Pred 25 rokmi debutovala Toyota Prius, prvý sériovo vyrábaný hybridný automobil. Teraz s modelmi Corolla Cross 2023 a Corolla 2023 vstupuje na trh piata generácia hybridného pohonného systému, ktorý prekonáva svojich predchodcov z hľadiska dynamiky, kultivovanosti výkonu a účinnosti. Hybridy sú v súčasnosti najdôležitejším pohonom v ponuke Toyoty a tvoria viac ako polovicu predajov značky v Európe.
Od roku 1997 spoločnosť Toyota vyvinula 5 generácií hybridného pohonu a jej ponuka hybridných automobilov sa rozrástla na viac ako 40 modelov v takmer všetkých segmentoch. Celkový predaj hybridných vozidiel Toyota presiahol 20 miliónov vozidiel, pričom posledných 10 miliónov opustilo showroomy za päť rokov. Na celom svete tieto autá denne najazdia viac ako 0,5 miliardy kilometrov.
Hybridy Toyota na Slovensku
Na Slovensku sa predaj hybridov začal v roku 2006 a do dnešného dňa jazdí po slovenských cestách takmer 19 000 hybridných vozidiel značky Toyota. Prvým modelom s týmto pohonom bol Prius 2. generácie. Tretia generácia hybridného liftbacku, ktorý sa po celom svete stal synonymom ekologického auta, prišla na trh v roku 2009 a o rok neskôr sa k nej pridal aj Auris vybavený rovnakým pohonom. Premiéra modelu Auris Hybrid znamená začiatok neprerušeného nárastu predaja hybridov Toyota na Slovensku, ktorý trvá dodnes. V roku 2012 začal predaj modelu Yaris Hybrid, a tak hybridný pohon od Toyoty vôbec prvý krát, ako v Európe tak aj na Slovensku, vykročil mimo segmentu C a vstúpil do segmentu malých vozidiel, teda segmentu B.
Ďalší model Prius priniesol na svetové trhy v roku 2015 hybridný pohon štvrtej generácie, založený na novej architektúre TNGA. Od tej chvíle sa ponuka hybridov Toyota začala rýchlo rozrastať. V roku 2016 debutoval crossover Toyota C-HR, ktorý bol postavený na rovnakej platforme TNGA-C ako Prius a dostal rovnaký hybridný pohon 1,8 s výkonom 122 k. Toyota týmto modelom po prvý raz rozšírila svoj rad v Európe o kompaktné SUV, pričom v tomto segmente zaviedla aj hybridnú technológiu.
Rekordná popularita modelu Corolla Hybrid
Modelom, ktorý zmenil pravidlá hry na trhu, bola Corolla 12. generácie. Vozidlo debutovalo v roku 2019, bolo postavené na platforme TNGA-C a dostalo na výber dva hybridné pohony štvrtej generácie – systém 1.8 /122 k a nový pohon Hybrid Dynamic Force 2.0/184 k. Corolla Hybrid nahradila hybridný Auris a stala sa prvým modelom s nízkoemisným pohonom. V roku 2021, v treťom roku svojej existencie na trhu, patrila Corolla medzi najvyhľadávanejšie vozidlá na Slovensku.
Elektrický pohon všetkých kolies
V roku 2016 sa v showroomoch vedľa Toyoty C-HR objavilo aj ďalšie hybridné SUV – RAV4 Hybrid. S týmto modelom debutoval v Európe hybridný systém pohonu všetkých kolies E-FOUR, dnes známy ako AWD-i. RAV4 2016 používala hybridný systém tretej generácie, ktorý mal vo variante E-FOUR prídavný elektromotor na zadnej náprave, aktivovaný automaticky v podmienkach nízkej trakcie. V roku 2019 vstúpila do showroomov ďalšia generácia RAV4, ktorá okrem architektúry TNGA dostala hybridný pohon štvrtej generácie, a to v systémoch FWD aj AWD-i.
Nový model a nová technológia
Vlaňajšia premiéra modelu Corolla Cross predstavuje piatu generáciu hybridného pohonu a tretiu generáciu AWD-i. Corolla Cross dostala systém Hybrid Dynamic Force s výkonom 197 k, založený na motore 2.0. Tento rok ku kompaktnému crossoveru pribudne Corolla ako druhý model poháňaný hybridom najnovšej generácie. Najpopulárnejšie auto na svete ponúkne dve verzie pohonu – systém s motorom 2.0 /197 k, ako aj pohon 1.8/140 k.
Konštrukcia hybridného pohonu Toyota
Základné princípy konštrukcie a fungovania plne hybridného pohonu vyvinutého Toyotou ostávajú od začiatku rovnaké. Hybridný systém je kombináciou benzínového a elektromotora, generátora a trakčnej batérie. Celok je riadený počítačom cez planétovú prevodovku, ktorá pozostáva z niekoľkých prevodových stupňov. Je kompaktná, ľahká a nemá spojky ani remene. Usporiadanie jednotlivých prevodových stupňov je pre funkčnosť hybridného pohonu Toyoty kľúčové a je chránené patentom.
Začiatky hybridného pohonu – prelomová technológia
Hoci sú základné komponenty konštrukcie hybridného systému Toyoty konštantné, za 25 rokov bola táto technológia rozvinutá natoľko, že jej účinnosť vzrástla o viac ako 50 %. Aj keď Prius prvej generácie vyzeral na sedan segmentu B skromne, pod jeho kapotou sa ukrývala veľmi vyspelá technika. Skutočným prelomom v konštrukcii elektrifikovaných pohonov bola planétová prevodovka patentovaná Toyotou, vďaka ktorej sa hybridný automobil dokáže rozbehnúť bez naštartovania benzínového motora, využiť úzky rozsah najefektívnejších otáčok spaľovacieho motora v plnom rozsahu otáčok, ako aj nabíjať batériu počas jazdy aj počas státia. Prevodovka prvého Priusu ovládala benzínový motor 1,5 s výkonom 58/72 k, elektromotor 40/44 k, generátor a nikel-metal hydridovú batériu pomocou meniča, ktorý premieňal striedavý prúd na jednosmerný prúd a naopak.
Druhá generácia – menič Boost
V druhej generácii hybridného pohonu bol bežný menič nahradený meničom Boost, ktorý nielen mení prúd medzi jednosmerným a striedavým prúdom, ale takisto zvyšuje aj napätie. Ide o revolučnú zmenu, ktorá umožnila použitie trakčnej batérie s nominálnym napätím dokonca 3x nižším ako je napätie elektromotorov. Znížil sa aj počet batériových článkov z 228 na 168, čo umožnilo umiestniť ju pod podlahu. S rastúcimi cenami surovín potrebných na výrobu batérií konvertor Boost výrazne znižuje náklady na výrobu hybridov. Aj druhá generácia Priusu bola poháňaná 1,5-litrovým motorom, ale jeho výkon sa zvýšil na 79 k a väčší elektromotor produkoval výkon 68 k.
Tretia generácia – redukčná prevodovka
Počnúc treťou generáciou hybridov pracuje redukčná prevodovka v spojení s planétovou prevodovkou, čo umožňuje efektívnejšie využitie elektromotora. Vďaka nej bol maximálny krútiaci moment elektromotora v oveľa širšom rozsahu otáčok ako v predchádzajúcich generáciách. Tretia generácia hybridov používala vylepšenú nikel-metal hydridovú batériu, avšak s jednou výnimkou. Minivan Prius+ mal vo vnútri tri rady sedadiel, takže sa batéria nezmestila pod zadné sedadlo ako v iných modeloch. Namiesto nej bola použitá menšia a ľahšia lítium-iónová batéria umiestnená v lakťovej opierke.
Štandardný pohon používaný v modeli Prius a potom aj v Auris dostal väčší motor s objemom 1,8 l a celkový výkon sústavy narástol na 136 koní. Tretia generácia získala aj niekoľko ďalších variantov s rôznymi veľkosťami a rôznym výkonom vzhľadom na to, že ponuka hybridov Toyota sa vo svete výrazne rozšírila o modely z rôznych segmentov. V Poľsku zahŕňala paleta modelov s hybridným systémom tretej generácie okrem Priusu a Aurisu zo segmentu C aj mestský Yaris Hybrid a stredne veľké SUV RAV4 Hybrid.
Štvrtá generácia – úplne nová konštrukcia TNGA
Hybridné hnacie ústrojenstvo TNGA bolo úplne prepracované a každý komponent je menší, ľahší a efektívnejší ako jeho predchodca. Hybridy 4. generácie sú o 41 % efektívnejšie ako bol prvý model Prius. Tepelná účinnosť benzínového motora vzrástla na rekordných 41 %. Elektromotory sú menšie a ľahšie a ich vinutie bolo zmenené na segmentové, čo zväčšuje prierez motora a umožňuje vyšší tok prúdu. To sa premietne do vyššieho výkonu a krútiaceho momentu, pričom sa znížia straty a riziko skratov. V porovnaní s prvým Priusom majú hybridy 4. generácie elektromotory s takmer trojnásobnými maximálnymi otáčkami (nárast zo 6 000 otáčok/min. na 17 000/otáčok za min.). Vďaka tomu sa maximálna rýchlosť auta v režime EV zvýšila z 50 km/h na 130 km/h.
V pohone 4. generácie konštruktéri umiestnili motory MG1 a MG2 na dve rovnobežné nápravy, čo umožnilo znížiť šírku prevodovky o 47 mm a jej hmotnosť o 20 %. V tomto riešení je možné použiť menší elektromotor a napriek tomu získať vysoký krútiaci moment. Vyššia účinnosť trakčných batérií umožňuje zvýšiť množstvo prijatej a uvoľnenej energie za jednotku času o 30 %. Znížením napätia v batérii a nižším prúdom je celý systém menej zaťažovaný, a je teda efektívnejší.
Piata generácia – viac dynamiky a radosti z jazdy
Piata generácia hybridov Toyota prináša vyšší a lepší výkon a príjemnejší zážitok z jazdy pri zachovaní rovnakého objemu benzínového motora. Nová Corolla 2023, ktorá spolu s faceliftom dostala novú generáciu pohonných jednotiek pre všetky tri karosárske verzie, predstavuje dobrý základ na porovnanie oboch hybridných technológií TNGA. Celkový výkon piatej generácie hybridného pohonu s motorom 1,8 je 140 k, čo je nárast o celých 18 k. Nový hybrid zrýchli z 0 na 100 km/h o 1,7 sekundy rýchlejšie (9,2 sekundy), s podobnými emisiami CO2 (102 g/km). S 2,0-litrovým systémom sa celkový výkon zvýšil na 196 k a zrýchlenie z 0 na 100 km/h sa skrátilo takmer o pol sekundy na 7,5 sekundy. Predbežné merania naznačujú, že nová výkonnejšia hnacia sústava bude vypúšťať emisie CO2 od 107 g/km v kombinovanom cykle, čo je o 3 g/km menej ako súčasný 2,0-litrový 184 k.
Všetky komponenty hnacieho ústrojenstva boli vylepšené – sú približne o 20-30 % menšie ako komponenty štvrtej generácie a účinnosť pohonu sa zvýšila o viac ako 10 %. Nová lítium-iónová batéria je menšia a o 14 % ľahšia ako batéria používaná v hybridoch štvrtej generácie, pričom má o 14 % vyšší výkon a nový chladiaci systém. V porovnaní s nikel-metal hydridovou batériou sa jej hmotnosť znížila o 18 kg. Elektromotory boli navrhnuté celkom na novo. V systéme pohonu 1.8 vzrástol výkon elektromotora až o 23 k a v systéme 2.0 o 5 k. Nový je aj invertor s vyššou účinnosťou, riadiaca jednotka PCU, ktorá znížila straty energie o 6% a systémy mazania a rozvodu oleja, ktoré využívajú olej s nízkou viskozitou, znižujúci mechanické straty.
