Toyota slaví 25 let hybridů, prošly už pěti generacemi

Od roku 1997 vyvinula Toyota pět generací hybridního pohonu a její nabídka hybridních vozů se rozrostla na více než 40 modelů prakticky ve všech segmentech. Celkový prodej hybridů vyráběných Toyotou přesáhl 20 milionů vozů, přičemž posledních 10 milionů opustilo showroomy během pěti let. Celosvětově tyto automobily denně najedou více než půl miliardy kilometrů.

Elektrický pohon všech kol

V roce 2016 se v showroomech vedle Toyoty C-HR objevilo další hybridní SUV, RAV4 Hybrid. Současně s ním měl evropskou premiéru také hybridní pohon všech kol, nyní známý jako AWD-i. Model RAV4 z roku 2016 používal hybridní systém třetí generace, který měl v případě verze 4×4 přídavný elektromotor na zadní nápravě, automaticky aktivovaný při zhoršených trakčních podmínkách.

V roce 2019 vstoupila do showroomů nová generace modelu RAV4, jež kromě architektury TNGA dostala navíc čtvrtou generaci hybridního pohonu, jak ve verzi FWD, tak i AWD-i.

Nový model a nová technologie

Letošní uvedení modelu Corolla Cross na trh přináší pátou generaci hybridního pohonu a třetí generaci systému AWD-i. Je to poprvé, co se další verze hybridní technologie Toyoty objevila na úvod v jiném modelu než Prius.

Corolla Cross dostala systém Hybrid Dynamic Force o výkonu 197 koní a objemu 2.0 ltrů. Příští rok se ke kompaktnímu crossoveru přidá Corolla jakožto druhý model poháněný nejnovější generací hybridu. Nejoblíbenější automobil na světě bude nabízet výběr ze dvou verzí pohonných jednotek – motor 2.0 o výkonu 197 koní a pohonnou jednotku 1.8 o výkonu 140 koní.

V současné době tvoří modelovou řadu Toyoty v ČR osm hybridních modelů, včetně pěti SUV ve všech segmentech – městským Yarisem Cross počínaje a sedmimístným Highlanderem konče. Čtyři z nich jsou dostupné s pohonem AWD-i.

Konstrukce hybridního pohonu Toyota

Základní principy konstrukce a fungování plně hybridního hnacího ústrojí vyvinutého společností Toyota zůstávají od počátku stejné. Hybridní systém je kombinací benzinového motoru a elektromotoru, generátoru a trakční baterie. Celý systém je řízen počítačem prostřednictvím planetové převodovky, která je srdcem systému. Planetový převod tvoří několik ozubených kol. Je kompaktní, lehký a neobsahuje žádné spojky ani řemeny. Uspořádání jednotlivých ozubených kol je pro funkčnost hybridního pohonu Toyota klíčové a je chráněno patentem.

Počátky hybridního pohonu – průlomová technologie

Přestože základní konstrukční principy hybridních systémů Toyoty zůstaly stejné, za 25 let se technologie vyvinula natolik, že se její účinnost zvýšila o více než 50 %. Prius první generace vypadal jako skromný sedan segmentu B, ovšem pod kapotou skrýval velmi vyspělou technologii.

Skutečným průlomem v konstrukci elektrifikovaného pohonu se ukázala být planetová převodovka, na kterou Toyota získala patent, umožňující rozjezd hybridního vozu bez nastartování zážehového motoru, využití úzkého rozsahu nejefektivnějších otáček spalovacího motoru v plném rychlostním rozsahu automobilu a nabíjení akumulátoru za jízdy i v klidovém stavu.

Převodovka prvního Priusu řídila práci benzinového motoru o objemu 1,5 l a výkonu 58/72 koní, elektromotoru o výkonu 40/44 koní, generátoru a nikl-hydridové baterie pomocí měniče, jenž převádí střídavý proud na stejnosměrný a naopak.

Druhá generace – Boost konvertor

Ve druhé generaci hybridního pohonu byl obvyklý měnič nahrazen Boost konvertorem, který nejen mění proud mezi stejnosměrným a střídavým, ale také zvyšuje napětí. Jedná se o revoluční změnu, jež umožnila použít trakční baterii s až trojnásobně nižším jmenovitým napětím, než je napětí elektromotorů.

Počet článků baterie byl rovněž snížen z 228 na 168, což umožnilo zmenšit velikost baterie a umístit ji pod podlahu. V současné době, kdy jsou ceny surovin potřebných pro výrobu baterií vysoké, Boost konvertor výrazně snižuje výrobní náklady hybridů. Druhá generace modelu Prius byla i nadále poháněna motorem o objemu 1,5 litru, ovšem jeho výkon vzrostl na 79 koní a větší elektromotor generoval výkon 68 koní.

Třetí generace – redukční převodovka

Od třetí generace hybridů je k planetové převodovce připojena redukční převodovka umožňující efektivnější využití elektromotoru. Díky ní je maximální točivý moment elektromotoru k dispozici v mnohem širším rozsahu otáček než u předchozích generací. Hybridy třetí generace používaly vylepšenou nikl-hydridovou baterii, až na jednu výjimku. MPV Prius+ měl uvnitř tři řady sedadel, takže se baterie nevešla pod zadní lavici jako v jiných modelech. Místo toho byla použita menší a lehčí lithium-iontová baterie umístěná v loketní opěrce.

Standardní pohonná jednotka používaná v modelu Prius a později v modelu Auris dostala větší motor o objemu 1,8 litru a výkon celého systému se zvýšil na 136 koní.

Čtvrtá generace – zcela nová konstrukce TNGA

Hybridní hnací ústrojí vyvinuté s využitím technologie TNGA prodělalo rozsáhlou přestavbu, přičemž jednotlivé komponenty jsou nyní menší, lehčí a účinnější než jejich předchůdci. Hybridy 4. generace jsou o 41 % účinnější než první model Prius. Tepelná účinnost benzinového motoru se zvýšila na rekordních 41 %.

Elektromotory jsou menší a lehčí a jejich vinutí se změnilo na segmentové, čímž se zvětšil průřez elektromotoru umožňující vyšší intenzitu proudu. To znamená vyšší výkon a točivý moment při současném snížení ztrát a rizika zkratu. Ve srovnání s prvním Priusem mají hybridy 4. generace elektromotory s téměř třikrát vyššími maximálními otáčkami (zvýšení z 6 000 na 17 000 ot./min). Tím vzrostla maximální rychlost vozu v režimu EV z 50 km/h na 130 km/h.

U pohonu 4. generace konstruktéři umístili motorgenerátory MG1 a MG2 na dvě paralelní osy, čímž se šířka převodovky snížila o 47 mm a její hmotnost o 20 %. Díky tomuto řešení lze použít menší elektromotor, a přesto dosáhnout vysokého točivého momentu na kolech. Vyšší účinnost trakčních baterií umožňuje zvýšit množství dodané a vyprodukované energie za jednotku času o 30 %. Snížením napětí baterie a proudu se celý systém méně zatěžuje, a proto je účinnější.

Pátá generace – více dynamiky a potěšení z jízdy

Pátá generace hybridů značky Toyota přináší vyšší výkon, lepší jízdní vlastnosti a příjemnější zážitky z jízdy při stejném objemu benzinového motoru. Nová Corolla 2023, která s faceliftem dostala novou generaci hybridních pohonných jednotek pro všechny tři verze karosérie, poskytuje dobrý základ pro srovnání obou hybridních technologií vyvinutých v rámci architektury TNGA.

Kombinovaný výkon hybridního hnacího ústrojí páté generace s motorem 1.8 činí 140 koní, což představuje nárůst až o 18 koní. Nový hybrid zrychluje z 0 na 100 km/h o 1,7 sekundy rychleji (9,2 s), přičemž emise CO2 jsou na podobné úrovni (102 g/km). V případě systému s motorem 2.0 se celkový výkon zvýšil na 197 koní a doba zrychlení z 0 na 100 km/h se zkrátila o téměř půl sekundy na 7,5 s.

Podle prvních měření bude nová výkonnější pohonná jednotka v kombinovaném cyklu produkovat 107 g/km CO2, což je o 3 g/km méně, než je tomu u aktuální pohonné jednotky 2.0 o výkonu 184 koní. Všechny tyto údaje jsou před homologací.

Všechny komponenty hnacího ústrojí byly zdokonaleny – jsou přibližně o 20-30 % menší než u čtvrté generace a účinnost pohonné jednotky vzrostla o více než 10 %. Nová lithium-iontová baterie je menší a o 14 % lehčí než lithium-iontová baterie použitá ve čtvrté generaci hybridního pohonu, má o 14 % vyšší výkon a nový systém chlazení.

Ve srovnání s nikl-hydridovou baterií její hmotnost klesla o 18 kg. Elektromotory byly od základu přepracovány. Výkon motorgenerátoru MG2 se zvýšil až o 23 koní v případě verze 1.8 a o 5 koní u verze 2.0. Nový je také měnič s vyšší účinností, řídicí jednotka PCU, která snížila energetické ztráty o 6 %, a mazací a olejové rozvody používající olej s nízkou viskozitou, aby se snížily mechanické ztráty.

Dnešní hybridy jsou v městských podmínkách schopny jezdit 70-80 % času pouze na elektromotor. Vykazují rekordně nízkou produkci zplodin a emise CO2 a toxických látek.

Hybridy také přispívají k výraznému snížení emisí, jejichž zdrojem není spalování pohonných hmot. Díky rekuperačnímu brzdění se výrazně snížilo opotřebení brzdových destiček. Jednoduchost konstrukce hybridního pohonu je zároveň zárukou jeho vysoké spolehlivosti.