Brevet FR2372044A1 — publié le 19780623

La présente invention concerne un dispositif de récupération d'énergie lors du freinage pour véhicule, comprenant une source d'énergie, un moteur alimenté par ladite source d'énergie, des roues de propulsion entraînées par le moteur, au moins un organe de transformation d'énergie mécanique en une autre forme d'energieget des moyens de stockage de ladite autre forme d'énergie reliés audit organe de transformation d'énergie et alimentant des organes auxiliaires du véhicule. On sait que dans les véhicules terrestres à moteur électrique alimenté par des batteries d'accumulateurs de traction, ou par un réseau de distribution par l'intermédiaire d'un capteur sur rail ou dtune perche sur câble aérien, on obtient une récupération d'énergie à la décélération du fait que le moteur fonctionne alors comme alternateur et renvoie l'énergie électrique produite dans les batteries de traction ou dans le réseau. L'énergie d'alimentation des équipements auxiliaires (éclairage, essuie-glace, dégivrage, ventilation, éventuellement suspension, freinage, direction) est fournie soit par un alternateur entraîné de manière continue par le moteur, soit à partir de la batterie de traction.Dans les deux cas, il apparaît une perte d'énergie, du fait des transformations successives de l'énergie mécanique en énergie électrique, et de cette dernière en énergie mécanique. Par ailleurs, le moteur doit être dimensionné de façon à pouvoir fournir simultanément l'énergie de traction et l'énergie d'alimentation des auxiliaires, ou bien la batterie de traction doit pouvoir alimenter simultanément le moteur et les auxiliaires. Dans le cas de véhicules à moteur à combustion interne, l'énergie cinétique du véhicule en cours de décélération est perdue, et doit être dissipée dans le système de freinage, et le moteur doit également être dimensionné pour fournir à la fois l'énergie de traction et celle nécessaire au fonctionnement des auxiliaires. La présente invention a pour but de permettre une récupération tres importante de l'énergie cinétique d'un véhicule en cours de freinage, même sur un vehicule à moteur thermique. Elle a également pour but d'alimenter les organes auxiliaires du véhicule à l'aide de l'énergie cinétique récupérée lors du freinage du véhicule, et de procurer au véhicule une puissance identique avec un moteur de puissance plus faible. En particulier, elle vise à permettre sur un véhicule à moteur électrique de diminuer la puissance du moteur et le poids des batteries de traction, sans réduire ses performances.Dans le cas d:un véhicule à moteur thermique, elle vise à permettre une diminution de la puissance du moteur et de sa consommation de carburant, et éventuellement une augmentation de son rendement au démarrage par alimentation des cylindres en air surpressé, et une diminution de la pollution par les gaz d'échappement, notamment en circulation urbaine. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte en dehors de la liaison de transmission d'énergie de la source d'énergie aux roues, une liaison de transmission d'énergie des roues aux moyens de stockage de l'autre forme d'énergie, coupée lors de la marche normale du véhicule, et susceptible d'être établie lors des freinages du véhicule. I1 comporte en outre de préférence au moins l'une des caractéristiques suivantes - Un organe de transformation d'énergie mecanique est un générateur d'énergie électrique, les moyens de stockage correspondants de l'autre forme d'énergie une batterie d'accumulateurs, et il est disposé entre le générateur d'énergie électrique et la batterie d'accumulateurs un interrupteur qui établit la liaison entre eux sous l'effet d'un organe de contrôle commandé par les opérations de freinage. - Un organe de transformation d'énergie mécanique est un compresseur d'air, les moyens de stockage de ladite autre forme d'énergie correspondants un réservoir d'air comprimé, et il est disposé entre le compresseur d'air et le réservoir d'air comprimé une vanne qui établit la liaison entre eux sous l'effet d'un organe de contrôle commandé par les opérations de freinage. - I1 comprend un organe de contrSle mettant en fonctionnement organe de transformation d'énergie et établissant sa liaison avec les moyens de stockage de ladite autre forme d'énergie sous l'effet d'un signal de ralentissement du véhicule. - L'organe de contrôle est sensible à la position de la pédale de freinage ou - L'organe de contrôle est sensible au sens de déplacement de la pédale de freinage ou d'accélération. - L'organe de contrôle comporte des moyens prioritaires de mise en fonctionnement du compresseur d'air et d'établissement de sa liaison avec le réservoir d'air comprimé, et des moyens de mise en fonctionnement de l'alternateur et d'établissement de sa liaison avec la batterie d'accumulateurs, asservis à la fourniture préalable d'une quantité déterminée d'énergie au réservoir d'air comprimé. - Son moteur est un moteur à combustion interne, et ce dernier constitue lui-même le compresseur lors des phases de freinage L'invention s'applique de façon très avantageuse aux véhicules de transports en commun urbains, ou aux véhicules postaux. On estime en effet que L'énergie nécessaire pour le fonctionnement de tous les organes auxiliaires, qui est de l'ordre de 15 à 20% de énergie totale consommée, est assez voisine de l'énergie cinétique récupérable lors des freinages, particulièrement du fait des arrêts multiples. I1 est dès lors possible de munir le véhicule d'un moteur d'une puissance de 15 à 20% inférieure à celle qui serait nécessaire s'il devait entraîner tous les organes auxiliaires, et lorsque le moteur est alimenté par des batteries électriques d'accumulateurs de traction, d'un nombre d'accumulateurs de traction de 15 à 20% inférieur, et morne un peu moindre, du fait du poids notablement diminué des batteries, entraînant une moindre consommation d'énergie du véhicule. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, un dispositif de récupération d'énergie pour véhicule de transports en commun selon 1 l'invention. Dans la figure schématique unique, une source d'énergie 1, qui peut être une batterie d'accumulateurs de traction ou de piles à combustible dans le cas d'un véhicule électrique, cu un réservoir de carburant dans le cas d'un véhicule à moteur à combustion interne, alimente (liaison 1A) le moteur 2, puis par l'intermédiaire d'un réducteur 3 les roues motrices 4. L'arbre moteur est relié en outre (liaison 4A) à un alternateur 5 et à un compresseur d'air 6. L'alternateur 5 peut alimenter une batterie auxiliaire 7, et le compresseur un réservoir d'air comprimé 8.De la manière habituelle, la batterie auxiliaire alimente des organes auxiliaires électriques symbolisés par des flèches, le circuit d'éclairage 9, le moteur d'essuie-glaces 10, le système de dégivrage 11, le système de signalisation 12, et éventuellement les pompes hydrauliques 13 pour un véhicule à moteur thermique. De mEme le réservoir d'air comprimé alimente des organes auxiliaires pneumatiques, tels que le système de suspension 14, les systèmes de freinage 15, le système de commande de portes 16, le système de d'assistance de direction 17, le système de ventilation 18. Dans le cas d'un véhicule à moteur à combustion interne, il peut alimenter également un système 19 de suralimentation des cylindres lors des accélérations, qui permet une meilleure combustion du carburant et réduit la production de constituants polluants dans les gaz d'échappement. Un organe de contrôle 20 est disposé entre la source énergie et le moteur. Cet organe est constitué par un contact disposé à proximité du point haut de la pédale d'accélération ou de freinage, mais ce pourrait être aussi un détecteur sensible au sens de déplacement de l'une ou l'autre de ces pédales, ou éventuellement une dynamo tachymétrique, dans le cas d'un véhicule électrique, ou une capsule à dépression dans le cas d'un véhicule à moteur thermique. L'organe de contrôle 20 est relie a un organe de commande 21, par exemple une électrovanne, qui lorsqu'elle est-activée par l'organe de contrôle (pédale daccélérateur non enfoncée ou en cours de relevement ou pédale de freinage déjà enfoncée ou en cours de descente) ferme un interrupteur 22 disposé entre l'alternateur et la batterieet agit sur une vanne 23 disposée entre d'une part le compresseur d'air, d'autre part le réservoir d'air comprimé et un conduit de mise à l'air libre 24, de façon à relier le compresseur au réservoir d'air comprimé, et met en marche l'alternateur et le compresseur. Ces connexions peuvent se faire simultanément ou successivement.Pour des raisons de sécurite, en vue de faciliter un freinage du type habituel, il semble préférable de recharger d'abord le réservoir d'air comprimé pour un premier seuil inférieur de détection de freinage avant de recharger la batterie auxiliaire pour un seuil supérieur de détection. Dans le cas d'un véhicule à moteur à combustion interne, ctest le moteur lui-meme qui peut servir de compresseur, par l'intermédiaire d'une canalisation 25 comportant une vanne 26 (représentée en trait interrompu) reliée à l'electrovanne. Le dispositif de récupération d'énergie de 1 invention s1 applique aux véhicules de tous systèmes de transports en commun à arrêts fréquents, notamment autobus, rames de metropolitain, trolleybus, tramways. I1 s'applique également à tous véhicules suivant des trajets à arrêts fréquents tels que véhicules postaux, véhicules de livraison au porte-à-porte, etc... Bien que le dispositif de récupération d'énergie qui vient d'etre décrit en référence au dessin paraisse préférable, on comprendra que diverses modif i- cations peuvent lui autre apportées sans sortir du cadre de l'invention certains de ses organes pouvant être remplacés par d'autres qui joueraient le weme rôle technique. En particulier, l'organe de commande de récupération peut être du type pneumatique, hydraulique ou mécanique. L'organe de centrale peut être sensible à la fois à la position et au sens de déplacement de la pedale de freinage ou d'accélération, ou de manière plus générale au débit d'apport d'énergie de la source au moteur et à son sens de variation. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de récupération d'énergie lors du freinage pour véhicule, comprenant une source d'énergie, un moteur alimenté par ladite source d'énergie, des roues de propulsion entraînées par le moteur, au moins un organe de transformation d'énergie mécanique en une autre forme d'énergie, et des moyens de stockage de ladite autre forme d'énergie reliés audit organe de transformation et alimentant des organes auxiliaires du véhicule, caractérisé en ce qutil comporte en dehors de la liaison de transmission d'énergie (1A) de la source d'énergie aux roues une liaison de transmission d'énergie (4A) des roues aux moyens de stockage de ladite autre forme d'énergie, coupée lors de la marche normale du véhicule, et susceptible d'être établie lors des freinages du véhicule. 2/ Dispositif selon la revendication X, caractérise en ce qu'un organe de transformation d'énergie mécanique est un générateur d'énergie électrique (5), les moyens de stockage correspondants de l'autre forme d'énergie une batterie d'accumulateurs (7), et en ce qu'il est disposé entre le générateur d'énergie électrique et la batterie d'accusulateurs un interrupteur (22) qui établit la liaison entre eux sur l'effet d'un organe de contrôle commandé par les opérations de freinage. 3/ Dispositif selon les revendications 1 ou 25 caractérisé en ce qu'un organe de transformation d'énergie mécanique est un compresseur d'air (6), les moyens de stockage de ladite autre forme d'énergie correspondants un réservoir d'air comprimé (8), et en ce qu'il est disposé entre le compresseur d'air et le réservoir d'air comprimé une vanne qui établit la liaison entre eux sous l'effet d'un organe de contrôle commandé par les opérations de freinage 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de contrôle mettant en fonctionnement organe de transformation d'énergie et établissant sa liaison avec les moyens de stockage de ladite autre forme d'énergie lorsque la pédale de freinage est actionnee ou la pédale d'accélération libérée. 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de contrôle est sensible à la position de la pédale de freinage ou d'acceleration. 6/ Dispositif selon les revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que l'organe de contrle est sensible au sens de déplacement de la pédale de freinage ou d'accélération. 7/ Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'organe de contrôle comporte des moyens prioritaires de mise en fonctionnement du compresseur d'air et d'établissement de sa liaison avec le réservoir d'air comprimé, et des moyens de mise en fonctionnement de l'alternateur et d'établissement de sa liaison avec la batterie d'accumulateurs, asservis à la fourniture préalable d'une quantité déterminée d'énergie au réservoir d'air comprimé. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que son moteur est un moteur à combustion interne, et en ce que ce dernier constitue lui-même le compresseur lors des phases de freinage.