Priusfreunde.de

@Hybridfan5

Sarkasmus ist doch manchmal eine feine Sache. Was die Erfahrung betrifft, verhält es sich genau so wie mit den Hubraum. "Hubraum ist nur durch mehr Hubraum zu ersetzen". Also Erfahrung ist nur durch mehr Erfahrung zu ersetzen. Ich habe 1973 meinen Führerschein gemacht und bin in den letzten 15 Jahren über 1Mio Km gefahren (überwiegend Stadt, aber auch einiges auf der Autobahn). Allerdings habe ich fast keine Erfahrung mit dem HSD.

Ich vermute, dass Du nicht verstanden hast, warum ich noch einmal das Planetengetriebe erklärt habe. Wenn die mit ihren Modell, das noch einmal lesen, dann finden sie vielleicht die Widersprüche in ihrem Ansatz. Wenn nicht, dann bin ich bereit es ihnen zu erklären.
Ich finde, dass eibe kleine Denksport Aufgabe nicht schlecht ist.

Ich habe noch keine Erfahrung mit Tempomaten, weil ich bisher keine Fahrzeuge mit Tempomat gefahren habe. Mein erster Versuch mit Tempomat brachte keinen niedrigeren Verbrauch. Deshalb bitte ich Dich mir einmal genau zu erklären, wie Du das machst, um damit Sprit zu sparen.

Gruß Yaris Gerd

YarisGerd schrieb:
Deshalb bitte ich Dich mir einmal genau zu erklären, wie Du das machst, um damit Sprit zu sparen.
a) könnte ich keine "genaue" Erklärung geben.
b) wäre es an dieser Stelle zu OT.
c) deshalb nur eine kurze und einfache Erklärung:
Sagen wir aus Erfahrung war der Tempomat im P2 nicht so vorteilhaft.
Im P3 war das schon anders / besser. Im Yaris ist er für mein Verständnis nochmals definitiv, in seiner Eigenart das Fahrzeug "optimal" im Verbrauch zu halten, besser. Ich vertraue komplett der Technik von Toyota. Mehr ist es nicht.
Die allerletzten Einsparnisse liessen sich sicherlich mit dem persönlichen Gasfuß noch erzielen, aber es ist bequemer, den Tempomaten zu nutzen. Er ist m. M. n. grundsätzlich schon einmal besser als der Mensch. Zumindest im Yaris.
Gruß
Hybridfan5

YarisGerd schrieb:
@Hybridfan5

Sarkasmus ist doch manchmal eine feine Sache. Was die Erfahrung betrifft, verhält es sich genau so wie mit den Hubraum. "Hubraum ist nur durch mehr Hubraum zu ersetzen". Also Erfahrung ist nur durch mehr Erfahrung zu ersetzen. Ich habe 1973 meinen Führerschein gemacht und bin in den letzten 15 Jahren über 1Mio Km gefahren (überwiegend Stadt, aber auch einiges auf der Autobahn). Allerdings habe ich fast keine Erfahrung mit dem HSD.

Ich vermute, dass Du nicht verstanden hast, warum ich noch einmal das Planetengetriebe erklärt habe. Wenn die mit ihren Modell, das noch einmal lesen, dann finden sie vielleicht die Widersprüche in ihrem Ansatz. Wenn nicht, dann bin ich bereit es ihnen zu erklären.
Ich finde, dass eibe kleine Denksport Aufgabe nicht schlecht ist.

Ich habe noch keine Erfahrung mit Tempomaten, weil ich bisher keine Fahrzeuge mit Tempomat gefahren habe. Mein erster Versuch mit Tempomat brachte keinen niedrigeren Verbrauch. Deshalb bitte ich Dich mir einmal genau zu erklären, wie Du das machst, um damit Sprit zu sparen.

Gruß Yaris Gerd

Da hast du versucht etwas zu erklären, was den gerinsten Beitrag im Fahrverhalten eines HSD bringt. Hier kannst du von einem maximalen Verlust von 2% ausgehen (also Einsparpotential durch geändertes Fahrverhalten liegt hier (in deinem erklärten Planetengetriebe) nicht begraben!). Beim Übergang vom P2 zum P3, hat Toyota nicht ohne Grund die verlustbehaftete Kette zum Differential durch ein weiteres Planetengetriebe ersetzt

Bei deinen Erklärungsversuchen hast du nicht bedacht, das ein HSD nichts weiter als ein eCVT ist und die dazu notwendigen E- Maschinen MG1 MG2 incl. Inverter, nur in bestimmten Arbeitspunkten eine Wirkungsgrad von bis zu 95% haben und ansonsten im Bereich von 80-85 % rangieren.

Da wirst du aber ohne Kenntnis der Arbeitskennlinen der gesamten Kette keinen Dreh ranbekommen. Deine Erklärungsversuche helfen da nicht.
@proprius hat es vom Ansatz her mit seinenen Modellierungen (Skripten)versucht und einige seiner Ergebnisse decken sich mit anderen aufwendigen Untersuchungen anderer Institutionen.
Dazu habe ich weiter oben einen Link gesetzt, wo man sehr sachlich einer Priusuntersuchung angegangen ist.

Grüsse, Helmut

@Haribo

Ich bedaure, das ich euch die Zeit gestohlen habe. Ich habe nichts übersehen. Viel mehr wollte ich euch darauf hinweisen, dass es da nicht viel zu machen gibt, es sei denn, ihr wollt den Antrieb umbauen. Ach ja, ohne technischen Umbau bekommt ihr die Drehzal von MG1 bei einer Geschwindigkeit von größer 80Km/h niemals gegen null. Dazu müsstet ihr MG1 abbremsen. Das habe ich in Ansätzen durch das Lupfen des Gaspedals getan. Damit geht das System in den heretical Modus oder wie der sich schreibt.

Nun ja, ich wünsche euh viel Erfolg!

Ohne mich kommt ihr wohl besser voran.

Gruß Yaris Gerd

Beim Übergang vom P2 zum P3, hat Toyota nicht ohne Grund die verlustbehaftete Kette zum Differential durch ein weiteres Planetengetriebe ersetztIch habe das aber anders im Kopf. Das zweite Planetengetriebe (mit festem Planetenradsatz) ist nur das Untersetzungsgetriebe für einen schneller laufenden aber damit weniger kräftigen MG2 (damit ist er kleiner, leichter und am wichtigsten billiger in der Produktion). Nach dieser festen Untersetzung hat er aber mehr Drehmoment als der MG2 vom P2.

Die beiden Planetenradsätze (d.h. der ganz normale Planetenradsatz sowie der "kastrierte" Planetenradsatz vor dem MG2) laufen beim P3 auf ein gemeinsames Hohlrad.

An der Aussenseite des Hohlrades setzt aber nun keine Kette mehr an (ich verstand eigentlich nie warum das bis zum P2 so gemacht wurde) sondern einfach ein ganz normales Zahnrad. Die Kette in Richtung Differential wurde damit ersetzt.

@YarisGerd:
nimm es nicht persönlich.

Ich glaube niemand außer den direkt beteiligten Toyota-Entwicklungsingenieuren versteht im Detail wie das HSD funktioniert und damit wie man das System optimal einsetzt.

Auch Propriuss Betrachtungen sind nur ein sehr gelungener Versuch mittels mathematischem Modell mehr Einblicke zu gewinnen. Aber vermutlich werden 90% der PF dabei abgehängt.

Diesen Job haben aber garantiert schon die Ingenieure von Daimler, BMW; VW etc. ebenfalls unternommen. Wäre interessant zu wissen wie gut sie in Elektronik sind oder ob sie mit Bosch&Siemens zusammengearbeitet haben.

Wir alle haben das HSD sicher in groben Zügen unter vielen (möglicherweise falschen) Vermutungen "verstanden" und versuchen es (vermeindlich) optimal einzusetzen.

Niemand stielt hier irgendjemandes Zeit, jeder Leser kann frei entscheiden ob er den Kommentar liest und vor allem ob er antwortet.

Gruß alupo

@Alupo

Ich wollte doch niemanden auf die Füsse treten. Aber an dem HSD kann man mit Ausnahme B, N, P, R, P, Eco EV und mit dem Gaspedal nicht steuern. Durch das Gaspedal kann man die Leistung und die Drehzahl des ICE regeln. Will mann das Leistungsverhältnis von [ICE>Antrieb] zu [ICE>MG1>MG2>Antrieb] ändern, kann man das nur über den Herekules Mode machen. Das Macht das System selbst, wenn bei hoher Geschwindigkeit wenig Leistung benötigt wird. Dann wird MG1 durch Zuführen von Strom abgebremst. Das soll eine Optimierung darstellen. Deshalb ist es doch legitim, darüber nachzudenken, dieses zu nutzen.

Yaris Gerd

YarisGerd schrieb:
@Haribo

Ach ja, ohne technischen Umbau bekommt ihr die Drehzal von MG1 bei einer Geschwindigkeit von größer 80Km/h niemals gegen null. Dazu müsstet ihr MG1 abbremsen.
Warum sollte man das machen?
Zu über 90% läuft MG1 im HSD Betrieb als Generator und ermöglicht so erst die Lastpunktverschiebung des Verbrenners in seinen optimalen Betriebbereich und Benzin ist nun mal der Treibstoff der das HSD in Gang hält.
Der von MG1 erzeugte Strom geht über den Inverter entweder direkt zum MG2 und damit zum Antrieb, oder peppelt parallel die HV-Batterie wieder auf, um diese im optimalen SOC zu halten.

@alupo
Hast recht beim P3 gibt es nach MG2 das Reduktionsgetriebe und das wiederum geht ins PSD aber die Kette zum Differential gibt es nicht mehr!

//Helmut

@Haribo

Ich habe mich auch gefragt, wie man den Sweepoint einhalten soll, wenn dabei MG2 Rpm gegen 0 sein soll. Dann würde zwar fast die gesamte ICE power direkt auf den Antrieb gehen. Damit würde man die ca. 28% Umwandlungsverluste vermeiden. Wenn die Übersetzug passen würde, hätte man mehr Leistung und würde zudem noch weniger verbrauchen. Wahrscheinlich würde das beim Yaris zwischen 70 und 140 Km/h passen. Dazu müssten die Planetenràder fixiert werden und der MG1 zumindest elektrisch getrennt sein. Dann hat man die volle Leistung vom ICE für den Antrieb. Das kann ich aber nicht selber machen.

Gruß Ysris Gerd

Ergänzung

Die Batterie kann man auch mit MG2 laden. Mann muss jedoch bedenken, dass das Laden der Batterie immer Leistung kostet. Wenn man die übersetzung direkt hat, kann man für eine sehr begrenzte Zeit noch power aus der Batterie in dem MG2 stecken, um noch mehr Leistung zu haben. Das währe auch nur für die Landstraße oder für die Autobahn interessant. Bei hohen Geschwindigkeiten, währe eine Fixierung des MG1 besser. Dann hätte man einen Overdrive. Allerdings glaube ich, das Toyota das nicht machen wird, weil sich das nicht oder nur gering auf die Verbrauchsangaben auswirken würde.

Yaris Gerd

Ergänzung 2.

Ich nehme in der sampften Beschleunigungsphase allerdings beim lupfen das Gas nicht ganz zurück. Je nach dem wie weit ich das Gas zurück nehme, verändert sich auch die Übersetzung.

Der Ausgangsgedanke von Santosha war doch das Verhältnis des Kraftflusses vom elektrischen Weg hin zum mechanischen Weg zu verschieben, um Umwandelungsverluste zu verringern. Das kann man nur über den Heretical Modus tun. Da wird vom MG2 etwas Strom abgezweigt und MG1 zugeführt. Das bermst MG1 ab und es geht vom ICE ein höherer Energieanteil direkt auf das Hohlrad. Das funktioniert aber nur unter niedriger Last. Man kann das auf ebener oder abschüssiger Strecke einsetzen. Weil ich kein Scangauge habe kann ich die Ausgangsfrage von Santosha nicht beantworten. Mit Scangauge könnte man das sicherlich optimieren.

Gruß Yaris Gerd

@Proprius

Ich weiß nicht, was dein Sensor anzeig? Aber um während der Fahrt die MG1 rpm (Drehzal=rotation per minute) zu bekommen muss man dem MG1 Srtom zuführen. Wenn MG1 0rpm hat, hat man eine Untersetzung, weil sich dann die Planetenräder durch die Rotation des Planetenradträgers, um das Sonnenrad drehen und damit das Holrad schneller als den Planetenträger laufen lassen.
Wenn Das Fahrzeug steht, dann steht auch das Hohlrad. Dann drehen sich die Planetenräder im Hohlrad herum, und man hat eine Übersetzung. Immer vom ICE in Richtung Hohlrad gesehen. Bei still stehenden Planetenrädern und sich drehenden ICE (Planetenträger) hat man eine Übersetzung von 1:1 (bester Wirkungsgrad des HSD). Das kann man aber nur bei geringer Last durch den Heretical Modus beeinflussen. Ansonsten wird alles durch die Widerstandskraft des MG1 und die Leistung, die der ICE auf den Planetenträger ausübt( viel oder wenig Gas).

Gruß Yaris Gerd

Danke für den ganzen Input. Auch wenn ich nicht allem zustimme, so habt Ihr mich zum Nachdenken gebracht. So kam ich auf folgenden Erklärungsversuch, der hoffentlich anschaulich ist:

Die Drehzahlen im Planetengetriebe (PSD) lassen sich als Nomogram darstellen. Sehr schön macht das diese Webseite, die schon öfters verlinkt wurde: eahart.com/prius/psd/

Aha-Erlebnis 1:

Um es schön bildlich zu machen kann man sich ein Nomogram wie eine Wippe auf dem Spielplatz vorstellen: MG2 (und die Endübersetzung Richtung Räder) sitzen auf der einen Seite, MG1 auf der anderen und der ICE muss das ganze am Wippenlager in der Mitte hochhalten. So sieht das aus bei 96 km/h und konstanter Geschwindigkeit (ICE 1696 1/min):


MG1 ist ganz unten und muß mit -3106 1/min drehen, also rückwärts. Die Position der Wippe (hoch oder tief) entspricht also der Drehzahl. Aber wie sieht es mit der Kraft aus mit der die drei Wippenspieler ihren Teil der Wippe nach unten drücken oder nach oben ziehen?

Der ICE ist die Quelle der gesamten Kraft (ganz am Anfang des Threads hatte ich den Batteriestrom auf 0 A gesetzt). Würde man ihm keine Kraft entgegensetzen, dann würde er hochdrehen und ohne Last laufen. Wir wollen ihn aber mit ca. 80 % des maximalen Drehmoments betrieben. Also müssen MG2 und MG1 sich schwer machen und den ICE nach unten drücken. MG2 hat den Fahrwiderstand über die Räder als Hilfe, doch MG1 muss es ganz alleine schaffen. Im Bild oben muss er versuchen noch schneller rückwärts zu drehen. Nur so kann er nach unten drücken. D. h. MG1 darf nicht bremsen (als Generator laufen) sondern muss rückwärts Gas geben (als Motor laufen). Woher kommt der Strom dafür? Von MG2! Dieser läuft als Generator, bremst also und drückt nach unten.

Wie sieht das aus, wenn wir zügig Beschleunigen? Dann sieht das bei 96 km/h z. B. so aus (ICE 3326 1/min):

MG1 ist weiter nach oben gekommen und dreht mit 2763 1/min, also vorwärts. Für den ICE gilt das gleiche wie vorher: Würde man ihm keine Kraft entgegensetzen, dann würde er hochdrehen. Also gleiches Spiel wie vorher: MG1 und MG2 müssen nach unten drücken. Diesmal bedeutet für MG1 "nach unten" aber, dass er versuchen muss langsamer zu werden. Diesmal ist MG1 der Generator. Der erzeugte Strom fließt zu MG2. MG2 zieht also nach oben. Ob er damit die ganze Wippe nach oben zieht (= Auto beschleunigt) hängt jetzt vom Fahrwiderstand und dem ICE-Drehmoment ab.

So, jetzt haben wir gesehen, dass bei 96 km/h MG1 sowohl rückwärts als auch vorwärts drehen kann. Gibt es also auch einen Bereich wo die Drehzahl von MG1 fast 0 ist? Klar gibt es das (ICE 2542 1/min):


Aha-Erlebnis 2:

Wie sieht es jetzt aber mit der elektrischen Leistung aus, die (mit Verlusten) zwischen MG1 und MG2 fließt. Ist das abhängig von der Leistung des ICE? Rechnen wir einfach mal:

Es haben andere schon vorgerechnet, dass MG1 28% des Drehmoments (nicht der Leistung!) des ICE gegenhalten muss. Im erste Beispiel mit ICE = 1696 1/min ist das Drehmoment vom ICE ca. 80 Nm (siehe hier und hier) d. h. das Drehmoment von MG1 ist -0,28 * 80 Nm = -22,4 Nm. Leistung ist Drehmoment mal Drehzahl, genauer gesagt:

Leistung (in kW) ist Drehmoment (in Nm) mal Drehzahl (in 1/min) geteilt durch 9549. Die mechanische Leistung von MG1 ist demnach: -22,4 Nm * -3106 1/min / 9549 = 7,29 kW. Die Leistung des ICE ist in dem Moment ca. 14,2 kW. Es gehen also 14,2 kW + 7,29 kW = 21,49 kW über das PSD zu MG2 und den Rädern. MG2 zapft dann soviel Leistung ab wie nötig ist, damit MG1 trotz Umwandlungsverlusten noch 7,29 kW mechanisch erzeugen kann. Die Effizienz des elektrischen Pfades für diese Drehzahlen ist ca. 76 %. D.h. MG2 muss ca. 7,29 kW / 0,76 = 9,59 kW abzapfen. Es gehen also noch 21,49 kW - 9,59 kW = 11,9 kW an der Endübersetzung.

Im zweiten Beispiel sind es 95 Nm und 33 kW vom ICE und -26,6 Nm und -7,7 kW von MG1. Es gehen 25,3 kW über das PSD zu MG2 und werden dort mit der Leistung über den elektrischen Pfad (an diesem Punkt 78 % Wirkungsgrad) kombiniert: 25,3 kW + 0,78 * 7,7 kW = 31,3 kW an der Endübersetzung.

Jetzt kommt das spannende dritte Beispiel: Hier sind es 89 Nm und 24 kW vom ICE und -24,9 Nm * -54 1/min = 0,14 kW von MG1. Es geht also fast nichts über den elektrischen Pfad. Dass der Wirkungsgrad des elektrischen Pfades in dem Bereich unter 50 % ist, ist egal, da die absolute Leistung so gering ist.

Die Leistung über den elektrischen Pfad ist also nicht linear an die Leistung des ICE gekoppelt.

Aha-Erlebnis 3:

Wie kann MG1 ein Drehmoment aufbringen, obwohl er sich fast nicht dreht? Elektromagic! Elektromotoren können das. Trotzdem ist in der Praxis der Punkt des minimalen elektrischen Pfades wohl eher so bei ca MG1 = 600-800 1/min.

Fazit

Nach den drei Aha-Erlebnissen habe ich angefangen das Matlab-Skript zu schreiben. Dass dabei einige Leser abgehängt werden war mir bewußt, aber ich hoffe darauf vielen auch Aha-Erlebnisse zu geben. Ich selber möchte den HSD verstehen und auf theoretischem Wege nach niedrigem Verbrauch suchen um dies dann in der Praxis auszuprobieren. Die Stellschrauben, die man beim Fahren hat sind die Geschwindigkeit und die ICE-Leistung (Gaspedal). Das sind genau die zwei Dimensionen der meisten meiner Diagramme. Zusätzlich hat man noch die Beschleunigung und Verzögerung/Ausrollen. Bei konstanter Geschwindigkeit scheint es kaum etwas zu optimieren zu geben, aber die Überlegungen hier beschränken sich nicht darauf.

Sorry, immer noch lang und viele Formeln. Ich hoffe die Bilder machen es anschaulich.

@Proprius

Also Du willst das Auto mit MG1 antreiben und den strom dafür von MG3 bekommen. Perfekt! Du hast das Perpedo Mobile erfunden.

Also, es schein mir so, als würde dein Modell nicht funktionieren. Am Sonnenrad ist bei Antrieb durch ICE immer das gleiche Drehmoment wie am Hohlrad. Bei Antrieb durch das Holrad (Grfälle oder Fuß vom Gas und MG2 treibt an) sind am Sonnenrad und am Planetenträger gleiche Drehmomente. Das nur 28% des Drehmomentes am Achsantrieb ankommen, liegt an den Verlusten, bei der Umwandelung von mechanischer Drehbewegung in elektrische Energie und der anschließenden Umwandelung in mechanische Drehbewegung durch MG2. Man muß MG1 im normalen Betrieb keinen Strom zuführen. Wenn der ICE dreht, dann dreht er auch den MG1, weil das Hohlrohr ja von den Rädern abgebremst wird. Dabei erzeugt MG1 Strom, welcher MG2 bzw. der Batterie zugefürt wird. Das kostet Kraft. Je schneller sich MG1 dreht, um so mehr Strom erzeugt er und um so mehr Kraft wird dafür benötigt. Daraus folgt, das bei steigender Drehzahl des MG1 auch dessen mechanischer Widerstand. Dem MG1 wird nur in zwei Situationen Strom zugeführt. 1. Wenn de ICE gestartet werden soll (im Stand oder im EV mode) und im heretical mode. Der heretical mode wird durch das System nur bei hoher mit geringer Last verwendet. Dabei wird das Last Verhältnis zwischen Mg1 und Holrad verändert. Wenn man mehr Leistung über den rein mechanischen Strang leiten will, dann kann man das nur mit Hilfe des Heretical mode machen.

Gruß Yaris Gerd

@YarisGerd: Danke, dass Du versuchst mir zu folgen. Ich muss jedoch leider in einigen Dingen widersprechen:

YarisGerd schrieb:
Also Du willst das Auto mit MG1 antreiben und den strom dafür von MG3 bekommen.Du meinst MG2, oder? Wo schreibe ich, dass MG1 das Auto antreibt?
Perfekt! Du hast das Perpedo Mobile erfunden.Nein, die gesamte Leistung kommt vom ICE. MG1 und MG2 sorgen nur für die richtige Getriebeübersetzung und damit auch für die richtige ICE-Last. MG1 und MG2 tuen dies verlustbehaftet. Also kein Perpetuum mobile.
Also, es schein mir so, als würde dein Modell nicht funktionieren.Das Modell konnte mir bisher alle Zustände des HSD und Anzeigen am Scangauge erklären
Am Sonnenrad ist bei Antrieb durch ICE immer das gleiche Drehmoment wie am Hohlrad.Nein, bitte lies den vor mir verlinkten Artikel (Tipp: betrachte mal die Anzahl Zähne von Hohlrad und Sonnenrad).Bei Antrieb durch das Holrad (Grfälle oder Fuß vom Gas und MG2 treibt an) sind am Sonnenrad und am Planetenträger gleiche Drehmomente. Das nur 28% des Drehmomentes am Achsantrieb ankommen, liegt an den Verlusten, bei der Umwandelung von mechanischer Drehbewegung in elektrische Energie und der anschließenden Umwandelung in mechanische Drehbewegung durch MG2.Nein, die 28 % sind die Aufteilung des Drehmoments, das hat mit Verlusten nichts zu tuen. Siehe den Artikel oben.Man muß MG1 im normalen Betrieb keinen Strom zuführen.Doch, Beispiel 1 ist nichts anderes als der "Heretical mode". Und dieser liegt bei konstanter Geschwindigkeit über 50 km/h meistens vor.

@ProPrius
Respekt! Ich finde den Weg der Herleitung über das "Wippendiagramm" super!
Das Diagramm ist sehr anschaulich, was bisher gefehlt hat war eine Use-Case Betrachtung von Drehmoment, Last und den Wirkungsgradverlusten.

Das würde für das gleichmäßige Beschleunigen heißen, dass der ICE mit steigender Geschwindigkeit auch linearer die Drehzahl steigern muss damit der elektrische Pfad so wenig wie möglich Leistung verschlingt, oder?

Thumbs up!