Brevet FR2705842A3 — publié le 19941202

FR 2705842 A3 19941202 FR 9406467 A 19940527 L'invention a trait à un ensemble d'entraîne- ment pour électromobile comportant une boîte de vitessesre- liée au moyen de flasques à un moteur électrique dont le carter est refroidi par un liquide, et un bottier de com- mande. Malgré la dépense technique considérable, le refroi- dissement par liquide des ensembles d'entraînement est aussi avantageux pour les électromobiles parce qu'il permet l'utilisation de moteurs électriques légers d'un encombre- ment réduit, ce qui permet par la suite une réduction de l'encombrement et du poids du véhicule. Les moteurs électriques refroidis par un liquide traversant un carter creux sont bien cunnus sur le plan pratique, par exemple dans l'art des grues. Or, ces moteurs sont dans une gamme de puissance très élévée et leurs in- stallations de commande encombrantes sont logées dans une cabine spatieuse. Cependant, les moteurs d'électromobile sont as- sez petits et leur commande est de nos jours très sophi- stiquée afin de satisfaire aux exigences du service dans les électromobiles, tels que la commande de la puissance, du nombre de tours, de la direction de marche, et, de plus, la récupération d'energie pendant le freinage, le recharge- ment des accumulateurs et, le cas échéant, le changement de vitesses à commande électronique. De nos jours, ces exi- geances sont satisfaites par des circuits rectificateurs à semiconducteurs et des microprocesseurs très peu encom- brants. Par raison de la densité d'énergie élevée dans ces circuits rectificateurs et la sensibilité thermique des microprocesseurs, il est d'usage de distribuer les diffé- rents modules de la commande parmi des endroits différents du compartiment de moteur et de situer l'électronique de puissance dans un endroit bien alimenté en air de refroi- dissement quand le véhicule est en marche. Or, ceci demande des conduites électriques longues et vulnérables, par exem- ple aux vibrations. Le refroidissement pourtant laisse tou- jours à désirer et l'accessibilité pour le diagnosticet l'entretien n'est pas satisfaisante. L'invention se propose donc de créer un ensemble d'entraInement pour électromobile avec commande par micro- processeur qui soit en même temps compact et thermiquement stable. Selon l'invention, ce but est atteint en ce que aussi la base du boîtier de commande est refroidie par li- quide et est appliquée sur le carter du moteur électrique, la base du boîtier de commande étant traversée par le même liquide de refroidissement que le carter et en ce que la base est disposée en amont de ce dernier. Ainsi, le moteur et un boîtier de commande contenant tous les modules de com- mande sont réunis dans un seul ensemble. De cette façon, un ensemble d'entraînement susceptible d'être monté avec quel- ques coups de main est créé et une grande partie des con- duites électriques est supprimée. Ceci est possible grâce à l'inclusion de la boîte de commande dans le circuit de re- froidissement tout en assurant la disposition des composan- tes électroniques les plus sensibles à la chaleur (qui eux mêmes produisent très peu de chaleur) aux endroits de tem- pérature du liquide de refroidissement minimale et en même temps assurant un refroidissement efficace du moteur. Dans un mode d'exécution préferé, le carter du moteur électrique est composé d'un corps intérieur pourvu d'ailettes déflectrices et d'une gaine monobloc avec la base du boîtier de commande raccordée à un espace entre la gaine et le corps intérieur au moyen d'un trou dans la gaine. Ainsi, la gaine et la base du bottier peuvent être conçus comme un seul et simple corps intégral en fonte en- fermant les ailettes déflectrices qui forment les canaux de refroidissement. Le liquide refroidissant d'abord la base du boîtier peut ensuite passer par le trou dans la gaine, sans conduites et sans perte de pression. Aux fins d'assurer l'étanchéité entre la gaine et le carter du moteur avec des moyens simples, les faces frontales du corps intérieur comportent des flasques pour- vus de gorges circonférentielles destinées à recevoir une bague d'étanchéité. Il est avantageux de pourvoir le corps intérieur d'un rebord dans la proximité du flasque et ser- vant de butée axiale à la gaine. Dans un mode d'exécution évolué de l'invention, le corps intérieur comporte en dehors du rebord au moins une tubulure formant un canal radial contenant des condui- tes électriques. Ainsi, il n'y a même plus de conduites electriques non protégées entre la boite de commande et le moteur, ce qui assure un maximum de fiabilité. Des condui- tes électriques exposées et non protégées risquent d'être abimées par les vibrations toujours présentes dans un véhi- cule et constituent un danger en cas de collision. Enfin, il entre dans le cadre de l'invention que le circuit de refroidissement en dehors de l'ensemble d'entralnement comporte un échangeur de chaleur pour le chauffage intérieur du véhicule. Grâce au fait que le cir- cuit de rerfroidissement collectionne l'entière chaleur perdue dans les éléments électriques, une quantité de cha- leur suffisante pour le chauffage de l'intérieur de la voiture est disponible. Avec un des systèmes de refroidis- sement connus, le reliquat de l'energie de chauffage néces- saire serait tirée de l'accumulateur aux dépens du rayon d'action du véhicule, toujours précaire avec les voitures electriques. L'invention sera maintenant décrite en se re- férant aux figures représentant un mode d'exécution préferé de l'invention, à savoir: la figure 1 est une vue en perspective de l'ensemble d'entraînement entier avec boîte de commande; la figure 2 est une coupe longitudinale verti- cale selon II-II dans la figure 1; la figure 3 est une vue de dessus du moteur, la boite de commande enlevée et les parties du moteur en des- sous étant invisibles; la figure 4 est une vue de dessus du moteur comme dans la figure 3, mais la partie extérieure enlevée; la figure 5 est une vue frontale du moteur selon V dans la figure 4; la figure 6 est une section transversale selon BB dans la figure 3; la figure 7 est une section transversale selon AA dans la figure 3; la figure 8 est une vue du détail X dans la fi- gure 6; et la figure 9 est une vue schématique de l'ensem- ble d'entraînement avec le circuit de refroidissement. L'ensemble d'entraînement pour électromobile représenté dans la figure 1 comporte une boîte de vitesses 2 reliée au moyen de flasques à un moteur électrique 1, et un boîtier de commande 5 partiellement couvrant le moteur 1. Une conduite électrique 6 de commande et de transmission de signaux débouche dans le boîtier de commande 5. La con- duite d'alimentation et l'accumulateur electrique ne sont pas représentés. La conduite 7 relie le boîtier de commande à l'actuateur 3 de la botte de vitesses. Les arbres d'en- traînement 4 des roues et un bossage 8 pour le montage du moteur dans le véhicule ne sont qu'esquissés. Dans la section longitudinale du moteur selon la figure 2, l'axe du moteur est designé par 10. Le moteur électrique 1 comporte un corps intérieur 11 (les enroule- ments du stator et du rotor sont supprimés) limité dans la direction axiale par un flasque gauche 12 pour le montage de la boIte de vitesses 2 et par un flasque de droite 13 pour un support de palier non représenté. Des alésages 14 prévus dans les deux flasques 12,13 sont destinés à rece- voir des boulons, non représentés. Au pourtour des deux flasques 12, 13 est disposée une rainure 15 pour une bague d'étanchéité. Le flasque à la droite porte un rebord 17 servant de butée (voir figures 2,4 et 5). Une ailette dé- flectrice 16 hélicoidale s'étend entre les flasques 12,13 (voir figure 4). Le flasque à la droite présente en outre une console 18 et une tubulure 19 formant des canaux 20 destinés à l'accueil des conduites électriques de liaison entre moteur 1 et boltier de commande 5. Une ailette 16 au pourtour du corps intérieur 1l forme un premier canal de refroidissement 21. Le corps intérieur 11 du moteur 1 est ceinturé d'une gaine 25 (voir figures 2 et 7). Cette gaine 25 com- porte une paroi circonférentielle délimitant vers l'exté- rieur les premiers canaux de refroidissement. Les bagues d'étanchéité insérées dans les rainures 15 assurent l'étan- chéité entre la gaine 25 et le corps intérieur 11. La gaine est positionnée axialement par un rebord de butée 17. La partie supérieure de-la gaine 25 porte une selle de refroi- dissement 27 avec des parois latérales 28, qui se termine par un flasque rectangulaire plan 29 pourvu d'une rainure 30 destinée à l'accueil d'un profilé d'étanchéité et d'alé- sages 31. Des parois de direction 32 (figure 3) formant un second canal de refroidissement sont prévues à l'intérieur de la selle de refroidissement 27. Une base 40 rectangulaire du boîtier de commande 5 est serrée de façon étanche sur le flasque rectangulaire 29 de la selle de refroidissement 27 (voir figure 2). Un chassis 43 portant l'ensemble électronique entier est vissé sur la base 40 du boîtier de commande 5 et un couvercle 41 est vissé de façon étanche sur la base 40 du boîtier de commande 5. Le circuit de refroidissement sera maintenant décrit à l'aide des figures 3,6,7 et 8. Le liquide de re- froidissement, normalement de t'eau, entre dans la selle de refroidissement 27 par l'ouverture 50 (figures 3 et 6) pour d'abord parcourir le second canal de refroidissement 33 en serpentin délimité par les parois de direction 32, et refroidit ainsi la base 40 du boîtier de commande. Ensuite le liquide passe par le canal vertical 51 (figure 7),et par un trou 52 dans la gaine 25 et le premier canal de refroi- dissement 21 hélicoidal et ainsi assure le refroidissement efficace du corps intérieur 11 du moteur 1. Enfin, le li- quide quitte la gaine 25 par la tubulure 53 (figures 6 et 8). Le circuit de refroidissement extérieur 60 est représenté de façon schématique dans la figure 9. Le li- quide de refroidissement quittant l'ensemble d'entraînement par la tubulure 53 est acheminé dans un échangeur de cha- leur 62, dans lequel il transmet la chaleur perdue de l'en- semble d'entraînement au circuit de chauffage de la voitu- re. Pour que le circuit puisse s'achever, une pompe de cir- culation 61 retourne le liquide au manchon d'entrée. Il ressort de la figure 1 que grâce à la présente invention, l'ensemble d'entraînement forme une unité com- pacte et attractive. REVENDICATIONS 1. Ensemble d'entraînement pour électromobile comportant une boîte de vitessesreliée au moyen de flas- ques à un moteur électrique dont le carter est refroidi par liquide, et un boîtier de commande, caractérisé en ce que aussi la base (40) du bogtier de commande (5) est refroidie par liquide et est appliquée sur le carter (11,25) du mo- teur électrique (1), la base (40) du bottier de commande (5) étant traversée par le même liquide de refroidissement que le carter (11,25) et étant disposée en amont de ce dernier. 2. Ensemble d'entraînement selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le carter (11,25) du moteur électrique (1) est composé d'un corps intérieur (11) pourvu d'ailettes déflectrices (16) et d'une gaine (25) monobloc avec la base (40) du boitier de commande (5) reliée à un espace(21)entre la gaine (25) et le corps intérieur (11) au moyen d'un trou (52) dans la gaine (25). 3. Ensemble d'entraînement selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les faces frontales du corps intérieur (11) comportent des flasques (12,13) pour- vus de gorges (26) circonférentielles destinées à recevoir une bague d'étanchéité. 4. Ensemble d'entraînement selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le corps intérieur (11) comporte dans la proximité du flasque (12) un rebord (17) servant à la gaine (25) de butée en direction axiale. 5. Ensemble d'entraînement selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le corps intérieur (11) comporte en dehors du rebord (17) au moins une tubulure (19) formant un canal radial (20) contenant des conduites électriques. 6. Ensemble d'entraînement selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le circuit de refroidisse- ment (60) en dehors de l'ensemble d'entraînement (1,2,5) comporte un échangeur de chaleur pour le chauffage intéri- eur du véhicule.