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取説に書いてない、もしくは書いてあってもよくわからない機能や装備について話し合いたいと思います。

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プリウスPHVでは電子キーのボタン操作やスマホアプリからエアコンを始動させることができる(プレ空調)。ところが冬場にこれをやると窓ガラス内側が真っ白に曇る。
リモコンキーでスタートさせる場合、温度設定は「車両の設定に従う」となっているが、「AUTO」になるわけではなくて、除湿が効かなくなる(除湿暖房はしない)。だから曇る。

また、冷媒が温まっていない始動直後からファン風量が結構高めで冷風が吹き出す。人が乗っていたら「風が冷たい」などといって苦情が出るが、プレ空調時には誰も乗っていないので平気だ。

これは以下の理由による。

人の乗車時は苦情が出るので冷風を吹き出させることはできない。だがファンが回らないと室内熱交換器(凝縮器)の熱交換が十分にできない。ヒートポンプで汲み上げる熱源は外気だが、その汲み上げた熱を放出するところが無いのだ。このため室外熱交換器(エバポ)温度を十分に低く(外気温より数度以上低く)することができない。そうすると熱源になるのはコンプレッサで冷媒を圧縮した時の熱しかなくなる。だからコンプレッサ回転数を上げざるを得ず消費電力が増加する。この電力消費を抑えるために、人が乗っていないことが確かなプレ空調ではガラスが曇ることは承知でエアコン起動直後から空調ファンを回している。

因みに室外熱交換器の除霜はこのプレ空調のときしかできない。つまり走りながら除霜することはできない。

2019/7/9 19:41  [2114-21]   



基本はバッテリーにある電流計の積算値を用いて計算する。比較的高精度で測定できるが、それでも誤差は生じ、次第に蓄積されていくという難点がある。

一方で BT の閉回路電圧と電流、温度などを変数としてSOCを推定するマップ・チャートのようなものが記憶されており、これから算出されたSOCと、上記積算によるSOCを絶えず比較している。
二つのSOCを比較して一定以上の差異が生じたときは、この差異より小さい値で補正を行い、積算によるSOCを上げたり下げたりする。この補正後のSOCをシステム制御に用いる。

完全放電(例えばSOC 20%)や完全充電(SOC 80%)に近い領域では閉回路電圧に比較的明瞭な特徴(急落や急上昇)が表れるので、これを検出したら優先して充放電の中止等が行われる。またこの際にはその時点での積算(補正済み)SOCがいくつであってもリセットが行われる。

上記は20年以上前にトヨタにより特許化されている。現在ではこの閉回路電圧や温度情報からさらに細かい補正をしてSOC計測精度を高めている(ハズ)。

2018/11/29 20:46  [2114-19]   



疑問の発端は、「下り坂をアクセルオフで走行中(回生中)にMIDのメニューにある平均電費項をリセットしたら表示はどうなるか?」という素朴な疑問。

消費電力がマイナスになるからマイナス表示になるハズだが、表示に際して困ったことが起こる。すなわち、プラス表示の時は数字が大きいほど効率よく走っていることになるが、マイナス表示では分母が大きいほど(うんと回生しているほど)数字は小さくなるので、ドライバーは混乱するだろう。また分母がゼロ近傍では表示数値が激しく上下するのも違和感の元だ。ヨーロッパ式に100km走行当たりの電力量表示(kWh / 100km)にすればこの種の混乱もなくなるかもしれないが、これってMIDに表示されるエネルギーモニタと(スケールは異なるが)動きは同じじゃないか?

まぁ、MIDではマイナス表示はせずに99.9 km / kWh としておけば混乱はないが。

在野ユーザーなどによる様々な情報や実験結果を組み合わせると現状での結論は「回生した電力は表示に反映されていない」というもので、MID の平均電費は簡単に言うと走行距離(分子)をモーターにおける消費電力(分母)で割ったもの、ということになった。分母はバッテリー端子での電流ではない。

上記の結論が正しければ、下り坂でリセットし、終点までの途中でちょっとアクセルを踏み込んで電力を使ってやれば、これが持ち出し電力になり回生によって帳消しにはならないから、電費計算上の分母の符号は正(プラス)になる。MID表示も99.9 ではなく80とか70とか、何か有限な数字になるハズ。

近々やってみるか。

2018/11/14 17:25  [2114-17]   

上記のうち、

>MID の平均電費は簡単に言うと走行距離(分子)をモーターにおける消費電力(分母)で割ったもの

は誤りだったようだ。分母はモーターの消費電力だけでなく、HV / PHVシステムやエアコンをはじめとする電装系の消費電力も加味された、駆動用BTの端子での正味の消費電力に近いものだ。だから回生ブレーキをすれば消費電力はマイナスされる。

下り坂の途中でトリップをリセットしたらどうなるか、についてはまだわからない。というか、走行中にリセットができるかも確認していない。できない可能性が高い。

2018/12/7 23:11  [2114-20]   



トヨタは当初、回生制動のエネルギーを一時的に蓄え、これをその後の発進・加速の補助に使うだけでかなりの燃費改善があると考えていた。バッテリーは単なるエネルギーの一時的なストレージであって、これで時間軸をシフトさせる役割だった。モーターは発進・加速時の補助用なので大した出力は持っていない。

次第にわかってきたことは、回生制動のエネルギーは大して回収できないこと、および電気とモーターだけで走行することは思っていたより効率の良いものだということの2点。

回生制動は時間が短いが比較的大電流が発生する。例えば時速100 キロメートルから80キロメートルに5秒間で減速するとして、この運動エネルギーを全部バッテリーに充電して蓄えようとすると平均で120A以上流さなくてはならない。これはできない。

一方、エンジンを最大効率で回して充電をすると、エンジンの熱効率、発電機の効率などをトータルしても20%以上のエネルギーがバッテリーに蓄電できる。一旦バッテリーに蓄えた電力は90%以上の効率で駆動用として使える。おまけに部分負荷でも効率の激変がない。

つまり充電さえ効率よくできれば、効率20%弱くらいの達成が見込める。ガソリンエンジンでの走行では部分負荷時には20%には到底達しないので、走行条件にもよるが、トータルとして考えても不利だ。

とにかくエンジンを回すときはいつでも最も熱効率の良い負荷率と回転数を選ぶこととし、それでパワーが足りなければモーターで助勢、パワー過剰だったら充電にまわす。バッテリーの SOC が高くなってきたらエンジンは止めてモーターだけで走る。THS システムはトランスファーによってエンジンパワーを走行用と充電用の両方にある程度任意に振り分けられるし、エンジン停止でモーターのみでの走行も可能なのでこういう使い方ができる。

ということでモーターだけでも走行できるようにしなくてはならないので出力を増やした。PHV車種ではバッテリーがデカいので回生ブレーキの回生量も増えるし使える範囲も広がった。これで「加減速の多い街中の燃費は良いが高速走行では車重過剰のただのクルマ」と陰口されていたプリウスが高速でも燃費が良いものとなった。

2018/7/19 20:06  [2114-15]   



次に速度に関係なく標高差で 100 メートルの坂を下るとどうなるか:

位置エネルギーの減少は

1,700 * 9.8 * 100 = 1.67E6 [J]

J を 電力量に換算すると

1.67E6 * 2.78E-7 = 0.46 [kWh] = 460 Wh

前述の減速時のそれのおよそ 10 倍の電力であり、これは 10 リットルのバケツの水の温度をおよそ 40℃ 上昇させるエネルギーに相当するが、時間に余裕がある。仮に 5% 勾配の下り坂だと 2,000 メートルほど走らなくてはならないから、時速 60 キロメートルでも 2 分くらいかかるので、60 キロをキープするようにフットブレーキを掛けながら回生すれば上記同様の計算では回生電流は平均 34.5A となり、これは 1.38C だからメカブレーキ無しで全回生制動できるだろう(バッテリーがフルにならない限り)。時速 100 キロキープでは 72 秒で走り切るので回生電流は 57.5A(2.3C)になりメカブレーキの介入なしでの全電力回収は無理っぽい。

2018/6/19 17:50  [2114-13]   

下り 5% 勾配を 60km/h 一定で走行する際の制動力はどのくらいになるか?
今度は走行抵抗も加味してみる

車重:1,700 kg
時速60kmでの走行抵抗はこの車重だったらおよそ300Nか

車重 1,700 kg なので真下に向かって1,700 * 9.8 = 16,660 N の力が働く。勾配は 5% だから 833 N で押されることになる。これと均衡する力で制動してやればよい。ただし、もともと走行抵抗が300 N あるから、純粋に制動力のみについて考えるとこれを差し引いて 533 N の力で制動する必要がある。533Nの力を毎秒 16.7m で走っている車に与え続けるときの仕事率は単純な掛け算で、

533 * 16.7 = 8,901 W = 8.9 kW

この制動を全部回生で行うとしたら、PHV のバッテリー容量は 8.8kWh だから、ほぼ 1C で充電することになる。

なお、この時の制動 g は 5% 勾配だから 0.05 g となるが、これを SI 単位で表すと 0.05 * 9.8 = 0.49 m/sec2。これは制動灯の点灯禁止条件である「0.7m/sec2以下」に該当するのでブレーキランプは点かない。

2018/11/16 20:21  [2114-18]   



時速 60 キロメートル(毎秒 16.7 メートル)から 30 キロメートル(毎秒 8.33 メートル)に減速する際の運動エネルギーは、車重を 1,700kg として:

1/2 * 1,700 * 16.7^2 - 1/2 * 1,700 * 8.3
3^2 = 1.78E5 [J] = 0.050 [kWh] = 50 [Wh]


システム電圧をザックリで 370V 固定として、流れる電流は

50 / 370 = 1.35E-1 [Ah]

0.135A で 1 時間充電するのと同じ。だがこれを例えば 5 秒でやろうとすると、

1.35E-1 * 3,600 / 5 = 97.2 [A]

つまり 5 秒間の減速時の運動エネルギーを全部回生して充電するとした場合、平均 97.2A の電流を流さなければならない。プリウス PHV のバッテリー容量は 25Ah だから、97.2A とは 3.89C に相当する電流で充電することになる。これはできなくはないだろうがバッテリーにとってはかなり過酷なもので、寿命を考慮すると常用はできないと想像する。

では回生時の充電電流の上限が何 A に設定されているのか、と問われても分からない。が、急速充電時の最大電流が 50A(2C)だから、概ねこれに準じたものではないか。

実際は走行抵抗があり平坦路ならブレーキングしなくても少しずつ減速するし、回生のための発電の効率も 100% ではないから、運動エネルギーがまるまる電力に変わるわけではないが、上記条件(60km⇒30km、5秒)でもメカニカルブレーキの助けを借りていると想像できる。

2018/6/19 17:41  [2114-12]   


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