Brevet FR2957026A1 — publié le 20110909

VEHICULE ELECTRIQUE, NOTAMMENT BICYCLETTE, ET MODULE AUTONOME POUR UN TEL VEHICULE La présente invention concerne un module d'alimentation électrique hybride et un véhicule, notamment une bicyclette, équipé d'un tel module d'alimentation. Etat de la technique On connaît dans l'état de la technique les modèles d'utilité chinois CN201150011 et CN201161664 décrivant une bicyclette hybride comportant un moteur à explosion à quatre temps de faible cylindrée associé à un moteur électrique sans balais, ainsi qu'une batterie. Le moteur électrique agit également en récupérateur d'énergie pour recharger la batterie. Le modèle d'utilité CN201150011 décrit plus précisément un dispositif d'alimentation du véhicule, qui comprend un moteur à combustion interne, un moteur électriques, un régulateurs de charge, des batteries, et un contrôleur de démarreur. Le moteur à combustion interne et le moteur électrique sont reliés par un arbre de liaison. Le moteur électrique assure le démarrage du moteur à combustion interne par l'intermédiaire du contrôleur de charge pour charger la batterie. Le générateur peut être utilisé pour recharger la batterie directement sur le groupe, ainsi que pour le démarrage du moteur à combustion interne. Le modèle d'utilité CN201161664 décrit une moto hybride dont la roue arrière est entraînée par le moteur électrique et moteur à combustion interne, séparément ou conjointement. Inconvénient de l'art antérieur Cette solution nécessite une conception coûteuse de la bicyclette et une intégration des différents organes moteur et de stockage d'énergie. Plus particulièrement, l'invention vise à réduire les nuisances sonores du moteur à explosion, et35 à proposer un module autonome de fourniture d'énergie électrique, pouvant remplacer ou compléter une batterie d'alimentation. Solution apportée par l'invention L'invention concerne un module autonome intégrant une batterie, rechargée par un ensemble intégré au module, comprenant un moteur à explosion couplé mécaniquement à un générateur électrique, l'ensemble étant intégré dans un boîtier insonorisé présentant une enveloppe à double paroi assurant l'isolation phonique. L'ensemble est suspendu élastiquement par rapport audit boîtier pour limiter la transmission des vibrations mécaniques. Avantageusement, l'espace compris entre les deux parois forme un réservoir d'eau de refroidissement du moteur à explosion. L'invention concerne notamment un véhicule électrique comportant un moteur principal ou d'appoint alimenté par une source d'alimentation électrique caractérisé en ce que ladite source comprend un module autonome formé par un boîtier insonorisé intégrant un moteur à explosion et une génératrice électrique, ainsi qu'une batterie électrique, le boîtier intégrant en outre un circuit électronique de puissance gérant la charge de la batterie et commandant le démarrage du moteur à explosion par l'entraînement par la génératrice, et l'interruption du moteur à explosion lorsque le niveau de charge de référence est atteinte. Avantageusement, le boîtier comprend une enveloppe double assurant l'isolation phonique. De préférence, le volume délimité par l'enveloppe double est rempli par un liquide de refroidissement. Selon une variante préférée, le moteur à explosion et a génératrice sont reliés audit boîtier par des suspensions élastiques. L'ensemble forme un moteur hybride série. Grâce aux batteries à anodes au titanate de lithium on dispose d'une capacité de charge du même ordre de grandeur que la capacité maximale de décharge. L'engin ne réclame pas de recharge sur le secteur malgré la petite taille de l'accumulateur. De préférence, la batterie ainsi que l'ensemble hybride sont installés dans un même boîtier formant une valise amovible. Le principe d'une valise à double peau servant de radiateur d'eau et insonorisant le tout. Le principe de suspendre élastiquement à l'intérieur de la valise l'ensemble moteur génératrice permet de minimiser les vibrations. La valise remplace la batterie standard d'un 20 véhicule, ou au moins un module de batterie lorsque le véhicule en comprend plusieurs. Il peut fournir l'énergie nécessaire à partir d'un classique carburant pour moteur thermique, essence ou alcool. L'ensemble est autonome et automatique et ne 25 requiert pas en fonctionnement normal de branchement sur le secteur. L'invention permet de réaliser un encapsulage complet du moteur grâce à une architecture hybride série et conduit de ce fait à des performances acoustiques et 30 vibratoires de premier plan. Elle permet une adaptabilité aux différentes technologies existantes pour les véhicules électriques, notamment les moteurs, les capteurs, les contrôleurs. Le dispositif vient prendre la place des batteries 35 actuellement embarquées. Le système peut être vendu comme équipement à différents constructeurs. 10 15 L'intérêt majeur est d'autoriser une grande autonomie et une recharge instantanée par ajout de carburant, en quelque sorte d'obtenir une indépendance énergétique. Description technique d'un exemple non limitatif de réalisation. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant à la figure unique représente un exemple non limitatif de réalisation d'une bicyclette conforme à l'invention. La bicyclette 1 comporte de façon connue un cadre, une selle, un guidon et des roues. La roue arrière est entrainée par une chaine reliée à un pédalier. Un moteur électrique intégré dans le moyeu de la roue arrière fournie une aide au pédalage. Un boîtier 2 est installé sur le cadre. Il occupe l'emplacement habituellement réservé à la batterie d'alimentation du moteur électrique. Le boîtier comprend un ensemble fournissant la puissance et les caractéristiques des batteries utilisées sur les bicyclettes à assistance électrique. Son architecture lorsque il est intégré à un vélo motorisé électrique est du type hybride série. Il comprend un moteur quatre temps de petite cylindrée, conçu pour tourner à son point de rendement maximum. Il entraîne une génératrice dimensionnée en conséquence capable également de démarrer le moteur. 30 Un système de traitement du courant et de gestion de charge de la batterie. La batterie incorporée dans le boîtier présente une taille plus réduite que sur un vélo électrique. Cette dernière a la particularité d'être chargée 35 par une intensité du même ordre de grandeur que le courant de décharge maximum appelé par le moteur du vélo. 25 Avec les petites batteries utilisant les technologies actuelles se pose rapidement le problème du temps de charge. La technologie des supercondensateurs utilisée 5 seule constitue un tampon insuffisant. La batterie est avantageusement une batterie japonaise Toshiba® SCIB, à anode au titanate de lithium, qui répond à cette problématique, en autorisant des recharges à 10 10C et des courants de décharge très importants. L'ensemble de la mécanique est refroidi par eau et enfermé à l'intérieur d'une valise à double peau servant de radiateur. 15 L'ensemble de la mécanique est « suspendue » à l'intérieur de cette valise afin de limiter la transmission des vibrations. L'accumulateur sera de préférence positionné sur la 20 valise, avec un accès extérieur, mais une implantation séparée sur le vélo n'est pas exclue. Les possibilités de positionnement dans le vélo sont les mêmes que pour les batteries actuellement utilisées, 25 soient entre le triangle du cadre, soit sur le porte bagage, soit derrière le tube de selle. Le système de pilotage du moteur pourra être intégré au système si par exemple on décide de fournir cet 30 ensemble accompagné du moteur de VAE. La technologie est compatible avec tous les types de moteur de VAE existant, qu'ils soient de moyeu AV et AR réductés ou non, ou de pédalier. 35 Première évaluations de consommations. Elles sont évaluées en partant d'autonomies constatées sur des VAE actuellement en production, avec différents niveaux d'assistance. Conso solution selon l'invention (1/100) 250 W 350 W Moteur type 250 W 450W en 900W en crête crête 25 % assistance 0,22 0,23 0,28 50 % 0,35 0,29 0,38 assistance 100% 0,45 0,47 0,51 assistance 200 % 0,63 0,63 0,63 assistance La consommation moyenne peut être évaluée à moins 0.45 1/100 km. Les rendements pris en compte sont raisonnables. Les chiffres ci dessus se basent sur des essais de vélos électriques roulant sur la plat, en position relevée, avec un pilote de 70 Kg Le système couplé à un moteur de 250W autorisant 450W en pointe (conforme à la réglementation VAE) permet de grimper de façon continue des cotes de 12 % à 10 km/h avec 80W de pédalage. Il permet également de franchir de courtes cotes à 25 20 %. L'avantage de la solution est une très bonne gestion des besoins de puissance faible et/ou variables, qui compense le rendement général moyen. L'optimisation des rendements intermédiaires et du rendement du moteur peuvent amener à condition qu'ils soient 10 15 20 30 compatibles avec les prix de revient à obtenir une consommation moyenne de l'ordre de 0.35 1/100. Evaluation de la durée de vie batterie Du fait de la faible capacité de la batterie prévue (4.2 Ah), la question de la durée de vie de cette dernière a été regardée. Elle supporte 3000 cycles dans les conditions de 10 fonctionnement pressenties et Toshiba® parle d'une durée de vie de 10 ans. On trouve les résultats suivants Durée de vie des km batteries moyenne 29651 maximum 55369 Minimum 19688 Revendications1 - Véhicule électrique comportant un moteur principal ou d'appoint alimenté par une source d'alimentation électrique caractérisé en ce que ladite source comprend un module autonome formé par un boîtier insonorisé intégrant un moteur à explosion et une génératrice électrique, ainsi qu'une batterie électrique, le boîtier intégrant en outre un circuit électronique de puissance gérant la charge de la batterie et commandant le démarrage du moteur à explosion par l'entraînement par la génératrice, et l'interruption du moteur à explosion lorsque le niveau de charge de référence est atteinte. 2 - Véhicule électrique selon la revendication principale caractérisé le boîtier comprend une enveloppe double assurant l'isolation phonique. 3 - Véhicule électrique selon la revendication précédente caractérisé en ce que le volume délimité par l'enveloppe double est rempli par un liquide de refroidissement. 4 - Véhicule électrique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que le moteur à explosion et a génératrice sont reliés audit boîtier par des suspensions élastiques. 5 - Véhicule électrique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit véhicule est une bicyclette comportant un moteur électrique d'appoint. 6 - Module autonome intégrant une batterie, rechargée par un ensemble intégré au module, comprenant un moteur à explosion couplé mécaniquement à un générateur électrique, l'ensemble étant intégré dans un boîtier insonorisé présentant une enveloppe à double paroi assurant l'isolation phonique. 7 - Module autonome selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il est formé par un boîtier insonorisé intégrant un moteur à explosion et une génératrice électrique, ainsi qu'une batterie électrique, le boîtier intégrant en outre un circuit électronique de puissance gérant la charge de la batterie et commandant le démarrage du moteur à explosion par l'entraînement par la génératrice, et l'interruption du moteur à explosion lorsque le niveau de charge de référence est atteinte.