FR2991729A1 - Dispositif de recuperation d'energie - Google Patents

Abstract

Dispositif (5) hydraulique de récupération d'énergie, comprenant un moteur hydraulique (10), et des sources de fluide respectivement haute pression (12) et basse pression (14). Le dispositif présente un mode de restitution d'énergie, dans lequel le fluide est transvasé de la source de fluide haute pression à la source de fluide basse pression en entraînant le moteur en rotation ; et un mode d'accumulation d'énergie, dans lequel par l'action du moteur fonctionnant comme pompe, le fluide est transvasé de la source basse pression vers la source de fluide haute pression. Le dispositif comporte en outre un limiteur de pression (15), interposé entre les deux sources de fluide, apte à s'ouvrir lorsqu'un indicateur de remplissage de la source haute pression tend à dépasser une valeur prédéterminée, de telle sorte que le niveau de fluide dans la source haute pression ne peut excéder un niveau prédéterminé.

Description

L'invention concerne un dispositif de récupération d'énergie prévu pour équiper un véhicule, permettant de récupérer l'énergie cinétique dissipée lors du freinage du véhicule, et d'utiliser cette énergie pour entraîner le véhicule lors de ses redémarrages. Un tel dispositif est particulièrement utile sur les véhicules utilitaires ayant des cycles de fonctionnement avec des arrêts et démarrages fréquents, tels que les bus urbains, les bennes à ordures ménagères, les chariots de manutention ou encore les rouleaux compacteur à pneus. L'invention concerne plus particulièrement, parmi ces dispositifs, les dispositifs hydrauliques, qui sont particulièrement attractifs en raison de leur densité de puissance (ou puissance massique) élevée. Un dispositif hydraulique de récupération d'énergie est définit ici comme un dispositif comprenant : au moins un moteur hydraulique; une source de fluide haute pression; une source de fluide basse pression ; le dispositif étant apte à être opéré dans un mode de restitution d'énergie, dans lequel le fluide est transvasé de la source de fluide haute pression à la source de fluide basse pression en entraînant en rotation ledit au moins 20 un moteur ; le dispositif étant apte à être opéré dans un mode d'accumulation d'énergie, dans lequel par l'action dudit au moins un moteur fonctionnant comme pompe, le fluide est transvasé de la source basse pression vers la source de fluide haute pression. 25 On comprend que dans un tel dispositif, de l'énergie est stockée dans la source de fluide haute pression en mode d'accumulation d'énergie, et restituée par celle-ci en mode restitution d'énergie. Par source de fluide (à haute ou basse pression), on désigne un récipient (ou une pluralité de récipients) de stockage de fluide qui, 30 éventuellement en association avec d'autres composants hydrauliques, permet dans un mode d'exploitation de fournir du fluide sous une pression supérieure à la pression atmosphérique. Il peut s'agir en particulier d'un accumulateur hydraulique, ou encore d'un réservoir de fluide sans surpression couplé à une pompe susceptible d'y pomper du fluide et de le 35 refouler sous pression. On comprend que dans un autre mode d'exploitation (c'est-à-dire, à un autre moment), la source de fluide ne fournit pas de fluide, mais au contraire reçoit du fluide de manière à être remplie à nouveau. Par accumulateur hydraulique, on désigne une capacité de stockage apte à emmagasiner et délivrer un fluide sous pression, une partie de l'énergie absorbée lors du stockage du fluide dans l'accumulateur étant restituée lors de la sortie du fluide hors de l'accumulateur. Un accumulateur hydraulique peut être à compression de gaz, à ressort ou autre. Dans la définition précédente, les sources de fluide sont dénommées respectivement 'haute pression' et 'basse pression' seulement en référence à leurs rôles respectifs dans le fonctionnement du dispositif. En effet elles sont, en fonctionnement normal du dispositif, soumises à des pressions telles que la source dite 'haute pression' a une pression plus élevée que la source 'basse pression'. Mais ces deux sources peuvent être structurellement identiques. Lors de la conception d'un véhicule comprenant un dispositif de récupération d'énergie hydraulique, le volume et la masse de l'accumulateur obligent le concepteur du véhicule à limiter la capacité de stockage embarquée, et à faire un compromis entre l'économie d'énergie réalisable sur un cycle de fonctionnement moyen du véhicule, et le volume et/ou la masse de l'accumulateur acceptable à bord de celui-ci. Le compromis optimal est celui qui permet de minimiser la masse et/ou la dimension de l'accumulateur hydraulique, tout en assurant que le dispositif de récupération d'énergie puisse remplir les fonctions de récupération d'énergie et d'assistance au démarrage souhaitées. Il est nécessaire bien évidemment, lors de cette optimisation, d'assurer la continuité des fonctions de récupération d'énergie (qui participe éventuellement au freinage du véhicule), et surtout d'assistance au démarrage.

Aussi, comme bien évidemment les capacités de stockage de l'accumulateur, comme celles de la source de fluide, sont limitées, on comprend qu'il existe un risque d'interruption du fonctionnement du système de récupération d'énergie lorsque le niveau de fluide dans l'une ou l'autre de ces capacités de stockages se rapproche de valeurs limites admissibles, et notamment lorsque le niveau de fluide dans la source de fluide haute pression se rapproche d'une limite haute, ou lorsque le niveau de fluide dans la source de fluide basse pression se rapproche d'une limite basse Habituellement, ce risque est contenu à un niveau acceptable en prévoyant un accumulateur et une source de fluide ayant une capacité de 5 stockage élevée, c'est-à-dire suffisamment élevée pour assurer une continuité de fonctionnement même dans différentes conditions de fonctionnement considérées comme des cas extrêmes de fonctionnement. Cependant, cela conduit à un surdimensionnement peu souhaitable des dimensions de l'accumulateur. 10 Aussi, l'objectif de l'invention est de proposer un dispositif hydraulique de récupération d'énergie (tel que défini précédemment), conciliant une continuité de fonctionnement élevée avec un volume réduit de l'accumulateur et/ou de la source de fluide. Cet objectif est atteint grâce au fait que le dispositif comporte en 15 outre un limiteur de pression, disposé sur une première conduite reliant l'une à l'autre les deux sources de fluide, le limiteur étant apte à s'ouvrir lorsqu'un indicateur de remplissage de la source haute pression tend à dépasser une valeur prédéterminée, de telle sorte que le niveau de fluide dans la source haute pression ne peut excéder un niveau prédéterminé. 20 De préférence, ce limiteur est taré au niveau de pression maximum acceptable pour l'accumulateur. Par « indicateur de remplissage », on désigne un paramètre représentatif du niveau de remplissage. Pour un accumulateur à pression de gaz par exemple, la pression du gaz est un indicateur de remplissage. 25 En effet, une des principales difficultés rencontrées dans les systèmes classiques provient du fait que lorsque la source haute pression est pleine, le système ne peut plus assurer sa fonction et doit être arrêté. Il en découle une perte de performances et une discontinuité dans le fonctionnement du véhicule. 30 Avantageusement grâce à l'invention, dans cette situation, le fluide qui serait susceptible d'être injecté dans la source haute pression, portant ainsi le niveau de remplissage de celle-ci à un niveau excessif, est à la place dirigé vers la source basse pression via le réducteur de pression. Grâce à cela, les fonctions de ralentissement du système restent assurées. 35 De plus la position du réducteur lui permet de fonctionner de manière imperceptible par les passagers ou le conducteur du véhicule, c'est-à-dire sans qu'une discontinuité de fonctionnement du système n'ait lieu lors de l'ouverture du réducteur. Dans un mode de réalisation, le dispositif comporte en outre un réducteur de pression disposé sur une deuxième conduite reliant l'une à l'autre les deux sources de fluide, le réducteur étant apte à s'ouvrir lorsqu'un indicateur de remplissage de la source basse pression tend à devenir inférieur à une valeur prédéterminée, de telle sorte que le niveau de fluide dans la source basse pression ne peut devenir inférieur à un niveau prédéterminé.

En effet, une autre difficulté importante rencontrée dans les systèmes classiques provient du fait que lorsque la source basse pression est vide, le système ne peut plus assurer sa fonction et doit être arrêté. Il en découle une perte de performances et une discontinuité dans le fonctionnement du véhicule.

Avantageusement grâce à l'invention, dans cette situation, lorsqu'un prélèvement de fluide dans la source basse pression est susceptible de faire passer le niveau de remplissage de celle-ci en dessous d'un niveau minimum requis pour le bon fonctionnement du dispositif, une injection de fluide prélevé dans la source haute pression et dirigé vers la source basse pression a lieu via le réducteur de pression, ce qui empêche que le niveau de la source basse pression ne passe en dessous dudit niveau minimum. Grâce à cela, les fonctions de ralentissement restent assurées, sans discontinuité dans le fonctionnement du dispositif de récupération d'énergie. La pression du fluide utilisé par le dispositif pour le ralentissement du moteur est alors égale à la pression de la source haute pression lors de l'ouverture du réducteur de pression. Dans un mode de réalisation, le dispositif comporte en outre un clapet anti-retour disposé sur une troisième conduite reliant l'une à l'autre les deux sources de fluide, et permettant le passage de fluide de la source basse pression vers la source haute pression. En effet, à la fin d'une phase d'accélération du véhicule assistée par le dispositif selon l'invention, il peut se produire que le niveau dans la source haute pression tende à passer en dessous d'un niveau considéré 35 comme un minimum admissible pour cette source. 2 99172 9 5 Le prélèvement de fluide en provenance de la source haute pression doit alors immédiatement être interrompu. La troisième conduite, sous le contrôle du clapet anti-retour cité ci-dessus, permet dans ces conditions, dès que la pression dans la source 5 haute pression tend à devenir inférieure à la pression dans la source basse pression, l'arrêt du prélèvement dans la source haute pression. Le passage du niveau de fluide dans la source haute pression en dessous d'un niveau minimal admissible est ainsi évité. Dans le dispositif selon l'invention, de préférence la source haute 10 pression est constituée essentiellement par au moins un accumulateur de fluide, et la source basse pression est constituée essentiellement par au moins un réservoir sans surpression ou au moins un accumulateur hydraulique. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux 15 à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - les figures 1A, 1B, 1C et 1D sont des vues schématiques d'un dispositif dans un premier mode de réalisation de l'invention, dans différents modes 20 de fonctionnement ; - la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif dans un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif dans un troisième mode de réalisation de l'invention. 25 Le dispositif hydraulique 5 de récupération d'énergie illustré par la figures 1A à 1D comprend un moteur hydraulique 10, une source de fluide haute pression 12 et une source de fluide basse pression 14. Le moteur 10 est un moteur hydraulique à pistons radiaux, du type pouvant être décraboté et recraboté. La source de fluide 12 et la source de fluide 30 basse pression 14 sont des accumulateurs de fluide hydraulique de type connu en soi, de type à compression de gaz. Le circuit fermé reliant les accumulateurs 12 et 14 au moteur 10 est par ailleurs alimenté par une pompe de gavage reliée à un réservoir sans surpression. Ces éléments sont connus en soi et ne sont pas représentés.

Le moteur hydraulique est attelé à une roue 16 d'un véhicule non représenté sur lequel est monté le dispositif 5. 2 99172 9 6 Pour simplifier, l'invention est présentée en relation avec seulement un moteur et une roue d'un véhicule. Cependant on comprend qu'en général, un dispositif selon l'invention comporte plutôt un moteur attelé aux deux roues d'un essieu de véhicule, ou encore comporte par exemple 5 deux moteurs, chacun de ces moteurs entraînant une roue montée sur un essieu d'un véhicule. Le dispositif 5 est un dispositif d'assistance. Bien que cela ne soit pas représenté, le véhicule comporte un moteur thermique principal qui entraîne les roues d'un essieu moteur via une transmission mécanique. Le 10 dispositif 5 intervient en assistance, pour fournir une accélération complémentaire lors des démarrages du véhicule, et pour récupérer l'énergie cinétique lors des freinages. Les échanges de fluide d'alimentation et d'échappement entre le moteur 10 et les deux sources de fluide 12 et 14 se font via une valve de 15 sélection 20 de la manière suivante. Un premier orifice principal 10A du moteur 10, par lequel en marche avant le fluide d'alimentation pénètre dans le moteur 10, est relié par une conduite 18A à une voie A de la valve de sélection 20. Le second orifice principal 10B du moteur 10 est relié par une conduite 18B à une 20 voie B de la valve 20. La valve 20 présente en outre une voie C reliée par une conduite 24 à la source 12, et une voie D reliée par une conduite 26 à la source 14. La valve 20 est une valve à trois positions 1,11,111, pilotée via deux chambres hydrauliques 20A, 20B, et maintenue par défaut en position II 25 par des moyens de rappel. Elle est pilotée au moyen d'une unité de commande électronique non représentée. En position I, les voies A et D d'une part, B et C d'autre part, sont mises en communication. En position III, les voies A et C d'une part, B et D d'autre part, sont mises en communication. En position II, les quatre 30 voies sont isolées. Le dispositif 5 comporte en outre des conduites 22, 32, 42 reliant en parallèle la conduite 24 (reliée de manière permanente à la source 12) à la conduite 26 (reliée de manière permanente à la source 14). Sur la conduite 22 est interposé un limiteur de pression 15 à tarage 35 variable, piloté par la pression dans la conduite 24.

Sur la conduite 32 est interposé un réducteur de pression 30 à tarage variable, piloté par la pression dans la conduite 26. Sur la conduite 42 est interposé un clapet anti-retour 40, qui n'autorise le passage de fluide que de la conduite 26 vers la conduite 24.

Le dispositif 5 comporte en outre un deuxième limiteur de pression 17, reliant la source de fluide basse pression à un réservoir sans surpression 4. Ce limiteur évite une montée en pression excessive de la source de fluide basse pression. Le fonctionnement du dispositif 5 va maintenant être détaillé.

Il faut tout d'abord noter que le dispositif 5 est un dispositif d'assistance, servant à améliorer la performance énergétique du véhicule sur lequel il est monté, en permettant une utilisation de l'énergie cinétique du véhicule, plutôt que sa stérile dissipation. Par suite, le dispositif 5 n'est mis en oeuvre que dans les phases d'accélération ou de freinage du véhicule. Pendant les autres phases, le dispositif 5 est débrayé. Durant ces phases, la valve 20 est placée dans la position d'isolement (II) dans laquelle les accumulateurs 12 et 14 sont isolés du moteur. En fonctionnement normal, le dispositif 5 est mis en oeuvre de telle sorte qu'à tout instant, la pression dans l'accumulateur 12 reste supérieure à la pression dans l'accumulateur 14. En pratique, la pression dans l'accumulateur 12 varie entre 100 et 300 Bars, alors que la pression dans l'accumulateur 14 varie entre 15 et 40 Bars. Pour permettre le maintien de pressions suffisantes dans l'accumulateur 14, le dispositif 5 comporte un circuit d'alimentation ou de gavage non représenté, qui maintient dans l'accumulateur 14 une pression au moins supérieure à une pression minimale prédéterminée dite pression de gavage.

Phases d'accélération Pendant les phases d'accélération, et notamment les phases de démarrage après un arrêt, le dispositif 5 peut être activé pour bénéficier d'un couple moteur supplémentaire en plus de celui fourni par le moteur thermique du véhicule.

Pour activer le dispositif 5, on place la valve 20 en position I ou III suivant le sens de rotation que l'on veut donner à la roue 16 : En position III en marche avant pour alimenter le moteur par l'orifice 10A; en position I en marche arrière pour alimenter le moteur par l'orifice 10B. Dans le même temps, le moteur 10 est craboté. Quand la valve 20 est placée dans l'une des positions I ou III, un transfert de fluide se produit de la source 12 à l'accumulateur 14 via le moteur, sous l'effet de la différence de pression entre ces sources. Le dispositif 5 passe de l'état de la figure lA à celui de la figure 1B. La pression dans l'accumulateur 12 décroît progressivement de 300 Bars à 100 Bars environ.

Le passage du fluide à travers le moteur 10 entraîne le rotor de celui-ci en rotation. Le moteur 10 délivre donc un couple moteur sur son arbre de sortie, ce qui contribue à faire progresser le véhicule dans la direction souhaitée. Les phases d'accélération pendant lesquelles le dispositif 5 est activé correspondent à un mode de restitution de l'énergie stockée dans l'accumulateur 12. Phases de freinage/décélération Pendant les phases de freinage et/ou de décélération, le dispositif 5 peut être activé pour bénéficier d'un couple de freinage supplémentaire en plus ou en substitution de celui fourni par les freins du véhicule. L'objectif visé peut être alors d'améliorer les capacités de freinage du véhicule et/ou de stocker de l'énergie dans l'accumulateur 12 afin de limiter la consommation de carburant du véhicule. Pour activer le dispositif 5, on place la valve 20 de manière à permettre le passage du fluide par le moteur : en position I en marche avant, ou en position III en marche arrière. Dans le même temps, le moteur 10 est craboté. Comme le véhicule est en marche, la vitesse de rotation de la roue est imposée par la vitesse de déplacement du véhicule. Le rotor du moteur 10 tourne donc à une vitesse imposée. Le moteur 10 fonctionne alors comme pompe et opère un transfert de fluide de l'accumulateur 14 à l'accumulateur 12, et cela bien que la pression soit plus élevée dans l'accumulateur 12 que dans l'accumulateur 14. Par conséquent, à la fin de la phase de freinage/récupération, une certaine quantité de fluide a été transférée de l'accumulateur 14 à l'accumulateur 12, et la pression dans l'accumulateur 12 s'est accrue alors que la pression dans l'accumulateur 14 a diminué. Par exemple, à l'inverse de ce qui se produit en phase d'accélération, pendant la phase de freinage/décélération, la pression dans l'accumulateur 12 peut croître de 100 à 300 Bars, alors que la pression dans l'accumulateur 14 décroît de 40 à 15 Bars. Les phases de freinage/décélération permettent donc de maintenir une différence de pression entre les sources 14 et 12, et de maintenir ces deux sources autant que possible à des niveaux intermédiaires, permettant de faire face à la fois à un besoin de freinage qu'à un besoin d'accélération. Les phases de freinage/décélération pendant lesquelles le dispositif 5 est activé correspondent à un mode de récupération, de stockage d'énergie dans l'accumulateur 12.

Cependant, il peut arriver en fonction des aléas de conduite du véhicule, que le niveau dans l'une ou l'autre des accumulateurs 12 ou 14 atteigne des valeurs soit maximum, soit minimum, qu'il convient de ne pas dépasser afin de ne pas détériorer l'accumulateur considéré.

Saturation de l'accumulateur 12 (source haute pression) Un premier cas se produit lorsque le remplissage de l'accumulateur 12 dépasse une valeur maximale admissible (Fig.1D). Pour un accumulateur à pression de gaz, l'indicateur de remplissage est simplement la pression dans l'accumulateur (cela pourrait être un degré de compression du ressort, dans le cas d'un accumulateur à ressort). Dans ce cas selon l'invention, le limiteur de pression 15 est taré à une pression égale à la pression maximale admissible pour l'accumulateur 12 (en l'occurrence, 300 Bars). Aussi, lorsque pendant une phase de freinage/décélération, la pression dans l'accumulateur 12 tend à dépasser la pression maximale acceptable pour celle-ci, le limiteur de pression 15 s'ouvre, ce qui permet l'évacuation de fluide vers l'accumulateur 14. Grâce à cela, le remplissage de l'accumulateur 14 s'interrompt et la détérioration de celle-ci suite à un remplissage excessif est évitée.

Epuisement de l'accumulateur 14 (source basse pression) Un deuxième cas se produit lorsque le niveau de remplissage de l'accumulateur 14 tend à passer en dessous d'une valeur minimale admissible (Fig.1C). Pour l'accumulateur 14 comme pour l'accumulateur 12, l'indicateur de remplissage est simplement la pression dans l'accumulateur. En vue de telles circonstances, le réducteur de pression 30 est taré à une pression égale à la pression minimale acceptable pour l'accumulateur 14, à savoir 15 Bars. Aussi, lorsque pendant une phase de freinage/décélération, la pression dans l'accumulateur 14 tend à passer en dessous d'une pression minimale acceptable pour celle-ci, le limiteur de pression 30 s'ouvre, ce qui permet la mise en communication de l'accumulateur 12 avec l'accumulateur 14 via la conduite 32, et par suite l'injection de fluide dans l'accumulateur 14. Grâce à cela, la vidange de l'accumulateur 14 s'interrompt et la vidange excessive de celle-ci suite à la prolongation outre mesure du prélèvement de fluide est évitée. Epuisement de l'accumulateur 12 (source haute pression) Un troisième cas se produit lorsque le niveau de remplissage de l'accumulateur 12 tend à passer en dessous d'une valeur minimale admissible (Fig.1B), pendant une phase d'accélération. Dans ce cas, un couple moteur reste attendu sur l'arbre de sortie du moteur 10, alors que l'accumulateur 12 tend à devenir vide. Du fait du prélèvement de fluide dans l'accumulateur 12, la pression dans celui-ci diminue, et passe en dessous d'un niveau minimal admissible. Supposons dans un premier temps que le dispositif 5 ne comprend ni clapet 40 et ni conduite 42. Dans ces conditions, dès qu'il est détecté que le niveau dans l'accumulateur 12 est devenu trop faible, pour remédier à ce problème, une solution peut consister à faire passer la valve 20 en position I, et à déclencher ainsi le remplissage de l'accumulateur 12. Ce remplissage peut alors être poursuivi un bref instant, jusqu'à ce que la pression dans l'accumulateur 12 soit revenue à une valeur acceptable. La valve 20 peut alors être placée en position II, de manière à mettre fin à l'assistance hydraulique. 2 99172 9 11 Cependant, une telle façon de procéder n'est pas pleinement satisfaisante, car la valve 20 a un temps de réaction relativement long. Aussi, même le déclenchement très rapide de cette valve n'empêche pas qu'il se produise ponctuellement une soudaine et brutale chute de 5 pression dans la conduite 24 et l'accumulateur 12 (cette chute de pression étant cependant rapidement stoppée par le passage en position I de la valve 20). C'est pour éviter les effets mécaniques négatifs d'une telle chute de pression que le dispositif 5 est équipé du clapet 40 et de la ligne 42 . En 10 effet, en présence du clapet 40, sur la ligne 42, le fonctionnement du dispositif 5 est le suivant : A l'issue de la phase d'accélération ayant conduit la pression dans l'accumulateur haute pression 12 à passer en dessous de la valeur minimale admissible, la pression dans l'accumulateur basse pression 14 15 atteint au contraire une valeur relativement élevée (pour l'accumulateur 14). Habituellement, cette valeur relativement élevée est supérieure à la pression minimale admissible dans l'accumulateur haute pression 12. Aussi lorsque le dispositif 5 comprend le clapet 40 et la ligne 42, dès que la pression dans l'accumulateur 12 passe en dessous de la 20 pression dans l'accumulateur 14, le clapet 40 s'ouvre, et par suite le prélèvement de fluide dans l'accumulateur 12 s'interrompt et se poursuit à partir de la conduite 26, permettant ainsi l'alimentation en fluide du moteur 10 par son orifice 10A. Ainsi, une baisse de la pression de l'accumulateur 12 en deçà de la 25 pression minimale admissible est évitée. Le clapet 40 rend en fait impossible que la pression dans l'accumulateur haute pression 12 devienne inférieure à la pression dans l'accumulateur basse pression 14. Les figures 2 et 3 illustrent un second et un troisième mode de 30 réalisation de l'invention. Dans ces figures, les éléments identiques ou similaires aux éléments du premier (ou du deuxième) mode de réalisation sont identifiés par les références numériques de la figure 1A (ou respectivement 2) augmentées de 100 ou 200. La figure 2 présente un dispositif hydraulique 105 de récupération 35 d'énergie équipant un véhicule 100. Ce dispositif 105 est un dispositif générique, applicable à tout type de véhicule. Dans le véhicule 100, le moteur principal non représenté peut ainsi être thermique, ou encore électrique, le véhicule 100 étant alors par exemple un véhicule électrique tel qu'un autobus électrique. Le dispositif 105 sert à réduire la consommation d'énergie électrique du véhicule 100, ce qui revient à minimiser le poids des batteries nécessaires au fonctionnement de celui-ci, ou à minimiser sa consommation de carburant. Le dispositif 105 comprend deux moteurs hydrauliques 110 et 110', une source de fluide haute pression 112 et une source de fluide basse pression 114. Les moteurs 110 et 110' sont des moteurs hydrauliques décrabotables, du même type que le moteur 10 précédent. Ils sont attelés à des roues 116 et 116' du véhicule 100. Chacune des sources de fluide 112 et 114 est constituée par la réunion de deux accumulateurs de fluide hydraulique dont les orifices sont reliés : Les orifices des accumulateurs de la source haute pression 112 sont reliés à une conduite 124 ; ceux de la source basse pression 114 sont reliés à une conduite 126. Le circuit hydraulique est agencé de manière symétrique pour les deux roues 116 et 116', et ainsi les échanges de fluide entre les sources de fluide 112, 114 et le moteur 110 se font exactement de la même manière, et via les mêmes composants, qu'avec le moteur 110'. Aussi, la description sera faite seulement quant aux échanges de fluide des sources 112, 114 avec le moteur 110. On notera simplement que pour permettre l'échange de fluide des sources 112,114 avec les deux moteurs 110,110', les conduites 124, 126 se divisent en deux au niveau d'embranchements notés respectivement Ti et T2. Les échanges de fluide d'alimentation et d'échappement entre le moteur 110 et les sources de fluide 12 et 14 se font via une valve de sélection 120 identique à la valve 20. Le moteur 110 est relié à deux voies A et B de la valve 120 comme l'était le moteur 10 à la valve 20. La valve 120 présente trois positions comme la valve 20 et fonctionne comme cette dernière. Ses deux chambres de commande hydrauliques 120A et 120B sont pilotées respectivement par deux électrovalves hydrauliques 102A et 102B à deux positions, agencées de la manière suivante : Chacune de ces valves 102A et 102B présente deux voies d'entrée A et B, et une voie de sortie C. Les voies d'entrée A sont reliées ensemble à un réservoir sans surpression 104.

Les voies d'entrées B sont reliées ensemble, et sont soit isolées, soit reliées à l'orifice de refoulement d'une pompe auxiliaire ou pompe de gavage 106, via une conduite 108, en fonction de la position d'une valve 152 disposée sur la conduite 108, comme cela sera indiqué plus loin. La voie de sortie C de la valve 102A est reliée aux deux chambres hydrauliques 120A,120'A respectivement des valves 120 et 120', dont la pression tend à faire passer les valves 120, 120' en position III. La voie de sortie C de la valve 102B est reliée aux deux chambres hydrauliques 120B,120'B respectivement des valves 120 et 120', dont la pression tend (au contraire des chambres 120A,120'A) à faire passer les valves 120, 120' en position I. Par la pression dans leurs voies C, les valves 102A et 102B permettent donc de placer les valves 120 et 120' dans l'une quelconque de leurs trois positions. La pompe 106 est entraînée en rotation par un moteur de remplissage électrique 150, alimenté en courant électrique par les batteries du véhicule 100. L'ensemble constitué par la pompe 106 et le moteur 150 forme un groupe électro-pompe 145 (sur un véhicule propulsé par un moteur thermique, la pompe 106 aurait pu être entraînée par le moteur thermique : voir le mode de réalisation de la figure 3).

Sur la conduite 108 est disposée la valve de sélection 152 à deux positions I et II indiquée précédemment. En position I, la valve 152 met en relation l'orifice de refoulement de la pompe 106 avec les voies d'entrée B des valves 102A et 102B comme indiqué précédemment. Cette position permet donc de rendre opérationnelles les valves 102A et 102B, et donc de faire fonctionner le dispositif 105. En position II, la valve 152 met en relation l'orifice de refoulement de la pompe 106 avec la conduite 126 via une conduite de liaison 154. Un clapet anti-retour 156 disposé sur cette conduite 154 empêche toute remontée de fluide de la conduite 126 vers la pompe 106. La valve 152 est placée dans cette deuxième position lorsque la quantité de fluide dans le circuit hydraulique est trop faible, et qu'un remplissage des accumulateurs par la pompe 106 est nécessaire. Le dispositif 105 fonctionne de la manière suivante (La description correspond au cas où le véhicule 100 se déplace dans le sens qui fait circuler le fluide à travers les moteurs 110,110' de la gauche vers la droite, sur la figure 2 : Modes d'accélération et de freinage avec assistance hydraulique Pour activer le dispositif 105 et le faire passer en mode accélération (restitution d'énergie) ou en mode freinage (récupération d'énergie), les opérations suivantes sont réalisées : - le moteur 150 est démarré de manière à entraîner la pompe 106; - la valve 152 est placée en position I, grâce à quoi la pression de refoulement de la pompe 106 s'applique à la voie d'entrée B des valves 102A et 102B; et - les valves 102A et 102B sont placées dans les positions qui conduisent les valves 120 et 120' à se placer dans la position de fonctionnement désirée, à savoir : En mode de freinage (récupération d'énergie), la valve 102B qui est une valve de pilotage de freinage/décélération est activée et placée en position de mise en pression, dans laquelle la pression de refoulement de la pompe 106 est transmise aux chambres 120B et 120'B. La valve 102A qui est une valve de pilotage d'accélération reste en position de mise à pression nulle, et les chambres 120A et 120'A restent reliées au réservoir sans surpression. Les valves 120 et 120' se placent donc en position I. En mode d'accélération (restitution d'énergie), la valve 102A (valve de pilotage d'accélération) est placée en position de mise en pression, dans laquelle la pression de refoulement de la pompe 106 est transmise aux chambres 120A et 120'A. La valve 102B reste en position de mise à pression nulle, dans laquelle les chambres 120B et 120'B sont reliées au réservoir sans surpression 104. Les valves 120 et 120' se placent donc en position III. Mode inactif : Inversement, pendant les périodes durant lesquelles le dispositif 105 reste inactif, la valve 152 est placée en position II, ce qui place l'orifice de refoulement de la pompe 106 en relation avec la conduite 126 via la conduite 154. Dans ces conditions, tant que le moteur électrique 150 n'est pas démarré, la pression de refoulement de la pompe reste nulle et aucun fluide ne circule dans la conduite 154. Cependant, si la pression dans l'accumulateur basse pression 114 devient inférieure à un seuil prédéterminé et que simultanément, la pression dans l'accumulateur haute pression 112 est également inférieure à un second seuil prédéterminé (ces pressions sont mesurées par des capteurs 154), le moteur 150 est démarré. La pression de refoulement de la pompe s'exerce dans la conduite 154, ce qui entraîne le remplissage de l'accumulateur basse pression 114 jusqu'à ce que la pression dans celui-ci atteigne la pression de refoulement de la pompe 106. En outre, dans ce mode de fonctionnement, les valves 120 et 120' étant en position II, les orifices d'alimentation et d'échappement du moteur 110 sont reliés, tout comme ceux du moteur 110'; par suite, ces moteurs sont en roue libre. Dans le dispositif 105, le réducteur de pression 115, le limiteur de pression 130, les deux clapets anti-retour 140 et 140', assurent les mêmes fonctions respectivement que le réducteur de pression 15, le limiteur de pression 30, et le clapet anti-retour 140 du dispositif 5. La figure 3 illustre un troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 3 présente un dispositif hydraulique 205 de récupération d'énergie équipant un véhicule 200 et très similaire au dispositif 105. Sauf indications contraires, le dispositif 205 est identique au dispositif 105. Les éléments identiques ou similaires portent les mêmes références numériques, augmentées de 100. Le véhicule 200 est entraîné par un moteur M, par exemple thermique ou électrique.

La différence entre les dispositifs 105 et 205 provient du type de source basse pression 214 utilisée. En effet la source basse pression 214 est constituée principalement par un réservoir sans surpression 204 (c'est-à-dire un réservoir restant à la pression atmosphérique) auquel sont reliées un ensemble de pompes jumelées, en l'occurrence deux pompes de gavage jumelées 206, disposées de manière à pouvoir soutirer du fluide dans le réservoir 204.

Les pompes de gavage 206 sont entraînées par l'arbre de sortie d'un embrayage 201 relié par un engrenage 203 à l'arbre de sortie du moteur M. Selon sa position, l'embrayage 201 permet donc que les pompes 206 soient activées ou non, lorsque le moteur M fonctionne.

Les orifices de refoulement (reliés l'un à l'autre) des pompes 206 sont reliés à des valves de sélection 220,220' identiques aux valves 120,120' du dispositif 105 par une conduite 226. Cette conduite 226 se divise en deux au niveau d'un embranchement T afin de diriger une partie du fluide vers la valve 220 et une autre partie vers la valve 220'.

Dans le sens allant des pompes 206 vers l'embranchement T (puis vers les valves 220,220'), la conduite 226 comporte successivement trois équipements : un distributeur 228, un clapet anti-retour 227, et l'embranchement de raccordement T' d'un limiteur de pression 217. Le distributeur 228 est une valve de sélection à trois positions I, II, III. Le distributeur 228 présente une voie A amont reliée aux orifices de refoulement des pompes 206 par une partie amont de la conduite 226. Il présente deux voies aval B et C : La voie B est reliée au réservoir 204; la voie C est reliée aux voies D des valves 220 et 220' par la partie aval de la conduite 226. Le distributeur 228 est piloté par deux chambres hydrauliques D et E antagonistes. La chambre D est reliée à la voie C de la valve 202B, alors que la voie E est reliée au réservoir 204. La valve 228 est rappelée par un ressort de rappel dans une première position I. Cette position est ainsi adoptée quand la pression dans la chambre D est faible, c'est-à-dire quand la valve 202B n'est pas actionnée. Dans la position I, la voie B est isolée, et les voies A et C sont reliées, de telle sorte que le fluide refoulé par les pompes 226 est dirigé vers la partie aval de la conduite 226. Cette position permet donc d'alimenter en fluide, à relativement basse pression, les moteurs 210 et 210'. La position II est une position intermédiaire utilisée seulement de manière transitoire pour limiter les efforts mécaniques lors du passage de le distributeur 228 de la position I à la position III. Dans la position II, les trois voies A, B et C sont reliées. 2 99 1 72 9 17 Dans la position III, la voie C, reliée à la partie aval de la conduite 226, est isolée ; le fluide refoulé par les pompes 206 est dirigé vers le réservoir 204. Le limiteur de pression 217 sert à limiter, et donc à maintenir, la 5 pression dans la conduite 226. Il protège cette conduite contre les surpressions, à l'instar des limiteurs 17 ou 117. Il est disposé sur une conduite de liaison 219 qui relie la conduite 226 au réservoir 204, et qui est connectée à la conduite 226 à l'embranchement T' précité. Le dispositif 205 comporte par ailleurs un limiteur de pression 215 10 ayant la même fonction que le limiteur 115 du dispositif 105 ou le limiteur 15 du dispositif 5, à savoir éviter un niveau de fluide inacceptable dans l'accumulateur 212. Ce limiteur de pression 215 est disposé sur une conduite 222 qui relie la conduite 224 d'échange de fluide de l'accumulateur 212 à la ligne 226. La conduite 222 est connectée à la 15 conduite 226 en un embranchement T", situé entre le distributeur 228 et l'embranchement T'. Enfin, le clapet anti-retour 227, disposé sur la conduite 226 entre le distributeur 228 et l'embranchement T', empêche toute circulation de fluide des valves 220,220' vers la valve 228. Il empêche donc notamment 20 que lorsque les pompes 206 sont débrayées, au cas où le distributeur 228 fuit ou simplement est lent à commuter, les pompes 206 ne tournent en sens inverse du sens préférentiel pour évacuer du fluide de la conduite 226 vers le réservoir 204. Le dispositif 205 comporte en outre deux valves 202A et 202B qui 25 sont identiques aux valves 102A et 102B. Dans ces valves 202A et 202B : - les voies d'entrée A sont reliées ensemble au réservoir sans surpression 204 , - les voies d'entrées B sont reliées à l'orifice de refoulement d'une pompe 236, via une conduite 208 ; et 30 - les voies de sortie C sont reliées aux valves 220 et 220' de la même manière que les voies de sortie des valves 102A, 102B. Ainsi, les valves 202A et 202B permettent de placer les valves 220 et 220' dans l'une quelconque de leurs trois positions. La pompe 236 est une pompe de pilotage, actionnée de manière 35 permanente par le moteur M lorsque celui-ci fonctionne. Elle fournit une pression de commande qui est utilisée par les valves 202A et 202B. Elle peut en outre alimenter en fluides d'autres accessoires non représentés du véhicule 200. La valve 236 est équipée d'un limiteur de pression 237 qui permet le retour de fluide de l'orifice de refoulement de la pompe 236 vers son orifice d'alimentation (relié au réservoir 204), si la pression de fluide à l'orifice de refoulement excède la pression de commande souhaitée. Le dispositif 205 comporte d'autre part un réducteur de pression 230 ayant la même fonction que le réducteur 130 du dispositif 105 ou le réducteur 30 du dispositif 5, et un clapet anti-retour 240 ayant la même fonction que les clapets anti-retour 140,140' du dispositif 105 ou le clapet anti-retour 40 du dispositif 5. Comme dans les dispositifs 5 et 105, ces éléments (215, 230, 240) sont interposés entre la conduite haute pression, à savoir la conduite 224 reliant l'accumulateur 212 aux voies C des valves 220 et 220', et la conduite basse pression, à savoir la conduite 226. Le dispositif 205 fonctionne de la manière suivante : Mode inactif En dehors des phases d'accélération et de freinage pendant lesquelles on veut solliciter l'assistance hydraulique (c'est-à-dire utiliser le dispositif hydraulique 205), l'embrayage 201 est désactivé, et les pompes 206 sont par conséquent débrayées du moteur M. Dans ce mode, la pompe 236 reste activée en permanence. Les valves 202A et 202B peuvent donc à tout instant être activées pour faire passer les valves 220 et 220' en position I ou III et ainsi, utiliser le dispositif 205 pour fournir une force motrice supplémentaire ou inversement un freinage. Dans ce mode, le distributeur 228 reste en position III, qui est la position de mise à vide des pompes 206.

Mode d'attente Lorsque l'on présume que le dispositif 205 va être utilisé de manière imminente pour un freinage, le dispositif 205 peut être placé dans un mode d'attente, ou mode de pilotage actif, qui permet un passage plus rapide et plus souple en mode de freinage.

Dans ce mode d'attente, l'embrayage 201 est activé, grâce à quoi les pompes 206 sont actionnées. Inversement, aucune des valves 202A, 202B n'est activée. Il s'ensuit que le distributeur 228 reste en position III, ce qui fait que le fluide pompé par les pompes 206 est dirigé vers le réservoir 204. L'intérêt de ce mode de fonctionnement est qu'il permet de passer 5 très rapidement en mode de freinage, puisque les pompes 206 sont actionnées et débitent à travers la conduite 226 (ou plutôt, à travers la partie amont de cette conduite). Modes d'accélération et de freinage Sur le véhicule 200, l'accélération et le freinage peuvent être 10 assistés grâce au dispositif 205. Naturellement, la possibilité d'utiliser le dispositif 205 pour l'une ou l'autre de ces fonctions dépend du niveau de fluide dans l'accumulateur 212. Lorsque l'accumulateur est relativement plein, le dispositif 205 peut fournir une force motrice d'appoint, pour l'accélération. Inversement 15 lorsqu'il est relativement vide, le dispositif 205 peut seulement être utilisé pour apporter une force de freinage complémentaire. Les valves 202A et 202B bénéficiant en permanence de la pression de pilotage assurée par la pompe 236 (coopérant avec le limiteur de pression 237), elles peuvent être actionnées à tout moment pour placer 20 les valves 220 et 220' dans l'une ou l'autre des positions I ou III. Par conséquent, par simple activation des valves 202A et 202B, il est possible de placer le dispositif 205 en mode accélération ou en mode décélération/freinage. Dans ces modes de fonctionnement, le dispositif 205 fonctionne de manière analogue aux modes correspondants des 25 dispositifs 5 ou 105. Il convient cependant de préciser les rôles des pompes 206 et de la valve 228 en mode de freinage et en mode d'accélération. La description qui suit concerne le mode de déplacement du véhicule dans lequel le fluide est alimenté dans les moteurs 210,210' via 30 l'orifice A des valves 220, 220', et est évacué des moteurs vers l'orifice B des valves 220,220'. On comprend que lors d'un déplacement du véhicule en sens inverse, les explications qui suivent doivent être adaptées en conséquence. En phase d'accélération, on active la valve 202A, sans activer la 35 valve 202B. Les valves 220,220' se placent alors en position III. Le fluide sous pression sortant de l'accumulateur 212 actionne les moteurs 210,210', qui fournissent ainsi un couple moteur d'appoint ; le fluide est évacué des moteurs via le tronçon aval de la conduite 226, et rejoint le réservoir 104 par la conduite 219 et le limiteur de pression 217. L'embrayage 201 et les pompes 206 restent inactifs.

En phase de freinage inversement, on actionne l'embrayage 201, ce qui actionne les pompes 206 (à moins que cela n'ait déjà été fait par un passage préalable en mode d'attente). On active alors la valve 202B, sans activer la valve 202A. Sous l'effet de la pression dans la voie C de la valve 202B, et donc dans la chambre hydraulique D de la valve 228, la valve 228 se positionne en position I et dirige donc le fluide refoulé par les pompes 206 vers le tronçon aval de la conduite 226. Les valves 220,220' se placent en position I. Une partie du fluide sous pression refoulé par les pompes 206 est aspiré par les moteurs 210 et 210' fonctionnant en tant que pompe et refoulé à haute pression dans l'accumulateur 212. Le reste du fluide refoulé par les pompes 206 retourne au réservoir 204 par la conduite 219, via le limiteur de pression 217. Le dispositif 205 réalise ainsi la fonction de récupération d'énergie, tout en assurant une fonction de freinage du fait du couple de freinage développé par les moteurs 210 et 210'. Si au cours du mode de freinage, le niveau de fluide dans l'accumulateur 212 atteint une valeur inacceptable, c'est-à-dire que l'accumulateur tend à devenir plein, le limiteur de pression 215 s'ouvre. L'excédent de fluide est alors dirigé vers la conduite 226 par la conduite 222, et de là retourne au réservoir 204 par la conduite 219. Inversement au cours du mode de freinage, il peut arriver que la pression dans la conduite 226 passe en dessous de la valeur seuil déclenchant l'ouverture du limiteur de pression 230. Dans ce cas, le limiteur 230 s'ouvre et permet le passage de fluide de la conduite 224 vers la conduite 226. Cela permet alors que le fluide provenant de l'accumulateur 212 via la conduite 224 alimente les moteurs 210,210', fonctionnant comme pompe, en substitution du réservoir 204 incapable de fournir le fluide nécessaire à l'alimentation des moteurs. Une telle défaillance dans l'approvisionnement en fluide de la conduite 226 peut avoir différentes causes : Le distributeur 228 peut être coincé en position III, entraînant le retour du fluide directement vers le réservoir 204; le circuit dans son ensemble peut manquer de fluide, en raison de fuites, ce qui conduit le réservoir 204 à être entièrement vide ; ou encore, l'embrayage 201 ou les pompes 206 peuvent être défaillants. Enfin, le clapet anti-retour 240 joue sensiblement le même rôle que le clapet 40 dans le dispositif 5. Ainsi, à l'issue d'une phase d'accélération, la pression dans l'accumulateur 212 peut tendre à devenir inférieure à la pression dans la ligne 226, à savoir la pression de tarage imposée par le limiteur de pression 217.

Dans ces conditions, dès que la pression dans l'accumulateur 12 passe en dessous de la pression dans la ligne 226, le clapet 240 s'ouvre, et par suite le prélèvement de fluide dans l'accumulateur 12 s'interrompt et l'alimentation des moteurs se poursuit à partir de la conduite 226. Le clapet 240 rend ainsi impossible que la pression dans l'accumulateur haute pression 12 devienne inférieure à la pression de tarage du limiteur de pression 217. Ainsi, dans les différentes modes de fonctionnement décrits ci-dessus, dans le dispositif 205, le limiteur de pression 215, le réducteur de pression 230, le clapet 240, jouent respectivement le même rôle que le limiteur de pression 15 ou 115, le réducteur de pression 30 ou 130, et le clapet 40 ou les clapets 140 dans le dispositif 5 ou 105, dans les circonstances spécifiques déjà expliquées pour les dispositifs 5 et 105.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif (5,105,205) hydraulique de récupération d'énergie, comprenant : au moins un moteur hydraulique (10) ; une source de fluide haute pression (12); une source de fluide basse pression (14,114,214) apte à fournir du fluide à une pression dite 'basse pression', supérieure à la pression atmosphérique ; le dispositif étant apte à être opéré dans un mode de restitution d'énergie, dans lequel le fluide est transvasé de la source de fluide haute pression à la source de fluide basse pression en entraînant en rotation ledit au moins un moteur ; et dans un mode d'accumulation d'énergie, dans lequel par l'action dudit au moins un moteur fonctionnant comme pompe, le fluide est transvasé de la source basse pression vers la source de fluide haute pression ; le dispositif se caractérisant en ce qu'il comporte en outre un limiteur de pression (15,115,215), disposé sur une première conduite (22) reliant l'une à l'autre les deux sources de fluide, le limiteur étant apte à s'ouvrir lorsqu'un indicateur de remplissage de la source haute pression tend à dépasser une valeur prédéterminée, de telle sorte que le niveau de fluide dans la source haute pression ne peut excéder un niveau prédéterminé.
2. 2. Dispositif (5,105,205) hydraulique selon la revendication 1, comportant en outre un réducteur de pression (30,130,230) disposé sur une deuxième conduite (32) reliant l'une à l'autre les deux sources de fluide, le réducteur étant apte à s'ouvrir lorsqu'un indicateur de remplissage de la source basse pression tend à devenir inférieur à une valeur prédéterminée, de telle sorte que le niveau de fluide dans la source basse pression ne peut devenir inférieur à un niveau prédéterminé.
3. 3. Dispositif (5,105,205) hydraulique selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre un clapet anti-retour (40,140,240) disposé sur une troisième conduite (42) reliant l'une à l'autre les deux sources de fluide, etpermettant le passage de fluide de la source basse pression vers la source haute pression.
4. 4. Dispositif (5,105,205) hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la source haute pression est constituée essentiellement par au moins un accumulateur de fluide.
5. 5. Dispositif (5,105,205) hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la source basse pression est constituée essentiellement par au moins un réservoir sans surpression ou au moins un accumulateur hydraulique.
6. 6. Dispositif (5,105,205) hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant en outre un deuxième limiteur de pression (17,117,217), interposé sur une conduite reliant la source de fluide basse pression à un réservoir sans surpression (4,104,204).