Brevet FR2755406A1 — publié le 19980507

VéHICULE AUTOMOBILE HYBRIDE La présente invention concerne un véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique, un moteur électrique, des moyens pour alimenter le moteur thermique, au moins une batterie pour alimenter le moteur électrique et des accessoires comprenant notamment un démarreur, un alternateur, et des éléments entraînés ou pourvus de moyens d'entraîaement comme une pompe à eau, un système d'assistance de la direction, un système d'assistance au freinage, une climatisation ou similaires. Des véhicules de ce type sont dores et déjà commercialisés par certaines marques sous la dénomination de voitures hybrides, conçues pour offrir simultanément les avantages de l'entrainement par un moteur thermique et ceux d'un entraînement par un moteur électrique. Ils comportent à cet effet d'une part un bloc moteur thermique équipé de tous ses accessoires classiques, notamment d'un démarreur et d'un alternateur et d'autre part un moteur électrique associé à une commande électronique et à un groupe de batteries d'accumulateurs. Ces deux entités sont destinées à travailler alternativement d'une manière autonome. Plus exactement, le moteur électrique est destiné à assurer l'entraînement du véhicule dans les zones urbaines et le moteur thermique est destiné à assumer cette fonction hors de ces zones. De ce fait, le bloc moteur thermique d'une part et le moteur électrique avec son environnement d'autre part sont des entités juxtaposées comprenant chacune tous les composants nécessaires à leur fonctionnement. En particulier, le bloc moteur thermique comporte un alternateur et un démarreur. ll en résulte que ces véhicules hybrides sont complexes, lourds, coûteux à l'utilisation et à l'entretien. Le poids élevé généré par la présence de batteries d'alimentation du moteur électrique diminue considérablement les performances propres du véhicule et son autonomie. En conséquence, les voitures hybrides connues à ce jour ne présentent qu'un seul avantage lié aux problèmes de pollution, qui est partiellement détruit par des inconvénients liés au poids entraînant une augmentation de la consommation non négligeable. La présente invention propose un véhicule hybride plus économique, d'utilisation simple et rationnelle, plus léger et répondant mieux à la fois aux exigences des conducteurs et à celles des constructeurs et notamment des motoristes, tout en respectant mieux les réglementations en vigueur en matière de lutte contre la pollution. Elle propose à cet effet de réaliser un véhicule hybride tel que défini en préambule, qui utilise les deux sources d'énergie pour alimenter respectivement le moteur thermique et le moteur électrique, mais qui s'appuie sur un environnement au moins partiellement commun pour les deux moyens d'actionnement. Ce but est atteint par le véhicule selon l'invention caractérisé en ce que ledit moteur électrique est agencé pour avoir la triple fonction de moteur d'entraînement électrique du véhicule, de démarreur électrique du moteur thermique et d'alternateur de recharge de la batterie d'accumulateurs et en ce qu'il comporte en outre des moyens de commande sélectifs du moteur thermique et du moteur électrique. On sait qu'un démarreur est un moteur électrique conçu pour lancer le moteur thermique et que l'alternateur n'est en fait qu'un moteur électrique fonctionnant à l'envers . Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens de commande sélectifs comportent un boîtier électronique de gestion agencé pour actionner automatiquement le moteur thermique et/ou le moteur électrique en fonction des conditions routières. Ces moyens de commande sélectifs peuvent être au moins partiellement manuels. Le moteur électrique peut avoir une puissance comprise entre 10 et 40 chevaux et de préférence entre 20 et 25 chevaux. Dans la forme de réalisation préférée, le moteur thermique et le moteur électrique sont disposés dans le même habitacle. Le véhicule selon l'invention comporte au moins une batterie d'accumulateurs agencée pour alimenter le moteur électrique et les accessoires électriques du véhicule, cette batterie d'accumulateurs étant de préférence du type cadmium-nickel. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'une forme de réalisation préférée et aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un véhicule automobile hybride selon 1' art antérieur, et en particulier ses moyens moteurs, et - la figure 2 représente schématiquement un véhicule automobile hybride selon l'invention, et en particulier ses moyens moteurs. En référence à la figure 12 le véhicule représenté comporte tout d'abord un moteur thermique 10 associé à une boîte de vitesses 11, un arbre de transmission 12 qui est couplé par un différentiel 13 à planétaires à deux axes 14 et 15 de roues arrières motrices 16 et 17. Le moteur thermique 10 est associé à un alternateur 1 8a et un démarreur 18b. Un réservoir de carburant (non représenté) est bien entendu prévu pour alimenter le moteur thermique. n comporte ensuite un moteur électrique 19 qui est également couplé au différentiel 13. Ce moteur électrique 19 est alimenté par une série de batteries d'accumulateurs 20 auxquelles il est raccordé par des câbles 21 et 22 appropriés. Les accumulateurs 20 sont également raccordés électriquement à l'alternateur 18a. Dans l'exemple représenté les roues avant 23 et 24 sont uniquement directrices et non motrices. Toutefois, cette forme de réalisation n'est pas limitative et les roues avant pourraient avoir les deux fonctions. On constate que l'alimentation du moteur électrique requiert la présence d'un nombre important de batteries d'accumulateurs qui sont lourdes et encombrantes. Le moteur thermique 10 est associé à un environnement classique comprenant notamment l'alternateur 18a et le démarreur 18b. Le moteur électrique 19 comporte son environnement spécifique qui comprend le lot de batteries d'accumulateurs 20 et un boîtier de commande électronique 25. ll est vrai qu'en cas de panne de l'un des moteurs, l'autre peut prendre le relais sans que celui en panne ne soit sollicité. Toutefois l'ensemble est lourd, encombrant, coûteux, peu économique à l'usage et finalement relativement polluant lorsque le moteur thermique est utilisé, parce qu'en raison du supplément de poids engendré par la présence des batteries, la consommation en carburant est forcément plus élevée. En référence à la figure 2, le véhicule représenté comporte également un moteur thermique 30 associé à une boîte de vitesses 31, un arbre de transmission 32 qui est couplé par un différentiel 33 à planétaires à deux axes 34 et 35 de roues arrières motrices 36 et 37. Par ailleurs, le véhicule comporte un moteur électrique 40 qui assume une triple fonction. Sa fonction première consiste à assurer un entraînement des roues arrières motrices 36, 37. A cet effet il est alimenté par au moins une batterie d'accumulateurs 41, qui est de préférence une batterie au cadmium-nickel ou similaire pour assurer une capacité suffisante pour cette fonction. Sa fonction seconde est de servir de démarreur pour lancer le moteur thermique 30. Comme il est dimensionné pour assurer l'entraînement complet du véhicule, cette fonction ne présente pas de difficultés particulières pour ce moteur. Sa fonction tierce consiste à servir d'alternateur pour assurer la recharge de la batterie d'accumulateurs 41. Cette fonction est remplie lorsque le moteur thermique 30 est en marche et que le moteur électrique 40 est mécaniquement couplé audit moteur thermique. Pour gérer cet ensemble, le véhicule dispose d'un boîtier électronique de gestion 42 dont le rôle sera expliqué par la suite. Comme précédemment un réservoir de carburant (non représenté ) est associé au moteur thermique 30. Les roues avant 38 et 39 directrices, qui peuvent, le cas échéant, également être motrices, sont montées de façon conventionnelle à l'avant du véhicule. On constate que dans cette réalisation la présence d'une seule ou de deux batteries de relativement faible capacité est requise. L'environnement classique du moteur thermique 30 est supprimé d'un point de vue constructif, la fonction du démarreur et celle de l'alternateur étant assumées par le moteur électrique 40. Par conséquent l'ensemble est beaucoup moins lourd et moins encombrant. D'autres avantages découlant de l'invention apparaîtront à la description d'un mode de fonctionnement préféré du véhicule tel que décrit en référence à la figure 2. Au cours d'une première phase de fonctionnement, lorsque le conducteur veut lancer son moteur en vue de déplacer son véhicule à petite vitesse, à très bas régime, soit à environ deux mille tours par minute, le besoin en puissance est de l'ordre de cinq à six chevaux pour entraîner les accessoires tels que par exemple la pompe à eau, la servodirection, les servofreins, la climatisation. Le boîtier électronique de gestion 42 met en marche le moteur électrique 40. Ceci s'effectue de façon automatique dès que le conducteur tourne la clé de contact. Le moteur thermique 30 est à l'arrêt. Au cours d'une deuxième phase, le véhicule est déplacé hors d'un garage ou sort d'une place de parc, avec comme unique moyen moteur, la traction électrique 40 dont la puissance disponible qui peut atteindre une vingtaine de chevaux, dans la réalisation prévue, est suffisante pour remplir ces fonctions. Le moteur thermique 30 est toujours à l'arrêt. Au cours d'une troisième phase, par une simple accélération réalisée par le conducteur en appuyant sur la pédale correspondante du véhicule, le moteur électrique 40 est sollicité pour assumer sa fonction de démarreur du moteur thermique 30. Le moteur électrique 40 peut rester enclenché pour entraîner les accessoires, ce qui libère toute la puissance du moteur thermique 30 pour l'entraînement du véhicule. Au cours d'une quatrième phase, lorsque le véhicule a atteint sa vitesse de croisière, le moteur électrique 40 est déclenché et devient alternateur. La puissance du moteur thermique 30 seul est suffisante pour entraîner le véhicule et les accessoires. En outre il reste suffisamment de puissance inutilisée pour assurer la recharge des batteries. C'est à cet effet que le moteur électrique devient alternateur. n est alors entraîné par le moteur thermique 30. Au cours d'une cinquième phase, par exemple pour un dépassement, le conducteur a besoin momentanément d'un surplus de puissance. Une simple accélération commandée par un appui plus marqué sur la pédale d'accélération, (couramment appelé kick-down ) réenclenche le moteur électrique 40 pour fournir la puissance totale disponible sur le véhicule, à savoir celle du moteur thermique 30 et celle du moteur électrique 40. Dans cette réalisation, toutes les commandes sont automatiques et pilotées par le boîtier électronique 42. Le conducteur n'intervient pratiquement que par la commande de l'accélérateur. Selon une variante, tout ou partie des commandes peut être effectuée manuellement. En particulier, lorsque le véhicule est amené à circuler dans une zone dite piétonne, par exemple au centre d'une ville, le conducteur dispose d'une commande manuelle pour passer en tout électrique . Ce véhicule cumule tous les avantages des systèmes hybrides imaginés à ce jour sans en avoir les inconvénients. Le moteur électrique associé au moteur thermique peut également prêter son assistance au moteur thermique lorsque celui-ci tourne à très bas régime et a tendance à caler quand les mélanges carburant-comburant sont très pauvres. Or ceci est une contrainte imposée par les mesures antipollution. L'effet secondaire enregistré est l'obtention d'une flamme très chaude dans le moteur, ce qui est mauvais pour les organes du moteur. L'appui du moteur électrique permet au moteur thermique de travailler à très bas régime avec des mélanges très pauvres sans risque de caler. L'invention remplit tous ses objectifs, à savoir combiner les avantages du véhicule à moteur thermique dans les zones extra-urbaines où la pollution qu'il engendre n'est pas critique et du véhicule à moteur électrique pour les zones urbaines et celles où les conditions de circulation ne nécessitent pas le recours au moteur thermique. REVENDICATIONS 1. Véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique, un moteur électrique, des moyens pour alimenter le moteur thermique, au moins une batterie d'accumulateurs pour alimenter le moteur électrique, des éléments liés au moteur thermique et comprenant notamment un démarreur, un alternateur, et des éléments entraînés ou pourvus de moyens d'entrainement comme par exemple une pompe à eau, un système d'assistance de la direction, un système d'assistance au freinage, une climatisation ou similaires, caractérisé en ce que ledit moteur électrique (40) est agencé pour avoir la triple fonction de moteur d'entraînement électrique du véhicule, de démarreur électrique du moteur thermique (30) et d'alternateur de recharge de la batterie d'accumulateurs et en ce qu'il comporte en outre des moyens de commande sélectifs (42) du moteur thermique et du moteur électrique (40). 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande sélectifs comportent un boîtier électronique de gestion (42) agencé pour actionner automatiquement le moteur thermique (30) et/ou le moteur électrique (40) en fonction des conditions routières. 3. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande sélectifs (42) sont au moins partiellement manuels. 4. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique (40) a une puissance comprise entre 10 et 40 chevaux et de préférence entre 20 et 25 chevaux. 5. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur thermique (30) et le moteur électrique (40) sont disposés dans le même habitacle. 6. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une batterie d'accumulateur agencée pour alimenter le moteur électrique (40) et les accessoires électriques du véhicule. 7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que la batterie d'accumulateurs est du type cadmium-nickel.