Açıklama: Toyota'nın Hibrit Sistemi Gerçekte Nasıl Çalışıyor

Açıklama: Toyota'nın Hibrit Sistemi Gerçekte Nasıl Çalışıyor

Yenilik, otomotiv endüstrisinin temel taşıdır. Bu sektördeki şeyler sürekli değişiyor ve genellikle gelişiyor. Modern arabalar ve kamyonlar çok daha verimli, konforlu ve yetenekli, ayrıca sadece on veya yirmi yıl önceki araçlardan çok daha güvenli. Neredeyse inanılmaz.

Bu ilerlemeyi yönlendiren üreticiler, yıllar içinde bazıları kesinlikle çığır açan sayısız yenilik geliştirdiler. Henry Ford'un hareketli tertibatı ve küçük bloklu Chevy V8'i dünyayı değiştirdi, Volvo'nun üç noktalı emniyet kemeri, elektrikli marş motoru, katalitik konvertörü ve hız sabitleyici de öyle.

Toyota da dünyayı değiştiren birkaç yenilik geliştirdi. Verimli üretim sisteminden ve kaliteye olan kalıcı odaklanmasından kaizen'e, sürekli iyileştirme ruhuna kadar, bu Japon şirketi otomotiv yeniliğinin panteonuna çok şey kattı. Ancak belki de Toyota'nın en önemli gelişimi, gizemli ama sağlam ve oldukça etkili bir tahrik teknolojisi olan hibrit aktarma organlarıdır. Bu sistemin nasıl çalıştığına aşina değilseniz, işte içeriden hikaye.

En güncel ve doğru bilgileri sağlamak için, bu makale Toyota'dan ve çeşitli yetkili kaynaklardan alınan verileri kullanır.

Oldukça Önemli Bir Şey

Ancak önce, bu teknolojinin ne kadar önemli olduğunu vurgulamakta fayda var. Orijinal Prius 2000 yılında ABD'de piyasaya sürüldüğünden beri, Toyota Kuzey Amerika'da yaklaşık sekiz milyon benzinli-elektrikli araç sattı, ancak bunun çok olduğunu düşünüyorsanız, lütfen oturduğunuzdan emin olun. Şirket, küresel olarak yaklaşık 31 milyon hibrit otomobil ve kamyon teslim etti ve bu süreçte sayısız miktarda yakıt tasarrufu sağladı. Örneğin, bu başarıya geçen yıl Toyota ve Lexus lüks bölümü, ikonik Prius'tan popüler Camry'ye, Tundra pikap kamyonetinden Lexus LS lüks sedanına kadar 30 farklı elektrikli araç sundu. Ve 2025'te daha da fazlası yolda.

Hibrit Tekliflerinin Listesi

Kısaca THS olarak adlandırılan orijinal Toyota Hibrit Sistemi, en yaygın teklif ve bu makalenin odak noktasıdır, ancak THS bu otomobil üreticisinin ürettiği tek hibrit sistem olmaktan çok uzaktır. Toyota'da güç aktarma organları kontrolleri kıdemli müdürü olan Ben Geller'in TopSpeed ile yaptığı bir röportajda açıkladığı gibi, otomobil üreticisinin aslında her biri belirli araç uygulamaları için özel olarak tasarlanmış dört farklı hibrit güç aktarma organı bulunmaktadır.

THS'nin yanı sıra, hidrojenle çalışan Toyota Mirai sedanında bulabileceğiniz Yakıt Hücreli Hibritler de vardır. Sonra, Geller'in ilk neslinde olduğunu ve "2024 (Toyota) Crown'da ilk kez tanıtıldığını" belirttiği Hibrit Max sistemi var. Yine ilk neslinde olan i-Force Max hibriti, ilk olarak 2022 Tundra tam boy pikap kamyonunda tanıtıldı.

Geller, "Ve bunların her birinin bu uygulamalar için kendi avantajları var," dedi ve gelişmiş verimlilik veya araç performansı sağladı. “Örneğin,” diye devam etti, “THS'de Prius veya Camry gibi araçlar öncelikli olarak ekonomik ve sorunsuz çalışmadan faydalanırken, örneğin Tacoma veya Tundra'da bulunan i-Force Max Hybrid'ler gelişmiş çekme performansından veya arazi performansından faydalanıyor.”

TOYOTA'NIN THS'NİN SİHRİNİ AÇIKLAMASI

Sürüş kabiliyetini artırırken yakıt ekonomisini önemli ölçüde iyileştiren THS, esasen yakın bir şekilde birlikte çalışan iki farklı güç aktarma organına sahiptir. “Yani, bizim için, genellikle, ilk sistem bir akü ve motora sahip bir elektrik sistemidir,” diye belirtti Geller. “Diğeri de bir yakıt dönüştürme sistemidir. Çoğu insan bunun bir benzinli motor olduğunu düşünür, ancak tabii ki Toyota için yakıt hücrelerimizde hidrojen dönüşümü de var.” Küçük bir pil takımını bir elektrik motoruyla (veya motorlarıyla) ve bir motor veya yakıt hücresi sistemiyle birleştirmek gerçek bir aktarma organı sihrinin kilidini açar.

Verimli bir benzinli motor, bir arabaya güç verebilir veya pil takımını şarj etmeye yardımcı olabilir. Elektrik motoru - veya birazdan açıklayacağımız gibi yine motorlar - aracı sürebilir veya rejeneratif frenleme yoluyla, normalde bir aracın sürtünme frenleri tarafından ısı olarak boşa harcanacak enerjiyi geri kazanabilir.

Planetary Dişli Takımının Açıklaması

Ancak THS'nin gerçek kalbi benzinli motor, elektrik motoru veya hatta pil takımı değildir; bunun yerine, tüm bu bileşenlerin sorunsuz bir şekilde birlikte çalışmasını sağlayan özel bir planetary dişli takımıdır. Geleneksel kademeli oranlı otomatik şanzımanda bulduğunuz şeye çok benzeyen bu dişli takımı, bir elektrik motorunun, motorun veya her ikisinin aynı anda aracı sürmesini sağlayarak dikkate değer bir mekanik sihir gerçekleştirir.

"Buna planet dişli takımı denmesinin sebebi, bu üç bileşenin her birinin merkezi bir eksen etrafında dönmesi ve kavramsal olarak bunu düşünebiliriz ve aslında isimler uyuşuyor, bir planet sistemine benziyorlar," diye açıkladı Geller.

"Aslında, ortadaki dişliye güneş, dış dişlilerden birine gezegen denir ve sonra bir halka dişlimiz var ve hepsi ortada güneşin etrafında dönüyor," dolayısıyla planet adı verilmiş, ancak havalı görünmek istiyorsanız buna episiklik dişli takımı da denir.

MG1 ve MG2

Bir motor, planet dişli takımı ve pil takımıyla birlikte (artı tüm bunların birlikte çalışmasını sağlayan bir sürü başka elektrikli bileşen ve yazılım), önden çekişli araçlardaki THS'nin temel versiyonu iki motor jeneratörüne (MG) sahiptir; dört tekerlekten çekişli bazı hibrit modellerde üç tane bulunur ve üçüncüsü arka tekerleklere güç verir. MG1, yanmalı motoru ateşlemek için bir marş motoru olarak kullanılır ve rejeneratif frenlemeye yardımcı olabilir.

MG2, aracı çalıştırabilir ve rejeneratif işlevler de gerçekleştirebilir. İlginç bir şekilde, bu iki MG, bu özel dişli takımıyla birlikte, bir tür otomatik şanzıman işlevi görür. Özellikle, elektronik olarak kontrol edilen sürekli değişken şanzıman veya eCVT. Geller, "Motorun hızının hem aracın hızına hem de motor jeneratörünün hızına bağlı olmasını sağlar" diye açıkladı. Gördünüz mü? İşte sihir bu.

"Ve bu planet dişli takımının, hem Toyota Hibrit Sistemi hem de geleneksel bir otomatik şanzıman için geçerli olan faydalarından biri, iki serbestlik derecesine sahip olmasıdır. Belki de yalnızca bir serbestlik derecesine sahip olan tek bir dişli takımıyla karşılaştırıldığında" diye açıkladı Geller. İkinci serbestlik derecesi "motorun hızının hem aracın hızına hem de THS için motor-jeneratör hızına bağlı olmasını sağlar."

Ne Ne Yapar

Henüz kafanız karıştı mı? Öyleyse, anlaşılabilir. Kavramsal olarak, motorlar ve planet dişli takımları hakkında tüm bu konuşmaları kavramak zor olabilir, ancak mekanik olarak, bu sistem nispeten basittir. Çok daha ayrıntılı hale getirmek gerekirse, içten yanmalı motor, planet dişlilerine bağlı bir taşıyıcıyı çalıştırır. MG1, bu planetlerin etrafında döndüğü güneş dişlisine güç verir. Bu dişli oranı sabit olsa da, MG1'in ne kadar hızlı veya yavaş döndüğünü ayarlamak, motorun RPM'sinin değişmesini sağlar; bu, inanılmaz derecede değerli olan CVT etkisini sağlar.

Bunun ötesinde, THS'nin son nesillerinde, MG2, bir dizi redüksiyon dişlisi aracılığıyla, halka dişlisini, yani planet dişli takımının dış kısmını çalıştırır. MG2, nihayetinde aracın tekerleklerine, elbette bir diferansiyel aracılığıyla güç verir. Doğrudan tekerleklere dişli olduğundan, araç hareket ediyorsa, MG2 de döner.

Adından da anlaşılacağı gibi, THS'deki her iki motor jeneratörü (ve dört tekerlekten çekişli uygulamalarda arkaya monte edilmiş bir MGR) elektrik motoru olarak işlev görür ve sistemin yüksek voltajlı aküsünü şarj edebilirler. Bahsedildiği gibi, MG1 motoru çalıştırmak için kullanılır, ancak yanmalı motor çalışırken bu paketi de şarj edebilir. Son olarak, bu sistemin nasıl çalıştığına dair bir ilgi çekici yön daha var. İnanın ya da inanmayın, THS'de fiziksel geri vites yoktur. Bunun yerine, MG'ler aracı hareket ettirmek için geriye doğru çalışır. Oldukça akıllıca, değil mi?

Ne Kadar Çok O Kadar İyi

Toyota, çeşitli araç uygulamaları için çok çeşitli farklı hibrit sistemler üretiyor. Bu, teknolojinin her uygulamasının biraz farklı olduğu anlamına geliyor - veya bazı durumlarda çok farklı.

“THS hibritlerimiz içinde, birden fazla dişli takımına veya tek bir dişli takımına sahip birkaç farklı versiyon var. Temel THS araçlarımızın bir tür planet dişli takımı var. Bu, ana eCVT'dir,” diye belirtti Geller ve bu aktarma organı teknolojisinin başka varyantları da olduğunu ekledi. “Mesela, (Lexus) LC 500h'ye bakacak olursak… THS'nin bu versiyonunda aslında THS'ye bağlı dört vitesli otomatik şanzıman var. Yani, örneğin, bu sistemde birden fazla versiyon, birden fazla planet dişli takımı var.”

Tacoma ve Tundra pikap kamyonetleri ile 4Runner ve Sequoia SUV'leri gibi daha büyük araçlarda kullanılan i-Force Max tasarımına değinen Geller, bunların seri-paralel yerine paralel hibrit sistem kullandığını söyledi. Bu tasarımda, motor ile geleneksel otomatik şanzıman arasına tek bir MG monte edilmiştir. Bu küçük dinamo bir marş motoru olarak işlev görür, aracın hızlanmasına yardımcı olur, rejenerasyon sağlar ve hatta vites değişimlerini yumuşatmak için gerektiğinde aktarma organlarına biraz tork ekleyebilir. Geller, "Tek motorlu sistemi kullanan i-Force Max, gerçekten de kamyon tipi uygulamalardaki ekstra performans için tasarlanmıştır, yani çekme veya arazi sürüşü için." diye ekledi. Temel olarak, i-Force Max'in örneğin bir Corolla'ya takılmasını beklemeyin.

THS'yi Maksimuma Kaizen Etmek

THS artık beşinci neslinde. Geller, yakın zamanda incelediğim bir araç olan yeniden tasarlanmış 2025 Camry sedan'da ilk kez görülen bu en son ve en harika güç aktarma organının olduğunu belirtti. Beklendiği gibi, bu güç aktarma organı olağanüstü bir şekilde çalıştı ve yıldız verimliliği ve genel olarak iyi bir rafinelikle güçlü bir performans sağladı. Toyota, ileride, Geller'in elden geçirilmiş 2026 RAV4 Plug-In Hybrid yardımcı aracında geleceğini söylediği altıncı nesil THS'yi duyurdu.

Ayrıca, her bir ardışık nesilde "Verimliliği artırıyoruz, dayanıklılığı iyileştiriyoruz, güvenilirliği artırıyoruz (ve) maliyetleri, boyutu ve ağırlığı azaltmaya çalışıyoruz. Bunların hepsi, nadir toprak malzemelerini veya diğer öğeleri azaltmak gibi gelişmiş performansa ve gelişmiş sürdürülebilirliğe katkıda bulunabilir." dedi. Ve bu, sürekli olarak daha iyi ürünler üretmeye çabalayan eylem halindeki kaizen'dir.

İyi tasarlanmış temel bir tasarıma ve yaklaşık 30 yıllık üretim deneyimine sahip olan Toyota'nın temel hibrit sistemi, olağanüstü derecede sağlam olduğunu kanıtladı. Bu durum yalnızca güvenilirlik puanlarına değil, aynı zamanda aracın yeniden satış değerlerine ve bu şirketin sağladığı garantilere de yansıyor. Üç yıllık/36.000 millik tampon-tampona garantiye ek olarak, Toyota'nın hibrit modelleri ayrıca beş yıllık/60.000 millik güç aktarma organı garantisine ve hibrite özgü bileşenler için sekiz yıllık veya 100.000 millik kapsama sahip olmalı; yani pil paketleri, kontrol modülleri, invertörler ve benzerleri.

Gerçekten Çığır Açan Bir Yenilik

Toyota çok çeşitli farklı hibrit sistemler sunuyor, ancak hepsi araç verimliliğini ve bazı durumlarda performansı da önemli ölçüde artırmak için tasarlanmıştır. Japon otomobil üreticisi temelde modern benzinli-elektrikli güç aktarma organını icat etti ve teknolojiyi geliştirmeye ve iyileştirmeye devam etti. Şüphesiz, Toyota mühendisleri şu anda mevcut olanlardan bile daha iyi olacak gelecekteki hibrit sistemler üzerinde sıkı bir şekilde çalışıyorlar.

Kaynak: TopSpeed