Toyota Prius IV ? Souhaits, espoirs, supputations et autres spéculations.

[Xenon31]

Oh non, on le voit bien sur les P2. On récupère des watts.heure pour des batteries en kW.h. Il faudrait freiner des centaines d'heures pour recharger la batterie.

Des centaines d'heures de freinage !

Moi, en 20 secondes de freinage assez appuyé, je remonte d'une barre.
Sur des descentes assez longues, j'arrive sans problème a remonter 2 ou 3 barres (en freinant doucement tout du long).

Alors, dire que "Il faudrait freiner des centaines d'heures pour recharger la batterie" est à mon sens extrêmement abusif. Des centaines de secondes, à la limite.

Petit calcul (merci de me corriger, si je me trompe) :
- Batterie des HSD 3ème génération = 4,4 kWh, utilisées à 40% (entre 2 barrettes et 6 barrettes sur 8 - car 0 barrette = 20% de charge, 8 barrettes = 80%).
- Capacité entre 2 et 6 barrettes : 1,76 kWh.
- Freinage complet en regénération de 130 km/h à 0 km/h = 1MJ = 1/3 de kWh
- En 6 freinages d'autoroute, on passe de 2 à 6 barrettes en rechargeant nos 1,76 kWh
- Un freinage sur autoroute, en regénération complète, c'est < 30 secondes.
- En 200 secondes de freinage, on est capable de regénèrer nos 1,76 kWH.

On est loin des centaines d'heures de freinage (une heure = 3600 secondes).

 

[Xenon31]

OK, j'ai oublié de rappeler que la capacité de recharge, pour une situation identique (*), des éléments Li-Ion est très nettement supérieure.

Genre 100A en récup, là où les Ni-MH n'en acceptent que 30.
(Constaté lors de mon essai de la Plug-in sur mon trajet de référence, faut fouiller dans le fil dédié.).

Sauf que les courants de charge et de décharge admissibles pour les Li-ion sont inférieurs à ceux pour les NiMH (la résistance interne des NiMH est plus faible que celle des Li-ion).

 

[Chris rebel 78]

Sauf que les courants de charge et de décharge admissibles pour les Li-ion sont inférieurs à ceux pour les NiMH (la résistance interne des NiMH est plus faible que celle des Li-ion).

Erreur
La résistance de Li ion est inférieure à Nimh.
D'ou la régénération favorable en Lithium, résistant moins, elle ramasse plus, et croyez moi, c'est verifié de nombreuses fois.

 

[Hybridébridé]

OK, j'ai oublié de rappeler que la capacité de recharge, pour une situation identique (*), des éléments Li-Ion est très nettement supérieure...
...
(*) freinage régénératif, frein moteur dans une pente, etc.

frg62 touche là le juge de paix de l'efficacité d'une hybride . Le paramètre clef, c'est la quantité d'énergie récupérée sur la quantité d'énergie nette récupérable.

La capacité idéale dépendra ensuite du trajet type de chaque automobiliste (fait-il le taxi dans des zones 30, où travaille t-il dans une station de ski en habitant dans la vallée ?). Partant du principe (que l'on pourrait remettre en cause) qu'on ne sort une hybride qu'avec une seule capacité de batterie, il faut bien faire un compromis et définir un trajet type.

Prenons par exemple le parcours type du cycle NEDC (demain ce sera lecycle WLTP). Les mesures montrent que la capacité est un élément secondaire dans la performance. En effet, tant une Prius Plug-In en mode super-hybride (avec une grosse capacité de stockage), ou une auto dotée demain du système Hybride-Air ou de super-condensateurs (avec une faible capacité de stockage) seront toutes deux plus sobres qu'une HSD à batterie NiMH.

Pourquoi ? parce que des batteries Li-Ion , des supercapacités (couplés toutes deux à un Générateur synchrone à vitesse variable), le système hydro-pneumatique de l'Hybrid-Air, sont meilleurs pour le paramètre clef cité plus haut, que la batterie NiMH (couplé là aussi à un générateur synchrone).

Et on comprend tout à fait le choix du Li-Ion pour la P4 dans l'optique d'aller chercher la perf en conso.

Une fois défini son type de batterie, comment définir pour l'ingénieur de chez Toyota sa capacité optimale ?
- il y a évidemment un compromis capacité-poids (poids qui a une incidence sur la consommation, mais aussi sur les qualités dynamiques du véhicule)
- il y a également le compromis capacité-coût (au passage, l'argument économique, capital 😎, est bien souvent oublié dans les réflexions sur ce forum),
- un compromis capacité-habitabilité,
- et d'autres compromis que j'oublie certainement...

Le compromis global étant à trouver sur l'agrégation des parcours de chacun de leurs clients au niveau mondial. Pas facile...

 

[Xenon31]

Erreur
La résistance de Li ion est inférieure à Nimh.
D'ou la régénération favorable en Lithium, résistant moins, elle ramasse plus, et croyez moi, c'est verifié de nombreuses fois.

Wikipedia, tableau comparatif (ici, ou document ademe ici):
NiMH : Puissance en pointe jusqu'à 900 W/Kg sous 1,2V
Li-Ion : Puissance en pointe jusqu'à 1500 W/kg sous 3,6V

Etant données les tensions, la résistance interne des NiMH n'est-elle pas plus petite que celles des Li-Ion ?

 

[falcon]

NiMH : Puissance en pointe jusqu'à 900 W/Kg sous 1,2V
Li-Ion : Puissance en pointe jusqu'à 1500 W/kg sous 3,6V

Etant données les tensions, la résistance interne des NiMH n'est-elle pas plus petite que celles des Li-Ion ?

Comment peux-tu déduire une comparaison de résistances internes avec les chiffres que tu donnes ? 😱

Si j'ai loupé un épisode, je veux bien qu'on m'explique.

 

[Xenon31]

Si j'utilise les puissances en pointe et tensions données par le tableau comparatif de Wikipedia, et si j'applique la formule suivante :

P = UI = U*U/R
<=> PR = U*U
<=> R = U*U/P

Alors :

NiMH : R = 1,2*1,2 / 900 = 0,0016 ohms
Li-Ion : R = 3,6*3,6 / 1500 = 0,00864 ohms

La résistance interne de la Li-ion est 5,4 fois plus importante

 

[planétaire]

Raisonnement que sur la puissance disponible.

Bonjour,

Le problème de ton calcul est que tu obtiens la résistance interne d'un seul élément nimh.
Pour avoir la même tension que le li-ion il faut en mettre 3 en série.
Donc déjà les 0,0016 deviennent 0,0016*3 dans un véhicule.
Du coup ce n'est pas 1kg de lithium ion qu'il faut comparer avec 1kg de Nimh mais 1kg de li-ion avec 0,33kg de Nimh, de façon à avoir la même masse embarquée et la même tension globale.
Il est raisonnable de considérer que 0,33 kg d'accu Nimh ont 3 fois plus de résistance interne qu'1kg, pour une cellule d'1,2v nominal. Moins de surface d'électrodes etc..
Donc 0,0016 deviennent 0,0016*3*3 = 0,0144. Donc plus de résistance interne que le li-ion.

Par ailleurs, mais là sur un plan bien plus concret, par exemple dans une P2 la batterie a une résistance interne totale de l'ordre de 0,3-0,4 ohms (168 éléments en série quand même). Ca varie selon le Soc, la température, l'âge du conducteur (heu! non de la batterie)
Avec des A123 un peu plus lourds (34-35 kg au lieu de 30) j'avais mesuré entre 0,08 et 0,09 ohms (Il n'y a plus que 70 éléments en série).

Donc une fois assemblée une batterie de même masse et de même tension nominale a bien moins de résistance interne en lithium qu'en nimh. Et pourtant les nimh des Hsd sont de type forte puissance, donc "faible résistance interne". Les A123 sont plutôt de type puissance mais seulement des lithium phosphate.

Après on peut aussi faire une comparaison à même volume occupé, autre préoccupation des concepteurs aujourd'hui.

A+

P.S Quelques exemples concrets: les A123 font 2400 W /kg (Et 4600 W / L). Les Nimh sont plutôt à 1000 W /kg, 30kW pour 30kg sur une P2 en pointe.

 

[Xenon31]

Merci Planétaire.

Dans ton raisonnement pour remettre les tensions équivalentes : OK.
Il faut 3 éléments en série pour obtenir 3,6v => R(NiMH) = 0,0016*3

Par contre, là où je ne te suis plus, c'est après :
"Il est raisonnable de considérer que 0,33 kg d'accu Nimh ont 3 fois plus de résistance interne qu'1kg, pour une cellule d'1,2v nominal. Moins de surface d'électrodes etc..
Donc 0,0016 deviennent 0,0016*3*3 = 0,0144. Donc plus de résistance interne que le li-ion."

Je ne comprends pas la deuxième multiplication par 3.
De plus, moins de surface d'électrodes, ... => moins de résistance.

D'ailleurs, si je refais le calcul avec 3 éléments NiMH en série :
3,6v pour le même courant (car montage des NiMH en série) = 3 fois plus de puissance (P=UI). Donc 3 éléments en série = 2700 W en pointe.
R(NiMH) = 3,6*3,6/2700 = 0,0048 ohms

Ensuite, l'énergie massique (cf tableau Wikipedia) entre NiMH et Li-Ion : C'est un rapport de 1,5 et pas de 3.
Donc, il faut embarquer 1,5 fois plus d'élements NiMH que de Li-Ion pour obtenir une même capacité énergétique par unité de masse.
R(NiMH) = 0,0048*1,5 = 0,0072 ohms.

C'est toujours inférieur au Li-Ion ... 😱

 

[planétaire]

Ce qui pêche dans certains de tes raisonnements est que tantôt tu fais des calculs en Watt, tantôt en Watt/kilogramme.

Donc j'ai pris des accus d'un kilo dans tous mes calculs. Ce qui fait que si on met 3 accus en série on se retrouve avec 3 kg. Du coup pour pouvoir comparer équitablement les lithium et les nimh il faut prendre 1kg de nimh, comme il y en a 3, chacun fait 1kg/3 arrondi à 0,33kg (c'est une habitude. Au delà de deux chiffres mon clavier se bloque )

Pour les densités que j'ai citées, les sources sont:
-pour les A123, la société A123 elle-même
-pour les nimh de P2, le labo US ORNL

Wikipédia c'est bien, mais n'est pas constamment à jour de tout ce qui existe.

 

[Sandoli]

Je ne suis pas tout à fait sûr, mais le rapport que tu dois prendre en compte c'est le rapport entre les puissances massiques et pas entre les énergies massiques. Donc le truc en W/kg et non pas en Wh/kg.

Edit : grillé par la raie.

 

[Geo]

...
Moi, en 20 secondes de freinage assez appuyé, je remonte d'une barre.

D'accord.
Il m'est arrivé de compter le nombre de Prius "vertes" sur l'histogramme au bout de quelques heures de voyage, il n'y en a pas beaucoup.
Quelques centaines de watts x heure. Pour passer aux kilowatt il y a un facteur 10.
Alors on va dire : une dizaine d'heures.

Et comme il faut bien recharger la batterie, c'est soit du coutant EDF, soit le moteur thermique qui en fournissent la plus grande part.
Pour une Prius 4 ce sera pareil.

 

[Xenon31]

Autre raisonnement ?

On va procéder autrement. Parlons INTENSITE de courant par Kg (en gardant les unités) :

A moins de remettre complètement en cause les chiffres de Wikipedia au tapis, on a :

P(NiMH) = 900W/Kg sous 1,2V,
Donc I(NiMH) = 900/1.2 = 750A/Kg en pointe.

P(Li-Ion) = 1500W/Kg sous 3,6V
Donc I(Li-Ion) = 1500/3,6 = 416,66 A/Kg en pointe (j'ai le même problème d'arrondi).

J'ai gardé les unités.
Et après, on me dit que les Li-Ion encaissent mieux ?
Pour moi, c'est le contraire.

 

[Sandoli]

C'est juste une question de référentiel. Tu as raison au sens unitaire. Un accu Ni-Mh a une résistance interne plus faible qu'un accu Li-Ion.
En pratique, quand la batterie est assemblée et qu'on est derrière le volant, ce qui est important, c'est l'ensemble. Et l'ensemble est un compromis poids x volume x puissance x énergie. Et dans le cas de Chris Rebel comme dans celui de Planétaire, et bien la batterie Li-Ion a une résistance interne plus faible car malgré la résistance interne unitaire plus forte d'un élément Li-Ion comparé à son copain Ni-Mh, l'élément Li-Ion prend moins de place par W et Wh, pèse moins lourd par W et Wh, fonctionne à une tension plus élevée... Au final, ils (en nombre) s'avèrent de meilleurs compagnons pour un ride tout électrique.

 

[Xenon31]

D'accord.
Il m'est arrivé de compter le nombre de Prius "vertes" sur l'histogramme au bout de quelques heures de voyage, il n'y en a pas beaucoup.
Quelques centaines de watts x heure. Pour passer aux kilowatt il y a un facteur 10.
Alors on va dire : une dizaine d'heures.

Et comme il faut bien recharger la batterie, c'est soit du coutant EDF, soit le moteur thermique qui en fournissent la plus grande part.
Pour une Prius 4 ce sera pareil.

Pas d'accord.

Le principe d'une HSD est d'utiliser l'énergie de freinage / décélérations.

Sur une HSD non-plugin, si la batterie était chargée principalement par le moteur, on aurait une perte d'efficacité (pertes inévitables de transformation de l'énergie mécanique produite par le moteur thermique en énergie électrique (batterie), auxquelles il faut ajouter les pertes de transformation entre l'énergie électrique (batterie) vers les moteurs électriques).
Avec ton raisonnement, autant utiliser un moteur à cycle Atkinson surdimensionné sans moteurs électriques ni batterie !

Autre fait : Le HSD est plus performant en ville que toute autre véhicule thermique traditionnel car les freinages et décélerations y sont plus fréquents.

PS : Pour le nombre de "Prius verte", faudrait connaitre les unités (et notamment l'unité temporelle : a quelle fréquence d'échantillonnage correspond l'énergie) pour pouvoir les additionner (a moins qu'il n'y ait un compteur total d'énergie électrique produite).

 

[Olakeen]

Autre fait : Le HSD est plus performant en ville que toute autre véhicule thermique traditionnel car les freinages et décélerations y sont plus fréquents.

Reste coincé dans un bouchon où cela circule entre 0 et 30km/h, tu vas voir que tu ne récupères même pas 10% de ce que tu as eu besoin pour faire avancer la voiture.

 

[Xenon31]

Rester coincé : La pire des situations

Oui ... rester coincé implique un rechargement de la batterie par le thermique a l'arret. Pas assez de freinage ni de décélération pour recharger la batterie ... et là, côté consommation, c'est la grosse catastrophe : On remonte vite entre 6L et 7L/100, voire plus si le bouchon s'éternise.

 

[frg62]

Catastrophe...

Dans l'absolu des chiffres, oui, peut-être...
Au niveau de la frustration personnelle, de voir sa belle moyenne se casser la gueule, OK, je ne discute pas, je l'ai également vécue...

Mais dans la réalité des faits, c'est ça... ou un véhicule priustorique !
Et lui, il consomme combien, dans cet exercice ?
BEAUCOUP plus !!!

Si j'ajoute une météo bien surchauffée, comme aujourd'hui (32° C à Bruxelles ), avec la clim activée, on ne parle alors plus de "catastrophe" pour un thermique traditionnel, mais de "désastre apocalyptique" !

Et même par des températures plus clémentes, qu'on n'essaye même pas de me fourguer l'argument du Start & Stop :

1°) En pratique les conducteurs les désactivent dans cet exercice, tant cela rend la conduite encore plus pénible.

2°) De toute façon, les fabricants de ce dispositif déconseillent de l'utiliser en embouteillage, parce qu'il y a risque de vider complètement la batterie 12 V !

3°) En outre, ce qu'ils n'osent pas dire à voix trop haute, c'est que même avec un démarreur renforcé, de trop nombreux redémarrages vont entrainer son usure prématurée.

 

[Xenon31]

Entièrement d'accord pour les véhicules "priustoriques" : C'était pire.
Maintenant, je trouve qu'en situation de bouchons qui avancent peu, voire pas du tout, la batterie HV descend un peu vite.

Je me demandais si en situation de blocage, cela valait le coup d'éteindre (avec le bouton) si on pouvait supporter l'absence de clim. Ou de passer en mode "accessoires".
Et à partir de combien de temps d'arrêt c'est "rentable" (pour une voiture "priustorique", il est conseillé d'éteindre manuellement son moteur pour tout arrêt supérieur à 30 s) ???

 

[frg62]

Je déconseille de couper le contact, pour la simple raison qu'il y a une très haute probabilité qu'à la remise en action, le système reparte en mode de chauffe de la sonde lambda, donc 45 s (minimum) de moulinage en pure perte, vu qu'on ne recharge (quasi) pas à ce moment là.

Ne jamais perdre de vue, qu'alors que toute mécanique priustorique tend à surchauffer en embouteillage, le groupe HSD lui tend à refroidir dans ces même circonstances, vu que le thermique ne fonctionne presque pas !

 

[Menfin]

Oui et non

Et même par des températures plus clémentes, qu'on n'essaye même pas de me fourguer l'argument du Start & Stop :

1°) En pratique les conducteurs les désactivent dans cet exercice, tant cela rend la conduite encore plus pénible.

2°) De toute façon, les fabricants de ce dispositif déconseillent de l'utiliser en embouteillage, parce qu'il y a risque de vider complètement la batterie 12 V !

3°) En outre, ce qu'ils n'osent pas dire à voix trop haute, c'est que même avec un démarreur renforcé, de trop nombreux redémarrages vont entrainer son usure prématurée.

Sur la tripottée de S&S que j'ai eu l'occasion de tester, je n'ai eu que deux fois à le désactiver :
+/ Sur une Alfa , car franchement insupportable
+/ Sur un Scenic, car le bousin marchait mal.
Sur tous les autres, aucun souci...

Pour le point n°2, j'en doute fort, car l'électronique protège la batterie, et donc le S&S se désactive le temps qu'elle se charge (comme sur la Prius, mais, beaucoup, beaucoup plus souvent).

Pour le point N°3, ça depend du S&S je pense : Les alterno démarreurs offrent un ressenti identique à la Prius, les contraintes doivent être les mêmes. Pour les démarreurs renforcés, je ne sais pas.

 

[BigFanch]

Pour avoir roulé en Yaris 2 1,3l BVM6 et S&S (remplacée depuis par une YH), le S&S marchait super bien... pas d'à-coup au démarrage, pas de latence... Par contre je suis moins convaincu par les économies réalisées : sur mon trajet quotidien, je n'avais que deux feux, proches de mon point de départ, et donc le moteur froid désactivait le S&S ! La boîte 6 était nettement plus efficace, amha.

Mais bon, tout est relatif : le passage à l'hybride m'a fait économiser 2l, au bas mot !

 

[frg62]

Sur la tripottée de S&S que j'ai eu l'occasion de tester, je n'ai eu que deux fois à le désactiver :
+/ Sur une Alfa , car franchement insupportable
+/ Sur un Scenic, car le bousin marchait mal.
Sur tous les autres, aucun souci...

Pour le point n°2, j'en doute fort, car l'électronique protège la batterie, et donc le S&S se désactive le temps qu'elle se charge (comme sur la Prius, mais, beaucoup, beaucoup plus souvent).

Pour le point N°3, ça depend du S&S je pense : Les alterno démarreurs offrent un ressenti identique à la Prius, les contraintes doivent être les mêmes. Pour les démarreurs renforcés, je ne sais pas.

Et dans les embout, où l'on avance de 50 cm toutes les 40 secondes, ça donnait quoi en pratique ?

 

[Menfin]

Il n'y a pas de miracle dans ce cas... Ca m'est arrivé avec le 5008, et pas de problème, le S&S fait son job (dans la limite de la batterie) : Simplement, le thermique redémarre à chaques fois que tu avances (ce qui surprend quand tu as l'habitude de faire les 50cm en électrique) et, parfois ne s'arrête pas (batterie faible). Mais c'est déjà un plus, et pas de problème coté douceur de fonctionnement.

Dans le cas des autres S&S, je ne me suis jamais retrouvé dans ce genre d'embouteillage (heureusement, car en location ce sont des boites manuelles à 98%... ).

A noter que chez Peugeot le S&S est plus efficace avec une BVM car le moteur se coupe à partir de 20km/h si tu passes au point mort contre 6 à 8 avec la BMP.

 

[Geo]

Il n'y a pas de miracle dans ce cas... Ca m'est arrivé avec le 5008, et pas de problème, le S&S fait son job (dans la limite de la batterie) : Simplement, le thermique redémarre à chaques fois que tu avances (ce qui surprend quand tu as l'habitude de faire les 50cm en électrique)....

Je confirme cette impression désagréable et on regrette la Prius dans ce cas.
Le plus pénible, c'est que la climatisation ne marche qu'avec le moteur. Un quart d'heure dans un bouchon avec 28°C, soit on ouvre les fenêtres et on cuit, soit on remet le moteur. Vécu ça hier avec une Nissan.