FR2970455A1

FR2970455A1 - Engin ferroviaire hybride.

Info

Publication number: FR2970455A1
Application number: FR1150288A
Authority: FR
Inventors: Alain Jeunesse; Jean Chabas
Original assignee: SNCF Mobilites
Current assignee: SNCF Voyageurs SA
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2012-07-20
Anticipated expiration: 2031-01-13
Also published as: FR2970455B1

Abstract

L'invention concerne un engin ferroviaire 1 propulsé par une machine électrique 3 alimentée par une source électrique principale 7, 30, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de sources électriques secondaires 8 embarquées sur l'engin parmi lesquelles on trouve au moins un module de supercondensateurs 11 et un module de batteries 12. Application au domaine ferroviaire.

Description

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ENGIN FERROVIAIRE HYBRIDE

Le secteur technique de la présente invention est celui des chemins de fer et plus particulièrement des engins ou véhicules ferroviaires chargés de tracter des 5 rames ou des convois. Les locomotives, ou engins de traction connus emploient une pluralité de moteurs électriques montés en général sur des bogies assemblés à une plateforme constitutive de la locomotive. Ces moteurs reçoivent l'énergie électrique en provenance d'une caténaire ou en provenance d'une génératrice 1 o installée sur la locomotive. Dans ce second cas, cette génératrice de courant est accouplée à un moteur à combustion interne, qui consomme une quantité importante de carburant, notamment du gazole. Cet ensemble moteur diesel - génératrice est dimensionné pour être en 15 mesure de fournir l'énergie nécessaire au déplacement de la locomotive quelle que soit la charge que celle-ci doit tracter et quel que soit le profil du trajet emprunté par la locomotive. Autrement dit, cet ensemble et tous ses accessoires (réservoir de carburant, etc...) sont dimensionnés pour fournir une puissance correspondant à la puissance maximum que doit fournir cette locomotive en 20 toutes situations alors que l'occurrence du besoin en puissance maximum est finalement faible. L'ensemble moteur diesel - génératrice est ainsi surdimensionné dans une majorité des situations d'utilisation de la locomotive. Il s'agit là d'un premier inconvénient. Par ailleurs, la vitesse de rotation du moteur à combustion interne dépend 25 de la charge imposée à la locomotive. Comme cette charge varie, le moteur diesel doit être en mesure de tourner à des vitesses faibles ainsi qu'à des vitesses élevées. Cette variation de vitesse implique que le moteur diesel ne tourne pas à son point de fonctionnement idéal, correspondant au meilleur compromis entre puissance, consommation, émission de gaz polluants par l'échappement et durée 30 de vie. On comprend donc que dans bon nombre de situations, une telle locomotive consomme et pollue plus que nécessaire. Une telle situation mérite d'être améliorée.

En outre, il a été remarqué que le fonctionnement du moteur à combustion interne crée des nuisances d'ordres sonore et sanitaire. La première nuisance est relative au bruit important que le moteur à combustion interne fait quand il entre ou sort d'un lieu partagé avec les clients de l'exploitant de la locomotive. La seconde nuisance découle des émissions de gaz polluants par l'échappement de la locomotive qui sont gênantes dans certaines situations comme, par exemple, en phase d'entrée et en phase de sortie de gare ou pour des engins ferroviaires destinés à réaliser des travaux dans des enceintes fermées, telles que des tunnels. En effet, ces fumées sont nuisibles pour les voyageurs qui patientent sur le quai ou pour les ouvriers qui travaillent dans le tunnel. Il s'agit ici d'un autre inconvénient de la locomotive, selon l'art antérieur. Enfin et d'une manière générale, la raréfaction des énergies fossiles conduit les exploitants de ce type de locomotive à trouver des alternatives techniques viables qui permettent, d'une part, d'assurer la mission dédiée à ce type d'engin et, d'autre part, réduire drastiquement la consommation et les émissions de gaz polluants. Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus principalement en combinant plusieurs sources d'énergie électrique montées sur la locomotive et en contrôlant, d'une part, les flux d'énergies depuis la source principale vers le module de supercondensateurs et/ou vers le module de batteries, et d'autre part, les flux d'énergies depuis le module de supercondensateurs et/ou le module de batteries vers le ou les moteurs électriques assurant le déplacement de la locomotive. L'invention a donc pour objet un engin ferroviaire propulsé par au moins une machine électrique alimentée par une source électrique principale, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de sources électriques secondaires embarquées sur l'engin parmi lesquelles on trouve au moins un module de supercondensateurs et un module de batteries. Les travaux de recherche du déposant lui ont permis de conclure que les propriétés temporelles du module de supercondensateurs, du module de batteries et de la source principale, notamment le groupe électrogène, sont complémentaires dans une application ferroviaire. Il y a ainsi une combinaison d'effets positifs qui permet de réduire très

nettement l'utilisation de la source électrique principale, ce qui contribue à diminuer la consommation et le rejet de gaz polluants dans le cas d'un groupe électrogène. La source principale fonctionne ainsi à son régime optimal ce qui améliore son rendement, réduit la consommation et augmente sa durée de vie La pluralité de sources électriques secondaires alimente électriquement la machine électrique. Selon une première caractéristique de l'invention, la source électrique principale comprend en outre un module de pile à combustible. Selon une deuxième caractéristique de l'invention, la pluralité de sources électriques secondaires présente une fonction de stockage de l'énergie électrique. Ainsi, ces sources peuvent se charger en énergie électrique, stocker cette énergie électrique et la restituer au moment voulu. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pluralité de sources électriques secondaires comprend en outre un module stockeur d'énergie cinétique. Selon encore une caractéristique de l'invention, l'engin comprend un moyen de raccordement à une alimentation électrique externe audit engin. Il est ainsi possible d'assurer la charge du module de supercondensateurs et/ou du module de batteries quand l'engin est à l'arrêt.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le moyen de raccordement est une prise connectée électriquement à la pluralité de sources électriques secondaires embarquées. Par ailleurs, l'engin comprend un réseau électrique, dit de puissance, qui interconnecte la pluralité de sources électriques secondaires, la source électrique principale et la machine électrique. L'engin comprend aussi un réseau informatif qui véhicule des informations représentatives de l'état de la pluralité de sources électriques secondaires embarquées. Avantageusement, le réseau informatif véhicule des informations représentatives d'ordres de commande de la pluralité de sources électriques secondaires embarquées. Ces ordres sont, par exemple, une demande de charge d'énergie électrique, correspondant à une absorption et stockage de l'énergie électrique par la source, ou une demande de décharge d'énergie électrique, correspondant à une alimentation en électricité de la machine électrique par la ou les sources secondaires. Avantageusement encore, l'engin est équipé d'un système de gestion de 5 l'énergie qui commande une charge ou une décharge d'au moins une des sources électriques secondaires. Ce système de gestion de l'énergie commande la mise en fonctionnement et l'arrêt de la source électrique principale, notamment le groupe électrogène, en fonction de l'état de l'une des sources de la pluralité de sources électriques 1 o secondaires. L'invention est par ailleurs caractérisée par le fait que le module de batteries est installé sous une plateforme constitutive de l'engin. Avantageusement, ce module de batteries est monté entre deux bogies qui supportent l'engin. L'engin selon l'invention sera particulièrement reconnaissable en ce que la 15 puissance maximale de la source électrique principale, par exemple, un groupe électrogène, est strictement inférieure à la puissance maximale de la machine électrique. Enfin, dans l'engin selon l'invention, le système de gestion commande une charge d'au moins une des sources électriques secondaires à partir d'un flux 20 électrique au moins partiellement créé par la machine électrique, quand cette dernière forme un générateur d'électricité. On comprend ici que l'engin selon l'invention présente une fonction de régénération électrique pendant les phases de ralentissement ou de freinage. Le ou les moteurs fonctionnent alors en générateur de courant et ce dernier est envoyé sur le bus de puissance. Le 25 système de gestion place ainsi les sources secondaires dans une situation de charge où ces sources peuvent capter le courant qui circule sur le réseau électrique de puissance, ce dernier provenant au moins en partie des moteurs électrique de traction fonctionnant en tant que générateur de courant. Un tout premier avantage selon l'invention réside dans une utilisation 30 optimisée de la source électrique principale. Dans le cas où il s'agit d'un moteur à combustion interne, ce dernier ne connaît que deux états de fonctionnement qui sont : arrêt et marche au point de fonctionnement. On diminue ainsi la

consommation de carburant et on réduit corrélativement les émissions de gaz polluants, car le moteur à combustion interne est utilisé selon un régime où son rendement est maximum. On obtient ainsi une production d'énergie électrique maximum pour une consommation et une pollution minimum.

En couplant ce groupe électrogène avec un module de supercondensateurs et un module de batteries, on réduit la taille du groupe électrogène tout en étant capable de satisfaire aux besoins de la mission affectée à l'engin. La combinaison de la source électrique principale, avantageusement le groupe électrogène, avec le module de supercondensateurs et le module de batteries permet d'utiliser ces composants selon leurs meilleurs mode d'utilisation, ce qui contribue à allonger la durée de vie des ces composants. On favorise ainsi l'emploi du module de supercondensateurs pour les appels de puissance important et de courte durée, comme par exemple un démarrage, alors qu'on puise préférentiellement l'énergie électrique sur le module de batteries quand l'engin ferroviaire est lancé. Un autre avantage non négligeable réside dans la possibilité d'entrer et de sortir d'une gare avec un engin ne produisant pas de bruit et pas de fumée émise par le système d'échappement. Les clients de l'exploitant d'un tel engin sont ainsi préservés lorsqu'ils se tiennent sur le bord du quai de gare. Ce même avantage existe pour l'utilisation d'un engin selon l'invention dans un tunnel. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après, à titre indicatif, en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une première variante de l'engin selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique illustrant la circulation des flux énergétiques sur l'engin selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique d'une deuxième variante de l'engin selon l'invention, -la figure 4 est une vue de côté illustrant un mode réalisation de l'engin selon l'invention. Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour

mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. La figure 1 est une vue schématique montrant un engin ferroviaire selon l'invention. Cet engin 1 est par exemple une locomotive apte à tracter ou pousser des convois sur un réseau ferré. Selon une première variante de réalisation, l'engin comprend une plateforme 2 qui forme un châssis, porteur des différents composants constituant l'engin. Sous cette plateforme 2, on trouve une machine électrique 3 dont la fonction est de transformer une énergie électrique en mouvement de rotation pour opérer le déplacement de l'engin ferroviaire sur le réseau ferré. Cette machine électrique comprend au moins un moteur électrique tournant 4 de type synchrone ou asynchrone mais le mode réalisation illustré sur cette figure montre la présence de quatre moteurs électriques tournants 4 à courant continu. La machine électrique 3 est dimensionnée pour assurer le déplacement du convoi animé par l'engin ferroviaire 1. Ainsi, cette machine électrique 3 présente une puissance maximale référencée Pmax-engin et cette puissance détermine la charge maximum qui peut être mise en mouvement par l'engin ferroviaire selon l'invention. L'engin selon l'invention trouve une application particulière pour des missions sur le réseau ferré comportant des arrêts et des démarrages multiples et fréquents. C'est notamment le cas d'un engin ferroviaire chargé de faire du triage en gare ou d'assurer des dessertes locales ou urbaines. Dans une telle utilisation, la machine électrique 3 subit une demande de puissance de forte amplitude et pendant des durées relativement courtes. La puissance moyenne de la machine électrique 3 référencée PMoy est en revanche faible.

La machine électrique 3 est embarquée sur deux bogies solidarisés sous la plateforme 2, ces derniers comprenant chacun un support 5 et quatre roues 6, dont seulement deux sont visibles par bogie sur cette figure. Du côté opposé aux bogies par rapport à la plateforme 2, l'engin comprend une source électrique principale et une pluralité de sources électriques secondaires 8. Les termes « principale » et « secondaire » sont ici utilisés pour différencier les sources électriques sans cependant impliquer une quelconque importance ou priorité de l'une par rapport à l'autre.

La source électrique principale est notamment un groupe électrogène 7 installé sur la plateforme 2 et la description des figures 1 et 2 sera faite en rapport avec un groupe électrogène 7. Le groupe électrogène 7 comprend un moteur à combustion interne 9 qui entraine en rotation une génératrice 10 de courant. Le moteur à combustion interne 9 est, par exemple, un moteur diesel. L'engin selon l'invention sera particulièrement reconnaissable lorsque le groupe électrogène 7 qui est installé sur l'engin présente une puissance maximale, référencée Pmax-GE, strictement inférieure à la puissance maximale de la machine électrique Pmax-engin- On comprend ainsi que le groupe électrogène 7 embarqué sur l'engin n'est pas surdimensionné, en ce sens qu'il n'est pas dimensionné pour assurer le déplacement de l'engin quand celui-ci doit mettre en mouvement la charge maximale pour laquelle il est défini. La plateforme 2 reçoit encore la pluralité de sources électriques secondaires 8. Ces dernières sont qualifiées d' « embarquées » en ce sens qu'elles sont autonomes, c'est-à-dire séparées de toute source électrique extérieure à l'engin, quand celui-ci est en mouvement. La pluralité de sources électriques secondaires embarquées comprend au moins un module de supercondensateurs 11 et un module de batteries 12.

Le module de supercondensateurs 11 est une source d'énergie électrique pour l'engin. Il présente ainsi une fonction de décharge ou alimentation électrique de la machine électrique 3. Le module de supercondensateurs assure aussi une fonction de charge et de stockage de l'énergie électrique. Selon l'invention, la fonction de décharge ou restitution est mise en oeuvre principalement quand la puissance demandée par la machine électrique 3 excède la puissance de la source électrique principale. C'est généralement le cas sur une durée limitée, par exemple, entre un dixième de seconde et trente secondes, voire 3 à 4 minutes lorsque le besoin en énergie de traction est faible. Cette durée peut encore atteindre plusieurs dizaines de minutes lorsqu'il s'agit d'alimenter les auxiliaires de la locomotive quand celle-ci est en stationnement. Ce module prend la forme d'une ou plusieurs armoires autonomes comprenant chacune un bâti servant de support à une multiplicité de

supercondensateurs et un moyen de gestion de l'énergie électrique admise ou restituée. Compte tenu de la technologie actuellement disponible, la capacité de chacun des supercondensateurs est comprise entre 2500 et 9000 Farads et le nombre de supercondensateurs pour l'intégralité du module est, par exemple, compris entre 160 et 220. Dans une variante préférée, le module de supercondensateurs 11 comprend quatre blocs de supercondensateurs montés en parallèles, chaque bloc comprenant 200 supercondensateurs individuels d'une capacité de 5000 F installés en série, le bloc présentant alors une capacité de 25F.

Compte tenu de la technologie actuellement disponible la tension nominale admissible pour un supercondensateur individuel est de 2,5 à 2,7 V. La tension nominale du module composé de supercondensateurs est de l'ordre de 500 Volts en relation avec le nombre de supercondensateurs connectés en série.

Le module de batteries 12 forme une source d'énergie électrique pour l'engin mais il présente également une fonction de stockage de l'énergie électrique. Le module de batteries 12 comprend deux groupes de plusieurs sous-ensembles 13. Dans un exemple de réalisation, le module de batteries 12 comprend douze sous-ensembles de batteries 13 séparables et distincts. La division du module de batteries 12 en sous-ensembles permet de réduire la tension aux bornes de chaque sous-ensemble, ce qui diminue notablement les risques d'électrocution au moment d'une intervention sur le module de batteries 12.

La tension nominale d'un groupe de six sous-ensembles 13 connectés en série constitutif du module de batteries 12 est comprise entre 150 et 450 V. Cette tension nominale est assurée par deux fois 288 batteries individuelles réparties uniformément dans les sous-ensembles 13. La technologie de ces batteries individuelles est par exemple Lithium-ion, ou Cd-Ni, Pb.

Le module de batteries 12 est préférentiellement utilisé pour fournir l'énergie électrique quand la puissance demandée par la machine électrique est moyenne et pendant une durée qualifiée de longue, c'est-à-dire comprise entre cinq

secondes et plusieurs dizaines de minutes, par exemple 20 à 30 minutes dans l'exemple de réalisation de l'invention. La plateforme 2 de l'engin sert encore de support à une cabine de commande 14 où l'engin ferroviaire 1 peut être contrôlé par un agent de conduite.

A l'opposé des sources électriques secondaires embarquées 8 par rapport à la cabine de commande 14 est présent un module d'auxiliaires 15. Ce module est qualifié d' « auxiliaire », en ce sens qu'il comprend des organes de puissance qui ne participent pas directement à l'effort pour animer le déplacement de l'engin 1. Il s'agit notamment d'un accumulateur basse tension 16 dont la fonction est de fournir l'énergie électrique nécessaire aux équipements de commande de l'engin, notamment l'éclairage dans la cabine, la signalisation externe de l'engin, comme les fanaux ou les feux de position. Il s'agit aussi d'un electro-compresseur 17 chargé d'assurer la pression pneumatique nécessaire au fonctionnement d'un système de freinage constitutif de l'engin 1. Ce module d'auxiliaires 15 peut encore comprendre une installation de conditionnement 18 de l'air envoyé dans la cabine de commande 14. L'engin selon l'invention est également reconnaissable en ce qu'il comprend un réseau électrique 19 qui interconnecte au moins la pluralité de sources électriques secondaires 8, c'est-à-dire le module de supercondensateurs 11 et le module de batteries 12, le groupe électrogène 7, plus précisément la génératrice 10, et la machine électrique 3. Le réseau électrique est un réseau dit de puissance, en ce sens que la tension à ses bornes est comprise entre 350 et 750 V et le courant qui est véhiculé peut atteindre 400 Ampères. La fonction de ce réseau électrique de puissance est d'assurer le transport de l'énergie électrique depuis le groupe électrogène 7 vers la machine électrique 3 et/ou vers la pluralité de sources électriques secondaires 8 et d'assurer le transport d'énergie électrique depuis la pluralité de sources électriques secondaires 8 vers la machine électrique 3. En complément de ce qui précède, ce réseau électrique de puissance 19 alimente chaque moteur électrique tournant 4 et est raccordé au module d'auxiliaires 15. L'engin 1 selon l'invention comprend aussi un réseau informatif 20, 2970455 io

autrement appelé réseau de commande. Il s'agit d'un réseau électrique basse tension, par exemple multiplexé de type CAN. Ce réseau informatif 20 est constitué de branches 21 qui relient les composants de l'engin. Ce réseau informatif 20 véhicule des informations représentatives de l'état de la pluralité de 5 sources électriques secondaires embarquées 8. Ces informations d'état sont, par exemple, relatives à un niveau de charge ou à une capacité énergétique. Ces informations sont encore relatives à des consignes de charge ou de décharge envoyées au module de supercondensateurs et/ou au module de batteries. Ce réseau informatif 20 transporte aussi des informations d'état en rapport avec le 10 groupe électrogène 7 et la machine électrique 3 et/ou en rapport avec le module d'auxiliaires 15. Ces informations d'état sont notamment relatives à l'activité du moteur 9 du groupe électrogène 7, c'est-à-dire, arrêt ou mise en fonctionnement au régime nominal, correspondant au meilleur rendement du moteur. Ce réseau informatif 20 concentre les informations en provenance des 15 composants listés ci-dessus vers un système de gestion de l'énergie 22. Le réseau informatif 20 véhicule aussi des informations représentatives d'ordres de commande de la pluralité de sources électriques secondaires embarquées. Ces ordres sont, par exemple, relatifs à l'accumulation, ou charge, d'énergie électrique par le module de supercondensateurs et/ou par le module de batteries. Ces 20 ordres sont aussi relatifs à la restitution, ou décharge, de cette énergie sur le réseau électrique de puissance 19. Le système de gestion de l'énergie 22 se matérialise sur l'engin par un dispositif informatisé, notamment un calculateur, qui met en oeuvre un logiciel de gestion de l'énergie. 25 La fonction de ce système de gestion de l'énergie est de contrôler, ou de superviser, le fonctionnement de la source électrique principale, par exemple, le groupe électrogène 7, de la machine électrique 3 et de la pluralité de sources électriques secondaires 8. Ce système est le garant de la réalisation de la mission de l'engin tout en optimisant la consommation et la pollution du groupe 30 électrogène 7 ainsi que l'utilisation du module de supercondensateurs 11 vis-à-vis du module de batteries 12. Le système de gestion de l'énergie décide de la contribution de chaque composant, c'est-à-dire, le groupe électrogène et/ou le 2970455 ii

module de supercondensateurs et/ou le module de batteries, pour effectuer la mission demandée à l'engin en fonction de la capacité de chaque composant, cette capacité étant notamment le niveau de charge électrique. La figure 2 illustre la circulation des flux énergétiques dans un engin 5 ferroviaire selon l'invention. Cette circulation est contrôlée ou commandée par le système de gestion de l'énergie 22. Un premier flux d'énergie électrique, référencé 23, circule du groupe électrogène 7 vers la machine électrique 3. Un deuxième flux d'énergie électrique, référencé 24, circule du groupe électrogène 7 vers la pluralité de 10 sources électriques secondaires embarquées 8. Un troisième flux d'énergie électrique, référencé 25, transite de la pluralité de sources électriques secondaires embarquées 8 vers la machine électrique 3, chargée de mettre en mouvement l'engin ferroviaire. Ce troisième flux 25 est réversible en ce sens qu'il transite également de la machine électrique 3 qui fonctionne alors en génératrice 15 électrique, vers la pluralité des sources électriques secondaires embarquées 8 et/ou vers les auxiliaires. Un des avantages de la réversibilité du troisième flux 25 réside dans la possibilité de récupérer en énergie électrique une partie de l'énergie cinétique du train lors d'un freinage ou d'un ralentissement, par exemple. Dans les deux situations ci-dessous, le groupe-électrogène 7 tourne à un 20 régime fixe qui correspond à son régime nominal où son rendement est le meilleur. Le système de gestion de l'énergie électrique 22 décide alors selon les comparaisons qui suivent : - quand la charge imposée à la machine électrique 3 requiert une puissance inférieure à la puissance nominale de la source électrique principale, notamment du groupe électrogène 7, l'excédent d'énergie électrique produit par ce dernier est utilisé pour charger en électricité la pluralité de sources électriques secondaires 8, - quand la charge imposée à la machine électrique 3 requiert une puissance supérieure à la puissance nominale de la source électrique principale, notamment du groupe électrogène 7, le déficit d'énergie électrique est fourni par la pluralité de sources électriques secondaires 8 qui se déchargent pour alimenter la machine 25 30

électrique. Dans cette seconde situation, en fonction du besoin exprimé par la machine électrique, c'est-à-dire puissance élevée pour une courte durée ou puissance moyenne pour une longue durée, le système de gestion de l'énergie 22 décide si, et pendant combien de temps, le module de supercondensateurs ou le module de batterie, respectivement, alimente la machine électrique. Cette décision tient également compte de l'état de ces modules, en particulier leur autonomie en énergie électrique. On notera que le système de gestion de l'énergie 22 met à l'arrêt le groupe électrogène 7 quand la charge imposée à la machine électrique 3 est compatible avec la puissance et l'autonomie du module de supercondensateurs ou du module de batteries, ou éventuellement des deux modules. Autrement dit, quand le système de gestion de l'énergie 22 détecte que l'une et/ou l'autre des sources électriques secondaires est en mesure de fournir le courant électrique demandé par la machine électrique, il décide d'arrêter le groupe électrogène 7. Dans une variante de l'invention, on notera que le flux d'énergie électrique référencé 25 est particulier. En effet, l'invention couvre l'emploi d'une machine électrique régénératrice 26. Il s'agit ici de création d'énergie électrique pendant les phases de décélération ou de freinage de l'engin ferroviaire. Un moteur électrique constitutif de l'engin, quand il n'est pas alimenté, est alors en mesure de se comporter comme une génératrice pour alimenter la pluralité de sources électriques secondaires embarquées 8. Un tel système permet de diminuer encore le besoin en énergie électrique en provenance du groupe électrogène, ce qui réduit encore la consommation et la pollution.

La figure 3 montre une deuxième variante de réalisation de l'invention. Cette variante reprend les composants décrits dans la variante de la figure 1 et on se reportera à la description détaillée de cette figure pour en connaître la structure. L'engin ferroviaire 1, selon cette variante, comprend un dispositif photovoltaïque 27 qui est une des sources électriques secondaires embarquées.

Ce dispositif photovoltaïque 27 transforme les rayons solaires en énergie électrique. Il est raccordé électriquement au réseau électrique de puissance 19 ainsi qu'au réseau informatif (non représenté sur cette figure). La fonction de ce

dispositif photovoltaïque 27 est de charger le module de batteries 12, notamment quand le véhicule est en phase d'arrêt. Le réseau informatif transporte des informations relatives à l'état du dispositif photovoltaïque 27, en particulier sa température et la quantité d'électricité produite. Ce dispositif photovoltaïque 27 prend la forme de panneaux installés sur le toit de la cabine de commande 14. L'invention couvre aussi le cas où ces panneaux sont répartis horizontalement et/ou verticalement sur tout ou partie de l'engin ferroviaire 1. Selon une variante, les panneaux sont collés directement sur les parois externes de l'engin. La figure 3 montre encore une troisième variante de l'invention qui se combine à la première ou la deuxième variante décrite ci-dessus. La pluralité de sources électriques secondaires 8 comprend au surplus un module stockeur d'énergie cinétique 28. La fonction de ce dernier est d'emmagasiner une énergie mécanique quand le moteur diesel du groupe électrogène est en fonctionnement pour la restituer par entraînement d'une génératrice quand le moteur diesel est à l'arrêt, cette génératrice pouvant, par exemple, être la génératrice du groupe électrogène ou une génératrice distincte. Le module stockeur d'énergie cinétique 28 comprend principalement un volant d'inertie chargé par un excédent d'énergie produit par le groupe électrogène, par une récupération d'énergie pendant les phases de décélération ou de freinage ou par une alimentation électrique externe à l'engin, référencée 29 sur la figure 3. La figure 3 montre, en outre, un autre moyen de réaliser la source électrique principale. Selon une variante alternative ou complémentaire au groupe électrogène 7, l'engin comprend une pile à combustible 30 qui créé un flux d'énergie électrique à partir d'hydrogène combiné à de l'oxygène. Cette pile à combustible 30 est alors utilisée de manière identique au groupe électrogène 7, c'est-à-dire pour fournir l'énergie électrique nécessaire au déplacement de l'engin et/ou charger la pluralité de sources électriques secondaires 8. A titre d'exemple, on notera que la source électrique principale peut également être mise en oeuvre par une caténaire et/ou par un rail électrifié et fixé au sol, ces deux exemples étant complémentaires ou alternatifs au groupe électrogène et/ou à la pile à combustible. La figure 3 montre une caractéristique supplémentaire de l'engin selon

l'invention. Il s'agit d'un moyen de raccordement 31 à l'alimentation électrique externe 29 à l'engin. Ce moyen de raccordement 31 est amovible et prend, par exemple, la forme d'une prise 32 reliée au réseau électrique de puissance 19 de l'engin 1 par un câble 33. L'alimentation électrique externe 29 présente une tension de type 1500 Volt UIC (Union Internationale des Chemins de fer) ou une tension alternative de type industrielle comprise entre 300 et 500 volts, préférentiellement une tension triphasée de 400 Volts. Ce moyen de raccordement 31 permet de charger la pluralité de sources électriques secondaires quand l'engin est en phase d'arrêt.

La figure 4 montre une vue de côté de l'engin selon l'invention. Cette figure montre l'ordonnancement et l'organisation des composants de l'engin les uns par rapport aux autres. Selon cette variante, l'engin 1 est constitué par un alignement des composants de la gauche vers la droite de cette figure, selon l'ordre suivant : module de supercondensateurs 11, groupe électrogène 7, cabine de commande 14 et module d'auxiliaires 15. L'invention est par ailleurs caractérisée par le fait que le module de batterie 12 est installé sous la plateforme. Avantageusement, ce module de batteries est monté entre les deux bogies qui supportent l'engin. Il s'agit d'une localisation particulièrement avantageuse, car elle facilite l'intervention et l'entretien du module de batteries 12 et contribue à abaisser le centre de gravité de l'engin ferroviaire 1. On constate sur cette figure la présence du réservoir de carburant 34 pour le groupe électrogène 7 qui est intercalé entre le module de batteries 12 et un bogie. Dans le cas où l'engin est équipé d'une source principale alternative ou complémentaire au groupe électrogène 7, celle-ci est, par exemple, installée entre le module de supercondensateurs 11 et le groupe électrogène 7. C'est notamment le cas de la pile à combustible 30 représentée sur cette figure.

Claims

REVENDICATIONS1. Engin ferroviaire (1) propulsé par une machine électrique (3) alimentée par une source électrique principale (7, 30), caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de sources électriques secondaires (8) embarquées sur l'engin parmi lesquelles on trouve au moins un module de supercondensateurs (11) et un module de batteries (12).
2. Engin selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de sources électriques secondaires (8) présente une fonction de stockage de l'énergie électrique.
3. Engin selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel la pluralité de sources électriques secondaires (8) comprend en outre un module stockeur d'énergie cinétique (28).
4. Engin selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un moyen de raccordement (31) à une alimentation électrique (29) externe à l'engin.
5. Engin selon la revendication 4, dans lequel le moyen de raccordement (31) est une prise (32) connectée électriquement à la pluralité de sources électriques secondaires (8).
6. Engin selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel est prévu un réseau électrique (19), dit de puissance, qui interconnecte la pluralité de sources électriques secondaires (8), la source électrique principale (7, 30) et la machine électrique (3).
7. Engin selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un réseau informatif (20) qui véhicule des informations représentatives de l'état de la pluralité de sources électriques secondaires (8).
8. Engin selon la revendication 7, dans lequel le réseau informatif (20) véhicule des informations représentatives d'ordres de commande de la pluralité de sources électriques secondaires (8).
9. Engin selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un système de gestion de l'énergie (22) qui commande une charge ou une décharge d'au moins une des sources électriques secondaires (8).
10. Engin selon la revendication 9, dans lequel le système de gestion de l'énergie (22) commande la mise en fonctionnement et l'arrêt de la sourceélectrique principale (7) en fonction de l'état de l'une au moins des sources de la pluralité de sources électriques secondaires (8).
11. Engin selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la puissance maximale de la source électrique principale (7, 30) est strictement inférieure à la puissance maximale de la machine électrique (3).
12. Engin selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, dans lequel le système de gestion (22) commande une charge d'au moins une des sources électriques secondaires (8) à partir d'un flux d'énergie électrique (25) au moins partiellement créé par la machine électrique (3), quand cette dernière forme un 1 o générateur d'électricité.