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Toyota Prius IV ? Souhaits, espoirs, supputations et autres spéculations.

Statut
La discussion n'est pas ouverte à d'autres réponses

Merci Hybridébridé de nous faire partager cet article. :jap:

Sur la technique évoquée dans l'article, il faut voir que l'augmentation du taux d'EGR (qui apporte dans la chambre de combustion des gaz ne contenant plus d'oxygène) doit forcément se réduire quand on augmente la charge, car il faut de l'oxygène pour produire la puissance demandée. Donc ça n'a d'effet qu'à charge partielle. Atteint on encore ce beau rendement sur autoroute ?
Pour la combustion rapide et l'aérodynamique interne (flux d'arrivé plus vertical, augmentation de la turbulence et de la culbute des gaz (le "tumble", c'est comme quand on mélange son Tiramisu en tournant de haut en bas 😎 ), ce moteur s'inscrit dans la direction utilisée dans les récents moteurs Toyota (cf, entre autres, le 1.2 Turbo et le 1.3 et 1.5 Atkinson/Otto ).

Ce genre d'article est curieux en ce sens qu'il est très parcellaire. On nous donne un seul indicateur de performance (ce remarquable rendement - mais à moins de 40% on aurait été un peu déçu, non ? :-D ), et on nous décrit en détail une technique utilisée (l'EGR et l’aérodynamique interne)
What else? Rien! Ni la puissance, ni le couple, ni les polluants émis. Rien non plus sur les autres paramètres techniques (cylindrée, Atkinson et/ou Otto, taux de détente, Injection directe et/ou indirecte, suralimentation, distribution, nombre de cylindres...)
Bref, le subtil goutte à goutte de la communication a commencé : aujourd'hui Toyota attaque en fanfare sur un prometteur 40%, peut être que demain on glissera en douce qu'il y a des particules.
Ouvrons l'oeuil, et le bon !

A+
 
Pour rouler sur autoroute à 130 à vitesse stabilisée on "consomme" une trentaine de chevaux. Donc on est loin de la pleine charge.

Après c'est vrai que l'article n'est pas clair.
 
Oui, mais faut il encore que la batterie soit assez grosse pour une montée accentuée et longue, ce qui n'est pas le cas de nos hybrides simples. Donc, à l’heure actuelle c'est le thermique qui s'en charge en augmentant son régime, au détriment du confort sonore, et un peu du rendement (sur la PIII, on sort de la plage optimale du moteur dès qu'on a besoin de plus de 32 kW (43 ch)).
Si la Prius IV gère ces situations sans s'écarter du rendement épatant de 40%, ce sera une jolie avancée écologique. :jap:
Si elle le fait à bruit quasi constant, ce sera un avantage pour le confort, pour l'image des hybrides, et pour les ventes.( Et ça évitera à ce forum de s’intoxiquer avec des polémiques de sourd, aussi stériles que récurrentes sur le moulinage.) 😎

Si elle fait les deux : :bisou::jap:

On en saura plus dans les semaines qui viennent.
A+
 
Si certains le savent, ils doivent tenir leur langue/clavier par obligation professionnelle.
A la louche, je la verrais bien arriver à l'automne (Frankfurt pour claquer du Teuton en masse ?), ce qui la mettrait début 2016 en Europe. C'est totalement au pif.
 
Désactivation de la transmission électrique à vitesse élevée

Le schéma de crabotage du MG2 avec le thermique est une première façon de désactiver la transmission par voie électrique. Ce crabotage aboutit à un rapport de démultiplication fixe entre le thermique et la roue.

Xénon31 propose une seconde façon de le faire en bloquant MG1 : très intéressant :jap:

(A ce stade de la discussion, on en est aux principes, sans souci du dimensionnement des démultiplications du train planétaire ni de la démultiplication finale. Appliquer l'une ou l'autre façon sans redimensionner ces démultiplications ou les vitesses de rotation des MG1 et MG2 échouerait.)

Plusieurs aspects distinguent ces deux approches du problème :

Évacuons de suite la différence de rapport de démultiplication entre les deux (bloquer MG1 commencerait par sur-multiplier le mouvement du thermique au niveau du train planétaire, ce que ne fait pas le crabotage Thermique-MG2), parce qu'on peut le rattraper avec les dimensions du planétaire, les vitesse et couple des MG1 et MG2, et la démultiplication finale.

Ensuite Xénon31 considère que le crabotage Thermique-MG2 ne donne pas le résultat escompté car :
... si MG1 continue de tourner = il doit être piloté = il continue à générer du courant. ...

Pourtant, il me semble bien que MG1 peut tourner 'à vide' c'est à dire sans exercer de couple ni échanger de courant avec l'extérieur ...:hehe:
Je prends l'exemple (plus simple) d'une Honda IMA sur autoroute en palier depuis un bon moment: il n'y a aucun échange entre la batterie et le propulseur. Or son unique moteur électrique (asynchrone à aimants permanents, même techno que les MG1 et MG2) et lié (sans aucun embrayage ni roue libre) au moteur thermique. Il tourne donc forcément 'à vide' : pas de couple (ni moteur, ni frein), pas d'électricité échangée avec l'extérieur. (Peut être qu'un poil d'électricité circule dans son stator pour accompagner la rotation du champ magnétique, avec certes qq pertes joules marginales et un chouilla de couple résistant ).
Dans les HSD aussi, quand la vitesse est constante depuis un bon moment et que la batterie a atteint son point neutre, elle n'échange pas d'énergie avec le propulseur. Quand MG1 s'arrête il ne produit pas de courant. MG2, lié aux roues continue de tourner (ça vaut mieux !), mais sans avoir de courant à se mettre sous la dent : ni MG1 ni la batterie ne lui en fournissent.
Ainsi, sauf grosse boulette dans mon raisonnement, MG1 et MG2 sont capables de tourner 'à vide'. Quelqu'un peut il confirmer ?

En définitive, les deux méthodes (bloquer MG1 avec un frein ou craboter MG2 et le thermique) me semblent donc quasiment équivalentes sur le plan du principe. En construction, en revanche, il y a des différences, et la solution du frein est plus usuelle :jap:(depuis longtemps dans les boites auto à trains planétaires)

Et, ce qui intéressera falcon, désactiver la transmission électrique permet le remorquage, puisqu'on ne risque plus de faire surchauffer la partie électrique.

A+
 
Et la batterie, dans tout ça ?

On lit actuellement que le coût des Li-Ion est en nette baisse, et que la tendance est durable (1)(2).
D'autre part les américains Ford dans ses hybrides, et GM avec sa nouvelle hybride (non rechargeable) Malibu utilisent le Li-IOn.
Enfin, les performances de ces batteries augmentent, puisque la Malibu utilise des accumulateurs Hitachi dernier modèle ayant une densité de puissance sympa de 5 KW/Kg et une densité d'énergie de 80Wh/Kg (3)

Dans ce contexte, les Prius IV seront elles toutes en Li-IOn, ou les versions les moins chères continueront elles avec le Ni-MH comme annoncé voici 18 mois ?

(1) http://techno-car.fr/le-cout-des-batteries-lithium-ion-continue-de-chuter/
(2) http://www.automobile-propre.com/breves/prix-batteries-li-ion-baisser-35-pourcent-2025-tesla-favori/
(3) http://www.greencarcongress.com/2015/05/20150520-hitachi.html
 
MG1 et MG2 sont capables de tourner 'à vide'. Quelqu'un peut il confirmer ?

Oui, je confirme.
Le principe est de créer (via l'inverseur et la batterie HV) une sinusoide identique à celle générée par les bobinnages MG.
U(MG)=U(Inv) => pas de différence de potentiel => I=0A=> FCEM =O
En gérant U(Inv) on gére la force de freinage de MG2 quelques soit sa vitesse.
C'est également comme ça que MGR( le MG Ar du RX) n'est utilisé que dans certaines conditions de roulage. Le reste du temps il tourne "à vide"
C'est également pour cela qu'il ne faut par tracter une HSD en panne (Ready OFF) car le roulage générerait un courant non contrôlé destructeur pour l'inverseur.
Voila
 
......
Ainsi, sauf grosse boulette dans mon raisonnement, MG1 et MG2 sont capables de tourner 'à vide'. Quelqu'un peut il confirmer ?.....

En complément du message précédent (émis par qqn qui sait fort bien de quoi il retourne). :-D

On dispose avec Torque du couple (en NM) des différentes machines électriques, ainsi que de leur vitesse (en RPM). voir comment par ici

On peut effectivement constater que le couple est parfois nul,
mais il est plus parlant de visualiser la puissance consommée ou rendue en Watts...

On peut calculer cette Puissance instantanée (et signée) en W en appliquant la formule:
x correspondant à la machine 1 , 2 ( ou R dans le cas du RX)
MGx_Rev pour la vitesse de rotation en rpm
MGx_Torq pour le couple en NM
MGx_Pwr= MGx_Rev * MGx_Torq / 9.55

(ce facteur 9.55 est le résultat d'une conversion de RpM en Radian/Sec)
 
machine synchrone 'à vide' ou en 'roue libre'

Grand merci Rodin, voilà un message très éclairant ! :jap: Sa substance serait la bienvenue dans WIkipédia.

En béotien, je vais tenter de le reformuler ce principe de 'roue libre' avec mes faibles connaissances du sujet. Merci de canarder vigoureusement mes écrits juqu'à ce que ce soit exact. 😎

  • U(MG)=U(Inv)
    La tension crée par l'inverseur au stator de la machine électrique, est à tout instant identique à la tension engendrée dans ce meme stator par le mouvement du rotor à aimants permanents.

  • => pas de différence de potentiel => I=0A
    Il n'y a alors pas de différence de potentiel, et aucun courant c-à-d aucune intensité ne circule dans le stator

  • => FCEM =O
    L'intensité étant nulle, la machine électrique ne développe aucune force contre électromotrice.
  • En conséquence son couple est nul : la machine électrique ne s'oppose pas au mouvement du stator, mais ne le renforce pas non plus.

Globalement, c'est un peu comme si on annulait la différence de vitesse entre rotor et stator en simulant électriquement une rotation du stator, exactement synchronisée sur le rotor, non ?

Après le principe, il y a laconstruction. Il faut donc un onduleur et une source de tension pour avoir une roue libre parfaite.
Est il possible de se passer de ces équipements et de gérer la chose au plus près de la machine électrique, via un composant intégré à la machine électrique, quitte à avoir un très légér couple résistant et un dégagement de chaleur supportable ?
La voiture en panne pourrait alors être tractée lorsque la source de tension est soit désactivée ('contact' coupé), soit HS.

A+
 
Merci Hybridébridé de nous faire partager cet article. :jap:

Sur la technique évoquée dans l'article, il faut voir que l'augmentation du taux d'EGR
[...]

Bonjour,

en Janvier dernier les motoristes de Toyota ont publié à la SAE (société des ingénieurs de l'automobile aux USA) un article complet. Je ne l'ai pas acheté, mais la notice est dispo à : http://papers.sae.org/2015-01-1254/ (en anglais international).

Toyota annonce 2 objectifs, la baisse des pertes thermiques et la maîtrise de la détonnation (cliquetis).
Tous les deux passent notamment par une baisse des températures de combustion.
Voilà le pourquoi du taux de recirculation des gaz d'échappement très élevé (Exhaust Gas Recycling ou Exhaust Gas Recirculation), et du fait qu'il s'agisse d'un EGR refoidi.

Derrière la chasse au cliquetis (principal frein à l'élévation du taux de compression qui améliore le rendement), il faut comprendre que Toyota a aussi des ambitions sur le taux de compression.

Pour le moment les axes de progression annoncés n'ont rein de spécifique au contexte hybride dans lequel ce moteur sera employé.

A+
 
Toyota annonce 2 objectifs, la baisse des pertes thermiques et la maîtrise de la détonnation (cliquetis).
Tous les deux passent notamment par une baisse des températures de combustion.
Voilà le pourquoi du taux de recirculation des gaz d'échappement très élevé (Exhaust Gas Recycling ou Exhaust Gas Recirculation), et du fait qu'il s'agisse d'un EGR refoidi.

Derrière la chasse au cliquetis (principal frein à l'élévation du taux de compression qui améliore le rendement), il faut comprendre que Toyota a aussi des ambitions sur le taux de compression.


La solution facile pour augmenter le taux de compression sans risque de cliquetis, c'est l'E85. Enfin, ce ne serait pas envisageable de commercialiser une voiture roulant à l'éthanol dans certains pays où on ne vend pas d'E85, comme la Belgique par exemple !
 
Vu que le rendement thermodynamique augmente avec le taux de compression c'est une bonne idée.
 
:ouioui:Tout le monde sait qu'il en faut toujours un petit chez soi.....!
 
C'est un bon régime ça. Tu as eu un coach ? Bon objectif de s'être donné deux années pour obtenir ce résultat, il sera plus pérenne.
 
:grin:Je t'avais pourtant prévenu que cavaler après les souris ne faisait pas forcement maigrir........à part la carte Bleue !
 
Cas de figure: on remorque une Hsd éteinte

Oui, je confirme.
Le principe est de créer (via l'inverseur et la batterie HV) une sinusoide identique à celle générée par les bobinnages MG.
U(MG)=U(Inv) => pas de différence de potentiel => I=0A=> FCEM =O
En gérant U(Inv) on gére la force de freinage de MG2 quelques soit sa vitesse.
C'est également comme ça que MGR( le MG Ar du RX) n'est utilisé que dans certaines conditions de roulage. Le reste du temps il tourne "à vide"
C'est également pour cela qu'il ne faut par tracter une HSD en panne (Ready OFF) car le roulage générerait un courant non contrôlé destructeur pour l'inverseur.
Voila

Pour électroniciens.

Merci Rodin pour l'explication précise et concise à la fois. Comme tu as posté dans la discussion P4, cela semble confirmer que son Hsd utilise encore MG1 et MG2 :ouioui:
Elle laisse la voie à une continuité parfaite entre traction et régen. Il suffit de modifier la tension sinusoïdale appliquée sur chaque MG pour être soit en-dessous de leur FCEM soit au-dessus.

Un hic est que cela ne semble pas confirmer des mesures fort anciennes qui montrent une discontinuïté à 52 km/h.

D'après les schémas du Hsd, dès qu'un MG tourne sa tension induite (disons FCEM en vieux français) est redressée par 3 diodes et on se retrouve toujours avec une tension disons ondulante de type triphasé redressé, en marche avant comme en marche arrière. Il y a un condensateur à cet endroit donc elle est aussi un peu lissée. D'après les tests effectués aux US par argone lab (oak ridge) on a jusqu'à 500v dits rms ou 850v crête aux bornes de chaque MG.
En-dessous de 65 km/h si le thermique est arrêté, les 2 MG tournent, MG1 2,6 fois plus vite. A 105 km/h il est au maxi, 10000tr/mn 500v. MG2 lui ne sera au maxi qu'à 170 km/h 500v aussi.
Donc sur ce que j'appelle le bus HT, point de rencontre des 2 MG et du boost converteur (donc des accus sur/sous-voltés) c'est MG1 qui fournit la tension la plus forte (quoique à très basse vitesse, vu le déphasage entre les 2 MG qui dépend du point d'arrêt du thermique, il se peut que MG2 "bouche" les creux laissés par les 3 phases de MG1). Ceci quand le thermique est arrêté. S'il tourne ce peut être MG2 qui fournisse la plus forte tension (je devrais dire différence de potentiel mais c'est plus long à écrire).

Donc sur ce bus HT est présente une tension que le hsd ne maîtrise pas, à cause des diodes qui laissent apparaître la tension la plus forte soit du MG soit du bus HT.
Cette tension ne peut retourner jusqu'aux accus que si le bon IGBT du boost converter est conducteur. Là le hsd garde le contrôle, du moins quand il est sous tension.
Donc sur ce bus est présente la tension de MG1, MG2 ayant une tension plus faible ses diodes ne conduisent pas et les accus ne sont reliés que si l'IGBT le veut bien.

Donc comment peut-on avoir un courant (au sens un truc sérieux exprimé en ampères, pas une fuite)
C'est une question qui existait déjà en 2009 lors du test que j'avais posté, car d'après les doc toyota il est question, lors d'un remorquage en ig-off d'un risque de surtention et surcharge..

Surtention, je ne vois pas non plus, elle peut monter à 850v crête en fonctionnement normal aussi.

Il y a bien 2 capteurs de courant sur les 3 câbles des MG. Mais sans doute des capteurs hall, donc même si l'électronique qui est derrière n'est pas alimentée, peut-elle être détruite dans ce cas, sachant que je ne vois pas de courant circuler entre les 3 protagonistes MG1, MG2 et le boost-converter_accus_nimh.
Ou alors les IGBT non alimentés (non polarisés) ne sont pas vraiment isolants ? Dans ce cas il y aurait aussi un risque que MG1 alimente ! MG2 via les IGBT de MG2 sans contrôle du hsd. Pour répondre il faudrait les spécif des IGBT des prius.
Ou alors l'association de l'inductance de MG1 et du condensateur situé sur le BUS HT peut monter à plus de 850v ?

Des questions pour P4 aussi, donc. A+:jap:

P.S. J'ai été volontairement simplificateur. On n'applique pas une tension sinusoïdale sur les MG. C'est une tension hachée en pwm, les igbt sont à voir comme des interrupteurs en tout ou rien. Par contre les MG eux fournissent une tension sinusoïdale. Donc... :-D
 
Au sujet de mon post #721(haut de la page 37 de ce fil) et des âneries que je peux débiter :
- Le clou n'était pas à planter dans MG1 mais dans le soleil des engrenages à planétaires, qui est physiquement lié à MG1.
- Quand MG1 tourne, il ne délivre pas forcément de puissance (merci @genfutures et @priusfan). Par exemple, en EV (thermique arrêté), MG1 tourne avec un couple nul (puissance 0 W) : il ne participe pas à l'avancement du véhicule.
- La procédure que j'ai proposé, pour OBD-II, suppose de visualiser aussi le couple de MG1 (ou bien sa puissance, exprimée par la formule fournie par priusfan).
- La procédure que j'ai proposé n'a pas l'air de fonctionner entre 90 km/h et 110 km/h : A ces vitesses, je n'ai pas été capable de stabiliser la vitesse de MG1 à de faibles tours, et le couple de MG1 reste conséquent (de quelques N.m à plus de 20 N.m).

@Rodin et planétaire
Merci.

J'avoue mon ignorance 😳, mais mon intérêt, pour les moteurs qu'équipent nos HSD. Je pense ne pas être le seul dans ce cas.
Les moteurs MG1 et MG2 (PMSM - "Permanent Magnetic Synchronous Motor") supposent un pilotage de la phase de leur stator, par rapport à celle de leur rotor, au moins pour contrôler le sens et l'efficacité de la force rotative.
  • Le rotor possède les aimants permanents, qui génèrent sans électricité un champ tournant (le rotor est lié à l'axe de rotation du moteur). La position du rotor (= sa phase) est mesurée par un capteur pour permettre de piloter la phase du stator.
  • Le stator possède des bobinages appelés "pôles", commandés électriquement. Le champ tournant est créé par les tensions appliquées aux bornes des pôles du stator.
C'est la manière de déphaser le champ tournant du stator, par rapport à celui du rotor, qui crée la fonction (champ tournant poussé par celui du rotor => générateur, champ tournant poussant celui du rotor => moteur).
Est-ce que je me trompe ?

J'ai quand même pu lire (et répeter, de manière stupide 😱), dans plusieurs forums (au moins PTC et PriusChat), que MG1 et MG2 étaient déconnectés électr(i/oni)quement en "N" :
  • Est-ce une mécompréhension du fonctionnement des moteurs et électronique de puissance du HSD ? Ou bien un abus de langage du fonctionnement "à vide" de MG1 / MG2 ?
  • Si les pôles du stator d'un PMSM sont déconnectés : ils ne génèrent plus aucun FCEM et le courant ne peut plus circuler à l'extérieur de leur bobinage (=> I = 0). Certes, il y a un effet, créé par le champ électro-magnétique tournant généré par les aimants permanents du rotor, sur les bobinages des pôles du stator. Cet effet, avec les caractéristiques des bobinages (impédance, inductance, ...), doit générer une tension (U) et un courant (I) à l'intérieur de chaque bobinage, et donc un échauffement. Mais suffisent-ils à freiner tant que ça les moteurs et/ou à les chauffer au point de les détruire ou détruire l'électronique de contrôle (inverter) ?

PS: Ces questions sur MG1/MG2 et électronique de puissance divergent un peu du sujet du fil :siffle:
 
A mon humble avis il faut voir ces moteurs à aimant permanent en mode générateur de la manière suivante:
-les aimants tournant créent un champ magnétique variable qui aux bornes des bobines peut être constaté par la présence d'une différence de potentiel elle même variable.
Tant que les bobines ne sont reliées à rien il n'y a aucun courant (Si vous voulez compliquer, pensez que les 3 groupes de bobines de chaque MG sont toujours reliées entre elles).
Dès qu'on place un "consommateur" le courant circule et il y a des pertes supplémentaires dites "cuivres" par certains, donc échauffements dans les fils de cuivre.
Si on a un consommateur (un consommateur de courant) qui demande peu de courant le générateur va prendre de la vitesse, et vice versa. Un consommateur peut en électronique avoir des caractéristiques très variées. Ce que Rodin a indiqué, si j'ai bien compris, est que si celui-ci présente une tension bien ajustée, le courant peut être réglable, et en plus, dans les deux sens. Donc le consommateur peut appliquer une tension (sinusoïdale) et consommer du courant. Il peut aussi devenir producteur en appliquant une tension un peu plus élevée et fournir alors du courant.

Pour ma part je vois une autre manière de gérer la situation de générateur: on constate une tension aux bornes du "bus ht" et l'igbt du boost-converteur dont c'est le job hache avec application et fournit une tension juste un poil au-dessus de la batterie nimh, ce qui la recharge et fait passer un courant. On gère ainsi la force de freinage, celle-ci, en première approche, étant proportionnelle au courant.

Pour revenir sur l'hypothèse des crabots (qui à mon avis est hors sujet mais je peux me tromper), ce n'est pas à haute vitesse que le rendement de la transmission d'un hsd est le plus faible; c'est à (très) basse vitesse.
C'est à basse vitesse que les MG sont les moins bons et que les consommateurs constants plombent les chiffres. C'est à très basse vitesse qu'il y a une grande proportion de puissance qui circule via la voie électrique.
Par contre c'est à haute vitesse que la puissance perdue est la plus forte et que la puissance fournie l'est aussi bien sûr.
Le tout est de savoir, dans votre hypothèse, qui perd le plus.
Transmission à rapport fixe, donc moins de pertes de transmission, mais à l'inverse régime moteur moins proche des zones de bon rendement.

Enfin le hsd (du moins celui des P2) est optimisé en phase d'accélération, donc d'augmentation de la vitesse, du moins au-dessus de l'ordre de 50km/h. C'est là que le pourcentage d'énergie électrique est le plus faible dans le total transmis. j'avais interprété cela à l'époque comme une volonté d'optimiser le plus possible en se disant qu'on est plus souvent en train d'accélérer que de ralentir avec des échanges MG1<->MG2. En effet dans les ralentissements certains se font thermique arrêté. Donc statistiquement c'est mieux ainsi.:jap:

Les questions sur MG1/MG2 viennent en droite ligne de la question crabots or not crabots.
 
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