Brevet FR3088591A1 — publié le 20200522

Description Titre de l'invention : Procédé d'alimentation en énergie électrique d'au moins une charge auxiliaire d'un véhicule électrique, système d'alimentation et véhicule électrique associés [pool j La présente invention concerne un procédé d'alimentation en énergie électrique d'au moins une charge auxiliaire d'un véhicule électrique adapté à se déplacer sur une voie, par exemple ferroviaire, ainsi qu'un système d'alimentation en énergie électrique d'au moins une charge auxiliaire associé et un véhicule électrique associé. [0002] L'invention se situe dans le domaine du transport ferroviaire. [0003] Dans ce domaine, on connaît des véhicules électriques adaptés à se déplacer sur une voie, tractés par un bloc moteur électrique adapté à être alimenté en électricité par un système de fourniture d'électricité installé le long de ladite voie, comprenant un ensemble de câbles porteurs, ou une caténaire. Le véhicule est alimenté par captage de courant de la caténaire par l'intermédiaire d'un pantographe. [0004] Un tel système de fourniture d'électricité est, de manière connue, découpé en une multitude de sections d'alimentation. Il est possible alors d'alimenter les sections d'alimentation par différentes sources de courant. En cas de changement de type de source de courant, deux sections d'alimentation successives sont séparées par une section neutre, la caténaire n'étant pas alimentée dans une section neutre. [0005] Une telle section neutre peut être signalée par un panneau de signalisation qui est pris en considération par un conducteur de véhicule à vitesse modérée. Dans le cas d'un véhicule à grande vitesse, tel un TGV, un système de commande peut transmettre automatiquement un signal indiquant l'entrée du véhicule dans une section neutre. [0006] Des systèmes de protection par rapport à d'éventuels courts-circuits ou arcs électriques sont prévus dans le système d'alimentation en énergie électrique du véhicule, et actionnés lors d'un changement de section entre une section neutre et une section alimentée en courant. Lorsque le véhicule électrique franchit une section neutre, il est propulsé par son énergie cinétique. [0007] Le système d'alimentation en énergie électrique du véhicule électrique comporte également un circuit d'alimentation auxiliaire destiné à alimenter des charges auxiliaires à bord du véhicule, tels que des pompes de refroidissement, des ventilateurs, des compresseurs, et, pour un véhicule de transport de passagers, des charges utiles pour le confort des passagers, comme par exemple l'éclairage intérieur, le chauffage/climatisation des wagons. [0008] Lors du passage d'une section neutre se pose un problème d'alimentation électrique de ces charges auxiliaires. 2 [0009] Pour résoudre ce problème, l'invention propose un procédé d'alimentation en énergie électrique d'au moins une charge auxiliaire d'un véhicule électrique se déplaçant sur une voie, le véhicule étant tracté par un bloc moteur électrique adapté à être alimenté en électricité par un système de fourniture d'électricité installé le long de ladite voie, le système de fourniture d'électricité comprenant au moins une section d'alimentation où le véhicule est alimenté en énergie électrique et au moins une section neutre où le véhicule n'est pas alimenté en énergie électrique. Ce procédé comporte des étapes de : [0010] -détection de l'entrée du véhicule électrique dans une section neutre, [0011] -application d'un freinage moteur permettant de transférer une quantité d'énergie électrique du bloc moteur vers un circuit d'alimentation d'au moins une charge auxiliaire, et dans lequel la ou les charges auxiliaires consomment une puissance électrique initiale totale avant la détection de l'entrée du véhicule électrique dans une section neutre, et suite à l'étape de détection, la puissance consommée par la ou les charges auxiliaires est plafonnée à ladite puissance électrique initiale totale. [0012] Avantageusement, le procédé de l'invention permet de continuer à alimenter les charges auxiliaires durant le passage d'une section neutre tout en contrôlant la quantité d'énergie électrique consommée. [0013] Le procédé d'alimentation en énergie électrique d'au moins une charge auxiliaire peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou dans toutes leurs combinaisons techniquement acceptables. [0014] Le freinage moteur est maintenu à un niveau de freinage constant jusqu'à la détection d'une sortie du véhicule de ladite section neutre. [0015] Le niveau de freinage constant permet de transférer une quantité d'énergie électrique constante par unité de temps vers ledit circuit d'alimentation d'au moins une charge auxiliaire. [0016] Le procédé est mis en oeuvre dans un véhicule comportant une pluralité de charges auxiliaires, chaque charge auxiliaire consommant une puissance électrique initiale, et, suite à l'étape de détection, pour chacune des charges auxiliaires, la puissance consommée est maintenue à ladite quantité d'énergie électrique initiale. [0017] Le procédé est mis en oeuvre dans un véhicule comportant une pluralité de charges auxiliaires et, suite à ladite détection, la puissance consommée par au moins une charge auxiliaire est diminuée ou mise à zéro. [0018] La détection de l'entrée du véhicule dans une section neutre est effectuée par réception d'un signal d'un système de commande. [0019] La détection de l'entrée du véhicule dans une section neutre est effectuée par réception d'une commande d'ouverture d'un disjoncteur par un conducteur. [0020] Selon un autre aspect, l'invention a pour objet un système d'alimentation en énergie électrique d'au moins une charge auxiliaire d'un véhicule électrique se déplaçant sur 3 une voie, le véhicule étant tracté par un bloc moteur électrique adapté à être alimenté en électricité par un système de fourniture d'électricité installé le long de ladite voie, le système de fourniture d'électricité comprenant au moins une section d'alimentation où le véhicule est alimenté en énergie électrique et au moins une section neutre où le véhicule n'est pas alimenté en énergie électrique. Ce système comporte un circuit d'alimentation d'au moins une charge auxiliaire et un module de contrôle adapté à : [0021] -détecter l'entrée du véhicule électrique dans une section neutre, [0022] -commander l'application d'un freinage moteur permettant de transférer une quantité d'énergie électrique du bloc moteur vers le circuit d'alimentation d'au moins une charge auxiliaire, et dans lequel, lorsque la ou les charges auxiliaires consomment une puissance électrique initiale totale avant la détection de l'entrée du véhicule électrique dans une section neutre, le module de contrôle est adapté à plafonner la consommation d'énergie électrique de la ou des charges auxiliaires à ladite quantité d'énergie électrique initiale totale suite à la détection de l'entrée du véhicule électrique dans une section neutre. [0023] Enfin, l'invention concerne également un véhicule électrique de transport comportant un bloc moteur constituant une charge principale, au moins une charge auxiliaire et un système d'alimentation en énergie électrique d'au moins une charge auxiliaire tel que défini ci-dessus. [0024] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : [0025] - [Fig 1] la figure 1 illustre schématiquement un système d'alimentation en énergie électrique d'au moins une charge auxiliaire selon un mode de réalisation de l'invention [0026] - [Fig 2] la figure 2 est synoptique des principales étapes mises en oeuvre par un procédé d'alimentation en énergie électrique d'au moins une charge auxiliaire d'un véhicule électrique selon un mode de réalisation de l'invention. [0027] La figure 1 illustre schématiquement une portion d'une chaîne de traction 10 d'un véhicule électrique 12 adapté à se déplacer sur une voie ferroviaire 11. [0028] La chaîne de traction 10 comporte un système d'alimentation général en énergie électrique 14, et est adaptée à être connectée à une caténaire 16. [0029] La caténaire 16 comporte des sections 16a, 16b, 16c représentées schématiquement, qui sont alimentées en énergie électrique ou non. [0030] La chaîne de traction 10 comporte également un bloc moteur 18. La caténaire 16 est adaptée à alimenter le véhicule électrique 12 et notamment la chaîne de traction, sauf lorsque le véhicule électrique 12 se déplace dans une section neutre 16b de la caténaire, qui est une section non alimentée en énergie électrique. [0031] De telles sections neutres sont également connues sous le nom de zones de sec- tionnement. [0032] De telles sections neutres 16b se situent par exemple entre deux sections 16a, 16c alimentées avec des courants de phases différents. [0033] La chaîne de traction 10 comprend un onduleur 20, l'onduleur étant branché entre un convertisseur d'énergie électrique 22 et le moteur électrique 18, et étant adapté à transformer l'énergie électrique continue en énergie électrique triphasée [0034] Le convertisseur 22 est adapté à transformer la tension continue UDE' en une tension adaptée en entrée de l'onduleur 20. [0035] Dans le mode de réalisation décrit, le convertisseur 22 comprend un rhéostat 24 di- mensionné pour supporter une intensité maximale de courant, et servant de protection au convertisseur 22. [0036] Enfin, la chaîne de traction comprend un filtre L-C 26, comprenant une inductance 27 et un condensateur 28. [0037] Le véhicule électrique comporte un système de freinage 35. [0038] Le système d'alimentation général 14 comprend un système d'alimentation de charges auxiliaires 30, adapté à fournir une alimentation électrique à une ou plusieurs des charges auxiliaires 32À.. .32N, via un circuit d'alimentation des charges auxiliaires 34. [0039] Le nombre N de charges auxiliaires est quelconque. [0040] Le système d'alimentation en énergie électrique des charges auxiliaires 30 comporte également un module de contrôle 40, adapté à commander la réalisation des étapes d'un procédé d'alimentation en énergie électrique d'au moins une charge auxiliaire selon l'invention. [0041] Le module de contrôle 40 est par exemple un contrôleur électronique, qui comporte au moins un calculateur et des interfaces permettant de recevoir des grandeurs physiques mesurées ou des signaux de contrôle, et d'envoyer des signaux de commande aux divers éléments de la chaîne de traction. [0042] Le module de contrôle est adapté à mettre en oeuvre un procédé 50 d'alimentation en énergie électrique d'au moins une charge auxiliaire d'un véhicule électrique décrit ci-après dans un mode de réalisation, illustré à la figure 2. [0043] Le procédé 50 comporte une étape 52 de détection de l'entrée du véhicule dans une section neutre dans laquelle il n'y a pas de fourniture d'énergie électrique par la caténaire. [0044] Dans un mode de réalisation, la détection 52 est effectuée suite à la réception d'un signal, par exemple un signal de balisage, reçu par exemple via un capteur ou via un système de commande externe. [0045] En variante, la détection 52 est effectuée suite à une commande d'ouverture d'un dis- jonctcur par le conducteur du véhicule 12. [0046] En effet, lors du passage d'une section neutre il est nécessaire de procéder à une coupure afin d'éviter la survenue d'arcs électriques lors de l'entrée dans la section alimentée suivante. [0047] L'étape de détection de l'entrée du véhicule dans une section neutre est suivie de l'application 54 d'un freinage moteur permettant de transférer une quantité d'énergie électrique du bloc moteur 18 vers le circuit d'alimentation 34. [0048] En anglais, un tel freinage moteur est connu sous le nom de « regenerative braking ». [0049] Le freinage moteur est commandé par le module de contrôle 40. [0050] De préférence, le niveau de freinage est constant jusqu'à la détection de la sortie du véhicule de la section neutre, de manière à transférer une quantité d'énergie électrique constante par unité de temps vers le circuit d'alimentation 34 des charges auxiliaires. [0051] Suite au freinage 54, une régulation 56 assure le maintien de la tension continue Unc en entrée du convertisseur 22. En effet, la tension Upc doit être maintenue à une valeur permettant le fonctionnement des charges auxiliaires. La régulation permet d'assurer que la différence entre l'énergie de freinage et l'énergie consommée par les charges auxiliaires ne fasse pas varier la tension du condensateur 28 de manière non contrôlée. Le rhéostat 24 permet de réguler la consommation d'énergie en ajoutant une consommation d'énergie réglable, apte à ramener/garder le niveau de tension dans les niveaux permettant le bon fonctionnement des charges auxiliaires. Afin de réguler la tension Upc le fonctionnement du hacheur 22 est pilotée en fonction de la valeur de Upc pour ajuster une consommation d'énergie du rhéostat 24 qui maintienne Upc à une valeur désirée. [0052] Parmi toutes les charges auxiliaires 32A à 32N branchées, au moins un sous- ensemble consommait une puissance électrique avant l'étape de détection 52, appelée puissance électrique initiale totale. [0053] Chaque charge auxiliaire 32i faisant partie de ce sous-ensemble consomme une puissance électrique initiale. [0054] La puissance électrique initiale totale est égale à la somme des puissances électriques initiales consommées par les charges 32i. [0055] Le procédé impose de plafonner la consommation électrique des charges auxiliaires durant la traversée de la section neutre à la puissance électrique initiale totale. [0056] Le plafonnement est réalisé à l'étape de gestion des charges 58. [0057] Selon un premier mode de réalisation de cette étape, la consommation de puissance électrique de chaque charge auxiliaire 32i est maintenue à son niveau initial. [0058] Selon une variante, la consommation de puissance électrique de certaines charges auxiliaires est diminuée, jusqu'à une mise à zéro, c'est-à-dire jusqu'à l'arrêt de la consommation par la charge en question. 6 [0059] -11 est alors possible d'autoriser une augmentation de la consommation des charges auxiliaires restant actives, dans la mesure du maintien de la puissance électrique totale consommée à la puissance électrique initiale totale. Ainsi, le procédé 50 a pour résultat le maintien 60 de l'alimentation en électricité des charges auxiliaires pendant toute la durée de la traversée d'une section neutre. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]