Η Toyota μπορεί να έγινε “πρωτοσέλιδο” όταν παρουσίασε το πρώτο Prius κερδίζοντας την παγκόσμια αποδοχή το 1997, αλλά η ενασχόλησή της με την εξέλιξη περιβαλλοντικά συμβατών υβριδικών αυτοκινήτων ξεκίνησε πριν από 40 χρόνια. Ξεκίνησε το 1965 όταν άρχισε να ερευνά τη βιωσιμότητα της χρήσης αεροστροβίλων για την τροφοδοσία ενός ηλεκτρικού συστήματος λειτουργίας των αυτοκινήτων. Το 1977, η Toyota επέλεξε για να παρουσιάσει τις μελλοντικές προθέσεις της το υβριδικό Toyota Sports 800 με αεροστρόβιλο. Χρησιμοποιώντας ένα σπορ αυτοκίνητο υψηλών επιδόσεων, η Toyota πρότεινε μία έξυπνη και περιβαλλοντικά συμβατή λύση και δημιούργησε μία φιλοσοφία που θα ωρίμαζε και θα εξελισσόταν σ’ αυτό που ονομάζεται σήμερα “Hybrid Synergy Drive”. Είκοσι χρόνια μετά, το 1997, η Toyota παρουσίασε ένα υβριδικό λεωφορείο παραγωγής, το Coa-ster Hybrid, και το Prius, το πρώτο υβριδικό αυτοκίνητο.

Με εξαιρετικά χαμηλές εκπομπές ρύπων σε αστικές συνθήκες, απεριόριστη αυτονομία και σύστημα πέδησης με ανάκτηση ενέργειας που ανακύκλωνε την περίσσεια ενέργεια αποθηκεύοντάς την στις μπαταρίες του αυτοκινήτου. Από τότε, η Toyota παρουσίασε επίσης το πρώτο υβριδικό τετρακίνητο όχημα – το Estima – και την υβριδική έκδοση του Crown sedan καθώς και ένα πειραματικό όχημα κυψελών καυσίμου. Το Prius νέας γενιάς της Toyota είναι ένα από τα πιο προηγμένα τεχνικά αυτοκίνητα και το “καθαρότερο” αυτοκίνητο παραγωγής. Τα παραπάνω σε συνδυασμό με την ασφαλή οδική συμπεριφορά και την εντυπωσιακή σχεδίαση του επιβεβαιώνουν αυτό που σημαίνει το όνομά του, “Prius” είναι η Λατινική λέξη για την έκφραση “Μπροστά από την Εποχή του”.

Άποψη χώρου κινητήρα

Το νέο υβριδικό σύστημα, που παρουσιάστηκε στο Toyota Prius, είναι το πρώτο που δημιουργήθηκε σύμφωνα με μία διαφορετική φιλοσοφία και πήρε το όνομα Hybrid Synergy Drive.

Τα υβριδικά συστήματα της σημερινής γενιάς βασίζονται στο βενζινοκινητήρα για την παραγωγή των μέγιστων επιδόσεων, με τον ηλεκτροκινητήρα σαν συμπληρωματικό.

Το Hybrid Synergy Drive λειτουργεί αντίθετα, προσφέρει στον ηλεκτροκινητήρα σημαντικότερο ρόλο με έμφαση στις επιδόσεις και έχει συμπληρωματικό τον βενζινοκινητήρα.

Το Hybrid Synergy Drive δεν αποτελεί απλή εξέλιξη του αρχικού Toyota Hybrid System (THS). Πρόκειται για μία εντελώς νέα πρόταση που θεωρείται η καλύτερη λύση για όσους επιζητούν οδηγικές απολαύσεις σε συνδυασμό με τις χαμηλότερες δυνατόν αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον.

Στην πραγματικότητα, το Hybrid Synergy Drive διεκδικεί περισσότερες από 530 πατέντες από όσες το αρχικό THS που είχε περίπου 300 πατέντες.

Kινητήρας Prius

Ένας δυναμικότερος βενζινοκινητήρας 1.5 λίτρων συνεργάζεται με το μικρότερο αλλά αποδοτικότερο ηλεκτροκινητήρα για την επίτευξη επιδόσεων που αναδεικνύουν το Prius σε σοβαρό αντίπαλο της κατηγορίας D. Στο νέο Prius 3ης γενιάς, ο κινητήρας είναι πλέον 1.8 λίτρων. (Δείτε σχετικό video) με όλες τις διαφορές του Prius II που περιγράφεται. Ουσιαστικά, ο ηλεκτροκινητήρας είναι τώρα ισχυρότερος από τους περισσότερους κινητήρες εσωτερικής καύσης 1.0- μέχρι 1.2-λίτρων, ενώ με ροπή που φτάνει τα 400 Nm από τις 0-1200 στροφές, το Prius υπερέχει στον τομέα αυτό από πολλά αυτοκίνητα ακόμη και με πετρελαιοκινητήρα V6. Έτσι, η επιτάχυνση 0-100 km/h επιτυγχάνεται σε λιγότερο από 11 δευτερόλεπτα, με αποτέλεσμα να είναι σχεδόν τρία δευτερόλεπτα ταχύτερο από το σημερινό μοντέλο και εφάμιλλο με ένα συμβατικό πετρελαιοκίνητο 2.0-λίτρων.

Επειδή ο προηγμένος έλεγχος του υβριδικού συστήματος χρησιμοποιεί τον ηλεκτροκινητήρα ως την κύρια πηγή ισχύος, η λειτουργία του είναι εξαιρετικά αθόρυβη. Η επιτάχυνση είναι ισχυρή αλλά γραμμική, ιδιαίτερα από 50 έως 80 km/h, ενώ οι θόρυβοι και οι κραδασμοί περιορίζονται στο ελάχιστο. Για πρώτη φορά σε υβριδικό όχημα, ο οδηγός μπορεί να χρησιμοποιήσει το πρόγραμμα οδήγησης EV (Electric Vehicle) απλά με το πάτημα ενός μπουτόν στο ταμπλό. Αυτό επιτρέπει την αποκλειστική χρήση του ηλεκτροκινητήρα για την κίνηση του αυτοκινήτου, με την παραγωγή μηδενικών εκπομπών ρύπων και πολύ χαμηλών θορύβων. Το πρόγραμμα EV μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνεχόμενα για 2 χιλιόμετρα μάξιμουμ, ενώ η μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα είναι 50 km/h.

Σύγκριση απόδοσης επιτάχυνσης Toyota Prius με αυτοκίνητο που έχει βενζινοκινητήρα 2,4 λίτρα από τα 50 χλμ/ώρα στα 80 χλμ/ώρα.

Το νέο Toyota Prius έχει κατανάλωση καυσίμου εφάμιλλη με των καλύτερων πετρελαιοκίνητων οχημάτων κατηγορίας B. Οι αρχικοί στόχοι για κατανάλωση είναι 4,3 λίτρα ανά 100 km στο Μικτό κύκλο και 4,2 λίτρα ανά 100 km Εκτός πόλης. Στον Αστικό κύκλο, το Prius καταναλώνει μόλις 5 λίτρα ανά 100 km, υπερέχοντας, και με μεγάλη διαφορά, από όλα τα αυτοκίνητα κατηγορίας B της αγοράς στα οποία η κατανάλωση ξεπερνά περίπου τα 7,3 λίτρα ανά 100 km.

Οι μειωμένες τιμές ρύπων το αναδεικνύουν σαν το καθαρότερο αυτοκίνητο παραγωγής και συνδυάζει:

• Χαμηλή κατανάλωση καυσίμου
• Χαμηλότερες εκπομπές NOx, HC και CO
• Πρόγραμμα οδήγησης EV για μηδενικές εκπομπές ρύπων
• Χαρακτηριστικά υψηλής ανακυκλωσιμότητας
• Άριστες συνολικές επιδόσεις LCA (Αξιολόγηση Κύκλου Ζωής)
• Μεγάλη προσπάθεια για τη μείωση των SOCs

Αν και διακρίνεται για τις υψηλές επιδόσεις του, εν τούτοις το Prius ξεπέρασε ταυτόχρονα τις απαιτήσεις των προδιαγραφών EURO IV, J-ULEV και AT-PZEV. Οι εκπομπές υδρογονανθράκων (HC) και οξειδίων του αζώτου (NOx) είναι αντίστοιχα 80% και 87.5% χαμηλότερες από αυτές που ορίζουν οι προδιαγραφές EURO IV για τους βενζινοκινητήρες. Οι εκπομπές NOx του Prius είναι επίσης 93% κάτω από τις προδιαγραφές EURO IV ειδικά για τους πετρελαιοκινητήρες.

Ηλεκτρικό Κύκλωμα Υψηλής Τάσης

Το ηλεκτρικό κύκλωμα υψηλής τάσης είναι μία επαναστατική τεχνολογία που υποστηρίζει το νέο υβριδικό σύστημα. Έχοντας ένα ηλεκτρικό κύκλωμα υψηλής τάσης, νέας σχεδίασης, στο εσωτερικό της μονάδας ελέγχου ισχύος, η τάση τόσο του ηλεκτροκινητήρα όσο και της γεννήτριας έχει αυξηθεί από 274 V που ήταν στο αρχικό Prius σε μάξιμουμ 500 V στο νέο μοντέλο. Το ηλεκτρικό κύκλωμα υψηλής τάσης αυξάνει την ισχύ ανεβάζοντας την τάση από 202 V σε μάξιμουμ 500 V διατηρώντας ταυτόχρονα το ρεύμα σταθερό. Επιπλέον, για το ίδιο επίπεδο ισχύος, η αύξηση της τάσης και η μείωση του ρεύματος περιορίζει την απώλεια ενέργειας, για ακόμα μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα. Αυτό γίνεται εφικτό χάρη στο IGBT, Διπολικό Τρανζίστορ Μονωμένης Πύλης. Αυτό το μοναδικό τρανζίστορ έχει σχεδιαστεί με ακρίβεια σε κρυσταλλικό επίπεδο. Σαν αποτέλεσμα, ηλεκτρική ισχύς μπορεί να τροφοδοτείται στον ηλεκτροκινητήρα με τη χρήση λιγότερου ρεύματος, συμβάλλοντας επομένως στην αυξημένη απόδοση. Ο χώρος του κινητήρα, του ηλεκτροκινητήρα και των μπαταριών δεν εμποδίζουν καθόλου την ευρυχωρία του αυτοκινήτου.

Ηλεκτροκινητήρας

Η Toyota κατάφερε να αυξήσει την παροχή ισχύος κατά 1,5 φορές σε σχέση με το αρχικό Prius από 33 kW στα 50 kW, χωρίς ανάλογη αύξηση του μεγέθους του ηλεκτροκινητήρα. Αυτός ο ηλεκτροκινητήρας είναι ένας σύγχρονος εναλλασσόμενου ρεύματος (AC). Οι μόνιμοι μαγνήτες Νεοδυμίου είναι τοποθετημένοι σε διάταξη V για τη μεγιστοποίηση της κινητήριας ροπής και την αύξηση της συνολικής απόδοσης. Αυτό, σε συνδυασμό με τη μεγαλύτερη παροχή ισχύος που επιτυγχάνεται με μία αύξηση στην παροχή της τάσης έχει σαν αποτέλεσμα αύξηση ισχύος κατά 150%. Πρόκειται δε για έναν από τους ισχυρότερους ηλεκτροκινητήρες του είδους του σε σχέση με το βάρος και το μέγεθός του.

Ηλεκτροκινητήρας και βενζινοκινητήρας των 1.5 λίτρων που χρησιμοποιείται πλέον στο Υβριδικό Yaris