Brevet FR2203727A1 — publié le 19740517

L'emploi du moteur électrique sur un véhicule terrestre ou marin se heurte à une difficulté bien connue : la source d'énergie étant la plupart du temps à tension constante, batterie électrique en général, et le moteur n'ayant au démarrage qu'unie force contre-électromotrice négligeable et due uniquement à la résistance ohmique toujours très faible, il est nécessaire de disposer sur le véhicule d'un moyen pour régler la tension à une faible valeur au départ, puis pour la faire croître progressivement jusqu'à la pleine tension. Ce moyen, constitué à ltorigine par un rhéostat, combiné parfois avec des possibilités de changement de couplage quand il existe plusieurs moteurs électriques à bord du véhicule, est fréquemment réalisé aujourd'hui à l'aide de dispositifs électroniques appelés "hacheurs" de courant. Les rhéostats, qui nécessitent également tout un système de contacteurs, sont lourds et encombrants et doivent être refroidis, du fait qu'il y passe l'intensité totale envoyée au moteur électrique, généralement excité en série, et qu'en conséquence une quantité d'énergie considérable y est dépensée. Les hacheurs sont plus économiques en énergie, mais sont également lourds, complexes et couteaux. Or les difficultés ainsi rencontrées dans l'emploi des moteurs électriques sur les véhicules terrestres ou marins résultent du fait que ces moteurs sont généralement liés aux organes de propulsion par un simple réducteur, voire parfois directement sans réducteur interposé, et qu'en conséquence la vitesse du moteur est toujours proportionnelle ou égale à celle du véhicule Si le moteur série, en particulier, se prete bien à cette disposition grâce à son fort couple de démarrage, il n'en reste pas moins que l'absence de force contre-électromotrice à vitesse nulle complique l'appareillage électrique. La présente invention remédie très simplement à cet inconvénient. A cet effet, le système d'entrainement électrique d'un véhicule terrestre ou marin, suivant l'invention, comprend un moteur électrique àexcitation shunt alimentée à travers un potentiomètre par une source de courant à tension constante et associé à un limiteur transitoire de l'intensité au démarrage, au moins un embrayage centrifuge entraîné par ce moteur, et une boîte de vitesse automatique interposée entre chaque embrayage centrifuge et le ou les organes de propulsion du véhicule, la vitesse de rotation de ce moteur à charge nulle, lorsque l'excitation shunt est maximale, étant légèrement inférieure à la vitesse d'embrayage. Grâce à cette dernière caractéristique, la réduction de ltexcitation, par introduction progressive du potentiomètre dans l'excitation shunt, provoque l'augmentation de la vitesse de rotation du moteur, d'où embrayage et entraîne ment de la boîte de vitesses et, ainsi, du ou des organes de prrpulsion du véhicule. Le limiteur transitoire de l'intensité au démarrage est avantageusement constitué soit par u bobinage d'excitation série à faible nombre de spires engendrant une alimentation de l'excitation légèrement compoundée, soit par une self introduite pendant un très court instant, de l'ordre de la seconde, dans le circuit de l'induit du moteur. Il est à noter que le potentiomètre, potentiomètre à disques de carbone par exemple, et la self qui ne sont utilises que durant de très courts laps de temps sont de réalisation simple et légère. Chaque bote de vitesses est, de préférence, constituée par un variateur de vitesse à commande centrifuge automatique. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 represente la disposition mécanique d'un système d'entra$nement électrique d'un véhicule selon l'invention. La figure 2 représente le schéma électrique d'un système d'entraîne nement de la figure 1. La figure 3 représente les caractéristiques effort-vitesse du moteur électrique selon la figure 2. La figure 4 représente une variante du schéma électrique de la figure 2. Dans la figure 1, le moteur électrique 1 entraîne par son arbre 4 deux embrayages ou coupleurs centrifuges 2d et 2g. Chacun de ces embrayages entraîne par son arbre de sortie, respectivement 5d et 5g, un variateur de vitesse automatique à commande centrifuge, respectivement 3d et 3g. Ce variateur peut être avantageusement du type décrit dans le brevet n01.536.394 du 5 juillet 1967. L'arbre secondaire de chacun de ces variateurs, respectivement 6d et 6g, entraîne soit directement, soit par l'intermédiaire d'un réducteur classique à rapport constant non représenté sur la figure, une roue motrice, respectivement 7d et 7g, du véhicule. On notera que la disposition représentée sur la figure 1, à titre non limitatif, évite l'utilisation d'un différentiel s'il assagit d'un véhicule du genre automobile, l'ensemble des deux variateurs se comportant en tant que de besoin comme un différentiel. Sur la figure 2, la source 8 à tension constante V alimente deux circuits ; l'un en fil fin rli limente par l'intermédiaire d'un potentiomètre 10 la bobine principale d'excitation shunt 11 du moteur 1, bobine qui comporte un très grand nombre de spires et est parcouruepar un courant de faible intensité, celle-ci étant limitée naturellement par le résistance élevée de cette bobine 11 l'autre circuit en gros fil 12 alimente en série l'induit 13 et une bobine d'excitation série 14 ne comportant qu'une spire ou un faible nombre de spires. Cette bobine série 14 a pour rôle de limiter transitoirement l'intensité appelée pendant la période de démarrage du moteur. En effet, la constante de temps de l'induit 13 étant beaucoup plus faible que celle de la bobine 11, on risquerait, sans la présence de cette bobine 14, de voir s'établir une intensité très élevée dans l'induit alors que le champ inducteur serait encore trop faible pour permettre l'établissement d'une force contre-électromotrice. La bobine série 14, dont la constante de temps est évidemment la meme que.celle de l'inducteur, évite cet inconvénient. Bien entendu, pour réaliser la marche arrière, un inverseur 15 est interposé entre la bobine série 14 et l'induit 13. La figure 3 montre quelles peuvent être les caractéristiques d'un moteur compound à prédominance shunt comme décrit précédemment. Si 16 est la caractéristique à plein champ (c'est-à-dire quand le curseur du potentiomètre1G est dans la position de la figure 2), 17 est la caractéristique à champ minimum (c'esta-dire avec toute la résistance du potentiomètre 10 introduite dans le circuit shunt Il de l'inducteur). Cette caractéristique 17 montre que l'effort est alors nul à une vitesse N, alors qu'à plein champ l'effort s'annule pour une fraction de la vitesse N, par exemple N sur la caractéris N tique 16.Ces valeurs sont choisies pour que 4N soit inféiieure à la vitesse 4 N d'embrayage qui sera, par exemple, de l'ordre de Dans ces conditions, lorsqu'au départ on relie le moteur à la source 8 à tension constante V, le moteur démarre jusqu'à la vitesse 4N pour 4 laquelle son couple est devenu nul et pour laquelle ltembrayage n'est pas encore réalisé. Cette phase se déroule sans aucune surintensité grâce à l'action transitoire de l'enroulement série 14 et sa durée est très faible (de l'ordre de la seconde ou de quelques secondes), exactement comme le lancement d'un moteur thermique. En inxr > duisant progressivement dans le circuit de l'inducteur shunt 11 la résistance du potentiomètre 10, par action sur son curseur, on passe sur l'une des caractéristiques à champ réduit 18a, 18b ... etc. a vitesse du moteur 1 augmente et atteint le vitesse dtembRsy ge - , puis 1.- dépasse ; le moteur fournit un couple positif croissant et le véhicule est entraîné. Si, la caractéristique étant fixée par la position lu curseur du potentiomètre, la vitesse du véhicule continue à augmenter, par exemple dans une descente, la caractéristique est décrite d'abord vers les couples positifs décroissants, puis vers les couples négatifs croissants ; le véhicule fonctionne alors en récupération, comme le montre la, figure. Une autre disposition est représentée sur la figure 4. Dans cette disposition, la limitation d'intensité au démarrage du oteur est obtenue, non par une bobine série introduite en permanence dans l'inducteur, mis par une self 19 introduite pendant un très court instant au démarrage dans le circuit de l'induit 13 pour limiter transitoirement la vitesse de croissance de l'intensité. Cette introduction de la self 19 est réalisée par un contacteur 20 à deux positions. Le système d'entraînement suivant l'invention est applicable à un véhicule marin. Le moteur électrique entraîne alors un embrayage centrifuge attelé à un variateur de vitesse à commande centrifuge automatique dont l'arbre secondaire est acco plé à l'arbre de couche. REVENDICATIONS 10 Système d'entraînement électrique d'un véhicule terrestre ou marin, du genre oomportant un moteur électrique entraînant au moins un embrayage centrifuge qui commande une boite de vitesses ou un variateur automatique attelé à l'organe ou aux organes de propulsion du véhicule, caractérisé en ce que ce moteur est à excitation shunt alimentée à travers un potentiomètre et est associé à un limiteur transitoire au démarrage de la vitesse de croissance de l'intensité du courant circulant dans son induit, la vitesse de rotation de ce moteur à charge nulle, lorsque l'excitation shunt est maximale, étant légèrement inférieure à la vitesse à laquelle 11 embrayage a lieu. 2 Système d'entraînement suint la revendication 1, caractérisé en ce que le limiteur transitoire au démarrage est oonstitué soit par un bobinage d'excitation série à faible nombre de spires engendrant une alimentation de l'excitation légèrement compoundée, soit par une self introduite pendant un très court instant, de l'ordre de la seconde, dans le circuit de l'induit du moteur. 30 Système d' entraînement suivant chacune des revendicationg 1 à 2 caractérisé en ce qu'il comporte un inverseur pour réaliser la marche arrière.