Toyota Sosnowiec o./Dąbrowa Górnicza - 25 lat technologii hybrydowej | 5 generacji | Toyota
  1. Świat Toyoty
  2. Nowości
  3. 25 lat technologii hybrydowej Toyoty
09-12-2022

25-lecie technologii hybrydowej Toyoty

5 generacji i wzrost wydajności o ponad połowę
W 1997 roku zadebiutowała Toyota Prius – pierwszy seryjny samochód z napędem hybrydowym. 25 lat później – wraz z Corollą Cross i Corollą z rocznika 2023 – na rynek wchodzi 5. generacja napędu hybrydowego. Przewyższa ona poprzednie rozwiązania zarówno pod względem dynamiki i kultury pracy, jak i wydajności. 
  • W ciągu ostatnich 25 lat Toyota opracowała 5 generacji napędu hybrydowego. Od 1997 roku gama samochodów hybrydowych marki rozrosła się do ponad 40 modeli. Łączna sprzedaż hybryd produkcji Toyoty przekroczyła 20 mln pojazdów, a ostatnie 10 mln opuściło salony w ciągu zaledwie 5 lat. Na całym świecie samochody te pokonują łącznie ponad 0,5 mld kilometrów dziennie.

Polska a samochody z napędem hybrydowym

Pierwszy samochód Toyoty z napędem hybrydowy na polskim rynku pojawił się w 2004 roku. Był to Prius 2. generacji. W 2009 roku w sprzedaży pojawiła się 3. generacja hybrydowego liftbacka, a rok później dołączył do niej Auris wyposażony w ten sam napęd. W 2012 roku wraz z Yarisem Hybrid napęd hybrydowy po raz pierwszy na polskim rynku wykroczył poza segment C. 

W 2015 roku wraz z kolejną generacją Priusa na światowych rynkach debiutował napęd hybrydowy 4. generacji opracowany w nowej architekturze TNGA. W 2016 roku w polskich salonach marki pojawił się crossover Toyota C-HR, który powstał na tej samej co Prius platformie TNGA-C i otrzymał ten sam napęd hybrydowy 1.8 122 KM. Wraz z tym modelem Toyota po raz pierwszy poszerzyła swoją ofertę w Europie o kompaktowego SUV-a, jednocześnie wprowadzając od tego segmentu technologię hybrydową.

Gama hybryd Toyoty w Polsce zaczęła się szybko rozrastać. Dziś łącznia sprzedaż samochodów z napędem hybrydowym przekroczyła już 190 000 aut.

Ogromna popularność Corolli Hybrid

W 2019 roku na runku debiutowała Corolla 12. generacji. Auto powstało na platformie TNGA-C i otrzymało dwa napędy hybrydowe 4. generacji do wyboru – 1.8 Hybrid 122 KM i nowy napęd 2.0 Hybrid Dynamic Force 184 KM. 

Corolla Hybrid zastąpiła hybrydowego Aurisa i stała się pierwszym modelem z niskoemisyjnym napędem, którego roczna sprzedaż w Polsce przekroczyła 10 000 egz. W 2021 roku, trzecim roku obecności na rynku, Corolla stała się najpopularniejszym samochodem w Polsce, a jej hybrydowe wersje pokonały barierę 16 000 egz.

Hybryda z napędem na cztery koła

  • W 2016 roku w salonach Toyoty pojawił się kolejny hybrydowy SUV – RAV4 Hybrid. Wraz z nim w Europie zadebiutował też hybrydowy napęd na cztery koła E-FOUR (obecnie znany jako AWD-i). 

    RAV4 2016 korzystał z układu hybrydowego 3. generacji, który w odmianie E-FOUR miał dodatkowy silnik elektryczny przy tylnej osi, uruchamiany automatycznie w warunkach słabszej przyczepności. W 2019 roku do salonów weszła kolejna generacja RAV4 wyposażona w napęd hybrydowy 4 generacji (zarówno w układzie FWD, jak i AWD-i). 

Nowy model, nowa technologia

Tegoroczna premiera – Corolla Cross – wprowadza na rynek napęd hybrydowy 5. generacji oraz 3. generację układu AWD-i. Model będzie wyposażony w 197-konny układ Hybrid Dynamic Force oparty na silniku 2.0. W przyszłym roku dołączy do niego Corolla. Będzie to drugi model napędzany hybrydą najnowszej generacji. Najpopularniejszy samochód na świecie będzie oferował dwie wersje napędowe – 1.8 Hybrid 140 KM i 2.0 Hybrid Dynamic Force 196 KM.

Gama hybrydowa Toyoty w Polsce składa się obecnie z 8 modeli, w tym 5 SUV-ów z wszystkich segmentów – od miejskiego Yarisa Cross po 7-osobowego Highlandera. Cztery z nich są dostępne z napędem AWD-i.

Konstrukcja napędu hybrydowego Toyoty

Kluczowe zasady konstrukcji pełnego napędu hybrydowego Toyoty pozostają niezmienne od lat. Układ hybrydowy to połączenie silnika benzynowego i elektrycznego, generatora oraz akumulatora trakcyjnego. Całością steruje komputer za pośrednictwem przekładni planetarnej, która stanowi serce układu. 

Przekładnia składa się z kilku kół zębatych. Jest zwarta, lekka i nie zawiera sprzęgieł ani pasów. Układ poszczególnych zębatek jest kluczowy dla funkcjonalności napędu hybrydowego Toyoty i jest objęty patentem. 

Początki napędu hybrydowego

1. generacja Priusa pod maską kryła bardzo zaawansowaną technologię, w tym opatentowaną przez Toyotę przekładnię planetarną. Rozwiązanie to okazało się prawdziwym przełomem w konstrukcji zelektryfikowanych napędów. Dzięki niemu samochód hybrydowy mógł ruszać bez uruchomienia silnika benzynowego, korzystać w pełnym zakresie prędkości auta z wąskiego przedziału najbardziej efektywnych obrotów silnika spalinowego oraz ładować baterię zarówno podczas jazdy, jak i postoju. 

Przekładnia pierwszego Priusa zarządzała pracą silnika benzynowego 1.5 o mocy 58/72 KM, silnika elektrycznego o mocy 40/44 KM, generatora i baterii niklowo-wodorkowej przy użyciu falownika zamieniającego prąd zmienny na stały i odwrotnie.

2. generacja i konwerter Boost

  • W 2. generacji napędu hybrydowego zwykły falownik został zastąpiony konwerterem Boost. Ta rewolucyjna zmiana pozwoliła zastosować baterię trakcyjną nawet o 3-krotnie mniejszym napięciu nominalnym niż napięcie silników elektrycznych. Zmniejszono także liczbę ogniw baterii z 228 do 168, co pozwoliło ograniczyć jej wielkość i umieścić pod podłogą. Współcześnie przy wysokich cenach surowców potrzebnych do wytwarzania baterii konwerter Boost znacząco obniża koszty produkcji hybryd. 

    Prius 2. generacji nadal był napędzany silnikiem 1,5 l, ale jego moc wzrosła do 79 KM, a większy silnik elektryczny generował 68 KM mocy.

3. generacja i skrzynia redukcyjna

Wraz z 3. generacją hybryd pojawiła się skrzynia redukcyjna. Współpracuje ona z przekładnią planetarną i pozwala wydajniej korzystać z silnika elektrycznego. Dzięki niej maksymalny moment obrotowy silnika elektrycznego był dostępny w znacznie większym zakresie obrotów niż w poprzednich generacjach. 

Hybrydy 3. generacji korzystały też z udoskonalonej baterii niklowo-wodorkowej. Wyjątek stanowił Prius +, który miał we wnętrzu trzy rzędy siedzeń, bateria nie mieściła się więc pod tylną kanapą (jak miało to miejsce w pozostałych modelach). Zamiast tego zastosowano mniejszy i lżejszy akumulator litowo-jonowy, zamontowany w podłokietniku.

Moc całego układu hybrydowego – zamontowanego najpierw w Priusie, a później również w Aurisie – wzrosła do 136 KM. 

3. generacja zyskała też kilka innych wariantów o różnych wielkościach i mocach ze względu na to, że gama hybryd Toyoty na świecie została znacznie rozbudowana. W Polsce w układ hybrydowy 3. generacji były wyposażone takie modele, jak Prius, Auris, Yaris i RAV4.

4. generacja i zupełnie nowa konstrukcja TNGA

Napęd hybrydowy, który został stworzony na bazie technologii TNGA, został gruntownie przebudowany. Każdy element stał się mniejszy, lżejszy i bardziej wydajny od poprzednika. W porównaniu z pierwszym modelem Priusa hybrydy 4. generacji stały się o 41% wydajniejsze. Sprawność cieplna silnika benzynowego wzrosła do rekordowych 41%. 

Mniejsze i lżejsze stały się również silniki elektryczne. W porównaniu z pierwszym Priusem, hybrydy 4. generacji dysponują silnikami elektrycznymi o niemal trzykrotnie większej maksymalnej prędkości obrotowej (wzrost z 6000 obr./min do 17 000 obr./min). Dzięki temu prędkość maksymalna samochodu w trybie EV wzrosła z 50 km/h do 130 km/h.

W napędzie hybrydowym 4. generacji konstruktorzy umieścili silniki MG1 i MG2 na dwóch równoległych osiach. Pozwoliło to zmniejszyć szerokość przekładni o 47 mm, a jej masę – o 20%. 

Wyższa efektywność baterii trakcyjnych pozwala zwiększyć ilość przyjmowanej i oddawanej energii w jednostce czasu o 30%. Obniżenie napięcia w baterii oraz mniejsze natężenie prądu sprawiają, że cały układ jest mniej obciążony, przez to bardziej efektywny.

5. generacja – większa dynamika i przyjemność z prowadzenia

Hybrydy Toyoty 5. generacji charakteryzują się większą mocą i lepszymi osiągami przy zachowaniu tej samej pojemności silnika benzynowego. 

Nowa Corolla z rocznika 2023, która wraz z faceliftingiem otrzymuje nową generację układów napędowych dla wszystkich trzech rodzajów nadwozia, stanowi dobrą podstawę do porównania obu technologii hybrydowych opracowanych w architekturze TNGA. 

Łączna moc napędu hybrydowego 5. generacji z silnikiem 1.8 Hybrid wynosi 140 KM*, co jest wzrostem aż o 18 KM. Nowa hybryda rozpędza się od 0 do 100 km/h o 1,7 s szybciej (9,2 s)*, notując emisję CO2 na podobnym poziomie (102 g/km)*. W przypadku układu 2.0 Hybrid Dynamic Force całkowita moc wzrosła do 196 KM*, a czas rozpędzania się od 0 do 100 km/h skrócił się o prawie pół sekundy do poziomu 7,5 s*. Wstępne pomiary wskazują, że nowy mocniejszy napęd będzie emitował od 107 g/km CO2* w cyklu mieszanym, o 3 g/km mniej niż aktualny, 184-konny napęd 2.0.

Udoskonalono wszystkie elementy układu napędowego. Są one teraz o około 20–30% mniejsze od tych w 4. Generacji. Wydajność napędu wzrosła o ponad 10%.

Nowa bateria litowo-jonowa jest mniejsza i o 14% lżejsza od baterii litowo-jonowej stosowanej w napędach hybrydowych 4. generacji. Jednocześnie ma ona o 14% większą moc i nowy układ chłodzenia. W porównaniu z baterią niklowo-wodorkową jej masa spadła o 18 kg. 

Silniki elektryczne zostały zaprojektowane od nowa. W układzie napędowym 1.8 moc silnika elektrycznego MG2 wzrosła aż o 23 KM, zaś w układzie 2.0 – o 5 KM. Nowy jest także falownik o większej wydajności, jednostka sterująca PCU oraz układy smarowania i rozprowadzania oleju, które wykorzystują olej o niskiej lepkości, zmniejszając straty mechaniczne.

Współczesne hybrydy podczas jazdy po mieście są w stanie poruszać się nawet przez 70-80% czasu wyłącznie na silniku elektrycznym. Wykazują się rekordowo niskim spalaniem i emisją CO2. Hybrydy przyczyniają się także do radykalnego obniżenia emisji niespalinowych – dzięki hamowaniu z wykorzystaniem rekuperacji zostało znacząco ograniczone ścieranie klocków hamulcowych. Jednocześnie prostota konstrukcji hybrydowego układu napędowego gwarantuje wysoką niezawodność.

 

* Dane sprzed homologacji.