Trip Log – Trasmissione Seriale in una Prius 4

Nel transaxle HSD delle Toyota è sempre presente una componente seriale nella trasmissione della potenza del termico alla ruote. L’incidenza ed il rendimento di questo canale di trasmissione sono stati oggetto di controversie e di supposizioni varie.

In realtà, avendo a disposizione le potenze meccaniche agli assi del motore termico e dei motogeneratori, l’incidenza e il rendimento del canale seriale sono calcolabili in condizioni “adiabatiche” rispetto al circuito HV, senza cioè che avvenga scambio di potenza elettrica con esso.

Putroppo non abbiamo a disposizione, tra le variabili OBD, la potenza elettrica all’ingresso della PCU (il gruppo del converter e degli inverter) e dovremo inferire tali condizioni dalla batteria. Si fanno queste assunzioni:

  • La batteria eroga potenza solo per alimentare il curcuito servizi a 12V
  • La potenza necessaria è tra i 200-300 W

L’analisi è stata fatta imponendo le seguenti condizioni di filtro, comuni a tutte le interrogazioni:

f.ice_rpm>=1000 and
f.ice_pwr>=5 and
f.hsi>=30 and
f.speed_obd>=20 and
f.hv_a between 1 and 1.5

Le prime 4 servono a spostare l’analisi su condizioni di erogazione di potenza al di sopra dei livelli minimi. L’ultima per limitare i flussi di corrente ai soli valori previsti per l’alimentazione dei Servizi.

Si ricorda che il funzionamento seriale è possibile in due modalità:

  • Base: MG1 generatore che alimenta MG2 funzionante da motore.
  • “Eretica”: MG2 generatore che alimenta MG1 funzionante da motore. Quest’ultima è una sorta di overdrive, perché permette al PSD di sviluppare rapporti di trasmissione particolarmente lunghi.

Trasmissione della potenza per la via seriale base

Il rendimento complessivo sarà il prodotto della frazione della potenza totale che segue questa modalità per il rapporto tra le potenza meccaniche di MG2 e MG1, indicanti la resa di trasmissione.

Come indicazione di massima, basata sui valori medi, l’incidenza delle perdite potenza di questo canale ammonta a:
21.6% * (1- 79.1% ) = 4.5%

Frazione potenza trasmessa serialmente

Ormai è stato acclarato che non è fissa, agganciata alla frazioni di ripartizioni della coppia indotte dal sistema planetario, ma è proporzionale al rapporto tra i giri di MG1 e quelli Termico.

I1. Frazione Potenza via seriale base

Rendimento conversioni

Il rapporto, in valore assoluto, tra la potenza meccanica erogata da MG1 e la potenza meccanica assorbita da MG2 evidenza l’efficenza della doppia conversione Meccanica/Elettrica e Elettrica/Meccanica avvenuta.

I2. Efficienza trasmissione seriale MG1->MG2

Trasmissione della potenza per la via seriale “eretica”

Come sopra, ma questa volta MG2 funziona da generatore e MG1 da motore.

L’indicazione di massima, basata sui valori medi, dell’incidenza delle perdite porta, come previdibile, a valori non molto diversi dalla via base:
36.4% * (1- 82.6% ) = 6.3%

Frazione potenza trasmessa serialmente

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è mg1-ice.png
I3. Frazione Potenza via seriale “eretica”

Rendimento conversioni

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è mg2-mg1.png
I4. Efficienza trasmissione seriale MG2 -> MG1

Valutazione complessiva

Per valutare l’efficienza complessiva della trasmissione seriale, senza entrare nei dettagli di funzionamento, basta rapportare la potenza meccanica totale, ICE+MG2+MG2, con la originaria potenza ICE.
La potenza complessiva dei tre motori, qui chiamata Potenza Ibrida, è una somma algebrica il cui risultato, in mancanza di erogazioni dalla batteria, evidenza una perdita. In questo caso il valore medio del rapporto di 94.4%, rappresenta una perdita aggiuntiva del 5.6% prodotta dalla trasmissione seriale.

Questi valori sono variabili, dipendono dal percorso e dallo stile di guida. L’ordine di grandezza, comunque, resterà.

I5. Efficienza complessiva seriale

In questo foglio sono raccolte le Query, le tabelle risultato e i grafici.

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