FR2966094A1 - Systeme de generation d'energie pour vehicule, et notamment d'energie electrique pour un vehicule hybride ou electrique - Google Patents

Systeme de generation d'energie pour vehicule, et notamment d'energie electrique pour un vehicule hybride ou electrique Download PDF

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Abstract

Système de génération d'énergie, notamment d'énergie électrique, pour véhicule, notamment un véhicule automobile hybride ou électrique, comportant une turbine (1) disposée dans un flux d'air produit par le déplacement du véhicule, ladite turbine (1) comportant un corps central (4) et au moins une ailette (2) portée par le corps central (4) et s'étendant à l'extérieur du corps central (4) pour former un obstacle au flux d'air et entraîner la turbine (1) en rotation pour générer une énergie, caractérisé en ce que l'ailette (2) est articulée sur le corps central (4) de la turbine (1), et en ce que le système comporte des moyens de déploiement (8) aptes à déployer l'ailette (2) entre une première position (A) dans laquelle elle est plaquée contre le corps central (4) de la turbine (1) de manière à ne pas offrir de résistance au flux d'air, et une deuxième position (D) dans laquelle elle est déployée pour offrir une résistance au flux d'air, et entraîner la turbine (1)

Description

SYSTEME DE GENERATION D'ENERGIE POUR VEHICULE, ET NOTAMMENT D'ENERGIE ELECTRIQUE POUR UN VEHICULE HYBRIDE OU ELECTRIQUE La présente invention concerne un système de génération d'énergie, et notamment d'énergie électrique, à partir d'une turbine entraînée par une masse d'air en mouvement ; ladite turbine étant embarquée sur un véhicule, notamment un véhicule automobile hybride ou électrique. Les véhicules hybrides et les véhicules électriques, comportent généralement des moyens pour récupérer l'énergie cinétique du véhicule, notamment lors des freinages, et la convertir en énergie électrique stockée dans des accumulateurs électriques. Ces moyens comprennent une machine électrique qui peut servir aussi à la traction du véhicule, reliée par une transmission aux roues du véhicule pour être entraînée lors des phases de décélération. On peut récupérer ainsi une énergie électrique lors des freinages ou dans des descentes, qui est stockée dans les accumulateurs électriques. Un moyen connu pour produire une énergie électrique en permanence sur un véhicule roulant, présenté notamment dans le document JP2055556, est de disposer une turbine sur un enjoliveur de roue ; l'axe de rotation de la turbine étant coaxial à l'axe de rotation de la roue. La turbine comporte un corps creux de forme générale cylindrique renfermant le rotor et le stator d'une machine électrique ; le corps de la turbine étant solidaire du rotor de la machine électrique. L'extérieur du corps de la turbine est muni d'une pluralité d'ailettes réparties de manière régulière sur la circonférence de la turbine. Les ailettes s'étendent radialement par rapport à l'axe de rotation de la turbine et définissent des surfaces pleines s'étendant parallèlement à l'axe de rotation de la turbine. Ces surfaces sont autant d'obstacles, ou de résistances, à la circulation d'air résultant du déplacement du véhicule. La turbine est agencée de telle manière qu'elle tourne dans le sens opposé de celui de la roue pour pouvoir entraîner le rotor de la machine électrique fonctionnant alors en génératrice de courant électrique. Un problème de ce système de génération électrique est que les ailettes sont en permanence dans le flux d'air et offrent ainsi en permanence une résistance à l'air qui dégrade l'aérodynamisme du véhicule dans des situations de roulage en vitesse stabilisée ou en accélération. Cette dégradation de l'aérodynamisme se traduit directement en termes de consommation et d'émission d'agents polluants. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un système de génération d'énergie sur un véhicule automobile à partir d'une turbine exposée à un flux d'air résultant du déplacement du véhicule ; le profil aérodynamique de la turbine pouvant varier en fonction des conditions de roulage du véhicule. Elle propose à cet effet un système de génération d'énergie, notamment d'énergie électrique, pour véhicule, notamment un véhicule automobile hybride ou électrique, comportant une turbine disposée dans un flux d'air produit par le déplacement du véhicule, ladite turbine comportant un corps central et au moins une ailette portée par le corps central et s'étendant à l'extérieur du corps central pour former un obstacle au flux d'air et entraîner la turbine en rotation pour générer une énergie. Ledit système est caractérisé en ce que l'ailette est articulée sur le corps central de la turbine, et en ce que le système comporte des moyens de déploiement aptes à déployer l'ailette entre une première position dans laquelle elle est plaquée contre le corps central de la turbine de manière à ne pas offrir de résistance au flux d'air, et une deuxième position dans laquelle elle est déployée pour offrir une résistance au flux d'air, et entraîner la turbine. Selon une caractéristique d'un mode de réalisation du système introduit ci-dessus, la turbine est disposée sur au moins une des roues d'un véhicule automobile ; l'axe de rotation de la turbine étant parallèle à l'axe de rotation de la roue.
Selon une autre caractéristique, le corps central de la turbine est monté libre en rotation à l'intérieur de la roue et comporte une partie d'extrémité faisant saillie à l'extérieur de la roue supportant l'ailette. Selon une autre caractéristique, l'ailette s'étend suivant une direction radiale par rapport au corps central de la turbine quand elle est déployée, et en ce que sa largeur suivant l'axe de la turbine et sa raideur, sont déterminées pour être suffisantes pour pouvoir résister au flux d'air et entraîner la turbine. Selon une caractéristique d'un autre mode de réalisation du système selon l'invention, la turbine est disposée sur au moins un essieu du véhicule ; l'axe de rotation de la turbine étant parallèle à l'axe de rotation de l'essieu. Selon une autre caractéristique, la turbine est disposée autour de l'essieu du véhicule ; le corps central de la turbine étant monté libre en rotation autour de l'essieu.
Selon une autre caractéristique, l'ailette s'étend suivant une direction radiale par rapport au corps central de la turbine quand elle est déployée et a une largeur déterminée, suivant l'axe de la turbine, en fonction de la place disponible entre les deux roues supportée par l'essieu ; l'ailette étant de largeur suffisante pour définir un volet articulé autour d'une génératrice du corps central de la turbine. Selon une caractéristique, commune aux deux modes de réalisation, le corps central de la turbine est de forme générale cylindrique creuse contenant le rotor et le stator d'une machine électrique apte à générer une énergie électrique exploitable pour charger une batterie du véhicule ; le corps central étant solidaire du rotor. Selon une autre caractéristique pouvant être commune aux deux modes de réalisation, l'ailette a un profil apte à épouser le profil extérieur du corps central de la turbine quand elle est dans la première position. Selon une autre caractéristique, commune aux deux modes de réalisation, les moyens de déploiement comportent un actionneur de type vérin dont une première extrémité est articulée sur le corps central de la turbine et dont l'autre extrémité est articulée sur l'ailette ; le vérin étant activé dans un sens pour le déploiement de l'ailette quand le véhicule est en situation de freinage ou de décélération, et dans l'autre sens pour le repliement de l'ailette contre le corps central de la turbine quand le véhicule n'est plus en situation de freinage ou de décélération. Un avantage de ce système de génération d'énergie, est que grâce au dispositif de déploiement de l'ailette, on peut choisir les moments de récupération d'énergie, moments qui sont de préférence choisis quand l'aérodynamisme n'est plus un problème (en phase de décélération ou de freinage) L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de face schématique d'un premier mode de réalisation d'un système de génération d'énergie électrique selon l'invention dans lequel la turbine du système de génération d'énergie est monté sur une roue de véhicule ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe suivant l'axe de coupe II-II du premier mode de réalisation de la figure 1 ; - la figure 3 est vue de face schématique illustrant les phases A à D de déploiement d'une ailette ; - les figures 4 et 5 sont des vues de face schématiques illustrant la turbine du système selon l'invention respectivement avec les ailettes déployées et repliées contre le corps de la turbine ; et - les figures 6 et 7 sont des vues d'un deuxième mode de réalisation d'un système de génération d'énergie selon l'invention dans lequel la turbine est montée autour d'un essieu d'un véhicule ; les ailettes définissant des volets représentés respectivement en position repliée et déployée autour du corps central de la turbine.
On a considéré dans la suite de la description une turbine de type turbine électrique qui génère un courant électrique lors de sa rotation autour de sont axe central. Ce type de turbine est connu et a déjà été décrit en référence au document de l'état de la technique.
Pour simplifier les figures, le rotor et le stator n'ont pas été représentés. Sur les figures les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références numériques. Dans un premier mode de réalisation, illustré en référence aux figures 1 à 5, le système de génération d'énergie comporte une turbine 1 à ailettes 2 qui est montée sur au moins une roue 3 d'un véhicule. La turbine 1 comporte un corps central 4 de forme générale cylindrique creuse solidaire du rotor de la turbine 1. Le corps central 4 de la turbine 1 est monté libre en rotation à l'intérieur du moyeu 5 de la roue 3 et au moins une de ses parties d'extrémité 41 fait saillie à l'extérieur de la roue 3 sur une longueur suffisante pour pouvoir supporter les ailettes 2. Une ou plusieurs ailettes 2 sont réparties de manière régulière sur la surface circonférentielle de la turbine 1. Quatre ailettes 2 sont représentées sur les figures 1 à 4 mais une seule pourrait suffire. Elles sont articulées à l'une 21 de leurs extrémités sur le corps central 4 de la turbine 1.
L'axe de rotation XX' de la turbine 1 est parallèle, et en particulier confondu avec l'axe de rotation de la roue 3. Le moyeu 5 de la roue 3 est lui-même supporté en rotation par un bras 6 longitudinal, articulé sur le châssis du véhicule non représenté. Le système selon l'invention est de préférence monté sur chacune des roues arrière du véhicule mais pourrait être monté sur les quatre roues du véhicule pour amplifier la récupération d'énergie. Les ailettes 2 s'étendent suivant une direction radiale par rapport au corps central 4 de la turbine 1 quand elles sont déployées, et leur largeur suivant l'axe XX' de la turbine 1 et leur raideur, sont déterminées pour être suffisantes pour pouvoir résister au flux d'air et entraîner la turbine 1.
Un calculateur 7 convertit les informations de décélération et/ou de freinage du véhicule en un signal de commande pour activer des moyens de déploiement 8 des ailettes 2. Le déploiement d'une ailette 2 est décrit en référence à la figure 3.
Sur cette figure, on a représenté la cinématique de déploiement d'une ailette 2 suivant quatre phase A à D. La première phase A correspond à une position où l'ailette 2 est repliée contre le corps central 4 de la turbine 1 et la dernière phase D correspond à une position finale dans laquelle l'ailette 2 est totalement déployée pour offrir un maximum de résistance au flux d'air produit par le déplacement du véhicule. Les phases B et C sont des positions intermédiaires de déploiement. Le profil de l'ailette 2 est conformé pour être apte à épouser le profil extérieur du corps central 4 de la turbine 4 quand les moyens de déploiement 8 ne sont pas activés. Les moyens de déploiement 8 comportent un actionneur 9, par exemple de type vérin hydraulique ou à air comprimé, dont une première extrémité 91 est articulée sur le corps 4 de la turbine 1 et dont l'autre extrémité 92 est articulée sur l'ailette 2.
Le vérin 9 est activé dans un sens pour le déploiement de l'ailette 2 quand le véhicule est en situation de freinage ou de décélération, et dans l'autre sens pour le repliement de l'ailette 2 contre le corps 4 de la turbine 1 quand le véhicule n'est plus en situation de freinage ou de décélération. Les figures 4 et 5 illustrent respectivement le système de génération avec ailettes 2 déployées (Fig. 4) et avec ailettes repliées (Fig. 5). Ainsi, le profil aérodynamique du système selon l'invention peut varier en fonction des conditions de roulage du véhicule en activant les moyens de déploiement des ailettes. En considérant le mode de réalisation des figures 4 et 5, dans lequel la turbine 1 comporte quatre ailettes 2, on remarque plus précisément que les ailettes 2 ont un profil en arc de cercle dont le rayon de courbure correspond sensiblement au rayon de la section circulaire du corps central 4 de la turbine 1. La longueur de chaque ailette 2 correspond sensiblement au quart de la circonférence du corps 4. De cette manière, les ailettes 2 épousent de manière optimale la périphérie circonférentielle du corps central 4 de la turbine 1 quand les ailettes 2 sont complètement repliées sur ce dernier n'offrant pratiquement plus de prise au déplacement d'air. Dans un deuxième mode de réalisation, illustré aux figures 6 et 7, la turbine 10 est disposée autour d'un essieu 11 du véhicule ; le corps central 12 de la turbine 10 étant monté libre en rotation autour de l'essieu 11. De préférence, s'agissant d'un véhicule hybride, le système de génération d'énergie selon ce second mode de réalisation, est disposé autour de l'essieu arrière du véhicule. Dans ce deuxième mode de réalisation, les ailettes 13 s'étendent suivant une direction radiale par rapport au corps central 12 de la turbine 10 quand elles sont déployées et ont une largeur déterminée, suivant l'axe XX' de la turbine 10, qui est fonction de la place disponible entre les deux roues (non représentées) supportée par le même essieu 11 ; les ailettes 13 étant de largeur suffisante pour définir des volets articulés autour d'une génératrice 14 du corps de la turbine 10. Les moyens de déploiement, non représentés, sont identiques à ceux du premier mode de réalisation et ne sont donc par décrits à nouveau. Le système selon l'invention permet donc de réaliser un système de génération d'énergie basé sur un principe d'éolienne s'adaptant soit sur les roues du véhicule soit sur les essieux du véhicule. Le dispositif de génération d'énergie suivant l'invention, peut en variante servir à charger une batterie d'accumulateurs utilisée pour l'alimentation d'accessoires du véhicule, qui nécessitent moins de puissance que les moteurs de traction de ce véhicule.
D'autres modes de réalisation sont envisageables sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, le nombre d'ailettes, leur forme, leur dimension et leur implantation sur le corps de la turbine peuvent varier. De même, d'autres types de moyens de déploiement pilotables en fonction d'une condition de roulage du véhicule peuvent être envisagés. 10 15 20 25 30

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1 - Système de génération d'énergie, notamment d'énergie électrique, pour véhicule, notamment un véhicule automobile hybride ou électrique, comportant une turbine (1 ; 10) disposée dans un flux d'air produit par le déplacement du véhicule, ladite turbine (1 ; 10) comportant un corps central (4 ; 12) et au moins une ailette (2 ; 13) portée par le corps central (4 ; 12) et s'étendant à l'extérieur du corps central (4 ; 12) pour former un obstacle au flux d'air et entraîner la turbine (1 ; 10) en rotation pour générer une énergie, caractérisé en ce que l'ailette (2 ; 13) est articulée sur le corps central (4 ; 12) de la turbine (1 ; 10), et en ce que le système comporte des moyens de déploiement (8) aptes à déployer l'ailette (2 ; 13) entre une première position (A) dans laquelle elle est plaquée contre le corps central (4 ; 12) de la turbine (1 ; 10) de manière à ne pas offrir de résistance au flux d'air, et une deuxième position (D) dans laquelle elle est déployée pour offrir une résistance au flux d'air, et entraîner la turbine (1 ; 10).
  2. 2 - Système de génération d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que la turbine (1) est disposée sur au moins une des roues (3) d'un véhicule automobile ; l'axe de rotation (XX') de la turbine (1) étant parallèle à l'axe de rotation (XX') de la roue (3).
  3. 3 - Système de génération d'énergie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps central (4) de la turbine (1) est monté libre en rotation à l'intérieur la roue (3) et comporte une partie d'extrémité faisant saillie à l'extérieur de la roue (3) supportant l'ailette (2).
  4. 4 - Système de génération d'énergie selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'ailette (2) s'étend suivant une direction radiale par rapport au corps central (4) de la turbine (1) quand elle est déployée, et en ce que sa largeur suivant l'axe (XX') de la turbine (1) et sa raideur, sont déterminées pour être suffisantes pour pouvoir résister au flux d'air et entraîner la turbine (1).
  5. 5 - Système de génération d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que la turbine (10) est disposée sur au moins un essieu (11) du véhicule ; l'axe de rotation (XX') de la turbine(10) étant parallèle à l'axe de rotation de l'essieu (11).
  6. 6 - Système de génération d'énergie selon la revendication 5, caractérisé en ce que la turbine (10) est disposée autour de l'essieu (11) du véhicule ; le corps central (12) de la turbine (10) étant monté libre en rotation autour de l'essieu (11).
  7. 7 - Système de génération d'énergie selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'ailette (13) s'étend suivant une direction radiale par rapport au corps central (12) de la turbine (10) quand elle est déployée et a une largeur déterminée suivant l'axe (XX') de la turbine (10), en fonction de la place disponible entre les deux roues supportées par l'essieu (11) ; l'ailette (13) étant de largeur suffisante pour définir un volet articulé autour d'une génératrice (14) du corps central (12) de la turbine (10).
  8. 8 - Système de génération d'énergie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps central (4 ; 12) de la turbine (1 ; 10) est de forme générale cylindrique creuse contenant le rotor et le stator d'une machine électrique apte à générer une énergie électrique exploitable pour charger une batterie du véhicule ; le corps central (4 ; 12) étant solidaire du rotor.
  9. 9 - Système de génération d'énergie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ailette (2 ; 13) a un profil apte à épouser le profil extérieur du corps central (4 ; 12) de la turbine (1 ;
  10. 10) quand elle est dans la première position (A). 10 - Système de génération d'énergie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de déploiement (8) comportent un actionneur de type vérin dont une première extrémité (91) est articulée sur le corps central (4 ; 12) de la turbine (1 ; 10) et dont l'autre extrémité (92) est articulée sur l'ailette (2 ; 13) ; le vérin étant activé dans un sens pour le déploiement de l'ailette (2 ; 13) quand le véhicule est ensituation de freinage ou de décélération, et dans l'autre sens pour le repliement de l'ailette (2 ; 13) contre le corps central (4 ; 12) de la turbine (1 ; 10) quand le véhicule n'est plus en situation de freinage ou de décélération. 10 15 20 25 30
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