FR2991237A1

FR2991237A1 - Systeme de generation d'energie electrique pour vehicule automobile

Info

Publication number: FR2991237A1
Application number: FR1201532A
Authority: FR
Inventors: Alexandre Forestier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-12-06
Also published as: FR2991238A1

Abstract

Système de génération d'énergie électrique stockée dans une batterie d'accumulateurs d'automobile du type électrique ou hybride et indépendants de la motorisation sans liaison mécanique avec les roues. L'invention concerne un système de génération d'énergie électrique ayant pour source l'exploitation du relief de la chaussée, la masse du véhicule pour les charges en compression et les ressorts hélicoïdaux de la suspension pour la détente. Les systèmes de génération d'énergie électrique sont fixés dans les zones à fort déplacement soit à proximité des points de fixation des amortisseurs hydrauliques. La partie structurale supérieure du système de génération d'énergie électrique est liée à la carrosserie et l'extrémité de la tige de la vis à billes est fixée en partie basse coté roue. Sous charge, il y a compression et déplaçant la tige de la vis à billes axialement, sans rotation, entrainant en rotation le rotor du moteur/générateur par l'intermédiaire de deux embrayages à billes ou à rouleaux. En détente le ressort de suspension agissant en traction sur la tige de la vis à billes entraine un changement de sens de rotation en libérant le premier embrayage à rouleaux et en embrayant sur le second monté en opposition., alors que le sens de rotation du rotor est conservé, en libérant le premier embrayage à rouleaux et en embrayant sur le second monté en opposition. Ce dispositif présentant l'avantage de maintenir le sens de rotation tout en travaillant en charges alternées sur la tige de la vis à billes. Une boite d'engrenages permet une augmentation de la vitesse de rotation du rotor dont sa situation à l'extérieur par rapport au stator du générateur favorise le gain en énergie cinétique. L'ensemble des systèmes sont contrôlés par des capteurs et géré par un calculateur.

Description

La présente invention concerne un système de génération d'énergie électrique permettant la recharge, pendant le roulage, d'une batterie d'accumulateurs utilisée pour la propulsion des véhicules automobiles du type électriques ou hybrides, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel système.

Les techniques antérieures pour la recharge des batteries ou accumulateurs font appel à une source extérieure telle que le secteur ou une source embarquée comme un générateur du type alternateur par exemple ou bien encore utilise la récupération d'énergie réalisée lors du ralentissement ou du freinage du véhicule. La présente invention à pour but d'éviter l'inconvénient d'avoir comme dans certains véhicules hybrides plusieurs machines électriques distinctes pour générer une énergie électrique et pour appliquer un couple moteur venant en complément de celui délivré par le moteur thermique. Il en est de même pour certains véhicules électriques pouvant disposer de deux machines électriques afin de réaliser ces deux fonctions. La présente invention à notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure et de proposer un système de génération d'énergie électrique simple d'utilisation et comportant un rendement élevé. L'invention comporte à cet effet un système de génération d'énergie électrique pour véhicule automobile possédant une motorisation réalisant l'entrainement du véhicule et un ou plusieurs moteurs/générateurs électriques indépendantes de cette motorisation sans lien avec la transmission aux roues du véhicule, ce système permettant de générer un courant électrique stocké dans des accumulateurs électriques lors de la phase de roulage, caractérisé en ce que la génération d'énergie électrique est obtenue par l'exploitation des déplacements relatifs entre la structure d'une automobile et ses roues qui entrainent des variation continues de la distance entre les points d'accrochages du système. Le principal avantage de ce système est sa capacité à produire en permanence du courant électrique de façon autonome sans surcharge pour les machines de traction. L'exploitation de la masse du véhicule comme charge initiale (compression) (figure 1) combinée aux ressorts de suspension (détente), les variations du relief de la chaussée auxquelles est soumis le véhicule lors du roulage, les phénomènes de pompage, lacet, tangage et roulis, provoqués par le basculement du véhicule lors de démarrages, ralentissements et freinages constituent la source énergétique du système (figure 2).35 - Le système de génération d'énergie électrique selon l'invention peut également comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le système de génération d'énergie possède la faculté d'être réversible et de fonctionner en mode moteur permettant de lancer le système de génération d'énergie au démarrage et durant les phases ou il n'est pas totalement opérationnel afin de ne pas durcir la suspension. Avantageusement le système de génération d'énergie électrique possède un moyen de gestion électronique de ces différentes phases afin d'optimiser les points de fonctionnement. Il est évident que le calculateur peut assimiler la gestion de tous les autres dispositifs de récupération d'énergie tels que ceux utilisé au freinage par exemple. Le générateur électrique est reliée d'une part à la masse du véhicule et d'autre part à une batterie d'accumulateurs électriques (figure 4). Entre le générateur électrique et la batterie d'accumulateurs on a successivement un transistor de charge de cette batterie qui est piloté par un signal venant du calculateur et une résistance de mesure montée en série, dont les bornes sont reliées à ce calculateur pour fournir une information sur l'intensité du courant de charge. Le calculateur est alimenté en courant par une alimentation venant de la batterie d'accumulateurs et reçoit des informations des capteurs de régime de rotation des systèmes de génération d'énergie électrique (figure 5). En fonction des différentes informations reçues et des modes de fonctionnement mis en mémoire dans le calculateur, celui-ci envoie un signal de commande vers les systèmes pour les commutations vers les modes de fonctionnement en générateur ou moteur. Le véhicule pouvant être un véhicule à traction uniquement électrique ou un véhicule hybride combinant la traction d'un moteur thermique avec celle de moteurs électriques de traction étant indépendants des génératrices électriques. Les générateurs électriques ayant pour but principal de récupérer l'énergie électrique produite par les systèmes. Cette énergie stockée dans la batterie d'accumulateurs sert ensuite pour alimenter les moteurs de traction électrique. Avantageusement par rapport à tous les autres dispositifs de production d'énergie, celui-ci n'a nul besoin d'être ajusté car il n'altère à aucun moment la puissance du véhicule.35 L'invention à aussi pour objet un véhicule automobile, comportant une motorisation électrique ou hybride réalisant l'entrainement du véhicule équipé de quatre systèmes de génération d'énergie électrique indépendants de cette motorisation permettant de produire en permanence un courant électrique stocké dans des accumulateurs électriques embarqués, ces systèmes de génération d'énergie électrique comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaitront plus clairement à la lecture de la description des dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est un schéma montrant la charge initiale utilisée comme source d'énergie appliquée sur un seul système. Ce schéma montre également l'installation de ce système de génération d'énergie sur un véhicule. Le système peut être installé au niveau de chacune des roues indépendamment de l'amortisseur (A) ou bien intégré à celui-ci (B), soit un ensemble amortisseur/ressort de suspension/système de génération d'énergie. La figure 2 est un schéma montrant les différents axes autour desquels la masse du véhicule automobile, soumise à des mouvements combinés de rotation, charge les ressorts de la suspension soit en compression ou en détente suivant le relief de la chaussée ou lors des actions d'accélération ou de freinage.

La figures 3 représentent un système de génération d'énergie électrique comprenant un générateur électrique pouvant être un alternateur, un moteur-alternateur ou un autre type de machine électrique tournante dont le rotor est entrainé en rotation par un ensemble mécanique du type boite d'engrenages. Les figures 1,2 et 3 représentent une automobile équipée de systèmes de génération d'énergie électrique reliés d'un coté à la structure de l'automobile (figure 1) et de l'autre à l'extrémité des bras de suspension, dans la zone ou les déplacements relatifs entre les points de liaisons sont les plus importants, faisant que chaque déplacement exerce une charge axiale sur la tige ou vis du système, équivalente à celle exercée au niveau de chaque roue du véhicule.

Le système de génération d'énergie électrique (figure 3) comporte une vis à billes dont la tige ou vis (1) est actionnée suivant son axe alternativement, sans possibilité de rotation sur celui ci, sous l'effet du rapprochement ou de l'éloignement de ses points de fixation (24) (25). Le déplacement axial de la vis (1) entraine en rotation l'écrou ou la cage extérieure (2) de la vis à billes par l'intermédiaire d'une roue libre 10 15 20 25 30 -4 ou embrayage à billes ou à rouleaux (3) (4) pouvant avantageusement comporter un étage de roulement à billes ou autres formant paliers de la vis à billes. Une charge axiale (F) appliquée en compression sur la tige (1) de la vis à billes dont le pas et le nombre de filet sont adaptés à la charge (F) met en rotation l'écrou (2) de la vis à billes. Un assemblage par cannelures (6) entraine la cage intérieure de l'embrayage à billes (3) et embraye simultanément la cage extérieure qui possède également des cannelures (7) d'entrainement sur son diamètre extérieur. Un second embrayage (4) identique au premier est monté dans les mêmes conditions en opposition sur la vis à billes et fonctionne en roue libre pendant que le premier est embrayé. Un arbre (8) comportant une roue dentée (9) est installé sur les embrayages en engrenant sur les cannelures (7) des bagues extérieures. En détente sous l'action du ressort de suspension, l'effort axial appliqué en traction sur la tige libère le premier embrayage à billes (3) qui se met en roue libre et embraye simultanément le second embrayage (4) dont la cage extérieure comporte un engrenage entrainant sur des axes secondaires des engrenages (10) permettant de conserver le sens de rotation de la roue dentée (9). Avantageusement cette disposition fait que le sens de rotation de la couronne dentée est inchangé alors que le déplacement de la tige de la vis à billes est alterné. Cet arrangement présente l'avantage de conserver l'énergie cinétique de la roue dentée (9) qui entraine par l'intermédiaire d'un groupes d'engrenages (11) (12) sur un ou plusieurs axes secondaires permettant d'augmenter la vitesse de rotation du rotor du système de génération électrique en adéquation avec le régime optimum du système à atteindre pour la production d'énergie électrique. Avantageusement le rotor (17) du système de génération d'énergie électrique est placé à l'extérieur par rapport au stator (18) afin d'augmenter l'énergie cinétique par rapport à une situation classique. Avantageusement, le dispositif peut être installé sur le véhicule dans un sens ou dans l'autre dès lors que les interfaces des points d'accrochages sont identiques. L'enceinte huile contenant la partie mécanique est constituée par les carters (19) (20) et le fond (21). L'enceinte air contenant le générateur est constituée par les carters (19) (22) et le fond (23), ce dernier comporte le point de liaison supérieur (24) du système relié à la structure, le second point étant l'extrémité de la tige de la vis à billes (25).

Claims

REVENDICATIONS1. Système de génération d'énergie électrique pour véhicule automobile comportant une motorisation réalisant l'entrainement du véhicule et plusieurs systèmes de génération d'énergie électrique indépendants de cette motorisation sans lien avec la transmission permettant de générer un courant électrique stocké dans des accumulateurs électriques durant les phases de roulage du véhicule, caractérisé en ce qu'ils se montent au niveau de chacune des roues indépendamment de l'amortisseur ou qu'ils puissent y être intégrés (figure 1).
2. Système de génération d'énergie électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise la masse du véhicule et les ressorts de suspension comme source d'énergie pour l'entrainement en rotation du rotor des dits systèmes de génération d'énergie électrique (figure 1).
3. Système de génération d'énergie électrique suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'ils exploitent sous charge les déplacements relatifs, de ses points de liaisons, provenant de la variation continue de la distance entre roue et carrosserie du véhicule, induit par les variations du relief de la chaussée ou par les différents basculements.
4. Système de génération d'énergie électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une vis à billes ou à rouleaux (1-2) dont le pas et le nombre de filet sont adaptés à la charge (F) pour mettre en rotation l'écrou (2) de la vis à billes.
5. Système de génération d'énergie électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux roues libres ou embrayages à billes ou à rouleaux (3) (4) avec étage de roulement à billes ou autres formant paliers de la vis à billes , pour l'entrainement d'un arbre (8) supportant une roue dentée (9) entrainé par l'intermédiaire d'engrenages (11) (12) sur des axes secondaires.
6. Système de génération d'énergie électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système comporte des engrenages (10) disposés sur des axes secondaires permettant de conserver le sens de rotation de l'arbre (8).
7. Système de génération d'énergie électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor (17) du moteur/générateur est disposé à l'extérieur par rapport au stator (18) afin d'augmenter l'énergie cinétique.
8. Système de génération d'énergie électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les entrainements mécaniques sont réalisés par cannelures.
9. Système de génération d'énergie électrique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte la faculté de fonctionner suivant les modes générateur ou moteur pour le lancement au démarrage afin d'éviter de durcir la suspension.
10. Système de génération d'énergie électrique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des capteurs de vitesse de rotation et un calculateur pour la gestion des modes générateur et moteur.
11. Véhicule automobile comportant une motorisation pour l'entrainement du véhicule et plusieurs systèmes de génération d'énergie électrique indépendants de cette motorisation sans liaison mécanique avec les roues générant un courant électrique stocké dans des accumulateurs électriques pendant la phase de roulage du véhicule, caractérisé en ce que ce système de génération d'énergie électrique est réalisé suivant l'une des quelconques revendications précédentes.