FR3073452B1 - Groupe motoreducteur pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

Groupe motoréducteur (1) automobile comprenant un moteur électrique (2) pour entrainer un train de roues motrices, ainsi qu'un alternateur (10b) et un moyen de pilotage du rendement de conversion énergétique de l'alternateur (10b) en fonction de la vitesse de rotation du moteur électrique (2). L'alternateur (10b) est un alternateur piloté et le moyen de pilotage pilote l'alternateur (10b).

Description

"GROUPE MOTOREDUCTEUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE" [0001] L’invention porte sur un groupe motoréducteur de véhicule automobile, notamment pour véhicule automobile hybride à énergies électrique et thermique.
[0002] Dans les véhicules équipés d’un moteur thermique, il est connu d’utiliser la rotation du moteur thermique pour entraîner des accessoires, tels qu’un alternateur ou un compresseur de climatisation.
[0003] L’alternateur est une machine électrique tournante, synchrone, constituée d'un rotor et d'un stator. L’un, le rotor, est un inducteur constitué d’un électroaimant. L’autre, le stator, porte des bobinages qui constituent l'induit et sont le siège de courants électriques alternatifs dûs au mouvement relatif de l'inducteur par rapport à l'induit. Des frotteurs (balais collecteurs appelés charbon, alimentés électriquement par un circuit électrique d’excitation fixé au stator et maintenus en contact sur des bagues collectrices d’électricité du rotor) assurent la liaison électrique entre les parties fixes et les parties tournantes, pour l’excitation de la machine. Cette excitation se fait par la création d’un courant dans l’inducteur, par les balais.
[0004] Les alternateurs embarqués sur les véhicules automobiles sont des alternateurs munis d'un système de redressement, qui délivre, à partir du courant alternatif créé dans les bobinages de l’induit par la rotation de l’inducteur un courant continu fournissant l'énergie électrique du véhicule et rechargeant sa batterie.
[0005] On connaît du document EP3176019 un groupe motoréducteur comprenant un moteur électrique auquel est couplé un alternateur, par l’intermédiaire d’un réducteur épicycloïdal piloté.
[0006] Dans de tels groupes moto réducteurs comprenant un alternateur, un système de démultiplication piloté est implanté entre le moteur électrique et l’alternateur, pour permettre l’adaptation du régime d’entrée de l’alternateur, en fonction des besoins. Ce moyen de pilotage permet l’adaptation du rendement de conversion énergétique de l’alternateur en fonction de la vitesse de rotation du moteur électrique pour adapter la production d’énergie électrique par l’alternateur en fonction du régime du moteur électrique.
[0007] Un tel système de démultiplication piloté est par exemple un train épicycloïdal piloté, avec éventuellement un embrayage adjoint. Un tel agencement prend beaucoup de place et nécessite un pilotage complexe.
[0008] Pour gagner de l’espace, il est proposé un groupe motoréducteur automobile comprenant un moteur électrique pour entraîner un train de roues motrices, ainsi qu’un alternateur et un moyen de pilotage du rendement de conversion énergétique de l’alternateur en fonction de la vitesse de rotation du moteur électrique.
[0009] L’invention est remarquable car l’alternateur est un alternateur piloté et le moyen de pilotage pilote l’alternateur en modifiant une tension de consigne appliquée à l’alternateur pour l’excitation de la machine.
[0010] Selon des caractéristiques avantageuses : [0011] - l’alternateur est entraîné par le moteur électrique, son arbre étant couplé avec l’arbre moteur du moteur électrique, par une liaison d’entrainement fixe de rapport de multiplication 1 :1 ; [0012] le groupe motoréducteur comprend un différentiel pour mettre en mouvement, à l’aide de la rotation du moteur électrique, un train de roues motrices du véhicule ; [0013] - le groupe motoréducteur comprend un embrayage entre le moteur électrique et le train de roues motrices du véhicule ; [0014] - le groupe motoréducteur comprend un deuxième moteur électrique, et un réducteur de rapports de vitesses couplant les arbres de sortie des deux moteurs électriques l’un avec l’autre ; [0015] - le groupe motoréducteur comprend un accessoire comprenant un arbre d’entrée couplé au deuxième moteur électrique ; [0016] - cet accessoire est un compresseur de climatisation ; [0017] - le groupe motopropulseur est un groupe motoréducteur pour train de roues arrière.
[0018] Selon l’invention, on propose aussi un véhicule automobile à motorisation hybride comprenant un moteur thermique pour entraîner en rotation un train de roues avant et un groupe motoréducteur électrique pour entraîner le train de roues arrière, le groupe motoréducteur étant tel qu’évoqué plus haut.
[0019] L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d’exemple illustrant un mode de réalisation de l’invention et dans lesquels : - La figure 1 est une vue d’un système selon l’art antérieur ; et - la figure 2 est une vue d’un mode de réalisation de l’invention.
[0020] On décrit ci-après l'invention en se référant aux figures 1 et 2, appliquée à un véhicule automobile de type hybride.
[0021] Un véhicule automobile de type hybride comprend à l'avant un moteur thermique de propulsion, relié à une boite de vitesses et destiné à entraîner le train de roues avant du véhicule. Le véhicule comprend à l'arrière un groupe de propulsion électrique 1, ou motoréducteur, destiné à entraîner le train de roues arrière du véhicule.
[0022] Le groupe de propulsion électrique 1 représenté à la figure 1 comprend deux moteurs électriques 2, 3 ci-après nommés premier et second moteurs électriques 2, 3. Le groupe de propulsion électrique 1 comprend également un système réducteur 4 comportant deux arbres d'entrée 4a, 4b, un ensemble d'engrenages 4c (trois pignons réducteurs montés fixes sur un axe commun), assurant la fonction de réduction du système réducteur 4 et un différentiel 4d comprenant un arbre de sortie 5 destiné à entraîner le train de roues arrière du véhicule. L'ensemble d'engrenages 4c est destiné à être entraîné par au moins un des arbres d'entrée 4a, 4b de l'ensemble d'engrenages 4c, ce dernier étant apte à entraîner l'arbre de sortie 5 du système réducteur 4, qui constitue un ou plusieurs arbres de transmission pour le train de roues arrière du véhicule.
[0023] Les moteurs électriques 2, 3 sont logés dans le carter 20 du groupe motoréducteur 1.
[0024] Les arbres moteurs 6, 7 des premier et second moteurs électriques 2, 3 sont mécaniquement reliés respectivement aux deux arbres d'entrée 4a, 4b du système réducteur 4 via respectivement deux dispositifs d'accouplement 8, 9 compris dans le carter 20 du groupe motoréducteur 1, de sorte que la rotation d'au moins un des arbres moteurs 6, 7 des premier et second moteurs électriques 2, 3 entraîne en rotation l'arbre de sortie 5 du groupe motoréducteur 4, si le dispositif d’accouplement correspondant est fermé.
[0025] Chaque dispositif d'accouplement 8, 9, par exemple et de manière non limitative un dispositif d'embrayage ou un dispositif de crabotage, permet d'accoupler ou de désaccoupler l’un ou l’autre des deux moteurs électriques 2, 3 du groupe motoréducteur 4, en fonction des besoins de propulsion.
[0026] Le groupe de propulsion électrique 1 comprend de plus deux accessoires 10 et 11 disposant chacun d’un arbre d’entrée/sortie, référencés respectivement 13 et 14, et logés dans le carter 20 du groupe motoréducteur 1, ci-après nommés respectivement premier et second accessoires.
[0027] Le premier accessoire 10 est entraîné par le premier moteur électrique 2. Cet accessoire 10 est monté de telle sorte que son arbre 13 est couplé avec l’arbre moteur 6 du premier moteur électrique 2. Une extrémité de l’arbre 13 du premier accessoire 10 est mécaniquement reliée au premier moteur électrique 2 par l'intermédiaire d’un dispositif de transmission mécanique qui est un train épicycloïdal 16 permettant des vitesses de rotation différentes de l'arbre moteur 6 du premier moteur électrique 2 et de l'arbre 13 du premier accessoire 10. Il s’agit ici d’un train épicycloïdal piloté. Il peut être relié au moteur électrique 2 par l’intermédiaire d’un embrayage (non représenté).
[0028] Le second accessoire 11 est entraîné par l'arbre moteur 7 du deuxième moteur électrique 3. Cet accessoire 11 est monté de telle sorte que son arbre est couplé avec l’arbre moteur 7 du second moteur électrique 3. Une extrémité de l’arbre 14 du second accessoire 11 est mécaniquement reliée au second moteur électrique 3 par l'intermédiaire respectivement d’un dispositif de transmission mécanique 17 permettant des vitesses de rotation différentes de l'arbre moteur 7 et de l'arbre 14 du second accessoire 11. Il s’agit ici d’un train épicycloïdal piloté.
[0029] Les deux accessoires 10 et 11 sont un alternateur et un compresseur de climatiseur tous les deux, non pilotés dans l’art antérieur représenté en figure 1. Entre le moteur électrique 3 et le train épicycloïdal 17, un embrayage 29 permet de coupler ou de découpler les arbres 7 et 14.
[0030] Le train épicycloïdal 16 constitue un moyen de pilotage qui permet l’adaptation du rendement de conversion énergétique de l’alternateur en fonction de la vitesse de rotation du moteur électrique pour adapter la production d’énergie électrique par l’alternateur en fonction du régime du moteur électrique.
[0031] En figure 2, le montage de la figure 1 est reproduit, à l’exception du fait que le train épicycloïdal 16 est supprimé, et que l’arbre de sortie du moteur électrique 2, au lieu d’être couplé à l’arbre d’entrée du train épicycloïdal est couplé à l’arbre d’entrée de l’alternateur 10b, celui-ci étant un alternateur piloté.
[0032] L’alternateur 10b est donc entraîné par le premier moteur électrique 2, son arbre 13b étant couplé avec l’arbre moteur 6 du premier moteur électrique 2, par exemple par une liaison d’entrainement fixe de rapport de multiplication 1 :1, ou du moins de rapport de multiplication non piloté aux fins d’adapter le rendement de conversion énergétique de l’alternateur en fonction de la vitesse de rotation du moteur électrique. L’alternateur 10b peut être relié au moteur électrique 2 par l’intermédiaire d’un embrayage ou d’un crabot (non représenté). Cet embrayage ou ce crabot peut être interposé pour, si besoin, découpler l’alternateur 10b et le moteur électrique 2.
[0033] Le groupe motoréducteur 1 comprend selon l’invention un contrôleur chargé de piloter l’alternateur en fonction des besoins en énergie électrique du véhicule et du régime de rotation du moteur électrique 3, avec la contrainte également de recharger la batterie. Ainsi, on peut adapter le rendement de conversion énergétique de l’alternateur 10b en fonction de la vitesse de rotation du moteur électrique 2 pour adapter la production d’énergie (ou de puissance) électrique par l’alternateur 10b en fonction du régime du moteur électrique 2 et des besoins en énergie électrique du véhicule. Il s’agit là de la gestion du lestage et du délestage de l’alternateur 10b, par modification (pilotage) du signal d’excitation de l’alternateur par le contrôleur (par exemple un calculateur moteur multifonction CMM, représenté en figure 2, et recevant des informations des commandes de pilotage du véhicule et du groupe motoréducteur).
[0034] En phase de lestage de l’alternateur 10b, typiquement en période de décélération du véhicule, pour profiter de l’énergie du moteur électrique 2 et la convertir en énergie électrique, la tension de consigne appliquée sur les balais de l’alternateur 10b est une tension dite de lestage, qui favorise la recharge de la batterie, alors qu’en phase de délestage de l’alternateur 10b, typiquement en phase d’accélération du véhicule, pour permettre au moteur électrique de fournir une puissance majorée pour la mise en mouvement du véhicule, la tension de consigne appliquée sur les balais de l’alternateur 10b est une tension dite de délestage, qui favorise moins la recharge de la batterie.
[0035] On modifie le couple prélevé sur le moteur électrique 2 par l'alternateur 10b, pour effectuer cette adaptation. Cette modification peut être faite, dans un mode de réalisation, par une commande de modification de la tension de consigne appliquée à l’alternateur 10b par le contrôleur.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Groupe motoréducteur (1) automobile comprenant un moteur électrique (2) pour entraîner un train de roues motrices, ainsi qu’un alternateur (10b) et un moyen de pilotage (CMM) du rendement de conversion énergétique de l’alternateur (10b) en fonction de la vitesse de rotation du moteur électrique (2), caractérisé en ce que l’alternateur (10b) est un alternateur piloté et le moyen de pilotage (CMM) pilote l’alternateur (10b) en modifiant une tension de consigne appliquée à l’alternateur (10b) pour l’excitation de l’alternateur.
  2. 2. Groupe motoréducteur (1) automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’alternateur (10b) est entraîné par le moteur électrique (2), son arbre (13b) étant couplé avec l’arbre moteur (6) du moteur électrique (2), par une liaison d’entrainement fixe de rapport de multiplication 1:1.
  3. 3. Groupe motoréducteur (1) automobile selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comprend un différentiel (4d) pour mettre en mouvement, à l’aide de la rotation du moteur électrique (2), un train de roues motrices (5) du véhicule.
  4. 4. Groupe motoréducteur (1) automobile selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend un embrayage (8) entre le moteur électrique (2) et le train de roues motrices (5) du véhicule.
  5. 5. Groupe motoréducteur (1) automobile selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en qu’il comprend un deuxième moteur électrique (3), et un réducteur de rapports de vitesses (4c) couplant les arbres de sortie (6, 7) des deux moteurs électriques (2, 3) l’un avec l’autre.
  6. 6. Groupe motoréducteur (1) automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comprend un accessoire (11) comprenant un arbre d’entrée (14) couplé au deuxième moteur électrique (3).
  7. 7. Groupe motoréducteur (1) automobile selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’accessoire (11) est un compresseur de climatisation (11).
  8. 8. Groupe motoréducteur (1) automobile selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il est un groupe motoréducteur (1) pour train de roues arrière (5).
  9. 9. Véhicule automobile à motorisation hybride comprenant un moteur thermique pour entraîner en rotation un train de roues avant et un groupe motoréducteur électrique (1) pour entraîner le train de roues arrière, caractérisé en ce que le groupe motoréducteur électrique (1) est un groupe motoréducteur selon l’une des revendications 1 à 8.
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