TOYOTA PRIUS ĐẠI DIỆN CÔNG NGHỆ Ô TÔ HYBRID TOÀN CẦU

Lượt xem: 1947 - Ngày đăng : 18/09/2021

Giải quyết từng vấn đề, từng vấn đề một

Theo kế hoạch, tại Triển lãm Ô tô Tokyo vào tháng 10/1995, Toyota Motor sẽ trưng bày mẫu xe ý tưởng Prius, dựa trên Hệ thống Quản lý Năng lượng Toyota EMS (Energy Management System). Mặc dù sự quan tâm của công chúng là rất nhỏ, nhưng các kỹ sư từ các công ty xe hơi khác lại tỏ ra lặng lẽ, nhưng quan tâm đến chiếc xe này. Cùng lúc đó, nhóm nghiên cứu của Toyota đang làm việc để hoàn thiện nguyên mẫu của xe hybrid sản xuất.

Satoshi Ogiso, thành viên của mọi nhóm phát triển Prius kể từ thế hệ thứ nhất, cho biết: “Mãi cho đến khoảng đầu tháng 11 năm 1995, chúng tôi mới lắp ráp tất cả các bộ phận thành một chiếc xe hơi. "Nhưng mặc dù nó đã được lắp ráp, chúng tôi không thể làm cho nó chạy được."

Đây là lần đầu tiên nhóm nghiên cứu thử vận hành hệ thống hybrid mới và ban đầu họ gặp khó khăn khi tìm ra nguyên nhân gây ra trục trặc. Họ đã sử dụng máy kiểm tra tương tự và cũng phân tích tín hiệu kỹ thuật số trên máy tính để hoạt động ổn định trong việc giải quyết từng vấn đề riêng lẻ.

“Chúng tôi bắt đầu giải quyết từng vấn đề một trên băng thử nghiệm, nhưng những vấn đề mới liên tục xuất hiện,” Satoshi Ogiso nhớ lại. "Nguyên mẫu không phải là một cỗ máy gọn gàng. Các máy tính trên bo mạch nên được lắp đặt trong một chiếc hộp, nhưng ban đầu chúng tôi không thể tạo ra một chiếc đủ nhỏ, vì vậy chúng tôi chỉ xếp các bộ phận trên một tấm thép lớn. Mọi người gọi nó là 'barbeque board'."

Ngay cả sau khi các bài kiểm tra được hoàn thành thành công trên băng thử nghiệm, nhiều bộ phận đã không thành công khi chúng được lắp vào xe. Thách thức với THS (Toyota Hybrid System) là sự phức tạp của hệ thống truyền động.

Có nhiều chế độ lái xe khác nhau, đôi khi xe chỉ sử dụng một động cơ điện, và những lúc khác, chỉ vận hành bằng động cơ đốt trong. Có một chế độ khác trong đó cả động cơ và động cơ hoạt động cùng một lúc. Máy tính đã tính toán chế độ lái xe hiệu quả nhất.

Không bao giờ có một lý do hoặc giải pháp đơn giản để giải quyết tại sao nguyên mẫu không hoạt động. Xác định nguyên nhân của sự cố thường liên quan đến việc kiểm tra các kết hợp khác nhau của các bộ phận.

Satoshi Ogiso nói: “Chúng tôi đã mất 49 ngày để vận hành nguyên mẫu. "Ngay cả khi đó, việc lái xe rất vụng về và thiếu nhất quán. Sau 500 mét, xe hoàn toàn dừng lại. Tuy nhiên, tất cả chúng tôi đều rất xúc động khi thấy chiếc xe chạy và biết rằng ít nhất chúng tôi đã chạy được trước cuối năm nay."

Tuy nhiên, nguyên mẫu còn lâu mới được sản xuất. Nhóm nghiên cứu vẫn cần đạt được gấp đôi hiệu suất nhiên liệu của một chiếc ô tô thông thường, cải thiện khả năng lái và đảm bảo độ bền. Ngay cả khi những thách thức còn lại để giải quyết, đã đến lúc dự án chuẩn bị cho việc sản xuất hàng loạt.

Nhóm nghiên cứu sẽ phải tăng tốc độ phát triển để đạt được mục tiêu bán hàng và sản xuất vào cuối năm 1998. Với thời gian không còn nhiều, nhóm nghiên cứu đã vô cùng kinh ngạc trước quyết định của ban lãnh đạo là đẩy nhanh dự án lên một năm và hướng tới việc phát hành vào năm 1997.

Hội nghị lần thứ 3 của các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP3) dự kiến được tổ chức tại Kyoto vào tháng 12/1997. Ban lãnh đạo đã quyết định thời điểm giới thiệu Toyota Prius trùng với COP3 và tận dụng làn sóng chú ý của giới truyền thông rằng chiếc xe ô tô con công nghệ hybrid có thể thu hút xung quanh một hội nghị môi trường. Prius đại diện cho một giải pháp hữu hình cho nhu cầu giảm đáng kể lượng khí thải CO₂. Toyota Prius là một dòng xe ô tô Sedan thay đổi cuộc chơi toàn cầu về môi trường. Tuy nhiên, một yếu tố khác thậm chí còn quan trọng hơn.

“Tất cả các nhà sản xuất ô tô lớn đều đang phát triển ô tô điện khí hóa”, Satoshi Ogiso nhớ lại khi giải thích lý do lớn nhất cho mục tiêu mới. "Có rất nhiều xe hybrid tại các triển lãm xe máy và chúng tôi biết rằng các đối thủ cạnh tranh đã tham gia vào nghiên cứu và phát triển vội vàng. Môi trường là một chủ đề cực kỳ quan trọng đối với các nhà sản xuất ô tô và chúng tôi - Toyota Motor không đủ khả năng để chiếm vị trí thứ 2."

Lấy một nguyên mẫu chỉ có thể chạy 500 mét và biến nó thành một chiếc xe sản xuất trong vòng hai năm không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Nhóm nghiên cứu vẫn phải đối mặt với một núi vấn đề cần giải quyết. Hiệu suất của pin niken-hyđrua chỉ bằng một nửa mức ước tính và kích thước của chúng gấp đôi so với thiết kế.

Hệ thống hybrid sạc và xả pin thường xuyên, và nhóm nghiên cứu phải ngăn chặn hiệu ứng bộ nhớ làm giảm tuổi thọ của pin. Trong quá trình lái thử, pin thường bị chết, buộc phải thiết kế lại việc kiểm soát tuổi thọ pin. Hơn nữa, việc kiểm soát chất lượng pin sẽ trở nên phức tạp hơn trong quá trình sản xuất hàng loạt, khi 240 ngăn pin cần được kết nối nối tiếp.

Pin không phải là vấn đề lớn duy nhất. Thành phần cốt lõi của biến tần là một mô-đun bán dẫn được gọi là bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện IGBT (insulated gate bipolar transistor). IGBT được thiết kế để chuyển một lượng lớn dòng điện ở tốc độ cao, nhưng có thách thức là quá nóng trong quá trình hoạt động.

Vì mô-đun hoạt động cùng với động cơ, một nguồn nhiệt, nên nhóm nghiên cứu cần tìm ra phương pháp làm mát. Tuy nhiên, các bài kiểm tra trên băng ghế dự bị dẫn đến tình trạng quá nhiệt và nổ lặp đi lặp lại. Đối với sản xuất, cần phải nâng cao tốc độ chuyển mạch và đảm bảo độ bền hoạt động.

Nhóm đã giải quyết những thách thức kỹ thuật khó khăn này nhưng vẫn phải đối mặt với một con đường không chắc chắn phía trước. Satoshi Ogiso cho biết: "Trong quá trình lái thử, chúng tôi biết rằng các nguyên mẫu không có hiệu suất nhiên liệu tốt.

Trên thực tế, hiệu suất nhiên liệu kém hơn Corolla tiêu chuẩn". "Thiết bị mới mà chúng tôi bổ sung sử dụng rất nhiều điện để làm mát. Phụ tải điện cao gấp ba lần ô tô bình thường, điều này làm giảm hiệu suất nhiên liệu. Tìm cách giảm tải là một nhiệm vụ khó khăn."

**Khoang động cơ của Toyota Prius thế hệ đầu tiên**

Để phát triển động cơ, nhóm đã được hưởng lợi từ kinh nghiệm với Toyota RAV4 EV. Bây giờ, họ cần tùy chỉnh thiết kế để sản xuất hàng loạt. Đối với xe điện EV (Electric Vehicle), chỉ có động cơ điện nằm bên dưới mui xe.

Toyota Prius yêu cầu động cơ điện phải được lắp cùng với động cơ đốt trong. Nó sẽ phải cực kỳ nhỏ gọn để phù hợp. Nhóm nghiên cứu đã chọn một động cơ kiểu NZ được thiết kế cho một chiếc xe nhỏ gọn.

Thiết kế chu trình Atkinson đã cải thiện hiệu suất nhiệt và nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu. Mặc dù công suất động cơ sẽ thấp, động cơ có thể bù đắp để tăng mô-men xoắn. Tuy nhiên, trong quá trình lái xe, có sự rung động quá mức khi động cơ khởi động lại sau khi dừng hoàn toàn. Rung động đáng chú ý hơn vì động cơ hoạt động êm ái ở chế độ lái xe. Điều này đã trở thành một rào cản mới cho quá trình sản xuất.

"Chúng tôi có rất nhiều vấn đề cần giải quyết", Satoshi Ogiso lưu ý. "Ngay khi chúng tôi giải quyết được một vấn đề, thì một giải pháp khác bị cắt xén và chúng tôi không thấy làm cách nào để có thể đáp ứng sản xuất hàng loạt trong hai năm. Đó là khi chúng tôi chuyển sang một phương pháp phát triển được gọi là kỹ thuật đồng thời SE (Simultaneous Engineering) để tăng tốc quá trình.

Đó là một cách để giải quyết nhiều vấn đề cùng một lúc. Chúng tôi đã hợp tác với các bộ phận kỹ thuật sản xuất để sẵn sàng đưa chiếc xe vào sản xuất hàng loạt, ngay cả từ giai đoạn mà chiếc xe hoạt động không bình thường."

Toyota Prius cuối cùng sẽ được sản xuất trên dây chuyền sản xuất hàng loạt, vì vậy điều quan trọng là phải kết hợp nhu cầu của các bộ phận sản xuất genba (tại chỗ) ngay từ giai đoạn đầu. Điều này giảm thiểu nhu cầu về những thay đổi không cần thiết đối với thiết kế ở các giai đoạn sau, khi bộ phận thiết kế gửi bản vẽ đến bộ phận sản xuất để xem xét.

Không còn đường quay lại

Vào tháng 3/1996, kỹ sư kỳ cựu Takehisa Yaegashi được bổ nhiệm làm trưởng nhóm hệ thống hybrid. Ngay cả với tài năng của mình để củng cố cấu trúc phát triển, các thành viên G21 vẫn phải chạy đua với thời gian. Họ không tin rằng thời hạn cuối năm 1997 có thể được đáp ứng. Giữa lúc lo lắng, nhóm phát triển đã bị choáng váng trước thông báo của công ty tại một cuộc họp báo giới thiệu vào ngày 25/3/1997 tại một khách sạn ở Akasaka, Tokyo.

Tại buổi công bố công nghệ cho THS (Toyota Hybrid System), Chủ tịch Okuda đã mạnh dạn tuyên bố trong bài phát biểu khai mạc rằng Toyota đã phát triển thành công hệ thống hybrid như một câu trả lời cho các vấn đề môi trường của thế kỷ 21. Thông cáo báo chí hứa hẹn về hiệu suất tiết kiệm nhiên liệu gấp đôi so với một chiếc xe hơi thông thường và một mẫu xe hybrid mới trong năm. Satoshi Ogiso không thể che giấu sự ngạc nhiên của mình vào ngày hôm sau khi nhìn thấy bài đăng trên tờ báo.

Satoshi Ogiso nhớ lại: “Các phương tiện truyền thông đã đưa tin rằng THS có thể đi được 28 km/lít và giá sẽ cao hơn 500.000 yên so với Toyota Corolla mặc dù chúng tôi đã không đưa ra bất kỳ số liệu cụ thể nào tại cuộc họp báo. "Chúng tôi vẫn chưa đạt 28 km/lít và không thể nói vào thời điểm đó rằng nó có thể đạt được hay không.

Toyota Motor đã quyết định ra mắt dòng xe Toyota Prius vào tháng 12/1997 và vào thời điểm đó, không phải mọi thứ đều diễn ra theo kế hoạch. Đó là một điểm trước đó trong dự án mà chúng tôi đã yêu cầu ban quản lý hoãn việc ra mắt nếu việc phát triển trở nên quá khó khăn. Nhưng bây giờ lịch trình đã được công bố cho công chúng, không có gì phải quay lại."

Đến tháng 8/1997, việc thử nghiệm đã gần hoàn tất. Một dây chuyền chuyên dụng đã bắt đầu sản xuất các nguyên mẫu tại Nhà máy Takaoka từ tháng 9/1997. Các kỹ sư được chỉ định lại nhà máy để thực hiện các thay đổi thiết kế và mở đường cho việc sản xuất. Nhóm thiết kế và phát triển đã tham gia vào bộ phận sản xuất trong dự án ở giai đoạn đầu, điều này đã giữ cho những thay đổi thiết kế ở giai đoạn cuối ở mức tối thiểu.

Đúng lúc cho thế kỷ 21

Buổi họp báo ra mắt Toyota Prius được tổ chức vào ngày 14/10/1997 tại một khách sạn ở Roppongi, Tokyo. Phòng họp không chỉ chật kín các nhà báo trong ngành ô tô mà còn cả giới truyền thông nói chung. Thành tích đáng tự hào nhất của nhóm là đạt chiếc ô tô con nhỏ gọn đầu tiên đạt hiệu suất nhiên liệu 28 km/lít theo chu kỳ thử nghiệm 10-15 của Nhật Bản. Họ đã đáp ứng lời hứa mang lại hiệu suất nhiên liệu gấp đôi so với một chiếc ô tô động cơ xăng tương tự. Hơn nữa, mức giá 2,15 triệu yên thậm chí còn thấp hơn những gì các phương tiện truyền thông đã đưa tin vào tháng 3/1997.

Thông báo đã thu hút sự quan tâm của công chúng đối với chiếc ô tô con Toyota Prius tại Tokyo Motor Show diễn ra từ ngày 22/10/1997, thu hút rất nhiều khách tham quan để có cái nhìn thoáng qua về chiếc xe. Prius được vinh danh là xe của năm tại Nhật Bản vào năm 1997 với tỷ lệ áp đảo gần 200 phiếu bầu, tách nó ra khỏi vị trí thứ 2.

Tại hội nghị COP3 vào tháng 12/1997, chiếc Toyota Prius được sử dụng để taxi cho những người tham gia giữa các địa điểm. Các phương tiện truyền thông toàn cầu đã bị thu hút bởi Toyota Prius, đặt câu hỏi cho các giám đốc điều hành và kỹ sư của Toyota với những câu hỏi về chiếc xe. Một chiến dịch quảng cáo mới đi kèm với màn ra mắt, với câu cửa miệng "Đúng lúc cho thế kỷ 21" để nhấn mạnh vị thế của dòng xe ô tô con Toyota Prius như một chiếc xe có thể mở ra thế kỷ tiếp theo. Dự án G21 đã kết thúc với một thành công vang dội.

Satoshi Ogiso nói: “Buổi lễ chuyển giới diễn ra suôn sẻ vào ngày 10/12/1997. "Kế hoạch bán hàng ban đầu của chúng tôi là 1.000 chiếc/tháng tại Nhật Bản. Các đơn đặt hàng ban đầu rất lớn và chúng tôi đã mở rộng công suất sau đó, sản xuất trung bình khoảng 1.500 chiếc/tháng cho thế hệ Toyota Prius đầu tiên.

Chúng tôi không biết liệu nó có bán được hay không, Vì vậy, thật tuyệt khi thấy doanh số bán hàng trên 1.000 chiếc/tháng. Ban đầu, chúng tôi đã lên kế hoạch ra mắt Prius ở châu Âu và Bắc Mỹ từ năm 2000 cùng với việc thiết kế lại một phần, vì vậy vẫn còn rất nhiều công việc sau khi bắt đầu bán hàng.

Chúng tôi đã đã phát triển mẫu xe lai từ đầu trong vòng hơn hai năm, vì vậy chúng tôi nghĩ rằng mẫu xe lai tiếp theo trong thời gian hai năm sẽ dễ dàng. Tuy nhiên, chúng tôi cần chuẩn bị cho chiếc Prius sẵn sàng hoạt động tốc độ cao ở Châu Âu và nhiệt độ lên tới 50^oC ở Thung lũng Chết ở Hoa Kỳ. Và với việc thiết kế lại một phần, chúng tôi quyết định thực hiện những thay đổi lớn đối với hệ thống hybrid, vì vậy chúng tôi không còn tốn thời gian nữa."

**Lễ xuất xưởng Toyota Prius thế hệ đầu tiên**

Doanh số bán xe hybrid vượt 10 triệu chiếc

Toyota Prius vẫn là tâm điểm chú ý sau khi ra mắt, với đơn đặt hàng trong tháng đầu tiên bán ra đạt 3.500 chiếc, gấp ba lần mục tiêu. Mức giá 2,15 triệu Yên có thể thấp hơn thị trường mong đợi, nhưng nó cao hơn đáng kể so với những chiếc xe khác cùng phân khúc. Mặc dù vậy, lượng đơn đặt hàng tràn ngập phản ánh sự phấn khích của những người tiêu dùng có ý thức về môi trường.

Chiếc Toyota Prius được thiết kế lại hoàn toàn đầu tiên xuất hiện vào năm 2003 và mục tiêu bán hàng hàng tháng được đặt lại thành 5.000 chiếc. Một lần nữa, người tiêu dùng lại kêu gọi mẫu xe mới vượt xa dự đoán, với doanh số hàng tháng trên toàn cầu vượt qua con số 10.000 chiếc. Các ngôi sao Hollywood đã đến tham dự các sự kiện thảm đỏ trên những chiếc Priuses của họ, càng làm tăng thêm sự quan tâm của những người tiêu dùng quan tâm đến môi trường.

“Prius thế hệ đầu tiên đã gây được tiếng vang lớn, nhưng nó vẫn là một chiếc xe thích hợp khác xa với dòng xe phổ thông,” Satoshi Ogiso lưu ý. "Đã có những cuộc thảo luận trong nội bộ công ty về việc liệu chúng tôi có thực sự cần phát hành thế hệ thứ hai hay không.

Tuy nhiên, sau khi lắng nghe người tiêu dùng, chúng tôi nhận ra rằng phản ứng của những người tiêu dùng hiểu biết (liên quan đến môi trường) ở Nhật Bản và Hoa Kỳ là tích cực. Toyota Prius thế hệ thứ 2 đại diện cho sự phát triển tiếp theo của hệ thống hybrid, cải thiện cả hiệu suất nhiên liệu và khả năng lái, và đã thành công trong việc nâng cao hơn nữa sự hiện diện của Prius trên thị trường toàn cầu."

Các nhóm phát triển tiếp tục phát triển dòng xe Prius, và đến thế hệ thứ 4 ra mắt thế giới vào năm 2015, chiếc xe đã tự hào về hiệu suất tiêu hao nhiên liệu hơn 40 km/lít. Vào thời điểm đó, gần một nửa số xe Toyota bán ra tại Nhật Bản là xe hybrid, và tính đến cuối tháng 1/2017, doanh số bán xe hybrid cộng dồn của Toyota đã vượt 10 triệu chiếc.

Satoshi Ogiso nói khi nhìn lại thành tựu của Toyota Prius: “Việc mua lại và nuôi dưỡng các công nghệ cốt lõi thông qua sự sáng tạo nội bộ đã tạo ra sự khác biệt lớn với những lợi ích sâu sắc có thể thấy được cho đến ngày nay. "Khi bạn có cùng những người làm việc nhiều năm trong cùng một công ty, những người phát triển con mắt tinh tường về công nghệ, điều đó sẽ tạo ra sự khác biệt to lớn trong sản phẩm mà bạn cung cấp. Kinh nghiệm phát triển Prius đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của xe chạy pin nhiên liệu Mirai ra mắt vào năm 2014. Sau khi làm việc với các dự án trong 20 năm, bạn sẽ có bản năng dự đoán những gì cần phải làm tiếp theo. Nhìn lại những ngày đầu tiên trong sự nghiệp phát triển Prius, tôi nhớ lại sự thống khổ hoàn toàn về những thách thức mà chúng tôi phải đối mặt, và tôi cảm thấy công việc vẫn tiếp tục ngày hôm nay. "

Hiện nay

Toyota Prius, đã vượt qua rất nhiều thử thách, tròn 20 tuổi vào năm 2017. Kinh nghiệm thu được từ việc tiếp thu và nuôi dưỡng các công nghệ cốt lõi thông qua việc sáng tạo nội bộ đã góp phần vào việc phát triển công nghệ mới với sự hợp tác của các nhà cung cấp. Đối với Prius thế hệ thứ 4, việc cải thiện hiệu suất và giảm chi phí của từng đơn vị đã được thực hiện với sự hợp tác của nhiều nhà cung cấp khác nhau. Prius đã được rất nhiều tay lái trên thế giới yêu mến và ủng hộ và sẽ tiếp tục phát triển như một người tiên phong mở đường cho ô tô trong tương lai. Lái xe ô tô con năng lượng sạch, Prius.

Satoshi Ogiso

Satoshi Ogiso sinh năm 1961. Ông gia nhập Tập đoàn ô tô Toyota vào năm 1983 và ban đầu làm việc trong Bộ phận kỹ thuật khung xe, thiết kế hệ thống treo chủ yếu cho các loại xe dẫn động cầu trước.

Sau khi làm việc về phát triển nền tảng nâng cao, ông tham gia dự án G21 vào năm 1993 với tư cách là thành viên sáng lập. Ông đã tham gia vào việc lập kế hoạch và phát triển sản phẩm của Prius thế hệ thứ nhất, thứ hai và thứ 3 cũng như Prius Alpha và Prius PHV.

Satoshi Ogiso cũng tham gia nhóm phát triển iQ giữa chừng của dự án. Năm 2007, ông phụ trách phát triển dòng xe Toyota Aqua với tư cách là trưởng nhóm phát triển từ giai đoạn lập kế hoạch sản phẩm. Ông cũng từng là kỹ sư trưởng của thế hệ ô tô môi trường tiếp theo (HV / PHV / EV / FCV).

Vào tháng 4/2013, ông được bổ nhiệm làm giám đốc điều hành của Toyota Motor Corporation, và vào tháng 6/2015, ông được bổ nhiệm làm chủ tịch của Advics Co., Ltd thuộc Aisin group là thành viên của Toyota Motor Corporation.

AUTO HTM SERVICE