Nem elég a zéró emisszió, a Toyota még többet akar!

Míg az autógyártók egymásra licitálnak, hogy ki fog hamarabb teljesen elektromosra váltani, addig a Toyota még mindig nem tette le a voksát egyetlen technológia mellett sem kizárólagosan. Persze náluk is van olyan elv, amit zászlajukra tűztek, ez pedig a Beyond Zero, azaz a "túl a nullán": így nevezi egyedülállóan szerteágazó stratégiai programját a Toyota-csoport. Úgy kívánják a zéró emissziót, a környezet legszerényebb terhelését szolgálni, hogy közben mindenki olyan hajtást tudjon választani, amilyenre szüksége van. A Beyond Zero stratégia középpontjában ezért nem az autó, és nem is a technológia, hanem az ember áll: a felhasználó, aki a jármű használata során koncentrikusan bővülő hálózaton keresztül teremt kapcsolatot a világgal. Elsődlegesen magával az autóval, aztán az autóban utazókkal, majd a szűkebb és tágabb értelemben vett emberi közösségekkel és végül a természettel. Ezek az interakciók nem csak az autó használatát, de annak gyártását, az üzemanyag előállításának módját, és számos más aspektust is magukkal vonnak. Könnyen belátható, hogy nem létezhet egyetlen megoldás, amely mindenki számára egyformán maximális előnyöket tudna nyújtani, ezért a Toyota a lehetőségek sokszínűségét igyekszik megteremteni: azaz egy olyan szolgáltatási és termékpalettát kialakítani, amelyről mindenki – fiatalok és idősek, egyedülállók és családosak, nagyvárosban vagy vidéken élők, jómódúak és szerényebb keretekből gazdálkodók – a saját igényeinek és szükségleteinek leginkább megfelelő megoldást tudja kiválasztani. A Toyotánál ezért van még mindig és amíg csak lehetséges, lesz sima benzines, gyorsan feltankolható, a városban mégis a menetidő zömében nem pöfögő hibrid és persze már van elektromos (lásd: bZ4X) és üzemanyagcellás is (lásd: Mirai). Mára talán egyre többen látják be, hogy nem volt hiábavaló a Toyota azon koncepciója, hogy ahelyett, hogy versenytársaival lépést tartva nagy kapacitású akkumulátorokkal szerelt, lenyűgöző teljesítményű villanyautókat hozott volna forgalomba, dupla lendülettel fejlesztette az első Prius által épp negyed évszázada kínált hibrid technológiáját. Ez nem kiváltja a hajtásból az egyes autóipari körökben mindinkább páriaként kezelt belső égésű motort, hanem egy olyan összetett rendszerbe integrálja azt, ahol a lehető legtöbbet tudja kihozni magából, az elképzelhető legcsekélyebb károsanyag-kibocsátás és persze fogyasztás mellett. A támogatás ráadásul kétirányú: egy megfelelően hangolt benzinmotorral társítva ugyanis a villanymotor és az azt tápláló akkumulátor is jobb hatásfokkal üzemeltethető. A rendszer komplex felépítése lehetővé teszi az egyes részelemek méretezésének és vezérlésének az optimalizálását. Ez végső soron az emisszió és a költségek alacsonyan tarthatóságát eredményezi, márpedig csak az a környezetbarát technológia érhet el eredményeket, amely megfizethető és a mindennapok során fenntartások nélkül, éppen ezért széles körben alkalmazható.

A hibrid márpedig ilyen, a Toyota (és leányvállalatai) már több mint 20 millió hibridnél tartanak. Ez nem csak önmagában, hanem a szerzett tapasztalatok miatt is fontos.

Az immár ötödik generációjánál járó Toyota hibrid-rendszer lényege a fent említett optimalizálás: a hajtáslánc egyes elemei úgy működnek együtt vagy külön-külön, hogy minden üzemi és forgalmi helyzetben a lehető legjobb összesített hatásfokot érjék el. Ennek kulcsa az e-CVT névre hallgató bolygómű, amely a hagyományos sebességváltót helyettesíti a hibrid járművekben. Az összetett, mégis kis helyigényű fogaskerékrendszer teszi lehetővé, hogy a belső égésű motor és a villanymotor egyszerre, vagy külön-külön hajthassa a járművet. Azokban az üzemi fázisokban, ahol a benzinmotor rossz hatásfokon, azaz fajlagosan túl nagy üzemanyag-fogyasztással és károsanyag-kibocsátással dolgozik, a villanymotor besegít a belső égésű motornak, vagy akár teljesen ki is váltja azt – a modern Toyota hibridek képesek üzemidejük akár 70-80 százalékában álló benzinmotorral haladni. Ennek fordítottja, amikor a benzinmotor optimális tartományában üzemelve a pillanatnyilag szükségesnél nagyobb teljesítményt ad le – ilyenkor a fent említett bolygómű a felesleges hajtóerőt a generátoron keresztül az akkumulátor töltésére fordítja. Az alábbi videón is látható Toyota full hibrid rendszer külön-külön villanymotort, illetve generátort alkalmaz, de léteznek olyan, kompakt megoldások is, amelyekben mindkét funkciót ugyanaz az egység tölti be.

A lényeg mindig az, hogy a belső égésű motornak csak ideális körülmények között kelljen üzemelnie.

Ennek köszönhetően több levegő adagolható egységnyi üzemanyaghoz (szegénykeverékes üzem), ami csökkenti a károsanyag-kibocsátást. Az erre optimalizált Atkinson-ciklusú benzinmotor kiemelkedő termikus hatásfokkal üzemelhet, és bár teljesítménye kisebb, mint egy hagyományos négyütemű motoré, mindig számíthat a villanymotor támogatására, így a felhasználó nem érzi gyengébbnek az autót. Ugyanez a bolygómű az akkumulátor szelektív töltésében is kulcsszerepet játszik: ha szükséges, a belső égésű motorról hajtja meg az ekkor generátorként működő villanymotort (vagy a különálló generátort), ám lassítás vagy fékezés során inkább a guruló autó mozgási energiáját fordítja erre a célra. Ez utóbbi regeneratív fékezésként vonult be a köztudatba, és a részben vagy teljesen elektromos közlekedés egyik legfontosabb oszlopává vált: az energiatakarékosságnak ugyanis kulcsa, hogy a felszabaduló energiát eltároljuk és később ismét hasznosítsuk, ahelyett, hogy a hagyományos üzemi fékkel hővé alakítanánk. Minden, így visszanyert wattórával potenciálisan csökkenthetjük a jármű használatához szükséges akkumulátor méretét, és ezzel a gyártás költségeit és környezeti lábnyomát. Nem a fékenergia-visszanyerés az egyetlen olyan elektromobilitási technológia, amelyet két és fél évtizede tökéletesít a Toyota. Mivel, ahogy említettük, a full hibrid rendszerben a belső égésű motor olykor egyáltalán nem vagy csak szakaszosan üzemel, módosítani kellett azokat a segédrendszereket, amelyeket hagyományosan a benzinmotor lát el energiával. Ilyen a klímaberendezés, amelynek kompresszorát a Toyota hibridjeinél nem ékszíj, hanem a nagyfeszültségű hibrid akkumulátor hajtja meg. És ha már amúgy sem igényli a benzinmotort, a parkoló autónál is bekapcsolható a légkondicionáló: bizony, a modern villanyautók ezen meghatározó kényelmi szolgáltatását is a hibrid járműtechnológia hívta életre.

Fontos, hogy a full hibrid hajtás elve tetszőleges méretben és konfigurációban alkalmazható.

Ennek köszönhetően tud a Toyota (almárkáival) több tucatnyi típusához hibrid hajtásláncot kínálni, a Yaristól kezdve a felső kategóriás Highlander szabadidő-autóig, vagy épp a Lexus LS 600h luxuslimuzintól a Dyna teherjárműig. A méretezés és az arányok a felhasználás jellegétől függnek.
A Toyota hibrid rendszerének egy speciális változata a plug-in (magyarul hálózatról tölthető) hibrid, amelynek neve pontosan leírja a lényegét: a full hibrid modellekben szokásos, kis kapacitású (ezért viszonylag könnyű és olcsó) akkumulátor helyett egy nagyobb kapacitású akkumulátort szerelnek be a rendszerbe. Ez már nem csak pár száz méteren (na jó, akár néhány kilométeren) át képes egymaga mozgatni a járművet, hanem akár közel 100 kilométeren keresztül tudja biztosítani a helyi emissziómentes közlekedés lehetőségét. Ehhez persze nagyobb teljesítményű villanymotorra is szükség van, amely akár nagy sebességű haladásra is alkalmas. Mindez azonban csak az arányokon változtat, a lényegen nem: a plug-in hibridek (PHEV) ugyanúgy használhatók, mint a full hibrid járművek, de magukban hordozzák az akár teljesen elektromos mindennapi közlekedés ígéretét. A Toyota a full hibrid technológia bevezetésének tizenötödik évfordulóján, közel ötmillió eladott hibridből fakadó tapasztalattal a háta mögött, 2012-ben mutatta be első hálózatról tölthető hibrid járművét: a Prius Plug-in-t (lásd második generációját itt). Ezt követően folyamatos tökéletesítések során jutott el ahhoz a nagyteljesítményű, városban közel 100 kilométeres elektromos hatótávolságot biztosító PHEV hajtáslánchoz, amely a Toyota RAV4 és a Lexus NX szabadidőjárművek után hamarosan a felső kategóriás Lexus RX crossoverben is megjelenik. De ne feledjük, a bZ4X bemutatóján azt hallhattuk: az összes eddigi, a hibridekkel szerzett tapasztalat a tisztán elektromos autójuk megépítéséhez is hatalmas tapasztalat volt, hiszen bőven nem itt alkalmazott először villanymotort a hajtáshoz a Toyota. És vajon milyen egy első Prius ma? Bő 10 évvel ezelőtt már mutattunk egyet, ráadásul LPG-rendszerrel, de hamarosan mutatunk ismét egyet a lassan oldtimer, ma érdekes youngtimer modellből.