Le train épicycloïdal

[Amperiste]

J'ouvre le forum technique avec un court exposé qui deviendra article assez rapidement, quand un non-technicien trouvera l'explication satisfaisante.

Quand on a eu une formation mécanique lointaine, légère ou inexistante, il est parfois un peu difficile de comprendre comment fonctionne un train épicycloïdal tel que celui présent dans la la transmission de l'Ampera.

Pour ceux qui n'en ont jamais vu bouger bouger, voici une animation où on voit successivement tous les éléments en mouvement, puis l'anneau (ring) bloqué, puis le porte-planètes (carrier) fixe (attention ca ne dure pas longtemps et dans ce cas, les planètes continuent à tourner sur elles-mêmes), puis le soleil fixe.


Dans le cas de l'Ampera et de la Volt, le porte-planètes est relié aux roues (B), le soleil au moteur électrique de 111kW (A) et l'anneau au générateur/moteur électrique secondaire ou à un point fixe (C).


Donc, dans les basses vitesses (en dessous de 110km/h), puisque C1 est embrayé (et C2 débrayé), seul le moteur électrique principal fournit de la puissance mécanique pour les roues et on est dans la situation suivante :


Dans les hautes vitesses (> 110km/h), les états de C1 et C2 s'inversent et l'anneau est relié au moteur secondaire qui tourne. Comme on peut le voir sur le début de la première vidéo, cela permet au soleil de tourner moins vite pour une vitesse de rotation des planètes égale. Cela permet au moteur électrique principal d'éviter les trop hauts régimes, où il perd significativement de son efficience.

Ou pourra remarquer qu'il est tout à fait possible d'échanger les rôles de chaque groupe d'engrenages. Sur la Prius par exemple, le moteur électrique est relié à l'anneau, le thermique au porte-planètes et c'est le soleil qui est relié aux roues.

[Lel]

C'est déjà plus clair pour moi qui suis nul en technique (et en math), mais je n'arrive toujours pas à comprendre à quoi correspond l'embrayage C1.
Et que se passerait-il si on branchait le train de l'ampéra à la manière de la prius, ou l'inverse? Autrement dit, pourquoi l'un plutôt que l'autre? J'imagine que ça tient au fait que la motorisation principale est électrique sur l'une et thermique sur l'autre... non?

[Amperiste]

Ok je reprends.

Quand on a eu une formation mécanique lointaine, légère ou inexistante, il est parfois un peu difficile de comprendre comment fonctionne un train épicycloïdal tel que celui présent dans la la transmission de l'Ampera, basée sur le système Voltec.

Pour ceux qui n'en ont jamais vu bouger bouger, voici une animation où on voit successivement tous les éléments en mouvement, puis un par un les sous-ensembles fixes.

Il y a donc trois sous-ensembles distincts, qui sur cette illustration sont placés selon un même axe de rotation :
- L'anneau (ring) en jaune
- Le soleil (sun) en rouge
- Les planêtes (planet + carrier) en gris

Un tel ensemble peut être utilisé de trois façons différentes, selon le nombre d'axes moteurs et récepteurs d'énergie.
1 -> 1
C'est le cas le plus simple. Un des sous-ensembles est bloqué (fixe), et la puissance est transmise de l'un à l'autre ensemble restant, comme s'il n'y avait qu'un engrenage simple.

1 -> 2
Un des sous-ensembles est moteur, et les deux autres sont récepteurs. C'est probablement la configuration la plus courante dans une automobile, car c'est celle que l'on retrouve dans la très grande majorité des différentiels.

2 -> 1
Deux sous-ensembles sont moteurs, et le troisième est récepteur. C'est la configuration qui est utilisée sur les hybrides "complets" avec un seul essieu moteur (General Motors Voltec, Toyota Hybrid Synergy Drive). Le sous-ensemble récepteur est tout simplement celui qui correspond aux roues motrices. Dans le cas du système Toyota, un des sous-ensembles moteurs est relié au moteur thermique et l'autre à l'électrique. Dans le cas du Voltec de l'Ampera, un des axes moteurs est lié au moteur électrique principal, et l'autre axe peut être relié au générateur. C'est ce qui se passe au dessus de 110km/h. En dessous de cette vitesse, l'axe opuvant être relié au générateur est fixé et on se retrouve dans la première configuration.

Dans le cas de l'Ampera et de la Volt, le porte-planètes est relié aux roues (B), le soleil au moteur électrique de 111kW (A) et l'anneau au générateur/moteur électrique secondaire ou à un point fixe (C).


Donc, dans les basses vitesses (en dessous de 110km/h), puisque C1 est embrayé (et C2 débrayé), seul le moteur électrique principal fournit de la puissance mécanique pour les roues et on est dans la situation suivante :


Dans les hautes vitesses (> 110km/h), les états de C1 et C2 s'inversent et l'anneau est relié au moteur secondaire qui tourne. Comme on peut le voir sur le début de la première vidéo, cela permet au soleil de tourner moins vite pour une vitesse de rotation des planètes égale. Cela permet au moteur électrique principal d'éviter les trop hauts régimes, où il perd significativement de son efficience. Dans ce cas, le couple est réparti 69/31% et la puissance vient à part égales de l'anneau et du soleil.

On pourra remarquer qu'il est tout à fait possible d'échanger les rôles de chaque groupe d'engrenages. Sur la Prius par exemple, le moteur électrique principal est relié au soleil, le thermique au porte-planètes et c'est l'anneau qui est relié aux roues (avec le moteur électrique secondaire).

[Kasos]

Il est où ce train épicycloïdal

[Amperiste]

Il est situé entre les deux moteurs électriques, comme on peut le voir sur cette vidéo :

[frank]

Merci beaucoup! Cette video tres explicite m'a enfin fait comprendre l'ensemble mecanique, bien qu'il y a 30 ans j'etais specialiste en groupe electrogene, les Americains demontrent ici une tres grande competence et creativite pour etre capable de produire.

[Lel]

D'autres utilisait déjà ce principe bien avant GM, dans les boites automatique, et entre autre chez Toyota, quand il a sorti sa première prius, il y a 15 ans.

[Kasos]

Très bon article bien documenté, MAIS le vendeur Opel ne m'en a pas parlé
Il m'a expliqué qu'il n'y avait aucun couplage mécanique entre le moteur à essence et les 2 moteurs électriques (un par roue).
Est-ce que ce train épicycloïdal est prévu sur un modèle Chevrolet Volt et non sur l'Opel Ampera

[baldhead]

(...)Il m'a expliqué qu'il n'y avait aucun couplage mécanique entre le moteur à essence et les 2 moteurs électriques (un par roue)(...)

1°) changer de vendeur

2°) attendre la livraison

ensuite ampera=volt en plus cher

Sylvain

[Amperiste]

Il m'a expliqué qu'il n'y avait aucun couplage mécanique entre le moteur à essence et les 2 moteurs électriques (un par roue).

Encore un vendeur qui ne sait pas ce qu'il vend. Je rejoins le point 1 de baldhead.
Pour enfoncer le clou, mécaniquement Volt = Ampera.