Dispositif de commutation pour véhicule électrique. La présente invention a pour objet un dispositif de commutation pour véhicule élec trique, et plus spécialement pour véhicule routier propulsé par moteur électrique ali menté par batteries. Ce dispositif est surtout conçu .dans le but de rendre la conduite :du véhicule auquel il est appliqué absolument comparable à celle des véhicules automobiles à moteur thermique.
II se caractérise en ce qu'une pédale d'ac célérateur est reliée à des commutateurs qui contrôlent le couplage des batteries, et le passage @du courant dams l'inducteur -du moteur, tandis qu'une pédale de débrayage agit comme contrôleur pour insérer dans le eircuit du moteur une résistance décroissante dans le sens de relèvement de cette pédale.
Les schémas des -dessines annexés représen tent trois formes d'exécution du dispositif commutateur selon l'invention.
La fig. 1 est un schéma général du dis- positif de commutation avec moteur série. La fig. 2 est un schéma d'une variante avec moteur compound.
La fig. 3 est un schéma montrant com ment s'opère le changement de couplage des batteries.
La fig. 4 est une vue de face schématique d'une forme d'exécution d'un balai à bande de contact sans glissement sur les plots.
La fig. 5 est un schéma d'ensemble .d'un :dispositif avec relais.
La fig. 6 est un tableau montrant les po sitions des divers contacts -des circuits de relais contrôlés. par la pédale d'accélérateur.
Dans la forme d'exécution représentée au schéma de la fig. 1, on utilise un, moteur série alimenté par quatre batteries 1, 2, 3 et 4 pour lesquelles on a envisagé trois modes de couplage: Un couplage en parallèle.
Un couplage en parallèle de deux groupes de deux batteries en série.
Un couplage en série. A cet effet, on a prévu six commutateur de batteries, à plots fixes et balais mobiles. Dans l'exemple envisagé, les balai; mobiles <I>A, B, C, D,</I> E, <I>F</I> sonta.ccouplés mécanique ment et mobiles en un même ensemble ciné matiquement relié à. la. pédale d'accélérateur Pa. Les plots des commutateurs sont réparti: de façon que l'écart angulaire entre deux plots comisécutifs d'entre eux soit plus petit que la. largeur d'un balai, la. Largeur de ce dernier étant plus faible que l'écart angulaire entre deux plots voisins de rang pair ait impair.
La pédale Pa est aussi einéma.tique- ment reliée: A deux frotteurs<I>H</I> et<I>7</I> et au balai d'un commutateur G.
La. pédale dite "de débrayage" Pd est ci- nématiquement reliée aux balais de deux commutateurs K :et <I>L.</I>
Le levier dit ,; & e vitesses" correspond à la poignée de manoeuvre d'un commutateur inverseur 10 qui peut occuper trois positions: Une position de marche avant.
Une position de point mort. Une position de marche arrière.
Un disjoncteur à maximum 11 est prévu comme dispositif de sécurité sur l'ensemble du circuit. On a, prévu également: Un conjoncteur-disjoncteur à minimum 1? dans le circuit de freinage par récupération.
Des disjoncteurs-conjoncteui-s à maximum 13 et 14 montés en série dans le circuit de récupération et qui agissent pour fa.ii.'e inter venir Ies résistances R$ <I>et R</I><B>'</B> ou les court- circuiter. On peut encore prévoir en 15 un interrupteur à rupture brusque actionné par la pédale de fein du véhicule.
et en 16 un interrupteur centrifuge à un seul sens de rotation (monté par exemple à roue libre) actionné par les roues du véhicule en marche arrière seulement et qui intervient pour limi ter la vitesse du moteur en marche arrière.
Au point Y on peut interposer un comp teur indicateur de charge et de décharge. Le fonctionnement du dispositif est le suivant: Le commutateur 10 étant au point mort (position figurée au schéma.), le conducteur appuie à fond snr la- pédale de d(librayage. cr_, qui a, pour effet, d'amener les balais des commutateurs Ii et 1, sur les plots 6.
Le coin- mutateur 10 est: alors placé en position de marche avant (tracé pointillé du sehénia) et: on appirip légcIrement sui. l'accélérateur polir amener le; Balais des commutateurs l4 à F (lit plot. 0 arc plot 1 en passant par le plot l'.
<B>Il</B> n'en résolt:,A aucun effet sur le moteur qui reste isolé (lcs baiteries tant; que ]P balai du conimulat,-111. L rest.,@ s,ir 1o plot 6.
Mais. les balais A, h, ('. <I>D,</I> E, F siir les plots 1 des comnintaieurs correspondants relient entre eux les pC)les - (les batteries, d'une part, et les pôles -[-. d'autre part. C'est. la position rle eouplage eri parallèle.
Un même temps. les balais <I>H</I> et.<I>7</I> sont. passés dans la. position en pointillé du schéma et; par les secteurs conducteurs Hl et 71.
assurent le passage, dans le sens eorrect, du courant dans l'inducteur 9 du moteur dont l'induit est indiqué en 8, de telle sorte que, lorsqu'on rel@iche progres=iveinent la. pédale de débraya--e <I>PO,</I> le balai<I>L</I> franehit le plot 6 el; le moteur est; mis en liaison avec. les batte ries en paralléle par la résistance R' qui inter vient; en totalité.
Air fui- et à mesure que les plots 5, 4, 3. 2, 1. du commutateur L sont franchis, la. résistanee R' décroît et pour être finalement eourt-circuitée lorsque le balai L vient toucher le plot 0 (position de relevage total de la, pédale<B>PO).</B> La tension. appliquée. d'abord nulle, croît lentement assurant ainsi. une douceur de démarrage absolue.
Lorsque la pédale d'accélérateur Pa amène les balais des commutateurs A à F de la po sition 1 à, la position 2, la résistance R3 montée en. série avec R° est éliminée du cir cuit du moteur. Le moteur est alors alimenté par les batteries en parallèle, sans résistances dan;
le circuit. Lorsque les halais 4 à F et G atteignent le plot 3, les commutateurs C et D maintiennent les mêmes connexions, mais les commutateurs 4 et B couplent les batteries 1 et \? en série, et les commutateurs E et F, couplent les batteries 3 et 4 en série. Le commutateur G remet: la. résistance R" en circuit.
On se trouve alors dans la. posi- tion couplage en série parallèle des batterie avec interposition de la résistance R3 dans le circuit .du moteur.
Lorsque les balais des commutateurs A à. G atteignent le plot 4, les batteries sont couplées en séries parallèles, comme en 3, mais sans la résistance R3. Au plot 5, les batteries sont couplées en série avec la ré sistance R3 dans le circuit. Au plot 6, fes batteries ,sont couplées en série avec une frac tion de la, résistance R3 dans le circuit:. Au plot 7, elles sont couplées en ,série mais sans la, résistance R3.
Les divers couplages successifs, en ce qui concerne l'interventi.un des résistances R' et R.\ qui ont pour fonction d'éviter les étin celles de rupture lors du passage ,d'un cou plage à un autre, sont montrés par les schémas I à VII de la fig. 3.
En I, les batteries sont en parallèle.
En II, les batteries 2 et 4 ne sont plus reliées au pôle -f- de l'ensemble que par l'a résistance R1 et les batteries 1 et 3 ne sont plus reliées au pôle - que par la résis- tance RZ.
En III, les batteries 1 et 2, d'une part, et 3 et 4, d'autre part, sont couplées en série. La résistance RI est reliée au pôle + de la batterie 4 et se tr uve aux bornes des batte ries 1. et 3, tandis que la résistance R 2 est reliée au pôle - de la batterie 1 et se trouve aux bornes des batteries 2 et 4.
En IV, les résistances R1 et R' sont mises hors circuit.
En V, les batteries 3 et 4 ne sont plues reliées au -f- de l'ensemble que par la r6sis,- ta.uce R1, et les batteries 1 et 2 ne sont plus reliées nu - que par la résistance R=.
En VI, les quatre batteries sont en série et le -L de la batterie 3 est encore relié au --f- ile l'ensemble par R1, et le -de la batterie 2 est encore relié au - de l'ensemble par Rz. De ce fait, la, résistance R1 est aux bornes des batterie1 et 2 en série, et RZ est aux bornes -des batteries 3 et 4 également en série.
En VII, les résistances R,1 -et RZ sont mises hors circuit. Lorsque la pédale Pa remonte, les mêmes commutations se reproduisent dans l'ordre inverse avec les effets<B>déjà</B> décrits.
Le freinage par récupération a lieu comme suit: On relâche la pédale -d'accélérateur pour ramener les balais A à J au zéro, ce qui a pour effet: De coupler les batteries en série par les balais A à F.
D'inverser le sens du courant dans l'in- dûcteur 9, par les balais<I>H</I> et<I>J</I> (fig. 1). Par le balai G de relier l'induit 8 du moteur au balai ,du commutateur K.
On appuie sur la pédale Pd, ce qui a pour effet -de relier le balai K à la résistance R5 en série avec les disjoncteurs-conjoncteurs. 14 et 13 et le conjoncteur-disjoncteur 12.
Si le courant de récupération est suffisant, le con- joncteur 12 établit la liaison avec les batte- rie@s, les résistances R3 et R4 étant éliminées du circuit par le balai G à la, position zéro.
Au fur et à mesure -de l'abaissement de la pédale Pd, le balai K franchit les plots 2 à 6, en réduisant progressivement la valeur -de R", ce qui a pour effet d'augmenter le courant et la puissance du freinage.
Le disjoncteur-conjoncteur 13 agit pour limiter le courant de récupération à une cer taine valeur maximum et, au delà le cette valeur, introduit la résistance R8 dans le cir cuit. Il en est de même pour le disjoncteur- conjoncteur 14 et la résistance R9, pour une valeur -du courant encore plus importante.
Le schéma de la fig. 2 correspond au cas 'utilisation, d'un moteur compound. Les commutateurs A à G et leurs accessoires sont inchangés. Les balais H et J sent rem placés par le balai M et le balai K et la ré sistance R5 .de récupération sont remplacés par les balais N et P et les résistances Rs et R'. L'inverseur 10' qui correspond à l'in-
verseur 10 de la fig. 1 comporte une branche supplémentaire destinée à couper le courant dans l'enroulement inducteur dérivation 17 du moteur dont l'induit et l'inducteur série sont respectivement indiqués en. 8' et 9'. Les interrupteurs<B>15'</B> et 16' correspondent resspectivement aux interrupteurs 15 et 16 de la fig. 1 dont la. position dans le circuit est.
modifiée pour ne pas couper brusquement le courant dans l'inducteur 17 et protéger celui-ci contre un extra-courant de rupture.
Le fonctionnement ne diffère de celui dé crit à propos du schéma de la fig. 1 qu'en ce qui concerne la récupération.
Le balai M qui, dans toutes les positions de traction, relie par le secteur<I>al'</I> la<B>,</B> sortie de l'induit 8' directement et uniquement à l'inducteur-série 9', lorsqu'il est au zéro (Pa relevée) relie la. sortie de l'induit aux balais N et P. Lorsque la pédale pd est rele vée, le balai P à la. position zéro établit la même connexion que !!7 <I>et</I> M'.
Lorsqu'on appuie sur la, pédale Pd: Le balai P introduit une fraction de plus en plus brande de la résistance R' entre l'in duit 8' et l'inducteur 9'.
Le balai N introduit une fraction de plus en plus faible de la. rési,4a.nce le entre la sortie de l'induit et le circuit des batteries du côté connecté à l'inducteur 9.
Aux plats 6, le balai P interrompt la liaison électrique entre l'induit et l'inducteur- série, et le balai N établit la. connexion di recte entre l'induit et le circuit des batteries du, côté connecté à. l'inducteur 9.
Le point G' de la.<U>fi.-,.</U> 2 est relié au point G de la. fi:g. 1, et les points Z de cette même fig. 1 sont directement reliés entre eux.
Il est à noter que le sens du courant n'étant pas inversé dans l'inducteur-série pour la marche en récupération, l'action de cet inducteur s'oppose à celle de l'inducteur- dérivation. L'action de la, pédale Pd ,sur les halais N et P a. pour but de mettre progres sivement hors circuit l'inducteur-série et d'éliminer de ce fait son action neutralisante.
La fig. 4 montre une réalisation schéma tique d'un balai dans lequel le patin de con tact est constitué par un ruban ou tresse souple de fil métallique conducteur 17 dont la section totale correspond à l'intensité du courant qui doit le traverser. Cette tresse est montée sur des galets de guidage 18 et 19
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portés <SEP> par <SEP> uni <SEP> chariot <SEP> 20 <SEP> qui <SEP> peut <SEP> coulisser
<tb> dans <SEP> un <SEP> porte-balai <SEP> 21. <SEP> Dans <SEP> cet <SEP> exemple <SEP> de
<tb> réalisation.
<SEP> le <SEP> porte-balai <SEP> 21 <SEP> se <SEP> déplace <SEP> angu la.irement <SEP> concentriquement <SEP> à <SEP> une <SEP> surface
<tb> cylindrique <SEP> ?? <SEP> sur <SEP> la.quelli,a <SEP> sont <SEP> réparties <SEP> les
<tb> touches <SEP> ou <SEP> plots. <SEP> Le <SEP> chariot <SEP> 20 <SEP> est <SEP> rappelé
<tb> élatiqu <SEP> ement <SEP> de <SEP> façon <SEP> à <SEP> appliquer <SEP> avec <SEP> la
<tb> pression <SEP> voulue <SEP> sur <SEP> les <SEP> plots <SEP> files, <SEP> la <SEP> lan uc <SEP> ur <SEP> 1 <SEP> i <SEP> a <SEP> d(, <SEP> la<B>,</B> <SEP> t <SEP> ire <SEP> ose <SEP> comprise <SEP> entre <SEP> les
<tb> galet:
.. <SEP> 18. <SEP> A <SEP> cet <SEP> effet, <SEP> on <SEP> a <SEP> simplement
<tb> fi@yuré <SEP> au <SEP> dessin <SEP> uii <SEP> ressort <SEP> de. <SEP> rappel <SEP> 23 <SEP> fixé
<tb> il <SEP> une <SEP> ext <SEP> ré#inité <SEP> cuir <SEP> le <SEP> porie-balai <SEP> 21.
<tb> La, <SEP> tresse <SEP> 17 <SEP> passe <SEP> sur <SEP> les <SEP> galets <SEP> de <SEP> renvoi
<tb> 19 <SEP> et <SEP> s'ancre. <SEP> st <SEP> ses <SEP> extrémités <SEP> en <SEP> deux <SEP> points
<tb> fixes <SEP> 24 <SEP> dont <SEP> l'itn <SEP> petit <SEP> servir, <SEP> s'il <SEP> y <SEP> a <SEP> lieu, <SEP> de
<tb> connexion <SEP> avec <SEP> le <SEP> circuit <SEP> électrique <SEP> à <SEP> relier
<tb> aux <SEP> plots. <SEP> Si <SEP> le <SEP> déplacement <SEP> du <SEP> balai <SEP> est
<tb> recfibne, <SEP> la <SEP> fixa-tioil <SEP> aux <SEP> points <SEP> 24 <SEP> petit <SEP> être
<tb> rigide.
<SEP> Dans <SEP> l'exemple <SEP> envisagé, <SEP> le <SEP> déplace ment <SEP> du <SEP> porte-balai <SEP> est <SEP> angulaire <SEP> et <SEP> la, <SEP> liaison
<tb> (le <SEP> la. <SEP> tresse <SEP> <B>17</B> <SEP> avec <SEP> l'un <SEP> des <SEP> point; <SEP> 24 <SEP> peut
<tb> avoir <SEP> lien <SEP> par <SEP> un <SEP> intermédiaire <SEP> élastique ment <SEP> déformable <SEP> pour <SEP> permettre <SEP> de <SEP> légères
<tb> variations <SEP> de <SEP> la, <SEP> longueur <SEP> totale <SEP> de <SEP> la <SEP> tresse.
<tb> On <SEP> voit <SEP> qu'avec <SEP> cette <SEP> disposition, <SEP> lorsque
<tb> le <SEP> porte-balai <SEP> 21 <SEP> se <SEP> déplace <SEP> autour <SEP> de <SEP> son
<tb> pivot, <SEP> la, <SEP> tresse <SEP> 17, <SEP> dans <SEP> sa, <SEP> partie <SEP> la <SEP> en <SEP> con tact <SEP> avec <SEP> la <SEP> surface <SEP> 22,
<SEP> ne <SEP> subit <SEP> aucun <SEP> glisse ment <SEP> par <SEP> rapport <SEP> à <SEP> celle-ci. <SEP> Elle <SEP> se <SEP> comporte
<tb> en <SEP> principe <SEP> comme <SEP> le <SEP> brin <SEP> inférieur <SEP> de <SEP> la.
<tb> chenille <SEP> d'un <SEP> véhicule <SEP> se <SEP> déplaçant <SEP> sur <SEP> le <SEP> sol.
<tb> Dans <SEP> la <SEP> forme <SEP> d'exécution. <SEP> .de <SEP> la. <SEP> fig. <SEP> 5,
<tb> on. <SEP> fait <SEP> intervenir <SEP> des <SEP> relais <SEP> pour <SEP> obtenir <SEP> la.
<tb> manoeuvre <SEP> des <SEP> contacts <SEP> de <SEP> commutation. <SEP> Au
<tb> schéma <SEP> montré <SEP> par <SEP> la, <SEP> fie. <SEP> 5, <SEP> 1, <SEP> 2, <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> sont
<tb> les <SEP> batteries <SEP> d'alimentation <SEP> du <SEP> moteur <SEP> de
<tb> traction <SEP> dit. <SEP> véhicule.
<SEP> Dans <SEP> cet <SEP> exemple, <SEP> le
<tb> moteur <SEP> est <SEP> un <SEP> moteur-série <SEP> dont. <SEP> l'induit <SEP> est
<tb> figuré <SEP> en <SEP> 5 <SEP> et <SEP> l'inducteur <SEP> en <SEP> 6.
<tb> L'appareillage <SEP> <B>de</B> <SEP> sécurité <SEP> comporte <SEP> un
<tb> disjoncteur <SEP> à <SEP> maximum <SEP> 7 <SEP> et <SEP> des <SEP> fusibles <SEP> 8
<tb> pour <SEP> chaque <SEP> groupage <SEP> des <SEP> batteries.
<tb> R', <SEP> R= <SEP> et <SEP> R' <SEP> sont <SEP> les <SEP> résistances <SEP> intro duites <SEP> entre <SEP> les <SEP> batteries <SEP> afin <SEP> d'obtenir:
<tb> 10 <SEP> La <SEP> marche <SEP> sur <SEP> résistances.
<tb> ?0 <SEP> Le <SEP> changement <SEP> de <SEP> groupage <SEP> des <SEP> bat teries <SEP> et <SEP> par <SEP> suite <SEP> de <SEP> tension <SEP> appliquée <SEP> au moteur, sans coupure du courant dans ce dernier.
P4 est une résistance insérée dans le cir cuit du moteur et dont la mise en court- circuit a lieu par fractions au moyen des con tacteur i', j2 et P directement actionnés par la pédale Pd qui correspond à la pédale de dé brayage usuelle prévue sur les véhicules auto mobiles à moteur thermique. La pédale Pd commande également un contacte dont l'ou verture coupe le circuit du .moteur, lorsque cette pédale est abaissée à fond.
1i7' est une résistance sur laquelle débite le moteur lorsqu'il fonctionne en génératrice pour le freinage électrique @du véhicule.
<I>A, B, C, D, E,</I> F sont des contacteurs actionnés respectivement par l'excitation de relais <I>a, b,</I> c, d, e, f. Les circuits .d'excitation de ces relais sont contrôlés par les contacts <I>a', b', c', d', e',</I><B>f</B> maneeuvrés par la pédale d'accélérateur Pa.
La pédale Pa actionne aussi les contacts h' des circuits d'excitation des relais g et h de manoeuvre d'un inversicur G dont- les deux positions correspondent: D'une part, à la marche en traction avec l'inducteur 6 connecté dans le sens convenable avec le circuit du moteur en liaison avec le circuit -de groupage des batteries.
D'autre part, à la marche en freinage électrique, avec, dans le cas du moteur-série de l'exemple envisagé, l'enroulement de l'in clucteur inversé et le circuit du moteur en liaison avec le circuit de freinage (résistance R" en fig. 5).
I est l'interrupteur-inverseur -de marche qui correspond au levier -de vitesse usuel -des véhicules à moteur thermique.<I>En</I> X et X' peut être intercalé un interrupteur général verrouillé par la clé de contact qui autorise r lle-même l'excitation des relais indépen damment de l'interrupteur-inverseur 1.
Les divers relais sont de préférence ali mentés, les uns par un groupe de batteries, les autres, par d'autres groupes, de telle sorte que les consommations auxquelles ils donnent lieu soient en principe uniformément répar ties sur tous les éléments. Le tableau -de la fig. 6 montre les posi tions d'ouverture ou & fermeture .des con tacts a' à h' commandés à partir de la pédale Pa. Dans l'exemple envisagé, on a prévu cinq positions actives pour la pédale Pa. On pour rait évidemment en prévoir davantage.
Ces positions gant les suivantes: 0: Position de repos -de la pédale Pa cor respondant en marche au freinage électrique. 1: Position de couplage en parallèle des batteries.
2: Position -de couplage en série-parallèle avec résistance.
3: Position de couplage en série-parallèle sans résistance.
4: Position de couplage en série, avec ré sistance.
5: Position -de couplage en série, sans ré sistance.
Le fonctionnement est le suivant: L'accélérateur .étant au zéro, la manceuvre de la clé die contact assure l'excitation de relais b et e qui groupent les quatre batteries en parallèle, tandis que l'inverseur G, main tenu par le relais<I>la,</I> inverse le sens du cou rant dans l'inducteur et branche le moteur sur la résistance R', afin de produire le frei nage électrique.
Pour démarrer, il. convient: 10 D'abaisser la pédale pd à fond pour isoler le moteur par ouverture du contact i@. 2e De placer l'inverseur I dans la posi tion de marche désirée, avant ou arrière.
30 D'abaisser la pédale Pa jusqu'à la position 1, ce qui a pour effet de maintenir excités les relais b et e, de désexciter le relais h et d'exciter le relais g pour connecter, par G, l'inducteur 6 dans le sens convenable avec mise en liaison du moteur avec la batterie.
Dès qu'on relâche la pédale Pd, le contact a4 se ferme et on obtient le .démarrage sous la tension "parallèle" .diminuée de la chute de tension dans la résistance R4 insérée en totalité et progressivement mise en court- circuit par fermeture successive -des contacts i3, z= et il au fur et à mesure que la pédale Pd -est relevée.
La position. de marche "pa- rallèle" est finalement atteinte et le démar rage s',est effectué avec, de la part du con ducteur, des mouvements exactement sem blables à ceux requis sur un véhicule à moteur thermique.
La position "série-parallèle" avec résis tance correspond à. là position 2 de la pédale Pa. Dans cette position, le relais a est excité par feimeture du contact a'. Les résistances RI et B= sont insérées entre les pôles -f- et par A, tandis que b n'étant plus excité, les contacts B se relèvent.
Les groupes de batte ries 1 et 2 sont en série par l'intermédiaire de Bi insérée entre le pôle -(- d'un groupe et le pôle - de l'autre et la connexion corres pondante s'établit par R= pour les ;coupes 3-e14.
La position 3 "série-parallèle ,sans résis tance" est obtenue par la. mise au point 3 de Pa, ce qui a pour résultat 'exciter c, par le contact c', provoquant ainsi l'abaissement de C qui court-circuite les résistances Rl et R2.
La position "série avec résistance" s'ob tient par la mise au point 4 de Pa, ce qui a pour effet de maintenir A et C comme pré cédemment, mais, de plus, d'exciter d par d' en provoquant l'abaissement de D qui insère R\ entre les pôles<B>+</B> et -. Le relais e n'étant plus excité, E se relève et connecte alors les groupes 1 et 2 (déjà en série entre eux), en série avec 3 et 4 (également en série entre eux), par l'intermédiaire de B3.
La position "série sans résistance" est la position 5 de Pa, dans laquelle les contact: précédents sont maintenus; f' est fermé et assure l'excitation de f qui abaisse F pour mettre en court-circuit Rs.
On remarquera que le mouvement. en sens inverse, c'est-à-dire la, diminution de la ten sion appliquée au moteur, peut se faire avec arrêt sur une position intermédiaire quelco que et avec la possibilité de reprise du sens d'augmentation sans qu'il soit utile rie revenir au zéro, comme c'est le cas pour la. plupart des coinbinat,eurs. La coupure du courant de traction s'obtient rapidement par l'abandon de Pa qui, de plus, au point zéro, assure le freinage électrique proportionnel à la. vitesse de la voiture et maximum tant que la pédale Pa est relevée.
Ce freinage diminue progres sivement au fur et à messire que l'on abaisse Pd, ce qui a pour résultat d'insérer F\ par fraction -râce aux ouvertures successives de ii, i= et i'. Enfin,
ce freinage devient nul pour un ubcs.issernent maximum qui coupe le circuit par l'ouverture de i.'. On voit que les pédales Pa et Pd ont exactement la même action de contrôle> du freinage par le moteur que dans le cas d'une voiture à moteur ther mique.
Les moyens d'asservissement qui vont maintenant être décrits ont pour fonction d'interdire toits effets préjudiciables, en cas de défaillance d'un relais quelconque, ou de plusieurs relais. C'est ainsi que, dans le sens de l'accélération, d ne peut être excité et, par l'abaiss{ment de D qui en résulte, dés- exciter E, ce qui prélude à la mise en série totale, qu'à la, condition que C soit abaissé, c'est-à-dire que. la position "série parallèle" soit déjà. effectivement obtenue.
Dans le sens de la, diminution de la, tension appliquée, d reste excité et, par suite, D reste abaissé tant que E n'a pas pris sa, position basse, par le contact de maintien, aux bornes de d', ouvert. seulement lorsque E a pris sa position de contact.
Il en est exactement de même en ce qui concerne les positions relatives de a, .4. b, <I>b'</I> et b'. De plus, e ne peut être excite qu'à condition que F soit dans sa, position haute pour fermer le contact dit circuit d'excita tion de ce relais E. En comséqtience, E ne petit être abaissé que si F est relevé; on com prend que s'il n'en était p@iainsi, les batte- ries seraient mises en court-circuit.
Il en est exactement de. même pour b, C et B en ce qui concerne leurs positions relatives. Inver sement, f ne petit être excité que si E est dans sa position haute et c tic, peut être excité que si B est à sa position haute.
Par ailleurs, pour que les groupes 2 et 3 en série ne puisent être couplés aux boules des groupe 1 et 4, en parallèle (E restant sur la position série et B se plaçant dans la posi tion série-parallèle), r n'est désexcité chie si E s'est abaissé en ouvrant le contact de main tien aux bornes de<B>C</B>.
Les asservissements qu'on vient de dé:- crrire ont l'avantage de ne pas déclencher les dispositifs de sécurité (fusibles et disjonc teurs) dans le cas d'un contact affecté d'une inertie mécanique plus :grande que celle d'un autre ou pour toute autre cause ayant pour effet de troubler la succession normale :des manoeuvres des contacts et bien que les cir cuits électriques de commande ne présentent pas d'anomalies.
Switching device for electric vehicle. The present invention relates to a switching device for an electric vehicle, and more especially for a road vehicle propelled by an electric motor supplied by batteries. This device is above all designed. In order to make the driving: of the vehicle to which it is applied absolutely comparable to that of motor vehicles with thermal engines.
It is characterized in that an accelerator pedal is connected to switches which control the coupling of the batteries, and the passage of current through the inductor of the motor, while a clutch pedal acts as a controller for insert a decreasing resistance in the direction of the lifting of this pedal into the motor circuit.
The accompanying diagrams of the drawings represent three embodiments of the switching device according to the invention.
Fig. 1 is a general diagram of the switching device with series motor. Fig. 2 is a diagram of a variant with a compound motor.
Fig. 3 is a diagram showing how the battery coupling change takes place.
Fig. 4 is a schematic front view of an embodiment of a brush with a contact strip without sliding on the pads.
Fig. 5 is an overall diagram of a: device with relay.
Fig. 6 is a table showing the positions of the various contacts of the controlled relay circuits. by the accelerator pedal.
In the embodiment shown in the diagram of FIG. 1, a series motor is used supplied by four batteries 1, 2, 3 and 4 for which three coupling modes have been considered: A parallel coupling.
A parallel coupling of two groups of two batteries in series.
A series coupling. For this purpose, six battery switches have been provided, with fixed pads and movable brushes. In the example considered, the brooms; mobiles <I> A, B, C, D, </I> E, <I> F </I> are mechanically coupled and movable in the same cine unit matically linked to. the. accelerator pedal Pa. The pads of the switches are distributed: so that the angular difference between two comisecutive pads of them is smaller than the. width of a broom, the. Width of the latter being less than the angular difference between two neighboring pads of even rank is odd.
The Pa pedal is also einematically connected: To two wipers <I> H </I> and <I> 7 </I> and to the brush of a switch G.
The so-called "clutch" pedal Pd is cinematically connected to the brushes of two switches K: and <I> L. </I>
The lever says,; & e speeds "corresponds to the operating handle of a reversing switch 10 which can occupy three positions: A forward position.
A neutral position. A reverse position.
A maximum circuit breaker 11 is provided as a safety device on the entire circuit. We have also planned: A minimum 1 contactor-circuit breaker? in the regenerative braking circuit.
Circuit breakers with a maximum of 13 and 14 mounted in series in the recovery circuit and which act to trip the resistors R $ <I> and R </I> <B> '</ B> or short-circuit them. It is also possible to provide at 15 a snap-action switch actuated by the brake pedal of the vehicle.
and at 16 a centrifugal switch with only one direction of rotation (mounted for example with freewheel) actuated by the wheels of the vehicle in reverse gear only and which intervenes to limit the speed of the engine in reverse gear.
At point Y it is possible to interpose a charge and discharge indicator counter. The operation of the device is as follows: With switch 10 in neutral (position shown in the diagram.), The driver fully presses the d pedal (release. Cr_, which has the effect of bringing the brushes switches Ii and 1, on pads 6.
The coin-mutator 10 is: then placed in the forward position (dotted line of the sehenia) and: one appirip slightly sui. the accelerator polish bring the; Brushes of switches l4 to F (read plot. 0 arc plot 1 passing through plot l '.
<B> It </B> does not resolve :, Has no effect on the motor which remains isolated (lcs baiteries as long as] P conimulate brush, -111. L rest., @ S, ir 1o plot 6.
But. the brushes A, h, ('. <I> D, </I> E, F siir the pads 1 of the corresponding comnintaieurs connect the pCs to each other) the - (the batteries, on the one hand, and the poles - [ -. on the other hand. This is. the position of the parallel coupling.
The same time. the <I> H </I> and. <I> 7 </I> brushes are. passed in the. dotted position of the diagram and; by the conductive sectors Hl and 71.
ensure the passage, in the correct direction, of the current in the inductor 9 of the motor, the armature of which is indicated at 8, so that, when rel @ iche progresses = iveinent. clutch pedal - e <I> PO, </I> the broom <I> L </I> crosses pin 6 el; the engine is; put in connection with. the batteries in parallel by the resistance R 'which intervenes; In totality.
Air leaked- and as the pads 5, 4, 3. 2, 1. of the switch L are crossed, the. resistance R 'decreases and to be finally short-circuited when the brush L touches the pad 0 (total lift position of the pedal <B> PO). </B> The voltage. applied. initially zero, growing slowly thus ensuring. an absolute soft start.
When the accelerator pedal Pa brings the brushes of switches A to F from position 1 to position 2, resistor R3 mounted in. series with R ° is eliminated from the motor circuit. The motor is then supplied by the batteries in parallel, without dan resistors;
the circuit. When halais 4 to F and G reach pin 3, switches C and D maintain the same connections, but switches 4 and B couple batteries 1 and \? in series, and switches E and F, couple batteries 3 and 4 in series. Switch G resets: the. resistance R "in circuit.
We are then in the. position parallel series coupling of the batteries with interposition of resistor R3 in the motor circuit.
When the brushes of switches A to. G reach pin 4, the batteries are coupled in parallel series, as in 3, but without resistor R3. At pin 5, the batteries are coupled in series with resistor R3 in the circuit. At pin 6, the batteries are coupled in series with a fraction of the resistor R3 in the circuit :. At pad 7, they are coupled in series but without resistor R3.
The various successive couplings, with regard to the intervention of one of the resistors R 'and R. \ which have the function of avoiding those of rupture during the passage, from one neck range to another, are shown by diagrams I to VII of FIG. 3.
In I, the batteries are in parallel.
In II, batteries 2 and 4 are no longer connected to pole -f- of the assembly except by resistor R1 and batteries 1 and 3 are no longer connected to pole - except by resistor RZ.
In III, batteries 1 and 2, on the one hand, and 3 and 4, on the other hand, are coupled in series. Resistor RI is connected to the + pole of battery 4 and is located at the terminals of batteries 1. and 3, while resistance R 2 is connected to the - pole of battery 1 and is located at the terminals of batteries 2 and 4.
In IV, resistors R1 and R 'are switched off.
In V, the batteries 3 and 4 are no longer connected to the -f- of the assembly by the resis, - ta.uce R1, and the batteries 1 and 2 are no longer connected by the resistor R =.
In VI, the four batteries are in series and the -L of the battery 3 is still connected to the --f- ile the assembly by R1, and the -of the battery 2 is still connected to the - of the assembly by Rz . Therefore, the resistor R1 is at the terminals of batteries 1 and 2 in series, and RZ is at the terminals of batteries 3 and 4 also in series.
In VII, the resistors R, 1 -and RZ are switched off. When the Pa pedal goes up, the same switching occurs in reverse order with the <B> already </B> effects described.
Regenerative braking takes place as follows: The accelerator pedal is released to bring brushes A to J back to zero, which has the effect of: Coupling the batteries in series by brushes A to F.
To reverse the direction of the current in the initiator 9, using the brushes <I> H </I> and <I> J </I> (fig. 1). Connect the armature 8 of the motor to the brush, from the switch K.
The pedal Pd is pressed, which has the effect of connecting the brush K to resistor R5 in series with the circuit breakers. 14 and 13 and the circuit breaker 12.
If the recovery current is sufficient, the circuit breaker 12 establishes the connection with the batteries @ s, the resistors R3 and R4 being removed from the circuit by the brush G at the zero position.
As the pedal Pd is lowered, the brush K crosses the pads 2 to 6, gradually reducing the value -of R ", which has the effect of increasing the current and the braking power. .
The circuit breaker-contactor 13 acts to limit the recovery current to a certain maximum value and, beyond this value, introduces resistor R8 into the circuit. The same is true for the circuit breaker-contactor 14 and the resistor R9, for an even greater value of the current.
The diagram in fig. 2 corresponds to the use case of a compound motor. Switches A to G and their accessories are unchanged. The brushes H and J are replaced by the brush M and the brush K and the recovery resistor R5. Are replaced by the brushes N and P and the resistors Rs and R '. The 10 'reverser which corresponds to the
pourer 10 of FIG. 1 comprises an additional branch intended to cut the current in the bypass inductor winding 17 of the motor whose armature and series inductor are respectively indicated at. 8 'and 9'. The switches <B> 15 '</B> and 16' respectively correspond to the switches 15 and 16 of FIG. 1 including the. position in the eastern circuit.
modified so as not to cut off the current suddenly in the inductor 17 and to protect the latter against an extra breaking current.
The operation does not differ from that described with regard to the diagram of fig. 1 as regards recovery.
The brush M which, in all traction positions, connects by the sector <I> al '</I> the <B>, </B> output of the 8' armature directly and only to the series inductor 9 ', when it is at zero (Pa read) connects the. output of the armature to the N and P brushes. When the pedal pd is raised, the brush P to the. zero position establishes the same connection as !! 7 <I> and </I> M '.
When the pedal Pd is pressed: The brush P introduces an increasingly brande fraction of the resistance R 'between the inductor 8' and the inductor 9 '.
The brush N introduces an increasingly small fraction of the. resi, 4a.nce the between the armature output and the battery circuit on the side connected to the inductor 9.
At the flats 6, the brush P interrupts the electrical connection between the armature and the inductor-series, and the brush N establishes the. direct connection between the armature and the battery circuit on the side connected to. inductor 9.
The point G 'of the. <U> fi.- ,. </U> 2 is connected to the point G of the. fi: g. 1, and the points Z of this same FIG. 1 are directly linked to each other.
It should be noted that the direction of the current is not reversed in the series inductor for the recovery operation, the action of this inductor is opposed to that of the inductor-shunt. The action of the pedal Pd on the halais N and P a. for the purpose of gradually switching off the series inductor and thereby eliminating its neutralizing action.
Fig. 4 shows a tick diagram of a brush in which the contact pad consists of a flexible ribbon or braid of conductive metal wire 17, the total section of which corresponds to the intensity of the current which must pass through it. This braid is mounted on guide rollers 18 and 19
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carried <SEP> by <SEP> uni <SEP> carriage <SEP> 20 <SEP> which <SEP> can <SEP> slide
<tb> in <SEP> a <SEP> brush holder <SEP> 21. <SEP> In <SEP> this <SEP> example <SEP> of
<tb> achievement.
<SEP> the <SEP> brush holder <SEP> 21 <SEP> moves <SEP> angu la.irement <SEP> concentrically <SEP> to <SEP> a <SEP> surface
<tb> cylindrical <SEP> ?? <SEP> on <SEP> la.quelli, a <SEP> are <SEP> distributed <SEP> the
<tb> keys <SEP> or <SEP> plots. <SEP> The <SEP> carriage <SEP> 20 <SEP> is <SEP> recalled
<tb> elatiqu <SEP> ement <SEP> from <SEP> way <SEP> to <SEP> apply <SEP> with <SEP> the
<tb> pressure <SEP> desired <SEP> on <SEP> the <SEP> plots <SEP> files, <SEP> the <SEP> lan uc <SEP> ur <SEP> 1 <SEP> i <SEP> a <SEP> d (, <SEP> la <B>, </B> <SEP> t <SEP> ire <SEP> ose <SEP> between <SEP> between <SEP> the
<tb> pebble:
.. <SEP> 18. <SEP> A <SEP> this <SEP> effect, <SEP> on <SEP> a <SEP> simply
<tb> fi @ yuré <SEP> to <SEP> drawing <SEP> uii <SEP> spring <SEP> from. <SEP> callback <SEP> 23 <SEP> fixed
<tb> it <SEP> a <SEP> ext <SEP> re # initiated <SEP> leather <SEP> the <SEP> porie-broom <SEP> 21.
<tb> The, <SEP> braid <SEP> 17 <SEP> passes <SEP> on <SEP> the <SEP> rollers <SEP> of <SEP> referral
<tb> 19 <SEP> and <SEP> anchor. <SEP> st <SEP> its <SEP> ends <SEP> in <SEP> two <SEP> points
<tb> fixes <SEP> 24 <SEP> of which <SEP> the itn <SEP> small <SEP> serve, <SEP> if <SEP> y <SEP> has <SEP> place, <SEP> of
<tb> connection <SEP> with <SEP> the <SEP> circuit <SEP> electric <SEP> to <SEP> connect
<tb> to <SEP> plots. <SEP> If <SEP> the <SEP> movement <SEP> of the <SEP> brush <SEP> is
<tb> recfibne, <SEP> the <SEP> fixed <SEP> at <SEP> points <SEP> 24 <SEP> small <SEP> be
<tb> rigid.
<SEP> In <SEP> the <SEP> example considered, <SEP> the <SEP> movement <SEP> of the <SEP> brush holder <SEP> is <SEP> angular <SEP> and <SEP> the , <SEP> link
<tb> (the <SEP> the. <SEP> braid <SEP> <B> 17 </B> <SEP> with <SEP> one <SEP> of the <SEP> point; <SEP> 24 <SEP > can
<tb> have <SEP> link <SEP> by <SEP> an intermediate <SEP> <SEP> elastic <SEP> deformable <SEP> for <SEP> allow <SEP> of light <SEP>
<tb> variations <SEP> of <SEP> the, <SEP> total length <SEP> <SEP> of <SEP> the <SEP> braid.
<tb> On <SEP> sees <SEP> that with <SEP> this <SEP> arrangement, <SEP> when
<tb> the <SEP> brush holder <SEP> 21 <SEP> moves <SEP> around <SEP> of <SEP> his
<tb> pivot, <SEP> the, <SEP> braid <SEP> 17, <SEP> in <SEP> sa, <SEP> part <SEP> the <SEP> in <SEP> contact <SEP> with < SEP> the <SEP> surface <SEP> 22,
<SEP> does <SEP> undergo <SEP> no <SEP> slip <SEP> by <SEP> report <SEP> to <SEP> this one. <SEP> It <SEP> behaves <SEP>
<tb> in <SEP> principle <SEP> like <SEP> the <SEP> lower <SEP> strand <SEP> of <SEP> the.
<tb> crawler <SEP> of a <SEP> vehicle <SEP> moving <SEP> on <SEP> the <SEP> ground.
<tb> In <SEP> the <SEP> form <SEP> of execution. <SEP> .de <SEP> the. <SEP> fig. <SEP> 5,
<tb> on. <SEP> causes <SEP> to intervene <SEP> of the <SEP> relays <SEP> to <SEP> obtain <SEP> the.
<tb> operation <SEP> of the <SEP> switching <SEP> contacts <SEP>. <SEP> To
<tb> <SEP> schema shown <SEP> by <SEP> la, <SEP> trust. <SEP> 5, <SEP> 1, <SEP> 2, <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> are
<tb> the <SEP> supply <SEP> batteries <SEP> of the <SEP> engine <SEP> of
<tb> pull <SEP> says. <SEP> vehicle.
<SEP> In <SEP> this <SEP> example, <SEP> the
<tb> engine <SEP> is <SEP> a <SEP> engine-series <SEP> of which. <SEP> armature <SEP> is
<tb> represented <SEP> in <SEP> 5 <SEP> and <SEP> the inductor <SEP> in <SEP> 6.
<tb> The <SEP> <B> </B> <SEP> safety <SEP> switchgear includes <SEP> a
<tb> circuit breaker <SEP> at maximum <SEP> <SEP> 7 <SEP> and <SEP> of <SEP> fuses <SEP> 8
<tb> for <SEP> each <SEP> grouping <SEP> of the <SEP> batteries.
<tb> R ', <SEP> R = <SEP> and <SEP> R' <SEP> are <SEP> the <SEP> resistors <SEP> introduced <SEP> between <SEP> the <SEP> batteries < SEP> in order to <SEP> to obtain:
<tb> 10 <SEP> The <SEP> works <SEP> on <SEP> resistors.
<tb>? 0 <SEP> The <SEP> change <SEP> of <SEP> grouping <SEP> of the <SEP> batteries <SEP> and <SEP> by <SEP> following <SEP> of <SEP> voltage <SEP> applied <SEP> to the motor, without interrupting the current in the latter.
P4 is a resistor inserted in the circuit of the motor and the short-circuiting of which takes place in fractions by means of contactors i ', j2 and P directly actuated by the pedal Pd which corresponds to the usual clutch pedal provided on motor vehicles with thermal engines. The Pd pedal also controls a contact, the opening of which cuts off the motor circuit, when this pedal is fully depressed.
1i7 'is a resistor on which the motor delivers when it operates as a generator for the electric braking of the vehicle.
<I> A, B, C, D, E, </I> F are contactors actuated respectively by energizing relays <I> a, b, </I> c, d, e, f. The excitation circuits of these relays are controlled by the contacts <I> a ', b', c ', d', e ', </I> <B> f </B> operated by the pedal of accelerator Pa.
The pedal Pa also actuates the contacts h 'of the excitation circuits of the relays g and h for operating an inverter G, the two positions of which correspond: On the one hand, to traction operation with inductor 6 connected in the proper direction with the motor circuit in conjunction with the battery grouping circuit.
On the other hand, when operating under electric braking, with, in the case of the series motor of the example considered, the winding of the inverted inductor and the motor circuit in conjunction with the braking circuit (resistor R "in fig. 5).
I is the on-reverser-switch which corresponds to the usual gear lever -of vehicles with thermal engines. <I> In </I> X and X 'can be inserted a general switch locked by the ignition key which itself authorizes the excitation of the relays independently of the change-over switch 1.
The various relays are preferably supplied, some by one group of batteries, the others by other groups, so that the consumption to which they give rise is in principle uniformly distributed over all the elements. The table in fig. 6 shows the opening or closing positions of the contacts a 'to h' controlled from the pedal Pa. In the example considered, five active positions have been provided for the pedal Pa. We could obviously do so. plan more.
These positions are as follows: 0: Rest position - of the pedal Pa corresponding to electric braking when operating. 1: Battery parallel coupling position.
2: Series-parallel coupling position with resistance.
3: Series-parallel coupling position without resistance.
4: Series coupling position, with resistance.
5: Series coupling position, without resistance.
The operation is as follows: The accelerator being at zero, the operation of the key die contact ensures the excitation of relays b and e which group the four batteries in parallel, while the inverter G, hand held by the relay <I> la, </I> reverses the direction of the current in the inductor and connects the motor to resistor R ', in order to produce electric braking.
To boot it. suitable: 10 Lower the pd pedal fully to isolate the motor by opening contact i @. 2e Place the reverser I in the desired driving position, forward or reverse.
30 Lower the Pa pedal to position 1, which has the effect of keeping relays b and e energized, de-energizing relay h and energizing relay g to connect, via G, inductor 6 in the correct direction with the motor connected to the battery.
As soon as the pedal Pd is released, contact a4 closes and start-up is obtained under the "parallel" voltage. Reduced by the voltage drop in resistor R4 fully inserted and progressively short-circuited by successive closing -contacts i3, z = and il as the pedal Pd -is raised.
The position. "parallel" running is finally reached and starting is effected with, on the part of the driver, movements exactly the same as those required on a heat engine vehicle.
The "series-parallel" position with resistance corresponds to. the position 2 of the pedal Pa. In this position, the relay a is energized by closing the contact a '. The resistors RI and B = are inserted between the poles -f- and by A, while b no longer being excited, the contacts B are raised.
The groups of batteries 1 and 2 are in series by means of Bi inserted between the pole - (- of one group and the pole - of the other and the corresponding connection is established by R = for them; cuts 3-e14.
Position 3 "series-parallel, without resistance" is obtained by the. focusing 3 of Pa, which results in 'excite c, by contact c', thus causing the lowering of C which bypasses resistors R1 and R2.
The "series with resistance" position is obtained by focusing 4 of Pa, which has the effect of maintaining A and C as before, but, moreover, to excite by causing the lowering of D which inserts R \ between the poles <B> + </B> and -. The relay e no longer being energized, E stands up and then connects groups 1 and 2 (already in series with each other), in series with 3 and 4 (also in series with each other), via B3.
The "series without resistance" position is position 5 of Pa, in which the previous contacts: are maintained; f 'is closed and ensures the excitation of f which lowers F to short-circuit Rs.
Note that the movement. in the opposite direction, that is to say the reduction of the voltage applied to the motor, can be done with stopping in an intermediate position whatever and with the possibility of resuming the direction of increase without it being useful rie return to zero, as is the case for the. Most coinbinat, ers. The traction current is cut off quickly by dropping Pa which, moreover, at the zero point, provides electrical braking proportional to the. car speed and maximum as long as the pedal Pa is raised.
This braking progressively decreases as Pd is lowered, which has the result of inserting F \ by fraction - thanks to the successive openings of ii, i = and i '. Finally,
this braking becomes zero for a maximum ubcs.issernent which cuts the circuit by opening i. '. It can be seen that the pedals Pa and Pd have exactly the same motor braking> control action as in the case of a car with a thermal motor.
The control means which will now be described have the function of preventing any harmful effects, in the event of failure of any relay, or of several relays. It is thus that, in the direction of acceleration, d cannot be excited and, by the resulting lowering of D, de-excite E, which is a prelude to total series setting, only on condition that C is lowered, that is to say that. the "parallel series" position is already. actually obtained.
In the direction of the, decrease in the applied voltage, d remains excited and, consequently, D remains lowered as long as E has not taken its low position, by the holding contact, across d ', open . only when E has taken up his contact position.
It is exactly the same with regard to the relative positions of a, .4. b, <I> b '</I> and b'. In addition, e can only be excited on condition that F is in its high position to close the contact called the excitation circuit of this relay E. In comséqtience, E can only be lowered if F is raised; we understand that if it were not so, the batteries would be short-circuited.
It is exactly. same for b, C and B with regard to their relative positions. Conversely, f can only be excited if E is in its high position and c tic, can be excited only if B is in its high position.
Moreover, so that groups 2 and 3 in series cannot be coupled to the balls of groups 1 and 4, in parallel (E remaining in the series position and B being placed in the series-parallel position), r is not de-energized shits if E is lowered by opening the main contact to the terminals of <B> C </B>.
The slavings which have just been described: - have the advantage of not triggering the safety devices (fuses and circuit breakers) in the case of a contact affected by a mechanical inertia greater than that of a other or for any other cause having the effect of disturbing the normal sequence: contact operations and although the electrical control circuits do not present anomalies.