто счастливы. Это было только начало, до создания пригодного к производству автомобиля необходимо было решить ещё гору проблем. Тем более что дата запуска в производство была перенесена с 1998 года на декабрь 1997-го. Автомобиль решили представить к началу конференции по изменению климата^[15].

К августу 1997 года все испытания были закончены, а в сентябре на заводе Takaoka Plant началась предварительная сборка^[16]. 10 декабря первые серийные автомобили сошли с конвейера, все обещания были выполнены и полностью соответствовали рекламной компании под лозунгом «Точно вовремя, к началу 21 века»^[17]

Инновационный автомобиль требовал особого внимания и на фирме была создана специальная служба, оперативно отслеживающая все проблемы, возникавшие у покупателей^[18]. Несмотря на опасения, автомобиль понравился, и его продажи постепенно росли. Покупателей не смущал странный внешний вид модели и её не самые выдающиеся ходовые свойства. Prius выбирали за малый расход топлива, низкую токсичность выхлопа, а главное — за то, что автомобиль был полон технических новинок^[19].

Беспрецедентной особенностью этого проекта стало то, что неизвестные и не опробованные технологии были исследованы и подготовлены к массовому производству всего, примерно, за два года.

Схема гибридного силового привода Toyota Prius: двигатель (Engine) и электромотор (Electromotor) вращают колёса и взаимодействуют между собой

Необходимо сразу уточнить, что Prius заправляется только бензином, всю необходимую электроэнергию он вырабатывает сам. Его гибридный силовой привод (англ. Hybrid vehicle drivetrain) построен таким образом, что позволяет и бензиновому двигателю, и электромотору непосредственно подключаться к ведущим колёсам автомобиля и взаимодействовать между собой. При такой схеме каждый из моторов работает в режиме наибольшей эффективности, за счёт чего и обеспечивается низкий расход топлива и малая токсичность выхлопа бензинового двигателя. Кроме этого, в приводе имеются генератор, преобразователь электрического тока и аккумуляторная батарея.

При трогании и движении на малой скорости, когда эффективность бензинового двигателя низка, автомобиль едет на электротяге, с помощью электромотора, разряжая батарею. С ростом скорости, в работу вступает двигатель внутреннего сгорания, который одновременно крутит ведущие колёса и генератор, заряжая батарею. При резком нажатии на педаль газа, в работу вступают оба двигателя, бензиновый и электрический, обеспечивая интенсивный разгон. А при торможении, совместно с обычной тормозной системой задействуется электромотор, работающий в режиме генератора: он создаёт дополнительный тормозной момент на колёсах и подзаряжает батарею. При остановке, даже кратковременной, всё выключается. Переход от одного режима работы к другому происходит автоматически и практически не заметен^[20][21].

Иногда бензиновый двигатель работает на стоящем автомобиле, например, если ему необходимо прогреться или, если разряжена батарея и её надо подзарядить^[22]. Когда в баке мало бензина, то автомобиль не тронется с места, несмотря на заряженную батарею, его необходимо заправить так, чтобы погасла контрольная лампочка низкого уровня топлива^[23]. При длительном хранении аккумуляторная батарея разряжается, поэтому автомобиль необходимо заводить, хотя бы раз в несколько месяцев^[22].

Надпись на крышке бензобака Toyota Prius можно перевести как:— «Плевать на бензин!»

Многочисленные государственные и независимые исследования показали^{[24][25][26][27][28]}, что автомобиль Prius действительно, первоначально, имел существенно более низкий расход топлива и уровень вредных выбросов. Со временем, производители двигателей внутреннего сгорания сделали их экономичнее и чище, а многие фирмы запустили производство гибридных автомобилей. И хотя Prius также совершенствовался, в последние годы ему стало трудно тягаться с электромобилями по экологичности^[29]. Но он, по-прежнему, имеет над ними такие преимущества, как быстрая заправка бензином и длительный пробег до следующего пополнения бака.

Автомобиль спроектирован так, что большинство его пластмассовых деталей легко перерабатываются^[30], а такие токсичные в утилизации материалы как поливинилхлорид не используются^[31]. Шумоизоляция салона и даже резиновые шланги модели изготовлены из отходов промышленного производства^[32].

Сразу же после запуска автомобиля Prius в производство, была создана сеть пунктов по сбору использованных аккумуляторных батарей, которые, затем, отправляются на переработку^[33]. Кроме того, совместно с другими японскими производителями фирма Toyota запустила специальную программу по извлечению и повторному использованию применяемых в электродвигателях редкоземельных металлов^[34].

Prius в сравнении с обычными автомобилями (данные EPA, пересчитанные в метрические единицы)^[35]

Расход топлива, л/100 км 2001—2003 Toyota Prius    5,7 Honda Civic    6,9 Ford Focus    8,4 2004—2010 Toyota Prius    5,1 Chevrolet Cobalt    8,8 Honda Accord    9,0 2011—2015 Toyota Prius    4,9 Hyundai Elantra    7,3 Chevrolet Malibu    9,0 2016—2017 Toyota Prius    4,5 Chevrolet Cruze    6,9 Nissan Sentra    7,3

В декабре 1997 года продажи автомобиля Prius первого поколения начались в Японии. Это был четырёхдверный седан с салоном на пятерых и отдельным багажником. Автомобиль оборудовался 1,5-литровым бензиновым двигателем и 30-киловаттным электромотором. В 2000-м, после модернизации, в процессе которой была улучшена отдача гибридной системы и повышена топливная экономичность, Prius первого поколения был представлен в Северной Америке и Европе^[36].

«Классический» Toyota Prius второго поколения со знаменитым треугольным профилем

Prius второго поколения появился в продаже в сентябре 2003 года. Большой обтекаемый автомобиль теперь имел пятидверный кузов типа хэтчбек. Электромотор его гибридной силовой установки питался вдвое большим напряжением, стал мощнее, поэтому бензиновый двигатель реже вступал в работу, что давало существенную экономию топлива^[37].

В мае 2009 года в Японии был представлен Prius третьего поколения. Если внешне он сохранил черты предшественника, только имел более модные плоские поверхности и острые грани, то его гибридный силовой привод был на 90 % новым. Специально разработанный для модели 1,8-литровый двигатель большую часть времени работал на пониженных оборотах, меньше нагружался, экономя топливо. Переработанная трансмиссия стала компактнее и легче, а электрическая часть системы работала ещё на более высоком напряжении, что повышало её отдачу^[38].

В июле 2007 года фирма Toyota показала автомобиль-прототип Prius PHV (Plug-in Hybrid Vechicle), созданный на базе модели второго поколения, который имел вдвое большую батарею, подзаряжаемую от внешней электросети^[39]. Модель сочетала экологическую чистоту электромобиля и длительный пробег до заправки гибрида. В конце 2009 года, после запуска Prius третьего поколения, начались испытания его подзаряжаемой версии с новейшей литий-ионной батареей. Вскоре, ограниченные партии автомобилей стали предлагать в аренду для правительственных и коммерческих организаций на ключевых рынках: в Японии, Северной Америке и Европе^[40]. На фирме решили изучить требования покупателей к автомобилям такого типа и найти оптимальный баланс между пробегом, временем зарядки, размером и стоимостью батареи. В конце января 2012 года подзаряжаемый гибрид Prius PHV поступил в продажу. Автомобиль мог проехать около 25 километров только на электротяге и полностью заряжался за 90 минут^[41].

Toyota Prius v, семиместный универсал

Универсал Prius α с увеличенной колёсной базой был представлен в Японии в мае 2011 года. В нём могли комфортно разместиться пятеро взрослых и багаж объёмом до 552 литров. Имелся также семиместный вариант автомобиля с тремя рядами сидений и багажником объёмом 200 литров. Для размещения дополнительного ряда сидений стандартную батарею заменили на более компактную литий-ионную, которую переместили из багажника в нишу между передними сиденьями^[42]. Этот же автомобиль под названием Prius v (versatile — универсальный) в конце года поступил в продажу в Северной Америке^[43], а летом 2012 — года в Европе, под именем Prius +^[44].

Компактный Toyota Prius c

В декабре 2011 года в Японии был представлен компактный хэтчбек Aqua с самым низким, на тот момент, расходом топлива в мире^[45]. Весной следующего года этот автомобиль под названием Prius c (city — городской) стали продавать в Северной Америке^[46]. Автомобиль был на полметра короче базовой модели Prius, оборудовался 1,5-литровым бензиновым двигателем и имел, размещённую под задним сиденьем компактную аккумуляторную батарею.

Созданный на новой корпоративной платформе TNGA (Toyota New Global Architecture), Prius четвёртого поколения поступил в продажу в Японии в декабре 2015 года. Футуристического вида, угловатый с зазубринами и зигзагообразными элементами автомобиль сильно отличался от предшественников. Двигатель модели остался прежним, но была повышена его эффективность, полностью изменённая трансмиссия стала ещё компактнее, а созданные на новой элементарной базе электронные компоненты были намного экономичнее. Независимая задняя подвеска, а также размещённая под задним сиденьем батарея позволили существенно увеличить объём багажника. Впервые, но только в Японии, предлагалась полноприводная версия автомобиля с периодически подключаемым электроприводом задней оси^[47].

В феврале 2017 года появился обновлённый Prius PHV, созданный на базе модели четвёртого поколения, но с несколько иным оформлением передней и задней частей. Батарея увеличенной ёмкости позволяла ему проезжать в режиме электротяги до 68 километров. Довести её заряд до 80 % от максимума на станции быстрой подзарядки можно было всего за 20 минут. Время же полной зарядки от бытовой электросети составляло от 2 до 14 часов, в зависимости от напряжения и допустимой силы тока^[48]. В Северной Америке этот же автомобиль продаётся под названием Prius Prime^[49].

Версии Prius
	Prius							Prius PHV		Prius α/v/+[50]		Aqua/ Prius c[51]
Поколения	I[52][53]		II[54]	III[55]	IV[56]			I[57]	II[58]	—		—
Код	NHW10	NHW11	NHW20	ZVW30	ZVW50	ZVW51	ZVW55*	ZVW35	ZVW52	ZVW40**	ZVW41	NHP10
Годы выпуска	1997— 2000	2000— 2003	2003— 2009	2009— 2015	2015—			2011— 2016	2017—	2011—		2011—
Кузов	Седан		Хэтчбек							Универсал		Хэтчбек
Cx	0,3[59]	0,3[60]	0,26[61]	0,25[62]	0,24[63]			0,25[64]	0,25[65]	0,29[66]		0,28[67]
Длина, мм	4275	4310	4450	4460	4540			4480	4645	4615		3995
Колёсная база, мм	2550		2700							2780		2550
Вес, кг***	1254	1220	1270	1350	1370	1390	1490	1440	1530	1490	1470	1080
Бензиновый двигатель
Рабочий объём, см³	1496			1779								1496
Мощность, кВт (л.с.)	43 (58)	53 (72)	57 (77)	73 (99)	72 (98)			73 (99)	72 (98)	73 (99)		54 (74)
Электромотор
Мощность, кВт	30	33	50	60	53		53+5,3****	60	53	60		45
Максимальное напряжение, В	273,6[68]		500[69]	650[70]	600[71]			650[72]	600[73]	650[74][75]		520[76]
Батарея
Тип	Ni-MH					Li-ion	Ni-MH	Li-ion		Li-ion	Ni-MH	Ni-MH
Ёмкость, А ч	6,5					3,6	6,5	21,5	25	5	6,5	6,5
Напряжение, В	273,6[68][77]		201,6[69][70][71]			207,2[71]	201,6[78]	207,2[57]	351,5[58]	201,6[74]	201,6[75]	144[76]
Вес, кг	80[79]	55[80]	39[81]	41[82]	40[83]	24[84]	40[83]	80[72]	120[73]	31,5[85]	41[86]	31[87]
* полный привод ** семь мест *** максимальная снаряженная масса **** спереди+сзади

Большую роль в распространении модели Prius сыграла поддержка правительств, которые в виде субсидий, налоговых льгот и скидок поддерживали покупателей, приобретавших автомобили меньше загрязняющие окружающую среду.

В Японии покупатель автомобиля Prius мог получить выгоду до 7300 долларов в виде льгот, в том числе за счёт снижения налога на покупку, налога производителя и увеличения амортизационных отчислений. В США с 2002 по 2007 год было выделено четыре миллиарда долларов на налоговые скидки тем, кто купит гибридный автомобиль. В Великобритании субсидия в 1000 фунтов предоставляется каждому покупателю такого автомобиля. Во Франции была введена налоговая скидка примерно в 2000 евро на «чистые» автомобили.

В целом, вскоре после начала мировых продаж Prius правительства одиннадцати государств стали оказывать поддержку «зелёным» автомобилям^[88].

Кроме чистой экономии на расходах, Prius, как не загрязняющий окружающую среду автомобиль, имеет особый статус в большинстве европейских городов. Так, в Лондоне он освобождался от уплаты налога при въезде в центральную часть города^[89].

• Вскоре после начала массовых продаж автомобиля Prius в США эмигрант из СССР, профессор университета Алексей Северинский (Alex Severinsky) подал в суд на фирму Toyota, утверждая, что она нарушает ряд его патентов по гибридной трансмиссии. После шести лет разбирательств спор был урегулирован: стороны согласились, что некоторые автомобили Toyota использовали технологии подобные запатентованным, но гибридная трансмиссия Prius была создана в рамках исследовательской программы Toyota, независимо от любых других изобретений^[90].
• Исследования Национального бюро по преступлениям в сфере страхования США (NICB) показали, что автомобиль Prius имеет низкий уровень угонов. Так, если в 2008—2010 годах в среднем угонялся каждый 78 автомобиль, то для Prius этот показатель составил один угон на 606 автомобилей. А из этих угнанных — 97 % автомобилей их владельцы получили обратно^[91].
• Ассоциации страховщиков Японии в своём отчёте по состоянию на ноябрь 2017 года сообщает, что при общем спаде количества угонов автомобилей воры сконцентрировали своё внимание на отдельных моделях. Так, доля Prius достигла 22 % всех угнанных автомобилей, что является рекордом последних четырёх лет^[92].
• Многие голливудские звёзды владели автомобилем Prius. Среди них: Джессика Альба, Натали Портман, Дженнифер Энистон, Камерон Диас, Сальма Хайек, Гвинет Пэлтроу, Джулия Робертс, Деми Мур, Джулианна Мур, Клаудия Шиффер, Леонардо Ди Каприо, Том Хэнкс, Харрисон Форд, Мэтт Деймон, Орландо Блум, Брэдли Купер, Оуэн Уилсон, Дастин Хоффман, Мэтт Грейнинг^[93].

Хронология[94]
Год	Месяц	Событие
1995	Октябрь	Концептуальная модель Prius показана на Токийском автосалоне
	Ноябрь	Построен первый прототип серийного автомобиля
1997	Март	Представлен гибридный силовой привод THS (Toyota Hybrid System)
	Октябрь	Впервые показан серийно изготовленный Prius первого поколения
	Декабрь	Начались продажи автомобиля в Японии
2000	Ноябрь	Суммарные продажи Prius достигли 50 тысяч штук[95]
2002	Август	Продажи Prius достигли 100 тысяч штук[96]
2003	Апрель	Представлено второе поколение гибридного силового привода THS II[97]
	Сентябрь	Полностью переработанный Prius второго поколения показан публике
2004	Ноябрь	Prius признан автомобилем 2005 года в Европе
2005	Декабрь	Производство Prius второго поколения началось в Китае
2006	Апрель	Общие продажи Prius достигли 500 тысяч автомобилей[98]
2008	Апрель	Суммарные продажи Prius достигли миллиона автомобилей[99]
2009	Май	Представлен обновлённый Prius третьего поколения
2010	Январь	По итогам 2009 года Prius вышел на первое место по продажам в Японии[100]
	Сентябрь	Общие продажи Prius достигли двух миллионов штук[101]
	Ноябрь	Началось производство Prius третьего поколения в Таиланде[102]
2011	Январь	Продажи Prius в Японии в 2010 году достигли рекордных 315 тысяч штук
	Апрель	В США продан миллионный Prius[103]
	Май	Представлен большой универсал Prius α
	Ноябрь	Представлен подключаемый к внешней электросети автомобиль Prius PHV
	Декабрь	Продажа большого Prius v началась в США
	Декабрь	Производство Prius третьего поколения началось в Китае[104]
	Декабрь	В Японии представлен компактный хетчбэк Aqua[45]
2012	Январь	Продажа Prius PHV началась в Японии
	Март	Prius PHV поступил в продажу в США
	Март	Универсал Prius+ поступил в продажу в Европе
	Март	Начались продажи компактного Prius c в США[46]
2013	Июль	Суммарные продажи Prius достигли трёх миллионов автомобилей[105]
2015	Декабрь	Новейший Prius четвёртого поколения поступил в продажу в Японии[9]
2017	Февраль	Обновлённый Prius PHV начали продавать в Японии[48]

Продажи[106]
Модель	Год	Всего	В Японии	В Северной Америке	В Европе	В других странах	В России
Prius	1997	323	323	—	—	—	—
	1998	18 000	18 000	—	—	—	—
	1999	15 000	15 000	—	—	—	—
	2000	19 000	13 000	6 000	709	2	—
	2001	29 000	11 000	16 000	2 000	162	—
	2002	28 000	7 000	20 000	841	216	—
	2003	43 000	17 000	25 000	859	387	—
	2004	126 000	60 000	56 000	8 000	2 000	—
	2005	175 000	44 000	110 000	19 000	3 000	—
	2006	186 000	49 000	109 000	23 000	5 000	—
	2007	281 000	58 000	184 000	32 000	7 000	—
	2008	286 000	73 000	163 000	41 000	8 000	—
	2009	404 000	209 000	144 000	43 000	7 000	30[107]
	2010	509 000	315 000	144 000	42 000	8 000	367[108]
Prius	2011	368 000	197 000	130 000	25 000	17 000	225[109]
Prius α/v/+		64 000	55 000	9 000	—	43	—
Aqua/Prius c		361	361	—	—	—	—
Prius	2012	363 000	177 000	151 000	19 000	16 000	115[110]
Prius α/v/+		187 000	130 000	45 000	11 000	1000	—
Aqua/Prius c		315 000	267 000	38 000	—	11 000	—
Prius PHV		27 000	11 000	13ˆ000	3& 000	0	—
Prius	2013	316 000	145 000	147 000	12 000	11 000	52[111]
Prius α/v/+		154 000	104 000	38 000	11 000	1 000	—
Aqua/Prius c		318 000	262 000	45 000	—	11 000	—
Prius PHV		21 000	4 000	12 000	5 000	54	—
Prius	2014	242 000	102 000	125 000	7 000	9 000	27[112]
Prius α/v/+		118 000	77 000	33 000	7 000	2 000	—
Aqua/Prius c		282 000	233 000	43 000	—	5 000	—
Prius PHV		20 000	5 000	13 000	1 000	5	—
Prius	2015	203 000	74 000	115 000	7 000	7 000	4[113]
Prius α/v/+		92 000	52 000	31 000	7 000	2 000	—
Aqua/Prius c		261 000	216 000	42 000	—	4 000	—
Prius PHV		7 000	1 000	4 000	925	7	—
Prius	2016	357 000	221 000	102 000	16 000	18 000	—
Prius α/v/+		53 000	27 000	17 000	7 000	2 000	—
Aqua/Prius c		194 000	168 000	24 000	—	3 000	—
Prius PHV		3 000	160	2 000	227	1	—
Prius	2017[114]	218 600	116 600	68 600	11 100	22 300	184[115]
Prius α/v/+		38 500	17 600	11 700	7400	1700	—
Aqua/Prius c		149 300	131 600	14 700	—	3000	—
Prius PHV/Prime		51 000	26 700	21 700	2500	100	—

Toyota Prius Работа автомобиля в различных режимах движения часть1

Крутящий момент и энергия ДВС и моторов/генераторов объединены и распределяются планетарным набором шестерен, названным Toyota «устройством распределения мощности» (PSD, Power Split Device). И хотя оно не сложно для производства, это устройство является весьма трудным для его понимания и еще более мудреным, чтобы рассмотреть в полном контексте все режимы работы привода. Поэтому посвятим несколько других тем обсуждению устройства распределения мощности. Короче говоря, это позволяет Prius работать и в последовательном-, и в параллельно-гибридных режимах работы одновременно и получать некоторые из преимуществ каждого режима. ДВС может крутить колеса непосредственно (механически) через PSD. В то же самое время переменное количество энергии может быть снято с ДВС и превращено в электричество. Оно может заряжать батарею или передаваться к одному из моторов/генераторов, чтобы помогать крутить колеса. Гибкость этого механического/электрического распределения энергии позволяет Prius улучшать показатели топливной экономичности и управлять выбросами во время движения, что невозможно при жесткой механической связи между ДВС и колесами, как в параллельном гибриде, но без потерь электрической энергии, как в последовательном гибриде. Prius, как часто говорят, имеет CVT (Continue Variable Transmission) — бесступенчато-регулируемую или «постоянно-переменную» трансмиссию, это и есть устройство распределения мощности PSD. Однако обычная бесступенчато-регулируемая передача работает точно так же, как нормальная коробка передач за исключением того, что передаточное отношение может меняться непрерывно (плавно), а не в небольшом диапазоне шагов (первая передача, вторая передача и т.д.). Немного позже мы рассмотрим, чем PSD отличается от обычной бесступенчато-регулируемой передачи, т.е. вариатора.

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

10    кузов: рабочая жидкость Т-4 — 3,8 литра.

11    кузов: рабочая жидкость Т-4 — 4,6 литра.

20 кузов: рабочая жидкость ATF WS — 3,8 литра. Срок замены: через 40 тыс. км. По японским срокам масло меняется раз в 80 тыс. км, но для особо тяжелых условий эксплуатации (а японцы относят эксплуатацию автомобилей в России как раз к этим особо тяжелым условиям — и мы с ними солидарны) масло положено менять в 2 раза чаще.

Расскажу об основных различиях в обслуживании коробок, т.е. о замене масла. Если в 20-м кузове, чтобы поменять масло, надо просто открутить сливную пробку и, слив старое, залить новое масло, то на 10-м и 11-м кузовах не все так просто. Конструкция масляного поддона на этих машинах выполнена таким образом, что если просто открутить сливную пробку, то сольется только часть масла, причем не самого грязного. А 300-400 грамм самого грязного масла с прочим мусором (кусочки герметика, продукты износа) остается в поддоне. Поэтому чтобы заменить масло, надо снять поддон коробки и, вылив грязь и почистив его, поставить на место. При съеме поддона мы получаем еще один дополнительный бонус — мы можем продиагностировать состояние коробки по продуктам износа, находящимся в поддоне. Самое страшное для владельца — это когда он на дне поддона увидит желтую (бронзовую) стружку. Такой коробке жить осталось недолго. Прокладка поддона пробковая, и если отверстия на ней не приобрели овальную форму — ее можно использовать повторно без всяких герметиков! Главное при установке поддона — не перетянуть болты, чтобы не разрезать прокладку поддоном. Что еще интересного применено в трансмиссии: Использование цепной передачи довольно необычно, но все обычные автомобили имеют шестеренчатые редукторы между двигателем и осями. Их цель состоит в том, чтобы позволить двигателю вращаться быстрее, чем колеса и также увеличивать произведенный двигателем крутящий момент к большему крутящему моменту на колесах. Отношения, с которыми скорость вращения уменьшена и крутящий момент увеличены — обязательно то же самое (пренебрежем трением) из-за закона сохранения энергии. Отношение называют «полным передаточным числом». Полное передаточное число Prius в 11-м кузове — 3,905. Оно получается так:

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

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

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

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

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

Почему используется цепной привод? Потому что это позволяет избежать осевого усилия (сила, направленная вдоль оси вала), которая возникала бы при применении обычных косозубых шестерен, используемых в автомобильных трансмиссиях. Этого можно было бы также избежать при использовании прямозубых шестерен, но они производят шум. Осевое усилие не проблема на промежуточных валах и может быть уравновешено коническими роликовыми подшипниками. Однако, это не так просто с выходным валом PSD. Нет ничего очень необычного в дифференциале, осях и колесах Prius. Как в обычном автомобиле, дифференциал позволяет внутренним и внешним колесам вращаться с разными скоростями, когда автомобиль поворачивает. Оси передают крутящий момент от дифференциала до ступицы колеса и включают сочленение, позволяющее колесам перемещаться вверх и вниз вслед за подвеской. Колеса — легкий алюминиевый сплав и оснащены шинами высокого давления с низким сопротивлением качения. Шины имеют катящийся радиус приблизительно 11,1 дюймов, что означает, что на каждый оборот колеса автомобиль перемещается на 1,77 м. Необычен только размер штатных покрышек на 10 и 11 кузове: 165/65-15. Это довольно редкий размер резины в России. Многие продавцы даже в специализированных магазинах совершенно серьезно убеждают, что такой резины не существует в природе. Мои рекомендации: для российских условий наиболее подходящим размером является 185/60-15. В 20 Prius размер резины увеличен, что благотворно сказалось на ее долговечности. Теперь интересней: что отсутствует в Prius, что есть в любом другом автомобиле?

Это:

—    нет никакой ступенчатой коробки передач, ни ручной, ни автоматической — Prius не использует ступенчатые передачи;

—    нет никакого сцепления или трансформатора — колеса всегда жестко связаны с ДВС и моторами/генераторами;

—    нет никакого стартера — запуск ДВС производится с помощью MG1 через шестерни в устройстве распределения мощности;

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

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

Тойота Приус Гибрид: технические характеристики, цена, фото

В рамках Киотского протокола, подписанного в 1997 году, многие страны взяли на себя ответственность сократить вредные выбросы в атмосферу.

Учитывая тот факт, что одним из инициаторов этого протокола была именно Япония, многие крупные японские компании запустили ряд проектов, призванных снизить количество выбросов. Одной из компаний была и Toyota Motor – здесь еще в 1992 году представили «Хартию Земли», дополненную впоследствии «Экологическим планом действий».

Эти два документа определили одно из наиболее приоритетных на сегодняшний день направлений деятельности компании – разработку новых экологически чистых технологий. В рамках этой программы разрабатывались несколько вариантов силовых установок, среди которых и гибридная силовая установка, появившаяся в 1997 году на автомобилях Тойота Приус Гибрид.

Первое поколение Toyota Prius (1997-2003 гг.)

Разработка автомобиля с гибридной силовой установкой началась еще в 1994 году. Главной задачей для инженеров являлось создание электродвигателя и источников питания, способных если не заменить, то хотя бы эффективно дополнить основной двигатель внутреннего сгорания.

Инженеры Toyota, по их признанию, протестировали свыше ста вариантов различных схем и компоновок, что позволило создать действительно эффективную схему под названием Toyota Hybrid System. В итоге, после доведения системы до полностью рабочей модели, она была установлена на автомобиль Toyota Prius Hybrid (модель NHW10), ставший первым гибридным автомобилем компании.

Система THS представляет собой комбинированную силовую установку, состоящую из двигателя внутреннего сгорания, двух электромоторов и бесступенчатой трансмиссии HSD. Бензиновый мотор 1NZ-FXE объемом 1500 см3 способен развивать мощность 58 л.с., а суммарная мощность электромоторов составляет 30 кВт. Электромоторы используют энергию, накопленную в высоковольтных батареях с запасом 1.73 кВт*ч.

Главной особенностью силовой установки являлось то, что электромоторы могли также работать, как генератор — при движении на бензиновом двигателе, а также при рекуперативном торможении, они заряжали батарею и позволяли через время снова ее использовать. Сам мотор работал по принципу Аткинсона, благодаря чем средний расход топлива в условиях города составлял от 5.1 до 5.5 л/100 км.

Электромотор мог работать как отдельно от основного двигателя, так и в синергетическом режиме, позволяя быстрее разгоняться до более экономичной передачи. Все это позволило снизить количество вредных выбросов в атмосферу примерно до 120 г/км – для сравнения, гибридный гиперкар Ferrari LaFerrari выбрасывает в атмосферу 330 г/км.

Несмотря на свои достоинства и экономичность, Тойота Приус Гибрид был встречен довольно прохладно – сказывалась необычная силовая установка, недостаточно мощная даже для спокойной езды автомобиля массой свыше 1200 кг.

Поэтому в 2000 году силовая установка была доработана в версии NHW11 – мощность бензинового двигателя увеличена с 58 до 72 л.с., а мощность электромотора – с 30 до 33 кВт. Также благодаря небольшим изменениям в системе накопления энергии, емкость ВВБ возросла до 1.79 кВт*ч.

Второе поколение NHW20 (2003-2009 гг.)

Появившаяся в 2003 году гибридная модель Тойоты Приус существенно отличалась от своего предшественника. Прежде всего, гибрид получил кузов пятидверный хэтчбек – этот кузов был более популярен среди 72% потенциальных покупателей автомобиля, чем седан.

Вторым значительным изменением являлась модифицированная силовая установка THS II. Все тот же полуторалитровый бензиновый мотор 1NZ-FXE был форсирован до 76 л.с., а вот мощность электромотора увеличена до 50 кВт. Это позволило не только увеличить максимальную скорость гибрида со 160 до 180 км/ч на бензиновом моторе и с 40 до 60 км/ч на электродвигателе, но также сократить время разгона до 100 км/ч почти в полтора раза.

Использование инвертора принципиально новой конструкции дало возможность снизить массу батарей с 57 до 45 кг и сократить количество элементов. Запас накопленной энергии снизился с до 1.31 кВт*ч, но так как инвертор нового образца позволял более эффективно преобразовывать рекуперативную энергию, то запас хода на аккумуляторных батареях по сравнению с Приус первого поколения увеличился, а скорость зарядки батарей возросла на 14%. Также удалось снизить расход топлива до 4.3 л/100 км, а уровень выбросов угарного газа – до 104 г/ км.

Улучшение динамических характеристик гибрида, а также активная рекламная кампания привели к тому, что уровень продаж Приус стремительно стал расти. Если моделей первого поколения было продано порядка 110 000 единиц, то только в 2004 году Toyota Motor продала более 125 000 Prius II, а в 2008 году количество проданных автомобилей превысило 285 000 машин.

Третье поколение ZVW30 (2009-2016 гг.)

Несмотря на явный коммерческий успех, инженеры Toyota продолжили совершенствовать модель в целях повышения его автономности при использовании экологически чистых источников энергии и дальнейшего снижения выбросов. На базе системы THS была разработан принципиально новый последовательно-параллельный гибридный привод Hybrid Synergy Drive, работающий по тому же принципу, но с рядом серьезных нововведений.

Прежде всего, вместо исчерпавшего ресурс увеличения мощности двигателя 1NZ-FXE стал устанавливаться двигатель 2ZR-FXE объемом 1800 см3, развивающий мощность в 99 л.с. Мощность электромотора повысили до 60 кВт, а его размеры уменьшились благодаря применению планетарной передачи. Рекуперативная система доработана с целью повышения КПД и ускорения времени зарядки. Несмотря на возросшую почти до 1500 кг снаряженную массу, динамические характеристики только улучшились благодаря более мощному мотору.

Применение нового гибридного привода позволило не только повысить динамические характеристики автомобиля, но и сделать его более экономичным. По заявлению инженеров Toyota, расход в смешанном режиме составляет 3.6 л/100 км – это паспортные данные.

Естественно, что в реальных условиях этот показатель выше, но по отзывам владельцев, в среднем он не превышает 4.2-4.5 л/100 км, против почти 5.5 л/100 у второго поколения Prius.

Еще одно нововведение – установленная в крыше солнечная панель мощностью 130 Вт, используемая для работы системы климат-контроля.

В 2012 году модель прошла модернизацию, в ходе которой была существенно повышена автономность гибрида на электрической тяге. Установлены новые аккумуляторные батареи, а их емкость увеличена почти в 3 раза – 21.5 А*ч против 6.5 и запасенная энергия в 4.4 кВт*ч против 1.31. Такой заряд позволяет гибриду проехать на электромоторе 1.5 км при максимальной скорости в 100 км/ч или 20 км при скорости в 40 км/ч. При этом выброс вредных веществ в атмосферу составляет всего 49 г/км.

Четвертое поколение (2016 г.)

Осенью 2015 года компания Toyota на автосалоне в Лас-Вегасе презентовала новое поколение Prius Hybrid. Автомобиль основан на совершенно новой платформе и радикально отличается своим агрессивным и интересным дизайном, намекающим на более спортивных характер.

Это действительно так – по словам главного инженера проекта Prius Коузди Тоесима, при разработке дизайна гибриду придали спортивные черты, так как он стал намного быстрее и динамичнее своих предшественников.

Силовая установка Hybrid Synergy Drive осталась практически без изменений. Но благодаря использованию более совершенных материалов, повышению крутящего момента электромотора и новому электромеханическому вариатору удалось повысить максимальную скорость автомобиля. Также в середине 2016 года появится первая полноприводная версия гибрида, с установленным в заднем мосту дополнительным электромотором мощностью 7.3 кВт.

С высоковольтными батареями новой конструкции гибрид проезжает более 50 км на электрической тяге, а усовершенствованная зарядная система сокращает время полной зарядки до 90 мин и дает возможность набрать 60% заряда всего за 15 минут.

На сегодняшний день компания Toyota продала уже более 3.5 млн. своих автомобилей семейства Prius. Эта модель заслуженной считается самым популярным гибридом в мире и с уверенностью демонстрирует, что будущее за автомобилями с гибридной и электрической силовой установкой, снижающими вредное воздействие на окружающую среду.

Видео

В заключение видео-обзор последней версии.

гибрид, кузова, поколения, XW10, 20, 30, 40, 50, Альфа

Погоня за снижением вредных выбросов в атмосферу не обошла стороной и автомобильную промышленность. В рамках разработанного корпорацией Тойота «Экологического плана», уже более 20 лет назад был представлен автомобиль с гибридным мотором – Toyota Prius, обзор которого представлен в этом материале.

Toyota Prius XW50 после рестайлинга 2018

Название Приус, которое с латинского переводится как «первый», как подчеркивает достижение Тойоты, которым удался экологический и инновационный автомобиль, отмеченный наивысшими наградами как мирового автомобильного сообщества, так и звеном ООН, ответственным за охрану окружающей среды.

Первый массовый гибрид

Toyota Prius XW10 первого поколения до обновления

Разработки гибридных автомобилей велись с начала 20-го века, но ни Фердинанду Порше, ни шведской Volvo не удалось сделать то, что совершила Тойота, а именно создать первую массовую гибридную машину. Тойота Приус и в этом оправдывает свое название. Выпущенный в 1997 году для Японского рынка, тогда еще только седан, стремительно завоевал внутренний рынок и начал покорять мир уже через три года.

Благодаря невысокому количеству вредных выхлопов и низкому потреблению топлива, автомобиль стал сверхпопулярен в Северной Америке, где, ввиду модных веяний на «озеленение», уже к 2008 году было продано более полумиллиона автомобилей, а мировые продажи перевалили за миллион. По состоянию на 2017 год, количество произведенных и реализованных гибридов превысило отметку в 10 миллионов экземпляров.

Салон Toyota Prius первого поколения

Создание

О создании автомобиля будущего, инженеры Тойота задумались еще в 1993 году, создав научную группу под названием Global21, и обозначили требования к транспорту XXI века – длинная колесная база, вместительность при небольших размерах и экономия топлива. Поставленные изначально задачи по уменьшению расхода топлива на треть, уже через год были не актуальны.

Toyota Prius XW10 после рестайлинга 2000 года

Новой целью для научной группы стала разработка силового агрегата с расходом, сниженным вдвое. Вариантом для решения этой задачи, стала разработка гибридного мотора (THS) для Тойота Приус, решение о выпуске которого было утверждено в 1995 году.

В этом же году был собран первый Приус, который почти 2 месяца создатели не могли заставить тронуться. Первый «пробег» гибрида составил всего пятьсот метров, после чего автомобиль отправился на двухлетнюю доработку. Официальная презентация первого Тойота Приус совпала с проведением конференции по изменению климата, и это был не прототипный образец, а экземпляр сошедшего с конвейера гибрида. Prius в первом кузове был встречен на «ура» и начал уверенное шествие по завоеванию автомобильного мира.

Под капотом Toyota Prius XW10

Экологичность

В первое десятилетие выпуска Приуса, ему не было равных по показателям экологичности и потребления топлива. Спустя время, многие автопроизводители переняли опыт Тойота и представили свои версии гибридных автомобилей, а также достигли совершенства в производстве классических ДВС, уменьшив на них расход топлива и выбросы в атмосферу.

Вклад в сохранение окружающей среды Тойоты Приуса не ограничивается гибридной силовой установкой. Автомобиль сконструирован таким образом, что в его составе отсутствуют токсичные материалы (например, ПВХ), а весь пластик успешно перерабатывается. Вторсырье также используется для изготовления многих деталей, таких как шланги и трубки. Утилизацией и дальнейшей переработкой отработавших свой срок аккумуляторов занимается специально созданная сеть пунктов приема.

Гибридная силовая установка Prius

Двигатель Тойоты Приус представляет собой тандем двигателя внутреннего сгорания и электромотора. При этом, автомобилю требуется заправка исключительно бензином, а энергия батарей восполняется за счет генератора и преобразователя тока. Конструкционной особенностью Тойота Приус является возможность подключения к ведущим колесам, как бензиновому, так и электродвигателю. Реализовано это следующим образом: на старте и при движении на низких оборотах, автомобиль движется на электроприводе.

Toyota Prius XW20 после обновления

Когда скорость и обороты возрастают, то инициативу перехватывает ДВС, который, помимо передачи энергии на бесступенчатую трансмиссию, приводит в движение шкив генератора, заряжающий аккумуляторы. При резком ускорении работают оба мотора гибрида, тем самым увеличивая крутящий момент для совершения ускорения. Помимо зарядки от бензинового двигателя, Тойота Приус способна пополнять емкость батарей за счет рекуперативной энергии торможения. А при остановке, даже на непродолжительный срок, например, на светофоре, все силовые системы отключаются, экономя энергию.

Салон Toyota Prius XW20

Однако, в некоторых режимах допускается работа бензинового мотора на холостом ходу или при медленном движении. Это происходит, когда уровень заряда аккумуляторов снизился и ему требуется подзарядка. А снижаться она может, к примеру, при длительном отсутствии эксплуатации, поэтому при простоях Приус необходимо запускать хотя бы два раза в месяц.

Под капотом Toyota Prius XW20

Также не удастся воспользоваться автомобилем при низком количестве топлива в баке. Автомобиль «потребует» пополнить его запас, несмотря на полный заряд аккумулятора.

Версии и поколения

Сегодня модельный ряд Тойота Приус состоит из четырех полноценных поколений. Каждое из них подвергалось определенного рода модернизациям либо имело субмодель.

Багажник Toyota Prius XW20

1-е поколение XW10

Первый кузов гибридного Приус, вышедшая в 1997 году, представляла собой пятиместный \ седан. На протяжении трех лет Тойота не развивала международные продажи этого автомобиля из-за невысоких тяговых способностей гибридного силового агрегата. В качестве двигателя внутреннего сгорания был установлен мотор 1NZ-FXE, объемом 1,5 литра и мощностью 58 л.с. (немногим более 42 кВт*ч).

Максимальная мощность электродвигателей составляла 30 кВт*ч. Этого не хватало даже для спокойной езды в автомобиле, масса которого составляла 1240 кг. Лишь в 2000-м году инженерам удалось увеличь отдачу силовой установки (суммарно до 86 кВт*ч) и снизить потребление бензинового двигателя (от 2,9 до 5,9 литров на 100 км, в зависимости от условий). После этого Тойота Приус стал активно продаваться в Европе и странах Северной Америки.

Покупателям пришелся по душе просторный салон гибрида, стильный дизайн и абсолютная бесшумность. Интерьер также отличался от обычных Тойот – панель приборов размещалась по центру, возле ветрового стекла. За состоянием работы гибридной установки можно было наблюдать на 6-ти дюймовом экране. С его помощью также управлялась мультимедийная система. В автомобиле устанавливались 2 подушки безопасности, а ремни имели преднатяжители и ограничители усилия.

2-е поколение XW20

Следующий кузов гибрида Тойота Приус выпускалось японской компанией с 2003 по 2009 год. По заявлениям представителей автогиганта, этот автомобиль разрабатывался «с чистого листа».

Салон Toyota Prius XW30

Внешне автомобиль изменился кардинально, представив собой пятидверный хэтчбек. В автомобиле втрое увеличилось количество подушек безопасности, а кузов изготавливался из высокопрочной стали.

Изменения коснулись также и интерьера. Рулевое колесо стало овальным, на нем появились кнопки управления мультимедиа. Экран увеличился до 7-ми дюймов. Музыкой, телефоном, подключенным по Bluetooth, и системой кондиционирования можно было управлять с помощью голосовых команд. Кстати, кондиционер и отопитель работали от электрического компрессора, независимо от бензинового двигателя.

Под капотом Toyota Prius XW30

Гибридная система THS II представляла собой увеличенный до 50 кВт*ч электропривод, позволяя ему снижать нагрузку на ДВС, тем самым экономя топливо. Масса аккумуляторов снизилась на 14%, что также положительно сказалось на динамике автомобиля. Модернизированный 1,5 литровый мотор также увеличил свою мощность до 77 л.с.

3-е поколение XW30

Третье поколении Тойота Приус незначительно увеличилось в размерах, сохранив при этом узнаваемый классический дизайн. Наклон передних стоек увеличил обзорность, а сдвиг верхней точки кузова назад добавил комфорта пассажирам заднего ряда сидений.

Инновации не обошли стороной это поколении Тойота Приус – на крыше гибрида в дорогой комплектации присутствовали солнечные батареи, с помощью которых работала система проветривания салона в жаркие дни. Ультразвуковые датчики ассистировали при парковке, поворачивая руль в нужном положении, а специальный радар отвечал за работу адаптивного круиз-контроля.

Бензиновый двигатель 2ZR-FXE имел 99 л.с. и объем 1,8 литра, что на больших скоростях позволяло уменьшить нагрузку и снизить расход топлива на 10%. Электродвигатель работал на повышенном напряжении до 650 вольт, тем самым его отдача выросла на 20%.

Салон Toyota Prius XW50 до обновления

4-е поколение XW50

Последнее, на данный момент, поколение Тойота Приус в кузове XW50, несмотря на свой футуристический дизайн, сохраняет пропорции предыдущего поколения. Интерьер создан для максимального комфорта водителя и пассажиров. Огромный 9-ти дюймовый дисплей имеет встроенную навигацию и позволяет управлять мультимедийными функциями интуитивно. Система проецирования на лобовое стекло выполнена в цвете и не требует переключения внимания водителя на приборную панель. Руль обтянут специальной кожей, адаптируемой к температуре воздуха. Также Тойота Приус оснащена комплексом систем, предназначенных для предотвращения аварий.

Toyota Prius XW50 после обновления 2018

Силовые установки также подверглись модернизации. Электродвгигатели теперь размещены параллельно, а не соосно, что позволило уменьшить энергетические потери на 20%. Но главным нововведением стала возможность выбора между никель-металл-гидридными и литий-ионными аккумуляторами. Первые обеспечивают более стабильную работу в условиях низких температур, вторые – отличаются большей плотностью зарядки.

Изменений в части бензинового силового агрегата не производилось, но появилась возможность приобрести Тойота Приус в полноприводной версии. Привод на задние колеса осуществлялся с помощью электрического мотора, мощностью 5,4 кВт, чего, в принципе, достаточно для комфортного управления в условиях плохих или заснеженных дорог.

Корма Toyota Prius XW50

Микровэн XW40

Помимо классических вариантов кузова типа седан и хэтчбек, Тойота Приус выпускался в кузове универсал. Увеличенная база гибрида позволила установить на него три ряда сидений и увеличить количество мест до семи. Микровэн был построен на базе третьего поколения и имел уменьшенную в габаритах литий-ионную батарею. Что примечательно, на трех континентах автомобиль имел разные названия – Prius α в Японии, Prius V – в США, а для Европы – Prius +.

Toyota Aqua

В 2011 году появилась модификация Тойота Приус Аква, отличием которой от выпускающегося на тот момент третьего поколения, стал сниженный с 3,9 до 2,83 литров расход топлива. Достигалось это за счет уменьшения габаритов и массы кузова. Для рынка Северной Америки гибрид поставлялся под именем Toyota Prius C.

Prius PHV (Prime)

Специально разработанный для использования в населенных пунктах Prius PHV, стал результатом пятилетней интенсивной работы инженеров Тойота. Главной особенностью стала длительная автономная работа на аккумуляторных батареях и возможность их подзарядки с помощью внешней электрической сети с напряжением 110 Вольт.

Подзаряжаемый гибрид первого поколения, выпускающийся с 2012 по 2015 год, мог обеспечить пробег исключительно на электродвигателях до 20 километров на скорости 80 км/ч. Только при понижении уровня заряда, подключался бензиновый мотор. Это позволило снизить расходы на топливо на 45%, при передвижениях на длинные расстояния.

Отличить первый PHV от обычного Prius XW30 можно по надписи на крыле

Внешне гибрид PHV отличался блестящими наклейками сзади и спереди, голубыми фарами и наличием лючка, под которым размещался разъем зарядки. Изменения в интерьере были еще менее заметны – монитор отображал предполагаемое время включения бензинового двигателя.

Второе поколение гибрида Prius PHV получило батарею увеличенной мощности, позволяющей автомобилю преодолеть 68 километров со скоростью до 135 км/ч. Инновационной стала возможность быстрой подзарядки до 80% всего за 20 минут от сети 240 Вольт.

Снаружи Prius PHV получил увеличенные элементы решетки радиатора и бампера, а также двухцветные колеса. Вместо цельного дивана, сзади устанавливается двухместное сиденье с разделяющей консолью. Несмотря на значительные плюсы Тойота Приус PHV, не обошлось без минусов. Из-за увеличенной батареи пришлось пожертвовать частью багажника. Его объем составляет всего 360 литров, при это в нем не нашлось места для запасного колеса.

Заключение

Роль гибрида Тойота Приус в мировом автомобилестроении не переоценить. Преодолев массу трудностей, инженеры создали по-настоящему инновационный продукт. Став первым массовым гибридным автомобилем, Приус задал вектор для других автомобильных концернов.

Видео