Boîte de vitesse

[paloupi]

Certains constructeurs commencent à équiper leurs véhicule d'une boîte à 2 vitesses

Avantages/inconvénients ?

[Remy]

Avantages : utiliser le moteur dans une meilleure plage de rendement (surtout à vitesse élevée). On peut espérer gagner 3 à 5% de consommation à vitesse élevée. Eventuellement possibilité d'augmenter la vitesse max du véhicule.

 

Inconvénients : prix, poids, fragilité (il y a un couple énorme à passer).

Modifié septembre 23, 2022 par Remy

[zouzouille]

+ un système d'embrayage costaud.

[zouzouille]

+ un système d'embrayage costaud.

Édit:. J'ai dit une connerie, si boîte epicycloidale, pas d'embrayage.

[paloupi]

j'espérais un gain plus substantiel, de l'ordre de 10 % ?

[zouzouille]

Contrairement au moteur thermique, sur une courbe générique de moteur électrique, on voit que la puissance diminue peu avec le régime, ce qui limite l'efficacité d'un changement de rapport.

[paloupi]

Merci, c'est le graphique que j'attendais

Il serait intéressant de la superposer avec celui d'un moteur thermique

[zouzouille]

Comme celui-là ?

[paloupi]

Bravo !

Pouvez-vous les superposer , cela serait très parlant, et à diffuser...

[zouzouille]

Ça, je laisse les artistes de Photoshop faire

[paloupi]

Alors nous attendrons les artistes !!!

PS : où avez-vous trouvé les graphiques ?

[zouzouille]

Là https://www.fiches-auto.fr/articles-auto/fonctionnement-d-une-auto/s-2233-differences-entre-moteur-electrique-et-moteur-thermique.php

Bonne lecture.

[paloupi]

Merci, le site est intéressant

[Rozlou]

Le 23/09/2022 à 11:19, paloupi a dit :

Certains constructeurs commencent à équiper leurs véhicule d'une boîte à 2 vitesses

Avantages/inconvénients ?

Bonjour,

Le rendement des moteurs électriques synchrones à aimant permanent est très bon à grande vitesse, meilleur même qu'à petite vitesse.

Voici pour illustration le graphique montrant le rendement dans les différentes plages de fonctionnement (vitesse, couple) du groupe motopropulseur de la VW ID3 (moteur synchrone à aimant permanent et son électronique de commande). Ce graphique est issu d'un message sur le forum d'il y a quelques mois de @planetaire.

A titre de comparaison, voici le même type de graphique pour un moteur à essence typique (attention, le code couleur n'est pas le même !).

 

Le rapport de démultiplication pour un véhicule électrique est essentiellement un compromis entre deux choses :

- le couple maximal à la roue souhaité aux basses vitesses (le couple moteur maximal étant une donnée constructive)

- la vitesse maximale souhaitée (la vitesse de rotation maximale du moteur étant une donnée constructive).

 

Dans la plupart des véhicules électriques, la vitesse maximale est "bridée" par rapport à ce que la puissance maximale du moteur permettrait, et on choisit un rapport de démultiplication qui privilégie plutôt le couple aux roues à basse vitesse. Un seul rapport suffit donc, et on garde un très bon rendement, y compris à vitesse élevée (c'est en fait à vitesse élevée que le rendement est le plus élevé, comme on le voit sur le premier graphique).

 

Si on envisage un deuxième rapport sur les voitures électriques, c'est pour pouvoir avoir un premier rapport qui assure un couple à la roue important dans une première plage de vitesse (plage de vitesse "basse"), et un deuxième rapport qui autorise une vitesse maximale élevée, au prix d'un couple à la roue plus faible dans une deuxième plage de vitesse (plage de vitesse "haute").

C'est le cas pour quelques voitures électriques à vocation sportive, telle la Porsche Taycan par exemple. Voici une brève description du système de sélection du rapport de boîte de la Porsche Taycan extraite du site :

https://www.guideautoweb.com/articles/54665/comment-fonctionne-la-boite-a-deux-rapports-de-la-porsche-taycan/

"Le train roulant de la Taycan comprend deux moteurs électriques. Celui situé à l’avant fait appel à un réducteur fixe de 8,05:1. Le moteur arrière est le seul à utiliser une boîte de vitesses, dont les réductions sont de 15,6:1 sur le premier rapport et de 8,05:1 sur le second. La boîte en elle-même fait appel à un réducteur épicycloïdal, un embrayage multidisque intégré au réducteur et un embrayage à crabots. En conduite normale, la Taycan sera toujours sur le deuxième rapport. Avec un rapport plus long, la Porsche sollicite moins le moteur et réduit la demande en énergie. Ceci est particulièrement vrai dans des conditions autoroutières. Si le conducteur choisit les modes de conduite Sport ou Sport Plus ou qu’il a besoin de puissance, la Taycan restera sur le premier rapport jusqu’aux environs de 100 km/h. Précisons que le conducteur ne peut, à aucun moment, changer les vitesses lui-même. C’est l’ordinateur qui se charge de tout."

 

Je rappelle l'effet d'un réducteur (ou une boîte de vitesse) sur la puissance et le couple. En passant par le réducteur, la puissance est conservée (à quelques pertes près), et le couple est modifié par le rapport de démultiplication. Ainsi :

- la puissance à la roue est égale à la puissance moteur, indépendamment du rapport de démultiplication

- le couple à la roue est proportionnel au couple moteur, le taux de proportion étant fonction du rapport de démultiplication. A couple moteur donné, plus le rapport de démultiplication "vitesse de rotation du moteur / vitesse rotation des roues" est grand (rapport "court"), plus le couple à la roue sera élevé. C'est l'équivalent du "petit plateau / grand pignon" sur un vélo. Inversement plus ce rapport de démultiplication est petit (rapport "long"), plus le couple à la roue sera faible. C'est l'équivalent du "grand plateau / petit pignon" sur un vélo.

Modifié septembre 24, 2022 par Rozlou

[Forhorse]

Le 23/09/2022 à 11:29, zouzouille a dit :

+ un système d'embrayage costaud.

Théoriquement il n'y a pas besoin d'embrayage avec un moteur électrique, il est "facile" de synchroniser la vitesse du moteur ou d’interrompre totalement le couple lors du passage de rapport.

Au pire il suffit de prévoir des synchroniseurs un peu plus plus costaud qu'avec une boite avec embrayage.

[alfniev]

Le 23/09/2022 à 11:19, paloupi a dit :

Certains constructeurs commencent à équiper leurs véhicule d'une boîte à 2 vitesses

Avantages/inconvénients ?

 

Porsche a fait ce choix pour sa taycan et avoir une meilleure efficacité en haute vitesse.

Tesla atteint 200 km/h en propulsion , et sur les version AWD a réglé les moteurs avant et arrière différemment pour optimiser l'efficacité

La Plaid dépasse les 300 km/h sans boite de vitesse.

Un détail sur la boite de vitesse , comment on fait pour des voitures électriques a 2 , 3 , bientôt 4 moteurs électriques ?

 

=> Conclusion , la boite de vitesse est juste une pièce mécanique non utile dans une voiture.

 

Par contre , je me pose la question pour le remorquage ou les poids lourds, même si de base le moteur élec a un couple énorme.

[GaelZorro26]

Sur la vidéo sortie récemment du boss de Lucid qui parlait des moteurs de VE, il comparait les moteurs de Lucid, Tesla Plaid et Taycan (et Audi e-tron GT). Il se fait de la pub évidemment, la vidéo fait plus d'une heure mais il y a beaucoup de points intéressants.

 

Les moteurs Tesla et Porsche sont de bonne taille, lourds pour encaisser le couple et avec un rapport de démultiplication de ~10.

Pour rouler plus vite, donc en gros pour atteindre 20 000 tours/minute sur le rotor du moteur:

- Tesla ont bossé sur le rotor, ajouté le fameux wrapping en carbone sur le rotor et ont utilisé des artifices pour augmenter la puissance magnétique, ils ont augmenté la fréquence du variateur pour avoir un bon rendement même à grande vitesse (ça c'est la prochaine vidéo)

- Porsche ont un rotor encore plus gros pour plus de couple et n'ont pas la structure d'entreprise nécessaire pour trouver des solutions innovantes sur les moteurs. Impossible donc d'atteindre les 20k t/min. Ils ont donc pioché dans leurs compétences et ajouté une boite avec 2 rapports pour réduire la vitesse du rotor et atteindre les plus grandes vitesses.

 

Par comparaison, le moteur Lucid:

- est plus petit,

- donne moins de couple,

- tourne plus vite mais avec une plus grande démultiplication

- est plus puissant (500 kW contre 250kW et 350kW)

- le différentiel est à l'intérieur du rotor, j'ai halluciné mais ils peuvent faire ça parce que ça tourne plus vite avec moins de couple

- Ils ont bossé dessus pour réduire le nombre de pôles pour permettre le pilotage par leur variateur (dont ils parleront dans la prochaine vidéo)

 

Un autre exemple que j'avais vu, sur le Audi RS Q e-tron qui a concouru au dernier dakar (en faisant exprès de perdre, pour le prochain la concurrence va pleurer) : le compromis est différent, ils n'ont pas mis de boite à vitesses pourtant le moteur est conventionnel. C'est une solution bête et méchante: le rapport de démultiplication est plus faible, la vitesse du rotor est réduite, le couple moteur est plus fort. Donc un rotor et un réducteur beaucoup plus gros et plus lourds.

 

Donc pour résumer, sur un moteur électrique une boite à vitesses c'est pour les faibles.

[oursgentil]

Le 29/09/2022 à 17:38, GaelZorro26 a dit :

Donc pour résumer, sur un moteur électrique une boite à vitesses c'est pour les faibles.

Merci pour ce moment.

J'ai bien ri.

Les notions de rendement, d'adapation regime/vitesse, de puissance continue et pic te sont etrangeres...

[GaelZorro26]

Pas du tout, merci 😊

La courbe de rapport couple / vitesse de rotation est tellement plate que ce ne sera jamais une justification valable pour ajouter la complexité d'une boîte à vitesse. 

 

Concernant le rendement : comme je l'explique ci dessus, s'il chute lorsqu'on arrive à des vitesses angulaires élevées il y a d'autres façons de l'ameliorer que d'ajouter une boîte à vitesses. 

 

Si Porsche ont mis une boîte à vitesse, ce n'est pas pour l'efficience, mais pour la vitesse maxi. Encore une fois, ils ont fait ce compromis non-optimal parce qu'une boîte à vitesse entrait plus facilement dans leur champ de compétences à ce moment là. Il fallait sortir la voiture à une certaine date et la boîte à vitesses était juste plus simple et rapide à développer pour eux. 

 

Encore un autre exemple pour enfoncer le clou : Si vous suivez les déclarations de Mate Rimac, il a envisagé une boîte à vitesse sur la Nevera. Ils ont bossé pour trouver une autre solution parce que ça ajoutait trop de poids, et il y a d'autres solutions pour augmenter la vitesse max. 

 

Donnons nous rendez vous lors du refresh de la Porsche Taycan : sera-t-elle encore équipée d'une boîte à vitesse ? Ça m'étonnerait. Je paierai volontiers une bière à oursgentil s'ils continuent à en utiliser une. 😊

[Spif]

Chez d'autres, c'est l'humilité qui est étrangère...

[GaelZorro26]

Le 30/09/2022 à 11:47, Spif a dit :

Chez d'autres, c'est l'humilité qui est étrangère...

Pardon si j'ai offensé les aficionados des boites à vitesses. Je ne suis pas contre, c'est juste un choix qui est un compromis non optimal sur une voiture électrique et on peut s'en passer. Non pas facilement, car rien n'est facile, mais en bossant sur d'autres solutions.

 

Allez, bière pour tout le monde si la Taycan 2026 a encore une boite à vitesses

 

Le 24/09/2022 à 08:07, alfniev a dit :

détail sur la boite de vitesse , comment on fait pour des voitures électriques a 2 , 3 , bientôt 4 moteurs électriques ?

Sans différentiel ou sans pont reliant les trains avant et arrière, c'est un calculateur qui pilote le couple appliqué à chaque roue et qui synchronise (ou pas) la vitesse de chaque roue par rapport aux autres roues et à la vitesse de la voiture.

 

[Spif]

Le 30/09/2022 à 15:18, GaelZorro26 a dit :

Pardon si j'ai offensé les aficionados des boites à vitesses.

Haha, non ya juste eu erreur de ciblage C'est surtout aux individus à la science infuse qui ne manquent jamais de prendre les autres de haut, et sans jamais aucune explication ou démonstration (ou source) à qui je pensais.

[paloupi]

C'est ça un forum : un lieu où on se vilipende !

Désolé d'avoir créé cette discussion destinée à enrichir les participants...

[Spif]

Le 30/09/2022 à 17:01, paloupi a dit :

Désolé d'avoir créé cette discussion destinée à enrichir les participants

Au contraire, le sujet reste intéressant 👍. Et le ressenti de GaelZorro26 sur les différences entre constructeur est toujours un plus pour le forum et les échanges. Ça peut parfois monter en ton et température sur les sujets clivants, bien que je pense pas que celui ci en soit un, mais les intervenants qui se pointent juste pour se foutre des autres et dire en substance "on voit bien que tu n'y connais rien" du haut de leur supposée connaissance du domaine, plutôt que de débattre du sujet, c'est toujours gonflant, D'autant plus quand c'est du multi récidivisme. Ça n'apporte rien sinon de l'agacement.

Modifié septembre 30, 2022 par Spif

[paloupi]

Je viens de découvrir que sur les MERCEDES type A PHEV, le moteur électrique était situé entre le thermique et la BV

Et qu'en fait, la modulation du freinage régénératif utilisait cette BV pour en faire varier la puissance ?

quels sont les autres PHEV avec cette configuration, et ceux dont le moteur électrique se trouvent après la BV ?

Et toujours avantages/inconvénients ! A vos plumes et merci d'enrichir le forum !!!