Vallankumouksellisesta ideasta automaailman johtavaksi teknologiaksi – Toyota hybridi
Esitellessään ensimmäisen Toyota Priuksen vuonna 1997 Toyota tuli samalla panneeksi alulle modernin ajan vallankumouksen autoteollisuudessa. Aluksi lanseeraus nostatti kulmakarvoja ja kirvoitti monia skeptisiä kommentteja. Toyotan johto ja insinöörit uskoivat kuitenkin uraauurtavaan visioonsa ja siihen, että päätös osoittautuisi vielä oikeaksi.
Tänään Toyotalla onkin syytä juhlaan. Sen valmistamia täyshybridiautoja on myyty jo yli 7,3 miljoonaa kappaletta ympäri maailman, ja lisäksi hybriditeknologialla varustetut autot ovat keränneet menestystä myös kilpaurheilun saralla. Toyota voitti hiljattain niin valmistajien kuin kuljettajienkin maailmanmestaruudet TSO40-hybridikilpurillaan FIA World Endurance Championship -sarjassa.
Hybridin idea
Autoteollisuus on kohdannut kolme haastavaa ympäristökysymystä jo vuosikymmenien ajan: ïlmanlaatu, ilmastonmuutos sekä energiantuotanto ja -kysyntä. Luonnonvaraisten energianlähteiden suojelemiseksi ja globaalin ilmastonlämpenemisen estämiseksi autojen tekniikkaa on ollut tarpeellista kehittää niin, että ne kuluttavat aiempaa vähemmän polttoainetta.
Ajatus vaihtoehtoisesta voimanlähteestä syntyi Toyotalla jo niinkin varhain kuin 1960-luvulla, ja 1990-luvulla ympäristöystävällistä autotekniikkaa alettiin kehittää systemaattisesti.
Vuonna 1992 Toyota Earth Charter julisti Toyotan tavoitteena olevan rakentaa puhtaita ja turvallisia autoja ja edistää samalla hyvinvoivaa yhteiskuntaa ja vihreää maapalloa. Seuraavina vuosina tähän perusajatukseen liitettiin joukko toimintaohjeita, ja lopputuloksena syntyi Toyotan ympäristöohjelma (Toyota Environmental Action Plan).
Tästä alkoi uudenlainen teknologian kehittämisen tie, jolla Toyota jatkaa edelleen. Sen visiona on olla tiennäyttäjänä uudenlaiseen liikkumisen tulevaisuuteen ja se ponnistelee jatkuvasti äärimmäisen ympäristöystävällisen auton luomiseksi.
Vuonna 1994 Toyota aloitti G21-projektin. Sen tarkoituksena oli luoda 2000-luvun ”vihreä ja ympäristöystävällinen” auto – sellainen, jonka mukavuus ja ajonautinto eivät häviäisi yhtään tavanomaisille autoille sen vihreydestä huolimatta.
Toyota päätti suunnitella, kehittää ja valmistaa kaikki hybriditeknologian komponentit itse, sillä ensikäden tieto-taidon kartuttaminen uuden teknologian ydinalueella koettiin erittäin tärkeäksi. Toyota Hybrid System -järjestelmää (THS-järjestelmä) kehittäessään Toyota tutki ja testasi yli sataa erilaista hybridijärjestelmän muunnelmaa.
Täyshybridijärjestelmä mahdollistaa sen, että auto voi käyttää voimanlähteenään joko tehokasta, vähäpäästöistä bensiinimoottoria tai sen sähkömoottoria – tai näiden yhdistelmää. Järjestelmä tarkkailee kummankin voimanlähteen tuottamaa tehosuhdetta jatkuvasti mm. ajoneuvon nopeuden ja kuorman huomioiden ja optimoi automaattisesti auton toimimaan mahdollisimman tehokkaasti.
Vauhtia hidastettaessa ja jarrutettaessa sähkömoottori toimii korkeatehoisena generaattorina, ja se kerää talteen sen kineettisen energian, joka normaalisti haihtuisi lämpönä hukkaan hidastamisen ja jarruttamisen yhteydessä. Järjestelmä varastoi tämän energian talteen korkeatehoiseen akkuun.
Toyotalla osattiin katsoa pitkälle tulevaisuuteen heti järjestelmän kehittämisen alkumetreiltä lähtien – siitä luotiin alun perinkin yhteensopiva käytettäväksi paitsi ladattavissa pistokehybrideissä, myös sähköautoissa ja polttokennoautoissa.
Ladattavassa pistokehybridissä auton perustekniikka pysyy samana, mutta ulkoisesti ladattava ja tehokkaampi akku mahdollistaa suuremman sähköajon osuuden.
Puhtaasta sähköautosta puhuttaessa taas on mahdollista hyödyntää yksinkertaisempaa rakennetta, kun autossa ei ole lainkaan perinteistä polttomoottoria. Sähköautossa käytetään tällöin tehokkaampaa sähkömoottoria ja suurempaa akkukapasiteettia, jotta autolle saadaan riittävän pitkä toimintasäde.
Polttokennoautot puolestaan eroavat hybridiautoista siinä, että perinteisen polttomoottorin tilalla on Toyotan kehittämä polttokennojärjestelmä. Polttokennot tuottavat energiaa sähkömoottorille ja lataavat akustoa, eikä polttokennoautoa tarvitsekaan ulkoisesti ladata. Se tankataan normaaliauton tapaan, mutta tankkiin pistetään bensiinin asemesta vetyä.
Ensimmäisen sukupolven Prius
Vuonna 1997 lanseerattiin maailman ensimmäinen sarjavalmisteinen täyshybridiauto, Toyota Prius. Samalla Toyota merkkasi itselleen merkittävän virstanpylvään autoteollisuuden historiassa.
”Prius” on latinaa ja tarkoittaa edellä kulkemista. Se muodostuikin symboliksi autolle, joka lanseerattiin ennen kuin ympäristötietoisuus nousi todella merkittäväksi sosiaaliseksi trendiksi.
Ensimmäisen Priuksen 1,5-litrainen VVT-i-bensiinimoottori hyödynsi Atkinson-työkiertoa, ja sen sähkömoottori tuotti 30 kW:n tehon. Voimanlähteiden kaverina oli automaattivaihteisto sekä huoleton, korkeajännitteinen Ni-MH-akku. Auton keskikulutus oli 5,1l/100 km hiilidioksidipäästöjen ollessa 120g/km. Auto kiiihtyi nollasta sadan kilometrin tuntivauhtiin 13,4 sekunnissa, ja sen huippunopeus oli 160 km/h.
Toyota Prius esiteltiin Euroopan markkinoilla vuonna 2000. Moottoriin tehtyjen parannusten ansiosta polttomoottorin teho oli noussut 43 kW:sta 52 kW:iin, ja sähkömoottorin teho oli noussut 30 kW:sta 33 kW:iin. Lisäksi Euroopassa esitellyssä Priuksessa oli mm. vakaampi jousitus ja paranneltu ohjaustehostus.
Ensimmäisen sukupolven Priusta myytiin lähes 125 000 kpl ympäri maailman. Euroopassa myytiin alkuvuosina noin 4000 Priusta. Vallankumouksellinen auto vakuutti maailman siitä, että perinteiselle polttomoottorille on olemassa todellisia vaihtoehtoja.
Toisen sukupolven Prius
Toisen sukupolven Toyota Prius, ja sen myötä uusi hybridijärjestelmä (The New Hybrid Synergy Drive®), esiteltiin vuonna 2004. Aiempaa tehokkaampi 1,5-litrainen bensiinimoottori yhdistyi aiempaa pienemmän, mutta tehokkaamman sähkömoottorin kanssa.
Uuden, merkittävästi kevyemmän mutta tehokkaamman ja kestävämmän Ni-MH-akuston ansiosta auton kokonaispaino oli tippunut peräti 140 kg. Nyt Priuksesta löytyi myös EV-valitsin, jonka avulla kuljettaja saattoi valita auton liikkuvan pelkän sähkön voimalla noin kahden kilometrin matkan ajan.
Prius osoitti entistä voimakkaammin, ettei ympäristöystävällinen autoilu tarkoittanut mukavuudesta tai ajo-ominaisuuksista tinkimistä. Toisen sukupolven Prius tarjosi paitsi aiempaa ripeämmän kiihtyvyyden myös entistäkin pienemmät kulutus- ja päästölukemat: 0-100 km/h alle 11s, keskikulutus 4,3l/100 km ja hiilidioksidipäästöt 104g/km. Kulutus- ja päästölukemia oli onnistuttu puristamaan 13% alaspäin ensimmäisen sukupolven Priuksesta.
Auto niitti myös lukuisia palkintoja: uusi voimanlähde palkittiin International Engine of the Year 2004 -palkinnolla, ja lisäksi se palkittiin Best Fuel Economy Engine of the Year -palkinnolla peräti viitenä peräkkäisenä vuotena. Prius palkittiin myös himoitulla Vuoden auto -tittelillä vuonna 2005.
Toisen sukupolven Priusta myytiin lähes 1,2 miljoonaa kappaletta ympäri maailman, joista noin 125 000 kappaletta Euroopassa.
Kolmannen sukupolven Prius
90% hybridijärjestelmän komponenteista oli suunniteltu uudelleen, kun kolmannen sukupolven Toyota Prius lanseerattiin vuonna 2009. Lopputuloksena oli kevyempi ja kompaktimpi kokonaisuus, joka paitsi tuotti enemmän tehoa ja toimi aiempaa paremmin kylmissä olosuhteissa myös kulutti ja päästi vähemmän kuin edeltäjänsä.
Uusi, Atkinton-työkiertoa hyödyntävä 1,8-litrainen VVT-i-bensiinimoottori lisäsi täyshybridiauton tehoa peräti 22%, ja 136 hv tuottava auto kiihtyi nollasta sataan kilometriin tunnissa 10,4 sekunnissa sen huippunopeuden ollessa 180 km/h. Samalla hiilidioksidipäästöt putosivat 89 grammaan kilometriä kohden ja keskikulutus 3,9 litraan sadalla kilometrillä.
Toyotan insinöörien sinnikäs pyrkimys hybriditekniikan parantamiseksi entisestään oli kantanut hedelmää: kolmen prius-sukupolven aikana auton tuottama teho oli noussut 35% samalla kun polttoaineen kulutus ja päästöt olivat tippuneet neljänneksellä.
Uusin Prius vahvisti johtoasemaansa myös huippuluokan varustelulla: autosta löytyi mm. älykäs pysäköintiavustin, törmäyksiä ennakoiva Pre-Crash Safety System, mukautuva vakionopeudensäädin, edistyksellinen ilmanvaihtojärjestelmä, kosketusnäyttö ja LED-ajovalot.
Kolmannen sukupolven Priusta on myyty yli 2,2 miljoonaa kappaletta ympäri maailman, joista yli 147 000 kappaletta Euroopassa.
Prius-perhe
Vuonna 2012 Priuksesta tuli ainoa täyshybridiauto, josta oli saatavilla kokonainen mallisarja, kun Prius+ ja ladattava pistokehybridi-Prius tulivat täydentämään malliston.
Toyota Prius+ on ensimmäinen ja ainoa Euroopan markkinoille lanseerattu 7-paikkainen täyshybridiauto. Se yhdistää Priuksen tunnusomaisen muotoilun tilavaan, seitsemän hengen matkustamoon ja mittavaan tavaratilaan.
Muunneltavan täyshybridin toisen rivin kolme erillisistuinta liikkuvat ja taittuvat jokainen yksitellen, ja kolmannen rivin istuimet taittuvat 50/50-suhteessa. Istuinjärjestelyn mahdollistaa etuistuinten väliin keskikonsoliin sijoitettu erittäin kompakti litiom-ioni-akku. Akun uuden rakenteen ansiosta se on merkittävästi aiempaa Ni-MH-akkua pienempi kooltaan ja noin 8 kg kevyempi tehon pysyessä silti samana.
Prius+ kiihtyy nollasta sadan kilometrin tuntivauhtiin 11,3 sekunnissa, ja sen huippunopeus on 165 km/h. Kevyen rakenteen ja aerodynaamisen muotoilun sekä täyshybridijärjestelmän ansiosta auton yhdistetty kulutus on ainoastaan 4,1l/100km ja hiilidioksidipäästöt 96g/km.
Toyota Prius+-mallia on myyty reilusti yli puoli miljoonaa kappaletta, joista lähes 30 000 Euroopassa.
Pistokehybridi
Pistokehybridi-Prius on hätkähdyttävän hiljainen, ja se kiihtyy pehmeästi ja ripeästi. Se kykenee liikkumaan pelkän sähkön voimalla noin 25 kilometrin matkan noin 85 kilometrin tuntivauhtia.
Pistokehybridin litium-ioni-akustolla on noin 4,4 kilowattitunnin kapasiteetti, mikä vastaa noin neljän kolmannen sukupolven Priuksen vastaavaa kapasiteettia. Akusto voidaan ladata täyteen noin 1,5 tunnista mistä tahansa normaalista virranlähteestä.
Auto tuottaa 136 hv:n tehon, ja sen kiihtyvyys nollasta sataan kilometriin tunnissa on 11,4s. Auton huippunopeus on 180 km/h. Aiempaa suuremman sähköajon osuuden ansiosta auton kulutus- ja päästölukemat ovat huomattavan pienet: keskikulutus on vain noin 2,1l/100 km ja hiilidioksidipäästöt 49g/km.
Pistokehybridiä on myyty maailmanlaajuisesti lähes 70 000 kpl, joista yli 9000 Euroopan markkina-alueella.
Entistä laajempi hybriditarjonta
Toyota laajensi hybriditarjontaansa vuonna 2010, kun se toi markkinoille Auris hybridin. Priuksen voimanlähdettä hyödyntävästä Aurisista tuli ensimmäinen C-segmentin auto, josta oli tarjolla niin bensiini-, diesel- kuin hybridivaihtoehto. Vuonna 2013 lanseerattiin myös farkkumallinen Auris Hybrid Touring Sports.
Auris hybridin myötä myös vaihteiston toimintaa uudistettiin, ja tavaratilan määrää kasvatettiin sijoittamalla akusto aiemmasta poiketen takaistuimen alle.
Vuonna 2014 myytiin lähes 40 000 Auris hatchbackia ja yli 36 000 Auris Tourins Sportsia. Hatchcback-asiakkaista 40% valitsi hybridin, ja peräti 64% Touring Sports -asiakkaista valitsi hybridin.
Euroopassa valmistettu auto on myös suunnattu etupäässä eurooppalaisille asiakkaille.
B-segmentin kapinallinen
Toyota Yaris Hybrid on ensimmäinen ja toistaiseksi ainoa B-segmenttiin lanseerattu täyshybridiauto. Yaris-malliston lippulaiva toikin Euroopan ostetuimman segmentin asiakkaille uuden ja raikkaan vaihtoehdon, tuoden samalla hybriditeknologian edut entistä suuremman asiakasjoukon saataville.
Yaris hybridin voimanlähde optimoitiin sen kompaktiin muotoiluun sopivaksi, tinkimättä kuitenkaan piiruakaan järjestelmän laadusta, auton suorituskyvystä, matkustusmukavuudesta tai tavaratilasta.
Yaris hybridin uudelleen suunniteltu 1,5-litrainen bensiinimoottori yhdistyy aiempaa kevyempään ja kompaktimpaan sähkömoottoriin ja akustoon. Uudistusten ansiosta auton päästöt ovat ainoastaan 75g/km ja keskikulutus vain 3,3l/100 km.
Vuonna 2014 Euroopassa myytiin yli 58 500 Yarisia, joista joka kolmas oli hybridi.
Kaikkiaan vuonna 2014 Toyotan hybridiautoja myytiin Euroopassa 145 400 kappaletta, mikä on 9% enemmän kuin vuonna 2013. Kumulatiivisesti Toyota-hybridejä on myyty Euroopassa 840 000 kappaletta sitten vuoden 2000, jolloin Toyota Prius esiteltiin.
Maailmanlaajuisesti Toyota Motor Companyn valmistamia täyshybridiautoja on myyty jo yli 7,3 miljoonaa kappaletta, mikä tekee Toyotasta kiistattoman hybriditeknologian johtajan.
Hybridikilpurit
Pelkkä ajomukavuuden lisääminen ja päästöjen pienentäminen ei kuitenkaan riitä Toyotalle. Se pistää isompaa vaihdetta silmään ja osallistuu hybriditeknologiallaan myös moottoriurheiluun, josta saatavien kokemusten avulla hybriditekniikkaa kehitetään edelleen.
Äkilliset kiihdytykset ja vauhdin hiljennykset toistuvat yhden kilpailun aikana jopa satoja tai tuhansia kertoja kilpailun pituudesta riippuen.
Kun ajoneuvo hidastaa äärimmäisen kovasta nopeudesta, syntyy valtava määrä energiaa, joka vapautuu lämpönä jarrujärjestelmän läpi. Hybridikilpureiden kyky varastoida tämä muuten hukkaan menevä energia tehokkaasti ja vapauttaa sitä buustamaan työntömoottoria edesauttaa niiden räjähtävää kiihtyvyyttä.
Pelkkä energian tehokas talteenottaminen ja sen hyödyntäminen ei kuitenkaan riitä kilpailujen voittamiseen. Kaikkien auton erittäin edistyksellisten tekniikoiden tulee toimia saumattomassa yhteistyössä tuottaen kuljettajalle tehokasta suorituskykyä ja äärimmäistä luotettavuutta jopa 24 tuntia pitkien kilpailujen ajaksi.
Toyota Motor Corporation toi hybriditeknologian ensimmäisenä autonvalmistajana moottoriurheiluun jo vuonna 2006, kun se osallistui Lexus GS 450h -autoon perustuvalla kilpurillaan Tokachin 24 tunnin kilpailuun Japanissa. Vuotta myöhemmin Toyotasta tuli ensimmäinen autonvalmistaja, joka voitti osakilpailun hybriditeknologiaa käyttäen, kun Supra HV-R ylitti maalilinjan ensimmäisenä samaisessa Tokachin 24 tunnin kilpailussa.
Supra HV-R:n 150 kW:n tehon tuottava moottori siirsi voiman auton takarenkaille, ja 10 kW:n tehon tuottavat sähkömoottorit siirsivät voimaa kumpaankin eturenkaaseen.
Vuonna 2012 Toyota lähti mukaan World Endurance Championship -sarjaan (WEC) TS030-kilpurillaan. LeMans Prototyyppi 1:n (LMP1) voimanlähde oli aiemmasta Supra HV-R:stä kehitetty.
Vuosina 2012-2013 3,4-litrainen V8-moottori yhdistettiin superkondensaattoriin jarruenergian talteen keräämiseksi. Vauhtia hidastettaessa generaattori hyödyntää jarruvoimaa yhteistyössä mekaanisten jarrujen kanssa tuottaakseen energiaa, joka puolestaan siirretään muuntimen kautta kondensaattoriin. Kiihdytettäessä generaattori toimii päinvastaisesti antaen mittavan energialisäyksen moottorille. Takarenkaille siirrettävä voima oli rajoitettu sääntöjen mukaisesti 500 kilojouleen.
Vuonna 2014 TS030:n seuraaja TS040 Hybrid puolestaan vei teknologian jo kokonaan toiselle tasolle. Siinä Toyota Hybrid System – Racing (THS-R) tuotti voimaa kaikille neljälle pyörälle edessä sijaitsevan generaattorin ja takayksikön ansiosta. Samalla myös kondensaattoria oli kehitetty edelleen, minkä ansiosta auto oli aiempaa kevyempi ja tehokkaampi.
Nelivetoinen ja 3,7-litraisella V8-moottorilla varustettu kilpuri olikin paitsi erittäin suorituskykyinen, myös 25% pihimpi polttoaineen kulutuksessa kuin vuoden 2013 auto.
Ja tulokset ovatkin komeaa luettavaa. Kausi 2014 oli Toyotan juhlaa – Toyota voitti merkkimestaruuden, samalla kun kuljettajat Antony Davidson ja Sébastien Buemi kirjasivat nimiinsä henkilökohtaiset maailmanmestaruudet. Kaikkiaan Toyotan hybridikilpuri nappasi neljä paalupaikkaa, kellotti neljä nopeinta kierrosaikaa, keräsi 12 palkintopallisijoitusta ja voitti viisi kahdeksasta osakilpailusta.
Samalla kirjoitettiin uusi luku moottoriurheilun historiaan, sillä japanilainen autonvalmistaja voitti WEC-sarjan merkkimestaruuden ensimmäistä kertaa sitten sarjan perustamisen vuonna 1953.
Toyotan tekninen tietämys kasvaa kiihtyvällä tahdilla uraauurtavien innovaatioden, joita on hiottu pitkissä kisoissa ja ankarissakin olosuhteissa, ansiosta. Samalla kun ne mullistavat hybriditeknologiaa entisestään, tasoittavat ne tietä tulevaisuuden entistäkin houkuttelevimmille hybridi-käyttöautoille.
Toyota
Toyota on paitsi maailman arvokkain autobrändi, myös maailman suurin autonvalmistaja. Vuonna 2014 Toyota Motor Companyn valmistamia autoja myytiin 10,2 miljoonaa kappaletta kaikilla viidellä mantereella, yli 170 eri maassa.
Toyotan visiona on olla tiennäyttäjänä uudenlaiseen liikkumisen tulevaisuuteen. Se on sitoutunut tuottamaan sellaisia ympäristöystävällisiä autoja, jotka myös kuluttajat ottavat omakseen. Toyota Motor Companyn valmistamia hybridiautoja onkin myyty jo yli seitsemän miljoonaa kappaletta ympäri maailman, ja polttokennoauto Toyota Mirain myynti alkaa tänä vuonna niin Euroopan kuin Yhdysvaltojenkin markkinoilla.
Toyota tunnetaan paitsi tehokkaasta tuotantojärjestelmästään ja korkeasta asiakastyytyväisyydestään, myös laadukkuudestaan. Toyota onkin laatutilastojen kestomenestyjä, niin Suomessa kuin maailmallakin.
Toyota Motor Europe työllistää suoraan noin 20 000 henkilöä Euroopassa, ja sillä on 30 kansallista myynti- ja markkinointiyhtiötä 56 eri maassa. Suomessa Toyota Auto Finland Oy työllistää suoraan noin 80 henkilöä, ja Toyota-asiakkaita palvelee 57 täyden palvelun autotaloa ja 27 valtuutettua korjaamoa.
Avainsanat:
