Brevet FR2832866A1 — publié le 20030530

Dispositif d'alimentation d'une charge électrique d'un véhicule automobile à moteur de propulsion électrique et système de freinage pour véhicule automobile équipé d'un tel dispositif d'alimentation. La présente invention concerne un dispositif d'alimentation d'une charge électrique d'un véhicule automobile à moteur de propulsion électrique. Elle se rapporte également à un système de freinage de véhicule automobile à moteur de propulsion électrique pourvu d'un tel dispositif d'alimentation. Dans le cadre de la présente description, par véhicule automobile à moteur de propulsion électrique, on entend, de manière générale, un véhicule automobile électrique dont l'alimentation en énergie électrique est fournie par un ensemble de batteries de propulsion ou un véhicule automobile pourvu d'un mécanisme moteur hybride, c'est-à-dire utilisant sélectivement la puissance d'un moteur à combustion interne et la puissance d'un moteur électrique. Dans un véhicule automobile à moteur à combustion interne, l'assistance au freinage est assurée soit grâce à une dépression engendrée dans le collecteur d'admission du moteur, en ce qui concerne les moteurs à essence, soit par une pompe à vide entraînée par le moteur, en ce qui concerne les moteurs de type Diesel. Dans un véhicule à moteur de propulsion électrique, l'assistance au freinage peut être réalisée en implantant un système de freinage électromécanique, dans lequel la puissance de freinage est engendrée par des moteurs électriques équipant les étriers de freinage. Pour des raisons de sécurité, le système de freinage électromécanique nécessite l'utilisation d'un dispositif d'alimentation électrique redondant, c'est-à-dire que la puissance électrique nécessaire au moteur électrique d'actionnement des étriers doit être fournie par deux sources électriques distinctes, de sorte qu'en cas de panne de l'une des sources, l'autre source de puissance est disponible pour l'alimentation des moteurs électriques. Dès lors, de manière conventionnelle, les dispositifs d'alimentation des systèmes de freinage électromécaniques de véhicules automobiles comportent des batteries primaire et secondaire d'alimentation. Ce type de technique, bien que permettant d'augmenter considérablement la sécurité, présente un inconvénient majeur, dans la mesure où elle s'accompagne d'une augmentation consécutive du coût de réalisation, du poids, et de l'encombrement du dispositif d'alimentation. Le but de l'invention est de pallier cet inconvénient. Ainsi, selon l'invention, il est proposé un dispositif d'alimentation d'une charge électrique d'un véhicule automobile à moteur de propulsion électrique, comprenant une batterie primaire et une batterie secondaire d'alimentation de la charge en énergie électrique. Selon un aspect de ce dispositif d'alimentation, le véhicule étant pourvu d'un ensemble modulaire de batteries de propulsion destinées conjointement à l'alimentation du moteur de propulsion, la batterie secondaire d'alimentation est constituée par un groupe de modules de la batterie de propulsion comprenant un nombre de modules correspondant à la tension nominale d'alimentation de la charge. Selon une autre caractéristique de ce dispositif d'alimentation, ce dernier comporte en outre des moyens de commutation assurant sélectivement l'alimentation de la charge à partir de la batterie primaire ou de la batterie secondaire. Il comporte en outre des moyens de commande des moyens de commutation adaptés pour provoquer l'alimentation de la charge à partir de la batterie primaire, lors du fonctionnement normal de cette dernière et à partir de la batterie secondaire en cas de fonctionnement anormal de la batterie primaire. Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte des moyens de mesure de la tension délivrée par la batterie primaire et des moyens de comparaison de la tension délivrée par la batterie primaire avec une tension de seuil à partir de laquelle les moyens de commande provoquent l'alimentation de la charge à partir de la batterie secondaire Selon l'invention, il est également proposé un système de freinage électromécanique pour véhicule automobile à moteur de propulsion électrique, comprenant des étriers supportant des plaquettes de freins et des moteurs électriques d'actionnement des étriers, et des moyens d'alimentation des moteurs d'actionnement des étriers en énergie électrique. Les moyens d'alimentation comportent, selon un aspect de ce système, un dispositif d'alimentation tel que défini ci-dessus. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système de freinage électromécanique pourvu d'un dispositif d'alimentation conforme à l'état de la technique ; - la figure 2 est une vue schématique d'un système de freinage électromécanique pourvu d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention. Sur la figure 1, on a représenté, de manière schématique, les moyens moteurs et une partie du système de freinage d'un véhicule automobile à moteur de propulsion électrique. Comme on le voit sur cette figure 1, le véhicule est pourvu d'une chaîne électromécanique de propulsion 10, destinée à fournir une puissance mécanique aux roues motrices 12,14 du véhicule, ainsi qu'une deuxième chaîne électromécanique de freinage 20, destinée à l'actionnement du système de freinage du véhicule et, en particulier, commander le fonctionnement de moteurs électriques d'actionnement d'étriers 22,24, 26 et 28 de freinage, lesquels portent, de manière conventionnelle, des plaquettes de frein. La chaîne électromécanique de propulsion 10 comporte une batterie 30 à haute tension, typiquement de l'ordre de 200 à 300 volts, associée à un convertisseur courant continu/courant continu 32 et une pile à combustible 34 fournissant, par l'intermédiaire d'un circuit onduleur 36, de l'énergie électrique alternative au moteur électrique 38 du véhicule, lequel entraîne, par l'intermédiaire d'une chaîne mécanique 40 pourvue d'un réducteur 42, les roues motrices 12 et 14 du véhicule. En ce qui concerne la chaîne électromécanique de freinage 20, celle-ci comporte, outre les étriers 22,24, 26 et 28 précédemment mentionnés et les moteurs électriques qu'ils portent, une unité centrale de commande 44 raccordée à la batterie haute tension 30 par l'intermédiaire d'un convertisseur courant continu/courant continu 46 à basse tension. Comme indiqué précédemment, les moteurs électriques des moyens de freinage du véhicule son alimentés par un dispositif d'alimentation redondant, constitué par l'association de deux batteries à basse tension 48 et 50 raccordées à l'unité centrale 44. Dès lors, en cas de panne de l'une des sources d'alimentation, on dispose de la puissance fournie par l'autre source. Cependant, et comme mentionné précédemment, ce type d'agencement présente un inconvénient majeur, relatif au fait qu'il augmente de manière considérable le coût de revient du système de freinage, son encombrement, ainsi que son poids. On a représenté sur la figure 2, l'architecture générale d'un système de propulsion d'un véhicule automobile à propulsion électrique et d'un système de freinage du véhicule pourvu d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention, permettant de pallier cet inconvénient. Comme on le voit sur cette figure 2, et comme dans l'état de la technique, le véhicule est pourvu d'une première chaîne électromécanique 52, de propulsion, destinée à fournir aux roues motrices 54 et 56 une puissance mécanique motrice, et une deuxième chaîne électromécanique 58, de freinage, destinée à fournir aux moteurs électriques d'actionnement des étriers de freinage 60,62, 64 et 66, une puissance électrique nécessaire au freinage du véhicule. Comme dans la chaîne électromécanique de propulsion décrite précédemment en référence à la figure 1, la chaîne électromécanique 52 de propulsion visible sur la figure 2 comporte une source de puissance électrique constituée d'une batterie de propulsion à haute tension 68, typiquement de l'ordre de 200 à 300 volts, associée à un convertisseur courant continu/courant continu 70 à haute tension et une pile à combustible 72 qui alimente, conjointement, par l'intermédiaire d'un circuit onduleur 74, le moteur 76 du véhicule, lequel entraîne les roues motrices 54,56 par l'intermédiaire d'un réducteur 78. En ce qui concerne la chaîne électromécanique de freinage 58, celle-ci comporte une unité centrale de commande 80, raccordée à la batterie 68 de propulsion de la chaîne électromécanique de propulsion par l'intermédiaire d'un convertisseur courant continu/courant continu 82 à basse tension, en vue de son alimentation. Cette unité centrale de commande 80 pilote le fonctionnement des moteurs électriques de freinage portés par les étriers 60,62, 64 et 66, lesquels portent, comme cela est classique, les plaquettes de freinage. Par ailleurs, le dispositif d'alimentation des moteurs électriques d'actionnement des étriers de freinage comporte un ensemble de batteries redondantes. Plus particulièrement, et comme on le voit sur la figure 2, ce dispositif d'alimentation comporte une batterie primaire 84 raccordée à l'unité centrale de commande 80 et destinée à l'alimentation des moteurs électriques du système de freinage lors du fonctionnement normal du système, c'est-à-dire tant que la tension disponible aux bornes de cette batterie primaire est suffisante pour l'alimentation du système de freinage, ainsi qu'une batterie secondaire, constituée par une partie des modules de la batterie de propulsion 68. En effet, cette batterie de propulsion 68 est constituée par l'ensemble modulaire de batteries de propulsion destinées conjointement à l'alimentation du moteur de propulsion 76 du véhicule. La batterie d'alimentation secondaire, qui est obtenue par dérivation sur la batterie de propulsion 68, incorpore un nombre de modules de la batterie de propulsion 68 correspondant à la tension nominale d'alimentation des moteurs électriques d'actionnement des étriers de freinage. Ainsi, par exemple, dans le cas où le système de freinage est alimenté, en régime de fonctionnement normal, par une tension de 36 volts qui est délivrée par la batterie primaire d'alimentation 84, et où la batterie de propulsion 68 est constituée d'un ensemble de modules de 12 volts, la batterie secondaire d'alimentation comporte trois modules de batteries connectés en série. Par ailleurs, le système de freinage est pourvu de moyens de mesure de la tension disponible aux bornes de la batterie primaire 84. Ces moyens de mesure, désignés par la référence numérique générale 86, sont raccordés à l'unité centrale de commande 80. Cette dernière incorpore des moyens logiciels de comparaison de la tension fournie par la batterie primaire avec une valeur de seuil en dessous de laquelle la puissance électrique fournie au moteur électrique de freinage doit être délivrée par la batterie secondaire d'alimentation pour piloter des moyens de commutation (non représentés), par exemple réalisés sous la forme de relais intégrés à l'unité centrale 80, aptes à provoquer une commutation de l'alimentation sur la batterie secondaire, en cas de défaillance de la batterie primaire 84. Ainsi, la batterie secondaire, qui est constituée par une partie des batteries de propulsion du véhicule, n'est utilisée pour l'alimentation du système de freinage qu'en cas de défaillance de la batterie primaire, ou de déconnexion de cette dernière. On évite ainsi une décharge non uniforme des modules de batterie de la batterie de propulsion 68, ce qui serait susceptible d'entraîner une réduction de la durée de vie de cette dernière. Comme on le conçoit, l'invention, qui vient d'être décrite, selon laquelle l'alimentation du système de freinage électromécanique d'un véhicule automobile est réalisée à partir d'une batterie primaire et d'une batterie secondaire constituée d'une partie de la batterie de propulsion, permet de réduire considérablement le coût, le volume et la masse du dispositif d'alimentation, en évitant l'installation d'une batterie supplémentaire pour l'alimentation redondante du système de freinage. On notera enfin que le dispositif d'alimentation qui vient d'être décrit trouve application pour l'alimentation de tout type de charge électrique d'un véhicule automobile électrique nécessitant une alimentation redondante. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation d'une charge électrique d'un véhicule automobile à moteur (76) de propulsion électrique, comprenant une batterie primaire (84) et une batterie secondaire d'alimentation de la charge en énergie électrique, caractérisé en ce que le véhicule étant pourvu d'un ensemble modulaire de batteries (68) de propulsion destinées conjointement à l'alimentation du moteur de propulsion, la batterie secondaire d'alimentation est constituée par un groupe de modules de la batterie de propulsion (68) comprenant un nombre de modules correspondant à la tension nominale d'alimentation de la charge. 2. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (80) de commutation assurant sélectivement l'alimentation de la charge à partir de la batterie primaire (84) ou de la batterie secondaire (68). 3. Dispositif d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande (80) des moyens de commutation adaptés pour provoquer l'alimentation de la charge à partir de la batterie primaire (84), lors du fonctionnement normal de cette dernière et à partir de la batterie secondaire (68) en cas de fonctionnement anormal de la batterie primaire. 4. Dispositif d'alimentation selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (86) de mesure de la tension délivrée par la batterie primaire et des moyens de comparaison (80) de la tension délivrée par la batterie primaire avec une tension de seuil à partir de laquelle les moyens de commande provoquent l'alimentation de la charge à partir de la batterie secondaire. 5. Système de freinage électromécanique pour véhicule automobile à moteur de propulsion électrique, comprenant des étriers (60,62, 64,66) supportant des plaquettes de frein et des moteurs électriques d'actionnement des étriers, et des moyens (84,68) d'alimentation des moteurs d'actionnement des étriers en énergie électrique, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation comportent un dispositif d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.