Planetenträger beim Toyota Prius
Hallo liebe Community,
ich habe mich gerade hier angemeldet und auch schon fleißig die Suche benutzt aber leider nichts gefunden.
Mein Problem ist folgendes:
Ich schreibe zur Zeit eine Projektarbeit zum Thema Hybrid und da im speziellen über den Toyota Prius.
Kann mir jemand bitte sagen wie realisiert wird, dass sich beim Ausrollen oder beim elektrischen Fahren der Verbrennungsmotor bzw. der Planetenträger nicht mitdreht?
Ich lese immer nur das es keine Kupplung gibt, ich kann mir aber nicht recht vorstellen wie das dann funktionieren soll.
Ich bin für jede Antwort dankbar!
27 Antworten
Edit: siehe Beitrag TobiStenzel, da stehts ganz genau.
Gruß
Sorry, aber das passt nicht ganz in mein Bild.
Wenn ich jetzt das Ausrollen nehme, sprich ich gehe vom Gas und mache gar nichts.
Dann stoppt der Verbrennungsmotor und die E-Maschine die ans Hohlrad angebunden ist immitiert die Motorbremse. Das Sonnenrad mit der anderen E-Maschine dreht frei mit. Mit welcher E-Maschine kann ich dann den Verbrenner halten und wie genau blockiere ich so einen Elektromotor?
Hallo,
nett, dass der Prius auch an den Schulen ankommt, wird sicher eine spannende Aufgabe.
Erster Schritt natürlich Google mit prius, prius wiki, priusfreunde usw, da gibt es mehr als genug, mit zum Teil schönen Animationen, die das Ganze hübsch darstellen. Fotos gibt es auch jede Menge, eines von den Priusfreunden(?) (schon länger her) hänge ich mal an, Du wirst es sicher problemlos finden. Und immer die EIGENE Arbeit gegenüber den Fremdquellen hervorheben 🙂. Viel Spaß wünscht Harry (das Getriebe ist wirklich genial)
Danke für die Tips, meine Arbeit ist aber eigentlich schon fertig. NAch der Durchsicht durch meinen Betreuer hat der halt nun die Frage gestellt wie das mit dem Festhalten funktioniert. Da aber nur überall steht das es keine Kupplung gibt frage ich mich wie das beim Prius dann gelöst ist.
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Hallo, hier mal eine Skizze des Planetengetriebes, das PSD (Power Split Device):
http://www.priuswiki.de/images/7/77/Planetenskizze.jpg
Man sieht, am Planetenträger hängt der Benzinmotor (ICE), am Sonnenrad die kleine E-Maschine (MG1,"Generator"😉 und am Hohlrad außen der größere MG2 ("Motor"😉. MG2 hängt direkt am Getriebeausgang, also dreht er sich mit einem festen Drehzahlverhältnis zu den Rädern. Die Drehzahl des MG1 am Sonnenrad ist frei vom Compter wählbar. Also, die Drehzahl des Hohlrades ist proportional zur Fahrgeschwindigkeit, wenn man eine Drehzahl Null des ICE erreichen will, muss MG1 mit einer bestimmten Drehzahl drehen. Drehzahl MG2 ist ungefähr Geschwindigkeit in km/h * 35, MG1 muss dann mit mit der 2,6 fachen Drehzahl drehen, und zwar in die entgegengesetzte Richtung.
Wenn man jetzt in diesem Zustand den Motor wieder starten will, muss der MG1 abgebremst werden, dann dreht sich der Benzinmotor, ganz ohne Kupplung.
Hier ist ein Flash-Simulator, mit dem man die Verhältnisse im Getriebe sehen kann:
http://homepage.mac.com/inachan/prius/planet_e.html
(für die Prius 2-Verhältnisse einmal auf das grüne THS klicken)
So sieht das Teil in Wirklichkeit aus und steht auch so in meinem Wohnzimmer: 😉
http://www.flickr.com/.../set-72157594564180400
Eine Erklärung ist dabei, die feine Zahnung ganz unten stellt die Verbindung zum MG2 her. Da sind auch noch mehr Fotos, die die meisten interessanten Teile zeigen, aber ich kann noch welche machen, wenn etwas bestimmtes nicht zu sehen ist.
Und auch:
http://www.geocities.com/hanshege/Auto/Prius.html
Aber vielleicht ja schon bekannt? 🙂 Harry
Danke für die ausführliche Erklärung. Das ganze klingt auch recht logisch, der letzte Abschnitt unter "Coasting" hinter diesem Link http://prius.ecrostech.com/original/PriusFrames.htm
besagt das doch oder? Irgendwie habe ich das nicht richtig gelesen.
Lässt man das Sonnenrad also frei mitdrehen bis zu 42 mph und schaltet dann erst die daran angeschlossene E-Maschine als Generator?
Unter 42mph reguliert sich das selber oder wird da das Sonnenrad auch schon gesteuert?
Zitat:
Original geschrieben von Indy1231
Danke für die ausführliche Erklärung. Das ganze klingt auch recht logisch, der letzte Abschnitt unter "Coasting" hinter diesem Link http://prius.ecrostech.com/original/PriusFrames.htm
besagt das doch oder? Irgendwie habe ich das nicht richtig gelesen.
Ja, genau so ist es.
Zitat:
Lässt man das Sonnenrad also frei mitdrehen bis zu 42 mph und schaltet dann erst die daran angeschlossene E-Maschine als Generator?
Ja, stimmt.
Zitat:
Unter 42mph reguliert sich das selber oder wird da das Sonnenrad auch schon gesteuert?
Wahrscheinlich muss da nichts gesteuert werden. Wenn der Motor steht und man elektrisch fährt sieht man auch ein Drehmoment von Null am MG1, also passiert da nichts und die Verhältnisse stellen sich von selber ein.
Hallo,
als ich vor etwa drei Jahren zum ersten Mal den Begriff "PSD" in die Finger bekam, man will ja sein Auto wenigstens "etwas" verstehen, dachte ich: wie kann man nur auf so etwas kommen?
Sieht eigentlich ganz einfach aus, ist aber doch sehr kompliziert. Ich habe jetzt (meine ich zumindest 🙂 ) eine "gewisse" Vorstellung von der Funktion, alle Einzelheiten kann ich aber auch nicht erklären, vielleicht hat tobi mehr Zeit und Energie als ich.
Ich denke aber, dass bei einem Schulreferat nicht alle Spezialitäten im Vordergrund stehen können, das Grundprinzip ist wichtig, irgendwelche "Toyotageheimnisse" in Form von Software/Hardware bleiben.
Zitat:
"Wie viel Leistung im Moment der Benzinmotor und wie viel Leistung im Moment der Elektromotor (Ring) gerade beiträgt und wann der Benzinmotor ganz ausgeschaltet wird, bleibt wohl das Geheimnis der Software und hängt von ganz vielen Faktoren ab. (Geschwindigkeit, Beschleunigung, Ladezustand der Batterie, Temperatur usw.) "
MfG Harry
Hallo,
endlich mal eine gute Information hier im Forum und nicht nur bla,bla.
Was Harrymen schreibt, bezüglich der Sofware ist für mich persönlich sehr aufschlussreich.
Das erklärt dann auch, warum Mitbewerber bei der Realisierung eines Hybridautos erhebliche Entwicklungsprobleme haben. Ich dachte immer das wäre ausschliesslich technischer Natur und wieso sind unsere Ing. so dumm?
Die Technik zu bauen und eventuell auch schnell weiter zu entwickeln dürfte demnach wohl kein Problem für die Mitbewerber sein. Aber bei der Software sieht das ganz anders aus. 10 Jahre Vorsprung in der Softwarenetwicklung oder auch mehr sind einfach nicht mehr aufzuholen. Aber es gibt ja noch die Möglichkeut der Lizenznahme, die soviel ich weiß auch schon von Konkurrenten in Erwägung gezogen wurde.
Eine Frage dazu noch:
Es gibt auch einen Hybrid von Honda, ist das dasselbe System?
Zitat:
Original geschrieben von Indy1231
Sorry, aber das passt nicht ganz in mein Bild.
Wenn ich jetzt das Ausrollen nehme, sprich ich gehe vom Gas und mache gar nichts.
Dann stoppt der Verbrennungsmotor und die E-Maschine die ans Hohlrad angebunden ist immitiert die Motorbremse. Das Sonnenrad mit der anderen E-Maschine dreht frei mit. Mit welcher E-Maschine kann ich dann den Verbrenner halten und wie genau blockiere ich so einen Elektromotor?
MG1 dreht NICHT frei mit. Er muss auf die -2,6fache Drehzahl vom Frequenzumrichter getrieben werden, DAMIT sich der Verbrennungsmotor nicht anfängt zu drehen. MG2 befindet sich dann im II Quadranten, MG1 im dritten.
Vergiss die Bezeichnungen Motor und Generator, es sind zwei elektrische Synchronmaschienen die jeweils in allen vier quadranten betrieben werden können.
Das Drehzahlverhältnis der beiden Synchronmaschienen zueinander bestimmt die Drehzahl des des Verbrennungsmotors.
Da die Synchronmaschienen aus einer Batterie gespeist werden, können sie beliebig positive wie auch negative Leistung abgeben und dabei den Verbrennungsmotor auf eine im Auslegungbereich beliebige Drehzahl bringen, der muss dann nur noch Drehmoment abgeben.
Beispiel bei 70km/h, der Verbrennungsmotor wird von dem Synchronmaschienen auf z.B. 2500 U/min gehalten und läuft vollast, also gibt sein maximal mögliches Drehmoment ab. Dabei kann ich allein durch die FU-Steuerung der Synchronmaschinen (SM) bestimmen, wie sich sie Leistung des ICEs verteilt. Beispielsweise wäre auch möglich mit beiden SMs generatorisch zu bremsen und in die Batterie einzuspeisen, wenn der ICE genug Leistung hat. Andersrum kann ich auch mit allen drei treiben, wenn die Batterie genug Leistung hat. (geschiet ja auch)
Alle beliebigen verhältnisse dazwischen sind möglich und hängen vom Fahrleistungsbedarf und dem Batterieleistungsbedarf bzw. Management ab.
Will ich die Drehzahl des ICEs ändern geht dies allerdings nur über MG1, da ja MG2 starr mit den Antriebsrädern verbunden ist.
Das Grundprinzip ist ziemlich einfach, schwierig ist dies im dynamischen Fahrbetrieb vernünftig läuft, sowie das Energiemanagement. Was aber meiner Meinung nach ziemlich gut gelungen ist.
Du musst für das Funktionsverständnis auch wissen, das es IMMER einen elektrischen Kraftübertragungspfad gibt. Auch wenn die Batterie nicht geladen oder entladen wird, also QUASI nicht beteiligt ist.
Zitat:
Original geschrieben von halamu
Aber es gibt ja noch die Möglichkeut der Lizenznahme, die soviel ich weiß auch schon von Konkurrenten in Erwägung gezogen wurde.
Ford und Nissan sind z.B. Lizenznehmer. Ford bietet den Escape SUV mit Hybrid-Option an. Nissan bringt den Altima jetzt auch mit Hybrid-Option nach dem Toyota-System. Beide nur in USA.
Zitat:
Eine Frage dazu noch:
Es gibt auch einen Hybrid von Honda, ist das dasselbe System?
Das System von Honda ist ein so genannter "Mild-Hybrid" mit einem einzigen Motorgenerator und einem konventionellen CVT-Getriebe, während Toyota als Vollhybrid 2 Motorgeneratoren einsetzt, die über ein Planetengetriebe zusammen mit dem Benziner ein CVT-Getriebe emulieren. Mild-Hybride können nicht gleichzeitig Strom erzeugen und verbrauchen, sondern immer nur eines von beidem.
Zitat:
Original geschrieben von Malte1408
MG1 dreht NICHT frei mit. Er muss auf die -2,6fache Drehzahl vom Frequenzumrichter getrieben werden, DAMIT sich der Verbrennungsmotor nicht anfängt zu drehen. MG2 befindet sich dann im II Quadranten, MG1 im dritten.
Wenn er mal in diesem Zustand ist, muss MG1 nicht mehr getrieben werden, da bin ich mir ziemlich sicher. Ich habe es gerade an meinem ausgebauten PSD ausprobiert, MG1 dreht sich einfach mit, wenn sich MG2 vorwärts dreht, den Planetenträger muss man nur sehr leicht festhalten, damit er sich nicht bewegt. Ich nehme mal an, dass der Widerstand im Motor hoch genug ist, um ein Bewegen zu verhindern. Man beobachtet beim el. Fahren auch, dass das Drehmoment am MG1 immer Null ist, zumindest ist mir noch nichts anderes aufgefallen. Außerdem ist es so, dass beim Schalten in Stufe N die Energiezufuhr zu den Motoren unterbrochen wird (stand irgendwo mal), in diesem Zustand bleibt der Benziner so, wie er vorher war, also entweder stehend oder laufend. Er kann dann weder angehalten noch gestartet werden. MG1 dreht dann genauso frei wie in D.
Zitat:
Vergiss die Bezeichnungen Motor und Generator, es sind zwei elektrische Synchronmaschienen die jeweils in allen vier quadranten betrieben werden können.
Ja, sehr wichtig. Ich habe gerade wieder etwas von Lexus zum 450h gelesen und da wird der MG1 wieder nur als Generator beschrieben. In Wirklichkeit ist der wesentlich öfter Motor als Generator, aber egal...
Zitat:
Das Grundprinzip ist ziemlich einfach, schwierig ist dies im dynamischen Fahrbetrieb vernünftig läuft, sowie das Energiemanagement. Was aber meiner Meinung nach ziemlich gut gelungen ist.
Das wundert den technisch interessierten Fahrer auch immer wieder, sogar beim ersten Prius funktioniert das wirklich perfekt. 😉
Zitat:
MG1 dreht NICHT frei mit. Er muss auf die -2,6fache Drehzahl vom Frequenzumrichter getrieben werden, DAMIT sich der Verbrennungsmotor nicht anfängt zu drehen. MG2 befindet sich dann im II Quadranten, MG1 im dritten.
Laut dem Prius-Papst Graham Davies dreht sich MG1 sehr wohl frei mit, und zwar mit der 2,6-fachen Geschwindigkeit von MG2. Das ergibt sich schlicht aus dem Übersetzungsverhältnis im Planetengetriebe. Das "freie Drehen" von MG1 erfolgt bis zu dessen maximaler Drehzahl. Um ein Überdrehen von MG1 zu verhindern, wird danach MG1 als Generator konfiguriert und der Verbrennungsmotor wird mit langsamer Drehzahl mitgeschleppt.
Graham Davies:
Zitat:
Because the engine is not needed to power the car, it can stop. The animation at right shows the planet carrier stationary and the ring gear still rotating. MG2, remember, acts directly at the ring gear. The planets spin forwards and MG1 spins backwards. Power is neither used by MG1 nor generated by it; it just spins free.
However, from equation 1 in The Power Split Device, we know that MG1 spins backwards 2.6 times faster than the ring gear and MG2 spin forwards. This situation isn't safe when the car is travelling at high speed. At 42 m.p.h. and above, keeping the planet carrier still would result in MG1 spinning backwards at more that 6500 r.p.m. So that this doesn't happen, the computer configures MG1 as a generator and begins to draw off power. The generator drag created prevents MG1 from overspinning and instead the planet carrier begins to turn forwards. By spinning the planet carrier and the ICE at 1000 r.p.m., MG1 is protected at speeds of up to 65 m.p.h.