Brevet FR3081391A1 — publié le 20191129

I ARCHITECTURE DE TRACTION POUR VÉHICULE AUTOMOBILE À DOUBLE MACHINES ELECTRIQUES TOURNANTES La présente invention porte sur une architecture de traction pour véhicule automobile à double machines électriques tournantes. De façon connue en soi, une chaîne de traction hybride comporte un moteur thermique accouplé à une boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un embrayage ainsi qu'au moins une machine électrique réversible implantée sur un des trains du véhicule. Ces machines électriques sont généralement des machines réversibles aptes à fonctionner dans un mode générateur pour recharger une batterie du véhicule ainsi que dans un mode moteur pour assurer un démarrage du moteur thermique, et le cas échéant un roulage électrique. Chaque machine électrique pourra également être utilisée pour fournir de l'énergie à la batterie lors d'une phase de freinage récupératif. On connaît des architectures de traction mises en oeuvre sur un réseau électrique 48 Volts du véhicule automobile comportant une machine électrique accouplée à la façade accessoires, ou une machine électrique intégrée dans une boîte de vitesses, ou une machine électrique implantée sur le train arrière du véhicule. L'invention propose une architecture de traction améliorée particulièrement adaptée pour les marchés des véhicules automobiles électriques à basse vitesse de type LSEV ("Low Speed Electrical Machine" en anglais). Plus précisément, l'invention a pour objet une architecture de traction pour véhicule automobile caractérisée en ce qu'elle comporte: - au moins une première machine électrique tournante implantée sur un train avant du véhicule automobile par l'intermédiaire d'un premier réducteur de vitesse en prise avec un différentiel dudit train avant, et un premier onduleur associé à ladite première machine électrique tournante, - au moins une deuxième machine électrique tournante implantée sur un 30 train arrière du véhicule automobile par l'intermédiaire d'un deuxième 2 réducteur de vitesse en prise avec un différentiel dudit train arrière, et un deuxième onduleur associé à ladite deuxième machine électrique tournante. L'invention permet ainsi, grâce à la redondance d'utilisation des machines électriques tournantes, d'augmenter l'accélération du véhicule automobile 5 purement électrique ainsi que son autonomie et sa fiabilité. En outre, du fait de la symétrie de l'architecture, il sera possible de standardiser certains composants et certaines interfaces afin de faciliter le montage du véhicule automobile et d'en réduire le coût de revient. L'invention permet en outre de limiter les contraintes sur le châssis du véhicule en créant une zone plate 10 facilitant l'intégration des batteries. Selon une réalisation, chaque machine électrique tournante est associée à un dispositif de désaccouplement apte à déconnecter la machine électrique tournante correspondante par rapport aux roues lorsque le véhicule automobile dépasse une vitesse seuil. 15 Selon une réalisation, la première machine électrique tournante et la deuxième machine électrique tournante sont connectées, via leur onduleur correspondant, à un réseau électrique ayant une tension de fonctionnement inférieure à 60 Volts. Selon une réalisation, le réseau électrique présente une tension de 20 fonctionnement de 48Volts. Selon une réalisation, chaque machine électrique tournante présente une puissance comprise entre 15kW et 25kW. Selon une réalisation, la première machine électrique tournante et la deuxième machine électrique tournante sont configurées pour assurer seules 25 ou en combinaison la traction du véhicule automobile. Selon une réalisation, le premier réducteur de vitesse et le deuxième réducteur de vitesse présentent des rapports de réduction différents. Cela permet de garantir un décollage puissant et d'optimiser la consommation électrique à haute vitesse. Dans ce cas, seule la machine électrique associée au petit ratio de vitesse reste connectée aux roues. 3 Selon une réalisation, ladite architecture de traction comporte un convertisseur de puissance continu/continu pour interfacer le réseau électrique des machines électriques tournantes avec un réseau de bord du véhicule automobile. 5 Selon une réalisation, une machine électrique tournante supplémentaire est implantée sur le train avant et/ou le train arrière du véhicule automobile. Selon une réalisation, la première machine électrique tournante et la deuxième machine électrique tournante sont de type synchrone à aimants permanents. 10 Selon une réalisation, le dispositif de désaccouplement comporte un actionneur à électro-aimant apte à commander l'engagement d'un crabot avec une pièce de liaison reliée à des roues du véhicule automobile. L'invention a également pour objet un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte une architecture de traction telle que précédemment définie. 15 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une représentation schématique d'une architecture de traction pour véhicule automobile selon la présente invention; 20 La figure 2 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation d'un dispositif de désaccouplement de la machine électrique tournante à haute vitesse. Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même référence d'une figure à l'autre. 25 La figure 1 montre une architecture de traction 10 pour véhicule automobile comportant une machine électrique tournante 11.1 de type réversible implantée sur le train avant 12.1 par l'intermédiaire d'un premier réducteur de vitesse 13.1 en prise avec un différentiel 14.1 dudit train 12.1 muni de roues 16. La machine électrique 11.1 est apte à fonctionner dans un mode 4 générateur lors d'une phase de freinage récupératif pour recharger une batterie ainsi que dans un mode moteur pour assurer un roulage électrique du véhicule. La machine électrique 11.1 est associée à un onduleur de puissance 18.1. 5 Un dispositif de désaccouplement 19.1 de la machine électrique 11.1 est apte à déconnecter la machine électrique 11.1 par rapport aux roues 16 lorsque le véhicule dépasse une vitesse seuil. Cela permet de ne pas dépasser la vitesse maximale autorisée pour la machine électrique 11.1 et de supprimer les pertes à haute vitesse lorsque la machine électrique 11.1 n'est 10 pas utilisée. En outre, une deuxième machine électrique tournante 11.2 de type réversible est implantée sur un train arrière 12.2 par l'intermédiaire d'un deuxième réducteur de vitesse 13.2 en prise avec un différentiel 14.2 dudit train 12.2 muni de roues 16. La machine électrique 11.2 est apte à fonctionner dans un 15 mode générateur lors d'une phase de freinage récupératif pour recharger une batterie ainsi que dans un mode moteur pour assurer un roulage électrique du véhicule. La machine électrique 11.2 est associée à un onduleur de puissance 18.2. Un dispositif de désaccouplement 19.2 de la machine électrique 11.2 est 20 apte à déconnecter la machine électrique 11.2 par rapport aux roues 16 lorsque le véhicule dépasse une vitesse seuil. Cela permet de ne pas dépasser la vitesse maximale autorisée pour la machine électrique 11.2 et de supprimer les pertes à haute vitesse lorsque la machine électrique 11.2 n'est pas utilisée. 25 Les deux machines électriques tournantes 11.1, 11.2 sont connectées, via leur onduleur 18.1, 18.2 correspondant, à un premier réseau électrique 21 sur lequel est également branchée la batterie 22. Ce réseau électrique 21 présente une tension de fonctionnement inférieure à 60 Volts. Avantageusement, la tension de fonctionnement du réseau électrique 21 est 30 de 48 Volts. D'autres charges électriques pourront également être connectées sur le réseau électrique 21. 5 Chaque machine électrique 11.1, 11.2 pourra présenter une puissance comprise entre 15kW et 25 kW et fournir un couple compris entre 55Nm et 100Nm en fonction de sa longueur. Les machines électriques 11.1, 11.2 pourront par exemple être des machines de type synchrone à aimants 5 permanents. En variante, le rotor de ces machines électriques 11.1, 11.2 pourra être à excitation. Le circuit de refroidissement des machines électriques 11.1, 11.2 pourra être à base d'eau ou d'huile. Le réseau électrique 21 est interfacé avec un deuxième réseau électrique 26 basse tension par l'intermédiaire d'un convertisseur de puissance 10 continu/continu 27. Le calculateur moteur 28 ainsi que des consommateurs électriques 29 du véhicule de type éclairage, actionneurs de vitres ou de sièges sont connectés au réseau électrique 26. Ce réseau électrique 26 appelé "réseau de bord" est associé à une batterie 30 présentant une tension de fonctionnement inférieure à celle du premier réseau électrique 21. La 15 tension de fonctionnement du réseau électrique 26 est de préférence de l'ordre de 12 Volts. Suivant une variante de réalisation, il est possible d'implanter une machine électrique supplémentaire 11.1', 11.2' sur le train avant 12.1 et/ou le train arrière 12.2, afin d'augmenter la puissance et le couple disponible 20 en roulage électrique. La première machine électrique tournante 11.1 et la deuxième machine électrique tournante 11.2 sont configurées pour assurer seules ou en combinaison la traction du véhicule automobile. Ainsi, dans le cas où la puissance requise par le véhicule automobile n'est pas élevée, une seule 25 machine électrique peut assurer la traction du véhicule, l'autre machine électrique étant déconnectée pour minimiser les pertes. Le premier réducteur de vitesse 13.1 et le deuxième réducteur de vitesse 13.2 pourront présenter des rapports de réduction différents. Cela permet de garantir un décollage puissant et d'optimiser la consommation électrique à 30 haute vitesse. Dans ce cas, seule la machine électrique associée au petit ratio de vitesse reste connectée aux roues. 6 Comme on peut le voir sur la figure 2, un dispositif de désaccouplement 19.1, 19.2 pourra comporter un actionneur à électro-aimant 32 apte à commander l'engagement d'un crabot 33 avec une pièce de liaison 34 correspondante reliée aux roues 16 du véhicule. Pour des raisons de sécurité, le dispositif 5 19.1, 19.2 est par défaut dans un état déverrouillé si aucun courant n'est appliqué à l'électro-aimant 32. Pour faire passer le dispositif 19.1, 19.2 d'un état déverrouillé à un état verrouillé, la machine électrique 11.1, 11.2 synchronise son régime avec celui des roues 16 au rapport de démultiplication près. Lors de la 10 reconnexion, le contrôle du courant est effectué, de sorte que l'actionneur à électro-aimant 32 engage le crabot 33 dans la pièce de liaison 34. Suivant un exemple de mise en oeuvre, la synchronisation et la connexion de la machine électrique 11.1, 11.2 avec les roues 16 présente une durée inférieure à 600 ms. La consommation de courant de l'électroaimant 32 ne 15 doit pas être supérieure à 5A et est de préférence inférieure à 2A lorsque le dispositif de désaccouplement 19.1, 19.2 est à l'état verrouillé. Le dispositif 19.1, 19.2 comporte au moins un capteur 35 apte à renvoyer la position du crabot 33 afin que le calculateur moteur 28 et/ou l'unité de commande dédiée puisse confirmer la reconnexion de la machine électrique 20 tournante 11.1, 11.2. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de 25 réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Architecture de traction (10) pour véhicule automobile caractérisée en ce qu'elle comporte: - au moins une première machine électrique tournante (11.1) implantée sur un train avant (12.1) du véhicule automobile par l'intermédiaire d'un premier réducteur de vitesse (13.1) en prise avec un différentiel (14.1) dudit train avant (12.1), et un premier onduleur (18.1) associé à ladite première machine électrique tournante (11.1), - au moins une deuxième machine électrique tournante (11.2) implantée sur un train arrière (12.2) du véhicule automobile par l'intermédiaire d'un deuxième réducteur de vitesse (13.2) en prise avec un différentiel (14.2) dudit train arrière (12.2), et un deuxième onduleur (18.2) associé à ladite deuxième machine électrique tournante (11.2). 2. Architecture de traction (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque machine électrique tournante (11.1, 11.2) est associée à un dispositif de désaccouplement (19.1, 19.2) apte à déconnecter la machine électrique tournante (11.1, 11.2) correspondante par rapport aux roues (16) lorsque le véhicule automobile dépasse une vitesse seuil. 3. Architecture de traction (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la première machine électrique tournante (11.1) et la deuxième machine électrique tournante (11.2) sont connectées, via leur onduleur (18.1, 18.2) correspondant, à un réseau électrique (21) ayant une tension de fonctionnement inférieure à 60 Volts. 4. Architecture de traction (10) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le réseau électrique (21) présente une tension de fonctionnement de 48Volts. 5. Architecture de traction (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque machine électrique tournante (11.1, 11.2) présente une puissance comprise entre 15kW et 25kW. 6. Architecture de traction (10) selon l'une quelconque des 8 revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la première machine électrique tournante (11.1) et la deuxième machine électrique tournante (11.2) sont configurées pour assurer seules ou en combinaison la traction du véhicule automobile. 5 7. Architecture de traction (10) selon l'une quelconque de revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le premier réducteur de vitesse (13.1) et le deuxième réducteur de vitesse (13.2) présentent des rapports de réduction différents. 8. Architecture de traction (10) selon la revendication 3, caractérisée 10 en ce qu'elle comporte un convertisseur de puissance continu/continu (27) pour interfacer le réseau électrique (21) des machines électriques tournantes (11.1, 11.2) avec un réseau de bord (26) du véhicule automobile. 9. Architecture de traction (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'une machine électrique tournante 15 supplémentaire (11.1', 11.2') est implantée sur le train avant (12.1) et/ou le train arrière (12.2) du véhicule automobile. 10. Architecture de traction (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la première machine électrique tournante (11.1) et la deuxième machine électrique tournante (11.2) sont de 20 type synchrone à aimants permanents. 11. Architecture de traction (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de désaccouplement (19.1, 19.2) comporte un actionneur à électro-aimant (32) apte à commander l'engagement d'un crabot (33) avec une pièce de liaison (34) reliée à des roues (16) du véhicule 25 automobile. 12. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte une architecture de traction (10) telle que définie selon l'une quelconque des revendications précédentes.