Brevet FR3025142A1 — publié le 20160304

SYSTEME ELECTROMECANIQUE D'AMPLIFICATION DE PUISSANCE La présente invention se rapporte au domaine de la récupération d'énergie, et plus particulièrement à un système électromécanique de récupération d'énergie cinétique pour véhicules, notamment automobiles, camion, autocar, véhicules hors route. Il est déjà connu des systèmes électromécaniques de récupération d'énergie cinétique. Par exemple, le brevet EP2387510 décrit un système de récupération d'énergie possédant au moins trois entrées/sorties dont l'une est connectée à un volant d'inertie couplé également à une machine électrique ou fluidique, la seconde à la chaine de traction du véhicule, la troisième est connectée à un frein à friction. Le brevet US4423794 décrit un système de récupération d'énergie cinétique électromécanique comportant un train épicycloïdal à raison continue qui répartie la puissance entre un moteur-générateur-électrique et un volant d'inertie comporte également un stockeur électrique, et par exemple une batterie. Dans le cas de ce type d'architecture avec un train simple connecté directement aux trois éléments, la répartition de puissance du système suit une loi linéaire qui est fonction du rapport du train épicycloïdal. Ainsi, classiquement, lorsque puissance de la machine électrique est inférieure à la puissance totale de sortie, elle est amplifiée et donc le dimensionnement de la machine électrique peut être réduit, illustré figure 1. Sur cette figure GPvolant définit le taux de puissance du volant, 6pout pour le taux de puissance de la source de puissance en sortie, et a -Pelec le taux de puissance de la machine électrique. Cependant avec une architecture avec un train simple connecté directement aux trois éléments, la plage d'amplification de puissance est limitée d'une part par la saturation en puissance de la machine électrique, d'autre part par une vitesse minimale de rotation du volant d'inertie, et enfin par la saturation en régime de la machine électrique. Un exemple de zones d'amplification de puissance est présenté sur la figure 2 pour différents coefficients d'amplification. Avec ce type de système à train épicycloïdal simple, quelque soit l'amplification choisie, le système est inutilisable à faible vitesse véhicule, en particulier 3025142 2 lorsque le volant tourne vite. Ceci est du au fait d'une trop grande recirculation de la puissance dans le train épicycloïdale. Il est toutefois possible de rendre le système opérant sur ces zones en utilisant un train double, une boite de vitesse ou une transmission à variation continue sur la chaîne cinématique. Cependant ces systèmes 5 pénalisent l'agrément de conduite par des ruptures de couple, encombrent, pèsent et ont un coût plus élevé. Il existe ainsi un besoin de perfectionner les systèmes électromécaniques tels que connus aujourd'hui, en particulier dans le but d'optimiser les flux de puissance, de réduire le dimensionnement des composants électriques, d'augmenter le rendement 10 et/ou réduire le coût global. La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des systèmes de l'art antérieur en proposant un système électromécanique de récupération d'énergie cinétique pour véhicule, comportant un volant d'inertie, une machine électrique et une sortie vers une chaine de transmission du véhicule connectés 15 les uns avec les autres par un train épicycloïdal à raisons variable. Selon un mode de réalisation de l'invention, la connexion entre le volant d'inertie et le train épicycloïdal à raisons variable comporte un moyen de désolidarisation du volant d'inertie et du train épicycloïdal à raisons variable. Selon un mode de réalisation de l'invention, la machine électrique est 20 connectée à un moyen de stockage d'énergie. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moyen de stockage est une batterie ou des ultra-capacités. L'invention concerne également un véhicule équipé d'un dispositif selon l'invention. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux 25 compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles: - la figure 1 représente la répartition de puissance pour un système utilisant un seul train épicycloïdal selon l'art antérieur. - la figure 2 représente la plage d'amplification de puissance en fonction de 30 la vitesse véhicule et du régime volant, pour différents facteurs d'amplification n. 3025142 3 - la figure 3 représente, de façon schématique, un exemple de dispositif selon l'invention, - les figures 4A et 4B représentent les plages d'amplification de puissance pour A) un système selon l'art antérieur et B) un système selon l'invention. 5 - la figure 4 représente la plage d'amplification de puissance en fonction de la vitesse véhicule et du régime moteur, selon le cas de l'art antérieur et selon l'invention. - la figure 5 représente l'amplification obtenue pour un cas d'accélération pour un système avec un facteur d'amplification égale à trois, selon l'art antérieur et selon l'invention. 10 - la figure 6 représente en détail les moyens de connexion du système selon l'invention. La présente invention concerne un système électromécanique de récupération d'énergie cinétique pour véhicules. Le dispositif 1 de stockage selon l'invention est destiné à être utilisé dans un 15 véhicule. Comme illustré sur la figure 3, le dispositif 1 concerné par la présente invention est formé par un volant d'inertie 5 et des moyens de couplage 3 comportant au moins trois entrées/sorties. Dans le cadre de l'invention les moyens de couplages 3 sont formés par un 20 train épicycloïdal à raison variable. Le train épicycloïdal 3 à raison variable permet de coupler le volant d'inertie 5 à une machine électrique 4 et à une chaine de transmission 6 du véhicule. Ce train 3 comporte ainsi des entrées/sorties 11, 12 et 13 respectivement vers le volant d'inertie 5, la machine électrique 4 et la chaine de transmission 6 du véhicule. La machine électrique est elle-même connectée à un moyen de stockage 2 25 d'énergie. La connexion entre le stockeur 2 d'énergie et le machine électrique 4 se fait de manière classique bien connue de l'homme du métier. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moyen de stockage 2 est une batterie, des ultra-capacités ou tout autre type de moyen de stockage d'énergie électrique connus. 3025142 4 Afin de permettre un mode d'utilisation du véhicule sans amplification de puissance, le dispositif 1 comporte des moyens de désolidarisation 10 du train épicycloïdal 3 avec la chaine de transmission 6, illustrés figure 6. Dans le cadre de l'invention les moyens de désolidarisation sont formés par 5 les billes du train épicycloïdal à raison variable, il est possible de désolidariser le planétaire via les billes du reste du dispositif par l'action d'un actionneur 14. Il est possible de laisser les billes tourner librement, et donc de permettre une déconnexion complète du dispositif. Ce système permet ainsi de déconnecter le dispositif sans utiliser 10 d'embrayage de déconnection. L'organe ainsi obtenu permet de limiter l'encombrement qui serait engendré par l'ajout d'une CVT (transmission à variation continue) et d'un embrayage comme dans le système selon l'invention. L'utilisation d'un train épicycloïdal à raison variable permet de modifier continument la raison du train épicycloïdale, ce qui permet de changer également la 15 disponibilité du système. De cette façon, la plage de fonctionnement du système se trouve augmentée, mais également celle à amplification nominale. Il en résulte un gain considérable en prestation système illustré sur la figure 4. Plus précisément cette figure illustre l'amplification de la puissance d'un système de récupération selon l'art antérieur (A) et d'un système selon l'invention (B). Cette figure met en évidence le gain en 20 prestation du système par le fait que le système permet une amplification nominale et classique plus importante car commençant à une vitesse inférieure. Le gain est représenté par les deux flèches épaisses. Le gain obtenu avec le système selon l'invention va maintenant être expliqué avec un exemple illustré figure 5. 25 Nous considérons le cas d'un véhicule soumis à une accélération de 0 à 100 km/h, avec un départ arrêté. Avec le système selon l'art antérieur, le dispositif doit être initialement déconnecté de la chaîne de transmission pour éviter une trop forte recirculation mécanique. Il est alors possible de déconnecter le volant d'inertie et de bénéficier d'une assistante tout électrique. Lorsque les phénomènes de recirculation dans 3025142 5 le train épicycloïdal permettent une amplification de puissance, il est possible de connecter le volant d'inertie Le fait d'avoir un train à raison variable nous permet de connecter au plus vite le dispositif à la chaine de transmission, ainsi la montée en puissance se fait sans plage de 5 saturation en tout électrique. De plus, la puissance nominale du dispositif est disponible plus longtemps. La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents 10 modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications. REVENDICATIONS1. Système (1) électromécanique de récupération d'énergie cinétique pour véhicule, comportant un volant d'inertie (5), une machine électrique (4) et une sortie vers une chaine de transmission du véhicule connectés les uns avec les autres par un train épicycloïdal (3) à raison variable. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel la connexion entre le volant d'inertie (4) et le train épicycloïdal (3) à raisons variable (3) comporte un moyen de désolidarisation (11) du volant d'inertie (5) et du train épicycloïdal (3) à raisons variable. 3. Système (1) selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel la machine électrique (4) est connectée à un moyen de stockage d'énergie. 4. Système (1) selon une des revendications 1 à 3, dans lequel le moyen de stockage (2) est une batterie ou des ultra-capacités. 5. Véhicule équipé d'un dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 4.