Трудният и самотен път на Toyota от наранената чест до символ на хибридното задвижване

26 Jul 2025

29 септември 1993 г. Президентът Бил Клинтън, вицепрезидентът Ал Гор, изпълнителните директори на GM, Chrysler и Ford, както и ръководителят на профсъюза United Auto Workers се събират в Розовата градина на Белия дом, за да си говорят… за автомобили. Клинтън разказва за първата си кола – Kaiser Frazer Henry J от 1952 г., която доведеният му баща е спасил в пожар, а след това за едно от „най-ценните си притежания“, Mustang от 1967 г. в ледено син цвят. „Мисля, че когато напуснах дома си, това беше нещото, за което изпитвах най-много съжаление, че оставих“, допълва с умиление той.  

„Мисля, че всички ние сме достигали до моменти на лудост по автомобилите и всеки има своите истории за разказване“, продължава Клинтън и насочва разговора към целта на събирането. „Днес ще се опитаме да подготвим една нова глава в богатата история на американската автомобилна история, посветена на лудостта по колите – да стартираме технологично начинание, съдържащо цялата амбициозност на нашата нация.“

Целта на начинанието, е да се разработят достъпни, привлекателни автомобили, които са до три пъти по-икономични от средностатистическите по това време. Освен че трябва да се предлагат на умерена цена и да са енергийно ефективни, новите автомобили трябва да бъдат безопасни, комфортни и да могат да се рециклират. Автомобилните производители и федералното правителство трябва да проектират автомобилите съвместно – правителството трябва да осигури голяма част от финансирането и да предостави технологии, разработени за военна употреба – целта е в края на десетилетието производителите да са създали прототипи на модели, способни да изминават 137 километра с един галон или в нашите мерни единици, около 1,7 л/100 км.

Странното партньорство 

Проектът официално е наречен Partnership for a New Generation of Vehicles („Партньорство за ново поколение автомобили“) и първоначално нещата изглеждат обещаващи. До 1997 г. участниците са се споразумели за базовите технически параметри – компактни модели, задвижвани от хибридна система с дизелов двигател. До 2000 г. „Голямата тройка“ успява да създаде концептуални автомобили и от своя страна те са представени с доста фанфари на Автомобилното изложение в Детройт. Моделът на GM, наречен Precept, освен ДВГ включва два електрически двигателя, по един на всеки мост. Prodigy на Ford е с алуминиева каросерия, а Dodge ESX3 е базиран на пластмасова каросерия – всичките базирани на въпросната дизел-хибридна технология.

 

 Концептуалните автомобили са показани, след това качени на автовози и откарани, за да не бъдат видени никога повече. През януари 2002 г., само месеци преди прототипите на автомобилите да бъдат доставени и след похарчени повече от милиард долара федерални средства, министърът на енергетиката Спенсър Ейбрахам обявява, че администрацията на Буш отменя проекта. До Ейбрахам са висши ръководители от Голямата тройка, единият от които – изпълнителният директор на GM, Джак Смит – е присъствал на гореспоменатият разговор с Клинтън, когато той стартира програмата осем години по-рано. Ейбрахам обяснява че програмата се е основавала на фундаментално погрешна идея. Според него, а и новите ръководители на компаниите, бъдещето на автомобила не е в дизеловите хибриди или подобни технологии. Новата администрация стартира ново, още по-амбициозно от тогавашна гледна точка начинание, наречено FreedomCAR. Целта на този проект e създаването на функционални автомобили с горивни клетки, които работят с водород. Така, на практика, новата администрация заменя програмата на предишната с аргумента за нейната нереалистичност, с още по-нереалистична в близко бъдеще. В края на краищата нещата тръгват в съвсем друга посока, а резултатът е че все пак в рамките на партньорство компаниите създават редица разработки в областта на олекотените и нискофрикционни материали, технологии за чисти дизели (какъв американски парадокс), а на по-късен етап дават импулс в разработките на системи с горивни клетки.    

Всяко зло за добро: японската връзка  

Въпреки че по това време японските производители имат производствени предприятия в Америка, те са изключени от това начинание. В известна степен на инат и доза обида, но най-вече в името на честта, Honda и Toyota решават да вземат нещата в свои ръце и да създадат автомобили, които да имат значително по-нисък разход на гориво. Създаденият от Honda модел Insight използва технологични решения от NSX в името на създаването на олекотено и аеродинамично купе, а паралелната му хибридна система с интегриран в скоростната кутия електрически мотор от днешна гледна точка може да се приеме за mild хибрид. Далеч по-сложно е решението на Toyota – днес марката се символизира със своите хибридни технологии, но история по създаването на първия Prius е една истинска епопея на упорството.

Проектният комитет G21 – основата на модерните хибриди на Toyota

Изключването на Toyota и Honda от партньорството е силен импулс, японските компании да тръгнато по нови технологични пътища, но това все пак е само искра в благодатна за разгаряне на пламъка атмосфера. Все пак, още през 1990 година председателят на борда на директорите на Toyota Ейджи Тойода предизвиква горещ дебат в компанията. „Трябва ли да продължим да произвеждаме автомобили по начина по който го правим сега? Ще оцелеем ли през 21 век, ако развойната ни дейност продължи да се движи по същите релси?

По това време стремежът на производителите е да увеличават размерите на автомобилите и да ги правят все по-луксозни и Toyota по нищо не се отличава в тези стремежи. Тойода, човекът, който заедно със своя съмишленик Соичиро Хонда е бил водещо начало в следвоенната  автомобилизация на Япония е загрижен за бъдещата посока на компанията. „Това едва ли ще продължава дълго. Някой ден нещата ще се обърнат и ако ние не поведем нашата развойна дейност по нови пътища, след години ще търпим последствията от това.” По това време, когато краткосрочните перспективи за създаване на по-мощни и луксозни модели са приоритетни, подобни тези звучат като еретизъм. Тойода обаче продължава упорито да проповядва тази си философия, докато изпълнителният вицепрезидент, отговорен за развойната дейности и разработките, Йоширо Кимбара не прегръща тази идея. През септември 1993 година, той създава G21, проектен комитет, който трябва да изследва нагласите и да определи философията на автомобила на 21 век. Още от самото началото той определя целта като автомобил с голямо интериорно пространство и нисък разход на гориво. По това време компанията разполага с армада от 12 000 инженера, включваща 22 главни инженера. Координацията между отделните звена започва да става все по-трудна, а взимането на решение се превръща в труден процес. Голямата компания натрупва маса, която все по-трудно се контролира. За разрешаване на проблема се формират четири отделни звена за развойна дейност, съответно на моделите с предно и задно задвижване, товарни и SUV модели, и за системи за задвижване. Всяко от тях включва групи за планиране, дизайн, разработка и изследване на различни компоненти като ходова част и задвижване. Когато Кимбара споделя с шефа на отдела за проектиране на модели с предно задвижване Фумио Сигура че смята да му възложи задачата за проектиране на изцяло новия модел на 21 век, последният не особено очарован, защото и без това има премного работа. Тогава инициативата е поета от главния инженер на отдела по общ инженеринг Рисуке Кобочи, който формира един „дрийм тийм”, група от 10 талантливи конструктори от всички отдели, които да започнат работа по проекта. Така е създаден нов екип наречен G21 Working Group.

Семейното дърво на фамилията Тойода

Първата задача на този екип е да формира идеи за нови начини за конструиране и производство на автомобили за 21 век и създаване на концепция за нов автомобил. Още в началото на събитията групата си поставя за цел да създаде автомобил, който при компактните размери на Corolla да може да изминава 20 км с един литър, тоест да има среден разход от едва 5 литра на 100 км. След множество обсъждания включващи използването на двигател с директно впръскване на бензин и CVT трансмисии, всички единодушно стигат до идеята че амбициозните цели не биха могли да бъдат постигнати, ако за целта не се използва хибридно задвижване. В раждането на идеи се включват все повече инженери, защото на срещите често присъстват и гости от различни отдели, които имат желание да се включат в проекта. В началото на 1994 година проектът все още изглежда мъгляв, тъй като всички смятат че след като става дума за автомобил на 21 век, то пусковият му срок трябва да бъде най-рано през 1999 година.

Първият екип от участници в проекта G21 е разпуснат през януари 1994 година и е формирана нова група, която трябва да развие идеите на първата. Той вече няма статут на комитет, а на постоянен проектен екип и също включва инженери избрани от различните проектни подразделения, които трябва да създаде икономичен автомобил. За негов шеф е избран ръководителя на Техническия административен отдел Такеши Учиамада. По това време ръководителите на подобни отдели вече са високоспециализирани и профилирани експерти в определени области. Той няма опит в областта на продуктовото планиране, но е изключително широко скроен, кипи с работата си и боготвори делото на Фердинанд Порше. Баща му също работи като главен инженер в Toyota и е ръководител на проекта за легендарното трето поколение на Crown. Фактът обаче че завършва не машинно инженерство, а приложна физика в Университета в Нагоя дава възможност на Учиамада да мисли по-широкомащабно. Когато оглавява новия проект той се впуска в дебрите на непознатото с удивителен устрем и заедно със своя помощник Ичида изучава възможностите за промяна на базовата структура на автомобила в продължение на един месец.

Новият екип няма никакви ангажименти към съществуващи модели, конвенционални концепции и прочие, и инженерите имат пълната свобода да работят върху изцяло нови технологични решения, подход различен от приетите от консервативна компания като Toyota по това време. Това е обаче е напълно приемливо когато става дума за революционен автомобил, който трябва да бъде проектиран от бял лист хартия.

Въпреки амбициите на участниците в него, проектът витае в сферата на фундаменталните науки и има имагинерен характер и това продължава докато изпълнителен вицепрезидент на Toyota и пряко отговорен за проекта не става главния управляващ директор Уада. Само с едно изречение той успява да даде нова посока и тласък в работата на екипа: „Докато ще продължавате с дискусиите? Преди вие да завършите, светът ще е съвсем различен.” Уада има интересен подход към развойната дейност – той смята че автомобилната промишленост прахосва прекалено много средства, за да строи прототипи в ранна фаза на развитието на проектите. „Виждали ли сте някои строителна фирма да прави толкова прототипи на мост. Дори самолетните компании правят по два. Само ние, от автомобилната промишленост правим многобройни прототипи. Трябва да се фокусираме върху проектната фаза и да конструираме реални автомобили на по-късен етап.”

Фокусирайки се върху практичната страна на неща екипът скоро започва да формира идеите си. В първите от тях няма нищо революционно – в общи линии автомобилът трябва да е с размер на Corolla, но с увеличено вътрешно пространство.

В търсене на хибридна система

На 1 август 1994 година е дадено началото на Фаза III от развойната дейност по новия проект който вече формира името си Prius. На този етап все още никой не приема сериозно решението за използване на хибридна система за задвижване. Учиамада я отхвърля като реално възможно решение, тъй като по това време още никой не е създавал сериен модел задвижван от такова нещо, капацитетът и издръжливостта на батериите са плачевни, цената би била висока, а и въпреки отделните опити с подобно нещо, Toyota все още не разполага със знания и опит в тази област. Преди окончателно да вземе решение за използване на хибридна система екипът дълго умува върху конструирането на бензинов двигател работещ с бедни смеси, който в съчетание със CVT трансмисия (която е в процес на разработка) да постига намаляване на разхода на гориво с около 30 процента. В края на краищата единствено съчетаването на електрическите агрегати и двигателя с вътрешно горене може да помогне за постигане на целите които са поставени пред екипа. В противен случай, Уада го предупреждава че той просто трябва да бъде разпуснат. Пред реалността и тази угроза Учиамада решава да тръгне по този път.      

Задачата е възложена на Отдела по инженеринг, на когото е поставена задачата да оценява смисъла и стойността на вече съществуващи технологични решения и да изчислява себестойността на проекти при продуктово планиране и предпроизводствени фази. Той получава директива да избере най-практичните съществуващи системи за максимално кратко време и трябва да работи съвместно с Отдела за електрически автомобили, който по това време е във вихъра на развойната дейност по електрическия RAV 4 EV и работи интензивно в областта на електромоторите и батериите.

Последователен или паралелен хибрид и разработката на TRW   

За да достигне сравнително ефективни режими на работа и достатъчно мощност и въртящ момент двигателят с вътрешно горене трябва да премине през неефективни режими. Електрическият двигател пък постига въртящ момент още при нулеви обороти. Съчетаването на тези качества може да доведе до взаимни ползи. При последователният тип ДВГ задвижва генератор, който произвежда електричество за електромотора, който изцяло задвижва автомобила. Тази конверсия обаче води до загуби на енергия, но пък непряката връзка с колелата дава възможност за работата на двигателя в ефективни режими. При паралелния тип двата агрегата са включени в паралел (извинявайте за тавтологията) и работят заедно или поотделно в зависимост от конкретните ползи по отношение на ефективността. Изследванията на екипа установяват че през 70-те години са създадени множество проекти на много подобни системи. Много производители, като например General Motors са ги изучавали на ниво развойна дейност установявайки винаги едно и също – че подобни системи не могат да бъдат приложени в серийни автомобили. Членовете на екипа ангажиран със задачата да открие адекватна система изнамират над 80 различни проекта, повечето от които обаче са от паралелен тип. След поредица от изследвания възможностите за по-сложна и ефективна система са сведени до четири – два съчетаващи две електрически машини и ДВГ, обединени с планетарен механизъм, при което агрегатите са включени към различни негови елементи, един в който планетарният механизъм е заменен с друга механична система и съчетание на ДВГ с електромотор и CVT трансмисия. Екипите започват изследванията на ефективността използвайки базите данни от отделите по механични компоненти съчетавайки ги с базите на отдела по електрически машини и батерии. В края на краищата е избрана системата с обединяване на енергийните потоци с планетарен механизъм, базирана на идеята на тримата доктори на техническите науки Барух Бергман, Джордж Гелб и Нийл Ричардсън, които в края на 60-те години на ХХ век работят в отдела за разработка на задвижващи системи на американската инженерингова компания TRW. Системата е от паралелно-последователен тип, тоест съчетава технологичните решения и на на двата основни типа хибриди, а процеса на създаването и от тримата инженери технология една достойна за разказ история сама по себе си.

Целта е ясна, но пътят към нея липсва

Установявайки че за целта не е създаден подходящ софтуер, екипите са почти отчаяни когато един от инженерите си спомня че колегата му Акира Охбатаке разполага с готов софтуер, който използва за тестване на електрически системи с горивни клетки. Програмата е базирана на Mathlab създадена от американската компания Mathworks и позволява създаване на различни симулации, тъй като повечето режими на работа на агрегатите са включени в предварителното задание. За анализите на разхода на гориво и контрола на режимите обаче се налага японците да напишат изцяло нов допълнителен алгоритъм на работа и за изключително кратко време са завършени четирите виртуални системи и са направени хиляди симулации на различни режими на работа. Системата с планетарен механизъм и две електрически машини далеч не най-евтината, но за инженерите на Toyota архитектурата и има изключителен потенциал. Конструкторите създават проектни чертежи за интегриране на системата в компактния отсек на автомобила, който по задание е по-малък от стандартните заради предварителното изискване за увеличаване на интериора и е решено името и да бъде Toyota Hybrid System. От този момент насетне работата на екипите приема ясна и строго определена форма – с хибридната система се заема Отделът за разработване на силови трактове, Отделът за електрически автомобили поема батериите и електрическите агрегати, а Отделът по двигатели – ДВГ. Естествено в пряка връзка с тях е IT отдела. От януари 1996 година групата G21 е преименувана на Group Zi. Междувременно се усилват и дебатите за вредните емисии, сред които е добавен и въглеродният двуокис. Всички се насочват към намаляване на разхода на гориво и проектът придобива нов смисъл за Toyota. Хибридната система обещава значително редукции в тази посока.

Споровете на търговския дисбаланс със САЩ са част от основанията на Toyota да строи заводи в Северна Америка. Много от тях сега произвеждат хибриди, базирани на описаната в тази статия технология.  

1995-та, все в задънена улица 

През август 1995 година президент на компанията е по-младият брат на Шоичиро Тойода – Татсуро. По това време той е сериозно болен, а в Китай правят сериозни постъпки за създаване на съвместна компания с Toyota. Преди много години Сакичи Тойода е построил завод за производство на автоматични тъкачни станове в Шанхай, а преди Втората световна война Киичиро Тойода създава в Китай, компания, която произвежда камиони. Компанията изпитва огромен респект към Китай и смята правенето на бизнес с него за важна цел. Същевременно с това Япония е в обтегнати търговски отношения със САЩ, които смятат че огромна част от търговския дисбаланс от 60 милиарда долара между двете държави се дължи на големия износ на японски автомобили за Щатите. Впоследствие двете държави ще се споразумеят по много от въпросите, при което Toyota се ангажира да строи нови заводи и да купува повече американски части. В този напрегнат момент разклатеното здраве на Татсуро го принуждава да прехвърли работата си на нов директор. С встъпването в длъжност на новия шеф Хироши Окуда, прави много промени в компанията и нейната корпоративна организация, взима решения за започване на производство в Индия и Франция. Четири месеца след като е поел поста си който превръща проекта в първостепенен приоритет и измества първоначално планираният срок за започване на серийно производство от 1998 на 1997 година. Това на практика означава, че екипът на Учиамада трябва да приключи успешно проекта в рамките на 24 месеца, което е с около една трета по-кратък срок от средния за компанията период на разработка на конвенционален автомобил с подобни размери.

В края на 1995 година, шест месеца след като отговорните фактори в Toyota правят революционна стъпка, давайки зелена светлина на проекта за разработка на хибриден автомобил и две години преди началото на планираното серийно производство на същия, работещите по проекта специалисти попадат в задънена улица. Прототипът просто не желае да потегли, а реалността се разминава категорично с виртуалните компютърни симулации, съгласно които системата би трябвало да функционира безпроблемно. Системите, които поотделно функционират безпроблемно не се сработват и непрекъснато създават проблеми – никел-металхидридните батерии се оказват големи, не издържащи на постоянни заряди и разряди, силовата електроника прегрява и изключва, а ДВГ и електромоторите не работят в хармония.   

Танталови мъки за съчетаване на електричество и ДВГ 

Екипът на Такеши Учиамада, вложил в това начинание неоценим човешки, технологичен и финансов ресурс, трябва да се върне в изходна точка и да преразгледа цялата си стратегия. Инженерите запретват ръкави и се впускат в денонощни изчисления, конструктивни промени, прекалибриране, писане на нов управляващ софтуер и прочие неблагодарни занимания в продължение на цял месец. В крайна сметка усилията им имат известен успех, но радостта трае кратко – новият прототип изминава няколко десетки метра, след което отново излиза от строя.  

По това време Toyota отдавна е автомобилен гигант с утвърден имидж на производител на висококачествени автомобили и провалът в едно толкова амбициозно ново начинание е просто немислим сценарий за компанията. Нещо повече – демонстрацията на технологичен потенциал и финансова мощ е основна част от замисъла на хибридния проект и маркетинговите стратези не могат да си позволят отстъпление пред заложеното от самите тях предизвикателство.

По принцип цялата идея за хибридната разработка е нетипична за духа на Toyota, която по това време е известна повече със своя консерватизъм, отколкото с новаторския си дух. Стилът на компанията от десетилетия е подчинен на уникална философия, включваща внедряването на доказали ефикасността си производствени и маркетингови модели, на тяхната адаптация, развиване и усъвършенстване. Комбинацията от тези методи, съчетана с традиционния японски дух, дисциплина и мотивация, довеждат до съвършенство производствените методи на островния гигант и го превръщат в еталон за ефективност. В това време сред ръководството на Toyota се формира нова визия за бъдещето, съобразена с новото самочувствие на глобален играч, устремен към върха на автомобилната индустрия, а създаването на хибриден модел следва да изиграе ролята на първата голяма крачка в амбициозната задача за изграждане на авангарден и по-разкрепостен имидж. Желанието за промяна форсира процеса, което на свой ред натоварва развойния капацитет на фирмата до краен предел. Първият Prius се ражда в танталови мъки, а екипът на неговите създатели се сблъсква с неподозирани препятствия, изненадващи трудности и мъчителни технологични загадки. Разработката и проектният етап са скъпоструващи експерименти, съпроводени от множество грешни стъпки и недостатъчно прецизни инженерни решения, довели в крайна сметка до безсмислен преразход на време, усилия и капитал.

Първият Prius има специфична и миловидна форма, различна от всичко останало, което фирмата произвежда. Някои от първоначалните предложения за стилистиката изглеждат още по-чудновато. Следващите поколения ще придобият по-футуристичен вид.   

В крайна сметка обаче целта е постигната – авангардният хибриден Prius изиграва очакваната роля на маркетингов катапулт, който успява да превърне Toyota в технологичен пионер и да разбие консервативния имидж на компанията, създавайки изцяло нова около нея високотехнологична аура с подчертан „зелен” акцент. Разработката на първото поколение струва на Toyota колосалната сума от един милиард долара, поглъща огромен инженерен потенциал и подлага на изпитание упоритостта, трудолюбието, духа и таланта на всички, пряко и индиректно свързани с проекта. 

Новата Toyota – хибридът се превръща в символ

Въпреки че стартира като „изстрел в тъмното”, Prius се превръща в революция за Toyota не само от технологична гледна точка. Процесът на неговото създаване напълно променя целия управленски модел на компанията, чийто мениджмънт никога не е вземал такова високорисково решение. Без твърдата позиция на предишните шефове в лицето на Хироши Окуда и Фуджио Чо, хибридът може би е нямало да се пръкне в люлката на японския гигант. Странното, причудливо, изстрадано пате се превръща в началото на всички начала, очертавайки един възможен път към бъдещето на автомобила, а второто поколение вече е лебедът, който започва да носи директни финансови дивиденти, попадайки на благодатната почва на високите петролни цени. Естествено, и последователят им Катсуаки Уатанабе умело използва положените от предшествениците си основи, поставяйки хибридните технологии в приоритетна позиция на развитието и през следващите години. В момента основните инвестиции са насочени към изграждането на технологии и производствени методи, които да направят хибридите още ефективни, планетарните механизми при част от моделите са заменени с други механични звена, към тях се добавят допълнителни механизми за подобряване на ефективността. Основен приоритет в развойната дейност са новите акумулаторни технологии, модерната управляваща електроника и силовите електроагрегати. Литиево-йонните клетки правят системите още по-ефективни, гамата от хибриди е огромна, а първопроходецът Prius вече е Plug-in. Но това е друга история…

Текст: Георги Колев 

 

  

• Tweet
• Pin it
• Share