WO2012160284A1 - Vehicule hybride utilisant une energie hydraulique et procede de gestion associe - Google Patents

Vehicule hybride utilisant une energie hydraulique et procede de gestion associe Download PDF

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WO2012160284A1
WO2012160284A1 PCT/FR2012/051020 FR2012051020W WO2012160284A1 WO 2012160284 A1 WO2012160284 A1 WO 2012160284A1 FR 2012051020 W FR2012051020 W FR 2012051020W WO 2012160284 A1 WO2012160284 A1 WO 2012160284A1
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hydraulic
pressure accumulator
energy
management method
hybrid vehicle
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PCT/FR2012/051020
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Stephane Maurel
Frederic Gourves
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Peugeot Citroen Automobiles Sa
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Definitions

  • the invention relates to a hybrid vehicle using hydraulic energy and an associated management method.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the field of vehicles with low fuel consumption.
  • Certain types of hybrid vehicles comprise a traction chain comprising a heat engine which drives a hydraulic pump, in order to recharge hydraulic pressure accumulators for storing this energy.
  • a hydraulic machine connected to vehicle wheels can operate as a motor to deliver mechanical power to the wheels by drawing energy stored in one or more pressure accumulators.
  • the hydraulic machine can also operate as a pump for charging the accumulators by braking the vehicle, so as to recover the kinetic energy of the vehicle.
  • the hydraulic machine is generally variable displacement to adjust the torque and power levels that are delivered or absorbed.
  • Parallel-type hybrid vehicles are also known, presented in particular in document FR-1 150668, comprising a hydrostatic transmission architecture in which an additional clutch and gearbox make it possible to couple the engine mechanically to the wheels. .
  • This architecture makes it possible to deactivate the hydraulic systems in order to cancel their losses by friction, and to use this mechanical transmission much more efficient at high speed than a hydraulic transmission.
  • the invention aims to minimize the engine starts.
  • the invention relates to a hybrid vehicle comprising a thermal traction chain comprising a heat engine, a hydraulic traction chain comprising at least one hydraulic machine in connection with at least one pressure accumulator and a first hydraulic pump, associated with the heat engine, capable of recharging the pressure accumulator.
  • the hybrid vehicle further comprises an electric machine mechanically linked to a second hydraulic pump, the electric machine associated with a battery being adapted to drive the second hydraulic pump to recharge the pressure accumulator independently of the engine.
  • the hybrid vehicle comprises two hydraulic machines. [013] In one embodiment, the hybrid vehicle comprises a high pressure accumulator and a low pressure accumulator.
  • the invention relates to a method for managing the traction of a hybrid vehicle, characterized in that, when the pressure accumulator contains a quantity of energy greater than a minimum level of charge, the management method comprises the step of perform the vehicle traction by means of the hydraulic machine using the hydraulic energy stored in the pressure accumulator.
  • the management method comprises the step to recharge the pressure accumulator by using the electric machine via the second hydraulic pump.
  • the management method comprises the step to recharge the pressure accumulator by using the heat engine via the first hydraulic pump.
  • the management method comprises the step of performing the traction of the vehicle using the heat engine.
  • the management method when the vehicle is in a braking phase, includes the step of converting kinetic energy into hydraulic energy using the hydraulic machine.
  • the management method comprises the step of recharging the pressure accumulator using hydraulic energy.
  • the management method includes the step of recharging the battery using the second hydraulic pump.
  • the method of management when the vehicle is in a charging phase of the battery by an external power supply network, the method of management involves the step of recharging the pressure accumulator by taking energy from the network.
  • Figure 1 a schematic representation of a hybrid vehicle according to one embodiment of the invention
  • Figure 2 a representation of the charge level of the high pressure accumulator according to the speed of the vehicle
  • Figures 3 to 9 simplified schematic representations of six modes of operation of the hybrid vehicle of Figure 1 and
  • Figure 10 a representation of the power of the hybrid vehicle of Figure 1 over time.
  • FIG. 1 shows a hybrid vehicle 45 comprising a heat engine 1, two hydraulic machines 16, 17 and an electric machine 22.
  • the heat engine 1 drives a hydraulic pump 2 variable displacement which draws a hydraulic fluid, in a tank not shown, for charging two pressure accumulators 19 and 20.
  • the heat engine 1 is linked to a steering wheel motor 18 which drives the hydraulic pump 2 via a reduction gear 3.
  • the pressure accumulators 19 and 20 may comprise a single storage element, or a series of elements connected together to store a greater amount of energy.
  • a clutch 4 makes it possible to couple the heat engine 1 with a primary traction shaft 5 on which are mounted two emitter gears 6 and 9.
  • a freewheel 7 is disposed between the pinion 6 and the shaft 5 and a dog clutch 8 makes it possible to couple or uncouple the shaft 5 with the pinion 9.
  • the secondary shaft 12 comprises a pinion gear 10 connected in rotation with the pinion 6 and a pinion receiver 11 connected in rotation with the pinion 9.
  • two elements connected in rotation is meant that when one element rotates it drives the other element in rotation and vice versa.
  • Two hydraulic machines with variable displacement 16 and 17 are rotatably connected to the secondary shaft 12.
  • a differential 13 receives the torque of the secondary shaft 12 and transmits it to the drive wheels 15 arranged on a transmission shaft 14.
  • the hydraulic machines 16 and 17 are powered by two pressure accumulators 19 and 20.
  • the pressure accumulators 19, 20 comprise at least one high pressure element 19 and at least one low pressure element 20 connected to the hydraulic machines 16, 17 and hydraulic pumps 2, 21, to form a high pressure network and a low pressure network.
  • the flow of fluid can pass from one network to another as it passes through the machines 16, 17 or the pumps 2, 21.
  • This arrangement makes it possible to recover in the low-pressure accumulator 20 a part of the energy delivered during a discharge of the high-pressure accumulator 19.
  • the dimensioning of the pressure accumulators 19, 20 is made in such a way as to be able to deliver alone the nominal traction power of the vehicle 45 corresponding in particular to high accelerations.
  • the pressure accumulators 19, 20 can be loaded by the hydraulic pump 21 connected to an electric machine 22, itself in connection with a battery 23.
  • a system 24 can recharge the battery 23 from a network outside the vehicle 45.
  • the pressure accumulators 19, 20 are preferably loaded via the electric machine 22 by taking energy from the network.
  • the electric machine 22 and the coupled pump 21 are low power elements forming a pump unit 46.
  • This electric pump unit 46 continuously converts electrical energy into hydraulic energy to ensure increased autonomy of the vehicle 45 without having to start the engine 1.
  • Significant punctual power calls are provided by the hydraulic reserve which is continuously reconstituted via the electropump system 46 and battery 23.
  • the kinetic energy of the vehicle 45 is converted into hydraulic energy and energy. electric.
  • the electropump system 46 is then used in a reverse mode to recharge the battery 23.
  • a vehicle management method 45 can activate only one machine depending on the torque demand.
  • the system 24 for charging the battery 23 is used to recharge the battery 23 so as to limit fuel consumption as much as possible at the next use of the vehicle 45.
  • the hydraulic pump 21 also charges the pressure accumulators 19, 20.
  • the electropump unit 46 is sized for urban type of travel. As a result, the electric machine 22 used is low power, just like the battery 23 which has an autonomy of a few tens of kilometers.
  • Fig. 2 shows a curve of the level of charge 29 of the high pressure hydraulic circuit as a function of the speed of the vehicle 45.
  • the electric pump unit 46 converts electrical energy into hydraulic energy in order to regulate the level of charge. This level of charge 29 depends on the speed of the vehicle 45 and the user's reference 28.
  • this level 29 is high to avoid the maximum starting of the engine 1 by maximizing the available hydraulic energy.
  • this level decreases to allow the recovery of energy during the braking phases.
  • FIG. 4 shows a mode of operation in which the heat engine 1 activates the hydraulic pump 2 to continuously charge the accumulators 19 and 20. The accumulators 19, 20 then supply hydraulic power to the hydraulic machines 16, 17 which ensure the traction of the vehicle 45.
  • the electric pump unit 46 can be used according to three strategies:
  • FIG. 5 shows a mode of operation in which the clutch 8 is engaged with the idler 9.
  • the heat engine 1 can then transmit torque directly to the wheels 15 of the vehicle 45.
  • This mode of operation is implemented in particular when the vehicle 45 is moving at high speed with long mechanical reports.
  • Figure 6 shows an operating mode in which the clutch 4 is closed.
  • the heat engine 1 can then transmit torque to the wheels 15 as soon as the speed of the primary shaft 5 is sufficient to block the freewheel 7.
  • This mode of operation is implemented in particular when the vehicle 45 is moving at high speed with short mechanical reports.
  • the short and long mechanical ratios make it possible to obtain a performance comparable to that of a mechanical gearbox.
  • FIG. 7 shows an operating mode in which the clutch 4 is open and the pump unit 46 assists the heat engine 1 to recharge the accumulators 19, 20. In this mode of operation, it is the hydraulic machines 1 6 , 17 which ensure the traction of the vehicle 45.
  • Figure 8 shows an operating mode in which the vehicle 45 is in a braking phase. The heat engine 1 is turned off and the hydraulic machines 16, 17 are used to convert the kinetic energy of the vehicle 45 into hydraulic energy. The hydraulic machines 16, 17 make it possible to convert a high power level. In this mode of operation, if the battery 23 is not fully charged, the electric pump unit 46 continuously converts the hydraulic energy into electrical energy to recharge the battery 23.
  • Figure 9 shows an operating mode to reduce the fuel consumption induced by starting the engine 1 by using the hydraulic pump 2 to drive the engine 1 and start it. In this operating mode, the clutch 4 is then open.
  • Figure 10 shows the evolution of the energy stored in the pressure accumulators 19, 20 over time for an example of operation. Figure 10 distinguishes three areas of operation:
  • the zone 36 in fine discontinuous lines corresponds to the energy supplied by the high-pressure accumulator 20,
  • the zone 38 in thick discontinuous lines corresponds to the energy supplied by the electric machine 22 and
  • zone 39 in phantom corresponds to the energy recovered by the high pressure accumulator 20 during decelerations.
  • Figure 10 shows that the electric machine 22 is not sized to provide all the power required for the vehicle 45 during acceleration.
  • the energy stored in the high pressure accumulator 20 is then used to provide the power required to meet the demand of the driver via the hydraulic machines 16, 17.
  • An electric machine 22 of low power is compact, light and less expensive than an electric machine capable of providing all the power required to pull the vehicle 45.
  • a machine Electric 22 low power requires a battery 23 of low capacity with a footprint and a moderate cost.
  • the vehicle 45 with hydrostatic transmission being equipped with a heat engine 1, the battery charge is not a limit and the vehicle 45 can continue to circulate even if the electric batteries are empty.
  • the hydraulic link between the pump 21 and the hydrostatic transmission reduces the implementation constraints. Indeed, the electric machine 22 and the pump 21 can be implanted where it is desired in the vehicle 45.
  • the pump 21 used is a constant or variable displacement pump.
  • the adaptation of the flow rate to the need of the hydrostatic transmission is achieved by a variation of the speed of rotation of the electric machine 22 and / or the displacement of the pump 21.
  • the reversibility of the electric pump unit 46 is an option. It is possible to design a less expensive system for which the battery 23 can only be charged by the sector. The zero emission mode of operation is then only possible after a mains load.
  • the invention allows a vehicle 45, equipped with a switchable hydrostatic mechanical transmission, to operate in a zero emission mode over several kilometers.

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Abstract

L'invention concerne un véhicule hybride (45) comportant une chaîne de traction thermique comprenant un moteur thermique (1 ), une chaîne de traction hydraulique comprenant au moins une machine hydraulique (16, 17) en relation avec au moins un accumulateur de pression (19, 20) et une première pompe hydraulique (2), associée au moteur thermique (1), apte à recharger l'accumulateur de pression (19, 20). Le véhicule hybride (45) est caractérisé en ce que le véhicule hybride (45) comporte en outre une machine électrique (22) liée mécaniquement à une seconde pompe hydraulique (21), la machine électrique étant apte à entraîner la seconde pompe hydraulique (21) pour recharger l'accumulateur de pression (19, 20) indépendamment du moteur thermique (1).

Description

VEHICULE HYBRIDE UTILISANT UNE ENERGIE HYDRAULIQUE ET PROCEDE DE GESTION ASSOCIE
[01] DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[02] L'invention concerne un véhicule hybride utilisant une énergie hydraulique et un procédé de gestion associé. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des véhicules à faible consommation de carburant.
[03] ETAT DE LA TECHNIQUE
[04] Certains types de véhicules hybrides, appelés hybrides de type série, comportent une chaîne de traction comprenant un moteur thermique qui entraîne une pompe hydraulique, afin de recharger des accumulateurs de pression hydraulique pour stocker cette énergie.
[05] Une machine hydraulique reliée à des roues du véhicule peut fonctionner en moteur pour délivrer une puissance mécanique aux roues en prélevant de l'énergie stockée dans un ou plusieurs accumulateurs de pression. La machine hydraulique peut également fonctionner en pompe pour charger les accumulateurs en freinant le véhicule, de manière à récupérer l'énergie cinétique de ce véhicule. La machine hydraulique est généralement à cylindrée variable pour ajuster les niveaux de couple et de puissance qui sont délivrés ou absorbés.
[06] Cette utilisation d'énergie hydraulique stockée permet d'optimiser le fonctionnement du moteur thermique et de réduire sa consommation ainsi que les émissions de gaz polluants. Le stockage d'énergie hydraulique permet de rouler en mode hydraulique avec zéro émission, appelé mode « ZEV », le moteur thermique restant à l'arrêt.
[07] Il est également connu des véhicules hybrides de type parallèle, présentés notamment par le document FR-1 150668, comprenant une architecture de transmission hydrostatique dans laquelle un embrayage et une boîte de vitesses supplémentaires permettent d'accoupler le moteur thermique mécaniquement aux roues. Cette architecture permet de désactiver les systèmes hydrauliques afin d'annuler leurs pertes par frottement, et d'utiliser cette transmission mécanique bien plus efficace à haute vitesse qu'une transmission hydraulique.
[08] On note toutefois que la faible capacité de stockage des accumulateurs de pression des véhicules hybrides hydrauliques de type série ou parallèle limite la distance parcouru par le véhicule en mode zéro émission. Il devient ainsi nécessaire de redémarrer le moteur thermique, soit pour réaliser la traction, soit pour recharger les accumulateurs de pression et alimenter les machines hydrauliques. Ce redémarrage du moteur thermique augmente la consommation et les émissions de gaz polluants du véhicule. [09] OBJET DE L'INVENTION
[010] L'invention a pour but de limiter au maximum les démarrages du moteur thermique.
[011] A cet effet, selon un premier aspect, l'invention concerne un véhicule hybride comportant une chaîne de traction thermique comprenant un moteur thermique, une chaîne de traction hydraulique comprenant au moins une machine hydraulique en relation avec au moins un accumulateur de pression et une première pompe hydraulique, associée au moteur thermique, apte à recharger l'accumulateur de pression. Le véhicule hybride comporte en outre une machine électrique liée mécaniquement à une seconde pompe hydraulique, la machine électrique associée à une batterie étant apte à entraîner la seconde pompe hydraulique pour recharger l'accumulateur de pression indépendamment du moteur thermique.
[012] Selon une réalisation, le véhicule hybride comporte deux machines hydrauliques. [013] Selon une réalisation, le véhicule hybride comporte un accumulateur haute pression et un accumulateur basse pression.
[014] Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de gestion de la traction d'un véhicule hybride, caractérisé en ce que, lorsque l'accumulateur de pression contient une quantité d'énergie supérieure à un niveau minimum de charge, le procédé de gestion comporte l'étape de réaliser la traction du véhicule au moyen de la machine hydraulique en utilisant l'énergie hydraulique stockée dans l'accumulateur de pression.
[015] Selon une réalisation, lorsque l'accumulateur de pression contient une quantité d'énergie inférieure à un niveau minimum de charge et lorsque le niveau de charge de la batterie est supérieur à un seuil minimum, le procédé de gestion comporte l'étape de recharger l'accumulateur de pression en utilisant la machine électrique via la seconde pompe hydraulique.
[016] Selon une réalisation, lorsque l'accumulateur de pression contient une quantité d'énergie inférieure à un niveau minimum de charge et lorsque le niveau de charge de la batterie est inférieur à un seuil minimum, le procédé de gestion comporte l'étape de recharger l'accumulateur de pression en utilisant le moteur thermique via la première pompe hydraulique.
[017] Selon une réalisation, lorsque la machine hydraulique n'est pas apte à fournir le couple requis par l'utilisateur, le procédé de gestion comporte l'étape de réaliser la traction du véhicule en utilisant le moteur thermique.
[018] Selon une réalisation, lorsque le véhicule est dans une phase de freinage, le procédé de gestion comporte l'étape de convertir une énergie cinétique en une énergie hydraulique en utilisant la machine hydraulique.
[019] Préférentiellement, lorsque l'accumulateur de pression contient une quantité d'énergie inférieure à un niveau minimum de charge, le procédé de gestion comporte l'étape de recharger l'accumulateur de pression en utilisant l'énergie hydraulique. [020] Préférentiellement, lorsque l'accumulateur de pression contient une quantité d'énergie supérieure à un niveau minimum de charge, le procédé de gestion comporte l'étape de recharger la batterie en utilisant la seconde pompe hydraulique.
[021] Selon une réalisation, lorsque le véhicule est dans une phase de recharge de la batterie par un réseau d'alimentation extérieur, le procédé de gestion comporte l'étape de recharger l'accumulateur de pression en prélevant de l'énergie sur le réseau.
[022] BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[023] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent :
[024] Figure 1 : une représentation schématique d'un véhicule hybride selon un mode de réalisation de l'invention ; [025] Figure 2 : une représentation du niveau de charge de l'accumulateur haute pression en fonction de la vitesse du véhicule ;
[026] Figures 3 à 9 : des représentations schématiques simplifiées de six modes de fonctionnement du véhicule hybride de la Figure 1 et
[027] Figure 10 : une représentation de la puissance du véhicule hybride de la Figure 1 au cours du temps.
[028] Les éléments identiques, similaires ou analogues, conservent les mêmes références d'une Figure à l'autre.
[029] DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION [030] La Figure 1 montre un véhicule hybride 45 comprenant un moteur thermique 1 , deux machines hydrauliques 16, 17 et une machine électrique 22.
[031] Le moteur thermique 1 entraine une pompe hydraulique 2 à cylindrée variable qui prélève un fluide hydraulique, dans un réservoir non représenté, pour charger deux accumulateurs de pression 19 et 20. A cet effet, le moteur thermique 1 est lié à un volant moteur 18 qui entraine la pompe hydraulique 2 via un pignon réducteur 3. Les accumulateurs de pression 19 et 20 peuvent comporter un seul élément de stockage, ou une série d'éléments reliés ensemble pour stocker une plus grande quantité d'énergie.
[032] Un embrayage 4 permet d'accoupler le moteur thermique 1 avec un arbre primaire 5 de traction sur lequel sont montés deux pignons fous émetteurs 6 et 9. Une roue libre 7 est disposée entre le pignon 6 et l'arbre 5 et un crabot 8 permet d'accoupler ou de désaccoupler l'arbre 5 avec le pignon 9. Par ailleurs, l'arbre secondaire 12 comporte un pignon récepteur 10 lié en rotation au pignon 6 et un pignon récepteur 1 1 lié en rotation au pignon 9. Par « deux éléments liés en rotation », on entend le fait que lorsqu'un élément tourne il entraîne l'autre élément en rotation et réciproquement.
[033] Deux machines hydrauliques à cylindrée variable 16 et 17 sont liées en rotation à l'arbre secondaire 12. Un différentiel 13 reçoit le couple de l'arbre secondaire 12 et le transmet aux roues motrices 15 disposées sur un arbre de transmission 14.
[034] Les machines hydrauliques 16 et 17 sont alimentées par deux accumulateurs de pression 19 et 20. Les accumulateurs de pression 19, 20 comportent au moins un élément haute pression 19 et au moins un élément basse pression 20 connectés aux machines hydrauliques 16, 17 et aux pompes hydrauliques 2, 21 , pour former un réseau haute pression et un réseau basse pression. Le flux de fluide peut passer d'un réseau à l'autre lorsqu'il traverse les machines 16, 17 ou les pompes 2, 21 . Cette disposition permet de récupérer dans l'accumulateur basse pression 20 une partie de l'énergie délivrée lors d'une décharge de l'accumulateur haute pression 19. [035] Le dimensionnement des accumulateurs de pression 19, 20 est réalisé de manière à pouvoir délivrer à eux seuls la puissance nominale de traction du véhicule 45 correspondant en particulier à des fortes accélérations.
[036] Les accumulateurs de pression 19, 20 peuvent être chargés par la pompe hydraulique 21 reliée à une machine électrique 22, elle-même en relation avec une batterie 23. Un système 24 permet de recharger la batterie 23 à partir d'un réseau électrique extérieur au véhicule 45. Lorsque le véhicule 45 est dans une phase de recharge de la batterie 23 par un réseau d'alimentation extérieur, les accumulateurs de pression 19, 20 sont de préférence chargés via la machine électrique 22 en prélevant de l'énergie sur le réseau. [037] Préférentiellement, la machine électrique 22 et la pompe 21 accouplée sont des éléments de faible puissance formant un groupe électropompe 46. Ce groupe électropompe 46 permet de convertir en continu de l'énergie électrique en énergie hydraulique afin d'assurer une autonomie augmentée du véhicule 45 sans avoir recours au démarrage du moteur thermique 1 . Les appels de puissance ponctuels importants sont fournis par la réserve hydraulique qui se reconstitue en continue via le système électropompe 46 et batterie 23. Inversement, lors des décélérations du véhicule 45, l'énergie cinétique du véhicule 45 est convertie en énergie hydraulique et en énergie électrique. Le système électropompe 46 est alors utilisé dans un mode inverse afin de recharger la batterie 23.
[038] Pour le démarrage du véhicule 45, si les accumulateurs de pression 19, 20 sont suffisamment chargés au dessus d'un seuil minimum, on utilise d'abord l'énergie contenue dans les accumulateurs 19, 20 pour alimenter en pression les machines hydrauliques 16, 17. L'embrayage 4 est alors ouvert et le moteur thermique 1 est arrêté.
[039] Les machines hydrauliques 16 et 17 étant indépendantes, un procédé de gestion du véhicule 45 peut activer qu'une seule machine en fonction de la demande de couple.
[040] Lorsque le véhicule 45 est à l'arrêt et branché sur une prise de courant électrique, le système 24 de charge de la batterie 23 est utilisé pour recharger la batterie 23 afin de limiter au maximum la consommation de carburant lors de la prochaine utilisation du véhicule 45. Dans cette phase de recharge, la pompe hydraulique 21 permet également de charger les accumulateurs de pression 19, 20. [041] Préférentiellement, le groupe électropompe 46 est dimensionné pour des roulages de type urbain. De ce fait, la machine électrique 22 utilisée est de faible puissance, tout comme la batterie 23 qui possède une autonomie de quelques dizaines de kilomètres.
[042] La Figure 2 montre une courbe du niveau de charge 29 du circuit hydraulique haute pression en fonction de la vitesse 30 du véhicule 45. Le groupe électropompe 46 convertit de l'énergie électrique en énergie hydraulique afin de réguler le niveau de charge 29. Ce niveau de charge 29 dépend de la vitesse 30 du véhicule 45 et de la consigne 28 de l'utilisateur.
[043] A faible vitesse 32, ce niveau 29 est élevé pour éviter au maximum le démarrage du moteur thermique 1 en maximisant l'énergie hydraulique disponible. Lorsque la vitesse 30 du véhicule 45 augmente, ce niveau diminue pour autoriser la récupération d'énergie lors des phases de freinage.
[044] Dans un exemple de réalisation, il existe deux modes de fonctionnement du véhicule hybride 45 qui diffèrent par la mise en œuvre du procédé de gestion du véhicule 45 : un mode économique et un mode zéro émission.
[045] Dans le mode économique, si le niveau de charge 29 de l'accumulateur haute pression 20 devient trop faible 31 , le moteur thermique 1 est alors démarré pour fournir l'appoint de puissance. La priorité est donnée à la satisfaction de la demande de couple du conducteur. [046] Dans le mode zéro émission, si le niveau de charge 29 de l'accumulateur haute pression 20 devient trop faible 31 , le couple délivré aux roues 16 du véhicule 45 est alors limité de façon à équilibrer la puissance fournie par le groupe électropompe 46 et celle fournie aux roues 16. La priorité est donnée au respect du non-démarrage du moteur thermique 1 . [047] Sur les Figures 3 à 9 des flèches montrent les flux d'énergie lorsque le véhicule 45 fonctionne suivant six modes de fonctionnement différents.
[048] La Figure 3 montre ainsi un mode de fonctionnement dans lequel les machines hydrauliques 16 et 17 transforment la pression de l'accumulateur haute pression 20 en couple transmis à l'arbre secondaire 12. [049] La Figure 4 montre un mode de fonctionnement dans lequel le moteur thermique 1 active la pompe hydraulique 2 pour charger en continu les accumulateurs 19 et 20. Les accumulateurs 19, 20 fournissent alors de l'énergie hydraulique aux machines hydrauliques 16, 17 qui assurent la traction du véhicule 45.
[050] Dans ce mode de fonctionnement, le groupe électropompe 46 peut être utilisé selon trois stratégies :
- soit il reste à l'arrêt,
- soit il convertit de l'énergie électrique en énergie hydraulique (dans le cas d'un niveau élevé de charge de la batterie 23 afin d'assister le moteur thermique 1 pour charger les accumulateurs 1 9, 20),
- soit il convertit l'énergie hydraulique en énergie électrique pour recharger la batterie 23.
[051] La Figure 5 montre un mode de fonctionnement dans lequel le crabot 8 est engagé avec le pignon fou 9. Le moteur thermique 1 peut alors transmettre du couple directement aux roues 15 du véhicule 45. Ce mode de fonctionnent est notamment mis en œuvre lorsque le véhicule 45 évolue à haute vitesse avec des rapports mécaniques longs.
[052] La Figure 6 montre un mode de fonctionnement dans lequel l'embrayage 4 est fermé. Le moteur thermique 1 peut alors transmettre du couple aux roues 15 dès que le régime de l'arbre primaire 5 est suffisant pour bloquer la roue libre 7. Ce mode de fonctionnent est notamment mis en œuvre lorsque le véhicule 45 évolue à haute vitesse avec des rapports mécaniques courts. [053] Pour des roulages de type extra-urbain ou sur autoroute, les rapports mécaniques courts et longs permettent d'obtenir un rendement comparable à celui d'une boîte de vitesses mécanique.
[054] La Figure 7 montre un mode de fonctionnement dans lequel l'embrayage 4 est ouvert et le groupe électropompe 46 assiste le moteur thermique 1 pour recharger les accumulateurs 19, 20. Dans ce mode de fonctionnement, ce sont les machines hydrauliques 1 6, 17 qui assurent la traction du véhicule 45. [055] La Figure 8 montre un mode de fonctionnement dans lequel le véhicule 45 est dans une phase de freinage. Le moteur thermique 1 est éteint et les machines hydrauliques 16, 17 sont utilisées pour convertir l'énergie cinétique du véhicule 45 en énergie hydraulique. Les machines hydrauliques 16, 17 permettent de convertir un niveau de puissance élevé. Dans ce mode de fonctionnement, si la batterie 23 n'est pas complètement chargée, le groupe électropompe 46 convertit en continu l'énergie hydraulique en énergie électrique pour recharger la batterie 23.
[056] La Figure 9 montre un mode de fonctionnement permettant de réduire la consommation de carburant induite par le démarrage du moteur thermique 1 en utilisant la pompe hydraulique 2 pour entraîner le moteur thermique 1 et le démarrer. Dans ce mode de fonctionnement, l'embrayage 4 est alors ouvert.
[057] La Figure 10 montre l'évolution de l'énergie stockée dans les accumulateurs de pression 19, 20 au cours du temps pour un exemple de fonctionnement. La Figure 10 permet de distinguer trois zones de fonctionnement :
- la zone 36 en traits discontinus fins correspond à l'énergie fournie par l'accumulateur haute pression 20,
- la zone 38 en traits discontinus épais correspond à l'énergie fournie par la machine électrique 22 et
- la zone 39 en traits mixtes correspond à l'énergie récupérée par l'accumulateur haute pression 20 lors des décélérations.
[058] La Figure 10 met en évidence que la machine électrique 22 n'est pas dimensionnée pour fournir toute la puissance nécessaire au véhicule 45 lors des accélérations. L'énergie stockée dans l'accumulateur haute pression 20 est alors utilisée afin d'apporter la puissance requise pour répondre à la demande du conducteur via les machines hydrauliques 16, 17.
[059] Une machine électrique 22 de faible puissance est compacte, légère et moins coûteuse qu'une machine électrique capable de fournir toute la puissance nécessaire à la traction du véhicule 45. De plus, une machine électrique 22 de faible puissance nécessite une batterie 23 de faible capacité avec un encombrement et un coût modéré.
[060] Enfin, le véhicule 45 à transmission hydrostatique étant équipé d'un moteur thermique 1 , la charge des batteries n'est pas une limite et le véhicule 45 peut continuer à circuler même si les batteries électriques sont vides. Le lien hydraulique entre la pompe 21 et la transmission hydrostatique permet de réduire les contraintes d'implantation. En effet, la machine électrique 22 et la pompe 21 peuvent être implantés où l'on souhaite dans le véhicule 45. [061] La pompe 21 utilisée est une pompe à cylindrée constante ou variable. L'adaptation du débit au besoin de la transmission hydrostatique est réalisée par une variation de la vitesse de rotation de la machine électrique 22 et/ou de la cylindrée de la pompe 21 . La réversibilité du groupe électropompe 46 est une option. Il est possible de concevoir un système moins coûteux pour lequel la batterie 23 ne peut être chargée que par le secteur. Le mode de fonctionnement zéro émission n'est alors possible qu'après une charge sur secteur.
[062] L'invention permet à un véhicule 45, équipé d'une transmission commutable de hydrostatique à mécanique, de fonctionner dans un mode zéro émission sur plusieurs kilomètres.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Véhicule hybride (45) comportant :
- une chaîne de traction thermique comprenant un moteur thermique (1 ),
- une chaîne de traction hydraulique comprenant au moins une machine hydraulique (16, 17) en relation avec au moins un accumulateur de pression (19, 20) et une première pompe hydraulique (2), associée au moteur thermique (1 ), apte à recharger l'accumulateur de pression (19, 20), caractérisé en ce que le véhicule hybride (45) comporte en outre une machine électrique (22) liée mécaniquement à une seconde pompe hydraulique (21 ), la machine électrique associée à une batterie (23) étant apte à entraîner la seconde pompe hydraulique (21 ) pour recharger l'accumulateur de pression (19, 20) indépendamment du moteur thermique.
2. Véhicule hybride (45) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte deux machines hydrauliques (16, 17).
3. Véhicule hybride (45) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un accumulateur haute pression (19) et un accumulateur basse pression (20).
4. Procédé de gestion de la traction d'un véhicule hybride (45) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lorsque l'accumulateur de pression (19, 20) contient une quantité d'énergie supérieure à un niveau minimum de charge, le procédé de gestion comporte l'étape de réaliser la traction du véhicule (45) au moyen de la machine hydraulique (16, 17) en utilisant l'énergie hydraulique stockée dans l'accumulateur de pression (19, 20).
5. Procédé de gestion de la traction d'un véhicule hybride (45) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lorsque l'accumulateur de pression (19, 20) contient une quantité d'énergie inférieure à un niveau minimum de charge et lorsque le niveau de charge de la batterie (23) est supérieur à un seuil minimum, le procédé de gestion comporte l'étape de recharger l'accumulateur de pression (19, 20) en utilisant la machine électrique (22) via la seconde pompe hydraulique (21 ).
6. Procédé de gestion de la traction d'un véhicule hybride (45) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, lorsque l'accumulateur de pression (19, 20) contient une quantité d'énergie inférieure à un niveau minimum de charge et lorsque le niveau de charge de la batterie (23) est inférieur à un seuil minimum, le procédé de gestion comporte l'étape de recharger l'accumulateur de pression (19, 20) en utilisant le moteur thermique (1 ) via la première pompe hydraulique (2).
7. Procédé de gestion de la traction d'un véhicule hybride (45) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, lorsque la machine hydraulique (16, 17) n'est pas apte à fournir le couple requis par l'utilisateur, le procédé de gestion comporte l'étape de réaliser la traction du véhicule (45) en utilisant le moteur thermique (1 ).
8. Procédé de gestion de la traction d'un véhicule hybride (45) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, lorsque le véhicule (45) est dans une phase de freinage, le procédé de gestion comporte l'étape de convertir une énergie cinétique en une énergie hydraulique en utilisant la machine hydraulique (16, 17).
9. Procédé de gestion selon la revendication 8, caractérisé en ce que, lorsque l'accumulateur de pression (19, 20) contient une quantité d'énergie inférieure à un niveau minimum de charge, le procédé de gestion comporte l'étape de recharger l'accumulateur de pression (19, 20) en utilisant l'énergie hydraulique.
10. Procédé de gestion selon la revendication 8, caractérisé en ce que, lorsque l'accumulateur de pression (19, 20) contient une quantité d'énergie supérieure à un niveau minimum de charge, le procédé de gestion comporte l'étape de recharger la batterie (23) en utilisant la seconde pompe hydraulique (21 ).
1 1 . Procédé de gestion de la traction d'un véhicule hybride (45) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lorsque le véhicule (45) est dans une phase de recharge de la batterie (23) par un réseau d'alimentation extérieur, le procédé de gestion comporte l'étape de recharger l'accumulateur de pression (19, 20) en prélevant de l'énergie sur le réseau.
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