EP2231438A2 - Systeme d'alimentation pour véhicule a traction électrique a stockage d'énergie embarque - Google Patents

Systeme d'alimentation pour véhicule a traction électrique a stockage d'énergie embarque

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Publication number
EP2231438A2
EP2231438A2 EP08872555A EP08872555A EP2231438A2 EP 2231438 A2 EP2231438 A2 EP 2231438A2 EP 08872555 A EP08872555 A EP 08872555A EP 08872555 A EP08872555 A EP 08872555A EP 2231438 A2 EP2231438 A2 EP 2231438A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
rail
power supply
vehicle
collector
current
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08872555A
Other languages
German (de)
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Inventor
Hervé Afriat
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Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2231438A2 publication Critical patent/EP2231438A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/42—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles for collecting current from individual contact pieces connected to the power supply line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
    • B60M1/02—Details
    • B60M1/10—Arrangements for energising and de-energising power line sections using magnetic actuation by the passing vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
    • B60M1/36—Single contact pieces along the line for power supply
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/30—Trolleys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power system for an electric traction vehicle comprising onboard energy storage means.
  • the invention relates to the technical field of power systems for electric traction vehicle.
  • the invention relates to a power supply system in which the electric current flows in the supply rails. It applies in particular to power supply systems for trunk, trolleybus or similar type of transmission lines.
  • Patent No. WO 2005/082666 is known from the state of the art. This document presents a very low voltage electric power supply system for an electric traction vehicle with onboard energy storage.
  • the current flowing in the vehicle power rails can reach several thousand amperes.
  • an electric arc is produced which can damage the current collector pad and its supply rail.
  • a ground power device comprising a plurality of segments powered by a voltage of 750V. These segments have lengths less than half the length of the vehicle. This device provides a permanent power supply, without breaking, of the vehicle. The transition from one segment to another takes place progressively and avoids the phenomena of priming and electric arcs thanks to a bridging of the isolation joints by a wiper whose length is greater than the joints of insulation. These segments are powered only when they are under the vehicle and to protect pedestrians against the risk of electrocution. This design involves having a series of switchable power supplies according to a propagation chain.
  • a tramway vehicle is at least 22 meters, the power supply segments 8 meters and insulation joints 3 meters, there is for the 2 directions of circulation and per kilometer of line, about 200 segments of power supply, 200 insulation seals and 100 switch boxes to drive the power supply of 200 segments. It follows a great complexity of implementation both from the point of view of reliability and reliability of the operational availability of the system.
  • this device has drawbacks in case of failure on the chain of propagation of the vehicle power supply. Indeed, if the power supply connection of a segment is defective, said segment can not be powered. Therefore, when the wiper arrives in the area of said non-powered segment it will follow the formation of an electric arc due to the break of the electrical continuity. This undesirable electric arc is likely to damage the wiper used to capture the current.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages of the state of the art by proposing a power supply system for electric power to the ground of electric traction vehicles, having embedded energy storage means , the feeding system to prevent the formation of unwanted arcs in the current collector trotter and its feed rail.
  • Another object of the invention is to significantly reduce the complexity of implementation of the vehicle power devices by minimizing the number of said power supply segments required.
  • the present invention may further advantageously combine with another refinement of the system object of the application No. WO 2005/082666 described in the document No. FR 0 605 793 incorporated by reference. A combination of these improvements leads to an on-board power storage vehicle power system that is advantageous both in terms of simplification of implementation and energy efficiency.
  • the invention relates to a power supply system for at least one vehicle (30) traveling on a track (20), the supply system comprising rail elements (41, 41 ', 42,42 ') of discontinuous power supply and having two ends, the rail elements being associated with power supply means (10,10'), at least one onboard electrical energy collecting means (51,52). on the vehicle (30), at least one on-board electrical energy storage means (60), at least one on-board power supply (80) capable of powering the vehicle (30), the power supply (80) being connected to the electric energy collector (51, 52).
  • the supply system comprising rail elements (41, 41 ', 42,42 ') of discontinuous power supply and having two ends, the rail elements being associated with power supply means (10,10'), at least one onboard electrical energy collecting means (51,52). on the vehicle (30), at least one on-board electrical energy storage means (60), at least one on-board power supply (80) capable of powering the vehicle (30), the power supply (80) being connected to the electric energy collector (51, 52).
  • the onboard power supply (80) further comprises a computer (85) capable of managing the supply of electrical energy so as to receive a power supply from the power supply means (10, 10 ') when the collector energy (51, 52) is in contact with the feed rail member (41, 41 ', 42.42').
  • the system comprises at least one protection means (40, 50) having an electrically conductive sensing element (42d, 52d) capable of delivering a control signal which generates the disconnection of the vehicle power supply (30) by the power supply means (10, 10 ') when a portion of the energy collecting means (52) leaves one end of the supply rail member (42, 42') so as to prevent the formation arcing between said rail element (42, 42 ') and the energy collector means (52).
  • the system also includes non-powered rail members (43,43 ', 44,44') interposed between the feed rail members (41,41 ', 42,42') and defining non-feeding areas (44, 44 ') having a length greater than the length of the current collector means (52).
  • the protection means is integrated in the channel. It is advantageous for the protection means to be integrated in the track since it is from the track that the high power required to power the vehicle passes.
  • control signal generated by the detection element is able to trigger the switching of a switch so as to cut the current from the supply means before said collector means has completely left said rail to prevent the formation of an electric arc.
  • each power supply rail element is followed by a contiguous sensing element electrically isolated from said power supply rail element so that when the energy collector leaves the rail element power supply, said collector establishes electrical continuity between said power supply rail element and said detecting element thereby triggering the control signal. It is advantageous to use as a sensing element a small rail element because of its robustness, low cost and reliability.
  • the protection means is embedded in the vehicle. It is advantageous that the protection means can be embedded because this offers a range of possibilities in combination with that integrated in the way and in particular the possibility of redundancy to overcome the cases of possible failure of an element.
  • the on-board protection means is able to inform the computer so that the computer drives a converter to cut the current from the current collector. It is advantageous to operate the protection means by the computer, because, the latter already driving the converter connected to the energy collecting means, it is not necessary to add additional breaking means.
  • the detection element is an electrical sensor placed on the front of the current collector means so that when said collector means completely covers a feed rail element, there is electrical continuity between the collector of current and the detection means and, as soon as the front of said collector means leaves said supply rail there is no longer electrical continuity, so that the protection means informs the computer so that it cuts off the current of the converter before said collector means has completely left said rail to prevent the formation of an electric arc.
  • the detection element comprises an encoder capable of delivering by electrical pulses providing information relating to the position of the vehicle along the track with respect to the rail elements so that when a part of the collector means leaves a supply rail element said protection means informs the computer that it cuts the current of the converter before said collector means has completely left the rail to prevent the formation of an electric arc between said rail and said current collector means.
  • electric motors are often equipped with incremental encoders, it is advantageous to be able to use them to perform the electric arc protection function. Indeed, it is reliable information, everywhere available in the vehicle without additional cost. Implementation is also simplified because it is no longer necessary to install a detection element in the vicinity of the current collector means.
  • said power supply means are of AC type whose current intensity is canceled periodically. Powering the vehicles with an alternating current makes it possible to substantially reduce the stresses on the power cutoff means since, by nature, the alternating current returns to 0.
  • the feed rail elements are of less length than the length of the vehicle. It is advantageous to use feed rail elements less than the length of the vehicle and powered only when the rail element is completely covered by the vehicle, for example one third or half the length of the vehicle, because this allows the use of low voltage supply voltage between 60V and 1500V significantly less restrictive than the very low safety voltage must be less than 60V.
  • the system comprises non-powered rail elements interposed between the supply rail elements and defining off-power areas having a length greater than the length of the current collector means.
  • the voltage of the supply means is of variable value of alternating or continuous nature, for example continuous 750V, 400V three-phase taken from the home network, 220V single-phase home network.
  • the use of voltages in the home network is advantageous because the industrial equipment operating for these voltages is a widely available, easily available, varied and economical material.
  • the vehicles are electric bus type powered by the ground, or trolleybus powered by sections of overhead lines or tram-type rowing vehicles.
  • This system is particularly advantageous for the trams because it allows the suppression of the overhead lines on any distance, an excellent energetic efficiency by a very good recovery of the energy of braking that does not allow other systems, a strong power for the propulsion when it is necessary during ramps to be mounted with a cost of implementation and maintenance over time significantly reduced in comparison with other systems seeking to remove overhead contact lines.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an example of implementation of the power system near a traffic lane for a wheeled vehicle
  • FIG. 2 represents an exemplary embodiment of the detector means of an end of a feed rail element
  • FIG. 3 shows a detailed diagram of an example of implementation of the power system in a vehicle
  • FIG. 4 shows a block diagram of an example of implementation of the power system for the track infrastructure of a tram-type vehicle
  • FIG. 5 represents a first exemplary embodiment of a protection means according to the invention
  • FIG. 6 shows a second embodiment of a protection means according to the invention comprising an electric sensor installed in the vehicle;
  • - Figure 7 shows a third embodiment of a protection means according to the invention especially suitable for vehicles that can not turn around;
  • FIG. 8 shows a fourth embodiment of a protection means according to the invention.
  • FIG. 1 represents an embodiment where the vehicle (30) is a wheeled vehicle (31) traveling on a track (20) and taking its feed by rail elements.
  • power supply (41, 42) connected to a supply means (10) capable of supplying electrical power to the rail members (41, 42) if the switch (11) is closed and interrupting the supply of energy when said switch is open.
  • the switch (11) is specially designed to cut strong continuous or alternating currents safely.
  • the operation is as follows: when a vehicle (30) is detected, preferably securely, above a power supply rail element (42), the protection means (40) closes the switch (11) for supplying the supply rails (41, 42). As long as the current collecting means (51, 52) are respectively in contact with (41, 42) the on-board power supply means (80) can take power from the power supply means (10) on the ground if the switch (11) is closed and if the supply means (10) operates.
  • the computer (85) controls the distribution of energy to direct the current coming from (10) for example towards the traction chain (70) if it requires energy in addition to that which may be provided by the storage means (60) or for example the computer (85) mainly directs the current from (10) to the storage means (60) if the traction energy demand is low or zero in the case of a stationary vehicle .
  • a detector means (45) placed at the end of the rail (42) is intended to inform, through a link (46), the protection means (40) that the collecting means (52) will leave in a controlled manner.
  • the rail (42) is imminent so that the latter cuts the current of (10) by acting, via a link (48), on the switch (11) before said collector means (52) actually leaves said rail (42). Once the current is cut, said collector means (52) can leave said rail (42) safely.
  • Figure 2 shows by way of example an embodiment of the detector means (45).
  • the latter here comprises a rail member of small length (42d) opposite the rail (42), contiguous and electrically isolated from the latter so that when the collector means (52) will arrive towards the end of said rail (42), it will establish an electrical continuity between said rail (42) and said small element (42d) perceptible at the electrical connections (46) and (47).
  • the protection means (40) detects an electrical continuity between the link (46) and the link (47) is that said collector means (52) arrives at an end of said rail (42).
  • the protection means (40) acts by a link (48) on the switch (11) to rapidly cut off the power from the supply means (10) before said collector means (52) leaves said rail (42) and thus prevent the formation of an electric arc between them that could damage them.
  • the length of the collector means (52) and that of the small detector rail element (42d) are adjusted as a function of the response time of the protection means (40) to operate in all cases, including that in which the vehicle advances to the maximum speed allowed.
  • the current collector means (52) After leaving a feed rail element (42) safely, the current collector means (52) is found in an outside region. power supply (44 ').
  • the vehicle (30) then advances in pure autonomy thanks to its energy storage means (60) controlled by the energy management computer (85).
  • the non-supply areas (44, 44 ', ...) are made of several independent elements with rail similar to said rail (42) and not powered so that said current collector (52) still meets substantially the same materials in its path.
  • FIG 3 shows a detailed diagram of an example of implementation of the power system at a rail vehicle.
  • the vehicle (30) circulates on two rails (21, 22) of a traffic lane (20) of which at least one rail (21) serves to return the current of the current collector (51) in a similar way to the rail (41).
  • the current collector (52) intermittently picks up current when it is above a conductive rail element (42, 42 ', 7), the vehicle being fully autonomous when it is above non-conducting elements. powered (44, 44 ', ).
  • the embedded protection means (50) acts in a similar manner to that near the track (40).
  • Detection means (55) for example an electrical sensor, is disposed on the collector means (52). When it is in contact with a conductive rail element (42), there is electrical continuity between a link 56 and a link (57). When said collector means (52) begins to leave said rail (42), there is interruption of electrical continuity.
  • the protection means (50) informs by a link (58) the computer (85) so that it cuts the current at the converter (81) before said collector means (52) has completely left said rail ( 42).
  • the length of said manifold (52) is adjusted according to the protection means response time (50) to operate in all cases, including that in which the vehicle is traveling at the maximum permitted speed.
  • Another way of producing the detection means (55) is to use an incremental encoder which gives, by pulse counting, position information of the vehicle (30) along the track (20) relative to the elements. of rails (42, 42 ', ...) so that on information of an imminent arrival of (52) at the end of the rail (42), so that the protection means (50) informs, by a connection ( 58), the computer (85) for cutting the current of the converter (81) before before said collector means (52) has completely left said rail (42) to prevent the formation of an electric arc .
  • Figure 4 shows a block diagram of an example of the implementation of the power system at the level of the infrastructure of the taxiway for a tram-type vehicle
  • the feed rails elements may be relatively spaced due to a lower energy requirement than for the second case ( Figure 4a) of ramp zones to mount where said elements of supply rails will be closer together to meet a energy requirement of the vehicle (30) more consequent.
  • the ramp zones are generally rather point-like and the areas of flat or near-flat predominate on one line, this results in a very significant reduction in the number of feed rail elements (42, 42 ', ...) required. the proper operation of the vehicle (30). This reduction in the number of elements will result in a simplification of the implementation and a substantial reduction of its cost.
  • the feed rails elements (42,42 ', 42 “, ...) are taken in length less than the length of the vehicle and the length of the non-feeding areas (44,44', 44 “, ...) always greater than the length of the current collector means (52), electrical safety can be ensured by feeding a rail element only when it is covered by the vehicle. It then becomes possible to advantageously use a supply voltage of variable value, of alternating or continuous nature, for example the traditional continuous 750V, the 400V three-phase taken on the home network, the 220V single-phase home network, or any other voltage which would be relevant to use.
  • a supply means (10) delivering an alternating voltage may be relevant.
  • the alternating current is canceled out periodically and thus an electric arc that would come to be formed would eventually be extinguished automatically.
  • the electric vehicles powered by the system according to the invention are electric bus type powered by the ground or tram-type rowing vehicles.
  • Another application of the system according to the invention relates to trolleybuses usually powered by poles, arranged on the roof of the vehicle and provided with a current collector in contact with overhead contact lines themselves connected to a power supply.
  • the traditional end-to-end conductive contact overhead line is advantageously replaced by alternately conductive line elements (41, 42, 41 ', 42', ...) and then by line elements. insulation preferably transparent (43,44,43 ', 44', ).
  • Said conductive elements (41, 42, 41 ', 42',...) are intended to be installed preferably as examples on tree-lined paths where the aesthetic discomfort associated with the overhead lines is substantially less and by said elements preferably transparent insulation (43,44,43 ', 44', ...) by way of example nylon, preferably and as an example at intersections, where the visual impact of the airline is the most critical.
  • the transparent insulating elements may comprise a metal core to increase their strength.
  • the onboard protection means (50) can be applied to the power collectors of the power poles as described above or analogously.
  • the fixed protection means (40) may be applied to the overhead contact lines by including an element for detecting the end of a conductive element as previously described or analogously.
  • FIG. 5 represents a first exemplary embodiment of a protection means according to the invention.
  • the system comprises a conductive rail element (42) connected to a power supply (10) via a power contactor K1 (11) controlled by a coil ( RL1).
  • the K1 power contactor is a SCHALTBAU CX1015 power contactor designed specifically for switching 800A currents at 1500V DC or AC.
  • a small conductive rail member (42d) contiguous and electrically isolated from the feed rail member (42).
  • the rail elements (44,44 ') which define non-powered areas of any length L44 are always longer than the length L52 of the current collector means (52).
  • the isolation distance d between the rail element (42) and the small rail element (42d) is less than the length L52 of the collector means (52) so that the latter can establish an electrical connection between the rail member (42) and the small rail member (42d) when the collector means (52) is thereon.
  • the presence of the vehicle (30) is detected above the rail element (42) which allows its power, preferably securely when it is completely covered by the vehicle , by controlling the closing of the contact KA of the relay RLKA not shown here.
  • KA closed relay coil RL1 is energized which switches K1 and feeds the rail member (42).
  • the vehicle can take power all the time that the current collector means (52) is above the rail member (42).
  • the detection of the end of the rail element (42) is performed when the current collector means (52) comes into contact with the small rail element (42d), an electrical connection is established between the rail member (42) and the small rail member (42d) which feeds the relay coil RL2 and will open the normally closed contact K2.
  • K2 turns off the power to the relay RL1 of the power contactor.
  • K1 opens and the rail element (42) is no longer powered.
  • RL2 falls back and K2 closes allowing a next feed of the rail element (42) by KA after detection of a next vehicle and so on.
  • two small rail members (42d) are symmetrically disposed on either side of the feed rail member (42).
  • the detection element (55) is a small collector means element (52d) fixed via an electrically insulating support (53) to the current collector means (52). .
  • the set of collector means (52, 52d) is equivalent to the collector means (52) equipped with a detection element (55) (FIG. 1) and the operating principle is similar to that of the small detector rail element (42d). ) which is electrically isolated from the rail member (42).
  • the rail elements (44,44 ') which define non-powered areas of any length L44 are always of length greater than the length L500 which corresponds to the extent of the collecting means (52, 52d).
  • the on-board protection means (50) comprises a message generator of the type MSG1 denoted GMSG1 (100) and a receiver able to decode the received messages of type MSG1 and denoted DMSG1 (101).
  • GMSG1 type MSG1
  • DMSG1 decoder
  • the generator GMSG1 (100) is connected to the small collector means element (52d) by a link (56) preferably through a capacitor
  • the DMSG decoder 1 (101) is connected to the collector means (52) via a link (57). ) preferably also through a capacitor.
  • the direction of travel of the vehicle is left to right as indicated by the arrow in the figure.
  • the message will be cut or altered and therefore not decoded by the receiver to which it is intended.
  • the latter depending on whether it is on the ground or in the vehicle, will prevent power to the rail or energy consumption from the converter and will avoid operating by generating arcing that can damage system components.
  • the cumulative response time of the protection means (50), the computer (85) and the converter (81) is smaller than the time that elapses between the moment wherein the small collector means member (52d) leaves the rail member (42) and the moment when the collector means (52) leaves the rail member (42) at the maximum speed of the vehicle.
  • Figure 7 shows a third embodiment of a protection means according to the invention especially suitable for vehicles that can not turn around such as a tram.
  • the current collector means (52) comprises a detection element (55) made with second collector means (520) fixed under the vehicle and placed in front of the collector means (52) relative to the direction of movement of the vehicle.
  • the set of collector means (52, 520) operates in an equivalent manner to the collector means (52) equipped with a detection element (55) (FIG. 1).
  • second current collector means a current collector means (520) similar to the first current collector means (52) which makes them perfectly interchangeable.
  • the current collector means are used in combination with a double electrical switch (59) controlled by the computer (85) which respectively switches the first collector means (52) and the second collector means (520) in the direction of circulation so as to it is always the second collector means (520) which first encounters the small rail element (42d) and that the current is captured by the collector means (52).
  • Figure 7 is also shown an embodiment of the electric arc protection with a message generator.
  • the protection is both on the ground and on board which offers redundancy, which in addition is active safety and which also has the advantage of being able to control the power on / off of the rail element.
  • power supply (42). If each vehicle incorporates in the message a personalized information it is possible to precisely locate the vehicle above a feed rail element and report this information to the supervisory systems without having to add additional location means.
  • the messages MSG1 emitted by the on-board generator GMSG1 (100) arrive at the on-board receiver D1 MSG1 (101) and the ground receiver D2MSG1 (102). .
  • the output of the receiver DMSG1 (101) is in the state "1" indicates to the computer (85) through a link (58) that it can drive the converter (81) to draw current on the rail element ( 42) so naturally the latter is powered.
  • the MSG1 messages transmitted by the on-board generator GMSG1 (100) also arrive at the receiver D2MSG1 (102) and its output applies a "1" to an input of the AND logic function (104). But the messages do not arrive at this stage to the receiver D3MSG1 (103) and its output after passing through the inverter (105) also applies a "1" to the other input the logic function (104) whose output passes to "1” and controls the closing of the contactor (11) by a link (48). The switch (11) closes and the vehicle (30) is powered.
  • the collector means (520) touches the small rail element (42d), it establishes a connection between them.
  • the receiver D3MSG1 (103) now receives the messages MSG 1 which will apply after inversion a "0" on the logic function AND (104) and the output of the latter goes to "0" which controls the opening of the contactor (11) and the vehicle (30) is no longer powered.
  • Figure 8 shows a fourth embodiment of a protection means according to the invention with a single collector means (52).
  • the senor (55) is an incremental encoder (105) mounted on the axis of a wheel of the vehicle or on the axis of a traction motor.
  • An incremental encoder transmits, in a manner known per se, a number of electrical pulses directly as a function of the rotation of the axis on which it is mounted, as well as information on the direction of rotation.
  • the supply rail elements (42) (42 ') are all chosen to be of identical length L42, for example equal to one-third of the length of the vehicle.
  • the collector means (52) arrives at a supply rail element (42), it will be energized by the generator GMSG1 (107) connected here to the collector means (52) in a manner similar to what has been detailed previously.
  • the on-board protection means (50) comprises a device (108) electrically connected to the collection means (52) by a link (57) able to detect a power-up of the rail element (42).
  • the device (108) Upon detection of the occurrence of a supply voltage on the rail element (42) serving to pull the vehicle (30), the device (108) is able to reset an internal counter whose input counting and counting direction are connected to the incremental encoder (105) by a link (56). As the vehicle advances, said counter is incremented by a number of pulses sent by said incremental encoder (105) reflecting the distance traveled by the vehicle. When the counter reaches a threshold value, corresponding for example to 80% of L42, the device (108) is able to inform the computer (85) by a link (58) so that it acts on the converter (81). and ceasing to draw power on said feed rail member (42). In this way, when the collecting means (52) leave the entire rail element (42) the current has already been cut there will be no electric arc.
  • the vehicle continues its way autonomously thanks to its on-board storage means (60) and passes through a non-powered area (44,44 ') until the collector means (52) arrives at the next rail element. (42 ') and so on.
  • the operating principle remains the same for both directions of traffic. What changes is the value taken by the meter, positive or negative. If the threshold value has been set at, for example, + 80% L42 for one direction of circulation, it will then be -80% L42 for the other direction of circulation, which is the same in absolute value.
  • the device (108) will control the cut from sometimes to + 80% of L42 sometimes to -80% of L42.
  • said counter which has already started to count pulses will reverse its count because of the information of reversal of the direction of rotation sent by said incremental encoder (105).
  • the counter reaches the value zero, it means that it is returned to the beginning of the rail element (42) which due to the reversal of the direction of circulation of the vehicle has become the end of the rail element (42) and therefore energy should be withdrawn from the latter to prevent the formation of an undesirable electric arc.
  • the device (108) detects that the counter has reversed its count and returns to zero it informs the computer (85) similarly to cut off the current. In this way, when the collecting means (52) leaves the rail element (42) the current there will be no electric arc.
  • the device (108) may also include a correction factor which compensates for wear of the wheels. Indeed, for the same distance traveled, a a reduction in the diameter of the wheels results in an increase in the number of pulses sent by the encoder that must be compensated if necessary.
  • the compensation can be done for example by increasing the threshold value.
  • a tramway vehicle 36 meters long is equipped with an incremental encoder of 500 points on the axis of a motor having a reducer of a ratio 10.
  • the wheels are 639mm in diameter. new and diameter 530mm worn.
  • L42 is set at 12.5 meters
  • the threshold value is set at 80% L42 or 10 meters.
  • a distance of 10 meters corresponds to 25,000 pulses sent by the incremental encoder, while the same distance traveled with the worn wheels corresponds to 30,000 pulses.
  • the threshold value will change over the years from 25,000 to 30,000 for the same distance traveled to compensate for wheel wear.
  • FIG 8 there are shown two protection means (40) and (50) simultaneously implemented at ground level (40) and in the vehicle (50).
  • This configuration like that of Figure 7 is particularly interesting in the case where one of the two protection means would malfunction, the other will continue to ensure only the electric arc protection until the maintenance operation.
  • a self-diagnosis system on board the vehicle and another on the ground known per se and not shown here goes back to the centralized control station malfunctions detected allowing scheduling maintenance operations.

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Abstract

L'invention concerne un système d'alimentation électrique d'au moins un véhicule (30) circulant sur une voie (20), le système d'alimentation comportant des éléments de rails (41,41',42,42') d'alimentation électrique discontinus et présentant deux extrémités, les éléments de rail étant associés à des moyens d'alimentation électrique (10,10'), au moins un moyen collecteur d'énergie électrique (51,52) embarqué sur le véhicule (30), au moins un moyen de stockage d'énergie électrique embarqué (60), au moins une alimentation électrique embarquée (80) apte à alimenter le véhicule (30), l'alimentation électrique (80) étant reliée au collecteur d'énergie électrique (51,52), l'alimentation électrique embarquée (80) comportant en outre un calculateur (85) apte à gérer l'approvisionnement en énergie électrique de sorte à recevoir une alimentation électrique provenant des moyens d'alimentation électrique (10,10') lorsque le collecteur d'énergie (51,52) se trouve en contact avec l'élément de rail d'alimentation (41,41 ',42,42'). Le système comporte au moins un moyen de protection (40,50) doté d'un élément de détection (42d,55) électriquement conducteur apte à délivrer un signal de commande qui génère la coupure de l'alimentation électrique du véhicule (30) par les moyens d'alimentation électrique (10,10') lorsqu'une partie du moyen collecteur d'énergie (52) quitte une extrémité de l'élément de rail d'alimentation (42,42'), de sorte à prévenir la formation d'arcs électriques entre ledit élément de rails (42,42') et le moyen collecteur d'énergie (52). Le système comporte des éléments de rails non alimentés (43,43',44,44') intercalés entre les éléments de rails d'alimentation (41,41 ',42,42') et définissant des zones hors alimentation (44,44') présentant une longueur supérieure à la longueur du moyen collecteur de courant (52).

Description

SYSTEME D'ALIMENTATION POUR VEHICULE A TRACTION ELECTRIQUE A STOCKAGE D'ENERGIE EMBARQUE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] La présente invention se rapporte à un système d'alimentation pour un véhicule à traction électrique comportant des moyens de stockage d'énergie embarqué.
[0002] À ce titre, l'invention concerne le domaine technique des systèmes d'alimentation pour véhicule à traction électrique.
[0003] Plus particulièrement mais de façon non limitative, l'invention concerne un système d'alimentation électrique dans lequel le courant électrique circule dans des rails d'alimentation. Il s'applique notamment aux systèmes d'alimentation de lignes de transport de type tramway, trolleybus ou analogue.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR
[0004] II est connu de l'état de la technique le document de brevet n° WO 2005/082666. Ce document présente un système d'alimentation en énergie électrique à très basse tension pour véhicule à traction électrique à stockage d'énergie embarqué.
[0005] Dans ce système d'alimentation, le courant qui circule dans les rails d'alimentation du véhicule peut atteindre plusieurs milliers d'ampères. En cas de perte de contact entre un patin collecteur de courant et son rail d'alimentation, il se produit un arc électrique susceptible d'endommager le patin collecteur de courant et son rail d'alimentation.
[0006] II est également connu du document de brevet n° FR 2 762 810, un dispositif d'alimentation par le sol comportant une pluralité de segments alimentés par une tension de 750V. Ces segments présentent des longueurs inférieures à la moitié de la longueur du véhicule. [0007] Ce dispositif permet d'obtenir une alimentation électrique permanente, sans rupture, du véhicule. La transition d'un segment à l'autre s'effectue de manière progressive et en évitant les phénomènes d'amorçage et d'arcs électriques grâce à un pontage des joints d'isolation par un frotteur dont la longueur est supérieure aux joints d'isolation. Lesdits segments sont alimentés uniquement quand ceux-ci sont sous le véhicule et ce afin de protéger les piétons contre les risques d'électrocution. Cette conception implique de disposer d'une série d'alimentations commutables selon une chaîne de propagation.
[0008] Sachant qu'un véhicule tramway fait au minimum 22 mètres, les segments d'alimentation 8 mètres et les joints d'isolation 3 mètres, il y a pour les 2 sens de circulation et par kilomètre de ligne, environ 200 segments d'alimentation, 200 joints d'isolation et 100 boîtiers de commutation pour piloter l'alimentation électrique de 200 segments. Il s'ensuit une grande complexité de mise en œuvre tant du point de vue de la fiabilité sécuritaire que de la disponibilité opérationnelle du système.
[0009] En outre, ce dispositif présente des inconvénients en cas de défaillance sur la chaîne de propagation de l'alimentation électrique du véhicule. En effet, si la connexion d'alimentation électrique d'un segment est défectueuse, ledit segment ne pourra pas être alimenté. Par conséquent, lorsque le frotteur arrivera dans la zone dudit segment non alimenté il s'en suivra la formation d'un arc électrique en raison de la rupture de la continuité électrique. Cet arc électrique indésirable est susceptible d'endommager le frotteur servant à capter le courant.
[0010] De façon similaire, si le boîtier de commande de l'alimentation du segment est défectueux, un segment non alimenté étant par défaut mis à la masse pour des raisons de sécurité, il va se produire un court-circuit entre une extrémité du frotteur qui est au potentiel de 750V continu d'une part et une extrémité du trotteur qui va entrer en contact avec le segment relié à la masse d'autre part.
[0011] Sachant que l'alimentation dudit véhicule est une alimentation de 750V continu de très forte puissance (1 MW), un tel court-circuit pourrait entraîner la destruction pure et simple du trotteur de courant accompagné d'un risque incendie relativement important. Pour éviter cela un disjoncteur viendra couper le courant mais par nature après que la valeur maximale autorisée du courant aura été dépassée laissant se produire dans ce cas aussi un arc électrique indésirable au niveau du trotteur.
[0012] Étant donné le nombre relativement important de segments d'alimentation, 200 par kilomètre de ligne, il existe statistiquement une probabilité relativement élevée d'avoir au moins une alimentation de segment ou un boîtier de commutation de segment défectueux. Il s'en suivra donc l'inconvénient d'une formation répétitive d'arcs électriques au niveau du trotteur de courant de chaque véhicule circulant dans cette zone jusqu'à réparation. Les risques de détérioration des trotteurs de courant sont d'autant plus importants que le temps de réparation peut être long. En effet, l'intervention sur voies oblige presque toujours d'attendre la fin de service la nuit pour intervenir sans gêner la circulation des voyageurs.
EXPOSE DE L'INVENTION
[0013] La présente invention vise à pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant un système d'alimentation en énergie électrique permettant d'alimenter par le sol des véhicules à traction électrique, présentant des moyens de stockage d'énergie embarqués, le système d'alimentation permettant de prévenir la formation d'arcs électriques indésirables au niveau du trotteur collecteur de courant et de son rail d'alimentation.
[0014] Un autre but de l'invention est de réduire sensiblement la complexité de mise en œuvre des dispositifs d'alimentation de véhicule en réduisant au maximum le nombre desdits segments d'alimentation nécessaires. [0015] La présente invention peut en outre se combiner avantageusement avec un autre perfectionnement du système objet de la demande n° WO 2005/082666 décrit dans le document n° FR 0 605 793 incorporé par référence. Une combinaison de ces perfectionnements conduit à un système d'alimentation électrique pour véhicule à stockage d'énergie embarqué avantageux tant au niveau de la simplification de la mise en œuvre que de l'efficacité énergétique.
[0016] À ce titre, l'invention concerne un système d'alimentation électrique d'au moins un véhicule (30) circulant sur une voie (20), le système d'alimentation comportant des éléments de rails (41 ,41 ',42,42') d'alimentation électrique discontinus et présentant deux extrémités, les éléments de rail étant associés à des moyens d'alimentation électrique (10,10'), au moins un moyen collecteur d'énergie électrique (51 ,52) embarqué sur le véhicule (30), au moins un moyen de stockage d'énergie électrique embarqué (60), au moins une alimentation électrique embarquée (80) apte à alimenter le véhicule (30), l'alimentation électrique (80) étant reliée au collecteur d'énergie électrique (51 ,52). L'alimentation électrique embarquée (80) comporte en outre un calculateur (85) apte à gérer l'approvisionnement en énergie électrique de sorte à recevoir une alimentation électrique provenant des moyens d'alimentation électrique (10,10') lorsque le collecteur d'énergie (51 ,52) se trouve en contact avec l'élément de rail d'alimentation (41 ,41 ',42,42'). Le système comporte au moins un moyen de protection (40,50) doté d'un élément de détection (42d,52d) électriquement conducteur apte à délivrer un signal de commande qui génère la coupure de l'alimentation électrique du véhicule (30) par les moyens d'alimentation électrique (10,10') lorsqu'une partie du moyen collecteur d'énergie (52) quitte une extrémité de l'élément de rail d'alimentation (42,42'), de sorte à prévenir la formation d'arcs électriques entre ledit élément de rails (42,42') et le moyen collecteur d'énergie (52). Le système comporte également des éléments de rails non alimentés (43,43',44,44') intercalés entre les éléments de rails d'alimentation (41 ,41 ',42,42') et définissant des zones hors alimentation (44,44') présentant une longueur supérieure à la longueur du moyen collecteur de courant (52).
[0017] II est avantageux d'incorporer des zones hors alimentation car sur trajet plat la demande d'énergie de traction est très faible voir même négative dans une pente. Ainsi le nombre de segments utiles à l'alimentation du véhicule est ajusté au juste nécessaire selon le profil en long que parcourent les véhicules de la ligne ce qui simplifie sensiblement la mise en œuvre et réduit son coût.
[0018] De préférence, le moyen de protection est intégré dans la voie. Il est avantageux que le moyen de protection puisse être intégré dans la voie car c'est depuis la voie que transitent les fortes puissances nécessaires à l'alimentation du véhicule.
[0019] Avantageusement, le signal de commande généré par l'élément de détection est apte à déclencher la commutation d'un commutateur de sorte à couper le courant provenant du moyen d'alimentation avant que ledit moyen collecteur n'ait totalement quitté ledit rail afin de prévenir la formation d'un arc électrique.
[0020] De préférence, chaque élément de rail d'alimentation électrique est suivi d'un élément de détection contigu et isolé électriquement dudit élément de rail d'alimentation électrique de sorte que, lorsque le collecteur d'énergie quitte l'élément de rail d'alimentation, ledit collecteur établit une continuité électrique entre ledit élément de rail d'alimentation électrique et ledit élément de détection déclenchant ainsi le signal de commande. Il est avantageux d'utiliser comme élément de détection un petit élément de rail en raison de sa robustesse, de son coût réduit et de sa fiabilité.
[0021] Avantageusement, le moyen de protection est embarqué dans le véhicule. Il est avantageux que le moyen de protection puisse être embarqué car cela offre une palette de possibilités en combinaison avec celui intégré dans la voie et notamment la possibilité de redondance pour pallier aux cas de défaillance toujours possible d'un élément.
[0022] De préférence, le moyen de protection embarqué est apte à informer le calculateur de sorte que ce calculateur pilote un convertisseur afin de couper le courant provenant du collecteur de courant. Il est avantageux de faire fonctionner le moyen de protection par le calculateur, car, celui-ci pilotant déjà le convertisseur relié aux moyens collecteurs d'énergie, il n'est pas nécessaire d'ajouter de moyen de coupure supplémentaire.
[0023] Avantageusement, l'élément de détection est un capteur électrique placé sur l'avant du moyen collecteur de courant de sorte que lorsque ledit moyen collecteur recouvre entièrement un élément de rail d'alimentation, il y a continuité électrique entre le collecteur de courant et le moyen de détection et, dès que l'avant dudit moyen collecteur quitte ledit rail d'alimentation il n'y a plus de continuité électrique, de sorte que le moyen de protection informe, le calculateur pour qu'il coupe le courant du convertisseur avant que ledit moyen collecteur n'ait totalement quitté ledit rail afin de prévenir la formation d'un arc électrique.
[0024] De préférence, l'élément de détection comprend un codeur apte à délivrer par des impulsions électriques fournissant une information relative à la position du véhicule le long de la voie par rapport aux éléments de rails de telle sorte que lorsqu'une partie du moyen collecteur quitte un élément de rail d'alimentation ledit moyen de protection informe le calculateur pour qu'il coupe le courant du convertisseur avant que ledit moyen collecteur n'ait totalement quitté le rail afin de prévenir la formation d'un arc électrique entre ledit rail et ledit moyen collecteur de courant. Les moteurs électriques étant souvent équipés d'origine de codeurs incrémentaux, il est avantageux de pouvoir les utiliser pour réaliser la fonction de protection anti-arc électrique. En effet, c'est une information fiable, partout disponible dans le véhicule sans coût supplémentaire. La mise en œuvre est également simplifiée car il n'est plus nécessaire d'installation d'un élément de détection à proximité du moyen collecteur de courant.
[0025] Avantageusement, lesdits moyens d'alimentation sont de type à courant alternatif dont l'intensité de courant s'annule périodiquement. Alimenter les véhicules avec un courant alternatif permet de réduire sensiblement les contraintes sur le moyen de coupure de puissance étant donné que par nature le courant alternatif repasse par 0.
[0026] De préférence, les éléments de rails d'alimentation sont de longueur inférieure à la longueur du véhicule. Il est avantageux d'utiliser des éléments de rails d'alimentation inférieure à la longueur du véhicule et alimentés seulement quand l'élément de rail est entièrement recouvert par le véhicule, par exemple le tiers ou la moitié de la longueur du véhicule, parce que cela autorise l'utilisation de tension d'alimentation en basse tension comprise entre 60V et 1500V sensiblement moins contraignante que la très basse tension de sécurité impérativement inférieure à 60V.
[0027] Avantageusement, le système comporte des éléments de rail non alimenté intercalés entre les éléments de rails d'alimentation et définissant des zones hors alimentation présentant une longueur supérieure à la longueur du moyen collecteur de courant.
[0028] De préférence, la tension du moyen d'alimentation est de valeur variable de nature alternative ou continue, par exemple du 750V continu, du 400V triphasé pris sur le réseau domestique, du 220V monophasé du réseau domestique. L'utilisation de tensions du réseau domestique est avantageuse car le matériel industriel fonctionnant pour ces tensions est un matériel de grande diffusion, facilement disponible, varié et économique.
[0029] Avantageusement, les véhicules sont de type bus électriques alimentés par le sol, ou trolleybus alimentés par des tronçons de lignes aériennes ou des véhicules à rames de type tramways. Ce système est particulièrement avantageux pour les tramways car il permet la suppression des lignes aériennes sur n'importe quelle distance, une excellente efficacité énergétique par une très bonne récupération de l'énergie de freinage que ne permet pas d'autre systèmes, une forte puissance pour la propulsion quand c'est nécessaire lors de rampes à monter avec un coût de mise en œuvre et de maintenance dans le temps sensiblement réduit en comparaison avec d'autres systèmes cherchant à supprimer les lignes aériennes de contact.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0030] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture qui suit d'exemples de réalisation détaillés, en référence aux figures annexées :
- la figure 1 représente un schéma fonctionnel d'un exemple de mise en œuvre du système d'alimentation a proximité d'une voie de circulation pour un véhicule sur pneus ;
- la figure 2 représente un exemple de réalisation du moyen détecteur d'une extrémité d'un élément de rail d'alimentation ;
- la figure 3 représente un schéma détaillé d'un exemple de mise en œuvre du système d'alimentation dans un véhicule ;
- la figure 4 représente un schéma fonctionnel d'un exemple de mise en œuvre du système d'alimentation pour l'infrastructure de la voie d'un véhicule de type tramway ;
- la figure 5 représente un premier exemple de réalisation d'un moyen de protection selon l'invention ;
- La figure 6 représente un deuxième exemple de réalisation d'un moyen de protection selon l'invention comportant un capteur électrique installé à bord du véhicule ; - La figure 7 représente un troisième exemple de réalisation d'un moyen de protection selon l'invention spécialement adapté aux véhicules ne pouvant pas faire demi-tour ;
- La figure 8 représente un quatrième exemple de réalisation d'un moyen de protection selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0031] La figure 1 représente un mode de réalisation où le véhicule (30) est un véhicule sur pneus (31 ) circulant sur une voie (20) et prenant son alimentation par des éléments de rails d'alimentation électrique (41 ,42) reliés à un moyen d'alimentation (10) susceptible de fournir de l'énergie électrique aux éléments de rails (41 ,42) si le commutateur (11 ) est fermé et d'interrompre la fourniture d'énergie quand ledit commutateur est ouvert. Le commutateur (11) est conçu spécialement pour couper de forts courants continu ou alternatif en toute sécurité.
[0032] Le fonctionnement est le suivant : lorsqu'un véhicule (30) est détecté, de préférence de façon sécurisée, au-dessus d'un élément de rail d'alimentation électrique (42), le moyen de protection (40) ferme le commutateur (11 ) pour alimenter les rails d'alimentation (41 , 42). Tant que les moyens collecteurs de courant (51 ,52) sont respectivement en contact avec (41 ,42) le moyen d'alimentation embarqué (80) peut prendre de l'énergie du moyen d'alimentation (10) au sol si le commutateur (11 ) est fermé et si le moyen d'alimentation (10) fonctionne. Le calculateur (85) pilote la distribution d'énergie pour diriger le courant venant de (10) par exemple vers la chaîne de traction (70) si celle-ci demande de l'énergie en plus de celle susceptible d'être fournie par le moyen de stockage (60) ou par exemple le calculateur (85) dirige principalement le courant venant de (10) vers le moyen de stockage (60) si la demande en énergie de traction est faible voir nulle en cas de véhicule à l'arrêt.
[0033] Le véhicule (30) se déplaçant sur la voie (20), il va arriver que les moyens collecteurs de courant (51 ,52) quittent respectivement leur élément de rail d'alimentation (41 ,42). Si aucune précaution n'est prise, il va s'en suivre au moment du décrochage la formation d'un arc électrique susceptible d'endommager les moyens collecteur de courant (51 , 52) et/ou les éléments de rail (41 ,42).
[0034] Un moyen détecteur (45) placé en fin de rail (42) a pour objet d'informer, à travers une liaison (46), le moyen de protection (40) que le moyen collecteur (52) va quitter de façon imminente le rail (42) afin que ce dernier coupe le courant de (10) en agissant, par une liaison (48), sur le commutateur (11 ) avant que ledit moyen collecteur (52) ne quitte effectivement ledit rail (42). Une fois le courant coupé, ledit moyen collecteur (52) peut quitter ledit rail (42) en toute sécurité.
[0035] La figure 2 montre à titre d'exemple un mode de réalisation du moyen détecteur (45). Ce dernier comporte ici un élément de rail de petite longueur (42d) vis-à-vis du rail (42), contigu et électriquement isolé de celui-ci de telle sorte que lorsque le moyen collecteur (52) arrivera vers l'extrémité dudit rail (42), il établira une continuité électrique entre ledit rail (42) et ledit élément de petite longueur (42d) perceptible au niveau des liaisons électriques (46) et (47). Quand le moyen de protection (40) détecte une continuité électrique entre la liaison (46) et la liaison (47) c'est que ledit moyen collecteur (52) arrive à une extrémité dudit rail (42). Le moyen de protection (40) agit par une liaison (48) sur le commutateur (11 ) pour couper rapidement le courant venant du moyen d'alimentation (10) avant que ledit moyen collecteur (52) ait quitté ledit rail (42) et prévenir ainsi la formation d'un arc électrique entre eux susceptible de les endommager. La longueur du moyen collecteur (52) et celle du petit élément de rail détecteur (42d) sont ajustées en fonction du temps de réponse du moyen de protection (40) pour fonctionner dans tous les cas, y compris celui où Ie véhicule avance à la vitesse maximale autorisée.
[0036] Après avoir quitté un élément de rail d'alimentation (42) en toute sécurité, le moyen collecteur de courant (52) se retrouve dans une zone hors alimentation électrique (44'). Le véhicule (30) avance alors en pure autonomie grâce à son moyen de stockage d'énergie (60) contrôlé par le calculateur de gestion de l'énergie (85). De préférence les zones hors alimentation (44, 44',...) sont réalisées en plusieurs éléments indépendants avec du rail analogue à audit rail (42) et non alimenté de façon à ce que ledit collecteur de courant (52) rencontre toujours sensiblement les mêmes matériaux sur son passage.
[0037] La figure 3 représente un schéma détaillé d'un exemple de mise en œuvre du système d'alimentation au niveau d'un véhicule sur rails. Le véhicule (30) circule sur deux rails de roulement (21 , 22) d'une voie de circulation (20) dont au moins un rail (21 ) sert au retour du courant du collecteur de courant (51 ) de façon analogue au rail (41 ). Le collecteur de courant (52) prélève par intermittence du courant quand il est au dessus d'un élément de rail conducteur (42, 42',...), le véhicule étant en pure autonomie quand il est au dessus d'éléments non alimentés (44, 44',...).
[0038] Le moyen de protection embarqué (50) agit de façon analogue à celui à proximité de la voie (40). Un moyen de détection (55), par exemple un capteur électrique, est disposé sur le moyen collecteur (52). Quand celui-ci est en contact avec un élément de rail conducteur (42), il y a continuité électrique entre une liaison 56 et une liaison (57). Quand ledit moyen collecteur (52) commence à quitter ledit rail (42), il y a interruption de la continuité électrique. Le moyen de protection (50) informe par une liaison (58) le calculateur (85) afin que celui- ci coupe le courant au niveau du convertisseur (81) avant que ledit moyen collecteur (52) n'ait complètement quitté ledit rail (42). La longueur dudit collecteur (52) est ajustée selon le temps de réponse de moyen de protection (50) pour fonctionner dans tous les cas, y compris celui où le véhicule avance à la vitesse maximale autorisée.
[0039] Une autre façon de réaliser le moyen de détection (55) est d'utiliser un codeur incrémental qui donne par comptage d'impulsion une information de position du véhicule (30) le long de la voie (20) par rapport aux éléments de rails (42, 42', ...) de telle sorte que sur information d'une arrivée imminente de (52) en fin de rail (42), de sorte que le moyen de protection (50) informe, par une liaison (58), le calculateur (85) pour qu'il coupe le courant du convertisseur (81 ) avant que avant que ledit moyen collecteur (52) n'ait totalement quitté ledit rail (42) afin de prévenir la formation d'un arc électrique.
[0040] II est possible de mettre en œuvre pour la même application les 2 moyens de protection (40) et (50) ensemble en double sécurité ou non.
[0041] La figure 4 représente un schéma fonctionnel d'un exemple de mise en œuvre du système d'alimentation au niveau de l'infrastructure de la voie de circulation pour un véhicule de type tramway ;
[0042] On connaît dans la technique un dispositif d'alimentation par le sol (FR2762810) de segments de longueurs inférieurs à la moitié de la longueur du véhicule alimentés par une tension de 750V. Afin de protéger les piétons contre les risques d'électrocution il est nécessaire d'alimenter lesdits segments uniquement quand ceux-ci sont sous le véhicule ce qui implique de disposer d'une série d'alimentations commutables selon une chaîne de propagation. Il s'ensuit une grande complexité de mise en œuvre tant du point de vue de la fiabilité sécuritaire que de la disponibilité opérationnelle du système.
[0043] Nous proposons une alternative au système précité par la réduction au strict minimum du nombre des segments ou éléments de rails d'alimentation (42, 42', 42", ...) qui sont avantageusement disposés au mieux en fonction du profil en long de la voie de circulation. Le système selon l'invention permet de tirer un avantage du fait que le besoin énergétique d'un véhicule est moindre en cas de profil plat ou en pente que pour une rampe à monter.
[0044] Dans le premier cas (figure 4b) les éléments de rails d'alimentation peuvent être relativement espacés en raison d'un besoin en énergie moindre que pour le second cas (figure 4a) de zones de rampes à monter où lesdits éléments de rails d'alimentation seront plus rapprochés pour répondre à un besoin énergétique du véhicule (30) plus conséquent. Les zones de rampes étant généralement plutôt ponctuelles et les zones de plat ou quasi plat plutôt majoritaire sur une ligne, il en résulte une réduction très sensible du nombre d'éléments de rails d'alimentation (42,42',...) nécessaires au bon fonctionnement du véhicule (30). Cette réduction du nombre d'éléments va se traduire par une simplification de la mise en œuvre et une réduction substantielle de son coût.
[0045] De surcroit, si les éléments de rails d'alimentation (42,42',42", ...) sont pris de longueur inférieure à la longueur du véhicule et la longueur des zones hors alimentation (44,44',44",...) toujours supérieure à la longueur du moyen collecteur de courant (52), la sécurité électrique peut être assurée en alimentant un élément de rail seulement lorsqu'il est recouvert par le véhicule. Il devient alors possible d'utiliser avantageusement une tension d'alimentation de valeur variable, de nature alternative ou continue, par exemple le traditionnel 750V continu, du 400V triphasé pris sur le réseau domestique, du 220V monophasé du réseau domestique, ou toute autre tension qui serait pertinente à utiliser.
[0046] Dans le système selon l'invention, l'utilisation d'un moyen d'alimentation (10) délivrant une tension alternative peut être pertinente. Par nature le courant alternatif s'annule périodiquement et donc un arc électrique qui viendrait à se former finirait par s'éteindre automatiquement.
[0047] Si le moyen d'alimentation (10) est pris directement sur le réseau domestique (voir FR 0605793) il est réduit à une plus simple expression : une simple connexion électrique sur le réseau domestique, par exemple du 220V- 240V monophasé.
[0048] Les véhicules électriques alimentés par le système selon l'invention sont de type bus électriques alimentés par le sol ou des véhicules à rames de type tramways. [0049] Une autre application du système selon l'invention concerne les trolleybus alimentés habituellement par des perches, disposées sur le toit du véhicule et munies de collecteur de courant en contact avec des lignes aériennes de contact elles-mêmes reliées à une alimentation électrique. Selon l'invention, la traditionnelle ligne aérienne de contact conductrice de façon continue de bout en bout est avantageusement remplacée par alternativement des éléments de ligne conducteurs (41 ,42,41 ',42',...) puis par des éléments de ligne isolant de préférence transparents (43,44,43',44', ...).
[0050] Lesdits éléments conducteurs (41 ,42,41 ',42' ,...) sont destinés à être installés de préférence à titre d'exemple sur des parcours bordés d'arbres là où la gêne esthétique liée aux lignes aériennes est sensiblement moindre et par lesdits éléments isolant de préférence transparent (43,44,43',44', ...) à titre d'exemple en nylon, de préférence et à titre d'exemple aux carrefours, là où l'impact visuel de la ligne aérienne est le plus critique.
[0051] Les éléments isolants transparents peuvent comporter une âme métallique pour augmenter leur solidité.
[0052] Le moyen de protection embarqué (50) peut être appliqué sur les collecteurs de courant des perches d'alimentation comme ce qui a été décrit précédemment ou de façon analogue.
[0053] Le moyen de protection fixe (40) peut être appliqué sur les lignes aériennes de contact en comportant un élément servant à détecter la fin d'un élément conducteur comme décrit précédemment ou de façon analogue.
[0054] De la sorte la continuité mécanique de la ligne aérienne est assurée ce qui permet de conserver le guidage mécanique des perches d'alimentations le long du parcours de façon traditionnelle. En revanche, la discontinuité électrique permet de réduire la gêne visuelle par l'utilisation d'un matériau transparent et généralement isolant aux endroits sensibles comme les carrefours et contribuer ainsi à une meilleure insertion du véhicule électrique capacitif dans la ville. [0055] La figure 5 représente un premier exemple de réalisation d'un moyen de protection selon l'invention.
[0056] Selon ce premier exemple de réalisation, le système comporte un élément de rail conducteur (42) connecté à une alimentation électrique de puissance (10) par l'intermédiaire d'un contacteur de puissance K1 (11 ) commandé par une bobine (RL1). A titre d'exemple, le contacteur de puissance K1 est un contacteur de puissance SCHALTBAU CX1015 conçu spécifiquement pour commuter des courants de 800A sous 1500V continu ou alternatif. Un petit élément de rail conducteur (42d) contigu et électriquement isolé de l'élément de rail d'alimentation (42). Un élément de rail non alimenté conducteur de préférence et relié à la terre ou isolant (44') contigu et électriquement isolé du petit élément de rail conducteur (42d). Le système comporte également un moyen collecteur de courant (52) par lequel le véhicule prend son alimentation électrique et dont la longueur L52 est inférieure à la longueur L42d du petit élément de rail (42d) de sorte qu'une tension présente sur l'élément de rail (42) ne puisse jamais se propager à l'élément de rail (44') suivant si ce dernier était réalisé en matériau conducteur.
[0057] En outre, les éléments de rails (44,44') qui définissent des zones non alimentés de longueur quelconques L44 sont toujours de longueur supérieure à la longueur L52 du moyen collecteur de courant (52).
[0058] La distance d'isolement d entre l'élément de rail (42) et le petit élément de rail (42d) est inférieure à la longueur L52 du moyen collecteur (52) afin que ce dernier puisse établir une liaison électrique entre l'élément de rail (42) et le petit élément de rail (42d) quand le moyen collecteur (52) arrive sur ce dernier.
[0059] Par des moyens connus en soi, la présence du véhicule (30) est détectée au-dessus de l'élément de rail (42) ce qui autorise son alimentation, de préférence de façon sécurisée quand il est entièrement recouvert par le véhicule, en pilotant la fermeture du contact KA du relais RLKA non représenté ici. KA fermé, la bobine du relais RL1 est alimentée ce qui commute K1 et alimente l'élément de rail (42). Le véhicule peut prendre de l'alimentation électrique tout le temps que le moyen collecteur de courant (52) se trouve au dessus de l'élément de rail (42).
[0060] La détection de la fin de l'élément de rail (42) est réalisée lorsque le moyen collecteur de courant (52) entre en contact avec le petit élément de rail (42d), une liaison électrique s'établit entre l'élément de rail (42) et le petit élément de rail (42d) ce qui alimente la bobine du relais RL2 et va ouvrir le contact K2 normalement fermé. En s'ouvrant, K2 coupe l'alimentation du relais RL1 du contacteur de puissance. K1 s'ouvre et l'élément de rail (42) n'est plus alimenté. Ainsi, quand le moyen collecteur de courant (52) quittera l'élément de rail (42) il n'y aura pas d'arc électrique puisque l'élément de rail (42) n'est déjà plus alimenté. Après une temporisation, RL2 retombe et K2 se referme autorisant une prochaine alimentation de l'élément de rail (42) par KA après détection d'un prochain véhicule et ainsi de suite.
[0061] Pour un fonctionnement du véhicule dans les deux sens de circulation, deux petits éléments de rail (42d) sont disposés de façon symétrique de part et d'autre de l'élément de rail d'alimentation (42).
[0062] La figure 6 représente un deuxième exemple de réalisation d'un moyen de protection selon l'invention installé à bord du véhicule.
[0063] Dans cet exemple de réalisation, l'élément de détection (55) est un petit élément de moyen collecteur (52d) fixé par l'intermédiaire d'un support électriquement isolant (53) sur le moyen collecteur de courant (52). L'ensemble des moyens collecteurs (52, 52d) est équivalent au moyen collecteur (52) équipé d'un élément de détection (55) (figure 1 ) et le principe de fonctionnement est analogue à celui du petit élément de rail détecteur (42d) qui est électriquement isolé de l'élément de rail (42).
[0064] En outre, il est précisé que les éléments de rails (44,44') qui définissent des zones non alimentées de longueur quelconques L44 sont toujours de longueur supérieure à la longueur L500 qui correspond à l'étendue des moyens collecteurs (52, 52d).
[0065] Le fonctionnement est le suivant :
[0066] Le moyen de protection embarqué (50) comporte un générateur de messages de type MSG1 noté GMSG1 (100) et un récepteur apte à décoder les messages reçus de type MSG1 et noté DMSG1 (101). Lorsque le décodeur DMSG1 (101) reçoit un message de type MSG1 sa sortie est à l'état « 1 » sinon sa sortie est à l'état « 0 ». Le générateur GMSG1 (100) est relié au petit élément de moyen collecteur (52d) par une liaison (56) de préférence à travers un condensateur, le décodeur DMSG 1 (101) est relié au moyen collecteur (52) par une liaison (57) de préférence aussi à travers un condensateur. Le sens de la marche du véhicule est la gauche vers la droite comme indiqué par la flèche sur la figure.
[0067] Lorsque le moyen collecteur (52) et le petit élément de moyen collecteur (52d) se trouvent sur le même élément de rail d'alimentation (42), les messages émis par GMSG1 (100) arrivent à DMSG1 (101 ) à travers l'élément de rail (42). La sortie de DMSG1 (101) est à l'état « 1 » indiquant au calculateur (85) grâce à la liaison (58) qu'il peut piloter le convertisseur (81) pour prélever du courant sur l'élément de rail (42).
[0068] Selon le sens de déplacement du véhicule, lorsque le petit élément de moyen collecteur (52d) quitte l'élément de rail (42), il n'y a plus de liaison entre le moyen collecteur (52) et le petit élément de moyen collecteur (52d), les messages MSG1 n'arrivent plus à DMSG1 (101 ) et sa sortie passe à l'état « 0 » indiquant au calculateur (85) grâce à la liaison (58) de couper immédiatement le convertisseur (81 ) de sorte que lorsque ce sera au tour du collecteur de courant (52) de quitter l'élément de rail d'alimentation (42) aucun courant de traction ne circulant dans le moyen collecteur (52) il n'y aura pas d'arc électrique. Il est avantageux d'utiliser un générateur de messages pour mettre en œuvre le système de protection car cela procure par nature une sécurité « active ». En effet, si en un point quelconque du circuit par lequel transite les messages et aussi par endroit l'énergie nécessaire à l'alimentation du véhicule il y a une défaillance, le message sera coupé ou altéré et donc non décodé par le récepteur auquel il est destiné. Ce dernier selon qu'il est au sol ou dans le véhicule interdira l'alimentation du rail ou la prise d'énergie par le convertisseur et évitera de fonctionner en générant des arcs électriques qui peuvent endommager des éléments du système.
[0069] II est entendu que pour fonctionner correctement il faut que le temps de réponse cumulé du moyen de protection (50), du calculateur (85) et du convertisseur (81) soit plus petit que le temps qui s'écoule entre le moment où le petit élément de moyen collecteur (52d) quitte l'élément de rail (42) et le moment où c'est le moyen collecteur (52) qui quitte l'élément de rail (42) à la vitesse maximale du véhicule.
[0070] Pour éviter d'avoir des longueurs du support (53) trop importantes, ce qui est contraignant, l'élément de détection (55) peut avantageusement être un second moyen collecteur de courant (520) analogue au premier moyen collecteur de courant (52). Ce second moyen collecteur (520) mécaniquement indépendant du premier moyen collecteur (52) est fixé sous le véhicule (30) et placé en avant du premier moyen collecteur (52) selon le sens du déplacement du véhicule (30). L'intérêt ici est de supprimer le support (53) plus délicat à mettre en œuvre surtout pour de grandes longueurs. Les moyens collecteurs (52, 520) peuvent être espacés autant qu'on le souhaite sans contraintes particulières. Un autre avantage est d'utiliser des composants identiques ce qui simplifie la gestion des pièces de rechange.
[0071] À ce titre, la figure 7 représente un troisième exemple de réalisation d'un moyen de protection selon l'invention spécialement adapté aux véhicules ne pouvant pas faire demi-tour comme par exemple un tramway. Dans cet exemple de réalisation, le moyen collecteur de courant (52) comporte un élément de détection (55) réalisé avec second moyen collecteur (520) fixé sous le véhicule et placé en avant du moyen collecteur (52) par rapport au sens du déplacement du véhicule. L'ensemble des moyens collecteurs (52, 520) fonctionne de façon équivalente au moyen collecteur (52) équipé d'un élément de détection (55) (figure 1 ).
[0072] Ici plus particulièrement, pour fonctionner dans les 2 sens de circulation, on utilise comme second moyen collecteur de courant un moyen collecteur de courant (520) analogue au premier moyen collecteur de courant (52) ce qui les rend parfaitement interchangeables. Les moyens collecteurs de courant sont utilisés en combinaison avec un double commutateur électrique (59) piloté par le calculateur (85) qui permute respectivement Ie premier moyen collecteur (52) et le second moyen collecteur (520) selon le sens de circulation de façon à ce que ce soit toujours le second moyen collecteur (520) qui rencontre en premier le petit élément de rail (42d) et que le captage du courant soit assuré par le moyen collecteur (52).
[0073] Sur la figure 7 est également représenté un exemple de réalisation de la protection anti-arc électrique avec un générateur de message. Avantageusement la protection est à la fois au sol et embarqué ce qui offre une redondance, qui de surcroit est à sécurité active et qui présente en outre l'avantage de pouvoir piloter la mise sous tension/hors tension de l'élément de rail d'alimentation (42). Si chaque véhicule incorpore dans le message une information personnalisé il est possible de localiser précisément le véhicule au dessus d'un élément de rail d'alimentation et de reporter cette information aux systèmes de supervision sans devoir ajouter des moyens de localisation supplémentaires.
[0074] II est précisé que les éléments de rails (44,44') qui définissent des zones non alimentées de longueur quelconques L44 sont toujours de longueur supérieure à la longueur L500 des moyens collecteurs de courants (52,520).
[0075] Le fonctionnement est le suivant : dans le véhicule (30), la sortie du générateur de messages GMSG1 (100) est reliée au moyen collecteur (520) par une liaison (56), l'entrée du récepteur DMSG1 est reliée à l'autre moyen collecteur (52) par une liaison (57). Au niveau de la voie (20), l'élément de rail (42) est relié à l'entrée du récepteur D2MSG1 (102) par une liaison (47), le petit élément de rail (42d) est relié à l'entrée du récepteur D3MSG1 (103) par une liaison (46). La sortie du récepteur D2MSG1 (102) est reliée à une entrée d'une fonction logique ET (104). La sortie du récepteur au sol D3MSG1 (103) est relié à travers un inverseur (105) à l'autre entrée de la fonction logique ET (104).
[0076] Quand les moyens collecteur (52,520) sont sur l'élément de rail (42), les messages MSG1 émis par le générateur embarqué GMSG1 (100) arrivent au récepteur embarqué D1 MSG1 (101 ) et au récepteur sol D2MSG1 (102). La sortie du récepteur DMSG1 (101) est à l'état « 1 » indique au calculateur (85) grâce à une liaison (58) qu'il peut piloter le convertisseur (81 ) pour prélever du courant sur l'élément de rail (42) si naturellement ce dernier est alimenté.
[0077] Les messages MSG1 émis par le générateur embarqué GMSG1 (100) arrivent aussi au récepteur D2MSG1 (102) et sa sortie applique un « 1 » à une entrée de la fonction logique ET (104). Mais les messages n'arrivent pas à ce stade au récepteur D3MSG1 (103) et sa sortie après passage par l'inverseur (105) applique aussi un « 1 » à l'autre entrée le la fonction logique (104) dont la sortie passe à « 1 » et pilote la fermeture du contacteur (11) par une liaison (48). Le contacteur (11) se ferme et le véhicule (30) est alimenté.
[0078] Lorsque le moyen collecteur (520) touche le petit élément de rail (42d), il établit une connexion entre eux. Le récepteur D3MSG1 (103) reçoit à présent les messages MSG 1 ce qui va appliquer après inversion un « 0 » sur la fonction logique ET (104) et la sortie de cette dernière passe à « 0 » ce qui commande l'ouverture du contacteur (11) et le véhicule (30) n'est plus alimenté.
[0079] Lorsque le moyen collecteur (520) quitte complètement l'élément de rail (42), la liaison électrique entre les moyens collecteurs (520,52) est coupée. Les messages MSG1 n'arrivent plus au récepteur D1 MSG1 (101), sa sortie passe à « 0 » et indique au calculateur (85) par une liaison (58) de couper le convertisseur (81 ). Ainsi nous voyons ici que le système anti-arc est redondant de sorte que si l'un des deux tombait en panne, l'autre est à même d'assurer la fonction en attendant la prochaine opération de maintenance.
[0080] La figure 8 représente un quatrième exemple de réalisation d'un moyen de protection selon l'invention avec un seul moyen collecteur (52).
[0081] Ici, le capteur (55) est un codeur incrémental (105), monté sur l'axe d'une roue du véhicule ou sur l'axe d'un moteur de traction. Un codeur incrémental émet de façon connue en soi un nombre d'impulsions électriques directement fonction de la rotation de l'axe sur lequel il est monté ainsi qu'une information de sens de rotation.
[0082] Le fonctionnement est le suivant : les éléments de rails d'alimentation (42)(42') sont tous choisis de longueur identique L42, par exemple égal au tiers de la longueur du véhicule. Quand le moyen collecteur (52) arrive sur un élément de rail d'alimentation (42) celui-ci va être mis sous tension par le générateur GMSG1 (107) relié ici au moyen collecteur (52) de façon analogue à ce qui a été détaillé précédemment. Le moyen de protection embarqué (50) comporte un dispositif (108) électriquement relié au moyen collecteur (52) par une liaison (57) apte à détecter une mise sous tension de l'élément de rail (42). Sur détection de l'apparition d'une tension d'alimentation sur l'élément de rail (42) servant à la traction du véhicule (30), Ie dispositif (108) est apte à remettre à zéro un compteur interne dont l'entrée de comptage et le sens de comptage sont reliées au codeur incrémental (105) par une liaison (56). Au fur et à mesure que le véhicule avance ledit compteur est incrémenté d'un nombre d'impulsions envoyés par ledit codeur incrémental (105) reflétant la distance parcourue par le véhicule. Lorsque le compteur atteint une valeur de seuil, correspondant à par exemple 80% de L42, le dispositif (108) est apte à en informer le calculateur (85) par une liaison (58) pour que celui-ci agisse sur le convertisseur (81 ) et cesse de prélever du courant sur ledit élément de rail d'alimentation (42). De la sorte, quand le moyen collecteur (52) quittera entièrement l'élément de rail (42) le courant ayant déjà été coupé il n'y aura pas d'arc électrique.
[0083] Le véhicule poursuit son chemin en autonomie grâce à son moyen de stockage embarqué (60) et traverse une zone non alimentée (44,44') jusqu'à ce que le moyen collecteur (52) arrive au prochain élément de rail d'alimentation (42') et ainsi de suite.
[0084] Dans le cas d'un véhicule ne pouvant pas faire un demi-tour, par exemple un tramway, Ie principe de fonctionnement reste identique pour les deux sens de circulation. Ce qui change c'est la valeur prise par le compteur, positive ou négative. Si la valeur de seuil a été fixée à par exemple +80% de L42 pour un sens de circulation, elle sera alors de -80% de L42 pour l'autre sens de circulation, ce qui revient au même en valeur absolue. Ici, selon le sens de circulation, le dispositif (108) commandera la coupure du tantôt à +80% de L42 tantôt à -80% de L42.
[0085] Si le véhicule inverse son sens de marche alors qu'il s'est déjà engagé sur un élément de rail d'alimentation (42), ledit compteur qui a déjà commencé à comptabiliser des impulsions va inverser son comptage en raison de l'information d'inversion du sens de rotation envoyée par ledit codeur incrémental (105). Lorsque le compteur atteint la valeur zéro, cela signifie que l'on est revenu au début de l'élément de rail (42) qui en raison de l'inversion du sens de circulation du véhicule est devenu la fin de l'élément de rail (42) et qu'il faut donc cesser de prélever de l'énergie sur ce dernier pour prévenir Ia formation d'un arc électrique indésirable. Lorsque le dispositif (108) détecte que le compteur a inversé son comptage et repasse par zéro il en informe le calculateur (85) de façon analogue pour couper le courant. De la sorte, lorsque Ie moyen collecteur (52) quittera l'élément de rail (42) le courant il n'y aura pas d'arc électrique.
[0086] Le dispositif (108) peut aussi comprendre un facteur de correction qui compense d'usure des roues. En effet, pour la même distance parcourue, une diminution du diamètre des roues se traduit par une augmentation du nombre d'impulsions envoyées par le codeur qu'il convient le cas échéant de compenser. La compensation peut se faire par exemple en augmentant la valeur de seuil.
[0087] À titre d'exemple, un véhicule tramway de 36 mètres de long est muni d'un codeur incrémental de 500 points sur l'axe d'un moteur ayant un réducteur d'un rapport 10. Les roues sont de diamètre 639mm neuves et de diamètre 530mm usées. L42 est fixée à 12,5 mètres, la valeur de seuil est fixée à 80% de L42 soit 10 mètres. Lorsque les roues sont neuves, une distance parcourue de 10 mètres correspond à 25.000 impulsions envoyées par le codeur incrémental, tandis que cette même distance parcourue avec les roues usées correspond à 30.000 impulsions. Dans ce cas, la valeur de seuil évoluera au fil des années de 25.000 à 30.000 pour la même distance parcourue afin compenser l'usure des roues.
[0088] Sur la figure 8, sont représentés deux moyens de protection (40) et (50) simultanément mis en œuvre au niveau du sol (40) et dans le véhicule (50). Cette configuration comme celle de la figure 7 est particulièrement intéressante dans le cas où l'un des deux moyens de protection viendrait à dysfonctionner, l'autre continuera d'assurer seul la protection anti-arc électrique jusqu'à l'opération de maintenance. Un système d'autodiagnostic à bord du véhicule et un autre au sol connus en soi et non représenté ici remonte au poste de commande centralisé les dysfonctionnements détectés ce qui permet de planifier les opérations de maintenance.
[0089] L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Il est également possible de prévoir des variantes de réalisation de sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'alimentation électrique d'au moins un véhicule (30) circulant sur une voie (20), le système d'alimentation comportant :
- des éléments de rails (41 ,41 ',42,42') d'alimentation électrique discontinus et présentant deux extrémités,
- les éléments de rail étant associés à des moyens d'alimentation électrique (10,10'),
- au moins un moyen collecteur d'énergie électrique (51 ,52) embarqué sur le véhicule (30),
- au moins un moyen de stockage d'énergie électrique embarqué (60),
- au moins une alimentation électrique embarquée (80) apte à alimenter le véhicule (30), l'alimentation électrique (80) étant reliée au collecteur d'énergie électrique (51 ,52),
- l'alimentation électrique embarquée (80) comportant en outre un calculateur (85) apte à gérer l'approvisionnement en énergie électrique de sorte à recevoir une alimentation électrique provenant des moyens d'alimentation électrique (10,10') lorsque le collecteur d'énergie (51 ,52) se trouve en contact avec l'élément de rail d'alimentation (41 ,41 ',42,42'), caractérisé en ce que
- le système comporte au moins un moyen de protection (40,50) doté d'un élément de détection (42d,55) électriquement conducteur apte à délivrer un signal de commande qui génère la coupure de l'alimentation électrique du véhicule (30) par les moyens d'alimentation électrique (10,10') lorsqu'une partie du moyen collecteur d'énergie (52) quitte une extrémité de l'élément de rail d'alimentation (42,42'), de sorte à prévenir la formation d'arcs électriques entre ledit élément de rails (42,42') et le moyen collecteur d'énergie (52), et en ce que
- le système comporte des éléments de rails non alimentés (43,43',44,44') intercalés entre les éléments de rails d'alimentation (41 ,41 ',42,42') et définissant des zones hors alimentation (44,44') présentant une longueur supérieure à la longueur du moyen collecteur de courant (52).
2. Système d'alimentation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit moyen de protection (40) est intégré dans la voie (20).
3. Système d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal de commande généré par l'élément de détection (42d) est apte à déclencher la commutation d'un commutateur (11) de sorte à couper le courant provenant du moyen d'alimentation (10) avant que ledit moyen collecteur (52) n'ait totalement quitté ledit rail (42) afin de prévenir la formation d'un arc électrique.
4. Système d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce chaque élément de rail d'alimentation électrique (42, 42') est suivi d'un élément de détection (42d) contigu et isolé électriquement dudit élément de rail d'alimentation électrique (42,42') de sorte que, lorsque le collecteur d'énergie (52) quitte l'élément de rail d'alimentation, ledit collecteur (52) établit une continuité électrique entre ledit élément de rail d'alimentation électrique (42,42') et ledit élément de détection (42d) déclenchant ainsi le signal de commande.
5. Système d'alimentation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit moyen de protection (50) est embarqué dans le véhicule (30).
6. Système d'alimentation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le signal de commande généré par l'élément de détection (55) et le moyen de protection embarqué (50) est apte à informer le calculateur (85) de sorte que ce calculateur (85) pilote un convertisseur (81 ) afin de couper le courant provenant du collecteur de courant (52).
7. Système selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'élément de détection (55) est un petit élément de moyen collecteur (52d) placé sur l'avant du moyen collecteur de courant (52) de sorte que lorsque ledit moyen collecteur (52) recouvre entièrement un élément de rail d'alimentation (42), il y a continuité électrique entre le collecteur de courant (52) et le petit élément de moyen collecteur (52d) et, dès que l'avant dudit moyen collecteur (52) quitte ledit rail d'alimentation (42) il n'y a plus de continuité électrique, de sorte que le moyen de protection (50) informe le calculateur (85) pour qu'il coupe le courant du convertisseur (81 ) avant que ledit moyen collecteur (52) n'ait totalement quitté ledit rail (42) afin de prévenir la formation d'un arc électrique.
8. Système selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'élément de détection (55) comprend un codeur (105) apte à délivrer par des impulsions électriques fournissant une information relative à la position du véhicule (30) le long de la voie (20) par rapport aux éléments de rails (42, 42',...) de telle sorte que lorsqu'une partie du moyen collecteur (52) quitte un élément de rail d'alimentation (42,42') ledit moyen de protection (50) informe le calculateur (85) pour qu'il coupe le courant du convertisseur (81) avant que ledit moyen collecteur (52) n'ait totalement quitté le rail (42) afin de prévenir la formation d'un arc électrique entre ledit rail (42) et ledit moyen collecteur de courant (52).
9. Système d'alimentation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits au moins deux moyens d'alimentation (10,10') sont de type à courant alternatif dont l'intensité de courant s'annule périodiquement.
10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les éléments de rails d'alimentation (42,42') sont de longueur inférieure à la longueur du véhicule (30).
11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension du moyen d'alimentation est de valeur variable de nature alternative ou continue, par exemple du 750V continu, du 400V triphasé pris sur le réseau domestique, du 220V monophasé du réseau domestique.
12. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les véhicules (30) sont de type bus électriques alimentés par le sol, ou trolleybus alimentés par des tronçons de lignes aériennes ou des véhicules à rames de type tramways.
13. Système selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'élément de détection (55) est un moyen collecteur de courant (520) fixé sous le véhicule.
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