Brevet FR2180799A1 — publié le 19731130

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en énergie pour un véhicule entraîné électriquement, notamment une motocyclette électrique, comportant une batterie servant de source d'énergie pour un moteur d'entrainement qui comporte un induit calé sur un arbre et pourvu d'un enroulement ainsi qu'un système magnétique pour produire un champ d'excitation et un autre appareil de consommation dont la tension nominale est plus faible que la tension de batterie. L'invention est basée sur le fait que la source d'énergie du moteur d'entrainement présente dans la plupart des cas une tension supérieure à celle qui est nécessaire pour alimenter d'autres appareils de consommation. Ainsi on a établi, par exemple, que, pour l'entrainement du moteur d'une motocyclette électrique qui consomme une puissance d'environ 300 watts, on doit disposer d'une tension de batterie d'au mois 24 volts pour que les courants, et par conséquent également les pertes dans le cuivre ne soient pas trop élevés. Par contre, par exemple pour l'excitation de l'installation d 'éclairage d 'un tel véhicule, il ne faut utiliser qu'une source de tension de 6 volts par exemple.Un dépassement de cette valeur de tension pour l'installation d'éclairage n'est, par conséquent, pas avantageuse, car autrement, on ne peut pas utiliser les lampes classiques et normalisées du commerce. L'irvention est en outre basée sur le fait qu'une prise de courant à la batterie n'est pas avantageuse pour des raisons de bilan de charge. Lorsqu'il est prévu dans une batterie des cellules qui, par suite d'une décharge plus forte, présentent une capacité plus faible que d'autres, les cellules précitées s'affaiblissent prématurément et ne produisent plus de tension. Dans le cas où le courant continue à passer en provenance de cellules saines, les plaques des cellules affaiblies sont chargées dans une direction opposée, c'est-à-dire suivant une polarité inversée, auquel cas les plaques négatives sont chargées positivement et les plaques positives négativement. Les plaques stincurvent alors et la tension de batterie est réduite par la tension antagoniste des cellules de polarité inversée.Une telle batterie chargée nonuniSbrmément est par conséquent détruite prématurément. En outre, dans un grand nombre de batteries modernes, il n'est plus possible d'effectuer une prise de courant sur différentess cellules avec des moyens simples Lors de la conception d'un véhicule à entratnement électrique, il faut en outre tenir compte du problème important qui consiste à emmagasiner une énergie relativement grande dans une batterie de poids relativement faible. Cela nécessite d'autre part de relier à la batterie disponible, indépendamment du moteur d'entrainement, un nombre aussi réduit que possible d'autres appareils de consommation afin que le rayon d'action du véhicule ne soit pas limité. Lorsque cette difficulté ne peut pas être évitée pour des raisons quelconques, on doit au moins veiller à ce que le raccordement de ces appareils de consommation additionnels à la source d'énergie soit réalisé autant que possible avec le minimum de pertes. L'invention a en conséquence pour but de fournir un dispositif d'alimentation en énergie qui permette de disposer autant que possible sans perte de la tension nécessaire pour les appareils de consommation. L'invention concerne à cet effet un dispositif du type ci-dessus, caractérisé en ce que l'appareil de consommation est alimenté par l'intermédiaire d'un convertisseur de tension rotatif qui contient comme composant le moteur d 'entrainement. Suivant un mode de réalisation avantageux, le convertisseur est agencé sous forme d'un groupe moteurgénérateur qui se compose du moteur dentratnement et d'une dynamo mue directement par celui-cio Dans ce système, l'énergie électrique de la batteire est d'abord convertie par le moteur d'entrainement intégralement en énergie mécanique qui est elle mdme retransformée en énergie électrique par la dynamo. Par un agencement approprié des différents éléments, il est alors possible de réduire la tension de batterie à une valeur plus faible qui suffit pour l'alimentation de l'appareil de consommation additionnel. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le convertisseur est du type à induit unique auquel est raccordé l'enroulement d'induit du moteur d'entratnement. Le convertisseur est de préférence agencé de manière que la dynamo et le moteur d'entraânement comportent en commun au moins un composant. Ce composant commun peut être le système magnétique assurant l'excitation de champ ou bien également l'induit qui produit dans un enroulement de stator de la dynamo de tension nécessaire à l'alimentation de l'appareil de consommation. Invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans les quels - les figures 1 à 4 représentent schématiquement différents modes de réalisation de l'invention. Sur la figure 1 on a représenté schématiquement un convertisseur qui se compose du moteur d'entraSne- ment 1 et d'une dynamo 2. Le moteur d 'entraînement comporte un induit 4 fixd sur un arbre 3 qui était associé à un enroulement, non représenté en détail. Cet enroulement peut etre relié électriquement à la batterie 9 par l'intermédiaire du collecteur 5, des balais 6, des conducteurs 7 et de l'interrupteur 8. Le moteur 1 comporte en outre un système magnétique 10 qui peut être de préférence formé d'aimants permanents. La dynamo 2 comporte également un induit il qui peut tourner dans le champ produit par un système magnétique. La tension nécessaire à l'alimentation de l'appareil dé consommation 13, qui a été représenté sur le dessin par une lampe, est prise aux bagues collectrices 14 qui sont reliées à un enroulement non représenté, de l'induit 11. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, le moteur d'entraînement et la dynamo constituent des composants séparés qui sont reliés entre eux par brides et qui forment ainsi un ensemble unitaire. L'arbre du moteur d'entrainement et l'arbre de la dynamo sont reliés entre eux sans possibilité de rotation relative. Dans un mode de réalisation amélioré et non représenté sur le dessin, le moteur d'entraînement et la dynamo sont logés ensemble dans un carter, auquel cas l'induit 4 du moteur d'entraînement 1 et l'induit il de la dynamo sont fixés sur un arbre commun. Ce mode de réalisation est plus avantageux, en ce qui concerne l'encombrement, que la structure représentée sur la figure lo L'exemple de réalisation représenté sur la figure 2 est amélioré par rapport aux exemples de réalisation précédemment décrits, en ce qui concerne l'encombrement et la dépense de matières, du fait que la dynamo et le moteur d'entraînement comportent un composant commun, à savoir un système magnétique commun 10 pour l'excitation de champ. Dans 11 exemple de réalisation de la figure 3, le moteur d'entraînement 1 et la dynamo 2 comportent un induit commun pourvu d'un enroulement commun qui produit dans un enroulement de stator 15, du fait que la commutation n'est pas parfaitement régulière (pulsation de flux), la tension nécessaire pour alimenter l'appareil de consommation 13. Dans les exemples de réalisation représentés sur les figures 1 à 3, le circuit du courant de moteur et le circuit du courant d'appareil de consommation ne sont pas reliés électriquement entre eux. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 4, l'enroulement d'induit du moteur d'entraînement est par contre relié électriquement par l'intermédiaire des bagues collectrices 14 à l'appareil de consommation 13. Dans cet exemple de réalisation, on a affaire à un convertisseur à induit unique dans lequel la conversion d'énergie s'effectue dans un induit0 De tels convertisseurs sont caractérisés par un rendement particulièrement bon et qui ne pourrait pas être obtenu par exemple, avec un convertisseur de tension de nature électronique. En outre, ils sont d'une fabrication très peu coûteuse, de sorte que, malgré l'encombrement et le poids supérieurs par comparaison à un convertisseur électronique de tension, ils présentent un avantage notamment dans des véhicules entraînés électriquement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. EEVEICATI ONS 10) Dispositif d'alimentation en énergie pour un véhicule entraîné électriquement, notamment une motocyclette électrique, comportant une batterie servant de source d'énergie pour un moteur d'entraînement qui comporte un induit câlé sur un abre et pourvu d'un enroulement ainsi qu'un système magnétique pour produire un champ d'excitation, et un autre appareil de consommation dont la tension nominale est plus faible que la tension de batterie, dispositif carac- térisé en ce que l'appareil de consommation (13) est alimenté par l'intermédiaire d'un convertisseur de tension rotatif qui contient comme composant le moteur d'entraînement (1). 20) Dispositif d'alimentation en énergie suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur est agencé comme un groupe moteur-générateur qui se compose du moteur d'entraînement (1) et d'une dynamo (2) actionnée directement par celui-ci. 30) Dispositif d'alimentation en énergie suivant la revendication 1, caractérisé encre que le convertisseur est constitué par un type de convertisseur à induit unique auquel est relié l'enroulement d'induit du moteur d'entraî- nement (1). 40) Dispositif d'alimentation en énergie suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la dynamo (2) est reliée par brides au moteur d'entraînement (1). 50) Dispositif d'alimentation en énergie suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la dynamo (2) et le moteur d'entraînement (1) comportent en commun au moins un composant. 60) Dispositif d'alimentation en énergie suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'induit (1) de la dynamo (2) et l'induit (4) du moteur d'entraînement (1) sont fixés sur un arbre commun (3). 70) Dispositif d'alimentation en énergie suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la dynamo (2) et le moteur d'entraînement (1) comportent un système magnétique commun (10) pour l'excitation de champ. 80) Dispositif d'alimentation en énergie suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la dynamo (2) et le moteur d'entraînement (1) comportent un induit commun (4) pourvu d'un enroulement commun qui produit dans un enroulement de stator (15) de la dynamo (2) la tension nécessaire pour l'alimentation de l'appareil de consommation (13). 90) Dispositif d'alimentation en énergie suivant l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que le moteur d'entraenement (1) et la dynamo (2) constituent un ensemble unitaire.