Brevet FR2848602A1 — publié le 20040618

La présente invention concerne un système de motorisation d'un véhicule. Plus particulièrement, l'invention concerne un système de motorisation qui comporte - un moteur thermique; - un convertisseur électrique réversible d'énergie électrique en énergie mécanique, triphasé, mécaniquement accouplé au moteur thermique; - des moyens de stockage d'énergie électrique - un convertisseur électrique réversible interposé entre le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique et les moyens de stockage d'énergie et apte à convertir une tension alternative triphasée en au moins une tension continue et inversement, et - une unité de contrôle et de commande de ces différents organes. Par convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique, on entend une machine électrique réversible, en ce sens qu'elle est apte à fonctionner en 20 alternateur, en étant entraînée par exemple par le moteur thermique du véhicule et en moteur électrique, par exemple pour démarrer le moteur thermique ou fournir un couple supplémentaire d'assistance au moteur thermique pour assurer la propulsion du véhicule. De nombreux véhicules tels que par exemple des bus à usage principalement urbain, sont également pourvus de différents équipements dont certains présentent des puissances de l'ordre du kilowatt ou de plusieurs kilowatts. Du fait de l'importance de cette puissance, ces 30 équipements, qui sont appelés " équipements auxiliaires ", sont mécaniquement accouplés au moteur thermique du véhicule, par l'intermédiaire par exemple de courroies et de poulies correspondantes. On conçoit cependant que de telles structures présentent un certain nombre d' inconvénients, notamment en raison de problèmes d'implantation de ces équipements autour du moteur du véhicule. A titre d'exemple, on peut citer un climatiseur de véhicule dont le compresseur est entraîné par le moteur thermique, par l'intermédiaire de poulies et d'une courroie. Un tel compresseur est alors relié par l'intermédiaire de canalisations de grandes longueurs, aux 10 autres éléments de ce climatiseur. On a alors tenté de résoudre ces problèmes en remplaçant l'accouplement mécanique de l'équipement auxiliaire par des moyens de motorisation électriques de celui-ci. Ainsi, par exemple, on a tenté de remplacer un système à poulies et courroie d'entraînement par exemple d'un compresseur de climatiseur, ou d'autres équipements auxiliaires du véhicule, par un moteur électrique d'entraînement de ce compresseur, mais l'on s'est alors 20 heurté à des problèmes d'insuffisance notamment de capacité des moyens de stockage d'énergie électrique du véhicule, pour assurer l'alimentation de tels équipements auxiliaires, ceux-ci présentant une puissance trop importante. Le but de l'invention est de résoudre ces problèmes. 25 A cet effet, l'invention a pour objet un système de motorisation d'un véhicule, du type comprenant - un moteur thermique; - un convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique, triphasé, mécaniquement accouplé au 30 moteur thermique - des moyens de stockage d'énergie électrique; - un convertisseur électrique réversible interposé entre le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique et les moyens de stockage d'énergie électrique et apte à convertir une tension alternative triphasée en au moins une tension continue et inversement - et une unité de contrôle et de commande de ces différents organes; caractérisé en ce qu'au moins un équipement auxiliaire triphasé du véhicule est également raccordé au convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique et est associé à des moyens de commande de son activation/désactivation et en ce que l'unité de contrôle et 10 de commande est raccordée à ces moyens de commande pour déterminer l'état d'activation/désactivation de cet équipement, afin: - lorsque l'équipement auxiliaire est désactivé, de contrôler le fonctionnement des différents organes selon 15 un premier mode de fonctionnement dans lequel le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique fonctionne de manière classique, en moteur électrique ou en alternateur; et - lorsque l'équipement auxiliaire est activé, de 20 contrôler le fonctionnement des différents organes selon un second mode de fonctionnement dans lequel le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique fonctionne en alternateur d'alimentation de l'équipement auxiliaire. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de ce système de motorisation: - l'équipement auxiliaire est un climatiseur du véhicule dont un compresseur est entraîné par un moteur électrique triphasé raccordé au convertisseur réversible 30 d'énergie électrique en énergie mécanique; - l'unité de contrôle et de commande est adaptée pour couper le moteur thermique du véhicule en cas d'arrêt prolongé de celui-ci et pour redémarrer ce moteur lorsque le conducteur du véhicule agit sur une commande de celui-ci. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé, qui représente un système synoptique illustrant la structure et 5 le fonctionnement d'un système de motorisation selon l'invention. On reconnaît en effet sur cette figure, un système de motorisation d'un véhicule qui comporte, de façon classique, un moteur thermique désigné par la référence 10 générale 1 qui est associé et mécaniquement accouplé à un convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique. Dans l'exemple illustré, ce convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique est plus précisément un alterno-démarreur triphasé. Cet alterno-démarreur est désigné par la référence générale 2 et cet ensemble moteur thermique et alternodémarreur est raccordé par exemple à une boîte de vitesses 3 reliée aux roues motrices du véhicule. Le moteur thermique 1 est également associé de façon 20 classique à un alternateur désigné par la référence générale 4, par l'intermédiaire d'un mécanisme à courroie et poulies, désigné par la référence générale 5. De façon classique, la sortie de cet alternateur est reliée à des moyens de stockage d'énergie électrique 6, tels 25 qu'une batterie de stockage d'énergie électrique du véhicule, permettant d'assurer l'alimentation de divers équipements électriques de faible puissance, tels que ceux désignés par la référence 7 sur cette figure, ces équipements étant appelés de façon générale, des 30 " équipements de servitude " et comprenant par exemple des moyens d'éclairage du véhicule, etc... En règle générale, ces équipements de servitude présentent une puissance inférieure à 0,5 kw. Dans le système selon l'invention, l'alternodémarreur 2 est formé par une machine asynchrone triphasée, raccordée à travers un convertisseur 8 à des moyens de stockage d'énergie électrique à courant continu 9, constitués également par exemple par une batterie. Le convertisseur 8 est en fait un convertisseur réversible apte à convertir une tension alternative triphasée en sortie de l'alternodémarreur 2, en une tension continue de charge des moyens de stockage d'énergie 9, 10 lorsque l'alterno-démarreur fonctionne en alternateur, et inversement une tension continue délivrée par les moyens de stockage d'énergie 9, en une tension alternative triphasée d'alimentation de l'alterno-démarreur lorsque celui-ci fonctionne en moteur. Une unité de contrôle et de commande 10 raccordée à ces différents organes permet d'en assurer la commande de façon classique. Ainsi, par exemple, lors du démarrage du moteur thermique du véhicule, l'alterno-démarreur fonctionne en 20 moteur électrique alimenté à partir des moyens de stockage d'énergie électrique 9, par l'intermédiaire du convertisseur 8. Ceci permet alors de lancer le moteur thermique. Dans certaines phases de fonctionnement de ce moteur 25 thermique, notamment lorsqu'un couple important est demandé, l'alterno-demarreur 2 peut également être commandé en moteur de fourniture d'un couple d'assistance à la propulsion du véhicule. Lorsque le véhicule est à l'arrêt prolongé, c'est-à30 dire pendant une période de temps supérieure à un seuil prédéterminé par exemple, le moteur thermique peut être coupé par l'unité de contrôle et de commande, et ce pour des questions de réduction des rejets polluants dans l'environnement. Le redémarrage de ce moteur est alors provoqué par cette unité à la suite d'une action du conducteur du véhicule, par exemple en enclenchant une vitesse, etc..., de façon classique. Au moins un équipement dit " auxiliaire " triphasé du véhicule, est également raccordé à l'alterno-démarreur, en parallèle sur le convertisseur 8 et les moyens de stockage d'énergie 9. Cet équipement est désigné par la référence générale 10 11 sur cette figure et est par exemple formé par un climatiseur du véhicule. Ce climatiseur comporte alors, de façon classique, un compresseur désigné par la référence générale 12 et un moteur électrique triphasé d'entraînement de celui-ci, 15 désigné par la référence générale 13. Ce climatiseur est également associé à des moyens de commande de son activation/désactivation désignés par la référence générale 14 et comprenant par exemple un interrupteur ou des moyens de régulation de la température 20 dans le véhicule. Ces moyens sont également raccordés à l'unité de contrôle et de commande 10, pour délivrer un signal d'informations relatif à cet état d'activation ou de désactivation de cet équipement à cette unité. Si le climatiseur 11 est désactivé, l'unité de contrôle et de commande 10 pilote les différents organes. décrits précédemment, selon le premier mode de fonctionnement classique qui a été décrit, c'est-à-dire en faisant fonctionner l'alterno-démarreur en moteur de 30 démarrage du moteur thermique du véhicule, ou en alternateur par exemple lors de phases de freinage du véhicule pour assurer la recharge des moyens de stockage d'énergie électrique 9. On notera à cet égard, que des moyens de freinage électriques autres peuvent également être embarqués à bord du véhicule. Par contre, lorsque l'équipement auxiliaire il est 5 activé, l'unité de contrôle et de commande 10 pilote les différents organes décrits précédemment selon un second mode de fonctionnement dans lequel 1'alternodémarreur fonctionne uniquement en alternateur d'alimentation du moteur électrique triphasé 13 d'entraînement de cet équipement 10 auxiliaire 11. Ceci permet alors de résoudre les problèmes évoqués précédemment concernant les capacités insuffisantes des moyens de stockage d'énergie embarqués, dans la mesure o l'équipement auxiliaire est directement alimenté en 15 triphasé, à partir de la sortie de l'alterno-démarreur. Comme il est relié électriquement à l'alternodémarreur 2, l'équipement auxiliaire 11 peut être éloigné du moteur thermique 1, ce qui libère de la place autour de ce moteur thermique 1, conformément au but de l'invention. Parmi les avantages de l'invention, on notera que l'absence de moyens d'accouplement mécanique de l'équipement auxiliaire 11 au moteur thermique 1 se traduit par une économie. De plus, plusieurs véhicules peuvent être pourvus 25 d'alterno-démarreurs 2 identiques, de convertisseur 8 identiques et de moyens de stockage 9 identiques, tout en étant équipés d'équipements auxiliaires 1l qui diffèrent les uns des autres. Cela se traduit par une standardisation des véhicules. En outre, il est plus aisé de connecter un équipement auxiliaire électrique 11 à l'alterno-démarreur 2 que d'accoupler mécaniquement un équipement auxiliaire classique à un moteur thermique. Il est également plus aisé de retirer un équipement auxiliaire électrique 11 connecté à l'alterno-démarreur 2 qu'un équipement auxiliaire classique accouplé mécaniquement à un moteur thermique. Cela confère un caractère modulaire au système de motorisation selon l'invention. Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés et d'autres équipements auxiliaires peuvent être raccordés de cette façon à la sortie de l'alterno-démarreur. REVENDICATIONS 1- Système de motorisation d'un véhicule, du type comprenant: - un moteur thermique (1) - un convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique (2), triphasé, mécaniquement accouplé au 10 moteur thermique; - des moyens de stockage d'énergie électrique (9); - un convertisseur électrique réversible (8) interposé entre le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique (2) et les moyens de 15 stockage d'énergie électrique (9) et apte à convertir une tension alternative triphasée en au moins une tension continue et inversement; et une unité (10) de contrôle et de commande de ces différents organes; caractérisé en ce qu'au moins un équipement auxiliaire triphasé (11) du véhicule est également raccordé au convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique (2) et est associé à des moyens de commande (14) de son activation/désactivation et en ce que l'unité de 25 contrôle et de commande (10) est raccordée à ces moyens de commande (14) pour déterminer l'état d'activation/désactivation de cet équipement, afin: - lorsque l'équipement auxiliaire est désactivé, de contrôler le fonctionnement des différents organes selon-un 30 premier mode de fonctionnement dans lequel le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique fonctionne de manière classique, en moteur électrique ou en alternateur; et - lorsque l'équipement auxiliaire est activé, de contrôler le fonctionnement des différents organes selon un second mode de fonctionnement dans lequel le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique (2) 5 fonctionne en alternateur d'alimentation de l'équipement auxiliaire (11). 2- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement auxiliaire (11) est un climatiseur du véhicule 10 dont un compresseur (12) est entraîné par un moteur électrique triphasé (13) raccordé au convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique (2). 3- Système selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce que l'unité de contrôle et de commande (10) est adaptée pour couper le moteur thermique (1) du véhicule en cas d'arrêt prolongé de celui-ci et pour redémarrer ce moteur lorsque le conducteur du véhicule agit sur une commande de celui-ci.