Brevet FR3147518A1 — publié le 20241011

L'invention porte sur un groupe motopropulseur (13) pour un véhicule automobile (10) comportant : - un moteur électrique de traction avant (15) destiné à être monté sur un train de roues avant (11), - un réducteur de vitesse avant (16) associé au moteur électrique de traction avant (15), - un moteur électrique de traction arrière (18) destiné à être monté sur un train de roues arrière (12), - un réducteur de vitesse arrière (19) associé au moteur électrique de traction arrière (18), et - un superviseur (26) configuré pour piloter une répartition de couple à réaliser entre le moteur électrique de traction avant (15) et le moteur électrique de traction arrière (18) de façon à éviter des points de fonctionnement critiques du moteur électrique de traction avant (15) et/ou des points de fonctionnement critiques du moteur électrique de traction arrière (18). Figure 1. VÉHICULE AUTOMOBILE À QUATRE ROUES MOTRICES CONFIGURÉ POUR ÉVITER DES POINTS DE FONCTIONNEMENT CRITIQUES DE MOTEURS ÉLECTRIQUES DE TRACTION La présente invention porte sur un véhicule automobile à quatre roues motrices configuré pour éviter des points de fonctionnement critiques de moteurs électriques de traction. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec tout type de véhicule électrique ou hybride (voiture, camion, engin de chantier, bus, tracteur) comportant deux moteurs électriques de traction montés respectivement sur le train de roues avant et le train de roues arrière du véhicule automobile. La sirène de réducteur est une bruyance de réducteur qui a pour origine l’erreur de transmission de la vitesse de rotation d’un pignon menant à un pignon mené. En effet, le pignon mené d'un engrenage subit des micros-accélérations et des micros-décélérations générées par l’erreur de transmission de l’engrenage, et ce même pour un pignon menant tournant à une vitesse parfaitement constante. Ces micros-excitations sont transmises aux carters de la boîte de vitesses qui transforment ces excitations solidiennes en bruyance aérienne. Classiquement, on cherche à dimensionner l’erreur de transmission pour la minimiser aux vitesses réglementaires (30Km/h, 50Km/h, 70Km/h, 90Km/h, 110Km/h et 130Km/h). On optimise ainsi la prestation acoustique du véhicule lors des roulages en stabilisé à ces vitesses réglementaires. Le dimensionnement d'une boîte de vitesses à double embrayages particulière peut par exemple conduire à optimiser l’erreur de transmission à: - 30Km/h à un rapport de vitesse de 3ème à 100 N.m au différentiel, - 50Km/h à un rapport de vitesse de 5ème à 120 N.m au différentiel, - 70Km/h à un rapport de vitesse de 6ème à 135 N.m au différentiel, et - 90Km/h à un rapport de vitesse de 7ème à 180 N.m au différentiel. Toutefois, pour les réducteurs de vitesse associés à un moteur électrique monté sur un train de roues du véhicule automobile, ce dimensionnement est impossible. En effet, le réducteur de vitesse comporte un seul rapport qui voit des points de fonctionnement [régime/couple] totalement différents pour chaque vitesse réglementaire (30Km/h, 50Km/h, 70Km/h, 90Km/h, 110Km/h et 130Km/h). En conséquence, il n'est pas possible de minimiser le bruit de sirène pour toutes les vitesses règlementaires. En effet, une optimisation à une vitesse règlementaire donnée, par exemple de 50Km/h, entraine une dégradation à une autre vitesse règlementaire, par exemple de 90Km/h. Par ailleurs, il est à noter que sur les véhicules thermiques, il est possible de masquer une sirène par le bruit masquant du moteur thermique, alors que cela n'est pas possible avec un véhicule électrique ou hybride (en mode roulage 100% électrique) beaucoup plus silencieux. L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un groupe motopropulseur pour un véhicule automobile comportant: - un moteur électrique de traction avant destiné à être monté sur un train de roues avant, - un réducteur de vitesse avant associé au moteur électrique de traction avant, - un moteur électrique de traction arrière destiné à être monté sur un train de roues arrière, - un réducteur de vitesse arrière associé au moteur électrique de traction arrière, et - un superviseur configuré pour piloter une répartition de couple à réaliser entre le moteur électrique de traction avant et le moteur électrique de traction arrière de façon à éviter des points de fonctionnement critiques du moteur électrique de traction avant et/ou des points de fonctionnement critiques du moteur électrique de traction arrière. L'invention permet ainsi, en fonction de la volonté conducteur, de minimiser les erreurs de transmission de chaque réducteur de vitesse, notamment pour réduire le niveau de sirène de réducteur. Selon une réalisation de l'invention, les points de fonctionnement critiques du moteur électrique de traction avant sont des points de fonctionnement critiques d'émergence de sirène de réducteur pour lesquels une bruyance du réducteur de vitesse avant est supérieure à un seuil de bruit. Selon une réalisation de l'invention, les points de fonctionnement critiques du moteur électrique de traction arrière sont des points de fonctionnement critiques d'émergence de sirène de réducteur pour lesquels une bruyance du réducteur de vitesse arrière est supérieure à un seuil de bruit. Selon une réalisation de l'invention, le réducteur de vitesse avant et le réducteur de vitesse arrière présentent des rapports de démultiplication différents l'un de l'autre. Selon une réalisation de l'invention, un ratio entre le rapport de démultiplication du réducteur de vitesse avant et le rapport de démultiplication du réducteur de vitesse arrière est différent d'un nombre entier. Selon une réalisation de l'invention, un nombre de dents d'un premier pignon menant du réducteur de vitesse avant et un nombre de dents d'un premier pignon menant du réducteur de vitesse arrière sont différents l'un de l'autre. Selon une réalisation de l'invention, un ratio entre un nombre de dents du premier pignon menant du réducteur de vitesse avant et un nombre de dents du premier pignon menant du réducteur de vitesse arrière est différent d'un nombre entier. Selon une réalisation de l'invention, le superviseur est configuré pour piloter une répartition de couple à réaliser entre le train de roues avant et le train de roues arrière de façon à éviter des zones de fonctionnement critiques situées autour de points de fonctionnement critiques du moteur électrique de traction avant et/ou des points de fonctionnement critiques du moteur électrique de traction arrière. Selon une réalisation de l'invention, ledit groupe motopropulseur est de type électrique. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur tel que précédemment défini. 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. est une représentation schématique d'un véhicule automobile électrique à quatre roues motrices selon l'invention; est une représentation graphique d’une erreur de transmission en fonction d'un couple appliqué sur le pignon d'un réducteur de vitesse; est une représentation graphique d'une cartographie (couple aux roues/vitesse du véhicule) de points de fonctionnement critiques d’émergence de la sirène de réducteur; illustre la définition d'une zone critique autour de chacun des points de fonctionnement critiques d’émergence de sirène de la ; illustre la répartition d'un couple souhaité entre un moteur électrique de traction avant et un moteur électrique de traction arrière de façon à éviter un point de fonctionnement critique d'émergence de sirène de réducteur pour le moteur électrique de traction avant. La montre un véhicule automobile 10 comportant un train de roues avant 11 comportant des roues 11.1, 11.2 et un train de roues arrière 12 comportant des roues 12.1, 12.2. Un groupe motopropulseur 13 comporte un moteur électrique de traction avant 15 monté sur le train de roues avant 11. Un réducteur de vitesse avant 16 est associé au moteur électrique de traction avant 15. Le réducteur de vitesse avant 16 permet de rendre compatible la vitesse de rotation élevée du moteur électrique de traction avant 15 avec la vitesse de rotation des roues avant 11.1, 11.2. Le réducteur de vitesse avant 16 intègre un différentiel de vitesse. Par ailleurs, un moteur électrique de traction arrière 18 est monté sur un train de roues arrière 12. Un réducteur de vitesse arrière 19 est associé au moteur électrique de traction arrière 18. Le réducteur de vitesse arrière 19 permet de rendre compatible la vitesse de rotation élevée du moteur électrique de traction arrière 18 avec la vitesse de rotation des roues arrière 12.1, 12.2. Le réducteur de vitesse arrière 19 intègre un différentiel de vitesse. Un dispositif 21 de couplage et de découplage, tel qu'un crabot, permet de sélectivement coupler ou découpler le moteur électrique de traction arrière 18 par rapport au train de roues arrière 12. Le découplage du moteur électrique de traction arrière 18 est piloté lorsque le moteur électrique de traction arrière 18 est inactif et que le véhicule automobile 10 roule à une vitesse importante pour éviter la création de courants induits par le moteur électrique à aimants permanents entrainé par les roues du véhicule. Un deuxième dispositif de couplage et de découplage (non représenté) peut être disposé sur le train de roues avant 11 mais cela n'est pas indispensable. On rappelle que le couple aux roues arrière 12.1, 12.2 est égal au couple en sortie du moteur électrique de traction arrière 18 multiplié par le rapport de démultiplication du réducteur de vitesse arrière 19. Le couple aux roues avant 11.1, 11.2 est égal au couple en sortie du moteur électrique de traction avant 15 multiplié par le rapport de démultiplication du réducteur de vitesse avant 16. La vitesse de rotation des roues avant est égale à la vitesse de rotation du moteur électrique de traction avant 15 divisé par le rapport de démultiplication du réducteur de vitesse avant 16. La vitesse de rotation des roues arrière 12.1, 12.2 est égale à la vitesse de rotation du moteur électrique de traction arrière 18 divisé par le rapport de démultiplication du réducteur de vitesse arrière 19. Une batterie 23 est reliée électriquement au moteur électrique de traction avant 15 et au moteur électrique de traction arrière 18. La batterie 23 est ici commune aux deux moteurs électriques de traction 15, 18. En variante, on utilise une batterie 23 associée à chaque moteur électrique de traction 15, 18. Un moteur électrique de traction 15, 18 est apte à transformer une énergie électrique issue de la batterie 23 en une énergie mécanique pour assurer une traction du véhicule. Un moteur électrique de traction 15, 18 est également apte à fonctionner dans un mode générateur dans lequel le moteur électrique 15, 18 transforme une énergie mécanique en une énergie électrique permettant de recharger la batterie 23, notamment lors d'une phase de freinage récupératif. A cet effet, un onduleur 24, 25 associé à chaque moteur électrique de traction 15, 18 est apte à transformer la tension continue de la batterie 23 en une tension polyphasée appliquée sur les phases du moteur électrique de traction 15, 18 dans le cas d'un fonctionnement en mode moteur. L'onduleur 14, 25 est également apte à transformer la tension polyphasée générée par le moteur électrique de traction 15, 18 en une tension continue appliquée aux bornes de la batterie 23 dans le cas d'un fonctionnement en mode alternateur. L'onduleur 24, 25 a alors une fonction de pont redresseur de tension. Le moteur électrique de traction avant 15 et le moteur électrique de traction arrière 18 présentent de préférence une haute tension de fonctionnement, notamment une tension supérieure à 48 Volts. Dans le cas d’un véhicule hybride, un moteur thermique peut être accouplé au moteur électrique de traction avant 15 par l'intermédiaire d'un embrayage (non représenté). Un superviseur 26 assure le pilotage des différents composants du groupe motopropulseur 13. Ce superviseur 26 peut prendre la forme d'un calculateur comportant un microprocesseur et une mémoire. L’excitation à la base de la formation d’une sirène est l’erreur de transmission générée par l’engrènement d’un pignon menant avec un autre pignon récepteur d'un réducteur de vitesse 16, 19. Si le pignon menant tourne à la vitesse W et que le rapport de démultiplication est R, la vitesse du pignon récepteur est égale en moyenne à R x W en moyenne. Toutefois, en réalité en fonction des défauts de réalisation des dents des pignons, des tolérances de positionnement des pignons, et des défauts géométriques de l’environnement de l’engrènement, le pignon récepteur subit des accélérations et des décélérations microscopiques (R x (W + dW) et/ou R x (W – dW)). Ces accélérations et ces décélérations (dW/dt) liées à l’erreur de transmission génèrent l’excitation à la source des bruits de sirène des réducteurs de vitesse 16, 19. La sirène est perceptible lorsque l’excitation des engrenages est amplifiée par un ou plusieurs modes de carters des réducteurs de vitesse 16, 19. Comme on peut le voir sur la , l'erreur de transmission E évolue en fonction du couple C à transmettre du pignon menant au pignon récepteur. Il est possible d’optimiser l’erreur de transmission E en modifiant la forme des dents, le nombre de dents et/ou la rigidité des dents des pignons. Toutefois, il est possible de réduire l’erreur de transmission uniquement sur un point de fonctionnement [régime/couple] du moteur électrique de traction 15, 18 pour un couple de pignons menant/récepteur donné. La montre ainsi que la définition de l’engrènement entre les pignons a été optimisée pour un couple de 70 N.m. Pour éviter d’avoir des sirènes de même fréquence, le réducteur de vitesse avant 16 et le réducteur de vitesse arrière 19 présentent des rapports de démultiplication différents l'un de l'autre. Avantageusement, un ratio entre le rapport de démultiplication du réducteur de vitesse avant 16 et le rapport de démultiplication du réducteur de vitesse arrière 19 est différent d'un nombre entier. Ainsi, si le rapport de démultiplication avant est Rav et le rapport de démultiplication arrière est Rar, alors le ratio Rav/Rar ou Rar/Rav est différent d'un nombre entier. Par ailleurs, un nombre de dents d'un premier pignon menant du réducteur de vitesse avant 16 et un nombre de dents d'un premier pignon menant du réducteur de vitesse arrière 19 sont différents l'un de l'autre. Le premier pignon menant d'un réducteur de vitesse 16, 19 est le pignon en prise avec un arbre du moteur électrique de traction 15, 18 correspondant. Avantageusement, un ratio entre un nombre de dents du premier pignon menant du réducteur de vitesse avant 16 et un nombre de dents du premier pignon menant du réducteur de vitesse arrière 19 est différent d'un nombre entier. Ainsi, si le nombre de dents du premier pignon menant du réducteur de vitesse avant 16 est Zav et le nombre de dents du premier pignon menant du réducteur de vitesse arrière 19 est Zar, alors le ratio Zav/Zar ou Zar/Zav est différent d'un nombre entier. On évite ainsi d'avoir la même harmonique de sirène de réducteur sur le train de roues avant 11 et le train de roues arrière 12. Cela permet également d'éviter d'avoir le même régime de rotation des moteurs électriques de traction avant et arrière 15, 18, pour ne pas avoir les mêmes fréquences de sirène. Des mesures sur un banc d'essai permettent de déterminer des points de fonctionnement (régime/couple) critiques d'émergence de sirène de réducteur pour le moteur électrique de traction avant 15 et le moteur électrique de traction arrière 18. Les points de fonctionnement critiques d'émergence de sirène sont les points de fonctionnement d'un moteur électrique de traction 15, 18 pour lesquels on observe une émergence de sirène. Autrement dit, les points de fonctionnement critiques d'émergence de sirène de réducteur pour le moteur électrique de traction avant 15 sont des points de fonctionnement pour lesquels une bruyance du réducteur de vitesse avant 16 est supérieure à un seuil de bruit. Les points de fonctionnement critiques d'émergence de sirène de réducteur pour le moteur électrique de traction arrière 18 sont des points de fonctionnement pour lesquels une bruyance du réducteur de vitesse arrière 19 est supérieure à un seuil de bruit. Le seuil de bruit exprimé en décibel est par exemple compris entre 30dB et 50dB. Comme cela est illustré sur la , il est possible d'établir une cartographie [couple aux roues Cr/vitesse du véhicule V_veh] de points de fonctionnement critiques d’émergence de la sirène de réducteur. Les étoiles pleines représentent les points de fonctionnement critiques Pc_av du moteur électrique de traction avant 15. Les étoiles vides représentent les points de fonctionnement critiques Pc_ar du moteur électrique de traction arrière 18. Comme cela est illustré sur la , on délimite ensuite une zone critique Zc autour de chacun de ces points d’émergence de sirène. Ces zones critiques Zc s'étendent à environ 10 à 15% des valeurs des coordonnées [couple/vitesse VHL] des points de fonctionnement critiques. Ces zones critiques sont stockées dans la mémoire du superviseur 26. Les tolérances autour des points de fonctionnement critiques sont calibrables lors de la mise au point du groupe motopropulseur 13. Le superviseur 26 est configuré pour piloter une répartition de couple à réaliser (le couple de consigne) entre le moteur électrique de traction avant 15 et le moteur électrique de traction arrière 18 pour éviter que l’un des moteurs électriques de traction 15, 18 se retrouve sur une zone de fonctionnement critique Zc en sirène. En effet, si le conducteur souhaite faire fonctionner le groupe motopropulseur 13 à un point de fonctionnement correspondant à une zone de fonctionnement critique Zc d'un des moteurs électriques de traction 15, 18, alors le superviseur 26 pilote une répartition de couple de sorte qu'une partie du couple soit réalisée par l'autre moteur électrique de traction 15, 18 pour éviter d'entrer dans la zone critique Zc de fonctionnement. Par exemple, comme cela est illustré sur la , si le conducteur souhaite rouler à 30Km/h avec un couple de 100 N.m aux roues, le superviseur 26 ne va pas piloter le moteur électrique de traction avant 15 à ce point de fonctionnement Pc_av, dans la mesure où ce point de fonctionnement est stocké en mémoire comme faisant partie d’une zone de fonctionnement critique Zc. Le superviseur 26 va piloter les deux moteurs électriques de traction 15, 18 à un régime de rotation équivalent à 30Km/h aux roues en fonction des rapports de démultiplication des deux réducteurs de vitesse et des diamètres des roues 11.1, 11.1, 12.1, 12.2. En outre, le superviseur 26 réalise le couple de 100 N.m à la roue souhaité en pilotant le moteur électrique de traction avant 15 à un couple équivalent à 85 N.m à la roue pour rester en dehors de la zone critique Zc en sirène (cf. point de fonctionnement Pmot_av) et le moteur électrique de traction arrière 18 à un couple équivalent à 15 N.m à la roue pour fournir le couple manquant permettant d'obtenir le couple souhaité par le conducteur (cf. point de fonctionnement Pmot_ar). Ainsi, le véhicule automobile 10 roulera bien à 30Km/h avec un couple de 100 N.m aux roues, dans la mesure où les roues avant 11.1, 11.2 ont une vitesse de rotation correspondant à un roulage à 30Km/h et fournissent un couple de 85N.m et les roues arrière 12.1, 12.2 ont une vitesse de rotation correspondant à un roulage à 30Km/h et fournissent le couple manquant de 15N.m pour obtenir le couple souhaité de 100 N.m. Alternativement, les points de fonctionnement critiques du moteur électrique de traction avant 15 et du moteur électrique de traction arrière 18 sont définis par un niveau de vibration supérieur à un seuil. Ce niveau de vibration est mesuré par exemple sur un point de fixation d'une suspension du groupe motopropulseur 13. Groupe motopropulseur (13) pour un véhicule automobile (10) comportant : - un moteur électrique de traction avant (15) destiné à être monté sur un train de roues avant (11), - un réducteur de vitesse avant (16) associé au moteur électrique de traction avant (15), - un moteur électrique de traction arrière (18) destiné à être monté sur un train de roues arrière (12), - un réducteur de vitesse arrière (19) associé au moteur électrique de traction arrière (18), caractérisé en ce qu'un superviseur (26) est configuré pour piloter une répartition de couple à réaliser entre le moteur électrique de traction avant (15) et le moteur électrique de traction arrière (18) de façon à éviter des points de fonctionnement critiques (Pc_av) du moteur électrique de traction avant (15) et/ou des points de fonctionnement critiques (Pc_ar) du moteur électrique de traction arrière (18). Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points de fonctionnement critiques (Pc_av) du moteur électrique de traction avant (15) sont des points de fonctionnement critiques d'émergence de sirène de réducteur pour lesquels une bruyance du réducteur de vitesse avant (16) est supérieure à un seuil de bruit. Groupe motopropulseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les points de fonctionnement critiques (Pc_ar) du moteur électrique de traction arrière (18) sont des points de fonctionnement critiques d'émergence de sirène de réducteur pour lesquels une bruyance du réducteur de vitesse arrière (19) est supérieure à un seuil de bruit. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réducteur de vitesse avant (16) et le réducteur de vitesse arrière (19) présentent des rapports de démultiplication différents l'un de l'autre. Groupe motopropulseur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un ratio entre le rapport de démultiplication du réducteur de vitesse avant (16) et le rapport de démultiplication du réducteur de vitesse arrière (19) est différent d'un nombre entier. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un nombre de dents d'un premier pignon menant du réducteur de vitesse avant (16) et un nombre de dents d'un premier pignon menant du réducteur de vitesse arrière (19) sont différents l'un de l'autre. Groupe motopropulseur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un ratio entre un nombre de dents du premier pignon menant du réducteur de vitesse avant (16) et un nombre de dents du premier pignon menant du réducteur de vitesse arrière (19) est différent d'un nombre entier. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le superviseur (26) est configuré pour piloter une répartition de couple à réaliser entre le train de roues avant (11) et le train de roues arrière (12) de façon à éviter des zones de fonctionnement critiques (Zc) situées autour de points de fonctionnement critiques (Pc_av) du moteur électrique de traction avant (15) et/ou des points de fonctionnement critiques (Pc_ar) du moteur électrique de traction arrière (18). Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est de type électrique. Véhicule automobile (10) comportant un groupe motopropulseur (13) selon l'une quelconque des revendications précédentes.