Toyota v svetu nedvomno velja za gonilno silo na področju razvoja in uvajanja hibridnih tehnologij, njihovi začetki na tem področju pa segajo več kot tri desetletja v preteklost. Hibridne tehnologije sicer predstavljajo eno od možnosti za zmanjševanje onesnaževanja okolja s škodljivimi emisijami prometa, njihova uporaba pa naj bi Toyoti omogočila uresničevanje zavez iz okoljske listine. Prvi prototip hibridnega modela so pri proizvajalcu predstavili leta 1995 na avtomobilskem salonu v Tokiu, konec leta 1997 pa je že sledil nastop prve generacije modela Prius, ki še danes velja za pionirja hibridnih avtomobilov.
Vztrajanje se je obrestovalo
Toyotina hibridna zgodba je bila do nedavnega neločljivo povezana s Priusom. Inženirji so si pri njegovem razvoju zadali cilj zasnovati vozilo, ki bo enostavno za uporabo in bo z nižjo porabo manj onesnaževalo okolje. Končni velikoserijski izdelek, ki se ni bistveno razlikoval od koncepta iz leta 1995, so na trg poslali s sloganom “Avtomobil za 21. stoletje,” saj je ob nižji porabi naslavljal tudi druga področja, za katera so pri Toyoti ocenili, da bodo v času naraščajoče rabe osebnih avtomobilov postala pomembna. Trg pa na tovrstne vizionarske projekte še ni bil pripravljen; tako strokovna javnost kot kupci so bili do Priusa še precej zadržani. Prodaja se je leta 1997 pričela le na domačem japonskem trgu, šele po prelomu tisočletja pa je bilo Prius mogoče kupiti tudi na izbranih evropskih trgih, zato je bilo v šestih letih skupaj prodanih le okrog 123 tisoč vozil.
Prius je bil imel kot prvi velikoserijski model vgrajen inovativni Toyotin hibridni pogonski sklop THS (Toyota Hybrid System). Njegovo osnovo je predstavljal 1,5-litrski bencinski motor, ki so mu dodali električni motor največje moči 33 kW. Na račun majhne kapacitete baterije je imel dokaj skromen električni doseg, povprečna poraba pa je znašala 5,1 litra na sto prevoženih kilometrov.
Leta 2003 je sledila prodajno uspešnejša druga generacija Priusa, za katerega se je med letoma 2003 in 2009 odločilo nekaj manj kot 1,2 milijona kupcev. Poganjala ga je nekoliko zmogljivejša kombinacija 1,5-litrskega bencinskega motorja in električnega motorja. Najpomembnejšo novost je predstavljal dvig sistemske napetosti z 273,6 na 500 voltov, uspeli pa so tudi za tretjino zmanjšati težo NiMH baterijskega sklopa. Drugi Prius se je lahko pohvalil z deklarirano povprečno porabo 4,3 litra na sto kilometrov.
Tretjo generacijo modela Prius so predstavili leta 2009; prvič so v dodobra optimiziranem pogonskem sklopu uporabili prostorninsko večji in močnejši 1,8-litrski bencinski agregat, nekoliko pa se je povečala tudi moč 
elektromotorja. Sistemska napetost je bila še višja (do 650 V), precej pozornosti pa so namenili tudi sistemu za hlajenje baterijskega sklopa. Rezultat optimizacij je bila med drugim še nižja normirana povprečna poraba (3,7 litra goriva na sto prevoženih kilometrov). Poleg klasične samopolnilne hibridne kombinacije so tretji iteraciji že namenili tudi priključno-hibridni pogonski sklop v navezi bencinskega motorja in dveh električnih motorjev v povezavi z litij-ionsko baterijo kapacitete 4,4 kWh. Ta je omogočala v skladu z normativi NEDC do 23 kilometrov čiste električne vožnje. Do leta 2015 so pri Toyoti prodali več kot tri milijone primerkov tretje generacije Priusa.
Četrti Prius je bil predstavljen leta 2015 ter prvič zasnovan na novi globalni platformi TNGA (Toyota New Global Architecture). Leta 2018 so mu namenil osvežitev, ki je med drugim prinesla možnost vsekolesnega pogona E-Four, do tedaj znanega iz modelov RAV4 in Lexus NX.
Razvoj samopolnilnih hibridnih sklopov se je na tej točki oddaljil od modela Prius, saj je bila aktualna peta generacija hibridnega pogonskega sklopa premierno predstavljena leta 2022 v modelu Corolla Cross. V primerjavi s prejšnjimi jo odlikujejo lažji in bolj kompaktni elektromotorji v kombinaciji z bencinskim motorjem (prostornine 1,8 ali 2,0 litra), ki je z optimiziranimi parametri delovanja še bolj učinkovit. Poleg energetske učinkovitosti pa so se inženirji dodobra osredotočili tudi na vozno dinamiko.
Aktualni peti generaciji modela Prius, ki so jo predstavili leta 2022, so poleg korenite oblikovne transformacije namenili tudi nov priključno-hibridni pogonski sklop, ki je v Evropi ostal edina nakupna opcija. Sestavlja ga dvolitrski bencinski motor (112 kW/152 KM) in preko planetnega gonila povezana elektromotorja, ki dodajata 120 kW (163 KM) moči. Sistemska moč znaša 164 kW (223 KM), litij-ionska baterija kapacitete 13.6 kWh pa zadošča za do 69 kilometrov vožnje brez lokalnih emisij.
Niso vsi hibridi enaki
Zametki hibridne tehnologije segajo na prelom 19. stoletja, ko je Lohner-Porsche predstavil avtomobil, ki so ga poganjali v kolesa vgrajeni električni motorji. Motor z notranjim zgorevanjem je deloval v vlogi generatorja – v odvisnosti od izvedbe je bil namenjen neposrednemu pogonu električnih motorjev ali polnjenju baterij. Osnovna značilnost hibridov je, da za njihov pogon skrbita dva ali več pogonskih virov, v praksi pa največkrat delujejo kot kombinacija motorja z notranjim zgorevanjem ter enega ali dveh električnih motorjev.
Hibridne vrste pogona lahko delimo po vrsti povezave med posameznimi členi hibridnega pogona ter po stopnji hibridizacije. Najosnovnejši je blagohibridni pogonski sklop, ki motor z notranjim zgorevanjem združuje z jermensko gnanim zaganjalnikom/generatorjem. Ta poleg pomoči ob speljevanju omogoča mehke zagone termičnega motorja v primeru uporabe sistema start/stop ali “jadranja” med vožnjo. Električni sistem največkrat temelji na 48-voltni tehnologiji in bateriji manjše kapacitete, ki se polni z regeneracijo ob zaviranju ter omogoča delovanje električnih sistemov avtomobila v mirovanju. V večini primerov električni motor nima zadostne moči za pogon vozila, v nekaterih izvedbah pa že omogoča speljevanje in nekaj metrov vožnje na elektriko.
Naslednjo stopnjo predstavljajo polni oziroma samopolnilni hibridi, pri katerih do 60 odstotkov časa vožnje v mestni in primestni vožnji poteka z izklopljenim termičnim motorjem, električni motor pa lahko do določene hitrosti samostojno poganja vozilo. Najdaljšo prevoženo razdaljo brez lokalnih emisij pa omogočajo priključni hibridi. Ti združujejo bencinski in električni motor v povezavi z baterijo večje kapacitete, ki se polni s pomočjo regeneracije, s priklopom na domače električno omrežje ali polnilno mesto oziroma (izjemoma) celo s termičnim motorjem.
Hibridni sklopi se med seboj razlikujejo tudi po načinu povezave posameznih členov pogonskega sklopa. Pri zaporednih hibridih motor z notranjim zgorevanjem deluje kot generator za neposredno dobavo električne energije (enemu ali več) pogonskim električnim motorjem ali pa skrbi za polnjenje baterij, ki zagotavljajo električno energijo pogonskim električnim motorjem oziroma istočasno zagotavlja energijo za polnjenje in za pogon. Prednost tovrstnega sistema je tiha električna vožnja in delovanje motorja na notranje zgorevanje v najbolj optimalnem območju za kar najboljši izkoristek, med slabosti pa lahko štejemo omejeno moč enega ali več električnih motorjev.
Pri vzporednem hibridnem pogonskem sklopu sta motor na notranje zgorevanje in električni motor neposredno povezana, moč in navor pa se preko menjalnika prenašata na pogonska kolesa. V tem primeru oba motorja lahko istočasno poganjata vozilo (moč se sešteje), slabšo plat pa predstavlja dejstvo, da se morata vedno vrteti oba motorja, tudi če to sicer ni smiselno oziroma za to ni potrebe. Pri Toyoti so za svojo hibridno tehnologijo uporabili različico kombiniranega hibrida. Ta združuje prednosti zgoraj omenjenih vrst hibridnega pogona, le da so v njihovem primeru bencinski motor in dva električna motorja/generatorja povezani preko planetnega vodila.
Sodobni hibridi po Toyotino
Toyotin hibridni sistem sestavljajo bencinski motor, ki deluje v Atkinsonovem ciklu, električni motor/generator (MG1), električni motor/generator (MG2), električni regulator z inverterjem, baterija ter planetno vodilo, ki v kombinaciji z brezstopenjskim menjalnikom v vsakem trenutku omogoča optimalno razporeditev moči in navora. Polnjenje baterije poteka na dva načina – preko generatorja, ki ga poganja bencinski motor, in preko regeneracije, ki se aktivira ob vsakem zaviranju ali odmiku noge s pedala za plin.
Krmilna elektronika ohranja optimalno napolnjenost baterije med 35 in 85 odstotki napolnjenosti, kar ji podaljšuje življenjsko dobo ter omogoča veliko število prevoženih kilometrov brez potrebe po menjavi. Sistem se nenehno prilagaja voznim razmeram in zagotavlja najboljšo sinergijo posameznih komponent pogona ter učinkovito izrabo energije motorja z notranjim zgorevanjem za pogon in polnjenje baterij, v določenih režimih vožnje pa ob ugasnjenem motorju za premikanje avtomobila skrbi samo električni motor.
Prius, sicer sinonim hibridov, že dolgo ni edini model proizvajalca s hibridnim pogonskim sklopom. Prednosti, ki jih prinaša sodobna hibridna tehnologija, so na voljo skoraj v vseh modelih palete znamk Toyota in Lexus. Pri slednji napredno hibridno tehnologijo uspešno združujejo s prestižem, ki izvira iz tradicionalne japonske kulture, po tehnični plati pa izvedbeno nadgrajujejo že v osnovi preizkušene dobre rešitve.
Kljub pospešeni elektrifikaciji vozil, ki se ji v zadnjem času z baterijsko-električnimi modeli pridružuje tudi Toyota, pri proizvajalcu hkrati neprestano glasno opozarjajo na dejstvo, da mora biti pristop h globalnemu zniževanju škodljivih emisij v prometu pogonsko raznolik. V ozadju tovrstnega razmišljanja so tako različne potrebe uporabnikov kot tudi velika odstopanja med njihovimi življenjskimi okolji v smislu naravnih pogojev in obstoječe infrastrukture. Nenazadnje pa obstoječe tehnične rešitve baterijsko-električnih pogonskih sklopov zaenkrat predvidevajo obsežno rabo omejenih naravnih virov ter na nek način spodbujajo bogatenje enih na račun drugih.
Avtomobilizem.com (Foto: Toyota, Wiki Commons, Avtomobilizem.com. Sheme: Toyota.)
Mnenja uporabnikov
Napiši prvo mnenje!
Za komentiranje moraš biti prijavljen