Brevet FR3125473A1 — publié le 20230127

L’invention porte sur un véhicule à traction électrique (1) modulaire comprenant un moteur électrique, une batterie d’alimentation du moteur électrique (20), un système de transfert de puissance (3) pour le transfert d’une puissance de sortie au moteur électrique, un superviseur central (4) assurant la gestion de l’énergie du véhicule, raccordé à la batterie (20) et au système de transfert de puissance (3), caractérisé en ce que le système de transfert de puissance (3) comporte au moins un module de puissance (30, 31) reliés au moteur électrique et raccordé connectiquement entre eux et au superviseur central (4), chaque module de puissance (30) individuel étant monté de manière amovible dans un rack (300) dédié et interchangeable avec un module de puissance (30, 31) se présentant sous la forme d’une batterie (30) ou d’un groupe électrogène (31). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 Véhicule A TRACTION ELECTRIQUE modulaire DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION L’invention concerne le domaine des véhicules automobiles, et se rapporte plus particulièrement à un véhicule automobile à traction électrique modulaire. L’invention est destinée notamment mais non exclusivement à un véhicule hybride en série. ETAT DE LA TECHNIQUE De manière connue, un véhicule hybride en série comprend un moteur électrique, une batterie d’alimentation du moteur électrique, un groupe électrogène, et un superviseur central assurant la gestion de l’énergie du véhicule raccordé à la batterie. Il existe actuellement deux types de configuration de véhicules hybride en série. La première configuration est une configuration dans laquelle l’autonomie du véhicule en mode électrique est privilégiée. On parle de mode « prolongateur d’autonomie ». Dans cette configuration, la batterie d’alimentation du moteur électrique est choisie pour prendre en charge intégralement la puissance instantanée du véhicule, le groupe électrogène fournissant quant à lui la puissance moyenne consommée par le véhicule. La taille de batterie est donc nécessairement importante. Si cette configuration présente l’avantage d’une forte autonomie en mode électrique seul du fait du choix de la taille de batterie et d’une optimisation du rendement du groupe électrogène électrique du fait qu’il fonctionne sur un nombre de points de fonctionnement limités, elle présente cependant des inconvénients. En premier lieu, la batterie nécessaire pour assurer une autonomie complète du véhicule présente une masse élevée et un encombrement important; inconvénient se répercutant alors en terme de coût de construction. En deuxième lieu, en cas d’utilisation intensive (puissance moyenne consommée supérieure à la puissance fournie par le groupe électrogène), la performance du véhicule est limitée par la capacité de la batterie et le temps nécessaire pour la recharge de la batterie. La deuxième configuration est une configuration dans laquelle la puissance instantanée est fournie par le générateur, la batterie servant à lisser les appels de charges brusques qui requièrent une réponse dans un temps inférieur au temps de réaction du générateur. On parle de mode de « Transmission continument variable ». Cette architecture a pour avantage de permettre de réduire la masse, l’encombrement et le coût de la batterie, la seule limite à l’utilisation intensive étant la capacité du réservoir de carburant. Cette architecture présente cependant l’inconvénient d’offrir une faible autonomie en mode électrique seul, du fait de la taille de la batterie. Il présente également le désavantage que, pour s’adapter à la demande de puissance instantanée, le générateur électrique fonctionne sur un nombre de points de fonctionnement étendu, ce qui limite l’optimisation de son rendement. Le choix entre ces deux configurations se fait en fonction de l’utilisation du véhicule. Ainsi, pour un véhicule évoluant en milieu urbain, la demande de puissance moyenne est peu élevée, et le besoin en autonomie électrique est augmenté (notamment dans les zones qualifiées de zones à faibles émissions - ZFE). Dans ce cas, le mode à privilégier est alors le « Prolongateur d’autonomie ». Pour un véhicule évoluant en milieu rural, et notamment en milieux particulièrement montagneux, le besoin en puissance moyenne s’avère important tandis que le besoin en autonomie 100% électrique reste faible. Dans ce cas, le mode à privilégier est alors le mode « Transmission continument variable ». La configuration dans laquelle le véhicule a été conçu n’est donc pas toujours la configuration la plus adaptée aux milieux dans lesquels ils évoluent, notamment en cas de changement de la typologie du milieu environnant. Cette problématique est par exemple notamment rencontrée, mais non exclusivement, par les véhicules de livraison en fonction des missions qui leurs sont affectées. L’invention vise à remédier à ces problèmes en proposant un véhicule hybride en série dont la source de puissance instantanée et l’autonomie électrique est facilement configurable en fonction du milieu environnemental dans lequel le véhicule doit évoluer. OBJET DE L’INVENTION A cet effet, l’invention propose un véhicule à traction électrique modulaire comprenant un moteur de traction électrique, une batterie fixe d’alimentation du moteur de traction électrique, un système de transfert de puissance pour le transfert d’une puissance de sortie au moteur de traction électrique, un superviseur central assurant la gestion de l’énergie du véhicule, raccordé à la batterie et au système de transfert de puissance, l’invention étant remarquable en ce que le système de transfert de puissance comporte au moins un module de puissance (ou module générateur de puissance) du type batterie, groupe électrogène ou une pile à combustible, monté dans un rack dédié et relié au moteur électrique et au superviseur central, ledit module de puissance étant amovible et interchangeable avec un autre module de puissance choisi parmi un groupe d’appareils comprenant une batterie, un groupe électrogène ou une pile à combustible. Grâce à l’interchangeabilité des modules de puissance, le système de transfert de puissance peut être modulé en fonction des besoins. Le véhicule à traction électrique présente ainsi un caractère évolutif en fonction des besoins. Par rack, on désigne tout réceptacle, logement, compartiment ou similaires apte à recevoir un module de puissance, au moyen d’une connectique rapide. Selon un mode de réalisation préféré, le véhicule à traction électrique modulaire comporte au moins deux modules de puissance individuels amovibles raccordés connectiquement entre eux et respectivement interchangeables avec un autre module de puissance choisi parmi un groupe d’appareils comprenant une batterie, un groupe électrogène ou une pile à combustible. Avantageusement, les racks recevant les modules de puissance comportent une interface de connexion permettant une connexion commune des modules de puissance avec le système de refroidissement du véhicule, la connectique de puissance électrique et le superviseur central. Avantageusement, les racks recevant les modules de puissance sont indépendants les uns des autres. Avantageusement, les modules de puissance de même catégorie reçus dans les racks sont en tout ou partie de même type. Dans la catégorie module « batterie », les batteries peuvent être par exemple des batteries nickel-métal-hydrure, des batteries lithium-ion et lithium-polymère, etc.. Dans la catégorie « groupe électrogène », les générateurs peuvent être par exemple des générateurs diesel, essence, chimiques, thermochimiques, etc. Ainsi, le système de transfert de puissance peut comprendre soit un arrangement de modules « batterie » de même type ou de types différents, soit un arrangement de modules « groupe électrogène » dans lesquels les générateurs sont de même type ou de type différent, soit une combinaison de modules « batterie » de même type ou de types différents et de modules « groupe électrogène » avec des générateurs de même type ou de types différents. Avantageusement, les groupes électrogènes comportent un calculateur pour le calcul de la puissance à produire, selon un rendement défini comme étant le rendement optimal, à partir d’une demande de puissance en provenance du superviseur central. Avantageusement, le superviseur central est arrangé pour transmettre des demandes individuelles de puissance ou de décharge aux modules de puissance en place dans le rack dédié. Avantageusement, le superviseur central comporte des moyens de reconnaissance des modules de puissance en place dans les racks afin d’adapter la stratégie de demande de puissance en fonction des typologies de modules installés. Avantageusement, les modules de puissance sont communs à plusieurs types de véhicule, cette standardisation facilitant la maintenance de flottes de véhicules. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées et dans lesquelles : La représente un diagramme schématique simplifié illustrant les composants d’un véhicule hybride en série modulaire selon une première configuration de l’invention ; La représente une vue de détail d’un système de transfert de puissance du véhicule hybride de la ; La représente une vue du système de transfert de puissance de la dans lequel le module « batterie » a été remplacé par un module « groupe électrogène » ; La représente une vue de détail d’un système de transfert de puissance d’un véhicule hybride en série modulaire selon une autre configuration de l’invention. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. Véhicule à traction électrique (1) modulaire comprenant un moteur de traction électrique, une batterie fixe (20) d’alimentation du moteur de traction électrique, un système de transfert de puissance (3) pour le transfert d’une puissance de sortie au moteur de traction électrique, un superviseur central (4) assurant la gestion de l’énergie du véhicule, raccordé à la batterie (20) et au système de transfert de puissance (3), caractérisé en ce que le système de transfert de puissance (3) comporte au moins un module de puissance (30, 31) du type batterie, groupe électrogène ou une pile à combustible, monté dans un rack (300) dédié et relié au moteur électrique et au superviseur central (4), ledit module de puissance étant amovible et interchangeable avec un autre module de puissance (30, 31) choisi parmi un groupe d’appareils comprenant une batterie, un groupe électrogène ou une pile à combustible. Véhicule à traction électrique (1) modulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte au moins deux modules de puissance (30, 31) individuels amovibles raccordés connectiquement entre eux et respectivement interchangeables avec un autre module de puissance (30, 31) choisi parmi un groupe d’appareils comprenant une batterie, un groupe électrogène ou une pile à combustible. Véhicule à traction électrique (1) modulaire selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les racks (300) recevant les modules de puissance (30, 31) comportent une interface de connexion permettant une connexion commune des modules de puissance avec le système de refroidissement du véhicule, la connectique de puissance électrique et le superviseur central (4). Véhicule à traction électrique (1) modulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les racks (300) recevant les modules de puissance (30, 31) sont indépendants les uns des autres. Véhicule à traction électrique (1) modulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les groupes électrogènes comportent un calculateur pour le calcul de la puissance à produire selon un rendement défini comme étant le rendement optimal à partir d’une demande de puissance en provenance du superviseur central (4). Véhicule à traction électrique (1) modulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le superviseur central (4) est arrangé pour transmettre des demandes individuelles de puissance ou de décharge aux modules de puissance (30, 31) en place dans le rack (300) dédié. Véhicule à traction électrique (1) modulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le superviseur central (4) comporte des moyens de reconnaissance des modules de puissance (30, 31) en place dans les racks (300).