le "mode hérétique" de la transmission

shadoko

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Certains disent que "le" moteur électrique d'une Prius (ils oublient qu'il y en a deux! :wink: ) sert en ville mais ne joue aucun rôle à vitesse routière ou autoroutière... tout faux ! Mais ce qui les surprendrait encore davantage serait de savoir que le moteur électrique principal MG2 freine la voiture dans ce cas...

A vitesse routière stabilisée, la puissance est transmise aux roues par voie mécanique et électrique dans une Prius : MG2 freine la voiture, en se comportant en générateur produisant du courant qui est envoyé directement à MG1 (sans passer par la batterie) lequel se comporte en moteur qui aide le groupe thermique. La raison de cette bizarrerie (appelée "mode hérétique" par certains) est de permettre de baisser le régime du moteur thermique. Pour ceux qui lisent l'anglais je conseille vivement cette page de Graham Davies, qui l'explique très bien et de façon hilarante :

http://www.ecrostech.com/prius/original/SideBars/Overdrive.htm

Or ce "chemin électrique" emprunté par la puissance est moins efficace que le chemin purement mécanique d'une boîte manuelle traditionnelle, car il occasionne l'échauffement de transistors de puissance et de bobinages. Eh non, la Prius n'est pas parfaite ! Disons qu'elle est davantage optimisée pour les allures basses et moyennes que pour les grandes vitesses.

:smile: nouveau 1er mars 2006 :smile:
Je vous propose la petite traduction suivante de la prose de Graham :

Le mode hérétique vu d'une autre perspective (Graham Davies, traduit de l'anglais par shadoko)

Il y a quelque temps, on m'a dit que j'utilisais le terme "commutateur" de manière blasphématoire. Cela m'a refait penser à ma première déviation de la doctrine officielle - le mode hérétique du PSD dans lequel de la puissance est tirée de MG2 pour forcer MG1 à tourner à l'envers. Auparavant, j'avais essayé d'expliquer ce mode en analysant le comportement de la voiture. Je n'avais pas convaincu tout le monde. Du coup, je suis revenu avec une explication du mode hérétique vue d'une autre perspective, celle de la motivation de l'ingénieur. Je vous la présente ci-dessous pour votre instruction et, peut-être, amusement.

Imaginez que votre boulot est de concevoir le logiciel de contrôle du système hybride Toyota. De plus, imaginez que Toyota fonctionne selon le même principe que l'entreprise pour laquelle je travaille, c'est-à-dire que les gens des logiciels n'ont rien à dire sur la façon dont le matériel est construit et ne connaissent absolument rien dessus avant qu'il n'atterrisse devant leurs pieds. Vous savez comment les voitures conventionnelles fonctionnent, mais vous n'avez pas la moindre idée de ce que les gens du système hybride ont en tête, avec cet étrange arrangement de moteurs/générateurs et d'engrenages. Vous devez juste faire en sorte que ça marche.

C'est assez évident d'utiliser MG2. Il peut accélérer la voiture en utilisant la puissance venant de la batterie, soit en conjonction avec le moteur soit seul. Il peut ralentir la voiture durant le freinage et en même temps recharger la batterie. Par contre, MG1 et le PSD n'ont pas, à première vue, une fonction évidente.

Alors, commençons par les ignorer. Bloquons MG1 d'une manière ou d'une autre. Dédé propose de coincer un tournevis dans le bâti. Le pignon soleil est, du coup, fixe. Maintenant, si on peut démarrer la voiture (sans doute en utilisant MG2) on peut rouler tranquille, mais on n'a qu'une vitesse. D'après le nomographe, au régime minimum du moteur, disons 1150 t/min, la voiture se déplace à 43 km/h. A l'autre extrémité, si on roule à 160 km/h le régime du moteur est de 4270 t/min. Autrement dit, ça ressemble à une vitesse supérieure. On ne peut pas utiliser le moteur thermique en-dessous de 43 km/h ni lui demander une puissance appréciable aux allures modérées. On a besoin de vitesses inférieures.

Qu'est-ce qui caractérise les vitesses inférieures ? Eh bien, dans une voiture conventionnelle, une vitesse inférieure signifie que le moteur thermique tourne plus vite pour une vitesse de roulage donnée et que le couple appliqué aux roues est plus grand. Retirons voir le tournevis et laissons MG1 tourner. Le moteur tourne certainement plus vite puisqu'il fait maintenant tourner à la fois les roues (par l'intermédiaire de MG2) et MG1 dans le même sens. Et même, pour que la voiture avance, il faut qu'on limite la vitesse de MG1 sinon il va être entraîné à toute vitesse par le moteur thermique sans qu'aucun couple soit appliqué aux roues via MG2 (comme dans un différentiel quand une roue patine). Ça tombe bien, on peut faire ça en utilisant un freinage générateur, c'est-à-dire qu'on configure l'électronique de contrôle pour que MG1 fonctionne en générateur et on en retire de la puissance. Mais qu'est-ce qu'on va faire de cette puissance ? Si on configure MG2 comme un moteur et qu'on lui envoie cette puissance, on peut le faire participer à l'effort de traction. Ouahou!! C'est ça... à la fois un régime augmenté pour le moteur thermique et plus de couple aux roues ! On a une première vitesse ! On y est arrivé !

Donc, la voiture sort faire des tests sur route et tout va bien, sauf à vitesse stabilisée. A 110 km/h le moteur thermique tourne à près de 3000 t/min. Les testeurs ont tous des voitures conventionnelles dont le moteur tourne moins vite et ils protestent contre le bruit. Ils sont aussi allé voir les gens de la division moteurs qui leur affirment qu'il peut produire une puissance suffisante à un régime inférieur, et avec un meilleur rendement, pour maintenir cette vitesse stabilisée. Votre patron vous "rappelle" aimablement que cette voiture est censée être une voiture à haut rendement énergétique (chose qu'il avait oublié de vous préciser initialement). Bref, de façon évidente, il vous manque une vitesse supérieure - un "overdrive", comme on dit.

Une vitesse supérieure se reconnaît à un régime de rotation inférieur du moteur pour une vitesse de roulage donnée et un couple inférieur appliqué aux roues. Bon, si faire tourner MG1 à l'endroit a permis de faire une vitesse inférieure, peut-être que le faire tourner à l'envers va produire une vitesse supérieure. Ça va certainement réduire le régime du moteur d'après le nomographe. Mais le couple du moteur thermique tend à faire tourner MG1 à l'endroit : quand les satellites dans le PSD tournent autour de l'axe central, ils poussent à la fois la couronne extérieure (et donc les roues) et le pignon soleil (et donc MG1) dans la même direction que la leur propre. C'est tout bon quand on veut que MG1 tourne à l'endroit ; on contrôle sa vitesse en lui soutirant de la puissance. Mais pour le faire tourner à l'envers, en s'opposant au couple du moteur themique, nous devons le configurer en moteur et lui fournir de la puissance. D'où allons-nous tirer cette puissance ? On ne peut pas la prendre de la batterie sinon on va la décharger juste en roulant sur l'autoroute. Le patron ne regarde pas, alors essayons de l'obtenir grâce à MG2 configuré en générateur. Le seul problème c'est que tirer de la puissance de MG2 signifie qu'il agit comme frein en réduisant le couple disponible aux roues. Quoi ? Ça réduit le couple à la roue ? Ça y est ! L'overdrive ! Régime moteur inférieur et moins de couple aux roues !

La fin de l'histoire est évidente. La voiture roule maintenant parfaitement et les testeurs sont contents. Votre patron finit par savoir comment vous avez fait et vous licencie. Votre remplaçant prétend faire quelques changements, fait remarquer à quel point la voiture marche bien et votre patron considère qu'il ne prend plus de puissance à MG2 pour en donner à MG1 pour obtenir l'effet "overdrive". Comme le boss a eu son emploi grâce au RTI (Réseau Tentaculaire des Incompétents) votre carrière est ruinée et vous prenez un emploi de vendeur dans un drugstore. Juste au moment où votre promotion de gérant de magasin est sur le point d'être approuvée, une personne conduisant la voiture que vous avez aidé à concevoir mais avec un tournevis coincé dans MG1 perd le contrôle à cause d'un excès de couple aux roues et s'écrase dans le drugstore, vous rendant handicapé permanent. Votre chien s'enfuit de la maison. Mais, vous êtes quand même fier de savoir que vous avez bien fait un travail difficile. La belle affaire.
 
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Sami_pp

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shadoko à dit:
La raison de cette bizarrerie (appelée "mode hérétique" par certains) est de permettre de baisser le régime du moteur thermique..
Bonsoir,
Peut on donc faire l'analogie de ce mode "Hérétique" avec rapport de vitesse surmultiplié ?
 

shadoko

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Affirmatif, il s'agit bien d'une "surmultipliée électrique". :jap:
 

Sami_pp

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Ok, merci, d'ailleur, on soupsonne queques fois une vitesse du moteur faible meme sur route ou autoroute à vitesse stabilisée.
 

shadoko

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Tes soupçons sont fondés. Sur la mienne, à 90 km/h stabilisés sur le plat c'est aux alentours de 1500 t/min pour le thermique voire moins.
 

shadoko

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Similaire dans sa fonction oui (réduire le régime du moteur thermique) mais pas du tout dans son fonctionnement bien évidemment !

:jap:
 

tom501

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Mais le transfert d'energie electrique entre les deux moteurs incluant des pertes, est il toujours bénéfique au niveau du rendement global de diminuer la vitesse du moteur thermique? :?:
 

Fab

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le mode hérétique c'est trop dur !

Bonjour

J'aimerais avoir des précisions sur le fonctionnement du mode "hérétique" parce que j'ai vraiment du mal à tout saisir !

Voici ce que j'ai cru comprendre : le moteur thermique se met en marche pour ralentir le régime de MG1 et ainsi il apporte aux roues une puissance nécessaire pour permettre à MG2 de fonctionner en générateur. L'électricité alors produite est envoyée vers MG1 qui permet de soulager le moteur thermique et son régime ralentit.
Mais alors : ce mode hérétique a été concu pour diminuer le régime du moteur thermique ou de MG1 ???

Merci d'avance pour les réponses que vous m'enverrez.
 

shadoko

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tom501 à dit:
Mais le transfert d'energie electrique entre les deux moteurs incluant des pertes, est il toujours bénéfique au niveau du rendement global de diminuer la vitesse du moteur thermique? :?:
A condition que les pertes restent inférieures au gain en rendement obtenu en ralentissant le thermique, bien sûr. :jap:

Fab à dit:
Bonjour

J'aimerais avoir des précisions sur le fonctionnement du mode "hérétique" parce que j'ai vraiment du mal à tout saisir !

Voici ce que j'ai cru comprendre : le moteur thermique se met en marche pour ralentir le régime de MG1 et ainsi il apporte aux roues une puissance nécessaire pour permettre à MG2 de fonctionner en générateur. L'électricité alors produite est envoyée vers MG1 qui permet de soulager le moteur thermique et son régime ralentit.
Mais alors : ce mode hérétique a été concu pour diminuer le régime du moteur thermique ou de MG1 ???

Merci d'avance pour les réponses que vous m'enverrez.
:papy: Fab, je te conseille de relire calmement le message du début. Il faut bien garder à l'esprit que la seule source d'énergie est l'essence dans ce cas, et le problème n'est pas de mettre en marche le thermique pour faire quelque chose, puisque de toute façon il est déjà en marche. Cela n'a rien à voir avec le mode électrique. Le seul but recherché est de ne pas faire tourner le thermique trop vite, puisqu'il peut développer une puissance suffisante et avoir un rendement correct à bas régime.
 

tom501

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Si j'ai bien lu la documentation de toyota,ils ne parlent nulpart de ce mode de transmission(et à part D.Graham peu de personne en parle); est ce que c'est pour simplifier leur presentation que toyota n'en parle pas?et est ce qu'il existe des"preuves" que ce fonctionnement existe bien?:eek:
 

Fab

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Merci Shadoko !
Je pense avoir enfin compris ce mode très ingénieux grâce à vous mais il me reste une dernière petite interrogation :oops:
J'ai lu le dossier sur la motorisation hybride dont vous proposez le lien sur la conversation "comment ca marche l'hybride?" (je crois) et je me suis arrêté sur le graphe illustrant ce fameux mode hérétique. Il est dit que la puissance globale délivrée par les deux moteurs électriques est quasi-nulle et que DONC le régime du moteur peut ralentir. Je ne comprends pas trop le lien, que représente vraiment ce bilan de puissance électrique ?
 

shadoko

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tom501 à dit:
Si j'ai bien lu la documentation de toyota,ils ne parlent nulpart de ce mode de transmission(et à part D.Graham peu de personne en parle); est ce que c'est pour simplifier leur presentation que toyota n'en parle pas?et est ce qu'il existe des"preuves" que ce fonctionnement existe bien?:eek:
Puisque les guillemets ne suffisaient pas, j'ai rajouté un avertissement dans le titre... il n'est pas interdit de faire un peu d'humour, et bien entendu cette appellation n'a rien d'officiel ! :lol: Mais il est vrai que Toyota ne mentionne pas ce cas même dans le fascicule technique "PRIUS, caractéristiques de nouveau véhicule" disponible sur http://techdoc.toyota-europe.com (réf. NCF256K), alors qu'il devrait logiquement se trouver à la page TH-19 dans le paragraphe 5 "Pendant une charge réduite en régime croisière". Cependant pour les preuves, je les ai devant mes yeux tous les jours. :cool:

Fab à dit:
Merci Shadoko !
Je pense avoir enfin compris ce mode très ingénieux grâce à vous mais il me reste une dernière petite interrogation :oops:
J'ai lu le dossier sur la motorisation hybride dont vous proposez le lien sur la conversation "comment ca marche l'hybride?" (je crois) et je me suis arrêté sur le graphe illustrant ce fameux mode hérétique. Il est dit que la puissance globale délivrée par les deux moteurs électriques est quasi-nulle et que DONC le régime du moteur peut ralentir. Je ne comprends pas trop le lien, que représente vraiment ce bilan de puissance électrique ?
Fab, nettoie tes lunettes et/ou lis moins vite : il n'y a pas la phrase que tu dis dans cette présentation. :?: Il est dit simplement que cet échange de puissance sert à réduire la vitesse du thermique (sans quoi il apparaîtrait totalement inutile), et sans détailler parce que ça dépasse le niveau de l'exposé (voir la traduction du texte de G. Davies pour les détails), mais il n'est pas écrit "donc" : ce n'est pas parce que le bilan est nul que la vitesse du thermique est réduite. Et ce bilan de puissance nul signifie simplement que la batterie n'est ni chargée ni déchargée.
 

manu

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shadoko à dit:
.... Et ce bilan de puissance nul signifie simplement que la batterie n'est ni chargée ni déchargée.
Pourtant sur le diagramme du moniteur, les flèches ne cessent de passer d'un sens à l'autre entre la batterie et le moteur électrique. Pourquoi ne pas les avoir purement et simplement enlevées lors du mode hérétique ?
 

croco78

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manu à dit:
Pourtant sur le diagramme du moniteur, les flèches ne cessent de passer d'un sens à l'autre entre la batterie et le moteur électrique. Pourquoi ne pas les avoir purement et simplement enlevées lors du mode hérétique ?

Pour l"avoir constaté en roulant avec Priusfan et son CANview, lorsque les flèches changent sans cesse de sens autour de la batterie, elles correspondent à des intensités assez faibles de l'ordre de l'ampère et changent rapidement de signe à la moindre fluctuation de puissance. Ce ne sont en aucun cas des dizaines d'ampères qui vont et viennent dans la batterie.

Si on remonte le seuil d'apparition des flèches pour des courants plus importants, on risque par exemple de ne plus détecter le courant résiduel (quand on n'appuie pas assez sur la pédale de frein à l'arrêt) qui va par contre finir par vider la batterie pour peu que l'arrêt se prolonge. :jap:
 

Hybridébridé

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prius007, dans le post suivant : http://prius-touring-club.com/vbf/showthread.php?t=884&page=2
annonce qu'il est possible de "forcer" le mode hérétique en faisant apparaître une flèche verte au tableau de bord, grâce à une pression judicieuse sur l'accélérateur (merci à lui pour cette info :jap: ). Ca serait possible, jusqu'à une vitesse de 120 km/h. Les consommations qu'il a mesurées sont tout bonnement incroyables et bien en dessous de ce que j'avais cru possible jusqu'alors.

Je n'ai pas encore lu l'article donné en lien par prius007, mais ce qu'il annonce dans son post remet d'ores et déjà en question ce que j'avais cru comprendre. :-? Je pensais que le mode hérétique était LE mode utilisé par défaut à vitesse routière stabilisée (sur le plat sans demande de puissance importante), comme on semble d'ailleurs le voir dans les différents simulateurs donnés en lien sur le forum, et qu'il n'y avait pas de vitesse maxi pour la mise en oeuvre de ce mode hérétique.:eek:

Ce mode hérétique serait-il donc un mode ne s'activant que dans certaines conditions bien précises, ou bien le mode donné par Prius007 est-il encore un autre mode "super-hérétique" ?
Y a t-il une vitesse max limite pour le mode hérétique ?
Est-il possible en théorie de maintenir un mode générant des consos aussi basses en continu ?

De bons samaritains et notamment le grand professeur Shadoko auraient t-ils une idée sur la question ?
 

shadoko

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Ce mode hérétique (appellation non approuvée par Toyota !) n'est en aucun cas une façon particulière de conduire, mais simplement la façon dont la transmission électro-mécanique de la Prius simule une surmultipliée de boîte conventionnelle.

Il n'y a pas de secret : toute l'énergie vient de l'essence, et consommer moins ne peut se faire qu'en limitant les pertes au maximum, et en faisant travailler le moteur dans sa zone de meilleure efficacité. L'article cité par prius007 ne recommande pas autre chose que de faire cela : en restant le plus possible entre 1400 et 2200 t/min (l'auteur a rajouté un compte-tours :-D ) et en évitant les transferts d'énergie de ou vers la batterie. C'est là qu'est la difficulté : si on se contente de faire tourner le thermique à régime modéré, le plus souvent ça ne correspond pas à la puissance nécessaire et on va par exemple recharger la batterie, donc diminuer le rendement global car toute charge/décharge occasionne des pertes. L'auteur dit bien également qu'il faut être patient, et savoir ralentir dans les côtes ou ne pas accélérer à donf pour les mêmes raisons.

Pour ma part, je ne vois rien de révolutionnaire là-dedans, et je crois qu'il faut surtout se garder de tirer des conclusions sur l'efficacité d'une méthode de conduite à partir de la lecture des consommations instantanées, car elles sont très fluctuantes et sensibles à des variations pouïémesques des paramètres extérieurs (vent, pluie, pente de la route...).

Ci-dessous, deux courbes qui vous permettront de comprendre un peu mieux cette histoire de rendement (en haut, tests d'un labo américain ; en bas, données Toyota).

prius-curves.gif
 

prius007

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Meudon
Bien sur que Shadoko à raison.

Néanmois, le fait d'avoir bien compris ce fonctionnement, m'à permis sur les 15 dernier jours de faire baisser ma conso moyenne de 4,6 à 4,1 L (Sur 600 Km.)

2/3 de mon parcours est sur une route 4 voies avec une limitation à 90 Km/H. Donc cela se prete bien à ce type de test. Mais effectivement, la temperature etait de 20/25°C et pas de pluie.

Le terme "forcer" pour le mode hérétique n'est sans doute pas le plus clair. Le mode hérétique étant juste une plage "optimum" de fonctionnement du HSD.

Et Effectivement, trouver cette zone n'est pas facile, dans la mesure ou les instrument de bord ne renvoi pas d'informations comme par exemple le couple du moteur. le seul parametre étant la conso instantanée.
 

valkariasgirls

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Bon alors cela ne doit pas être une méthode pour blonde car franchement je n'y arrive pas en plus je n'es pas entiérement compris comment il fallait faire ????? faîtes des explications pour blonde SVP
 
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