Discussione: PRIUS, l'ibrido secondo Toyoda (Toyota)

Come funziona il sistema THS??
Cosa significa recupero d'energia?
Cosa è un motore ciclo Atkinson?

..molte risposte a queste domande si trovano qua:
versione "pdf" http://www.toyota.co.jp/en/tech/environmen...lReports_12.pdf
versione "html" http://www.toyota.co.jp/en/tech/environment/ths2/
....

CITAZIONE (gattmes @ 29/4/2005, 15:40)

Come funziona il sistema THS??
Cosa significa recupero d'energia?
Cosa è un motore ciclo Atkinson?

..molte risposte a queste domande si trovano qua:
versione "pdf" http://www.toyota.co.jp/en/tech/environmen...lReports_12.pdf
versione "html" http://www.toyota.co.jp/en/tech/environment/ths2/
....

ehm... veramente speravo che me lo spiegassi tu...
Quei files li ho giàvisti ma complice la mia non perfetta padronanza dell'inglese...
più di qualcosa mi è sfuggito!

Ciao!

Ok.
In poche parole, il THS non ha cambio (contrariamente a quattro ruote che nella scheda tecnica riporta cambio CVT con infiniti rapporti pulegge a sez. variabile ecc. ecc.)

Ci sono due componenti principali:
-uno, concreto, è il power split... grande come una lattina di coca.
-l'altro, virtuale, è la gestione elettronica dei flussi energetici da/verso generatore, da/verso il motore elettrico e da/verso la batteria.

Il power split è molto simile ad un differenziale che, montato su quasi tutte le auto, permette alle ruote motrici di avere velocità di rotazione differenti, situazione che accade in curva.

Sollevando da terra un'auto (tipo dal meccanico...) a motore fermo, ma marcia inserita e freni liberi, se si fa ruotare a mano una ruota motrice, l'altra motrice è trascinata in rotazione alla stessa velocità ma in senso opposto.

Se in un sistema a differenziale (classica auto) associamo alla ruota che portiamo in movimento il motore elettrico della Prius e le sue stesse ruote, alla ruota che gira in senso opposto il generatore della P., e all'albero di trasmissione/motore il motore termico della P. riusciamo facilmente a comprendere che le ruote/motore elettrico possono mettersi dolcemente in movimento fino alla velocità voluta e con il termico completamente fermo, senza bisogno di frizioni/cambio, a patto che il generatore (l'altra ruota nell'auto classica...) ruoti anch'esso (lasciamo perdere in che direzione per ora). Questo dimostra che è possibile trasmettere il movimento voluto dal motore elettrico con il termico completamente fermo, con continuazione e senza cambio/frizione.

Se ora in un'auto classica mettiamo in moto il motore, senza perturbazioni esterne le ruote gireranno in sincronia. E' comunque possibile aumentare o diminuire (fino a fermare) la rotazione della solita ruota motrice. L'altra farà la cosa opposta per compensare. Così possiamo avere motore in moto, ruota motrice (il motore E e le ruote della P) ferma e l'altra ruota motrice (il generatore della P) che gira al doppio dei giri....è il caso ad esempio di quando una ruota scivola sul ghiaccio quando si tenta di partire:
il motore va su di giri, una motrice e l'auto sono ferme, mentre l'altra motrice scivola e ruota velocemente. Questo dimostra che il motore T della P può accendersi con auto ferma o in movimento a velocita diversa o addirittura in retromarcia (motore E che gira a rovescio), sempre senza cambio/frizione.

Quindi, pensando al differenziale, è chiaro come avvenga l'accoppiamento meccanico senza cambio/frizione con il power split.

Esiste poi l'accoppiamento elettronico (virtuale). Cioè oltre che via ingranaggi è possibile trasmettere il moto per via elettrica e cioè posso prelevare potenza dal generatore (proveniente meccanicamente, cioè via ingranaggi, ad esempio dal termico) e trasferirla al M.E tramite l'elettronica di potenza, invece che con gli ingranaggi.
Questo permette al sistema di decidere se accelerare/frenare/ricaricare... ecc. ecc.

E' un po più chiaro?
Se c'è qualche cosa oscura la rivediamo in dettaglio.
Edited by gattmes - 5/5/2005, 15:25
(I ok, F ok)

CITAZIONE (gattmes @ 5/5/2005, 15:12)

Ok.
In poche parole, il THS non ha cambio...

E' un po piu chiaro?
Se c'è qualche cosa oscura la rivediamo in dettaglio.

Grazie Gettames ma la parte meccanica mi era chiara. Quello che non mi è tuttora limpidissimo è il ciclo termodinamico del motore endotermico denominato Atkinsons...

Ciao!

CITAZIONE (nemox @ 5/5/2005, 19:03)

CITAZIONE (gattmes @ 5/5/2005, 15:12)

Ok.
In poche parole, il THS non ha cambio...

E' un po piu chiaro?
Se c'è qualche cosa oscura la rivediamo in dettaglio.

Grazie Gettames ma la parte meccanica mi era chiara. Quello che non mi è tuttora limpidissimo è il ciclo termodinamico del motore endotermico denominato Atkinsons...

Ciao!

Se non ricordo male e' un motore che ha il rapporto di compressione diverso da quello di espansione.In pratica la valvola di aspirazione chiude prima,dovrebbe migliorare il rendimento perdendo in potenza specifica.

Originariamente inviata da Dupagu,3/6/2005, 13:44

Ciao!

Se non ricordo male e' un motore che ha il rapporto di compressione diverso da quello di espansione.In pratica la valvola di aspirazione chiude prima,dovrebbe migliorare il rendimento perdendo in potenza specifica.[/QUOTE]
Ciao Dupaqu!
Si effettivamente i dati generali sono questi.

Mi sarebbe però piaciuto avere qualche descrizione approfondita sul ciclo termico!

Ciao, Nemox

Edited by nemox - 5/6/2005, 12:33

Sapere se nella prius si accumula energia da un sistema turbo ?

Mi spiego : invece di usare il turbo ( con i gas di scarico ) per aumentare la pressione nei cilindri , utilizzarla tramite un alternatore per ricaricare le batterie .

Ciao a tutti !

CITAZIONE (StaMé @ 11/6/2005, 17:42)

Sapere se nella prius si accumula energia da un sistema turbo ?

Mi spiego : invece di usare il turbo ( con i gas di scarico ) per aumentare la pressione nei cilindri , utilizzarla tramite un alternatore per ricaricare le batterie .

Ciao a tutti !

Una turbina automobilistica gira molto forte... difficile far andare un alternatore a decine di migliaia di giri/min

Ciao, Nemox!

nemox,

CITAZIONE

Una turbina automobilistica gira molto forte... difficile far andare un alternatore a decine di migliaia di giri/min

E' difficile ma non impossibile. Bisogna usare dei materiali magnetici speciali in quanto la frequenza erogata sarebbe nell'ordine del kHz o anche il doppio.
Ciao
Mario

QUOTE

E' difficile ma non impossibile

Quindi la potremmo vedere nella nuova prius !

In teoria la potremo vedere su un ibrido ma non sulla Prius.
Il sistema THS2 è un serie/parallelo. Il motore termico non è sempre acceso e non decide il conducente quando debba esserlo (e nemmeno il regime di rotazione/gas...tanto è vero che manca il contagiri...), ma il THS2 secondo le esigenze.

Per essere piu pratici è il motore elettrico, che è sempre in presa con le ruote, "gira" se il veicolo si muove (e a velocità angolare proporzionale a quella del veicolo). Il termico e il generatore (secondo motore elettrico "di servizio") stanno fermi o ruotano (secondo i casi) in modo che uno compensi la differenza dell'altro rispetto al motore principale (elettrico) e questo per mezzo del power split. Il "riporto" di energia tra MG2 e MG1 avviene per via "elettrica" tramite appunto la gestione elettronica degli IGBT da parte del THS2.

A veicolo fermo, in discesa, in frenata, ecc. il termico si spegne sempre...a patto che la batteria presenti una certa carica (no zona rossa), che il termico sia "in temperatura", che il condizionare (elettrico) non richeda troppa energia....

QUOTE

Una turbina automobilistica gira molto forte... difficile far andare un alternatore a decine di migliaia di giri/min

Si potrebbe usare un riduttore meccanico di giri ?

QUOTE

In teoria la potremo vedere su un ibrido ma non sulla Prius.
Il sistema THS2 è un serie/parallelo. Il motore termico non è sempre acceso e non decide il conducente quando debba esserlo (e nemmeno il regime di rotazione/gas...tanto è vero che manca il contagiri...), ma il THS2 secondo le esigenze.

Per essere piu pratici è il motore elettrico, che è sempre in presa con le ruote, "gira" se il veicolo si muove (e a velocità angolare proporzionale a quella del veicolo). Il termico e il generatore (secondo motore elettrico "di servizio") stanno fermi o ruotano (secondo i casi) in modo che uno compensi la differenza dell'altro rispetto al motore principale (elettrico) e questo per mezzo del power split. Il "riporto" di energia tra MG2 e MG1 avviene per via "elettrica" tramite appunto la gestione elettronica degli IGBT da parte del THS2.

A veicolo fermo, in discesa, in frenata, ecc. il termico si spegne sempre...a patto che la batteria presenti una certa carica (no zona rossa), che il termico sia "in temperatura", che il condizionare (elettrico) non richeda troppa energia....

Non sono riuscito a comprende bene il problema .....

Ma la prius , ricarica le batterie solo quando si frena ? Avevo capito che anche l'alternatore del motore benzina quando acceso contribuisse a ricaricare le batterie.

Ciao

Ciao StaMè!

Effettivamente credo che il principio che esponi esula dal funzionamento del complesso motore endotermico-m. elettrico-alterantore della Prius.
Infatti quanto proponi servirebbe esclusivamente ad aumentare l'efficenza del motore endotermico il che, se possibile, sarebbe sempre un fatto benvenuto!

Ridurre il numero di giri non credo che sia fattibile per una seri di problematiche:
efficenza meccanica del riduttore, complessità meccanica e quindi costi, peso.

In quest momento non saprei dire quanta energia si possa recuperare dai gas di scarico, di sicuro il sistema attualmente più conveniente pare essere il buon vecchio turbocompressore

Ciao, Nemox!

Ricordate che il grosso problema è sempre il peso.
Perchè? Perche è questo che conta nelle accelerazioni o microaccelerazioni ed in salita.
Vero che il sistema della Prius "pareggia" molto nelle successive decelerazioni e/o discese (cio che sale - di quota o velocita - deve prima o poi scendere...) ma non al 100%.

...cosi la bonta di un "acrocchio" si misura in rapporto peso/enrgia recuperata (tenendo presente che frenare i gas di scarico non è gratis...si frena un po il termico...)
A parte quindi trovare lo spazio dove alloggiare un sistema di recupero, occorre ponderare bene se porta a vantaggi concreti (visto che poi non si guida in pista a velocita costante)

...sembrerebbe che l'unico miglioramento degno di attenzione pe la Prius (visto il progetto abbastanza perfetto...) sia il cosidetto progetto Prius plus, che mira a rendere questa ibrido ricaricabile "a spina", oltre che nel modo attuale. Inoltre prevede l'uso di accumulatori più grandi e di pari peso (probabili le batterie Thunder-Sky....)

...insomma qual'è il mio ragionamento sull'acquisto di quest'auto? Ti metti in "tasca" e a prezzo "normale" un mezzo omologato, perfettamente sostitutivo (e migliorativo su tutti i punti di vista compresi ambientali ed economici) della vecchia (lasciatemelo scrivere) auto.
Ma il mezzo "pende" piu sul motore elettrico...quindi, trovato il modo di tenere cariche le batterie (Fuel cell nel bagagliaio? MEG?), non riempi piu il serbatoio e vai solo EV!!!!
Tutto cio senza grandi modifiche, senza tanta burocrazia, ecc. ecc......diciamo che se al prossimo cambio auto prendi una Prius..."ti porti avanti con il lavoro".......

QUOTE

In quest momento non saprei dire quanta energia si possa recuperare dai gas di scarico, di sicuro il sistema attualmente più conveniente pare essere il buon vecchio turbocompressore

Sarebbe interessante un benzina ad iniezione diretta.

QUOTE

Ricordate che il grosso problema è sempre il peso.

Hai proprio ragione. Noto con dispiacere che ormai i progettisti si disinteressano del peso finale della vettura - tanto i consumi vengono sempre pubblicizzati a velocità costante.
La prius è sui 1300Kg , che per essere ibrida è buono , ma migliorabile. Vorrei vedere un citycar ibrida !

QUOTE

sembrerebbe che l'unico miglioramento degno di attenzione pe la Prius

Io ne vedrei tanti invece:

- miglioramento del coefficiente aerodinamico
- si usano ancora le camme, si potrebbe usare valvole azionate a elettromagneti (per ora solo sperimentali)
- riduzione degli attriti del sistema di distribuzione (baste con tutte quelle cinghie)
- niente volano di massa, l'alternatare è il solo volano
- candele firestorm , effienti come il plasma
- motori elettrici alla Minato, esistono perché non usarli ...
- motori elettrici nelle ruote, meno ingombranti
- invece che batterie thunder-sky meglio quelle di Europositron ( 20 volte + capaci delle litio )

Ovviamente aspettando una vettura a fuel-cell .

CITAZIONE

Io ne vedrei tanti invece:
[cut]
- invece che batterie thunder-sky meglio quelle di Europositron ( 20 volte + capaci delle litio )

Ovviamente aspettando una vettura a fuel-cell .

...ovviamente aspettando anche le Europositron ....

Circa i motori nelle ruote (visto che funzionano anche da freno) è una teoria che sostengo da molto: 4WD, ABS e ridondanza gratis, tra l'altro.
Forse pero l'incremento di massa sospesa impatta sulla bonta delle sospensioni nello sconnesso.

Per i miglioramenti al propulsore (certo ottimi) non credo che il gioco valga la candela.
1) è poco usato
2) dovrebbe esserlo ancor meno e anco piu piccolo
Vedo un ottimo compromesso in un 3 cilindri (meno parti e meno anche in movimento)

Una Yaris ibrida arrivera tra 5 anni. Personalmente penso che potrebbe esserci gia ora e non è cosi x questioni politiche...
Il gruppo ibrido della Prius è molto compatto. Se si usasse un 3 cilindri sui 800cc (tipo Matiz) e un elettrico un po piu stretto..diciamo sui 35KW il tutto sarebbe ancor piu leggero...circa la dimensione andrebbe gia bene cosi: bisogna tener conto che mancano altrenatore e motorino d'avviamento. La frizione e il cambio pure, ma diciamo che sono compensati in peso e ingombro dal gruppo motore-generatore e power split.
Parte dello spazio della batteria di trazione è poi recuperata dal serbatoio che, come il termico, in un ibrido sono piu piccoli. Come capacita la lascierei tal quale, anzi...

P.S.

CITAZIONE

Sarebbe interessante un benzina ad iniezione diretta.

Il termico della Prius è gia a iniezione diretta!

Edited by gattmes - 14/6/2005, 18:24

Attached Image

Leggendo le caratteristiche tecniche leggo effettivamente :
Direct Ignition System (DSI)

ma questo significa che la miscela è iniettata ad elevata pressione mediande un turbo
( come nei diesel common rail ) ?

Se fosse così mi aspetterei un po' più di potenza da un 1500cc ....

CITAZIONE (StaMé @ 14/6/2005, 22:37)

Leggendo le caratteristiche tecniche leggo effettivamente :
Direct Ignition System (DSI)

ma questo significa che la miscela è iniettata ad elevata pressione mediande un turbo
( come nei diesel common rail ) ?

Se fosse così mi aspetterei un po' più di potenza da un 1500cc ....

No vuol dire che è iniettata direttamente nei cilindri anzichè nei collettori di aspirazione.

Il sistema common rail è indipendente dalla presenza del compressore (anche se tutti i motori diesel common rail oramai lo adottano).

Dubito che si potranno migliorare i CX delle attuali automobili in maniera significativa.
Sempre che non si escogiti qualcosa di veramente rivoluzionario nel campo dell'aerodinamica.
Il problema rimane sempre la sezione frontale che non può diminuire anzi..

XGattames
Ma un compressore nel motore della Prius non ne migliorerebbe il rendimento visto anche il fatto che esso funziona prevalentemente a regime di giri costante?

CITAZIONE (nemox @ 14/6/2005, 13:34)

Ciao StaMè!

Effettivamente credo che il principio che esponi esula dal funzionamento del complesso motore endotermico-m. elettrico-alterantore della Prius.
Infatti quanto proponi servirebbe esclusivamente ad aumentare l'efficenza del motore endotermico il che, se possibile, sarebbe sempre un fatto benvenuto!

Ridurre il numero di giri non credo che sia fattibile per una seri di problematiche:
efficenza meccanica del riduttore, complessità meccanica e quindi costi, peso.

In quest momento non saprei dire quanta energia si possa recuperare dai gas di scarico, di sicuro il sistema attualmente più conveniente pare essere il buon vecchio turbocompressore

Ciao, Nemox!

Dunque leggendo un libro sull'areonatica mi sono imbattuto in un motore che è stato utilizzato dai B29 americani della seconda guerra mondiale fino ai DC7 civili degli anni 50.
Ebbene in questa ultima applicazione il motore in questione(Cyclone 18 cilindri stellare della Wright) adottava allo scarico tre turbine che erano collegate all'albero motore con un semplice riduttore variabile.
Il motore passava dalla versione base di 2700 Cv a quella equipaggiata con il dispostivo cosidetto TURBOCOMPOUND di 3750 Cv!
E adesso che mi viene in mente anche alcuni motori attualmente in produzione Volvo per camion di grossa cilindrata
adottano questo dispositivo...

Insomma movimentare un alternatore direttamente con i gas di scarico pare tutto tranne che impossibile anche se rimene il fatto che probabilmente è più conveniente ulilizzare l'energia dei gas di scarico per comprimere l'aria in aspirazione o inviandola direttamente all'albero motore.

Ciao, Nemox!

CITAZIONE

...Il gruppo ibrido della Prius è molto compatto. Se si usasse un 3 cilindri sui 800cc (tipo Matiz) e un elettrico un po piu stretto..diciamo sui 35KW il tutto sarebbe ancor piu leggero...

Secondo me si potrebbe fare in centinaia di modi meglio, ma comunque :
Si potrebbe intanto , usare un motore 3 cilindri(non 2 per evitare fastidiosi rumori bicyl stile), a bassa cilindrata es. un 200cc ben ottimizzato meccanicamente, leggero e compatto,e metterci un compressore volumetrico con ad esempio una centralina regolabile per la potenza richiesta (sportiva ,city etc etc).
Greenpeace e' riuscita , tramite una equipe di tecnici della esoro ad ottenere un consumo di 3 lt /100 km con la smile ,
un' auto basata sulla twingo con motore bicilindrico di 350 cc turbocompresso dal peso di 30 kg!
Chissa cosa si otterrebbe nei laboratori ultra sofisticati ad es. di bmw........
Otterremo anche 1,5 lt x100 km di sicuro.
Oppure fintanto che non si riesce ad eliminare la schiavitu da idrocarburi utilizzare una miscela 50%metano 50% benzina.....
Il problema e' miniaturizzare la cilindrata e gia molto e' risolto......
Poi non capisco perche ,non si possa fare una camera di combustione in cui lavori piu di un cilindro.
Poco fa navigando per il web avevo visto un vecchio prototipo , primi 900 , di questo motore con camera condivisa da due cilindri......forse si avrebbe meno dispersione di energia meccanica.....
Qualche esperto meccanico puo confermare? So di per certo che il turbo non e' conveniente montarlo (fonte il mio prof di impianti) su pistoni inferiori a 400 cm3..... poi col compressore avremo una erogazione molto piu fluida e sopratutto gestibile da non esperti!
Saluti.

Edited by Lord_SNK - 26/7/2005, 18:37

QUOTE

Poi non capisco perche ,non si possa fare una camera di combustione in cui lavori piu di un cilindro.

Non è che non si possa ma hai problemi quali : 2 alberi motore e vibrazioni non compensate da altri cilindri, scoppiano in contemporaneo. A meno di non usare più cilindri in serie ma con ovvi aumenti di attrito che non vogliamo.

Secondo me invece di sovralimentare i motori piccolo si dovrebbe usare l'energia cinetica dello scarico per il sistema elettrico .

Ciao a tutti !

Intanto qualche Prius usata (sui 20000Km/17000Euro/full optionals - prezzo del nuovo sui 28500Euro) si comincia a trovare:
1) zona di Roma
2-3) zona di Padova
4) zona di Napoli
...

Edited by gattmes - 27/7/2005, 11:55

Certo, vi ricordo che i 20 km/lt sono solo teorici, ma in realta beve molta meno benzina, su topgear in un filmato su emule,era lampante sul computer di bordo una media "globale" di 50 km con un lt.
Questo grazie al fatto che in citta si puo muovere al 100% elettricamente senza nessun problema.
Questa e' la vera auto del futuro, se si potesse metanizzare(sicuramente) sarebbe il massimo dell'efficenza.


Edited by Lord_SNK - 31/7/2005, 12:13

Ed ora la Prius si puo' anche noleggiare, segno che la guida non presuppone conoscenze specifiche.
Il noleggio viene offerto direttamente dalla casa costruttrice:

(se sapete leggere il giapponese)

Ciao
Mario

Ciao Mario,
la guida è anzi più facile.
Assomiglia molto a quella di una automatica. In più non si deve neanche accendere nel senso classico del termine.

Basta sedersi al volante, inserire la chiave e premere il tasto "power" con il pedale del freno lievemente premuto. Quando apparre la scritta "ready" (meno di 2 secondi...) sul cruscotto l'auto è...operativa..anche se il motore termico è spento.

A questo punto basta spostare la leva di quello che assomiglia al cambio su D (cioè drive...o R per la retromarcia), togliere il freno a mano e lasciare il pedale del freno: l'auto inizia gia a muoversi lentamente se in piano, mentre se in salita rimane pressochè ferma (senza pattinare la frizione e cose simili dei relativi modelli a cambio manuale).

Successivamente basta agire sull'acceleratore o sul freno a seconda delle condizioni di guida. La gestione elettronica provvederà ad accendere e spegnere il motore termico quando necessario (operazione quasi innavertibile a meno di non guardare le indicazioni del display centrale multifunzione). Nient'altro, eccetto l'uso di volante, indicatori di direzione, ecc., come su ogni altra auto. Il "cambio" si riazione solo per le retromarce o i parcheggi.

In realtà pure questa funzione è facilitata! Spegnendo l'auto, ripremendo cioè il tasto "power" il cambio si riposiziona automaticamente in P (parking) bloccando il mezzo (e come inserire una marcia a veicolo fermo)

Unica avvertenza: legare il piede sinistro al sedile per i primi kilometri (cioè tenetelo piegato lontano dai pedali)...altrimenti la forza dell'abitudine porta a premere la frizione..che non c'è..e quindi si finisce per pestare energicamente l'unico pedalone disponibile oltre all'acceleratore...che è il freno con le ovvie conseguenze (una bella frenata!). Con questo accorgimento già al secondo giorno l'abitudine sparisce...il problema è poi riprenderla al ritorno su un'auto normale (che vi sembrerà mediovale...)