FR2774039A1 - Hybrid drive for motor vehicles with braking on the alternator - Google Patents
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- F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
- F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
- F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
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- F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
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Abstract
Description
"Groupe motopropulseur hybride
comportant des moyens de freinage de l'alternateur"
L'invention concerne un groupe motopropulseur pour véhicule à motorisation hybride comportant des moyens de freinage sur l'alternateur."Hybrid powertrain
comprising means for braking the alternator "
The invention relates to a powertrain for a hybrid motor vehicle comprising braking means on the alternator.
L'invention concerne plus particulièrement un groupe motopropulseur pour véhicule à motorisation hybride fonctionnant selon plusieurs modes, du type comportant un train épicycloïdal qui comporte une couronne, un planétaire et un porte-satellites liés en rotation à des organes du groupe motopropulseur tels qu'un arbre de sortie d'un moteur électrique, un arbre de sortie d'un moteur thermique, un arbre d'un rotor d'un alternateur et un pont destiné à transmettre une puissance motrice à des roues du véhicule, et du type dans lequel un module électronique relié à une batterie d'accumulateurs, commande notamment le fonctionnement du moteur électrique et de l'alternateur. The invention relates more particularly to a powertrain for a hybrid motor vehicle operating in several modes, of the type comprising a planetary gear which comprises a crown, a sun gear and a planet carrier linked in rotation to members of the powertrain such as a output shaft of an electric motor, an output shaft of a heat engine, a shaft of a rotor of an alternator and a bridge intended to transmit a driving power to the wheels of the vehicle, and of the type in which a electronic module connected to a storage battery, controls in particular the operation of the electric motor and the alternator.
On connaît de nombreux exemples de groupes motopropulseurs pour véhicules à motorisation hybride. Ceuxci relèvent essentiellement de deux groupes, les hybrides série et les hybrides parallèles
Les hybrides série sont des groupes motopropulseurs tels qu'un moteur à pistons ou une turbine entraîne un générateur qui produit de l'électricité pour alimenter un ou plusieurs moteurs électriques liés aux roues du véhicule. Une batterie d'accumulateurs permet de stocker l'énergie électrique pour faire fonctionner le moteur électrique.Numerous examples are known of powertrains for vehicles with hybrid motorization. These essentially fall into two groups, series hybrids and parallel hybrids
Series hybrids are powertrains such as a piston engine or a turbine that drives a generator that produces electricity to power one or more electric motors linked to the wheels of the vehicle. A storage battery stores electrical energy to run the electric motor.
Le document FR-A-2.734.318 décrit un tel groupe motopropulseur. Document FR-A-2,734,318 describes such a powertrain.
Le rendement d'une telle chaîne de transmission de la puissance est bon mais un tel dispositif présente l'inconvénient de nécessiter des organes électriques encombrants et pénalisants en terme de poids embarqué. Les organes utilisés doivent en effet assurer la propulsion du véhicule à toutes les vitesses, ce qui nécessite l'emploi d'organes de forte taille. De plus, en cas de défaillance d'un des organes électriques, le véhicule est immobilisé. The performance of such a power transmission chain is good, but such a device has the drawback of requiring bulky and penalizing electrical members in terms of on-board weight. The components used must in fact ensure the propulsion of the vehicle at all speeds, which requires the use of large components. In addition, in the event of failure of one of the electrical components, the vehicle is immobilized.
Les hybrides parallèles sont des groupes motopropulseurs dans lesquels un moteur thermique, un moteur électrique alimenté par une batterie d'accumulateurs, et une transmission sont couplés par l'intermédiaire d'un dispositif permettant de les lier en rotation les uns aux autres. Parallel hybrids are powertrains in which a heat engine, an electric motor powered by a storage battery, and a transmission are coupled by means of a device making it possible to link them in rotation with each other.
II s'agit généralement de dispositifs comportant un train épicycloïdal sur les éléments duquel sont couplés le moteur électrique, le moteur thermique et la transmission. Le moteur thermique est par exemple lié en rotation à la couronne, le moteur électrique au planétaire, et la transmission au portesatellites. These are generally devices comprising a planetary gear train on the elements of which the electric motor, the heat engine and the transmission are coupled. The heat engine is for example linked in rotation to the crown, the electric motor to the sun gear, and the transmission to the satellite doors.
Les groupes motopropulseurs de type hybride parallèle présentent l'avantage de pouvoir utiliser les deux types de propulsion thermique et électrique, alternativement ou simultanément. Les deux moteurs étant couplés l'un à l'autre, le véhicule peut par exemple fonctionner selon un mode purement électrique à basse vitesse, selon un mode hybride aux vitesses intermédiaires, et selon un mode purement thermique aux très hautes vitesses. Le passage d'un mode de fonctionnement à un autre est commandé par un module électronique qui assure toutes les fonctions de commande et de gestion de puissance. Cette disposition permet d'utiliser directement la puissance motrice du moteur thermique pour la propulsion du véhicule et par conséquent, le moteur électrique ne jouant qu'un rôle d'appoint, de n'utiliser que des organes électriques de taille et de poids réduits. Un des rôles dévolus au moteur thermique est de recharger la batterie d'accumulateurs par l'intermédiaire du moteur électrique utilisé en générateur. Un tel groupe motopropulseur ne nécessite donc pas de moteur électrique encombrant. En outre, la possibilité d'utiliser un des moteurs préférentiellement permet d'éviter que le véhicule ne soit immobilisé en cas de défaillance de l'autre moteur. Enfin, le couplage mécanique des organes permet de démarrer le moteur thermique en entraînant son arbre de sortie au lieu de le faire de façon conventionnelle avec un démarreur, ce qui permet de réaliser un gain de poids appréciable et de réduire les coûts de production. The powertrains of the parallel hybrid type have the advantage of being able to use both types of thermal and electric propulsion, alternately or simultaneously. The two motors being coupled to each other, the vehicle can for example operate in a purely electric mode at low speed, in a hybrid mode at intermediate speeds, and in a purely thermal mode at very high speeds. The transition from one operating mode to another is controlled by an electronic module which provides all the control and power management functions. This arrangement makes it possible to directly use the motive power of the heat engine for the propulsion of the vehicle and consequently, the electric motor playing only an auxiliary role, to use only electrical members of reduced size and weight. One of the roles assigned to the heat engine is to recharge the storage battery via the electric motor used as a generator. Such a powertrain therefore does not require a bulky electric motor. In addition, the possibility of using one of the motors preferentially makes it possible to prevent the vehicle from being immobilized in the event of failure of the other motor. Finally, the mechanical coupling of the members makes it possible to start the heat engine by driving its output shaft instead of doing it in a conventional manner with a starter, which makes it possible to achieve an appreciable saving in weight and to reduce production costs.
D'autres montages hybrides sont également connus, notamment ceux dans lesquels le moteur électrique et la transmission sont couplés à un des éléments du train épicycloïdal, et dans lesquels un alternateur est également couplé au train épicycloïdal à des fins de rechargement de la batterie d'accumulateurs. Dans ce type de montage ,le groupe motopropulseur dispose des deux sources de rechargement de la batterie d'accumulateurs que sont l'alternateur et le moteur électrique occasionnellement utilisé en générateur. Other hybrid arrangements are also known, in particular those in which the electric motor and the transmission are coupled to one of the elements of the planetary gear, and in which an alternator is also coupled to the planetary gear for the purpose of recharging the battery. Accumulators. In this type of assembly, the powertrain has two sources of recharging the accumulator battery that are the alternator and the electric motor occasionally used as a generator.
Un problème se pose néanmoins en ce qui concerne le fonctionnement de l'alternateur. Si l'on reprend la configuration évoquée ci-dessus, I'alternateur est, dans certaines conditions, inactif et entraîné par le moteur thermique en pure perte du fait de sa liaison au moteur thermique par l'intermédiaire du train épicycloïdal. A ce titre, il détourne une partie de la puissance en pure perte. II en résulte des pertes énergétiques diverses inacceptables pour un véhicule qui a vocation à être économique . II s'agit pour la plupart de pertes mécaniques de frottement au niveau de l'alternateur, mais aussi de pertes
Joule et d'origine électromagnétiques dans les bobinages de l'alternateur. A problem nevertheless arises with regard to the operation of the alternator. If we resume the configuration mentioned above, the alternator is, under certain conditions, inactive and driven by the heat engine in pure loss due to its connection to the heat engine via the planetary gear. As such, it diverts part of the power in pure loss. This results in various energy losses unacceptable for a vehicle which is intended to be economical. Most of these are mechanical friction losses at the alternator, but also losses
Joule and electromagnetic origin in the alternator windings.
Pour remédier à cet inconvénient, I'invention a pour but de limiter les pertes énergétiques dans l'alternateur quand celui-ci ne recharge pas la batterie d'accumulateurs. To overcome this drawback, the invention aims to limit the energy losses in the alternator when the latter does not recharge the storage battery.
L'invention propose dans ce but un groupe motopropulseur du type décrit précédemment caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de freinage de l'alternateur qui sont commandés par le module électronique et qui permettent l'immobilisation en rotation de son arbre de rotor. To this end, the invention proposes a powertrain of the type described above, characterized in that it includes means for braking the alternator which are controlled by the electronic module and which allow its rotor shaft to be immobilized in rotation.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- la couronne est liée en rotation à l'arbre de sortie du moteur thermique, le planétaire est lié en rotation à l'arbre de rotor de l'alternateur, et le porte-satellites est d'une part lié en rotation par l'intermédiaire d'une transmission primaire au moteur électrique, et d'autre part lié en rotation par l'intermédiaire d'une transmission secondaire au pont
- les moyens de freinage de l'alternateur comportent un frein fonctionnant en un mode actif ou en un mode inactif, et qui agit sur l'arbre du rotor de l'alternateur;
- selon un mode de fonctionnement hybride parallèle, le frein de l'alternateur est actif de sorte que le planétaire est immobilisé en rotation et que la puissance fournie par le moteur thermique est intégralement transmise au portesatellites par la couronne
- une partie de la puissance fournie par le moteur thermique est transmise au moteur électrique utilisé en génératrice pour recharger la batterie d'accumulateurs
-une partie de la puissance motrice provient du moteur électrique
- selon un mode de fonctionnement hybride mixte, le frein de l'alternateur est inactif de sorte que la puissance fournie par les moteurs thermique et électrique est transmise pour une part au porte-satellites par la couronne liée en rotation au moteur thermique et par la transmission primaire liée en rotation au moteur électrique, et pour une autre part au planétaire, afin d'entraîner l'alternateur mis en charge pour recharger la batterie d'accumulateurs, par l'intermédiaire de la transmission réalisée par l'engrènement des satellites du porte-satellites avec la couronne et le planétaire dans le train épicycloïdal
- selon un mode de fonctionnement de démarrage du moteur thermique, le frein de l'alternateur est inactif de sorte que la puissance du moteur électrique est transmise pour une part sous la forme de puissance motrice au porte-satellites par la transmission primaire liée en rotation au moteur électrique afin de déplacer le véhicule, et pour une autre part, à la couronne liée en rotation au moteur thermique afin de le faire démarrer quand le couple résistif opposé par le planétaire lié à l'arbre de rotor de l'alternateur mis en charge atteint une valeur suffisante pour que la couronne soit entraînée à la vitesse de démarrage du moteur thermique
- selon un mode de fonctionnement électrique, le frein de l'alternateur est inactif de sorte que la puissance fournie par le moteur électrique est transmise en totalité au portesatellites par la transmission primaire, le planétaire lié en rotation à l'alternateur mis hors charge étant fou et la couronne liée en rotation au moteur thermique arrêté étant immobile.According to other features of the invention
- the crown is linked in rotation to the output shaft of the heat engine, the sun gear is linked in rotation to the rotor shaft of the alternator, and the planet carrier is on the one hand linked in rotation by the intermediate of a primary transmission to the electric motor, and on the other hand linked in rotation via a secondary transmission to the bridge
the alternator braking means comprise a brake operating in an active mode or in an inactive mode, and which acts on the shaft of the alternator rotor;
- according to a parallel hybrid operating mode, the alternator brake is active so that the sun gear is immobilized in rotation and the power supplied by the heat engine is fully transmitted to the satellite carriers by the crown
- part of the power supplied by the heat engine is transmitted to the electric motor used as a generator to recharge the storage battery
- part of the driving power comes from the electric motor
- according to a mixed hybrid operating mode, the alternator brake is inactive so that the power supplied by the thermal and electric motors is partly transmitted to the planet carrier by the crown linked in rotation to the thermal engine and by the primary transmission linked in rotation to the electric motor, and for another part to the planetary, in order to drive the alternator charged to recharge the storage battery, by means of the transmission produced by the meshing of the satellites planet carrier with the crown and the planetary in the planetary gear
- according to an operating mode of the engine, the alternator brake is inactive so that the power of the electric motor is transmitted in part in the form of motive power to the planet carrier by the primary transmission linked in rotation to the electric motor in order to move the vehicle, and for another part, to the crown linked in rotation to the heat engine in order to make it start when the resistive torque opposed by the sun gear linked to the rotor shaft of the alternator set in load reaches a sufficient value for the crown to be driven at the starting speed of the engine
- according to an electrical operating mode, the alternator brake is inactive so that the power supplied by the electric motor is transmitted in full to the satellite carriers by the primary transmission, the sun gear linked in rotation to the alternator removed from load being idler and the crown linked in rotation to the stopped combustion engine being stationary.
- selon un mode de fonctionnement de rechargement de la batterie d'accumulateurs, le véhicule est arrêté de sorte que le porte-satellites lié au moteur électrique par l'intermédiaire de la transmission primaire et lié au pont par l'intermédiaire de la transmission secondaire est immobile, et le frein de l'alternateur est inactif de sorte que la puissance fournie par le moteur thermique est transmise en totalité à l'alternateur par
I'intermédiaire de la transmission réalisée par l'engrènement des satellites du porte-satellites avec la couronne et avec le planétaire dans le train épicycloïdal.- According to an operating mode of recharging the storage battery, the vehicle is stopped so that the planet carrier linked to the electric motor via the primary transmission and linked to the bridge via the secondary transmission is stationary, and the alternator brake is inactive so that the power supplied by the engine is transmitted in full to the alternator by
The intermediary of the transmission produced by the meshing of the satellites of the planet carrier with the crown and with the planetary in the planetary gear.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels
- La figure 1 est un schéma de principe d'un groupe motopropulseur suivant l'invention, comportant une batterie d'accumulateurs, un module électronique, deux moteurs électrique et thermique, un alternateur, et un frein associé à l'alternateur;
- La figure 2 est un schéma de fonctionnement des organes impliqués dans la chaîne de transmission de la puissance d'un groupe motopropulseur suivant l'invention représenté en un mode de fonctionnement assimilable à un mode de fonctionnement hybride parallèle;
- la figure 3 est un schéma analogue à celui de la figure 2 représentant un groupe motopropulseur suivant l'invention représenté en un mode de fonctionnement hybride mixte
- la figure 4 est un schéma analogue à celui de la figure 2 représentant un groupe motopropulseur suivant l'invention représenté en un mode de fonctionnement de démarrage du moteur thermique
- la figure 5 est un schéma analogue à celui de la figure 2 représentant un groupe motopropulseur suivant l'invention représenté en un mode de fonctionnement électrique ; et
- la figure 6 est un schéma analogue à celui de la figure 2 représentant un groupe motopropulseur suivant l'invention représenté en un mode de fonctionnement à l'arrêt permettant le rechargement de la batterie d'accumulateurs. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following detailed description for the understanding of which reference will be made to the accompanying drawings in which
- Figure 1 is a block diagram of a powertrain according to the invention, comprising a storage battery, an electronic module, two electric and heat engines, an alternator, and a brake associated with the alternator;
- Figure 2 is an operating diagram of the organs involved in the transmission chain of the power of a powertrain according to the invention shown in an operating mode comparable to a parallel hybrid operating mode;
- Figure 3 is a diagram similar to that of Figure 2 showing a powertrain according to the invention shown in a hybrid hybrid operating mode
- Figure 4 is a diagram similar to that of Figure 2 showing a powertrain according to the invention shown in an operating mode of starting the heat engine
- Figure 5 is a diagram similar to that of Figure 2 showing a powertrain according to the invention shown in an electric operating mode; and
- Figure 6 is a diagram similar to that of Figure 2 showing a powertrain according to the invention shown in a stopped operating mode for recharging the storage battery.
On voit sur la figure 1 I'ensemble d'un groupe motopropulseur hybride 10 réalisé suivant l'invention. De manière connue, le groupe motopropulseur 10 comporte une batterie d'accumulateur 12 reliée électriquement à un alternateur 16 et à un moteur électrique 24 par l'intermédiaire d'un module électronique 14. Le module électronique 14 commande la mise en charge en cas de besoin de l'alternateur 16 en commandant le passage d'un courant continu en provenance de la batterie d'accumulateurs 12 dans un inducteur (non représenté) de l'alternateur 16. Le module électronique 14 peut commander un fonctionnement analogue du moteur électrique 24, utilisé alors en alternateur, ou l'utiliser en moteur électrique à des fins de propulsion du véhicule. FIG. 1 shows a set of a hybrid powertrain 10 produced according to the invention. In known manner, the powertrain 10 comprises a storage battery 12 electrically connected to an alternator 16 and to an electric motor 24 via an electronic module 14. The electronic module 14 controls the charging in the event of need for the alternator 16 by controlling the passage of a direct current coming from the storage battery 12 in an inductor (not shown) of the alternator 16. The electronic module 14 can control a similar operation of the electric motor 24 , then used as an alternator, or use it as an electric motor to propel the vehicle.
Selon un exemple de réalisation, un pont 22 transmet aux roues du véhicule (non représentées) une puissance motrice qu'il reçoit d'un train épicycloïdal 30 par l'intermédiaire d'une courroie de transmission secondaire 20. Le train épicycloïdal 30 reçoit et transmet la puissance en provenance des divers organes du groupe motopropulseur 10. Ces organes sont un moteur thermique 28 directement accouplé au train épicycloïdal 30, un moteur électrique 24 accouplé au train épicycloïdal 30 par l'intermédiaire d'une courroie de transmission primaire 26, et un alternateur 16 dont un arbre 40 de rotor est accouplé directement au train épicycloïdal 30. According to an exemplary embodiment, a bridge 22 transmits to the vehicle wheels (not shown) a motive power which it receives from a planetary gear 30 by means of a secondary transmission belt 20. The planetary gear 30 receives and transmits power from the various organs of the powertrain 10. These organs are a heat engine 28 directly coupled to the planetary gear 30, an electric motor 24 coupled to the planetary gear 30 via a primary transmission belt 26, and an alternator 16, a rotor shaft 40 of which is directly coupled to the planetary gear train 30.
De manière connue, le train épicycloïdal 30 comporte une couronne 32 liée en rotation au moteur électrique 24. Le train épicycloïdal 30 comporte aussi un porte-satellites 38 dont un premier jeu de dentures 42 engrène avec la courroie de transmission primaire 26 entraînée en rotation par un pignon de sortie 23 porté par l'arbre de sortie du moteur électrique 24, et un deuxième jeu de dentures 44 qui engrène avec la courroie de transmission secondaire 20 qui est liée en rotation avec un pignon d'entrée 21 porté par l'arbre d'entrée du pont 22. In known manner, the planetary gear 30 comprises a ring 32 linked in rotation to the electric motor 24. The planetary gear 30 also includes a planet carrier 38, a first set of teeth 42 of which meshes with the primary transmission belt 26 driven in rotation by an output pinion 23 carried by the output shaft of the electric motor 24, and a second set of teeth 44 which meshes with the secondary transmission belt 20 which is linked in rotation with an input pinion 21 carried by the shaft entrance to bridge 22.
Le train épicycloïdal 30 comporte un planétaire 36 solidaire de l'arbre 40 du rotor (non représenté) de l'alternateur 16. La couronne 32, le porte-satellites 38 et le planétaire 36 sont mis en relation les uns avec les autres par l'intermédiaire de l'engrènement des satellites 34, solidaires du porte-satellites 38, avec le planétaire 36 et la couronne 32. The planetary gear 30 includes a sun gear 36 secured to the shaft 40 of the rotor (not shown) of the alternator 16. The crown 32, the planet carrier 38 and the sun gear 36 are brought into contact with one another by the 'Intermediate of the meshing of the satellites 34, integral with the planet carrier 38, with the sun gear 36 and the crown 32.
Conformément à l'invention, le groupe motopropulseur 10 comporte un frein 18 qui permet, lorsqu'il est actif de bloquer l'arbre 40 du rotor d'alternateur 16. According to the invention, the powertrain 10 includes a brake 18 which, when active, makes it possible to block the shaft 40 of the alternator rotor 16.
Le schéma de la figure 2 illustre le cheminement de la puissance au sein du groupe motopropulseur 10 selon un mode de fonctionnement hybride parall.èle. The diagram in FIG. 2 illustrates the flow of power within the powertrain 10 according to a parallel hybrid operating mode.
Le passage au mode de fonctionnement hybride parallèle est déterminé par le module électronique 14 décrit à la figure 1, notamment lorsque les conditions de fonctionnement du véhicule nécessitent le recours à une source de puissance motrice supérieure à celle que peut fournir le moteur électrique 24. The transition to parallel hybrid operating mode is determined by the electronic module 14 described in FIG. 1, in particular when the operating conditions of the vehicle require the use of a source of motive power greater than that which the electric motor 24 can provide.
Dans cette configuration, le groupe motopropulseur 10 quitte un mode de fonctionnement hybride mixte décrit ultérieurement en référence à la figure 2, dans lequel les moteurs thermique 28 et électrique 24 sont en fonctionnement. In this configuration, the powertrain 10 leaves a hybrid hybrid operating mode described later with reference to FIG. 2, in which the thermal 28 and electric 24 motors are in operation.
Lors du passage au mode de fonctionnement hybride parallèle, le moteur électrique 24 est coupé et le moteur thermique 28 continue de fonctionner. En effet, la composition des vitesses au sein du train épicycloïdal 30 est telle que lors de l'arrêt du moteur électrique 24, le planétaire 36, et par conséquent l'arbre de rotor 40 de l'alternateur 16 passe par un état dans lequel sa vitesse est nulle. A ce moment, le module électronique 14 (figure 1) commande le blocage du frein 18 d'alternateur 16. La couronne 32 entrainée par le moteur thermique 28 engrène avec les satellites 34 du porte-satellites 38 qui roulent sur le planétaire immobile 36. Le porte-satellites 38 transmet alors l'intégralité de la puissance du moteur thermique 28 au pont 22 par l'intermédiaire de la courroie de transmission secondaire 20. Le frein 18 d'alternateur 16 évite toute rotation du planétaire 36 et par conséquent toute dissipation de la puissance du moteur thermique 28 par l'alternateur 16.When switching to the parallel hybrid operating mode, the electric motor 24 is cut off and the heat engine 28 continues to operate. Indeed, the composition of the speeds within the planetary gear train 30 is such that when the electric motor 24 stops, the sun gear 36, and consequently the rotor shaft 40 of the alternator 16 goes through a state in which its speed is zero. At this moment, the electronic module 14 (FIG. 1) controls the blocking of the alternator brake 18 16. The crown 32 driven by the heat engine 28 meshes with the satellites 34 of the planet carrier 38 which roll on the stationary sun gear 36. The planet carrier 38 then transmits all of the power from the heat engine 28 to the deck 22 via the secondary transmission belt 20. The alternator brake 18 16 prevents any rotation of the sun gear 36 and consequently any dissipation of the power of the heat engine 28 through the alternator 16.
Ainsi, le porte-satellites 38 transmet la puissance du moteur thermique 28 au pont 22, mais peut aussi en transmettre une partie au moteur électrique 24, si celui-ci est mis en charge pour être utilisé en générateur, afin de recharger la batterie d'accumulateur 12. La mise en charge du moteur électrique 24 est commandée par le module électronique 14 si la batterie d'accumulateurs 12 (figure 1) nécessite une recharge. Le module électronique 14 (figure 1) peut également commander le moteur électrique 24 de manière qu'il fournisse une puissance d'appoint pour, par exemple, permettre une accélération plus franche du véhicule. Thus, the planet carrier 38 transmits the power of the heat engine 28 to the deck 22, but can also transmit part of it to the electric motor 24, if the latter is charged to be used as a generator, in order to recharge the battery d accumulator 12. The charging of the electric motor 24 is controlled by the electronic module 14 if the accumulator battery 12 (FIG. 1) requires recharging. The electronic module 14 (FIG. 1) can also control the electric motor 24 so that it provides additional power to, for example, allow more frank acceleration of the vehicle.
Ce mode de fonctionnement est particulièrement avantageux, car il permet, pour de hautes vitesses du véhicule pour lesquelles la propulsion électrique est insuffisante, de fournir une puissance motrice venant du moteur thermique 28 directement au pont 22 sans passer par l'intermédiaire d'un quelconque organe électrique, afin d'assurer une propulsion à grande vitesse du véhicule. This operating mode is particularly advantageous because it makes it possible, for high vehicle speeds for which the electric propulsion is insufficient, to supply a driving power coming from the heat engine 28 directly to the deck 22 without passing through any electrical unit, to ensure high speed propulsion of the vehicle.
Par ailleurs, le moteur électrique 24 n'est pas sollicité de façon continue, ce qui permet de conserver l'énergie électrique stockée dans la batterie d'accumulateurs 12 en vue d'un fonctionnement électrique ultérieur. En effet, le moteur thermique 28 est volontairement employé dans une plage de régime où il fournit son couple maximum, ce qui lui permet à la fois d'entraîner le pont 22 et le moteur électrique 24 utilisé en générateur pour recharger de façon significative la batterie d'accumulateurs 12. Furthermore, the electric motor 24 is not stressed continuously, which makes it possible to conserve the electrical energy stored in the storage battery 12 for subsequent electrical operation. Indeed, the engine 28 is voluntarily used in a speed range where it provides its maximum torque, which allows it to both drive the bridge 22 and the electric motor 24 used as a generator to significantly recharge the battery. accumulators 12.
Le schéma de la figure 3 illustre un mode de fonctionnement hybride mixte du groupe motopropulseur 10 réalisé suivant l'invention. The diagram in FIG. 3 illustrates a hybrid hybrid operating mode of the powertrain 10 produced according to the invention.
Dans cette configuration, le frein 18 porté par l'arbre de rotor 40 de l'alternateur 16 est inactif. La puissance motrice transmise au roues du véhicule par l'intermédiaire de la courroie 20 et du pont 22 résulte d'une composition de vitesses dans le train épicycloïdal 30 entre la vitesse du portesatellites 38, solidaire du moteur électrique 24 par l'intermédiaire de la courroie de transmission primaire 26, de la couronne 32, solidaire du moteur thermique 28, et du planétaire,solidaire de l'arbre de rotor d'alternateur 40. In this configuration, the brake 18 carried by the rotor shaft 40 of the alternator 16 is inactive. The driving power transmitted to the vehicle wheels via the belt 20 and the bridge 22 results from a composition of speeds in the planetary gear train 30 between the speed of the satellite gates 38, integral with the electric motor 24 via the primary transmission belt 26, of the crown 32, secured to the heat engine 28, and of the sun gear, secured to the alternator rotor shaft 40.
En fonction de la puissance requise pour la propulsion du véhicule, le module électronique 14 (figure 1) régule la vitesse et le couple fourni par le moteur électrique 24, et régule le couple résistif demandé par l'alternateur 16 en régulant sa charge. Le même module électronique 14 commande le fonctionnement du moteur thermique 28 de façon à fournir en toutes circonstances les régime et couple les plus appropriés à la propulsion du véhicule. Depending on the power required for the propulsion of the vehicle, the electronic module 14 (Figure 1) regulates the speed and the torque supplied by the electric motor 24, and regulates the resistive torque requested by the alternator 16 by regulating its load. The same electronic module 14 controls the operation of the heat engine 28 so as to provide in all circumstances the speed and torque most suitable for the propulsion of the vehicle.
En outre, L'arbre 40 du rotor de l'alternateur 16 n'est pas freiné par le frein 18, ce qui permet de recharger la batterie d'accumulateurs 12 par l'intermédiaire de l'alternateur 16 mis en charge. Avantageusement, pour des petites et moyennes vitesses du véhicule correspondant à un usage en limite d'agglomération, cette configuration permet d'assurer la propulsion du véhicule suivant un mode de fonctionnement auquel participent le moteur électrique 24 et le moteur thermique 28, ce qui est un gage de faibles émissions polluantes. In addition, the shaft 40 of the rotor of the alternator 16 is not braked by the brake 18, which makes it possible to recharge the storage battery 12 by means of the alternator 16 being charged. Advantageously, for low and medium speeds of the vehicle corresponding to use at the agglomeration boundary, this configuration makes it possible to ensure the propulsion of the vehicle according to an operating mode in which the electric motor 24 and the heat engine 28 participate, which is a guarantee of low polluting emissions.
Conformément à l'invention, la figure 4 illustre le mode de fonctionnement de démarrage du moteur thermique 28. According to the invention, FIG. 4 illustrates the operating mode for starting the heat engine 28.
Lorsque la propulsion du véhicule est, comme il sera décrit plus loin en relation avec la figure 5, assurée uniquement par le moteur électrique 24, le moteur thermique 28 peut être démarré par l'intermédiaire de la chaîne de transmission de puissance. En effet, le porte-satellites 38 reçoit la puissance du moteur électrique 24 par l'intermédiaire de la courroie de transmission primaire 26 et la transmet au pont 22 par l'intermédiaire de la courroie de transmission secondaire 20. When the propulsion of the vehicle is, as will be described later in connection with FIG. 5, provided only by the electric motor 24, the heat engine 28 can be started via the power transmission chain. In fact, the planet carrier 38 receives the power from the electric motor 24 via the primary transmission belt 26 and transmits it to the bridge 22 via the secondary transmission belt 20.
Lorsque le module électronique commande le démarrage du moteur thermique 28,1'alternateur 16 est mis en charge. Il s'ensuit l'apparition d'un couple résistif sur l'arbre de rotor 40 qui s'oppose au mouvement de rotation du planétaire 36 et permet par l'intermédiaire du porte-satellites 38 et des satellites 34 qui roulent sur le planétaire 36, la transmission de la puissance en provenance du moteur électrique 24 à la couronne 32 du train épicycloïdal 30. La couronne 32 entraîne le moteur thermique 28. Lorsque la couronne 32 entraîne le moteur thermique 28 à une vitesse suffisante, celui-ci démarre. When the electronic module controls the starting of the heat engine 28, the alternator 16 is loaded. It follows the appearance of a resistive torque on the rotor shaft 40 which opposes the rotational movement of the sun gear 36 and allows via the planet carrier 38 and the satellites 34 which roll on the sun gear 36, the transmission of power from the electric motor 24 to the ring 32 of the planetary gear train 30. The ring 32 drives the heat engine 28. When the ring 32 drives the heat engine 28 at a sufficient speed, the latter starts.
Avantageusement, la mise en charge de l'alternateur 16 joue ici le rôle d'un frein débrayable automatiquement. En effet, la rotation de la couronne 32 du train épicycloïdal 30 pourrait être théoriquement obtenue de façon analogue par la composition des vitesses au sein du train épicycloïdal 30 en bloquant le planétaire 36 à l'aide du frein 18. Mais à cause de la composition des vitesses dans le train épicycloïdal 30, le démarrage du moteur thermique 28 entraînerait une rotation de la couronne 32 à la même vitesse que le porte-satellites 38 entraîné indirectement par le moteur électrique 24, et les satellites 34, immobiles sur les axes du porte-satellites 38 engrèneraient sur le planétaire immobile 36, ce qui entraînerait la détérioration des satellites 34, du planétaire 36, de l'arbre 40, du frein 18, et de l'alternateur 16. Advantageously, the charging of the alternator 16 here plays the role of an automatically disengageable brake. In fact, the rotation of the crown 32 of the planetary gear 30 could theoretically be obtained in an analogous manner by the composition of the speeds within the planetary gear 30 by blocking the sun gear 36 using the brake 18. But because of the composition speeds in the planetary gear 30, the starting of the heat engine 28 would cause a rotation of the crown 32 at the same speed as the planet carrier 38 indirectly driven by the electric motor 24, and the satellites 34, stationary on the axes of the door -satellites 38 would mesh on the immobile sun gear 36, which would cause the deterioration of the satellites 34, of the sun gear 36, of the shaft 40, of the brake 18, and of the alternator 16.
Dans le cas présent, le planétaire 36 est libre de tourner dès que le couple moteur qui lui est fourni surmonte le couple résisitif qu'il fournit de par sa mise en charge.La mise encharge de l'alternateur 16 permet d'opposer au planétaire 36 un couple de freinage dont l'intensité décroît à mesure que la couronne 32 liée en rotation au moteur thermique 28 monte en vitesse. In the present case, the sun gear 36 is free to rotate as soon as the engine torque which is supplied to it overcomes the resisitive torque which it provides by its loading. The charging of the alternator 16 makes it possible to oppose the sun gear 36 a braking torque whose intensity decreases as the crown 32 linked in rotation to the heat engine 28 increases in speed.
Conformément à l'invention, la figure 5 illustre le fonctionnement du groupe motopropulseur 10 en propulsion électrique. According to the invention, Figure 5 illustrates the operation of the powertrain 10 in electric propulsion.
Dans cette configuration, le frein 18 du rotor de l'alternateur 16 est inactif, et le porte-satellites 38 reçoit, par l'intermédiaire de la courroie de transmission primaire 26, la puissance du moteur électrique 24 et la transmet au pont 22 par l'intermédiaire de la courroie de transmission secondaire 20. Le moteur thermique 28 étant à l'arrêt, il oppose à la rotation de la couronne 32 un couple résistif suffisant pour que celle-ci ne soit pas entraînée. La puissance du moteur électrique 24 est donc intégralement transmise aux roues du véhicule. In this configuration, the brake 18 of the alternator rotor 16 is inactive, and the planet carrier 38 receives, via the primary transmission belt 26, the power of the electric motor 24 and transmits it to the bridge 22 by through the secondary transmission belt 20. The heat engine 28 being stopped, it opposes the rotation of the crown 32 a sufficient resistive torque so that it is not driven. The power of the electric motor 24 is therefore fully transmitted to the wheels of the vehicle.
Avantageusement, ce mode de fonctionnement électrique pur permet de propulser le véhicule sans émissions polluantes. Ce mode de fonctionnement convient particulièrement à un usage du véhicule en agglomération. Advantageously, this pure electric operating mode makes it possible to propel the vehicle without polluting emissions. This operating mode is particularly suitable for using the vehicle in built-up areas.
Enfin, la figure 6 illustre un mode de rechargement de la batterie d'accumulateurs 12. Le véhicule étant arrêté, le pont 22, la courroie de transmission secondaire 20, le portesatellites 38, la courroie de transmission primaire 26, et le moteur électrique 24 sont immobiles. Le moteur thermique 28 est en marche et la composition des vitesses au sein du train épicycloïdal 30 permet l'entraînement par le planétaire 36 de l'arbre 40 du rotor de l'alternateur 16 dont le frein 1 de rotor est inactif. Le planétaire 36 engrène avec les satellites 34, tournant autour des axes du porte-satellites 38 immobile. Ils sont entraînés par la couronne 32 solidaire en rotation du moteur thermique 28. L'alternateur 16 est mis en charge par le module électronique 14 qui établit un courant continu dans son inducteur (non représenté) et l'alternateur 16 recharge la batterie d'accumulateurs 12
Avantageusement, ce mode de fonctionnement permet le rechargement de la batterie d'accumulateurs 12 à l'arrêt par le moteur thermique 28 sans recourir à un quelconque branchement sur un réseau électrique externe au véhicule et permet, après un rechargement, d'autoriser le véhicule à fonctionner suivant un mode de propulsion électrique. Finally, FIG. 6 illustrates a method of recharging the storage battery 12. With the vehicle stopped, the bridge 22, the secondary transmission belt 20, the satellite carriers 38, the primary transmission belt 26, and the electric motor 24 are immobile. The heat engine 28 is running and the composition of the speeds within the planetary gear train 30 allows the sun gear 36 to drive the shaft 40 of the rotor of the alternator 16 whose rotor brake 1 is inactive. The sun gear 36 meshes with the satellites 34, rotating around the axes of the stationary planet carrier 38. They are driven by the crown 32 integral in rotation with the heat engine 28. The alternator 16 is charged by the electronic module 14 which establishes a direct current in its inductor (not shown) and the alternator 16 recharges the battery. accumulators 12
Advantageously, this operating mode allows recharging of the storage battery 12 when the engine is stopped 28 without the need for any connection to an electrical network external to the vehicle and allows, after recharging, to authorize the vehicle to operate according to an electric propulsion mode.
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