Prius III : caractéristiques techniques

[planétaire]

Quelle stratégie ?

Tu fais bien de préciser que la courbe du haut est la courbe de couple, pas de puissance. A priori c'est une courbe théorique.

Oublions ce qui se passe à zéro virgule quelquechose km/h.

En pratique tout dépend de la stratégie du HSD quand aux tr/mn qu'il autorise au thermique selon la vitesse de la Prius et qui, à mon avis dans un tel exercice, pompera d'abord dans les accus aux basses vitesses. Voire pourquoi en-dessous.

Une partie de la puissance du thermique est transmise par la voie électrique, qui a une puissance limitée, celle de MG1. Car MG1 a une vitesse maxi limitée à 10000tr/mn sur une P2 et 33kW (42kW sur P3).
Sur P3 MG2 est limité à 60kW moins les 27 venant des accus, restent 33kW pour MG1 alors qu'il peut fournir 42kW.

Mais le thermique, à un faible nombre de km/h ne peut pas tourner à son plein régime, il risquerait de faire tourner MG1 trop vite.
Donc il y a une limitation de 27kW venant des accus plus 42kW plus la puissance que le thermique peut envoyer mécaniquement.

Donc si j'étais à la place du Hsd je viderai mes accus à basse vitesse et ensuite pas plus de 18kW (60-42).

De plus sur P3 il y a un saut (vers le haut) dans le couple vers 3500-4000tr/mn.


C'est vrai que toyota ne donne pas le couple combiné. Peut-être parce qu'il n'est pas dans les habitudes des turbo-machins. Il est par contre toujours présent et sans à-coups.

A+

 

[frg62]

Mais le thermique, à un faible nombre de km/h ne peut pas tourner à son plein régime, il risquerait de faire tourner MG1 trop vite.
Donc il y a une limitation de 27kW venant des accus plus 42kW plus la puissance que le thermique peut envoyer mécaniquement.

Sachant que le thermique à une puissance max de 73 kW @ 5200 t/min, je suis en train de me dire qu'il ne doit pas tourner si vite que cela pour générer les "seulement" 42 kW (+ pertes) que peut produire MG1.

Il est donc fort possible que les accus n'aient même pas à fournir les 18 kW que tu cites, mais seulement 12 à 15 kW, le thermique fournissant au moins 30 kW à MG1, sans le faire tourner trop vite.

 

[pbron]

C'est dommage, je ne parviens pas à vous envoyer un jpg pourtant de taille inférieure à ce qui est autorisé.
Je me suis amusé à faire ce genre de courbe il y a un certain temps, en comparant le couple à la roue pour le seul moteur MG2 avec une Volvo de 136ch (Je ne saurais pas y additionner le couple produit par le moteur thermique).
C'est assez intéressant : le couple de la Volvo en première est énorme, mais ensuite, le moteur électrique de la Prius se défend bien. Au dessus de 100, la Volvo reprend l'avantage, mais si on ajoute le couple du moteur thermique, ce n'est plus vrai.

Dites moi comment on fait pour le pièces jointes...

 

[Volkan]

Je ne vois qu'une seule solution pour avoir une réponse.
C'est le banc d'essai avec une collecte des données à partir ODBII

exemple à IDLP : Italie Diesel Lobjoy et Peltret à Fresnes (94)
Avenue Parc Médicis
94260 Fresnes

Ou mon Beau frère avait fait tester sa Xsara VTS 167ch convertit en 187ch et la puissance annoncé par la programmation de la puce était bien au rendez-vous

exemple de courbe:

 

[frg62]

Dites moi comment on fait pour le pièces jointes...

Le plus simple est d'héberger les images quelques part sur la toile (imageshack, picasa, ou autre...), puis de simplement insérer le lien avec la balise

 

[Laurent EDOUARD]

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Respecter la taille imposé ET le poids imposé

 

[philiprius]

http://prius-touring-club.com/vbf/showthread.php?t=304&highlight=incorporer+image

tous les détails pour incorporer une image

 

[pbron]

Est-ce qu'on voit l'image ?

Merci Philiprius,me voilà moins bête.
Voilà donc le résultat de ma petite comparaison entre la P3 et une Volvo S80 136ch : couple à la roue (c'est la seule valeur de comparaison significative).

[/IMG]
Attention, cette vue est simplifiée à l'extrême :
- On ne voit que le couple du moteur électrique (donc on peut le shifter vers le haut sans doute au moins de la valeur à vitesse max).
- le couple de la Volvo est bêtement représenté à son maximum, on sait que c'est plutôt une courbe arrondie, donc moins favorable pour elle.
- les rendements sont négligés (mais ça n'empêche pas la comparaison)
- A prendre avec réserves, je suis capable de m'être gouré quelquepart...

Si ce n'est pas le cas, on voit l'avantage de la Volvo en 1ère (sans grand intérêt, c'est plus lié à la nécessité de pouvoir embrayer...) et ensuite que la Prius fait sans doute aussi bien et de façon continue, comme nous l'apprécions tous les jours...

 

[tino_ale]

Voilà donc le résultat de ma petite comparaison entre la P3 et une Volvo S80 136ch : couple à la roue (c'est la seule valeur de comparaison significative).

Ca me semble tout à fait vrai et déjà largement mieux que de comparer des couples moteurs ou des courbes de puissance.

Idéalement, ce que j'aimerais voir, c'est la courbe de l'accélération (en G) en fonction de la vitesse avec pied au plancher. Au final, en terme de performance à l'accélération et/ou en reprise, il n'y a bien que ça qui nous intéresse vraiment. Pour les boites manuelles, les courbes pourraient représenter les valeurs suivant le rapport engagé, on aurait tout et les comparaisons seraient très directes et indiscutables quant à savoir "c'est laquelle qui tire le plus"

 

[pbron]

Encore plus difficile à évaluer... On peut tout de même considérer qu'à masse égale, l'accélération dépend directement du couple à la roue.

Un mot sur la superposition du couple moteur thermique et de MG2 par simple addition tel que présenté dans le lien de frg62 : puisque le thermique tourne à vitesse maxi toute la durée de l'accélération, MG1 compense en tournant de moins en moins vite à mesure que la vitesse augmente. Or MG1 doit générer un couple de réaction pour que le couple moteur soit transmis aux roues, ce qui produit de l'électricité pour la batterie. Mais ce couple résistant doit être défalqué du couple transmis aux roues. Donc il est impossible d'additionner simplement le couple du moteur thermique à MG2, il y a probablement une loi d'accroissement, peut-être simplement proportionnelle à la vitesse.

 

[planétaire]

... puisque le thermique tourne à vitesse maxi toute la durée de l'accélération...

Cela n'est pas possible. A vitesse proche de zéro km/h le thermique ne peut fournir "que" 42kW ce qui est la puissance maxi de MG1. En effet, à une telle (absence de) vitesse la couronne extérieure du psd ne tourne quasiment pas, vu qu'elle est directement proportionnelle aux km/h. Toute la puissance du thermique est envoyée par la voie électrique. Epsilon par la voie mécanique (epsilon de puissance mais pas epsilon de couple)

De plus il faudrait vérifier que quand MG1 est à son régime maxi (?? tr/mn), et en tenant compte de la démultiplication du pignon soleil vers les planétaires, la vitesse du thermique permette de fournir ces 42kW.
Ces 42 kW donnent le couple maxi du thermique au démarrage.

Donc le thermique ne peut pas être ni à puissance maximale ni à couple maxi tout le temps, même lors d'une accélération pied au plancher.

Il l'est quand il délivre 73-42 = 31 kW directement par la voie mécanique, donc à la couronne extérieure. A partir de cette vitesse il peut être à puissance maxi.

Et il ne faudrait pas qu'en plus le hsd constate que les accus sont déchargés, car il considererait comme une priorité de recharger les accus, soustrayant quelques kW aux 42 fournis par MG1, lesquels réduiraient l'accélération. Genre test foireux d'une très connue revue automobile héxagonale...qui par ce biais peut obtenir une accélération inférieure à ce que le thermique peut fournir.


A quels tr/mn le thermique fournit 42 kW ?


D'après ce graphique:

Approximativement:
Cela se situe entre 3700 tr/mn (couple 100 Nm soit 38kW) et 4000 tr/mn (couple 140 Nm soit 58kW)

Soit 3700-3750 tr/mn et 105-110Nm, en gros.

Donc à basse vitesse on peut compter sur le couple de MG2 (207*2,636 Nm) + 77Nm (72% de 107Nm) Soit 628 Nm sur la couronne du psd, et donc 2034 Nm, arrondi aux roues.

A+

 

[pbron]

Je suis d'accord, mon propos, n'ai vrai que lorsque la vitesse est suffisante pour obtenir la vitesse maxi du moteur.
A l'usage, j'ai l'impression que c'est très tôt quand même.
Note que l'important est parler de couple et pas de puissance, or le moteur thermique peut très bien fournir un couple important sans être à vitesse maxi. A propos, que signifie les 2 courbes "operating area" du graphe que tu envoies ?
Tout ceci accentue encore l'erreur du graphe qui additionne les couples !

 

[planétaire]

Les traits noirs (operating area) sont les zones de fonctionnement des thermiques de Prius.
Sur ce graphique il y a la P2 (1NZ) et la P3 (2ZR).
Ces Graphes donnent le couple sur l'arbre du thermique en fonction de son régime de rotation.

Sur les Prius, contrairement à d'autres véhicules, le hsd ne permet l'usage que d'une étroite bande autour du trait noir, ceci afin d'avoir toujours le meilleur rendement.

A+

 

[shadoko]

....
Note que l'important est parler de couple et pas de puissance, or le moteur thermique peut très bien fournir un couple important sans être à vitesse maxi.

Non, l'important est bien de parler de puissance... ou alors de préciser à quelle vitesse est appliqué le couple, sinon ça n'a pas grand sens : le couple peut en théorie être multiplié à l'infini par cette version élaborée du levier qu'on appelle une boîte de vitesses. Mais au prix d'un ralentissement de la rotation...

L'accélération est directement proportionnelle à la force appliquée, on sait ça depuis qu'un certain Isaac s'est amusé à regarder des pommes tomber. Or la puissance est le produit de la force par la vitesse, donc la force est la puissance divisée par la vitesse. C'est pourquoi l'accélération maximale sera toujours plus forte à basse vitesse.

Et la puissance est évidemment le facteur limitant dans l'histoire, puisque c'est une caractéristique intrinsèque de la motorisation.

A propos, que signifie les 2 courbes "operating area" du graphe que tu envoies ?
....

Cette "zone de fonctionnement" (qui est plus une ligne qu'une aire, au moins en théorie) est l'ensemble des paires (vitesse de rotation, couple moteur) qui sont "permis" par le calculateur du HSD. Ceci pour se maintenir le plus possible dans les zones à haut rendement afin de minimiser la consommation.

 

[pbron]

Désolé de na pas être d'accord Shadoko, c'est justement quand on utilise la puissance qu'il faut impérativement préciser de quelle vitesse on parle. J'ai vu bien des gens faire des erreurs de calculs pour avoir travaillé en puissance et pas en couple.
La force (c'est effectivement elle qui nous importe) est directement calculée à partir du couple à le roue F=C/r, avec r=rayon de la roue. C'est pour ça que je parle de couple à la roue, qui est donc indépendant de toute boîte de vitesses.
La sensation de nervosité de la voiture est donc directement liée au couple, il est beaucoup plus difficile de le rapporter à la puissance.
Si l'accélération maximale se fait à basse vitesse, c'est un tout petit peu à causes des frottements, mais c'est surtout à cause de la boîte de vitesse de la voiture. Sur la Prius, pas de boîte de vitesses, mais un moteur électrique dont le comportement est bien spécifique : couple constant de 0 à vitesse nominale, puis puissance constante jusqu'à la vitesse maximale, donc un comportement similaire à un moteur thermique accouplé à une boîte avec un nombre de rapport infini : la boîte de vitesses idéale !

 

[shadoko]

....
La force (c'est effectivement elle qui nous importe) est directement calculée à partir du couple à le roue F=C/r, avec r=rayon de la roue. C'est pour ça que je parle de couple à la roue, qui est donc indépendant de toute boîte de vitesses.
....

Indépendant c'est beaucoup dire... vu que c'est la boîte de vitesses qui permet justement d'augmenter ce couple aux basses vitesses. Disons que c'est après la boîte de vitesses et que par conséquent on peut oublier ladite boîte.

Il n'empêche que la seule quantité pertinente (parce que limitée par la motorisation) est bien la puissance, parce que c'est l'énergie fournie par unité de temps et que c'est elle qui compte pour faire passer une certaine masse sur roues d'une vitesse v1 à une vitesse v2, avec tous les à-côtés que ça suppose (déplacer de l'air, déformer les pneus...).

Cette légende urbaine du "couple qui serait le paramètre pertinent" pour juger de la "nervosité" d'une voiture (autre caractéristique peu physique... ) a une origine et une seule : les moteurs à huile lourde. En effet quand on a un moteur dont la vitesse de rotation maximale est limitée par rapport à celle d'un moteur à essence, cela signifie que si les deux sont de même puissance maximale, alors la chaudière à mazout a une puissance supérieure à régime égal.

Et comme le conducteur lambda exploite rarement la puissance de son moteur sur la totalité de la plage de régimes, tout ce qui lui importe c'est d'avoir "du couple" entre 2000 et 3000 t/min. En fait c'est bien une puissance supérieure qu'il a (au même régime, par rapport à un moteur qui pourrait tourner plus vite et aurait la même puissance maximale) ; mais comme on lui dit que le couple, y'a que ça de vrai, il y croit...

 

[pbron]

Je râle toujours contre les gens qui soutiennent que les moteurs diesel ont plus de couple que les moteurs essence à puissance égale, ce qui est effectivement stupide puisque les dits moteurs tournent moins vite.
Mais comme je parle de couple a la roue, je ne comprends pas ta réticence.

 

[shadoko]

Tes courbes (bleue et verte, message 1209) ne font que retracer, avec des hoquets pour la verte, des hyperboles iso-puissance bien connues des ingénieurs motoristes...

En d'autres termes, pour appliquer un couple à la roue à une vitesse donnée, il faut disposer d'une certaine puissance.

 

[philsw]

Sous un autre aspect, on a des millilitres d'un carburant qui represente une energie . Energie qui se traduit par puissance et non par couple.
La transformation de cette energie donne mecaniquement du couple appliqué pour faire avancer le vehicule.

 

[pbron]

Je ne vous comprends pas (c'est manifestement réciproque). Dans mon domaine, nous fabriquons des machines tournantes spéciales, et je suis familier des méthodes de calcul de motorisations.
La base du calcul est le couple à fournir en tenant compte des différents cas de charge, dont accélération et freinage, ainsi que des différents cas de vitesse.
Une fois pris en compte les rendements et les rapports de cinématique, on trouve un couple et une vitesse à obtenir au moteur.
La puissance n'est que le produit P=C*oméga.
Quand à l'énergie, c'est W=C*oméga*t, la relation avec le couple ne pose pas de problème.
Une voiture est une machine comme une autre...

 

[planétaire]

Est-ce que tes machines ont une transmission à variation continue ?

C'est sûrement la grosse différence..

Si, à une vitesse donnée, on fait tourner le thermique plus vite et qu'on augmente le rapport de transmission, on va fournir plus de couple aux roues.

Alors que le thermique de la Prius n'aura pas forcément plus de couple sur l'arbre moteur, il est inchangé sur certaines plages de régimes.

Le thermique fournira plus de puissance, car il tourne plus vite, mais pas forcément plus de couple sur son arbre.

C'est donc bien sa puissance qui nous intéresse, vu que c'est le couple sur les roues qui nous interpelle et qui lui augmentera.

A+

 

[pbron]

OK, j'explique ma démarche, car nous n'avons pas la même :
Je voulais comparer la Prius à une voiture de puissance égale à transmission classique.
Sur la Volvo, j'ai fait fais l'approximation (faut bien simplifier, je n'ai pas les données pour faire exact) que le moteur donnait son couple maxi, c'était facile de trouver le couple à la roue aux différents rapports.
Sur la Prius, avec les éléments dont je dispose, je ne peux calculer que la partie électrique, qui complètement similaire à une machine de ma boîte.
Ce sont les 2 courbes de mon graphe.
Nous savons que le moteur thermique fournit du couple aux roues, mais là, c'est plus difficile a apprécier , je ne m'y suis donc pas frotté.
L'intérêt de mon petit graphique est tout de même de constater que le seul MG2 a un comportement bien comparable à l'association thermique / BV de la Volvo, ce qui n'avait rien d'évident : tout dépend du point d'inflexion du moteur électrique, c'est à dire de la vitesse laquelle il atteint son couple maxi.

Pour compléter, il faudrait la description complète du train épicycloïdal, prendre en compte le graphe couple / vitesse que tu a fourni et la limite de vitesse de MG1, on doit alors pouvoir calculer quel couple le moteur thermique transmet aux roues, en prenant pour postulat que la batterie est pleine, bien sûr.
L'autre approche, expérimentale, en passant au banc d'essai, est aussi intéressante.

Tu peux calculer en puissance si tu préfères, il suffit de multiplier par la vitesse, mais j'insiste, le couple est bien la grandeur physique qui, multiplié par le rayon de la roue, pousse la voiture.

Voilà, j'espère avoir été avoir été à peu près clair, mon but n'est pas de contrarier qui que ce soit, mais juste de partager quelques réflexions au sujet d'une voiture dont la capacité de couple à la roue n'est pas ma préoccupation première !

 

[planétaire]

... quel couple le moteur thermique transmet aux roues, ...

Quand il fournit 42 kW c'est 72% De 107Nm = 77 Nm qui sont transmis à multiplier par le rapport de transmission du "pont" :3,267.

Pour rappel le thermique a un couple maxi de 142Nm à 4000 tr/mn et 134Nm au régime maxi 5200 tr/mn (histoire d'obtenir 73 kW)

Dans le message #1212, ayant retrouvé le couple de MG2, j'ai recalculé le couple aux roues à basse vitesse : 2034 Nm.

Il y a théoriquement une valeur maxi, c'est quand le thermique est à 4000 tr/mn.
Si alors MG2 n'est pas encore à sa puissance maxi, on a alors (207*2,636 + 72%*142) *3,267 aux roues = 2116 Nm.

A la vitesse maxi de la Prius3 c'est pas facile car on n'a pas la puissance de MG2 à haute vitesse. On sait juste qu'elle est maxi jusqu'à 4000 tr/mn ce qui n'est pas son régime max. Il est vraisemblable que cette puissance diminue au-delà. Mais elle ne s'écroule pas.

Pour tracer la courbe du couple maxi aux roues en fonction de la vitesse, il faut tenir des 2 seuils de vitesse:
-quand MG2 atteint sa puissance maxi 36,9 km/h
-quand le thermique peut atteindre 4000 tr/mn

A+

 

[pbron]

Je ne vois pas bien comment tu trouves les 72%, personnellement, sans le détail du train épicycloïdal, je ne sais pas faire.
Pour la puissance de MG2 à haute vitesse, elle devrait être constante, c'est en général le cas pour ce type de moteur.

Pour en revenir à mes machines, quand j'y repenses, les anciennes étaient à variation continue, pour assurer la synchro entre les axes, avec des variateurs à chaînes dans le principe du CVT Honda ! Mais il n'y en a plus qu'une : nous remplaçons ces transmissions par des solutions multi moteurs à synchronisation électronique. De plus, la plupart des machines ont des transmissions dans la partie tournante entraînées par des trains épicycloïdaux à partir du moteur au sol. Presque des Prius, quoi. Mais pas de moteur thermique...

 

[shadoko]

....
Sur la Prius, avec les éléments dont je dispose, je ne peux calculer que la partie électrique, qui complètement similaire à une machine de ma boîte.

Pour la Prius 3 je ne sais pas, mais pour la 2 Toyota ne fait pas mystère des courbes de performance du système complet :

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L'intérêt de mon petit graphique est tout de même de constater que le seul MG2 a un comportement bien comparable à l'association thermique / BV de la Volvo, ce qui n'avait rien d'évident : tout dépend du point d'inflexion du moteur électrique, c'est à dire de la vitesse laquelle il atteint son couple maxi.
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Désolé de te décevoir mais tu es en train de réinventer la roue... Encore une fois, porter le couple et le régime sur un même graphe conduit inéluctablement à obtenir grosso-modo des hyperboles qui ont une explication simple : la puissance est limitée.

Sur la Volvo, ça se fait par à-coups via le passage des vitesses (l'hypothèse du couple constant n'est pas idiote pour un moteur atmosphérique, voir les caractéristiques du moteur thermique de la Prius) ; sur MG2, la portion hyperbolique correspond à une puissance plus ou moins constante. Et le couple ne diverge pas aux bas régimes pour des raisons évidentes : limitations électriques (intensité du courant) et mécaniques (il faut que ce qui est derrière encaisse !). L'hyperbole est donc tronquée.

....
Tu peux calculer en puissance si tu préfères, il suffit de multiplier par la vitesse, mais j'insiste, le couple est bien la grandeur physique qui, multiplié par le rayon de la roue, pousse la voiture.
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Un couple multiplié par un rayon, c'est une force ; une force en soi, ça n'a aucun intérêt pour déplacer un véhicule, il faut qu'elle travaille, et si possible rapidement si on ne veut pas attendre des plombes pour atteindre la vitesse de croisière.

On peut tourner le problème dans tous les sens : un moteur, c'est un transformateur d'énergie ; et c'est la vitesse à laquelle il la transforme (ainsi bien sûr que le rendement de cette transformation) qui conditionne ses performances.

Le but d'une transmission (quelle qu'elle soit) est entre autres de permettre à cette puissance d'être utilisée au plus grand nombre de vitesses possible. L'idéal étant évidemment une variation continue, mais les boîtes à variation continue ont eu assez peu de succès dans l'histoire automobile pour en particulier des questions de fiabilité et de rendement.

La transmission électromécanique des hybrides HSD est un cas à part qui arrive à concilier les deux. 😎