थोड़ा सा इतिहास - टोयोटा की हाइब्रिड ड्राइव कैसे विकसित हुई?

हम कुछ समय से न्यूज़रूम में सी-एचआर चला रहे हैं। हर दिन हम शहर में हाइब्रिड ड्राइव के फायदों की सराहना करते हैं, लेकिन कुछ समय के लिए हम सोच रहे थे कि नवीनतम मॉडल में आने से पहले हाइब्रिड सिनर्जी ड्राइव कितनी दूर चली गई? यदि आप भी रुचि रखते हैं, तो पढ़ें।

क्या आपने कभी सोचा है कि हाइब्रिड ड्राइव का इतिहास कितना आगे बढ़ गया है? दिखावे के विपरीत, इस प्रकार का आविष्कार पिछले दशकों का क्षेत्र नहीं है। आंतरिक दहन इंजन और इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग करने वाले ड्राइव सिस्टम के लिए पहला पेटेंट विलियम एच. पैटन का था, और यह 128 साल पहले सामने आया था! इस पेटेंट ने पैटन मोटर कार विकसित की, जो एक हाइब्रिड पावरट्रेन थी जिसका उपयोग स्ट्रीटकार और छोटे इंजनों को बिजली देने के लिए किया जाता था। 1889 में, एक प्रोटोटाइप बनाया गया था, और आठ साल बाद लोकोमोटिव का सीरियल संस्करण रेलवे कंपनी को बेच दिया गया था।

एक साल पहले, पैटन के केबल कार उत्पादन से पहले फेटन सड़कों पर उतरा था। नहीं, यह वोक्सवैगन-बेंटले नहीं। आर्मस्ट्रांग फेटन। संभवतः इतिहास की पहली हाइब्रिड कार, या यूं कहें कि व्हीलचेयर। बोर्ड पर 6,5-लीटर 2-सिलेंडर आंतरिक दहन इंजन, साथ ही एक इलेक्ट्रिक मोटर भी थी। फ्लाईव्हील एक डायनेमो के रूप में भी काम करता था जो बैटरी को चार्ज करता था। आर्मस्ट्रांग फेटन ने पहले ही ब्रेक लगाने से ऊर्जा प्राप्त कर ली है, लेकिन आज के हाइब्रिड की तुलना में थोड़ा अलग तरीके से। इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग लैंप को बिजली देने और आंतरिक दहन इंजन को शुरू करने के लिए किया जाता था, और शायद यह आश्चर्य की बात नहीं होती अगर यह तथ्य नहीं होता कि इसने कैडिलैक के स्वचालित स्टार्टर को 16 साल पीछे छोड़ दिया।

इच्छुक? 3 स्पीड सेमी ऑटोमैटिक ट्रांसमिशन के बारे में क्या ख्याल है? गियर को पूरी तरह हाथ से नहीं बदलना पड़ता था। सिंक्रोनाइज़र के आविष्कार से बहुत पहले और डबल क्लच तकनीक को भुला दिया गया था, गियर बदलते समय एक इलेक्ट्रिक मोटर स्वचालित रूप से क्लच को सक्रिय करती थी। हालाँकि, आर्मस्ट्रांग फेटन इंजन... बहुत शक्तिशाली था। वह लगातार लकड़ी के पहियों को क्षतिग्रस्त करता था, जिसे बाद में पहियों में सुदृढीकरण जोड़कर समाप्त कर दिया गया।

कारों के इतिहास में फर्डिनेंड पोर्श की भी योग्यता थी। लोहनेर-पोर्श मिक्सटे हाइब्रिड एक वाहन था, जो बाद के संस्करणों में, प्रत्येक पहिये के लिए एक इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा संचालित होता था। ये मोटरें बैटरी और आंतरिक दहन इंजन के टॉर्क द्वारा संचालित थीं। यह वाहन अधिकतम चार लोगों को ले जा सकता है और केवल बिजली की शक्ति से या केवल आंतरिक दहन इंजन का उपयोग करके चल सकता है।

बहुत अच्छा लगता है? पूरी तरह से नहीं। मिक्सटे बैटरियों में 44 80-वोल्ट सेल शामिल थे और उनका वजन 1,8 टन था। कड़ियाँ बहुत मजबूत नहीं थीं, इसलिए उन्हें एक उपयुक्त मामले में बंद कर दिया गया और स्प्रिंग्स पर लटका दिया गया। हालाँकि, यह बैटरी ही है, और आइए इसमें बहुत सारी इलेक्ट्रिक मोटरें जोड़ें। लोहनेर और पोर्शे के आविष्कार का वजन 4 टन से अधिक था। हालाँकि आज के दृष्टिकोण से यह पूरी तरह से मिसफायर जैसा लगता है, मिक्सटे ने कई इंजीनियरों को सोचने पर मजबूर कर दिया। उदाहरण के लिए, बोइंग और नासा के लोग, जिन्होंने इस उपकरण का बहुत ध्यान से अध्ययन किया। प्रभावों के साथ, क्योंकि अपोलो 15, 16 और 17 मिशनों ने चंद्रमा के चारों ओर जाने के लिए जिस एलआरवी का उपयोग किया था, उसमें कई समाधान लोहनेर-पोर्श मिक्सटे हाइब्रिड से लिए गए थे।

संकरों का इतिहास काफी लंबा है, तो आइए शुरुआत से सीधे वर्तमान पर चलते हैं। हाइब्रिड, जैसा कि हम जानते हैं, केवल 90 के दशक के अंत में लोकप्रिय हुए जब टोयोटा प्रियस ने जापानी बाजार में प्रवेश किया। तब पहली बार - 1997 में - "टोयोटा हाइब्रिड सिस्टम" नाम का उपयोग किया गया था, जो बाद में "हाइब्रिड सिनर्जी ड्राइव" बन गया। व्यक्तिगत पीढ़ियाँ कैसी दिखती थीं?

पहली टोयोटा प्रियस - टोयोटा हाइब्रिड सिस्टम

हम पहले से ही जानते हैं कि हाइब्रिड कार का विचार नया नहीं है। हालाँकि, इस अवधारणा को वास्तव में लोकप्रिय होने में 100 साल से अधिक समय लग गया। टोयोटा प्रियस पहली बड़े पैमाने पर उत्पादित हाइब्रिड कार थी। शायद इसीलिए सभी संकर स्पष्ट रूप से प्रियस से जुड़े हुए हैं। लेकिन आइए तकनीकी समाधानों पर नजर डालें।

हालाँकि प्रियस का उत्पादन 1997 में शुरू हुआ, बिक्री का यह हिस्सा केवल जापानी बाज़ार के लिए था। अन्य बाज़ारों, मुख्य रूप से अमेरिका, में निर्यात 2000 में ही शुरू हुआ। हालाँकि, NHW11 निर्यात मॉडल को इसके पूर्ववर्ती (NHW10) से थोड़ा उन्नत किया गया है।

जापानी हाइब्रिड के हुड के नीचे वैरिएबल वाल्व टाइमिंग वाला 1.5 वीवीटी-आई इंजन था, जो एटकिंसन चक्र पर काम करता था। धारणाएँ कमोबेश वैसी ही थीं जैसी अब हैं - गैसोलीन इंजन को दो इलेक्ट्रिक मोटरों द्वारा समर्थित किया गया था - एक जनरेटर के रूप में काम करता था, और दूसरा पहियों को चलाता था। ग्रहीय गियर, जो निरंतर परिवर्तनशील सीवीटी ट्रांसमिशन के रूप में कार्य करता था, इंजनों के काम के सही वितरण के लिए जिम्मेदार था।

यह 58 एचपी की पावर आउटपुट वाली बहुत तेज़ कार नहीं थी। और 102 आरपीएम पर 4000 एनएम। इसलिए, त्वरण अपेक्षाकृत मामूली था, जैसा कि 160 किमी/घंटा की अधिकतम गति थी। जिस बात ने मुझे प्रसन्न किया वह कम ईंधन खपत थी, जो औसतन 5 लीटर/100 किमी से नीचे गिर सकती थी।

NHW11 संस्करण में, बेहतर प्रदर्शन प्रदान करने के लिए अधिकांश घटकों में सुधार किया गया है। इलेक्ट्रिक मोटर की पावर 3 किलोवाट और टॉर्क 45 एनएम बढ़ाया गया है। यांत्रिक हानियाँ कम हो गई हैं और शोर कम हो गया है। अधिकतम इंजन गति भी 500 आरपीएम तक बढ़ा दी गई है।

हालांकि, पहली प्रियस खामियों के बिना नहीं थी - यह आज के मॉडलों की तरह विश्वसनीय नहीं थी, बैटरी के गर्म होने की समस्या थी, और कुछ बिजली के घटक (जैसे इलेक्ट्रिक मोटर) बहुत शोर कर रहे थे।

प्रियस II, या हाइब्रिड सिनर्जी ड्राइव

2003 में, दूसरी पीढ़ी के टीएचएस इंजन के साथ एक और प्रियस सामने आई। इसे पहले हाइब्रिड सिनर्जी ड्राइव कहा जाता था। इससे पहले कि हम ड्राइव पर जाएं, प्रतिष्ठित आकृति का उल्लेख करना उचित है। यह खरोंच से उत्पन्न नहीं हुआ और इसका अपना नाम भी है - "कम्बक"। इसे 30 के दशक में एयरोडायनामिक इंजीनियर वुनिबाल्ड कैम द्वारा विकसित किया गया था। ऊंची, कटी हुई पीठ वाला शरीर अधिक सुव्यवस्थित है, कार के पीछे कोई अशांति नहीं है।

दूसरी पीढ़ी की प्रियस पर काम करते समय, टोयोटा ने 530 पेटेंट पंजीकृत किए। हालाँकि यह अवधारणा THS ड्राइव के समान थी, यह केवल HSD में था कि डिस्क सिस्टम की क्षमताओं का उचित उपयोग किया गया था। इलेक्ट्रिक मोटर और आंतरिक दहन इंजन की क्षमता को बराबर किया गया, पहले के विचार के विपरीत, जो उत्पादकता बढ़ाने के लिए आंतरिक दहन इंजन की शक्ति को बढ़ाने के लिए था। दूसरा प्रियस एक इलेक्ट्रिक मोटर की मदद से आंशिक रूप से शुरू और तेज हुआ। ड्राइव के विद्युत भाग की शक्ति 50% बढ़ जाती है।

इस पीढ़ी में एक इलेक्ट्रिक एयर कंडीशनिंग कंप्रेसर की शुरूआत भी देखी गई जिसमें यात्री डिब्बे को ठंडा या गर्म करने के लिए आंतरिक दहन इंजन की आवश्यकता नहीं होती थी। यह आज तक वैसा ही बना हुआ है। प्रियस को 2003 में हल्की NiMH बैटरियाँ भी प्राप्त हुईं। कोशिकाओं की संख्या कम कर दी गई है और इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व बढ़ा दिया गया है। साथ ही, इसी मॉडल में पहली बार ईवी मोड पेश किया गया था, जो आपको केवल इलेक्ट्रिक मोटर पर गाड़ी चलाने की अनुमति देता है।

लेक्सस ने इस पीढ़ी के पावरट्रेन के अपने स्वयं के वेरिएंट विकसित किए। 2005 में, उन्होंने रियर एक्सल में एक और इलेक्ट्रिक मोटर लगाई और इस तरह एक ऑल-व्हील ड्राइव हाइब्रिड बनाया। तीसरा इंजन फ्रंट एक्सल के आदेश से स्वतंत्र रूप से काम करता था - हालाँकि, निश्चित रूप से, इसे एक नियंत्रक द्वारा नियंत्रित किया जाता था जो टॉर्क और गति के अंतर को नियंत्रित करता है।

पहले लेक्सस जीएस 450एच और एलएस 600एच ने दिखाया कि कैसे एचएसडी शक्तिशाली इंजन और रियर व्हील ड्राइव के साथ मिलकर काम कर सकता है। यह व्यवस्था और भी जटिल थी - विशेषकर संचरण के क्षेत्र में। चार शाफ्ट के साथ रैविग्नो प्लैनेटरी गियरबॉक्स, दो चंगुल जो पहियों के सापेक्ष दूसरे इंजन के गियर अनुपात को बदलते हैं - विवरण में जाना स्पष्ट नहीं था। इसे मैकेनिकल इंजीनियर द्वारा समझाया जाना चाहिए।

हाइब्रिड सिनर्जी ड्राइव III

हम हाइब्रिड ड्राइव की अंतिम पीढ़ी तक पहुँचते हैं। यहीं पर वास्तविक क्रांति हुई। 90% हिस्से बदले गए। आंतरिक दहन इंजन ने काम करने की मात्रा को 1.8 लीटर तक बढ़ा दिया, लेकिन इलेक्ट्रिक मोटर कम हो गए। बिजली बढ़कर 136 एचपी हो गई, जबकि ईंधन की खपत में 9% की कमी आई। इस पीढ़ी में, हम ड्राइविंग मोड - सामान्य, इको और डायनामिक का चयन करने में सक्षम थे।

एचएसडी में एक निश्चित गियर अनुपात होता है, इसलिए ग्रहीय गियर, सीवीटी के समान होते हुए भी पूरी तरह से अलग होता है। गियरिंग की बाहरी रिंग MG2 मोटर है, सन गियर MG1 मोटर है, और ICE "ग्रहों" द्वारा जुड़ा हुआ है। ड्राइवर किसी तरह आंतरिक दहन इंजन और इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन को प्रभावित कर सकता है, लेकिन त्वरक पेडल का उपयोग केवल कंप्यूटर के साथ संचार करने के लिए किया जाता है। हम कहते हैं कि हम कैसे गति बढ़ाना चाहते हैं, और कंप्यूटर गणना करेगा कि सड़क की स्थिति क्या है और इलेक्ट्रिक मोटर और आंतरिक दहन इंजन के काम को सबसे प्रभावी ढंग से कैसे संयोजित किया जाए।

टोयोटा सी-एचआर या एचएसडी IV

ड्राइव की चौथी पीढ़ी प्रियस की चौथी पीढ़ी में दिखाई दी। हालाँकि, वह पहले ही अन्य मॉडलों में जड़ें जमाने में कामयाब हो चुका है - उदाहरण के लिए, सी-एचआर में। चौकड़ी एचएसडी III पर बहुत अधिक निर्भर है, लेकिन कम ईंधन खपत के साथ इसे और भी अधिक निचोड़ लेती है। हालाँकि, "अधिक" का मतलब शक्ति नहीं है, क्योंकि इसे घटाकर 122 एचपी कर दिया गया है।

सबसे पहले, बैटरियों की चार्जिंग विशेषताओं में सुधार किया गया है - नए हाइब्रिड कम समय में ऊर्जा की बड़ी खुराक को अवशोषित करने में सक्षम हैं। इन्वर्टर में एक अलग शीतलन प्रणाली होती है और यह 30% कम जगह लेता है। ग्रहीय गियर को एक बेलनाकार गियर से बदल दिया गया है। पूरे गियरबॉक्स को फिर से डिज़ाइन किया गया है, इसलिए यह 20% कम बर्बादी उत्पन्न करता है।

योग

हमने टोयोटा की कारों की यात्रा के कुछ हिस्से देखे हैं जो आंतरिक दहन इंजन की बहुमुखी प्रतिभा के साथ इलेक्ट्रिक मोटर के लाभों को जोड़ते हैं। हालाँकि, यह डिस्क ही नहीं है जो बदलती है। हाइब्रिड कार की अवधारणा भी बदल रही है। यह लंबे समय से प्रियस होना बंद हो चुका है और ऐसी कारों में अपनी जगह बना रहा है जो थोड़ी अधिक पारंपरिक दिखती हैं। हाइब्रिड धीरे-धीरे रोजमर्रा की जिंदगी का हिस्सा बनते जा रहे हैं। हम उन्हें बड़े शहरों में हर जगह देखते हैं। 

उनमें से एक टोयोटा सी-एचआर है, जो उन लोगों को पसंद आएगी जो एक दिलचस्प क्रॉसओवर में शहर के चारों ओर घूमना चाहते हैं, लेकिन कम ईंधन खपत और नीरवता की सराहना करते हैं। प्रदूषण को कम करने की आवश्यकता के बारे में भी जागरूकता बढ़ रही है - और हालाँकि यहाँ कारें सभी बुराइयों का स्रोत नहीं हैं, वे इसका हिस्सा हैं, इसलिए इसके बारे में कुछ करने की आवश्यकता है। टोयोटा ने साल दर साल हाइब्रिड वाहन बिक्री में उल्लेखनीय वृद्धि दर्ज की है। प्रियस के लिए धन्यवाद नहीं - ऑरिस या सी-एचआर जैसी कारों के लिए धन्यवाद - एक पारंपरिक पैकेज में, वॉलेट पर अभी भी किफायती है, लेकिन एक उन्नत ड्राइवट्रेन के साथ जिसका अतिरिक्त मूल्य सिद्ध विश्वसनीयता है।

अगली पीढ़ी कब है? हमें पता नहीं। हम शायद कुछ और साल इंतजार करेंगे। हालाँकि, नवीनतम टोयोटा हाइब्रिड का पावरट्रेन पहले से ही अविश्वसनीय रूप से उच्च स्तर के परिष्कार तक पहुँच रहा है।