Brevet FR2719813A1 — publié le 19951117

Les normes de pollution devenant de plus en plus sévères, notamment en zone urbaine, conduisent à envisager la traction électrique pour des véhicules dits à "zéro pollution". Cependant la faible autonomie permise par les moyens actuels de stockage de l'énergie électrique limite leur utilisation à la zone urbaine. Afin d'augmenter la pol,vr alence des véhicules particuliers une solution dite bi-mode traction électrique en zone urbaine ou thermique pour les parcours routiers est préconisée. Le procédé et le dispositif, objet de l'invention concerne la conversion d'un véhicule automobile thermique en bi-mode et plus particulièrement le mode d'accouplement de la machine électrique sur le véhicule automobile. Un véhicule automobile classique à propulsion thermique peut avantageusement être transformé en bi-mode par adjonction d'une machine électrique O capable d'assurer sa propulsion à vitesse réduite à partir de l'énergie stockée dans une batterie d'accumulateurs 1 au travers d1un dispositif de commande électronique 2. En mode de fonctionnement électrique le véhicule est entraîné par la machine électrique 3, le moteur thermique 4 étant à l'arrêt et non relié aux roues S (boite de vitesse G au point mort par exemple). En mode de fonctionnement thermique, le moteur thermique 4 entraîne le véhicule par l'intermédiaire d'une boite de vitesse classique G et un differentiel /, il peut être nécessaire de déconnecter la liaison entre la machine électrique 3 et les roues motrices S. Parmi les réalisations possibles de véhicules bi-modes on peut en retenir deux familles. Dans le cas de la figure 1 la machine électrique 3 entraîne les roues motrices au moyen d'une prise de mouvement 9 en sortie de boite de vitesse G. I1 est à noter que cette prise de mouvement existe sur les véhicules dits 4x4 ou peut être adaptée dans le cas de la conversion d'un véhicule classique en 4x4. Dans le cas de la figure 2 un essieu est moteur en thermique et llautre en électrique au moyen d'une transmission appropriée (réducteur 5 et differentiel 7). Notons que ce procédé permet de réaliser un 4x4 hybride thermique/électrique. De telles solutions existent et ont été expérimentées. Elles utilisent en général le principe suivant. Dans le cas du bi-mode, la machine électrique 3 de plus faible puissance que la machine thermique 4 est destinée à la propulsion en zone urbaine à une vitesse limitée. Aussi si l'on dispose par exemple d'une machine électrique de 15 kW, puissance suffisante pour entraîner à 60 km/h une voiture de taille moyenne, par exemple machine ss nchrone auto-pilotée donnant un couple constant entre 0 et 9000 trs/min, on pourra de façon à avoir un maximum de couple au démarrage, relier cette machine aux roues par un réducteur 5 dimensionné de façon à ce que 9000 trs/min corresponde à GO km/h. Par contre, dans le cas d'une utilisation routière on sera obligé de désaccoupler au moyen d'un dispositif d'embrayage adéquat la machine électrique pour lui éviter d'atteindre des vitesses prohibitives. L'inconvénient de cette solution est que la machine électrique n'est plus utilisée en mode de propulsion thermique. La solution proposée vise à maintenir la machine électrique couplée à la transmission mais avec un rapport différent. Si par exemple le réducteur 5 est de type épicycloïdal à deux rapports entre eux dans le rapport 3, la vitesse maximum de la machine électrique (9000 trs/min) ne sera atteinte que pour une vitesse de 180 km/h en mode thermique. Le choix des deux rapports de réduction est bien entendu lié aux performances du véhicule en mode thermique et en mode électrique, le chiffre 3 est donné ici à titre d'exemple.Cette disposition nécessitera bien sur une sécurité verouillant le réducteur sur le rapport approprié dès la mise en route du moteur thermique. Ce mode de couplage de la machine électrique ne présente que des avantages: -si elle est inopérante elle ne présente qu'une inertie supplémentaire pénalisant peu les performances en mode thermique. -si elle est utilisée pour la recharge des accumulateurs, cette recharge provoque un couple résistant susceptible de pénaliser les performances, notamment en accélération, du moteur thermique. Aussi il est possible de ne l'utiliser pour la recharge des batteries que pendant les phases de décélération (un capteur peut être placé sur la pédale d'accélérateur donnant une recharge prioritaire en "pied levé"). - enfin la machine électrique peut être utilisée en "appoint" pour améliorer les performances transitoires du moteur thermique ou lui permettre de fonctionner au plus prés de sa ligne d'économie ou de pollution minimale. Le cas de la machine synchrone auto-pilotée est donné à titre d'exemple, on peut arriver au même résultat en utilisant également: -une machine asynchrone -une machine à courant continu pilotées par une électronique de puissance appropriée. Ces dispositifs d'électronique de puissance sont maintenant bien connus. Il s'agira par exemple: -d'un onduleur de tension réversible en courant dans le cas d'une machine synchrone -d'un onduleur à commande vectorielle dans le cas de la machine asynchrone -de hacheurs réversibles en courant pour commander l'induit et l'inducteur de la machine à courant continu. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour réaliser un véhicule automobile bi-mode pouvant fonctionner soit en traction électrique soit thermique caractérisé en ce que ce véhicule comporte en plus du dispositif classique de propulsion thermique (moteur thermique 4, boite de vitesse G et différentiel 7) une machine électrique 3, une électronique de puissance 2 et une batterie d'accumulateurs 1. 2) Dispositif suivant la revendication 1 obtenu par transformation d'un véhicule automobile existant. 3) Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel la machine électrique 3 est couplée aux roues en permanence au moyen d'un réducteur 5 à deux rapports tandis que la machine thermique 4 peut être déconnectée. 4) Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel la recharge de la batterie 1 est assurée pendant le fonctionnement en mode thermique. 5) Dispositif suivant la revendication 4 dans lequel cette recharge a lieu prioritairement pendant les décélérations. G) Dispositif suivant la revendication 3 dans lequel une sécurité verrouille le réducteur 5 sur le rapport le plus long dès la mise en route du moteur thermique 4. 7) Dispositif suivant la revendication 6 permettant d'utiliser la machine électrique 3 en appoint pour suivre la ligne d'économie ou de pollution minimale du moteur thermique 4.