HSD (Hybrid Synergy Drive)

HSD

(Hybrid Synergy Drive)

Hybrid Synergy Drive (HSD) adalah satu set hibrida teknologi mobil yang dikembangkan oleh Toyota dan digunakan di perusahaan Prius , Highlander Hybrid , Camry Hybrid , Lexus RX 400h , Lexus GS 450h dan Lexus LS 600h mobil. Ini menggabungkan karakteristik dari drive listrik dan continuously variable transmission (CVT), menggunakan listrik dan transistor di tempat roda gigi bergigi. Synergy Drive adalah drive-by-wire sistem tanpa koneksi mekanik langsung antara mesin dan kontrol mesin: keduanya pedal gas dan tuas perpindahan gigi dalam sebuah mobil HSD hanya mengirim sinyal listrik ke komputer kontrol. HSD adalah penyempurnaan dari asli Toyota Hybrid System (THS) yang digunakan di Toyota Prius 1997-2003. Karena itu kadang-kadang disebut sebagai THS II. Nama itu diubah dalam mengantisipasi penggunaannya dalam kendaraan luar Toyota merek ( Lexus ).

Bila diperlukan untuk mengklasifikasikan jenis transmisi sebuah kendaraan HSD (seperti dalam daftar spesifikasi standar atau untuk tujuan peraturan), Toyota menggambarkan-dilengkapi kendaraan HSD mempunyai E-CVT (elektronik-dikendalikan Terus Variable Transmisi).The Global Hybrid Kerjasama (General Motors, DaimlerChrysler dan BMW ) Dua-Mode- Hybrid System adalah serupa dalam hal itu menggabungkan kekuatan dari mesin tunggal dan dua motor listrik. Untuk kontras, Honda 's Integrated Motor Assist menggunakan mesin pembakaran internal yang lebih tradisional dan transmisi dimana roda gila diganti dengan motor listrik.

Beberapa plug non-produksi di awal- hibrida konversi kendaraan listrik telah didasarkan pada versi HSD ditemukan pada tahun 2004 dan Prius model tahun 2005. Awal PBA konversi oleh CalCars telah menunjukkan 10 mil dari ev-saja dan 20 mil dari campuran kisaran jarak tempuh-mode ganda. Sebuah perencanaan perusahaan untuk menawarkan konversi kepada konsumen bernama EDrive sistem akan menggunakan Valence baterai Li-Ion dan memiliki 35 mil dari jangkauan listrik. Kedua sistem ini meninggalkan sistem HSD yang ada sebagian besar tidak berubah dan bisa juga diterapkan untuk lainnya hibrida rasa powertrain dengan hanya mengganti baterai saham NiMH dengan kapasitas baterai pack yang lebih tinggi dan tentu saja pengisi daya untuk mengisi ulang mereka untuk sekitar $ 0.03 per mil dari rumah tangga standar outlet. Lain penyedia plug-in modul untuk Toyota Prius Hymotion .

Teori operasi

HSD menggantikan transmisi diarahkan normal dengan sistem elektronik. Semua powertrains mengendarai mobil driveshaft yang mengubah roda dari mobil. Karena mesin pembakaran internal memberikan energi terbaik hanya selama rentang kecil torsi dan kecepatan poros engkol dari mesin biasanya menempel pada gigi kereta switchable yang cocok dengan torsi diperlukan pada roda ke torsi yang dapat disampaikan oleh mesin.HSD menggantikan gear box, alternator dan motor starter dengan sepasang generator motor listrik-, sistem shunt komputerisasi untuk mengontrol mereka, pembagi tenaga mesin yang bertindak sebagai diferensial kedua, dan baterai yang berfungsi sebagai cadangan energi. Sebuah motor-generator adalah transduser yang mengubah listrik untuk gerak atau sebaliknya. Sambungan mekanik dari sistem memungkinkan komputer untuk mengubah tenaga mekanik dari mesin antara tiga bentuk: torsi tambahan pada roda (di bawah kecepatan rotasi konstan), kecepatan putaran ekstra di roda (di bawah torsi konstan), dan listrik. Ini mencapai manfaat dari transmisi continuously variable, kecuali bahwa torsi / kecepatan konversi menggunakan listrik daripada koneksi mekanis langsung. Sebuah mobil HSD tidak dapat beroperasi tanpa komputer dan kedua motor-generator, meskipun pada prinsipnya dapat beroperasi sementara hilang baik baterai atau mesin bensin (tapi tidak keduanya). Dalam prakteknya, mobil HSD dapat digerakkan beberapa mil saat keluar gas, sebagai langkah darurat untuk sampai ke sebuah pompa bensin.

Salah satu motor-generator (Mg2 dalam buku pedoman Toyota, kadang-kadang disebut "MG-T" untuk "Torque") dipasang pada driveshaft, dan dengan demikian torsi pasangan masuk atau keluar dari driveshaft ini: makan listrik ke Mg2 menambahkan torsi di roda . Akhir mesin driveshaft memiliki diferensial kedua; satu kaki diferensial ini dilampirkan ke mesin bensin dan kaki lainnya melekat pada generator motor kedua (MG1 dalam buku pedoman Toyota, kadang-kadang "MG-S" untuk "Speed") . diferensial memastikan bahwa kecepatan putaran roda adalah jumlah dari kecepatan putaran mesin dan MG1, sehingga MG1 digunakan untuk mengubah roda (atau mesin) kecepatan. Dalam Prius model, diferensial merupakan desain epicyclic gigi matahari, dan generator motor dua dan diferensial semua terkandung dalam sebuah perumahan tunggal yang kabur ke mesin. kopling Khusus dan sensor memonitor kecepatan rotasi dari masing-masing poros dan torsi total pada driveshaft, untuk umpan balik ke kontrol komputer.

Drive bekerja dengan shunting tenaga listrik antara dua generator motor dan baterai bahkan untuk keluar beban pada mesin bensin. Karena meningkatkan kekuatan yang tersedia untuk periode akselerasi, mesin bensin dapat berukuran hanya cocok dengan beban rata-rata mobil, bukan beban puncak pada mobil: ini menghemat bahan bakar karena mesin yang lebih kecil lebih hemat daya. Selain itu, selama operasi normal mesin bensin dapat dioperasikan pada kecepatan ideal dan tingkat torsi untuk kekuasaan, ekonomi, atau emisi, dengan baterai menyerap atau memasok listrik sesuai untuk menyeimbangkan permintaan ditempatkan oleh pengemudi.

Tahapan operasi

HSD beroperasi di tahap yang berbeda tergantung pada kecepatan dan menuntut torsi. Berikut adalah beberapa di antaranya:

a.       Engine Start: MG1 diumpankan tegangan negatif, sehingga upaya untuk mendorong roda belakang. Torsi roda dibatalkan oleh tegangan ke depan diberikan kepada Mg2. Karena diferensial kekuatan kecepatan roda (nol) untuk jumlah dari kecepatan MG1 dan mesin, mesin dipaksa ke gerak ke depan. Karena kedua generator motor yang berukuran untuk mendorong seluruh mobil, memutar mesin tidak stres motor dan suara motor starter konvensional tidak terdengar: menghidupkan mesin adalah diam.

b.      Gigi Rendah: Ketika percepatan dari berhenti di operasi normal, putaran mesin jauh lebih cepat daripada roda, tetapi tidak berkembang torsi sebanyak yang diperlukan. MG1 dipaksa mundur cepat, dan komputer menarik listrik dari MG1. Listrik adalah dihubungsingkat ke Mg2, menambahkan torsi di driveshaft, sehingga drive train mengembangkan daya pada kecepatan rendah dan torsi yang tinggi.

c.        Tinggi Gear: Ketika jelajah dengan kecepatan tinggi, putaran mesin lebih lambat dari roda, tapi mengembangkan torsi lebih daripada yang dibutuhkan. Komputer menarik listrik dari Mg2, mengurangi torsi tersedia di roda. Listrik adalah dihubungsingkat ke MG1, yang meningkatkan kecepatan driveshaft tersebut. Karena mesin pasokan energi mekanik untuk seluruh sistem, konservasi energi adalah tidak melanggar: kekuatan yang didorong dari Mg2 untuk MG1 kurang dari daya total yang dikembangkan oleh mesin, sehingga daya dikirim ke roda.

d.      Reverse Gear: Tidak ada gigi mundur di dalam gearbox konvensional: komputer feed tegangan negatif ke Mg2, menerapkan torsi negatif ke roda. Model awal tidak menyediakan torsi cukup untuk beberapa situasi: ada laporan dari pemilik Prius awal tidak dapat kembali mobil ke atas bukit terjal di San Francisco. Masalahnya telah diperbaiki pada model terakhir. Jika baterai rendah, sistem secara bersamaan dapat menjalankan mesin dan menarik listrik dari MG1, meskipun hal ini akan mengurangi torsi membalikkan tersedia di roda.

e.       Diam Operasi: Pada kecepatan lambat dan torsi moderat HSD bisa drive tanpa menjalankan mesin bensin di semua listrik dipasok hanya untuk Mg2, memungkinkan MG1 untuk memutar bebas (dan dengan demikian decoupling mesin dari roda). Asalkan ada cukup daya baterai, mobil bisa didorong dalam modus senyap untuk beberapa kilometer bahkan tanpa bensin.

f.       Netral Gear: Kebanyakan tempat memerlukan transmisi otomotif untuk memiliki gigi netral yang decouples mesin dan transmisi. The HSD "gigi netral" dicapai dengan melanggar sambungan listrik untuk kedua MG1 dan Mg2. Dalam kondisi ini, MG1 berjalan bebas dan torsi tidak ada dapat disampaikan ke roda (MG1 berputar ke belakang ketika mesin berputar ke depan).

g.        Pengereman regeneratif: dengan menarik listrik dari Mg2 dan menyimpannya ke dalam baterai, yang HSD dapat mensimulasikan kompresi normal pengereman saat menyimpan kekuatan untuk meningkatkan masa depan. The Prius memiliki setting transmisi khusus berlabel 'B' (untuk Brake), yang mengambil tempat konvensional otomatis 's 'L' pengaturan transmisi untuk mesin pengereman di perbukitan. Jika daya baterai sudah penuh, Prius beralih ke kompresi konvensional pengereman, menggambar listrik dari Mg2 dan shunting ke MG1 untuk mendorong mesin cepat ke depan. Rem regeneratif dalam sistem HSD menyerap sejumlah besar beban pengereman normal, sehingga rem konvensional pada Prius yang terlalu kecil dibandingkan dengan rem pada mobil konvensional massa serupa.

h.       Listrik Boost: UPS menyediakan reservoir energi yang memungkinkan komputer untuk cocok dengan kebutuhan mesin untuk kurva beban optimal yang telah ditentukan, bukan beroperasi di torsi dan kecepatan yang dituntut oleh driver dan jalan. Komputer mengelola tingkat energi yang tersimpan dalam baterai, sehingga memiliki kemampuan untuk menyerap energi ekstra yang dibutuhkan atau pasokan energi ekstra untuk meningkatkan tenaga mesin.

i.        Baterai Pengisian: The HSD dapat mengisi baterai tanpa bergerak mobil, dengan menjalankan mesin dan penggalian daya listrik dari MG1. daya ini mendapatkan didorong ke baterai, dan torsi tidak ada diberikan ke roda. 

Kinerja

sensitivitas hibrida jarak tempuh untuk mengemudi gaya  meningkatkan mileage tergantung pada menggunakan mesin bensin seefisien mungkin, yang mengharuskan:

a.        drive diperpanjang, terutama di musim dingin: mobil HSD seperti Prius tidak mematikan mesin bensin sampai suhu minyak mencapai set point. Singkat drive tidak mengijinkan mesin untuk pemanasan, pembakaran bahan bakar ekstra per mil perjalanan.

b.       percepatan moderat: Karena mobil hybrid bisa throttle kembali atau sepenuhnya mematikan mesin selama moderat, tetapi tidak cepat, akselerasi, mereka lebih sensitif dari mobil konvensional ke gaya mengemudi. Hard akselerasi kekuatan mesin menjadi tinggi negara-daya saat akselerasi sedang membuat mesin dalam daya yang rendah, efisiensi tinggi negara (ditambah dengan meningkatkan baterai).

c.       bertahap rem: rem Regenerative penggunaan kembali energi pengereman, tetapi tidak dapat menyerap energi secepat rem konvensional. Pengereman bertahap pulih energi untuk digunakan kembali, meningkatkan jarak tempuh; keras pengereman limbah energi sebagai panas, seperti untuk mobil konvensional. 

HSD Kebanyakan sistem memiliki baterai yang berukuran untuk meningkatkan maksimal saat akselerasi tunggal dari nol dengan kecepatan puncak kendaraan, jika ada permintaan lebih, baterai dapat benar-benar habis, sehingga meningkatkan torsi tambahan ini tidak tersedia. Selanjutnya sistem akan kembali ke hanya daya yang tersedia dari mesin. Ini adalah perbedaan besar dalam kinerja: sebuah Prius model awal dapat mencapai lebih dari 90 mph pada kemiringan 6 derajat ke atas, tapi setelah sekitar 2.000 kaki mendaki ketinggian baterai habis dan mobil hanya bisa mencapai 55-60 mph pada yang sama lereng (sampai baterai diisi ulang dengan mengemudi di bawah keadaan menuntut kurang).