Brevet FR3123597A1 — publié le 20221209

La présente invention concerne un sous-ensemble de groupe électromoteur pour un véhicule automobile pourvu de brancards (6a, 6b) solidaires de sa structure, ledit sous-ensemble comprenant, une machine électrique (1), un chargeur (4) de batterie, un onduleur (2) de puissance et un circuit (3) de refroidissement dudit sous-ensemble pourvu d’au moins une chambre de liquide, la machine électrique (1) et le chargeur (4) étant tous deux reliés aux brancards , caractérisé en ce que le chargeur (4) et l’onduleur de puissance (2) sont regroupés avec la machine électrique (1) dans au moins un carter où est logée une chambre de liquide (33) qui est commune et intercalée entre le chargeur (4) et l’onduleur (2) de puissance. Fig. 2 SOUS-ENSEMBLE COMPACT POUR GROUPE ELECTROMOTEUR DE VEHICULES AUTOMOBILES L’invention s’applique au domaine général des chaînes de traction des véhicules automobiles équipés de groupes électromoteurs. En particulier, l’invention concerne un sous-ensemble compact comprenant divers composants fonctionnels associés à une machine électrique et qui sont refroidis par eau. Traditionnellement, les chaînes de traction électriques des véhicules automobiles (à motorisation totalement électrique ou à motorisation hybride multi-énergies, légère ou rechargeable) comprennent des groupes motopropulseurs constitués, notamment, d’une machine électrique accouplée à un réducteur et associée à des composants périphériques tels qu’un chargeur de batterie, un onduleur de puissance et un circuit hydraulique de refroidissement. De manière générale, la machine électrique est reliée à une traverse et découplée vis-à-vis de celle-ci à l’aide de deux cales élastiques, respectivement, droite et gauche. La traverse est elle-même découplée vis-à-vis des brancards droit et gauche du véhicule par l’intermédiaire de deux autres cales élastiques, l’ensemble des cales assurant ainsi une double filtration. Le chargeur a pour fonction principale de transformer le courant alternatif issu de la source d’alimentation (par exemple, le secteur ou une borne en 220 V) en courant continu afin d’assurer le chargement de la batterie principale située au niveau du soubassement du véhicule. Ce chargeur est généralement monté sur un support lui-même fixé sur une traverse reliée aux brancards droit et gauche de la structure du véhicule. Afin d’atténuer les vibrations et les émissions acoustiques transmises du groupe électromoteur vers la structure du véhicule, cette traverse est éventuellement découplée vis-à-vis des brancards, respectivement droit et gauche, à l’aide d’un jeu de cales élastiques. L’onduleur de puissance est, quant à lui, destiné à transformer le courant continu délivré par la batterie principale afin d’alimenter les trois phases de la machine électrique. Le circuit de refroidissement interne et externe est apte et destiné à assurer à la fois le refroidissement du chargeur, celui de l’onduleur et celui de la machine électrique. Toutefois, du fait de la dissociation physique du chargeur et de l’onduleur, ce circuit comporte deux chambres de liquide de refroidissement distinctes dont la liaison hydraulique mutuelle est effectuée via un réseau relativement dense de durites. Par conséquent, le volume du circuit de refroidissement est important et impacte de façon notable l’encombrement global du groupe électromoteur et, en particulier, sa hauteur, ce qui constitue un obstacle gênant pour son intégration dans la structure du véhicule. En outre, ce problème d’intégration s’avère d’autant plus critique lorsqu’il s’agit d’envisager des implantations modulaires d’un même groupe électromoteur dans des plateformes appartenant à des modèles de véhicules différents. Dans ce contexte, l’invention vise à surmonter les problèmes techniques, d’encombrement soulevés lors de l’emploi des solutions antérieures, en proposant d’intégrer, au sein d’un même sous-ensemble compact, la machine électrique, l’onduleur de puissance, le chargeur et leur circuit de refroidissement commun ce qui permet ainsi de limiter le nombre de carters et de réduire façon significative la hauteur totale du groupe électromoteur. Ce but est atteint, selon l’invention, au moyen d’un sous-ensemble de groupe électromoteur pour un véhicule automobile pourvu de brancards solidaires de sa structure, ledit sous-ensemble comprenant, une machine électrique, un chargeur de batterie, un onduleur de puissance et un circuit de refroidissement dudit sous-ensemble pourvu d’au moins une chambre de liquide, la machine électrique et le chargeur étant tous deux reliés aux brancards , caractérisé en ce que le chargeur et l’onduleur de puissance sont regroupés avec la machine électrique dans au moins un carter où est logée une chambre de liquide qui est commune et intercalée entre le chargeur et l’onduleur de puissance. Selon une caractéristique avantageuse, la chambre de liquide commune du circuit de refroidissement est formée d’un réseau de conduites intégré de façon compacte au sous-ensemble. Selon une première variante de réalisation du sous-ensemble de l’invention, le carter est suspendu aux brancards auxquels il est découplé au moyen d’un jeu de cales élastiques. De préférence, ce jeu de cales élastique s comprend deux paires de cales dont chacune est montée sur l’un des brancards. Selon une caractéristique avantageuse, le chargeur et l’onduleur sont regroupés dans un premier carter commun relié via des interfaces à un second carter dans lequel est logé la machine électrique. Selon une seconde variante de réalisation du sous-ensemble de l’invention, les brancards sont reliés de façon découplée à une traverse intercalaire supportant le seul chargeur. Selon une autre caractéristique, l’onduleur de puissance est au moins partiellement solidarisé à la machine électrique. Un autre objet de l’invention est un véhicule automobile à groupe électromoteur comprenant un sous-ensemble présentant les caractéristiques définies ci-dessus. Selon un premier mode de réalisation de ce véhicule, le sous-ensemble est couplé mécaniquement au train de roues avant. Selon un second mode de réalisation de ce véhicule, le sous-ensemble est couplé mécaniquement au train de roues arrière. Le sous-ensemble selon l’invention est particulièrement compact de sorte que sa hauteur réduite facilite son montage dans la structure de base des véhicules électriques ou hybrides (dite CMP pour « Compact Modular Platform ») auxquels il est dédié. L’invention assure ainsi l’intégration, au sein d’un seul et même sous-ensemble complet, des fonctions propres à chacun de ses composants. L’invention permet, en outre, grâce à une mutualisation des fonctions, de réduire les coûts et de contribuer à un allègement significatif de l’architecture du véhicule, notamment, par l’utilisation d’un carter commun et, selon une variante spécifique, par la suppression de la traverse de support. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés et détaillés ci-après. est une vue partielle et schématique d’un groupe électromoteur traditionnel pour véhicule automobile. est une vue partielle et schématique d’un premier mode de réalisation du sous-ensemble de l’invention intégré à un groupe électromoteur pour véhicule automobile. est une vue partielle et schématique d’une variante du mode de réalisation de la intégré à un groupe électromoteur pour véhicule automobile. est une vue partielle et schématique d’un second mode de réalisation du sous-ensemble de l’invention intégré à un groupe électromoteur pour véhicule automobile. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques dans la description et sur les figures. Naturellement, les modes de réalisation du sous-ensemble de l’invention illustrés par les figures présentées ci-dessus et décrites ci-après, ne sont donnés qu'à titre d’exemples non limitatifs. Il est explicitement prévu que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes pour en proposer d'autres. L’invention concerne le domaine des chaînes de tractions électriques de véhicules automobiles (à motorisation 100% électrique du type BEV pour « Battery Electrical Vehicle » ou hybride multi-énergies thermique/électrique du type MHEV pour « Mild hybrid Electrical Vehicle » ou bien encore PHEV pour « Plug-in Hybrid Electrical Vehicle ») pour lesquelles les groupes électromoteurs doivent être compactés afin de satisfaire aux exigences imposées à la fois par le « style » et le cahier des charges relatif aux tests d’impact. Ces groupes électromoteurs comprennent généralement et de manière traditionnelle comme illustré par la , un sous-ensemble comprenant une machine électrique 1 accouplée à un réducteur 5 et des composants fonctionnels périphériques. La machine électrique 1 assure la traction ou la propulsion du véhicule et est reliée à une traverse 8 vis-à-vis de laquelle elle est découplée au moyen de deux cales élastiques, respectivement, droite 60a et gauche 60b. Afin d’atténuer les vibrations et les émission s acoustiques transmises depuis la machine électrique 1 vers la structure du véhicule, cette traverse 8 est elle-même découplée vis-à-vis des brancards latéraux droit 6a et gauche 6b du véhicule par l’intermédiaire de deux autres cales élastiques 7a, 7b de façon à assurer une double filtration. Parmi les différents composants périphériques se trouvent, notamment, un chargeur 4 de batterie, un onduleur 2 de puissance et un circuit 3 de refroidissement de ce sous-ensemble. Le chargeur 4 a pour fonction principale de transformer le courant alternatif de la source d’énergie électrique (réseau électrique domestique ou borne électrique urbaine en 220V, non représentés) en courant continu afin d’assurer le chargement de la batterie principale (non représentée) située au niveau du soubassement du véhicule. Ce chargeur 4 est généralement monté sur un support lui-même fixé sur une traverse 8 reliée aux brancards droit 6a et gauche 6b de la structure du véhicule. Ainsi, le chargeur 4 et la machine électrique 1 sont tous deux supportés par les brancards latéraux 6a, 6b solidaires de la structure du véhicule. La fonction de l’onduleur 2 de puissance est, quant à elle, de transformer le courant continu de la batterie principale afin d’alimenter les trois phases de la machine électrique 1. Dans le cadre de l’invention, cet onduleur 2 de puissance est au moins partiellement intégré ou solidarisé au corps principal de la machine électrique 1. Le circuit 3 de refroidissement interne et externe est destiné à assurer tout à la fois le refroidissement du chargeur 4, de l’onduleur 2 et de la machine électrique 1. A cet effet, le circuit 3 de refroidissement est pourvu d’au moins une chambre de liquide et, de façon traditionnelle, de par la dissociation physique du chargeur 4 et de l’onduleur 2 de la machine électrique, 1 ce circuit comporte deux chambres d’eau 31, 32 distinctes. La liaison hydraulique entre ces deux chambres est alors assurée au moyen d’un réseau de conduites 30 comprenant de nombreuses durites dont le volume global impacte de façon notable et préjudiciable la hauteur totale h1 du groupe électromoteur. L’invention a pour objectif de réduire l’encombrement du groupe électromoteur pour faciliter son intégration modulaire dans différentes bases de véhicules. Ce but est atteint en réalisant un sous-ensemble compact dont la hauteur h2 (figures 2 et 3) est réduite par rapport à la hauteur h1 ( ) des groupes électromoteurs antérieurs et qui regroupe, dans au moins un même carter, les divers composants fonctionnels décrits ci-dessus. Afin de minimiser le nombre de conduites du circuit hydraulique 3 de refroidissement assurant la liaison entre le chargeur 4 et l’onduleur 2 de la machine électrique 1, la circulation du liquide de refroidissement se fera en interne et de façon commune pour ces trois composants. Ainsi et comme illustré par les figures 2 et 3, une unique chambre 33 de liquide de refroidissement est intercalée entre le chargeur 4 et l’onduleur de puissance 2. La chambre 33 du circuit 3 de refroidissement est commune aux trois composants du sous-ensemble compact auquel elle est intégrée. Cette chambre 33 est formée, soit d’un réseau de conduites 30 s’étendant de façon continue du chargeur 4 à la machine 1 en passant par l’onduleur comme dans la variante illustrée par la , soit d’un compartiment de volume élargi situé en amont de la machine 1, comme dans la variante illustrée par la . En outre et toujours selon l’invention, la machine électrique 1 et le chargeur 4 sont suspendus aux brancards 6a, 6b auxquels ils sont découplés au moyen d’un jeu de cales élastiques. Ce jeu de cales élastique comprend deux paires de cales 7a/60a, 7b /60b dont chacune est montée sur l’un des brancards. Ainsi, le chargeur 4, l’onduleur 2 de puissance, la machine électrique 1 et le circuit 3 de refroidissement associé, constituent un sous-ensemble complet et compact. Dans ces conditions, il s’avère judicieux de supprimer la traverse 8 ce qui permet d’augmenter la capacité de compactage, de réduire la hauteur totale du groupe électromoteur et d’alléger sa masse. Le découplage du groupe électromoteur est alors directement réalisé au niveau des brancards droit 6a et gauche 6b via les paires de cales droite 7a/60a et gauche 7b/60b, à l’instar de ce qui est réalisé sur les groupes motopropulseurs dits « suspendus ». Selon une autre variante illustrée par la , les brancards 6a, 6b sont reliés ici, de façon découplée, à une traverse intercalaire 81 supportant le seul chargeur 4. Cette variante est plus particulièrement destinée à être intégrée dans une plateforme modulaire électrique dite EVMP (« Electric Vehicle Modular Platform ») pour laquelle la liberté de redimensionner les brancards est restreinte, voire impossible, ce qui amène à reconduire une architecture comprenant une traverse et les moyens de filtration des vibrations qui y sont associés. En outre, l’architecture spécifique du sous-ensemble de l’invention offre une grande modularite en proposant, sur une même machine électrique, des interfaces compatibles et susceptibles de porter, soit un bloc compact regroupant l’onduleur 2 et le chargeur 4, soit un onduleur 2 seul, le chargeur 4 étant alors, dans ce dernier cas et de façon traditionnelle, reporté sur la traverse 81. Cette option offre, en outre, la liberte de disposer d’un onduleur et d’un chargeur plus puissant pour la plateforme modulaire électrique (EVMP). Selon une autre variante, le chargeur 4 et l’onduleur 2 peuvent être regroupés dans un premier carter commun relié via des interfaces à un second carter dans lequel est logé la machine électrique 1. Par ailleurs, le sous-ensemble compact de l’invention peut être implanté, dans le véhicule avec une seule et même machine électrique 1, en étant couplé mécaniquement, indifféremment, sur le train de roues avant ou sur le train de roues arrière du véhicule, à la position près de l’onduleur 2. Sous-ensemble de groupe électromoteur pour un véhicule automobile pourvu de brancards (6a, 6b) solidaires de sa structure, ledit sous-ensemble comprenant, une machine électrique (1), un chargeur (4) de batterie, un onduleur (2) de puissance et un circuit (3) de refroidissement dudit sous-ensemble pourvu d’au moins une chambre de liquide, la machine électrique (1) et le chargeur (4) étant tous deux reliés aux brancards , caractérisé en ce que le chargeur (4) et l’onduleur de puissance (2) sont regroupés avec la machine électrique (1) dans au moins un carter où est logée une chambre de liquide (33) qui est commune et intercalée entre le chargeur (4) et l’onduleur (2) de puissance. Sous-ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de liquide commune (33) du circuit (3) de refroidissement comprend un réseau de conduites intégré au sous-ensemble. Sous-ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit carter est suspendu auxdits brancards (6a, 6b) auxquels il est découplé au moyen d’un jeu de cales élastiques. Sous-ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le jeu de cales élastique comprend deux paires de cales (7a/60a, 7b/60b) dont chacune est montée sur l’un des brancards (6a, 6b). Sous-ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chargeur (4) et l’onduleur (2) sont regroupés dans un premier carter commun relié via des interfaces à un second carter dans lequel est logé la machine électrique (1). Sous-ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits brancards (6a, 6b) sont reliés de façon découplée à une traverse intercalaire (81) supportant uniquement le chargeur (4). Sous-ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’onduleur (2) de puissance est au moins partiellement solidarisé à la machine électrique (1). Véhicule automobile comprenant un sous-ensemble selon l’une des revendications précédentes. Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit sous-ensemble est couplé mécaniquement au train de roues avant. Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit sous-ensemble est couplé mécaniquement au train de roues arrière.