Ð ÐÐ ÐÐ¡ÐÐÐÐÐÐÐ ÐÐ Ð¡ÐªÐÐªÐ Ð¨ÐÐÐ¡Ð¢ÐÐÐ¢Ð - Toyota

В ПРЕСЛЕДВАНЕ НА 

СЪВЪРШЕНСТВОТО 

ИЛИ КАК TOYOTA ПРЕВЪРНА ХИБРИДИТЕ 

В ЧАСТ ОТ НАШАТА РЕАЛНОСТ 

ИСТОРИЯ,ТЕХНИКА, 

ДИЗАЙН, ЛИЧНОСТИ 

1

ЕКИПЕН ДУХ 

Въпреки своите несъвършенства двигателят с вътрешно 

горене продължава да играе главна роля в автомобила. Засега 

електрозадвижването не намира значимо място под слънцето 

като солов играч, но работата в екип за пореден път дава 

отлични резултати. Един разказ за високия дух, упоритостта, 

преследването на мечтите и целите, за хибридите и 

потенциала, който се крие в това съчетание. 

В 

края на 1995 година, шест месеца 

след като отговорните фактори в 

Toyota правят революционна стъпка, 

давайки зелена светлина на проекта за 

хибриден автомобил, и две години преди 

планираното начало на неговото серийно 

производство, работещите по проекта 

специалисти попадат в задънена улица. 

Прототипът просто не желае да потегли, 

а реалността се разминава категорично 

с виртуалните компютърни симулации, 

съгласно които системата би трябвало да 

функционира безпроблемно. 

Екипът на Такеши Учиамада, вложил в 

това начинание неоценим човешки, технологичен 

и финансов ресурс, е принуден да се 

върне в изходната точка и да преразгледа цялата 

си стратегия. Инженерите запретват ръкави 

и се впускат в денонощни изчисления, 

конструктивни промени, прекалибриране, 

писане на нов управляващ софтуер и прочее 

неблагодарни занимания в продължение на 

цял месец. В крайна сметка усилията им са 

възнаградени, но радостта трае кратко – автомобилът 

изминава няколко десетки метра, 

след което отново излиза от строя. 

3

По това време Toyota отдавна е автомобилен 

гигант с утвърден имидж 

на производител на висококачествени 

автомобили и провалът в едно толкова 

амбициозно ново начинание е просто немислим 

сценарий за компанията. Нещо 

повече – демонстрацията на технологичен 

потенциал и финансова мощ е основна 

част от замисъла на хибридния проект 

и маркетинговите стратези не могат 

да си позволят отстъпление пред заложеното 

от самите тях предизвикателство. 

По принцип цялата идея за хибридната 

разработка е нетипична за духа на Toyota, 

която по това време е известна повече със 

своя консерватизъм, отколкото със стремеж 

към новаторство. Стилът на компанията 

от десетилетия е подчинен на уникална 

философия, включваща внедряването на 

доказали ефикасността си производствени 

и маркетингови модели, тяхното адаптиране, 

развиване и усъвършенстване. 

Комбинацията от тези методи, съчетана с 

традиционния японски дух, дисциплина и 

мотивация, довеждат до съвършенство производствените 

методи на островния гигант 

и го превръщат в еталон за ефективност. 

В последните години обаче сред ръководството 

на Toyota се е формирала нова 

визия за бъдещето, съобразена с новото 

самочувствие на глобален играч, устремен 

към върха на автомобилната индустрия, а 

създаването на хибриден модел следва да 

изиграе ролята на първата голяма крачка 

в амбициозната задача за изграждане 

на авангарден и по-разкрепостен имидж. 

Желанието за промяна форсира процеса, 

което на свой ред натоварва развойния капацитет 

на фирмата до краен предел. Първият 

Prius се ражда в танталови мъки, а 

екипът на неговите създатели се сблъсква 

с неподозирани препятствия, изненадващи 

трудности и мъчителни технологични 

загадки. Разработката и проектният етап 

са скъпоструващи експерименти, съпроводени 

от множество грешни стъпки и 

недостатъчно прецизни инженерни решения, 

довели до огромен разход на време, 

усилия и капитал. 

В крайна сметка обаче целта е постигната 

– авангардният хибриден Prius изиграва 

очакваната роля на маркетингов катапулт, 

който успява да превърне Toyota в 

технологичен пионер и да разбие консервативния 

имидж на компанията, създавайки 

около нея изцяло нова високотехнологична 

4

аура с подчертан „зелен“ акцент. Разработката 

на първото поколение струва на Toyota 

колосалната сума от един милиард долара, 

поглъща огромен инженерен потенциал и 

подлага на изпитание упоритостта, трудолюбието, 

духа и таланта на всички, пряко и 

индиректно свързани с проекта. 

Въпреки че стартира като „изстрел в 

тъмното“, Prius се превръща в революция 

за Toyota не само от технологична гледна 

точка. Процесът на неговото създаване 

напълно променя целия управленски 

модел на компанията, чийто мениджмънт 

никога не е вземал такова високорисково 

решение. Без твърдата позиция 

на ръководители като Хироши Окуда и 

Фуджио Чо хибридът може би нямаше да 

се пръкне в люлката на японския гигант. 

Грозното, изстрадано пате се превръща 

в начало на всички начала, очертавайки 

един възможен път към бъдещето на автомобила, 

а второто поколение започва 

да носи директни финансови дивиденти, 

попадайки на благодатната почва на високите 

петролни цени. Естествено и следващият 

след споменатите двама, кормчия 

на компанията Кацуаки Уатанабе умело 

използва положените от предшествениците 

си основи, поставяйки хибридните 

технологии в приоритетна позиция за 

развитие и през следващите години. Третият 

Prius вече е неизменна част от новата 

философия на Toyota, безспорно значим 

технологичен и пазарен фактор в автомобилната 

индустрия. В момента основните 

инвестиции са насочени към изграждането 

на технологии и производствени методи, 

които да направят новото поколение 

хибриди много по-достъпни и ефективни, 

а основен приоритет в развойната 

дейност са новите акумулаторни технологии, 

модерната управляваща електроника 

и силовите електроагрегати. Тук ще 

се опитаме да разкажем за действителния 

героизъм, проявен от създателите на уникалното 

творение. 

Каросерията не блести 

с впечатляваща външност, 

но под нея се крие уникална 

техника, която поставя ново начало 

в автомобилостроенето. 

5

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Той потегля тихо и някак странно за 

лек автомобил. Плъзга се в мъглата 

от изгорели въглеводороди и с мълчалива 

надменност преминава край боботещите 

мотори на събратята си. Леко ускорение 

и тишината внезапно се нарушава 

от дискретното, но характерно бръмчене 

на бензиновия мотор. Сякаш за да демонстрира 

зависимостта на човечеството от 

петролните горива, класическият двигател 

с вътрешно горене декларира скромно, но 

недвусмислено своето присъствие в модерната 

хибридна система. Звукът на малката 

високотехнологична бутална машина 

е съвсем ненатрапчив, но самата му поява 

свидетелства, че удостоеният с престижни 

награди хибриден пионер Prius все пак не е 

електромобил и си остава дълбоко привързан 

към бензиновия резервоар... 

Това решение е съвсем закономерно. 

Може би след десетилетия електрическият 

автомобил ще е изместил събрата си, 

задвижван от мотор с вътрешно горене, 

но на този етап хибридната технология е 

най-добрата възможна алтернатива на класическите 

автомобили с бензинови и дизелови 

двигатели, когато става дума за ниски 

емисии. Алтернатива, която реално работи, 

произвежда се в големи количества и вече 

има приемливи цени. 

В същото време ролята на бензиновия 

двигател при японския модел е значително 

намалена, а електрическата система взема 

активно участие в задвижването както 

пряко, така и косвено, спомагайки за оптимизирането 

на работата на ДВГ. През 

последните години инженерите на Toyota 

и Lexus развиха първоначалната си идея за 

съчетаване на качествата на паралелния и 

последователния хибрид, като добавиха някои 

допълнителни елементи и увеличиха 

ефективността на електромоторите, силовата 

електроника и батериите. Те обаче останаха 

верни на два технически принципа 

– използване на планетарен механизъм за 

комбиниране на мощностите на две елек- 

6

трически машини и ДВГ, и eлектротрансформация 

на част от енергията на ДВГ, 

преди тя да бъде насочена към колелата. 

За мнозина хибридната идея на японските 

инженери и днес продължава да изглежда 

фантастична, но корените й могат да бъдат 

открити доста назад във времето. Същинският 

принос на Toyota е в смелостта на 

решението за създаване на хибриден автомобил 

във времена, в които той не е нужен 

на никого, в практическото прилагане на 

модерни технологии, позволили адекватно 

управление на процесите с помощта на 

интелигентен алгоритъм и бързодействаща 

електроника. Зад тази лесна формулировка 

обаче стои огромната и всеотдайна работа 

на стотици висококвалифицирани инженери 

и изразходването на огромен финансов 

и технологичен ресурс. Благодарение на 

далновидно изградената научна и развойна 

база, на творческото интерпретиране 

на съществуващи успешни идеи и на вече 

доста продължителния опит в областта на 

хибридните разработки, японският гигант 

продължава да бъде доайен в тази област 

независимо от амбициите на новосъздадените 

хибридни консорциуми. 

Днес е ясно, че най-важното качество 

на Prius е хармонията между съставните 

компоненти на силовия тракт, постигната 

в преследване на максимална ефективност. 

Отделните агрегати са свързани в концептуално 

обща синергетична схема, отразена 

и в името на задвижващата система – HSD 

(Hybrid Synergy Drive). Още при конструирането 

на Prius I инженерите на Toyota са 

получили възможност да мислят широкомащабно, 

прекрачвайки границите на реализираните 

до този момент комбинации 

между ДВГ и електромотори и осъзнавайки 

предимствата, които би донесло по-гъвкавото 

използване на електроенергията в 

една напълно интегрирана система. С това 

те изпреварват концептуално колегите си, 

На пръв поглед единствено силнотоковите кабели в силовия тракт показват, че задвижването 

на Prius е различно от конвенционалните. Всъщност под корпуса на трансмисията могат да се 

открият цели две електрически машини. 

7

използващи паралелни хибридни решения 

с коаксиално свързани електродвигател и 

бензинов мотор. Японците създават машина, 

при която електроенергията не изминава 

елементарния път „акумулатор – електромотор 

– трансмисия – колела“ и обратно, а се 

включва в сложен кръговрат с участието на 

ДВГ, чиято механична енергия се използва 

за генериране на ток за задвижване в реално 

време. Схемата на Тоyota дава възможност за 

избягване на необходимостта от класическа 

предавателна кутия, за избиране на високоефективни 

режими на работа на ДВГ поради 

непряката му връзка със задвижващите 

колела, както и за режим на регенерация на 

енергията при спиране и за изключване на 

двигателя при престой като част от общата 

идея за максимални икономии. 

Както казахме, след успеха на Тоyota 

множество компании се обединиха в целеви 

консорциуми, за да наваксат загубеното 

време. Не може да се отрече обаче, че почти 

всички проекти се свеждат до паралелното 

конструктивно решение, което не може да 

достигне ефективността, а с това и смисъла 

на технологичната философия на Toyota. 

И днес компанията спазва принципната 

архитектура на първоначално разработената 

система, но в името на истината 

трябва да споменем, че конструирането на 

версиите на по-големите модели на Lexus 

изисква развойна дейност, съпоставима с 

тази при създаването на първия Prius. Той 

самият значително еволюира при второто 

и третото си поколение, а скоро на пазара 

ще се появи и plug-in версията с литиевойонни 

батерии като поредна революционна 

крачка в развитието на тази технология. 

Междувременно напрежението на системата 

значително нарасна, електрическите мотори 

увеличиха ефективността и намалиха 

обема си, което позволи елиминирането на 

някои детайли в конструкцията за задвижване 

на планетарния механизъм и намаляване 

броя на задвижваните елементи. Развойната 

дейност също никога не е спирала, 

а новите модели са все по-ефективни... 

Не на последно място значителното 

предимство на модела на Toyota няма само 

технически аспект – силата на Prius е и в 

посланието, което излъчват неговата сложна 

концепция и дизайн. Клиентите на хибридите 

търсят нещо изцяло ново и се стремят 

не само да пестят гориво и емисии, но 

и да го правят публично като изява на екологичния 

си мироглед. „Prius се превърна в 

синоним на хибрид, в своеобразна есенция 

на тази технология“, отбеляза самият вицепрезидент 

на Honda Джон Мендел. Разбира 

се, в Toyota продължават напред – големият 

успех на Prius накара компанията да вземе 

фундаментално и доста смело маркетингово 

решение за създаване на цяла моделна 

линия с това име, която по подобие на 

Lexus и Scion ще се превърне в отделна 

дъщерна марка. В момента се работи върху 

минимодел и компактен ван, които скоро 

ще се предлагат на пазара, където вече 

може да се открие и Auris Hybrid. 

Засега няма реални изгледи някой 

да оспори лидерската 

позиция на Тoyota и Lexus 

в хибридната област 

въпреки нарастващата конкуренция. Съществена 

част от пазарните успехи на компанията 

днес се дължат именно на Prius 

– както веднъж сподели президентът на 

Toyota USA Джим Прес: „Преди години хората 

купуваха Prius, защото е Тоyota, днес 

много хора купуват Toyota, защото тя произвежда 

модел като Prius.“ Това само по себе 

си е изключителен пробив. При появата на 

първите хибриди на пазара през 2000 година 

повечето хора гледаха на тях просто със 

скептично любопитство, но с увеличаването 

на цената на горивата набралата скорост и 

солидна преднина Toyota бързо се адаптира 

към променящата се обстановка. 

Когато започва създаването на модела 

Prius обаче, никой не очаква всичко това да се 

случи – пред инициаторите на проекта и ангажираните 

с реализацията инженери няма 

нищо друго освен бели листове хартия... 

8

РАЖДАНЕТО НА ЕДНА 

НОВА ФИЛОСОФИЯ 

На 28 септември 1998 година на Парижкия 

автосалон група ръководни 

кадри от Toyota начело с председателя 

на борда на директорите Шоичиро Тойода 

трябва да представят Yaris, новия малък 

модел на компанията. Появата му на пазара 

на Стария континент е насрочена за 1999 г., 

а през 2001 г. трябва да бъде дадено началото 

на неговото производство в нов завод в 

Южна Франция. 

След края на презентацията, когато 

шефовете обичайно отговарят на въпроси, 

се случва нещо странно. По принцип центърът 

на вниманието трябва да бъде Yaris, 

но със своите въпроси журналистите бързо 

изместват фокуса върху новия хибриден 

модел на Toyota, наречен Prius. Всички се 

интересуват от представянето му в Европа, 

което трябва да стане през 2000 г. Моделът 

е показан за първи път през декември 

1997 г. в Япония и със своята невероятна 

технология и нисък разход на гориво бързо 

грабва вниманието на автомобилните производители 

и журналистите по света. През 

юли 1998 г. тогавашният президент на концерна 

Хироши Окуда обявява, че от 2000 

г. Toyota ще започне да експортира около 

20 000 автомобила в Северна Америка и Европа. 

От този момент благодарение на Prius 

думите Toyota и хибрид вече се произнасят 

като синоними, въпреки че по това време 

все още никой не знае за какво точно става 

дума. Малцина са наясно, че компанията 

е успяла не само да проектира този технологичен 

шедьовър, но и – поради липсата 

на техническа база и развоен потенциал от 

страна на доставчиците – сама да конструира 

и произвежда множество от уникалните 

системи и елементи. Трудно е да бъде 

пресъздаден пълноценно на няколко страници 

истинският героизъм, който проявяват 

отговорните фактори и конструкторите 

в Toyota, съумели да превърнат една идея в 

годен за серийно производство модел. 

9

Основният мотор в проекта за създаването 

на Prius е тогавашният шеф на техническия 

отдел и сегашен изпълнителен вицепрезидент 

на Toyota Такеши Учиамада. 

През 1990 г. комунизмът вече рухва, 

а икономиките на индустриалните 

демокрации се развиват бурно. 

Точно тогава председателят на борда на 

директорите на Toyota Ейджи Тойода 

предизвиква горещ дебат в компанията. 

„Трябва ли да продължим да произвеждаме 

автомобили по начина, по който го 

правим сега? Ще оцелеем ли през ХХІ век, 

ако развойната ни дейност продължи да се 

движи по същите релси?“ 

По това време стремежът на производителите 

е да увеличават размерите на 

автомобилите и да ги правят все по-луксозни 

и Toyota не се отличава по нищо, преследвайки 

същите цели. Тойода, човекът, 

който заедно със своя съратник Соичиро 

Хонда е бил водещо начало в следвоенната 

автомобилизация на Япония, обаче е 

загрижен. „Това едва ли ще продължава 

дълго. Някой ден нещата ще се обърнат 

и ако ние не насочим нашата развойна 

дейност по нови пътища, след години ще 

търпим последствията от това.“ Във време, 

когато краткосрочните перспективи за 

създаване на по-мощни и луксозни модели 

са приоритетни, подобни тези звучат като 

ерес. Тойода обаче продължава упорито да 

10 

ПРОЕКТЪТ G21 

проповядва своята философия, докато изпълнителният 

вицепрезидент, отговорен 

за развойната дейности и разработките на 

нови модели – Йоширо Кимбара, не прегръща 

тази идея. През септември 1993 г. 

той създава G21, проектен комитет, който 

трябва да изследва нагласите и да определи 

философията на автомобила на ХХІ век. 

Още от самото началото Кимбара определя 

целта като автомобил с голямо интериорно 

пространство и нисък разход на гориво. По 

това време компанията разполага с армия 

от 12 000 инженери, включително 22-ма 

главни инженери; координацията между 

отделните звена започва да става все потрудна, 

а взимането на решения се превръща 

в сложен процес. Големият концерн натрупва 

критична маса, която все по-трудно 

се контролира. За да се постигне по-висока 

ефективност, са формирани четири отделни 

звена за развойна дейност, съответно 

за моделите с предно и задно предаване, 

за товарни и SUV модели и за системи за 

задвижване. Всяко от звената включва групи 

за планиране, дизайн, разработване и 

изследване на различни компоненти като 

ходова част и силов тракт. Когато Кимбара 

споделя с шефа на отдела за проектиране 

на модели с предно задвижване Фумио Сигура, 

че смята да му възложи задачата да 

разработи изцяло новия автомобил на ХХІ 

век, последният не е особено очарован, тъй 

като и без това има премного работа. Тогава 

инициативата е поета от главния инженер 

на отдела по общ инженеринг Рисуоке Кобочи, 

който формира един „дрийм тийм“ 

– група от 10 талантливи конструктори от 

всички отдели, които трябва да започнат 

работа по проекта. Така се ражда нов екип, 

наречен G21 Working Group. 

Първата задача на този екип е да формулира 

идеи за нови начини за конструиране 

и производство на автомобили през ХХІ век 

и да създаде концепция за нов автомобил. 

Още в началото на работата си групата си 

поставя за цел да конструира автомобил,

който при компактните размери на Corolla 

да може да изминава по 20 км с всеки литър, 

тоест да има среден разход от едва 5 литра на 

100 км. След множество обсъждания, включващи 

използването на двигател с директно 

впръскване на бензин и CVT трансмисии, 

се прокрадва и идеята за хибридно задвижване. 

В предлагането на идеи се включват 

все повече инженери, защото на срещите 

често присъстват и гости от различни отдели, 

които имат желание да вземат участие в 

проекта. В началото на 1994 г. целта все още 

изглежда далечна, тъй като всички смятат, 

че след като става дума за автомобил на ХХІ 

век, производственият му старт трябва да 

бъде най-рано през 1999 година. 

Първият състав, работещ по проекта 

G21, е разпуснат през януари 1994 г. и 

е формирана нова група, която трябва да 

развие идеите на предишната. Тя вече няма 

статут на комитет, а на постоянен проектен 

екип и също включва привлечени от различни 

проектни подразделения инженери, 

ангажирани със създаването на икономичен 

автомобил. За шеф е избран ръководителят 

на Техническия административен 

отдел Такеши Учиамада. По това време 

начело на подобни отдели вече са високоспециализирани 

и профилирани експерти 

в определени области. Учиамада няма опит 

в областта на продуктовото планиране, но е 

изключително широко скроен и кипи с работата 

си. Роден през 1943 

година, той от малък се 

интересува от техниката 

и чете биографии на 

изобретатели като Томас 

Едисон. След като се сдобива 

с книга за Фердинад 

Порше и разбира, че 

именитият конструктор 

е създал не само спортни 

автомобили, но и „костенурката“ 

на VW, Учиамада 

започва да изпитва 

много повече симпатия 

и интерес към обикновени 

автомобили като 

Ford Model T, отколкото към състезателните. 

Баща му също работи като главен инженер 

в Toyota и е ръководител на проекта 

за легендарното трето поколение на Crown. 

Фактът обаче, че Учиамада завършва не машинно 

инженерство, а приложна физика в 

университета в Нагоя, му дава възможност 

да мисли по-широкомащабно и да оглави 

новия проект, след което да се впусне в дебрите 

на непознатото с удивителен устрем. 

Като начало, заедно със своя помощник 

Ичида, в продължение на един месец той 

изучава базовата структура на автомобила. 

Новият екип няма никакви ангажименти 

към съществуващи модели, конвенционални 

концепции и прочее. Инженерите 

имат пълната свобода да работят върху 

изцяло нови технологични решения – подход, 

напълно различен от правилата в консервативна 

компания като Toyota по онова 

време. Той обаче е напълно приемлив, когато 

става дума за революционен автомобил, 

чието проектиране трябва да започне от 

бял лист хартия. 

Въпреки амбициите на участниците 

в проекта, работата им витае в сферата на 

фундаменталните науки, а конструкциите 

им са по-скоро с имагинерен характер – до 

момента, в който изпълнителен вицепрезидент 

на Toyota и пряко отговорен за проекта 

става главният управляващ директор Уада. 

Само с едно изречение той успява да даде 

11

нова посока и тласък в дейността на екипа: 

„Докога ще продължавате с дискусиите? 

Преди да приключите, светът ще е съвсем 

различен.“ Уада има интересен подход към 

развойната дейност – той смята, че автомобилната 

промишленост прахосва прекалено 

много средства, за да строи прототипи в ранна 

фаза на развитието на проектите. „Виждали 

ли сте някоя строителна фирма да прави 

толкова прототипи на мост? Дори самолетните 

компании правят по два. Само ние, от 

автомобилната промишленост, правим многобройни 

прототипи. Трябва да се фокусираме 

върху проектната фаза и да конструираме 

реални автомобили на по-късен етап.“ 

След като се съсредоточава върху практичната 

страна на нещата, екипът скоро 

започва да формира идеите си. В първите 

от тях няма нищо революционно – автомобилът 

трябва да е с размер на Corolla, 

но с увеличено вътрешно пространство, 

да изглежда модерно, а електрическото 

кормилно управление да намали разхода 

на гориво с около три процента. След 

много дискусии и участие на останалите 

развойни екипи е решено окачването да 

бъде Макферсън отпред и торсионна греда 

отзад. Впоследствие тази компановка ще се 

окаже подходяща за адаптирането на останалите 

технологични решения. За да се ускори 

процесът на разработване, Учиамада 

прави нещо революционно за представите 

на Toyota. Той изоставя обичайната по това 

време за компанията концепция с резервен 

план, съгласно която много компоненти се 

разработват едновременно от самата фирма 

и от доставчик. Тази философия е помагала 

на Toyota да продължи да работи дори 

при сериозни природни катаклизми. Новият 

проект обаче е твърде неконвенционален 

и все още неясен, което прави съставянето 

на резервен план трудно осъществимо. 

12 

В ТЪРСЕНЕ НА 

ХИБРИДНА СИСТЕМА 

На 1 август 1994 година е дадено началото 

на Фаза III от развойната дейност 

по новия проект, който вече е 

назован с името Prius. На този етап все още 

никой не приема насериозно технологичното 

решение за използване на хибридна 

система за задвижване. Учиамада я отхвърля 

като реално неприложима, тъй като по 

това време още никой не е създал сериен 

модел, задвижван от подобно устройство, 

капацитетът и издръжливостта на батериите 

са плачевни, цената би била висока, а и 

въпреки отделните експерименти с подобни 

технически решения, Toyota все още не 

разполага със знания и опит в тази област. 

Преди да вземе решение за създаване на хибридна 

система, екипът дълго умува върху 

възможността за конструиране на бензинов 

двигател, работещ с бедни смеси, който в 

съчетание със CVT трансмисия (която по 

това време също се разработва) би имал 

значително по-малък разход на гориво. В 

крайна сметка обаче става ясно, че единствено 

съчетаването на електрически агрегати 

с двигател с вътрешно горене може да 

помогне за постигане на поставените пред 

екипа цели. Уада предупреждава Учиамада, 

че ако не се стреми към тях, групата трябва 

да бъде разпусната. Както всеки японец, 

Учиамада е човек на честта и не би допуснал 

подобно нещо. 

На отдела по инженеринг е възложена 

задачата да определи значимостта на вече 

съществуващи технологични решения, независимо 

дали са дело на компанията или 

не, и да изчисли себестойността на евентуалните 

проекти, включваща продуктово 

планиране и предпроизводствени фази. 

Именно този отдел получава директива да 

избере за максимално кратко време найпрактичните 

хибридни системи; възложено 

му е да действа съвместно с отдела за

A 

B 

C 

Генератор 

Двигател с 

вътрешно 

горене 

Трансмисия 

Двигател с 

вътрешно 

горене 

Генератор 

Двигател 

с вътрешно 

горене 

Батерия 



Задвижване 

Силова 

електроника 

Моторгенератор 


Power 

Splitter 


Основните видове хибридни концепции са 

от последователен (A) или паралелен (B) 

тип. Специалистите от Toyota 

обаче избират смесен тип (C) като 

най-ефективна конструкция. 

Ел. 

мотор 

Силова 


Силова 


Moтoр 

електрически автомобили, който по това 

време усилено проектира електрическия 

RAV 4 EV и работи интензивно в областта 

на електромоторите и батериите. 

Последователен или паралелен хибрид. 

За да достигне сравнително ефективни режими 

на работа и задоволителен въртящ 

момент и съответно мощност, двигателят 

с вътрешно горене трябва да премине през 

работа в неефективни режими. Електрическият 

двигател пък постига въртящ момент 

още при нулеви обороти. Това означава, че 

съчетаването на тези качества може да доведе 

до взаимни ползи. При последователния 

тип хибрид двигателят с вътрешно горене 

задвижва генератор, който произвежда електричество 

за електромотора, задвижващ автомобила. 

Тази конверсия има своите негативни 

страни и води до загуби на енергия, 

но пък непряката връзка с колелата дава 

възможност двигателят да работи постоянно 

в ефективни режими. При паралелния 

тип двата агрегата са включени в паралел, 

обикновено са разположени коаксиално и 

работят заедно или поотделно в зависимост 

от конкретните ползи по отношение на 

ефективността. Изследванията на екипа установяват, 

че през 70-те години множество 

компании са реализирали подобни проекти. 

Производители като General Motors например 

са ги проучвали на ниво развойна 

дейност, констатирайки обаче винаги едно 

и също – че хибридните системи определено 

не са приложими в масово произвеждани 

автомобили. Членовете на екипа в Toyota, 

ангажиран със задачата да открие адекватна 

система, изнамират над 80 различни проекта, 

повечето от които са от паралелен тип. 

След поредица изследвания изборът е сведен 

до четири. Два от тях са от смесен тип и 

съчетават две електрически машини и ДВГ, 

всичките обединени с планетарен механизъм, 

като разликите между тях са, че агрегатите 

са включени към различни елементи. 

Третият е с подобна конструкция, при която 

обаче планетарният механизъм е заменен 

с друга механична система, а четвъртият е 

далеч по-просто паралелно решение, съчетаващо 

ДВГ с електромотор и CVT трансмисия. 

Екипите започват изследвания на ефективността, 

като използват базите данни от 

отделите по механични компоненти, съче- 

13

тавайки ги с базите на отдела по електрически 

машини и батерии. Скоро установяват, 

че това е много трудно, тъй като за целта не 

е създаден подходящ софтуер. Специалистите 

са почти отчаяни, когато един от инженерите 

си спомня, че колегата му Акира 

Охбатаке разполага с готов програмен продукт, 

който използва за тестване на електрически 

системи с горивни клетки. Програмата 

е създадена от американската компания 

Mathlab и позволява различни симулации, 

тъй като повечето режими на работа на агрегатите 

са включени в предварителното 

задание. За купуването на софтуера и работната 

станция са отделени моментално 

30 милиона йени. За анализите на разхода 

на гориво и контрола на режимите обаче 

се налага японците да напишат допълнителен, 

изцяло нов алгоритъм. Така за 

изключително кратко време са проучени 

виртуално и четирите споменати системи 

и са направени хиляди симулации на 

различни режими на работа. В края на 

краищата като най-ефективна е избрана 

системата с планетарен механизъм и две 

електрически машини, макар че тя далеч 

не е най-евтината. Конструкторите създават 

проектни чертежи за интегриране на 

системата в компактния моторен отсек на 

автомобила, който още по предварително 

задание е по-малък от стандартните заради 

изискването да бъде увеличен интериорът. 

Избрано е и име на системата – тя 

вече се нарича Toyota Hybrid System или 

THS. От този момент насетне работата на 

екипите приема ясна и строго определена 

форма – с хибридната система се заема отделът 

за разработване на силови трактове; 

отделът за електрически автомобили поема 

батериите и електрическите агрегати, а 

отделът по двигатели – ДВГ. Естествено в 

пряка връзка с всички тях е IT отделът, а 

от януари 1996 година групата G21 е преименувана 

на група Zi. 

Междувременно в цял свят се усилват 

и дебатите за вредните емисии, към 

които започват да причисляват и въглеродния 

двуокис. Всички се насочват към 

намаляване на разхода на гориво и проектът 

придобива нов смисъл за Toyota. 

Хибридната система обещава значителни 

икономии. 

Конструкторите на Toyota могат да разчитат на огромна компютърна мощ за анализите си в своя 

R&D център. За проектирането на сложна система като хибрида това е от особена важност. 

14

Проектът на TRW 

Идеята за обединяването на 

енергийните потоци точно 

по този способ принадлежи 

на трима доктори на техническите 

науки – Барух Берман, Джордж Гелб 

и Нийл Ричардсън, които в края на 

60-те години на ХХ век работят в 

отдела за разработване на задвижващи 

системи на американската 

инженерингова компания TRW. 

„Още тогава“, разказва Джордж 

Гелб в спомените си, „се замисляхме 

колко много нефт изразходва човечеството. 

Вярвахме, че в близко 

бъдеще хората ще използват много 

различни задвижващи системи и че 

ще има период на преход към тях. 

Приехме, че ролята на подходящо 

междинно звено в процеса на развитие 

биха могли да изиграят хибридните 

системи.“ Екипът насочва 

усилията си в това направление и 

в хода на работата се ражда идеята 

за създаване на устройство, използващо 

принципа на така наречения 

Power Split Device (PSD) – планетарен 

механизъм, чрез който се обединяват 

въртящият момент на електромотора 

и на работещия в оптимален режим на 

натоварване ДВГ. Пионерите решават като 

трети елемент на планетарния механизъм 

да използват втора електрическа машина в 

ролята на балансьор и кръщават разработката 

си „eлектромеханична трансмисия“ 

(EMT). Схемата на работа предвижда част 

от въртящия момент на ДВГ да се предава 

към колелата по механичен път, а останалата 

да се трансформира в електрическа 

енергия, впоследствие отново в механична 

и на финала също да се отправи към колелата. 

Главното предаване е в пряка връзка 

с тяговия електродвигател, който съчетава 

функциите на мотор и генератор за оползотворяване 

на енергията при спиране. Към 

третия елемент на планетарния механизъм 

също е включен генератор, а в разработката 

се предвиждат оловни и никел-кадмиеви 

акумулатори. За съжаление първите опити 

за патентоване на системата удрят на камък, 

тъй като практиката на американското 

патентно ведомство изисква изработването 

на действащ прототип преди утвърждаване 

на какъвто и да е проект на хартия. 

Идва време теорията да бъде претворена 

в практика. За основа на разработката 

е използван 1,6-литров двигател от 

VW „костенурка“, към който са добавени 

10-киловатов синхронен високообротен генератор 

(способен да постигне 10 000 об./ 

мин) на Westinghouse и постояннотоков 

електромотор с 27 к. с. на General Electric. 

Самият планетарен механизъм е заимстван 

от автоматична трансмисия Torqueflite на 

15

Chrysler, а за връзка между всички елементи 

е използвана малка скоростна кутия. 

При конструирането на системата инженерите 

експериментират с различни комбинации 

с напрежения от около 300 волта и 

съответните доста сериозни токове. По онова 

време възможностите на електронния контрол 

са повече от скромни и инженерите се 

задоволяват с обикновени мощни тиристори 

за пренасочване на големите електрически 

потоци. Въпреки примитивните си инструменти, 

конструкторите успяват да пресъздадат 

различни пътни ситуации, при което 

основните функции на акумулаторите, високооборотния 

генератор и мотора се променят 

посредством смяна на посоката на енергийните 

потоци от и към тях с помощта на 

проста, но ефикасна контролна система. 

Проектирането на функциониращия стационарен 

прототип трае почти две години, 

но патентното ведомство не се задоволява с 

него и изисква изработването на годен за експлоатация 

автомобил. За целта конструкторите 

вграждат цялата система в един Pontiac 

Tempest от 1962 година, като двигателната 

установка е поставена отпред, а батериите 

отзад. Машината доказва на практика, че е в 

състояние да изпълнява функциите, за които 

претендира, патентното ведомство признава и 

регистрира изобретението, а инженерите продължават 

работата си по усъвършенстването 

на системата на лабораторните стендове. 

Междувременно в Америка все повече 

се усилват гласовете за намаляване на нивото 

на емисиите в отработилите газове и 

конструкторите от TRW скоро са посетени 

от експерти на новосъздадената агенция за 

защита на околната среда ЕРА. Резултатът 

от визитата е крайно положителен и скоро в 

касата на проекта се вливат свежи средства, 

предназначени най-вече за усъвършенстване 

на акумулаторните технологии. 

Въпреки че практическата полза от хибридната 

идея е повече от очевидна (дори 

при тогавашното елементарно ниво на управляващите 

технологии оборудваният с усъвършенствана 

ЕМТ Dodge Dart постига 30% 

икономия на гориво в условията на градско 

движение), сложността и високата цена на 

проекта отблъскват автомобилните компании. 

Петролната криза бързо отшумява, а 

проектът на TRW е изоставен и постепенно 

потъва в забвение поради липсата на адекватно 

финансиране. 

И така – докато находчивите японци от 

Toyota не го изравят от прахта и не оползотворяват 

пълния му потенциал с помощта 

на стигналите далеч напред в развитието си 

електронни технологии. Давността на патентите 

на TRW отдавна е изтекла, но никой не 

може да отрече, че именно разработката на 

Бергман, Гелб и Ричардсън стои в основата 

на днешния Power Split Device на Toyota. 

В същото време самият Гелб признава изключителния 

принос на японците в довеждането 

на разработката до нивото на едросерийното 

автомобилно производство и забележителните 

им успехи в създаването и прилагането 

на множество нововъведения като сложното 

електронно управление. 

При реализацията на проекта на TRW за хибриден модел през шейсетте години 

се използва двигател, проектиран от Фердинанд Порше преди войната. Впрочем 

знаменитият конструктор е създал хибриден автомобил още през 1902 година. 

16

НОВ ШЕФ 

И СЪКРАТЕНИ СРОКОВЕ 

През август 1995 година президент на 

Toyota е по-младият брат на Шоичиро 

Тойода – Тацуро. По това време 

той е сериозно болен, но точно тогава Китай 

прави сериозни постъпки за създаване на 

съвместна компания с Toyota. Преди много 

години Сакичи Тойода е построил завод за 

производство на автоматични тъкачни станове 

в Шанхай, а преди Втората световна 

война Киичиро Тойода е създал в Китай, 

компания, която произвежда камиони. 

В Toyota изпитват огромен респект към Китай 

и смятат, че правенето на бизнес в тази 

страна е не само важна цел, но и въпрос на 

чест. Същевременно в икономическите отношения 

между Япония и САЩ се появяват 

пробойни. Щатите обвиняват японците, че 

огромна част от търговския дисбаланс от 60 

милиарда долара между двете държави се 

дължи на големия износ на японски автомобили. 

Разбира се, впоследствие страните 

ще се споразумеят по много от въпросите, 

а Toyota ще построи още един завод отвъд 

океана и ще започне да купува американски 

части. В този напрегнат момент обаче разклатеното 

здраве на Тацуро го принуждава 

да прехвърли работата си на нов директор. 

С встъпването си в длъжност новият шеф 

Хироши Окуда прави бързи и значителни 

Хироши Окуда ускорява процеса по разработването 

на първия сериен хибриден модел. 

промени в компанията и в нейната корпоративна 

организация, а освен това прокарва 

решения за започване на производство 

в Индия и Франция. Четири месеца след 

като е поел поста си, Окуда превръща проекта 

за създаване на Prius в приоритетен и 

измества планирания срок за започване на 

серийно производство от 1998 на 1997 година. 

Това на практика означава, че екипът 

на Учиамада трябва да приключи успешно 

развойната фаза в рамките на 24 месеца, 

което е с около една трета по-кратък срок 

от средния за компанията период на разработване 

на конвенционален автомобил с 

подобни размери. 

ДИЗАЙНЪТ: 

НЕЩО КОРЕННО РАЗЛИЧНО 

В 

средата на деветдесетте години Toyota 

разполага с четири основни дизайнерските 

студиа, разположени на четири 

места в света – в щабквартирата в Тойота 

Сити, дизайнерският център в Токио, студиото 

CALTY в Калифорния и Европейския 

офис в Брюксел. Компанията има установена 

политика по отношение на стилистиката 

на автомобилите си, съгласно която създава 

формите им сама и не ползва услугите на 

външни студиа. По това време дизайнерите 

рисуват на ръка, а CAD програмите едва прохождат. 

След като отхвърля няколко предложения 

за дизайнерски решения на екипа от 

Токио като прекалено консервативни или 

прекалено футуристични, Учиамада решава 

да постъпи по изцяло нов начин, като организира 

конкурс между всички центрове, вклю- 

17

чително дизайнерите на някои доставчици и 

дори стилистичното подразделение на отдела 

за автоматични тъкачни станове. Той е готов 

да предложи участие и на някои европейски 

дизайнерски къщи – идеален начин да провери 

нагласите за създаване на подобен революционен 

автомобил и да получи визии за 

стилистиката му, но идеята е отхвърлена от 

шефовете заради опасност от изтичане на информация. 

В края на краищата Учиамада остава 

изненадан от разнопосочността на идеите 

на дизайнерите за бъдещия модел. Стилистите 

от Белгия например смятат, че настояването 

на техническия екип за триобемен дизайн е 

в противоречие с модните тенденции. Според 

тях в Европа клиентите предпочитат компактните 

хечбек каросерии и дори в средния 

клас се насочват към автомобили с пет врати, 

които не са класически седани. Впоследствие 

тази идея ще бъде реализирана при Prius II, 

но както ще видим, победителят в конкурса 

за първия Prius всъщност представя едно наистина 

оригинално решение. Каросерията, 

която предлага CALTY, сякаш е създадена от 

яйце, в краищата на което е приложена сила 

и веднага след като се е счупило, формата е 

фиксирана. По този начин шефът на отдела 

Лиуй успява да създаде усещане за триобемна 

форма на базата на еднообемен профил. 

Според заданието първият Prius е трябвало да 

бъде триобемен модел с увеличен интериор. 

Дизайнерът Лиуй спазва изискването, но умело 

придава на каросерията излъчване на двуобемна, 

при това със силно скосена предна част. 

Напълно новаторско е и арматурното табло. 

18

НОВ ДВИГАТЕЛ 

С ВЪТРЕШНО ГОРЕНЕ 

Първоначалната идея за използване на 

бензинов мотор с директно впръскване, 

която дори е реализирана 

при един от прототипите, впоследствие е 

отхвърлена. Хибридната система дава възможност 

да се избегнат определени неефективни 

режими на работа с ниски обороти, 

което позволява конструкторите да насочат 

вниманието си към процеса на Аткинсън. 

Принципно архитектурата на двигателя, работещ 

по този начин, не се отличава от класическия 

мотор на Ото. Със създаването на 

такава машина се заемат Тошифуми Такаока 

от отдела по проектиране на двигатели и 

Хироши Тада от отдела по силови трактове. 

Двигателят на Аткинсън позволява различни 

степени на сгъстяване и разширение 

(като втората е значително по-голяма, 

например 10:1 срещу 13:1). По този начин 

се усвоява по-пълноценно енергията на отработилите 

газове, а за да се получи този 

ефект, всмукателният клапан се оставя 

отворен по-дълго от обикновеното. След 

множество симулации екипът G21 решава 

да поръча на отдела по двигатели да разработи 

нова машина с работен обем от 1500 

куб. см. По това време компанията разполага 

с мотори от подобен тип – агрегатите 4Е 

и 5Е, които, въпреки че се произвеждат до 

1998 г., не се вписват в изискванията на проекта 

за напълно нови решения, тъй като от 

създаването им са изминали почти 20 години. 

Изцяло новият агрегат NZ се проектира 

под специалното наблюдение на заместник 

главния инженер на отдела за конструиране 

на автомобили с предно предаване, който е 

не кой да е, а Шунеи Тойода – трети син на 

почетния председател Ейджи Тойода. Моторът, 

предназначен да се използва и за други 

модели, е с модифициран разпределителен 

механизъм, който му позволява да работи 

по цикъла на Аткинсън, и притежава електронна 

дроселова клапа, защото управлението 

на работата му е далеч по-различно от 

това на конвенционалните мотори, които не 

са включени в хибридна архитектура. Така 

агрегатът за хибридния модел получава 

абревиатурата 1NZFXE. 

На пръв поглед всичко изглежда ясно и 

лесно, но на практика се оказва, че изисква- 

19

нията към версията за хибрида значително 

се усложняват. Това е така, защото инженерите 

ограничават оборотните диапазони на 

агрегата в името на намаляването на емисиите 

и избягването на неблагоприятните 

режими на работа, но оптимизацията на 

останалата работна област е много труден 

процес с оглед необходимостта от прецизна 

работа на газоразпределителния механизъм 

и запазване на достатъчно висок 

въртящ момент при ниски обороти. Предвид 

постоянното спиране и стартиране на 

двигателя е особено важно процесите да 

протичат по-меко и гладко, отколкото при 

конвенционалните машини. С тази задача 

се заема един от инженерите, Канеи, който 

започва да търси начини да оптимизира 

стартирането. След множество опити той 

установява, че това се постига най-добре, 

като се ограничи количеството въздух в 

цилиндрите, което после трябва да се сгъсти 

при стартиране. Решението идва с използването 

на създадената наскоро система 

за променливо газоразпределение VVT-i. 

Канеи я модифицира така, че при спиране 

да затваря всмукателния клапан още 

по-късно. По този начин се освобождава 

обратно част от количеството въздух, като 

обемът му се регулира прецизно, така че 

той и респективно компресията да не намалеят 

до положение, при което стартирането 

става невъзможно. Типичното за днешните 

хибридни автомобили на Toyota неусетно 

преминаване от един към друг работен 

режим до голяма степен се дължи на упоритата 

работа на Канеи и изключително 

прецизната настройка на управлението на 

разпределителния механизъм. 

20 

ЕЛЕКТРОМОТОРИТЕ – ЧАСТ ОТ 

ПРОИЗВОДСТВЕНИЯ ЦИКЪЛ 

Както и в другите фирми, повечето от 

инженерите на Toyota мечтаят да работят 

в отдела за технологично проектиране, 

а не в отдела за производствено 

проектиране, занимаващ се с технологиите 

за производство на автомобилните компоненти. 

Всички искат да създават автомобили 

и най-вече – двигатели. Ако обаче в автомобилните 

компании изпълняваха това 

желание, те щяха да са едни проектни бази,

но не и производители. 

Цикълът е ясен – с проектираните от 

първия отдел автомобили се заема вторият, 

който трябва да създаде процесите за 

производство. Колкото и да звучи странно 

обаче, когато идва време за конструиране 

на електрическите машини за Prius, приоритетен 

става именно производственият 

отдел. За първи път двата отдела работят 

по един проект синхронно, а кооперирането 

им се превръща в нещо безпрецедентно 

до този момент. Причината е, че специалистите 

от производствения отдел вече 

имат уникален опит, натрупан в процеса 

на работа по електрическия RAV 4 EV. Този 

опит включва разработването на нови, 

подходящи за масовото производство машини 

и дори промени в конструкцията на 

двигателите. 

Електромоторите са съществен компонент в 

задвижването на хибридните модели. Още в средата 

на деветдесетте години конструкторите на Toyota 

избират за целта променливотокови агрегати с 

постоянни магнити, които нямат колектор и са 

значително по-ефективни от постояннотоковите 

– въпреки необходимостта от трансформации на 

прав в променлив ток и обратно. Това е един от 

компонентите, които еволюират значително през 

последните години. Пример за развитието им се 

вижда на снимките: вляво е комплектът електрически 

машини на второто поколение Prius, а вдясно – на 

Prius III. Намаляването на теглото и обема въпреки 

нарастването на мощността дава възможност да 

се елиминира задвижващата верига, с което се 

намаляват загубите от триене. При създаването на 

Prius от Toyota взимат решение да произвеждат сами 

тези агрегати, за да си гарантират качеството им. 

доставчици, а друга е за собствено производство. 

Първите смятат, че е най-добре да 

бъде използван асинхронен индукционен 

мотор, а вторите – синхронен с постоянни 

магнити. Чрез множество тестове втората 

група успява да създаде действащи прототипи 

на електромотори с изключително висока 

ефективност, а версията с 45 кВт е наймощната 

от този тип на пазара. На базата 

на придобитите познания екипът започва 

да конструира значително по-компактни 

мотори, подходящи за Prius. Конструкторите 

хвърлят огромни усилия, за да създадат 

достатъчно компактни машини, пригодени 

за масово производство, тъй като до момента 

всички агрегати са били изработвани в 

малки серии на ръка. Когато е разработена 

новата конструкция, която трябва да бъде 

произвеждана с по-ниска себестойност, се 

оказва, че един от детайлите обърква аритметиката. 

Това е изключително скъпият 

електромагнитен набор от стоманени дискове, 

върху които се навиват намотките. 

Toyota го купува от Nippon Steel, който 

произвежда магнитопроводимата стомана 

с множество имплантирани микроелементи, 

които я оскъпяват. Налага се Nippon 

да направи стотици изчисления и опити, 

за да намери перфектния баланс между 

себестойност и ефективност. За навиване 

на намотките е купена нова машина, но тя 

също създава проблеми, тъй като не може 

да навива по предварително проектирания 

начин и се налага да бъде променена конструкцията 

на целия мотор. 

THS използва два електрически моторгенератора 

– и двата трифазни, променливотокови, 

с постянни магнити и напрежение 

от 288 волта. Те са създадени от отдела 

за електрически и хибридни автомобили 

специално за Prius на базата на агрегатите, 

използвани от RAV 4 EV. Още при неговото 

разработване една група от инженерите се 

обявява за закупуване на готови агрегати от 

21

ОЩЕ ЕДНО НОВО НАЧАЛО – 

УПРАВЛЯВАЩИТЕ ТРАНЗИСТОРИ 

Разположен на 30 минути път от щабквартирата 

на Toyota, заводът Хиросе 

е построен от компанията през 

1989 година изключително за производство 

на полупроводникови елементи и микропроцесори. 

Именно той дава възможност 

на Toyota, заедно с Aisin и Fujitsu Ten, да се 

превърне в един от най-големите производители 

на подобни прибори. 

За управлението на големите електрически 

потоци, преминаващи от батерията 

към двигателите и обратно, както и от генератора 

към батерията и електромоторите, 

са нужни изключително бързи контролни 

устройства, които трябва да управляват токове 

с големина от стотици ампери. Оказва 

се, че използваните за целта тиристори не 

са достатъчно бързи, а единственото устройство, 

което може да върши работа в 

този случай, е така нареченият биполярен 

транзистор с изолиран гейт IGBT. Бордът 

на директорите на Toyota е твърдо убеден, 

че компанията сама трябва да произвежда 

въпросния транзистор, тъй като броят на 

хибридните автомобили ще расте и това 

ще осигури автономия на фирмата и контрол 

на пазара. Отделът за електрически 

автомобили обаче смята, че подразделението 

за производство на полупроводникови 

прибори няма достатъчно опит за подобно 

начинание. 

Това е самата истина. Към онзи момент 

единствените по-мощни транзистори от 

този тип се използват от 1200-волтовите 

мрежи на свръхскоростните влакове Шинкансен. 

Транзисторите, които са нужни на 

Prius обаче, работят с по-ниско напрежение, 

но трябва да управляват значително 

по-големи токове. Никой не знае как ще 

бъдат контролирани токове с големина от 

600 ампера и какво ще бъде в този случай 

поведението на така наречената сандвичева 

конструкция на транзистора, включваща 

медни и керамични елементи. За да се 

Още едно важно устройство, което се 

произвежда от компанията – така нареченият 

инвертор. Разположена на няколко „етажа”, 

тази управляваща силова електроника има 

за задача бързо да преобразува токовете 

от прави в променливи и обратно, да ги 

управлява и насочва към различните 

агрегати. Основен компонент в инвертора 

е мощен транзистор, наречен IGBT. 

Проектирането и производството му е огромно 

предизвикателство за Toyota. 

22

намали топлинното разширение, медта е 

заменена с материал, формиран чрез напояване 

на силициев карбид с алуминий, който 

обаче поради по-ниската си топлопроводимост 

се нагрява значително повече от 

медта. В крайна сметка само инженерите, 

които се занимават с проектирането, знаят 

колко транзистори са се взривили или разтопили, 

за да бъде построено адекватното 

устройство. Миризмата на изпаряващ се 

алуминий ги съпътства до последния ден 

на фазата на разработка. Дори след създаването 

на подходящия чип прототипите 

често спират през лятото, защото температурните 

датчици в отсека на инвертора 

сигнализират за прегряване. 

Финалният резултат все пак е впечатляващ 

– създаден е уникален IGBT модул, 

включващ три успоредни керамични слоя, 

в които чрез ултразвук са положени хиляда 

0.3-милиметрови алуминиеви жички. Това 

е още една област, в която Toyota демонстрира 

своя уникален характер. Междувременно 

за адекватната работа на силнотоковия 

инвертор е създадена и уникална 

автономна охладителна система, работеща 

при температурен режим, различен от този 

на двигателя. 

ГОЛЕМИЯТ ПРОБЛЕМ: 

БАТЕРИЯТА 

Какво значение би имал трудът на толкова 

много хора, ако не бъде създадена 

адекватна за това возило батерия? 

Може ли 400-литровата кутия с никел-металхидридни 

акумулатори, вградена в RAV 

4 EV, да бъде от помощ на конструкторите? 

Много от участниците в проекта Prius си задават 

този въпрос, но никой не би могъл да 

отговори. Изискванията, поставени по отношение 

на акумулаторния пакет за Prius, 

са съответно 288 волта напрежение, 20 кВт 

мощност и 75 кг тегло при 75 л обем. Тези 

параметри, разбира се, включват и обема 

на контролната система и охлаждането на 

23

батериите. В този сегмент Toyota вече няма 

амбициите да създава изцяло свои собствени 

конструкции. Такъв е случаят при разработването 

на RAV 4 EV, като за целта се 

използва опитът на концерна Matsushita. 

През 1995 година той създава батерия, но 

каква е изненадата на хората от Toyota, когато 

се оказва, че прагът на възможностите 

й далеч не отговаря на изискванията – при 

два пъти по-голям от зададения обем, тя 

разполага с едва 10 кВт мощност. За да не 

бъдат ограничавани тестовете на другите 

отдели, в багажника на прототипите са поставени 

по два пакета никел-кадмиеви батерии, 

които на практика запълват цялото 

място за багаж. Наистина предизвикателството 

пред Matsushita e огромно предвид 

факта, че никой дотогава не е създавал подобни 

батерии за леки автомобили, а при 

хибридния модел затрудненията идват и от 

това, че при нужда мощността на батерията 

трябва да бъде на разположение веднага. 

В Matsushita започват интензивна работа 

върху нови технологични решения за изработване 

на електродите, но един от найголемите 

проблеми се оказва температурният 

контрол. През това време останалите 

екипи, работещи по хибридната система, 

двигателя и електромоторите, макар че 

преминават през трудния процес на проби 

и грешки, все пак вървят упорито напред. 

Конструирането на батерията обаче значително 

изостава от останалите компоненти. 

Постепенно нещата влизат в релси. 

Всички проблеми с прегряването са решени, 

след като батерията е преместена от 

пода в багажника. Тъй като акумулаторните 

клетки са свързани последователно, дефектирането 

дори само на една клетка би 

означавало отказ на цялата батерия. Това 

от своя страна предизвиква необходимост 

от безпрецедентен контрол на качеството 

по методи, които по това време са непознати 

за Matsushita. Поради тази причина 

през декември 1996 година е създадена 

съвместната компания Panasonic EV Energy, 

чиито собственици са Matsushita Electric 

Corporation (24%), Matsushita Battery (36%) 

и Toyota (40%). От този момент вече нищо 

не може да скрие намеренията на компанията 

и целият свят вперва поглед към 

производителя, който се носи вихрено към 

ХХІ век. При производството на батериите 

е наложена концепцията за контрол 

на качеството на Toyota, което превръща 

новата компания в най-добрия производител 

на батерии към момента. Интересно е 

да се отбележи, че в този период хората от 

Toyota често споделят, че колегите им от 

Matsushita работят прекалено „лежерно“. 

Макар че и двете компании са японски, в 

тях цари доста различен корпоративен дух, 

което става особено видно при обединяването 

на двата екипа. В края на краищата 

нужните батерии са създадени, а за качеството 

им говори фактът, че Honda също 

избира фирмата като доставчик за своите 

хибридни системи. 

24

С 

това авантюрата приближава към 

своя успешен край. Край, който предизвестява 

едно ново начало. След 

многобройни тестове и множество безсънни 

нощи на хиляди хора Toyota е успяла да 

създаде един уникален автомобил. Много 

от компонентите му са изцяло нови, а за 

да бъда контролът приоритетен фактор, са 

разработени и нови производствени методи. 

Много части са уникални за хибридния 

модел; с някои доставчици Toyota работи за 

първи път и на тях тепърва им се налага да 

осъзнават корпоративната култура на марка 

като Toyota. Една такава компания е от Ирландия. 

Тя осигурява устройство, което извършва 

специфична преработка на аналогови 

сигнали в цифрови. Това е единствената 

фирма в света, предлагаща подобно нещо, и 

За създаването на Prius Toyota изразходва 

огромен финансов, технологичен и конструкторски 

ресурс. Всеки детайл, елемент и система се 

проектират от нулата и се тестват безкрайно 

много пъти както поотделно, така и като цялостна 

конструкция. Резултатът е не само уникален като 

технология. Въпреки множеството неизвестни, Prius 

се оказва изключително качествен и издръжлив 

благодарение на производствените методи на Toyota. 

СТЪПКИ В МРАКА 

са необходими много усилия, за да бъде убедена 

да преработи детайлите си така, че да 

са пригодни за по-суровите условия. Дори 

Matsushita Electric научава болезнено колко 

различно е качеството, необходимо при 

автомобилите, в сравнение с домакинските 

електроуреди. Специално за Prius отделът 

по сервизиране започва обучение на екипи 

една година преди пускането на модела в 

производство. За място, където ще се изпълняват 

сложните производствени процедури, 

е избран японският завод Такока. Месеци 

преди края на пусковия срок, определен 

от компанията, фабриката произвежда по 

6-7 автомобила седмично и те се тестват 

до разпадане. През ноември 1997 година 

информацията за Prius достига медиите, а 

автомобилните списания разказват за тес- 

25

Фактът, че звезди като Харисън Форд, 

Калиста Флокхард, Камерън Диас и Леонардо 

ди Каприо прегръщат идеята на опазващия 

околната среда автомобил, се превръща в 

огромен маркетингов катапулт. 

товете в детайли; много въпроси се задават 

на дилърствата. Автомобилът се превръща 

в сензация, в социален феномен. В края на 

краищата проблемите са отстранени един 

по един, прототипът покрива критериите 

на Toyota за надеждност и два месеца преди 

крайния срок е напълно завършен, постигайки 

среден разход на гориво от 3,5 л/100 

км! Официалното представяне на Prius е 

отбелязано през октомври 1997 година, а 

през декември първите серийни модели 

могат да се пипнат и поръчат в представителствата 

на Toyota в Япония. Скоро месечните 

продажби достигат впечатляващите 

2000 броя – независимо от доста високата 

цена и въпреки липсата на опит и ясна маркетингова 

стратегия в продажбите на подобен 

тип возило. 

Ефектът от лансирането на Prius се 

оказва значително по-мащабен от очакваното 

– в очите на общественото мнение 

Toyota внезапно се превръща от производител 

на надеждни, но скучни автомобили в 

отчетлив „зелен“ символ и високотехнологична 

компания с ярко изразено положително 

отношение към околната среда. През 

2000 година дилърите в САЩ се съгласяват 

да продават автомобила с намален марж на 

печалбата, а тъй като средствата за реклама 

са ограничени, маркетингът на Toyota 

пуска в действие специална продажбена 

система по интернет. Последната има страхотен 

успех, тъй като е нещо свежо, ново и 

съпроводено с предимства като данъчни отстъпки 

при покупка. Важна роля за успеха 

има и отличният имидж на новия продукт, 

предполагащ ниско обезценяване и изгодна 

препродажба. Идеята на автомобила се харесва 

на мнозина, а интересът се повишава 

скокообразно, когато на страната на Prius 

са привлечени холивудски звезди от мащаба 

на Леонардо ди Каприо и Камерън Диас. 

Дори PR компанията, обслужваща церемонията 

по връчването на наградите „Оскар“ 

за 2003 година, поръчва пет хибридни автомобила 

за VIP гостите на събитието, а 

ефектът от появата на Калиста Флокхард и 

Харисън Форд в Prius със сигурност се измерва 

в милиони. 

Големият бум, поставил началото на 

трайна тенденция към покачване на търсенето 

на хибридни автомобили, обаче идва 

едва през 2003 година с появата на новото 

поколение, при което японците не само 

усъвършенстват технологията чрез увеличаване 

на мощността и ефективността на 

агрегатите, но добавят над 530 нови патента. 

С него Prius вече се превръща в символ, 

в модерна легенда, изразяваща нов дух и 

разбиране за живота. Дизайнът е съвременен, 

привлекателен и оригинален, с ясно 

послание за екологичност. Тези фактори 

заедно със стремително растящите цени на 

горивата превръщат модела в бестселър, а 

високата оценка на журналистите се материализира 

от двете последователни награди 

за автомобил на годината – през 2004 г. в 

САЩ и през 2005 г. в Европа. 

26

КАК РАБОТИ 

HYBRID SYNERGY DRIVE 

Вгражданата в големите модели на Lexus система Lexus Hybrid Drive използва 

по-дълги цилиндрични мотори и допълнителни планетарни механизми за повишаване 

на ефективността. В основата й обаче е същият принцип на работа като този в Prius. 

Хибридната схема на Toyota и Lexus, 

изградена върху идеята за синергията, 

е конгломерат от множество отделни 

механизми, работещи в сложен синхрон, 

и на практика е комбинация от двете 

хибридни концепции. Ако сведем нещата до 

основни принципи, формулата на успеха на 

хибридните автомобили по отношение на 

разхода на гориво се гради на два пункта – 

възможността за изключване на двигателя 

по време на престой и способността им да 

оползотворяват и съхраняват част от иначе 

прахосваната енергия в режим на спиране. 

Тези два фактора обаче далеч не са единствените 

причини за икономичността на 

Prius. Отделените агрегати са свързани в, 

както казахме, концептуално обща синергетична 

схема, отразена и в името на задвижващата 

система – HSD (Hybrid Synergy 

Drive), при която има по-гъвкавото използване 

на електроенергията. Още по-сложна 

е системата Lexus Hybrid Drive, която е своеобразно 

надграждане на HSD, включващо 

допълнителни механизми, целящи оптимизация 

на работата на системата в някои неблагоприятни 

режими като циркулацията 

на енергия. С това специалистите от Toyota 

изпреварват концептуално колегите си от 

Honda с техния „паралелен хибрид“, създавайки 

машина, при която електроенергията 

не изминава елементарния път „акумулатор 

– електромотор“ и обратно, а се включва в 

сложен кръговрат, приобщавайки ДВГ, чиято 

механична енергия се използва за генери- 

27

електрически 

мотор-генератор 

планетарна 

предавка 

електрически 


ДВГ 

Сложният силов тракт на Prius съчетава един двигател с вътрешно горене и две електрически 

машини, които в зависимост от уславията работят като мотори или като генератори. Всички 

тези агрегати обединяват своята мощност в компактен планетарен механизъм. Управлението 

на механизмите в зависимост от различните режими обаче е изключително сложно както по 

отношение на контролната електроника, така и по отношение на силовата електросистема. 

маслена 

помпа 

POWER SPLIT DEVICE 

моторгенератор 

2 слънчево 

колело водило корона 

моторгенератор 

1 

верига 

с ниско ниво 

на шум 

главно предаване 

ДВГ 

свързаващ буфер 

зъбна предавка 

зъбна предавка 

диференциал 

ране на ток за задвижване в реално време. В 

Prius ДВГ не работи на празен ход (излишен 

режим), в ниски оборотни режими под 1000 

об./мин (поради лошото смесообразуване), 

както и с твърде високи обороти (липса на 

достатъчно време за качествено осъществяване 

на процесите на газообмен и горене 

и увеличено триене), и потегля само с помощта 

на електродвигателя. В голяма част 

от времето ДВГ работи в близък до максималното 

натоварване режим – т. е. когато 

дроселовата клапа е широко отворена, а 

бензиновият агрегат функционира с висока 

ефективност. Това е възможно, тъй като при 

тази хибридна схема скоростта на движение 

на автомобила не се определя в пряка функция 

от оборотния режим на двигателя. 

Способността на електрическите машини 

да създават достатъчно голям въртящ 

момент при нулеви и ниски обороти по 

28

ДВГ 

слънчево 

колело (MG1) 

водило 

(свързано 

с ДВГ) 


1 MG1 

сателити 

страна пръстеновидна „корона“ (вж. схемата), 

„слънчево“ концентрично вътрешно 

зъбно колело и разположени между тях 

„сателитни“ зъбни колела с оси, свързани 

с общо „водило“. При движение на механизма 

сателитите обхождат вътрешно короната 

и външно слънчевото колело. При спиране 

на един от елементите, между другите 

два може да се предава движение. Когато и 

трите звена са свободни, те са обвързани 

помежду си в преки и точно определени 

математически взаимовръзки, като при 

движението на два от компонентите един 

спрямо друг, движението на третия може 

винаги да се определи с формула. 

Инженерите на Toyota просто са „закачили“ 

водилото с планетните колела към 

изходящия вал на ДВГ. Когато той работи, 

произвежданият от него въртящ момент 

се предава от водилото към сателитните 

колела, които на свой ред го разпределят 

в две посоки. Първата води към короната, 

свързана с електрическия мотор-генератор 

MG2, който от своя страна предава движението 

към предните колела. Втората посока 

е към свързаното с другия мотор-генератор 

MG1 слънчево колело. Стойностите на силите, 

предавани от водилото и сателитите 

към слънчевото зъбно колело и короната са 

еднакви, но поради различния диаметър на 

двата зъбни елемента всеки от тях всъщност 

се сдобива с различен дял от въртящия момент. 

При Prius 72% от въртящия момент 

се насочва към МG2, респ. към колелата, а 

28% отиват към слънчевото колело и МG1. 

На практика всичко това означава следното. 

Поради пряката връзка между колелата 

и MG2, оборотите на МG2 са строго 

фиксирани за всяка определена скорост на 

движение на автомобила. В съответствие с 

оборотите на ДВГ (които компютърът задава 

въз основа на натискането на „електронния“ 

педал на газта и условията на движение), 

управляващият блок на системата 

решава едно просто уравнение и определя 

динамично скоростта на въртене на МG1. В 

зависимост от ситуацията всяка от електрическите 

машини може да работи като генемотор-генератор 

2 MG2 

корона (свързана 

с MG2 и 

трансмисията) 

принцип прави класическата предавателна 

кутия излишна, а инженерите на Toyota са 

използвали в Prius интересна схема за трансформиране 

на енергията. Както казахме, 

HSD е смесен тип хибридна система, при 

която в зависимост от конкретната ситуация 

Prius работи или като „чист“ електромобил, 

или като последователен и паралелен 

хибрид едновременно – гъвкава схема, 

която се нуждае от подходящ предавателен 

механизъм. Най-ефективен се оказва планетарният 

тип, който се използва често при 

необходимост от обединяване на задвижване 

от два източника или от разпределяне 

на задвижващата сила на един източник в 

две посоки. Внедряването му в сложната 

хибридна схема на взаимодействие обаче 

не е лесна задача. Нови неща в принципната 

схема на работа на хибрида са добавени 

едва при Lexus RX 400h и второто му поколение 

RX 450h (допълнителен електродвигател 

на задния мост и едностепенен планетарен 

редуктор), Lexus GS 450h и Lexus LS 

600h (допълнителен двустепенен редуктор 

на оборотите на електродвигателя). 

Но да се върнем на планетарния механизъм, 

който в Toyota предпочитат да наричат 

PSD (Power Split Device) и може би 

имат право, защото в Prius и хибридите на 

Lexus няма същинска предавателна кутия 

в класическия смисъл на понятието. Планетарният 

механизъм е изграден от три 

основни части – назъбена от вътрешната 

29

Мотор-генератор 2 Мотор-генератор 1 

Статор 

Ротор 

Преден задвижващ мост 

при RX 450h 

ратор или мотор, като при бавно движение 

MG1 действа като генератор. В този случай 

електрониката настройва консумацията на 

генерираната от MG1 електрическа енергия, 

увеличавайки или намалявайки оборотите 

на ДВГ до постигане на желаната динамика, 

а генерираният от МG1 електрически ток се 

насочва към МG2. В същото време по закона 

на планетарния механизъм 72% от въртящия 

момент на ДВГ отиват към МG2, респ. 

към колелата, а 28% към МG1 и в крайна 

сметка колелата се задвижват от механична 

енергия, обединена след пристигането й по 

два пътя – чрез директна механична връзка 

и по електрически път след електронно управлявани 

трансформации. Действието на 

системата може би звучи безсмислено сложно, 

но именно благодарение на нея е изграден 

гъвкав и ефективен подход в разпределението 

на енергийните потоци в Prius. 

Логичният въпрос как автомобилът 

потегля при липса на усилваща въртящия 

момент предавателна кутия има прост отговор 

– в повечето случаи това става при 

изключен ДВГ и благодарение на мощния 

МG2, черпещ електричество от батериите. 

При ниско ниво на батериите системата 

автоматично стартира ДВГ, който 

задвижва генератора МG1 и произвежда 

необходимото на тяговия MG2 електричество. 

Просто и ясно – основната задача 

на сложната електроника се заключава в 

това, да определи нуждите и съобразно 

с тях да балансира ролите на MG1, MG2 

и ДВГ. При движение с ниска скорост се 

използва само електроенергия от батериите, 

при ускоряване се включват и двата 

енегоизточника, като MG1 за кратко също 

преминава в режим на мотор, за да увеличи 

оборотите на ДВГ и да симулира 

преминаване на по-ниска предавка, а при 

шофиране с постоянна скорост основната 

роля се изпълнява от предаващия тягата 

си по два пътя двигател с вътрешно 

горене... Тук е мястото да споменем, че 

електрическите машини са променливотокови 

и трифазни и поради тази причина 

постоянният ток от батериите и обратният 

поток преминават през сложни 

електронни преобразуватели. 

Решението каква ще бъде ролята на МG1 

и МG2 се взема от електрониката в зависимост 

от ситуацията с отчитане на определени 

дадености. Оборотите на ДВГ и MG2 винаги 

са „положителни“ (изключение при MG2 е 

движението на заден ход), докато оборотите 

на МG1 могат да бъдат както „положителни“ 

така и „отрицателни“ и на него е поверена 

ролята на главен балансиращ елемент 

в системата. В случай, че Prius се движи на 

електричество, завъртането на MG1 в положителна 

посока води до стартиране на ДВГ 

– абсолютно неусетен и безшумен процес, 

тъй като електромоторът е с голяма мощност 

и веднага извежда ДВГ в зоната над 1000 об./ 

мин. Интересно е да се отбележи също, че 

при определена скорост (около 100 км/ч при 

3000 об./мин на ДВГ за Prius) MG1 отново започва 

да се върти в обратна на MG2 посока, 

но този път електрониката го вкарва в моторен 

режим. MG2 от своя страна преминава в 

режим на генератор, при което се получава 

режим на т.нар. „циркулация на мощност“, 

водеща до загуби. В този случай кръговратът 

на енергия причинява намаляване на КПД на 

системата, което обяснява по-ниската ефективност 

при движение с високи скорости. 

Stator 

Rotor 

R 

(wi 

30

Режимите на работа на енергийната и силова уредба 

Стартиране на двигателя при 

спрял автомобил. Към МG1 

се подава напрежение, което 

би задвижило автомобила в 

обратна посока, но това се 

предотвратява от подаване на 

достатъчно голямо блокиращо 

напрежение на МG2, който 

задържа автомобила неподвижен, 

а силата на МG1 се предава 

към ДВГ, който се стартира 

неусетно поради голямата 

мощност на електрическите 

агрегати. 

Симулация на ниски предавки. 

При ускоряване от място 

оборотите на ДВГ са значително 

по-високи от тези на MG2, 

но към него и съответно към 

колелата не се предава достатъчно 

голям въртящ момент. 

В такъв случай МG1 работи 

като генератор, токът от който 

системата насочва към МG2. В 

схемата при нужда могат да се 

включат и акумулаторите. 

Симулация на високи предавки. 

При висока скорост на 

движение ДВГ може да работи 

и с по-ниски обороти от МG2, 

но се управлява така, че да работи 

в максимално ефективен 

режим с висок въртящ момент. 

При „най-високи предавки“ 

управляващият компютър превръща 

МG2 в генератор, който 

натоварва ДВГ, а генерираното 

от него електричество изпраща 

към МG1, който от своя страна 

става задвижващ мотор. 

Именно тази схема позволява 

на ДВГ да работи с по-ниски 

обороти при сравнително висока 

скорост на движение, а 

системата може да симулира 

множество предавки между 

ниски и високи, променяйки 

ролите на МG1 и МG2 между 

мотор и генератор. В част от 

режимите едната електрическа 

машина зарежда и батериите 

(напрежението в тях никога не 

пада под определена граница 

с цел запазване на по-дългия 

им експлоатационен живот), но 

в повечето режими генерирана 

от едната електрическа машина 

енергия се насочва изцяло към 

другата. Принципно зареждането 

отнема енергия от ДВГ, но в тези 

случаи той работи с по-високо 

КПД, а акумулираната в батерията 

енергия се използва в случаи 

на много ниска ефективност, 

което „капитализира“ с ползи 

изразходената преди това. 

Задна предавка. Батериите 

подават обратно напрежение 

към МG2 и автомобилът потегля 

назад. Ако в този момент акумулаторите 

нямат достатъчен капацитет, 

се включва ДВГ, който 

задвижва изпълняващия ролята 

на генератор МG1 и осигурява 

необходимия ток. 

„Тих“ режим. МG2 се захранва 

единствено от батериите, ДВГ и 

водилото са неподвижни, а МG1 

се върти свободно в обратна посока, 

без да произвежда електричество 

и да натоварва системата. 

Неутрална предавка. В този случай 

HSD просто прекъсва електрическата 

верига на МG1 и МG2. 

Никакъв въртящ момент не може 

да бъде пренесен към колелата. 

Регенерация. В режим на намаляване 

на скоростта системата 

насочва генерираната от МG2 

електрическа енергия към акумулаторите. 

При нужда (в случай, 

че акумулаторите са препълнени 

и в положение В на „скоростния“ 

лост) Prius може да прибегне и до 

използване на реалната спирачна 

сила на ДВГ. В такава ситуация 

MG2 започва да генерира енергия 

и да я отправя към МG1, а натоварването 

идва от спирачния момент 

на ДВГ. И в двата случая хибридът 

на Toyota/Lexus успява да 

оползотвори сериозен дял от излишната 

енергия на движещия се 

автомобил, а конструкторите са 

си позволили лукса да оразмерят 

спирачната система по-скромно 

обороти/мин. 

обороти/мин. (скорост на движение) 

Номограма на трите силови 

елемента. Електрониката 

решава какви да са 

оборотите на всеки от 

елементите. Всяка права 

изразява определен режим и 

е математическо следствие. 

от типичното за автомобил от 

този клас и тегло. 

Допълнителен електроускорител. 

Акумулираната в батериите 

енергия е важен резерв, който 

дава възможност на компютъра 

да държи ДВГ в оптимален режим 

на натоварване без оглед 

на режима на движение на автомобила. 

Зареждане на акумулаторите. 

Използвайки МG1 като генератор, 

хибридната система може 

да зарежда акумулаторните 

батерии и без автомобилът да 

се движи. 

Спрял автомобил. ДВГ работи 

само при нужда от зареждане 

на батериите – поради изключително 

ефективната охладителна 

система достигането на 

оптималната му работна температура 

става много бързо. 

31

Компоненти на хибридната система 

Главната цел на хибридната 

схема на Toyota/Lexus е да 

осигури максимална енергийна 

ефективност на системата 

като цяло, но конструкторите 

на Toyota са се постарали всеки 

един от нейните компоненти 

да бъде изключително ефективен 

сам по себе си. 

Захранващата мрежа с високо 

напрежение (High Voltage 

Power Curcuit). С цел да се 

намали големината на преминаващия 

през проводниците 

ток, а оттам и тяхното тегло и 

енергийните загуби, постоянното 

напрежение на акумулаторните 

батерии от 202 волта 

се увеличава с помощта на 

трансвертер (DC/AC) до променливо 

от 500 волта при Prius 

II и 640 волта при Prius III. Това 

става възможно благодарение 

на технологията, наречена биполярен 

транзистор с изолиран 

гейт. Акумулаторните батерии 

на Toyota Prius и хибридите на 

Lexus са никел-металхидридни, 

а при Prius Plug-in – литиево-йонни. 

Електрическият мотор. Високоефективният 

променливотоков 

асинхронен агрегат MG2 е 

с постоянни магнити. 

Генераторът. Втората електрическа 

машина е от същия тип, 

но е изключително издръжлива 

на големи натоварвания 

– може да достига 10 000 

об./мин. и притежава много 

висока ефективност в най-използваните 

средни оборотни 

режими. 

Двигателят с вътрешно горене 

е бензинов и работи по 

т. нар. „цикъл на Аткинсън“ с 

удължена фаза на разширение 

и скъсена фаза на сгъстяване 

– всмукателният клапан 

се затваря по-късно и остава 

отворен при почти една трета 

от обратния ход на буталото. 

Този тип двигатели са неефек- 

High Voltage Power Circuit е сложна управляваща система, 

имаща за цел не само да разпредели електрическите потоци, 

но и да трансформира високото променливо напрежение в пониско 

постоянно и обратното. 

тивни при много ниски оборотни 

диапазони (поради разширената 

фаза на пълнене), но при хибридите 

на Toyota и Lexus ДВГ просто 

не работи в такива режими. 

Управлението на процесите в 

бензиновия агрегат е поверено 

на 32-битов процесор, а към системата 

за охлаждане е добавен 

специален високотехнологичен 

съд, който съхранява топлината 

в течността до няколко дни след 

изключване на двигателя. 

Адаптивната електрическа кормилна 

уредба. Тази управлявана 

от бърз 32-битов процесор 

система също пести енергия, 

защото сервоусилвателят се 

включва само при необходимост. 

Агрегатите на оптимизираната 

климатична инсталация 

също се задвижват изцяло с 

електричество. Поради необходимостта 

от бърз пренос на 

голямо количество информация 

между отделните управляващи 

и изпълнителни модули 

на системата се използва високоскоростна 

мрежа САN. 

32

ЕВОЛЮЦИЯТА 

Пропорцията между мощността, преминаваща 

по директен механичен 

път и тази по електрически път в 

Prius е постоянна и зависи от конструкцията 

на планетарния механизъм, а това означава, 

че колкото по-голяма е скоростта 

на автомобила и/или натоварването, толкова 

по-голяма мощност се предава чрез 

електротрансформация. Когато се добави 

и факторът циркулация на мощност, става 

ясно защо Toyota Prius в голяма степен 

загубва предимствата си при постоянно 

движение с много висока скорост, и единствено 

регенеративният режим и отличната 

аеродинамика в известна степен компенсират 

тези загуби. Само в така наречената 

„механична точка“, в която MG1 достига 

нулеви обороти, се реализира чисто механично 

предаване, което обикновено в тези 

системи се използва като симулация на висока 

предавка. Изброените характерни за 

Prius проблеми се решават в голяма степен 

при моделите на Lexus с добавянето на допълнителни 

механизми, променящи предавателното 

отношение именно на връзката 

тягов електромотор – колела. При Lexus 

RX 450h механизмът е едностепенен, а при 

Lexus GS 450h и LS 600 h – с две допълнителни 

степени, реализирани чрез двоен 

планетарен механизъм и управлявани чрез 

целенасоченото спиране на отделните негови 

елементи с помощта на фрикциони. По 

този начин изходящият електроагрегат вече 

не е свързан постоянно в съотношение 1:1 с 

главното предаване, а връзката се променя, 

при което при увеличаване на скоростта 

може чрез „превключване на предавките“ 

да се намалят оборотите на електродвигателя 

(както е при конвенционалните автоматични 

трансмисии) и не само да се 

измести точката на размяна на ролите на 

двете електрически машини и настъпването 

на циркулация на мощност, но също да 

се намали размерът им поради гъвкавото 

управление на режимите на работа. Тази 

интервенция на практика променя оборотните 

режими и респективно въртящия момент 

на тяговия мотор, но принципно взаимовръзката 

между трите агрегата – ДВГ и 

двете електрически машини, се запазва. 

Междувременно обаче много неща се 

промениха в самите агрегати на Prius и 

неговите производни Auris HSD, Lexus CT- 

200h. Новостите ще бъдат вложени и в бъдещите 

Yaris HSD, Prius V и Prius C. Напрежението 

в системата нараства, увеличава 

се ефективността и се намалява обемът на 

електромоторите. 

33

PRIUS ТРЕТИ 

При третото поколение на модела 

японските инженери са се концентрирали 

главно в областта на окачването 

и силовото предаване. Работният 

обем на бензиновия двигател е нараснал от 

1,5 на 1,8 литра, съпроводен от съответния 

скок в мощността, която вече е 98 к.с. Сериозни 

модификации е претърпяла и системата 

за управление на енергийните потоци 

в хибридния силов тракт, а част от периферните 

звена са оптимизирани – водната 

помпа например вече е електрическа и консумира 

енергия само при необходимост. За 

по-добро усвояване на енергията спомага и 

водният кожух на изпускателната система, 

благодарение на който продължителността 

на работа на двигателя в по-нисък от оптималния 

температурен режим се съкращава 

с всички произтичащи от това положителни 

последствия върху разхода на гориво и 

нивото на вредните емисии. Подобрени са 

и характеристиките на електрическия дял 

от силовия тракт – вместо 50 кВт без редуктор, 

тяговият електромотор вече развива 

59 кВт с редуктора и значително по-високи 

показатели на въртящия момент. 

Подобно на своя предшественик, Prius 

III използва никел-металхидридни акумулаторни 

елементи, но капацитетът им е 

увеличен, а нарастването на напрежението 

на инвертора на 650 волта вече позволява 

движение изцяло на електрическа тяга със 

скорост 55 км/ч на разстояние до два километра. 

Новост е и гаранцията за надеждно 

стартиране при температури до –30 о С, но 

качественият скок по отношение на акумулаторите 

тепърва предстои – скоро на пазара 

ще се появи и plug-in версия с литиевойонни 

батерии. 

Като цяло външният дизайн и при третото 

поколение запазва подчертано сдържания 

си характер с леки футуристични 

акценти. Впечатление правят преди всичко 

предните светлини със зигзагообразна 

чупка в типично японски стил, докато 

промените в предната престилка, колоните 

на челното стъкло и задницата, предназначени 

за намаляване на коефициента на 

въздушно съпротивление (от 0,27 при Prius 

II на 0,25) трудно могат да се забележат от 

неспециалист. Същото може да се каже и 

за промените в дължината и широчината, 

34

увеличени съответно с 15 и 20 милиметра 

в сравнение с тези на предходния модел. 

Meждуосието е останало непроменено. 

Много по-забележимо е развитието 

на стилистиката в интериора. Погледът 

веднага се привлича от „плаващата“ в 

пространството централна конзола с 

джойстик за управление на трансмисията 

по изцяло електронен път, а възможността 

за контрол на по-голямата 

част от функциите с бутони на волана 

придава на общата атмосфера нотка на 

научна фантастика, допълнена от изцяло 

цифровите дисплеи на приборите върху 

арматурното табло. 

Нарасналите показатели на мощността 

и въртящия момент дават осезаемо отражение 

върху динамиката. Наред с чувствителното 

нарастване на предната и задната 

следа (съответно с четири и два сантиметра), 

Prius III показва стегната, стабилна 

настройка, която би допаднала дори на 

разглезените в това отношение европейски 

потребители. 

Prius Plug-in-Hybrid 

Пътят към електрическата мобилност се оказа 

трънлив и труден за изминаване – акумулаторните 

батерии все още са твърде скъпи и тежки, 

времето за зареждането им е прекалено дълго, 

а постижимият пробег на ток си остава сравнително 

скромен. Усилията на автомобилния 

бранш обаче не спират, а Prius Plug-in-Hybrid е 

поредна решителна крачка към едно по-екологично 

електрическо бъдеще. 

Докато при познатата версия на пионера сред 

серийните модели с хибридно задвижване 

Toyota Prius шофирането само на ток е възможно 

само при определени условия и за доста 

кратки разстояния, Plug-in-Hybrid позволява 

изминаването на около двайсет километра, без 

да се използва стандартният бензинов мотор. 

От една страна, това звучи малко, но съвсем 

обективно погледнато, в нормални градски 

условия въпросният пробег най-често е достатъчен, 

за да отиде човек на работа – поне в 

едната посока. Друг е въпросът, че ако работите 

по-далеч от вкъщи, а паркингът на работното ви 

място не предоставя възможност да включите 

автомобила си да се зарежда в електрическата 

мрежа, ще се наложи да се върнете по добрия 

стар начин, а не само с помощта на електроенергия. 

Обективно погледнато обаче, тези фактори 

съвсем не са по вина на Prius. 

Сам по себе си автомобилът върши работата си 

изключително добре – в зависимост от стила на 

каране и трафика, той с лекота изминава между 

10 и 20 км само на ток. Максималната скорост 

в електрически режим на работа е около 100 

км/ч, в теста бяха отчетени дори 112 км/ч. Ако 

дневният ви пробег се вписва във възможностите 

на електрическия модус на задвижване, 

1,8-литровият двигател с вътрешно горене се 

стартира съвсем за кратко, колкото да поддържа 

добрата си форма. В такива случаи на арматурното 

табло може да видите гордия надпис: 

„Разход 0,0 литра за 15 км.“ 

Реалната консумация на Plug-in е изключително 

зависима от куп фактори, така че официално 

обещаният разход от 2,6 л/ 100 км (което съответства 

на 59 г CO 2 

/км) си остава постижим 

само в лабораторни условия. На дългия 288 

километра нормиран цикъл за измерване на 

минимален разход, който използваме, автомобилът 

отчете 4,2 л/100 км. При същите условия 

нормалният Prius даде стойност 3,9 л/100 км. 

Това е лесно обяснимо, тъй като Plug-in работи 

на ток по доста малка част от цялата отсечка, 

след което почва да работи в същия цикъл, както 

стандартния модел, а разликата в теглото на 

двата автомобила е цели 70 килограма. 

При средния разход в теста ситуацията вече 

е коренно различна – Plug-in изразходва 4,8 

л/100 км, което е със сензационните 15 процента 

по-малко в сравнение с нормалния 

Prius и е най-ниската стойност, която ние от 

auto motor und sport някога сме отчитали за 

бензинов автомобил. Реалните емисии на CO 2 

също са радващо ниски. 

35

RX: ШИФЪРЪТ НА 

ПРЕВЪЗХОДСТВОТО 

Един ден вероятно ще стартираме 

двигателя на автомобила си с едно 

кликване и после с едва забележими 

движения на пръстите като по мишка на 

лаптоп ще водим безшумната машина по 

улици и пътища. Конструкторите на Lexus 

RX 450h засега ни спестяват този шокиращ 

преход към бъдещето, но са направили 

много, за да ни подготвят за него. При 

толкова много футуристична техника дори 

изглежда учудващо, че за да потегли, тихият 

2,2-тонен колос се нуждае от обичайното 

натискане на десния педал – също като съвсем 

обикновен автомобил. 

В духа на днешния ден обаче японският 

всъдеход фокусира вниманието на 

публиката с едно-единствено число. Не, 

не става дума за общата мощност на системата, 

възлизаща на 299 к.с. Наистина и с 

нея Lexus изпреварва конкурентите си, но 

в случая решаващ е отделяният CO 2 

– 148 

грама на километър. За да постигнат това, 

инженерите са бръкнали дълбоко в торбата 

с фокусите – новоразработеният V6-мотор 

с 249 к.с. работи по т.нар. принцип на 

Аткинсън. В допълнение към това сложна 

система за рециркулация и охлаждане на 

отработилите газове понижава температурата 

им от 880 на 150 градуса. Отдадената 

от газовете топлина се оползотворява, като 

с нейна помощ двигателят достига по-бързо 

работна температура – така, особено в студени 

дни, той работи значително по-ефективно 

и управляващата електроника може 

да превключи по-бързо в електрически 

режим. Както и в предишния модел, в RX 

450h се използват никел-металхидридни 

акумулатори, но сега те са разположени по 

нов начин за по-добро охлаждане и са малко 

по-компактни от преди. При нужда един 

електромотор на задния мост осигурява повече 

сцепление и още тяга. 

Въпреки целия високотехнологичен 

пакет, за да се движи автомобилът, десният 

крак и занапред ще трябва да извършва 

обичайното движение по посока на пода. 

Ако това стане по-енергично, оборотите се 

устремяват нагоре, 3,5-литровият бензинов 

мотор започва да издава малко по-силен, но 

постоянен звук, а RX дръпва мощно напред. 

Необикновената акустика е характерна за 

работата на специфичната за този тип хи- 

36

бриди трансмисия с електрическо управление. 

Динамичните показатели са подобрени 

допълнително и благодарение на разширения 

диапазон на висок въртящ момент при 

електромоторите, както и на новата система 

за управление, осигуряваща по-ефективна 

работа на бензиновия двигател. 

SUV моделът не само преодолява комфортно 

дълги разстояния, но се държи на 

пътя и особено в завои много по-чевръсто 

от своя предшественик. За това му помагат 

специално настроената за европейския пазар 

ходова част и конструираният наново 

заден мост с двойни напречни носачи. 

След кратка секунда на замисляне, дължаща 

се на трансмисията, автомобилът се 

впуска в яростна атака напред и позволява 

да бъде воден по тесни планински пътища 

много по-прецизно, отколкото това бе възможно 

с предишния модел. От друга страна, 

удобните широки седалки и предлаганото 

по желание пневматично окачване с регулиране 

на просвета правят RX, подобно на 

всеки друг Lexus, почти идеално пригоден 

за спокойно и продължително шофиране 

по шосета и магистрали. 

Спокойното и релаксиращо поглъщане 

на километър след километър в RX 450h 

носи двойно удоволствие – от шофирането 

и от пестенето на гориво. 

Водачът вече може да участва по-активно 

в опазването на околната среда, като в 

зависимост от ситуацията избере някой от 

предлаганите режими на движение – ECO, 

EV (изцяло електрическо задвижване) и 

SNOW (за хлъзгав терен). Така може да се 

постигне оптимално управление на силовия 

тракт, което води до още по-малък 

разход на гориво. Всички електрически 

вериги се управляват от общ блок, обединяващ 

функции като например трансформирането 

на постоянния ток с напрежение 

288 волта от акумулатора на хибридната 

система в 650-волтов променлив ток за 

задвижване на електромоторите, както и 

в постоянен ток с напрежение 12 волта за 

обичайните консуматори и зареждане на 

обикновената бордова акумулаторна батерия. 

Управляващият блок, който освен това 

регулира мощността и взаимодействието 

на електромоторите и бензиновия двигател, 

в новия RX е станал още по-компактен, 

като обемът му е намален на 18,2 вместо 30 

литра, а теглото му – на 22 вместо 30 килограма. 

Двустранното охлаждане позволява 

увеличаване на енергийната плътност с 40 

процента и същевременно 10-процентно 

намаляване на електрическите загуби, което 

в крайна сметка се отразява добре върху 

разхода на гориво. 

RX 450h е един от най-екологичните SUV модели и ярка еволюция 

на първоначалната хибридна идея на Toyota. 

37

ЗЕЛЕН СПОРТСМЕН 

Ако дизайнът на първото поколение 

Prius не се различаваше по нищо 

от този на средностатистическата 

Corolla, пробивът на хибридната вълна 

със сигурност щеше да дойде значително 

по-късно. Независимо от екологичните и 

технологични предимства на новата система, 

без оглед на изгодите за потребителя и 

въпреки обема на инвестираните от Toyota 

средства. Този наглед парадоксален факт е 

отдавна известен, оценен по достойнство и 

многократно интерпретиран в дела от пазарните 

стратези не само в автомобилните 

компании. 

Зеленото трябва да е яркозелено. Хибридът 

следва да изглежда различно от 

останалите. Наред с безспорната си легитимност, 

изразена ярко и до днес върху 

физиономията на третото поколение на 

пионера Prius, този постулат претърпя и 

значително развитие през последните години, 

белязани от нарастваща популярност и 

покачващи се производствени тиражи. На 

пазара отдавна са хибридните RX, GS и LS, 

чиято принадлежност към екофракцията 

доби ефирни, разпознаваеми само с набито 

око и обучено ухо очертания, а Auris 

Hybrid нанесе отчетлива демократична 

корекция на привилегията да притежаваш 

автомобил с хибридно задвижване. 

Къде е мястото на новия CT 200h в така 

очерталия се пейзаж? Ако приемем, че 

размерът има значение, то габаритите на 

хечбека го поставят в ясна позиция в йерархията 

на Lexus. Свободното място под 

IS дава отлична възможност за разширяване 

на потенциалния кръг потребители на 

престижната дивизия на японския гигант, 

осигурявайки едновременно с това почетна 

дистанция от хибридите на Toyota. Резултатът 

е сполучлива, типична за Lexus смес, 

придружена от солидна доза динамика, 

изразена еднакво добре в пропорциите на 

ниската и широка каросерия, в агресивното 

оформление на предницата и в 17-цоловите 

колела на тестовия автомобил. 

Нищо очевидно обаче няма във външния 

израз на хибридната идентичност на 

CT 200h. Ако не сте запознати с намерението 

на Lexus да предлага този модел само 

с хибридно задвижване (поне за момента) 

и сте пропуснали да забележите и разшифровате 

значението на малкия индекс „h” 

върху капака на багажника, шансовете ви 

да разконспирирате хибридната система в 

новия модел се свеждат до минимум. 

38

Разбира се, винаги можете да разкъсате 

брутално опаковката на изненадата, 

отваряйки предния капак. Или пък да заложите 

на късмета, очаквайки погледът 

ви да попадне върху надписите в задната 

част на праговете. Но правилният подход 

в случая е да заемете мястото зад волана, 

защото контактът с тандема от ДВГ и електромотор 

е безспорно най-директен и непосредствен 

на мястото на водача. Именно 

там, заобиколен от атмосфера в спортен 

стил, модерна електроника и изискани 

материали, насочени към придирчивия 

европеец, от полегатата централна конзола 

скромно се подава върхът на японския 

технологичен айсберг – странен по форма 

джойстик, който донякъде прилича на 

прибора за управление на трансмисията 

на Prius. Прилича. Но само донякъде. И 

на нищо друго. Във всеки случай не и на 

скоростен лост. 

На никой друг автомобил с динамична 

външност и съответстващи й амбиции не 

прилича и CT 200h. Двойствената природа 

на новия модел се подчертава от възможността 

за преминаване към спортен режим 

на движение, при което контролните прибори 

зад волана променят не само цвета, а 

и съдържанието си, а изграденият от познатите 

от Prius компоненти силов тракт демонстрира 

доста различна страна от своята 

природа. Успоредно с преминаването на осветлението 

на арматурното табло от хладно 

синьо към огненочервено и замяната на изображението 

на енергийните потоци върху 

дисплея с класически оборотомер, хибридът 

безапелационно пришпорва впряга 

от 1,8-литров високоефективен бензинов 

агрегат и две синхронни електрически машини, 

черпейки щедро от съхранената в 

никел-металхидридните клетки енергия и 

изстисквайки 16-клапановият мотор с променилива 

система за газоразпределение до 

над 5000 об./мин. При това стават ясни две 

неща – първо, че декларираните от Lexus 

динамични характеристики (10,3 секунди 

от 0 до 100 км/ч, 180 км/ч максимална 

скорост) са напълно реалистични и второ, 

че шумоизолацията при CT 200h е значително 

по-добра от тази на Prius. Разбира се, 

едновременното постигане на екстремни 

стойности по отношение на динамиката и 

на разхода е невъзможно като пълното щастие, 

но може би някой ден... Нима преди десет 

години някой би дръзнал да изрече на 

един дъх „спортен” и „хибрид”? 

39

Ð ÐÐ ÐÐ¡ÐÐÐÐÐÐÐ ÐÐ Ð¡ÐªÐÐªÐ Ð¨ÐÐÐ¡Ð¢ÐÐÐ¢Ð - Toyota

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?

Ð ÐÐ ÐÐ¡ÐÐÐÐÐÐÐ ÐÐ Ð¡ÐªÐÐªÐ Ð¨ÐÐÐ¡Ð¢ÐÐÐ¢Ð - Toyota