Brevet FR2387138A1 — publié le 19781110

La présente invention concerne un système d'alimentation électrique par induction pourvéhicule à moteur se déplaçant le long d'une route convenablement équipée. L'alimentation électrique des véhicules à moteur peut être réalisée à l'aidé de pistes d'induction dont l'énergie électrique peut être retirée sans contact avec les véhicules à moteur. Ces pistes d'induction peuvent comprendre un ou plusieurs conducteurs électriques alimentés en courant alternatif et incorporés au-dessous de la surface de la chaussée ou au niveau de la surface de celle-ci, ces pistes étant entourées au moins en partie par des éléments en une matière ferromagnétique donnant une faible réluctance magnétique. Des capteurs montés sur le véhicule coopèrent avec la piste et prélèvent l'énergie électromagnétique par fermeture d'un circuit magnétique avec la piste, l'énergie étant transformée dans le véhicule lui-même en énergie électrique qui peut être utilise dans divers buts à bord du véhicule, en particulier pour la recharge de batteries d'accumulateurs qui peuvent équiper le véhicule. Cette caractéristique est surtout intéressante lorsque les accumulateurs constituent la source d'énergie motrice de moteurs électriques de traction du véhicule lui-même. De tels systèmes ayant deys pistes d'induction permettent la transmission d'énergie électrique au véhicule à moteur sur la route sans contact nécessaire si bien que les rails sous tension ou les lignes suspendues de contact ne sont pas nécessaires. En outre, les véhicules à moteur eux-mêmes ne nécessitent aucunebarre glissante ou aucun organe de contact pour le prélèvement- du courant et cette caractéristique présente des avantages évidents de sécurité, de fiabilité, de simplicité de construction et de mobilité des véhicules qui ne sont pas obligés desuivre des trajets prédéterminés par les rails ou lignes d'alimentation.De tels systèmes, en coopération avec les capteurs correspondants du véhicule, jouent le rôle d'un transformateur dont le conducteur incorporé à la route fait partie du circuit primaire alors que les enroulements capteur du véhicule forment le circuit secon daire ; les deux circuits sont reliés par le flux magnétique produit par le courant alternatif de la bande conductrice enfouie dans la chaussée. La bande conductrice enfouie dans le sol est reliée à un circuit fermé unique et elle reçoit du courant alternatif. Les véhicules à moteur se déplaçant le long de la chaussée passent au-dessus de la piste d'induction et prélèvent ltenergie et à cet effet, il faut que l'induction se manifeste pendant un temps suffisant pour que par exemple les batteries transportées par le véhicule se rechargent, le véhicule pouvant être alors utilisé sur une chaussée ordinaire n'ayant pas de piste d'induction, pendant une période donnée avant recharge nécessaire des batteries, par exemple par retour sur la piste d'induction. Le fonctionnement d'un système à piste d'induction de ce type est particulièrement utile et rentable lorsque la piste est incorporée à une route ordinaire dont elle forme un tronçon de voie si bien que les véhicules à moteur peuvent parcourir le long de la voie une partie utile de leur trajet, ce parcours permettant aussi directement la recharge des batteries d'accumulateurs sans que les véhicules soient déviés de la chaussée vers un circuit spécial ou un poste de recharge éloigné du chemin voulu et sans perte de temps pour la recharge. Dans ce cas, la piste d'induction peut êtrearant- tageusement formée par l'incorporation de bandes conductrices à une ou plusieurs voies placées les unes le long des autres. Comme les pistes d'induction utilisées dans le but précité sont de préférence relativement longues, lorsque la bande conductrice fait partie d'un circuit unique, il apparaît des pertes excessivement élevées d'énergie, donc un très mauvais rendement en énergie et en outre l'ensemble du circuit doit être alimenté simultanément. L'invention concerne un systeme à pistes d'induction qui ne présente pas l'inconvenient précité et qui, en cours d'utilisation, présente des pertes très faibles d'énergie et peut être alimenté dans des zones successives uniquement lorsque les véhicules utilisateurs se trouvent dans ces zones, cette caractéristique étant très utile pour la réduction des pertes notamment dans les périodes dans lesquelles le trafic est très faible. Plus précisément, l'invention concerne un système d'alimentation par induction monté sur une chaussée et destiné à transmettre de l'énergie électrique à des véhicules à moteur, ce système comprenant un ou plusieurs conducteurs placés dans une chaussée ou incorporés à celle-ci afin qu'ils fassent partie d'un circuit qui est parcouru par des véhicules à moteur se déplaçant le long de la route, le circuit étant constitué par plusieurs circuits élémentaires qui sont électriquement séparés les uns des autres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemple de realisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en plan d'un tronçon de pistes d'induction formé selon l'invention, associé à un appareil de commande électrique représenté schématiquement ; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1 ; et - la figure 3 représente sous forme agrandie un détail de la figure 2 avec une partie d'un véhicule à moteur placé dans la position dans laquelle ses divers organes prélèvent de l'énergie électromagnétique, comme indiqué schématiquement. Les figures 1 et 2- représentent en plan et en coupe une partie d'une piste d'induction réalisée selon l'invention, dans une chaussée 2 ayant deux voies destinées à des véhicules se déplaçant en sens opposés (le sens de parcours des véhicules est indiqué par les flèches sur la figure 1). La chaussée 2 est d'un type classique ayant des voies 3 et 4 et, dans la partie superficielle de la chaussée, un certain nombre de circuits élémentaires séparés sont incorporés, deux étant représentés sur la figure l et~etant désignés par les références 6 et 8. Le circuit 6 comprend deux tronçons principaux enterrés 10 et 11, parallèles à la longueur de la route et placés à peu près au centre de la largeur des voies 3, 4 de circulation à raison d'un tronçon par voie afin que des véhicules se déplaçant dans ces voies passent au-dessus des tronçons. Ces tronçons 10 et 11 comportent chacun un conducteur électrique isolé 12, 13, entouré par dessous et sur les côtés par une enveloppe 14, 16 formée d'une matière ferromagnétique.Chaque enveloppe 14, 16 a des flasques longitudinaux 17, 18 qui depassent latéralement et dont la largeur est du même ordre de grandeur que celle du conducteur enterre logé dans l'enveloppe. Les deux tronçons sont placés dans des -canaux convenables 20, 22 delachausséeet leur face supérieure peut être recouverte d'une mince couche de la matière formant la surface de la chausséeou peut être au niveau de cette surface comme indiqué sur la figure 2.Les tronçons enterres 12, 13 sont reliés llun à l'autre à une extrémité par un conducteur 24 (qui est aussi enterré sous la surface de la chaussée) alors que les autres extrémités des tronçons sont reliées par des conducteurs 25 et 26 (eux aussi enterrés au-dessous de la surface de la chaussée) aux bornes du secondaire d'un trans formateur-28 d'alimentation relié lui-même, par un commutateur 30 de commande à distance représenté schématiquement, à une alimentation alternative non représentée qui peut être commune aux autres circuits éléments du système tels que ceux qui comportent les tronçons conducteurs 12a, 13a de la figure et d'autres qui ne sont pas représentés Près des extrémités des conducteurs enterrés 12, 13 auxquelles parvient d'abord un véhicule à moteur se déplaçant dans la voie correspondante, lorsqu'il entre dans le tronçon 6, des détecteurs 32, 34 d'entrée, par exemple de type magnétique, sont disposés afin qu'ils forment un signal de sortie sous forme d'impulsions chaque fois qu'un véhicule à moteur passe à leur voisinage et qu'ils indiquent ainsi le fait qu'un véhicule à moteur pénètre dans le tronçon associé.De manière analogue, les autres extrémités des conducteurs enterrés 12, 13, c'est-à-dire les extremites aval etant donné le sens de déplacement des véhicules sur les voies respectives, sont associées à des détecteurs 36 et 38 de sortie du meme type que les détecteurs d'entrée et destinés à émettre un signal de sortie sous forme d'impulsions chaque fois qu'un véhicule à moteur quitte le tronçon associé. Les signaux des capteurs 32, 34 d'entrée sont combinés et parviennent à une première entrée 39 de commande d'un moteur pas à pas 40 alors que les signaux des détecteurs de sortie 36 et 38 sont combinés et parviennent à une seconde entrée 41 de commande du moteur 40. Lorsque des véhicules à moteur pénètrent dans le tronçon 6, d'un côté ou de l'autre le long des voies correspondantes, le moteur pas à pas est commandé et tourne d'un pas dans un sens à l'entrée de chaque véhicule et d'un pas dans l'autre sens à la sortie de chaque véhicule du tronçon. L'arbre de sortie du moteur 40 est relié à un bras 44 qui est alimenté par une source séparée de tension, ce bras constituant un contact mobile dont l'extrémité libre coopère avec l'un ou l'autre de deux contacts Ixes 46, 47 qui sont isolés électriquement l'un par rapport à l'autre, en fonction de- la position angulaire commandée par le moteur 40. Le bras 44 qui tourne par pas successifs lors du fonctionnement du moteur 40, a une position de repos dans laquelle son extrémité libre coopère avec le contact fixe 46 qui est isolé, et après les signaux successifs reçus par le moteur 40 à partir des détecteurs 32, 34 d'entrée, ces signaux représentant l'entrée du véhicule dans le tronçon 6, le bras se déplace par pas successifs et son extrémité libre est au contact de la surface du contact fixe 47 qui a une forme courbe allongée permettant à l'extrémité libre du bras 44 de rester au contact sur une grande plage de positions angulaires.Le contact courbe 47 est relié à la base d'un transistor 48 qui est alimenté par une source séparée de tension non représentée et dont les éléments de polarisation ne sont pas représentés non plus ; le collecteur du transistor est relise à un relais 49 dont la sortie est reliée à l'enroulement de commande d'un commutateur 30 de commande à distance qui règle le courant transmis au primaire du transformateur 28. Le circuit adjacent 8 est identique au circuit 6 et ses différents éléments,portent les mêmes références suivies du suffixe a. La-figure 3 représente sous forme agrandie un détail d'une partie du tronçon 10- représenté sur les figures 1 et 2, l'essieu arrière 52 d'un véhicule à moteur 50 étant représenté schématiquement ; cet essieu 52 est supporté par des roues arrière 54 et porte un capteur d'énergie 55 qui est suspendu par exemple à l'essieu (bien outil puisse se trouver sur une autre partie du véhicule), par l'intermédiaire d'un dispositif hydraulique non représenté permettant l'élé- vation et l'abaissement du capteur le cas échéant. Les éléments communs aux figures 1 et 2 portent les mêmes références ; le capteur 55 a -un enroulement 56 dont l'axe est pratiquement parallèle à l'essieu 52. L'enroulement 56 a un noyau 58 forméparune partie centrale 60 qui se prolonge par des flasques 62 dont les dimensions et la configuration sont analogues à celles des flasques 17 de l'enveloppe 14 un entrefer 64 est ainsi formé entre les flasques 62 et 17 lorsqu'un véhicule portant le capteur 55 a une position dans laquelle il est centré sur la piste. Lorsque le conducteur 12 transmet un courant alternatif, un courant magnétique alternatif circule dans le circuit magnétique qui comprend le noyau 58 du capteur, l'enveloppe 14 placée en regard et l'entrefer 64 qui relie les flasques 62 et 17. Un courant électrique est ainsi induit dans l'enroulement 56 étant donné l'effet électrique du circuit magnétique, et ce courant, éventuellement après transformation, peut être utilisé dans différents buts et notamment pour. la charge d'une batterie d'accumulateurs que peut contenir le véhicule à moteur. Le système convient ainsi particulièrement bien aux véhicules à traction électrique qui peuvent ainsi être rechargés lonqulils se déplacent sans qu'ils doivent stationner pendant de longues périodes de recharge des batteries.Les véhicules sont indépendants de la source de courant, si bien que des véhicules individuels à traction électrique peuvent être utilisés. Lu'un véhicule pénètre dans le tronçon 10 de la piste d'induction, le détecteur 32 emet un signal pulsé qui commande le moteur 40 afin qu'il se déplace d'un pas dans le sens horaire (sur la figure 1). Lorsque, à ce moment, le bras 44 a la position indiquée sur la figure 1, c'est-à-dire en coopération avec le contact fixe 46, le bras 44 se déplace vers une première position, en coopération avec le contact fixe 47. Le courant transmis au bras 44 par l'alimentation (non représentée) circule ainsi dans le contact 47 et vers la base du transistor 48 qui conduit alors et excite lten- roulement du relais 49 si bien que les contacts de celui-ci se ferment et provoquent l'excitation du commutateur 30 de commande à distance dont les contacts se ferment et assurent l'almentation du primaire du transformateur 28 si bien qu'un courant est transmis auxconducteurs25, 26 vers les bandes enterrés 12 et 13. L'entrée d'un véhicule à moteur dans le tronçon 11 provoque la même excitation sous l'action du signal pulsé produit par le détecteur 34. Lorsque le vehicule qui provoque l'avance du bras 44 dans le sens horaire quitte le tronçon 10, le détecteur 36 note ce fait et crée un signal pulsé qui commande la rotation du moteur d'un pas dans le sens anti-horaire et le ramene à la posifion d'origine si bien que le commutateur 30 n'est plus excité et arrête l'alimentation du transformateur 28, le courant dans les bandes conductrices 12 et 13 étant ainsi interrompu. Lorsque d'autres véhicules à moteur pénètrent dans l'un des tronçons 10, 11 avant que le premier véhicule ait quitté le tronçon 10, les détecteurs 32 et 34 émettent-un signal pulsé pour chaque véhicule passant à leur voisinage si bien que le bras 44 tourne d'un pas correspondant dans le sens horaire, en coopération avec le contact fixe 47. L'excitation du relais 49 et du commutateur 30 et ainsi l'alimentation du circuit 6 se maintient donc Ioestie le premier véhicule quite le tronçon 10 puisque le pas unique dans le sens anti-horaire du bras 44 ne provoque pas la séparation de celui-ci du contact fixe 47 par lequel un courant est transmis au circuit de commande, si bien qu'un courant électrique est toujours transmis aux bandes conductrices 12, 13 pour llali- mentation des véhicules à moteur restant dans le tronçon. Chaque fois qulun véhicule à moteur quitte le tronçon 10 ou 11, le détecteur 38 ou 36 signale la sortie sous forme d'un signal pulsé qui provoque la rotation par le moteur 40 du bras 44 dlun pas en arrière, dans le sens anti-horaire si bien que, lorsque le nombre total de véhicules ayant quitté les deux tronçons considérés comme un tout est inférieur au nombre total de véhicules qui a pénétré dans les deux tronçons, le bras 44 reste en coopération avec le contact 47 et, lorsque le nombre de véhicules ayant quitté le tronçon est égal au nombre de ceux qui y ont pénétré, c'est- -dire loagu'il ne reste plus de véhicule dans ce tronçon, le bras 44 revient en coopération avec le contact isolé 46 si bien que l1ali- mentation du relais 49 et, par son intermédiaire, celle des bandes conductrices 12 et 13, sont interrompues. Ainsi, le sélecteur joue le rôle d'un compteur des véhicules présents sur le circuit et maintient la présence d'un courant tant qu'il reste des véhicules. Naturellement, le nombre de positions du bras sur le contact 47 est au moins égal au nombre maximal de véhicules qui peuvent se trouver sur un tronçon donné Lorsque les * inules à moteur se déplacent le long de la chaussée, ils coopèrent avec les tronçons successifs de la piste d'induction tels que le tronçon 8, fonctionnant de la même manière que le circuit 6 décrit. Une piste d'induction selon l'invention, formée par plusieurs circuits élémentaires excités séparément, est particulièrement avantageuse dans le cas des chausses de grande longueur car les pertes qui apparaissent lorsque les bandes conductrices sont continues tout le long de la route, peuvent être réduites de façon considérable. En fait, le transformateur constitué par le-conducteur enterré dans la piste et le capteur du véhicule à moteur a, sur une très longue chaussée, un rapport considérable du volume de cuivre du primaire (représenté par le conducteur) au volume de cuivre du secondaire (représenté par l'enroulement du capteur) ; les pertes d1énergie Pe dans le primaire d'un transformateur sont données par la relation suivante p .i.l1 étant la résistivité, la densité de courant et la longueur du conducteur primaire respectivement, P2 étant l'énergie transmiseau secondaire, f la fréquence, l'accouplement magnétique et Y2 le déphasage du secondaire. Le remplacement d'une ligne unique par une série de circuits élémentaLres séparés améliore dans une certaine mesure le comportement de la pistera ce point de vue. Naturellement, l'invention concerne des modes de réalisation qui diffèrent de celui qu'on a décrit , par exemple, les conducteurs uniques 12 et 13 peuvent être remplacés par plusieurs conducteurs de section plus petite montés en parallèle ou en série ; le moteur pas à pas peut être remplacepar un compteur-décompteur électronique et les éléments disposés entre le sélecteur 42 et le commutateur 30 peuvent être aussi supprimés, lorsqu'une plus faible puissance suffit à la commande de ce commutateur. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au système qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. REVEND ICATIONS 1. Système d'alimentation-électrique par induction, monté dans une chaussée et destiné à transmettre de l'énergie électrique à des véhicules à moteur, le système étant du type qui comporte un ou plusieurs conducteurs placés dans une chaussée ou enfouis dans celle-ci afin qu'ils fassent partie d'un circuit qui est parcouru par les véhicules à moteur qui se déplacent le long de la chaussée, ledit système étant carac térisé en ce que ledit circuit est formé par plusieurs circuits élémentaires séparés électriquement les uns des autres. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque circuit élémentaire comprend au moins deux tronçons conducteurs parcourus par les véhicules à moteur se déplaçant en sens opposés le long de la chaussée. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une commande séparée du courant électrique transmis à chacun des circuits élémentaires individuels. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la commande comprend un interrupteur électrique monté entre chaque circuit élémentaire et la source de courant électrique, l'interrupteur étant commandé par des détecteurs de la présence de véhicules à moteur dans un tronçon de chaussée associé à chaque circuit, ces détecteurs commandant des commandes auxiliaires. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les commandes auxiliaires comprennent un moteur pas à pas qui reçoit les signaux de sortie des détecteurs et qui est mécaniquement associé à un bras mobile de contact d'un dispositif sélecteur qui est commandé par le moteur afin qu'il transmette du courant à l'interrupteur électrique et maintienne celui-ci en position de fermeture dans laquelle un courant est transmis aux circuits élémentaires chaque fois qu'un véhicule à moteur se trouve sur un tronçon de chaussée associé aux circuits élémentaires correspondants. 6. Système selon l'une des revendications 4 et 5, caractérise en ce que les commandes auxiliaires comportent en outre un transistor dont l'entrée de commande est reliée à la sortie du dispositif sélecteur et dont la sortieestreliée à une entrée de commande de l'interrupteur électrique. 7. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un relais auxiliaire monté entre la sortie du dispositif sélecteur et l'entrée de commande de l'interrupteur électrique. 8. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que certains des détecteurs déterminent l'entrée de véhicules à moteur dans le tronçon de chaussée associé auxcircuitsélé- mentairesauxquels ils sont-reliés alors que d'autres détecteurs détermuent la sortie des véhicules à moteur de ce tronçon de chaussée.