Brevet FR2843920A1 — publié le 20040305

DISPOSITIF D'ALIMENTATION ELECTRIQUE POUR VEHICULE ELECTRIQUE Description détaillée de l'invention Domaine technique auquel l'invention se réfère La présente invention concerne un dispositif d'alimentation électrique pour un véhicule électrique tel qu'un scooter et, plus particulièrement, un dispositif d'alimentation électrique pour un véhicule 5 électrique qui puisse simplifier l'isolation d'une ligne d'alimentation électrique d'une alimentation électrique de véhicule et puisse réduire le cot de l'isolation. Art antérieur Il est nécessaire pour un dispositif d'alimentation électrique pour un véhicule électrique de délivrer une haute tension pour commander un moteur électrique comme dispositif d'entraînement et une basse 15 tension pour commander d'autres équipements du véhicule tels que des composants électriques généraux. Un dispositif d'alimentation électrique traditionnel pour un véhicule électrique est décrit, par exemple, dans le brevet japonais mis à l'inspection 20 publique n Hei 6-115479. Ce dispositif d'alimentation électrique utilise, par exemple, une batterie de 48 V comme alimentation électrique principale et fournit cette tension telle quelle comme tension de commande à un dispositif d'entraînement et la tension de la 25 batterie est abaissée par une alimentation électrique stabilisée à courant continu en une basse tension, par SR 23752 JP/PR exemple égale à 12 V, qui est appliquée aux composants électriques généraux tels qu'un dispositif d'éclairage et un dispositif de commande. Autrement dit, à partir de l'alimentation électrique principale, la haute 5 tension (48 V) est directement appliquée au dispositif d'entraînement de sorte qu'une performance de puissance suffisante puisse être présentée et, à partir de l'alimentation électrique stabilisée en courant continu qui abaisse la tension à partir de l'alimentation 10 électrique principale pour générer la basse tension de manière stable, la basse tension (12 V) nécessaire pour les composants électriques généraux tels que le dispositif d'éclairage et le dispositif de commande est appliquée de manière stable sans être influencée, même 15 si la tension d'alimentation électrique de l'alimentation électrique principale présente une variation significative, par la variation de la tension d'alimentation électrique de manière que le dispositif d'éclairage puisse conserver une quantité suffisante 20 d'émission de lumière et que le dispositif de commande puisse fonctionner de manière stable. Problème à résoudre avec l'invention Toutefois, le dispositif d'alimentation électrique 25 pour un véhicule électrique décrit ci-dessus n'est pas configuré en considérant le cas o un utilisateur effectue la maintenance des composants électriques généraux. La raison en est que la différence de tension entre une ligne d'alimentation électrique pour le 30 dispositif d'entraînement et une ligne de masse pour les composants électriques généraux a une valeur élevée SRP 23752 JP/PR de 48 V en comparaison. Si le dispositif d'alimentation électrique décrit ci-dessus est configuré en considérant le cas o l'utilisateur effectue la maintenance, alors l'isolation de la ligne 5 d'alimentation électrique pour le dispositif d'entraînement doit être totalement renforcée et cette configuration est compliquée et augmente le cot. Encore un autre dispositif d'alimentation électrique est disponible, dans lequel un convertisseur 10 continu-continu est utilisé pour une alimentation électrique stabilisée en courant continu de manière à obtenir une basse tension pour faire fonctionner des composants électriques généraux. Toutefois, avec un tel dispositif d'alimentation électrique tel qu'il vient 15 d'être décrit, du fait que le côté primaire et le côté secondaire sont isolés l'un par rapport à l'autre pour empêcher une fuite de haute tension entre ceux-ci, un cot supérieur est nécessaire et une certaine perte est également générée par un transformateur ou similaire à 20 l'intérieur du convertisseur. Cette perte n'est pas souhaitable en particulier avec un véhicule électrique du point de vue d'une utilisation efficace et d'une garantie d'une longue durée de vie de l'alimentation électrique. Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif d'alimentation électrique pour un véhicule électrique dans lequel une isolation d'une ligne d'alimentation électrique pour fournir une tension de commande à un moteur électrique peut être 30 simplifiée et le cot de l'isolation peut être réduit et en outre la perte est faible. SR 23752 JP/PR Moyens pour résoudre le problème De manière à résoudre le problème décrit ci-dessus, selon l'invention, un dispositif d'alimentation 5 électrique pour un véhicule électrique, qui comprend une alimentation électrique de véhicule pour commander un moteur électrique et d'autres équipements du véhicule, a une première caractéristique en ce qu'il comprend des moyens d'application de tension 10 intermédiaire pour établir une ligne définie par une tension intermédiaire entre une tension de commande et une tension de masse de l'alimentation électrique du véhicule comme une ligne de masse pour les autres équipements du véhicule, et des moyens d'alimentation 15 électrique pour produire une tension à appliquer aux dits autres équipements du véhicule, basée sur la tension de commande de l'alimentation électrique du véhicule et la tension intermédiaire. En outre, selon la présente invention, le 20 dispositif d'alimentation électrique pour un véhicule électrique a une deuxième caractéristique en ce que les moyens d'alimentation électrique produisent une tension à impulsions qui varie entre haute et basse autour d'une tension intermédiaire. Par ailleurs, selon la présente invention, le dispositif d'alimentation électrique pour un véhicule électrique a une troisième caractéristique en ce que les moyens d'alimentation électrique varient le rapport cyclique de la tension à impulsions pour ajuster la 30 tension à appliquer aux autres équipements du véhicule. SR 23752 JP/PR Selon la première caractéristique, du fait que la différence de tension entre la tension de commande de l'alimentation électrique du véhicule et la ligne de masse pour les autres équipements du véhicule tels que 5 des composants électriques peut être réduite, la configuration prenant en considération le cas o un utilisateur effectue la maintenance des composants électriques peut être simplifiée. Par exemple, une isolation suffisante peut être obtenue même si 10 l'isolation de la ligne d'alimentation électrique pour l'alimentation électrique du véhicule n'est pas extrêmement renforcée. Par conséquent, une simplification de la configuration peut être obtenue et le cot peut être réduit. En outre, selon la deuxième caractéristique, la basse tension nécessaire pour les autres équipements du véhicule tels que des composants électriques peut être obtenue. Par ailleurs, selon la troisième caractéristique, 20 la tension efficace à appliquer aux autres équipements électriques tels que des composants électriques généraux peut être ajustée en changeant le rapport cyclique de la tension à impulsions. Mode pour réaliser l'invention Ci-après, la présente invention est décrite en détail en référence aux dessins. La figure 1 est un schéma de principe représentant un mode de réalisation de la présente invention. Le présent mode de réalisation est un exemple dans lequel deux batteries 1-1 et 1-2 sont connectées en SR 23752 JP/PR série pour former une alimentation électrique de commande pour entraîner un moteur alors qu'un noeud A des deux batteries 1-1 et 1-2 est connecté à une ligne de masse pour des composants électriques généraux 3 de 5 sorte qu'une tension intermédiaire de 24 V entre la tension de commande de 48 V des batteries 1-1 et 1-2 et la tension de masse soit appliquée à la ligne de masse pour les composants électriques généraux 3 et un onduleur 16 est utilisé pour produire une tension à 10 appliquer aux composants électriques généraux 3 à partir de la tension des batteries 1-1 et 1-2. Les batteries 1-1 et 1-2 peuvent être chargées à partir d'une alimentation électrique par secteur ou similaire par l'intermédiaire d'un chargeur 4 et de 15 fusibles 5, 5. Un dispositif de contrôle 6 comprend un bloc de circuit de contrôle 9, sur lequel sont appliquées en entrée une sortie d'un capteur rotorique 7 pour détecter un angle de rotation d'un moteur 2 et une sortie d'un capteur d'accélération 8, et un circuit 20 de commande 10 comprenant des transistors à effet de champ commandés par le bloc de circuit de contrôle 9. Les composants électriques généraux 3 comprennent un phare, un feu arrière, un feu stop, un avertisseur, des clignotants et un tachymètre. Un interrupteur 25 principal 11 applique la tension des batteries 1-1 et 1-2 au dispositif de contrôle 6 pour activer le dispositif de contrôle 6. Une résistance 12 pour empêcher une électrocution ou un court-circuit est insérée dans la ligne menant à l'interrupteur principal 30 11. SR 23752 JP/PR Le dispositif de contrôle 6 et le tachymètre d'un circuit électrique général 3 sont connectés l'un à l'autre par un photo-coupleur 13 et un disjoncteur 14 est interposé dans une ligne d'alimentation électrique 5 entre la batterie 1-1 et le dispositif de contrôle 6 alors qu'un condensateur 15 est connecté entre la ligne d'alimentation électrique et la ligne de masse. Il faut noter que, dans le présente mode de réalisation, l'interrupteur principal 11 et un levier 10 d'interrupteur principal 17 et le capteur d'accélération 8 et un levier d'accélération 18 sont couplés l'un à l'autre chacun par un câble. En conséquence, les lignes de liaison à l'interrupteur principal 11 et au capteur d'accélération 8 peuvent ne 15 pas être posées longues pour réduire les risques que les lignes puissent être en contact avec la ligne de masse pour les composants électriques généraux 3. Le dispositif d'alimentation électrique du présent mode de réalisation a une configuration telle que celle 20 décrite ci-dessus et, ici, les batteries 1-1 et 1-2 fonctionnent comme une alimentation électrique de véhicule pour commander le moteur électrique et d'autres dispositifs du véhicule; la configuration dans laquelle le noeud A des batteries 1-1 et 1-2 est 25 connecté à la ligne de masse des composants électriques généraux 3 fonctionne comme des moyens d'application de tension intermédiaire pour établir une ligne définie par une tension intermédiaire entre la tension de commande et la tension de masse de l'alimentation 30 électrique du véhicule comme ligne de masse pour les autres équipements du véhicule; et l'onduleur 16 SR 23752 JP/PR fonctionne comme des moyens d'alimentation électrique pour produire une tension à appliquer aux autres équipements du véhicule, basée sur la tension de commande de l'alimentation électrique du véhicule et la tension intermédiaire. Par la suite, le fonctionnement du dispositif d'alimentation électrique est décrit. Premièrement, si l'interrupteur principal 11 est fermé par un actionnement du levier d'interrupteur principal 17, 10 alors la tension des batteries 1-1 et 1-2 est appliquée au dispositif de contrôle 6 par l'intermédiaire de l'interrupteur principal 11 pour démarrer le dispositif de contrôle 6. Le dispositif de contrôle 6 reçoit des sorties du capteur rotorique 7 et du capteur 15 d'accélération 8 comme des entrées de celui-ci et commande l'entraînement du moteur 2 en fonction des entrées. Le bloc de circuit de contrôle 9 du dispositif de contrôle 6 produit la tension de 5 V et l'applique à 20 l'onduleur 16 pour activer celui-ci. Le onduleur 16 fournit une tension qui varie autour de la tension intermédiaire de 24 V avec la tension des deux batteries 1-1 et 1-2, c'est-à-dire la tension qui varie entre 0 V et 48 V, à la ligne d'alimentation électrique 25 pour les composants électriques généraux 3. Pendant ce temps, la tension de 24 V au niveau du noeud A des batteries 11 et 1-2 est appliquée à la ligne de masse pour les composants électriques généraux 3. Par conséquent, la tension de 24 V en courant 30 alternatif qui varie dans une plage de 24 V avec référence à 24 V est appliquée aux composants SR 23752 JP/PR électriques généraux 3 et la différence de tension entre la ligne d'alimentation électrique des batteries 1-1 et 1-2 et la ligne de masse pour les composants électriques généraux 3 est de 24 V. Celle-ci est égale 5 à la moitié de la différence de tension traditionnelle de 48 V. (a) de la figure 2 représente un exemple d'un circuit de l'onduleur 16 utilisé dans la présente invention et, dans le présent exemple, 24 V en courant 10 alternatif sont produits. L'onduleur 16 représenté comprend un circuit d'alimentation électrique IC1, un oscillateur IC2, un photo-coupleur composé d'une photodiode PD et d'un phototransistor PQ, des transistors à effet de champ Q1 et Q2, des diodes D1 à 15 D3, un condensateur Ci et des résistances Ri à R3. Si une tension est appliquée (non représentée) du dispositif de contrôle 6 au circuit d'alimentation électrique ICi, alors le circuit d'alimentation électrique ICi est activé et l'oscillateur IC2 est 20 rendu opérationnel avec une tension provenant du circuit d'alimentation électrique ICi. L'oscillateur IC2 produit une forme d'onde à impulsions ayant un rapport cyclique de 1/2. Le transistor à effet de champ Q1 est commuté à l'état passant avec un niveau haut de 25 la forme d'onde à impulsions et -24 V en référence à une borne de sortie P2 sont sortis sur une autre borne de sortie P1. A cet instant, du fait que la différence de tension entre la source et le drain du transistor à effet de champ Q1 est de 0 V, le condensateur C1 est 30 chargé par le circuit d'alimentation électrique IC1. SR 23752 JP/PR Quand la forme d'onde à impulsions de l'oscillateur IC2 présente un niveau bas, le transistor à effet de champ Q1 est commuté à l'état bloqué. Simultanément, la photodiode PD émet une lumière et le 5 phototransistor PQ est commuté à l'état passant. En conséquence, une tension de charge du condensateur Cl est appliquée au transistor à effet de champ Q2. En conséquence, le transistor à effet de champ Q2 est commuté à l'état passant et +24 V en référence à la 10 borne de sortie P2 sont sortis sur la borne de sortie Pl. La série d'opérations décrite ci-dessus est répétée de manière que la tension de 24 V en courant alternatif en référence à la borne de sortie P2 comme représenté sur (b) de la figure 2 soit produite au niveau de la 15 borne de sortie P1. (a) de la figure 3 représente un autre exemple d'un circuit de l'onduleur 16 utilisé dans la présente invention et, dans le présent exemple, 12 V en courant alternatif sont produits. Il faut noter que des 20 symboles de référence identiques à ceux sur la figure 2 indiquent des parties équivalentes. Le présent exemple est différent de l'onduleur de la figure 2 en ce que les transistors à effet de champ Q1 et Q2 sont commandés entre l'état passant et l'état bloqué avec un 25 tel rapport cyclique que l'onduleur 16 produit une tension ((b) de la figure 3) correspondant à 12 V en courant alternatif en valeur efficace. Quand une tension est appliquée (non représentée) à partir du dispositif de contrôle 6 au circuit 30 d'alimentation électrique ICl, le circuit d'alimentation électrique ICi est activé et SR 23752 JP/PR 1i l'oscillateur IC2 est rendu opérationnel avec une tension provenant du circuit d'alimentation électrique IC1. L'oscillateur IC2 produit deux formes d'onde à impulsions N et P dont les niveaux haut/bas sont 5 opposés les uns aux autres et ont des phases décalés les uns par rapport aux autres. Le transistor à effet de champ Q1 est commuté à l'état passant quand la forme d'onde à impulsions N présente un niveau haut et - 24 V en référence à la borne de sortie P2 sont sortis sur la 10 borne de sortie Pi. A cet instant, du fait que la différence de tension entre la source et le drain du transistor à effet de champ Q1 est de 0 V, le condensateur Cl est chargé par le circuit d'alimentation électrique IC1. Quand la forme d'onde à impulsions N présente un niveau bas, le transistor à effet de champ Q1 est commuté à l'état bloqué. Quand la forme d'onde à impulsions P présente un niveau bas, rapidement la photodiode PD émet de la lumière et le phototransistor 20 PQ est commuté à l'état passant. En conséquence, une tension de charge du condensateur Ci est appliquée à la porte du transistor à effet de champ Q2. En conséquence, le transistor à effet de champ Q2 est commuté à l'état passant et +24 V en référence à la borne de sortie sont 25 sortis sur la borne de sortie Pi. La série d'opérations décrite ci-dessus est répétée de manière qu'une tension de 12 V en courant alternatif en valeur efficace en référence à la borne de sortie P2 comme représenté sur (b) de la figure 3 soit produite au niveau de la borne 30 de sortie P1. SR 23752 JP/PR Si les onduleurs 16 des figures 2 et 3 sont utilisés de manière sélective, alors, que la tension nominale des composants électriques généraux 3 soit 12 V ou 24 V, le dispositif d'alimentation électrique peut se charger aisément de cela. La figure 4 est une vue en élévation de côté schématique représentant un exemple d'un scooter auquel la présente invention est appliquée. En référence à la figure 4, un châssis de scooter 50 est généralement 10 composé d'un châssis principal 51 et d'un châssis latéral 52 qui est bifurqué vers la gauche et vers la droite et s'étend vers l'arrière à partir du châssis principal 51. Un tube de tête 53 est couplé à une portion d'extrémité avant du châssis principal 51 et 15 est renforcé par une plaque gousset 54. Un arbre de direction 55 est supporté en rotation sur le tube de tête 53 et une fourche avant 56 est couplée à une portion d'extrémité inférieure de l'arbre de direction 55. Une roue 58F supportée par un axe 57 est montée au niveau d'une portion inférieure de la fourche avant 56 et un guidon 59 est prévu au niveau d'une portion supérieure de la fourche avant 56. L'arbre de direction 55, la fourche avant 56 et le guidon 59 forment des 25 moyens de direction. En outre, bien que non représenté, un phare est prévu sur le tube de tête 53 et des clignotants sont prévus sur le guidon 59. La portion supérieure de la fourche avant 56 est recouverte par un carter avant 60. Un carter de guidon 30 61 est prévu au-dessus du carter avant 60. Des portions de poignée du guidon 59 font saillie vers la gauche et SR 23752 JP/PR vers la droite du corps du scooter à partir du carter de guidon 61. Un carter central 62 est couplé à une portion inférieure du carter avant 60. Un carter de châssis 63 5 est couplé à une portion arrière du carter central 62. Un siège 64 est supporté au-dessus du carter de châssis 63 et une portion arrière du corps de scooter au-dessus d'une unité de motorisation 65 est recouverte par le carter de châssis 63. L'unité de motorisation 65 10 comprend un moteur électrique comme dispositif d'entraînement et une transmission. Une roue arrière 58R est supportée sur l'unité de motorisation 65. En outre, un amortisseur arrière 67 est fixé entre l'unité de motorisation 65 et le châssis 15 latéral 52 par l'intermédiaire d'une patte de fixation supérieure 66. Un tube de fixation 68 est couplé au châssis latéral 52 et l'unité de motorisation 65 est supportée par le tube de montage 68 au moyen d'un axe de pivot 69. Une portion de fixation de plaque 20 d'immatriculation 70 et un feu arrière 71 sont prévus au niveau d'une portion arrière du carter de châssis 63. Une unité de batteries 72 est disposée au niveau d'une portion inférieure du châssis principal 51 et supportée par des supports 73 et 74 et elle est fixée 25 au niveau de portions avant, arrière et centrale de celle-ci avec des bandes de fixation 75F, 75R et 75C, respectivement. En outre, l'unité de batteries 72 est recouverte par-dessous avec des couvercles 76F et 76R. L'unité de motorisation 65 est refroidie par de 30 l'air circulant dans un tube 77 et l'unité de batteries SR 23752 JP/PR 72 est refroidie par de l'air circulant dans un conduit arrière 78 et un ventilateur d'aspiration d'air 79. L'énergie électrique provenant de l'unité de batteries 72 est fournie au moteur électrique de 5 l'unité de motorisation 65 et aux composants électriques généraux tels que le phare, les clignotants et le feu arrière par l'intermédiaire d'un mécanisme d'alimentation électrique disposé dans un emplacement approprié. Il faut noter qu'une commande pour le 10 mécanisme d'alimentation électrique est produite en réponse à un actionnement d'une poignée d'accélération et de divers interrupteurs prévus sur le guidon 59. La présente invention est appliquée au mécanisme d'alimentation électrique mentionné ci-dessus. La présente invention peut être appliquée non seulement à un scooter, mais également à des véhicules électriques qui comprennent une alimentation électrique de véhicule pour commander un moteur électrique et d'autres équipements de véhicule. En outre, la tension 20 nominale pour l'autre dispositif de véhicule n'est pas limitée à 24 V ou 12 V et, même si la tension nominale est n'importe quelle autre valeur, la tension ayant la valeur appropriée peut être produite facilement en changeant le rapport cyclique de l'onduleur. 25 Effets de l'invention Comme il ressort de la description ci-dessus, selon la présente invention, du fait que la différence 30 de tension entre la tension de commande de l'alimentation électrique du véhicule et la ligne de SR 23752 JP/PR masse pour les autres équipements du véhicule tels que des composants électriques peut être réduite, la configuration considérant le cas o un utilisateur effectue la maintenance des composants électriques peut être simplifiée et le cot peut être réduit. En outre, en changeant le rapport cyclique de la tension à impulsions de l'onduleur, la tension efficace à appliquer à l'autre dispositif de véhicule tel que des composants électriques généraux peut être ajustée 10 facilement. Par ailleurs, en utilisant l'onduleur sans utiliser un convertisseur continu-continu, une alimentation électrique pour les composants électriques généraux qui est de faible cot et de rendement élevé 15 peut être obtenue. Brève description des dessins La figure 1 est un schéma de principe représentant un mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation 20 électrique pour un véhicule électrique de la présente invention. La figure 2 est un schéma des connexions d'un exemple d'un onduleur utilisé dans la présente invention. La figure 3 est un schéma des connexions d'un autre exemple de l'onduleur utilisé dans la présente invention. La figure 4 est une vue en élévation de côté schématique représentant un exemple d'un scooter auquel 30 la présente invention peut être appliquée. SR 23752 JP/PR Description des numéros de référence 1-1, 1-2... batterie, 2... moteur, 3... composants électriques généraux, 4... chargeur, 5... fusible, 6... dispositif de contrôle, 7... capteur rotorique, 8... 5 capteur d'accélération, 9... bloc de circuit de contrôle, 10... circuit de commande, 11... interrupteur principal, 12... résistance, 13... photocoupleur, 14... disjoncteur, 15... condensateur, 16... onduleur, 17... levier d'interrupteur principal, 18... levier d'accélérateur, 10 50... châssis de scooter, 51... châssis principal, 52... châssis latéral, 53... tube de tête, 55... arbre de direction, 56... fourche avant, 58F, 58R... roue, 59... guidon, 60... carter avant, 64... siège, 65... unité de motorisation, 67.. . amortisseur arrière, 71... feu 15 arrière, 72... unité de batteries, ICI... circuit d'alimentation électrique, IC2... oscillateur, Q1, Q2... transistor à effet de champ, PD... photodiode, PQ... phototransistor, Dl à D3... diode, Cl... condensateur, RI à R3... résistance. SR 23752 JP/PR REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation électrique pour un véhicule électrique qui comprend une alimentation électrique (1 -1; 1-2) de véhicule pour commander un moteur électrique (2) et d'autres équipements du véhicule (3) , caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens d'application de tension intermédiaire pour établir une ligne définie par une tension intermédiaire entre une tension de commande et une tension de masse de ladite alimentation électrique 10 du véhicule comme une ligne de masse pour lesdits autres équipements du véhicule, et - des moyens d'alimentation électrique pour produire une tension à appliquer aux dits autres équipements du véhicule, basée sur la tension de 15 commande de ladite alimentation électrique du véhicule et la tension intermédiaire. 2. Dispositif d'alimentation électrique pour un véhicule électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation 20 électrique produisent une tension à impulsions qui varie entre haute et basse autour d'une tension intermédiaire. 3. Dispositif d'alimentation électrique pour un véhicule électrique selon la revendication 2, 25 caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation électrique varient le rapport cyclique de la tension à impulsions pour ajuster la tension à appliquer aux dits autres équipements du véhicule (3) . SR 23752 JP/PR