Brevet FR2360207A1 — publié le 19780224

La présente invention concerne un dis#ositif pour récupérer l'energie de freinage sur un moteur élestrique & courant continu et & excitation indépendante, utilisé pour un véhicule a traction électrique, ltalimenta- tion étant effectuez par un dispositif du genre connu lotis le nos de chopper. Sir les acteurs de ce type, le chopper comprend au acins: - un interrupteur statique commandé par une centrale sensible à la positi- en des pédales de conduite du véhicule, et au courant du acteur détesté par un capteur; - une bebine d'induction; - ne diode de recyclage. On sait que sur les moteurs de ce type, la récupération de l'énergie cinétique du véhicule pendant les phases de freinage est obtenue en reliant en temps voulu le moteur, qui fonctionne alors comme un générateur, à la seurce d'alimentation. A l'heure aotuelle, ces branchements et commutations sont assurés par des circuits plus eu moins complexes et coûteux, comportant notamment plusieurs semi-conducteurs (diodes de puissance) et plusieurs interrupteurs. La présente invention a pour but de réaliser un nouveau dispositif pour récupérer l'énergie de freinage de moteurs électriques du type précité en utilisant un nombre minimum de composants, si bien que les circuits sont partioulièrement simples et économiques. La présente invention conserne un dispositif pour récupérer l'énergie de freinage de acteurs électriques & courait continu et à excitation indépendante alimentés à travers un chopper, caractérisé en ce qu'il comprend un cable unidirectionnel reliant une borne du moteur, qui fonctionne comme un générateur avec un courant d'excitation inversé, au pôle homenyme de la source d'alimentation, tandis que par ailleurs il comprend un interrupteur, fermé en phase d'alimentation du moteur, monté entre la borne du moteur placée en tête du cable unidirecüonnel et une borne de la diede de recyclage située en liaison avec l'autre pôle de la source d'alimentation. Suivant une forme de réalisation simple de l'invention, le cable uni directionnel comprend ne seille diede, et l'ouverture de l'interrupteur est commandée par un électre-aimant qui intervient lorsqu'on relâche complètement la pédale d'accélérateur. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, pormettra de mieux comprendre l'invention. La Figure unique est un schéma bles d'une forme de réalisation préférée du dispositif selon l'invention, appliqué au cas d'un moteur à courant continu et à excitation indépendante. On a représenté sur le dessin un acteur M à courant continu, une batterie d'alimentation B, un enroulement d'excitation N, et un interrupteur général I actionné à la main. L'alimentation du moteur est réalisée à travers un chopper qui comprends un interrupteur statique IS, une bobine d'induction L, et une diode de re- cyclage DR montée en parallèle sur le moteur et sur la bobine d'induction. L'interrupteur IS et a bobine L sont montés entre le pôle positif de la batterie B et la borne 1 du moteur, tandis que la diode DR est reliée par son @@ode à la borne 2 du moteur M. Une centrale de commande C est sensible à la position des pédales d'accélération A et de freinage F, ainsi qu'au courant du moteur détecté par un capteur 5, monté entre la bobine L et la borne 1. En faisant varier les périodes de conductibilité ON et d'interruption OFF de l'interrupteur statique IS, la centrale C contrôle le courant du moteur M et, grâce à un régulateur R, elle régule le courant d'excitation dans l'enroulement N. Selon l'invention, la borne 2 est reliée & la batterie 3 par un cable unidirectionnel * comprenant simplement une diode de freinage DF dont l'anode est reliée A la borne 2 tandis que Sa cathode est connectée sur le pôle positif de B. En outre, la borne 2 est reliée, d'une part au pOle négatif de la batterie B, d'autre part a l'anode de la diode de recyclage DR par un interripteur X qui est fermé lorsqu'on actionne la pédale d'accélérateur À, alors qu est ouvert lorsque cette pédalo est complè- taxent relâchée ( voir Figure ). L'interrupteur H est commandé par un électro-aimant E alimenté par la batterie à travers un contact K,lequel est actionné par la pédale d'accé- lérateur A et ne se trouve fermé que lorsque cette pédale est complète- ment relâché@. On comprend que l'excitation de E correspond A à l'ouverture de 1. Le fonctionnement du dispositif est le suivant: Alimentation du moteur. En enfonçant la pédale d'accélérateur A, on ouvre le contact K. L'élec- tro-aimant E n'étant pas alimenté par B, il est désexcité et provoque la fermeture de ltinterrupteur H. Ainsi, le moteur H se trouve alimenté par deux circuits qui seront décrits ci-après. La position de la pédale d'accélération A détermine la durée des périodes ON-OFF de IS et, par conséquent, la valeur moyenne du courant d'alimentation du moteur. Pendant la période ON, le moteur M est alimenté à travers un premier circuit qui comprend: - la batterie B; - l'interrupteur général I; - l'interrupteur statique IS; - la bobine L; - et l'interrupteur H. Le courant croît suivant une loi exponentielle. Pendant la période OFF, le moteur M est alimenté à travers un second cirouit qui comprend: - la bobine L; - l'interrupteur H; - et la diode de recyclage DR. Le courant décroît suivant une loi exponentielle. Freinage du moteur. Lorsque, pendant la marche du véhicule, on relftche complètement la pédale d'accélérateur A, on provoque la fermeture du contact K et, par conséquent, l'alimentation de l'électro-aimant E . Etant excité, celuici ouvre l'interrupteur I. Simultanément, par l'intermédiaire du rég - laveur R, la centrale de commande C inverse le courant d'excitation dans N.Dans ces conditions, le moteur M n'étant plus alimenté par B alors qu'il continue à tourner, il fonctionne en générateur et transforme l'énergie cinétique du véhicule en une énergie électrique récupérée dans la batterie B à travers la diode de freinage DF. Cette récupération se poursuit tant que le véhicule ne s'est pas érrêté sous l'action dl couple de freinage du générateur. La récupération d'énergie s'effectue en deux phases comme cela va être maintenant expliqué: a) Récupération continue de l'énergie. ................................... C'est la phase pondant laquelle l'interrupteur statique IS est mis Off par la centrale C, cependant que la tension du générateur est su#érieure & oeil. de la batterie B. Dans ces conditions, le courant de récupération charge la batterie Q travers le circuit qui comprend: - le meteur M fonctionnant en générateur; - la diode DF; - l'interrupteur I; - la b@tterie B; - la diode DR; - et la bobine L. b) Récupération discontinue de l'énergie. C'est la phase pendant laquelle la tension du générateur est inférieu- re à celle de la batterie B, tandis que l'interrupteur statique IS est mis alternativement ON etOFF par la centrale G. Lorsque l'interrupteur IS est en position ON, la charge de la bobine L s'effectue à travers un circuit comprenant: - le moteur N qui fonctionne en générateur; - la diode DF; - l'interrupteur IS; - et la bobine t. Lorsque l'interrupteur IS passe de l'état ON & l'état OFF, il apparat sur la bobine L une surtension qui, s'ajoutant à la tension du générateur, permet de dépasser la tension de la batterie Bo La diode DR devient alors conductrice et on peut à nouveau charger B à travers le circuit précité de récupération continue qui comprend M, DF, I,B, DR, L. Si, en plus de relâcher la pédale d'accélération A, on appuie sur la pédale de frein F, le fonctionnement du dispositif reste corme précéde@- ment décrit, à cette seule différence prêts qu'on augmente la valeur du courant fourni à la batterie par le moteur fonctionnant en générateur, ce qui augmente le couple de freinage. Dans la réalisation décrite, l'électro-aimant E est excité pour ouvrir l'interrupteur H lorsqu'on relâche la pédale d'accélérateur A. Toutefois, cet interrupteur H pourrait être commandé de façon à s'ouvrir par désexcitation de l'électro-aimant lorsqu'on relâche la pédale d'accélérateur A. Dans ce cas, le contact K s'ouvre seulement quand on relâche la pédale d'accélérateur. Par ailleurs, on pourrair commander à partir de la centrale C, lin- tervention de l'électro-aimant E. REVENDICATIONS 1- Dispositif pour récupérer l'énergie de freinage dan moteur électrique à courant continu à excitation indépendante, alimenté par un chopper comprenant ai moins un interrupteur statique, une bobine d'induction connue sous le no@ de choke coil, et ane diode de recyclage connue sous le n.i de free-wheel diode, ledit interrupteur étant contrlé par une centrale de commande sensible & 1 la position des pédales sctionnant le acteur et au courant traversant ce dernier, caractérisé en ce qu'il comprend us sable unidirectionnel reliant une borne du moteur, qtli fonc- tienne comme un générateur lorsque son courant d'excitation est inversé, au pôle homonyme de la source d'alimentation, tandis que par ailleurs il comprend un interrupteur, fermé en phase d'alimentation du moteur, monté entre la borne du acteur placée en tête du cable unidirectiennel et ne borne de la diede de recyclage située en liaison avec l'autrepôle de la source d'alimentation. 2- Dispositif pour la récupération de l'énergie de freinage d'un soteur à courant continu suivant la revendication 1, caractérisé en ce le cable unidirectionnel comprend une diode 3- Dispositif pour larécupération de l'énergie de freinage d'un moteur à courant continu suivant la revendication 1, caractérisé on ce que l'interrupteur X est commandé par n électre-aimant E intervenant de façon à provoquer l'ouverture lorsqu'on relâche complètement la pédale d'accélér@teur A. 4- Dispositif pour la récupération de l'énergie defreinage d'un moteur à courant continu suivant la revendication 3, caractérisé @n ce que l'électro-aimant Z est alimente à travers un circuit comprenant un contact I qui est asservi & la position de la pédale d'accélérateur A.