Brevet FR3055971A1 — publié le 20180316

Dispositif de gestion d'énergie dans des véhicules ferroviaires La présente invention concerne un dispositif de gestion d'énergie dans des véhicules ferroviaires circulant sur un réseau de transport ferroviaire. Plus particulièrement, l'invention concerne la gestion d'énergie sur un réseau de transport ferroviaire comportant une pluralité de stations de rechargement réparties de manière discrète sur le réseau de transport ferroviaire. Dans un tel réseau, chaque véhicule ferroviaire comporte des moyens limités de stockage d'énergie, qui sont rechargés à chaque passage à une station de rechargement. L'énergie ainsi stockée permet au véhicule de se déplacer jusqu'à la station de rechargement suivante. Il est à noter que les moyens de stockage d'énergie du véhicule présentent un faible dimensionnement, afin d'optimiser leurs poids et encombrement. En outre, le temps de rechargement en station est limité, et correspond généralement au temps de montée et de descente de passagers durant cet arrêt. Il en résulte que l'énergie stockée dans les moyens de stockage est uniquement suffisante pour que le véhicule se déplace jusqu'à la station de rechargement suivante. Ainsi, lorsqu'une station de rechargement est défectueuse, ne permettant pas le rechargement du véhicule, celui-ci peut difficilement atteindre la station de rechargement suivante, voire ne dispose pas suffisamment d'énergie pour atteindre cette station de rechargement suivante. Dans tous les cas, une telle station de rechargement défectueuse entraîne généralement des perturbations du trafic sur le réseau de transport, voire un blocage d'exploitation. Il est possible de remédier à cet inconvénient en équipant le véhicule de moyens de stockage d'énergie de secours, mais une telle solution n'est pas souhaitable car de tels moyens de stockage de secours forment une charge supplémentaire volumineuse et lourde pour le véhicule. L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant un dispositif de gestion d'énergie permettant à un véhicule ferroviaire d'atteindre aisément une station de rechargement faisant suite à une station défectueuse, et cela sans nécessiter de porter des moyens de stockage d'énergie supplémentaires. A cet effet, l'invention a notamment pour objet un dispositif de gestion d'énergie dans au moins un véhicule ferroviaire circulant sur un réseau de transport ferroviaire comprenant une pluralité de stations de rechargement pour le rechargement en énergie du véhicule ferroviaire, les stations de rechargement étant réparties de manière discrète sur le réseau de transport ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comporte : 3055971 2 - des moyens d'analyse de l'état de chaque station de rechargement, propres à fournir une information d'état de chaque station de rechargement, selon laquelle cette station de rechargement est défectueuse ou en état de fonctionnement, - des moyens de transfert, vers le véhicule ferroviaire, de l'information d'état d'au 5 moins la station de rechargement suivante la plus proche de ce véhicule dans un sens de déplacement de ce véhicule, - des moyens d'adaptation de la gestion de l'énergie dans le véhicule ferroviaire, en fonction de l'état de ladite station de rechargement suivante la plus proche, propres à réduire la consommation d'énergie dans le véhicule ferroviaire lorsque cette station de 10 rechargement suivante est défectueuse. Le dispositif de gestion selon l'invention permet d'anticiper la connaissance de l'état de la station de rechargement suivante, suffisamment à l'avance pour adapter la gestion de l'énergie dans le véhicule afin d'atteindre la station de rechargement en état de fonctionnement suivante. 15 Dans l'état de la technique, un état défectueux d'une station de rechargement n'était connu qu'au moment où le véhicule se trouvait à cette station, trop tard pour permettre une adaptation efficace de la gestion d'énergie. Un dispositif de gestion d'énergie selon l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons 20 techniquement envisageable. - Les moyens d'analyse sont agencés dans une station de supervision au sol, et communiquent avec le véhicule ferroviaire via les moyens de transfert. - Les moyens d'adaptation sont embarqués dans le véhicule ferroviaire. - Les moyens de transfert comportent : un récepteur à chaque station de 25 rechargement, les moyens de transfert étant configurés pour transmettre à chaque station de rechargement l'information d'état de la station de rechargement adjacente suivante dans le sens de déplacement du véhicule, et des moyens de communication entre le véhicule ferroviaire et la station de rechargement à laquelle stationne le véhicule ferroviaire, configurés pour transmettre au véhicule ladite information d'état de la station 30 de rechargement adjacente suivante. - Les moyens d'adaptation sont configurés pour commander une réduction de la consommation d'énergie dans au moins un équipement électrique. - Les moyens d'adaptation sont configurés pour réduire la consommation des équipements électriques en effectuant une action choisie parmi : la réduction d'effort d'un 35 ou plusieurs moteurs électriques du véhicule, la modification du fonctionnement 3055971 3 d'équipements de climatisation en salle et/ou en cabine, la modification du fonctionnement d'éclairages intérieurs du véhicule. L'invention concerne également un procédé de gestion d'énergie dans un véhicule ferroviaire circulant sur un réseau de transport ferroviaire comprenant une pluralité de 5 stations de rechargement pour le rechargement en énergie du véhicule ferroviaire, les stations de rechargement étant réparties de manière discrète sur le réseau de transport ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comporte : - une analyse de l'état de chaque station de rechargement, de manière à fournir une information d'état de chaque station de rechargement, selon laquelle la station de 10 rechargement est défectueuse ou en état de fonctionnement, - un transfert, vers le véhicule ferroviaire, de l'information d'état d'au moins la station de rechargement suivante la plus proche de ce véhicule dans un sens de déplacement de ce véhicule, - une adaptation de la gestion de l'énergie dans le véhicule ferroviaire, en fonction 15 de l'état de ladite station de rechargement suivante la plus proche, de manière à réduire la consommation d'énergie dans le véhicule ferroviaire lorsque cette station de rechargement suivante est défectueuse. L'invention concerne enfin un réseau de transport ferroviaire sur lequel circule au moins un véhicule ferroviaire, comportant une pluralité de stations de rechargement pour 20 le rechargement en énergie du véhicule ferroviaire, les stations de rechargement étant réparties de manière discrète sur le réseau de transport ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de gestion d'énergie tel que défini précédemment. 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 aux figures annexées, parmi 25 lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement un réseau de transport ferroviaire comprenant un dispositif de gestion selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 2 est un graphique représentant l'évolution de l'énergie stockée dans le 30 véhicule, comparant un cas nominal où toutes les stations de rechargement fonctionnent, un cas où une station de rechargement est défectueuse dans un réseau de transport de l'état de la technique, et un cas où une station de rechargement est défectueuse dans un réseau de transport comportant un dispositif de gestion selon l'invention. On a représenté sur la figure 1 un réseau 10 de transport ferroviaire. Le réseau de 35 transport 10 comporte une voie ferrée sur laquelle circule au moins un véhicule ferroviaire 12, se déplaçant dans un sens de déplacement représenté par la flèche A. 3055971 4 Le réseau de transport 10 comporte des moyens de rechargement discontinus du véhicule ferroviaire 12. Plus particulièrement, le réseau de transport 10 comporte une pluralité de stations de rechargement 14 réparties le long de la voie ferrée. Dans la description qui va suivre, la station de rechargement à laquelle se trouve le véhicule 5 ferroviaire 12 est appelée première station de rechargement, et désignée par la référence 14n, la station de rechargement adjacente suivante dans le sens de déplacement A est appelée seconde station de rechargement et désignée par la référence 14n-0 , et celle qui suit est appelée troisième station de rechargement et désignée par la référence 14,42, etc. Le véhicule ferroviaire 12 comporte de manière classique des moyens de stockage 10 d'énergie 13, et des moyens 15 d'échanges d'énergie avec la station de rechargement 14n à laquelle le véhicule ferroviaire 12 se trouve. Ainsi, le véhicule ferroviaire 12 est propre à récupérer de l'énergie à la station de rechargement 14n, pour la stocker dans ses moyens de stockage 13. Le réseau de transport 10 selon l'invention est équipé d'un dispositif de gestion 15 d'énergie, désigné par la référence générale 16. Le dispositif de gestion 16 comporte des moyens 18 d'analyse de l'état de chaque station de rechargement 14, propres à fournir une information d'état de chaque station de rechargement 14, selon laquelle la station de rechargement 14 est défectueuse ou en état de fonctionnement. 20 Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la première station de rechargement 14n et la troisième station de rechargement 14n+2 sont chacune en état en état de fonctionnement. La seconde station de rechargement 14n+, est représentée dans différentes situations i, ii, iii et iv. 25 Dans la première situation i, la seconde station de rechargement 14n+, est en état de fonctionnement. Dans les seconde ii et troisième iii situations, la seconde station de rechargement 14n+, est partiellement défectueuse, et apte à ne recharger que partiellement le véhicule ferroviaire 12. 30 Dans la quatrième situation, la seconde station de rechargement 14n+, est entièrement défectueuse, et incapable de recharger le véhicule ferroviaire 12. Les moyens d'analyse 18 sont propres à déterminer l'état de chaque station de recharge 14, et notamment, dans l'exemple décrit, si la seconde station de rechargement 14n+1 est dans la première i, seconde ii, troisième iii ou quatrième iv situation. 35 Les moyens d'analyse 18 sont agencés dans une station de supervision 19 au sol, et communiquent avec le véhicule ferroviaire via des moyens de transfert 20. 3055971 5 Ces moyens d'analyse 18 examinent en continu les stations de recharge 14, pour déterminer en temps réel leurs états. L'homme du métier saura déterminer l'état fonctionnel des stations de recharge 14 par des moyens connus en soi. Les moyens de transfert 20 sont destinés à transférer, vers le véhicule ferroviaire 5 12, l'information d'état d'au moins la station de rechargement 14', la plus proche de ce véhicule 12 dans le sens de déplacement A. Par exemple, les moyens de transfert 20 comportent un récepteur à chaque station de rechargement 14, les moyens de transfert 20 étant configurés pour transmettre à chaque station de rechargement 14 l'information d'état de la station de rechargement 10 adjacente dans le sens de déplacement A du véhicule 12. Ainsi : - la première station de rechargement 14n reçoit l'information d'état de la seconde station de rechargement 14n-o - la seconde station de rechargement 14n+, reçoit l'information d'état de la 15 troisième station de rechargement 14,42, - etc. Les moyens de transfert 20 comportent des moyens 22 de communication entre le véhicule ferroviaire 12 et la station de rechargement 14n à laquelle stationne le véhicule ferroviaire 12. Ces moyens de communication 22 sont configurés pour transmettre au 20 véhicule 12 ladite information d'état de la station de rechargement adjacente 14n-o Le dispositif de gestion 16 comporte des moyens 24 d'adaptation de la gestion de l'énergie dans le véhicule ferroviaire 12, en fonction de l'état de ladite station de rechargement la plus proche 14n+1. Ces moyens d'adaptation 24 sont propres à réduire la consommation d'énergie dans le véhicule ferroviaire 12 lorsque cette station de 25 rechargement 14n+, est défectueuse, c'est-à-dire partiellement (situation ii et iii) ou entièrement (situation iv) défectueuse. Les moyens d'adaptation 24 sont avantageusement embarqués dans le véhicule ferroviaire 12. Ces moyens d'adaptation 24 sont configurés pour commander une réduction de la 30 consommation d'énergie dans au moins un équipement électrique. Ces adaptations sont réalisées par exemple, en sélectionnant au moins l'une des actions sur les équipements électriques suivant : Réduction d'effort demandé au moteur électrique du véhicule, réduction des performances de confort climatique, réductions des éclairages intérieurs du véhicule. 3055971 6 Ainsi, lorsque la station de rechargement 14', est défectueuse, les moyens d'adaptation 24 sont par exemple configurés pour commander une baisse de la vitesse du véhicule ferroviaire 12, en vue d'économiser de l'énergie. Avantageusement, les moyens d'adaptation 24 sont propres à déterminer l'énergie 5 nécessaire pour atteindre la troisième station 14,42, l'adaptation de la gestion de l'énergie étant effectuée en fonction de cette énergie nécessaire déterminée. Plus particulièrement, les moyens d'adaptation 24 sont configurés pour prendre en compte la distance jusqu'à la troisième station 1 4n+25 ainsi que les caractéristiques du trajet jusqu'à cette troisième station 14n+2, notamment la présence de dénivelé, de courbes, etc. 10 Un procédé de gestion d'énergie dans le véhicule ferroviaire 12, utilisant le dispositif de gestion précédemment décrit, va maintenant être décrit, notamment en référence à la figure 2. Le procédé de gestion comporte une analyse de l'état de chaque station de rechargement 14, de manière à fournir une information d'état de chaque station de 15 rechargement 14, selon laquelle la station de rechargement est défectueuse ou en état de fonctionnement. Cette analyse est avantageusement réalisée en continu, par les moyens d'analyse 18. Le procédé comporte ensuite un transfert, vers le véhicule ferroviaire 12, de 20 l'information d'état d'au moins la station de rechargement 14n+, suivante la plus proche de ce véhicule 12 dans le sens de déplacement A de ce véhicule 12. Par exemple, une information d'état est envoyée en continu à chaque station de rechargement, concernant l'état de la station de rechargement suivante. Lorsque le véhicule ferroviaire 12 stationne à une station de rechargement 14n, il 25 est alors averti de l'état de la station de rechargement suivante14n+1. Le procédé comporte ensuite une adaptation de la gestion de l'énergie dans le véhicule ferroviaire 12, en fonction de l'état de ladite station de rechargement suivante la plus proche 14n+1, de manière à réduire la consommation d'énergie dans le véhicule ferroviaire lorsque cette station de rechargement suivante 14,0 est défectueuse. 30 Cette adaptation de la gestion de l'énergie a pour but de permettre au véhicule ferroviaire 12 d'atteindre au moins la station de rechargement 1 4n+2. A cet effet, avant le départ de la station de rechargement 14n, l'énergie nécessaire pour rejoindre la station de rechargement 1 4n+2 est stockée dans le véhicule ferroviaire 12. L'énergie fournie à divers équipements électriques embarqués sur le véhicule ferroviaire 35 12 est réduite. Par exemple, le véhicule ferroviaire 12 diminue sa vitesse afin d'économiser de l'énergie. 3055971 7 Dans la situation i, la seconde station de rechargement 14n+1 est en état de fonctionnement. Le véhicule ferroviaire 12 pourra y être correctement rechargé, et ne nécessite donc pas d'adaptation de la gestion de son énergie. La consommation d'énergie est alors nominale, représentée par la courbe Cl sur 5 la figure 2. Sur cette figure 2, l'axe des abscisses représente la distance D parcourue par le véhicule, et l'axe des ordonnées la quantité E d'énergie stockée dans les moyens de stockage 13. Dans la situation ii ou iii, la seconde station de rechargement 14', est défectueuse, et plus particulièrement partiellement défectueuse. Le véhicule ferroviaire 12 10 ne pourra y effectuer qu'un rechargement partiel, et doit donc adapter sa consommation d'énergie à ce fait. Dans la situation iv, la seconde station de rechargement 14', est défectueuse, et plus particulièrement entièrement défectueuse. Le véhicule ferroviaire 12 ne pourra pas y effectuer de rechargement, et doit donc adapter sa consommation d'énergie à ce fait. 15 Dans ce cas, la consommation d'énergie doit être minimale. La consommation d'énergie adaptée est représentée par la courbe C2 sur la figure 2. Puisque le véhicule 12 connait l'état de la seconde station de rechargement 14n+i alors qu'il se trouve à la première station de rechargement 14n, il peut dès cette première 20 station 14n adapter sa consommation d'énergie. On constate donc, sur la figure 2, que la consommation d'énergie dans la situation iv (courbe C2) est, dès le départ de la première station 14n, inférieure à la consommation d'énergie nominale dans la situation i (courbe C1). La courbe C2 montre par ailleurs que le véhicule 12, dans la situation iv, n'est pas 25 rechargé à la seconde station 14n+,, contrairement au véhicule dans la situation i, comme le montre la courbe C1. La courbe C2 montre ensuite que l'énergie du véhicule 12 est économisée de manière à permettre au véhicule 12 d'atteindre la troisième station 14,-,±2. Cette courbe C2 peut être comparée à une troisième courbe C3, correspondant à 30 la gestion de l'énergie dans l'état de la technique. Dans l'état de la technique, le véhicule 12 à la première station 14n n'est pas informé de l'état de la seconde station 14n+1. Ainsi, entre cette première station 14n et la seconde station 14n+i , la gestion d'énergie est similaire à celle en fonctionnement nominal (les courbes Cl et C3 sont sensiblement confondues entre la première station 14n et la 35 seconde station 14n+i). 3055971 8 La courbe C3 montre alors que, lorsque le véhicule 12 de l'état de la technique ne peut pas se recharger à la seconde station 14'1, il ne bénéficie pas de suffisamment d'énergie pour atteindre la troisième station 14,42, la quantité d'énergie stockée devenant nulle au cours de son trajet vers cette troisième station 14,-,±2. 5 Il apparaît donc clairement que l'invention permet de résoudre les problèmes de rechargement liés à une station de rechargement défectueuse. On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, et pourrait présenter diverses variantes sans sortir du cadre des revendications. Par exemple, on peut prévoir des moyens de transfert configurés pour transmettre 10 au véhicule les informations d'état de toutes les stations de rechargement. Les moyens d'adaptation seront dans ce cas configurés pour ne prendre en compte que la station de rechargement suivante ou avantageusement de toutes les stations de rechargement suivantes. Par ailleurs, les moyens de transfert pourraient en variante transmettre les 15 informations d'état directement au véhicule. Dans ce cas, le dispositif de gestion comporte des moyens de localisation du véhicule ferroviaire sur la voie ferrée, propres à déterminer la station de rechargement la plus proche du véhicule ferroviaire dans la direction de déplacement de ce véhicule. REVENDICATIONS1. Dispositif (16) de gestion d'énergie dans au moins un véhicule ferroviaire (12) circulant sur un réseau de transport ferroviaire (10) comprenant une pluralité de stations de rechargement (14) pour le rechargement en énergie du véhicule ferroviaire (12), les stations de rechargement (14) étant réparties de manière discrète sur le réseau de transport ferroviaire (10), caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens (18) d'analyse de l'état de chaque station de rechargement (14), propres à fournir une information d'état de chaque station de rechargement (14), selon laquelle cette station de rechargement (14) est défectueuse ou en état de fonctionnement, - des moyens (20) de transfert, vers le véhicule ferroviaire (12), de l'information d'état d'au moins la station de rechargement suivante la plus proche (14',) de ce véhicule dans un sens de déplacement (A) de ce véhicule (12), - des moyens (24) d'adaptation de la gestion de l'énergie dans le véhicule ferroviaire (12), en fonction de l'état de ladite station de rechargement suivante la plus proche (14',), propres à réduire la consommation d'énergie dans le véhicule ferroviaire (12) lorsque cette station de rechargement suivante (14',) est défectueuse. 2. Dispositif de gestion (16) selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'analyse (18) sont agencés dans une station de supervision (19) au sol, et communiquent avec le véhicule ferroviaire (12) via les moyens de transfert (20). 3. Dispositif de gestion (16) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens d'adaptation (24) sont embarqués dans le véhicule ferroviaire (12). 25 4. Dispositif de gestion (16) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de transfert (20) comportent : - un récepteur à chaque station de rechargement (14), les moyens de transfert (20) étant configurés pour transmettre à chaque station de rechargement l'information 30 d'état de la station de rechargement adjacente suivante dans le sens de déplacement (A) du véhicule, - des moyens de communication (22) entre le véhicule ferroviaire (12) et la station de rechargement (14n) à laquelle stationne le véhicule ferroviaire (12), configurés pour transmettre au véhicule (12) ladite information d'état de la station de rechargement 35 adjacente suivante (14,41). 3055971 10 5. Dispositif de gestion (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'adaptation (24) sont configurés pour commander une réduction de la consommation d'énergie dans au moins un équipement électrique. 5 6. Dispositif de gestion (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'adaptation (24) sont configurés pour réduire la consommation d'énergie en effectuant une action choisie parmi : la réduction d'effort d'un ou plusieurs moteurs électriques du véhicule, la modification du fonctionnement d'équipements de climatisation en salle et/ou en cabine, la modification du 10 fonctionnement d'éclairages intérieurs du véhicule. 7. Procédé de gestion d'énergie dans un véhicule ferroviaire (12) circulant sur un réseau de transport ferroviaire (10) comprenant une pluralité de stations de rechargement (14) pour le rechargement en énergie du véhicule ferroviaire, les stations de 15 rechargement (14) étant réparties de manière discrète sur le réseau de transport ferroviaire (10), caractérisé en ce que le procédé de gestion d'énergie comporte : - une analyse de l'état de chaque station de rechargement (14), de manière à fournir une information d'état de chaque station de rechargement (14), selon laquelle la station de rechargement (14) est défectueuse ou en état de fonctionnement, 20 - un transfert, vers le véhicule ferroviaire (12), de l'information d'état d'au moins la station de rechargement suivante (14',) la plus proche de ce véhicule dans un sens de déplacement (A) de ce véhicule, - une adaptation de la gestion de l'énergie dans le véhicule ferroviaire (12), en fonction de l'état de ladite station de rechargement suivante la plus proche (14',), de manière à réduire la consommation d'énergie dans le véhicule ferroviaire (12) lorsque cette station de rechargement suivante (14',) est défectueuse. 8. Réseau (10) de transport ferroviaire sur lequel circule au moins un véhicule ferroviaire (12), comportant une pluralité de stations de rechargement (14) pour le rechargement en énergie du véhicule ferroviaire (12), les stations de rechargement (14) étant réparties de manière discrète sur le réseau de transport ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de gestion d'énergie (16) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.