Trip Log – Power Meter e Potenze in Trazione – Prius 4

I log acquisiti con Hybrid Assistant sono una fonte di informazioni di grande interesse. Per fare delle elaborazioni di tipo statistico, in cui la numerosità dei campioni aiuti a compensare gli errori di acquisizione e a meglio gestire la variabilità delle situazioni, ho scelto un database di dimensioni grandi, almeno in rapporto ai device leggeri utilizzati.

Trip Log

Si tratta di oltre 1.6M di campioni che coprono più di 4700km, acquisiti nell’arco di un anno, usando, per la maggior parte, una “alta” frequenza di scansione.
I percorsi hanno velocità medie non elevate e sono caratterizzati da una certa attenzione al contenimento dei consumi.
L’auto, evidentemente, è una Prius 4 del 2016.

La prima analisi proposta è relativa alla trazione ibrida: la relazione tra il Power Meter e la Potenza erogata verso le ruote, realizzata combinando le potenze meccaniche di  ICE, MG1 e MG2, cioè del motore termico e dei due motogeneratori.

Power Meter e Potenze in Trazione

Nota: questa potenza combinata non è ancora quella alle ruote, perché occorre considerare il rendimento della trasmissione per i vari motori. ICE e MG1 hanno un rendimento peggiore di MG2 perché la loro potenza deve attraversare anche il sistema epicicloidale.

Il PID OBD che corrisponde al Power Meter è chiamato HSI e, per la trazione, il valore 50 corrisponde a ½ECO, il valore 100 all’inizio della zona POWER.

Nella analisi non si considereranno altre variabili oltre ad HSI e ai PID relativi alle potenze, sulla base di due considerazioni:

• Il sistema ibrido ha al proprio interno notevoli capacità di adeguamento alle mutevoli situazioni, riuscendo ad onorare, nella maggior parte dei casi, la richiesta di potenza del Power Meter con una adeguata erogazione totale, ottenuta miscelando opportunamente le potenze componenti
• Si può far leva sulla numerosità dei campioni che riducono l’incidenza del rumore e danno la possibilità di filtrare opportunamente i dati, pur mantenendone la significatività.

In Appendice dettagli sulla elaborazione delle informazioni

Potenza di Trazione Ibrida (ICE+MG1+MG2)

Partendo dalle coppie uniche HSI-(Potenza arrotondata) che compiano almeno 2 volte (vedi in Appendice Qry 9) si possono ottenere, per ogni valore di HSI, le potenza medie, calcolate pesando i singoli valori per il numero di occorrenze

La curva riporta il numero di campioni con cui sono stati ottenuti i valori di media corrispondenti. Complessivamente sono stati utilizzati 1130949 campioni.
Notare il picco di campioni subito dopo la ascissa 50, cioè ½ ECO.
I valori oltre la ascissa 100, che sarebbe la zona Power dello strumento, sono erratici e poco significativi perché ottenuti su un numero molto ridotto di casi.

Modalità di trazione

Qui si prova a scomporre la potenza erogata secondo i due modi di funzionamento dell’auto: a termico accesso o in EV. Le interpolazioni saranno limitate alla prima parte della zona ECO, 0-52 del Power Meter.
Il criterio di distinzione, termico acceso o spento, nei dati sperimentali si complica per via delle commutazione tra i due modi e dei relativi transitori che alterano gli equilibri elettrici e meccanici. Molto evidenti gli effetti di tali disturbi nella zona immediatamente successiva a Power Meter 50, cioè alla frontiera di accensione incondizionata / spegnimento possibile del termico. I rari casi di apparente trazione EV oltre i 50 di Power Meter sono probabilmente risultato di “rumore” OBD su letture di PID multipli.

Si useranno queste condizioni aggiuntive di filtro rispetto alla Qry 4

• Marcia ICE On
  ICE: RPM>980 And PWR>=1
  Per selezionare le condizioni di ICE acceso e erogante potenza, al di fuori dei transitori di accensione.
  Vedi Fig.4
• Marcia EV
  ICE: RPM=0 Or PWR=0
  Per selezionare le condizioni a ICE spento oppure acceso senza rilasciare potenza (fasi iniziali, saturazione, …).
  Per la marcia EV viene fatta una ulteriore statistica per la potenza elettrica erogata dalla Batteria HV , usando le stesse regole della potenza meccanica: sono infatti questi i dati che l’utente di H.A. percepirà guardando il dashboard e che comportano una certa sovrastima della effettiva potenza meccanica.
  Vedi Figure 5a e 5b.

Potenza di trazione col termico accesso

Potenza di trazione in EV

Confronto

Appendice

Il sottoinsieme di dati relativo alla trazione è stato ottenuto, in prima battuta, filtrando i campioni associati ad un valore del Power Meter (PID Hsi) > 0 e minore di 150.

Il limite superiore Hsi minore di 150, che si riferisce alla fine della zona Power; è stato imposto perché è il valore massimo assunto dal PID e i (pochi: 946) valori di potenza ad esso associati hanno un andamento molto irregolare.

( Per inciso, notare nella distribuzione il picco del numero di campioni a 51 di HSI, immediatamente sopra il limite di ½ECO dove scatta l’accensione obbligata del termico. Esiste pure un picco ridotto a 100, confine tra le zone ECO e POWER).

Qui di seguito “nuvola” dei 1137837 punti Hsi/kW che si ottiene filtrando i campioni per HSI maggiore di 0 e minore di 150.

La dispersione accentuata dei valori, compresi dati sicuramente sporchi come le potenze negative durante la trazione, è da considerarsi “rumore”, fisiologico nei dati sperimentali, qui principalmente prodotto dalla difficoltà di aggiornare con sufficiente concordanza temporale i vari PID OBD.

Come primo provvedimento, per ridurre la complessità del problema, si arrotondano i valori di Potenza ai 100W e si conta, per ogni valore di HSI, il numero di campioni inclusi nel singolo arrotondamento . I 1137837 valori risultano condensati in 22544 coppie distinte HSI-(kW arrotondati). La nuvola di questi valori è drasticamente semplificata.

Permane però molto rumore che si può ridurre, ad esempio, eliminanto coppie distinte HSI-(kW arrotondati) che compaiano una sola volta. Si ottengono 15656 coppie uniche per 1130949 valori totali. Segue la nuvolo corrispondente