Vehicule hybride* : la toyota prius





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date de publication04.07.2017
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Module 1 : Analyse Fonctionnelle TP Ressources p/



VEHICULE HYBRIDE* : LA TOYOTA PRIUS

Hybride : combinaison de sources d’énergies différentes.

1.Présentation


La Toyota Prius est la voiture hybride essence/électrique la plus vendue au monde. Il faut dire que ses performances écologiques sont à la hauteur : 4,3 l/100 km de consommation et 104 g/km de CO2 pour un véhicule du segment de la Toyota Avensis.




Berline 4 portes Groupe motopropulseur

Disposition





2.Principaux éléments :





Moteur thermique : 4 cyl – 1497cm3

Double arbre à cames en tête, 16 soupapes - Injection électronique d’essence.

P : 57kW à 5000tr/min ; C : 115N.m à 4000tr/min
MG1 : Générateur (essentiellement) /moteur/démarreur
MG2 : Moteur (essentiellement) /générateur en décélération ;

50kW à 1200-1540tr/min ; 400 N.m à 0-1200tr/min

MG1 et MG2 fonctionnent avec un courant alternatif triphasé de 500V maxi.
Pont et Différentiel, transmet et adapte la puissance sur chaque roue.
Train épicycloïdal simple : transmet le mouvement de manière variable et continue (comme une boîte CVT).

Rapport total de démultiplication : 4,113
Variateur/convertisseur :

Il convertit le courant continu 273V de la batterie en courant continu 500V maxi, (et vice et versa), puis le courant continu en courant alternatif triphasé maxi 500V, (et vice et versa), pour alimenter les moteurs MG1 et MG2.

Un disjoncteur incorporé coupe le système en cas de détection de choc lors d’une collision.


Batterie HV : 228 éléments de 1,2V regroupés en 38 modules de 6 éléments ; tension nominale 273,6V.

En hydrure de métal-nickel (Ni-MH), elle est située derrière les sièges arrières ; un coupe circuit est installé afin d’interrompre le circuit lors d’interventions de maintenance.
L’ensemble est contrôlé et piloté par 4 unités électroniques de commande:

- ECU centrale,

- ECU moteur,

- ECU batterie,

- ECU contrôle du freinage,
La communication se fait en réseau multiplexé CAN.

3.Phases de fonctionnement de base



Phase 1 : le moteur thermique entraîne le générateur électrique MG1 qui alimente le moteur MG2 et recharge la batterie ; MG2 est moteur et entraîne les roues (équivalence d’un véhicule équipé d’un groupe électrogène)
Phase 2 : le moteur thermique entraîne directement les roues et le générateur MG1 qui maintient la batterie chargée ; il peut être assisté par le moteur électrique MG2 en cas de demande de puissance instantanée ; MG2 se transforme en générateur lors des décélérations.
Phase 3 : fonctionnement uniquement électrique; la batterie alimente le moteur MG2 (pollution nulle, silence de fonctionnement) vit < 50km/h ; 2km maxi.


4.Autres composants



Un système de refroidissement comprenant une pompe à eau et un radiateur spécifique associé à celui du refroidissement du moteur thermique évacue la chaleur de fonctionnement de MG1 et MG2 ainsi que celle du variateur/convertisseur.
Système de refroidissement de la batterie :

Une ventilation est assurée afin d’évacuer la chaleur issue des cycles de charge/décharge; un ventilateur aspire une partie de l’air de l’habitacle et force la circulation autour de la batterie, puis est rejeté par une ouie latérale.

L’unité de commande électronique ECU contrôle le fonctionnement du système.

Une batterie auxiliaire de 12V, sans entretien, alimente les circuits de signalisation et d’éclairage ainsi que les éléments de confort (radio, air conditionné …) ; elle est maintenue en état de charge par le convertisseur.



Tableau de bord/habitacle :

Il est composé d’un afficheur multifonctions et d’un afficheur de données (vitesse, km, essence…)

L’écran multifonctions indique, par défilement, les fonctions de :

- contrôle d’énergie moteur,

- affichage d’informations,

- contrôle d’air conditionné,

- téléphone Bluetooth,

- contrôle de navigation,

Le levier de vitesses propose les positions d'une transmission automatique classique : stationnement (P), marche arrière (R), point mort (N) et marche avant (D).
 La commande d’accélérateur est électronique ; la pédale est munie d’un capteur de position (circuit intégré à effet Hall) qui génère un signal électrique envoyé à l’unité centrale de commande, celle ci actionne le moteur électrique du papillon des gaz.


5.Pourquoi un véhicule hybride consomme-t-il moins ?



Le véhicule hybride est composé de deux moteurs, un thermique et un électrique. Alors en quoi ce montage permet-il la réalisation d'une économie de carburant ? Cette économie est réalisée dans trois cas d'utilisation du véhicule.



Le premier gain de consommation du véhicule hybride essence/électrique est réalisé grâce au système d'arrêt et de démarrage automatique du moteur thermique (Stop-&-Go). Il évite ainsi le maintien inutile du régime moteur au ralenti. Ce système est particulièrement avantageux en conduite urbaine. Ce système apporte un gain de consommation de l'ordre de 3 à 10% selon les prototypes.

Au freinage, le moteur électrique agit en tant que générateur et convertit l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique qui sera stockée dans les batteries

La récupération de l'énergie à la décélération permet aussi une économie de 10 à 20% de consommation.

Enfin, la troisième économie est réalisée en remplaçant le moteur à essence par un électrique dès que le premier se retrouve en phase de mauvais rendement. C'est le cas, par exemple, en phase de ralenti ou faible charge (faible enfoncement de la pédale d'accélérateur).

Lorsque la puissance demandée augmente, le moteur thermique est automatiquement redémarré et ainsi utilisé dans des zones proches de son meilleur rendement. Il en profite aussi pour recharger les batteries. L'avantage consommation estimé de cette fonction varie de 5 à 15%.

Pour plus d’informations : http://www.hybridsynergydrive.com/fr/top.html



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