Екипен Ð´ÑƒÑ - Toyota

EKИПЕНДУХИстория и техника на хибридните системи1

TEAM BUILDINGВъпреки своите несъвършенства, двигателят с вътрешно горенепродължава да играе главна роля в автомобила. Засегаелектромобилът не намира място под слънцето като солов играч,но работата в екип за пореден път дава отлични резултати. Единразказ за хибридите и потенциала, който се крие в това съчетание.2

Той потегля тихо и някак странно за лек автомобил.Плъзга се в мъглата от изгореливъглеводороди и с мълчалива надменност преминавакрай боботещите мотори на събратятаси. Леко ускорение – и тишината внезапно сенарушава от характерното бръмчене на бензиновиядвигател. Сякаш за да демострира зависимосттана човечеството от петролните горива,класическия двигател с вътрешно горене декларираскромно, но недвусмислено своето присъствиев модерната хибридна система. Звукът намалката високотехнологична бутална машина енищожен, но самата му поява е ярко свидетелствоза това, че удостоеният с престижни наградихибриден пионер Prius все пак не е електромобили си остава дълбоко привързан към бензиновиярезервоар...В същото време ролята на бензиновия двигателпри японския модел е сведена до минимум, аелектрическата система взема активно участие взадвижването както пряко, така и косвено, спомагайкиза оптимизирането на работата на ДВГ.През последните години инженерите на Toyota иLexus развиха първоначалната си идея за съчетаванена качествата на паралелния и последователнияхибрид, добавяйки някои допълнителни елементи,но останаха верни на два принципа – използванена планетарен механизъм за комбиниранена мощностите на две електрически машини иДВГ и eлектротрансформация на част от енергиятана ДВГ преди същата да бъде насочена към колелата.За мнозина хибридната идея на японскитеинженери и днес продължава да изглежда фантастична,но корените й могат да бъдат открити достаназад във времето. Същинският принос наToyota е в смелостта на решението за създаванена хибриден автомобил във времена, в които тойне бе нужен на никого, а модерните технологиипозволиха адекватно управление на процесите спомощта на интелигентен алгоритъм и бързодействащаелектроника. Благодарение на далновиднотоизграждане на научна и развойна база,творческата интерпретация на съществуващиуспешни идеи и вече доста продължителния опитв областта на хибридните разработки, японскиятгигант продължава да бъде доайен в тази областнезависимо от амбициите на новосъздадените хибридниконсорциуми.Електрическите и бензиновите автомобилисе появяват почти едновременно в края на XIXвек и в началото наистина изглеждат като сериознии равностойни конкуренти. Много скорообаче двигателят с вътрешно горене взима решителенпревес над своя съперник. Победатана автомобила с ДВГ и окончателно муутвърждаване като водещ елемент в мобилизиранетона човечеството става възможна не напоследно място и благодарение на първото автомобилносъстезание, организирано от френскотосписание „Льо Пти Журнал“ през 1893година. В него участват 102 автомобила, от които38 бензинови, 39 парни и 25 електрически.От петнайсетте машини, пресекли финалнаталиния, тринайсет използват двигатели свътрешно горене, а две се задвижват с парнатяга. Изводите се ясни, а триумфът на бензиновиямотор слага край на споровете кой ще доминираоттук нататък. Въпреки високия коефициентна полезно действие на електромотора,до ден-днешен никой не е успял да създадедостатъчно ефикасна акумулаторна технология,която да върне електромобила на сцената.В същото време идеята за обединяванетона най-доброто от двата свята никога не еизоставяна – няма изкушен от автомобилитеинженерен ум, който да не се е поблазнил отсложната, но перспективна мисъл за съчетаванена качествата на ДВГ и електромотора. В прашнитеанали на автомобилната история е записано,че Фердинанд Порше създава напълно функционалнихибридни возила още през 1902 година,а малко по-късно конструира и тежки военнимашини, задвижвани от вградени в главинитена колелата на влекача и ремаркето електромотори,черпещи енергия от задвижван от ДВГ генератор.Впоследствие тази схема е използванауспешно в дизеловите локомотиви и някои тежкикариерни самосвали, където способността наелектромоторите да създават огромна тяга приниски обороти е изключително предимство, аизползването на задвижващи модули в колелатаелиминира необходимостта от тежки, скъпи иненадеждни предавателни механизми.Още през 30-те години на ХХ век се правятспорадични опити за производство на хибридниавтомобили без пряка механична връзка между3

Фердинанд Порше създава функциониращихибридни возила още през 1902 година(на снимката вляво Porsche Lohner селектромотори в главините на колелата),а малко по-късно конструира и тежкивоенни машини, задвижвани от вграденив главините на колелата на влекача иремаркето електромотори, черпещиенергия от задвижван от ДВГ генератор.ДВГ и задвижващите колела. Непосредственослед войната също има тласък в създаването нахибриди, породен естествено от дефицита на горива.През петдесетте и шейсетте години на ХХвек тези проекти постепенно са изоставени, но ведин момент на пазара внезапно се появявапълноценен хибриден автомобил – малкотоспортно купе GT 800 S Hybrid от 1967 година едело на... да, точно така, дело на Тoyota.Десет години по-късно Volkswagen пускатмалка, предназначенa за таксиметрови услугихибридна серия от своя Transporter T2, но удрятна камък – по това време пазарът няма интерескъм подобно нещо, а финансовите отдели на автомобилнитефирми не откриват смисъл от инвестициив тази наглед безсмислена инженернатеритория. Двете петролни кризи са краткотрайнии цените на горивата се запазват на достатъчнониски нива, за да не стимулират развойнатадейност по алтернативни технологии назадвижване. Никой през седемдесетте не гледана хибридите и като на решение на настъпващитеекологични проблеми. Скептицизмътпродължава да владее духовете и през следващотодесетилетие, когато Audi представят своя 100Avant Duo (1989 г.), последван от Duo II на базатана втората „стотица“ и накрая от Duo III, представляващхибридна версия на А4 (виж карето),излязла на бял свят през 1997 година. С това компаниятаот Инголщат се превръща в първия сериенпроизводител на хибридни автомобили наСтария континент – конструктивното решениена Duo III включва изцяло предно предаване ипаралелна хибридна схема, при която ДВГ и електромоторътзадвижват колелата на предниямост.Активната работа на японските конструкторипо хибридни проекти започва доста поранои те с жив интерес следят експериментите свече готовия прототип Uni 1, разработен отSachsenring GmbН – прочутата марка от саксонскияград Цвикау, световноизвестна с производствотона соцлегендата Trabant. Бившият служителна социалистическото предприятие и предприемчившеф на новата компания Юрген Рабе сесвързва с баварските каросеристи от Lorenz &Rankl, чиято дейност по това време е свързанапреди всичко с трансформацията на спортни илуксозни автомобили като Ferrari Testarossa иMercedes S-класа в кабриолети. Мюнхенскатакомпания се включва в проекта с изработванетона високотехнологичната алуминиева каросерия,а основната част от финансирането на струващия15 милиона марки проект Uni 1 e-TDI се поема отпровинция Саксония. Прототипът, който добиванапълно завършен вид през 1996 година, на практикане е същински хибрид, а своеобразна комбинацияот бензинов и електрически автомобил,4

Три поколения хибридни автомобили на Audi – версиите Duo I, Duo II и Duo III.Типичното за компанията предно задвижване (в случая на Duo I с бензинов мотор със136 к. с.) от конструктивна гледна точка е идеално за лесното трансформиране вхибриден вариант – благодарение на свързания със задния мост електромотор смощност от 12,5 к. с. автомобилът се превръща в алтернативна quattro версия, аелектричеството се осигурява от никел-кадмиеви батерии, поставени в пода набагажника и зареждани от мрежата. Две години по-късно става факт втората версияна Duo, като електромоторът е вече трифазен с мощност от 28 к. с., а задният мостполучава допълнителен въртящ момент и от двигателя с вътрешно горене с помощтана Torsen диференциал. Конструктивното решение на третото поколение на Duo,базирано на Audi A4 от 1997 година, включва изцяло предно предаване и паралелнахибридна схема, при която и двата моторни агрегата задвижват предния мост.5

Пристрастията на Toyota към хибриднитетехнологии не са от вчера. Експерименталанасерия от малкия спортен GT 800 Hybrid епроизведена през 1967 г.при която всяка от двете задвижващи системи работиавтономно (виж карето).В крайна сметка амбициозният проект Uni 1e-TDI се оказва твърде авангарден за времето сии не влиза в производство въпреки множествотонапредничави идеи и подкрепата от страна наизвестни, мощни компании. Електромоторът иелектрохидравличната система за превключванена предавките са дело на Fichtel & Sachs, а електроннотоуправление е създадено от берлинскотоинженерингово предприятие IAV, зад коетостоят Siemens, VW, Arvin Meritor и GeneralElectric. Но съдбата на Uni 1 e-TDI не е прецедент– далеч изпреварили времето си се оказват ипървият Prius на Toyоta, и Honda Insight, коитопо това време са в заключителна фаза на разработка.За разлика от германското творение обаче,през 1997 година те вече се предлагат на пазараи очакват звездния си миг с цената на загубите,с които техните създатели ги поддържат упоритов производствената си програма.Известен факт е, че най-важното качествона Prius е хармонията между съставнитекомпоненти на силовия тракт, постигната в преследванена максимална ефективност. Отделнитеагрегати са свързани в концептуално обща синергетичнасхема, отразена и в името на задвижващатасистема – HSD (Hybrid Synergy Drive).Още при конструирането на Prius I на инженеритеот Toyota е предоставена възможност дамислят широкомащабно, прекрачвайки границитена реализираните до този момент комбинациимежду ДВГ и електромотори и осъзнавайкипредимствата, които би донесло по-гъвкавотоизползване на електроенергията в една напълноинтегрирана система. С това те изпреварват концептуалноколегите си от Honda с техния „паралеленхибрид“ с успоредно свързани електродвигатели бензинов мотор. Toyota създава машина,при която електроенергията не изминаваелементарния път „акумулатор-електромотортрансмисия-колела“и обратно, а се включва всложен кръговрат с участието на ДВГ, чиято механичнаенергия се използва за генериране на ток зазадвижване в реално време. По този начин енергиятадостига до колелата по два пътя – част отнея директно, а част през електрическа трансформация.Реално схемата на Тоyota дававъзможност за избягване на необходимостта откласическа предавателна кутия, за избиране нависокоефективни режими на работа на ДВГ порадинепряката му връзка със задвижващитеколела, както и за включване на режими на регенерацияна енергията при спиране и за изключванетона двигателя на празен ход каточаст от общата идея за максимални икономии.След успеха на Тоyota, множество компаниисе обединиха в целеви консорциуми, за да наваксатзагубеното време. Не може да се отрече обаче,че и най-новите разработки в тази област наподобяватсистемите, създадени преди повечеот десет години от двете японски компании.Докато при хибридните модели, които скороще се появят на пазара, обединението VW/Porsche/Audi залага на паралелната схема на работа,Toyota все още се придържат към първоначалнатаси конструктивна схема с някои допълненияпри по-големите модели на Lexus. Съвместнатаразработка на Daimler(Chrysler)/GM/BMW пък есложна и скъпа система, при която обединяващитепланетарни механизми са два. Т. нар. TwoMode Hybrid може да осъществи пряка връзка сколелата, когато електрическата трансформацияе ненужна, а Daimler, GM и BMW разполагат и съссвои собствени разработки на по-опростени паралелнихибриди – Gеneral Motors например вечепроизвеждат и продават такива автомобили. Изключителнатасложност на Two Mode систематаобаче на този етап я прави неприложима за компактниавтомобили, а съществената разлика в ценатане може по никакъв начин да бъде абсорбиранаот тях. По тази причина създателите й засегасе ограничават с въвеждането й само в големиSUV модели. Хибридната сфера привлича все6

повече производители и поддоставчици – Fordи Nissan купиха лицензи от Тоyota, преди дасъздадат свои разработки, хибридни компонентии системи вече произвеждат Bosch иSiemens, а Continental работят в сътрудничествос ZF, които заемат водеща позиция в областтана хибридните трансмисии за автобуси и товарниавтомобили, където предлагат различниконцептуални решения в зависимост от конкретнотоприложение.Засега обаче символът на автомобилнатахибридизация продължава да бъде ToyotaPrius, в чиято сърцевина е базираното на планетаренмеханизъм устройство Power Split Device.Ако се взрем отвъд блясъка на успешния моделще открием, че наред с отчитането на маркетинговатапрозорливост, усилията и инженерния талантна японския гигант, историческата правданалага да се признае, че идеята за обединяванена енергийните потоци точно по този способпринадлежи другиму – на тримата доктори натехническите науки Барух Бергман, ДжорджГелб и Нийл Ричардсън, които в края на 60-тегодини на ХХ век работят в отдела за разработкана задвижващи системи на американската инженеринговакомпания TRW.„Още тогава“, разказва Джордж Гелб вспомените си, „се замисляхме колко многонефт изразходва човечеството. Вярвахме, чев близко бъдеще хората ще използват многоразлични задвижващи системи и че ще имапериод на преход към тях. Приехме, че ролятана подходящо междинно звено в процесана развитие биха могли да изиграят хибриднитесистеми.“ В процеса на разработките втази насока се ражда и идеята за създаване наустройство, използващо принципа на работана споменатия PSD – планетарен механизъм,в който се обединяват въртящият момент наелектромотора и на работещия в оптималенрежим на натоварване ДВГ. Пионерите решаваткато трети елемент на планетарния механизъмда използват втора електрическа машинав ролята на балансьор и кръщават разработкатаси EлектроМеханична Трансмисия(EMT). Схемата на работа предвижда част отПрез 1969 година Mercedes правят експерименти с хибридно задвижване на автобуси.Генераторът се задвижва от двигател на лек автомобил с мощност едва 65 к. с., нотеглото на акумулаторите възлиза на колосалните 3,5 тона. През 1978 г. в Щутгарт едаден старт на петгодишни полеви изпитания с 20 хибридни електроавтобуса модел ОЕ305. В същото време текат и практически изпитания на тролейбуси с комбинация отакумулатори и дизелови двигатели.Daimler-Benz предприемат още един опит в тазинасока през 1996 г., когато 17 дизелово-електрически автобуса са оборудвани селектромотори в главините на колелата, но не носят на борда си акумулаторни батерии.Такава е и схемата на представения три години по-късно модел Cito. Съвсем друг еслучаят при туристическия модел O 405 NUH, четири екземпляра от който започватполеви изпитания в няколко алпийски курорта през 1996 г. Благодарение на тежащите800 кг Zebra акумулатори автобусите са в състояние да изминат напълно свободенот вредни емисии пробег от над 10 км по улиците на курортните градове, ползвайкиединствено електроенергия.7

Uni 1 се сблъсква с характерните за своятараса проблеми – батериите добавят 200 кг къмтеглото, напрежението от 284 волта не етрансформирано, а както е известно, правиятток е доста опасен.въртящия момент на ДВГ да се предава къмколелата по механичен път, а останалата дасе трансформира в електрическа енергия,впоследствие отново в механична и на финаласъщо да се отправи към колелата. Главнотопредаване е в пряка връзка с тяговия електродвигател,който съчетава функциите намотор и генератор за оползотворяване наенергията при спиране. Поради голямата мутяга не са нужни ниски предавли за потегляне.Към третия елемент на планетарния механизъмсъщо е включен генератор, а в разработкатасе предвиждат оловни и никел-кадмиевиакумулатори. За съжаление първитеопити за патентоване на системата удрят накамък, тъй като практиката на американскотопатентно ведомство изисква изработванетона действащ прототип.Идва време теорията да бъде претворенав практика. За основа на разработката е използван1,6-литров двигател от VW „костенурка“,към който са добавени 10-киловатов синхроненвисокообротен генератор (способен да постигне10 000 об/мин) на Westinghouse и постояннотоковелектромотор с 27 к. с. на General Electric.Самият планетарен механизъм е заимстван отавтоматична трансмисия Torqueflite на Chrysler,а за връзката между всички елементи е използванамалка скоростна кутия.По време на разработката специалиститеекспериментират с различни комбинации с напреженияот около 300 В и съответните доста сериознитокове. По онова време възможноститена електронен контрол са повече от скромни иинженерите се задоволяват с обикновени мощнитиристори за пренасочване на големите електрическипотоци. Въпреки примитивните си инструменти,конструкторите успяват да пресъздадатразлични пътни ситуации, при което основнитефункции на акумулаторите, високооборотниягенератор и мотора се променят посредствомсмяната на посоката на енергийните потоциот и към тях с помощта на проста, но ефикаснаконтролна система.Проектанската дейност по функциониращиястационарен прототип трае почти две години,но патентното ведомство не се задоволява снего и изисква изработването на годен за експлоатацияавтомобил. За целта конструкторитевграждат цялата система в един Pontiac Tempestот 1962 година, като двигателната установка епоставена отпред, а батериите отзад. Машинатадоказва на практика, че е в състояние даизпълнява функциите, за които претендира, патентнотоведомство признава и регистира изобретението,а инженерите продължават работатаси по усъвършенстването на системата на лабораторнитестендове.Межувременно гласовете за намаляване нанивото на емисиите в отработилите газове вАмерика все повече се усилват и конструкторитеот TRW скоро са посетени от експертите нановосъздадената агенция за защита на околнатасреда ЕРА. Резултатът от посещението е крайноположителен и скоро в касата на проекта се вливатсвежи средства, предназначени най-вече заразработка на акумулаторни технологии.Въпреки че практическата полза от хибриднатаидея е повече от очевидна (дори при тогавашнотоелементарно ниво на управляващитетехнологиии оборудваният с усъвършестванаЕМТ Dodge Dart постига 30% икономия на горивов условията на градско движение), сложносттаи високата цена на проекта отблъскват автомобилнитекомпании. Петролната криза от 1973г. бързо отшумява, а проектът на TRW е изоставени постепенно потъва в забвение поради липсатана адекватно финансиране.И така, докато находчивите японци отToyota не го изравят от прахта и не оползотворяватпълния му потенциал с помощта на8

стигналите далеч напред в развитието си електроннитехнологии. Давността на патентитена TRW отдавна е изтекла, но никой не можеда отрече, че именно разработката на Бергман,Гелб и Ричардсън стои в основата наднешния Power Split Device на Toyota. Всъщото време самият Гелб признава изключителнияпринос на японците в довежданетона разработката до нивото на едросерийнотоавтомобилно производство и забележителнитеим успехи в създаването и прилагането намножество нововъведения като сложнотоелектронно управление.В разказите на Гелб се среща и един твърдеинтригуващ момент – според инженера, през 90-те години хора от Тоyota са провели срещи спредставители на американска автомобилнакомпания. Единствена цел на разговорите ебила японците да се уверят, че развойните звенана въпросната компания не работят върхуусъвършенстване на технологията на TRW, а залагатна паралелна хибридна система. Днессъщата тази компания плаща лиценз на Toyotaза производство на модифицирана версия на хибриднатаim система, която използва в свой компактенSUV-модел...Електромеханичната трансмисия наTRW има пет работни режима, единпланетарен механизъм и двеелектрически машини.Режим 1: Бавно ускорение, когатомощността на ДВГ надхвърлянеобходимата за движение,излишната мощност се използва зазареждане на акумулаторите,като MG1 и MG2 се използват катогенератори. Когато въртящиятмомент на ДВГ не достига, тяговиятелектромотор добавя мощност къмколелата, разреждайки батериитеРежим 2: Ниска скорост и потегляне.Генераторът осигуряваелектричество за тяговиямотор чрез електрическия път напренос на мощността.Излишната енергия може да бъдеотправена към батериите.Режим 3: Голямо натоварванеНеобходимата мощност надхвърля възможностите на ДВГ, включва се акумулаторъти подава напрежение и към двете електрически машини, които преминават вмоторен режим.Режим 4: Висока скорост на движениеДВГ преминава в режим на максимално натоварване. Тяговият електромоторсе включва в режим на мотор или генератор в зависмост от нуждите,симулирайки високи предавки в планетарния механизъм.Режим 5: Намаляване на скоростта и спиранеИ двете електрически машини се включват в генераторен режим и рекуперираткинетичната енергия в акумулаторните батерии.9

TOYOTA ИХИБРИДНИЯТКРЪСТОНОСЕНПОХОД10

Както по всичко личи, Toyota още дълго време ще останат водещасила в хибридната област не само поради натрупания опит, високототехнологично ниво и финансовия си потенциал, но и благодарениена на своя осъзнат ангажимент в развитието на този тип технологии11

Този малък автомобил, наречен Prius (преди другите – лат.), се превърна в гигантска крачка вразвитието на Toyota. Според един от мениджърите на компанията името символизира визията забъдещия път на автомобила. Съществуването му се дължи на упоритостта на предишните шефовеХироши Окуда и Фуджио Чо (съответно първият и вторият) и ръководителят на проекта Такеши Учиамада.За бившия шеф Катсуаки Уатанабе (четвъртият) хибридите са от първостепенен приоритет.Вкрая на 1995 година,шест месеца следкато отговорните факторив Toyota правят революционнастъпка, давайки зеленасветлина на проекта заразработка на хибриден автомобил,и две години прединачалото на планиранотосерийно производствона същия, работещите по проекта специалистипопадат в задънена улица. Прототипът простоне желае да потегли, а реалността се разминавакатегорично с виртуалните компютърни симулации,съгласно които системата би трябвалода функционира безпроблемно.Екипът на Такеши Учиамада, вложил втова начинание неоценим човешки, технологичени финансов ресурс, трябва да се върне визходна точка и да преразгледа цялата си стратегия.Инженерите запретват ръкави и се впускатв денонощни изчисления, конструктивнипромени, прекалибриране, писане на нов управляващсофтуер и прочиенеблагодарни заниманияв продължение нацял месец. В крайнасметка усилията им савъзнаградени, но радосттатрае кратко – автомобилътизминава няколкодесетки метра, след коетоотново излиза от строя.По това време Toyota отдавна е индустриаленгигант с утвърден имидж на производителна висококачествени автомобили и провалът ведно толкова амбициозно ново начинание епросто немислим сценарий за компанията.Нещо повече – демонстрацията на технологиченпотенциал и финансова мощ е основначаст от замисъла на хибридния проект и маркетинговитестратези не могат да си позволятотстъпление пред заложеното от самите тяхпредизвикателство.По принцип цялата идея за хибриднатаразработка е нетипична за духа на Toyota, която12

по това време е известна повече със своя консерватизъм,отколкото с новаторския си дух.Стилът на компанията от десетилетия е подчиненна уникална философия, включваща внедряванетона доказали ефикасността си производствении маркетингови модели, тяхнатаадаптация, развиване и усъвършенстване. Комбинациятаот тези методи, съчетана с традиционнияяпонски дух, дисциплина и мотивация,довежда до съвършенство производственитеметоди на островния гигант и го превръща веталон за ефективност. В това време сред ръководствотона Toyota обаче се формира нова визияза бъдещето, съобразена с новото самочувствиена глобален играч, устремен към върхана автомобилната индустрия, а създаването нахибриден модел следва да изиграе ролята напървата голяма крачка в амбициозната задачаза изграждане на авангарден и по-разкрепостенимидж. Желанието за промяна форсира процеса,което на свой ред натоварва развойния капацитетна фирмата до краен предел. ПървиятPrius се ражда в танталови мъки, а екипът нанеговите създатели се сблъсква с неподозиранипрепятствия, изненадващи трудности и мъчителнитехнологични загадки. Разработката ипроектният етап са скъпоструващи експерименти,съпроводени от множество грешнистъпки и недостатъчно прецизни инженернирешения, довели в крайна сметка до безсмисленпреразход на време, усилия и капитал.В крайна сметка обаче целта е постигната –авангардният хибриден Prius изиграва очакванатароля на маркетингов катапулт, който успявада превърне Toyota в технологичен пионер ида разбие консервативния имидж на компанията,създавайки около нея изцяло нова високотехнологичнааура с подчертан „зелен“ акцент.Разработката на първото поколение струва наToyota колосалната сума от един милиард долара,поглъща огромен инженерен потенциал иподлага на изпитание упоритостта, трудолюбието,духа и таланта на всички, пряко и индиректносвързани с проекта.Въпреки че стартира като „изстрел в тъмното“,Prius се превръща в революция за Toyota несамо от технологична гледна точка. Процесът нанеговото създаване напълно променя целия управленскимодел на компанията, чийто мениджмънтникога не е вземал такова високорисковорешение. Без твърдата позиция на предишнитешефове в лицето на Хироши Окуда и ФуджиоЧо, хибридът може би нямаше да се пръкнев люлката на японския гигант. Грозното, изстраданопате се превръща в начало на всички начала,очертавайки един възможен път към бъдещетона автомобила, а второто поколение започвада носи директни финансови дивиденти, попадайкина благодатната почва на високите петролницени. Естествено, вече бившият кормчияна компанията Катсуаки Уатанабе умелоизползва положените от предшествениците сиоснови, поставяйки хибридните технологии вприоритетна позиция за развитието и презследващите години. В момента основните инвестицииса насочени към изграждането натехнологии и производствени методи, коитода правят новите поколения хибриди многопо-достъпни и ефективни, а основен приоритетв развойната дейност са акумулаторнитетехнологии, модерната управляваща електроникаи силовите електроагрегати.Корените на Prius могат да се проследятчак до 1993 година, когато патриархът ЕйджиТойода провокира горещ дебат относнобъдещето на автомобила. Дискусията от своястрана прераства в решение за създаване на компактен,но високотехнологичен и икономиченавтомобил. Изпълнителният вицепрезидент накомпанията Йоширо Кимбара, който по товавреме отговаря за развойната дейност, горещопрегръща идеята и става кръстник на проекта,добил известност като G21 (Global 21 century) инасочен към драстично намаляване на разходана гориво и емисиите. Отговорността за реализациятае делегирана на друг вицепрезидент –Акихиро Уада, който от своя страна възлага проектана амбициозния и известен с нетрадиционнитеси похвати инженер Такеши Учиамада.Учиамада не тълкува съдържащото се в заданиетопонятие „високотехнологичен“ като„революционен“ и затова първоначално предлагана Уада да започнат работа по нови двигателниконцепции и трансмисии. Уада обаче сеприцелва много по-високо, а в съзнението мумеждувременно зрее идеята за създаване на13

През миналата година Honda произвеждаше три хибридни модела – Civic, Accord и Insight, но един поедин те отпадат от гамата. Компанията извлече своите поуки и разработва изцяло нова гама отхибридни автомобили, която ще използва по-сложна технология от досегашната.хибридна, бензиново-електрическа система назадвижване.Както споменах хибридната схема не е нещопринципно ново за Toyota, където вече са правениединични експерименти с добавянето на мощенелектродвигател в трансмисията на автомобила.Уада веднага подлага на обсъждане идеята си иестествено отваря кутията на Пандора. Във фирматасе оформят два лагера – инженеритеподдържат идеята въпреки огромния брой неизвестни,а финансистите я отхвърлят с аргумента,че екологичната идея е твърде подранила, а пазарътне е достатъчно зрял, за да поеме оскъпяванетовследствие на внедряването на новата сложнатехнология.За щастие решението е взето в полза напървите и Уада веднага определя дванайсетмесеченсрок за създаване на функционален прототип,което означава, че той трябва да е готовнавреме за изложението в Токио през 1995 година.Ясно задание има и по отношение на разходана гориво – хибридът трябва да е с... 50%по-икономичен от съпоставим като характеристикиавтомобил с ДВГ.Инженери от развойния отдел са командированинезабавно по цял свят, за да открият иизследват всички съществуващи проекти нахибридни автомобили, а останалите започваттрескаво да обмислят и оформят собственитеси идеи. Проектът започва с обсъждането наблизо 80 възможности, но след селекцията броятна потенциалните концептуални решения есведен до четири. В крайна сметка инженеритерешават, че най-сериозно рационално зърно сесъдържа в творението на американската компанияTRW от края на 60-те години. При негокомбинацията от добрите страни на паралелнияи последователния хибрид изглежда найсполучливаи обещаваща.Липсата на познания и най-вече на опит впрактическото съчетаване на електромеханичниагрегати и ДВГ обаче превръща работата наконструкторите в истински ад. Напрежениетосе повишава още повече с встъпването вдлъжност на новия шеф Хироши Окуда, койтопревръща проекта в първостепенен приоритети измества първоначално планирания срок зазапочване на серийно производство от 1998 на1997 година. Това на практика означава, чеекипът на Учиамада трябва да приключи успешнопроекта в рамките на 24 месеца, което ес около една трета по-кратък срок от средния закомпанията период на разработване на конвенционаленавтомобил с подобни размери.Лобито на финансистите също оказва натиск,подчертавайки скептицизма на американскитедилъри на Toyota, според чиито проучвания клиентитев САЩ не са склонни да приемат с отворениобятия подобен екологичен модел. Всичкиданни от маркетинговите изследвания сочат, че14

на дадения етап хибридът не представлява интересза никого и препоръчват замразяване на проектаза времена с по-благоприятна конюнктура.Нещата наистина започват да клонят към преждевремененпровал, когато в тунела внезапно проблясвасветлина – в Калифорния са въведени новистроги ограничения за емисиите на вредни веществав отработилите газове. Тъй като хибриднататехнология несъмнено крие огромен потенциал втова отношение, проектът получава нов тласък, акъм конструкторския екип в Япония се присъединявати стилистите от калифорнийското дизайнерскостудио на Toyota в Нюпорт Бийч. Тяхнатаработа върви доста безпроблемно, но инженеритепродължават да се сблъскват с кошмарни трудности.Поредното предизвикателство се оказва стариятпроблем с капацитета и надеждността наакумулаторните батерии, които заплашват да сепревърнат в най-слабото звено в проекта. Тъйкато още първоначалното задание включвавъзможност за движение само на електрическататяга (макар и при ниска скорост), капацитетът наакумулаторите трябва да е доста сериозен, коетона тогавашния етап на развитие на акумулаторнитетехнологии автоматично означава свръхтегло.Има проблеми и с температурния режим на работана батериите – подаването на ток се преустановявавнезапно при отклонение от доста теснитеоптимални граници.Напрежение има не само в електрическатасистема на прототипа. Окуда става всепо-нетърпелив и притиска екипа на Уада, койтопо това време вече е истинска малка армия от1000 технически специалисти, борещи се денонощнос отстраняването на фундаменталните иелиминирането на непрекъснато възникващитенови проблеми. Внедряването на хибрида в серийнопроизводство се превръща във фиксидеяна ръководството, а желанието за демонстрацияна напредък води до организиране накратък тест-драйв на остров Хокайдо още презфевруари 1997 година, когато автомобилът едоста далеч от завършения си вид.В края на краищата обаче проблемите саотстранени един по един, прототипът покривакритериите на Toyota за надеждност и два месецапреди крайния срок е напълно завършен,постигайки среден разход на гориво от 3,5 л/100 км! Официалното представяне на Prius еотбелязано през октомври 1997 година, а прездекември първите серийни модели могат да сепипнат и поръчат в представителствата наToyota в Япония. Скоро месечните продажбидостигат впечатляващите 2000 броя – независимоот доста високата цена и въпреки липсата наопит и ясна маркетингова стретегия в продажбитена подобен тип возило.Ефектът от лансирането на Prius се оказвазначително по-мащабен от очакваното – в очитена общественото мнение Toyota внезапно сепревръщат от производител на надеждни, носкучни автомобили в ярък „зелен“ символ и високотехнологичнакомпания с ярко изразеноположително отношение към околната среда.През 2000 година дилърите в САЩ се съгласяватда продават автомобила с намален марж напечалбата, а тъй като средствата за реклама саограничени, маркетингът на Toyota пуска в действиеспециална продажбена система по интернет.Последната има страхотен успех, тъй катое нещо свежо, ново и съпроводено с предимствакато данъчни отстъпки при покупка. Важнароля за успеха има и отличният имидж на новияпродукт, предполагащ ниско обезценяванеи изгодна препродажба. Идеята на автомобиласе харесва на мнозина, а интересът се повишаваскокообразнио, когато на страната на Prius сапривлечени холивудски звезди от мащаба наЛеонардо ди Каприо и Камерън Диас. Дори PRкомпанията,обслужваща церемонията повръчването на наградите Оскар за 2003 година,поръчва пет хибридни автомобила за VIP-гоститена събитието, а ефектът от появата на КалистаФлокхард и Харисън Форд в Prius със сигурностсе измерва в милиони.Големият бум, поставил началото на трайнатенденция към покачване на търсенето нахибридни автомобили, обаче идва едва с появатапрез 2003 година на новото поколение, прикоето японците не само усъвършенстват технологиятачрез увеличаване на мощността иефективноста на агрегатите, но добавят над 530нови патента. С него Prius вече се превръща всимвол, в модерна легенда, изразяваща нов духи разбиране за живота. Дизайнът е съвременен,привлекателен и оригинален, с ясно послание15

за екологичност. Тези фактори заедно със стремителнорастящите цени на горивата превръщатмодела в бестселър, а високата оценка нажурналистите се материализира от двете последователнинагради за автомобил на годината –през 2004 г. в САЩ и през 2005 г. в Европа.В средата на 90-те години Honda същоработят усилено върху свой проект на високотехнологичени икономичен автомобил.По това време компанията отдавна разполага сбезспорен имидж на изключително компетентенв техническата област производител с престижниноваторски решения, а във времеторазработката й изпреварва тази на Toyota.Именно така изглеждат нещата в момента напредставянето на модела Insight в САЩ.Honda обаче вървят по различен път оттози на Toyota. Insight е футуристично,свърхлеко и аеродинамично алуминиево купе сдве врати и две места, при което хибриднататехнология с интегриран електромотор-генераторе далеч по-елементарна от тази на Toyota ииграе второстепенна роля в общата енергоспестяващаконцепция на автомобила. Според главнияинженер на проекта Казухико Цунода, товае напревно с цел да не се променя начинът, покойто водачът общува с автомобила. В това имаздрава логика, но бледата физиономия на значителнопо-опростената система се размиваоще повече, когато тя е пренесена в стандартнияCivic, съпоставим с размерите и динамикатана Prius. Изключителната технологичнасложност на системата на Prius има материаленизраз в значително по-високата ефективност ифункционалност на системата и по-ниския разходна гориво и емисии особено в градски режимна движение. Значителното предимствона модела на Toyota не е само в това – силата наPrius е в посланието, което излъчват неговитесложна концепция и дизайна. Клиентите на хибридитетърсят нещо изцяло ново и се стремятне само към икономия на гориво и емисии, а икъм публична изява на предпочитанията си.Отговорът на Honda е дискретен малък надписвърху задната част на автомобила... В резултатна това към момента броят на продаденитеToyota Prius е пет пъти по-голям отколкото навсички хибридни модели на Honda взети заедно.Преди да бъде спрян окончателно, продажбитена модела Insight бяха нищожни, а през2007 година година от конвейерите бе снет иАссоrd Hybrid. Появата на новият Insight, койтообаче е наследник на Civic Hybrid, а не напървообраза с това име, се оказа повече маркетинговадейност, а основните функционери втова начинание станаха стилистите. За съжалениеHonda реши да разчита изцяло на посланиетона дизайна с подчертано зелен екологиченфокус, но не промени почти нищо в същносттана хибридната си система.Успехите на Toyota бяха посрещани съсскептицизъм от много представители нависшия мениджмънт в автомобилните компаниидори след появата на второто поколение.Карлос Гон нееднократно иронизира хибриднатаофанзива на Toyota, а шефът на развойнатадейност на GM Боб Люц бе възприел стратегиятада ги игнорира напълно. На фона на стремглавотонарастване на цените на горивата обачеЛюц бе принуден със съжаление да признае, чеGM изостава сериозно в разработките си и че„огромният успех на Prius трябва да накара всекида се замисли“.В момента General Motors е впрегнал целияси маркетингов и PR-потенциал, за да демонстрирасвоето желание и намерения в развитиетона алтернативни технологии. Междувременнообаче японският гигант продължавасвоя победоносен ход и внедрява повсеместнохибридните технологии в новите модели наLexus и Toyota. Развойната дейност също никогане е спирала, а новите модели са още поефективни...На този етап резултатът на Toyota и Lexus срещуHonda и останалите категорично сочи в ползана създателите на Prius, a в ръководството наHonda признават, че не са били подготвени за подобенуспех на конкурентите. „Prius се превърна всиноним на хибрид, в своебразна есенция на тазитехнология“, отбеляза наскоро самият вицепрезидентна Honda Джон Мендел. „Ние обаче няма дасе откажем да си върнем реномето на най-екологиченпроизводител в Америка“.В търсене на реванш Honda подложиха наосновна ревизия цялата си хибридна философияи взеха решение да насочат потенциала си в тази16

И при Prius II, и при Insight II стилистиката е мощно екологично оръжие, но хибриднитесистеми на двата автомобила по същество са коренно различни. Prius е сложен, пъленхибрид, докато Honda е „мек“ хибрид – т.е. системата само подпомага ДВГ.насока. Първоначално всички смятаха че разработкитеще бъдат революционни с изцяло новаконцепция на задвижване. Тенденциозно бе иимето на проекта – Global Small Hybrid. Оказа сеобаче, че както споменахме по-горе, най-добреса научили уроците си хората от маркетинга истилистите – първият от новата гама автомобилинаподобява ларва, съобразявайки се със стилистичния„екоезик“ наложен от конкурентнияPrius. Разбира се, в Toyota не стоят със скръстениръце и продължават интензивно своята развойнадейност. Големият успех на Prius накаракомпанията да вземе фундаментално и достасмело маркетингово решение – създаването нацяла моделна линия с това име, която по подобиена Lexus и Scion ще се превърне в отделнадъщерна марка. В момента се работи върху минимодел,компактен семеен автомобил и малъкSUV, чиито пусков срок е 2009 година. Що сеотнася до хибридната технология, тя, кактовече споменахме, най-вероятно ще се различавазначително от досегашната.В момента няма реални изгледи някойда оспори лидерската позиция на Тoyota иLexus в хибридната област въпреки нарастващатаконкуренция. Съществена част отпазарните успехи на компанията в моментасе дължат именно на Prius – както каза наскороДжим Прес, президент на Toyota USA,„преди десет години хората купуваха Prius,защото е Тоyota, днес много хора купуватToyota, защото тя произвежда модел катоPrius.“ Това само по себе си е изключителенпробив. При появата на първите хибриди напазара през 2000 година повечето хора гледахана тях просто със скептично любопитство,но с увеличаването на цената на гориватанабралите скорост и солидна преднинаToyota бързо се адаптираха към променящатасе обстановка. Honda също разбраха, чесъщността на хибрида не е само в технологията,а в реномето и посланието, което сеотплаща многократно под формата на отразенаимиджова светлина върху цялата останалапродукция на компанията.Преди година по нощните булеварди наЛос Анджелис можеха да се наблюдават маскираниавтомобили, за които се твърдеше, че сачаст от новите разработки на Honda. Паралелнос тях обаче по същите улици се чуваше и свистенетона хибридните прототипи на Toyota.Битката наближаваше своята кулминация, макарфилософиите на двете японски фирми отновода се различават чувствително. Hondaвъзнамеряват да използват хибридни технологиисамо в малките си автомобили. По-големитемодели ще заложат на екологично чистидизели, които също ще се впишат в стратегиятаза изграждане на имидж на най-зелена компанияна планетата – цел, която личеше дори воформлението на болидите на Honda във Формула1. През това време Toyota и Lexus упориторазшириах своята хибридна гама и не се колебаехада навлизат в нови и чужди територии,превръщайки ги в бойни полета. Toyotaпусна трето поколение на легендарния Prius, аLexus от няколко години произвежда цели трихибридни автомобила: SUV модела RX 400h(заменен през 2009 от второ поколение RX450h), флагмана LS 600h и седана GS 450h, коетого прави засега лидер в сегмента на луксознитехибриди.17

КРЪГОВРАТАко хвърлим поглед зад постния декор на официалнатаинформация за развитието на хибридните автомобили,ще открием пъстър свят на тактически финансови игри,технологични стратегии и безпощадна конкуренция.1979 година. Втората петролна криза. САЩ.Една от многобройните опашки от автомобили,чакащи да заредят гориво на бензиностанциите.За разлика от повечето свои колеги, един от нареденитена опашката водачи не си хаби времетов ругатни, а усилено размишлява как да излезеот нелепата ситуация, превръщайки автомобилав по-икономично и ефективно возило. Изобретателниятмозък на Алекс Северински не е свикналда приема обстоятелствата като неотменимададеност – нагласа, благодарение на която съветскиятексперт по електронни технологии успявада емигрира в САЩ точно в разгара на Студенатавойна през седемдесетте години.Размишленията му в областта на оптимизациятана автомобилното задвижване същоне остават безплодни. На определен етап рус-накът е осенен от идеята за „хибридизиране“на автомобила с помощта на допълнителнаелектрическа система и това е напълно закономерно,като се има предвид експертнитепознания на Северински в областта на електрониката.Убеден в потенциала на своятаидея, той се заема с усърдни проучвания насъществуващите в тази област разработки, коитов крайна сметка го отвеждат до същиятонзи проект на TRW, за който стана дума впредишната глава и който Toyota по-късно щеусъвършенстват и внедрят в своя Prius.Северински открива бляскавото рационалнозърно в идеята на TRW oще в зората на осемдесеттеи решава да се възползва от изтеклиявече срок на патента. За целта той събира околосебе си впечатляващ екип от автомобилни све-18

тила, сред които бившите главни инженери наOldsmobile и Cadillac Тед Лоукс и Робърт Темплин,както и експертът на Ford в областта натрансмисиите Дейвид Полета. През осемдесеттеи деветдесетте години Северински и неговатакомпания Paice успяват да развият неимовернобазовата технология на TRW и да отбележатзначими практически успехи в създаването ипатентоването на управляваща система и контроленсофтуер. Paice не спират разработкитеси в областта на хибридните технологии и доднес, като в последно време американскатакомпания прави заключителните крачки в развитиетона своята високоефективната хибриднасистема Hyperdrive, използваща много високонапрежение, ефикасни индукционни електромотории планетарен механизъм. Съдейкипо самоувереността на шефовете на Paice, не еизключено към проекта наистина да има интересот страна на „мощна автомобилна компания“,както нееднократно бе посочвано в неофициалниизявления на фирмата.В същото време патентите на система отрода на Hyperdrive могат да се окажат в сериозенконфликт с юридическите основи на разработкитена Toyota – единственият автомобиленпроизводител, извел своя проект на пълноценнахибридна система до нивото на серийнопроизводство. Както вече споменахме, гениалносттана идеите и успехът на лабораторнитепроекти не бива да се подценяват, но внедряванетоим в серийното производство е коренноразлично и не по-леко предизвикателство, изискващозначителни усилия и капиталовложения.Мащабът на последните може да се илюстрирас един актуален и твърде показателен пример– наскоро GM спешно „преквалифицираха“цяла армия от 500 инженери, насочвайки гиот развойния към производствения отдел с целмаксимално бързата подготовка на прототипаVolt за серийно производство.В този контекст възможността Toyota да обвинятPaice в кражба на интелектуална собственосте напълно реална – не бива да се забравя, чев Prius II има цели 500 нови патента, добавящисе към многобройните други юридически защитениидеи, внедрени за първи път в неговияпредшественик. Често обаче самите инженеридостигат до близки конструктивни решения –както неведнъж се случва в подобни ситуации.Не по-малко интересни събития се вихрят околот. нар. Two Mode хибрид, който в технологичноотношение в определена степен е едновременноблизък до решението на Toyota, поради факта,че използва планетарни механизми, и не толковаблизък – защото взаимовръзката на компонентитее организирана по различен начин. Напрактика концепцията на двурежимния хибридсе гради върху разработка, създадена с идеята заупотреба в автобуси.Независимо от медийния шум на голямачаст от замесените в конкурентната борба компаниии желанието на мнозина да спечелят,осъждайки за нещо Тоyota, именно японскатакомпания е тази, която продължава да бълвареални хибридни автомобили от своите заводии да тласка напред технологиите в областта наакумулаторните батерии.Всяка от хибридните концепции имасвоите недостатъци и предимства, а контрастътмежду тях е най-ясно видим при новитесистеми в областта на товарните автомобилии автобуси. Конструкторите отдавна са установили,че най-подходяща за първите е паралелната,а за вторите – последователната схема. Паралелнитехибриди, наричани още „меки“, сапо-лесни за проектиране и реализция, тъй катоПакетът от акумулаторни батерии на Prius II епоставен ниско зад задната седалка, с коетоподобрява тегловия баланс на автомобила.Благодарение на сравнително високотонапрежение размерът на кабелите е приемлив.19

електрическимотор-генераторпланетарнапредавкаДВГСложният силов тракт на Prius обединяваедин двигател с вътрешно горене и двеелектрически машини, които взависимост от услoвията работят катомотори или като генератори. Всички тезиагрегати обединяват своята мощност вкомпактен планетарен механизъм. Именнотази идея произхожда от TRW.Управлението на механизмите взависимост от различните режими обаче еизключително сложно както по отношениена контролната електроника, така и поотношение на силовата електросистема.масленапомпаелектрически моторгенератормоторгенератор2POWER SPLIT DEVICEмотор-слънчевоколело водило коронагенератор 1ДВГмотор-генератор 1 мотор-генератор 2MG1MG2веригас нисконивона шумсвързаващ буферзъбна предавкаДВГслънчевоколело (MG1)водило(свързанос ДВГ)сателитикорона(свързана с MG2и трансмисията)главно предаванезъбна предавкадиференциалдават възможност за използване на вече съществуващивъзли и агрегати без необходимост отсъществена промяна на силовото предаване, аефективността им се състои най-вече в наличиетона функция „старт-стоп“ и възможността зарегенерирането на енергията при спиране. Типичнипредставители на този тип системи саHonda Civic Hybrid и новият Insight. Последователнитехибриди от своя страна изискват помощниелектроагрегати (които да поемат тяговафункция в същинското задвижване на автомобила)и съответстващата силова електроника.Най-голямото предимство на тези системисе състои в освобождаването на оборотите наДВГ от пряката им зависимост от скоростта наавтомобила, което на свой ред позволява използванетому в режим, в който той е най-ефективени икономичен.Хибридната схема на Toyota и Lexus, изграденавърху идеята за синергията, е конгломератот множество отделни механизми,работещи в сложен синхрон и на практика екомбинирация от двете концепции. Ако сведемнещата до основни принципи, формулата науспеха на хибридните автомобили по отношениена разхода на гориво се гради на два пункта– във възможността за изключване на двигателяпо време на престой и в способността им даоползотворяват и съхраняват част от прахосванатапо принцип енергия в режим на спиране.Тези два фактора обаче далеч не са единственитепричини за икономичността на Prius. Отделнитеагрегати са свързани в, както казахме, концептуалнообща синергетична схема, отразенаи в името на задвижващата система – HSD(Hybrid Synergy Drive) при която има по-гъвкавоизползване на електроенергията. Още посложнае системата Lexus Hybrid Drive, която есвоеобразно надграждане на HSD, включващодопълнителни механизми, целящи оптимизацияна работата на системата в някои неблагоприятникато циркулация на енергия режими.С това конструкторите от Toyota изпреварватконцептуално колегите си от Honda с техния„паралелен мек хибрид“ създавайки машина,при която електроенергията не изминава елементарнияпът „акумулатор-електромотор“ иобратно, а се включва в сложен кръговрат, приобщавайкиДВГ, чиято механична енергия сеизползва за генериране на ток за задвижване вреално време. Prius не използва ДВГ на празенход (излишен режим), в режими под 1000 об/20

Режимите на работа на енергийната установка на Prius IIСтартиране на двигателя при спрял автомобил.Към МG1 се подава напрежение,което би задвижило автомобила в обратнапосока, но това се предотвратява отподаване на достатъчно голямо блокиращонапрежение на МG2, който задържаавтомобила неподвижен, а силата на МG1се предава към ДВГ, който се стартиранеусетно поради голямата мощност наелектрическите агрегати.Симулация на ниски предавки. При ускоряванеот място оборотите на ДВГ сазначително по-високи от тези на MG2, ноне се предава достатъчно голям въртящмомент към него и съответно колелата. Втакъв случай МG1 работи като генератор,токът от който системата насочва къмМG2. В схемата при нужда могат се включати акумулаторите.Симулация на високи предавки. При високаскорост на движение ДВГ може даработи и с по-ниски обороти от МG2, носе управлява така, че да работи в максималноефективен режим с висок въртящмомент. При „най-високи предавки“ управляващияткомпютър превръща МG2 вгенератор, който натоварва ДВГ, а генериранотоот него електричество изпращакъм МG1, който от своя страна става задвижващмотор. Именно тази схема позволявана ДВГ да работи с по-ниски оборотипри сравнително висока скорост надвижение, а системата може да симулирамножество предавки между ниски и високи,променяйки ролите на МG1 и МG2между мотор и генератор. В част от режимитеедната електрическа машина зареждаи батериите (напрежението в тях никогане пада под определена граница с целзапазване на по-дългия им експлоатационенживот), но в повечето режими генериранаот едната електрическа машина енергиясе насочва изцяло към другата.Задна предавка. Батериите подават обратнонапрежение към МG2 и автомобилътпотегля назад. Ако в този моментакумулаторите нямат достатъчен капацитет,се включва ДВГ, който задвижваизпълняващия ролята на генератор МG1 иосигурява необходимия ток.„Тих“ режим. МG2 се захранва единственоот батериите, ДВГ и водилото са неподвижни,а МG1 се върти свободно в обратнапосока, без да произвежда електричество ида натоварва системата.Неутрална предавка. В този случай HSDпросто прекъсва електрическата верига наМG1 и МG2. Никакъв въртящ момент неможе да бъде пренесeн към колелата.Регенерация. В режим на намаляване наскоростта системата насочва генериранатаот МG2 електрическа енергия към акумулаторите.При нужда (в случай че акумулаторитеса препълнени и в положение В на„скоростния“ лост) Prius може да прибегнеи до използване на реалната спирачна силана ДВГ. В такава ситуация MG2 започва дагенерира енергия и да я отправя към МG1, анатоварването идва от спирачния момент наДВГ. И в двата случая Prius успява да оползотворисериозен дял от излишната енергияна движещия се автомобил, а конструкторитеса си позволили лукса да оразмерят спирачнатасистема по-скромно от типичнотоза автомобил от този клас и тегло.Допълнителен електроускорител. Акумулиранатав батериите енергия е важен резерв,който дава възможност на компютъра даобороти/мин.обороти/мин. (скорост на движение)Номограма на трите силови елемента.Електрониката решава какви да саоборотите на всеки от елементите. Всякаправа изразява определен режим и ематематическо следствие.държи ДВГ в оптимален режим на натоварванебез оглед на режима на движениена автомобила.Зареждане на акумулаторите. ИзползвайкиМG1 като генератор, хибридната системаможе да зарежда акумулаторните батериии без автомобилът да се движи.Спрял автомобил. ДВГ работи само принужда от зареждане на батериите - порадиизключително ефективната охладителнасистема достигането на оптималнатаму работна температура ставамного бързо.Една от основните цели на смесената хибридна система еда поддържа атмосферния бензинов ДВГ в режим нависок КПД – тоест широко отворена дроселова клапа исредни обороти. На графиката горе вляво се виждатнискоефективните режими (сините) ивисокоефективните (червено и оранжево) в зависимостот оборотите и натоварването. Ако се приеме, че ДВГ впо-голямата част от времето работи с около 3000 об./мин, то на графиката долу вляво може да се види каквиса оборотите на останалите агрегати в зависимост отскоростта. От момента V2 ( около 100 км/ч) MG1 ставамотор, а тяговият MG2 генератор. Започва циркулация намощност, която намалява ефективността.21

Компоненти на хибридната система на Prius IIHigh Voltage PowerCircuit е сложнауправляваща система,имаща за цел не самода разпределиелектрическите потоци,но и да трансформирависокото променливонапрежение в по-нископостоянно и обратното.Високоефективниятбензинов ДВГ работи поцикъла на Аткинсън и еизключително лек.Главната цел на хибридната схема на Prius е да осигури максималнаенергийна ефективност на системата като цяло, но конструкторитена Toyota са се постарали всеки един от нейнитекомпоненти да бъде изключително ефективен сам по себе си.Захранващата мрежа с високо напрежение (High Voltage PowerCurcuit). С цел да се намали силата на преминаващия през проводницитеток, а оттам и тяхното тегло и енергийните загуби, постояннотонапрежение на акумулаторните батерии от 202 В се увеличавас помощта на трансвертер (DC/AC) до променливо с напрежение500 В. Това става възможно благодарение на електронния полупроводниковприбор, наречен биполярен транзистор с изолирангейт. Акумулаторните батерии на Prius са никел-металхидридни, носе работи активно по внедряването на литиево-йонни.Електрическият мотор. Високоефективният променливотоковасинхронен агрегат MG2 е с мощност 50 кВт.Генераторът. Втората електрическа машина с мощност 33 кВт е отсъщия тип, но е изключително издръжлива на големи натоварвания– може да достига 10 000 об./мин и притежава много високаефективност в най-използваните средни оборотни режими.Двигателят с вътрешно горене е бензинов и използва т. нар. „цикълна Аткинсън“ с удължена фаза на пълнене и скъсена фаза насгъстяване – всмукателният клапан се затваря по-късно и оставаотворен при почти една трета от обратния ход на буталото. Този типдвигатели имат по-висок термичен КПД, но са неефективни примного ниски оборотни режими (поради разширената фаза напълнене). ДВГ на Prius обаче просто не работи в такива. Управлениетона процесите в бензиновия агрегат е поверено на 32-битовпроцесор, а към системата за охлаждане е добавен специаленвисокотехнологичен съд, който съхранява топлината в течността доняколко дни след изключване на двигателя.Адаптивната електрическа кормилна уредба. Тази управлявана отбърз 32-битов процесор система също пести енергия, защотосервоусилвателят се включва само при необходимост.Агрегатите на оптимизираната климатична инсталация също сезадвижват изцяло с електричество. Поради необходимостта отбърз пренос на голямо количество информация между отделнитеуправляващи и изпълнителни модули на системата се използвавискоскоростна мрежа САN.мин (поради лошото смесообразуване), а същои високооборотни режими (липса на достатъчновреме за качествено осъществяване напроцесите на газообмен и горене) и потеглясамо с помощта на електродвигателя. В голямачаст от времето ДВГ работи в близък до максималнотонатоварване режим – т. е. когато дроселоватаклапа е широко отворена, а бензиновиятагрегат функционира с висока ефективност.Това е възможно тъй като при тази хибриднасхема скоростта на движение на автомобилане се определя в пряка функция от оборотниярежим на двигателя.Способността на електрическите машинида създават достатъчно голям въртящ моментпри нулеви и ниски обороти по принцип правикласическата предавателна кутия излишна, аинженерите на Toyota са използвали в Prius интереснасхема за трансформиране на енергията.Както казахме HSD е смесен тип хибридна система,при която в зависимост от конкретнатаситуация Prius работи както като чист електро-22

мобил, така и като последователен и паралеленхибрид едновременно – гъвкава схема, която сенуждае от подходящ предавателен механизъм.Най-ефективен се оказва планетарният модел,който се използва често при необходимост отобединяване на задвижването от два източникаили от разпределяне на задвижващата сила наедин източник в две посоки. Внедряването му всложната хибридна схема на взаимодействиеобаче не е лесна задача. Нови неща в принципнатасхема на работа на хибрида са добавени едвапри Lexus RX 400h и второто му поколение RX450h (допълнителен електродвигател на задниямост и едностепенен планетарен редуктор на оборотитена електродвигателя), Lexus GS 450h иLexus LS 600h (допълнителен двустепенен редукторна оборотите на електродвигателя).Но да се върнем на планетарния механизъм,който в Toyota предпочитат да наричатPSD (Power Split Device) и може би имат право,защото в Prius и хибридите на Lexus нямасъщинска предавателна кутия в класическиясмисъл на понятието. Планетарният механизъме изграден от три основни части – назъбена отвътрешната страна пръстеновидна „корона“(вж. схемата), „слънчево“ концентричновътрешно зъбно колело и разположени междутях „сателитни“ зъбни колела с оси, свързани собщо „водило“. При движение на механизмасателитите обхождат вътрешно короната ивъншно слънчевото колело. При спиране наедин от елементите, между другите два може дасе предава движение. Когато и трите звена сасвободни, те са обвързани помежду си в прекии точно определени математически взаимовръзки,като при движението на два от компонентитеедин спрямо друг, движението натретия може винаги да се определи с формула.Инженерите на Toyota просто са „закачили“водилото с планетните колела към изходящиявал на ДВГ. Когато същият работи, произвежданиятот него въртящ момент се предава от водилотокъм сателитните колела, които на свойред го разпределят в две посоки. Първата водикъм короната, свързана с електрическия моторгенераторMG2, който от своя страна предавадвижението към колелата. Втората посока екъм свързаното с другия мотор-генератор MG1слънчево колело. Стойностите на силите, предаваниот водилото и сателитите към слънчевотозъбно колело и короната, са еднакви, но порадиразличния диаметър на двата зъбни елементавсеки от тях всъщност се сдобива с различендял от въртящия момент. При Prius 72%от въртящия момент се насочва към МG2, респ.към колелата, а 28% отиват към слънчевото колелои МG1.На практика всичко това означава следното.Поради пряката връзка между колелата иMG2, оборотите на МG2 са строго фиксираниза всяка определена скорост на движение на автомобила.В зависимост от оборотите на ДВГ(които компютърът задава въз основа на натисканетона „електронния“ педал на газта и условиятана движение), управляващият блок на систематарешава едно просто уравнение и определяскоростта на въртене на МG1. В зависимостот ситуацията всяка от електрическитемашини може да работи като генератор илимотор, като при бавно движение MG1 действакато генератор. В този случай електроникатанастройва консумацията на генерираната отMG1 електрическа енергия, увеличавайки илинамалявайки оборотите на ДВГ до постигане нажеланата динамика, а генерираният от МG1електрически ток се насочва към МG2. В същотовреме по закона на планетарния механизъм72% от въртящия момент на ДВГ отиват къмМG2, респ. към колелата, а 28% към МG1 и вкрайна сметка колелата се задвижват от механичнаенергия, обединена след пристигането йпо два пътя – чрез директна механична връзкаи по електрически път след електронно управляванитрасформации. Действието на систематаможе би звучи безсмислено сложно, ноименно благодарение на нея е изграден гъвкави ефективен подход в разпределението на енергийнитепотоци в Prius.Логичният въпрос как автомобилът потегляпри липса на усилваща въртящия моментпредавателна кутия има прост отговор – в повечетослучаи това става при изключен ДВГ иблагодарение на мощния МG2, черпещ електричествоот батериите. При ниско ниво на батериитесистемата автоматично стартира ДВГ,който задвижва генератора МG1 и произвежда23

необходимото на тяговия MG2 електричество.Просто и ясно – основната задача на сложнатаелектроника се заключава в това да определинуждите и да балансира ролите на MG1, MG2 иДВГ съобразно тях. При движение с ниска скоростсе използва само електроенергия от батериите,при ускоряване се включват и дватаенергоизточника, а при шофиране с постояннаскорост основната роля се играе от предаващиятягата си по два пътя двигател с вътрешно горене...Тук е мястото да споменем, че електрическитемашини са променливотокови и трифазнии поради тази причина постояният ток от батериитеи обратният поток преминават презсложни електронни преобразуватели.Решението каква ще бъде ролята на МG1 иМG2 се взема от електрониката в зависимост отситуацията с отчитане на определени дадености.Оборотите на ДВГ и MG2 винаги са „положителни“(изключение при MG2 е движението на заденход), докато оборотите на МG1 могат дабъдат както „положителни“ така и „отрицателни“и на него е поверена ролята на главен балансиращелемент в системата. В случай, че Prius седвижи на електричество, завъртането на MG1 вположителна посока води до стартиране на ДВГ– абсолютно неусетен и безшумен процес, тъйкато електромоторът е с голяма мощност и веднагаизвежда ДВГ в зоната над 1000 об./мин. Интересное да се отбележи също че при определенаскорост (около 100 км/ч при 3000 об./мин наДВГ за Prius) MG1 отново започва да се върти вобратна на MG2 посока (виж графиката на стр.21), но този път електрониката го вкарва в моторенрежим. MG2 от своя страна преминава в режимна генератор, при което се получава режимна т. нар. „циркулация на мощност“, водеща дозагуби. В този случай кръговратът на енергияводи до намаляване на КПД на системата, коетообяснява по-ниската ефективност при движениес високи скорости. Именно затова се въвеждатредукторите при хибридните модели на Lexus.Принципната разлика между системата на Prius и тази на Lexus LS 600h се състои единственов наличието на редуктор, който намалява оборотите на тяговия електродвигател. Разбира серазположението на елементите е различно, а размерът и капацитетът им е много по-голям.24

ПЪЛЕН ХИБРИДМногообразието от технологични решения, нови съюзи и мащабнаразвойна дейност съпровожда раждането на една нова индустрия.Напрежението на хибридния фронт е високо.И продължава бързо да расте. Достатъчнодалновидните автомобилни производителизнаят, че временното отстъпление на ценитана петрола не е меродавна тенденция идори те да бъдат задържани на приемливо отднешна гледна точка ниво, темпото на разработкитев областта на хибридните технологии в никакъвслучай не трябва да бъде намалявано. Ценитена петрола обаче със сигурност рано иликъсно ще поемат отново нагоре, а на този етапименно хибридите са едни от най-важните исмислени технологични начини да им се противопоставим.И естествено – като реален икномическимеханизъм – да бъдат балансирани чрезнамаленото потребеление на горива. Затовавсички големи автомобилни производители,поддоставчици и инженерингови предприятияса впрегнали усилията си в мащабна развойнадейност. Оформя се цяла нова индустрия сприсъщите й сложни взаимовръзки, съюзи,съглашения, обединения и договорености. Независимообаче от всевъзможните икономическитермини, които можем да изпозваме, за да обозначимкомплексните процеси на интеграция вавтомобилния бизнес, едно е безспорно – свиде-25

Настоящата пълнохибридна смесена система на Toyota е реализирана с един планетарен механизъм и два електроагрегата.В по-големите модели на Lexus се добавя втори механизъм – между тяговия електродвигател и главното предаване,който oптимизира работата на системите при по-висока скорост.При хибридната система Two Mode, която използват някои от моделите на GM, Chrysler, BMW и Mercedes,се използват три планетарни механизъма и сложна организация на енергийните потоци.Според VW, Audi и Porsche с помощта на интелигентната електроника и гъвкав контрол дорипаралелна система може да свърши отлична работа по отношение на намаляването на разхода на гориво.26

тели сме на изключително сложната им динамика,съпътствана от цялостна метаморфоза набизнеса. Всяка една правилна стъпка при взиманена решение в момента е залог за по-спокойнобъдеще. Разбира се, трудно е да се определи каквоточно трябва да значи правилно решение вавтомобилния бизнес в цялата сложност на глобалнаикономика и перспективите за нейноторазвитие, но е безспорно, че мащабните инвестициив технологии и специално в хибриднитетакива (във всичките им форми), са задължителенелемент от успешната бизнес схема. Затоваинтеграцията между всички големи производителина трансмисии като Aisin, BorgWarner,Getrag, Allison, Voith и ZF, тези опериращи в областтана електрическите и горивни уредби катоBosch, Siemens, Valeo, Magnetti Marelli, Visteon,комплексни доставчици като Magna, производителина акумулаторни батерии като Nec,Panasonic, Cobasys, Degussa преминават на качественоново ниво. Всички те в една или другастепен участват в разработването и конструиранетона различни системи и подготовката напочвата за началото на серийно производство.Bosch например ще бъдат един от основнитедоставчици на компоненти за хибриднитесистеми на моделите на VW/Audi/Porsche,а Continental ще доставя компоненти за паралелнитехибридни системи на Mercedes и BMW.Всички те се стремят максимално бързо дасъздадат ефективни системи, изпозвайки катобаза налични конструкции, като ги адаптираткъм изискванията на различни производители.Единствено доставчиците на Toyota/Lexus сипозволяват да разработват строго специфичнирешения поради силната взаимовръзка с компаниятаи поради факта, че тя вече произвежда големиколичества хибридни автомобили. В голямастепен именно производствената обвързаности логистични изисквания определят посокитена потока на материали, компоненти и агрегатии играят съществена роля при взиманетона решение за изпозване на определена технологичнасхема. Ярък пример за подобна интеграцияе изключително комплексната двурежимнахибридна система Two Mode – на практика тя е„американско отроче“ и е разработена основноот американските подразделения на GM,Chrysler, Dimler и BMW. Тя е създадена на базатана вече действаща система на притежаваната отGM компания Allison, която пък я разработи заградски автобуси. На практика фактът, че с неяпървоначално ще се оборудват само големи автомобилисе дължи не само на това, че те са полакоми,технологично по-лесно адаптируеми ипо-безболезнено могат да асимилират високатацена. Не последно място защото цялата производственасистема на тази технология е базиранав САЩ. Вариантите на Two Mode Hybrid за моделитена GM (като Chevrolet Tahoe, GMC Yukon,Cadillac Escalade, Saturn Vue) и на Chrysler(Aspen и Dodge Durango) вече се произвеждат взавода на GM/Allison в Балтимор, а колкото истранно да звучи, Mercedes ще сглобява хибриднисистеми както за своя ML 450 BlueHybrid,така и за произвеждания в САЩ BMW X6. Що сеотнася до произвежданите в Европа модели надвете германски компании, то за местните пазарите се придържат към по-достъпните паралелни„меки“ хибридни решения, за чиято реализацияработят в тясно сътрудничество с доставчицикато Bosch, Siemens, ZF и Continental. ВъвФранция PSA разработва дизеловата си хибриднасистема съвместно с Continental, Bosch, Valeoи Thyssen-Krupp.Най-успешен пример за подобна интеграцияи бърза и адекватна реакция на ситуациятабе решението на BMW за широко въвеждане натехнологията ЕfficientDynamics, чиято сърцевинана практика е микрохибридна система,включваща старт-стоп агрегат на Bosch и системаза рекупериране на кинетичната енергияпри спиране на Continental.Конструкторите на Audi и Porsche от своястрана смятат, че сложните пълноразмернисхемни решения на Toyota и GM и компания неса оправдани нито от гледна точка на необходимитемасивни инвестиции, нито от гледна точкана ефекта, който постигат. Според шефа на AudiРуперт Щадлер паралелното схемно решение натози етап е едновременно достатъчно просто,ефективно и по-лесно за въвеждане в серийнопроизводство от гледна точка на наличната патентнабаза и възможностите на доставчиците (вслучая Bosch) за реакция. По тази причина моделитеQ7 Hybrid на Audi, Cayenne Hybrid на27

ONE MODE HYBRIDСтруктурна схема нахибридната система наToyota. Двамоторгенератора и самоедин планетаренмеханизъм. Голяма частот мощността се предавапо електрическия път.ONE MODE HYBRID+ДВУСТЕПЕНЕНРЕДУКТОРПри Lexus GS 450 h и LS600 h към принципа седобавя и планетаренмеханизъм, променящвръзката с колелатаTWO MODE HYBRIDБлагодарение на тритепланетарни механизма,един съединител и еднаблокировка сеосъществява гъвкавоуправление наенергийните потоци и секонтролира степента наел. трансформация.TWO MODE HYBRID + 4фиксирани предавкиДопълнителенсъединител и още еднаблокировка позволяватдиректно механичнопредаване на мощност.При такива режимиелектроагрегатитепреминават в паралел.Porsche и Touareg Hybrid на VW, които се задвижватот 3,6-литров бензинов двигател с мощностот 280 к.с. (и максимален въртящ момент от 375Нм) се допълват от разположен между двигателяи автоматичната шестстепенна трансмисия, паралелносвързан електромотор с пикова мощностот 34 кВт и въртящ момент от 285 Нм. Споредданните на производителя Q7 Hybrid консумирасредно 9,8 л бензин на 100 километравъпреки внушителните си 2500 кг живо теглобез пътниците. Новият Lexus RX 450h за сравнениеразвива 299 к.с. при среден разход 6,3 л бензинна 100 км и тегло около 2200 кг. RX 450h разполагас преден тягов електромотор с мощност123 кВт (335 Нм) и заден електромотор с мощност50 кВт (139 Нм). Икономии се постигат ичрез гъвкав енергиен мениджмънт на перифернитеагрегати като компресора на климатичнатасистема, маслената помпа за кормилното управлениеи вакуумната помпа за усилвателя на спирачките,които се задвижват от отделни електродвигатели.28

Конструктивно системата на Audi е многопроста – при нужда нарочен съединител разделядвигателя от трифазния синхронен мотор –например при изцяло електрическо задвижванеи при рекуперация. От Audi смятат, че комплекснатамеханика може да бъде заменена отинтелигентен електронен контрол в реалновреме, като във всеки момент комплексен управляващсофтуер избира режима на работа насистемата. Както се оказва, най-трудно е „омекотяването“на преходите при предаването нащафетата от един режим на друг в името накомфорта. Огромен в случая е приносът на инженеритеот Bosch, успели не само да минимизиратразмерите на хибридната система,включваща електромотора и управляващатаелектроника, но да сведат теглото й до впечатляващите40 кг без батериите.Режимите на функциониране на тази параленасистема включват работа на двата агрегатапоотделно или заедно, като електрическият въввсеки един момент може да работи като моторили генератор в зависимост от моментните енергийнинужди – като състоянието на акумулаторитеили необходимостта от допълнителна мощностза ускоряване. Към тях се добавят и стандартнитеза всяка хибридна система старт-стопфункция и рекупериране на енергията. Интереснае и възможността при скорости до 120 км/чавтомобилът да се „носи“, без да ускорява,поддържайки скоростта само с помощта на електродвигателя.Интересна разновидност на паралелнитесхемни решения предлагат Magna Powertrainи Siemens VDO (наскоро Siemens продадеVDO на Continental). Системата, нареченаHySUV Е4WD и интегрирана в Mercedes ML,успява с помощта на няколко съеднителя напрактика да осъществи смесено, паралелносерийнозадвижване без сложни планетарнимеханизми. Чрез целенасочено включване наедна група съединители и изключване надруга HySUV може да реализира 21 различнирежима на работа, включително да оптимизираработата на двигателя чрез поддържанетому в най-ефективни режими. В този контекстне бива да забравяме, че изключителнатакомплексност на системите на Toyota и GMсе дължи именно на стремежа на конструкторитеим към поддържане на бензиновия ДВГв ефективен режим, което спомага в значителнастепен за намаляване на разхода. Всепак Toyota Hybrid Synergy Drive (HSD) и съответноLexus Hybrid Drive (LHD), както и GMTwo Mode Hybrid, които са най-ефективните,но и най-сложните изделия на пазара, са знаменосцитена хибридната идея. HSD и LHDобаче са приложими за много по-широкспектър от модели и са икономически по-изгодни.Основите и на двете системи могат дабъдат открити доста назад във времето и себазират на планетарни механизми, широкоЗасега Lexus LS 600h е единственият пълен хибрид внай-високия сегмент на луксозния клас. Mercedes S-класа и BMW серия 7 саоборудвани с доста по-елементарни паралелни хибридни системи. 29

използвани в автоматичните предватени кутииот предишни години. Вярно е, че никояот тях не би могла да функционира адекватнобез модерните електронни управляващиелементи, но именно напредъкът на микропроцесорнитетехнологии, както и създаванетона нови материали и механизми катофрикционните съединители, може би ще отворятвратите пред нови, по-прости, но достатъчноефективни технологни решения. Запример могат да бъдет дадени разработкитена Magna или на Getrag който заедно с Boschподготвя за Ford и Volvo паралелна система спредвателна кутия с два съединителя (подобнана DSG на VW) и два електромотора, кактои система с електрическо задвижване на задниямост за Land Rover. Какво ще се случва оттук нататък ще покаже бъдещето, а дотогаваHSD и LHD остават лидери. Two Mode е изключителнообещаващата, но и доста скъпаконцепция, а германските и съратници отMercedes и BMW все още не произвеждат серийнипродукти, реализирани по тази технология.Toyota Prius е единственoто компактновозило, задвижвано от сложна комбиниранахибридна система, а в гамата на Lexus хибриднитетехнологии са приоритетни. Кактоспоменахме обаче изпозваният в Prius OneMode хибрид, в който трите компонента –ДВГ и двата мотор-генератора, са скаченичрез твърда фиксирана връзка с планетаренмеханизъм, работи ефективно само в определенирежими, тоест до достигане на определенакритична скорост. След това двете машиниразменят своите роли, което от своястрана довежда до така наречената циркулацияна мощност, водеща до спадане на ефективността.Тя се намалява допълнително и отфакта, че през цялото време значителна частот мощността се трансформира по пътя маханична-електрическа-механична,чийтоКПД е едва 70%, тоест с 20% по-нисък от чистомеханичния начин на пренос. HSD и нейниятпланетарен механизъм Power SplitDevice, чиято работа вече подробно описахме,не дава възможност за промяна на товафиксирано състояние. Пропорцията междупреминаващата по директен механичен пътмощност и тази по електрическия път е постояннаи зависи от конструкцията на планетарниямеханизъм, а това означава, че колкотопо-голяма е скоростта на автомобила и/или натоварването, толкова по-голяма мощностсе предава чрез електротрансформация.Когато се добави и факторът циркулация намощност, за която стана дума по-рано, ставаясно защо Toyota Prius в голяма степен загубвапредимствата си при постоянно движениес висока скорост и единствено регенеративниятрежим в известна степен компенсиратези загуби. Само в така наречената „механичнаточка“, в която MG1 достига нулевиобороти, се реализира чисто механично предаване,което обикновено в тези системи сеизползвва като симулация на висока предавка.Освен това в този случай са нужни помощнии респективно големи електрическитягови агрегати тъй като те са свързани директнос главното предаване. Гореизброенитепроблеми характерни за Prius се решават частичнопри моделите на Lexus с добавянетона допълнителни механизми променящипредавателното отношение именно навръзката тягов електромотор – колела, катопри Lexus RX 400h / RX 450h той е едностепенен,а при Lexus GS 450h и LS 600 h – с дведопълнителни степени, реализирани чрездвоен планетарен механизъм и управляваничрез целенасоченото спиране на отделнитенегови елементи с помощта на фрикциони.По този начин изходящият електроагрегатвече не е свързан постоянно в съотношение1:1 с главното предаване, а връзката се променя,като при увеличаване на скоросттаможе чрез „превклюване на предавките“ да сенамалят оборотите на електродвигателя и несамо да се измести точката на размяна на ролитена двете електрически машини инастъпването на циркулация на мощност, носъщо да се намали размерът им поради гъвкавотоуправление на режимите на работа. Тазиинтервенция на практика променя оборотнитережими и респективно въртящия моментна тяговия мотор, но принципно взаимовръзкатамежду трите агрегата – ДВГ и дветеелектрически машини, се запазва.30

PRIUS ТРЕТИДванайсет години след официалната поява на първия едросериенхибриден автомобил на планетата Prius може да се похвали сутвърден имидж на превозно средство с отговорно отношение къмоколната среда. Поради това третото поколение на модела залага поскорона лека еволюция в дизайна и технологиите, без да се стремикъм качествен скок. Първи впечатления от японската версия.Както бе отбелязано и в рекламния слоганпо случай премиерата, японският гигантбе готов със своя първи хибрид тъкмо навремеза началото на третото хилядолетие. Второтопоколение на Prius, който вече не се възприемашекато екзотика дори и от неспециалиститев автомобилната сфера, се появи шест годинипо-късно с освежен дизайн и значително покомпактниакумулаторни елементи, а през миналатагодина продажбите на Prius надхвърлихачетвърт милион екземпляра.Общият брой на хибридите от този моделпо пътищата на света отдавнанадхвърли милион. По-голямата част от тях,разбира се, се движат в Северна Америка и Япо-ния, но десет процента успяха да си намеряттрайно място и в Европа. Според маркетинговитестратези на Toyota причините за сдържанотоотношение на европейския потребител саповече от ясни – жителите на Стария континентвъзприемат хибрида като тромаво екологичновозило за градските задръствания, коетоне разполага с необходимата динамика и стабилностза дълги пътешествия по магистрала.За да заличат този имидж, при третотопоколение на модела японските инженери сасе концентрирали главно в областта на окачванетои силовото предаване. Работният обемна бензиновия двигател е нараснал от 1,5 на1,8 литра, съпроводен от съответния скок в31

Под предния капак са намерили мястобензиновият мотор с увеличен работен обем,тяговият електродвигател, трансмисиятаи електронният блок за управлениеи синхронизация на енергийните потоцив хибридната система.32мощността, която вече е 98 к. с. Сериознимодификации е претърпяла и системата зауправление на енергийните потоци в хибридниясилов тракт, а част от перифернитезвена са оптимизирани – водната помпа напримервече е електрическа и консумираенергия само при необходимост. За по-доброусвояване на енергията спомага и воднияттоплообменник на изпускателната система,благодарение на който продължителносттана работа на двигателя в по-нисък от оптималниятемпературен режим се съкращава свсички произтичащи от това положителнипоследствия върху разхода на гориво и нивотона вредните емисии. Подобрени са и характеристикитена електрическия дял от силовиятракт – вместо 50 кВт тяговият електромоторвече развива 59 кВт и значителнопо-високи показатели на въртящия момент.Подобно на своя предшественик, Prius IIIизползва никел-металхидридни акумулаторниелементи, но капацитетът им е увеличен от 25на 27 кВтч, а нарастването на напрежениетона инвертора на 650 В вече позволява движениеизцяло на електрическа тяга със скорост55 км/ч на разстояние до два километра. Новосте и гаранцията за надеждно стартиранепри температури до – 30 О С, но качествениятскок по отношение на акумулаторите тепървапредстои – в средата на следващата година сеочаква подмяната на батериите с вече достатъчнонадеждните и зрели литиево-йонниелементи, а през 2012 година гамата на Priusще бъде разширена и с plug-in версия.Като цяло външният дизайн и при третотопоколение запазва подчертано сдържанияси характер с футуристични акценти. Впечатлениеправят преди всичко преднитесветлини със зигзагообразна чупка в типичнояпонски стил, докато промените в преднатапрестилка, колоните на челното стъкло и задницата,предназначени за намаляване на коефициентана въздушно съпротивление (от0,27 при Prius II на 0,25), трудно могат да сезабележат от неспециалист. Същото може дасе каже и за промените в дължината и широчината,увеличени съответно с 15 и 20 милиметрав сравнение с тези на предходния модел.Meждуосието е останало непроменено.Много по-забележимо е развитието настилистиката в интериора. Погледът веднагасе привлича от „плаващата“ в пространствотоцентрална конзола с джойстик за управлениена трансмисията по изцяло електроненTEХНИЧЕСКИ ДАННИКаросерияПетместен хечбек, дължина/широчина/височина –4460/1745/1490 мм, междуосие 2700 мм, собственотегло 1380 кг.Ходова частНезависимо окачване отпред и отзад, отпред типMcPherson с напречни носачи, телескопични амортисьории винтови пружини; отзад многозвенно стелескопични амортисьори и винтови пружини; напреченстабилизатор и вътрешно вентилирани дисковиспирачки отпред, дискови спирачки отзад; гумис размер 195/55 R 16.Силово предаванеПредно предаване, безстепенна хибридна трансмисия.ДвигателЧетирицилиндров редови бензинов двигател; работенобем 1797 см 3 , мощност 72 кВт (98 к. с.),синхронен електродвигател с мощност 59 кВт, общамощност на силовия тракт 99 кВт (134 к.с.)Динамични показатели0–100 км/ч 10,4 секМаксимална скорост180 км/чСреден разход на гориво под 4,0 л/100 км

Задната част крие малко по-голям по обем багажник.Увеличението е постигнато главно благодарение на по-компактния блок на акумулаторните батерии.Интериорът е просторен и футуристично оформенс „плаваща“ централна конзола и тесен панелс изцяло дигитални контролни прибори.път, а възможността за контрол на по-голяматачаст от функциите с бутони на воланапридава на общата атмосфера нотка на научнафантастика, допълнена от изцяло цифровитедисплеи на приборите върху арматурнототабло.Процедурата по стартирането и при третотопоколение започва с натискане на бутон,а при достатъчен заряд на акумулаторитепрез първите метри от пътуването работисамо безшумният електродвигател. Нарасналитепоказатели на мощността и въртящиямомент дават осезаемо отражение върху динамикатана ускорението, реакциите на педалана газта са бързи, а преходът при включванетона бензиновия ДВГ се извършва почтинеусетно и без никакво отражение в разгръщанетона мощността.Японските инженери са особено горди сработата си върху поведението на пътя на новиямодел, а първите впечатления върху тестовототрасе на Toyota на пистата „Фуджи“показват наличие на достатъчно основанияза това. Наред с чувствителното нарастванена предната и задната следа (съответно с четирии два сантиметра), Prius III показва стегната,стабилна настройка, която би допадналадори на разглезените в това отношение европейскипотребители.За съжаление първите тестови екземплярине позволяват изпитание на новия режимPower, при който максималната скорост споредофициалните сведения на Toyota би трябвалода достигне 180 км/ч, а ускорението до100 км/ч да се извърши в рамките на 10,4 секунди.Засега липсват и прецизни данни засредния разход на гориво на новия хибрид, носъдейки по постиженията на японската версия(3,3 л/100 км и 89 г/км СО2 по нормите за измерванев Страната на изгряващото слънце),не е изключено Prius III да успее да слезе подграницата на четири литра по европейскитенорми за среден разход.Въпросът за цената все още стои открит, нона фона на директната конкуренция от странана Honda Insight, Toyota едва ли ще нанесатчувствителни промени в сравнение с предходниямодел. Нарасналият производствен тиражна Prius също оказва положително влияниевърху себестойността, а пазарната конюнктурав момента сочи по-скоро положителни перспективипред хибридните модели.33

RX: ШИФЪРЪТ НАПРЕВЪЗХОДСТВОТОС емисии на CO2 от само 148 грама на километър Lexus RX 450h оставядалеч зад себе си всички свои конкуренти. Новото издание на SUVмодела обаче предлага много повече. Впечатления от шофирането.Един ден вероятно ще стартираме двигателяна автомобила си с едно кликване и послес едва забележими движения на пръститекато по мишка на лаптоп ще водим безшумнатамашина по улици и пътища. Конструкторитена Lexus RX 450h засега ни спестяват този шокиращпреход към бъдещето, но са направилимного, за да ни подготвят за него. При толковамного футуристична техника дори изглеждаучудващо, че за да потегли, тихият2,2-тонен колос се нуждае от обичайното натисканане десния педал – също като съвсемобикновен автомобил.В духа на днешния ден обаче японскиятвсъдеход фокусира вниманието на публиката седно-единствено число. Не, не става дума за общатамощност на системата, възлизаща на 299к.с. Наистина и с нея Lexus изпреварва конкурентитеси, но в случая решаващ е отделяниятCO2 – 148 грама на километър. Един VW PassatVariant Blue TDI например изпуска в атмосферата144 грама на километър, Mercedes ML 350 Bluetecиздухва в околната среда 220 грама. В сравнениесъс своя предшественик RX 400h, новият моделизхвърля с 23 процента по-малко емисии при увеличенас десет процента мощност.За да постигнат това, инженерите сабръкнали дълбоко в торбата с фокусите – новоразработениятV6-мотор с 249 к.с. работи пот.нар. принцип на Аткинсън, при който всмукателнитеклапани остават по-дълго време отворени,а изпускателните клапани, обратно, оставатпо-дълго затворени по време на работния такт. Вдопълнение към това сложна система за рециркулацияи охлаждане на отработилите газове понижаватемпературата им от 880 на 150 градуса.Отдадената от газовете топлина се оползотворява,като с нейна помощ (чрез сложно управлявантоплообменник) двигателят достига по-бързо работнатемпература – така, особено в студени34

дни, той работи значително по-ефективно и управляващатаелектроника може да превключипо-бързо в електрически режим. Както и в предишниямодел, в RX 450h се използват никел-металхидридниакумулатори, но сега те са разположенипо нов начин за по-добро охлаждане и самалко по-компактни от преди. При нужда единелектромотор на задния мост осигурява повечесцепление и още тяга.Въпреки целия високотехнологичен пакет,за да се движи автомобилът, десният краки занапред ще трябва да извършва обичайнотодвижение по посока на пода. Ако това станепо-енергично, оборотите се устремяват нагоре,3,5-литровият бензинов мотор започва даиздава малко по-силен, но постоянен звук, аRX дръпва мощно напред. Необикновенатаакустика е характерна за работата на специфичнатаза този тип хибриди безстепеннатрансмисия. Динамичните показатели са подобренидопълнително и благодарение на разширениядиапазон на висок въртящ моментпри електромоторите, както и на новата системаза управление, осигуряваща по-ефективнаработа на бензиновия двигател.SUV-моделът не само преодолява комфортнодълги разстояния, но се държи на пътя иособено в завои много по-чевръсто от свояпредшественик. За това му помагат специалнонастроената за европейския пазар ходова част иконструираният наново заден мост с двойнинапречни носачи.След кратка секунда на замисляне, дължащасе на трансмисията, автомобилът се впускав яростна атака напред и позволява да бъде воденпо тесни планински пътища много по-прецизно,отколкото това бе възможно с предишниямодел. От друга страна, удобните широкиседалки и предлаганото по желание пневматичноокачване правят RX, подобно на всеки другLexus, почти идеално пригоден за спокойно ипродължително шофиране по шосета и магистрали.Електронната система за регулиране наадаптивното пневматично окачване има триосновни положения – Normal, High (повдиганена каросерията с 30 милиметра) и Low (спусканес 20 мм отред и с 5 мм отзад), както и нова,достъпна само при покой позиция Loading(спускане с 30 мм за по-лесно товарене), коятоможе да бъде избрана и с отделен Loading бутон,намиращ се отстрани в багажника.За пълнотата в усещането за комфорт иблагополучие допринася и мощната аудиосистемаMark Levinson с 15 високоговорителя, коятодори е част от серийната екипировка в повисокитенива на оборудване. Спокойното ирелаксиращо поглъщане на километър след километърв RX 450h носи двойно удоволствие –от шофирането и от пестенето на гориво.Водачът вече може да участва по-активнов опазването на околната среда, катов зависимост от ситуацията избере някой отпредлаганите режими на движение – ECO, EV(изцяло електрическо задвижване) и SNOW (захлъзгав терен). Така може да се постигне оптималноуправление на силовия тракт, коетоводи до още по-малък разход на гориво. Всичкиелектрически вериги се управляват от общблок, обединяващ функции като напримертрансформирането на постоянния ток с напрежение288 волта от акумулатора на хибриднатасистема в 650-волтов променлив токза задвижване на електромоторите, както и впостоянен ток с напрежение 12 волта за обичайнитеконсуматори и зареждане на обикновенатабордова акумулаторна батерия. Управляващиятблок, който освен това регулирамощността и взаимодействието на електромоторитеи бензиновия двигател, в новия RX естанал още по-компактен, като обемът му енамален на 18,2 вместо 30 литра, а теглото му– на 22 вместо 30 килограма. Двустранното охлажданепозволява увеличаване на енергийнатаплътност с 40 процента и същевременно10-процентно намаляване на електрическитезагуби, което в крайна сметка се отразява добревърху разхода на гориво.Независимо от комфорта на задвижванетои окачването човекът зад волана на новия LexusRX 450h няма как да не усети дъха на бъдещето– не само следейки работата на хибридната система,но и докосвайки се до „мишката” (наричанаRemote Touch), с която се управляват функциитена аудиосистемата и навигацията. Засега– само те. Просто намек за онова, което ниочаква занапред...35

TEХНИЧЕСКИ ДАННИСилово предаванеЗадвижване на четирите колела, хибридна трансмисия.ДвигателШестцилиндров, V-образен, работен обем 3456 cm 3 ,мощност 183 кВт (249 к.с.) при 6000 об./мин, максималенвърт. момент 317 Нм при 4800 об./мин, електромоторза предните колела с мощност 123 кВт, максималенвърт. момент 335 Нм, електромотор за заднитеколела с мощност 50 кВт, максимален върт. момент139 Нм, мощност на цялата система 220 кВт (299 к.с.).Динамични показатели0 – 100 км/ч 7,8 секМакс. скорост200 км/чСреден разход (ECE) бензин 95 Н 6,3 л/100 кмLexus RX 450hБазова цена125 500 лева с ДДС36