Prius Toyota

L’aventure a commencé par l’achat d’occasion d’une prius de 2007, au printemps 2009

(For non french, please use online translator)

A l’époque il existait deux modèles, Sol et Sol pack. Principales différences, le gps, bluetooth- gsm, anti-brouillard avant, caméra de recul et ouverture sans clé. C’est le modèle Sol que j’ai adopté, largement suffisant pour mes besoins.

Elle était déjà équipée du régulateur de vitesse, de l’abs, esp, contrôle de traction, télécommande centralisée, anti-brouillard arrière, 4 vitres électriques, lunette arrière et rétroviseurs dégivrants, climatisation électrique, nombreux air-bags, banquette arrière rabattable 2/3 1/3. Elle a une roue de secours de format galette.

De base elle dispose de deux motorisations qui travaillent séparément ou ensemble:

-moteur essence 57 kW à rendement amélioré grâce au cycle atkinson. 37% au maxi vers 2000-2500 tr/mn.

-un moteur/générateur électrique principal appelé MG2 de 50 kW et un autre moteur/générateur MG1 de 33 kW qui a plusieurs rôles, démarrer le moteur essence et assurer le transfert d’énergie entre le thermique et MG2. Dans les 2 sens.

Ces deux motorisations entraînent l’essieu avant. Ce mode sera appelé mode hybride.

Dans les documents constructeur, l’autonomie en mode électrique, donc en n’utilisant que MG2 et la batterie Nimh (nickel métal hydride) est de 2 km. Ceci est une estimation en partant d’une batterie chargée au niveau « neutre » et jusqu’à ce que le système démarre le moteur thermique.

Jusqu’en 2011 je l’ai utilisée en n’ajoutant que de l’essence, c’est d’ailleurs ainsi que le constructeur l’a conçue, il n’y a pas de prise de courant pour la brancher sur le secteur. Officiellement elle accepte jusqu’à 10% d’éthanol.

Dans ce blog vont être détaillés les ajouts/améliorations apportées à ce véhicule afin d’en réduire drastiquement la consommation d’essence et également la consommation énergétique.

2016

Au printemps 2016 elle embarque 9,2 kWh d’accus A123 lithium phosphate et, pour les grands trajets, aussi 9,8 kWh d’accus lithium manganèse LG 18650 et a encore sa batterie nimh 1,3 kWh d’origine. Elle a le boitier bms+ qui gère le bus can, de deux chargeurs au choix, un de faible puissance Elcon 1,5 kW pour les recharges lentes et l’autre Eltek de 10 kW. Ils rechargent les A123. Les LG sont rechargés à l’aide d’un eltek 2 kW. Elle peut être rechargée sur une ou plusieurs prise(s) 10/16A ou prise de type 2 ou type 3 et même triphasée 32A. Elle roule avec 5 litres d’essence et en consomme maintenant moins de 0,1 L d’essence aux 100 km.

2020

En 2019 j’avais conçu un pack A123 de 4,5 kWh connecté en // avec l’autre pack A123 9 kWh. Ils ne sont reliés au niveau circuit de puissance que par leur 2 pôles et donc ce pack 4,5 kWh a aussi un bms, de même conception. Il y a donc 140 tensions monitorées au lieu de 70. Ainsi l’augmentation de résistance interne du pack 9 kWh due à son vieillissement est plus que compensée par l’ajout des 4,5 kWh. Mais ce pack est placé au-dessus de la batterie nimh et on ne peut plus alors y mettre les 9,8 kWh LG (range extender). Ce pack 4,5 kWh a ses 70 cellules d’accu disposées verticalement, contrairement au premier pack 4,5 kWh qui les avaient horizontalement. C’est préférable à mon avis pour avoir une température plus homogène (bien que les cellules des 2 extrémités sont forcément mieux refroidies)

En 2020, pendant le grand confinement, j’ai décidé de tester une très vieille idée : retirer les accus nimh d’origine. L’idée, fort simple en théorie, consiste à connecter alors les 15 fils de l’ecu nimh d’origine (qu’il faut garder car elle surveille les éventuelles fuites de courant vers le chassis) non plus sur les nimh mais sur un pack de 70 A123. Un heureux hasard a voulu que 70 accus, qui est le nombre correct pour être dans la bonne plage de tension pour la prius, est divisible par 14 ! Il suffit donc théoriquement de brancher les fils de ce faisceau tous les 5 A123, au lieu de le faire tous les 12 Nimh comme l’a fait Toyota ™. BMS+ est conservé, il calcule un soc fictif, les 2 consignes charge et décharge autorisées CCL et DCL et surveille les éventuels erreurs dtc venant de l’ecu nimh. Lui seul permet de consommer plus que 50% des 6,5 Ah d’origine.

Seulement le résultat n’était pas garanti, je n’ai pas encore vu ce montage décrit sur internet.

J’ai donc réfléchi à disposer les 70 A123 4,5 kWh à la même place que les 168 Nimh 1,3 kWh. Que ce soit au niveau du circuit de puissance, liaison aux 3 contacteurs ainsi que le fusible orange amovible, également les 15 fils de l’ecu nimh et les 4 sondes de température.

Au niveau dimensions, il y a bien assez de place en longueur entre les renforts latéraux inclinés de carrosserie, 66,6 cm pour 57,4 cm pour 70 accus A123, par contre en hauteur j’ai préféré garder mon assemblage 4,5 kWh avec le bms lithium au-dessus ce qui fait que le dessus est quelques cm plus haut que l’origine. Il serait possible de placer ce bms ailleurs (il y a de la place à droite) et de conserver exactement les dimensions du boitier. J’ai conservé le dessous d’un boitier d’origine nimh pour la fixation au chassis et tout le boitier contenant l’ecu d’origine, les contacteurs, capteur de courant. Pour garder mes habituelles règles de sécurité HT ce pack 4,5 kWh est coupé en 5 sous-packs reliés par des connecteurs Anderson 75 A.

Les premiers tests avec juste 4,5 kWh ont été un succès. Aucun soucis pendant la conduite. Pourtant après avoir consulté le log des 14 tensions nimh j’ai constaté qu’au début du trajet et vers la fin il y avait des valeurs fausses, sporadiquement. Cela ressemble fort aux soucis que j’avais eu avec le bms des accus lithium. Mais l’ecu nimh a accepté ces erreurs sans générer de code d’erreur ! La lecture des 14 tensions n’est pas faite en roulant par les autres ecu. Seule l’ecu nimh les surveille et décide de placer un dtc si besoin.

Mon but n’étant pas de rouler avec juste 4,5 kWh, j’ai rapidement remis le pack 9 kWh A123, donc au total 13,5 kWh dont environ 10 kWh utilisables (le pack 9 kWh est âgé). Ces 2 packs sont à la même hauteur, espacés d’une dizaine de cm. Le pack 9 kWh a donc conservé sa place habituelle.

Là le fonctionnement a été parfait. Aucun problème lors du roulage et aucune anomalie dans la lecture des 14 tensions ! Il se trouve que la seule différence a été de connecter le circuit de puissance des 9 kWh A123 sur les accus 4,5 kWh (avec interposition d’un fusible HRC 100A ). J’en déduit que la répartition du courant entre les 2 packs a évidemment baissé l’intensité qui circule sur le pack 4,5 kWh (le seul sur lequel sont lues les 14 tensions) et qu’ainsi les phénomènes d’induction parasite des câbles HT vers les fils de mesure sont passés sous le seuil de « détection » de l’ecu nimh. On peut sans doute conclure aussi que la disposition des fils de l’ecu nimh ne doit pas être trop modifiée. On ne peut pas empêcher ces fils d’être proches voire parallèles des câbles HT. Toyota a d’ailleurs blindé le câble du pôle moins à mon avis à cause de cette proximité sur une longueur non négligeable, toute la longueur du pack Nimh. Comme ce câble HT est parcouru par un courant très haché, il y a de nombreux harmoniques, puissants.

Depuis j’ai parcouru plusieurs milliers de km avec ces 13,5 kWh. Et parmi ces km j’en ai effectué avec ces 13,5 kWh A123 plus le pack 9,8 kWh LG (qui me sert le reste du temps comme stockage solaire). Soit arrondi 23 kWh. Sans problème là aussi. Les recharges sur les bornes AC se font avec 5 chargeurs Eltek ™ donc 10 kW maxi pour les 13,5 kWh A123 et un Eltek 2 kW pour les 9,8 kWh LG.

Ce pack 4,5 kWh est maintenant monitoré aussi bien toutes les 5 cellules qu’en température par l’ecu « nimh » en plus de son propre bms lithium.

Des trajets de presque 400 km ont amené ce pack à 40°C. J’ai alors découvert que bms+ supprime toute possibilité de régen à 40°C (CCL=0) alors qu’à 39°C il autorise la totalité. En roulant il y a eu une autre conséquence, fort logique mais surprenante quand on le constate pour la 1ère fois. Si la température est à 40°C ou plus, n’ayant plus de régen (CCL=0), la vitesse en mode « sans essence » n’est plus limitée à 85-86 km/h en descente (limite si la pente n’est pas très forte). Car pour limiter sa vitesse la prius 2 recharge la batterie, elle n’agit pas sur les freins à disque. Mais si la consigne CCL est à zéro elle ne va pas recharger, laissant la vitesse augmenter dans les descentes (uniquement en descente, sur plat ou montée on décharge la batterie et la consigne de 85 km/h sur route plate est maintenue)

Pour éviter de perdre toute régen, j’ai donc ajouté une ventilation de ce pack. Ce point sera amélioré. Mais actuellement on peut souffler de l’air extérieur ou de l’air qui est passé via la clim.

Au niveau électrique le montage sans les nimh est plus simple : il n’y plus de contacteur HT. Donc plus de risque, si celui-ci restait « collé » de surcharger la nimh lors des recharges sur secteur. Mais ceci a un effet « de bord ». Au démarrage juste après une recharge complète la tension peut rester quelques minutes au-dessus de 240 volts (En fin de charge la tension monte à 247 Volts). Auparavant il y avait une recharge « musclée » des nimh dès le début et la tension ne restait pas au-dessus de 240 Volts. Ce serait intéressant (plus de tension = moins d’intensité) si la prius ne décidait pas de supprimer toute recharge à partir de cette tension. Sauf dans le mode « sans essence » mode que j’utilise, qui accepte une régen normale. Encore un hasard favorable.

Depuis plusieurs années ma prius ne consomme de l’essence que pour le contrôle technique, tous les 2 ans !

2020 voit aussi le changement de 2 pneus toyo nano 2 par 2 Michelin primacy 4 notés A en conso.  Mais je ne connais pas leur CRR comparé à celui des toyo nano2. Il y a une amélioration en freinage sur route mouillée, le classement passe de C à B. Il n’existe pas de pneus A A dans la bonne dimension 196/55R16 87V. Il ne reste donc plus que 2 pneus toyo nano2.

Voilà.

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