La transmission de la Volt/Ampera dévoilée - mise a jour 03/03/2012

C'est plus complexe que ce à quoi on s'attendait, et c'est moins orthodoxe. Mais au final, cela promet d'être plus efficient, surtout en prolongation d'autonomie.

[Ajout du 15 juillet 2011]
Opel a produit une petite vidéo qui peut permettre de mieux comprendre le fonctionnement du groupe moteurs électrique + moteur thermique :

[Article original du 12 octobre 2010]
GM a présenté officiellement ce qui se passe entre les moteurs et les roues de la Chevrolet Volt. Tout cela sera identique sur l'AmperA. On en connaissait déjà les grandes lignes : un moteur électrique qui fait tourner les roues en puisant de l'électricité dans la batterie, et une fois que la batterie est vide, c'est un moteur thermique qui fournit l'électricité via un générateur. Pour arriver à cela en conservant un bonne efficience, les ingénieurs ont mis au point une transmission particulière.
Tout d'abord, il faut avoir à l'esprit qu'un moteur peut aussi être un générateur. Ici sur cette illustration,
- M/G A est le générateur principal (55 kW)
- M/G B est le moteur électrique principal (111 kW)
- Engine est le moteur thermique (57 kW)
- C1, C2, C3 sont des embrayages contrôlés électriquement
- 20 est un train épicycloïdal (ensemble d'engrenages), celui qui est illustré au début de l'article. A et C sont des planétaire et B le satellite.
- FINAL DRIVE, ce sont les roues

On distingue 4 modes de fonctionnement, conditionnés par le niveau de charge de la batterie et la vitesse.
o Lorsque la batterie est suffisamment chargée, et que l'on est en dessous de 110km/h*, seul M/G B tourne, C1 est en prise et C2 débrayé. C'est M/G B qui entraine les roues, seul, avec un rapport de réduction d'environ 7:1. La Volt/Ampera fonctionne alors comme un véhicule électrique.
o Lorsque la vitesse dépasse les 110km/h*, si le rapport de réduction restait de 7:1, le rendement de M/G B chuterait, ce qui serait préjudiciable à l'autonomie. On passe dans le 2e mode, où C2 est en prise et C1 et C3 débrayés. M/G A fait tourner le planétaire C, ce qui a pour effet de faire chuter le rapport de réduction, qui peut descendre jusqu'à 2.16:1 afin de préserver le rendement de M/G B. GM parle d'un gain d'environ 2%.
o Lorsque la batterie est déchargée et que l'on reste en dessous de 110km/h*, le moteur thermique doit se mettre en marche pour recharger la batterie et alimenter le moteur principal. Pour cela, C3 est en prise (ainsi que C1) et C2 est débrayé. M/G A agit comme un générateur. C'est typiquement un mode de fonctionnement d'hybride série.
o Si l'on dépasse les 110km/h*, C3 reste en prise, C1 est débrayé et C2 embrayé. On assiste alors à la superposition des modes 2 et 3. C'est à dire que le moteur thermique entraine M/G A, qui fournit du courant et fait tourner le planétaire C afin de faire chuter le rapport de réduction.

C'est dans ce 4e mode que réside la surprise. Car si le moteur thermique n'entraine pas directement les roues, il est bien relié à la transmission et transmet du couple pour faire tourner la couronne de l'engrenage. Dans cette configuration, la Volt/Ampera est donc à la fois une hybride série (car le moteur thermique alimente le moteur principal via un générateur) et un hybride parallèle (car le moteur thermique transmet de la puissance aux roues). Le gain annoncé par rapport à une configuration où le moteur thermique serait déconnecté de la transmission est de 10 à 15%, ce qui est loin d'être négligeable.

Dans tous les cas, la régénération de la batterie par le freinage ou le lever de pied se fait par le moteur principal, M/G B.

[Ajout du 3 mars 2012]
Voici une animation qui montre de près et en mouvement les quatre modes de fonctionnement de la transmission :

[Ajout du 17 juin 2014]
Cette limite de 110km/h est simplifiée. Dans les faits, l'accouplement (ou le désaccouplement) peut avoir lieu à des vitesses plus basses (50km/h et plus) ou plus hautes suivant les conditions d'accélération. Par exemple, dans 90% des cas à vitesse constante à 90km/h C1 sera débrayé et C2 embrayé.

Commentaires

Plutôt compliqué, en effet.
N'y aurait-il pas deux petites erreurs: la puissance de M/G B est bien de 111Kw et non 11. Et dans le mode de fonctionnement 2, il est indiqué M/G 2, pour M/G B, sans doute...
Pour le fonctionnement proprement dit, je ne comprends pas tout. L' embrayage C1 correspond à quel type de transmission? C3 agit pour le moteur essence, C2 pour M/G A, mais C1? Et pourquoi se déactive-t-il dans certains cas? A quoi correspond le chiffre 84 à la sortie de C1?

En tout cas, votre site est décidément bien passionnant, même pour le néophyte en technique que je suis. Bravo!

MGA, MGB, ça me rappelle quelque chose... (années 50 à 80) :-)

Ravi de vous revoir de passage sur le site, Lel.
Merci pour les remarques sur les erreurs typographiques.
Le 84 correspond à un point qui n'est pas en rotation (typiquement, le chassis).
C1 est en prise quand C2 ne l'est pas et vice-versa, puisque le planétaire C ne doit pas être laissé libre quand on veut faire passer de la puissance de A vers B. Une bonne image de ce qui se passerait serait une roue motrice dans le vide sur une voiture normal : elle serait seule à tourner et aucune puissance ne serait transmise à l'autre (en raison du différentiel à glissement non limité).

Merci. Je ne comprends toujours pas bien le rôle de C1. Je crois que ça tient à ma difficulté de compréhension du fonctionnement du train épicycloïdal... Je suis allé voir sur le net, mais je ne suis pas très avancé...

En fait ce n'est pas très compliqué, mais il faut savoir que le train épicycloîdal est aussi un différentiel. Un différentiel, grosse boîte remplie d'engrenages, sert, à renvoyer le mouvement moteur vers les roues. Mais également, il sert à ajuster automatiquement la vitesse des roues en fonction de la distance qu'elles parcourent, dans un virage, par exemple, ou la roue intérieure parcourt moins de distance que la roue extérieure.
Cela est dû à 1 caractéristique principale du différentiel :
si j'ai 1 vitesse V en entrée et 2 sorties (les roues) alors la vitesse (en rotation) de chacune de mes roues sera de V/2
si une de mes roues est bloquée, l'autre roue ira à la vitesse V
De la même manière, je peux concevoir mon mécanisme avec 2 entrées de vitesse possible et une sortie.
Avec seulement une vitesse V1 ( et mon autre vitesse à 0, bloquée) ma vitesse de sortie es également à V1
Avec une vitesse V1 et une vitesse V2, ma sortie sera à V1+V2
C'est de cette façon que fonctionne l'Ampera, selon les différents mode :
1-MG/B est à V1, C2 ne transmet rien, C1 est bloqué (donc V2 = 0) V1 se transmet vers les roues
2-A plus de 110km/h, MG/B est à V1, C3 et C1 ne trans mettent rie, C2 est en prise, MG/A tourne à V2, les roues tournent à V1+V2
3-Si on est à moins de 110 mais qu'il faille recharger la batterie, on revient au 1° cas ou C2 ne transmet rien mais C3 en prise permet au moteur thermique de faire tourner le générateur MG/A et les roues tournent à V1
4-A plus de 110 et recharge nécessaire, C3 et C2 sont en prise, C1 se libère : Le moteur thermique tourne, génère de la charge par MG/A et génère, par C2 un mouvement de vitesse V2 qui va s'ajouter à V1.
Voilà, simple petit complément d'information aux explications très complètes d'Ampériste, dont on se demande bien comment il peut avoir toutes ces infos

JFS

Merci. Je comprends globalement, mais ne vois toujours pas bien ce à quoi l'embrayage C1 correspond... Suis un peu bouché :-)

Pour que le différentiel fonctionne comme indiqué, il faut soit qu'il reçoive de la vitesse, soit qu'il soit bloqué mais il ne doit pas être libre (ou tourner fou). C1 permet donc soit de le bloquer soit de permettre à MGA+C2 de lui délivrer de la vitesse

JFS

Le train epicycloidal de l'Ampera est conçu pour recevoir du couple par 2 sources (M/G A et M/G B) pour le transmettre aux roues. Par contre M/G A n'est pas toujours propulseur ; dans ce cas il faut bloquer l'axe C dans le train sinon il tournerait librement, récupérant de fait toute l'énergie fournie par M/G B et les roues (fournissant un effort résistif plus important) ne tourneraient pas.

C1 est un embrayage entre l'axe C du train (rattachée via C2 à M/G A) et le "châssis" ou bloc moteur.
En gros si C1 est fermé (et C2 est ouvert) alors la couronne est bloquée, solidaire du bloc moteur. Dans ce cas seul M/G B fait avancé la voiture. L'axe C étant bloqué il ne récupère aucun couple : tout va aux roues.
Si C1 est ouvert (et C2 est fermé) alors la couronne est libérée du bloc moteur. Elle peut donc recevoir du couple de la part de M/G A. M/G B et M/G A font alors avancer la voiture de concert.

J'espere avoir éclairé ta lanterne ;)

Livré le 30 mars 2012
Je kiff cette tire !

Merci Obinoby, ça me paraît plus clair en effet. C1 est donc une sorte "d'autobloquant" en quelque sorte...

Suivez-nous sur facebook