Brevet FR3077537A1 — publié le 20190809

Groupe motopropulseur pour véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride La présente invention concerne le domaine des transmissions pour véhicule automobiles à propulsion électrique comprenant deux machines électriques, ou hybride comprenant, d'une part, un actionneur à énergie fossile et, d'autre part, une machine électrique. Plus particulièrement, l'invention concerne les groupes motopropulseurs dans lesquels la transmission de puissance se fait de façon automatique. Le marché des véhicules automobiles à propulsion électrique ou hybride est en continuelle expansion grâce, notamment, à l'évolution des normes réglementaires concernant les véhicules automobiles à énergie fossile. Les exigences en termes de performances, de qualité et de coût de tels véhicules automobiles à propulsion électrique ou hybride ont donc également fortement augmentées, se traduisant par le choix de l'architecture du groupe motopropulseur électrique ou hybride pour répondre à ce besoin. On connait les documents DE 10 2010040001, DE 102010039994 et KR 10 1007069 qui décrivent des boites de vitesses automatiques comprenant des trains épicycloïdaux. Toutefois, l'utilisation de trains épicycloïdaux nécessite l'emploi d'une pluralité de systèmes de couplage, tels que par exemple des embrayages et des systèmes de freinage, afin de permettre l'ouverture et la fermeture d'au moins un élément du train pour réaliser les différents rapports de réduction. Cela engendre un coût supplémentaire et complexifie la commande de la boite de vitesses. Il existe un besoin de fournir un groupe motopropulseur électrique ou hybride performant, d'architecture compacte et à moindre coût. 2 L'invention a pour objet un groupe motopropulseur pour véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant deux sources d'énergie dont au moins une des sources d'énergie est une machine électrique, chacune des sources d'énergie 5 est destinée à entrainer un arbre d'entrainement des roues motrices par l'intermédiaire d'un réducteur de type étagement de deux trains épicycloïdaux formant un train dit de Ravigneaux. Ledit réducteur comprend un premier planétaire, un deuxième planétaire, coaxial au premier planétaire et engrenant tout deux sur un 10 premier et un deuxième satellites portés par un porte satellite commun relié à une couronne extérieure commune, le premier planétaire étant connecté à la première source d'énergie et engrenant avec le deuxième satellite engrenant à son tour avec la couronne commune, et le deuxième planétaire étant connecté à la deuxième source d'énergie, 15 engrenant avec le premier satellite engrenant à son tour avec le deuxième satellite. Le groupe motopropulseur comprend en outre un système de freinage et un unique système d'embrayage, par exemple à disques simples, de la couronne commune commandés par un dispositif de 20 commande apte à commander le groupe motopropulseur selon trois modes de fonctionnements différents dans le groupe comprenant deux modes de fonctionnements mono-source d'énergie avec des rapports de réduction fixes et un mode de fonctionnement de type à variation continue ou «continuously variable transmission », d'abréviation CVT 25 en termes anglo-saxons. Ainsi, on supprime au moins deux systèmes de couplage afin de pouvoir connecter deux sources d'énergie et dans le but de les commander pour gérer la répartition du couple entre les différents organes. 30 Avantageusement, dans le mode de fonctionnement de type à variation continue, selon une première configuration, les deux sources d'énergie tournent à des vitesses différentes et transmettent des couples différents et le système d'embrayage de la couronne est ouvert, ce qui génère un fonctionnement de type à variation continue. Cette 3 configuration correspond à un fonctionnement simultané des deux trains épicycloïdaux ayant chacun une raison propre, c'est-à-dire le rapport de réduction du train d'engrenage simple qu'on obtient si on fixe le porte satellite. 5 Avantageusement, dans le mode de fonctionnement en mono- source d'énergie, selon une deuxième configuration, seulement la deuxième source d'énergie est bloquée, en imposant un couple et un régime nuls. En d'autres termes, le deuxième planétaire génère un fonctionnement d'un rapport de réduction fixe entre la première source 10 d'énergie et la roue. Par exemple, dans le mode de fonctionnement en mono-source d'énergie, selon une troisième configuration, seulement la première source d'énergie est bloquée, en imposant un couple et un régime nuls. En d'autres termes, le premier planétaire génère un fonctionnement 15 d'un rapport de réduction fixe entre la deuxième source d'énergie et la roue. Les deuxième et troisième configurations sont des modes de fonctionnement en mono-machine, dans lesquels le rapport de réduction est fixe entre la machine électrique et les roues. 20 Toutefois, il est possible d'utiliser des valeurs de rapports de réduction fixes qui ne correspondent pas à des architectures mécaniques classiques d'étagement de pignons. On obtient ainsi plus de flexibilité et de liberté dans le choix du dimensionnement des machines électriques à utiliser. 25 Par exemple, selon une quatrième configuration, le système d'embrayage de la couronne est fermé, ce qui génère un mouvement de corps rigide car tout est bloqué et tourne à la même vitesse de rotation, et l'une des deux sources d'énergie est bloquée. Ainsi, pour cette quatrième configuration, soit on bloque la 30 première source d'énergie et la deuxième source d'énergie est libre en rotation, soit on bloque la deuxième source d'énergie et la première source d'énergie est libre en rotation. Dans ces deux cas, le rapport de démultiplication est de 1. 4 Avantageusement, selon une cinquième configuration, le groupe motopropulseur est commandé en marche arrière à l'aide du système de freinage qui permet d'ouvrir le système d'embrayage (16) de la couronne. 5 Par exemple, le groupe motopropulseur est de type transmission automatique. Selon un mode de réalisation, les deux sources d'énergie comprennent deux machines électriques. Selon un autre mode de réalisation, les deux sources 10 comprennent une machine électrique et un actionneur à énergie fossile. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de commande d'un groupe motopropulseur pour véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant deux sources d'énergie dont au moins une des sources d'énergie est une machine électrique, 15 chacune des sources d'énergie est destinée à entrainer un arbre d'entrainement des roues motrices par l'intermédiaire d'un réducteur de type étagement de deux trains épicycloïdaux formant un train dit de Ravigneaux. Ledit réducteur comprend un premier planétaire, un deuxième planétaire, coaxial au premier planétaire et engrenant tout 20 deux sur un premier et un deuxième satellites portés par un porte satellite commun relié à une couronne extérieure commune, le premier planétaire étant connecté à la première source d'énergie et engrenant avec le deuxième satellite engrenant à son tour avec la couronne commune, et le deuxième planétaire étant connecté à la deuxième 25 source d'énergie, engrenant avec le premier satellite engrenant à son tour avec le deuxième satellite, le groupe motopropulseur comprend en outre un système de freinage et un unique système d'embrayage, par exemple à disques simples, de la couronne commune. On commande ledit système de freinage et le système 30 d'embrayage de la couronne commune selon trois modes de fonctionnements différents dans le groupe comprenant deux modes de fonctionnements mono-source d'énergie avec des rapports de réduction fixes et un mode de fonctionnement de type à variation continue ou 5 «continuously variable transmission », d'abréviation CVV en termes anglo-saxons. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement 5 à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence à la figure unique sur laquelle est représentée très schématiquement une architecture d'un groupe motopropulseur électrique d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l'invention. Tel qu'illustré très schématiquement sur la figure 1, un groupe 10 motopropulseur de type électrique et à transmission automatique à variation continue, référencé 10 dans son ensemble, est destiné à être intégré dans un véhicule automobile à propulsion électrique (non représenté). Le groupe motopropulseur 10 comprend deux sources 15 d'énergie, telles que deux machines électriques ME1, ME2, destinées chacune à entrainer un arbre d'entrainement des roues motrices (non représentées), par l'intermédiaire d'un réducteur 12 de type étagement de deux trains épicycloïdaux TE1, TE2 formant un train dit de Ravigneaux. 20 Le réducteur 12 comprend un premier planétaire Pl, un deuxième planétaire P2, coaxial au premier planétaire Pl qui engrènent sur deux étagements de satellites différents : un premier satellite Si et un deuxième satellite S2 Le réducteur 12 comprend en outre un porte satellite commun 25 PS portant les satellites Si, S2 et une couronne extérieure C reliée au porte satellite PS. Le premier planétaire Pl, connecté à la première machine électrique ME1, engrène avec le deuxième satellite S2 qui engrène à son tour avec la couronne C. 30 Le deuxième planétaire P2, connecté à la deuxième machine électrique ME2, engrène avec le premier satellite Si qui engrène à son tour avec le deuxième satellite S2. 6 Le groupe motopropulseur 10 comprend en outre un système de freinage 14 et un système d'embrayage 16, par exemple à disques simples, de la couronne C. Le groupe motopropulseur 10 est connecté à un dispositif de 5 commande 20 apte à commander le système de freinage 14 et le système d'embrayage 16 de la couronne extérieure commune C, afin de commander le groupe motopropulseur 10 selon trois modes de fonctionnements différents, à savoir deux modes de fonctionnements dits mono-machine électrique avec des rapports de réduction fixes et 10 un mode de fonctionnement de type transmission à variation continue ou «continuously variable transmission », d'abréviation CVT en termes anglo-saxons, sur les régimes tel qu'un train épicycloïdal classique. Ces trois modes de traction sont réalisés à partir de cinq combinaisons possibles entre les différents éléments du groupe 15 motopropulseur. Dans une première configuration, les deux machines électriques ME1, ME2 tournent à des vitesses différentes et transmettent des couples différents. Le système d'embrayage 16 de la couronne C est ouvert, ce qui génère un fonctionnement de type à 20 variation continue. Cette configuration s'apparente à un fonctionnement simultané des deux trains épicycloïdaux TE1, TE2 ayant chacun une raison p propre, c'est-à-dire le rapport de réduction du train d'engrenage simple qu'on obtient si on fixe le porte satellite PS. 25 Ainsi, en appliquant la formule de Willis sur le premier train épicycloïdal TE1, on obtient l'équation suivante : COpi- OJps = (Eq. 1) - COps Avec : 30 fi, la raison du premier train épicycloïdal TEl ; Copi, le régime du premier planétaire P1 ; coc, le régime de la couronne extérieure commune C ; et cops, le régime du porte satellite PS. 7 En appliquant la formule de Willis sur le deuxième train épicycloïdal TE2, on obtient l'équation suivante : ClJP 2 - C6PS 132 (Eq. 2) 5 - - COps Avec : ,62, la raison du deuxième train épicycloïdal TE2 ; et c0p2, le régime du deuxième planétaire P2. 10 En remplaçant l'équation Eq.1 du premier train épicycloïdal TE1, dans l'équation Eq.2 du deuxième train épicycloïdal TE2, au travers le régime coc de la couronne commune C, on obtient l'équation suivante : 132 132 ' (Eq. 3) COME2 - ' - COME1 = (, - '. pi- 1).COroue 15 Avec, (proue, le régime de la roue, équivalent au régime du porte satellite WPS WME1, le régime de la première machine électrique ME1 ; et WME2, le régime de la deuxième machine électrique ME2. 20 Dans cette première configuration, le régime des deux machines électriques n'est pas forcément identique. Toutefois, pour une vitesse de rotation fixée sur une machine électrique, une vitesse de rotation est imposée sur l'autre machine électrique, à un régime de 25 roue donné. En appliquant le théorème de Thalès sur l'équation Eq.1, on obtient l'équation suivante : 30 C6P 1 - OJps a (Eq. 4) - - COps b Avec : fi, la raison du train épicycloïdal. 8 Ainsi, en fixant la raison ,6i du premier train épicycloïdal TE1, pour un régime de roue (proue donné (équivalent au régime wps du porte satellite PS), on obtient une infinité de valeurs pour les régimes du 5 premier planétaire P1 et de la couronne C, ce qui crée l'effet de variation continue CVT. Cet effet est également présent de manière similaire sur le deuxième train épicycloïdal TE2. Bien que les régimes des machines électriques ME1, ME2, ainsi que le régime de la couronne C peuvent prendre différentes valeurs, ce 10 n'est pas le cas pour les couples qui sont déterminés et figés selon le principe de conservation d'énergie ci-dessous : Cpi.Opi+Cc.Oc ±Cps.Ops = (Eq. 5) 15 CP2.COP2 CC.COC CPS.COPS = (Eq. 6) Dans une deuxième configuration, seulement la deuxième machine électrique ME2 est bloquée, en imposant un couple et un régime nuls. En d'autres termes, le deuxième planétaire P2 génère un 20 fonctionnement d'un rapport de réduction fixe entre la première machine électrique ME1 et la roue, selon l'équation suivante : (OMM- - 1 ( - 1).COroue (Eq. 7) /32 Dans une troisième configuration, seulement la première 25 machine électrique ME1 est bloquée, en imposant un couple et un régime nuls. En d'autres termes, le premier planétaire P1 génère un fonctionnement d'un rapport de réduction fixe entre la deuxième machine électrique ME2 et la roue, selon l'équation suivante : ' /32 ' comE2= (1- ,, -(L.p'i-pC0roue (Eq. 8) 30 9 Les deuxième et troisième configurations sont des modes de fonctionnement en mono-machine, dans lesquels le rapport de réduction est fixe entre la machine électrique et les roues. Toutefois, il est à présent possible d'utiliser des valeurs de 5 rapports de réduction fixes qui ne correspondent pas à des architectures mécaniques classiques d'étagement de pignons. On obtient ainsi plus de flexibilité et de liberté dans le choix du dimensionnement des machines électriques à utiliser. Dans une quatrième configuration, le système d'embrayage 16 10 de la couronne C est fermé, ce qui génère un mouvement de corps rigide car tout est bloqué et tourne à la même vitesse de rotation. Ainsi, pour cette quatrième configuration, soit on bloque la première machine électrique ME1 et la deuxième machine électrique ME2 est libre en rotation, soit on bloque la deuxième machine 15 électrique ME2 et la première machine électrique ME1 est libre en rotation. Dans ces deux sous-cas, le rapport de démultiplication est de 1. Dans une cinquième configuration, on commande la marche arrière à l'aide du système de freinage 14 qui permet d'ouvrir le 20 système d'embrayage 16 de la couronne C. Les exemples de réalisation illustrés portent sur l'architecture d'un groupe motopropulseur électrique comprenant deux machines électriques. Toutefois, un tel groupe motopropulseur peut être facilement 25 adapté dans un véhicule automobile à propulsion hybride comprenant d'une part une machine électrique et d'autre part un actionneur d'entrainement à énergie fossile. Le groupe motopropulseur selon l'invention peut donc être généralisé à deux sources d'énergie comprenant au moins une machine électrique. 30 Grace à l'invention, on peut basculer d'une source d'énergie à une autre avec des rapports de réduction différents, mais aussi activer le mode à variation continue CVT si besoin. On supprime ainsi la plupart des systèmes de couplage en ne conservant qu'un unique système de couplage de la couronne 10 commune. Grace à la suppression des systèmes de couplage, le groupe motopropulseur électrique est plus performant, moins couteux et d'encombrement REVENDICATIONS1. Groupe motopropulseur (10) pour véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant deux sources d'énergie (ME1, ME2) dont au moins une des sources d'énergie est une machine électrique, chacune des sources d'énergie est destinée à entrainer un arbre d'entrainement des roues motrices par l'intermédiaire d'un réducteur (12) de type étagement de deux trains épicycloïdaux (TE1, TE2) formant un train dit de Ravigneaux, ledit réducteur (12) comprenant un premier planétaire (P1), un deuxième planétaire (P2), coaxial au premier planétaire (P1) et engrenant tout deux sur un premier et un deuxième satellites (Si, S2) portés par un porte satellite commun (PS) relié à une couronne extérieure commune (C), le premier planétaire (P1) étant connecté à la première source d'énergie (ME1) et engrenant avec le deuxième satellite (S2) engrenant à son tour avec la couronne commune (C), et le deuxième planétaire (P2) étant connecté à la deuxième source d'énergie (ME2), engrenant avec le premier satellite (Si) engrenant à son tour avec le deuxième satellite (S2), le groupe motopropulseur (10) comprenant en outre un système de freinage (14) et un unique système d'embrayage (16) de la couronne commune (C) commandés par un dispositif de commande (20) apte à commander le groupe motopropulseur (10) selon trois modes de fonctionnements différents dans le groupe comprenant deux modes de fonctionnements mono-source d'énergie avec des rapports de réduction fixes et un mode de fonctionnement de type à variation continue. 2. Groupe motopropulseur (10) selon la revendications 1, dans lequel dans le mode de fonctionnement de type à variation continue, selon une première configuration, les deux sources d'énergie (ME1, ME2) tournent à des vitesses différentes et transmettent des couples différents et le système d'embrayage (16) de la couronne (C) est ouvert. 3. Groupe motopropulseur (10) selon la revendications 1 ou 2, dans lequel dans le mode de fonctionnement en mono-source d'énergie, selon une deuxième configuration, seulement la deuxième 12 source d'énergie (ME2) est bloquée, en imposant un couple et un régime nuls. 4. Groupe motopropulseur (10) selon la revendications 3, lequel dans le mode de fonctionnement en mono-source d'énergie, 5 selon une troisième configuration, seulement la première source d'énergie (ME1) est bloquée, en imposant un couple et un régime nuls. 5. Groupe motopropulseur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel selon une quatrième configuration, le système d'embrayage (16) de la couronne (C) est 10 fermé, et l'une des deux sources d'énergie est bloquée. 6. Groupe motopropulseur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel selon une cinquième configuration, le groupe motopropulseur est commandé en marche arrière à l'aide du système de freinage (14) qui permet d'ouvrir le 15 système d'embrayage (16) de la couronne (C). 7. Groupe motopropulseur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le groupe motopropulseur est de type à transmission automatique. 8. Groupe motopropulseur (10) selon l'une quelconque des 20 revendications précédentes, dans lequel les deux sources d'énergie (ME1, ME2) comprennent deux machines électriques. 9. Groupe motopropulseur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les deux sources d'énergie (ME1, ME2) comprennent une machine électrique et un actionneur à 25 énergie fossile. 10. Procédé de commande d'un groupe motopropulseur pour véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant deux sources d'énergie (ME1, ME2) dont au moins une des sources d'énergie est une machine électrique, chacune des sources 30 d'énergie est destinée à entrainer un arbre d'entrainement des roues motrices par l'intermédiaire d'un réducteur (12) de type étagement de deux trains épicycloïdaux (TE1, TE2) formant un train dit de Ravigneaux, ledit réducteur (12) comprenant un premier planétaire (P1), un deuxième planétaire (P2), coaxial au premier planétaire (P1) et 13 engrenant tout deux sur un premier et un deuxième satellites (Si, S2) portés par un porte satellite commun (PS) relié à une couronne extérieure commune (C), le premier planétaire (P1) étant connecté à la première source d'énergie (ME1) et engrenant avec le deuxième 5 satellite (S2) engrenant à son tour avec la couronne commune (C), et le deuxième planétaire (P2) étant connecté à la deuxième source d'énergie (ME2), engrenant avec le premier satellite (Si) engrenant à son tour avec le deuxième satellite (S2), le groupe motopropulseur (10) comprenant en outre un système de freinage (14) et un unique système 10 d'embrayage (16) de la couronne commune (C), dans lequel on commande ledit système de freinage (14) et le système d'embrayage (16) de la couronne commune (C) selon trois modes de fonctionnements différents dans le groupe comprenant deux modes de fonctionnements mono-source d'énergie avec des rapports de réduction fixes et un mode 15 de fonctionnement de type à variation continue.