Brevet FR2958580A1 — publié le 20111014

i La présente invention concerne un véhicule quadricycle électrique entrant dans la catégorie des véhicules de poids inférieur à 400 Kg. Elle concerne plus particulièrement, un véhicule électrique du type comprenant au moins : ù un groupe motopropulseur incluant au moins un moteur électrique et une boite de vitesse, ù une réserve d'énergie électrique formée au moins par un ensemble de io batteries dites de traction pour l'alimentation électrique du moteur électrique du groupe motopropulseur, ù une unité de chargement de la réserve d'énergie électrique embarquée dans le véhicule et raccordable au réseau électrique domestique, ù un prolongateur d'autonomie du véhicule, tel qu'un groupe électrogène, 15 comprenant au moins un moteur thermique et un générateur amovibles. Les véhicules quadricycles électriques de poids inférieur à 400 Kg se sont développés depuis de nombreuses années. Parmi ces véhicules de faible poids, on distingue : 20 ùles véhicules légers sans permis aptes à être conduits dès l'âge de 16 ans dans certains pays ; et ù les véhicules lourds nécessitant un permis. Les véhicules légers présentent un certain nombre de contraintes 25 réglementaires, à savoir : ù une vitesse limitée 45 km/h, ù une puissance du moteur limitée à 4 kW, et ù un poids limité à 350 Kg à vide en ordre de marche. 30 De même, les véhicules lourds présentent les contraintes suivantes : ù une puissance du moteur limitée à 15 kW, et ù un poids inférieur à 400 Kg à vide en ordre de marche. 20 En dépit de ces contraintes, les conducteurs de tels véhicules exigent une autonomie toujours plus grande sans nuire aux dimensions du coffre et de l'habitacle pour assurer les maintiens des fonctions de transport de personnes et de charges d'un tel véhicule. Des véhicules hybrides à autonomie accrue ont d'ores et déjà été développés, comme l'illustre en particulier le brevet US-6.435.293 décrivant une voiturette de golf hybride. Toutefois, la conception du véhicule oblige ici à renoncer à la présence d'un coffre arrière utilisable pour le stockage des bagages. Par ailleurs, le dimensionnement des éléments pour la puissance souhaitée entraînerait un surpoids ne permettant plus de répondre aux contraintes réglementaires des véhicules électriques telles que décrites ci-dessus. Enfin, le véhicule n'est pas adapté à un usage routier. Un but de la présente invention est donc de proposer un véhicule quadricycle électrique de poids inférieur à 400 Kg dont la conception permet la réalisation d'un véhicule hybride à autonomie accrue sans nuire aux dimensions du coffre et de l'habitable dudit véhicule. Un autre but de la présente invention est de proposer un véhicule quadricycle électrique, du type précité, dont la conception permet d'accroître la fiabilité de l'ensemble. 25 A cet effet, l'invention a pour objet un véhicule quadricycle électrique du type comprenant au moins : û un groupe motopropulseur incluant au moins un moteur électrique et une boite de vitesse, û une réserve d'énergie électrique formée au moins par un ensemble de 30 batteries dites de traction pour l'alimentation électrique du moteur électrique du groupe motopropulseur, û une unité de chargement de la réserve d'énergie électrique embarquée dans le véhicule et raccordable au réseau électrique domestique, û un prolongateur d'autonomie du véhicule, tel qu'un groupe électrogène, comprenant au moins un moteur thermique et un générateur, caractérisé en ce que ledit prolongateur d'autonomie est amovible et relié électriquement à l'unité de chargement de sorte que l'électricité produite par le prolongateur d'autonomie est transmise à la réserve d'énergie électrique et accumulée par celle-ci, et en ce qu'au moins le moteur électrique et la boite de vitesse du groupe motopropulseur d'une part, et le prolongateur d'autonomie amovible d'autre part, sont logés à l'intérieur du compartiment avant moteur du véhicule, et sont disposés sur deux niveaux à l'intérieur dudit compartiment, le prolongateur d'autonomie amovible occupant le niveau le plus au-dessus, dit supérieur, du compartiment avant moteur. La réalisation du prolongateur d'autonomie sous forme d'un ensemble amovible, son positionnement à l'avant du véhicule dans le compartiment moteur dans la partie la plus au-dessus du compartiment combinés avec une liaison du prolongateur d'autonomie au groupe motopropulseur du véhicule via une unité de chargement permettent un accès facilité audit prolongateur et un montage/démontage aisé dudit prolongateur d'autonomie, en raison de l'absence de liaisons complexes avec le reste des éléments du véhicule. Cette amovibilité du prolongateur d'autonomie permet de ne pas inclure le poids du prolongateur d'autonomie dans le calcul du poids à vide en ordre de marche du véhicule pour répondre aux contraintes réglementaires, d'utiliser le prolongateur d'autonomie pour d'autres usages que ceux liés au véhicule ou de passer en utilisation 100 % électrique augmentant alors la charge utile. Le raccordement du prolongateur d'autonomie à la réserve d'énergie électrique via l'unité de chargement permet d'utiliser des composants standards au niveau du prolongateur d'autonomie et de filtrer à travers l'unité de chargement 15 le signal électrique du prolongateur d'autonomie. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le véhicule quadricycle électrique comporte en outre une batterie de servitude indépendante des batteries de traction de la réserve d'énergie électrique, la batterie de servitude étant une batterie rechargeable par l'intermédiaire de l'unité de chargement de la réserve d'énergie électrique, à l'état raccordé de l'unité de chargement au réseau électrique domestique. Cette batterie de servitude est également rechargeable en roulant via un convertisseur d'énergie branché sur la réserve d'énergie électrique. Le prolongateur d'autonomie est équipé d'un démarreur électrique au moins à commande manuelle, ledit démarreur, dit autonome, étant pour son alimentation en électricité, relié à ladite batterie de servitude. La présence d'un tel démarreur alimenté par une batterie de servitude permet au conducteur ou au système de surveillance du véhicule de démarrer le prolongateur d'autonomie quel que soit le niveau de charge dans la réserve d'énergie électrique à l'exception du cas où le niveau de charge est maximal. 20 De préférence, le prolongateur d'autonomie est relié à un module électronique et/ou informatique de contrôle et de commande, dit module de surveillance de la réserve d'énergie électrique, embarqué dans le véhicule, ledit module de surveillance comprenant au moins des moyens d'acquisition et de traitement de 25 données représentatives au moins du niveau de charge de la réserve d'énergie électrique, et des moyens d'émission de signaux de commande aptes à émettre un signal de commande du prolongateur d'autonomie au moins en fonction du résultat du traitement desdites données. 30 De préférence, le module de surveillance comprend au moins des moyens d'acquisition et de traitement de données représentatives de l'état (batterie défaillante ou non) des batteries et des moyens d'émission de signaux de 5 commande aptes à émettre un signal de commande du prolongateur d'autonomie au moins en fonction du résultat du traitement desdites données. En cas de défaillances, l'arrêt du prolongateur d'autonomie peut être commandé. La liaison du prolongateur d'autonomie au module de surveillance permet un démarrage automatique du prolongateur d'autonomie lorsque le niveau de charge de la réserve électrique est inférieur à une valeur seuil prédéterminée. io A nouveau, et de même que pour le démarreur électrique du prolongateur d'autonomie, le module de surveillance de la réserve d'énergie électrique est, pour son alimentation électrique, relié à la batterie de servitude. Il en résulte une grande fiabilité de l'ensemble. 15 De préférence, le module de surveillance de la réserve d'énergie électrique est interposé entre la commande manuelle et le démarreur électrique du prolongateur d'autonomie et fait office d'interrupteur du circuit électrique d'alimentation dudit démarreur. 20 Grâce à cette disposition, il est possible d'empêcher une mise en marche du prolongateur d'autonomie par le conducteur actionnant le démarreur lorsque, par exemple, l'unité de chargement est raccordée au réseau électrique domestique ou lorsque le niveau de charge de la réserve d'énergie électrique est maximal ou bien encore lorsque la santé des batteries ne le permet pas. 25 Pour conserver au véhicule sa fonction de transport de charges et de personnes dans les meilleures conditions : ù le module de surveillance de la réserve d'énergie électrique et l'unité de chargement sont disposés chacun à l'intérieur d'une aile arrière du 30 véhicule ; ù l'ensemble de batteries dites de traction de la réserve d'énergie électrique pour l'alimentation électrique du moteur électrique du groupe motopropulseur est disposé à l'arrière du véhicule, de préférence sous le plancher du véhicule. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante 5 d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente une vue de côté en transparence d'un véhicule conforme à l'invention ; La figure 2 représente une vue de dessus en transparence d'un véhicule io conforme à l'invention ; La figure 3 représente un schéma de principe simplifié des liaisons électriques et/ou flux d'informations entre les différents éléments du véhicule. Comme mentionné ci-dessus, le véhicule 1 quadricycle électrique, objet de 15 l'invention, entre dans la catégorie des véhicules de poids inférieur à 400 Kg. Ce véhicule 1 quadricycle comprend au moins : û un groupe 2 motopropulseur, û une réserve 3 d'énergie électrique, 20 û une unité 4 de chargement, et û un prolongateur 5 d'autonomie du véhicule. De manière caractéristique à l'invention, le prolongateur 5 d'autonomie est amovible et relié électriquement à l'unité 4 de chargement, de sorte que 25 l'électricité produite par le prolongateur 5 d'autonomie est transmise à la réserve 3 d'énergie électrique et accumulée par celle-ci, et en ce qu'au moins le moteur électrique et la boîte de vitesses du groupe 2 motopropulseur d'une part, et le prolongateur 5 d'autonomie amovible d'autre part, sont logés à l'intérieur du compartiment avant moteur du véhicule 1 et sont disposés sur 30 deux niveaux à l'intérieur dudit compartiment, le prolongateur 5 d'autonomie amovible occupant le niveau le plus au-dessus, dit supérieur, du compartiment avant moteur tandis que le groupe motopropulseur est disposé à un niveau inférieur du compartiment avant moteur. Dans les exemples représentés, le groupe 2 motopropulseur inclut un contrôleur moteur dont le rôle sera décrit ci-après. Les batteries, dites de traction, constitutives de la réserve 3 d'énergie électrique et servant à l'alimentation électrique du moteur électrique du groupe motopropulseur se présentent généralement sous forme d'éléments disposés côte à côte et reliés en série. Chaque élément de batterie peut présenter, par io exemple, une tension nominale de 3,2 Volts, le nombre d'éléments pouvant être égal à 24. L'unité 4 de chargement de la réserve d'énergie électrique est, quant à elle, un composant électronique de puissance à fonction de chargeur et de 15 convertisseur. Cette unité 4 de chargement peut indifféremment être alimentée en électricité à partir du prolongateur 5 d'autonomie ou du réseau électrique domestique. A cet effet, l'unité 4 de chargement comporte deux prises, l'une, représentée en 20 10, pour le raccordement au réseau 11 électrique domestique, l'autre pour le raccordement avec le prolongateur 5 d'autonomie, de sorte que la liaison prolongateur 5 d'autonomie/unité 4 de chargement s'opère de manière extrêmement aisée. 25 Cette unité 4 de chargement alimente par exemple en 80 Volts la réserve 3 d'énergie électrique selon une courbe de charge spécifique aux batteries utilisées, et est apte à émettre un signal de fin de charge. Généralement, le véhicule comporte, en outre, une batterie 6 de servitude 30 indépendante des batteries de traction de la réserve 3 d'énergie électrique. L'unité 4 de chargement de la réserve d'énergie électrique sert donc à recharger la batterie 6 de servitude à l'état raccordé de l'unité 4 de chargement au réseau électrique domestique. Cette batterie 6 de servitude sert, quant à elle, outre les autres fonctions qui 5 seront décrites ci-après, à alimenter le réseau de bord du véhicule. Le prolongateur 5 d'autonomie se compose quant à lui, généralement : ù d'un moteur thermique, essence ou diesel, ù d'un générateur formé d'un ou plusieurs alternateurs, io ùd'une réserve de carburant propre à alimenter le moteur thermique, ù d'un démarreur 7 électrique au moins à commande manuelle l'ensemble étant monté sur un châssis insérable de manière démontable à l'avant du véhicule dans le compartiment moteur du véhicule. 15 Ce prolongateur 5 d'autonomie comporte : ù une prise 220 Volts pour son raccordement à l'unité 4 de chargement, ù une prise 12 Volts pour la liaison du prolongateur 5 d'autonomie à la batterie 6 de servitude en vue de l'alimentation électrique du démarrage 7, et 20 ùdes moyens de raccordement au module 9 de surveillance qui sera décrit ci-après pour l'échange d'informations avec ledit module. Dans les exemples représentés, il doit être noté que la batterie 6 de servitude est une batterie au plomb. 25 Comme mentionné ci-dessus, le prolongateur 5 d'autonomie est relié à un module 9 électronique et/ou informatique de contrôle et de commande, dit module 9 de surveillance de la réserve d'énergie électrique embarqué dans le véhicule, ledit module 9 de surveillance comprenant au moins des moyens 30 d'acquisition et de traitement de données représentatives au moins du niveau de charge de la réserve d'énergie électrique, et des moyens d'émission de signaux de commande aptes à émettre un signal de commande du prolongateur 5 d'autonomie au moins en fonction du résultat du traitement desdites données. Les moyens d'acquisition et de traitement de données du module 9 de surveillance, représentatifs au moins du niveau de charge de la réserve d'énergie électrique, incluent des moyens de mesure de données représentatives du niveau de charge et des moyens de calcul du niveau de charge à partir des données recueillies. io Pour la mesure des données représentatives du niveau de charge, on utilise un élément appelé "shunt" formé d'un barreau de cuivre et on mesure la tension dudit barreau. A partir de cette tension, on en déduit l'intensité que l'on pondère avec la température extérieure et le vieillissement des batteries constitutives de la réserve d'énergie électrique pour déterminer la valeur réelle 15 du niveau de charge. Ce barreau de cuivre est précisément calibré dans le but d'une mesure extrêmement précise à la fois des courants forts et faibles. 20 L'avantage de l'utilisation d'un tel barreau de cuivre est d'obtenir une mesure extrêmement précise de données représentatives du niveau de charge. Lorsque le niveau de charge calculé est inférieur à une valeur prédéterminée, le module 9 de surveillance émet, via ces moyens d'émission de signaux de 25 commande, un signal de commande de mise en marche du prolongateur 5 d'autonomie, et stoppe le fonctionnement du prolongateur 5 d'autonomie lorsque le niveau de charge est supérieur à la valeur seuil prédéterminée. Il en résulte une commande automatique en fonctionnement du prolongateur 5 3o d'autonomie à partir du niveau de charge. Le prolongateur 5 d'autonomie comporte au moins deux modes, de préférence au moins trois modes, de fonctionnement sélectivement activables à savoir : ù un mode marche forcée dans lequel le prolongateur 5 d'autonomie est configuré pour être commandé en fonctionnement Marche/Arrêt à partir du démarreur 7 électrique au moins à commande 8 manuelle actionnable par le conducteur du véhicule, sous le contrôle du module de surveillance, ù un mode automatique dans lequel le prolongateur 5 d'autonomie est configuré pour être commandé automatiquement en fonctionnement Marche/Arrêt au moins en fonction du niveau de charge de la réserve 3 d'énergie électrique à partir du module 9 de surveillance de la réserve d'énergie électrique, et de préférence, ù un mode arrêt. Le mode arrêt permet de couper de manière permanente le prolongateur d'autonomie, interdisant son démarrage. Généralement, le module 9 de surveillance de la réserve d'énergie électrique est, pour son alimentation électrique, relié à la batterie 6 de servitude. Il est par ailleurs interposé entre la commande 8 manuelle et le démarreur 7 électrique du prolongateur 5 d'autonomie et fait office d'interrupteur du circuit électrique d'alimentation dudit démarreur 7. Ce module 9 de surveillance comporte, en outre, des liaisons avec l'unité 4 de chargement et le contrôleur moteur du groupe 2 motopropulseur. Grâce à ces liaisons, le module 9 de surveillance, qui comprend des moyens d'acquisition et de traitement de données représentatives de la tension régnant à l'intérieur de l'unité 4 de chargement ou de son raccordement au réseau électrique domestique, comprend en outre des moyens de signaux de commande aptes à émettre un signal de commande de coupure de charge de 5 Il l'unité 4 de chargement lorsqu'une surtension est détectée ou lorsque la fin de charge est détectée, ou un signal d'inactivation du démarreur 7 du prolongateur 5 d'autonomie si l'unité 4 de chargement est raccordée au réseau électrique domestique. Le contrôleur moteur du groupe 2 motopropulseur comporte des moyens de bridage du moteur selon le niveau de charge ou l'état (défaillant ou non) de santé des batteries. io Le module 9 de surveillance comprend, quant à lui, comme mentionné ci-dessus, des moyens d'acquisition et de traitement de données représentatives du niveau de charge de la réserve d'énergie électrique et comprend encore des moyens d'émission de signaux de commande, aptes émettre un signal de commande des moyens de bridage du contrôleur moteur pour limiter, en 15 fonction du niveau de charge, la vitesse du véhicule soit à 25 Km/h en mode sécurité, soit à 45 Km/h en mode économie, soit autoriser un mode de fonctionnement normal. Le démarreur 7 du prolongateur 5 d'autonomie qui est à commande manuelle, 20 à l'aide par exemple d'un bouton disposé au niveau du tableau de bord du véhicule, peut être également à commande programmée à l'aide d'une minuterie pour permettre une mise en marche anticipée du prolongateur 5 d'autonomie avant l'utilisation du véhicule. 25 Pour maintenir un coffre arrière et un habitacle de dimensions intéressantes, le module 9 de surveillance de la réserve d'énergie électrique et l'unité 4 de chargement sont disposés chacun à l'intérieur d'une aile arrière du véhicule, et l'ensemble de batteries dites de traction de la réserve 3 d'énergie électrique pour l'alimentation électrique du moteur électrique du groupe 2 motopropulseur 30 est disposé à l'arrière du véhicule, de préférence sous le plancher du véhicule. REVENDICATIONS1. Véhicule (1) quadricycle électrique du type comprenant au moins : û un groupe (2) motopropulseur incluant au moins un moteur électrique et 5 une boite de vitesse, û une réserve (3) d'énergie électrique formée au moins par un ensemble de batteries dites de traction pour l'alimentation électrique du moteur électrique du groupe (2) motopropulseur, û une unité (4) de chargement de la réserve d'énergie électrique embarquée 10 dans le véhicule et raccordable au réseau électrique domestique, û un prolongateur (5) d'autonomie du véhicule, tel qu'un groupe électrogène, comprenant au moins un moteur thermique et un générateur, caractérisé en ce que ledit prolongateur (5) d'autonomie est amovible et relié 15 électriquement à l'unité (4) de chargement de sorte que l'électricité produite par le prolongateur (5) d'autonomie est transmise à la réserve (3) d'énergie électrique et accumulée par celle-ci, et en ce qu'au moins le moteur électrique et la boite de vitesse du groupe (2) motopropulseur d'une part, et le prolongateur (5) d'autonomie amovible d'autre 20 part, sont logés à l'intérieur du compartiment avant moteur du véhicule (1), et sont disposés sur deux niveaux à l'intérieur dudit compartiment, le prolongateur (5) d'autonomie amovible occupant le niveau le plus au-dessus, dit supérieur, du compartiment avant moteur. 25 2. Véhicule (1) quadricycle électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une batterie (6) de servitude indépendante des batteries de traction de la réserve (3) d'énergie électrique, la batterie (6) de servitude étant une batterie rechargeable par l'intermédiaire de l'unité (4) de chargement de la réserve d'énergie électrique, à l'état raccordé 30 de l'unité (4) de chargement au réseau électrique domestique. 3. Véhicule (1) quadricycle électrique selon la revendication 2, 125caractérisé en ce que le prolongateur (5) d'autonomie est équipé d'un démarreur (7) électrique au moins à commande (8) manuelle, ledit démarreur (7), dit autonome, étant pour son alimentation en électricité, relié à ladite batterie (6) de servitude. 4. Véhicule (1) quadricycle électrique selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la batterie (6) de servitude est une batterie au plomb. 5. Véhicule (1) quadricycle électrique selon l'une des revendications 1 à 4, 10 caractérisé en ce que le prolongateur (5) d'autonomie est relié à un module (9) électronique et/ou informatique de contrôle et de commande, dit module (9) de surveillance de la réserve d'énergie électrique, embarqué dans le véhicule, ledit module (9) de surveillance comprenant au moins des moyens d'acquisition et de traitement de données représentatives au moins du niveau de charge de 15 la réserve d'énergie électrique, et des moyens d'émission de signaux de commande aptes à émettre un signal de commande du prolongateur (5) d'autonomie au moins en fonction du résultat du traitement desdites données. 6. Véhicule (1) quadricycle électrique selon la revendication 5 prise en 20 combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que le prolongateur (5) d'autonomie comporte au moins deux modes, de préférence au moins trois modes, de fonctionnement sélectivement activables à savoir : ù un mode marche forcée dans lequel le prolongateur (5) d'autonomie est 25 configuré pour être commandé en fonctionnement Marche/Arrêt à partir du démarreur (7) électrique au moins à commande (8) manuelle actionnable par le conducteur du véhicule, sous le contrôle du module de surveillance, ù un mode automatique dans lequel le prolongateur (5) d'autonomie est 30 configuré pour être commandé automatiquement en fonctionnement Marche/Arrêt au moins en fonction du niveau de charge de la réserve (3)5d'énergie électrique à partir du module (9) de surveillance de la réserve d'énergie électrique, et de préférence, ùun mode arrêt. 7. Véhicule (1) quadricycle électrique selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le module (9) de surveillance de la réserve d'énergie électrique est, pour son alimentation électrique, relié à la batterie (6) de servitude. 10 8. Véhicule (1) quadricycle électrique selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le module (9) de surveillance de la réserve d'énergie électrique est interposé entre la commande (8) manuelle et le démarreur (7) électrique du prolongateur (5) d'autonomie et fait office d'interrupteur du circuit 15 électrique d'alimentation dudit démarreur (7). 9. Véhicule (1) quadricycle électrique selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le module (9) de surveillance de la réserve d'énergie électrique et l'unité (4) de chargement sont disposés chacun à l'intérieur d'une 20 aile arrière du véhicule. 10. Véhicule (1) quadricycle électrique selon les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'ensemble de batteries dites de traction de la réserve (3) d'énergie électrique pour l'alimentation électrique du moteur électrique du 25 groupe (2) motopropulseur est disposé à l'arrière du véhicule, de préférence sous le plancher du véhicule.