プリウス技術検討室

一応、私の仮説としては、
仮説(1) 65km/h以上で走行で、再加速が必要になった場合に、
　　　　　エンジンが空転していないとスムーズに加速できない
仮説(2) 走行中にエンジンを始動する制御が、
　　　　　発電機回転数 6000rpm以上では制御難しい
仮説(3) 発電機の上限回転数10000rpmは、許容できる時間に制限があり、
　　　　　フル加速のような限定条件下でないと使用しないようにしている。
　　　　　65km/h以上の滑空で、定常的に回転する場合は
　　　　　6500rpm以下にしなければならない
を考えています。

３つとも考えられますが、(1)の理由が１番だと思います。
燃費だけを考えたらもう少し伸ばせる余地はある？！

さん、こんばんは。よろしくお願いします。

> ３つとも考えられますが、①の理由が１番だと思います。
> 燃費だけを考えたらもう少し伸ばせる余地はある？！
---------------
65km/h以上からの加速
高速道路のICやPAからの合流や、再加速で、
早いレスポンスが求められるシーンが多いですね。

強い加速が必要な場合、共線図で考えると
発電機は上のグラフのようなマイナス方向の回転から、
コミュの看板イメージ画のような　プラス方向の回転に、
一気に回転方向が変わることになります。

もしかしたら、65km/h以上で発電機-6500rpm以上を使っていると、
再加速時の、発電機の回転変動が大きすぎるのかもしれませんね。
（看板イメージにフル加速共線図を掲載しててヨカッタ）

THSⅡの資料を見ていても、
なかなか発電機のスペックって明らかになっていないんですね。
許容回転数が開示されているだけで、定格出力、トルク等は
見たことないです。

ハリハイの発電機がプリウスに対し、
出力比 280％、容積比 183％というデータはあったのですが、
絶対値としては不明なんですね･･･
http://www.toyota.co.jp/jp/tech/new_cars/harrier_hybrid/powertrain/engine.html

どっかで30kWというデータを見たような覚えがあるのですが、
探したけれど、見つからないです。

速度が６５km/h以上で、エンジンを停止させると、
発電機が高回転になってしまいます。
これ以上の回転の時にエンジンを始動させる制御が難しいのではと…
この辺が理由かと思っています。

高速で走行中に減速すると、燃料噴射せずに、電気を消費している場面があります。
発電機でエンジンを回転させているのかな？

１０型ですが、THSのエンジン、モーター、発電機の回転の関係が
よく分かります。

http://www.wind.sannet.ne.jp/m_matsu/prius/ThsSimu/index.html

英語は良くわからないのですが

出　力　50kW
トルク　400Nm

という記述がありました。
http://www.ornl.gov/~webworks/cppr/y2001/rpt/120761.pdf

さんの示された、リンク先の右側のグラフ内にも書いてありますね。

http://search1.ornl.gov/query.html?col=allserv&col=panews&c
ol=rndorgs&charset=iso-8859-1&ht=0&qp=&qt=PRIUS&qs=&qc
=&pw=100%25&ws=0&la=en&qm=0&st=1&nh=10&lk=1&rf=0&oq=&rq=0&si=0

さんに教えていただいた　"OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY"　も情報の宝庫です。

さん、こんばんは。

> これ以上の回転の時にエンジンを始動させる制御が
> 難しいのではと…
--------------
エンジン始動制御の仮説ですね。
発電機はエンジンスタータの役割も担っているのですが、
私、今、高回転時に発電機がエンジンスタートに必要な
クランキングトルクを負担できるかどうかが気にかかっています。
（モーターは高回転ほどトルクが小さくなるため、
　6000rpm以上の高回転域で
　エンジンクランキング分のトルクを担うには、大電流が必要なはず）

> 高速で走行中に減速すると、燃料噴射せずに、
> 電気を消費している場面があります。
> 発電機でエンジンを回転させているのかな？
--------------
発電機の回転数を制御して回して（電気を消費して）、
エンジンを1000rpm辺りになるようにしているものと思います。

この場合、発電機は変速アクチェータの役割ですね。

アクセル全閉とかであった場合、
駆動モーターからの回生発電量が上回れば、
電気フローが充電側に変わると思います。

さん、こんばんは。

> 英語は良くわからないのですが
> 出　力　50kW
> トルク　400Nm
> という記述がありました。
> http://www.ornl.gov/~webworks/cppr/y2001/rpt/120761.pdf
>

さんの示された、リンク先の右側のグラフ内にも書いてありますね。
----------
これは、駆動用モータの方のスペックですね。
これとは別で、発電用モーターのスペックが明らかになってないんです。
（なぜ、スペックを非公開にしているのだろう･･･）

THSだと駆動用と発電用の２種類のモーターを搭載していますね。
駆動用モーターは、
　・タイヤ駆動と、
　・回生ブレーキ発電を担当し、
発電用モーター（ジェネレーター・発電機）は
　・エンジン出力からの発電と
　・エンジンスターターとしての役割、
　・間接的に遊星歯車機構の変速アクチェータとしての役割
を担っていると思います。（抜けがあるかな？）
あと、発電機にはもう１つ役割があると考えていますが、
今、文献検索中で裏が取れたら、書き込みします。

みなさん、こんばんは、
ちょっと出遅れてしまいました。m(_ _)m

わたしは、

さんの仮説(1)と(2)が理由と思います。
（余談ですが、「①」など丸付き数字のコードは、機種依存で、インターネット界での使用は好ましくないと言われていますね。）

65km/hでの制限は、11型では発電機回転数上限と一致するので異論はないと思います。
20型で速度上限を上げなかった理由としては、発電機が１万回転も回ると慣性エネルギーが相当大きく、エンジンを起動するには、数秒間のうちに数千回転も下げる必要があり、制御が困難だったと想像しています。
といいながら、次期プリウスでは、もっと上の速度でエンジン停止滑空ができるようになることを望んでいます。

発電機の出力スペックは、30kW前後と想像しています。
バッテリースペックが20kW前後で、モーター出力の50kWをまかなうには、発電機が30kW出す必要があるというのが一つの仮説で、あとどこかで発電機出力28kWというのを見た記憶があります。
（28kWの出典を探してみます。）

さん、出張お疲れ様です。
お待ちしておりました。

丸付き数字のコードの件、失礼しました。（修正しました）

◆発電機の出力スペックについて・・・
> バッテリースペックが20kW前後で、モーター出力の50kWをまかなうには、
> 発電機が30kW出す必要があるというのが一つの仮説
--------------------
電気自動車ハンドブックで10型のバッテリ出力が21kWとの記述がありました。
そうですね、この考え方から30kW必要というのはしっくりする気がします。

私はちょっと別の点から計算してみました。
発電機の高回転化の目的は、
同一車速でより高いエンジン回転数を使用、出力向上と解説されています。
http://www.toyota.co.jp/jp/tech/environment/ths2/hybrid.html

システムの最大出力（フル加速）時を想定して、
20型の1NZ-FXEエンジンの最高トルク発揮時（115N・m＠4200rpm）、
このトルクの27.7%(32N・m）が遊星歯車機構により発電機に伝達されます。
このときに発電機が10000rpm（モーター1969rpm、54km/h）とすると、
発電機では33.5kWを負担することになります。
　　（32×10000×２π÷60÷1000＝33.5）
条件の数値根拠が弱いのですが、やはり
発電機の出力スペックとしては、30kW前後になりそうな気がします。

◆仮説の(2)について・・・
エンジン始動時の回転数を共線図で考えると、
車速（モーター回転数）に寄らず、エンジンを0rpm⇒1000rpmとするのに、
発電機は3600rpm 回転数を変える必要があるようです。
（ex.-6500rpm⇒-2900rpm、-10000rpm⇒-6400rpm）

同一のエンジンクランキングトルクを負担する場合、
発電機の回転数が高いほど、大きな出力が必要になります。
　（出力＝トルク×回転数）
6500rpm⇒10000rpmと回転数が約1.5倍になると、必要出力も1.5倍になります。
この辺りも要因として影響があるかと思われます。