Brevet FR2941179A1 — publié le 20100723

La présente invention concerne un prolongateur d'autonomie pour véhicule automobile électrique, une platine de liaison agencée sur un véhicule automobile pour recevoir un prolongateur d'autonomie, et un véhicule automobile en tant que tel comprenant un tel prolongateur d'autonomie. Un véhicule électrique présente l'avantage de limiter la pollution générée par l'ensemble des véhicules automobiles, notamment en réduisant l'émission de gaz à effet de serre par rapport aux véhicules thermiques. Toutefois, l'inconvénient d'un véhicule électrique est sa faible autonomie, de l'ordre de 150 kilomètres avec les batteries disponibles. D'autre part, il existe des situations particulières, comme un déplacement en zones embouteillées, pour lesquelles l'utilisation de certains accessoires comme la climatisation ou le chauffage, nécessite une énergie électrique très importante, dépassant même celle consommée par un moteur électrique. Ces situations sont très défavorables à l'autonomie des véhicules électriques. Pour pallier à ces inconvénients, une solution consiste à équiper un véhicule automobile électrique d'un prolongateur d'autonomie, aussi couramment dénommé par son terme anglo-saxon de � range extender �, qui consiste en un dispositif de génération d'électricité qui est embarqué à bord du véhicule, qui peut n'être activé qu'en cas de besoin, et qui est relié au circuit électrique haute tension de la chaîne de traction du véhicule afin de suppléer la batterie et augmenter l'autonomie du véhicule. Un tel prolongateur d'autonomie peut consister en un générateur de l'ordre 25 de 5 à 10 kW, basé sur un convertisseur électrique à partir d'un petit moteur thermique, ou sur toute autre technique de génération électrique. Une première approche consiste à prévoir un tel prolongateur d'autonomie de manière permanente dans la structure du véhicule automobile. Un 30 inconvénient de cette solution est qu'elle augmente le coût et la complexité du véhicule électrique alors que pour un nombre important de cas, le prolongateur d'autonomie ne sera pas utile. Ainsi, une seconde approche consiste à imaginer un prolongateur d'autonomie optionnel, qui devient amovible. Le document JP11341606 propose une telle solution dans laquelle le prolongateur d'autonomie se présente sous la forme d'une remorque qu'il suffit d'accrocher à l'arrière du véhicule et de relier électriquement au véhicule. Cette solution est contraignante car l'utilisation du prolongateur d'autonomie se fait alors au détriment de la facilité de manoeuvre du véhicule et de sa performance aérodynamique. Le document US2005179262 propose un prolongateur d'autonomie amovible, qui peut se loger au sein du véhicule automobile par une simple liaison électrique avec le véhicule. Toutefois, cette solution ne permet pas de garantir une fixation mécanique performante et ne résout pas le problème technique de la localisation exacte du dispositif au sein du véhicule, garantissant une entrée d'air suffisante pour son moteur thermique, une sortie des gaz d'échappement, une isolation acoustique suffisante pour ne pas déranger les passagers du véhicule... L'objet général de l'invention est de fournir une solution permettant le positionnement amovible optimisé d'un prolongateur d'autonomie au sein d'un véhicule électrique, qui ne comprend pas les inconvénients de l'état de la technique. A cet effet, l'invention propose un prolongateur d'autonomie pour véhicule automobile électrique, comprenant une interface de connexions permettant sa liaison amovible avec un véhicule automobile, cette interface de connexions comprenant au moins une liaison électrique haute tension, caractérisé en ce que l'interface de connexions comprend au moins une autre connexion de type hydraulique. Le prolongateur d'autonomie peut comprendre un composant de type moteur thermique consommant un carburant pour générer de l'électricité, caractérisé en ce que l'interface de connexions comprend au moins une liaison avec le véhicule automobile pour évacuer les gaz d'échappement générés par la consommation du carburant vers un échappement prévu sur le véhicule automobile. Le prolongateur d'autonomie peut comprendre au moins un dispositif de traitement anti-pollution des gaz d'échappement, comme un catalyseur trois voies, un piège à oxydes d'azote (NOx), un filtre à particules. Le prolongateur d'autonomie peut comprendre au moins une connexion reliée à son composant de type moteur thermique de sorte de permettre de l'alimenter en carburant et/ou en air, depuis une entrée aménagée au sein du véhicule automobile. Il peut comprendre deux connexions permettant de le relier à un circuit thermique du véhicule automobile pour mettre en oeuvre une fonction de refroidissement. II peut comprendre une autre connexion de type basse tension pour 25 permettre sa liaison avec le circuit basse tension du véhicule automobile. Il peut comprendre des moyens de guidage permettant de faciliter son approche lors d'une phase de liaison avec un véhicule automobile et comprendre des moyens de fixation permettant de garantir sa fixation sur un 30 véhicule automobile. Il peut se présenter sous une forme compacte enveloppée dans un boîtier comprenant sur une face extérieure l'ensemble des connexions vers un véhicule automobile. L'invention porte aussi sur une platine de liaison pour relier un prolongateur d'autonomie de manière amovible sur un véhicule automobile, comprenant un connecteur haute tension, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un connecteur hydraulique parmi : - une entrée en carburant ; et/ou -une sortie pour évacuer des gaz d'échappement ; et/ou - une entrée pour une liaison à un circuit thermique du véhicule automobile ; et/ou -une sortie pour une liaison à un circuit thermique du véhicule automobile. La platine de liaison peut comprendre au moins une connexion supplémentaire parmi : -un moyen de fixation mécanique d'un prolongateur d'autonomie ; et/ou -des pions de guidage pour permettre le bon positionnement d'un prolongateur d'autonomie ; et/ou - un connecteur basse tension ; et/ou -un bouton poussoir permettant de couper le connecteur haute tension en l'absence d'un prolongateur d'autonomie. La platine peut se présenter sous la forme d'un socle plat comprenant l'ensemble des connexions vers un prolongateur d'autonomie. L'invention porte aussi sur un véhicule automobile électrique comprenant une telle platine de liaison, de manière à coopérer avec un prolongateur 30 d'autonomie tel que décrit précédemment. La platine de liaison peut être disposée par l'intermédiaire d'un dispositif amortissant sur le véhicule automobile, de manière à amortir les vibrations engendrées par un prolongateur d'autonomie et réduire le bruit. Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode d'exécution particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : La figure 1 représente schématiquement en vue de dessus quelques éléments d'un véhicule automobile électrique selon un mode d'exécution de l'invention. La figure 2 représente schématiquement un agencement d'un prolongateur d'autonomie sur un véhicule automobile électrique selon le mode d'exécution de l'invention. La figure 1 illustre un véhicule automobile 1 équipé d'un moteur électrique 2 qui transmet un couple aux roues 3 par l'intermédiaire d'un réducteur 4 et d'un différentiel 5. Le véhicule comprend de plus une batterie de traction 6, un prolongateur d'autonomie 7, éventuellement couplé à un convertisseur de tension 13 (DC/DC), et un éventuel dispositif auxiliaire haute tension 8 comme par exemple un compresseur électrique de climatisation. Ces derniers éléments sont reliés électriquement entre eux par un réseau électrique haute tension 9, de 200 à 400 V. Le véhicule comprend de plus un convertisseur 10 permettant de transformer la haute tension en basse tension, de l'ordre de 14V, afin d'alimenter les différents équipements électriques du véhicule, comme le lève-vitre, les feux,... Une unité de commande électronique 11, reliée électriquement aux différents éléments précédents, pilote l'ensemble du dispositif de traction du véhicule. Elle peut aussi être reliée à un navigateur 12. Le concept de l'invention consiste en un prolongateur d'autonomie amovible, dont la connexion avec le véhicule automobile est agencée de manière à permettre sa mise en place et son retrait de manière conviviale, rapide et efficace. La figure 2 illustre un agencement permettant une telle liaison amovible avec un véhicule automobile dans le cas d'un prolongateur d'autonomie comprenant un moteur thermique interne, essence ou diesel. Le prolongateur d'autonomie a besoin des interfaces suivantes avec le véhicule automobile pour son fonctionnement : - une alimentation en carburant et en air pour le fonctionnement de son moteur thermique ; -une sortie pour les gaz d'échappement générés par le fonctionnement de son moteur thermique ; - une entrée et une sortie de liquide de refroidissement pour son refroidissement, cette solution étant optionnelle car pouvant être interne au prolongateur d'autonomie ; -au moins une connexion électrique haute tension pour sa liaison avec le circuit électrique du véhicule permettant la mise en oeuvre de génération électrique au profit du véhicule automobile ; - au moins une connexion électrique basse tension pour le fonctionnement de certains équipements internes. Ces interfaces sont mises en oeuvre de manière amovible et conviviale grâce à une platine de montage/démontage du prolongateur d'autonomie positionnée sur le véhicule automobile. Cette platine 20 est représentée sur la figure 2. Elle consiste en un socle rectangulaire plat 29 sur lequel sont disposées plusieurs connexions qui seront détaillées ci-dessous. Ce socle 29 est avantageusement disposé sur le plancher du coffre 30, avec un dispositif de suspension anti-vibration et anti-bruit. La platine de liaison 20 du prolongateur d'autonomie comprend d'abord des moyens de fixation mécanique, sous la forme de quatre ouvertures 21 destinées à recevoir la fixation par vis du prolongateur d'autonomie 7, aménagé dans un boitier parallélépipédique qui comprend des pattes 15 dans chaque angle destinées à venir coopérer avec les ouvertures 21 de la platine, pour mettre en oeuvre la fixation par vissage. En variante, toute autre liaison mécanique, simple à mettre en oeuvre tout en garantissant une bonne fixation pour éviter les vibrations et permettre une bonne isolation acoustique, peut être envisagée, par exemple à base de crochets de fixation. Ensuite, la platine 20 comprend trois pions de guidage 22 permettant de faciliter le positionnement du prolongateur d'autonomie 7 sur la platine 20 dans son approche sensiblement verticale selon la direction F, et garantir ainsi la bonne coopération des différentes connexions entre le prolongateur d'autonomie et le véhicule automobile. Ces pions 22 consistent en des petites tiges cylindriques, qui coopèrent avec des ouvertures de géométrie correspondante (non représentées), éventuellement coniques pour faciliter l'approche, aménagées dans la partie inférieure du boitier du prolongateur d'autonomie. Tout autre nombre de pions, et toute autre forme de pions de guidage est envisageable. En variante, ces pions pourraient se trouver sur la face inférieure du prolongateur d'autonomie et coopérer avec des ouvertures aménagées à la surface de la platine. La platine 20 comprend ensuite un premier connecteur électrique femelle 23 haute tension (entre 200 et 400 V) et haute puissance, pour relier le prolongateur d'autonomie à la chaîne de traction du véhicule, et apporter l'électricité générée par le prolongateur d'autonomie au véhicule automobile, en remplissant ainsi la fonction de prolongation d'autonomie, en addition de la batterie 6 du véhicule. La platine comprend de plus un second connecteur électrique femelle 24 basse tension (inférieure ou égale à 14V) et basse puissance, permettant l'alimentation électrique de certains composants internes au prolongateur d'autonomie, comme un calculateur interne ou tout dispositif de contrôle/commande du prolongateur d'autonomie. Ces connecteurs coopèrent avec des connecteurs mâles, non représentés, présents sur le boîtier du prolongateur d'autonomie. En variante, ces connecteurs pourraient être inversés, les connecteurs mâles se trouvant sur la platine 20. Un contact poussoir 31 garantit la coupure de la haute tension au niveau du connecteur femelle 23 en l'absence du prolongateur d'autonomie sur la platine, pour assurer la sécurité du dispositif. La platine 20 comprend de plus une liaison 25 formant une entrée en carburant pour le moteur thermique du prolongateur d'autonomie et une liaison 26 formant une sortie pour les gaz d'échappement générés par ce moteur. La liaison 25 peut consister en un connecteur auto-obturant reliant le réservoir interne du prolongateur d'autonomie à une goulotte de remplissage aménagée dans la carrosserie. En variante, le réservoir du prolongateur d'autonomie peut être amovible, et rempli hors du véhicule automobile. Dans un tel cas, la liaison 25 n'est plus nécessaire, peut être supprimée ou simplement automatiquement obturée après positionnement du prolongateur d'autonomie, pour éviter la multiplication de platines différentes. Selon une autre variante, le réservoir peut être disposé au sein du véhicule automobile et la liaison 25 permet alors de relier le prolongateur d'autonomie à ce réservoir. Le prolongateur d'autonomie peut comprendre des dispositifs anti-pollution comme un catalyseur trois voies, un piège à oxydes d'azote NOx, un filtre à particules..., permettant de transmettre au véhicule automobile par la liaison 26 des gaz d'échappement déjà au moins partiellement dépollués. Cette solution évite de disposer ces dispositifs anti- pollution sur le véhicule automobile alors qu'ils ne sont utiles qu'en présence du prolongateur d'autonomie. La platine 20 présente de plus deux connecteurs 27, 28 représentant respectivement une entrée et une sortie pour un liquide de refroidissement permettant de relier le circuit de refroidissement du prolongateur d'autonomie à un circuit thermique du véhicule automobile, comme le circuit de refroidissement de la chaîne de traction ou du chauffage de l'habitacle du véhicule automobile. En variante, le prolongateur d'autonomie peut présenter son propre circuit de refroidissement interne fonctionnant de manière autonome. Dans un tel cas, ces connecteurs 27, 28 peuvent être supprimés ou auto-obturés lors d'une liaison avec un tel prolongateur d'autonomie. La platine 20 présente de plus une connexion non représentée reliant l'alimentation en air du moteur du prolongateur d'autonomie à une entrée d'air aménagée sur le véhicule automobile. Le prolongateur d'autonomie comprend de même sur sa face inférieure un module de connexion avec le véhicule automobile comprenant toutes les connexions complémentaires aptes à coopérer avec la platine de liaison du véhicule automobile. Le mode d'exécution précédent à été illustré à l'aide d'un prolongateur d'autonomie comprenant un moteur thermique. Toutefois, le concept de l'invention peut s'appliquer à tout autre type de prolongateur d'autonomie consistant en tout type de générateur électrique. II peut s'agir d'une pile à combustible alimentée en hydrogène, d'une pile à combustible avec reformeur alimenté en carburant hydrogéné... Plus généralement, le générateur d'autonomie peut contenir tout composant permettant de générer de l'électricité en consommant un composé chimique. D'autre part, comme cela a été explicité ci-dessus, certaines interfaces du mode d'exécution présenté sont optionnelles, car elles dépendent du prolongateur d'autonomie, qui peut avoir certaines fonctions intégrées, ou présenter diverses technologies. Ainsi, le concept de l'invention sera repris dès lors que sera implémentée une platine comprenant les connexions fonctionnelles principales du prolongateur d'autonomie, principalement électriques, hydrauliques et mécaniques, ou en tous cas comprenant au moins une autre connexion, de type hydraulique, que la connexion électrique haute tension. Une solution restera dans le concept de l'invention même si une ou plusieurs connexions sont aménagées hors de la platine principale de liaison. On remarque que la solution de la présente invention présente les avantages suivants : Comme la liaison du prolongateur d'autonomie est réalisée par un prolongateur d'autonomie disposé dans un boîtier et comprenant une face de connexion coopérant avec une platine de connexion disposée sur le véhicule automobile, la fixation amovible du prolongateur d'autonomie est facile et conviviale ; - Cette solution permet l'installation rapide d'un prolongateur d'autonomie chez tout concessionnaire ou garagiste, éventuellement par le conducteur lui-même, permet d'envisager un principe de location des prolongateurs d'autonomie, qui ne seraient loués et utilisés qu'occasionnellement en cas de longs trajets ; Le prolongateur d'autonomie peut intégrer toutes les fonctions essentielles pour son fonctionnement, de manière à simplifier la structure permanente du véhicule automobile ; Le prolongateur d'autonomie est fixé selon une solution limitant les vibrations et la gêne acoustique. Revendications: 1. Prolongateur d'autonomie pour véhicule automobile électrique, comprenant une interface de connexions permettant sa liaison amovible avec un véhicule automobile, cette interface de connexions comprenant au moins une liaison électrique haute tension, caractérisé en ce que l'interface de connexions comprend au moins une autre connexion de type hydraulique. 2. Prolongateur d'autonomie pour véhicule automobile électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un composant de type moteur thermique consommant un carburant pour générer de l'électricité, caractérisé en ce que l'interface de connexions comprend au moins une liaison avec le véhicule automobile pour évacuer les gaz d'échappement générés par la consommation du carburant vers un échappement prévu sur le véhicule automobile. 3. Prolongateur d'autonomie pour véhicule automobile électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de traitement anti-pollution des gaz d'échappement, comme un catalyseur trois voies, un piège à oxydes d'azote (NOx), un filtre à particules. 4. Prolongateur d'autonomie pour véhicule automobile électrique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une connexion reliée à son composant de type moteur thermique de sorte de permettre de l'alimenter en carburant et/ou en air, depuis une entrée aménagée au sein du véhicule automobile. 5. Prolongateur d'autonomie pour véhicule automobile électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux connexions permettant de le relier à un circuit thermique du véhicule automobile pour mettre en oeuvre une fonction de refroidissement. 6. Prolongateur d'autonomie pour véhicule automobile électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une autre connexion de type basse tension pour permettre sa liaison avec le circuit basse tension du véhicule automobile. 7. Prolongateur d'autonomie pour véhicule automobile électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage permettant de faciliter son approche lors d'une phase de liaison avec un véhicule automobile et en ce qu'il comprend des moyens de fixation (15) permettant de garantir sa fixation sur un véhicule automobile. 8. Prolongateur d'autonomie pour véhicule automobile électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il se présente sous une forme compacte enveloppée dans un boîtier comprenant sur une face extérieure l'ensemble des connexions vers un véhicule automobile. 9. Platine de liaison pour relier un prolongateur d'autonomie de manière amovible sur un véhicule automobile, comprenant un connecteur haute tension (23), caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un connecteur hydraulique parmi : -une entrée (25) en carburant ; et/ou - une sortie (26) pour évacuer des gaz d'échappement ; et/ou - une entrée (27) pour une liaison à un circuit thermique du véhicule automobile ; et/ou - une sortie (28) pour une liaison à un circuit thermique du véhicule 25 automobile. 10. Platine de liaison selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une connexion supplémentaire parmi : - un moyen de fixation mécanique (21) d'un prolongateur d'autonomie ; et/ou 30 -des pions de guidage (22) pour permettre le bon positionnement d'un prolongateur d'autonomie ; et/ou-un connecteur (24) basse tension ; et/ou -un bouton poussoir (31) permettant de couper le connecteur haute tension (23) en l'absence d'un prolongateur d'autonomie. 11. Platine de liaison selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce qu'elle se présente sous la forme d'un socle plat comprenant l'ensemble des connexions vers un prolongateur d'autonomie. 12. Véhicule automobile électrique comprenant une platine de liaison selon l'une des revendications 9 à 11, de manière à coopérer avec un prolongateur d'autonomie selon l'une des revendications 1 à 8. 13. Véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la platine de liaison est disposée par l'intermédiaire d'un dispositif amortissant sur le véhicule automobile, de manière à amortir les vibrations engendrées par un prolongateur d'autonomie et réduire le bruit.15