Brevet FR2707218A1 — publié le 19950113

DISPOSITIF ACCUMULATEUR D'ENERGIE DESTINE A EQUIPER UN VEHICULE A PROPULSION ELECTRIQUE La présente invention concerne un dispositif accumulateur d'énergie destiné à équiper un véhicule à propulsion électrique. Un véhicule à propulsion électrique possède des batteries d'accumulateurs électriques, dans lesquelles de l'énergie électrique est emmagasinée. Cette énergie électrique est convertie à l'aide notamment d'un moteur électrique en une énergie mécanique transmise aux roues du véhicule afin d'assurer son déplacement. Le déplacement du véhicule provoque une consommation importante et rapide de l'énergie électrique des batteries. De ce fait, le rayon d'action du véhicule, c'est-à-dire la distance susceptible d'être parcourue entre deux rechargements des batteries en énergie électrique est faible, ce qui constitue une gêne pour les utilisateurs. En outre, le rechargement des batteries en énergie électrique nécessite une immobilisation prolongée à une station de rechargement, ce qui rend le véhicule indisponible durant des intervalles de temps relativement longs. Le véhicule ne possède pas une puissance élevée, c'est-à-dire qu'il ne dispose pas d'une énergie importante durant un court instant, ce qui constitue une gêne lorsque le véhicule doit disposer d'une énergie importante, comme tel est le cas au démarrage, lors d'un dépassement ou dans une côte. Enfin, les batteries sont des éléments lourds et encombrants. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif accumulateur d'énergie destiné à équiper un véhicule à propulsion électrique qui limite la consommation d'énergie électrique durant le déplacement, qui augmente le rayon d'action du véhicule, et permet de réduire le poids et l'encombrement des batteries d'accumulateurs électriques relativement à l'énergie électrique accumulée. A cet effet, le dispositif accumulateur d'énergie destiné à équiper un véhicule à propulsion électrique muni de batteries d'accumulateurs électriques, qu'elle concerne est caractérisé en ce qu'il comprend - au moins une pompe hydraulique de mise en pression d'un fluide hydraulique contenu dans un réservoir, fonctionnant grâce à de l'énergie électrique provenant des batteries - au moins un accumulateur hydraulique dont l'orifice d'entrée de fluide est relié à la tubulure de sortie de la pompe hydraulique de mise en pression du fluide hydraulique - au moins un moteur hydraulique dont l'orifice d'entrée de fluide est relié à l'orifice de sortie de fluide de l'accumulateur, dont l'orifice de sortie est relié au réservoir contenant le fluide hydraulique mis en pression par la pompe hydraulique, et dont l'arbre de sortie est susceptible de mettre en rotation, directement ou indirectement, une ou plusieurs roues du véhicule. La pompe hydraulique permet d'obtenir, à partir d'une énergie électrique prélevée dans les batteries, de l'énergie hydraulique emmagasinée dans l'accumulateur hydraulique. Cette énergie est utilisée par le moteur hydraulique lors du passage du fluide entre l'orifice de sortie de l'accumulateur hydraulique et l'orifice de sortie de fluide du moteur hydraulique. Celui-ci transforme alors l'énergie hydraulique en énergie mécanique, se traduisant par la rotation de l'arbre de sortie et l'apparition d'un couple de sortie de moteur hydraulique, et transmise directement ou indirectement à une ou plusieurs roues. Lorsque la quantité d'énergie emmagasinée dans les accumulateurs est importante, notamment lorsque la pression du fluide est élevée, il est possible d'obtenir très rapidement une énergie mécanique importante transmise au véhicule. Cette énergie mécanique s'ajoute à celle développée par le moteur électrique. La rapidité avec laquelle il est possible d'obtenir une énergie mécanique importante permet, notamment, de vaincre l'inertie du véhicule à l'arrêt. Afin d'obtenir un dispositif de construction simple, le moteur hydraulique comprend au moins un vérin hydraulique, alimenté par l'intermédiaire d'un distributeur, dont la tige, au cours d'un mouvement d'entrée ou de sortie prend appui sur des dents dont est munie une couronne solidaire de l'arbre de sortie, afin de provoquer la rotation de la couronne. Pour obtenir une rotation régulière de l'arbre de sortie du moteur hydraulique, le moteur hydraulique comprend deux vérins, dont les tiges, au cours de leurs mouvements, provoquent, successivement la rotation de la couronne solidaire de l'arbre de sortie, et dont les actions successives sur les dents sont coordonnées par un distributeur possédant une tige de commande d'inversion des mouvements de rentrée et de sortie de tige de chaque vérin. Selon une première variante de réalisation du dispositif accumulateur d'énergie, le moteur hydraulique comprend au moins un vérin hydraulique, alimenté par l'intermédiaire d'un distributeur, dont la tige prend appui sur une chaîne sans fin engrenant avec au moins deux roues dentées, dont l'une est disposée coaxialement à l'arbre de sortie, auquel elle est susceptible de communiquer son mouvement de rotation, et est munie d'un système de type roue libre autorisant la rotation de l'arbre de sortie dans un seul sens. Grâce à cette disposition, le mouvement de translation de la tige de vérin est transformé en un mouvement de rotation par l'intermédiaire de l'embout, de la chaîne sans fin et de la roue dentée associée à l'arbre de sortie. Selon une deuxième variante de réalisation du dispositif accumulateur d'énergie, le moteur hydraulique comprend au moins un vérin hydraulique, alimenté par l'intermédiaire d'un distributeur, et dont la tige est équipée d'une crémaillère engrenant avec un pignon disposé coaxialement à l'arbre de sortie du moteur hydraulique auquel il est susceptible de communiquer un mouvement de rotation, ce pignon étant muni d'un système de type roue libre autorisant la rotation de l'arbre de sortie dans un seul sens. Le système pignon-crémaillère permet dans ce cas la transformation du mouvement rectiligne de la sortie de tige de vérin en un mouvement de rotation, communiqué à l'arbre de sortie du moteur hydraulique. Selon une caractéristique de l'invention et afin de réguler la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur hydraulique, un limiteur de débit de fluide hydraulique coopérant avec une pédale d'accélérateur du véhicule est disposé entre l'orifice de sortie de l'accumulateur et l'orifice d'entrée du moteur hydraulique. Afin de limiter les brusques variations de pression en sortie d'accumulateur, un gicleur est disposé entre l'orifice de sortie de l'accumulateur et l'orifice d'entrée du moteur hydraulique. Pour augmenter la vitesse de rotation d'une roue susceptible d'être mise en rotation par l'arbre de sortie du moteur hydraulique, un mécanisme multiplicateur de vitesse de rotation est disposé entre l'arbre de sortie du moteur hydraulique et une ou plusieurs roues. Afin d'utiliser une partie de l'énergie libérée lors d'un ralentissement, tel qu'un freinage, des moyens d'entraînement sont disposés entre une ou plusieurs roues du véhicule et une pompe hydraulique de recharge, disposée entre le réservoir et l'accumulateur, ces moyens d'entraînement étant commandés lors du freinage du véhicule. La tubulure de sortie de la pompe de recharge est reliée à l'orifice d'entrée de l'accumulateur hydraulique. Grâce à cette disposition, il est possible d'utiliser une partie de l'énergie habituellement perdue lors d'un ralentissement, afin d'obtenir de l'énergie hydraulique emmagasinée dans l'accumulateur. L'entraînement de la pompe hydraulique de recharge n'est, dans ce cas, commandée que lorsqu'il s'avère utile, et notamment lors d'un freinage. Cet entraînement nécessite l'installation d'un dispositif de type accouplement ou embrayage et, par ailleurs, participe au freinage du véhicule. Afin d'éviter le retour du fluide sous pression vers la pompe hydraulique et vers la pompe hydraulique de recharge, au moins un clapet anti-retour est placé entre, d'une part, I'accumulateur hydraulique et, d'autre part, la pompe hydraulique et la pompe hydraulique de recharge. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe hydraulique est alimentée de façon intermittente en énergie électrique provenant des batteries. Grâce à cette disposition, une faible quantité d'énergie électrique est prélevée dans les batteries. En utilisant un capteur de type pressostat, il est également possible d'alimenter la pompe hydraulique uniquement lorsque la pression dans l'accumulateur a atteint une valeur de consigne relativement faible. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes d'exécution de ce dispositif accumulateur d'énergie destiné à équiper un véhicule à propulsion électrique Figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif accumulateur d'énergie comprenant notamment quatre accumulateurs hydrauliques, un dispositif multiplicateur de vitesse de rotation et un moteur hydraulique comportant deux vérins et une couronne Figure 2 est une vue similaire à figure 1 d'une variante de réalisation du dispositif accumulateur d'énergie dans laquelle le moteur hydraulique comprend une chaîne sans fin; Figure 3 est une vue similaire à figure 1 d'une variante de réalisation du dispositif accumulateur d'énergie dans laquelle le moteur hydraulique comprend une crémaillère. Comme montré à la figure 1, le dispositif comprend une batterie d'accumulateurs électriques 1 alimentant un moteur électrique, non représenté, qui permet de mettre en rotation une roue 2. La batterie 1 alimente également en énergie électrique une pompe hydraulique 3, de façon intermittente. La pompe hydraulique 3 aspire de l'huile hydraulique dans un réservoir 4 et par une tubulure de sortie 5 refoule de l'huile sous haute pression vers quatre accumulateurs hydrauliques 6. La pression de l'huile dans les accumulateurs est de l'ordre de 200 bars. Un clapet anti-retour 7 est disposé entre l'orifice d'entrée et de sortie 8 d'huile de chaque accumulateur 6 et la tubulure de sortie 5 de la pompe 3. Le dispositif comprend également un moteur hydraulique 9 dont les orifices d'entrée d'huile 11 sont reliés aux orifices d'entrée et de sortie 8 des accumulateurs 6, par l'intermédiaire d'une canalisation 12 et d'un distributeur 13. Un limiteur de débit 10 et un gicleur 15 sont disposés sur la canalisation 12, entre les accumulateurs 6 et le distributeur 13. Le limiteur de débit 10 est en liaison avec une pédale d'accélérateur du véhicule. Les orifices de sortie 14 du moteur hydraulique 9 sont reliés au réservoir par des canalisations 16. Le moteur hydraulique 9 comprend deux vérins 17 munis de tiges 18 dont les mouvements de rentrée et les mouvements de sortie sont coordonnés par le distributeur 13. Ce dernier possède une tige de commande d'inversion 19 des mouvements des tiges 18, actionnée par un taquet 20 monté sur l'une des deux tiges 18. Le moteur hydraulique 9 comporte également une couronne 21 dont la périphérie est munie de dents 22 faisant saillie radialement vers I'extérieur. La couronne 21 est solidaire d'un arbre de sortie 23 du moteur hydraulique 9. La disposition relative des vérins 17 et de la couronne 21 est telle que chaque tige 18, au cours d'un mouvement de sortie, prend appui sur une dent 22 afin de provoquer un déplacement angulaire de la couronne 21 et donc également de l'arbre de sortie 23 du moteur 9. Un mécanisme multiplicateur de vitesse 24 est disposé entre l'arbre de sortie 23 du moteur 9 et la roue 2. Le mécanisme multiplicateur de vitesse 24 est constitué par cinq roues dentées 25 entraînant en rotation cinq pignons 26 par l'intermédiaire de cinq chaînes 27. Le mécanisme multiplicateur est tel que, pour un tour de l'arbre de sortie 23, la roue effectue 750 tours. Le dispositif accumulateur d'énergie comprend également une pompe hydraulique de recharge 28 disposée entre le réservoir 4 et le clapet anti-retour 7. Des moyens d'entraînement en rotation, non représentés, sont disposés entre la roue 2 et l'arbre d'entrée 29 de la pompe hydraulique de recharge 28, pour assurer l'entraînement de la pompe 28 au cours du freinage du véhicule, ce qui constitue une économie d'énergie. La pompe 3, le clapet anti-retour 7 et les accumulateurs hydrauliques 6 permettent d'emmagasiner de l'huile sous haute pression. Cette huile sous haute pression est utilisée pour mettre en rotation le moteur hydraulique 9 et, par l'intermédiaire du mécanisme 24, la roue 2. L'huile sous haute pression des accumulateurs 6 est disponible très rapidement et peut être utilisée de façon avantageuse notamment lorsque le véhicule doit vaincre sa propre inertie, comme tel est le cas lors d'un démarrage. Dans de tels cas, l'énergie n'est pas seulement prélevée sur la batterie d'accumulateurs électriques 1 et celle-ci n'est donc pas déchargée rapidement d'une grande quantité d'énergie électrique. Une action sur la pédale d'accélérateur du véhicule, au-delà d'une certaine valeur, permet l'ouverture du gicleur 15. Il en résulte la possibilité d'adapter la quantité d'énergie prélevée dans les accumulateurs hydrauliques 6 aux besoins rencontrés durant le déplacement du véhicule. La figure 2 représente une variante de réalisation du dispositif accumulateur d'énergie, dans laquelle les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références que précédemment. Dans ce cas, le dispositif comprend un moteur hydraulique 9 possédant un vérin hydraulique 30 coopérant avec une chaîne sans fin 31. Le vérin 30 est du type à simple effet et possède un ressort de rappel 32 tendant à provoquer la sortie de sa tige. La chaîne sans fin engrène avec deux roues dentées 33 et 34, et possède deux parties rectilignes parallèles à la tige 35 du vérin 30. La roue dentée 34 est disposée coaxialement à l'arbre de sortie 23 du moteur hydraulique. Un système à roue libre, non représenté, est placé entre la roue dentée 34 et l'arbre de sortie 23. La tige 35 du vérin 30 est munie d'un embout 36 de traction fixé sur la chaîne sans fin 31. Le vérin 30 est alimenté par l'intermédiaire d'un distributeur 37 coopérant avec la tige 35 du vérin 30. La disposition relative du vérin 30, de l'embout 36, de la chaîne sans fin 31, des roues dentées 33 et 34 permet, au cours d'un mouvement de rentrée de la tige 35, sous l'action de la pression de fluide hydraulique, d'obtenir une rotation de l'arbre de sortie 23 du moteur hydraulique. Lorsque la tige 35 arrive en fin de course de rentrée, le distributeur 37 est commuté par action de l'embout 36 de la tige 35 contre une butée. Le ressort de rappel 32 provoque alors la sortie de la tige 35. La présence du système à roue libre empêche la rotation de l'arbre de sortie 23 lors de la sortie de la tige 35. La figure 3 représente une autre variante de réalisation du dispositif accumulateur d'énergie, dans laquelle les mêmes éléments sont également représentés par les mêmes références. Dans ce cas, le moteur hydraulique 9 comprend un vérin 38, dont la tige 39 est équipée d'une crémaillère 40. Le vérin 38 est du type à simple effet et est muni d'un ressort de rappel 41 tendant à provoquer la rentrée de la tige 39. La crémaillère 40 engrène avec un pignon 42 disposé coaxialement à l'arbre de sortie 23 du moteur hydraulique. Un système à roue libre, non représenté, est placé entre le pignon 42 et l'arbre de sortie 23 du moteur hydraulique. La disposition relative du vérin 38, dont la tige 39 est équipée de la crémaillère 40, et du pignon 42, permet d'obtenir, grâce à un mouvement de sortie de la tige 39, une rotation de l'arbre de sortie 23 du moteur hydraulique. La roue libre empêche la rotation de l'arbre de sortie 23 lors de la rentrée de la tige 39. Dans ce cas, la commande est obtenue par l'intermédiaire d'une électrovanne 43 à débit variable, actionnée à partir de la pédale d'accélérateur du véhicule, et une électrovanne de décharge 44 est disposée en aval du vérin 38, entre celui-ci et le réservoir 4. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention fournit un dispositif accumulateur d'énergie destiné à équiper un véhicule à propulsion électrique, qui limite la consommation d'énergie électrique durant le déplacement, qui augmente le rayon d'action du véhicule, et permet de réduire le poids et l'encombrement des batteries d'accumulateurs électriques relativement à l'énergie électrique accumulée. L'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif accumulateur d'énergie décrites ci-dessus à titre d'exemples elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que le multiplicateur de vitesse pourrait ne pas comporter cinq roues dentées, cinq pignons et cinq chaînes, que le multiplicateur de vitesse pourrait être constitué par un jeu de pignons engrenant directement les uns avec les autres, que des éléments hydrauliques, tels que des limiteurs de pression, pourraient améliorer le fonctionnement du dispositif, ou que certains éléments décrits dans le cas d'une forme d'exécution pourraient rentrer dans d'autres combinaisons sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif accumulateur d'énergie destiné à équiper un véhicule à propulsion électrique muni de batteries d'accumulateurs électriques, caractérisé en ce qu'il comprend - au moins une pompe hydraulique (3) de mise en pression d'un fluide hydraulique contenu dans un réservoir (4), fonctionnant grâce à de l'énergie électrique provenant des batteries - au moins un accumulateur hydraulique (6) dont l'orifice d'entrée (8) de fluide est relié à la tubulure de sortie (5) de la pompe hydraulique (3) de mise en pression du fluide hydraulique, - au moins un moteur hydraulique (9) dont l'orifice d'entrée (11) de fluide est relié à l'orifice de sortie (8) de fluide de l'accumulateur (6), dont l'orifice de sortie (14) est relié au réservoir (4) contenant le fluide hydraulique mis en pression par la pompe hydraulique, et dont l'arbre de sortie (23) est susceptible de mettre en rotation, directement ou indirectement, une ou plusieurs roues (2) du véhicule. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur hydraulique (9) comprend au moins un vérin hydraulique (17), alimenté par l'intermédiaire d'un distributeur (13), dont la tige (18), au cours d'un mouvement d'entrée ou de sortie prend appui sur des dents (22), dont est munie une couronne (21) solidaire de l'arbre de sortie (23), afin de provoquer la rotation de la couronne (21). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur hydraulique comprend deux vérins (17) dont les tiges (18), au cours de leurs mouvements, provoquent successivement la rotation de la couronne (21) solidaire de l'arbre de sortie (23), et dont les actions successives sur les dents (22) sont coordonnées par un distributeur (13) possédant une tige de commande (19) d'inversion des mouvements de rentrée et de sortie de tige (18) de chaque vérin (17). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur hydraulique (9) comprend au moins un vérin hydraulique (30), alimenté par l'intermédiaire d'un distributeur (37) ou d'une électrovanne (43) à débit variable, dont la tige (35) prend appui sur une chaîne sans fin (31) engrenant avec au moins deux roues dentées (33, 34), dont l'une (34) est disposée coaxialement à l'arbre de sortie (23), auquel elle est susceptible de communiquer son mouvement de rotation, et est munie d'un système de type roue libre autorisant la rotation de l'arbre de sortie (23) dans un seul sens. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur hydraulique (9) comprend au moins un vérin hydraulique (38), alimenté par l'intermédiaire d'un distributeur (37) ou d'une électrovanne (43) à débit variable, et dont la tige (39) est équipée d'une crémaillère (40) engrenant avec un pignon (42) disposé coaxialement à l'arbre de sortie (23) du moteur hydraulique auquel il est susceptible de communiquer un mouvement de rotation, ce pignon (42) étant muni d'un système de type roue libre autorisant la rotation de l'arbre de sortie (23) dans un seul sens. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un limiteur de débit (10) de fluide hydraulique est disposé entre l'orifice de sortie (8) de l'accumulateur (6) et l'orifice d'entrée (11) du moteur hydraulique (9). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un gicleur (15) coopérant avec une pédale d'accélérateur du véhicule est disposé entre l'orifice de sortie (8) de l'accumulateur (6) et l'orifice d'entrée (11) du moteur hydraulique (9). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un mécanisme multiplicateur de vitesse (24) de rotation est disposé entre l'arbre de sortie (23) du moteur hydraulique (9) et une ou plusieurs roues (2). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que des moyens d'entraînement sont disposés entre une ou plusieurs roues (2) du véhicule et une pompe hydraulique de recharge (28) disposée entre le réservoir (4) et l'accumulateur (6), ces moyens d'entraînement étant commandés lors du freinage du véhicule. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins un clapet anti-retour (7) est placé entre, d'une part, l'accumulateur hydraulique (6) et, d'autre part, la pompe hydraulique (3) et la pompe hydraulique de recharge (28). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la pompe (3) est alimentée de façon intermittente en énergie électrique provenant des batteries (1).