Categories
Gadgets Toyota

Toyota Prius, umjetnički dojam

Za razliku od prethodnih nekoliko tekstova (Tko je ubio električni auto, Zašto hibridni automobili, Toyota Prius – ultimate gadget) gdje sam uglavnom nabrajao činjenice i objašnjavao zašto Toyota Prius koristi baš takva rješenja, u ovome tekstu ću se baciti totalno u vode subjektivnosti i pokušati objasniti što mi se sviđa a što ne na ovom automobilu.

U času kada je Prius izašao na tržište njegov karoserijski oblik je bio (da to pristojno napišem) čudan, konstruktori automobila su htjeli napraviti automobil za 21 stoljeće i nisu robovali postojećim rješenjima nego su morali napraviti automobil od nule. To nije uvijek taPrius - pogled odostragako jer vrlo često se automobili rade u generacijama, pa onda primjerice novi Golf (ili Avensis, ili Corolla…) u svakoj svojoj novoj verziji mora ispoštivati neke od standarda koji su se nametnuli u generacijama ispred. Prius je otpočetka bio označen kao ekološki auto i aerodinamični oblik je (kako su to sami konstruktori napisali) proizašao iz oblika spljoštenog kuhanog jajeta, a to nije nužno oblik koji će uzbuditi emocije vozača. Danas, nekoliko godina kasnije, postoje barem dva auta koji u donekle nalikuju Priusu, i to Ford Focus ili Citroen C4. Prius je i dalje radikalniji jer je na primjer staklo petih vratiju gotovo vodoravno, a pri dnu vratiju se nalazi spojler pa je pogled unatrag donekle ograničen. To je možda mana u vožnji u nazad ili prilikom paralelnog parkiranja za nevješte vozače, no ne smatram to nekim ozbiljnijim problemom. Vanjština automobila dakle neće izmamiti uzdahe, ali je karakterističnog oblika i svima je jasno da je automobil drugačiji. Mogao bih reći da ako gledate Priusa od naprijed, a niste poznavaoc Toyotinih vozila, lagano ga možete zamijeniti s Corollom Verso. Od svih vanjskih elemenata, meni su osobno najzanimljivije felge, jer Prius koristi felge od lake legure (nisam siguran da li je riječ o aluminiju ili magneziju), no povrh njih ima na sebi i plastične ukrasne kape (aka. ratkape) čija funkcija mi je totalni misterij.

Obzirom da Prius ima RFID ključ (ili nešto slično tome) kada mu se vozač približi, auto se sam otključa (ista stvar ne vrijedi sa zaključavanjem). Ima još automobila sa sličnim načinom otvaranja (Lexus IS220d mi pada na pamet ;), tako da Prius nije osobito originalan, no ovo je daleko više cool od guranja ruke u džep i stiskanja gumbića na daljinskom upravljaču.

Auto je iznutra jako velik, sjedala su povišena u odnosu na slična vozila i imate dojam da se vozite u monovolumenu. Moje mjerilo automobila i prostora u njemu je da sjednem na zadnje sjedalo i ako dodirem nogama sjedalo ispred mene nije dobro. U Priusu od mog koljena do sjedala ispred ima dobrih desetak centimetara i ne sjećam se automobila u kojem ima toliko mjesta. Razlog tome je možda to što je motor vrlo malen i uguran skroz naprijed kako bi razmak između kotača bio što je moguće veći (Prius ima isti razmak između kotača kao i broj veći Avensis). Pretinaca ima u izobilju (daleko više nego u mojem Peugeotu), a između prednjih sjedala se nalazi poprilično velika plastična kutija (s naslonom za ruke) i dva manja pretinca koji se mogu koristiti za sitnice ili za odlaganje sokova (sličan prostor postoji i u samim vratima no na malo teže dokučivom mjestu).

Klimatizacija je dobra; Prius ima automatski klima uređaj na struju, tako da i kada stanete, klima i dalje nesmetano hladi a da se motor ne upali. Postoje i dva prilično velika ventilacijska otvora smještena između okvira vratiju i zadnjih sjedala tako da se i ekipa na zadnjem sjedalu može dobro rashladiti (auti obično imaju dobro riješenu klimu naprijed, ali je zato natrag ima malo ili ništa).

Sjedala su tvrđa (bitno tvrđa od mojeg Peugeota) i to meni odgovara (mekana sjedala su OK na kraćim gradskim relacijama, no ako odlučite provozati se 800km u komadu onda je daleko bolje imati tvrda sjedala ili kao alternativu susretljivog rođaka koji je voljan donirati bubrege).

Pogled na Toyotu Prius iznutraKomandna ploča u stvari ne postoji. Ono što postoji je centralni TFT touch screen na kojem se nalaze sve bitnije komande automobila (audio, klima, putno računalo i eventualno navigacija ako je imate), ekran je prilično velik i dobro osvjetljen i po danu i po noći, a budući da uglavnom pokazuje raspodjelu i tok energije u autu (iz motora u generator u bateriju ili neku drugu kombinaciju) može dekoncentrirati dok se ne sprijateljite s autom (alternativa tom ekranu je ekran koji prati potrošnju automobila kroz grafikon u posljednjih 30 minuta vožnje). Točno ispred vozača, na gotovo metar udaljenosti u dnu vjetrobranskog stakla postoji brzinomjer, pokazivač količine goriva, mnogobrojne signalne lampice uključivo i one koja pokazuju u kojem se režimu automobil nalazi (naprijed, natrag i sl.). U noćnoj vožnji vidi se refleksija ovog displaya u vjetrobranskom staklu, mislim da je razlog tome što je pozadinska rasvjeta prejaka ali nisam uspio naći mjesto gdje se to podešava.

Na volanu se nalaze tipke koje kontroliraju audio sustav i klimu, a s desne strane je i ručica za tempomat koja se iz nekog razloga okreće skupa s volanom (što mi se učinilo malo neprirodnim, no opet, teško da ćete u oštrom zavoju odlučiti aktivirati tempomat).

Toyota Prius je u vožnji iznimno tih auto, ne samo u trenucima kada se vozite na električni motor (što me podsjeća na jedrenje) nego i kada je benzinski motor upaljen, do brzine od cca. 100km/h gotovo je nečujan; nakon toga čuje se motor, no vjerojatno zbog dobre aerodinamike buke od vjetra jednostavno nema (auto sam vozio skoro do njegovog deklariranog maksimuma i čini se da ta tvrdnja  vrijedi za sve brzine). Prius je osobito opasan na parkiralištima trgovačkih centara gdje se nesmotreni a pogaženi pješak može samo pitati kako to da nije čuo nadolazeći auto.

Prius je tvrđi u vožnji (od Peugeota kojeg koristim za usporedbu), najbolja karakteristika je okretni moment (ako ne znate što je to okretni moment, svakako kliknite na link), elektromotor ima okretni moment koji je jednak ili veći od okretnog momenta daleko većih diesel motora (oko 300Nm fiksno na bilo kojem broju okretaja, a na što treba dodati i okretni moment benzinskog motora), pa kada se stisne gas Prius ubrzava bez zastajkivanja i to bez odgode. Osim toga, budući da ima kontinuirani mjenjač nema iritantnih zastajkivanja i cukanja prilikom promjena brzina. Kada smo već kod toga, “mjenjač” je poluga pokraj volana koja ima svega nekoliko položaja i to: vožnja unazad, neutral i vožnja unaprijed (nema kao na automatskim mjenjačima nekoliko odabira za vožnju unaprijed, svega jedan jedini), te položaj “B” kojeg nakon dužeg proučavanja mogu jedino proglasiti softverskom instrukcijom autu da Prius - pogled u prtljažnikagresivno puni baterije (općenito o punjenju baterija u slijedećem tekstu). Prius ima drive_by_wire i break_by_wire sustave, a to znači da stiskanje kočnice ili pedale gasa nema direktnog kontakta s motorom ili kočnicama već računalo odlučuje koju kombinaciju motora će pokrenuti ili da li će zakočiti pločicama ili motorima/generatorima – Priusa stoga nije moguće voziti “po zvuku”, iznimno je čudno slušati auto kako ima jednolični i stabilni zvuk motora, a istovremeno ubrzava.
Do ovoga trenutka u autu sam proveo gotovo 2.000km, a do kraja testa ostaje još 1.000. Prius kojeg vozim ima 40.000km i očigledno je prošao veći broj različitih vozača – unatoč tome, nema plastike koja škripi ili različitih neželjenih zvukova. Većinu vremena proveo sam s još dva putnika i njihovom prtljagom u vožnjama na duže relacije. Sva prtljaga je stala u doista ogroman prtljažnik (negdje sam pročitao da je prtljažnik Priusa nešto malo veći od prtljažnika Honde Accord), kako je Prius hatchback (ima “peta” vrata), stražnji poklopac se diže visoko a prtljažni prostor je odvojen od ostatka automobila roletom od plastificiranog platna (koju je moguće maknuti ili postaviti jednom rukom).

Kao sažetak, mogao bih reći da je Prius doista sjajan auto i daleko najzabavniji auto kojeg sam imao prilike voziti. Ipak, težim većim i malo luksuznijim automobilima, no ako me pitate koje su najbolje karakteristike Priusa bez razmišljanja bih naveo puno prostora u kabini, sjajnu kombinaciju motora i mjenjača (koja daje dojam daleko jačeg automobila) potrošnju koju uza sve moje napore nisam uspio natjerati iznad određene točke (a koja je to točka u slijedećem tekstu) i naravno; tišinu.

Misao dana:
A real patriot is the fellow who gets a parking ticket and rejoices that the system works.

Categories
Gadgets Priroda i društvo Toyota

Toyota Prius, ultimate gadget

Prošao sam nešto više od tisuću kilometara s posuđenom Toyotom Prius pa je vrijeme i da vas upoznam s ovim automobilom. Ne bih htio tratiti slova na opise kvalitetne plastike, hoda mjenjača (kojeg Prius nema) ili detaljima u šivanju sjedala nego bih ukazao na nekoliko doista sjajnih tehnoloških rješenja koja se u Priusu nalaze. Toyota Prius je hibridni automobil i unatoč tome što je to Priusova najvažnija karakteristika nikako nije i jedina.

Toyota Prius kao i svi ostali automobili koje možete vidjeti na našim cestama koristi motor s unutrašnjim sagorijevanjem. Te motore možemo u grubo podijeliti na dvije osnovne vrste i to one koje koriste benzin (ili nadomjestke poput ukapljenog plina ili etanola) odnToyota Priusosno diesel (ili biodiesel). Prius, kao uostalom i svi ostali trenutno dostupni hibridni automobili koristi kao pogonsko gorivo benzin, no razlika je u tome što Prius ne koristi Otto motor koji je prisutan u skoro svim ostalim automobilima. Karakteristika Otto motora je rad u četiri takta (usis, kompresija, eksplozija/ekspanzija, ispuh). Da bi razumjeli zašto Prius ne koristi Otto motor potrebno je prvo razumjeti zašto Otto motor nije dobro rješenje; ako govorimo o benzinskom motoru on je najefikasniji u točki u kojoj motor postiže oko 40-45% svojeg maksimalnog broja okretaja (iznad toga unutarnje trenje komponenata motora značajno smanjuje efikasnost sustava), odnosno točka u kojem postiže 70-80% maksimalnog okretnog momenta. U automobile veličine/težine Priusa tipično se ugrađuju motori od otprilike 110 konjskih snaga, no da bi Prius držao brzinu od primjerice 100km/h potrebno mu je svega 15% te snage, a za manje brzine i bitno manje od toga. Nažalost, kada bi imali motor tako male snage, ubrzanja bi bila jako dugačka, a automobil bi usporio na svakoj uzbrdici pa su stoga motori uvijek bitno snažniji – ali najefikasnija točka benzinskog motora je i dalje bitno veća od snage na kojoj se automobil najčešće koristi. Da bi Otto motor natjerali da proizvodi samo 10-15 konjskih snaga iako je dizajniran za maksimalnih 110 potrebno je ograničiti dotok zraka u prvom taktu rada motora, no kada to učinite tada se u cilindru prilikom usisa stvara vakuum koji usporava rad motora i stvara neefikasnost.

Kako bi povečali efikasnost motora, a samim time i smanjili potrošnju goriva u Toyoti Prius se nalazi manji motor, od svega 80 konjskih snaga pa je tako optimalna točka ovoga motora bliža uobičajenom režimu vožnje nego što je to kod većih motora, no najbitnije je što se u Priusu koristi Atkinsonov/Millerov motor, koji unatoč velikoj sličnosti Otto motoru ima bitno drugačije karakteristike. Kod Atkinsonovog motora otvor zraka je cijelo vrijeme usisa u cijelosti otvoren, a ventili se ne zatvaraju kada cilindar dođe do najniže pozicije nego je otvoren još neko vrijeme tijekom kompresije (smjesa koja je izbačena koristi se za slijedeći cilindar u slijedu) pa je tako izbjegnuto stvaranje vakuuma i “gušenje motora”. Obzirom da je otvaranje i zatvaranje ventila varijabilno, moguće je precizno podesiti količinu smjese koju želite izgoriti bez da se ograniči dotok zraka što dramatično povećava učinkovitost motora i smanjuje potrošnju goriva.
Prius - kontinuirano varijabilni mjenjač (animacija)Problem Atkinsonovog motora unatoč povećanoj efikasnosti i štedljivosti je smanjeni okretni moment u nižem broju okretaja, odnosno manja snaga u višem broju okretaja – i dok su sve to dobro razlozi da se taj motor ne koristi u klasičnim automobilima, zbog Priusovog kombiniranja s električnim motorom to nije nikakav problem.

Prius koristi dva električna motora/generatora, oba su sinhrona i koriste izmjeničnu struju, a rotor koristi permanentni magnet. Razlog zbog kojeg se koristi izmjenični motor je činjenica da rotor nema na sebi zavojnicu niti kontakte s ostatkom motora što dramatično povećava pouzdanost električnog motora. Ako puštamo struju kroz zavojnice na statoru tj. kučištu motora kreiramo okretno magnetsko polje koje okreće rotor koji je “sinhroniziran” s elektromagnetskim poljem na kučištu. U trenutku kada na Priusu stisnete kočnicu ili auto sam shvati kako se nalazi na nizbrdici, isključiti će benzinski motor i umjesto da kočite motorom ili kočnicama sva energija će biti preusmjerena u elektromotore koji se tada koriste kao generatori za punjenje baterija. Elektromotori služe i kako bi pokrenuli automobil i povećali okretni moment prilikom ubrzavanja ili uzbrdica (sjetite se problema s atkinsonovim motorom).

Prius - kontinuirano varijabilni mjenjaÄ�I na kraju, kako bi međusobno sinhronizirali ova tri motora i njihove međusobne odnose potrebno je imati i posebni mjenjač, a u Toyoti su odlučili iskoristiti kontinuirano varijabilni mjenjač kojeg ponekada u zovemo i varijator (barem je meni tako poznat). Središnji zupčanik spojen je direktno na generator, prsten na kojem se nalaze planetarni zupčanici spojen je na benzinski motor, a vanjski zupčanik spojen je na kotače i elektromotor. Računalnom kontrolom rotacije motora, elektromotora i generatora moguće je kombinirati bilo koji broj okretaja pa stoga mjenjač nije niti potreban (na animacijama se vide dva međusobno različita režima rada, u gornjem bi automobil stajao i punio bateriju, dok bi se u donjem slučaju auto kretao i punio bateriju). Baš kao i kod elektromotora i generatora, radi se o zatvorenom sustavu kojem održavanje nije potrebno.
Priusov mjenjač je napravljen tako da je vrlo sličan diferencijalu koji se koristi u svakom automobilu kako bi raspodijelio snagu između pogonskih kotača; a zbog specifične konstrukcije Prius unatrag može voziti samo na električni pogon.
Da bi automobil postigao svoju efikasnost odnosno smanjenu potrošnju goriva postoji još nekoliko dodatnih trikova. Prius uvijek kreće električnim motorom i tek kada postigne odgovarajući broj okretaja (otprilike 1000) tada pali benzinski motor, čim stisnete kočnicu, otpustite papučicu gasa ili se nalazite na laganoj nizbrdici Prius će ugasiti benzinski i početi koristiti električni motor i/ili početi puniti baterije (u unutrašnjosti automobila postoji prilično veliki TFT ekran na kojem je jasno ilustrirano što se u kojem trenutku događa). Kako bi dodatno povećao uštede, Prius tekućinu za hlađenje motora drži u termos boci te održava temperaturu motora do tri dana nakon posljednjeg gašenja (topli motor je nužan ne samo za učinkovitost nego i za smanjenje emisija štetnih plinova), a rezervoar za gorivo je napravljen od fleksibilnog materijala kako bi se izbjeglo ispravanje benzinskih plinova (zbog ovoga, ovisno o temperaturi razlike u tankanjupunog rezervoara  mogu biti i do 8 litara, tako da treba vjerovati isključivo putnom računalu). I posljednje, Prius zbog svojeg specifičnog izgleda (jedan od konstruktora je opisao Prius kao oblik spljoštenog kuhanog jajeta) ima najbolji koeficjent otpora zraka od svega 0.26 (od serijskih automobila, jedini koji je bolji je također električni Honda Insight s 0.25 ali se prodaje isključivo na američkom tržištu).

Toyota Prius je doista bitno drugačiji automobil od svega što ste dosada imali prilike vidjeti i pojedina tehnička rješenja (atkinsonov motor, elektromotori ili kontinuirano varijabilni mjenjač) su doista iznimna i pitate se što se dosada čekalo. Proučavajući ovu tematiku shvatio sam kako su automobili u posljednjih petnaestak godina prošli pravu malu revoluciju, a neka od rješenja koja se pomalo sramežljivo pojavljuju u automobilima (poput Priusa) uskoro će ući u daleko širu upotrebu te postati dio naše svakodnevnice.

U slijedećim tekstovima opisao bih malo subjektivni osjećaj vožnje u ovom autu, te se osvrnuo na ekonomiju i ekologiju cijele priče.

Misao dana:
I feel like I am diagonally parked in a parallel universe.

Categories
Gadgets Priroda i društvo Toyota

Zašto hibridni automobili?

Priča o električnom automobilu je malo kompleksnija nego što se to čini. Kroz nekoliko komentara na prethodni tekst “Tko je ubio električni auto” naveo sam nekoliko parametara koji ozbiljno utječu na upotrebljivost električnih automobila.

General Motors EV1; auto koji nije mogaoPrvi i svakako najbitniji je autonomija, to ukratko znači koliko ste u stanju prijeći kilometara s jednim punjenjem baterija. Dok je teoretski moguće nakrcati brdo baterija u automobil i postići veliku autonomiju, postoji problem punjenja baterija. Klasični automobil na unutarnje izgaranje možete napuniti u nekoliko minuta na benzinskoj stanici, no baterije se moraju puniti satima. Olovnoj bateriji koja je pogonila GMov EV1 bilo je potrebno tri sata da s 20% napuni na 80% kapaciteta. LiIon baterijama koje se koriste jer imaju veći kapacitet potrebno je dvostruko više vremena…
Drugi problem je temperatura, naime ovisno o temperaturi okoline značajno ovisi ne samo vijek trajanja baterije, nego i vrijeme punjenja i korisni kapacitet.

Treći problem, koji nije direktno dokaziv no koji se spominje na mnogo mjesta je pitanje održavanja automobila. Za razliku od motora s unutarnjim sagorijevanjem koji traži redovito održavanje, mijenjanje različitih ulja i filtera na električnom automobilu toga svega skupa nema. Električni automobili uopće nemaju mjenjače (što je jedan poprilično kompleksni sklop), električni motor je zapečaćen u svojem kučištu i nema potrebe za zamjenom ulja ili čak i podmazivanjem. Kočioni sustavi (pločice, diskovi) koji se u automobilima mijenjaju svakih 40-80.000km su pod daleko manjim stresom u električnim automobilima budući da se nizbrdice i kočenja koriste kao prilike za punjenje baterija (na jednom Prius forumu pronašao sam tvrdnju kako obzirom na efikasnost prilikom kočenja, postoji mogućnost da će kočioni sustav Priusa ostati nepromijenjen tijekom cijelog životnog vijeka automobila). NeOdržavanje električnog automobila direktni je udar na biznis model automobilske industrije.
Unatoč svemu, električni automobil (barem zasada) nije zaživio i postigao puni komercijalni uspjeh, no zato je tržište kreiralo alternativu koja je na polovici puta spojila automobil s unutarnjim izgaranjem i električni automobil. Osobina hibridnog automobila je da kombinira mogućnosti klasičnog motora s elektro motorom koji se istovremeno može koristiti i kao generator za potrebe punjenja baterije (prilikom kočenja ili vožnjom nizbrdo). Uz malo liberalniju upotrebu ove definicije, onda i neki uobičajeni automobili mogu ući u kategoriju hibrida (primjerice VW Lupo 3l, ili neke izvedenice Citroena C4 koje same gase motor prilikom stajanja).

Diesel/električna lokomotiva - hibridno vozilo?Hibridni pogon nije novi izum i on se već koristi godinama, dapače, daleke 1916 godine amerikanac Wood napravio je hibridni automobil. No dvije najpoznatije primjene hibridnog pogona ne nalaze se u automobilima već u lokomotivama i podmornicama. Osnovni razlog zbog kojeg lokomotiva koristi diesel motor koji pogoni generator koji pak pokreće električni motor je mjenjač. Naime motori koji se nalaze u automobilima imaju poprilično veliki raspon broja okretaja (od najmanjeg broja okretaja u tzv. praznom hodu i maksimalnog broja okretaja) te je stoga potrebno svega pet do šest brzina kako bi automobil mogao krenuti od 0km do njegove maksimalne brzine. Motori koji se koriste u lokomotivama imaju daleko manji raspon broja okretaja, a i zbog opterećenja koja moraju vući morali bi imati mjenjač od 20-30 brzina što bi zauzimalo puno prostora i stvaralo nepotrebne gubitke energije.

Podmornice koriste kombinaciju diesel – električnog pogona kako bi dok su na površini punile baterije, a pod vodom koristile električni pogon.

Razlog zbog kojeg lokomotive koriste hibridni pogon je učinkovit prijenos snage, dok podmornice koriste hibridni pogon kako ne bi trošile dragocijeni kisik ispod vode. Koji je razlog zašto bi automobil imao hibridni pogon?
Ukratko, postoje dva osnovna razloga i jedan od njih je smanjenje emisije štetnih plinova, a drugi je povećanje efikasnosti automobila tj. smanjenje potrošnje goriva.

Hibridni automobili imaju i dodatne prednosti jer koriste klasično gorivo i ne zahtjevaju novu infrastrukturu (stanice za električno punjenje, stanice za vodik, posebne tankove za alternativna goriva i sl.). Budući da su efikasniji, s jednim tankom goriva moguće je viziti se i na 50% veće udaljenosti. Hibridni automobili stvaraju manje CO2, a motor se koristi u najoptimalnijem rasponu pa je količina štetnih plinova (CO, HC, NOx) dramatično smanjena.

Zanimljivo je pratiti i situaciju u americi, gdje su zakonodavci krenuli agresivno u kreiranje zakona koji će štititi okoliš kroz propisivanje smanjenja emisije štetnih plinova. Gledajući očima Toyotinih inžinjera, zakoni se nisu činili logičnima jer propisuju smanjenje emisije štetnih plinova, no ne dotiču emisiju CO2 za kojeg se smatra da utječe na globalno zatopljenje a istovremeno emisija CO2 plinova je i pokazatelj potrošnje automobila. Razvoj motora se stoga koncetrirao na katalizatore i filtere čestica, dok je manji dio posvećen povećanju efikasnosti automobila i smanjenju prosječne potrošnje.

Toyota Prius je nastao kao projekt automobila za 21 stoljeće, a njegov latinski naziv opisuje događaj koji prethodi nečem drugom, Prius je s pozicije projektnog zadatka prethodnik nove generacije automobila i hibridni pogon po kojem je poznat nije jedini inovativni koncept koji je u taj auto ugrađen. S pozicije zaštite okoliša, ciljevi za Prius su bili smanjenje emisije štetnih plinova na jednu desetinu, odnosno smanjenje potrošnje goriva za 1/3 na 20 prijeđenih kilometara po litri utrošenog benzina (što je u času kreiranja ovog zadatka bilo poboljšanje učinkovitosti od 50%).

Misao dana:
Remember folks, street lights timed for 35 kmh are also timed for 70 kmh.