Prius 4 HR - Moteur électrique/générateur "dual"

[Mal_B]

Je voudrais réveiller ce fil pour revenir sur le fonctionnement du système hybride de la P4 HR.

La raison est qu'après bientôt 2 ans d'utilisation (enchantée), j'ai pu constater régulièrement qu'il est possible de mettre la voiture dans un mode où le thermique démarre et tracte, tout en restant en EV mode affiché avec les 2 moteurs électriques qui poussent aussi. On sent bien la différence de couple dans ce mode, sans le ramollissement qui se produit quand le thermique démarre après consommation de la réserve batterie pour l'EV.

Dans ce mode intermédiaire, avec les 2 MG qui poussent et consomment, la batterie baisse, comme en EV, mais moins puisque le thermique tourne aussi. J'en suis arrivé à penser que si le petit MG (j'oublie toujours leurs n°) ne pousse pas en mode HV, c'est qu'il doit fonctionner en générateur pour économiser/recharger la batterie, mais qu'il peut se mettre à pousser aussi, en consommant, même si le thermique tourne.

Du coup en essayant de réfléchir à la cinématique dans cette situation, j'ai réalisé que je n'avais pas de schéma "officiel" du système HSD. Au début de ce fil on trouve plusieurs schéma qui datent d'avant la commercialisation et sont en partie hypothétiques. Je ne sait pas trop si et lesquels se sont avérés valides.

Avons nous, quelque part, une représentation de référence, non supputative, de la cinématique de la P4 HR ?

 

[Mister MMT]

La raison est qu'après bientôt 2 ans d'utilisation (enchantée), j'ai pu constater régulièrement qu'il est possible de mettre la voiture dans un mode où le thermique démarre et tracte, tout en restant en EV mode affiché avec les 2 moteurs électriques qui poussent aussi. On sent bien la différence de couple dans ce mode, sans le ramollissement qui se produit quand le thermique démarre après consommation de la réserve batterie pour l'EV.

Dans ce mode intermédiaire, avec les 2 MG qui poussent et consomment, la batterie baisse, comme en EV, mais moins puisque le thermique tourne aussi. J'en suis arrivé à penser que si le petit MG (j'oublie toujours leurs n°) ne pousse pas en mode HV, c'est qu'il doit fonctionner en générateur pour économiser/recharger la batterie, mais qu'il peut se mettre à pousser aussi, en consommant, même si le thermique tourne.

Salut Mal_B, à mon meilleur savoir, en mode EV, le thermique doit être à l'arrêt. Les MG1 et MG2 ne sont capables de propulser en "mode dual" la Prius 4 HR, thermique à l'arrêt, et la la roue libre à rouleaux engagée. Je ne sais donc pas à quoi correspond ce que tu nous décris. Est-ce que ce serait le mode hérétique ou MG1 tourne à l'envers pour ralentir le thermique ?

Je ne sais pas si le Nomograph incorporé dans HA peut le visualiser, mais si quelqu'un pourrait nous le montrer avec des captures d'écran, ce serait très apprécié.

Le fonctionnement de la roue libre à rouleaux (sprag en Anglais) est très bien expliqué dans la vidéo mis pas genfuture dans le message parlant de la transmission de la Chrysler Pacifica Hybride rechargeable, commenté par moi dans le message juste après. Son implémentation dans la transmission de type HSD est différente de celle de la Prius 4 HR, mais le fonctionnement est identique.



Pour comprendre le fonctionnement de la transmission P610 de la Prius 4, et comment faire fonctionner MG1 et MG2 ensemble en mode EV dans la Prius 4 HR, il y la une autre vidéo de John Kelly de WeberAuto. La partie concernant cette question va de 15:30 à 19:35, et m'a semblé assez facile à comprendre, mais je recommande vivement de visionner toute la vidéo.



Elle est extraite de la description en profondeur de la P610



Bon courage avec ces explications en américain !

Jan

 

[Mal_B]

merci MrMMT,
je pense avoir vu la vidéo weber mais ne suis pas sur, je vais donc revoir, ainsi que vos explication (genfuture et toi). Et tenter de me faire mon schéma et mon idée.

Pour ceux qui on la possibilité de tester avec HA sur une PHR (je suis iPhone donc pas de HA), une façon simple de mettre la PHR dans le mode dont je parle est de rouler avec du potentiel EV, en mode EV bien sur, et d'enclencher le désembuage du pare-brise. Le moteur démarre instantanément et reste actif, tout en ayant le mode EV qui reste affiché. Lors de cette mise en route thermique, on ne sent pas le coup de mou de la fin de propulsion de MG1.

 

[Mister MMT]

Oui, fait cela.

Avec le thermique enclenché, la Prius 4 Hr fonctionne exactement de la même façon que la P4 normale, avec le grand avantage que le thermique est assisté par une batterie LiIon. C'est une des raisons pourquoi elle ne consomme pas plus dans ce mode que la P4 normale.

une façon simple de mettre la PHR dans le mode dont je parle est de rouler avec du potentiel EV, en mode EV bien sur, et d'enclencher le désembuage du pare-brise. Le moteur démarre instantanément et reste actif, tout en ayant le mode EV qui reste affiché. Lors de cette mise en route thermique, on ne sent pas le coup de mou de la fin de propulsion de MG1.

Est-ce que cela dure longtemps ? Je m'explique: cela semble correspondre au stade 1a pendant lequel le thermique tourne juste pour réchauffer le catalyseur et le liquide de réfrigération sans produire de la puissance de propulsion. Cela pourrait expliquer ce que tu appelles "ne pas sentir le coup de mou de la fin de propulsion de MG1". Après cette phase, je m'attendrais que le voyant EV s'éteigne, car tu continueras en mode HEV. Est-ce le cas ?

Jan

 

[Mal_B]

Est-ce que cela dure longtemps ? Je m'explique: cela semble correspondre au stade 1a pendant lequel le thermique tourne juste pour réchauffer le catalyseur et le liquide de réfrigération sans produire de la puissance de propulsion. Cela pourrait expliquer ce que tu appelles "ne pas sentir le coup de mou de la fin de propulsion de MG1". Après cette phase, je m'attendrais que le voyant EV s'éteigne, car tu continueras en mode HEV. Est-ce le cas ?

Jan

Non, ça dure. J'ai déjà fait toute la montée du col au départ de chez moi, en hiver avec la pêche du EV, en consommant moins de batterie et le mode EV allumé tout le temps. Avec des température clémente la batterie chargée permet tout juste de monter le col, sans chauffage ni clim'. En hiver ça ne suffit pas. Avec le dégivrage, le thermique reste actif tout le temps et la batterie arrive en haut avec de la réserve et tout le long le couple caractéristique des 2 moteurs électriques. Et le thermique prend des tours quand on accélère.

J'ai la quasi certitude que les cliquets empêchent le thermique de tourner à l'envers, ok, mais que s'il tourne normalement avec un couple suffisant, les 3 moteurs peuvent pousser. Mais je n'arrive pas à me figurer si c'est bien possible sans avoir un modèle fiable de la cinématique.

 

[Mister MMT]

Eh ben, je n'y comprends plus rien alors.

Il faudrait l'avis d'un autre membre plus "ingénieur" que moi et si possible de quelqu'un pouvant faire un trajet similaire enregistré par HA.

Jan

 

[Pizzabad]

Le mode S1a, c’est à dire lorsque le thermique monte en température et que la batterie HT est la seule à soutenir la traction, offre cette sensation de «*coup de mou*» dans l’accélérateur,. Si bien que pour la tienne la vitesse constante, il faut appuyer plus fort sur l’accélérateur... Donc le mode décrit par Mal_B semble différent. Il me semble l’avoir vécu aussi en appuyant sur le désembuage malencontreusement.

Les autres moments pendant lesquels la PHV démarre le thermique font basculer en mode HV donc cela ne correspond pas à la situation particulière évoquée par Mal_B.

 

[Mal_B]

Les autres moments pendant lesquels la PHV démarre le thermique font basculer en mode HV donc cela ne correspond pas à la situation particulière évoquée par Mal_B.

Sous réserve de vérification, je crois aussi que le démarrage sur batterie pleine en descente est dans ce mode aussi. Le mode EV ne s'éteint pas sur le tableau principal, mais le symbole de voiture verte passe en creux sur l'afficheur de l'économiseur, comme dans le cas du désembuage. Sauf qu'en descente on a du mal a sentir la présence des 2 MG.

 

[Mal_B]

J'ai revu la vidéo de Weber sur la P4 (pas la Prime donc sans la roue libre) et regardé celle de la Chrysler.

Sauf erreur de ma part, et comme je le supposais, rien n'empêche MG1 de propulser quand le thermique tourne. D'ailleurs sur un Prius classique non plus. En fait ce qui est trompeur est que :

1. la roue libre est nécessaire pour que MG1 propulse quand le thermique est à l'arrêt, pour bloquer la rotation inverse.
2. Sur une Prius normale on ne fait pas propulser le MG1 quand le thermique tourne car il doit produire du courant pour le MG2. Et on n'a pas la puissance électrique pour les deux moteurs.

Du coup on associe les 2 points et on pense que MG1 ne peut pousser qu'avec le thermique à l'arrêt.

Au final, tout est une question de vitesse de rotation, de couple, et de puissance électrique. Mais tant que MG1 ne génère pas un couple trop fort qui arrêterait le thermique, donc si on régule bien leurs vitesses et puissances relatives, les deux peuvent simultanément transmettre du couple à la couronne. En plus du MG2, bien sûr qui lui est couplé.

Je suis trop feignant pour prendre le temps d'essayer de calculer la plage de fonctionnement possible. Et encore il faudrait des données sur la courbe de couple du thermique. Mais avec les MG de génération 4 qui peuvent tourner à 17000 t/mn (selon video Weber). Il doit y avoir une certaine marge de fonctionnement.

Je trouve que la diffusion assez confidentielle de la P4HR n'a pas assez donné d'écho à cette variante de la transmission qui, du simple fait de la puissance électrique disponible et avec l'aide de la roue-libre en pur EV élargit encore la plage de fonctionnement de cette intelligente transmission.

Il serait même possible, selon ma compréhension, de proposer ce mode "3 moteurs" volontairement, quand il y a du potentiel EV, sans avoir à tricher en activant le désembuage. Je ne sais pas quel est son rendement global, mais en montée de col, comme il m'est arrivé de l'utiliser par hasard, c'est super agréable de garder la reprise des 2 MG en prolongeant la durée de la batterie.

 

[priusfan]

OK pour le point 1


NOK pour le 2: cf le mode hérétique


HA, et en particulier le nomographe, permettrait d' observer l'effet de la roue libre sur le thermique dans le cas de la prime.


Mais en fait il semble que ce soit un cas de figure assez peu courant...
et Pizzabad roule beaucoup trop calmement pour que l'on puisse observer ce phénomène (j'ai analysé pas mal de ses logs, en vain, à la recherche du rayon vert ...)

 

[Mal_B]

Hmm, je ne vois pas trop le sens de ton NOK.

Si tu veux dire que les Prius classique utilise parfois MG1 en moteur et non en générateur, le mode hérétique, on est d'accord. Dans le cas de la PHR dans le mode que j'appelle "3 moteurs", c'est juste plus fort pour ajouter de la puissance en sortie.

Par contre, je ne comprend pas ta dernière phrase. Dans le mode 3M la roue libre ne joue pas. Le thermique tourne (la roue libre est "libre" justement) et son couple s'oppose à celui de MG1. Les deux s'additionne en sortie sur la couronne pour propulser. *cf edit

HA doit pouvoir mesurer cette situation. Se mettre en montée, en mode EV, enclencher le désembuage (moteur chaud pour ne pas fausser le comportement) et accélérer (pas à fond, simplement pour relancer un peu). Là je pense qu'on verra MG1 consommateur. Selon le "ressenti à la pédale", son couple est présent.

*edit: dans le mode classique, le couple moteur (thermique) se réparti entre MG1, passif qui génère, et la sortie aux roues (où le MG2 ajoute encore son couple).
Dans le mode 3M, le MG1 n'est plus passif. Il génère un couple moteur opposé au thermique et les deux s'additionnent en sortie. C'est assez facile à se figurer avec un schéma de balance avec le th au milieu, le MG1 d'un coté et la sortie (MG2) de l'autre.

 

[Mister MMT]

Je pense plutôt comme semble le faire priusfan, que sans roue libre, le couple produit par le MG1 va ralentir le thermique, ce qui correspond au mode hérétique. C'est propre au fonctionnement du PSD. Ce couple ne s'ajouterait donc pas à celui du MG2, et l'éventuel excédent chargerait la batterie de traction.

Il me semble plus probable qu'il s'agit du fonctionnement du MG1 comme générateur, propulsé par le thermique, ajoutant du courant à celui provenant de la batterie de traction, afin de permettre au MG2 de fournir plus que les 27 kW issus de cette dernière.

Mais il faudrait pouvoir le vérifier avec HA. Est-ce que quelqu'un serait en mesure de nous aider ?

Jan

 

[Mal_B]

Je pense plutôt comme semble le faire priusfan, que sans roue libre, le couple produit par le MG1 va ralentir le thermique, ce qui correspond au mode hérétique. C'est propre au fonctionnement du PSD. Ce couple ne s'ajouterait donc pas à celui du MG2, et l'éventuel excédent chargerait la batterie de traction.

Cette phrase est contradictoire. Si du courant est produit vers la batterie de traction, MG1 est passif, générateur. Il est consommateur de couple, non producteur.
Si on l'alimente, il devient consommateur d'éléctricité, actif, producteur de couple qui s'oppose à celui du thermique (qui résiste en régulant son injection ?). Il y a alors deux producteurs qui s'additionnent vers la sortie.

 

[Mister MMT]

Je me remets à l'arbitrage d'autres participants, car j'arrive à la fin de mon Latin.

Ayons un peu de patience, ils vont finir par arriver.

Jan

 

[Ageasson]

...Tu crèches donc sur un mont pas Latin...?

 

[Mal_B]

Ayons un peu de patience, ils vont finir par arriver.

Oui. Le juge de paix sera une mesure du courant sur MG1 dans ce mode, sur une période suffisante avec des variations sur l'accélérateur pour voir s'il passe effectivement en moteur par moment, de façon significative.

 

[genfutures]

description de la cinématique du HSDRechargeable de la P4HR

Bonjour,

avant de regarder le fonctionnement, je vous propose une description de la cinématique du HSDRechargeable de la P4HR comme ceci :

C'est un HSD normal avec en plus une roue-libre.

On voit bien celle-ci dans la vidéo citée plus haut, au moment ou le thermique démarre à 2 min 02 sec : l'extérieur est entraîné par le vilebrequin et l'intérieur est fixe par rapport au bloc moteur (ou à la caisse du véhicule) ( https://www.youtube.com/watch?v=iRR-nrfi3NQ&feature=youtu.be&t=2m02s )

Au total, ça donne quelque chose dans ce genre là :

On pourra considérer que les flèches montrent un sens conventionnel 'positif', correspondant , pour le MG2 (en vert) relié au roues, au sens ou la voiture avance.
La roue-libre empêche le thermique (en rouge) de tourner en sens négatif.

A+

 

[Mister MMT]

Merci de nous apporter ton aide !

Et que penses-tu du mode que mal_B appelle "3 moteurs" ?

Jan

 

[Mal_B]

Très bon schéma par genfuture. Bien clair et lisible. Bravo et merci.

 

[genfutures]

Euh, désolé , j'avais merd... dans le sens des flèches. je viens de corriger.
Désormais les flèches ont le même sens que le simulateur de Prius de de MMatsubara ( https://www.mmatsubara.com/prius/ThsSimu/index_i18n.html) .
NB : ce sont des flèches de repérage de sens . Bien évidement il est impossible que tous les pignons tournent en même temps dans le sens des flèches. A un instant donné, certains tournent en sens positif et d'autres en négatif.


Pour le fonctionnement, je dirais - à priori mais il faut que j'y repense - que le mode "3 Moteurs" me semble parfaitement possible.
Il faut juste que le thermique produise un couple suffisant pour ne pas que les efforts conjugués de MG2 et MG1 ralentissent le porte-satellite (lié au thermique, en rouge) en dessous d'une vitesse acceptable pour le thermique. ( une vitesse acceptable c'est une vitesse qui est à la fois non négative (!), et, si elle est positive, qui permet au thermique de donner le couple désiré - sinon ça n'aura pas beaucoup d'effet ou pire, le thermique calera)

Vous notez qu'en définissant comme ça la vitesse acceptable pour le thermique, il est possible que le thermique soit arrêté . (C'est alors le mode EV forte puissance à 2 Moteurs ). Alors le couple pour que le satellite ne ralentisse pas ( dans ce cas, comme il est déjà à l'arrêt, ça veut dire "ne tourne pas à l'envers"), est le couple résistant (bloquant) produit par la roue libre.

Évidemment le mode 3 moteurs consomme les deux stocks d’énergie disponibles sur la voiture : batterie et essence. C'est un fonctionnement en hybride parallèle. (décidément, le HSD peut tout faire).

A vérifier , mais le HSD non rechargeable me semble tout à fait capable de fonctionner en mode '3 Moteurs', sauf que la petite batterie limitera la fiesta de par ses puissance et capacité modestes. A mon humble avis, ce mode n'est même pas programmé sur les HSD non rechargeables.

Causerie à poursuivre 🙂

 

[Mal_B]

@genfuture
Oui sur ce que tu écris, mais les flèches modifiées, non. Les satellites ne peuvent pas engrener avec ces flèches… Ah, je vois une modif' sur ton texte. Du coup je ne comprend pas le principe de ces flèches.

J'ajouterai que MG2 ne ralentit pas le thermique, il pousse dans le même sens, c'est bien le but. Mais le couple résistant de la voiture à propulser, oui, lui s'oppose au thermique.

Dans le raisonnement sur le fonctionnement HSD, on peut oublier le MG2 qui est simplement un ajout de puissance sur la sortie. On peut raisonner uniquement sur Th et MG1 générant un couple moteur qui équilibre le couple résistant résiduel du véhicule (couple résistant total - couple moteur MG2) s'exerçant sur la couronne.

Pour le fonctionnement "3 moteurs", il est clair qu'il faut de la puissance électrique pour l'envisager. Et si la PHR ne l'utilise pas en général c'est que quand le thermique tourne c'est normalement que la batterie à atteint le seuil HV qui implique un "contrat" selon lequel le HSD doit la maintenir à niveau sur le long terme, donc ne pas la solliciter longtemps. On retombe alors sur le mode classique du HSD.

Il manque aussi des infos sur le rendement global. Qui expliqueraient pourquoi Toyota ne le propose pas (on pourrait avoir un mode 3M quand il y a de la réserve). À moins que ce ne soit que pour ne pas troubler le conducteur qui ne saurait plus trop quand et pourquoi l'utiliser.

 

[Mister MMT]

Merci genfutures ! Très intéressant: mal_B aurait donc en effet remarqué un fonctionnement point connu .

Je vais voir si je peux le détecter avec ma Mondeo. Il y a une situation, observée grâce à HA, qui m'intrigue depuis un temps.

Quand j'avance en mode EV (avec la pédale) avec la batterie bien chargée (SOC env. 60 %), et j'enclenche le mode HEV en demandant plus de puissance, HA m'indique pendant un temps court une poussée EV assez forte (env. 15 à 17 kW, à vérifier) accompagnée d'une poussée faible en kW provenant du thermique. Pendant ce temps, le système pousse assez fortement, comme si il faisait avancer la Mondeo sur un couple important. Ensuite, le thermique devient la principale source de propulsion en rechargeant en plus la batterie.

Avec le nomograph, je devrais pouvoir lire ce que font les deux moteurs électrique et voir si ils fonctionne en mode dual et le système donc en mode 3 moteurs rapporté par mal_B.

Jan

 

[Mister MMT]

Bonjour,

avant de regarder le fonctionnement, je vous propose une description de la cinématique du HSDRechargeable de la P4HR comme ceci :

C'est un HSD normal avec en plus une roue-libre.

Au total, ça donne quelque chose dans ce genre là :

Après avoir regardé attentivement les vidéos de John Kelly, j'avais compris que le MG1 tourne toujours dans le contre-sens du MG2. N'y aurait il alors peut-être une erreur dans ton schéma ?

Jan

 

[Robain]

Tu doutes des ingénieurs de chez toyota 😱

 

[Mal_B]

Le lien de genfuture affiche la vidéo Toyota en japonais. Elle existe aussi en anglais :