Prius 4 HR - Moteur électrique/générateur "dual"

[genfutures]

Bonjour,
D'abord un grand merci à Laevus, doublé d'un grand coup de chapeau .
Désolé de ne pas avoir pu travailler ce sujet ces dernières semaines.
Laevus a eu la bonne idée, pour attaquer l'étude, d'écarter les points bizarres qui représentent les transitions. On verra plus tard s'il faut s'y intéresser.

[...]

[...]

J'ai 3 remarques.

1/ en mode 2 moteurs, quand la puissance électrique reste sous 50 KW, MG1 ne donne qu'un complément ne dépassant que rarement 10% . Que se passerait il avec une accélération plus franche tirant vers 65 KW ?

2/ c'est amusant de voir que la courbe puissance batterie ne colle pas exactement avec la somme des puissances des moteurs électriques. Je doute que la qualité des données collectées (précision, fréquence d'acquisition) permette d'analyser cela ( en regard des rendements de la chaîne de transformation, onduleur et machines électriques);

3/ à mon humble avis, le HSI est un indicateur 'pour rire', qui est trop tardif et trop approximatif pour que le système l'utilise à des fins de pilotage : il a le se limite à illustrer ce qui se passe pour le conducteur et les passagers - ce qui est déjà sympa.

Quitte à me répéter, merci à Laevus pour ce super boulot.

 

[genfutures]

[...]
Admirable l'extraordinaire précision de contrôle des moteurs électriques, en particulier de MG1.

A priori, mais je me goure peut être, je me dis que MG2 étant en prise avec les roues (donc avec l'inertie de la voiture), une petite imprécision de pilotage est moins gênante que MG1 qui est plus directement lié au thermique . Et le thermique, surtout à faible régime risque facilement de caler. Il faudrait donc être plus fin.

 

[genfutures]

Aussi les états tri-moteurs, évoqués par Priusfan, apparaissent réels sur la Prime.

TIMESTAMP HSI SPEED_OBD ice_kw MG1_kW MG2_kW Hyb_pwr Battery_kW

1560491460815 83 113.0 23.1 4.3 3.1 30.5 8.0

....

1560491484918 85 113.0 23.7 2.3 4.4 30.4 6.6

1560491485895 85 113.0 24.5 2.1 3.6 30.2 6.7

Ces états existent également sur la Prius HEV, bien qu’ils soient très courts, probablement pour ne pas vider la batterie. Je les ai toujours trouvés dans un retour de l'état hérétique (moteur MG1, générateur MG2) à l'état normal (générateur MG1, moteur MG2).

L'exemple ici est un mode 3-moteurs à vitesse constante, avec une puissance totale assez modérée (30Kw). On peut dire que MG2 ne se foule pas trop (3 à 4 Kw) et que MG1 fournit à peu près la même chose. Au global, les 7 à 8 KW électrique assistent le thermique. J'espère que l'intervention électrique lui permet de se trouver sur une plage de rendement optimal.
A quel régime tournait il ?

Pour la Prius NON rechargeable, le mode 3-moteurs est mécaniquement possible ( pas besoin de la roue libre du thermique, propre à la P4 rechargeable) mais je suis d’accord avec Laevus pour dire que la faible capacité de la batterie ne permet pas de le maintenir. C'est parfaitement cohérent avec les observations de Laevus.

A+

 

[genfutures]

Pour finir , les dual motor en negatif sur la Prime.
ils existent, mais ne sont pas communs. Ils semblent avoir un objectif de ajustement fin lors du freinage par récupération.

TIMESTAMP HSI SPEED_OBD ICE_RPM MG1_RPM MG2_RPM Mg1_Rpm/Mg2_Rpm ice_kw MG1_kW MG2_kW Battery_kW

1560180603552 -37 104.0 0 -7486 11003 -0.68 0.0 2.2 -21.0 -14.2

1560180604605 -40 104.0 0 -7497 11020 -0.68 0.0 -1.7 -8.2 -13.6

1560180605659 -40 104.0 0 -7488 11003 -0.68 0.0 -0.6 -14.4 -12.6

1560180606649 -38 104.0 0 -7463 10974 -0.68 0.0 -0.7 -7.2 -12.5

1560180607643 -37 104.0 0 -7469 10986 -0.68 0.0 1.8 -12.4 -11.7

Ici se pose une question intéressante.

Avec le Thermique désactivé, si MG1 et MG2 fonctionnent tous les deux comme moteurs, ils soumettent l’arbre de l'ICE à un couple tournant en sens inverse; c'est la raison pour l'introduction du One way clutch.

Si MG1 fonctionne comme un générateur et MG2 comme moteur, ils soumettent l’arbre de l'ICE à un couple tournant en sens direct. C'est le système pour démarrer le thermique, comme montré dans l'image du Post précédent.

Mais si ils fonctionnent tous le deux comme générateurs, quelle sera l'action sur l'arbre du Thermique? Effets opposés, en essayant que l'action contrarotative de MG2 prévaut sur celle de MG1, pour ne pas faire démarrer le Thermique?

Par mode 2-moteurs négatif, je comprends mode 2-générateurs, c'est à dire que les 2 machines électriques produisent de l’électricité en s'opposant au mouvement de la voiture ( d'ailleurs il n'y a que ça à s'opposer puisque le thermique fait dodo ...)
Ça correspondrait aux 2ème, 3ème et 4ème lignes de données du tableau de Laevus ci-dessus.

Si on veut alors respecter l'immobilité du thermique ( sinon c'est le mode 'B' ), je ne vois , comme Laevus qu'une chose à faire : jouer sur les couples respectifs de MG1 et MG2, de sorte que (100% d'accord) "l'action contrarotative de MG2 prévaut sur celle de MG1" de manière à donner un très léger effort en arrière sur le thermique qui le plaque sur sa roue libre. Pensez vous que cela introduise une limitation de la puissance de régénération ?
D'après les 1ère et 5ème lignes du tableau, MG1 est même capable de passer légèrement en mode moteur alors que la voiture reste en régénération sans faire tourner le thermique.
Pensez vous que cela introduise une limitation de la puissance de régénération ?

Bref, on va freiner principalement avec MG2, et MG1 ne sera qu'un complément. Que l'on soit en mode 2-moteurs ou en mode 2-générateurs, MG1 vit dans l'ombre de son frangin MG2 ! 😉 Pourtant il semble très utile par la plus grande finesse de régulation dont il semble faire preuve.
( en conséquence, je ne serais pas étonné si c'était MG1 qui gérait l'atténuation de tangage, fonction apparue avec la Prius + )

A+

 

[Laevus]

Bonjour,
2/ c'est amusant de voir que la courbe puissance batterie ne colle pas exactement avec la somme des puissances des moteurs électriques. Je doute que la qualité des données collectées (précision, fréquence d'acquisition) permette d'analyser cela ( en regard des rendements de la chaîne de transformation, onduleur et machines électriques);

3/ à mon humble avis, le HSI est un indicateur 'pour rire', qui est trop tardif et trop approximatif pour que le système l'utilise à des fins de pilotage

En effet sur le graphique la puissance de la batterie semble être une moyenne temporelle des puissances des MG. Et HSI semble être en retard sur la puissance globale (ICE + MG).

Mais il y a une question préliminaire. Les données sont acquises, selon le défault de HA, à 1Hz. Face à cette fréquence d'écriture, il y a une fréquence multiple d'acquisition des PID (dans mon cas, plus de x 5).

HA donc, au moment de l'écriture d'une ligne, dispose d'un paquet des lectures et doit, pour chaque PID, opter pour une opération statistique, du type: Premier / Dernier / Moyenne / Somme.

Cela peut introduire une perturbation supplémentaire dans la synchronicité des différents PID et constitue une raison en plus à opter pour l'acquisition de fréquence maximale pour effectuer des analyses avec une résolution temporelle de secondes, ou aussi moins.

 

[priusfan]

Très intéressantes observations....


Une petite remarque: on ne parle plus de PID depuis la P4, car les requêtes sont devenues beaucoup plus compliquées avec cette génération. voir explication technique par ici.
Ceci explique d'ailleurs que HA soit la seule application a gérer correctement les nouveaux hybrides toy/lex.
Pour info, laevus a considérablement participé à la mise au point de la P4 sur HA de dec 2016 à fev 2017


En ce qui concerne la périodicité et la nature des données enregistrées dans la BD:
il s'agit soit de la dernière acquise soit de la moyenne des 5 derniers échantillons.
il y a la possibilité de paramétrer un enregistrement à chaque cycle, mais à l'heure actuelle, dans ce cas, ce sont des cycles complets donc nettement plus longs (il est inutile et chronophage de requeter les températures à haute fréquence).


Je vais préparer une variante optimisée , la vérifier sur mon UX puis la communiquer @laevus

 

[priusfan]

Je viens de tester la version actuelle de HA avec OBDLINK LX sur un Huawei P20 pour comparer les fréquences de capture avec logging en haute fréquence ou standard.

Ces chiffres seraient à peu près équivalents sur P4/Prime et même un peu meilleur car il n'y a pas de requêtes pour le moteur arrière.



L'impact du logging en haute fréquence est acceptable, constatez:


a) mode standard

b) mode HF

 

[Laevus]

Une petite remarque: on ne parle plus de PID depuis la P4

Je m'excuse de continuer à parler de PID. C’est la paresse de ne pas chercher une nouvelle définition lorsque la vieille, bien que devenue incorrecte, c'est encore universellement comprise. 😳

En tout cas, félicitations pour le transfert, dans la pile OSI, des sous-sols malsains aux élevés et confortables niveaux d’application. 😎


A propos de la charge supplémentaire causée par l'écriture à haute fréquence, dans mon expérience (P4, OBDLink LX, Samsung Galaxy Tab S2), elle est absolument tolérable. Evaluée du côté Output:

nTrips nSamples seconds kms avg_freq

171 3013605 579786 8891 5.2

 

[Laevus]

<Recharge par le thermique> = f ( <Powermeter>, <SOC>, Z )

En mode HV, la puissance de recharge par le thermique peut arriver à valeurs doubles comparés à ceux de la Prius hybride (jusqu'à 10kW contre 5kW).

L'intensité de la recharge est dans la Prius hybride une fonction décroissante du Powermeter et du SOC.
Cela ne se produit pas sur la Plug-in, où la dépendance du valeur actuel du SOC ne apparaît pas être suffisante. Par exemple, paradoxalement, on pourrait avoir, pour le même valeur du Powermeter, 0kW de recharge avec SOC 15 et 7kW avec SOC 80.

Pour découvrir la nature de la inconnue variable Z, il faut partir des effets de la guide HV sur le niveau du SOC. Sur des itinéraires sans descentes majeures, le niveau de SOC final sera très proche au niveau initial. Probablement, seulement un peux inférieur.
Il y a donc une persistance notable de ce niveau. Pour acquérir l'objectif, outre à l'augmentation de la puissance de recharge, il est nécessaire d'insérer un niveau de référence auquel le SOC doit rester à proximité. Si le SOC actuel se maintien proche, le niveau de recharge est petit où nul. Si le SOC devient plus bas, les recharge se font plus intenses. Si le SOC devient majeur, il peut se manifester l'inversion du mécanisme, avec une decharge de quelque kW pour la traction, comme il se passe dans les hybrides normales avec un SOC très élevé.

Donc, à parité de niveau du Powermeter, c'est bien possible de ne pas avoir de la recharge avec un SOC de 15, si la référence est pareil. Et, au contraire, d'avoir une recharge intense avec un SOC de 80 si la référence est majeure.

Je crois alors que la troisième variable Z soit une moyen des niveaux de SOC précédents, calculée sur une certaine fenêtre temporale.

(je poste ici parce que je n'ai pas trouvé un fil technique plus approprié)

 

[Mal_B]

Je confirme le constat de Laevus par expérience.

Il m'arrive souvent de commuter entre le EV et le HV pour changer la valeur SOC cible et conserver du potentiel pour le futur. Par exemple, dans une descente, toujours passer en EV pour que le gain de recharge soit acquis quand on repasse en HV et conservé pour plus tard. Si on ne le fait pas, le gain de la descente est vite consommé (on brule moins d'essence au passage).

Sur un parcours de montagne, il est ainsi possible de partir avec un SOC faible (nul EV par exemple) et d'arriver au but après un ou plusieurs col avec un potentiel important, bien utile si la destination est urbaine et qu'on veut éviter de polluer les citadins.

 

[genfutures]

Là les gars , vous êtes 'ceinture noire' en conduite de Prius branchable !

 

[priusfan]

@laevus
Tu ne trouveras pas de fil de discussion plus approprié qu'ici.


Tu en es le maitre (tu as procédé à des retours d’expérience, parfois "expérimentaux", dont la communauté des dev de HA ne saurait assez te remercier).


Il y aura, vraisemblablement, très peu de participants, mais tu récolteras la crème.

 

[INQUIET84]

Toutes les descentes conséquentes en EV, les montées et faux plats ascendants en HV, le reste en EV.Mon record sur HA 0,85 L/100 sur 135 Kms de 1450 M à 65 mètres d'altitude en été avec mes anciens TOYO, batterie vide.

 

[Pizzabad]

Oui en descente, il faut commuter en EV pour «*Conserver*» les % de SoC récupérés. Car en mode HV, la régénération fonctionne mais le système aura comme objectif de consommer quasi de suite ce surplus de charge, comme sur une hybride standard.

 

[Laevus]

Ce mécanisme de conservation du SOC complique les styles de conduite qui, en HV, le voulaient exploiter ou, au contraire, augmenter.
Il faut commuter souvent le mode de fonctionnement:

- En mode EV, pour consommer définitivement du SOC avec l'electrique. Si l'on le faisait dans le mode hybride, au premier démarrage du thermique il y aurait une puissance de recharge intense pour rétablir le niveau précédent.

- En mode EV, comme dit par @Mal_B et @Pizzabad, si pendant une descente on voulait consolider le SOC acquis et ne le pas consumer rapidement à la fin de cela.

- En mode Charge, pour utiliser le thermique au fin d'augmenter durablement le niveau de SOC.

 

[Since10yea]

Recharger en descente en EV mode

Oui en descente, il faut commuter en EV pour «*Conserver*» les % de SoC récupérés. Car en mode HV, la régénération fonctionne mais le système aura comme objectif de consommer quasi de suite ce surplus de charge, comme sur une hybride standard.

Oui, mais sans oublier que dans le cas ou on attaque une longue descente avec la batterie complètement vide on doit attendre d'avoir récupéré 1 ou 2 km. de potentiel avant de pouvoir activer le mode EV, sinon on se récupère le message : " Mode EV indisponible Batterie faible "
Sinon on peut s'arranger dans la montée à forcer le mode charge pour avoir juste quelques kilomètres disponibles avant la descente; on peut ainsi passer de suite en EV dès le début de la descente.
CDLT

 

[Laevus]

A mon avis, il faudrait comprendre plus précisément le mécanisme de "mémoire" arrière le SOC de référence du mode HV.
Par exemple, quand il y a un déséquilibre avec l'actuel SOC, la transition HV -> EV -> HV peut-elle changer, voire réinitialiser, le niveau de référence? Et les effets sont-ils rapides ou il faut du temps en EV?

 

[Mal_B]

A mon avis, il faudrait comprendre plus précisément le mécanisme de "mémoire" arrière le SOC de référence du mode HV.
Par exemple, quand il y a un déséquilibre avec l'actuel SOC, la transition HV -> EV -> HV peut-elle changer, voire réinitialiser, le niveau de référence? Et les effets sont-ils rapides ou il faut du temps en EV?

C'est immédiat. Je l'ai souvent vérifié dans les circonstances suivantes:

• Je roule en HV et oublie de commuter en EV lors d'une descente ou une autre situation a augmenté le SOC (moteur qui tourne à cause du chauffage, etc)
• Je passe en EV pendant quelques secondes.
• Puis repasse en HV pour conserver le seuil de SOC

C'est une manière commode de choisir quel SOC on veut garder. On peut toujours forcer le mode HV pour conserver le SOC courant.

 

[INQUIET84]

Je ne décharge jamais en dessous 3 ou 4 Km d'autonomie, car en passant en HV l'autonomie fait le yoyo dans une plage de 2 à 3 Km, là, moi l'ignare de service, je ne comprends pas

 

[Laevus]

@Mal_B , je aussi le pensais. Mais je l'ai toujours fait presque inconsciemment et je désirais avoir une confirmation.
Alors aucune hésitation à procéder en mode HV, si approprié. Une "excursion" rapide en mode EV pourra, si nécessaire, réinitialiser le SOC de référence.

 

[Since10yea]

Problème de SOC ou de température ???

Rapport sur un fonctionnement curieux de la fonction charge forcée par un appui long sur le bouton EV.
Le phénomène m'est arrivé à plusieurs reprises.
- Température extérieure supérieure à 20 °
- Sur autoroute, sur le plat, allure de croisière au régulateur 145 compteur (134 réel)
- Batterie HT déchargée depuis plusieurs minutes.
- Demande de charge forcée acceptée par le système.
- Mais aucun kilomètre ne s'inscrit au compteur même après plusieurs minutes.
- Arrêt de la procédure par nouvel appui sur le bouton HV/EV
- Reprise après 10 minutes environ ...OK ça re-fonctionne.
- La batterie HT est aux environs de 34-35 ° me dit HA
- MAIS ! MG1 est à plus de 90 ° ! ( ce qui me semble élevé )
Je le soupçonne fortement mais sans preuve formelle.
J'ai épluché HR mais je n'ai pas trouvé de trace de mes demandes de charge forcée; et comme je n'ai pas noté d'heure exacte ...
Je compte faire de nouvelle mesures avec HA ( principalement le SOC )à mon prochain long trajet autoroutier....si le problème se représente.
Qui a déjà eu le cas ? et qu'en pensez vous ?
CDLT

 

[Mal_B]

À cette vitesse, je l'ai déjà constaté, le système ne charge pas la batterie. Le thermique n'a pas assez de puissance en réserve, sauf à le faire vraiment mouliner.

Si on baisse un peu la vitesse on voit la charge commencer. Mais selon mon expérience, la charge en roulant n'est pas très utile à vitesse stabilisée. Elle est bien plus performante en mode routier, en exploitant les phases "creuses" de la demande au thermique.

 

[Laevus]

Le mode Charge est très similaire à la recharge en mode HV, quand le SOC actuel est beaucoup au dessous de la référence.

Et comme celui-ci il contient une dépendance du niveau du Powermeter: à mesure que la puissance augmente, la recharge diminue, jusqu'à terminer dans la zone Power.

 

[Pizzabad]

Le phénomène décrit sur la PHV ressemble tout à fait à ce que j’avais sur mon Opel Ampera.
J’utilisais le mode HV, je récupérais qq km d’autonomie puis je basculais en mode EV pour réinitialiser le niveau de référence du SoC. Et ensuite je rebasculais en mode HV. Et à ce jeu je pouvais récupérer 10 - 20 km en fonction du profil de la route, de la vitesse ...

Sur la PHV, c’est pareil.

Le risque de passer en mode HV est de faire diminuer le SoC en sollicitant fortement le roulage en 100% électrique du mode HV. Avec la PHV, c’est très facile à atteindre même pour rouler jusque 80 km/h sur le plat. Dans ce cas, le SoC diminue vraiment . Il faut donc rouler normalement en mode HV pour conserver le bénéfice acquis par le switch EV <—> HV

Pour le mode Charge, je pense que pour conserver le SoC acquis, il faut penser à basculer en HV afin d’utiliser le mode EV au bon moment (descentes, dans les bouchons, en ville...).

 

[Since10yea]

Chargeons...

À cette vitesse, je l'ai déjà constaté, le système ne charge pas la batterie. Le thermique n'a pas assez de puissance en réserve, sauf à le faire vraiment mouliner.

Si on baisse un peu la vitesse on voit la charge commencer. Mais selon mon expérience, la charge en roulant n'est pas très utile à vitesse stabilisée. Elle est bien plus performante en mode routier, en exploitant les phases "creuses" de la demande au thermique.

Sur autoroute j'utilise cette fonction uniquement quand je me prépare à faire un arrêt ou quand je sais qu'il va y avoir une belle descente dans quelques kilomètres.
En dehors de cela, au dessus de 130 compteur en HV obligatoire car incontournable, l'autonomie en km. passe très vite à zéro avec un SOC qui se maintient aux alentours de 23 %. Le thermique " pioche " sans arrêt sur l'électrique pour maintenir la vitesse.
La seule solution que j'ai expérimenté c'est de rouler entre 100 et 110 maximum. Dans ce cas on arrive à maintenir un peu de sauce dans la batterie.
Mais ce que je ne m'explique pas c'est cette impossibilité de charge forcée qui disparaît au bout de quelques kilomètre alors que ma vitesse et le profil de la route n'ont pas vraiment changé...?
Je viens d'éplucher à nouveau le rapport HR de mon dernier grand parcours de 435 km. dont 330 d'autoroute.
Durant la période dont je me souviens et pendant laquelle j'ai tenté ces charges forcée qui n'ont rien donné, je n'ai rien trouvé de significatif dans le graphique de " Statistiques SOC "
Je dois repartir à la montagne dans une semaine. Maintenant qu'il fait froid et en conduisant de la même façon je vais voir si le phénomène se reproduit sur autoroute. J'ai trouvé que MG1 chauffe très fort sur autoroute, MG2 un peu moins. Si c'est un problème de température je pense pouvoir cerner l'histoire...