[Motorisation] Schémas de fonctionnement du système hybride de Toyota/Lexus dans les différentes phases

Hortevin

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7/4/14
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Fontenay le Fleury
#1
Voici les schémas que j'ai récupéré dans le magazine japonais Motor Fan, que j'ai traduit en français.
Ils permettent de comprendre le fonctionnement des différents composants (moteur thermique, les 2 moteurs/générateurs électriques MG1/MG2, le train épicycloïdal, batterie..etc) de la motorisation d'une voiture hybride du groupe Toyota.
(Pour savoir en détail comment ils sont, voir: Les Secrets de technologie du système hybride de Toyota Prius 3: une leçon d'amélioration continue | Hybrid Life : Forum Automobile Hybride)

Ces schémas sont valables pour tous les systèmes THS-II, c'est à dire les voitures comme Prius 3, Lexus CT200h, Prius +, Auris, Auris 2, Yaris...etc.

Faites attention à la taille des flèches pour voir la variation de l'importance des efforts dans les différents phases.

Démarrage du véhicule:

1_Phase_Démarrage_Fonctionnement_THS_2_Toyota_Hybride.jpg
Lorsqu'on "allume" la voiture, le générateur électrique (MG1) fait office de démarreur, en faisant tourner le moteur thermique (essence) jusqu'à 1500 Tr/minutes, pour qu'il débute sa phase initiale de chauffe avec une condition optimale.
MG1, en jouant un rôle de démarreur très puissant, permet au moteur essence de sauter l'étape de montée en régime (de 0 à 1500), phase qui consomme beaucoup d'essence et peu efficace.

Recharge à l'arrêt

2_Phase_Recharge_Arrêt_Fonctionnement_THS_2_Toyota_Hybride.jpg


Quand on est dans la position P (Parking) ou à l'arrêt, si la batterie a peu de charge (faible SOC), le moteur thermique se met en marche et entraîne le générateur électrique (MG1) pour recharger la batterie, via P1 qui est le fameux train épicycloïdal utilisé pour répartir les puissances mécaniques.
L'onduleur (I, ou appelé Inverter) sert à transformer le courant alternatif produit par le générateur, en un courant continu (201,6 V nominal) pour la batterie NiMH.

Mode Basse vitesse - Faible allure - Marche arrière

3_Phase_Basse_Vitesse_THS_2_Toyota_Hybride.jpg

Quand la voiture n'est pas très sollicitée (maintien de vitesse à faible allure par exemple, ou en marche arrière pour une manœuvre), et si la capacité de la batterie le permet, la voiture hybride peut rouler en tout électrique.
Le moteur thermique est alors à l'arrêt et ne consomme plus d'essence.
C'est le moteur électrique principal (MG2) qui fait avancer la voiture, alimenté par la batterie hybride.

Mode Allure normale - haute vitesse

4_Phase_Roulage_Normal_THS_2_Toyota_Hybride.jpg

Dans une situation où la voiture est sollicité normalement (maintien de vitesse à 90Km/H ou sur autoroute à 130), le moteur thermique fonctionne à son régime optimal.
D'une part, il fait avancer le véhicule directement, mais il utilise aussi le surplus, pour entraîner le générateur électrique, et recharger la batterie.
Au même moment, le moteur électrique principal (MG2) fournit un peu de couple pour assister le moteur essence.

Mode Accélération

5_Phase_Accélération_THS_2_Toyota_Hybride.jpg

Dans la phase d'accélération (qu'on appuie fort sur la pédale), le moteur thermique et le moteur électrique MG2 tournent à plein régime pour faire avancer le véhicule le plus rapidement possible.

Ce moteur électrique MG2 est alimenté par la batterie, mais aussi par le courant généré par le générateur MG1, entraîné par le mouvement plein régime du moteur thermique.

Mode Freinage - Déclération

6_Phase_Décélération_Freinage_THS_2_Toyota_Hybride.jpg

Dans cette phase de freinage/décélération, l'énergie de la roue entraîne le moteur/générateur principal MG2, ce qui permet de fournir de l'électricité et recharger la batterie.

Comme on peut voir, l'architecture double moteurs électriques du système hybride de Toyota est vraiment très ingénieux.
Outre les modes tout électriques qui permettent zéro consommation, et la récupération cinétique de l'énergie du freinage, la présence de 2 moteurs électriques permet de récupérer le surplus d'énergie , même dans les phases où un moteur électrique assiste le moteur thermique.

C'est la raison pour laquelle, les voitures hybrides Toyota arrivent à des consommations très faibles, et surtout, plus basses que la plupart de ses concurrents hybrides (ou hybrides rechargeable) en mode thermique (c'est à dire phase accélération et phase allure normale).
(comme Volkswagen Jetta hybride ou Honda Insight hybride, qui n'ont qu'un seul moteur électrique)