Brevet FR3142707A1 — publié le 20240607

L’invention concerne un groupe motopropulseur (10) comportant une machine électrique principale, un système de stockage de dihydrogène et une pile à combustible (110) alimentée en dihydrogène par ledit système de stockage et adaptée à générer un courant électrique alimentant la machine électrique principale. Selon l’invention, le groupe motopropulseur comporte en outre un moteur à combustion interne (120) alimenté en dihydrogène par ledit système de stockage. Figure pour l’abrégé : Fig.3 Groupe motopropulseur à hydrogène et procédé de commande de ce groupe Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale la génération d’un couple mécanique et de puissances motrices combinées. Elle concerne plus particulièrement un groupe motopropulseur comportant au moins une machine électrique principale, un système de stockage de dihydrogène et une pile à combustible alimentée en dihydrogène par ledit système de stockage et adaptée à générer un courant électrique alimentant chaque machine électrique principale. Elle concerne également un véhicule automobile équipé d’un tel groupe motopropulseur, et un procédé de commande de ce groupe motopropulseur. Ce véhicule pourra être du type traction, propulsion ou quatre roues motrices. Etat de la technique Dans un souci de réduire les émissions polluantes des véhicules automobiles, il est connu d’équiper ces derniers de groupes motopropulseurs électriques ou hybrides (batterie électrique-essence/Diesel/BioFuel/e-Fuel). Dans le cas des groupes motopropulseurs électriques dits à batterie, ces derniers comportent généralement un moteur électrique et une batterie d’accumulateurs de grande capacité. Un inconvénient d’une telle batterie embarquée est qu’elle est coûteuse, composée de matériaux rares (donc pas disponibles sur tous les continents), polluante à fabriquer et recycler, que sa recharge est lente (par rapport à un plein d’essence), et que sa durée de vie est limitée. Une autre solution connue consiste à générer le courant électrique d’alimentation du moteur électrique au moyen d’une système de pile à combustible dans lequel se produit une réaction d’oxydation de dihydrogène sur une électrode et une réaction de réduction d'oxygène contenu dans l'air sur une autre électrode (ce qui produit de l’eau et de l’électricité). Un tel système de pile à combustible n’est pas polluant à l’usage. Il présente toutefois des inconvénients tels qu’il ne peut pas être utilisé seul dans toutes les conditions d’usage d’un véhicule automobile. Typiquement, dans certains cas de figure, il ne permet par exemple pas de délivrer instantanément une puissance importante ou de gérer de forts gradients de puissance lorsque le conducteur souhaite accélérer brutalement. Il ne permet pas non plus de récupérer et stocker l’énergie cinétique du véhicule au moment du freinage. Il est alors connu d’utiliser soit un système de pile à combustible de forte puissance associé à une batterie de petite capacité et à forte puissance, soit un système de pile à combustible moins puissant associé à une batterie de capacité plus grande. Dans le premier cas, la pile à combustible est utilisée comme source principale de courant et la batterie vient épauler la pile à combustible, notamment lors des phases d’accélération du véhicule, à la fois comme tampon pour les montées transitoires de puissance, en surcroit de puissance par rapport à ce qu’est capable de délivrer le système pile à combustible mais aussi en batterie de traction seule. Dans le second cas, la batterie sert de source principale d’alimentation du moteur électrique et la pile à combustible est utilisée comme prolongateur d’autonomie. Quoi qu’il en soit, dans ces deux cas, il est nécessaire de doubler les sources d’électricité, ce qui s’avère couteux et encombrant car le système pile à combustible comme la batterie sont couteux quand ils sont dimensionnés de façon conséquente pour produire une puissance équivalente à des véhicules électriques à batterie bien motorisés. Il est par ailleurs connu d’utiliser autrement la source d’énergie que constitue le dihydrogène, à savoir en l’injectant soit dans un moteur à combustion interne comprenant des cylindres et des pistons, soit dans un moteur rotatif. Le rendement moyen de cette ces solutions s’avère toutefois moindre que celui d’une pile à combustible et n’est pas dépourvu émissions à l’échappement (même si à priori, ces émissions sont très faibles). Il n’en demeure pas moins que cette solution pourrait être utilisable seule, ou en combinaison avec une batterie dans le cadre d’un véhicule hybride rechargeable ou non. En effet, le coût d’un tel moteur à combustion interne est moindre que celui d’une pile à combustible. En outre, cette solution si le moteur est utilisé seul permet de se passer de batterie de traction du véhicule. Aucune des solutions envisagées jusqu’alors ne forme un bon compromis, tant en termes de coût de fabrication, de coût d’usage, d’indépendance aux matériaux rares, de rendement sur tous les types de roulage à la fois : en ville, sur route ou sur autoroute, que de poids et d’encombrement. Présentation de l'invention La présente invention propose alors une nouvelle solution offrant un nouveau compromis plus avantageux entre tous les différents critères précités. Plus particulièrement, on propose selon l’invention un groupe motopropulseur tel que défini dans l’introduction (comprenant donc une pile à combustible), dans lequel il est prévu en outre un moteur à combustion interne alimenté en dihydrogène par le système de stockage. Ainsi, grâce à l’invention, une seule source principale d’énergie est employée pour propulser le véhicule, à savoir le dihydrogène (combiné avec l’oxygène contenu dans l’air ambiant). Cette solution permet alors de se passer de carburant autre que le dihydrogène et de batterie suffisamment dimensionnée pour assurer seule la traction du véhicule dans de nombreuses situations, tout en optimisant le rendement global. Elle permet en outre de réduire l’encombrement et le poids global du groupe motopropulseur : elle emplie en effet un « petit » moteur à combustion interne de puissance réduite et un « petit » système pile à combustible de puissance réduite, tout en limitant les coûts de fabrication. On notera que grâce au système de stockage du dihydrogène, l’invention permet de se passer d’un système additionnel de réaction chimique de reformage. D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du groupe motopropulseur conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - le moteur à combustion interne comporte un arbre de sortie adapté à être couplé à des roues motrices du véhicule automobile par une boîte de vitesses ; - il est prévu une machine électrique auxiliaire couplée au moteur à combustion interne ; - le moteur à combustion interne comporte un arbre de sortie couplé à une génératrice qui est adaptée à générer un courant électrique alimentant la machine électrique principale ; - il est prévu au moins un compresseur d’air électrique adapté à insuffler de l’air sous pression en entrée de la pile à combustible et en entrée du moteur à combustion interne ; - il est prévu une batterie d’accumulateurs de capacité inférieure strictement à 1 kWh, qui est connectée de manière à récupérer l’énergie en cas de freinage et/ou décélération du véhicule automobile. L’invention concerne aussi un véhicule automobile comportant au moins une roue motrice, et un groupe motopropulseur tel que précité, permettant de transmettre un couple à ladite au moins une roue motrice. L’invention concerne aussi un procédé de commande d’un groupe motopropulseur tel que précité, dans lequel il est prévu une étape d’acquisition d’une donnée relative à un couple demandé au groupe motopropulseur et une étape d’activation de la pile à combustible de préférence seule ou en combinaison avec le moteur à combustion interne. Exceptionnellement, on pourrait prévoir que le moteur à combustion interne soit activé seul. Préférentiellement, le moteur à combustion interne est activé en fonction de la température extérieure, de l’altitude et d’un niveau de vieillissement de la pile à combustible. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Description détaillée de l'invention La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : est une vue schématique d’une première architecture générale d’un groupe motopropulseur conforme à l’invention ; est une vue schématique d’une seconde architecture générale d’un groupe motopropulseur conforme à l’invention ; est une vue schématique d’un premier mode de réalisation du groupe motopropulseur conforme à l’invention ; est une vue schématique d’un deuxième mode de réalisation du groupe motopropulseur conforme à l’invention ; est une vue schématique d’un troisième mode de réalisation du groupe motopropulseur conforme à l’invention ; est une vue schématique d’un quatrième mode de réalisation du groupe motopropulseur conforme à l’invention ; est une vue schématique d’un cinquième mode de réalisation du groupe motopropulseur conforme à l’invention ; est une vue schématique d’un sixième mode de réalisation du groupe motopropulseur conforme à l’invention. est une vue schématique d’un septième mode de réalisation du groupe motopropulseur conforme à l’invention ; est une vue schématique d’un huitième mode de réalisation du groupe motopropulseur conforme à l’invention ; est une vue schématique d’un neuvième mode de réalisation du groupe motopropulseur conforme à l’invention. En préliminaire on notera que les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation de l’invention représentés sur les différentes figures seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois. Sur les figures 1 et 2, on a représenté deux architectures d’un groupe motopropulseur 10. Ce groupe motopropulseur 10 est de préférence prévu pour être embarqué dans un véhicule automobile (voiture, camion.) et pour développer un couple et une puissance mécaniques permettant de propulser ce véhicule. En variante, il pourrait être utilisé à des fins différentes, par exemple dans un navire, un avion… Quoi qu’il en soit, le groupe motopropulseur 10 comporte une machine électrique principale 130 couplée à des roues motrices 20 du véhicule automobile et un moteur à combustion interne 120. Dans la suite de la description, le terme « couplé » sera utilisé pour désigner une connexion mécanique entre deux éléments qui est telle que la rotation d’un des éléments peut entraîner la rotation du second. Un couplage pourra être direct ou indirect. Typiquement, ici, il sera indirect puisque la machine électrique principale 130 sera couplée aux roues motrices 20 via un différentiel. La source d’énergie utilisée pour alimenter le moteur à combustion interne 120 et la machine électrique principale 130 (via la pile à combustible) est la même. Il s’agit de dihydrogène (et d’oxygène puisé dans l’air ambiant). Le moteur à combustion interne 120 est directement alimenté en dihydrogène, tandis que la machine électrique principale 130 reçoit un courant électrique généré par un système de pile à combustible (ci-après appelée plus simplement « pile à combustible 110 ») qui est lui-même alimenté directement en dihydrogène. Le groupe motopropulseur 10 comporte alors un système de stockage 150 de dihydrogène qui est connecté au moteur à combustion interne 120 et à la pile à combustible 110. De manière préférentielle, il est également prévu un compresseur d’air électrique 160 (voir figures 3 et suivantes) adapté à insuffler de l’air sous pression en entrée de la pile à combustible 110 et en entrée du moteur à combustion interne 120 pour accroître leurs performances. Ce compresseur peut être partagé par la pile à combustible 110 et le moteur à combustion interne 120, ou il peut comporter deux systèmes distincts associés chacun à l’un de ces deux éléments. Préférentiellement aussi, il est prévu une batterie d’accumulateurs 170. Cette batterie peut être de type Lithium-Ion ou autre (Sodium-Ion, Batterie tout solide….). Elle présente une capacité utile inférieure à 1000 Wh, qui est adaptée à assurer des fonctions diverses, telles que par exemple (et de manière non limitative) le démarrage du moteur à combustion interne 120, l’alimentation en courant du compresseur d’air 160, et la récupération d’énergie en cas de freinage et/ou décélération du véhicule automobile. Elle assure en outre un lissage de la puissance de la pile à combustible 110 lors des phases transitoires, ainsi que la recharge de l’éventuelle batterie basse tension du véhicule (si ce dernier en comporte une). Cette batterie d’accumulateurs 170, du fait de sa capacité réduite, peut ne pas être utilisée comme batterie de traction. Dans ce cas, elle est connectée à un réseau électrique qui est distinct du réseau électrique d’alimentation de la machine électrique principale 130. Toutefois, en variante, cette batterie d’accumulateurs 170 pourrait être connectée de façon à pouvoir épauler la pile à combustible en alimentant la machine électrique principale 130. Dans ce cas, la batterie d’accumulateurs 170 ne vient pas non plus en surcroit de puissance maximum de la pile à combustible 110. Même si elle n’est pas dédiée à la traction du véhicule, elle pourra alimenter la machine électrique principale 130 dans certaines conditions (température, altitude…), jouer un rôle de lissage des transitoires dans les montées de puissance de la pile à combustible... Autrement formulé, elle pourra accompagner la pile dans sa montée dynamique de puissance comme peut le faire un système pile à combustible dit « full power », mais de façon beaucoup moins fréquente. On peut maintenant détailler les différents composants de ce groupe motopropulseur 10. Le système de stockage 150 de dihydrogène est agencé de façon à pouvoir alimenter tant la pile à combustible que le moteur à combustion interne. Il comporte à cet effet un ou plusieurs réservoirs qui sont interconnectés de façon que le dihydrogène stocké dans n’importe quel réservoir puisse être transmis tant à la pile à combustible qu’au moteur à combustion interne. Ce stockage peut être envisagé sous plusieurs formes : Gazeuse, Liquide ou solide en fonction de la maturité des technologies de stockage dihydrogène. Le moteur à combustion interne 120 pourrait se présenter sous des formes très variées. Il pourrait ainsi s’agir d’un moteur alternatif à pistons à deux ou quatre temps, à un ou plusieurs cylindres, en ligne ou à plat ou en V ou en W, à cycle de Beau de Rochas ou à cycles variés (Atkinson, Miller…..). Il pourrait également s’agir d’un moteur rotatif, d’un moteur à chambre sphérique et pistons louvoyants… La batterie d’accumulateurs 170 pourrait être du type Lithium-ion. Elle présentera de préférence une capacité comprise entre 300 et 500 Wh. La pile à combustible 110 pourra être de tout type, pour autant qu’elle permette d’oxyder le dihydrogène afin de produire de l’énergie électrique. Il pourra typiquement s’agir d’une pile à membrane échangeuse de protons, connue aussi sous le nom de pile à combustible à membrane électrolyte polymère ou PEMFC. Elle pourrait aussi être du type AEMFC en basse ou haute Température. Elle pourrait également être à membrane échangeuse de protons ou à membrane échangeuse d'anions. La pile à combustible est de préférence associée à un circuit d'électronique de puissance appelé « convertisseur DC-DC », permettant d’élever ou d’abaisser la tension continue délivrée par la pile. Toutefois, dans certains cas, l’architecture électrique peut ne pas comporter de convertisseur DC-DC si les tensions de la machine électrique principale et de la pile à combustible (voir aussi de la batterie d’accumulateurs) opèrent sur les mêmes plages et sont donc compatibles sur l’ensemble des configurations souhaitées. Le moteur à combustion interne et la pile à combustible seront dimensionnés de manière à développer des puissances mécanique et électrique pouvant dépendre de nombreux facteurs. En pratique, le moteur à combustion interne suralimenté sera utilisé la majeure partie du temps pour épauler la pile à combustible. Il pourra donc présenter une cylindrée réduite, typiquement comprise entre 500 et 2000 cm3 (en fonction de l’application de l’invention à des véhicules automobiles légers ou non, utilitaires ou non). Pour des camions, la cylindrée pourra même être supérieure. La pile à combustible sera alors dimensionnée de manière à pouvoir assurer les roulages urbains et périurbains sans l’aide du moteur à combustion interne. Elle sera ainsi choisie de manière à pouvoir développer une puissance électrique en continue notée x (en kW) et une puissance électrique pic notée y (en kW). Le choix des valeurs de x et y pourra alors dépendre de différents facteurs tels que le poids du véhicule, le segment du véhicule (c’est-à-dire sa catégorie, choisie par exemple parmi les dénominations suivantes : urbaine, citadine, monospace, compacte, berline, routière, sportif, utilitaire…). Ici, les valeurs de x et y sont définies en fonction du segment de véhicule. Elles sont ici également définies en fonction du cadrage attendu sur plusieurs critères de performances et d’agrément de conduite ainsi que de configurations de roulage. Typiquement, si la voiture appartient à la catégorie « citadine polyvalente » et si le cadrage en termes de prestation et de marché répond à une offre client, on pourra choisir les valeurs suivantes : x = 25 kW et y = 40 kW. Sur la , on a représenté une première architecture générale du groupe motopropulseur dite « en série ». Dans cette architecture, le moteur à combustion interne 120 est couplé à une génératrice électrique 121 qui permet de transformer l’énergie mécanique du moteur en énergie électrique. La machine électrique principale 130 est ainsi branchée de manière à pouvoir être alimentée en courant électrique tant par la pile à combustible 110 que par la génératrice électrique 121. Le moteur à combustion interne 120 n’est donc pas couplé aux roues motrices 20 du véhicule. On notera ici que la génératrice électrique 121 assurera la fonction d’alterno-démarreur, de façon à pouvoir démarrer le moteur à combustion interne 120. Elle pourra être alimentée électriquement dans ce cas soit par la pile à combustible 110, soit par la batterie d’accumulateurs 170, soit par les deux à la fois, éventuellement via un ou des convertisseurs DC-DC. Dans l’exemple de la , la machine électrique principale est couplée aux roues motrices 20 via un réducteur de vitesses 132 (mono ou multi-rapports). En variante, elle pourrait être couplée directement aux roues motrices, sans réducteur (compte tenu de son couple et de sa vitesse, qui doivent être adaptées à la prestation). Typiquement, dans cette variante, la machine électrique principale pourrait comporter plusieurs moteurs-roues distincts, c’est-à-dire plusieurs moteurs directement intégrés dans des roues motrices. Sur la , on a représenté une seconde architecture du groupe motopropulseur 10 dite « en parallèle ». Dans cette architecture, le moteur à combustion interne 120 est couplé aux roues motrices 20, de préférence par un système de transmission. Ce système peut être de natures différentes, il peut s’agir par exemple d’une boîte de vitesses 122 manuelle ou automatique. La pile à combustible 110 alimente alors la machine électrique principale 130 soit seule, soit en étant épaulée par la batterie d’accumulateurs 170. La machine électrique principale 130 est alors couplée soit à un arbre du système de transmission (ici la boîte de vitesses 122), soit directement aux roues motrices 20 du véhicule automobile. On peut ici prévoir que le moteur à combustion interne 120 et la machine électrique principale 130 soient couplés aux mêmes roues motrices (en traction ou en propulsion) ou à des roues différentes (en quatre roues motrices). Ainsi, dans ce dernier cas, la machine électrique principale 130 pourrait par exemple être couplée aux roues avant du véhicule tandis que le moteur à combustion interne 120 serait couplé aux roues arrière. Dans cette architecture, il est en outre de préférence prévu au moins une machine électrique auxiliaire 140, de puissance de 30 à 80 % inférieure à la puissance de la machine électrique principale 130, qui est couplée aux roues motrices 20 du véhicule automobile (directement ou via la boîte de vitesses 122). Il pourra s’agir typiquement d’un alterno-démarreur (typiquement de type BSG) ou d’un démarreur à haute tension (de type HSG). D’autres types de génératrices électriques peuvent être envisagées. En variante, cette machine électrique auxiliaire 140 pourrait être couplée au moteur à combustion interne 120, de manière que sa seule fonction soit de démarrer ce moteur. De préférence, la récupération d’énergie au freinage sera assurée par la machine électrique principale 130 mais elle pourrait en variante être assurée par la machine électrique auxiliaire 140. Sur les figures 3 et suivantes, on a représenté de façon plus détaillée différents modes de réalisation du groupe motopropulseur 10, pouvant présenter l’une ou l’autre des deux architectures précitées. Dans le premier mode de réalisation illustré sur la (conforme à l’architecture série de la ), le moteur à combustion interne 120 est de préférence du type rotatif. Il présente alors un encombrement si réduit qu’il peut être placé dans le prolongement de la pile à combustible 110. On parle d’architecture en ligne. La pile à combustible 110 est ici associée à un convertisseur DC-DC 111 (comme expliqué supra, on pourrait en variante se passer de convertisseur) qui est placé à l’opposé de la sortie du moteur à combustion interne 120 et qui est prévu pour alimenter la machine électrique principale (non représentée). Elle présente à titre d’exemple un rendement de l’ordre de 50 à 65% et est adaptée à développer une puissance électrique continue de 25kW et en pic de 40 kW. De son côté, le moteur à combustion interne 120 est couplé à une génératrice électrique 121 placée à l’opposé de la pile à combustible 110, laquelle génératrice électrique peut éventuellement avoir une fonction de démarreur. Ce moteur à combustion interne 120 est par exemple adapté à développer une puissance maximum de 50 kW en cohérence avec le dimensionnement de la pile à combustible, il présente un rendement de l’ordre de 40 à 45 % (voire plus) tandis que le rendement de la génératrice électrique 121 est de 95% environ. Ainsi, cette partie du groupe motopropulseur permet dans cet exemple de développer une puissance électrique de 40kW en continue et de 47 kW en pic. On notera ici que la génératrice électrique 121 permet de recharger la batterie d’accumulateurs 170, grâce à un autre convertisseur DC-DC. En variante, cette batterie d’accumulateurs 170 pourrait permettre d’alimenter en courant le compresseur électrique 160 si les tensions sont compatibles. Sinon l’ajout d’une batterie dite basse tension (de 12 à 14V) en sus sera nécessaire, avec un convertisseur DC-DC additionnel. On rappelle à ce sujet que les convertisseur DC-DC ne sont nécessaires que si les composants ne fonctionnent as dans des plages de tension compatibles. Dans le second mode de réalisation illustré sur la (conforme à l’architecture parallèle de la ), la pile à combustible 110 est ici encore associée à un convertisseur DC-DC 111 pour alimenter la machine électrique principale (non représentée). Elle présente à titre d’exemple un rendement de l’ordre de 50 à 65 % et est adaptée à développer une puissance électrique 25kW en continue et 43 kW en pic. De son côté, le moteur à combustion interne 120 est couplé aux roues motrices du véhicule par l’intermédiaire d’une boîte de vitesses 122, ici de type « Renault e-Tech ». Une telle boîte de vitesses est décrite par exemple dans le document « 2L/100km Eolab to global PHEV-HEV project solution » de Nicolas Fremau, Ahmed Ketfi et antoine Vignon. Dans cette configuration, le moteur à combustion interne 120 est accompagné de deux moteurs électriques, à savoir la machine électrique principale 130 et la machine électrique auxiliaire 140 prenant ici la forme d’un démarreur haute tension de type HSG (de l’anglais « High-Voltage Starter Generator »), et d’une boîte de vitesses 122 multimodes innovante à crabots sans embrayage. L’association des moteurs électriques et de la boîte à crabots permet d’optimiser et de lisser les passages de rapports. La machine électrique auxiliaire 140 développe par exemple une puissance allant jusqu’à 30kW en pic. Son rendement est de l’ordre de 93%. On notera ici que le démarreur haute tension permet d’alimenter la batterie d’accumulateurs, grâce à un autre convertisseur DC-DC (à moins que leurs tensions soient compatibles), et que cette batterie permet d’alimenter le compresseur électrique. Si les tensions ne sont pas compatibles, l’ajout d’une batterie dite basse tension (12-14V) en sus sera appliquée. On notera cette fois sur la que la pile à combustible 111 et le moteur à combustion interne 120 sont cette fois disposés côte-à-côte, pour des raisons d’encombrement, considérant que le moteur est du type à cylindres en ligne. On notera cette fois sur la que l‘on privilégiera une disposition « côte à côte » de la pile à combustible 110 et du moteur à combustion interne 120, pour des raisons d’encombrement, considérant que le moteur peut être du type à cylindres en ligne, à plat ou en V. Avant de décrire les autres modes de réalisation, on pourra observer que dans ces modes, le groupe motopropulseur comportera une partie commune (appelée ci-après partie générique GEN) comprenant : - la pile à combustible 110 électriquement connectée à la machine électrique principale 130 (dont on rappelle qu’elle peut comporter un ou plusieurs moteurs), à la machine électrique auxiliaire 140, et à la batterie d’accumulateurs 170 (toutes ces connections étant réalisées via un ou plusieurs convertisseurs DCDC quoiqu’une variante, si les plages de tensions sont compatibles, on puisse se passer de ces convertisseurs), - un moteur à combustion interne 120 couplé à la machine électrique auxiliaire 140, - la machine électrique principale 130, - la batterie d’accumulateurs 170 qui peut alimenter électriquement la ou les machines électriques (à l’inverse elle peut être aussi recharger électriquement par la ou les machines électriques ainsi que par le système pile à combustible 110). Sur la , en sus de la partie générique GEN, cette architecture comporte les spécificités suivantes : - La machine secondaire additionnelle 140, couplée au moteur à combustion interne 120, joue le rôle ici de Génératrice (transformation de la puissance mécanique du moteur à combustion interne en puissance électrique) connectée et pouvant alimenter électriquement la ou les machines principales de traction et/ou recharger la batterie principale 170. - La ou les machines électriques principales de traction est couplée aux roues via une chaine de transmission 122 qui peut être de plusieurs natures possibles, à savoir toutes technologies de boite de vitesses ou réducteur qu’elles soient mécaniques ou automatiques. - L’ensemble de ce groupe motopropulseur peut motoriser indépendamment le train avant (traction) comme le train arrière (propulsion) et peut même être doublé dans certaines variantes (1 sur chaque train) afin d’obtenir une version quatre roues motrices. - Il est important de rappeler que le nombre de convertisseurs DCDC 111 qui apparait sur le schéma de principe est complètement dépendant de la capacité des différents composants (110,170,130,140) qui y sont connectés à fonctionner sur des plages de tensions électriques compatibles. On peut même ne pas avoir besoin de convertisseur DCDC 111 si tous ces composants sont capables de fonctionner sur des plages de tensions électriques compatibles. - Comme indiqué dans la partie générique GEN, la ou les machines électriques principales de traction 130 peuvent être de plusieurs natures et topologies. La montre un exemple d’architecture qui ne se veut pas exhaustive la ou les machines électriques principales de traction 130 peuvent à la fois être associées à un système de transmission 122 mais des variantes avec des topologies similaires existent sans système de transmission 122. Ces machines électriques 130 peuvent également prendre la forme de moteurs roue (intégrés directement dans les roues). Le moteur à combustion interne 120 et le système pile à combustible 110 alimentant tous les 2 électriquement la ou les machines de traction, on peut imaginer une multitude de combinaisons possibles entre les différentes topologies machines électriques et leur emplacement dans le véhicule que nous ne citerons pas ici tellement elles sont nombreuses. Illustration par quelques exemples : o une ou des machines électrique principales de traction sur train avant + une ou des machines électrique principales de traction sur train arrière o une ou des machines électrique principales de traction sur train avant + deux moteurs roues sur train arrière o 2 moteurs roue sur le train avant et 2 moteurs roue sur le train arrière Etc …… Sur la , en sus de la partie Générique GEN cette architecture comporte les spécificités suivantes : - Ici le moteur à combustion interne 120 est couplé aux roues motrices 20 du véhicule par l’intermédiaire d’un train épicycloïdal 122 et d’une boite de vitesses 122A pouvant être de plusieurs natures, en effet tous types de boites de vitesses peuvent être envisagés : manuelles comme automatiques. L’ensemble est particulier puisqu’il est de type « power split device ». Un tel système de transmission est décrit dans le document « Toyota's Develops New Hybrid System, High-voltage Control Architecture Increases Efficiency, Driving Pleasure, 17 avril 2003 ». Contrairement au document joint expliquant le fonctionnement général du Split Power la batterie Hybride de traction du système Toyota alimentant les différentes machines électriques (nommées Motor et Generator dans le document) et autres fonctions est remplacée avantageusement ici par le système pile à combustible 110 identifié comme générateur de puissance électrique (épaulé par la batterie principale 170 en cas de besoin et/ou autres fonctions à couvrir). - Cette architecture comporte donc un train épicycloïdal 122 composé classiquement de trois parties (planétaire, porte-satellites et couronne) qui forment trois entrées, dont une couplée à l’arbre de sortie du moteur à combustion interne 120 (le vilebrequin), une autre couplée à l’arbre de sortie de la machine électrique principale 130 et une troisième couplée à un arbre de sortie d’un moteur électrique auxiliaire 140. - La machine électrique de traction principale 130 et le moteur à combustion interne 120 entrainent ici le même train moteur. - On notera également qu’avec cette architecture les roues motrices peuvent être les roues avant (traction) ou les roues arrière du véhicule (propulsion), et qu’il est possible de doubler le système pour réaliser une version 4 roues motrices - Comme indiqué dans la partie générique GEN et en introduction, la ou les machines électriques principales de traction 130 peuvent être de plusieurs natures et topologies, ce qui est également vrai pour la machine électrique secondaire 140. Sur la , qui est assez similaire à l’architecture représentée sur la , en sus de la partie Générique GEN cette architecture comporte les spécificités suivantes : - le moteur à combustion interne 120 est cette fois couplé directement à un système de transmission 122 qui prend ici pour l’exemple la forme d’une boite type Renault e-Tech hybride dont le descriptif se trouve dans le document ci-après « 2L/100km Eolab to global PHEV-HEV project solution ». Contrairement au document joint expliquant le fonctionnement général du système Renault e-tech hybride, la batterie Hybride de traction de ce système assurant toutes les fonctions décrites (y compris lors des passages de vitesses) en alimentant les machines électriques 130 et 140 est remplacée avantageusement ici par le système pile à combustible 110 identifié comme générateur de puissance électrique (épaulé par la batterie principale 170 en cas de besoin et/ou autres fonctions à couvrir). - La machine électrique de traction principale 130 et la machine électrique secondaire 140 sont intégrées à la boite de vitesse et y sont couplées mécaniquement - La machine électrique de traction principale 130 et le moteur à combustion interne 120 entrainent ici le même train moteur. - Cette architecture de boite de vitesses comprend donc plusieurs rapports de boites dédiées au moteur à combustion interne 120 et d’autres aux machines électriques 130 et 140, ces rapports dans leur nombre et ratio de démultiplication peuvent être à combinaisons multiples (non spécifié ici). Sur la en sus de la partie Générique GEN cette architecture comporte les spécificités suivantes : - La spécificité de cette architecture est que la ou les machines électriques principales de traction 130 se trouvent couplés aux roues 20 par l’intermédiaire d’un système de transmission 133 (tous types de boites de vitesses ou réducteur possibles manuels ou automatiques) sur un train moteur différent du train sur lequel les roues 20 sont couplées au moteur à combustion interne 120 via un système de transmission 122 (tous types de boites de vitesses possibles manuels ou automatiques). Cela fait donc de cette architecture une architecture 4 roues motrices. - Indifféremment la ou les machines électriques principales de traction 130 et son système de transmission 133 peuvent se trouver sur le train arrière ou le train avant. Et inversement pour le moteur à combustion interne 120 et son système de transmission 122 ainsi que sa machine électrique secondaire 140. Sur les figures 9, 10 et 11, l’architecture est globalement similaire à celle représentée sur la pour l’architecture A4 mais avec une spécificité concernant la machine électrique principale de traction 130 : - , la spécificité de cette architecture est que les machines électriques principales de traction 130 sont des moteur-roues électriques (deux par train) qui est un ensemble qui comprend un moteur 130 chacun incorporé dans une roue 20 (avec son onduleur ou avec onduleur déporté), lequel est capable de propulser un véhicule. L'avantage principal d'un tel système est son encombrement réduit et le fait qu'il ne nécessite pas de transmission. Dans cette architecture, les deux moteur-roues 130 peuvent être indépendamment intégrés sur le train avant ou le train arrière et inversement pour le moteur à combustion interne 120. - , une variante est telle que les moteur-roues 130 et le moteur à combustion interne 120 sont intégrés sur le même train, cette variante devient deux roues motrices (traction ou propulsion en fonction du train choisi pour y intégrer le système complet). - , une autre variante est telle que chaque train accueille deux moteur-roues 130. Quel que soit le mode de réalisation utilisé, ce groupe motopropulseur 10 sera de préférence piloté selon la méthode suivante, par une unité électronique de traitement, ci-après appelée calculateur. Ce calculateur comporte à cet effet un processeur, une mémoire et différentes interfaces d'entrée et de sortie. Grâce à ses interfaces d'entrée, le calculateur est adapté à recevoir des données telles que le couple d’entraînement des roues motrices 20 souhaité (ce couple peut par exemple dépendre de la position de la pédale d’accélérateur du véhicule, ou être calculé). Grâce à ses interfaces de sortie, le calculateur est adapté à commander notamment la pile à combustible 110 et la machine électrique principale 130 et le moteur à combustion interne 120. Grâce à sa mémoire, le calculateur mémorise une application informatique, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le processeur permet la mise en œuvre par le calculateur du procédé décrit ci-après. Le procédé ici employé consiste à privilégier l’utilisation de la pile à combustible 110 par rapport au moteur à combustion interne 120. Ainsi, dès qu’un couple d’entraînement positif est requis, la pile à combustible 110 sera activée afin d’alimenter en courant la machine électrique principale 130. De cette façon, les émissions polluantes du groupe motopropulseur seront réduites et le rendement sera accru. En pratique, le moteur à combustion interne 120 sera démarré soit dans des conditions de fonctionnement difficiles pour la pile à combustible, par exemple lorsque la température extérieure est inférieure à un seuil (typiquement quand elles sont négatives, mais aussi pour des températures extérieures élevées supérieures à 35°C par exemple, qui amènerait la pile à combustible à demander des dimensionnements de refroidissement très conséquents, ou lorsque la puissance d’entraînement requise augmente rapidement et que la pile à combustible 110 n’est pas en mesure de suivre cette demande). On pourra aussi démarrer le moteur à combustion interne 120 lorsque la pile à combustible n’est pas en mesure de satisfaire à elle-seule la demande de puissance. Avantageusement, le moteur à combustion interne 120 pourra aussi être démarré afin de préserver la durée de vie de la pile à combustible 110. Pour cela, différentes stratégies seront utilisées. De même avec le vieillissement naturel du système pile à combustible 110, le moteur à combustion interne 120 complètera progressivement durant la vie du véhicule automobile le manque de fourniture de puissance de la pile à combustion qui aura perdu de ses performances. L’une de ces stratégies serait que, lorsque le véhicule roule à vitesse sensiblement constante au-dessus d’un seuil (par exemple 100 km/h), on active le moteur à combustion interne 120 de façon à réduire la puissance que la pile à combustible 110 doit délivrer en continu sur de longues distances. Bien entendu, la présente invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention. En résumé, on pourra reformuler l’idée à la base du document, de la façon suivante : Le groupe motopropulseur comporte : - une ou plusieurs machines électriques principales de traction et son/leur onduleur fonction de la technologie machine choisie et pouvant couvrir toutes les topologies de machine électrique possibles (machine Haute (> 60V à 800V) ou basse tension ( - Une ou plusieurs systèmes de transmission aux roues (au sens ensemble d’éléments mécaniques permettant la transmission de puissance) qui peuvent être de plusieurs natures : boite de vitesse, réducteur, train épicycloïdal…….., fonction de l’architecture système choisie. -Une machine électrique additionnelle et son onduleur plus ou moins puissante fonction de l’architecture choisie pouvant assurer plsuierus fonctions décrites plus bas. Cette machine peut couvrir toutes les topologies de machine électrique possibles (machine Haute (> 60V à 800V) ou basse tension ( -Une « petite » Batterie Principale de type Lithium-Ion ou autres (Sodium-Ion, Batterie tout solide….) de tension définie par le choix de l’architecture (de 48 à 800V). -Une batterie basse tension si besoin (12-14V à 48V) et fonction du dimensionnement de la batterie ci-dessus. - Si besoin un ou plusieurs convertisseurs DCDC fonction de l’architecture choisie et des tensions de composants mis en œuvre mais certaines variantes d’architectures et choix de composants n’en requièrent pas - Un système complet de Pile à combustible Hydrogène basse ou haute température de type Pile à combustible à membrane échangeuse de protons ou Pile à combustible à membrane échangeuse d'anions, directement alimentée en dihydrogène et oxygène dans le véhicule (pas de reformage) et pouvant alimenter en puissance électrique la ou les machines électriques principales de traction et/ou la seconde machine électrique et/ou la Batterie Principale. - Un moteur Thermique à combustion interne « H2 » lui aussi alimentée en air et en dihydrogène avec ou sans boite de vitesses fonction de l’architecture retenue couplé directement aux roues ou à la machine électrique additionnelle. L’alimentation en air pourra être commune ou séparée de celle de la Pile à combustible. - Un système de stockage de dihydrogène embarqué (gazeux, liquide ou solide) muni de son système de remplissage et alimentant dans le vehicule automobile à la fois le moteur thermique à combustion interne et le système pile à combustible. - une pile à combustible alimentée en dihydrogène par ledit système de stockage et adaptée à générer un courant électrique alimentant la machine électrique principale. Groupe motopropulseur (10) comportant au moins une machine électrique principale (130), un système de stockage de dihydrogène (150) et une pile à combustible (110) alimentée en dihydrogène par ledit système de stockage (150) et adaptée à générer un courant électrique alimentant chaque machine électrique principale (130), caractérisé en ce qu’il comporte en outre un moteur à combustion interne (120) alimenté en dihydrogène par ledit système de stockage (150). Groupe motopropulseur (10) selon la revendication 1 pour véhicule automobile, dans lequel le moteur à combustion interne (120) comporte un arbre de sortie adapté à être couplé à des roues motrices (20) du véhicule automobile par une boîte de vitesses (122). Groupe motopropulseur (10) selon la revendication 2, dans lequel il est prévu une machine électrique auxiliaire (140) couplée au moteur à combustion interne (120). Groupe motopropulseur (10) selon la revendication 1, dans lequel le moteur à combustion interne (120) comporte un arbre de sortie couplé à une génératrice qui est adaptée à générer un courant électrique alimentant la machine électrique principale (130). Groupe motopropulseur (10) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel il est prévu au moins un compresseur d’air électrique (160) adapté à insuffler de l’air sous pression en entrée de la pile à combustible (110) et en entrée du moteur à combustion interne (120). Groupe motopropulseur (10) selon l’une des revendications 1 à 5, prévu pour être installé dans une véhicule automobile, dans lequel il est prévu une batterie d’accumulateurs (170) de capacité inférieure strictement à 1 kWh, qui est connectée de manière à récupérer l’énergie en cas de freinage et/ou décélération du véhicule automobile. Véhicule automobile comportant au moins une roue motrice (20), caractérisé en ce qu’il comporte un groupe motopropulseur (10) conforme à l’une des revendications précédentes, permettant de transmettre un couple à ladite au moins une roue motrice (20). Procédé de commande d’un groupe motopropulseur (10) conforme à l’une des revendications précédentes, dans lequel il est prévu : - une étape d’acquisition d’une donnée relative à un couple demandé au groupe motopropulseur (10) et - une étape d’activation de la pile à combustible (110) seule ou en combinaison avec le moteur à combustion interne (120), ou du moteur à combustion interne (120) seul. Procédé de commande selon la revendication 8, dans lequel le moteur à combustion interne (120) est activé en fonction de la température extérieure, de l’altitude et d’un niveau de vieillissement de la pile à combustible (110).