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. "Véhicule à traction électrique par accumulateurs"
L'invention est relative à un véhicule à traction électrique par accumulateurs et concerne particulièrement l'emploi, dans un tel véhicule, de différents moyens, tant électriques que mécaniques, dont la combinaison a pour effet d'utiliser au- maximum une batte- rie donnée, quel qu'en soit le type.
On sait que l'emploi d'une battarie d'accumulateurs électri- ques comme réservoir d'énergie, à bord de véhicules automoteurs, se trouve limité, par suite du mauvais rendement du groupe batterie- moteur pour certains régimes de marcha du véhicule.
Cè mauvais rendement provient de diverses causes qui sont principalement : a) diminution de la capacité en ampères-heures de la batterie à mesure que l'intensité demandée augmente; , b) variation de rendement du moteur électrique suivant les régimes de marche; c) emploi de systèmes ne permettant pas la réoupération d'éner= gie électrique lorsque le véhicule descend une côte ou est en frei- nage.
La présente invention a pour but de remédier à ces défauts en réalisant un véhicule à traction électrique par accumulateurs, à récupération d'énergie électrique, permettant d'obtenir un rondement optimum du moteur et desaccumulateurs, par l'adaptation de la vi- tesse du vénicule au profil de la route.
Suivant l'invention, le véhicule comporte un moteur électrique
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L:u- type snunt ou compound tournant llaLls de.3 limites (.Hl'in.L01J de vitesse et d'intensité imposées par le rendement optimum du dit moteur et 1< la 'batterie d'accumulateurs d'alimentauion, le dit moteur peniiettant la récupérauion de l'énergie électrique, lorsque le .v:iiicule est en descente ou en freinage et 6tant accouplé à une boîte de vitesses dont la raison du rapport ua tnJ.l1o.:Ji.1ÍJôlOll équi-
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vaut au rapport économique des vitesses de rotation de ce moteur.
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Un exeiiwle de réalisation de l'invention sera <i;?criL ci-après
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avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
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1{i. 1 est un d.i.h.grau.J13 uiontraiit la diminution de la cCÁj)uci t6 en ul11.fJères-lléutés d'une batterie d'accuJJlulateurs à J.:1GSUre que l'in- LôioeiL4 dSjRl:II:iFS6 alJ1611te.
Fig. 2 est un diagral:l!le .noiitraiit let variation aé l'ellUt3l.10ÚL ll'Ull moteur électrique suivant les regiue-j de Lnrcne.
Fi,j. 3 est un düa.am,e montrant le.3 couroe<! U.3 renU6J;,0Ht, pour ciecl vitesses n et N, du moteur ntabli pour le v eliculo 4lecLri- que suivant l'invention et travaillant dans die>s limites d'intensité
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i et I.
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Eig. 4 eit un <.1ic0nJ.Ül1,le montrant, i1=Ji* uii v?IllC;ul( électrique, le rendement comparatif d'un groupe moteur shunt ou compound ac- couplé fi une boîte de vitesses, établis nuivant l'inventiou, et a'uii moteur sorie employé saiid boîte de vit0:Jse:.:J.
Fig. 5 est une vue schématique du groupe J.lotuur...trb.W:Lld" 10n éta'oh dui vallt l'invention.
Fig. 6 est un scllre:>a du contacteur auto.lwLiclue cohmandant le changement de vitesses du vÓl1ioule, aillsi que de l'installation
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électrique.
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Fi. 7 est une variante du contacteur montré en Fil.;. 6. Les moyens mis en oeuvre pour la réalisation àu V eücula électrique suivant l'invention se classent en deux groupes 01811
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distincts :
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10) Ceux se rapportant au groupe "Datt8r io-,üoteurtn.lnJLll do1 011" et permettant a ce groupe de fonctionner avec un rendement opti-ium
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..,Jour n'importe quel régime de marche du véhicule.
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2o) Les moyens de "contrôle" réalisant obligatoirement les combinaisons du groupe moteur-transmission, de telle façon que ce
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groupe fonctionne toujours avec le rendement optimum prévu.
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Afin de rendre la vitesae du véhicule dépendante des appareils de contrôle, et pour permettre la récupération d' rrergia lors des
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descentes et en cas de freinage , le moteur série est exclu et il
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est fait usa.g3 d'un moteur à excitation snunt ou compound.
Ce moteur doit avoir un haut rendement et il doit le conserver pour une gamme d'intensités, i à I, très étendue et pour un rapport de vitesse n/N; autrement dit, il faut une courbe de rendement très plate (Fig. 3). Four réaliser cette condition, le moteur élec- trique de traction comporte un entrefer très réduit, des pôles auxiliaires et des enroulements compensateurs.
Le rendement du moteur n'est doiic intéressant qu'entreles
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vitesses n et li, dont le rapport non est restreint. La ganiae de vites- ses que le véhicule est susceptible de réaliser, est alors obtenue par une boîte de vitesses en progression géométrique et dont la
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raison R est éga-le au rapport de vitesses n/ld du moteur de traction.
Si néanmoins on parvenait à réaliser un moteur dont le rapport des vitesses économiques serait n'/1 plus grauu. que Ou si l'on jugeait que le renu.e.Bnt d'un moteur (par exemple compoundé) est suffisant pour le, rapport n'/N, il serait toujours possible d'employer une boîte de vitesses de rapport n"/N plus petit ou
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égal à n' /l< Un tel moteur compoundé entraînerait des manoeuvres supplémentaires de commutation dos enroulements pour permettre la récupération, lesquelles manoeuvres pourraient être renduesauto-
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wati4,ues, en utilisant un ralais qui met l'enroulement -compound en court-circuit.
Il est donc possiole, par la combinaison des moyens décrits précédemment, de faire marcher un véhicule électrique à une vitesse déterminée, dans la garnne prévue, avec un rendement optimum. En effet,, ramenant toujours le moteur à son régime de haut rendement,
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on obtient finalement du groupe"moteur-transmission'* une courbe ae ren<l'6eüt légèrement brisée ruais très voisina d'une droite Horizontale et à tout moment supérieure à celle que donnerait un moteur sans boîte de vitesses (Fig. 4) .
De plus, étant donnéqu'une variation d'intensité allant.de
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i à I n'affecte que peu le rendement du groupa "moteur-transmission", de mêmela capacité disponible d'une batterie, correctement prévue, variera assez peu pour la marne garnie d'intensités.
Dans ces conditions, en adaptant toujours, grâce à la boîte de vitesses, la vitesse du véhicule au profil de la route, et en n'employant la batterie et le moteur qu'à des régimes de bon ren- dement, on peut à tout instant situer le véhicule dans une région de fonctionnement à rendement optimum.
Une telle appropriation des conditions de marche est réalisée (Fig. 5) par un moteur 1 tel que défini ci-dessus, une boîte de vi- tesses 3 telle que décrite ci-dessus, et 1'interposition entre le
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moteur et la boîte de vitesses, d'un embrayage 2 du genre de ceux utilisés, par exemple, dans les véhicules automopiles à Moteur à combustion interne.
Le démarrage du moteur s'effectue à l'aide d'un rhéostat, (non Montré), manoeuvré par un levier indépendant. L'accé- lération de la vitesse du moteur est obtenue en agissant sur l'exci- tation par la manoeuvre d'un rhéostat de champ 4 actionné, par exemple, à l'aide d'une pédale 5 d'accélération telle que l'on utilise dans les véhicules automobiles à moteur à combustion interne.
La conduite du véhicule s'opère a'une manière identique a celle d'un véhicule à moteur à combustion interne, à cette seule remarque près qu' il faut d'abord faire démarrer le moteur à l'aide du levier indépendant mentionné plus haut, lequel effectue le retrait des résistances de démarrage.
Après le démarrage du moteur, la conduite du véhicule devient analogue à celle d'un véhicule a moteur a com- oustion interne, le conducteur ayant à sa disposition : la pédale de débrayage 6, l'accélérateur 5 et le levier de boîte de vitesses 7 qu' il fait intervenir cnaque fois du' une modification du profil de la route nécessite une appropriation de la vitesse du véhicule, afin de se tenir au-dessous de l'intensité limite I.
Afin de ne pas être laissée à l'appréciation du conducteur, une telle appropriation de la vitesse du vénicule nécessite des moyens de Il contrôle dont la conception constitue également un des moyens faisant l'objet de la présente invention.
Ainsi qu' il a été dit ci-dessus, le out des appareils de con- trôle est de si tuer le véhicule, a tout instant, dans une région de fonctionnement à rendement optimum, En d'autres termes, ces appareils doivent adapter la vitesse du véhicule au profil de la route, compte tenu de l'intensité absorbée par le moteur et de sa vitesse de rotation.
Il faut pour cela enclencher la botte de vitesses dans une com@inaison d'engrenagetelle que la vitesse de rotation uu moteur reste située entre les limites n et N, et que l'intensité absorbée par le moteur soit maintenue entre les valeurs i et I choisies pour donner à l'ensemble batterie,..moteur - transmissiion, un rendement optimum.
Dans ce but, la boîte de vitesses, par exemple du type électro- mécanique, accouplée au moteur, est contrôlée par un contacteur roc- tiligne ou rotatif, lequel est actionné par un relais a maxima d'intensité ou un déclinomètre (car l'intensité absorbée est fonc- tion du pourcentage de la rampe ou circule le vénicule). Toutefois, pour pallier aux incidents de route, ce contacteur doit rester jus- qu'à un certain point sous la dépendance du conducteur du véhicule,
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comme il ressort de la description qui suit.
Le contacteur représenté (Fig.6) consiste en une pièce mobile
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8 à guidage rectiligne et portant autant de contacts e 6II 8'"'" 8 qu'il y a de vitesses à embrayer; cette pièce mobile est ac- tionnée par le relais à maxima ll' entellsi té z6 ou par le décline-' mètre, iUr le trajet de chacun des contacts sont situés des balais 9I 91I 9III 9-'-'. Cornue variante, il pourrait y avoir un seul con- tact 6, les balais 9 étant alors décalés comme montré en Fig. 7. On peut encore adopter l'une ou l'autre de ces dispositions en rempla- çant la pièce 8 à guidage rectiligne par un tambour rotatif.
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Sur la pièce mobile 6 sont prévus des bossages 10 1 loir 10 111 actionnant un inverseur à va-et-vient 11 ainsi que des butées 121 12 il 12III 'bloquant la pièce mobile 8 par suite de la présence de deux verrous 13 et 13' se déplaçant sous l'action de deux électro.- aimants 14 et 14' .
Le système se complète par deux contacts de fin de course 15 et 15' commandés par la pédale d'accélération et agissant sur les électro-aimants 14-14'.
La pédale d'accélération 5 règle, par l'intermédiaire d'un frotteur 16. les résistances 4 de l'excitation 17 du moteur 1. Les
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électros lti 18'"'' 18 18 commandent chacun une des vitesses de la boîte de vitesses qui est du type électromécanique dans l'exem- ple choisi. La tringle 19 connecte la pièce mobile 8 avec le relais
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à. !llaXÍJ1la d'intensité ou la déclinornètre. De plus, un aiujoxioteur polarisé 21 à maxima d'intensité est intercalé dans le circuit d'alimentation du moteur électrique.
Le' fonctionnement du véhicule est le suivant :
Au cours de la conduite normale en palier ou rampe faible, le conducteur sera automatiquement amené à manoeuvrer le contacteur d'enclenchement de la boîte de vitesses électro*'magnétique par suite de la limitation stricte du régime du moteur entre deux valeurs n et N.
En effet, la disposition des appareils est telle que la pédale d'accélérateur 0 peut régler la vitesse du moteur uniquement de n à N, le démarrage étant exécuté comme il a été dit plus haut par la manoeuvre d'un levier indépendant agissant sur un rhéostat
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de démarrage, le coiducleur ne pourra donc augmenter ou diminuer la vitesse du véhicule dans des proportions plus grandes que n ou N qu'en se servant de la boite de vitesses. N n
Ainsi donc, .au cours de la conduite normale en palier ou rampe faible, le moteur sera toujours utilisé à son régime de haut rende- ment.
Il en est de même de la batterie 22 par suite de la faible
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valeur d'intensité absorbée dans ce cas'.
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)Si maintenant oii suppose que le véhicule 'Ta if iL uiie cote a 111cliLlâ,-, on CrOiJbante, alor94ue le conducteur uuintlel1t 1';;.-ci,ié- rateur a une certaine position, on constatera une élévation pro" gressive de l'intensité absorbée, laquelle attljÍ11Ú.l'). iiiiaia.:ci;1 une valeur proche du iiTaxihium permis par le disjoncteur automatique 21. Cette valeur de l'intensité 1118..l.ÍJ:lUlJ aJui...,n ole d."t .J,JnJdé"ven.ili1ée, coupte t>eriu du type de batterie. la lecture u'un ahipëremètre (non hiontré) ou un voyant a laupe, ..J vielt le conducteur qu'il doit passer à la combinaison 1,.i.ié>dia- uement inférieure de la boîte de VltJdS 9B, afin d'adapter la vites- se du vénicule au profil de la route.
Toutefois, indapendiii.iJtJ1811t de toute intervention l.;é\llUe 11e du conducteur, ce passage de vite.-.se jjeut être rendu COÜI./l.OtI3lÜtmt . automatique par le d6clinouètre ou le relaie a 1.ia;1;.ii i' iiAeiiJit4 9 qui, par 1'intermédiaire de la tringle 19, déplace la pièce mobile é3 aans le sens de la ilécn-J 26, afin que les eloctros (lbIV 18 18 lbl d- la boîte de vitesses soient ôucC8i.ô<:iivC:JlÍiUlt -..li.àerttc;s en cou- rant électrique en enclenchant. l'une âpres l'autre et en ordre acù- ceildant, les diiiéreiitox cohibinaisona de la boîte de vitesses.
Toutefois ce passage d'une combinaison de la boîte de vitesses a la suivante, dans le sens desceixiant, exige dans l'ordre cnrono- lo ziqve : la) le d.écoUJ?lelJ1ent du Moteur, 2 ) l'accélération du rotor du liioteur dans le rapport îilii, ..sa) le rÓaccoUilemellt du Moteur avec la COll1'OÜu.ÍGon d'engrena- ges de la boîte de vitesses iJ,li:1Óùia te, lent inférieure, le rapport entre la combinaison .Jrn(>..L0LL1e11t engagée et la nouvelle combinaison étant aussi égal à IVn.
Or, l'accélération uu rotor àu Licteur aac.,<.ruic l'insertion colleté des résistances d'excitation 4; c'est dans le but de rel.lu.re l'insertion de ces résistances COJ.iJ?lu :-0..,d.lt UuLOlikJ/vll'iu0 que sont prévus les bossages 10 10 , 101 qui en appliquant en J2 l'interrupteur à va-et-vient 11 annulent Llou.e1Jtcdl/),161Jt l'action ue la pédale u'accél^'.ratlon du fait que 1- courait doit par- courir entièrement les résistances d'excitauion 4 our retourner a la batuerie 22 en passant par l'interrupteur 11 et le contact 24.
La ferueture du contact 34 est de courte durée, car alrè3 le passage Li'un des bossages, l'interrupteur 11 revient a sa position primitive, c'est-à-dire en contact avec la laine 25, le conducteur n'ayant plus alors qu'à nianoeuvrer nOrf1B.IG1ll611t la pédale d'accé-
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lération 5 pour ne pas contrarier le synchronisme réalise entre la vitesse du moteur et la vitesse de la transmission.
Mais pour éviter l'écart maximum entre la vitesse du moteur et celle de la transmission, il ne faut pas que la manoeuvre de la boîte de vitesses puisse être effectuée lorsque la pédale d'accélération se trouve vers l'une ou l'autre extrémité de sa course.
C'est dans le but d'éviter cet écart de vitesse que sont prévus les deux contacts de fin de course 15 et 15' qui en excitant, suivant la position de la pédale 5, l'électro-aimant 14 ou 14' engageant le verrou 13 ou 13' dans le chemin des butées 12I, 12II, 12III, bloquent ainsi la pièce mobile 8 qui porte les contacts de changement de vitesses. la position des deux contacts de fin de course 15 et 15' est déterminée suivant le type de moteur et de véhicule.
On vient de décrire les Manoeuvres de l'appareillage pour la descente des vitesses. Les manoeuvres pour la montée des vitesses s'opèrent exactement suivant le même processus mais avec dépla- cornent en sens inverse du contacteur 8, ainsi que da l'interrup- teur 11 \..Lui coopère alors avec le contact 27.
Le moteur du véhicule est à récupération. Or, il est pos- Bible que les intensités de récupération I' atteignent des valeurs supérieures au maximum I admis par le disjoncteur lors de l'alimentation normale, ce maximum étant déterminé par le type de batterie. C'est pourquoi il est fait usage d'un disjoncteur 21, déclenchant en marche normale sous une intensité I, mais ne ne déclenchant pas lors du passage d'un courant de sens inverse (courant do récupération) d'intensité I' plus grande que I.
La description qui précède n'est pas limitative et est donnée à titre exemplatif uniquement. Ainsi, la boîte de vites- ses électromécanique prévue peut être remplacée par une boîte ordinaire à manoeuvre électro-pneumatique des vitesses, ou analogue.