Brevet FR2834938A1 — publié le 20030725

La présente invention est relative à un groupe motopropulseur pour véhicule à transmission électrique hybride. On connaît de la demande de brevet européen EP 1 092 583 déposée par la demanderesse un groupe motopropulseur pour véhicule à transmission électrique hybride comprenant : - un moteur thermique, - un coupleur électromagnétique comprenant un rotor monté rotatif à l'intérieur d'un rotor/stator, lui-même monté rotatif à l'intérieur d'un stator fixe, - un seul train épicycloïdal comprenant un planétaire, un porte-satellites et une couronne, ledit rotor et ledit rotor/stator étant reliés mécaniquement à deux des organes du groupe comprenant ledit planétaire, ledit porte-satellites et ladite couronne, le troisième de ces organes étant relié mécaniquement à au moins une roue dudit véhicule. Plus précisément, dans le mode de réalisation proposé dans ce document de la technique antérieure, le rotor est relié à la couronne du train épicycloïdal, le rotor/stator est relié au planétaire, et le porte-satellites est relié à la roue. La présente invention a pour but de fournir, pour un groupe motopropulseur du type susmentionné, d'autres architectures pouvant satisfaire à différents cahiers des charges (coût, encombrement, etc.). On atteint ce but de l'invention en fournissant un groupe motopropulseur pour véhicule à transmission électrique hybride comprenant : - un moteur thermique, - un coupleur électromagnétique comprenant un rotor monté rotatif à l'intérieur d'un rotor/stator, lui-même monté rotatif à l'intérieur d'un stator fixe, - un seul train épicycloïdal comprenant un planétaire, un porte-satellites et une couronne, ledit rotor et ledit rotor/stator étant reliés mécaniquement à deux des organes du groupe comprenant ledit planétaire, ledit porte-satellites et ladite couronne, le troisième de ces organes étant relié mécaniquement à au moins une roue dudit véhicule, ce groupe motopropulseur étant remarquable en ce qu'ils présente, au choix, l'une des trois architectures a), b) ou c) suivantes : a) ledit rotor est relié audit porte-satellites, ledit rotor/stator est relié audit planétaire, et ladite couronne est reliée à ladite roue ; b) ledit rotor est relié à ladite couronne, ledit rotor/stator est relié audit planétaire, et ledit porte-satellites est relié à ladite roue ; c) ledit rotor est relié audit planétaire, ledit rotor/stator est relié audit portesatellites, et ladite couronne est reliée à ladite roue. Comme cela apparaîtra dans la description qui va suivre, les termes relié mécaniquement désignent soit une liaison mécanique fixe, soit une liaison mécanique mobile par l'intermédiaire de pignons formant un réducteur. Suivant d'autres caractéristiques du groupe motopropulseur selon l'invention : - lorsque ce groupe motopropulseur présente une architecture a), ledit coupleur électromagnétique est coaxial avec ledit moteur thermique, - lorsque ce groupe motopropulseur présente une architecture a), ledit coupleur électromagnétique est décalé latéralement par rapport à l'axe dudit moteur thermique et dudit train épicycloïdal, des réducteurs reliant respectivement ledit rotor audit porte-satellites, et ledit rotor/stator audit planétaire, - lorsque ce groupe motopropulseur présente une architecture a), ledit train épicycloïdal est situé entre ledit moteur thermique et ledit coupleur électromagnétique, - lorsque ce groupe motopropulseur présente une architecture b), ledit coupleur électromagnétique est décalé latéralement par rapport à l'axe dudit moteur thermique et dudit train épicycloïdal, des réducteurs reliant respectivement ledit rotor à ladite couronne, et ledit rotor/stator audit planétaire, - lorsque ce groupe motopropulseur présente une architecture c), ledit coupleur électromagnétique est décalé latéralement par rapport à l'axe dudit moteur thermique et dudit train épicycloïdal, et situé sensiblement dans le même plan transversal que ce train, des réducteurs reliant respectivement ledit rotor audit planétaire, et ledit rotor/stator audit porte-satellites. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé, dans lequel : - les figures 1 à 3 représentent schématiquement trois modes de réalisation du dispositif selon l'invention conformes à l'architecture a) susmentionnée, - la figure 4 représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif selon l'invention conforme à l'architecture b) susmentionnée, - la figure 5 représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif selon l'invention conforme à l'architecture c) susmentionnée, et - les figures 6 à 17 représentent schématiquement différents modes de fonctionnement du dispositif selon l'invention. Sur ces figures, des références numériques identiques désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues. On se réfère à présent à la figure 1 du dessin annexé, sur laquelle on a représenté un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention conforme à l'architecture a) susmentionnée. On voit que ce dispositif comprend un moteur thermique 1, un coupleur électromagnétique 3 connu en soi comprenant un rotor 5 monté rotatif à l'intérieur d'un rotor/stator 7, lui-même monté rotatif à l'intérieur d'un stator fixe 9, ainsi qu'un un seul train épicycloïdal 11 connu en soi comprenant un planétaire 13, un portesatellites 15 et une couronne 17. Le rotor 5 est relié au porte-satellites 15, le rotor/stator 7 est relié au planétaire 13, et la couronne 17 est reliée à une roue de véhicule 19. Le coupleur électromagnétique 3 est coaxial avec le moteur thermique 1 et le train épicycloïdal 11, et situé entre ce moteur et ce train. On se réfère à présent à la figure 2 du dessin annexé, sur laquelle on a représenté un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention conforme à l'architecture a) susmentionnée. Ce deuxième mode de réalisation se différencie du précédent en ceci que le coupleur électromagnétique 3 est décalé latéralement par rapport à l'axe du moteur thermique 1 et du train épicycloïdal 11, des réducteurs 21,22 permettant de relier respectivement le rotor 5 au porte-satellites 15, et le rotor/stator 7 au planétaire 13. On se réfère à présent à la figure 3 du dessin annexé, sur laquelle on a représenté un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention conforme à l'architecture a) susmentionnée. Ce troisième mode de réalisation se différencie du premier mode de réalisation en ceci que le train épicycloïdal 11 est situé entre le moteur thermique 1 et le coupleur électromagnétique 3. On se réfère à présent à la figure 4 du dessin annexé, sur laquelle on a représenté un mode de réalisation du dispositif selon l'invention conforme à l'architecture b) susmentionnée. Le rotor 5 est relié à la couronne 17, le rotor/stator 7 est relié au planétaire 13, et le porte-satellites 15 est relié à la roue 19. Le coupleur électromagnétique 3 est décalé latéralement par rapport à l'axe du moteur thermique 1 et du train épicycloïdal 11, des réducteurs 21,22 permettant de relier respectivement le rotor 5 à la couronne 17, et le rotor/stator 7 au planétaire 13. On se réfère à présent à la figure 5 du dessin annexé, sur laquelle on a représenté un mode de réalisation du dispositif selon l'invention conforme à l'architecture c) susmentionnée. Le rotor 5 est relié à au planétaire 13, le rotor/stator 7 est relié au portesatellites 15, et la couronne 17 est relié à la roue 19. Le coupleur électromagnétique 3 est décalé latéralement par rapport à l'axe du moteur thermique 1 et du train épicycloïdal 11, et situé sensiblement dans le même plan transversal que ce train, des réducteurs 21,22 permettant de relier respectivement le rotor 5 au planétaire 13, et le rotor/stator 7 au porte-satellites 15. De manière avantageuse, on pourra ajouter un système d'embrayage (non représenté) au dispositif selon l'invention. Le dispositif selon l'invention est, de préférence, commandé par un calculateur électronique numérique dûment programmé (non représenté) ou superviseur . Ce superviseur permet de gérer les différents mode de fonctionnement possibles du dispositif selon l'invention, dans le but d'offrir à l'utilisateur le maximum de confort de conduite tout en optimisant le bilan énergétique du dispositif. La stratégie de commande du superviseur s'appuie sur la connaissance de divers paramètres, notamment : - la demande de couple moteur formulée par le conducteur du véhicule, telle que cette demande est traduite par l'enfoncement d'une pédale d'accélérateur, - l'intensité du freinage, telle qu'elle est traduite par l'enfoncement d'une pédale de freinage, - l'état des batteries (état décharge, puissance, tension, température), connu par l'intensité qu'elles délivrent et par leur capacité, - la vitesse de rotation du moteur thermique 1, et - les vitesses de rotation des différents organes constitutifs du train épicycloïdal 11. La stratégie de commande du superviseur peut donner lieu aux modes de fonctionnement suivants, décrits en référence aux figures 6 à 17 sur lesquelles on a représenté les flux d'énergie en cause dans le cas d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention conforme à la figure 1. Mode traction tout électrique Dans ce mode de fonctionnement, le moteur thermique 1 est arrêté, et le rotor/stator 7 fournit au planétaire 13 l'énergie nécessaire au déplacement du véhicule, et transmet en tournant une énergie magnétique au rotor 5. Cette énergie magnétique est transformée en énergie mécanique fournie au porte-satellites 15 pour garantir la stabilité du train épicycloïdal 11. Le rotor 5 récupère (figure 6) au fournit (figure 7) de l'énergie électrique, selon que l'énergie magnétique susmentionnée est inférieure ou non à l'énergie mécanique nécessaire pour assurer la stabilité du train épicycloïdal 11. Mode traction hybride Dans ce mode de fonctionnement, le moteur thermique 1 est en marche et fournit de l'énergie mécanique qui est utilisée pour entraîner la roue 19 du véhicule via le porte-satellites 15 et éventuellement pour recharger les batteries. Les batteries peuvent aussi fournir de l'énergie par l'intermédiaire du coupleur 3 : on parle alors de mode hybride avec boost électrique. Le tableau suivant récapitule les quatre configurations possibles du mode hybride, en fonction des entrées et sorties en couple (C) et en vitesse (N) du coupleur 3 : Nentrée Nentrée > Nsort ! e Centrée Boost électrique Boost électrique ! (figure 9) recharge (figure 8) Centrée > Csortfe Boost électrique ! recharge Recharge avec une boucle de (figure 11) recircu-lation d'énergie électromagnétique (figure 10) En phase de démarrage du moteur thermique 1, la puissance fournie par ce moteur peut être inférieure à celle demandée au porte-satellites 15. C'est le cas dans les configurations représentées aux figures 12 et 13, dans lesquelles le coupleur 3 doit fournir de l'énergie à la fois au porte-satellites 15 et au planétaire 13 : c'est une phase de boost électrique. La configuration représentée à la figure 13 se différencie de celle représentée à la figure 12 en ceci qu'elle comprend une boucle de recirculation d'énergie électromagnétique. Mode freinage récupérai Le véhicule passe dans ce mode de fonctionnement dès qu'on lâche la pédale d'accélérateur. Une partie de l'énergie mécanique disponible à la roue 19 est réinjectée sous forme électrique dans les batteries. Le moteur thermique 1 est alors amené à son régime minimal, s'il est démarré. Les figures 14 à 17 représentent différentes configurations de freinage récupératif : en mode hybride (figure 14), avec recirculation magnétique (figure 15), en mode tout électrique (figure 16), et en mode tout électrique avec recirculation magnétique (figure 17). Le choix d'un mode de réalisation parmi ceux qui ont été décrits plus haut pourra être fait en fonction d'un cahier des charges spécifiant différentes contraintes à respecter : coût, encombrement, etc. On notera en effet par exemple que les modes de réalisation dans lesquels le coupleur 3 est coaxial avec le moteur thermique 1 et le train épicycloïdal 11 (voir figures 1 et 3) sont particulièrement compacts, et peuvent donc convenir pour des véhicules dans lesquels il y a peu de place disponible pour le groupe motopropulseur. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, fourni à titre d'exemple illustratif et non limitatif. REVENDICATIONS 1. Groupe motopropulseur pour véhicule à transmission électrique hybride comprenant : - un moteur thermique (1), - un coupleur électromagnétique (3) comprenant un rotor (5) monté rotatif à l'intérieur d'un rotor/stator (7), lui-même monté rotatif à l'intérieur d'un stator fixe (9), - un seul train épicycloïdal (11) comprenant un planétaire (13), un portesatellites (15) et une couronne (17), ledit rotor (5) et ledit rotor/stator (7) étant reliés mécaniquement à deux des organes du groupe comprenant ledit planétaire (13), ledit porte-satellites (15) et ladite couronne (17), le troisième de ces organes étant relié mécaniquement à au moins une roue (19) dudit véhicule, ce groupe motopropulseur étant caractérisé en ce qu'ils présente, au choix, l'une des trois architectures a), b) ou c) suivantes : a) ledit rotor (5) est relié audit porte-satellites (15), ledit rotor/stator (7) est relié audit planétaire (13), et ladite couronne (17) est reliée à ladite roue (19) ; b) ledit rotor (5) est relié à ladite couronne (17), ledit rotor/stator (7) est relié audit planétaire (13), et ledit porte-satellites (15) est relié à ladite roue (19) ; c) ledit rotor (5) est relié audit planétaire (13), ledit rotor/stator (7) est relié audit porte-satellites (15), et ladite couronne (17) est reliée à ladite roue (19). 2. Groupe motopropulseur selon la revendication 1 présentant une architecture a), caractérisé en ce que ledit coupleur électromagnétique (3) est coaxial avec ledit moteur thermique (1). 3. Groupe motopropulseur selon la revendication 1 présentant une architecture a), caractérisé en ce que ledit coupleur électromagnétique (3) est décalé latéralement par rapport à l'axe dudit moteur thermique (1) et dudit train épicycloïdal (11), des réducteurs (21,22) reliant respectivement ledit rotor (5) audit portesatellites (15), et ledit rotor/stator (7) audit planétaire (13). 4. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes présentant une architecture a), caractérisé en ce que ledit train épicycloïdal (11) est situé entre ledit moteur thermique (1) et ledit coupleur électromagnétique (3). 5. Groupe motopropulseur selon la revendication 1 présentant une architecture b), caractérisé en ce que ledit coupleur électromagnétique (3) est décalé latéralement par rapport à l'axe dudit moteur thermique (1) et dudit train épicycloïdal (11), des réducteurs (21,22) reliant respectivement ledit rotor (5) à ladite couronne (17), et ledit rotor/stator (7) audit planétaire (13). 6. Groupe motopropulseur selon la revendication 1 présentant une architecture c), caractérisé en ce que ledit coupleur électromagnétique (3) est décalé latéralement par rapport à l'axe du moteur thermique (1) et du train épicycloïdal (11), et situé sensiblement dans le même plan transversal que ce train, des réducteurs (21,22) reliant respectivement ledit rotor (5) audit planétaire (13), et ledit rotor/stator (7) audit porte-satellites (15).