Logique : Véhicule hybride Toyota Prius (centrale PSI 07)

Transcription

1 Scincs d l Ingéniur Lgiqu : Véhicul hybrid Tyta Prius (cntral PSI 07) Intrductin : Dans l cntxt actul d écnmi ds énrgis fssils t d réductin ds émissins d gaz ncifs, l systèm d prpulsin hybrid cnstitu un altrnativ intérssant à la prpulsin classiqu par mtur thrmiqu sul car il prmt d réduir la cnsmmatin. La spécificité d la slutin rtnu sur la Prius cnsist à : Récupérr l énrgi du véhicul lrs du frinag, Explitr l mtur thrmiqu à sn rndmnt ptimal. Prblèm psé : mtur thrmiqu. On s prps d cncvir la li cmbinatir d mis n march du Architctur du systèm hybrid HSD TOYOTA. La tchnlgi hybrid d TOYOTA, nmmé HSD (Hybrid Synrgy Driv) assci un mtur thrmiqu à ssnc t sa transmissin, à dux machins élctriqus t un battri d puissanc. 1/5

2 Scincs d l Ingéniur L schéma d princip t la figur mttnt n évidnc ls dux machins élctriqus (l mtur élctriqu t la génératric) rliés au mtur thrmiqu par un train épicyclïdal. A partir d la psitin d la pédal d accélératur t d la vitss du véhicul, l calculatur détrmin la vitss d rtatin ptimal du mtur thrmiqu t la cnsign d uvrtur du papilln ds gaz. La puissanc n srti du mtur thrmiqu st transmis, grâc à un train épicyclïdal, à la chaîn silncius t à la génératric. Un assrvissmnt n vitss d la génératric prmt d cntrôlr la vitss d rtatin du mtur thrmiqu. L répartitur d puissanc gèr ls échangs d puissanc élctriqu ntr la génératric, l mtur élctriqu t la battri. L mtur élctriqu ntraîn la chaîn silncius, sul u n cmplémnt du mtur thrmiqu. Il récupèr égalmnt l énrgi cinétiqu u ptntill du véhicul lrs ds phass d ralntissmnt. Ls chaîns d énrgi (parti infériur) t d infrmatin (parti supériur), prmttnt d prcvir l rganisatin ds différnts cmpsants du HSD. Analys d la cmmand du mtur thrmiqu. La gstin ptimal ds mds d fnctinnmnt du systèm hybrid prmt d ptimisr la cnsmmatin d énrgi chimiqu. La vitss du mtur thrmiqu st assrvi (par l biais d un assrvissmnt d la vitss d la génératric) à ds valurs ptimals définis par l calculatur. L mtur st ainsi xplité à sn rndmnt maximal. 2/5

3 Présntatin ds mds d fnctinnmnt Scincs d l Ingéniur Dans la suit ls ntatins simplifiés ME, MT t GE désignnt rspctivmnt l Mtur Elctriqu, l Mtur Thrmiqu t la Génératric Elctriqu. Il xist quatr mds principaux d fnctinnmnt du véhicul hybrid : Md Md 1 : tut élctriqu Cmmntairs L mtur élctriqu ntraîn l véhicul n puisant l énrgi élctriqu dans la battri. L mtur thrmiqu st généralmnt arrêté. Md 2 : hybrid L mtur thrmiqu ntraîn l véhicul. La puissanc du mtur thrmiqu n fnctinnmnt s répartit dans l train épicyclïdal ntr : La puissanc dirctmnt transmis aux rus, La puissanc transmis à la génératric qui alimnt alrs dirctmnt l mtur élctriqu. Md 3 : récupératin d énrgi L mtur élctriqu, ntraîné par l véhicul, récupèr un parti d l énrgi cinétiqu t la cnvrtit n énrgi élctriqu qui rcharg la battri. Md 4 : md mixt L mtur élctriqu t l mtur thrmiqu ntraînnt l véhicul, lrs d frts accélératins. Dans c md, l mtur élctriqu st alimnté nn sulmnt par l énrgi délivré par la génératric mais aussi par la battri, c qui crrspnd au cumul ds dux mds 1 t 2. C md d fnctinnmnt n sra pas étudié ici. Détrminatin d un li simplifié d mis n march du mtur thrmiqu. Ls paramètrs d cntrôl du systèm HSD snt : Ls variabls binairs d ntré cntrôlés par l cnductur : La cnsign, nté EV, prmttant au cnductur d privilégir un fnctinnmnt «Tut Elctriqu», jusqu à un vitss d 50 km/h. L Sélctur d March Avant, MA = 1 si nclnché, 0 sinn (Arrièr u Pint Mrt). P tt, asscié à la psitin d la pédal d accélératur qui traduit la valur d la puissanc mtric, à laqull il faut rajutr la puissanc dmandé par ls cmpsants auxiliairs pur btnir la puissanc ttal. Ptt 1 signifi qu la puissanc dmandé st supériur à 6 kw. F, asscié à l appui sur la pédal d frin, F 1 indiqu un appui sur ctt r pédal. r 3/5

4 Scincs d l Ingéniur Ls variabls binairs d fnctinnmnt : V, asscié à la vitss du véhicul ; V 1 signifi qu la vitss st supériur à 50 km/h. T, asscié à la tmpératur d l au du mtur ; T 1 crrspnd à un tmpératur d l au supériur à 50 C. (Il faut nvirn 20 minuts à un mtur thrmiqu pur s rfridir). Ls cnditins d fnctinnmnt du mtur thrmiqu snt : Arrêt impératif à l arrêt du véhicul t n march arrièr, L appui sur l butn EV ( EV 1) intrdit tut mis n rut du mtur thrmiqu si la vitss du véhicul st infériur à 50 km/h, Si la puissanc dmandé ttal dépass 6 kw, l mtur thrmiqu dit s mttr n march, sauf si EV 1. Si la vitss du véhicul st supériur à 50 km/h, l mtur thrmiqu st n march sauf si la pédal d frin st actinné, Si la tmpératur d l au du mtur st infériur à 50 C, l mtur thrmiqu dit s mttr n march (pur cnsrvr un bn rndmnt au rdémarrag), sauf si 1 EV, L appui sur la pédal d frin arrêt l mtur thrmiqu, sauf si la tmpératur d l au du mtur st infériur à 50 C, La puissanc dmandé par ls cmpsants auxiliairs n dépass pas 4 kw au maximum. Qustins. 1. Cmplétr l tablau d Karnaugh furni rlatif aux cinq variabls d ntré EV, V, T, P tt t F r, n mttant n évidnc ls cnfiguratins d ntré impssibls. 2. En déduir l xprssin la plus simplifié d la mis n march du mtur thrmiqu, nté MT1 n fnctin ds cinq variabls précédnts. 3. Analysr ls cnditins d mis n march avc la variabl MA t déduir l xprssin cmplèt d MT n fnctin ds six variabls d ntré. 4. Idntifir, sur la figur du dcumnt répns, ls différnts mds d fnctinnmnt du systèm HSD au curs du tmps. On adptra pur simplifir : MA 1, EV 0 t T 1. 4/5

5 Scincs d l Ingéniur Qustin 1 EV V T P tt F r Qustin 4 Evlutins tmprlls d : La vitss du véhicul V n km/h La puissanc élctriqu cnsmmé u généré par l mtur élctriqu P ME n kw La puissanc mécaniqu furni par l mtur thrmiqu P MT n kw. 5/5