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[Scoop!] Prius 4 rechargeable : Transmission Bi-Mode inédite?

Discussion dans 'Les Actualités Automobiles' créé par hortevin, 17 Mars 2016.

  1. Hortevin

    Hortevin Administrateur HybridLife
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    [​IMG]

    D'après plusieurs médias japonais, la future Toyota Prius 4 rechargeable sera commercialisée au mois de novembre 2016. Et son design aurait déjà fuité sur l'internet.
    Et Hybrid Life a peut être découvert la nouvelle transmission de cette nouvelle hybride rechargeable, très différent de la version «normale».
    Retrouvez l'intégralité de l'article sur news.hybridlife.org
     
  2. parkerbol

    parkerbol Administrateur HybridLife
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    hé bé ! beau travail d'équipe les gars. J'espère que vous êtes tombés dans le juste. Ce serait un moyen de contrer la concurrence devenue féroce. L'éventail des choix est intéressant. Aux USA, on peut ajouter la Ford Fusion Energi et le C-MAX Energi.
    Cette prius 4 phev sera en concurrence néanmoins avec la nouvelle Tesla 3.
    J'adore ce type de matchs (autre chose que la Champion's league).
     
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  3. Hybridébridé

    Hybridébridé Contributeur HybridLife

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    Je voudrais saluer Hortevin pour cet excellent article qui traite de la potentielle première grosse évolution de la transmission du système HSD depuis son apparition !

    Je me propose d'ajouter quelques compléments sur le fonctionnement de cette transmission. Mais avant, il peut être intéressant de replacer cette nouvelle transmission dans la perspective de la transmission HSD adaptée à la P3 PHEV avec ses avantages et ses inconvénients.

    Il est important de souligner que dès le départ, l'architecture HSD est parfaitement adaptée, presque pensée pour le PHEV. Il suffit de rajouter une batterie plus grosse, un chargeur, une prise et le tour est joué. C'est ce qui a été fait sur la P3. Et un point fort de la voiture était son efficacité impressionnante en HV, meilleure que la P3 HEV, grâce à la batterie Li-Ion.

    Son point faible était la partie EV trop timide dûe à une petite batterie de 4,5 kWh pensée pour la limitation du poids et des performances énergétiques en HV. D'où une autonomie EV jugée trop faible par les clients, mais aussi une puissance en EV de 38 kW trop juste pour faire face à toutes les situations. D'ailleurs, comme le montre le cycle de l'EPA qui est assez exigeant en terme d'accélération et de Vmax, la P3 PHEV ne peut passer en full électrique le cycle complet : elle consomme un peu d'essence pour les transitoires trop violents, les vitesses élevées et la fin de cycle (manque d'autonomie).

    A côté des manques spécifiques à cette P3 PHEV, il y a les inconvénients classiques et transverses du HSD, qui sont souvent les pendants de ses avantages :
    1. Consommations moyennes à vitesses stabilisées, car étant en partie une transmission série, une part de la puissance passe par voie électrique avec ses multiples transformations d'énergie, d'où des pertes.
    2. Accélérations et reprises moyennes (varie suivant les modèles) : en effet, le couple à la roue reste faible, l'ICE et MG2 étant montés sur un rapport de pont long. Le régime de l'ICE a beau pouvoir varier, le couple qu'il transmet à la couronne reste toujours diminué par le rapport long de démultiplication qu'il y a derrière. Et le couple de MG2 ne compense pas complètement cette faiblesse à moyenne et haute vitesse. De plus, ce rapport de pont ne cesse de se rallonger avec le temps, moyen probable d'améliorer la consommation en corrigeant notamment le point précédent, mais qui accroît cette faiblesse,
    3. Effet de moulinage déplaisant (pour certains), lié au principe de la transmission (une part d'hybride série)
    Ces défauts qui passaient inaperçus au départ, sont de plus en plus criants pour le HSD en général avec l'arrivée de petits thermiques très efficients, mais aussi pour la P3 PHEV en particulier, de PHEV concurrents (à majorité hybride parallèle) de plus en plus nombreux et aboutis.

    La commercialisation de la Chevrolet Volt a du être un choc pour Toyota, et comme le souligne Hortevin dans cet article, il y a maintenant la Volt 2 qui s'est améliorée sur tous les points. Et c'est sans compter les PHEV typés puissance des allemands, très performants en reprises. Si les premiers modèles de VAG et Mercedes semblent assez gourmands, ça semble déjà s'améliorer avec les nouvelles BMW (voir essai détaillé de la 225 XE dans le Moniteur Automobile). Sans compter enfin la Ioniq qui sera une PHEV hybride parallèle probablement très efficiente, tout en étant assez pêchu puisque ses moteurs thermiques et électriques (grossi sur la version PHEV) sont en amont de la boîte DCT.

    Il semble donc plus que temps pour Toyota avec la P4 PHEV :
    • a minima de corriger les insuffisances de la P3 PHEV,
    • si possible, d'en profiter pour essayer de diminuer un ou plusieurs des 3 points faibles ci-dessus.
     
    #3 Hybridébridé, 17 Mars 2016
    Dernière édition: 17 Mars 2016
  4. Hybridébridé

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    Si Toyota se contentait de mettre dans sa P4 PHEV une plus grosse batterie et un MG2 plus puissant dans sa P4 PHEV en ne changeant pas la transmission, Il obtiendrait certes une P4 PHEV avec en EV 50 km d'autonomie et une puissance électrique beaucoup plus exploitable (66 kW = P(MG2) ?) que celle de la P3, tout à fait OK pour se sortir de 90% des situations sans recourir au thermique.

    En HV, grâce à son poids pas trop augmenté et sa batterie Li-Ion, efficace et avec beaucoup de capacité de récupération en cas de relief, la P4 PHEV continuerait à être un peu plus sobre que la P4 standard dans beaucoup de conditions, du moins en Europe, où les batteries sont Ni-MH et où la version Eco n'existe pas. De plus, les kW électriques supplémentaires par rapport à la P4 HEV devraient a minima compenser la prise de poids, et offrir même des reprises (légèrement) améliorées.

    Elle aurait certes des chances de rester la PHEV la plus sobre du marché. Mais elle ne corrigerait pas les 3 faiblesses classiques du HSD mentionnées ci-dessus.
     
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  5. Hybridébridé

    Hybridébridé Contributeur HybridLife

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    Et si Toyota implante cette nouvelle transmission dans la P4 PHEV ?

    Avant de passer aux avantages, il me semble intéressant d'approfondir légèrement les explications données par Hortevin dans son article.

    Il est d'abord intéressant de poster le schéma d'Hybridcars de cette nouvelle transmission, mais revu et corrigé par planetaire (merci à lui) de façon à respecter la disposition physique des différents engrenages des trains planétaires :
    [​IMG]

    S=Sun = pignon soleil
    C=Carrier = porte-satellites
    R= Ring = couronne extérieure

    Pour être clair, l'embrayage CL mentionné par Hortevin dans son article, c'est le dispositif que vous voyez entre les deux porte satellites, tandis que le frein BK, c'est le dispositif qui relie le porte satellite du deuxième train planétaire (avec MG2) au carter (et donc qui bloque la rotation si fermé).

    Important : les rapport de dentures des deux trains planétaires sont nécessairement différents, pour tirer la substantifique moelle de cette transmission !

    Cette transmission possède 5 modes de fonctionnement, chacun correspond à une combinaison de fermeture/ouverture de l'embrayage CL et/ou du frein BK, et à un choix de propulsion en électrique (deux modes : EV-1 et EV-2) ou hybride (3 modes : HV-1, HV-2, HV-3).

    Dans les modes EV-1 et HV-1, le frein est fermé et l'embrayage ouvert : ces modes correspondent strictement au fonctionnement du HSD d'une P3 PHEV (ou HEV), avec ses modes électriques et hybrides.

    Dans le mode EV-2 : le frein et l'embrayage sont fermés, ce qui bloque le moteur thermique. MG1 et MG2 peuvent fonctionner de concert en moteur ou générateur.

    Dans le mode HV-2 : le frein est ouvert et l'embrayage fermé, ce qui relie solidairement les deux porte-satellites. Sans rentrer dans le détail, c'est un mode qui permet de baisser la consommation à moyenne et haute vitesses stabilisées - en faisant tourner le moteur thermique très lentement tout en gardant un très bon rendement de transmission, i.e. de minimiser la puissance passant par la voie électrique (donc avec un rendement meilleur que sur le HSD de la P3 ou encore qu'avec le mode hérétique du HSD de la P2).

    Dans le mode HV-3 : le frein et l'embrayage sont ouverts. Je ne m’appesantirai sur ce mode dont Toyota dit qu'il serait efficient à haute vitesse, mais dont je ne vois pas trop l'utilité, et qui à mon avis ne sera pas utilisé (Toyota l'a mis dans le brevet parce qu'il est combinatoirement possible).

    Ceci étant posé, il est intéressant de faire le parallèle avec la Volt 2. Hortevin a mis dans son article un lien vers une excellente explication illustrée des différents modes par Hybridcars (en anglais).

    Et bien, en reprenant les codifications des différents modes retenez que :
    EV-1 = CD-1
    EV-2 = CD-2
    HV-1 = CS-1
    HV-2 = CS-3

    En plus sur la Volt 2 : il y a un mode CS-2 pour vitesses intermédiaires où le thermique tourne seul avec un ratio fixe (comme sur un rapport de boite classique), mode utilisé de 40 à 110 km/h, mais comme le montre les schémas postés par Hortevin dans son article, l'ensemble des modes de la Volt 2 nécessitent un frein supplémentaire. Toyota a du juger qu'un tel mode était une complication qui n'en valait pas la peine, ses modes HV-1 et HV-2 étant suffisant à offrir un bon rendement sur toute la plage de vitesse rencontrée en conduite normale.
     
    #5 Hybridébridé, 17 Mars 2016
    Dernière édition: 17 Mars 2016
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  6. Hybridébridé

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    Passons aux avantages qu'aurait cette nouvelle transmission.

    En plus des améliorations offertes par la P4 PHEV décrites plus hautes via sa batterie plus grosse et son moteur plus puissants exploités via les modes EV-1 et HV-1 équivalent à une P3 PHEV, on aurait :

    - Via le mode EV2, une véritable voiture électrique d'au moins 75 kW (la puissance minimale attendue de la batterie de la P4 PHEV), pouvant permettre de gérer en pur EV 99% de toutes les situations rencontrées sur la route.

    Ce mode permet en plus, en fonction des conditions de roulage, de choisir la combinaison des moteurs électriques la plus efficiente énergétiquement, avec un léger gain d'autonomie par rapport au HSD classique. En effet, les rapport de dentures des deux trains étant différents, les démultiplications de MG1 et MG2 sont différentes (un peu comme sur une Tesla D bi-moteur, mais avec moins d'amplitude), ce qui permet de les faire fonctionner dans leur meilleure plage de rendement.

    Sur le plan des reprises et accélérations, la P4 PHEV se rapprocherait de la philosophie de la Volt, avec des performances en EV assez proches de celles en HV. Et tout ceci, sans ajouter de gros moteur électrique : on couple juste en EV les deux MG existants depuis toujours dans le HSD. Belle optimisation du HSD, non ?

    - Via le mode HV-2, une très bonne efficacité de la transmission sur une plage de vitesse, on va dire, de 70 à 130 km/h, ce qui réduirait la consommation de la Prius dans ces plages de vitesse stabilisées moyennes à élevées, et lui permettrait de se mettre à hauteur et même probablement de reprendre un leadership incontesté sur les meilleurs véhicules essence.

    Un autre avantage de ce mode HV-2 couplé aux capacité de la grosse batterie PHEV serait, si les conditions de charge de la batterie sont suffisantes (exemple, on vient de descendre un relief) de pouvoir accélérer dans ces plages de vitesse élevées, par exemple entre 70 km/h et 110-130 km/h (je parle d'accélération moyenne, les accélérations pied au plancher se feront en mode HV-1), en laissant le thermique à bas régime via l'aide couplée des deux moteurs électriques MG1 et MG2. Cette tactique permettrait de supprimer du moulinage, sans trop dégrader le rendement de la transmission pendant cette phase d'accélération (par exemple lorsque l'on prend un autoroute).

    In fine, via ces deux modes de fonctionnement additionnels, la P4 PHEV devient une Volt 2, mais beaucoup plus sage, tant en puissance des MG qu'en taille de batterie, tout ça au bénéfice de la masse et de l'efficience énergétique, tout en offrant une belle polyvalence, avec une autonomie largement suffisante en mode EV pour 90% des utilisateurs. Je pense que l'efficience tant en EV qu'en HV devrait atteindre de nouveaux sommets, en faisant d'elle la voiture la plus efficiente énergétiquement de tout le marché (XL1 exclue).

    Bref, avec cette transmission, cette P4 PHEV gommerait les insuffisances de la P3 PHEV (autonomie et pêche en EV), plus deux insuffisances traditionnelles du HSD citées plus haut : conso à haute vitesse, et moulinage (si Toyota utilise son HV-2 de la façon que je cite ci-dessus) et plus marginalement, les reprises en HV via une puissance électrique légèrement augmentée.
     
    #6 Hybridébridé, 17 Mars 2016
    Dernière édition: 18 Mars 2016
  7. Hybridébridé

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    Pour être objectif, il faut enfin tâcher de lister les inconvénients de cette transmission qu'Hortevin a déjà bien abordé dans son article.

    En les listant, du moins important au plus important (selon moi), ça nous donne :
    • Ajout de masse via les deux actionneurs et la nouvelle architecture : ajout faible selon moi, sans commune mesure avec les bénéfices apportés par ces dispositifs,
    • Complexification du HSD pouvant le défiabiliser : on quitte la grande simplicité du HSD sans aucun dispositif de couplage ou d'embrayage, mais c'est tout à fait surmontable d'un point de vue fiabilité et j'ai grande confiance en Toyota pour nous sortir une transmission très fiable. La Volt 1 est-elle d'ailleurs connu pour souffir de problèmes au niveau de sa transmission ? Pas que je sache.
    • Gestion des transitions entre modes, pouvant générer des lenteurs et à coups : ce point très pertinent a été soulevé par planetaire. C'est un risque, mais une bonne et minutieuse mise au point devrait faire que ce sera transparent pour le conducteur. Là encore, j'ai une grande confiance en les Japonais pour ce type de problématique. D'ailleurs, GM semble arriver à bien gérer les transitions sur sa Volt 2,
    • Retour à l'architecture axiale de la transmission : ce point est longuement abordé par Hortevin dans son article.
    • Le prix pour le client : je rappelle cet article parlant d'un surcoût de 8 à 10 k€ à l'achat de la PHEV par rapport à la HEV (c'est le Dir Com de Toy France qui est cité). Voilà qui fera mal, surtout avec le bonus réduit, mais un tel surcoût est à mon avis un indice plaidant pour la plausibilité de l'adoption de cette transmission sur la P4 PHEV (la batterie, un MG2 un peu plus gros et un chargeur ne pourraient expliquer à eux seuls un tel écart, selon moi).
     
    #7 Hybridébridé, 17 Mars 2016
    Dernière édition: 18 Mars 2016
  8. Hortevin

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    Nouvelle vidéo de Toyota PHV:


    C'est quoi le message envoyé ???
     
  9. Ian51

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    Tous ce qu'a dit Hybridébridé, on posera la question Dimanche au Prius Day, surtout qu'il y aura le président de Toyota France. ;):happy:.:cat:
     
  10. Ian51

    Ian51 Forum manager
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    Elle va être énorme cette P4HV.:cat:
     
  11. dmarc34

    dmarc34 Contributeur HybridLife

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    Pas trop j'espère, sinon ça va être dur à garer :mrgreen:
     
  12. FoLuxo

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    Le message que j'en retire est que Toyota choisit mieux ses ingénieur que ses communicants... D'ailleurs c'est valable pour la plupart des pubs Toyota, j'ai souvent du mal à comprendre le message.
     
    dim74200 apprécie ceci.
  13. parkerbol

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    Comme dit Foluxo, "corporate" à mourir :dead: pour ne pas dire autant ne pas faire de pub ... le message envoyé, c'est "on occupe le terrain" !
     
  14. Hybridébridé

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    La pub, certes débile, montre surtout qu'après de long atermoiements, Toyota a décidé de mettre le paquet sur le Plug-In, que ce soit par conviction ou nécessité.

    Je ne pense pas qu'elle sera en concurrence directe : ce sont deux adversaires de philosophie différente qui vont se toiser dans les 5 ans à venir (à commencer par une présentation de leurs armes respectives les 23 et 31 mars), en vue d'un combat après 2020 qui sera inévitable entre VE et PHEV. D'ici là, La Prius 4 PHEV et la Tesla model 3, dont je ne doute pas qu'elles seront toutes deux réussies, vont tenter de percer au dépend des berlines familiales (premium allemande pour Tesla, et généralistes américaines + autres PHEV pour Toyota). Il va être intéressant de suivre l'évolution des ventes respectives !
     
  15. Mister MMT

    Mister MMT Contributeur HybridLife

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    Merci à Hybridébridé pour son analyse très claire d'un mécanisme plutôt compliqué, et n'oublions pas, spéculatif jusqu'à nouvel ordre..

    Quelle chance que j'ai eue de pouvoir participer à cette discussion, pendant laquelle il l'a développée.

    Il faut espérer que Toyota ait pris le devant, et implémenté cette transmission bi-mode dans la Prius 4 PHEV.

    Jan ;)
     
    Hybridébridé et parkerbol aiment ça.
  16. Lel

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    Bravo et merci à Hortevin et Hybridébridé pour ces explications détaillées. Je ne suis pas certain d'avoir tout compris, mais je me rends compte des avantages de cette P4 PI qui pourrait sans doute compenser (du moins en partie) l'absence de la Volt 2 dans nos contrées. Espérons que tout ceci se confirme.
    Finalement, le supplément de prix pour cette technologie bien plus efficace que celle de la P3 PI ne serait qu'à peine plus élevé. En Belgique, le surcout de la P3 PHEV par rapport à sa soeur classique se situait entre 7 et 9000€ suivant les finitions.
    Mais toutes ces hybrides rechargeables restent très chères. Pas pour le commun des mortels. Si le tarif de la Model 3 devait être semblable (mais rien n'est moins sûr), je la préfèrerais à cette P4 PHEV.
     
    #16 Lel, 19 Mars 2016
    Dernière édition: 20 Mars 2016
  17. Hybridébridé

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    Mais tout ce travail de décryptage n'aurait pas été possible sans ta découverte du brevet, Mister MMT !

    J'ajoute que je n'aurais sans doute pas approfondi sans mes échanges avec planetaire qui m'ont poussé à comprendre ce brevet.

    Je précise que Mister MMT a réalisé un travail remarquable de compilation de mes recherches et explications dans la conversation que nous avons eue. Mes écrits étaient vraiment indigestes au départ, mais Mister MMT, en intégrant à chaque fois que je les citais les figures correspondantes du brevet, en a fait un corpus presque lisible. Aussi, je livre à toute fin utile ces écrits pour les passionnés de technique. Il reste peut-être des erreurs et des imprécisions dans ma compréhension du système. N'hésitez donc pas à les relever dans ce fil : il est fait pour ça.
     

    Fichiers attachés:

    #17 Hybridébridé, 20 Mars 2016
    Dernière édition: 20 Mars 2016
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  18. Hybridébridé

    Hybridébridé Contributeur HybridLife

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    L'essentiel à retenir sur cette transmission, c'est qu'en plus des facultés d'une transmission HSD normale, elle permet :
    • en électrique, de faire fonctionner simultanément en moteur les deux machines électriques du HSD (MG1 et MG2), donc d'avoir une Prius avec la puissance d'un vrai VE,
    • en hybride, de consommer moins à haute vitesse qu'un HSD normal, en faisant tourner le moteur thermique encore plus lentement.
     
    #18 Hybridébridé, 20 Mars 2016
    Dernière édition: 20 Mars 2016
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  19. Lel

    Lel Contributeur HybridLife

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    Merci pour ta réponse. C'est en effet ce que j'ai surtout retenu pour cette P4 PI. Quand j'aurai un peu le temps, je décortiquerai le pdf qui me semble très bien écrit.
     
    #19 Lel, 20 Mars 2016
    Dernière édition: 21 Mars 2016
  20. lexusdelta

    lexusdelta Contributeur HybridLife

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    LEs résultats de consommation sont toujours sujet à caution si la base de mesure utilisée n'est pas la meme. J'en veux pour exemple mon essai de près de 2h du RAV4 hsd sur mes parcours habituels ou je ressors avec une moyenne de 6,5l à l'odb ( météo assez froide et véhicule quasi neuf) à comparer à la fois avec la moyenne actuelle de ma P+ ( 5l à l'odb) et aux moyennes déjà annoncées ou lues par ailleurs ( qui sont presque toujours plus élevées).
    Dans le cas des PHEV c'est encore plus sujet a caution puisque l'importance de la part EV peut très fortement influer suivant les conditions météo , durée de trajet ou moyenne ( rien que l'utilisation du chauffage par exemple).
     
    Lel apprécie ceci.

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