プリウス技術検討室

こちらで記載した事項の補足です。

以前、THSの高出力（強加速）状態での共線図を考えた時の資料です。
共線図で、発電機、エンジン、モーターの各回転数を見ることが出来ます。
ただし、これは回転数のつりあい状態だけで、
トルクや出力の状態は見えません。

遊星歯車機構では、プラネタリーギヤ比：ｐ（サンギヤ歯数／リングギヤ歯数）でもって、
キャリア軸（エンジン軸）からのトルク分割が以下のようになります。
エンジントルクをTe、リングギヤトルクをTｒ、サンギヤトルクをTgとすると･･･

Tr＝(1/(1+p))Te
Tg＝(p/(1+p))Te

ここで、THSの場合、ｐ＝0.3846です。
（ここから、72%とか28%が導かれています）

あと、パワー（仕事率：kW）は、回転数とトルクから導くことがでいます。
（単位変換が必要ですが）
式としては、

パワー = トルク × 回転数（正しくは角速度 rad/sec）

です。
ここから、各状態のエンジンのパワースプリットを計算することができます。

（トルクスプリットは、プラネタリーギヤ比で一定だが、
　パワースプリットは上記の式で、０～100％まで可変可能）

例えば、リングギヤ回転数：０（即ち車両停止）であれば、
その分、発電機回転数が高くなり、エンジンパワーは100％発電機に伝わります。

で、以下は、プリウスの高出力高トルク状態で計算してみたときのものです。
（エンジン出力を、5000rpmで、109N・ｍ、57kWと仮定してみての結果）

85km/h（リングギヤ 3077rpm）のとき、発電機は計算上、10000rpmとなります。
このとき、エンジン出力のうち56％の32kWがサンギヤ（発電機）に伝わります。
発電機側はなりゆきで、この回転数になるのでなく、この回転数を維持して、
この分の発電負荷を担わなくてはなりません。
（発電機のスペックが不明なので、この能力が足りているか分かりません。
　一説に発電機は30kWではないかという説があります）

ここで発電されたパワーは、モーター出力側に回されます。
（実際には、事前に全体の出力計算があって、モーター負担分とエンジン負担分の計算があるはず）
この部分は、エンジン→発電機→モーターというシリーズハイブリッドと同じ動作
（シリーズパス）になっています。
モーターの負担出力がより多ければ、電池からのパワーで補います。
リングギヤでエンジンそのものの駆動力（この場合、44%）と混合されます（パラレルパス）

ここで注目しているのが、発電機の動きです。
例えば、上記のエンジン稼動状態のまま、車両速度が上昇した場合（つまりリングギヤ回転数が上昇した場合）
共線図は以下のように動きます。

速度の上昇に応じて、発電機の回転数が必要に応じ下がり、
結果、発電仕事率が減少します。
（長くなりましたので、まずはここまで･･･）

▼ この記事へのコメント ▼

百式プリさん、いつもありがとうございます。
これなら、ある程度直感で(考えずに）理解できそうです(^^;

いつも有益な情報をありがとうございます！
＞一説に発電機は30kWではないかという説があります

以下の資料(P27)で、51cv(=PS?)=37.5kW程度と書かれているのを見つけました。
（フランス車の課税馬力、２CVなどからPSと等しいのだろうと想像しています。）
http://www.dem.isep.ipp.pt/data/events/seminarios/2006-12-05_Motores_Hibridos_Eng_Carlos_Valentim.pdf

ptドメインだからポルトガル語かな？

▼

さん、こんばんは。
一応、気をつけて書いていますが、
もしかしたら、決定的な勘違いをした上で書いているかもしれませんので･･･
あんまりTHSの遊星歯車機構に関する詳細な資料ってないんですよね･･･。
ということで、あくまで推測ということで。

▼

さん、こんばんは。
これはまた凄い資料ですね。
最大出力の発生回転数が9500rpmと高い、
また最大トルクが45N･m（0-6000rpm）ですか、いやぁ凄い資料です。
エンジンの最大トルク(115N･m）時を考えると
28%は発電機に渡るので、32N･m･･･
でも、リングギヤ（モーター）側からの反トルクも考える必要があるかなぁ･･･
いや、それにしても凄い情報です。
ありがとうございます。

気に入ってもらえてよかったです。
資料の後半は、GS450hの解説で、P73にはGS450hの発電機仕様もありますね。
ほんと、貴重な資料と思います。

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