Brevet FR2727665A1 — publié le 19960607

SYSTEME DE PROPULSION POUR VEHICULE ELECTRIQUE L'invention concerne à un système de propulsion pour véhicule électrique. Par "essence", la voiture électrique possède des avantages liés à sa motorisation : fonctionnement non polluant, niveau sonore réduit et simplicité de conduite et d'entretien. De plus, les moteurs présentent une fiabilité exemplaire d'un million de kilomètres! Autour de la traction électrique et de sa remarquable souplesse de mise en oeuvre, se développent de nouveaux concepts de véhicules et de nouveaux marchés liés aux loisirs, à la ville et à la vie des entreprises. Les véhicules électriques actuels ont peu d'autonomie. Ce sont des engins lourds, surchargés d'un poids considérable de batteries et, de plus sont équipés pour la plupart de moteurs électriques à courant continu grands consommateurs de courant, qui ne permettent pas, le plus souvent, de gérer et récupérer l'énergie. La présente invention remédie à ces inconvénients, permet de disposer d'une autonomie journalière très suffisante et d'assurer une conduite rapide, souple et nerveuse dans des conditions de confort particulièrement appréciées en ville. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait qu'un chassis monobloc de puissance intègre uniformément en la surmoulant la source énergétique modulaire à traitement électrochimique préalable et tout le cablage, et en ce qu'un bloc compact de propulsion comporte indivisiblement une gestion par microprocesseur, intégrée à la motorisation électrique. Le chassis est fabriqué par injection à basse pression de béton de résine allégée renforcé de fibre de verre puis expansé lors de la gélification et du refroidissement, ce qui lui confère, de par sa compacité, une résistance particulière aux chocs frontaux ou latéraux, en supportant sans surcharge excessive le poids des éléments énergétiques. Avantageusement, un plancher composite alvéolaire peut venir s'embrever sur le chassis, renforçant encore l'homogénéité de l'ensemble. En second lieu, selon l'invention, un bloc compact de propulsion comporte une gestion par microprocesseur, intégrée à la motorisation électrique. Le microprocesseur et l'électronique qui en découle commande et de contrôle l'automatisme gère l'énergie, transforme le courant alternatif en courant continu. Procèdant de la technique CMOS haute fréquence, la carte de logique contrôle en temps réel la partie interne et externe qui peuvent influençer le comportement du moteur et du véhicule avec un autodiagnostic des circuits. I1 contrôle également une machine à programme enregistré où la partie physique (Hardware) est complètement séparée des fonctions à réaliser. Le programme est paramétré de façon à permettre l'intervention de l'utilisateur par l'intermédieire d'une console pré-programmée, pour d'éventuelles mises à jour technologiques internes, paramètres ou règlages. Sur le plan des performances, le bloc de propulsion contrôle la vitesse et gère directement la récupération d'énergie pour la ré-injecter dans les batteries. Enfin, le calculateur sert à commander différents modes de conduite par adéquation entre la longueur du trajet et les performances du véhicule, la reprise momentanée du mode le plus performant de conduite, calcul avec affichage permanent de l'autonomie restante selon la conduite dans le mode d'utilisation choisi. I1 affiche et préconise aussi la nécessité de changement de mode. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le bloc de propulsion comporte une carte électronique de freinage (fonction de frein à main) qui immobilise automatiquement le véhicule à l'arrêt, même en côte ou en descente, dès coupure de la clé de contact. En troisième lieu, selon la présente invention, les éléments unitaires d'accumulateurs sont intégrés définitivement et noyés dans la résine alvéolaire du chassis. Préalablement les éléments unitaires d'accumulateurs reçoivent un traitement électrochimique préalable, sans laquel ladite intégration dans le chassis ne serait pas possible (manque de longévité). Les éléments unitaires d'accumulateurs au plomb fabriqués suivant le principe de recombinaison des gaz sont à grilles tubulaires positives préalablement traitées électrochimiquement dans une inst4allation de type galvanoplastique dans un bain à base de H So , d = 1,100 à 1,200 contenant un additif de base de phosphate dont a cncentration en poids est de 0,006 à 0,1 % par rapport au H SO. On opère en plongeant les grilles (ou plaques tubulaires) dans cette solution. Les grilles sont ensuite chargées pendant 40 secondes, puis déchargées pendant 20 secondes à la même intensité de charge, et enfin rechargées pendant 40 secondes toujours à la même intensité. Ce traitement électro-chimique a pour effet de détruire les particules génantes à la surface de la grille ou de la plaque, ce qui améliore le contact et l'adhérence de la matière active. Cette opération préalable supprime les risques de corrosion ultérieure et la formation d'une couche de passivation. Il en résulte meilleur fonctionnement, une amélioration en capacité, une augmentation sensible en cycles de charges/décharges, en tension d'entretien, et donc en longévité. En quatrième lieu, l'invention se rapporte à un système de captation d'énergie solaire et les moyens d'apport de ladite énergie ainsi récupérée dans les accumulateurs. Des capteurs placés sur l'extérieur du véhicule, tel que le toit de l'habitacle, se présentent sous la forme d'un revêtement souple ou rigide, et un cablage spécial stocke l'énergie récupérée dans un réservoir à calories, énergie qui peut être soit réinjectée électroniquement par conversion de l'énergie thermique en énergie électrique dans les batteries, soit restituée en chauffage ou en air conditionné après passage dans une petite unité de traitement. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ciaprès et des dessins annexés. - les figure 1 et 2 montrent le chassis monobloc surmoulant la source énégétique et le bloc compact de propulsion; - la figure 3 est un schéma de gestion par microprocesseur avec récupération d'énergie au freinage. - la figure 4 représente le système de captation d'énergie solaire et l'apport de cette énergie ainsi récupérée dans les batteries de puissance. La figure 1 montre un véhicule (1) monté sur chassis monobloc (2) fabriqué par injection à basse pression de béton de résine allégée renforcé de fibre de verre puis expansé lors de la gélification et du refroidissement. Cette opération de surmoulage est effectuée après mise en place des éléments de unitaires de puissance (par exemple 2V ou 2,4V)(3) et tout le cablage (4). Un plancher composite alvéolaire (5) vient s'embrever sur le chassis monobloc de compalite pour former un ensemble compact possèdant un coefficient de résistance très supérieur en cas de choc frontal ou latéral, tout en étant beaucoup plus léger qu'un chassis traditionnel. Un bloc compact de propulsion (6) comporte une gestion par microprocesseur (7), intégrée à la motorisation électrique.(8) La figure 2 est un exemple non limitatif de répartition des éléments unitaires de puissance (3). La figure 3 est un schéma de gestion électronique CMOS haute fréquence par microprocesseur avec récupération d'énergie au freinage. Le module est directement intégré au moteur, -à titre d'exemple non limitatif, un moteur à aimants permanents (55), avantageusement de 6,5 kw pour une tension de 60 volts. Le courant maximum est de 220 A durant 5 minutes, la fréquence de travail de 18 Khz, la chute de tension sur MOS en conduction totale est de 350mV pour 100A. (31) représente le positif réception série et le (32) est le négatif réception série. (33) représente le positif transmission série et le (34) est le négatif transmission série. (35) représente le négatif alimentation console et le (36) est le positif alimentation console. (37) est le canal pour console économique et (38) est le canal ouvert/fermé. (39) est le central potentiomètre raccordé au curseur. Pour la régulation de vitesse, le signal utile va de OV (vitesse minimum) à 5V (vitesse maximum). (40) est le négatif potentiomètre et le négatif batterie. (41) est le positif potentiomètre et sortie 12V, et il ne faut surtout pas appliquer une charge de résistance inférieure à 500ohms. (42) est raccordé au retour clé de contact. (43) est le signal d'activation de la sécurité avec le micro ouvert ou si la tension appliquée est inférieure à 12V. (44) est le pilotage du contacteur de la marche arrière; lorsqu'il est activé, il fournit un négatif batterie maximum 5A. (45) est une entrée pour l'habilitation de la réduction de vitesse RV2 (54). S'il est raccordé à un potentiel supérieur à 12V, la réduction est inhibée. S'il est laissé libre ou s'il est raccordé au - batterie, elle rentre en fonction. (46) est une entrée pour l'habilitation de la réduction de vitesse RV1 (53). S'il est raccordé à un potentiel supérieur à 12V, la réduction est inhibée. S'il est laissé libre ou s'il est raccordé au - batterie, elle rentre en fonction. (47) est le sélecteur de la marche arrière. I1 est raccordé au micro de marche arrière et active la commande lorsqu'il est raccordé au positif de la batterie. (48) est le sélecteur de marche avant. I1 est raccordé au micro de marche avant et active la commande lorsqu'il est raccordé au positif de la batterie. (49) est le pilote du contacteur de marche avant. Lorsqu'il est activé, il fournit un négatif batterie (max.SA). (50) est un positif des contacteurs. I1 fournit un positif batterie +CH, maximum de courant 3A. (51) est le positif alimentation de puissance. I1 est raccordé à la borne positive de la batterie. (41) est le négatif alimentation de puissance. I1 est raccordé à la borne négative de la batterie. (52) = réduction de vitesse (RV1), valeur programmable sur console. (54) = réduction de vitesse (RV2), valeur programmable sur console. (56) est un retor; (57) est le micro klaxon, (58) le micro montée, (59) le micro frein, (60) le micro descente, (61) le micro marche arrière, (62) le micro point mort, (63) le micro marche avant, (64), la clé (contact), (65) le micro timon. La platine comporte également un calculateur pour la gestion programmée de l'énergie et qui établit en permanance - Choix entre 3 modes de conduite, - adéquation entre la longueur du trajet et les performances du véhicule, - reprise possible momentanée du mode le plus performant par "rush", - indicateur d'autonomie - calcul et affichage permanent de l'autonomie restante selon la conduite dans le mode d'utilisation choisi. - affichage préconisant la nécessité d'un changement de mode. L'ensemble du dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à exploiter dans des conditions particulièrement simples, fiables et efficaces, l'énergie électrique appliquée aux voitures citadines. La figure 4 représente le système de captation d'énergie solaire et de l'apport de cette énergie ainsi récupérée dans les batteries de puissance. Les capteurs (25) se présentent sous la forme d'un revêtement souple comparable à un tissu, appliqué par marouflage à l'extérieur de la partie supérieure de l'habitacle. Un cablage spécial (26) transmet cette énergie dans un "réservoir à calories" (27) et qui peut être, soit injectée dans les batteries de puissance (28), soit restituées en chauffage (29) s'il fait froid dehors, soit sous forme de climatisation (30), si au contraire il fait chaud. REVENDICATIONS 1 - Système de propulsion pour véhicule électrique, caractérisé par le fait qu'un chassis monobloc de puissance intègre uniformément en la surmoulant la source énergétique modulaire à traitement électrochimique préalable et tout le cablage. 2 - Système de propulsion pour véhicule électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un bloc compact de propulsion comporte indivisiblement une gestion par microprocesseur intégrée à la motorisation électrique. 3 - Système de construction de chassis pour véhicule électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chassis est fabriqué par injection à basse pression de béton de résine allégée renforcé de fibre de verre puis expansé lors de la gélification et du refroidissement. 4 - Système de construction de chassis pour véhicule électrique selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'un plancher composite alvéolaire peut venir s'embrever sur le chassis, renforçant l'homogénéité de l'ensemble. 5 - Système de fabrication d'un bloc compact de propulsion selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une gestion par microprocesseur, intégrée à la motorisation électrique. 6 - Système de fabrication selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce que le bloc de propulsion contrôle la vitesse et gère directement la récupération d'énergie pour la la réinjecter dans les accumulateurs. 7 - Système de fabrication selon les revendications 2,5 et 5, caractérisé en ce que le bloc de propulsion comporte une carte électronique de freinage (fonction de frein à main) qui immobilise automatiquement le véhicule à l'arrêt. 8 - Procédé de fabrication d'accumulateurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments unitaires d'accumulateurs sont intégrés définitivement et noyés dans la résine alvéolaire du chassis. 9 - Procédé de fabrication d'accumulateurs selon les revendications 1 et 8, caractérisé en ce que les éléments unitaires d'accumulateurs au plomb fabriqués suivant le principe de recombinaison des gaz sont à grilles tubulaires positives préalablement traitées électrochimiquement dans unS installation de type galvanoplastique dans un bain à base de H S04, d = 1,100 à 1,200 contenant un additif de base de phosphate dont la2 concentration en poids est de 0,006 à 0,1 % par rapport au H SO . On opère en plongeant les grilles (ou plaques tubulaires) dans cette solution. Les grilles sont ensuite chargées pendant 40 secondes, puis déchargées pendant 20 secondes à la même intensité de charge, et enfin rechargées pendant 40 secondes toujours à la même intensité. 10 - Système de captation d'énergie selon les revendications 1, 9 et 10, caractérisé en ce que des capteurs (25) placés sur l'extérieur du toit de l'habitacle du véhicule se présentent sous la forme d'un revêtement souple, et un cablage spécial (26) stocke l'énergie récupérée dans un réservoir à calories (27), énergie qui peut soit être réinjectée dans les batteries de puissance (28), soit restituée en chauffage (29) ou en air conditionné après passage dans une petite unité de traitement (30).