Brevet FR3133794A1 — publié le 20230929

L’invention concerne un véhicule à motorisation électrique (1), comprenant des roues motrices (3) ; un groupe motopropulseur (10) incluant au moins un moteur de puissance (11) électrique et un mécanisme de transmission de puissance (20) entre ledit moteur de puissance (11) et les roues motrices (3) ; et un mécanisme de régulation (30) comprenant un moteur de régulation (31) et un mécanisme réducteur irréversible (33) interposé entre le moteur de régulation (31) et le mécanisme de transmission de puissance (20), et agissant sur le mécanisme de transmission de puissance (20) d’une manière permettant d’ajuster, en fonction de la vitesse de rotation du moteur de régulation (31), la valeur du couple mécanique transmis par le mécanisme de transmission de puissance (20) aux roues motrices (3). L’invention concerne également un procédé de pilotage d’un tel véhicule à motorisation électrique (1). Figure 6 Véhicule à motorisation électrique et procédé de pilotage d’un tel véhicule Domaine technique de l’invention La présente invention concerne le domaine des véhicules à motorisation électrique, comme les véhicules électriques pur et les véhicules hydrides. L’invention concerne également un procédé de pilotage de tels véhicules à motorisation électrique. Etat de la technique Un véhicule à motorisation électrique est, de manière générale, un véhicule comprenant un groupe motopropulseur comprenant une machine électrique couplée aux roues motrices du véhicule. Cette machine électrique (appelée également moteur électrique de puissance) est configurée pour permettre une transmission d’un couple mécanique vers les roues motrices afin de faire avancer le véhicule. Généralement, une telle transmission est réalisée par l’intermédiaire d’une boite de vitesse comprenant un ou plusieurs éléments de réduction permettant au moteur de transmettre un couple suffisant aux roues motrices notamment lors de phases d’accélération ou de démarrage. Ainsi, dans les véhicules à motorisation électrique existant, il est fréquent d’utiliser un réducteur de puissance constant permettant de multiplier le couple transmis par la machine électrique aux roues motrices. Par exemple, certains véhicules sont équipés d’un réducteur principal ayant un taux de réduction de 1/10 qui permet sur certaines phases de fonctionnement particulières, de multiplier par 10 le couple mécanique transmis aux roues motrices. Toutefois, bien que ces dispositions permettent de fournir le couple suffisant aux roues motrices pour le démarrage ou les accélérations, elles nécessitent le fonctionnement de la machine électrique avec une vitesse de rotation importante. Ainsi, un paradoxe du fonctionnement des véhicules à motorisation électrique est qu’ils consomment davantage sur autoroute qu’en ville. L’autonomie kilométriques des véhicules à motorisation électriques s’en trouve donc réduite, alors que la machine électrique pourrait être adaptée pour faire rouler les roues motrices sans consommation exponentielle de l’énergie électrique fournie par la machine électrique. Objet de l’invention La présente invention a pour but de proposer une solution qui réponde à tout ou partie des problèmes précités : Ce but peut être atteint grâce à la mise en œuvre d’un véhicule à motorisation électrique, comprenant : des roues motrices ; un groupe motopropulseur incluant au moins un moteur de puissance électrique et un mécanisme de transmission de puissance entre ledit moteur de puissance et les roues motrices, le mécanisme de transmission de puissance comprenant un réducteur principal interposé entre le moteur de puissance et les roues motrices ; un mécanisme de régulation distinct du groupe motopropulseur, le mécanisme de régulation comprenant : un moteur de régulation électrique; un mécanisme réducteur irréversible interposé entre le moteur de régulation et le mécanisme de transmission de puissance, et agissant sur le mécanisme de transmission de puissance d’une manière permettant d’ajuster, en fonction de la vitesse de rotation du moteur de régulation, le taux de réduction du réducteur principal, pour moduler une vitesse de rotation du moteur de puissance afin d’ajuster la valeur du couple mécanique transmis par le mécanisme de transmission de puissance aux roues motrices, le mécanisme réducteur irréversible interdisant une transmission d’efforts mécaniques du moteur de régulation vers les roues motrices et interdisant une transmission d’efforts mécaniques du mécanisme de transmission de puissance vers le moteur de régulation ; une unité de commande électronique assurant un pilotage du moteur de puissance et du moteur de régulation en fonction de lois de commande enregistrées dans une mémoire de l’unité de commande électronique, lesdites lois de commande étant au moins dépendantes d’une action sur une pédale d’accélérateur du véhicule à motorisation électrique. Les dispositions précédemment décrites permettent de proposer un véhicule à motorisation électrique dans lequel un mécanisme réducteur irréversible est utilisé pour contrôler le couple du moteur de puissance. Le caractère irréversible du mécanisme réducteur irréversible permet d’isoler mécaniquement le moteur de régulation par rapport au groupe motopropulseur afin qu’aucune puissance délivrée par le moteur de puissance ne soit transmise au moteur de régulation et inversement. Le véhicule à motorisation électrique peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. Selon un mode de réalisation, le moteur de régulation comprend un arbre de sortie, ledit arbre de sortie étant solidaire en rotation d’un élément du mécanisme réducteur irréversible. Selon un mode de réalisation, le véhicule à motorisation électrique comprend au moins un système de stockage d’énergie électrique configuré pour alimenter en énergie électrique au moins un moteur électrique choisi parmi le moteur de puissance du groupe motopropulseur et le moteur de régulation. Selon un mode de réalisation, le réducteur principal du mécanisme de transmission de puissance présente une architecture de train épicycloïdal à au moins un étage, où chaque étape comprend : un porte-satellites ; un arbre planétaire central centré autour d’un axe de rotation de réduction ; un arbre planétaire périphérique entourant extérieurement l’arbre planétaire central, et étant coaxial à l’arbre planétaire central autour de l’axe de rotation de réduction ; au moins un engrenage satellite, disposé entre l’arbre planétaire central et l’arbre planétaire périphérique, s’engrenant avec l’arbre planétaire central et l’arbre planétaire périphérique, et étant configuré pour tourner autour de l’axe de rotation de réduction. Selon un mode de réalisation, le réducteur principal présente un taux de réduction global de 0,25 entre une entrée mécaniquement reliée à une sortie du moteur de puissance et une sortie mécaniquement reliée aux roues motrices. Selon un mode de réalisation, le réducteur principal comprend un seul étage, ledit étage présentant un taux de réduction égal à 0,25. Selon un mode de réalisation, le réducteur principal du mécanisme de transmission de puissance comprend au moins deux étages montés en série. Selon un mode de réalisation, le réducteur principal comprend des pignons libres inverseurs disposés entre chaque étage. Selon un mode de réalisation, chaque étage présente un taux de réduction, ledit taux de réduction de chaque étage étant choisi de sorte qu’un taux de réduction global du réducteur principal soit compris entre 1/3 et 1/5. Selon un mode de réalisation, le réducteur principal comprend trois étages montés en série où chaque étage présente un taux de réduction de 0,63, de sorte que le réducteur principal présente un taux de réduction global de 0,25. Selon un mode de réalisation, le mécanisme réducteur irréversible est un système à roue et vis sans fin dont la vis sans fin est couplée en rotation avec un arbre de sortie du moteur de régulation et dont la roue est couplée en rotation avec un porte-satellites d’un étage du réducteur principal, une rotation de la roue entraînant en rotation ledit porte-satellites dans un sens permettant d’augmenter le taux de réduction global du mécanisme de transmission de puissance. Selon un mode de réalisation, la roue du système à roue et vis sans fin est solidaire en rotation avec le porte-satellites d’un étage de l’au moins un étage du réducteur principal. Selon un mode de réalisation, la vis sans fin du système à roue et vis sans fin est solidaire en rotation de l’arbre de sortie du moteur de régulation. Selon un mode de réalisation, le véhicule à motorisation électrique comprend un premier engrenage et un deuxième engrenage disposés entre la roue du système à roue et vis sans fin et un porte-satellite de l’un des étages du réducteur principal, lesdits premier et deuxième engrenages étant engrenés l’un avec l’autre, le premier engrenage étant en outre engrené avec la roue du système à roue et vis sans fin, et le deuxième engrenage étant solidaire en rotation du porte-satellites. Selon un mode de réalisation, lesdits premier et deuxième engrenages sont montés en série entre la roue du système à roue et vis sans fin et un porte-satellites de l’un des étages du réducteur. Selon un mode de réalisation, le système à roue et vis sans fin est configuré de sorte à présenter un taux de réduction compris entre 1/8 et 1/12. Selon un mode de réalisation, le taux de réduction du système à roue et vis sans fin est égal à 1/10. Selon un mode de réalisation, la vis sans fin comprend un filet ayant un angle de filet inférieur ou égal à 6°, et notamment sensiblement égal à 6°. Ainsi, le système à roue et vis sans fin est réputé irréversible, la rotation de la roue solidaire en rotation du porte-satellites étant dépendante de la rotation de la vis sans fin. Ladite vis sans fin est configurée pour s’effacer, à la vitesse de rotation du moteur de régulation, devant l’effort de la roue du système à roue et vis sans fin. Il en résulte qu’une augmentation de la vitesse du moteur de régulation implique une hausse du couple délivré aux roues motrices, par le moteur de puissance. Selon un mode de réalisation, la vis sans fin et la roue du système à roue et vis sans fin comprennent de l’acier. Par exemple, les surfaces de contact entre la roue et la vis sans fin du système à roue et vis sans fin sont en acier graissé. Ainsi et de manière avantageuse, l’effort induit sur la vis sans fin est compensé par l’effort de frottement dynamique entre la vis sans fin et la roue, car le coefficient de frottement de l’acier sur l’acier est sensiblement égal au sinus de l’angle de filet. Le but de l’invention peut également être atteint grâce à la mise en œuvre d’un procédé de pilotage d’un véhicule à motorisation électrique, pour piloter un véhicule à motorisation électrique selon l’un des modes de réalisation décrits précédemment, le procédé de pilotage étant mis en œuvre par l’unité de commande et comprenant: une phase de réception de consigne par l’unité de commande, dans laquelle une consigne dépendante de l’actionnement d’une pédale d’accélérateur du véhicule à motorisation électrique est reçue, ladite consigne étant représentative d’une valeur absolue d’un enfoncement de la pédale d’accélérateur ; dans le cas où la valeur absolue de l’enfoncement de la pédale d’accélérateur est strictement supérieure à une valeur absolue d’enfoncement seuil, mise en œuvre d’une phase de régulation comprenant une étape de mise en rotation du moteur de régulation de sorte à ajuster, en fonction de la vitesse de rotation du moteur de régulation, le taux de réduction du réducteur principal, pour moduler la vitesse de rotation du moteur de puissance afin d’ajuster la valeur du couple mécanique transmis par le mécanisme de transmission de puissance aux roues motrices ; dans tous les autres cas, mise en œuvre d’une phase de modulation de vitesse, dans laquelle une valeur du courant fournie par le moteur de puissance est modulée proportionnellement à valeur absolue de l’enfoncement de la pédale d’accélérateur, de sorte à moduler le couple transmis par le moteur de puissance aux roues motrices. Les dispositions précédemment décrites permettent de proposer un procédé de pilotage d’un véhicule à motorisation électrique dans lequel une phase de régulation est mise en œuvre pour ajuster la transmission d’un couple mécanique aux roues motrices du véhicule en fonction de la valeur absolue d’enfoncement de la pédale d’accélérateur. En effet, l’augmentation de la vitesse de rotation du moteur de régulation, implique une hausse du couple délivré aux roues motrices, par le moteur de puissance. Le procédé de pilotage peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. Selon un mode de réalisation, la valeur absolue d’enfoncement seuil est égale à 50% d’une course totale d’enfoncement de la pédale d’accélérateur. Selon un mode de réalisation, la phase de modulation est mise en œuvre de sorte que la valeur de courant fournie par le moteur de puissance soit modulée proportionnellement à la valeur absolue de l’enfoncement de la pédale d’accélérateur entre une valeur de courant nulle et une valeur de courant nominal maximum correspondant à une valeur maximale susceptible d’être fournie par le moteur de puissance. Il est donc bien compris que lorsque la valeur absolue de l’enfoncement de la pédale d’accélération est comprise entre 0% et la valeur absolue d’enfoncement seuil, le couple fourni par le moteur de puissance est modulé en fonction de la valeur absolue de l’enfoncement de la pédale d’accélération entre un couple nul et une valeur nominale du couple du moteur de puissance. Selon un mode de réalisation, lors de la phase de régulation, le moteur de puissance fournit un courant dont la valeur est égale à la valeur de courant nominal maximum. Il est donc bien compris que lorsque la valeur absolue de l’enfoncement de la pédale d’accélération est strictement supérieure à la valeur absolue d’enfoncement seuil, le couple fourni par le moteur de puissance est égal à la valeur nominale du couple du moteur de puissance, et la vitesse de rotation du moteur de régulation est modulée entre 0 et une valeur de vitesse de rotation nominale du moteur de régulation. Par exemple, la valeur de vitesse de rotation nominale du moteur de régulation est égale à 6000 tr/min. Selon un mode de réalisation, lors de la phase de régulation, un sens de rotation du moteur de régulation entraine en rotation la vis sans fin du système à roue et vis sans fin dans un sens permettant à ladite vis sans fin de s’effacer devant un effort mécanique de la roue sur la vis sans fin. Ainsi, la rotation du moteur de régulation permet d’induire une augmentation du couple transmis par le moteur de puissance aux roues motrices, par l’intermédiaire du réducteur principal. Selon un mode de réalisation, la roue du système à roue et vis sans fin limite la rotation du porte-satellites à une vitesse dépendant de la vitesse de rotation du moteur de régulation. Selon un mode de réalisation, les lois de commandes stockées dans la mémoire de l’unité de commande comprennent tout ou partie des étapes du procédé de pilotage tel que décrit précédemment. Description sommaire des dessins D’autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : La est une vue schématique du véhicule à motorisation électrique selon un premier mode de réalisation. La est une vue schématique du véhicule à motorisation électrique selon un deuxième mode de réalisation. La est une vue schématique du mécanisme de régulation selon un mode de réalisation. La est une vue schématique du procédé de pilotage selon un mode de réalisation. La est une vue schématique de l’évolution du couple fourni aux roues motrices en fonction de la vitesse de rotation du moteur de puissance d’un véhicule à motorisation électrique de l’état de la technique. La est une vue schématique de certaines étapes du procédé de pilotage selon un mode de réalisation. La est une vue schématique de certaines étapes du procédé de pilotage selon un mode de réalisation. Véhicule à motorisation électrique (1), comprenant : des roues motrices (3) ; un groupe motopropulseur (10) incluant au moins un moteur de puissance (11) électrique et un mécanisme de transmission de puissance (20) entre ledit moteur de puissance (11) et les roues motrices (3), le mécanisme de transmission de puissance (20) comprenant un réducteur principal (21) interposé entre le moteur de puissance (11) et les roues motrices (3) ; un mécanisme de régulation (30) distinct du groupe motopropulseur (10), le mécanisme de régulation (30) comprenant : un moteur de régulation (31) électrique; un mécanisme réducteur irréversible (33) interposé entre le moteur de régulation (31) et le mécanisme de transmission de puissance (20), et agissant sur le mécanisme de transmission de puissance (20) d’une manière permettant d’ajuster, en fonction de la vitesse de rotation du moteur de régulation (31), le taux de réduction du réducteur principal (21), pour moduler une vitesse de rotation du moteur de puissance (11) afin d’ajuster la valeur du couple mécanique transmis par le mécanisme de transmission de puissance (20) aux roues motrices (3), le mécanisme réducteur irréversible (33) interdisant une transmission d’efforts mécaniques du moteur de régulation (31) vers les roues motrices (3) et interdisant une transmission d’efforts mécaniques du mécanisme de transmission de puissance (20) vers le moteur de régulation (31) ; une unité de commande (50) électronique assurant un pilotage du moteur de puissance (11) et du moteur de régulation (31) en fonction de lois de commande enregistrées dans une mémoire (51) de l’unité de commande (50) électronique, lesdites lois de commande étant au moins dépendantes d’une action sur une pédale d’accélérateur du véhicule à motorisation électrique (1). Véhicule à motorisation électrique (1) selon la revendication 1, comprenant au moins un système de stockage d’énergie électrique (7) configuré pour alimenter en énergie électrique au moins un moteur électrique choisi parmi le moteur de puissance (11) du groupe motopropulseur (10) et le moteur de régulation (31). Véhicule à motorisation électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le réducteur principal (21) du mécanisme de transmission de puissance (20) présente une architecture de train épicycloïdal à au moins un étage, où chaque étape comprend : un porte-satellites (22) ; un arbre planétaire central (23) centré autour d’un axe de rotation de réduction (X) ; un arbre planétaire périphérique (24) entourant extérieurement l’arbre planétaire central (23), et étant coaxial à l’arbre planétaire central (23) autour de l’axe de rotation de réduction (X) ; au moins un engrenage satellite (25), disposé entre l’arbre planétaire central (23) et l’arbre planétaire périphérique (24), s’engrenant avec l’arbre planétaire central (23) et l’arbre planétaire périphérique (24), et étant configuré pour tourner autour de l’axe de rotation de réduction (X). Véhicule à motorisation électrique (1) selon la revendication 3, dans lequel le réducteur principal (21) du mécanisme de transmission de puissance (20) comprend au moins deux étages montés en série. Véhicule à motorisation électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel chaque étage présente un taux de réduction, ledit taux de réduction de chaque étage étant choisi de sorte qu’un taux de réduction global du réducteur principal (21) soit compris entre 1/3 et 1/5. Véhicule à motorisation électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel le mécanisme réducteur irréversible (33) est un système à roue et vis sans fin dont la vis sans fin (35) est couplée en rotation avec un arbre de sortie (32) du moteur de régulation (31) et dont la roue (34) est couplée en rotation avec un porte-satellites (22) d’un étage du réducteur principal (21), une rotation de la roue (34) entraînant en rotation ledit porte-satellites (22) dans un sens permettant d’augmenter le taux de réduction global du mécanisme de transmission de puissance (20). Véhicule à motorisation électrique (1) selon la revendication 6, comprenant un premier engrenage (14) et un deuxième engrenage (16) disposés entre la roue (34) du système à roue et vis sans fin et un porte-satellite (22) de l’un des étages du réducteur principal (21), lesdits premier et deuxième engrenages (14, 16) étant engrenés l’un avec l’autre, le premier engrenage (14) étant en outre engrené avec la roue (34) du système à roue et vis sans fin, et le deuxième engrenage (16) étant solidaire en rotation du porte-satellites (22). Véhicule à motorisation électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le système à roue et vis sans fin est configuré de sorte à présenter un taux de réduction compris entre 1/8 et 1/12. Véhicule à motorisation électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel la vis sans fin (35) comprend un filet ayant un angle de filet (36) inférieur ou égal à 6°, et notamment sensiblement égal à 6°. Procédé de pilotage d’un véhicule à motorisation électrique (1), pour piloter un véhicule à motorisation électrique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, le procédé de pilotage étant mis en œuvre par l’unité de commande (50) et comprenant: une phase de réception de consigne (P1) par l’unité de commande (50), dans laquelle une consigne dépendante de l’actionnement d’une pédale d’accélérateur du véhicule à motorisation électrique (1) est reçue, ladite consigne étant représentative d’une valeur absolue d’un enfoncement de la pédale d’accélérateur (Vc) ; dans le cas où la valeur absolue de l’enfoncement de la pédale d’accélérateur (Vc) est strictement supérieure à une valeur absolue d’enfoncement seuil (Vs), mise en œuvre d’une phase de régulation (P3) comprenant une étape de mise en rotation (E3) du moteur de régulation (31) de sorte à ajuster, en fonction de la vitesse de rotation du moteur de régulation (31), le taux de réduction du réducteur principal, pour moduler la vitesse de rotation du moteur de puissance afin d’ajuster la valeur du couple mécanique transmis par le mécanisme de transmission de puissance (20) aux roues motrices (3) ; dans tous les autres cas, mise en œuvre d’une phase de modulation (P5) de vitesse, dans laquelle une valeur du courant fournie par le moteur de puissance (11) est modulée proportionnellement à la valeur absolue de l’enfoncement de la pédale d’accélérateur (Vc), de sorte à moduler le couple transmis par le moteur de puissance (11) aux roues motrices (3). Procédé de pilotage selon la revendication 10, dans lequel la valeur absolue d’enfoncement seuil (Vs) est égale à 50% d’une course totale d’enfoncement de la pédale d’accélérateur. Procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11, dans lequel la phase de modulation (P5) est mise en œuvre de sorte que la valeur de courant fournie par le moteur de puissance (11) soit modulée proportionnellement à la valeur absolue de l’enfoncement de la pédale d’accélérateur (Vc) entre une valeur de courant nulle et une valeur de courant nominal maximum correspondant à une valeur maximale susceptible d’être fournie par le moteur de puissance (11). Procédé de pilotage selon la revendication 12, dans lequel lors de la phase de régulation, le moteur de puissance (11) fournit un courant dont la valeur est égale à la valeur de courant nominal maximum. Procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, d’un véhicule à motorisation électrique (1) selon la revendication 6, dans lequel lors de la phase de régulation (P3), un sens de rotation du moteur de régulation (31) entraine en rotation la vis sans fin (35) du système à roue et vis sans fin dans un sens permettant à ladite vis sans fin (35) de s’effacer devant un effort mécanique de la roue (34) sur la vis sans fin.