Clio 5 Hybride 2020 - Le groupe propulseur

[Mister MMT]

Contrairement à ce que l'on pouvait lire encore récemment dans Automobile Propre, Renault ne compte pas implémenter son système Hybrid Assist hybride "doux" diesel de la Scenic dans les futures générations hybrides de ses modèles compacts.

C'est dans le message de Mark13 sur HL que j'ai entendu parler pour la première fois de ce vrai revirement de Renault. Et ICI, c'est comme presque toujours genfutures qui en avait parlé en premier.


C'est en effet dans l'Argus du 18/10/2018 que l'on trouve beaucoup de détails intéressants que je reprends et commente dans ce message. Edit: Par ailleurs, genfutures avait déjà signalé cet article, mais je l'avais raté.

Renault Clio 5, Captur 2 et Mégane 4. L'hybride e-Tech arrive en 2020

Pour un premier aperçu, je propose de visionner cette vidéo avec un interview de deux ingénieurs de Renault, dont Antoine Vignon qui a dirigé le développement du système de transmission innovant.




En effet, Renault a choisi d'utiliser comme thermique un moteur 1.6 atmosphérique et les moteurs électriques de son partenaire Nissan, et de développer un groupe de propulsion "maison" entièrement nouveau.

Il s'agit d'une évolution du système Z.E. Hybrid , décrit dans un autre article de l'argus du 16/09/2014, et que Renault avait présenté sur le prototype d'une hybride rechargeable appelée Eolab:

Renault prototype Eolab Z.E Hybrid : un hybride rechargeable ingénieux

De façon intéressante, i y aura deux systèmes de 94 kW/128 ch dont le premier est un hybride simple, doté d'une batterie LiIon de 1,2 kWh.

Ce système équipera les nouvelles Clio V et Captur II "Hybride e-Tech". Ils pourront parcourir environ 5 km thermique à l'arrêt. C'est deux fois plus que la Yaris actuelle, qui sera remplacée en 2019. Ainsi, en ville, ils rouleront jusqu'à 80 % du temps thermique à l'arrêt (selon Renault, à vérifier par des essais), réduisant leur consommation de 40 %.

Le second est un système hybride rechargeable qui équipera les Megane (restylée) et Captur II "Hybride Rechargeable e-Tech". Il est doté d'une batterie de 9,8 kWh et d'un chargeur "on board" de type et puissance inconnu. Il disposera d'une autonomie EV d'une cinquantaine de kilomètres.

Le système e-Tech appelé DHT (Dedicated Hybrid Transmission) dispose de deux moteurs électriques. Le principal est puissant et assure la traction et la recharge, le second est un petit démarreur/générateur à haute tension.

(Note Mister MMT: Aha on aura peut-être bientôt les DHT contribuant sur notre forum !)

La composante la plus intéressante, car vraiment différente des autres systèmes hybrides disponibles en Europe à ce jour est la transmission, qui sera fabriquée dans l’usine de Cléon (76):

Dépourvue d’embrayage (!), elle comporte un arbre primaire avec deux axes. Le premier, plein (1), est relié au moteur thermique (2), et intègre le pignon du 3ème rapport (6). Le deuxième axe est creux (4) et traversé par l'axe plein (1), et est relié au moteur électrique (3). Les deux axes peuvent être connectés par un crabot (5). Un arbre secondaire (7) intègre les deux autres rapports, avec le pignon du premier (10) et du second (. Il est relié aux roues avant via le différentiel (11). Cet arbre peut être associé à l’arbre primaire par un système de crabotage (9).

Les deux premiers rapports sont donc couplés au moteur électrique et le dernier au moteur thermique au rapport fixe. Grâce à cette architecture, le système démarre et fonctionne principalement en électrique.

Selon l'article de 2014, le système Z.E Hybrid rechargeable fonctionnait de la façon suivante:

Pour les petits trajets quotidiens, le système fonctionne principalement sur le mode électrique. Le démarrage se fait exclusivement en électrique avec le premier rapport permettant de rouler en 100% électrique jusque 60/70 km/h et le second jusqu’à 120 km/h. Au-delà, la cinématique se couple au moteur thermique via le 3ème rapport fixe.

Pour les plus longs trajets, le système démarre toujours en électrique mais le moteur thermique se met en route à basse vitesse. Les modes thermique et électrique se marient pour développer la puissance maximale, et la batterie se recharge dans les phases de décélération et de freinage. Ainsi, dès que le véhicule évolue en ville la batterie est opérationnelle pour rouler en tout électrique.

Sur le système actuel, l'article actuel indique:

le système démarre et fonctionne principalement en électrique, le couple du thermique arrive soit en appoint soit s’additionne à celui du moteur électrique dans les différents modes hybrides. Au total, quinze modes différents sont prévus (électrique ville et route, hybride ville, route et autoroute…). En plus, le mode «smart charge » permet de charger la batterie à l’arrêt: le thermique entraîne alors le moteur électrique qui se transforme en générateur.

Nouveau sur le système e-Tech: le démarreur/générateur, directement branché sur le moteur thermique. Il synchronise les changements de rapports et atténue ainsi les à-coups lors du passage des rapports. Il assure en plus le démarrage et la coupure du thermique, donne un apport de puissance lors des dépassements et permet la récupération d’énergie à la décélération et lors des freinages.

Pour le système Z.E Hybrid, Renault avait annoncé une batterie avec de nouvelles cellules étudiées en commun avec le CEA (Commissariat à l’Energie Atomique et aux énergies alternatives) suite à l’accord de partenariat signé en 2010. Il n'est pas dit si ce sera le cas pour le système e-Tech.

L'article contient également quelques images du prototype de la Clio V qui hébergera le système hybride simple à partir de fin 2020:

On en trouve d'autres ICI

Enfin donc, il y aura en Europe de la concurrence pour les Yaris (renouvelée bientôt) et Corolla de Toyota sous la forme d'hybrides simples, mais également d'hybrides rechargeables. Il est donc possible que l'on verra sur le marché français une vraie percée des hybrides et la continuation du recul des diesels dans ces catégories de véhicules, à condition que leur prix soit concurrentiel.


Jan

 

[Laevus]

Patent FR3022495

http://tinyurl.com/y6y4tgg9

 

[genfutures]

Ca fait pas mal de modes de fonctionnement, donc probablement autant de zones de bon rendement. J'ai peur que les transitions soient assez brutales : on verra comment Renault est arrivé à les lisser.

Quant à la fiabilité, ce système est en développement depuis plusieurs années. POur ma part, j'éviterai un catastrophisme primaire.

En tout cas, Renault proposera donc l'hybride rechargeable le plus modeste du marché : d'ici quelques mois, il sera plus fréquent de croiser une hybride rechargeable Renault que Toyota.

 

[Laevus]

Le document est très intéressant. Il mérite d'être lu.

 

[artur]

C'est moi, où ils ont inventé une boite à 3 rapports ?

 

[Robain]

Ben non , 6 , 3 sur l'arbre primaire et 3 sur l'arbre secondaire , ca va déménager sec

 

[Astrix64]

Ah?
J'aurais dit 4 rapports pour le moteur thermique et 2 rapports pour le moteur électrique.
Ce que leur donne un petit paquet de solution.

Mais pas l'infinité de la boîte Toyota.

 

[Laevus]

C'est moi, où ils ont inventé une boite à 3 rapports ?

Non, ils sont 4. Vérifier la colonne Couplage (ICE et EV tournent à la même vitesse). On peux avoir le premier rapport du moteur thermique avec le rapport A du moteur électrique (EvA ice1) ou avec le moteur électrique en B (EvB ice1).

 

[priusfan]

Zut alors, je n'ai pas trouvé la marche arrière...
Renault va toujours de l'avant ????

 

[artur]

Franchement, priusfan... Il suffit de faire tourner le thermique dans l'autre sens !

 

[genfutures]

Les photos diffusées par Renault (cf 1er message de cette discussion) semblent bien correspondre à la version '4 rapports + démarreur-générateur haute tension' décrite en fig. 2 du brevet.

Par rapport à l'Eolab (3 rapports et une seule machine électrique') le système s'est étoffé. A priori, j'y verrais 3 objectifs :
- mieux faire travailler le thermique par l'ajout d'un 4e rapport;
- lisser tes transitions avec l'ajout du DGHT (démarreur-générateur haute tension.) (cf fig 9)
- faciliter la génération ( et donc le mode hybride série) avec l'ajout de ce DGHT (fig 8 )

Par rapport au HSD, il n'y a une 'grosse' machine électrique et une 'moyenne' au lieu de 2 grosses, mais quelques crabots et actionneurs de plus.

Par rapport au DCD de Honda, il y a 2 embrayages et quelques actionneurs en moins, et un DGHT en plus.

A suivre.

 

[Mister MMT]

J'ai lu le brevet déniché par Laevus. C'est très dense, mais genfuture en a tiré l'essentiel. C'est le fruit d'un long et coûteux travail de développement.

Je m'abstiendrai d'émettre un jugement sans l'avoir essayé, et je n'ai pas d'à priori contre un produit Franco/Japonais.

Un rôle important est attribué au petit moteur/génerateur, e.a. pour lisser les passages de vitesse sans embrayage. L'électronique de gestion en est capable.

Les batterie de traction semblent compactes et bien intégrées.

Je trouve positif que Renault compte équiper des citadines et mini-SUV en HEV et PHEV. Ce système démontre qu'il est possible de concevoir des alternatives aux i-MMD et THS II. Reste à voir le résultat. En même temps, la Zoè 2 est presque prête.

On peut se réjouir que de plus en plus de modèles hybrides vont voir le jour à partir de 2020. Comment allons-nous faire pour gérer tout cela sur notre forum ?

Jan

 

[Laevus]

Seulement une observation. Des deux versions de la transmission, je pense que la Clio utilise la solution de figure 1, dans laquelle le DGHT n’est pas représenté.
D'après des images publiées, le DGHT semble être connecté au volant du moteur thermique et donc partager avec lui l'accès à la boîte de vitesses par l'arbre 3.

Cela simplifie la structure mécanique de la trasmission mais pourrait rendre plus complexe la synchronisation qui doit remplacer les embrayages.

 

[genfutures]

Oui Laevus,

j'ai regardé la vidéo publicitaire de Renault sur la Clio hybride ( https://www.qwant.com/?q=renault e-tech&t=videos&o=0:520188d4fdf6120affb76eeabe91d7f3 )

Sous réserve de l'exactitude de cette vidéo, on dirait que la Clio hybride simple ("HEV") est munie du super-démarreur DGHT ( 15 ème seconde)
Pour le moment, il y a consensus pour considérer que le DGHT aide à lisser les passages de rapport.
A mon huble avis -sachant que la Clio hybride se verra comparer à la référence actuelle du marché qui est la Yaris hybride- Renault aurait pris un gros risque pour la perception de sa Clio si les transitions avaient été trop brutales, face à une Yaris qui en est totalement exempte.


D'autre part, -si j'ai bien vu - ce DGHT attaque l'arbre de transfert et non la couronne du volant moteur (seconde 35 et suivantes).

Ça correspondrait à la figure 2 du brevet, sauf un détail d'agencement (le DGHT est monté avec pignon de sortie côté moteur thermique et non côté moteur électrique).


A+

 

[Laevus]

En regardant mieux les dessins, les arbres 6, 3 et 1 (le thermique) sont toujours solidaires, sans possibilité d'interruption. Il n’est donc pas important où le DGHT soit physiquement connecté. Voir la figure 4 pour le fonctionnement toujours synchrone entre le DGHT et le thermique.

La transmission, qui en théorie a aussi une capacité seriale, c'est en effet un hybride parallèle, en raison de la faible puissance que le DGHT semble avoir.

 

[genfutures]

En regardant mieux les dessins, les arbres 6, 3 et 1 (le thermique) sont toujours solidaires, sans possibilité d'interruption.

Je vois la même chose que toi : Entre les arbres n°1 (vilebrequin du thermique) et n°3 (concentrique intérieur) il y a continuité de mouvement ( via l’amortisseur de torsion n°2, qui est tout à fait similaire à ce qu'on trouve dans les disques d'embrayage).
Entre le n°3 et le n°6 (arbre de transfert) , il y a un couple de pignons engrenés en permanence.

Il n’est donc pas important où le DGHT soit physiquement connecté. Voir la figure 4 pour le fonctionnement toujours synchrone entre le DGHT et le thermique.

J'ai la même analyse : le Démarreur générateur Haute tension est connecté au vilebrequin. Le choix du 'lieu de connexion' permet de trouver une démultiplication adaptée entre DGHT et vilebrequin, et aussi la place physique pour caser le DGHT.

La transmission, qui en théorie a aussi une capacité seriale, c'est en effet un hybride parallèle, en raison de la faible puissance que le DGHT semble avoir.

Bien d'accord avec toi. Même si on ne connaît pas les puissances des deux machines électriques, la taille réduite du DGHT implique une puissance bien inférieure à celle de la 'machine électrique d’entraînement' n°8.
De là, le mode hybride série sera anecdotique, et sans doute jamais utilisé, sauf pour lancer la voiture depuis l’arrêt lorsque que la batterie de puissance est à plat ou carrément HS.
Le système fonctionnera principalement en mode parallèle, mais la faiblesse du DGHT n'empêche pas un mode série/parallèle pour faire comme le HSD de Toyota : augmenter la charge du thermique pour le faire travailler dans une meilleure plage de rendement et produire de électricité à cette occasion (effet d'aubaine).
Qu'en pensez vous ?

 

[genfutures]

Qcm

Renault indique avoir puisé le moteur électrique dans la banque d'organes Nissan.
Cela signifie que la solution à rotor bobiné et balais de la Zoé n'est pas utilisée ici.
Ensuite, Nissan produit différentes machines électriques :
du plus petit au plus gros , voici ce que j'ai trouvé :

1. 30 KW, ref RM31, dans le systême hybride '1m2c' transversal du X-Trail japonais;
2. 50 KW, ref HM34, dans le système hybride '1m2c' longitudinal de l'Infiniti Q50;
3. le générateur du E-Power mais je n'ai pas trouvé ses caractéristiques. Probablement est il dimensionné juste un peu au dessus de la puissance max du thermique (58 KW sur le Note, 62 KW sur le Serena), disons par exemple 65 à 70 Kw .
4. 80 KW, dans la Leaf 2010-2016, et moteur de propulsion du Note e-Power;
5. 100 Kw, moteur de propulsion du Serena e-Power
6. 110 KW dans l’actuelle leaf 2 de 2017
7. 160 KW dans l'actuelle Leaf + de 2019

Quizz : le quel Renault monte-t-il dans son E-Tech ???

A+

 

[Laevus]

mais la faiblesse du DGHT n'empêche pas un mode série/parallèle pour faire comme le HSD de Toyota : augmenter la charge du thermique pour le faire travailler dans une meilleure plage de rendement et produire de électricité à cette occasion (effet d'aubaine).

Mode série/parallele au sens large, c'est-à-dire ajouter à la puissance parallele envoyée aux roues de la puissance pour charger la batterie. Il est bien possible que la production de cette dernière soit confiée au DGHT (la recharge par le thermique ne nécessite que quelques kW), mais elle pourrait aussi être géré par le moteur électrique. En tout cas il s'agit d'une fonction de base présente dans tous les hybrides parallèles, à partir du progéniteur Honda IMA bien que doté d'un seul moteur/générateur/démarrateur electrique.

Le mode série au sens strict, comme déjà mentionné, ne peut être utilisé qu'à faible puissances. En avant ou en arrière

Et, sauf le cas particulier du système épicycloïdal de Toyota où il faut géré l'eCVT, il n'y a pas du sense a chercher d'envoyer aux roues une partie de la puissance en mode série simultanément au mode parallèle: l'unique résultat serait la réduction du rendement de la transmission.

 

[Mister MMT]

En fait, avec le rapport fixe du thermique, comment cela se passe dans une montée lorsque la batterie est vide ? A 80, 120 et 160 km/h ?

Est-ce que la transmission pourra éventuellement rétrograder et raccourcir le rapport?

Est-ce qu'une partie de la puissance fournie par le thermique peut être déviée sur le DGHT pour alimenter le gros moteur électrique qui assistera ?

Jan

 

[priusfan]

D'après ce que j'ai compris, en cas de batterie vide, ICE dispose encore des 4 rapports pour faire avancer le véhicule....
Donc, aucun souci...

 

[Astrix64]

Effectivement, cela marchait bien autrefois, on le faisait même avec 3 rapports.

 

[genfutures]

D'après ce que j'ai compris, en cas de batterie vide, ICE dispose encore des 4 rapports pour faire avancer le véhicule...
Donc, aucun souci...

Attention, ici il n'y a pas d'embrayage. Donc, sans intervention électrique, il n'y a pas de possibilité de passer de { voiture arrêtée + thermique tournant} à {voiture qui roule et thermique tournant}. }(sauf à la poussette ou dans une descente), c'est à dire que la voiture ne peut pas se lancer.

Un fois que ça roule, on doit pouvoir se dépatouiller avec le seul thermique, jusqu'au premier feu rouge.

En cas de batterie vide (tension insuffisante) ou carrément HS , je n'envisage que la solution que j'évoquais plus haut :
- décraboter le thermique des roues;
- démarrer le thermique;
- faire produire de l'électricité au DGHT;
- activer le moteur électrique de propulsion avec le jus produit par le DGHT.

(Le hic, c'est que le thermique démarre avec le DGHT, et que si la batterie HT est totalement morte ... La je ne sais pas comment on peut ébrouer le thermique ... A moins qu'il y ait aussi un démarreur 12V s'appuyant sur une brave batterie 12 V, ou un petit onduleur en entrée du DGHT pour recevoir des câbles 12V ou un 'booster' ?) .

A+

 

[Mister MMT]

J'aurais du préciser qu'avec batterie "vide", je me basais sur la notion connue pour les HSD: pas assez de jus pour rouler en mode EV, afin de protéger la batterie.

Dans ce cas, le thermique devra faire avancer le véhicule tout seul ET fournir l'énergie pour recharger la batterie HT. Je me demandais lequel des deux moteurs jouerait alors de role de générateur, et mon hypothèse est que ce serait le DGHT.

Dans d'autres systèmes avec DGHT, il est lié au thermique par un courroie. Ici ce n'est pas le cas.

Il n'existe pas non plus le mode hérétique ?

Franchement, j'ai des questions sur le fonctionnement lissé d'un système sans embrayage(s).

Jan

 

[genfutures]

[...]
Il n'existe pas non plus le mode hérétique ?[...]

Ce serait quoi le mode hérétique pour l' E-Tech ?

 

[Mister MMT]

Je ne le voie pas du tout. Le thermique dispose de 4 vitesses fixes, pas de overdrive. Le système ne peut pas gérer le régime, juste la charge et le choix de la vitesse enclenchée.

Quelle vitesse max en mode EV ?

A quel régime le thermique va-t-il tourner à 130 km/h sur le plat ?

Jan