BE1032664B1 - Procede de contrôle d’un groupe motopropulseur, groupe motopropulseur et vehicule - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de contrôle d’un groupe motopropulseur, le groupe comprenant un système différentiel, un premier moteur, un deuxième moteur, une unité de contrôle, un corps d’entrée relié au système différentiel, un corps de sortie entraîné par le système différentiel. Le procédé comprend un premier mode de fonctionnement dans lequel l’unité de contrôle détermine une consigne de pilotage en vitesse de rotation pour le premier moteur et détermine une consigne de pilotage en couple pour le deuxième moteur et comprend un deuxième mode de fonctionnement dans lequel l’unité de contrôle détermine uniquement une consigne de pilotage en couple pour le premier moteur et/ou pour le deuxième moteur, le rapport de vitesse entre le corps de sortie et le corps d’entrée étant fixe mécaniquement. L’invention se rapporte aussi à un groupe motopropulseur et un véhicule.

Description

PROCEDE DE CONTRÔLE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR,

GROUPE MOTOPROPULSEUR ET VEHICULE

Domaine technique

La présente invention conceme un procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur, un groupe motopropulseur et un véhicule.

Art antérieur

Des groupes motopropuiseurs et des procédés de contrôle de groupe motopropulseur sont connus de l'art antérieur. Par exemple, les documents

WO2013/180477, WO2016/034574, WO2019/043123 décrivent des groupes motopropulseurs el des procédés de contrôle.

Les documents U55375676, WO2005/007439, EP3068683, US9546731 décrivent aussi des groupes motopropulseurs et des procédés de contrôle mais dont le fonctionnement n'est pas satisfaisant et dont le procédé de contrôle des groupes motopropuiseurs ne permet pas de couvrir de grandes plages de rapport de vitesse. l'y a un besoin pour un dispositif permettant de couvrir de grandes plages de rapport de vitesse.

Exposé de l'invention

À cet effet, l'invention propose un procédé de contrôle d’un groupe motopropulseur d'un ensemble de propulsion de véhicule à pédales, le groupe motopropuiseur comprenant Un système différentiel comprenant un premier élément d'entrée, un deuxième élément d'entrée et un élément de sortie, Un premier moteur relié au premier élément d'entrée, Un deuxième moteur relié au système différentiel, Une unité de contrôle apte à contrôler le premier moteur et le deuxième moteur, Un corps d'entrée entraîné par un pédalier, le pédalier étant entraîné par un cycliste, le corps d'entrée étant relié au deuxième élément d'entrée du système différentiel, Un corps de sortie entraîné en rotation par l'élément de sortie du système différentie, le procédé comprenant :

- un premier mode de fonctionnement dans lequel le cycliste fournit un couple au pédalier, l'unité de contrôle détermine une consigne de pilotage en vitesse de rotation pour le premier moteur et pijoie ce moteur selon cette consigne, le pilotage en vitesse de rotation agissant sur le rapport de vitesse entre ie corps de sortie et le corps d'entrée et l'unité de contrôle détermine une consigne de pilotage en couple où courant pour le deuxième moteur et pilote ce moteur selon cette consigne, cette consigne correspondant à un niveau d'assistance totale, - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le cycliste applique un couple sur le pédalier, l'unité de contrôle détermine uniquement une consigne de pilotage en couple ou courant, correspondant à un niveau d'assistance, pour le premier moteur etou le deuxième moteur et pilote ce ou ces moteurs selon cette consigne, el le rapport de vitesse entre le corps de sortie et le corps d'entrée est fixe mécaniquement.

Selon une variante, le procédé comprend en outre un troisième mode de fonctionnement dans lequel le cycliste fournit un couple au pédalier, l'unité de contrôle ne détermine pas de consigne de pilotage pour le premier moteur ni pour le deuxième moteur.

Selon une variante, dans le troisième mode de fonctionnement, le couple fourni par le premier moteur et le deuxième moteur est nul.

Selon une variante, dans ls deuxième mode de fonctionnement, L'unité de contrôle détermine une consigne de pilotage en couple correspondant à un niveau d'assistance pour le premier moteur et pour le deuxième moteur, Le couple fourni par le cycliste au pédalier est positif, Le couple fourni par le deuxième moteur est positif, Le couple fourni par le premier moteur est négatif, La vitesse du premier moteur est négative.

Selon une variante, le procédé comprend en outre le contrôle du deuxième mode de fonctionnement par l'estimation de la masse du véhicule et du cycliste.

Selon une variante, l'estimation de la masse du véhicule et du cycliste est faite durant le premier mode de fonctionnement.

Selon une variante, le procédé comprend en outre le contrôle du deuxième mode de fonctionnement par répartition du couple fourni par le premier moteur, par le deuxième moteur ou par les couples des deux moteurs.

Selon une variante, le procédé comprend en outre une étape de passage d'un mode de fonctionnement à un autre, le passage d'un mode de fonctionnement à un autre étant réalisé par l'adaptation de façon continue du couple et de la vitesse entre le point de fonctionnement d’un mode de fonctionnement à l’autre.

Selon une variante, l'adaptation du point de fonctionnement en vitesse et en couple est faite séquentiellement en commencant par la vitesse ou par le couple ou est faite simultanément.

Selon une variante, le couple du cycliste sur le pédalier est estimé, d’une part, par la mesure de la déformation d'une section de la chaîne cinématique du groupe motopropuiseur traversée par l'effort du cycliste, par comparaison de la position aux deux extrémités de celte section, et, d'autre part, de la raideur de cette section déterminée au préalable.

L'invention se rapporte aussi à un groupe motopropuiseur d’un ensemble de propulsion de véhicule à pédales, le groupe motopropuiseur comprenant Un système différentiel comprenant un premier élément d'entrée, un deuxième élément d'entrée et un élément de sortie, Un premier moteur relié au premier element d'entrée, Un deuxième moteur rellé au système différentiel, Une unité de contrôle apte à contrôler le premier moteur et le deuxième moteur, Un corps d'entrée entraîné par un pédalier, le pédalier étant entraîné par un cycliste, le corps d'entrée étant relié au deuxième élément d'entrée du système différentiel, Un corps de sortie entraîné en rotation par l'élément de sortie du système différentiel, Le groupe motopropulseur étant configuré pour fonctionner selon un premier mode de fonctionnement dans lequel le cycliste fournit un couple au pédalier, l'unité ce contrôle détermine une consigne de pilotage en vitesse de rotation pour le premier moteur et pilote ce moteur selon cette consigne, le pilotage en vitesse de rotation agissant sur le rapport de vitesse entre le corps de sortie et le corps d'entrée et

Punié de contrôle détermine une consigne de pilotage en couple ou courant pour le deuxième moteur et pilote ce moteur selon celte consigne, cette consigne

„A - correspondant à un niveau d'assistance totale, Le groupe motopropulseur étant configuré pour fonctionner en outre selon un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le cycliste fournit un couple au pédalier, l'unité de contrôle détermine uniquement une consigne de pilotage en couple ou courant, correspondant à un niveau d'assistance, pour le premier moteur eVou le deuxième moteur et pilote ce où ces moteurs selon cette consigne, et le rapport de vitesse entre le corps de sortie et le corps d'entrée est fixe mécaniquement

Selon une variante, le groupe motopropulseur est configuré pour fonctionner en outre selon un troisième mode de fonctionnement dans lequel le cyclisie fournit un couple au pédalier, l'unité de contrôle ne détermine pas de consigne de pilotage pour le premier moteur ni pour le deuxième moteur.

Selon une variante, le deuxième moteur est apte à entraîner le corps de sortie dans un sens correspondant au sens normal de pédalage.

Selon une variante, le groupe comprend en outre une deuxième roue libre entre le corps d'entrée et le corps de sortie de sorte que le corps d'entrée entraîne le corps de sortie,

Selon une variante, le groupe comprend en outre une première roue libre entre le pédalier et l'élément d'entrée du système différentiel.

Selon une variante, la première roue libre et la deuxième roue libre sont agencées de telle manière que le deuxième élément d'entrée est apie à entraîner le corps de sortie par l'intermédiaire de la première roue libre et de la deuxième roue fibre.

Selon une variante : - Dans le premier mode de fonctionnement, le corps d'entrée est couplé au deuxième élément d'entrée par la première roue libre et le corps d'entrée est découplé du corps de sortie par la deuxième roue libre, - Dans le deuxième mode de fonctionnement, le corps d'entrée est couplé au deuxième élément d'entrée par la première roue libre et le corps d'entrée est couplé au corps de sortie par la première rous libre et par la deuxième roue libre.

Selon une variante, le système différentiel du groupe motopropuiseur est choisi dans le groupe comprenant : - un train épicycioïdat avec un planétaire, une couronne el un porte-satellite, le premier élément d'entrée étant ie planétaire, le deuxième élément d'entrée étant la couronne et l'élément de sortie étant le porte-sateilite, ou le deuxième élément d'entrée étant le porte-sateilite et l'élément de sortie étant la couronne, - un train cycloïdal avec une couronne, une excentrique d'excitation, une roue, des excentriques de transfert et un porte excentrique de transfert, le premier élément d'entrée étant Vexcentigue d'excitation, le deuxième élément d'entrée étant la couronne et l'élément de sortie étant le porte excentrique de transfert, ou le deuxième élément d'entrée étant le porte excentrique de transfert et l'élément de sortis étant la couronne, - Un train cycloidal comprenant une couronne, une excentrique cd'excitation, une roue à double denture et un pignon, le premier élément d'entrée étant l'excentrique d'excitation, le deuxième élément d'entrée étant la couronne et l'élément de sortie étant le pignon, ou le deuxième élément d'entrée étant ie pignon et l'élément de sortie étant la couronne, - un train harmonique comprenant une couronne, un générateur d'onde, une roue flexible, le premier élément d'entrée étant le générateur d'onde, le deuxième élément d'entrée étant la couronne et l'élément de sortie étant roue flexible, ou le deuxième élément d'entrée étant la roue flexible et l'élément de sortie étant la couronne.

L'invention se rapporte aussi à un véhicule à pédales, comprenant un ensemble de propulsion comportant le groupe motopropuiseur tel que décrit précédemment.

Selon une variante, le véhicule comprend en outre un pédalier, le groupe motopropuiseur étant au niveau du pédalier ou au niveau de Faxe de rotation de la roue arrière.

L'usage, dans ce document, du verbe « comprendre », de ses variantes, ainsi que ses conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d'éléments autres que ceux mentionnés. L'usage, dans ce document, de Varticie indéfini « un », « une », ou de l’article défini «le», «la» ou «fl >, pour introduire un élément n'exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments.

Les termes « premier », « deuxième », « troisième », etc. sont, quant à eux, utilisés dans le cadre de ce document exclusivement pour différencier différents éléments, et ce sans impliquer d'ordre entre ces éléments.

L'ensemble des modes de réalisation préférés ainsi que l’ensemble des avantages du procédé de contrôle selon l'invention se transposent mutalis mutandis au présent groupe motopropulseur et au véhicule, et inversement. Les différents modes de réalisation peuvent être considérés seuls ou en combinaison.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées qui montrent : - lafigure 1, un exemple de vue fonctionnelle d’un ensemble de propulsion dans laquelle le procédé est implémenté ; - lafigure 2, une vue fonctionnelle détaillée de la figure 1; - Ja figure 3, une autre vue fonctionnelle détaillée de la figure 1.

Les dessins des figures ne sont pas à l'échelle. Des éléments semblables sont en général dénotés par des références semblables dans les figures. Dans le cadre du présent document, les éléments identiques ou analogues peuvent porter les mêmes références. En outre, la présence de numéros ou lettres de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros ou lettres sont indiqués dans les revendications.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention

L'invention se rapporie à un procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur d'un ensemble de propulsion de véhicule à pédales, le groupe motopropulseur comprenant un système différentiel, un premier moteur électrique et un deuxième moteur électrique, une unité de contrôle apte à contrôler le premier moteur et le

-07- deuxième moteur. Le procédé comprend plusieurs modes de fonctionnement permettant de couvrir de grandes plages de rapport de vitesse.

La figure 1 est un exemple de vue fonctionnelle d’un ensemble de propulsion 2 dans lequel le procédé peut être implémenté. L'ensemble de propulsion 2 est compris dans un véhicule à pédales. L'ensemble de propulsion 2 est schématisé entre un cycliste 5 (C) et une roue arrière 16 (avec une vitesse angulaire WW). Le véhicule à pédales peut par exemple être un vélo, un tricycle ou autres. I s'agit en particulier de vélo, tricycle ou autres à assistance électrique. L'ensemble de propulsion 2 comprend un pédalier 21 (comprenant des pédales) actionné par le cycliste 5. Le pédalier permet au cycliste d'entraîner le véhicule avec ou non la régulation d'assistance de moteurs électriques décrits par la suite. L'ensemble de propulsion 2 comprend un groupe motopropulseur 1 (DU) qui peut être situé au niveau du pédalier 21 (ensemble de propulsion 2 de type « mid drive »). Le groupe motopropulseur 1 peut être situé en d'autres positions. Par exemple, le groupe motopropulseur 1 peut être situé dans le moyeu d'une roue arrière 16 du véhicule {ensemble de propulsion 2 de type « hub-drive »). Dans d'autres cas, par exemple des véhicules de type cargo à deux roues, tricycle ou guadricycie, le groupe motopropulseur 1 peut être entre le pédalier et l'axe des roues arrières du véhicule.

Le groupe motopropulseur 1 peut comprendre un corps d'entrée 11 et un corps de sortis 13. Le pédalier 21 peut être confondu avec le corps d'entrée 11 du groupe motopropuiseur 1. Afternativement, le corps de sortie 13 peul être confondu avec la jante de la roue 16.

L'ensemble de propulsion 2 peut comprenore une transmission amont 18 (Tin) entre le pédalier 21 et le corps d'entrée 11 du groupe motopropuiseur 1. La transmission amont 18 connecte le pédalier 21 et le corps d'entrée 11 ensemble.

La transmission amont 18 peut être une chaîne, une courroie ou tout type d'élément de transmission. La transmission amont peut modifier la vitesse angulaire WOK du pédalier (ou de l'axe du pédalier) en une vitesse angulaire ui. La transmission amont 18 peut être optionnelle.

L'ensemble de propulsion 2 peut comprendre une transmission avai 20 (Tout) entre le corps de sortie 13 du groupe motopropulseur 1 et une ou des roues arrière

16 du véhicule. La transmission avai 20 connecte le corps de sortie 13 et une ou des roues arrière 16 ensemble. La transmission aval 20 peut modifier la vitesse angulaire wO du corps de sortie 13 en une vitesse angulaire a TO. La transmission aval 20 peut être optionnelle.

Ainsi, dans l’ensemble de propulsion 2 de type “Mid drive” d'un véhicule avec groupe motopropulseur 1 situé au niveau du pédalier 21, le pédalier 21 peut être confondu avec le corps d'entrée 11 (et donc la transmission amont 18 absente) et la transmission aval 20 peut être une chaine ou une courroie connectant le corps de sortie 13 du groupe motopropulseur 1 à la roue arrière. Dans l'ensemble de propulsion 2 de type « hub-drive », la transmission amont 18 peul être une chaine ou une courrdie connectant le pédalier 21 et le corps d'entrée 11 du groupe molopropulseur 1 el le corps de sortie 13 peut être confondu avec la jante de la roue arrière 16 (et donc la transmission aval 20 absente). Alternativement encore, la transmission amont 18 peut être une première chaine ou une courroie {ou tout autre type d'élément de transmission) connectant le pédalier 21 au corps d'entrée 11 du groupe motopropulseur 1 et la transmission aval 20 peut être une chaine ou une courroie (ou tout autre type d'élément de transmission) connectant le corps de sortie 13 du groupe motopropulseur 1 à la roue arrière 16. Cette configuration d'ensemble de propulsion pourrait être utilisée dans certain vélo spécifique, nommant les vélos cargos.

Les figures 2 et 3 montrent différentes vues fonctionnelles détaillées de la figure 1. Le groupe motopropulseur 1 comprend un premier moteur 40 (M1) et un deuxième moteur 50 (M2). Le groupe molopropulseur 1 peul comprendre un élément de mesure de courant du premier moteur 40 et un élément de mesure de courant du deuxième moteur 50. Le groupe motopropulseur 1 comprend en outre une unité de contrôle 22. L'unité de contrôle 22 est connectée au premier moteur 40, au deuxième moteur 50 et est agencée pour contrôler le premier moteur et ie deuxième moteur. La position angulaire du premier moteur et du deuxième moteur peut être déterminée par des éléments de mesure. Les éléments de mesure sont par exemple des aimanis en rotation sur les arbres des moteurs en regard de capteurs magnétiques, ou plus généralement tout type d'encodeurs optiques,

magnétiques, inductifs, capacilifs, etc. L'unité de contrôle 22 contrôle le premier moteur 40 et le deuxième moteur 50 sur base de la position angulaire du premier moteur 40, de la position angulaire du deuxième moteur 50, de la vitesse angulaire du premier moteur 40, de la vitesse angulaire du deuxième moteur 50, du courant du premier moteur 40 el/Ou du courant du deuxième moteur 50, ces informations lui ayant été fournies par les éléments de mesures.

De préférence, l'ensemble de propulsion 2 comprend une ou plusieurs batteries 25 alimentant en électricité tout objet, organe ou élément le nécessitant de l'ensemble de propulsion 2 ou plus spécifiquement du groupe motopropulseur 1, tels que les moteurs (électriques) 40, 50, l'unité de contrôle 22, des capteurs, etc.

Le groupe motopropulseur 1 peut comprendre en outre un système différentiel 10 (D). L'utilisation d'un système différentiel 10 permet un changement du rapport de transmission (ou rapport de vitesse) continu entre la rotation du corps de sortie 13 et la rotation fournie par le cycliste au corps d'entrée 11. Le système différentiel 10 peut comprendre un premier élément d'entrée 101 (avec une vitesse angulaire wi}, un deuxième élément d'entrée 102 (avec une vitesse angulaire w2) el un élément de sortie 103 (avec une vitesse angulaire w3).

Le corps d'entrée 11 peut être relié au deuxième élément d'entrée 102 du système différentiel 10. Le corps d'entrée 11 transmet la puissance fournie par le cycliste en entrée du système différentiel 10. Le corps d'entrée 11 peut entraîner le deuxième élément d'entrée 102, de préférence avec un rapoort fixe. Le groupe motopropuiseur peut comprendre une première roue libre 26 (F1) entre le pédalier 21 et le deuxième élément d'entrée 102 du système différentiel 10. Le corps d'entrée 11 peut être relié indirectement au deuxième élément d'entrée 102 par l'intermédiaire de la première roue libre 26, La fonction de la roue libre 26 est que ie pédalier 21 puisse entrainer le deuxième élément d'entrée 102 dans le sens normal de fonctionnement du système différentiel mais que le deuxième moteur 50 ne puisse pas entrainer ie pédalier 21 dans le sens normal de fonctionnement (dans le cadre du présent document, le sens normal de pédalage étant ie sens de rotation de l'axe du pédalier qui correspond à un Mouvement vers l'avant du véhicule à pédales). Le corps d'entrée 11 peut être relié indirecternent au deuxième élément d'entrée 102 par l'intermédiaire d'un réducteur 28 (RH), modifiant la vitesse angulaire wF1. Alternalivement ls corps d'entrée 11 peut être relié directement au deuxième élément d'entrée 102 — une connexion établissant le lien entre le corps d'entrée 11 et le deuxième élément d'entrée 102.

Le groupe motopropulseur peut comprendre une deuxième roue fibre 30 entre le corps d'entrée 11 et le corps de sortie 13 de sorte que le corps d'entrée 11 entraîne le corps de sortie 13 dans le sens normal de fonctionnement Le corps d'entrée 11 peut être relié indirectement au corps de sortie 13 par l'intermédiaire de la deuxième roue fibre 30 (F2). Le corps d'entrée 11 peut alors transmetire la puissance fournie par le cycliste en sortie du groupe motopropuiseur 1. Le corps d'entrée 11 peut être relié indirectement au corps de sortie 13 par l'intermédiaire d'un réducteur 32 (RIZ) et potentiellement du réducteur 28 (RH), modifiant (c'est-à- dire multipliant ou démultiphant) la vitesse angulaire wF2. Le corps d'entrée 11 peut être relié indirectement au corps de sortie 13 par l'intermédiaire d’un réducteur 34 (RO), selon différents chemins.

Plus spécifiquement encore, la première roue libre 26 peul être en aval du corps d'entrée 11 et peul être reliée au deuxième élément d'entrée 102 directement ou indirectement par l'intermédiaire du réducteur 28. La deuxième roue libre 30 peul être en aval de la première roue libre 26, ou en avai du réducteur 28 le cas échéant, selon différents chemins. La première roue libre 26 et la deuxième roue fibre 30 sont agencées de telle manière que le deuxième élément d'entrée 102 est apte à entraîner le corps de sortie 13 par l'intermédiaire de la première roue libre 26 et de la deuxième roue fibre 30. En d'autres termes, la deuxième roue libre 30 est en série avec la première roue fibre 26, entre le corps d'entrée 11 et le corps de sortie 13, Le pédalier 21 (et le corps d'entrée 11) peut entrainer le deuxième élément d'entrée 102 via la première roue libre 26 dans le sens normal de fonctionnement et le pédalier 21 (et le corps d'entrée 11) peut possiblement entrainer le corps de sortie 13 via la prernière roue libre 26 et la deuxième roue libre 30 dans le sens normal de fonctionnement.

Les figures schémalisent les différentes configurations et chemins en utilisant les chemins a et 8, tels que a = f.

Si le chemin a est actif (la deuxième roue fibre 30 est reliée directement en aval de la première roue fibre 26), alors : a=1 3 x" =x 1 ; f=0 © xPz=1 (x désignant toute variable).

Si chemin B est actif (la deuxième roue fibre 30 est reliée indirectement en aval de la première rous libre 26 via le réducteur 28), alors : f=1 — x =x

J a=t — x°=1

Il en va de même avec les chemins y et 6, tels que y = 6. Lorsque le chemin y est actif, le corps d'entrée 11 est relié indirectement au corps de sortie 13 par l'intermédiaire du réducteur 34. Lorsque le chemin ó est actif, le corps d'entrée 11 est relié directement au corps de sortie 13 (sans l'intermédiaire du réducteur 34).

Le premier moteur 40 peut être rellé au premier élément d'entrée 101 du système différentiel 10. Le premier moteur 40 peut entraîner le premier élément d'entrée 101, de préférence avec un rapport fixe. Le premier moteur 40 permet alors de gérer le rapport de vitesse du groupe molopropulseur 1. Le premier moteur 40 peut être relié indirectement au premier élément d'entrée 101 par l'intermédiaire d'un réducteur 24 (RMI), Le réducteur 24 modifie la vitesse angulaire wM1 du premier moteur 40 en une vitesse angulaire 1. Alternativement, le premier moteur 40 peut être relié directement au premier élément d'entrée 101, sans le réducteur 24, la vitesse angulaire wM1 du premier moteur 40 correspondant à la vitesse angulaire wi.

Le deuxième moteur 50 peut être rellé au deuxième élément d'entrée 102 du système différentiel 10. Le deuxième moteur 50 peut entraîner le deuxième élément d'entrée 102, de préférence avec un rapport fixe. Le deuxième moteur 50 permet de gérer le bon niveau de régulation d'assistance depuis l'entrée du système différentiel 10, Le deuxième moteur 50 peut être relié indirectement au deuxième élément d'entrée 102 par l'intermédiaire d'un réducteur 36 (HM2). Le réducteur 36 modifie (c'est-à-dire multiple ou démullipiie) la vitesse angulaire aiM2 du deuxième moteur 50 en une vitesse angulaire we.

Le deuxième moteur 50 peut aussi être rellé au corps de sortie 13 du groupe motopropuiseur 1. Le deuxième moteur 50 peut entraîner le corps de sortie 13, de préférence avec un rapport fixe. Le deuxième moteur 50 permet de gérer le bon niveau de régulation d'assistance depuis la sortie du système différentiel 10. Le deuxième moteur 50 peut être relié indirectement au corps de sortie 13 par l'intermédiaire du réducteur 36 (BMZ). Le réducteur 36 modifie (c'est-à-dire multiplie ou démultipiie) la vitesse angulaire wM2 du deuxième moteur 50 en une vitesse angulaire we. Le réducteur permet de démultipiier le couple provenant du deuxième moteur. Le deuxième moteur 50 peut aussi être relié indirectement au corps de sortie 13 par l'intermédiaire du réducteur 34 (RO), selon différents chemins. De même que ci-dessus, la figure 3 schémalise les différentes configurations et chemins en utilisant des chemins € et {, tels que € = |. Lorsque Is chemin s est actif, le deuxième moteur 50 est relié indirectement au corps de sortie 13 par l'intermédiaire du réducteur 34. Lorsque le chemin € est actif, le corps d'entrée 11 est relié directement au corps de sortie 13 (sans l'intermédiaire du réducteur 34).

En outre, le deuxième moteur 50 est apte à entraîner le corps de sortie 13 dans un sens correspondant au sens normal de pédalage. Selon la figure 2, le deuxième moteur 50 peut entraîner le corps de sortie 13 via la deuxième roue libre 30 (et optionnellement via le ou les réducteurs 32, 34, 36). Selon la figure 3, le deuxième moteur 50 peut entrainer le corps de sortie 13 (et optionnellement via le ou les réducteurs 34, 36), Ainsi, le deuxième moteur 50 est toujours apte à entraîner le corps de sortie 13 dans un sens correspondant au sens normal de pédalage.

L'ensemble de propulsion 2 peut comporter en outre une troisième roue libre 14 (F3). La troisième roue libre 14 est située entre le pédalier 21 et une roue arrière 16 du véhicule à pédales, la roue libre étant apie à coupier (synchroniser) ou découpler (désynchroniser) la roue arrière et le pédalier. La roue libre permet l'interruption du pédalage (et l'interruption de la rotation de l'axe de pédalier 21) tout en laissant le véhicule poursuivre son mouvement dans le sens de la marche. La roue libre est par exemple située entre l'élément de sortie 103 du système différentiel et la roue arrière 16. La roue libre 14 est située par exemple en aval du corps de sortie 13. La roue libre 14 est située par exemple en aval de la transmission aval 20, le cas échéant. La troisième roue libre 14 est située par exemple dans le moyeu de la roue arrière.

Le système différentiet 10 peul être à titre d'exemple un train épicycloidal. Le train épicycioïdai comprend un planétaire, une couronne et un porte-satellite et un ou des satellites (simples ou doubles), portés par le porte-satellite, entre le planétaire et la couronne. Le premier élément d'entrée 101 peut être le planétaire.

Le deuxième élément d'entrée 102 peut être la couronne et l'élément de sortie 103

Deut être le porte-satellite. Alternativement, le deuxième élément d'entrée 102 peut être le porte-satellite et l'élément de sortie 103 peut être la couronne.

Le système differentie! 10 peut aussi être, à litre d'exemple, un train cycloidal.

Dans une première version, le train cycloïdal comprend une couronne, une excentrique d'excifation, une roue, des excentriques de transfert et un porte excentrique de transfert. Le premier élément d'entrée peut être l'excentrique de d'excitation. Le deuxième élément d'entrée peut être la couronne et l'élément de sortie peut être le porte excentrique de transfert. Alternativement, le deuxième élément d'entrée peut être le porte excentrique de transfert et l'élément de sortie peut être la couronne. Dans une deuxième version, le train cycloïdal comprend une couronne, une excentrique d'excitation, une roue (à double denture), un pignon. Le premier élément d'entrée peut être Vexcentrigue d'excitation. Le deuxième élément d'entrée peut être la couronne et l'élément de sortie peut être le pignon.

Alternativement, le deuxième élément d'entrée peut être le pignon et l'élément de sortie peut être la couronne.

Le système différentiel 10 peut aussi être, à litre d'exemple, un train harmonique. Le train harmonique comprend une couronne, un générateur d'onde, une roue flexible. Le premier élément d'entrée peut être le générateur d'onde. Le deuxième élément d'entrée peut être la couronne et l'élément de sortie peut être roue flexible. Alternativement, le deuxième élément d'entrée peut être la roue flexible et l'élément de sortie peut être la couronne.

Les équations des éléments du groupe motopropuiseur sont les suivantes.

Dans tout ce qui suit, « R » indique le rapport de l'organe désigné ensuite (selon la convention ci-dessus). Par exemple, « RDU » signifie le rapport du groupe motopropuiseur 1 (DU), ou « RRMT » signifie le rapport du réducteur 24 (RM1).

Le rapport de transmission du groupe motopropuiseur est :

RDU = =

Dt

Une caractéristique du groupe motopropulseur 1 est sa plage de rapport

Plage de rapport = me

L’équation consécutive du système différentiel 10 est : rp = LIT 23 w2 — 03

Les équations suivantes sont écrites en relation avec la figure 2. Les équations consécutives des transmissions internes (réducteurs 24, 36, 34, 28, 32) au groupe motopropuiseur sont : al

RRMI = TTT

RRM2 = <5

OMZ

RRO = 22 w3 wZ

RRIT= SF ren = 0 œFZROY

Les équations consécutives des transmissions amont 18 et avai 20 sont respectivement :

N wi

RTin = SFR

TO

RTout = TE

Les équations conséculives des roues libres 28, 30, 14 sont : œF1 2 ol > RF1= © 21 wF2 > oF1RRI1° à RF2 = es > RRIIF

WW > oT0 + RF3= — 21

Le groupe motopropuiseur 1 peut être dans un boîtier 9. Le corps d'entrée 11 et le corps de sortie 13 peuvent marquer les interfaces entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier 9. Les moteurs 40, 50, je système différentiel 10, l'unité de contrôle 22, etc. peuvent être dans le boîtier 9 afin de les protéger contre l’environnement. Le groupe motopropuiseur combine une assistance électrique et une boite de vitesse automatique dans un même boitier.

Lors de l’utilisation du véhicule, le cycliste peut entrainer le véhicule vers l'avant en pédalant dans le sens normal de pédalage. Le cycliste peut fournir un couple. Le cycliste peut être assisté par le premier moteur et deuxième moteur qui peuvent ajouter ou soustraire un couple à celui fourni par le cycliste. Le cycliste peut interrompre le pédalage tout en ayant le véhicule continuant son mouvement, en roue fibre.

Le procédé peul comprendre un premier mode de fonctionnement (correspondant à un premier mode de fonctionnement dans lequel est configuré le groupe motopropuiseur). Dans le premier mode de fonctionnement, le cycliste fournit un couple au pédalier 21 et l'unité de contrôle 22 détermine une consigne de pilotage en vitesse pour ie premier moteur 40 et pilote ce moteur selon cette consigne. Ceci permet d'agir sur le rapport de vitesse entre le corps de sortie 13 et le corps d'entrée 11. L'unité de contrôle 22 détermine une consigne de pilotage en couple ou courant (correspondant à une niveau d'assistance totale) pour le deuxième moteur 50 et pilote ce moteur selon cette consigne. Dans le premier mode de fonctionnement, de par la cinématique du système différentiel 10, le premier moteur 40 est contrôlé en vitesse pour agir sur le rapport de vitesse entre le corps de sortie 13 et le coms d'entrée 11 et le deuxième moteur 50 est contrôlé en couple pour agir sur le niveau d'assistance. En d'autres termes, dans le premier mode de fonctionnement, l'unité de contrôle 22 détermine une consigne de pilotage en vitesse pour ie premier moteur 40 pour agir sur le rapport de vitesse entre le corps de sortie 13 et le corps d'entrée 11 et l'unité de contrôle 22 détermine une consigne de pilotage en couple pour le deuxième moteur 50 correspondant à un niveau d'assistance totales. Ainsi, le groupe motopropuiseur combine une assistance électrique et une boite de vitesse automalique. Le groupe motopropuiseur fournit un rapport de transmission (ou rapport de vitesse) variable de façon continue.

Selon le premier mode de fonctionnement du procédé le premier moteur 40 a pour rôle de gérer le rapport de vitesse du groupe motopropulseur 1. Une de ses fonctions est d'offrir un rapport de transmission donné. Ce rapport de transmission est le rapport entre la vitesse angulaire du corps de sortie 13 du groupe motopropulseur 1 et la vitesse angulaire du corps d'entrée 11 du groupe motopropuiseur 1. Ce rapport de transmission peut par exemple être déterminé sur base d'un paramètre de rapport de vitesses fourni par le cycliste ou être déterminé automatiquement par l'unité de contrôle 22 afin d'offrir un changement de vitesse continu ou discret au cycliste, Cette détermination peut notamment être réalisée par un algorithme de passage de vitesses. Le premier moteur 40 peut être contrôlé en position angulaire ou en vitesse angulaire, par exemple via l'unité de contrôle 22 qui contrôle le premier moteur de telle sorte qu’une consigne de position angulaire ou de vitesse angulaire soit respectée.

Selon le premier mode de fonctionnement du procédé le deuxième moteur 50 a pour rôle de gérer le bon niveau de régulation d'assistance du groupe motopropuilseur. Une de ses fonctions est d'assister le mouvement du cycliste en ajoutant du couple à celui fourni par le cycliste et par le premier moteur. En d’autres termes, la puissance fournie par le deuxième moteur s'ajoute à la puissance fournie par le cycliste. De préférence, le niveau d'assistance est déterminé par l'unité de contrôle 22 sur base notamment d'un paramètre de niveau d'assistance. Le paramètre de niveau d'assistance peut être déterminé par le cycliste ou de façon automatique par l'unité de contrôle 22 du groupe motopropulseur, Le deuxième moteur peut être contrôlé en courant ou en couple, par exemple via l'unité de contrôle 22 qui contrôle le deuxième moteur de telle sorte qu’une consigne de courant ou de couple soit respectée. En outre, l'unité de contrôle 22 peut contrôler le deuxième moteur selon une consigne de couple avec une régulation.

L'unité de contrôle 22 peut être agencée pour déterminer une consigne de vitesse de rotation et pour imposer ladite consigne de vitesse de rotation au premier moteur 40, la consigne de vitesse de rotation étant déterminée comme une fonction de la vitesse de rotation du corps d'entrée 11 obtenue par calcul sur base de la position angulaire du premier moteur 40 etfou du deuxième moteur 50 el au paramêtre de rapport de vitesse (potentiellement directement proportionnelle).

L'unité de contrôle 22 peut se baser en outre sur le paramètre de rapport de vitesse et le paramètre de niveau d'assistance du groupe motopropuiseur pour contrôler le deuxième moteur 50. L'unité de contrôle 22 peut être agencée pour déterminer une consigne de courant ou de couple el pour imposer ladite consigne de courant ou de couple au deuxième moteur 50. La consigne de courant ou de couple du deuxième moteur est déterminée en tenant comple d'un ou plusieurs critères parmi notamment le couple ou le courant du premier moteur obtenu par l'élément de mesure du courant du premier moteur, la vitesse du premier moteur, la vitesse du deuxième moteur, le paramètre de rapport de vitesse du groupe motopropuiseur et le paramètre de niveau d'assistance du groupe motopropuiseur.

Plus spécifiquement, dans le premier mode de fonctionnement, le premier moteur 40 transmet son mouvement au premier élément d'entrée 101 du système différentiel 10, éventuellement au travers du réducteur 24. L'action du premier moteur 40 est transmis au premier élément entrée 101 du système différentiel 10.

Le cycliste 5 fourni un couple sur le pédalier 21, le mouvement étant ensuite transmis au corps d'entrée 11, éventuellement via la transmission amont 18. Le corps d'entrée 11 peut aussi être confondu avec le pédalier 21. En cas de pédalage dans le sens normal, le mouvement est transmis depuis ie corps d'entrée 11 au deuxième élément d'entrée 102 du système différentiel 10, éventuellement via le réducteur 28. Le cycliste est assisté dans son mouvement par ie deuxième moteur 50 qui peut agir, conjointement au cycliste, sur le deuxième élément d'entrée 102 du système différentiel 10 (figure 2). Les mouvements effectués aux éléments d'entrée 101 et 102 du système différentiel 10 sont combinées en un mouvement transmis à l'élément de sortie 103 du système différentiel 10. Ce mouvement est alors transmis au corps de sortie 13 (éventuellement conjointernent avec l’action du deuxième moteur 50 selon la figure 3), éventuellement via le réducteur 34. Le corps de sortie 13 transmet son mouvement à la roue 16, éventuellement au travers d'une transmission aval 20, et éventuellement au travers de la troisième roue libre 14, Le corps de sortie 13 peut être confondu avec la roue 16.

Dans le premier mode de fonctionnement, le corps d'entrée 11 est couplé au deuxième élément d'entrée 102 par la première roue fibre 26 (passante) et le corps d'entrée 11 est découplé du corps de sortie 13 par la deuxième roue Îibre 30 (non passante). La deuxieme roue libre 30 est non passante, de sorte que aucun couple n’est transmis depuis le corps d'entrée 11 vers le corps de sortie 13 sans passer parle systeme différentiel 10.

En combinant les équations conséculives des transmissions internes (des réducteurs 24, 36, 34, 28, 32) avec l'équation consécutive du système différentiel 10: wû

RD = OMI RRM1 — Tan _ ©M1 RRM1 RRO — wû

RR ol — RRI1 wl ERO — 0

RD RRILOIRRO — RD où = OMI RRMI RRO —wû w0 (RD — 1} = RD RRIl wl RRO — oM1 RRM1RRO œù = RD RBI RRO mt — RRMI RRO MI (RD — 3 (RD — 15

En utifisant la définition du rapport du groupe motopropulseur pour remplacer æû : œMi = RUES wl (RD 15

Mi = RD RRII RRO — RDU (RD — 19 a

RRMI RRO

En considérant que RD < 0, alors

M1 = RDU (IRD + 1) — [RD] RRI1 RRO mi

RRM31 RRO

Ainsi, du point de vue de la conception du groupe motopropuiseur 1 (DU), pour une vitesse d'entrée oJ déterminée, dans le but d'augmenter le rapport RDU du groupe motopropuiseur 1 (par exemple à basse vitesse, pour vélo tout terrain, ff y à un petit rapport de transmission) tout en limitant la vitesse wM1 du premier moteur 40 (par exemple en raison de limitation physique ou de contrôle), une possibilité est d'augmenter le rapport RRO de l'étage de sortie et de diminuer le rapport RR/1 de Vélage d'entrée. Celle possibilité est utilisée dans le but d'obtenir une grande plage de rapport de groupe motopropulseur maximum, avec une vitesse de rotation maximum de premier moteur 40 raisonnable. Au-delà d’une imite définie par les choix de conception, à bas rapport de transmission, la vitesse du premier moteur 40 est de sens opposé à la vitesse à haut rapport de transmission. Ce sous-mode de fonctionnement (a) du premier mode de fonctionnement implique que le premier moteur 40 se comporte en générateur. La vitesse du premier moteur 40 étant directement déterminée par le rapport de transmission désirée, ce rapport conditionne la puissance, négative dans ce cas.

En effet, le premier moteur 40 absorbe de la puissance mécanique pour la restituer électriquement (avec un couple positif et une vitesse négative). En conséquence, pour un niveau d'assistance donnée, le deuxième moteur 50 fournit à la fois la puissance d'assistance mais aussi la puissance régénérée par le premier moteur 40. Le deuxième moteur 50 risque de devoir être surdimensionné pour lui permettre de délivrer celte puissance. En outre, si les puissances du premier moteur 40 et du deuxième moteur 50 se compensent en partie, les pertes, proportionnelles à la puissance de chaque moteur, s'additionnent (une perte superfilue se compose de la perte sur l'énergie regénérée par le premier moteur 40 ainsi qu’une perte additionnelle liée à la surcompensation du deuxième moteur 50). Plus la puissance régénérée par le premier moteur 40 est négative, plus les pertes sont élevées ce qui peut entrainer une réduction de l'autonomie et un échauffement Important.

Pour éviter une réduction de l'autonomie et un échauffement important, le procédé peut comprendre un deuxième mode de fonctionnement (correspondant à un deuxième mode de fonctionnement dans lequel est configuré le groupe motopropuiseur). Dans le deuxième mode de fonctionnement, le cycliste fournit un couple au pédalier 21 et l'unité de contrôle 22 détermine uniquement une consigne de pilotage en couple (ou en courant), correspondant à un niveau d'assistance,

pour le premier moteur 40 et/ou le deuxième moteur 50 et piloie ce ou ces moteurs selon cette consigne. Le rapport de vitesse entre le corps de sortie 13 et le corps d'entrée 11 est fixe mécaniquement. Le rapport de vitesse est fixe mécaniquement, dans le sens où le rapport de vitesse nest pas défini et variable au travers du système différentiel, et ce, possiblement, grâce à l'existence d’une ou plusieurs roues libres.

Pius spécifiquement, dans le deuxième mode de fonctionnement, le mouvement peut être transmis du corps d'entrée 11 vers le corps de sortie 13 au travers de la premiere roue libre 26, et possiblement de la deuxième roue libre 30, etéveniuellement au travers des réducteurs 28, 32, 34. Le rapport de vitesse entre le corps de sortie 13 et le corps d'entrée 11 est donc fixe mécaniquement. Dans ce deuxième mode de fonctionnement, le corps d'entrée est couplé au deuxième élément d'entrée 102 par la première roue libre 26 et le corps d'entrée 11 est couplé au corps de sortie 13 par la première roue libre 26 et par la deuxième roue libre 30.

La première roue libre 26 et la deuxième roue libre 30 sont passantes (c'est-à-dire que les roues libres sont bloquées et transmettent du couple). Ceci permet de transmettre la puissance du premier moteur 40 au corps de sortie 13 parle système différentiel 1 via la deuxième entrée 102. Ainsi, le corps d'entrée 11 entraine également le deuxième élément d'entrée 102 du système différentiel 10. Puisque element de sortie 103 est aussi entraînée par la fermeture de la deuxième roue lore 30, le premier élément d'entrée 101 est aussi en mouvement

En outre, dans ce deuxième mode de fonctionnement, grâce à la configuration des transmissions el en particulier, des roues libres au sein du groupe motopropuiseur, it est prévu d'assister le cycliste avec le premier moteur 40 et/ou le deuxième moteur 50. En effet, le deuxième moteur 50 étant directement monté en parallèle du corps d'entrée 11 ou relié au corps de sortie 13 de sorte que le couple peut être introduit par le cycliste et/ou le deuxième moteur 50 (au travers de leurs transmissions respectives). Pour ce qui est du premier moteur 40, i est possible d'utiliser le premier moteur 40 pour assister en couple le cycliste.

L'assistance par le premier moteur 40 peut être réalisée sans utiliser le système différentiel 10 comme variateur de vitesse et sans changer le rapport de vitesse du

- Zi - groupe motopropulseur. L'énergie se divise au sein du système différentiel 10 partiellement sortie par le deuxième élément d'entrée 102 et par l'élément de sortie 103.

L’équation d'équilibre en couple au premier élément d'entrée 101 du système différentiel 10 est: 1

T1= DM

L'équation d'équilibre en couple au deuxième élément d'entrée 102 du système différentiel 10 :

T2 = TMZ : +{ [I rr2) !

T°" RRM2 \RRIIP RR] 7r2 = — (T2 — TMI—= ) RR + u ( 5 0" RRM2 RRIÊ

L'équation d'équilibre en couple au deuxième élément d'entrée 102 du systeme différentiel 10 :

TO = 73 ! +TF2 ! ! “ "RRO RRIZ RROY

L'éguation d'équilibre en couple du système différentiel 10 : ne Zn Zur

CRD (RDD "

En combinant les quatre équations, on obtient : ; RRI19 TM2 Ti

Fo = 1 73 — RRS T2+ BRT + BETTIE

RKO RRI2 RROY sans RRS TM2 TI ro = RD -1 54 1? RRII° DL + SEP © RRO © RRI2 RROY

RD RRIT RRI1° TM2 TI po. L0-1TM1 RRMI ME + RRMZ Ra a RRO RRM1 RRIZ RROY

T0 = GEE — roman) PM po RTE we TMZ

RRMIRRIZ RROY RRORRMI1 RRMZ RRIZ RROY 1 * ERZ BROT RATE

Ainsi, on observe qu’un couple peut être obtenu au corps de sortie 13 en introduisant un couple positif sur le corps d'entrée 11 (correspondant au couple fourni par le cycliste au pédalier), un couple positif par le deuxième moteur 50, un couple négatif par le premier moteur 40 et une vitesse négative du premier moteur 40. Dans le deuxième mode de fonctionnement, l'assistance du cycliste peut être faite avec le deuxième moteur 50 el/ou peut être faite avec le premier moteur 40 fournissant un couple négatif et une vitesse négative, ce qui permet d'introduire une puissance positive.

L’intérét du deuxième mode de fonctionnement est qu'il est possible d'assister avec un moleur ou l'autre, voir les deux en même temps, selon le point de fonctionnement et en vue d'optimiser le rendement global et/ou l’état thermique du groupe motopropulseur tout en préservant l'autonomie de la batterie, Par rapport au premier mode de fonctionnement, à faible rapport, le rendement est meilleur En effet, aucun moteur ne régénère de l'énergie injectée dans le système par aifleurs.

Ainsi, le procédé et le groupe motopropulseur selon l'invention permettent de couvrir de grandes plages de rapport de vitesse, Ces grandes plages sont couvertes tout en optimisant le rendement global et/ou l’état thermique du groupe motopropulseur tout en préservant l'autonomie de la batterie,

Le contrôle du deuxième mode de fonctionnement peut reposer sur différentes étape. Cntionnellement, le contrôle peut comporter une estimation de la masse du véhicule et du cycliste. Le contrôle peut aussi comporter le calcul du couple total nécessaire, le calcul du couple d'assistance (fraction du couple total et la répartition du couple d'assistance entre le premier moteur 40 et le deuxième moteur 50.

Concernant l'estimation de la masse du véhicule et du cycliste, # est possible de mesurer ou estimer cette donnée par plusieurs méthodes. peut s'agir de la prise en compte de la valeur moyenne pour les cyclistes d'un groupe cible, de

Pintroduclion de la masse du cycliste par le cycliste lui-même au travers d’une interface, par une mesure de la déformation d’un éléments soumis à l'effort associé au poids du cycliste par exemple (telle que la déformation d'une partie du cadre, la déformation dans la selle, le débattement d’une possible suspension, elc.}, par un calcul de la masse par résolution de l'équation d'équilibre dynamique (loi de

Newton) sur l'ensemble véhicule-cycliste et/ou par une combinaison des méthodes précitées.

Pour ce qui concerne l'estimation de la masse de l'ensemble véhicule-cycliste, l'estimation peut être calculée par résolution de l'équation d'équilibre dynamique {loi de Newton} sur l'ensemble véhicule-cycliste. Une telle estimation est en particulier faite durant le premier mode de fonctionnement, dans la perspective d'une transition vers le deuxième mode de fonctionnement (et en considérant que la masse ne change pas). De façon simplifiée : > F= ma

Avec - F (force) représente les efforts sur le système - m (masse) représente l'inertie du système - à (accélération) représente la cinématique.

Plus précisément, Vinertie de l'ensemble véhicule-cyclists n’est pas seulement due à leur masse mais aussi à une contribution de l'inertie de rotation des pièces en mouvement circulaire, les roues par exemple. Cette inertie équivalente est notée m”.

Les efforts sur l'ensemble vélo cycliste sont multiples : - Le couple de la transmission apoliquée sur la roue (Tw) - La gravité - Les pertes de friction aérodynamique du vélo et du cycliste - Les pertes par friction au sein de la mécanique - La résistance au roulement cad les pertes au sein des pneus par déformation (cycles hystérésis), - Les pertes par amortissements de la suspension si le vélo en est équipé - D'autres types de pertes

- D4 -

Ainsi, on peut écrire (dans le repère associé à la direction du cycliste)

Tw 8 . per mgsina — Fpertes = m'a

Avec - Tw ile rayon de la roue de propulsion - 9 l'accélération gravitationnelle - a: la pente de la côte - Fpertes : l'ensemble des forces des pertes - M" : inertie du groupe vélo et cycliste

Dans le premier mode de fonctionnement, l'équation d'équilibre dynamique est resolue à intervalle régulier.

La cinématique (notamment vitesse et accélération) est estimée de façon directe et indirecte grâce à la centrale inerticlle (accéléromètre, gyroscope evou inclinomètre) implémentée sur le vélo, potentiellement dans le groupe motopropuiseur. Les efforts de la transmission sont connus par la stratégie de contrôle du couple du groupe. Les autres efforis sur le vélo sont estimés ou négligés.

De façon simplifiée : > F= ma

De façon détaillée :

IW _ mgsinsina — Fpertes

Eze LL certes a

Ainsi, H est possible de caiculer une estimation de la masse via un calcul itératif. Pour des raisons de précision, il est préférable d'effectuer le calout - Lors d'une accélération franche - Lors du franchissement d’un terrain avec un dénivelé faible/nul (saut si une bonne estimation de la pente est disponible) - Lorsque les pertes sont faibles (au-delà d’une vitesse critique pour éviter les résistances au roulement proportionnellement important, et plus faible qu’une autre vitesse critique pour éviter les pertes aérodynamiques).

L'estimation de l'inertie peut réaliser ie calcul durant certaines périodes où Ces conditions sont davantage respectées. Dans certains cas, les pertes et l'effet de gravité peuvent être négligés. Une estimation robuste de la masse est obtenue par filtration du signal d'estimation ponctuelle. Cette valeur est maintenue en mémoire.

Concernant le calcul du couple lola! nécessaire, à la sortie du groupe motopropulseur (TDU). 11 est possible de déterminer le couple total nécessaire pour obtenir le comportement désiré de plusieurs façons : - Par choix d'un couple fixe, déterminé par conception - Par calcul d’un couple qui dépend de la vitesse et ou de l'accélération du vélo - Par calcul d’un couple qui dépend de la vitesse des pédales - Par calcul d’un couple qui dépend de la pente - Par calcul d'un couple qui dépend du couple du cycliste (une assistance proportionnelle au couple de pédalage étant recherchée par les utilisateurs de vélo électrique car elle est plus agréable et plus naturelle ) - Par résolution de l'équation d'équilibre dynamique (loi de Newton) sur l'ensemble véhicule-cycliste - Par une combinaison de ces méthodes précitées - Par utilisation d'un réseau de neurones ou d'une intelligence artificielle qui peut utiliser les mêmes données d'entrées que les méthodes précédentes {ou toutes autres données d'entrée disponibles) et qui est entrainé par ailleurs.

Le couple du cycliste peul être estimé ou mesuré : - Par mesure de la déformation d'une ou plusieurs pièces de la chaîne cinématique de la transmission. On pourra par exemple utiliser un capteur de couple à jauge de contrainte sur une pièce particulière. Selon une autre méthode, le couple du cycliste sur le pédalier est estimé, d’une part, par la mesure de la déformation d'une section de la chaîne cinématique du groupe motopropulseur traversée par effort du cycliste, par comparaison de la position aux deux extrémités de celle section, et, d'autre part, de la raideur de celte section déterminée au préalable

- Par mesure de la déformation d’une pièce support (direct ou indirecte) de la chaîne de transmission pourvu qu’elle soit sollicitée lors du pédalage par le cycliste - Par mesure de l'accélération du pédalier par rapport au corps d'entrée - Par application d’un couple positif et croissant sur le premier moteur 40 jusqu’à ouverture de la deuxième roue libre, de sorte à calculer l'équilibre dynamique sur le système différentiel - Par mesure de amplitude d'un signal sinusoïdai correspondant à la vitesse du pédalier (la partie constante de la vitesse provenant essentiellement de Passislance el la partie variable cycliquement provenant essentiellement de Veffort de pédalage du cycliste) - Par une combinaison des estimations et mesures précitées.

Dans un mode de réalisation particulier, l'estimation du couple de pédalage {ou sur le pédalier) par mesure de la déformation de la transmission s'impléments par calcul en fonction de la position du capteur de position de Faxe de pédalier et de la position du deuxième moteur. Plus précisément, l'estimateur du couple de pédalier estimé pourrait être :

LL | woMZ RRMZ . lCKest = coef (ST de - Joek dr) coef À, un coefficient, est défini en fonction de l’élasticité de la transmission reprenant notamment l’élasticité de la transmission de l'axe de pédalier à l'axe du deuxième moteur, mais aussi et surtout de la première roue libre F1. H est également possible d'imaginer des lois plus complexes prenant également en compte le capteur de position de MT également.

La pente peut être estimés ou Mesurée : - Parles informations reçues par un inclinomètre - Par les informations reques depuis une centrale inertielle - Par la combinaison de la position déterminée grâce au système GPS (ou équivalent) et des données cartographiques (dérivée spatiale de l’aititude) - Par la combinaison de données recues d'un altimètrs barométrique combinées à la vitesse du vélo

- Etc. - Par une combinaison des estimations et mesures précitées.

L'estimation du couple total via la loi de Newton peut être obtenue de la façon suivante. Le calcul du couple d'assistance dans le deuxième mode de fonctionnement repose sur la même équation que l'estimation de la masse dans le premier mode de fonctionnement, mais, cette fois, la masse est considérée comme connue et Pon cherche le couple à appliquer. La masse du système est considérée comme inchangée par rapport à la masse du premier mode de fonctionnement, il ny a pas de raison pour qu’elle ait changé de façon significative. La valeur enregistrée durant le premier mode est donc une excellente approximation. Ceci permet donc de calculer le couple nécessaire :

Tw=rw{m'a+ mgsin a +Fpertes }

Dans un mode de réalisation, on peul considérer l'accélération et les pertes comme négligeables. On obtient donc :

Tw=rwmgsin a a, la pente de la côte, s'obtient par estimalion sur base des mesures de la centrale inertielle. Le couple est transmis depuis le groupe motopropuiseur à la roue, possibiement au travers de la transmission avale :

TDU = RTout Tw 11a troisième roue libre 14 (optionnelle) est passante, ce qui est généralement le cas quand ie deuxième mode de fonctionnement est actif.

Concernant le calcul du couple d'assistance, ceci se fait principalement sur base du couple total :

Tassist@out = fet (TDU)

Le couple du groupe motopropulseur est la somme du couple d'assistance et du couple du cycliste tous deux évalués à la sortie :

TDU@out = Tassist@out + Tcyclist@out

Dans un mode de réalisation, le couple d'assistance est fonction du couple du cycliste et possiblement, peut être proportionnel au couple du cycliste :

Tassist@out = Kassist Tcyclist@out

Concernant la répartition du couple d'assistance entre le premier moteur 40 et le deuxième moteur 50, le couple à la sortie du groupe motopropulseur est une combinaison du couple du cycliste, et du couple fourni soit par le premier moteur 40, soit par le deuxième moteur 50, soit par les couples de ces deux moteurs 40, 50 dans une proportion choisie par une méthode de répartition. L'objectif de la méthode de répartition peut être : - D'augmenter ie rendement global du groupe molopropuiseur - De ménager un ou l’autre composants (électronique, moteur, transmission, etc } selon leur état, thermique par exemple - De minimiser le bruit, les vibrations ou tout autres effets indésirables du fonctionnement du système - De se passer d’un composant défectueux - Ete. - Par une combinaison des objectifs précités.

En cas de défaillance du groupe motopropulseur, d'une batterie 25 vide ou de certaines pannes de composants (ou pour toutes autres raisons propres à la stratégie de contrôle), le procédé peut comprendre un troisième mode de fonctionnement (correspondant à un troisième mode de fonctionnement dans lequei! est configuré le groupe motopropuiseur). Dans le troisième mode de fonctionnement, le cycliste fournit un couple au pédalier 21 et l'unité de contrôle 22 ne fournit pas de consigne de pilotage au premier moteur 40 ni au deuxième moteur 50. Ceci permet au cycliste d'entrainer le véhicule quand bien même le groupe motopropuiseur n’est plus effectif.

Plus spécifiquement, dans le troisième mode de fonctionnement, la cinématique est identique au deuxième mode de fonctionnement, Le mouvement peut être transmis du corps d'entrée 11 vers le corps de sortie 13 au travers de la première roue libre 26, de la deuxième roue libre 30, el éventuellement au iravers des réducteurs 28, 32, 34. Dans ce cas, la première roue libre 26 et la deuxième roue libre 30 sont passantes pour transmettre la puissance du cycliste au corps de sortie 13. Ainsi, le corps d'entrée 11 entraine également le deuxième élément d'entrée 102 du système différentiel 10. Puisque l'élément de sortie 103 est elle aussi entraînée par la fermeture de la deuxième roue libre 30, le premier élément d'entrée 101 est aussi en mouvement. Dans ces modes, les deux moteurs ne sont pas contrôlés et leur couple est donc nul (on néglige les pertes).

Dans ce troisième mode de fonctionnement, le groupe motopropulseur ne fournit aucune assistance. Le couple fourni par le premier moteur 40 et le deuxième moteur 50 est nul, Le groupe motopropuiseur ne contrôle pas non plus le rapport de transmission. Le rapport de groupe est fixe mécaniquement et est déterminé par le rapport des réducteurs optionnels 32, 34.

Le tableau ci-dessous résume les trois modes de fonctionnement, ainsi que le signe de la vitesse, du couple el de la puissance du cycliste, du premier moteur 40 et du deuxième moteur 50. Un « 0 » signifie que le moteur est inopérant.

VIG PIV OC PI VIC PIRA

1 5 |"PMAO = Passist mw |,

ACER

2 M50 | + | +1 +|60 10 | 01 + {+ | + | Fix

EL

{ Avec: ‘ - Mode : 1, 2, 3 : les trois modes de fonctionnement décrits - Giro. les circonstances du sous-Mode - Cy: Gycliste - MAC - Premier moteur 40 - M50 : Deuxième moteur 50 - V Vitesse - ©: Couple - PP: Puissance - R-: Ratio - À ‘assistance

- Cvt: Transmission à variation continue - Fix : Fixe.

En outre, le premier mode de fonctionnement peut se décliner en deux sous- modes ({a) et (b)). La puissance du groupe motopropulseur 1 (DU) est égale à la somme de la puissance d'assistance (Passist) et de la puissance du cycliste (en négligeant les pertes). La puissance d'assistance correspond à la somme des puissances des moteurs 40 et 50. Ainsi, les sous-modes (a) et {b) du premier mode de fonctionnement se déclinent selon que la puissance du premier moteur 40 {PM40) est supérieure ou inférieure à la puissance d'assistance (Fassist). Le deuxième mode de fonctionnement peut aussi se déciiner en trois sous-modes de fonctionnement (M40, M50, M40+50) selon que le premier moteur 40 est opérant seulement, que le deuxième moteur 50 est opérant seulement que le premier moteur 40 et le deuxième moteur 50 sont opérants.

L'invention propose aussi une étape permetiant d'identifier la ou les conditions qui décienchent la transition d'un mode à l’autre, en particulier entre le premier mode de fonctionnement et le deuxième mode de fonctionnement. Cette étape démarre une transition dans le bul: - D'augmenter ls rendement global du groupe motopropuiseur - De ménager un ou l’autre composants (électronique, moteur, transmission, eic } selon leur état, thermique par exemple - De minimiser le bruit, les vibrations ou tout autres effets indésirables du fonctionnement du système - De se passer d’un composant défectueux - efc - Par une combinaison des buis précités.

Le passage d'une mode à l'autre se fait de préférence de façon douce et permet notamment d'adapter de façon continue le couple et la vitesse entre le point de fonctionnement du mode initial et celui du mode terminal. L'adaptation du point de fonctionnement en vitesse et en couple peut se faire séguentiellement en commençant par la vitesse ou par le couple, ou se faire simultanément.

T =iTmode2 + (1 — D) Tmodel

RDU = j RDUmodez + (0 — #) RDUmodel

Avec i et / , les coefficients de transition : - Du premier mode vers le deuxième mode : 1:0 —> 1 j:0—1 - Etinversement du deuxième mode vers le premier mode

De j:1—>0

Dans un mode de réalisation, la transition entre le premier mode et ie deuxième mode s'effectue d’abord par une adaptation du rapport de transmission et ensuite par une adaptation du couple. Dans un mode de réalisation, la transition entre le deuxième mode et le premier mode s'effectue d'abord par une adaptation du couple et ensuite par une adaptation du rapport de transmission. Dans un mode de réalisation, les coefficients de transition peuvent évoluer de façon continue entre leurs valeurs extrêmes par des fonctions plus ou moins régulières (c'est-à-dire dérivables plus ou moins indéfiniment) et sur des intervalles de temps plus ou Moins long. La longueur des intervalles de transition sont choisis pour assurer une transition agréable (sans choc ressenti) d'une part tout en assurant la réactivité du procédé et du véhicule d'autre part.

Dans le cadre du présent document, le sens normal de pédalage est le sens de rotation de l'axe du pédalier qui correspond à un mouvement vers l'avant du véhicule à pédales. En raison des couplages dans le groupe motopropuiseur, dans le premier mode de fonctionnement, les organes du groupe motopropulseur ont de préférence chacun un sens de rotation qui correspond à ce sens normal de pédalage (correspondant au mode 1(b) avec PM40<Passist). En outre, deux organes connectés ou reliés peuvent être connectés ou reliés directement ou indirectement. lis peuvent, par exemple, être connectés directement ou être connectés indirectement via au moins une roue dentée intermédiaire, une courroie.

L'homme du métier saura adapler les équations aux différentes figures et modes de fonctionnement. ll apparaîtra de façon évidente à l'homme du métier que l'invention n'est pas limitée aux réalisations el aux exemples illustrès eVou décrits ci-dessus, mais que sa portée est plus largement définie par les revendications ci- après introduites.

Claims (20)

Hevencdications

1. Procédé de contrôle d’un groupe motopropulseur (1) d’un ensemble de propulsion de véhicule à pédales, le groupe motopropulseur (1) comprenant & Un systeme différentiel (10) comprenant un premier élément d'entrée (101), un deuxième élément d'entrée (102) et un élément de sortie (103), 8 Un premier moteur (40) relié au premier élément d'entrée, & Un deuxième moteur (50) relié au système différentiel (10), & Une unité de contrôle (22) apte à contrôler le premier moteur et le deuxième moteur, & Un corps d'entrée (11) entraîné par un pédalier (21), le pédalier étant entraîné par un cycliste, le corps d'entrée étant relié au deuxième élément d'entrée (102) du système différentiel (10), # Un corps de sortie (13) entraîné en rotation par l'élément de sortie (103) du système différentiel (10), le procédé comprenant 8 un premier mode de fonctionnement dans lequel cle cycliste fournit un couple au pédalier (21), ol'unité de contrôle (22) détermine une consigne de pilotage en vitesse de rotation pour le premier moteur (40) et pilote ce moteur selon cette consigne, le pilotage en vitesse de rotation agissant sur le rapport de vitesse entre le corps de sortie (13) et le corps d'entrée (11) et of'unité de contrôle détermine une consigne de pilotage en couple ou courant pour le deuxième moteur (50) et pilote ce moteur selon cette consigne, cette consigne correspondant à un niveau d'assistance totale, 8 un deuxième mode de fonctionnement dans lequel ole cycliste applique un couple sur le pédalier (21),

cl'unité de contrôle (22) détermine uniquement une consigne de pilotage en couple ou courant, correspondant à un niveau d'assistance, pour le premier moteur (40) etou le deuxième moteur (50) et pilote ce ou ces moteurs selon celie consigne, et ole rapport de vitesse entre le corps de sortie (13) et le corps d'entrée (11) est fixe mécaniquement.

2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre un troisième mode de fonctionnement dans lequel o le cycliste fournit un couple au pédalier (21), co l'unité de contrôle (22) ne détermine pas de consigne de pilotage pour le premier moteur (40) ni pour le deuxième moteur (50).

3. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, dans le troisième mode de fonctionnement, le couple fourni par le premier moteur (40) et le deuxième moteur (50) est nul.

4. Procédé selon Pune des revendications précédentes, dans lequel, dans le deuxième mode de fonctionnement, s L'unité de contrôle (22) détermine une consigne de pilotage en couple correspondant à un niveau d'assistance pour le premier moteur (40) et pour le deuxième moteur (50), e Le couple fourni par le cycliste au pédalier est positif, s Le couple fourni par le deuxième moteur (50) est positif, s Le couple fourni par le premier moteur (40) est négatif, « La vitesse du premier moteur (40) est négative.

5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre ie contrôle du deuxième mode de fonctionnement par l'estimation de la masse du véhicule et du cycliste,

6. Le procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'estimation de la masse du véhicule et du cycliste est faite durant le premier mode de fonctionnement

7. Procédé selon Pune des revendications précédentes, comprenant en outre le contrôle du deuxième mode de fonctionnement par répartition du couple fourni par le premier moteur (40), par le deuxième moteur (50) ou par les couples des deux moteurs (40, 50).

8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre une étape de passage d'un mode de fonctionnement à un autre, le passage d’un mode de fonctionnement à un autre étant réalisé par l'adaptation de façon continue du couple et de la vitesse entre le point de fonctionnement d'un made de fonctionnement à l’autre.

9. Le procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'adaptation du point de fonctionnement en vitesse et en couple est faite séquentiellement en commençant par la vitesse ou par le couple ou est faite simultanément

10. Le procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le couple du cycliste sur le pédalier est estimé, d'une part, par la mesure de la déformation d’une section de la chaîne cinématique du groupe motopropulseur traversée par l'effort du cycliste, par comparaison de la position aux deux extrémités de cette section, et, d'autre part, de la raideur de cette section déterminée au préalable.

11. Groupe motopropuiseur d'un ensemble de propulsion de véhicule à pédales, ie groupe motopropuiseur (1) comprenant 8 Un système différentiel (10) comprenant un premier élément d'entrée (101), un deuxième élément d'entrée (102) et un élément de sortie (103),

8 Un premier moteur (40) relié au premier élément d'entrée, & Un deuxième moteur (50) relié au système différentiel (10), ® Une unité de contrôle (22) apte à contrôler le premier moteur et le deuxième moteur,

® Un corps d'entrée (11) entraîné par un pédalier (21), le pédalier étant entraîné par un cycliste, le corps d'entrée étant relié au deuxième élément d'entrée (102) du système différentiel (10),

& Un corps de sortie (13) entraîné en rotation par l'élément de sortie (103) du système différentiel (10), Le groupe motopropuiseur étant configuré pour fonctionner selon un premier mode de fonctionnement dans lequel ole cycliste fournit un couple au pédalier (21), ol'unité de contrôle (22) détermine une consigne de pilotage en vitesse de rotation pour le premier moteur (40) et pilote ce moteur selon cette consigne, le pilotage en vitesse de rotation agissant sur le rapport de vitesse entre le corps de sortie (13) et le corps d'entrée (11) et oPunité de contrôle détermine une consigne de pilotage en couple ou courant pour le deuxième moteur (50) et pilote ce moteur selon cette consigne, celte consigne correspondant à un niveau d'assistance totale,

Le groupe motopropuiseur étant configuré pour fonctionner en outre selon un deuxième mode de fonctionnement dans lequel cle cycliste fournit un couple au pédalier (21),

of'unité de contrôle (22) détermine uniquement une consigne de pilotage en couple ou courant, correspondant à un niveau d'assistance, pour le premier moteur (40) et/ou le deuxième moteur (50) et pilote ce ou ces moteurs selon celie consigne, et cle rapport de vitesse entre le corps de sortie (13) et le corps d'entrée (11) est fixe mécaniquement.

12. Groupe motopropulseur selon la revendication précédente, configuré pour fonctionner en outre selon un troisième mode de fonctionnement dans lequel o le cycliste fournit un couple au pédalier (21), o l'unité de contrôle (22) ne détermine pas de consigne de pilotage pour le premier moteur (40) ni pour le deuxième moteur (50).

13, Groupe motopropulseur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le deuxième moteur (50) est apte à entraîner le corps de sortie (13) dans un sens correspondant au sens normal de pédalage.

14. Groupe motopropulseur selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une deuxième roue fibre (30) entre le corps d'entrée (11) et le corps de sortie (13) de sorte que le corps d'entrée (11) entraîne le corps de sortie (13),

15, Groupe motopropulseur selon la revendication précédente, comprenant en outre une première roue libre (26) entre le pédalier (21) et l'élément d'entrée (102) du système différentiel (10).

16. Groupe motopropuiseur selon l’une des deux revendications précédentes, la première roue libre (26) et la deuxième roue libre (30) sont agencées de telle manière que le deuxième élément d'entrée (102) est apte à entraîner le corps de sortie (13) par l'intermédiaire de la première roue libre (26) et de la deuxième roues libre (30).

17. Groupe molopropuiseur selon l’une des trois revendications précédentes, dans lequel # Dans le premier mode de fonctionnement, le corps d'entrée (11) est couplé au deuxième élément d'entrée (102) par la première roue bre (26) et le corps d'entrée (11) est découpié du corps de sortie (13) par la deuxième roue libre (30),

# Dans le deuxième mode de fonctionnement, le corps d'entrée est couplé au deuxième élément d'entrée (102) par la première roue fibre (26) et le corps d'entrée (11) est couplé au corps de sortie (13) par la première roue libre et par la deuxième roue libre (30).

18. Groupe motopropulseur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système différentiel (10) du groupe motopropulseur es! choisi dans le groupe comprenant : 8 un train épicycloïdail avec un planétaire, une couronne et un porte- satellite, le premier élément d'entrée étant le planétaire, le deuxième élément d'entrée étant la couronne et l'élément de sortie étant le porte- satellite, ou le deuxième élément d'entrée étant ie porte-sateilite et l'élément de sortie étant la couronne, & un train cycloïdal avec une couronne, une excentrique d'excitation, une roue, des excentriques de transfert st un porte excentrique de transiert, le premier élément d'entrée étant Pexcentrigue d’'excitation, le deuxième élément d'entrée étant la couronne et l'élément de sortie étant le porte excentrique de transfert, ou le deuxième élément d'entrée étant le porte excentrique de transfert et l'élément de sortie étant la couronne, & un train cycloïdat comprenant une couronne, une excentrique d'excitation, une roue à double denture et un pignon, le premier élément d'entrée étant Vexcentrigue d'excitation, le deuxième élément d'entrée étant la couronne et l'élément de sortie étant le pignon, ou le deuxième élément d'entrée étant le pignon et l'élément de sortie étant la couronne, ® un train harmonique comprenant une couronne, un générateur d'onde, une roue flexible, le premier élément d'entrée étant le générateur d'onde, le deuxième élément d'entrée étant la couronne et l'élément de sortie étant roue flexible, ou le deuxième élément d'entrée étant la roue flexible et l'élément de sortie étant ia couronne.

19. Véhicule à pédaies, comprenant un ensemble de propulsion (2) comportant le groupe motopropuiseur (1) selon l’une des revendications précédentes.

20. Véhicule selon la revendication précédente, comprenant un pédalier (21), le groupe motopropulseur étant au niveau du pédalier (21) ou au niveau de l'axe de rotation de la roue arrière (16).