Brevet FR2979676A1 — publié le 20130308

Prolongateur d'autonomie pour véhicules électriques La présente invention a pour objet un prolongateur d'autonomie (range-extender) pour véhicules électriques, comportant un moteur à combustion interne, un générateur qui peut être connecté à une batterie côté véhicule électrique, et un premier embrayage qui est disposé entre le moteur à combustion interne et le générateur. Des prolongateurs d'autonomie de ce type, destinés à des véhicules électriques, servent à charger la batterie du véhicule 10 électrique, lorsque cela est nécessaire pour poursuivre le fonctionnement du véhicule électrique, jusqu'à ce qu'une recharge classique de la batterie du véhicule puisse être effectuée via le réseau. Partant de l'état de la technique décrit ci-dessus, la présente invention a pour objet de proposer un prolongateur d'autonomie pour 15 véhicules électriques, qui permet d'obtenir un fonctionnement plus économique et plus avantageux sur le plan énergétique du véhicule électrique, en tenant compte de conditions dans lesquelles l'émission de gaz d'échappement du véhicule électrique n'est pas souhaitée. Conformément à l'invention, ce but est atteint par le fait que le 20 prolongateur d'autonomie présente un compresseur de climatisation intégré, en tant qu'unité modulaire, qu'un deuxième embrayage est disposé entre le générateur et le compresseur de climatisation, et que, lorsque l'état de charge de la batterie côté véhicule électrique est suffisant et le premier embrayage n'est pas activé, le compresseur de 25 climatisation, lorsque le deuxième embrayage est activé, peut être entraîné à partir de la batterie du véhicule électrique, par l'intermédiaire du générateur qui agit comme moteur électrique dans cet état de fonctionnement. Conformément à l'invention, il est possible d'entraîner le compresseur de climatisation, qui est intégré dans l'unité 30 modulaire ou unité de construction du prolongateur d'autonomie, par l'intermédiaire du générateur qui est dans tous les cas nécessaire dans le prolongateur d'autonomie et qui agit alors comme moteur électrique, sans que des éléments supplémentaires soient nécessaires pour le fonctionnement du compresseur de climatisation. L'entraînement quasiment direct du compresseur de climatisation par le moteur à combustion interne, qui et possible si et dès lors que le moteur à combustion interne est en service, augmente sensiblement l'autonomie du véhicule électrique qui peut être atteinte à l'aide de la batterie et du prolongateur d'autonomie lorsque le compresseur de climatisation fonctionne. D'autre part, il n'est pas nécessaire d'installer le moteur électrique supplémentaire habituellement prévu. Selon un mode de réalisation avantageux, le moteur combustion interne du prolongateur d'autonomie conforme l'invention peut être réalisé comme moteur à piston rotatif. Lorsque le moteur à combustion interne du prolongateur d'autonomie conforme à l'invention est conçu de manière à ce qu'il permette, dans son état de fonctionnement nominal, lorsque le premier embrayage est activé, de faire fonctionner le générateur à sa puissance nominale, cela garantit le fonctionnement du prolongateur d'autonomie conforme à l'invention avec le rendement maximal. Lorsque le générateur du prolongateur d'autonomie conforme à l'invention est conçu de manière à ce que sa puissance nominale soit équivalente à trois à quatre fois la puissance mécanique maximale pouvant être absorbée par le compresseur de climatisation, on garantit que même lorsque le deuxième embrayage est fermé et le premier embrayage est fermé, environ 70 à 80 % de l'énergie mécanique produite par le moteur à combustion interne et disponible sur le premier embrayage sont encore convertis en énergie électrique pour recharger la batterie du véhicule électrique. Lorsque le deuxième embrayage est ouvert, la totalité de la puissance mécanique produite par le moteur à combustion interne est disponible pour produire de l'énergie électrique, en vue de recharger la batterie du véhicule électrique. Lorsque le générateur peut être activé au moyen d'un actionneur à quatre quadrants, de manière à ce que le moteur à combustion interne puisse être démarré à l'aide du générateur qui agit alors comme moteur électrique, il n'est pas nécessaire de prévoir un démarreur électrique distinct ou un dispositif analogue. Dans le cas du prolongateur d'autonomie conforme l'invention, à l'état de fonctionnement où le premier embrayage est fermé et le deuxième embrayage est ouvert, la totalité de la puissance du moteur à combustion interne est disponible pour la production d'énergie électrique en vue de recharger la batterie du véhicule électrique. Lorsque la batterie du véhicule électrique présente un état de charge suffisant, il est possible d'ouvrir le premier embrayage et de fermer le deuxième embrayage, de sorte que le compresseur de climatisation peut être activé par voie purement électrique. Cela est très avantageux dans certaines situations, car dans cet état de fonctionnement, il n'y a pas de production de gaz d'échappement. Selon un procédé conforme à l'invention pour faire fonctionner un compresseur de climatisation d'un véhicule électrique, le compresseur de climatisation est alimenté en énergie d'entraînement à partir d'une batterie, côté véhicule électrique, pouvant être chargée à l'aide d'un moteur à combustion interne d'un prolongateur d'autonomie, par l'intermédiaire d'un générateur, le générateur, en tant que moteur électrique, convertissant l'énergie électrique qu'il reçoit de la batterie du véhicule électrique, en énergie d'entraînement mécanique pour le compresseur de climatisation. Conformément à l'invention, l'unité modulaire ou l'unité de construction qui forme le prolongateur d'autonomie comprend également le compresseur de climatisation, c'est-à-dire que le compresseur de climatisation est quasiment intégré au prolongateur d'autonomie. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de la description d'un mode de réalisation de l'invention, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, dont l'unique figure montre un mode de réalisation d'un prolongateur d'autonomie conforme à l'invention pour véhicules électriques, ainsi qu'une batterie, côté véhicule électrique, coopérant avec celui-ci. Un mode de réalisation d'un prolongateur d'autonomie (range extender) 1 conforme à l'invention, destiné à des véhicules électriques, qui est représenté dans l'unique figure, comprend un moteur à combustion interne 2, un générateur 3, pouvant également fonctionner comme moteur électrique, et un premier embrayage 4 qui est disposé entre le moteur à combustion interne 2 et le générateur.3. D'autre part, le prolongateur d'autonomie 1 conforme l'invention, qui est réalisé comme unité modulaire ou unité de construction, comprend un compresseur de climatisation 5 qui, après montage du prolongateur d'autonomie 1 dans le véhicule électrique non représenté, constitue un élément essentiel de l'installation de climatisation du véhicule électrique. Entre le compresseur de climatisation 5, d'une part, et le générateur 3, d'autre part, il est prévu un deuxième embrayage 6. Une batterie 7 côté véhicule électrique est connectée au générateur 3 du prolongateur d'autonomie 1. Cette batterie 7 du véhicule électrique peut être rechargée par le moteur à combustion interne 2 du prolongateur d'autonomie 1, par l'intermédiaire du générateur 3, lorsque le premier embrayage 4 est activé, c'est-à-dire fermé. Dans l'exemple de réalisation représenté, le moteur combustion interne 2, qui peut être réalisé par exemple comme moteur à piston rotatif, est conçu de manière à ce que, dans son état de fonctionnement nominal, sa puissance délivrée au générateur 3 du prolongateur d'autonomie 1, par l'intermédiaire du premier embrayage 4 fermé, c'est-à-dire activé, soit suffisante pour faire fonctionner le générateur 3 à sa puissance nominale. A son tour, le générateur 3 est conçu de manière à ce que sa puissance nominale soit équivalente à trois à quatre fois la puissance mécanique maximale pouvant être absorbée par le compresseur de climatisation 5 du prolongateur d'autonomie 1. Dans le mode de réalisation représenté dans l'unique figure, le générateur 3 et le compresseur de climatisation 5 du prolongateur d'autonomie 1 sont fixés à une bride 8 commune. La liaison d'entraînement entre le générateur 3, d'une part, et le compresseur de climatisation 5, d'autre part, dans laquelle est disposé le deuxième embrayage 6, comprend en outre - dans le mode de réalisation représenté - une transmission par courroie trapézoïdale 9. Dans l'exemple de réalisation illustré, le deuxième embrayage 6 est disposé entre la transmission par courroie trapézoïdale 9 et le compresseur de climatisation 5. Le générateur 3 du prolongateur d'autonomie 1 peut être activé au moyen d'un actionneur à quatre quadrants, non représenté dans la figure, de manière à ce que le moteur à combustion interne 2 puisse être démarré à l'aide du générateur qui peut être utilisé comme moteur électrique. Le prolongateur d'autonomie 1 décrit ci-dessus permet d'augmenter l'autonomie de la batterie 7 du véhicule électrique. A cet effet, le premier embrayage 4, disposé entre le moteur à combustion interne 2 et le générateur 3, est activé, c'est-à-dire fermé. Dans cet état de fonctionnement, le deuxième embrayage 6, disposé entre le générateur 3 et le compresseur de climatisation 5, est ouvert, c'est-à-dire qu'il n'est pas activé. Dans cet état de fonctionnement, la totalité de la puissance d'entraînement, qui est produite par le moteur à combustion interne 2 du prolongateur d'autonomie 1, est disponible pour produire de l'énergie électrique afin de recharger la batterie 7 du véhicule. Lorsque, à l'état de fonctionnement couplé en amont du prolongateur d'autonomie 1, le deuxième embrayage 6 est activé en plus, c'est-à-dire fermé, une partie de l'énergie mécanique qui est disponible sur le premier embrayage 4 est utilisée pour le fonctionnement du compresseur de climatisation 5. La conception décrite ci-dessus du moteur à combustion interne 2 et du générateur 3 garantit que dans cet état de fonctionnement, environ encore 70 à 80 % de l'énergie mécanique disponible sur le premier embrayage 4 peuvent être utilisés pour produire de l'énergie électrique en vue de la recharge de la batterie 7 du véhicule électrique. Lorsque l'état de charge de la batterie 7 du véhicule électrique est suffisant, l'ouverture du premier embrayage 4 et la fermeture du deuxième embrayage 6 permettent d'atteindre un état de fonctionnement dans lequel le compresseur de climatisation 5 marche uniquement à l'électricité. L'énergie d'entraînement du compresseur 5 provient alors exclusivement de la batterie 7 du véhicule électrique dont l'état de charge est suffisant, le générateur 3, qui est disposé entre la batterie 7 du véhicule électrique, d'une part, et le compresseur de climatisation 5, d'autre part, agissant alors comme moteur électrique. Dans cet état de fonctionnement, l'action du compresseur de climatisation 5 a pour effet de ne pas produire de gaz d'échappement. REVENDICATIONS1. Prolongateur d'autonomie pour véhicules électriques, comprenant un moteur à combustion interne (2), un générateur (3), qui peut être connecté à une batterie (7) côté véhicule électrique, et un premier embrayage (4) qui est disposé entre le moteur à combustion interne (2) et le générateur (3), caractérisé en ce que le prolongateur d'autonomie (1) présente, en tant qu'unité modulaire ou unité de construction, un compresseur de climatisation (5), en ce qu'un deuxième embrayage (6) est disposé entre le générateur (3) et le compresseur de climatisation (5), et en ce que, lorsque l'état de charge de la batterie (7) côté véhicule électrique est suffisant et le premier embrayage (4) n'est pas activé, le compresseur de climatisation (5), lorsque le deuxième embrayage (6) est activé, peut être entraîné à partir de la batterie (7) côté véhicule électrique, par l'intermédiaire du générateur (3) qui agit comme moteur électrique dans cet état de fonctionnement. 2. Prolongateur d'autonomie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (2) et réalisé sous forme de moteur à piston rotatif. 3. Prolongateur d'autonomie selon la revendication 1 ou 2, dont le moteur à combustion interne (2) est conçu de manière à ce qu'il permette, dans son état de fonctionnement nominal, lorsque le premier embrayage (4) est activé, de faire fonctionner le générateur (3) à sa puissance nominale. 4. Prolongateur d'autonomie selon une des revendications 1 à 3, dont le générateur (3) est conçu de manière à ce que sa puissance nominale soit équivalente à trois à quatre fois la puissance mécanique maximale pouvant être absorbée par le compresseur de climatisation (5). 5. Prolongateur d'autonomie selon une des revendications 1 à 4, dans lequel le générateur (3) peut être activé au moyen d'un actionneur à quatre quadrants, de manière à ce que le moteur àcombustion interne (2) puisse être démarré à l'aide du générateur (3) agissant comme moteur électrique. 6. Procédé pour faire fonctionner un compresseur de climatisation (5) d'une installation de climatisation d'un véhicule électrique, selon lequel le compresseur de climatisation (5) est alimenté en énergie d'entraînement à partir d'une batterie (7), côté véhicule électrique, pouvant être chargée à l'aide d'un moteur à combustion interne (2) d'un prolongateur d'autonomie (1), par l'intermédiaire d'un générateur (3), où le générateur (3), en tant que moteur électrique, convertit l'énergie électrique qu'il reçoit de la batterie côté véhicule électrique, en énergie d'entraînement mécanique pour le compresseur de climatisation (5).