Comparaison CVT-HSD : Deuxième partie, comparaison fonctionnelle
Fort de ces notions de base, revenons à la comparaison fonctionnelle
CVT et
HSD. définissions d'abord les limites matérielles de nos deux systèmes
Pour la CVT, nous avons en entrée un arbre moteur venant du thermique, en sortie un arbre allant vers les roues, et entre les deux la boîte noire CVT (incluant jeux de poulies à gorge variable et courroie).
Pour le HSD, nous avons en entrée un arbre moteur de l'ICE, en sortie arbre allant vers les roues, et entre les deux la boîte noire HSD (incluant le train épicyclodal, MG1, et MG2 et la partie puissance de l'inverter) ? ...Pas tout à fait, il y a une autre liaison avec l'extérieur du HSD : c'est un fil électrique qui transporte une puissance électrique de ou vers une batterie.
On en déduit immédiatement en terme
d'analyse fonctionnelle externe que le HSD a une fonction que n'a pas la CVT, c'est dériver une partie de la puissance mécanique d'entrée en puissance électrique vers l'extérieur. Il y en a une autre quand la puissance vient de la batterie. Dans une Honda IMA, ces fonctions hybrides sont prises en charge par d'autres sous-systèmes que la CVT.
D'ailleurs, autant les limites matérielles d'une boîte CVT ne posent bas de difficultés, autant celles du HSD posent philosophiquement question
. Nous pourrions voir la boîte noire HSD comme incluant le train épicycloïdal, MG1, l'ICE et la partie puissance de l'inverter, avec en entrée l'arbre venant de MG2, en sortie l'abre allant vers les roues, et un tuyau véhiculant de l'essence arrivant vers l'ICE.
Dans ce cas, un véhicule HSD peut-être très bien vu comme possédant un propulsion électrique suppléée en cas de manque d'énergie ou de puissance électrique par un moteur thermique. N'est-ce pas finalement comme ça que fonctionne une Prius rechargeable ? Et de façon générale, n'est ce pas la philosophie générale du HSD
?
D'ailleurs, si votre thermique tombe en panne d'essence, vous pourrez encore rouler en électrique dans les limites de la batterie. Si votre système électrique tombe en panne, vous restez arrêtés au bord de la route, bien que votre ICE et toute votre chaîne mécanique soit parfaitement en ordre de marche (au passage, encore une différence de taille avec la CVT).
Il serait très intéressant de savoir comment les concepteurs japonais de Toyota ont représenté et décomposé fonctionnellement le HSD (c'est sûr qu'il l'ont fait, les japonais sont les pros de
l'analyse de la valeur). Pour ma part, je suis persuadé que ses concepteurs ont vu un véhicule HSD plus comme un véhicule électrique asssisté par un moteur thermique que l'inverse comme l'IMA par exemple. De toute façon, avec une boîte CVT, la question ne se pose puisqu'elle ne dérive pas de puissance.
Pour en venir au coeur du sujet, coupons ce fameux fil qui sort du HSD pour aller vers la batterie. Même s'il perdrait beaucoup de son intérêt, un HSD pourrait tout à fait marcher dans cette configuration. On en reviendrait alors à la seule
fonction principale : "
transmettre de puissance du moteur thermique vers les roues dans toutes les conditions de roulage " et on peut alos tout à fait le comparer dans l'accomplissement de cette fonction à une CVT : il est temps de passer à
l'analyse fonctionnelle interne des deux systèmes
.
Comment la CVT permet-elle de "
transmettre un couple suffisant aux roues dans toutes les conditions de roulage, quel que soit le couple fourni par le moteur thermique". Et bien, comme une BV classique, et comme le dit très bien l'article de Wiki sur les BV en intorduction, la CVT fait varier les rapport transmission entre moteur thermique et roue, mais
de façon continu et non discrète. Il en résulte bien évidemment une architecture mécanique différente, mais d'un point de vue fonctionnel, c'est le principe d'une BV à plusieurs rapports (il y en là une infinité).
Dans le HSD, c'est totalement différent. Comme je l'ai dit plus haut (et shadoko et d'autres avant moi), il n'y a qu'un rapport de transmission entre l'ICE et les roues : si l'on fixe un couple en sortie de l'ICE, le couple transmis aux roues
par voie mécanique sera toujours le même et fixé par le rapport de démultiplication fixe consttitué par le rapport entre le nombre de dents des planétaires et le nombre de dents de la couronne extérieure, et les autres dispositifs aval (qui fixent un rapport de pont).
Comment s'en sort alors l'ICE avec ce rapport de démultiplication fixe pour ne pas caler à très basse vitesse
: voilà toute la beauté du HSD
qui transforme une partie de sa puissance mécanique dérivée vers MG1 en puissance électrique qui va être fourni à la machine électrique MG2 : grâce à son très gros couple de moteur électrique disponible dès 0 tr/mn, MG2 peut arracher la voiture au démarrage et la faire accélérer à basse vitesse.
On est donc bien plus proche à basse vitesse du fonctionnement d'un hybride série que d'une transmission de type BV, car le gros de la puissance de l'ICE est transmise électriquement aux roues, et non mécaniquement.
La vitesse augmentant, la part de la puissance de l'ICE transmise
mécaniquement aux roues augmente (normal puisque la vitesse de rotation de la couronne extérieure augmente), mais on a toujours une partie passant par la voie électrique.
Et à vitesse constante élevée, lorsque le couple demandé aux roues le permet, le thermique transmet la totalité de sa puissance mécaniquement aux roues, via l'artifice du
mode hérétique expliqué par ailleurs : si on garde toujours la même démultiplication mécanique, on se retrouve dans le cas d'un rapport
théorique surmultiplié d'une BV ou d'une CVT, mais via un fonctionnement tout à fait différent !
On pourrait aussi comparer la fonctions de mise en oeuvre d'un couple résistant en déccélération où l'on verrait que CVT et HSD peuvent fonctionner de façon différente, mais on va peut-être s'arrêter là.
Conclusion :
Outre le fait que le HSD possède des fonctions principales qu'une CVT n'a pas, j'espère surtout avoir convaincu les lecteurs que pour accomplir une même fonction principale "
transmettre un couple suffisant aux roues dans toutes les conditions de roulage, quel que soit le couple fourni par le moteur thermique" :
- une boîte CVT procède fonctionnellement d'une façon assez proche d'une BV classique,
- le HSD procède fonctionnellement très différement, hésitant suivant les vitesses entre hybride série et boîte mécanique à un rapport...
...même si nos sens peuvent nous tromper en nous faisant croire que CVT et HSD fonctionne de la même façon
!
Je laisse les sceptiques irréductibles faire une décomposition fonctionnelle d'une BV classique, d'une CVT et d'un HSD (dépourvue de fil vers une batterie) par des
blocs diagrammes en suivant par exemple la
méthode APTE. Ils verront que dans la BV classique et la CVT, la FP suit un unique flux mécanique alors que dans le HSD (avec sans doute des boucles de fonction de conception), elle se décompose en deux flux, l'un électrique, l'autre mécanique. Si après ça, vous n'êtes toujours pas convaincus, je me tire une balle dans le slip
!
NB : j'invite d'ailleurs les modos en les priant (ainsi que les lecteurs du fil CT200h) de m'excuser pour ce HS que j'ai initié via mon post #1867
, de virer l'ensemble de ces échanges vers par exemple le fil "
comment fonctionne la transmission d'une Prius"
, et non avec ton esprit analytique 
:
ou de 
à mes messages, histoire de ne pas passer pour un 
. C'est encore plus à 90 km/h et 110 km/h compteur que ça m'intéresse.