Brevet FR2839289A3 — publié le 20031107

FR 2839289 A3 20031107 FR 0304398 A 20030409 liaison a quatre barres. 1 2839289 La presente invention concerne un vehicule de loisirs habitable avec une alimentation electrique de bord a pile a combustible. Cette invention porte sur tous les types de vehicules de loisirs habitables, ctest-a-dire tous les vehicules routiers, les bateaux et les aeronefs, et notamment les camping-cars et les caravanes. Pour les vehicules de loisirs de ce type, on utilise generalement une batterie comme source d'energie pour alimenter en courant les consommateurs raccordes au reseau d'alimentation de bord. Dans le cas d'un camping-car, la batterie se charge lorsque l 'unite d'entralnement (formee par exemple d'un moteur, d'une generatrice, d'un demarreur et d'une batterie) qui est disposee dans le vehicule de base est en marche et qu'un interrupteur relic au reseau de bord monte en aval est done ferme. Dans le cas des caravanes, il manque un vehicule de base correspondent, et le reseau de bord est alimente en courant grace a un branchement au reseau domestique classique. Pour simplifier la description, on ne parlera plus dans ce qui suit que d'un camping-car, dont le reseau de bord est divise en une branche de courant continu et une branche de courant alternatif. Dans les deux branches vent disposes des consommateurscorrespondants. Mais l' invention concerne aussi tous les autres vehicules routiers, bateaux et aeronefs mentionnes precedemment, auxquels la construction d'un reseau de bord de ce type peut aussi etre appliquee, par analogie. Dans un vehicule selon l' invention, on peut prevoir dans le reseau de bord du courant continu, du courant alternatif ou du courant triphase, avec les plages de tension de 12 volts, 24 volts, 42 volts, 230 volts et 380 volts. 2 2839289 L' adaptation correspondante se fait grace a un transformateur de tension, qui est eventuellement couple a des redresseurs ou a des onduleurs. L' inconvenient des vehicules de ce type etait jusqu'a present que lors du decouplage par rapport au vehicule de base, il fallait avoir recours directement a la batterie prevue dans le reseau de bord si le vehicule n'etait pas relic a un reseau domestique. La capacite de la batterie etait alors rapidement epuisee, et il fallait sans tarder lo recharger la batterie en fonction du nombre de consommateurs branches, et de leur consommation. C'est pourquoi la presente invention a pour but de perfectionner l'alimentation de bord de vehicules de loisirs habitables du type specific en introduction, pour qu'en l 'absence de raccordement au reseau public ou en cas de coupure de l'alimentation du vehicule de base, on dispose d'une duree d'utilisation plus longue du reseau de bord. Ce but est atteint grace a un vehicule de loisirs habitable du type specific en introduction, caracterise en ce qu'une pile a combustible est disposee dans la branche de courant continu du reseau de bord. Selon un premier mode de realisation de l 'invention, on peut prevoir de disposer la pile a combustible en parallele par rapport a la batterie disposee dans la branche de courant continu. Selon un deuxieme mode de realisation, la pile a combustible est disposee comme unique fournisseur de courant dans la branche de courant continu, et la batterie du reseau de bord est supprimee. Selon un troisieme mode de realisation de l' invention, on peut prevoir de disposer plusieurs piles a combustible montees en serie ou en parallele dans la branche de courant continu du reseau de bord. L'avantage essentiel de l'enseignement technique de la presente invention est que du fait de la plus grande capacite electrique de la pile a combustible, le reseau de 3 2839289 bord peut desormais fonctionner plus longtemps que ce ntest le cas avec une batterie fonctionnant de maniere autonome, sans qu'on ait besoin de rechargement ou de raccordement au reseau public. On obtient des avantages speciaux lorsque la pile a combustible est placee dans le reseau de bord avec un montage parallele par rapport a la batterie deja existante. On salt que la capacite de la batterie diminue apres un fonctionnement autonome assez long, et que la tension appliquee aux consommateurs de courant diminue elle aussi. La pile a combustible montee en parallele par rapport a la batterie compense cela, et les consommateurs peuvent etre alimentes pendant une periode assez longue avec une tension et un courant constants. Le montage en parallele de la batterie et de la pile a combustible a done des avantages speciaux. Comme type de pile pour une pile a combustible, on utilise de preference ce qu'on appelle une pile a combustible du type PEM (PEMFC). Il s'agit d'une pile a combustible a membrane echangeuse de protons, qui utilise comme electrolyte une membrane polymere. Comme gaz anodique, on utilise de preference du methanol, ce qui donne un rayon d' action de 0-80 C. La puissance peut aller jusqu'a 250 kW, etant precise qu'on utilise de preference, selon la presente invention, une pile a combustible relativement petite avec une puissance d' environ 1,2 kWh/jour. Une pile a combustible de ce type a done une puissance d' environ 50 W et fournit pour une tension continue de 12 V un courant d' environ 4,1 A. Le courant relativement faible est suffisant pour que la batterie soit stable pendant une periode assez longue, avec un montage en parallele par rapport a ladite batterie, et notamment pour empecher egalement une decharge profonde. Le rendement, quand on utilise du methanol, est de %. 4 2839289 De preference, la pile a combustible est couplee directement a un reservoir de methanol approprie, ce reservoir de methanol etant fixe par bride a la pile a combustible de maniere a pouvoir etre remplace. Un reservoir d'une contenance d' environ 2,5 litres est fixe par bride a la pile a combustible, etant precise qu'on peut transporter dans ['ensemble, dans la zone du vehicule situee sous chassis, des reservoirs remplacables qui vent ensuite echanges au besoin. Un avantage particulier de l' invention resulte du fait que la chaleur perdue degagee par la pile a combustible peut etre utilisee pour chauffer l'interieur du vehicule. A cet effet, la presente invention prevoit que la pile a combustible soit disposee dans la zone d'une gaine d' air chaud, dans la zone dun vehicule situee sous chassis, et que la chaleur perdue degagee par la pile a combustible soit introduite dans le chauffage a air chaud du vehicule. Un autre avantage de l' invention reside dans le fait que la batterie mentionnee precedemment et deja presente, habituellement, dans le reseau de bord du vehicule peut 8tre supprimee, et qu'on peut utiliser a la place la batterie de l 'unite d'entralnement. Pour ce cas, la pile a combustible sert done a alimenter tout le circuit de courant continu du vehicule. Comme on le salt, des courants de crete apparaissent toutefois dans ce circuit de courant continu lorequ'on met en marche par exemple un climatiseur, un refrigerateur ou un televiseur. Ces courants de crete vent alors compenses par la batterie de l 'unite d'entralnement. Dans ce cas, il y a done une liaison de courant permanente avec le circuit de courant continu de l' unite d'entralnement et celui du reseau de bord. Pour ce cas, la pile a combustible est montee en parallele par rapport a la batterie de l 'unite d'entralnement. La batterie du reseau de bord est alors supprimee. L'avantage de cette configuration est que la batterie de l 'unite d'entralnement est protegee contre une decharge 2839289 profonde. Il y a touj ours un fonctionnement en tampon ou un courant de charge qui est emis par la pile a combustible et qui recharge la batterie du vehicule en cas de decharge profonde de celle-ci. De cette maniere, la pile a combustible de l' invention prew e dans la branche de courant continu du reseau de bord et la batterie de l' unite d'entrainement se completent. L' invention va 8tre decrite plus en detail dans ce qui suit, en reference a des dessins qui representent simplement un mode de realisation. D'autres caracteristiques et avantages essentials de l' invention ressortiront des dessins et de leur description, donnee a titre d'exemple nullement limitatif. La figure 1 montre schematiquement un camping-car de ['invention, partiellement en coupe, et la figure 2 montre schematiquement le reseau d'alimentation du camping-car de la figure 1. La figure 1 montre dans son ensemble un vehicule routier 1 en forme de camping-car, avec la zone de plancher 2 representee partiellement en coupe, pour que ce soit plus clair. Dans cette zone de plancher 2 est forme un logement dans lequel on dispose au moins une pile a combustible 5 prevue a proximite d'une batterie classique 4. Il est important que les deux elements 4, 5 soient disposes dans la zone de plancher 2 et que celle-ci ait une construction separee de celle de l'habitacle 3. La pile a combustible 5 est reliee de maniere amovible a un reservoir remplacable 6, la liaison entre la pile a combustible et le reservoir etant realisee grace a une conduite de carburant 7. Dans un autre endroit de la zone de plancher 2, on peut aussi transporter plusieurs reservoirs 6, qui vent ensuite echanges contre le reservoir 6 vice. Sur la pile a combustible 5 est egalement prevu un tuyau d'echappement 17 qui mene a ltexterieur et grace anquel les gaz d'echappement peuvent etre evacuee vers ltexterieur. 6 2839289 Pour mieux exploiter la chaleur perdue de la pile a combustible 5, on prevoit que celle-ci se trouve dans une gaine d'air chaud 18 du chauffage a air chaud du vehicule routier 1, pour que l'air de chauffage passe par exemple sur la pile a combustible 5 dans le sens de la fleche 16 et que l'air ainsi chauffe soit introduit dans le vehicule. La figure 2 montre d'une maniere generale que l 'unite d'entralnement 8 est pourvue dun reseau dalimentation en courant qui est distinct du reseau de bord 12 du camping car. La liaison entre les deux reseaux se fait grace a un interrupteur 11. D'une maniere connue en soi, l' unite d'entra1nement 8 comporte un moteur 10 destine a entralner le vehicule, une batterie associee 9, une generatrice et d'autres elements. Le reseau de bord 12 du camping-car est divise en une branche de courant continu 13 et une branche de courant alternatif 14. Selon l 'invention, au moins une pile a combustible 5 est disposee dans la branche de courant continu 13. Dans la branche de courant continu, on prevoit encore la batterie de vehicule classique 4 et une serie de consommateurs comme par exemple un climatiseur, un refrigerateur, un televiseur, des lampes, etc. On salt en outre qu'il est prevu dans la branche de courant alternatif un onduleur 15 qui produit a partir du courant continu un courant alternatif correspondent, loquel alimente une serie d'autres elements. L'avantage du dispositif decrit est que la batterie 4 peut aussi 8tre supprimee, eventuellement, et que dans ce cas, l'interrupteur 11 reste alors toujours ferme. La pile a combustible 5 est alors montee en parallele par rapport a la batterie de vehicule 9 et recharge celle-ci en cas de decharge profonde. Dans l'exemple de realisation represente, la pile a combustible 5 est toutefois montee en parallele par rapport a la batterie 4, et l'interrupteur 11 se ferme des que le moteur 10 tourne et que la generatrice 7 2839289 fournit du courant, de sorte que ce courant est amene de l' unite d'entralnement dans le reseau de bord 12. Si le moteur est arrete, en revanche, l'interrupteur 11 s'ouvre et le reseau de bard 12 fonctionne alors de maniere autonome, la pile a combustible 5 soutenant la batterie 4. Pour des raisons inherentes au dessin, on n'a pas represente le raccordement a un reseau domestique classique de 200 ou 380 volts. 8 2839289 Legende des dessins 1 vehicule routier 2 zone de plancher 3 habitable 4 batterie pile a combustible 6 reservoir 7 conduite de carburant unite d'entralnement 9 batterie lo moteur 11 interrupteur 12 reseau de bard 13 branche de courant continu 14 branche de courant alternatif onduleur 16 sens de la fleche 17 tuyau d'echappement 18 gaine d'air chaud g 2839289 REVEND I CATIONS 1. Vehicule de loisirs habitable avec une alimentation electrique de bord, caracterise en ce qu'une pile a combustible (5) est disposee dans la branche de courant continu du reseau de bord (12). 2. Vehicule de loisirs habitable selon la revendication 1, caracterise en ce que du fait de la plus grande capacite electrique de la pile a combustible (5), le reseau de bord (12) peut fonctionner plus longtemps que ce n'est le cas avec une batterie (4) fonctionnant de maniere autonome, sans qu'on ait besoin de rechargement ou de raccordement au reseau public. 3. Vehicule de loisirs habitable selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que la pile a combustible (5) est disposee en parallele par rapport a la batterie (4) disposee dans la branche de courant continu (13). 4. Vehicule de loisirs habitable selon la revendication 1, 2 ou 3, caracterise en ce que plusieurs piles a combustible (5) vent montees en serie ou en parallele dans la branche de courant continu du reseau de bord (12). 5. Vehicule de loisirs habitable selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que la pile a combustible (5) est disposee comme unique fournisseur de courant dans la branche de courant continu (13), et il ny a pas de batterie (4) du reseau de bord (12). 6. Vehicule de loisirs habitable selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, caracterise en ce que la baisse de tension dans la branche de courant continu (13) qui est due a une baisse de la capacite de la batterie (4) apres un fonctionnement autonome assez long est compensee par la pile a combustible (5) montee en parallele par rapport a ladite batterie (4), et les consommateurs peuvent etre alimentes pendant plus longtemps avec une tension et un courant constants. 2839289 7. Vehicule de loisirs habitable selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caracterise en ce que la pile a combustible (5) sert a alimenter tout le circuit de courant continu (13) du vehicule (1). 8. Vehicule de loisirs habitable selon l'une quelconque des revendications 1 a 7, caracterise en ce que la batterie (9) de l 'unite d'entra1nement (8) est protegee a l'encontre d'une decharge profonde grace au fait qu'il y a toujours un fonctionnement en tampon ou un courant de charge qui est emis par la pile a combustible (5) et qui recharge la batterie (4) du vehicule en cas de decharge profonde de celle-ci. 9. Vehicule de loisirs habitable selon l'une quelconque des revendications 1 a 8, caracterise en ce que la batterie (4) et la pile a combustible (5) vent disposees dans la zone de plancher (2) du vehicule (1), et la construction de cette zone de plancher (2) est separee de celle de l'habitacle (3). 10. Vehicule de loisirs habitable selon l'une quelconque des revendications 1 a 9, caracterise en ce qu'un reservoir (6) est fixe par bride a la pile a combustible (5). 11. Vehicule de loisirs habitable selon l'une quelconque des revendications 1 a 10, caracterise en ce que la pile a combustible (5) est reliee de maniere amovible au reservoir remplacable (6), la liaison entre la pile a combustible (5) et le reservoir (6) etant realisee grace a une conduite de carburant (7). 12. Vehicule de loisirs habitable selon l'une quelconque des revendications 1 a 11, caracterise en ce qu'on peut transporter dans la zone du vehicule (1) situee sous chassis plusieurs reservoirs remplacables (6), qui vent echanges au besoin. 13. Vehicule de loisirs habitable selon l'une quelconque des revendications 1 a 12, caracterise en ce que la chaleur perdue degagee par la pile a combustible (5) est utilisee pour chauffer l'interieur du vehicule (1). 11 2839289 14. Vehicule de loisirs habitable selon l'une quelconque des revendications 1 a 13, caracterise en ce que la pile a combustible (5) est disposee dans la zone diune gaine d'air chaud (18), dans la zone d'un vehicule (1) situee sous chassis, et en ce que la chaleur perdue degagee par la pile a combustible (5) est introduite dans le chauffage a air chaud du vehicule (1). 15. Vehicule de loisirs habitable selon l'une quelconque des revendications 1 a 14, caracterise en ce qu' on utilise pour la pile a combustible (5) ce qu' on