Brevet FR2495384A1 — publié le 19820604

Un véhicule à moteur thermique comporte généralement au moins un accumulateur d'énergie électrique (batterie) ou hydraulique (réservoir de gaz) susceptible d'être chargé par un générateur (alternateur, pompe, etc...) entrahé en rotation par le moteur. L'entrahement du générateur provoque une dépense d'énergie du moteur qui se traduit par une perte de sa puissance utile à l'avancement du véhicule et par un surcroft de consommation de carburant. Pour réduire cette dépense d'énergie à grande vitesse de rotation du moteur, il est connu de disposer des moyens de transmission à démultiplication variable entre le moteur et le générateur pour que celui-ci soit entravé à une vitesse suffisante quand celle du moteur est faible, et à une vitesse non excessive quand celle du moteur est élevée. Mais de tels moyens de fransmission sont relativement coûteux, bruyants, consommateurs d'énergie et réalisent entraXem ent permanent du générateur, meme lorsque l'accumulateur est suffisamment chargé.On connaft aussi des moyens de transmission, entre moteur et générateur, comportant un multiplicateur de vitesse et un coupleur propre à être rendu glissant lorsque la vitesse du moteur est supérieure à une valeur donnée ou lorsque l'état de charge de l'accumulateur dépasse un certain seuil. Par ailleurs, il est connu que l'emploi de longs rapports de transmission, ou d'une transmission à variation continue de rapport, et d'un moteur de relativement forte cylindrée à la tonne, permet de réduire la vitesse de rotation du moteur utilisée couramment ce qui est bénéfique sur le plan de la consommation du carburant. Par contre, cette disposition présente l'inconvénient de supprimer en grande partie l'effet de frein moteur, ce qui est néfaste du point de vue de la sécurité et de l'usure des garnitures de frein. L'invention a pour but de réduire la perte de puissance utile du moteur et sa consommation de carburant dues à l'entrainement d'un générateur. Elle vise également à renforcer lorsque cela est souhaitable l'effet de frein-moteur résultant de l'entrahement du générateur. A cet effet, l'invention concerne une installation de charge d'un accumulateur d'énergie, comprenant un moteur, un générateur entraîné par le moteur et relié à l'accumulateur et un dispositif de commande pour agir sur les conditions d'entrat- nement du générateur et/ou sur les conditions de charge de l'accumulateur, caractérisée en ce que le dispositif de commande comprend un circuit électrique auquel est incorporé un premier interrupteur sensible à la position d'un organe représentatif de l 'alimentation du moteur, cet interrupteur étant adapté pour ne rendre le générateur actif que lorsque l'alimentation du moteur est minimale. Suivant d'autres caractéristiques - le circuit électrique de commande comporte un deuxième interrupteur actionné par un détecteur de la charge de l'accumulateur et adapté pour rendre actif le générateur quel que soit l'état du premier interrupteur, lorsque ladite charge est inférieure à un seuil bas déterminé;; - il est prévu entre le générateur et l'accumulateur un moyen de coupure actionné par le détecteur de la charge de l'accumulateur de manière à interrompre la transmission d'entre gie dès que l'état de charge dépasse un seuil haut déterminé et selon l'invention ce moyen de coupure est un commutateur propre à relier le générateur soit à l'accumulateur, soit à un organe consommateur d'énergie - le circuit électrique de commande comporte au moins un autre interrupteur actionné par au moins un détecteur de la vitesse du véhicule et/ou un détecteur de la vitesse de rotation du moteur, et propre à rendre inactif le générateur lorsque la vitesse du moteur et/ou du véhicule est supérieure à une valeur haute donnée ou inférieure à une valeur basse donnée; de plus, un interrupteur actionné par un élément de la commande d'alimentation du moteur est propre à rendre inactif le générateur lorsque ladite commande réalise l'alimentation maximale du moteur. Il est donné ci-après description de deux réalisations particulières de l'invention,en se référant au dessin annexé dont: - la Fig. 1 représente schématiquement l'ensemble de l'installation; - la Fig. 2 est une vue partielle d'une variante. Comme représenté à la Fig. 1, le moteur thermique LI d'un véhicule automobile est relie, d'une part, à au moins une roue R du véhicule par 1-intermédiaire d'une bofte de vitesses B, d'autre part, à un générateur G, tel qu'un alteinateur, par un multiplicateur de vitesse S à courroie et un dispositif d'accouplement, ou embrayage E. Le multiplicateur, représenté ici par une courroie coopérant avec deux poulies de diamètres différents, pourrait comporter un système d'engrenages connu, par exemple incorporé, ainsi que ltembrayage, dans un mEme boitier que le générateur; son rapport de multiplication est prévu important - par exemple environ 4 au lieu de 2 usuellement. L'alimentation du moteur s'effectue classiquement au moyen d'une commande comprenant une pédale d'accélération P reliée à un volet V mobile dans un conduit d'admission de gaz carburant : un enfoncement de la pédale suivant la flèche f augmente l'ouverture du conduit et par suite le couple et la puissance du moteur, et un relâchement total de la pédale provoque, par action d'un ressort de rappel r, la fermeture du conduit par le volet V et par suite, si la boite de vitesses B est accouplée à l'arbre du moteur M, un effet de frein-moteur propre à faire ralentir le véhicule. Le générateur G est relié par un circuit 1 à la borne positive 2 d'un accumulateur électrique A, elle-même recevant les conducteurs Ut distribuant du courant aux divers appareils d'utilisation du véhicule ; l'autre borne, négative 3, est reliée à la masse du véhicule. La borne 2 est reliée par un circuit 4 à l'enroulement 5 d'un dispositif électro-magnétique rendant actif l'embrayage E quand l'enroulement 5 est sous tension.Sur ce circuit 4 sont disposés en série des interrupteurs 6, 7, 9~1 9, respectivement actionnés par un détecteur à seuils DN de la vitesse de rotation du moteur, parun détecteur à seuil DV de la vitesse du véhicule et par la pédale P d'accélérateur. Le détecteur DN est relié à un capteur K N Situé à proximité du volant 10 du moteur et compare la vitesse N de rotation mesurée par ce capteur à une valeur basse donnée N1 et à une valeur élevée N2 mises en mémoire dans le détecteur lequel assure l'ouverture de l'interrupteur 6 quand N est supérieur à N2 ou inférieur à N ; N2 avoisine, par exemple, les 2/3 de la vitesse de rotation maximale du moteur et N1 est légèrement supérieur à la vitesse de ralenti du moteur. Le détecteur DV est relié à un capteur Kv situé près d'un disque 11 tournant avec la roue R et compare la vitesse V mesurée par ce capteur à une vitesse donnée V1, mise en mémoire dans le détecteur, lequel assure l'ouverture de l'interrupteur 7 lorsque V est inférieur à V correspondant à une vitesse du véhicule voisine de 10 à 15 km!h. La pédale P coopère avec l'interrupteur 8 de manière à le fermer quand elle est relâchée, et avec l'interrup teur 9 de manière à l'ouvrir quand elle est enfoncée au maximum. Un détecteur de charge DC à seuils est relié à la borne 2 et compare l'état de charge C de l'accumulateur à deux seuils C1 et C2 donnés, mis en mémoire dans le détecteur et voisins des valeurs minimale et maximale admissibles pour l'état de charge de l'accumulateur. Un abaissement de la charge C au-dessous de la valeur C1 provoque la fermeture d'un interrupteur 12 placé sur un circuit 13 en parallèle avec la portion du circuit 4 comprenant les interrupteurs 7 et 8. Un accroissement de la charge C au-dessus de la valeur C2 provoque le basculement d'un commutateur 14 placé sur le circuit 1 > de manière à ouvrir ce circuit 1 et à fermer un circuit 15 reliant à la masse une résistance 16. Les détecteurs, non détaillés sur la Figure, comportent de manière connue des éléments d'entrée sensibles à des signaux de fréquence (pour les détecteurs DN et Dv) > de tension ou de quantité de courant (pour le détecteur de charge)ainsi que des comparateurs susceptibles de fournir, selon l'état de la comparaison entre signal d'entrée et seuils mis en mémoire,un unfaible courant à un amplificateur dont le circuit de sortie alimente un relais d'actionnement de l'interrupteur concerné 6, 7,12,14 . De plus,pour éviter que l'embrayage et le débrayage du générateur s'effectuent trop fréquemment, les détecteurs comportent de classiques temporisateurs et chaque seuil est en réalité, de manière connue, décomposé en deux seuils voisins,l'un déclenchant l'ouverture et l'autre la fermeture de l'interrupteur correspondant. En fonctionnement, le moteur M n'entraine le générateur G que lorsque l'enroulement de l'embrayage E est sous tension : on voit d'après le schéma que cette condition est remplie si d'une part l'interrupteur 6 est fermé, donc pour des vitesses de rotation du moteur comprises entre N1 et N2 et, d'autre part, ou bien si 12 est fermé, c'est à dire dans le cas où l'état de charge de l'accumulateur est insuffisant, ou bien, dans le cas général d'un état de charge suffisant de l'accumulateur, lorsque les interrupteurs 7 et 8 sont fermés simultanément, c'est à dire si la vitesse du véhicule est supérieure à 15 km/h environ (seuil V1) et si la pédale d'accélérateur est relâchée Ainsi dans les conditions d'utilisation les plus courantes du véhicule - au-dessus de 15 km/h - le générateur G est débrayé par ouverture de l'interrupteur 8, donc par enfoncement de la pédale P, la puissance alors d93andée au moteur pour l'avancement du véhicule n'étant pas amoindrie par une dépense d'énergie dûe à l'entraXement du générateur. En revanche, quand aucune puissance n'est utile à la roue R, le conducteur du véhicule relâchant la pédale, l'interrupteur 8 se ferme et le générateur est embrayé, procurant au moteur une résistance qui accroft son effet de frein, d'autant plus que grace au grand rapport de surmultiplication la vitesse de rotation du générateur est relativement importante, de même que, par suite, la quantité d'énergie qu'il transmet alors à l'ac cumulateur ; l'effet de frein-moteur ainsi accru est particulièrement avantageux sur les véhicules dont la boite de vitesses comporte des rapports longs de transmission, ce qui est le cas notamment de certains variateurs de vitesse. L'ouverture de l'interrupteur 7 lorsque le véhicule roule à ùne vitesse inférieure à 15 km/h environ évite, de maintenir embrayé le générateur et pat suite de provoquer un frein-moteur qui risquerait a'être excessif lors de l'usagerà à basse vitesse, de rapports courts de la boite de Vitesses. L'ouverture de l'interrupteur 6 pour une vitesse de rotati du moteur supérieure à environ les 2/3 de sa vitesse maximale inter l'embrayage du générateur et évite ainsi que celui-ci ne soit entravé à une vitesse excessive : la même ouverture pour une vitesse du moteur inférieure au seuil bas N1 assure le débrayage du générateur lorsque le moteur tourne au ralenti, quoique la pédale P soit alors relachée, ce qui permet de réduire la vitesse et la consommation de ralenti du moteur. lorsque le conducteur du véhicule demande le maximum de puissance au moteur, il enfonce totalement la pédale P l'ouverture de l'interrupteur 9 assure alors le débrayage du générateur qui ne prélève ainsi plus d'énergie au moteur. Dans le cas où la charge de l'accumulateur dépasse le seuil haut C2, le basculement du commutateur 14 vers le circuit 15 permet d'interrompre le courant de charge par le circuit 1 tout en maintenant l'accroissement de frein-moteur dû au générateur, dès que celui--ci est embrayé, en consommant de l'énergie par passage du courant dans la résistance 16. En variante (Fig. 2), l'embrayage E est supprimé, le générateur G restant accouplé en permanence au multiplicateur 5, et le circuit 4 est relié non plus à l'enroulement 5 mais à celui Q d'excitation de l'alternateur, comme indiqué en 17. Le fonctionnement ne se différencie de celui précédemment décrit que par le fait que le générateur est périodiquement rendu inactif non plus par débrayage mais par annulation du courant d'excitation, et rendu actif par mise sous tension de l'enroulement e dans les memes conditions que l'enroulement 5 du premier mode de réalisation avec embrayage. Dans une autre variante, le circuit consommateur d'énergie, au lieu d'être électrique comme indiqué plus haut, est hydraulique : le générateur G est une pompe, l'accumulateur A est constitué d'une réserve de gaz sous pression,le détecteur de charge DC est un détecteur de la pression hydraulique régnant dans l'accumulateur et le commutateur 14 est une vanne à trois voies dont l'une communique avec un organe consommateur 16 qui peut être un étranglement sur un circuit de retour à la bâche. La pompe -est rendue active ou inactive, c'est à dire propre à débiter ou non du liquide sous pression vers l'accumulateur ou vers l'organe 16, soit par embrayage ou débrayage d'un accouplement E au moyen d'un enroulement 5 comme précédemment, soit par modification d'une fonction interne de la pompe - telle que la course de ses pistons - par un aliment électrique alimenté par la branche 17 du circuit 4. - REVENDICATIONS 1 - Installation de charge d'un accumulateur d'énergie (A), comprenant un moteur (M), un générateur (G) entraîné par le moteur et relié à l'accumulateur et un dispositif de commande pour agir sur les conditions d'entrainement du générateur et/ou sur les conditions de charge de l'accumulateur, caractérisée en ce que le dispositif de commande comprend un circuit électrique auquel est incorporé un premier interrupteur (8) sensible à la position d'un organe P représentatif de l'alimentation du moteur, cet interrupteur (8) étant a#dapté pour ne rendue le générateur, (G) actif que lorsque l'alimentation du moteur est minimale 2 - Installation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électrique de commande comporte un deuxième interrupteur (12) actionné par un détecteur (D ) de la charge de l'accumulateur (A) et adapté pour rendre actif le générateur (G) quel que soit l'état du premier interrupteur (8), lorsque ladite charge est inférieure à un seuil bas déterminé. 3 - Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que dans le circuit électrique de commande les deux interrupteurs (8, 12) sont montés en parallèle. 4 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le circuit électrique de commande comporte un troisième interrupteur (6) actionné par un détecteur (DN) de la vitesse de rotation du moteur et agencé de façon à rendre le générateur inactif lorsque la vitesse du moteur est inférieure à une valeur basse donnée ou supérieure à une valeur haute donnée. 5 - Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le troisième interrupteur (6) est monté en série avec les deux premiers interrupteurs (8,12). 6 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le circuit électrique de commande comporte un quatrième interrupteur (7) actionné par un détecteur (Dv) de la vitesse du véhicule et agencé pour rendre le générateur inactif lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à une valeur déterminée. 7 - Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le quatrième interrupteur (7) est placé en série avec le premier interrupteur (8) et en parallèle avec le deuxième (12). 8 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le circuit électrique de commande comporte un cinquième interrupteur (9) actionné par un organe (P) représentatif de l'alimentation du moteur et adapté pour rendre le générateur (G) inactif lorsque l'alimentation du moteur devient maximale. 9 - Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le cinquième interrupteur (9) est placé en série avec les deux premiers (8 > 12). 10 - Installation suivant l'une des revendications 1 et 8, caractérisée en ce que ledit organe représentatif de l1alimenta- tion du moteur est la pédale d'accélérateur (P). 11 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le circuit électrique de commande agit sur un dispositif d'accouplement ou d'embrayage (E) interposé entre le moteur (M) et le générateur (G). 12 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle le générateur est un alternateur, caractérisée en ce que le circuit électrique de commande agit sur l'excitation de cet alternateur. 13 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12,comprenant entre le générateur (G) et l'accumulateur (A) un moyen de coupure (14) actionné par un détec temr de charge (D ) de l'accumulateur, pour interrompre la transmission d'énergie à l'accumulateur dès que ladite charge dépasse un seuil haut déterminé, caractérisée en ce que le moyen de coupure est un commutateur (14) qui lorsque le seuil haut précité est atteint relie le générateur à un organe (16) consommateur d'énergie. 14 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13,.comprenant des moyens multiplicateurs de vitesse (S), entre le moteur (M) et le générateur (G), caractérisée en ce que le rapport de multiplication est relativement élevé,par exemple, de l'ordre de 4.