le "mode hérétique" de la transmission

[planétaire]

Afin d'éviter une pandémie de migraines voici la solution, qui va en étonner plus d'un, au petit problème:

Les roues, à 130 km/h tournent à 130/60*1000/1,95=1111 tr/mn (Facile à retenir)
Donc MG2 tourne à 1111*4,11= 4567 tr/mn (re-fastoche à retenir)

Pour savoir si la Prius 2 est en mode hérétique ou pas, également appelé "recirculation d'énergie",
il faut comparer 72% de la vitesse de MG2, 3288 tr/mn avec celle du thermique.

Donc hérétique sur autoroute à vitesse stabilisée dans les conditions indiquées dans le message précédent,
2600 étant inférieur sans aucune contestation à 3288.

En résumé, dans cette situation MG2 qui est entrainé par le thermique se comporte en génératrice de courant
électrique lequel est renvoyé sur MG1 qui fonctionne en moteur, permettant ainsi au thermique de tourner moins vite.

Pas encore de migraine ?
On peut aller plus loin dans les calculs.

Il est possible de déduire dans ce cas quel est le part de puissance transmise aux roues mécaniquement et électriquement.

Je vous fait grâce des calculs. Le résultat est 27% en électrique et 73% en mécanique.

Un rien change ces proportions. Avec une autre mesure que j'avais effectuée, j'avais lu 2750 tr/mn et alors 20% électrique et 80% mécanique.

Comme un thermique peut fournir la même puissance à différents régimes. La prius le fait aussi, faiblement à un tel régime,
très fortement à 1200 tr/mn. Donc il n'y a pas un régime du thermique à 130 km/h mais plusieurs.

Et le rendement de transmission ?
Pas de problème, MG2 à 4567 tr/mn et 63Nm a un rendement de 88% en incluant son électronique.
Je n'ai pas MG1 mais en première approximation, étant de même technologie, le rendement est supposé aussi 88%,
probablement pessimiste, MG1 n'est pas comme MG2 aux 3/4 de son régime maxi.
Soit rendement 77% électrique
Et rendement 95% mécanique (sans doute pessimiste)
Rendement de transmission 90% au niveau du Psd suivi des engrenages et chaines qui démultiplient de 4,11.

Et quand le thermique tourne à 3288 tr/mn la part de transmission électrique devient quasi-nulle, le rendement frôle alors les 95%.
C'est une petite accélération ou une petite montée.

La transmission de la Prius, à 130 km/h est optimisée pour une légère accélération.

A+

 

[visiteurxxx]

C'est donc pour ça que sur autoroute on voit des flux électriques en permanence dans un sens, puis dans l'autre !

Mais je n'ai pas trop compris l'intérêt du truc au niveau consommation...
Il y a pas mal de perte en rendement quand même. Pourquoi ne pas être à 100% thermique ?

 

[visiteurxxx]

Autre question : à partir de quelle vitesse (sans vent, vitesse constante, etc...) on passe en hérétique ?

A t'on l'intérêt de rester en dessous de cette vitesse pour réduire la conso ?

 

[planétaire]

Quand on a les flux électriques qui changent sans arrêt de sens sur l'odb c'est que le courant-batterie est quasi-nul.
Ici on parlait de courant entre les deux moteurs électriques. Ce sont deux notions.
Les deux peuvent être simultanés mais cela complique les explications.

Au niveau forte puissance il y a 3 protagonistes : MG1, MG2 et la batterie.
Il peut y avoir des échanges 2 par 2 ou les 3 ensemble. 😳

L'intérêt ? Réduire les frottements du thermique, 2600-2750 tr/mn au lieu de 3288 tr/mn. 😀

L'autre formule est celle de la boite de vitesse qui nous aurait obligé à tourner à 3288 tr/mn en diminuant la durée d'injection
pour rester à 24 kW ou d'ajouter une surmultipliée comme le disait Shadoko.
Mais du coup plus de variation continue. Retour à l'embrayage, aux rapports à passer pour doubler ...

Là on sort du seul mode hérétique.

Concernant ta deuxième question:

Il n'y a pas une vitesse en-dessous de laquelle on passe en hérétique.
On est en mode hérétique quand le thermique tourne moins vite que la prise directe. Cela se règle en accélérant plus ou moins.
A priori la Prius, à vitesse stabilisée, sur plat etc.. est en mode hérétique à partir de 45 km/h jusqu'à plus de 130 km/h.
En dessous de 45 km/h le thermique, qui ne peut tourner à moins de 1150 tr/mn, tourne "trop vite", d'autant plus qu'à ces vitesses on est souvent en accélération.

D'où le côté hérétique attribué à tord aux Pulse & glideurs.

A+

 

[visiteurxxx]

Merci pour ces explications !
Tu connais ça comment ? Tu bosses chez TOYOTA ou quoi ? 😎

Réduire les frottements du thermique, 2600-2750 tr/mn au lieu de 3288 tr/mn.

Et le gain en frottement suffit à compenser les pertes au niveau de MG1 et MG2 ?!?

qui ne peut tourner à moins de 1150 tr/mn

Pourquoi ?

Je suppose que le surplus de puissance sert à recharger la batterie non ?

 

[planétaire]

Merci pour ces explications !
Tu connais ça comment ? Tu bosses chez TOYOTA ou quoi ? 😎

Non. Mais j'utilise PriusCanMonitor dans ma Prius2, les formules de calcul du psd et les travaux publics du labo américain : Argone.

Et le gain en frottement suffit à compenser les pertes au niveau de MG1 et MG2 ?!?

C'est une très bonne question: un tel sytème est un ensemble de compromis.
Je n'ai pas d'info précise donnant les pertes en fonction de la vitesse du thermique. A 1000 tr/mn c'est de l'ordre d'1kW.
Shadoko a peut-être la réponse. En tout cas la courbe de rendement du thermique redescend passé 2000-3000 tr/mn.

Ce sont les ingénieurs de Toy qui ont fait le choix que le thermique fonctionne à vitesse stabilisée en mode hérétique.
Autrement dit le meilleur rendement de transmission est obtenu lors d'accélérations modérées et pas à vitesse stabilisée.
J'appellerai ici ce seuil d'équilibre de vitesse stabilisé "point stabilisé"

Il y a là, je suppose, une notion d'utilisation statistique d'un tel véhicule.
En effet, en pratique, la notion de vitesse stabilisée est rare.
Les mesures que j'ai faites sont difficiles à obtenir. 100 tr/mn en trop et la vitesse augmente...etc... Le régime stabilisé est très minoritaire !!
Donc il ne faut pas concevoir un véhicule en se focalisant dessus.
Le régulateur lui-même ne maintient pas longtemps un régime précis.
En pratique toujours, il y a des utilisations à puissance au-dessus du "point stabilisé", lors d'accélérations et quand on monte une côte.
A l'inverse quand on descend ou ralentit, dans une partie des cas le thermique est arrêté. Encore plus quand la vitesse est faible.

Statistiquement il y a plus de points d'utilisations avec accélérations que de points en dessous du "point stabilisé"
D'où mon hypothèse qui est: Ils ont fait le meilleur compromis possible dans le choix du nombre de dents des engrenages du psd
en tenant compte d'une vue statistique sur routes.

Pourquoi ? 1150 tr/mn

Je suppose que le surplus de puissance sert à recharger la batterie non ?

Chez toy ils n'ont pas voulu que le thermique tourne avec injection à moins de 1150 tr/mn. Pour réduire la puissance c'est la durée d'injection qui est réduite.
Je suppose que les frottements étant quasi-constants (*), ceci explique pourquoi le rendement baisse nettement dans cette région.



C'est le hsd (le cerveau) qui décide s'il va y avoir surplus de puissance pour recharger les accus parce que:

• soit parce que les accus ne sont pas au niveau neutre de 63%.
• soit il considère que ce sera rentable, même après pertes lors de la charge+décharge des accus. Cas du thermique à très bas régime et qui serait à un mauvais rendement s'il ne servait pas en plus à charger les accus.

Oui. MG1 et MG2 s'échangent probablement quasi-constamment du courant. Et au passage le Hsd peut décider d'en envoyer une partie ou d'en prélever une partie des accus.

A+

(*) C'est un peu réducteur, dans une réaction d'oxydation, il ne faut pas oublier le célèbre pompage

 

[planétaire]

Répartition de la transmission de la puissance du thermique

Voici un graphique montrant la répartition de la puissance du thermique vers les roues entre la voie électrique
et la voie mécanique à vitesse stabilisée.

Verticalement le pourcentage par la voie électrique
Horizontalement la vitesse en km/h

En dessous de 45 km/h en pointillé c'est une hypothèse, le thermique ne fonctionne pas en dessous d'environ 5kW.
Les courbes ont été lissées. Au-delà de 130 km/h c'est une extrapolation.

En pratique on se trouve quelque part dans la zone jaune.
Parce que le Hsd décide quel sera le régime moteur et adapte la durée d'injection pour obtenir la puissance demandée.
Et donc à une vitesse de la Prius2 en km/h plusieurs régimes du thermique sont possibles.

Ce graphique est issu de relevés faits avec PriuscanMonitor qui m'a donné, pour différentes puissances, les régimes possibles du thermiques.

A+

 

[Speedy]

J'essaye de comprendre et il y a un point sur lequel je n'arrive pas à accrocher :

Pour une vitesse donnée (et stabilisée) on peut demander une puissance différente au thermique et fonction de tout un tas d'autres paramètres : variation même minime de la pente de la route, masse volumique de l'air, sens du vent, charge de la batterie, pression des pneus, âge du capitaine, etc, etc... Ҫa, OK.

Mais pour une puissance donnée demandée au thermique, il doit bien y avoir un point régime/couple où le rendement est optimisé.
Ou alors le HSD tiend compte d'un rendement global incluant celui de la transmission ?

 

[planétaire]

Très judicieux.

C'est effectivement le prochain os à ronger.
Je veux dire qu'il n'a pas encore été rongé et que je reste sur ma faim aussi.

Petit rappel: cartographie d'une Prius

En vertical la durée d'injection, en horizontal les tr/mn.
On voit bien qu'à un nombre de tours/mn donné il y a plusieurs points supperposés.
Et que plus la vitesse est élevée et plus ils sont rapprochés, ce qu'on voit aussi forcément dans le diagramme % de répartition deux messages au-dessus.

Comment et qui choisit ?

Le seul début de piste serait que selon qu'on accélère pour atteindre un point d'une puissance donnée ou qu'on y arrive en relevant l'accélérateur le Hsd ne prendrait pas le même couple durée_d'injection/régime.

Mais là ......

Au-dessus de, disons 1700 tr/mn, pour ce qui est du rendement il faut remarquer que si le thermique tourne plus vite, en principe les frottements doivent augmenter. On devrait perdre en rendement par rapport à un point de même puissance à régime plus bas. Mais le point le plus rapide correspond à une diminution de la part de transmission électrique ce qui augmente le rendement de transmission! Comme un équilibre subtilement caché.
Et à l'inverse, à basse vitesse, en-dessous de 45 km/h si le thermique augmente son régime, son rendement augmente mais par contre la part de transmission électrique augmente aussi et là aussi les effets sont de sens inverse.

A+

P.S. Tous mes graphiques sont habituellement avec batterie au point neutre.

 

[Speedy]

Bon. Le "chapeau japonais" en haut du graphique, je serais assez tenté de supposer que cela correspond à des moments ou la machine a décidé pour une raison X de favoriser la puissance au détriment du rendement. Phases transitoires en accélération pour la partie gauche ???
A droite, c'est plus flagrant : il n'y a rien ou presque dessous. Et puis à plus de 4000 tours, c'est bien de la puissance que l'on cherche. Plus le régime augmente, plus le temps d'injection diminue (et là, les points sont bien groupés sur une ligne). C'est logique : le moteur tourne trop vite, on a plus le temps d'injecter l'essence.

Enfin... C'est une hypothèse.

Ajout : En y réfléchissant un peu, c'est peut-être l'air qui n'a pas le temps de rentrer dans le cylindre mais cela revient au même.

 

[Speedy]

Pour mieux comprendre le graphique de Planetaire dont je ne me lasse pas (je l'ai déjà dit, j'essaye de comprendre), pouvez-vous m'ôter un doute :
A quelle grandeur physique correspond l'axe de ordonnées ?

- Du temps d'injection par unité de temps du système de mesure ?
- Du temps d'injection par tour moteur ?

(dans les deux cas, l'unité m'importe peu)

 

[planétaire]

C'est la durée du signal électrique de l'électro-vanne d'un injecteur. Donc un peu plus que la durée de passage du carburant.
Comme ordre de grandeur c'est 1 à 3 ms à 1000 tr/mn
Dans Priuscanmonitor cette durée est ensuite multipliée par les tr/mn et par un coef.

A+

 

[planétaire]

Dans le mode hérétique il n'y a pas forcément de flèche vers la batterie (la verte) ni dans l'autre sens.

Par contre il faudrait inventer une flèche qui revient "des roues" vers le moteur thermique.

A+

 

[Laurent EDOUARD]

Air et tic

Question : le mode hérétique peut-il être illustré par un visuel unique ?
Si oui, peux-tu jeter un œil dans "mes images", j'y ai chargé un max de visuels Si tu trouves le bon, je t'invite à le mettre en place

 

[planétaire]

Je t'ai mis un visuel hérétique dans ton message.

Pourvu qu'il n'effraye pas trop 😛

 

[shadoko]

hérétique, me voilà

Pardon, mais j'ai une objection concernant le "mode hérétique", dont le nom est avant tout humoristique et dont la définition ne peut pas se résumer à ce qui s'affiche sur l'écran, pour la bonne raison que l'écran ne fait pas de distinction entre MG1 et MG2.

Comme toujours, il faut revenir aux remarquables explications de Graham Davies, le grand pédagogue es priusologie :

http://prius.ecrostech.com/original/PriusFrames.htm

Plus particulièrement, il faut lire le paragraphe "What's Going On as I Drive my Toyota Prius?" qui explique très bien pourquoi ce terme a été choisi. Et dans ce paragraphe, Graham suggère d'aller lire une explication alternative de ce mode que je trouve pour ma part la plus pédagogique.

En bref, le qualificatif "hérétique" vient du fait que dans ce mode, MG2 (qui comme vous le savez est directement lié aux roues) freine la voiture, tout en produisant du courant. Ce qui n'est pas très intuitif : a priori on ne voit pas immédiatement l'intérêt de freiner quelque chose qui transmet son mouvement aux roues !

Or c'est en réalité le principe même de cette transmission électro-mécanique, qui permet de faire varier de façon continue le couple aux roues comme le fait une boîte de vitesses, mais de façon discontinue. Sauf que là, les engrenages entre le moteur thermique, MG2 et les roues étant fixes, la seule façon de diminuer ce couple à grande vitesse est... d'en enlever en freinant via MG2 ! Ce qui bien sûr a pour effet d'alimenter MG1 en électricité, le bilan énergétique est donc nul aux pertes près.

J'avais il y a longtemps procédé à quelques relevés sur ma Prius où on distingue bien ce passage au mode "hérétique" : c'est quand la puissance de MG2 devient négative et celle de MG1 positive, le cas "ordinaire" étant l'inverse. On peut en faire un graphique et on obtient ceci :

On voit assez bien que la somme des puissances de MG1 et MG2 (courbe rouge) est souvent relativement proche de zéro, mais leurs puissances individuelles non. Sur cette figure, le "mode hérétique" (qui, rappelons-le, n'a aucun intérêt particulier d'un point de vue énergétique) est utilisé entre 8 et 10 min environ, c'est-à-dire à vitesse relativement élevée et demande de puissance motrice assez faible.

 

[thierryb]

Merci Shadoko.
Je cherchais une explication du mode hérétique, et maintenant je l'ai.
Je m'inquiétais de ne pas comprendre, car j'avais le sentiment de rater quelque chose pour consommer moins. Finalement, si j'ai bien compris, cela ne sert pas à consommer moins. Donc on peut l'oublier ; sauf pour la curiosité.

 

[Sandoli]

Je crois que le mode hérétique sert à consommer moins. MG2 freine la voiture, fournit de l'électricité à MG1 qui lui freine le moteur thermique. Le bilan électrique est "presque" neutre, mais le thermique tourne moins vite.

 

[planétaire]

Oui, sauf que MG1 ne freine pas le thermique. MG2 "freine" la voiture dans ce sens qu'il prélève de la puissance issue du thermique avant qu'elle n'arrive aux roues. MG2 fonctionne en générateur.
Elle est ensuite envoyée sur MG1 qui fonctionne en moteur. Ceci permet au thermique de tourner moins vite. Il tourne moins vite grâce au pilotage de son injection d'essence..

En général le mode hérétique amène un rendement global inférieur. Car une partie de la puissance du thermique est ré-injectée via deux conversions mécanique<->électrique, donc des pertes.

A chaque km/h il y a une vitesse du thermique qui est à la limite entre le mode normal et le mode hérétique. Donc quand MG1 et MG2 ne s'échangent quasiment plus de puissance.
Sur route cela correspond à une phase d'accélération. Le mode hérétique a donc un intérêt technique, si on veut un fonctionnement en continu du thermique.

A+

 

[shadoko]

Je crois que le mode hérétique sert à consommer moins.
....

Catégoriquement : non.

Voir les commentaires de planétaire, et, bien sûr, les explications initiales de Graham Davies données plus haut. Ce n'est qu'une version électro-mécanique de la vitesse supérieure sur une boîte mécanique.

Bien sûr, passer la vitesse supérieure sur une voiture priustorique fait consommer moins dans certains cas, mais... c'est vrai aussi des autres vitesses dans d'autres cas.

 

[Sandoli]

C'est bien assez compliqué, je ne veux pas induire les gens en erreur, par contre j'ai besoin de comprendre 🙂

Ce que je crois avoir compris :

Pour une vitesse de croisière aux roues, comme le thermique tourne un peu trop vite et qu'on n'a pas besoin de trop de couple aux roues, on veut trouver un moyen de le ralentir pour consommer moins. Comme tout est lié via le train planétaire, et qu'on veut conserver la vitesse aux roues, on va utiliser MG1 pour abaisser la vitesse du thermique (ce que j'ai raccourci en "freiner le thermique"). Pour ce faire, on doit rendre MG1 moteur. Mais MG1 ne peut pas puiser dans la batterie pendant très longtemps... Ça tombe bien, on n'a pas trop besoin de couple aux roues, vu qu'on est en vitesse de croisière, donc on peut prélever un peu de couple en basculant MG2 en générateur, qui va alimenter MG1. La boucle est bouclée, ça me parait plus simple de raisonner dans ce sens, mais pour quelqu'un d'autre ça le serait peut-être moins.

Ce qui me parait moins trivial :

Comment prélever suffisamment de couple à la roue, pour pouvoir alimenter MG1 sans pour autant ralentir la voiture.
Les conditions pour basculer en mode hérétique paraissent assez restrictives.

Est-ce que c'est pour ça que le mode hérétique est assez difficile à "trouver" ?

 

[Sandoli]

Je ne veux pas me mettre les vieux de la vieille à dos, mais plus je lis les explications de Graham Davies, et plus ça corrobore mon idée, mais peut-être que je ne fais que m'enfoncer dans mon erreur :

Au chapitre "What's Going On as I Drive my Toyota Prius?", paragraphe "Cruising at Moderate Speed" :

- "In order to operate efficiently at low power (and perhaps also to give you a quiet ride) the ICE runs at a low spin rate."
Ce qui veut dire que le but de la manœuvre est bien d'avancer efficacement (en consommant peu donc) avec juste la puissance requise (et peut-être également avoir moins de nuisance sonore).

- "Without the resistance of MG1, the ICE would just spin up MG1 instead of moving the car."
Ce qui signifie pour moi bel et bien que MG1 est là pour faire de la résistance au thermique, et donc le freiner.

Merci de ne pas trop incendier le jeunot 😎

 

[planétaire]

Je ne veux pas me mettre les vieux de la vieille à dos, mais plus je lis les explications de Graham Davies, et plus ça corrobore mon idée, mais peut-être que je ne fais que m'enfoncer dans mon erreur :

Au chapitre "What's Going On as I Drive my Toyota Prius?", paragraphe "Cruising at Moderate Speed" :

- "In order to operate efficiently at low power (and perhaps also to give you a quiet ride) the ICE runs at a low spin rate."
Ce qui veut dire que le but de la manœuvre est bien d'avancer efficacement (en consommant peu donc) avec juste la puissance requise (et peut-être également avoir moins de nuisance sonore).

Oui, le but est de faire tourner le thermique dans des régions de bon rendement. Donc il vaut mieux le piloter en mode "hérétique", donc le ralentir, que de le forcer à tourner vite en réduisant seulement l'injection.
Seulement le hic qui peut se pointer est que, en réduisant beaucoup la vitesse du thermique, on soit obligé de fermer le papillon des gaz et ajouter des pertes par pompage. D'un côté on a réduit les pertes par frottements internes en tournant moins vite, mais d'un autre le papillon se ferme...

- "Without the resistance of MG1, the ICE would just spin up MG1 instead of moving the car."
Ce qui signifie pour moi bel et bien que MG1 est là pour faire de la résistance au thermique, et donc le freiner...

Essayons de ne pas être trop théorique...

MG1, en mode ordinaire, résiste au couple du thermique en étant entraîné par lui.
MG1, en mode hérétique fournit un couple au thermique ET tourne en sens inverse du mode ordinaire. (*)
Ce qui ne fonctionnerait pas longtemps serait qu'il fournisse un couple et tourne en sens ordinaire. Le thermique s'emballerait. Mais là je viens de décrire le rôle de MG1 en démarreur !

A+

(*) En fait, en mode hérétique, MG1 et le thermique se balancent à travers la ... du couple. Et résistent en même temps. Un maquis ce truc

 

[shadoko]

@ Sandoli : je le répète, dire que le mode hérétique sert à consommer moins n'a pas plus de sens que de dire que la cinquième (ou sixième...) vitesse sert à consommer moins sur une boîte mécanique.

Bien sûr, parfois ce sera le cas... et parfois pas. S'il y a plusieurs vitesses c'est que chacune a son rôle en fonction des conditions de roulage du moment.

Il faut s'ôter de la tête que ce mode "hérétique" est spécial. C'est juste le mode symétrique du mode "non-hérétique" (disons orthodoxe), où MG1 est générateur (entraîné par le thermique) et MG2 moteur.

La transmission électro-mécanique de la Prius réalise par voie électro-mécanique cette démultiplication variable que d'autres réalisent par voie purement mécanique. Cette variation continue présente nécessairement un point neutre au-dessus duquel le fonctionnement est inversé par rapport à celui des basses vitesses. Ce n'est que notre manque d'imagination technique qui nous fait voir ce mode comme "hérétique".

À la limite, seul le "point neutre" entre le mode hérétique et le mode orthodoxe (appelons-le mode suisse ), celui où il y a le moins de conversion d'énergie via les circuits électriques, peut avoir un intérêt particulier pour consommer moins.

 

[Sandoli]

À la limite, seul le "point neutre" entre le mode hérétique et le mode orthodoxe (appelons-le mode suisse ), celui où il y a le moins de conversion d'énergie via les circuits électriques, peut avoir un intérêt particulier pour consommer moins.

Hmm... Je ne vois pas trop à quoi correspond ce mode suisse en pratique 😱

Empiriquement, je dirais : on bascule d'un besoin de puissance à une vitesse de croisière, on arriverait à un moment où la seule puissance du thermique à un régime idéal suffirait à propulser la voiture, c'est bien ça ? Mais si la demande de puissance continue à diminuer, et le thermique à ralentir et donc passage dans l'hérésie, quels que soient les transferts électriques, c'est tout bénéf pour la consommation non ?

@Laurent Edouard
Désolé de poller ton sujet ! Mais pour contribuer un petit peu, j'ai l'impression que la schématisation du mode hérétique est un vrai challenge, je crois que Planétaire avait suggéré une flèche qui va des roues vers le moteur électrique... ? Dans le sens inverse de la fléche qui part du moteur thermique vers les roues !
Sinon tu peux utiliser ce schéma :

😀

PS : Oups, je n'avais pas vu que le compte du schéma mode hérétique avait déjà été réglé !