WO2021089556A1 - Système, et procédé, d'alimentation par le sol pour des véhicules électriques non guidés - Google Patents

Système, et procédé, d'alimentation par le sol pour des véhicules électriques non guidés Download PDF

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WO2021089556A1
WO2021089556A1 PCT/EP2020/080834 EP2020080834W WO2021089556A1 WO 2021089556 A1 WO2021089556 A1 WO 2021089556A1 EP 2020080834 W EP2020080834 W EP 2020080834W WO 2021089556 A1 WO2021089556 A1 WO 2021089556A1
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WO
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vehicle
electric vehicle
obstacle
unguided electric
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PCT/EP2020/080834
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Patrick Duprat
Original Assignee
Alstom Transport Technologies
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Publication date
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Definitions

  • TITLE Ground power system and method for unguided electric vehicles
  • the present invention relates to a ground power system for unguided electric vehicles.
  • An electric vehicle comprises a rechargeable battery and an electric motor, powered by the battery and making it possible to propel the vehicle.
  • document FR 14 52525 discloses a roadway, the surface of which is provided with two grooves parallel to each other and extending longitudinally in the direction of the roadway. Within each of the grooves circulate (s) one or more electric current supply rails.
  • the unguided electric vehicle is fitted with a pole whose end is suitable for entering the grooves of the roadway so as to come into electrical contact with the supply rails, subdivided into longitudinal segments.
  • a segment is connected to a supply voltage source through a switch which is controlled as a function of a signal relating to the position of the vehicle to be supplied.
  • This position signal is for example generated during the detection, by a magnetic loop integrated in the roadway and circulating along the segment considered, of a signal generated by a transmission device placed on the vehicle, for example of a RFID type label (for “Radio Frequency Identification”).
  • a control device closes the switch so that the segment in question is electrically connected to the voltage source, provided, for example, that the speed of the vehicle also meets certain conditions.
  • the segments may however be longer than the length of unguided electric vehicles, which makes the situation dangerous when, in particular, pedestrians are in a situation of coming into contact with a segment raised to the potential of the voltage source and on which the vehicle.
  • the object of the invention is to provide an improved ground feed system for unguided vehicles.
  • the system comprises: a voltage source suitable for delivering a supply voltage; a presence detection unit to determine whether an unguided electric vehicle is present on or in the immediate vicinity of a segment or not; a control unit for selectively connecting a segment to the voltage source, selectively disconnecting said segment from the voltage source, said control unit being adapted to connect a segment to the voltage source only if an unguided electric vehicle has been determined in close proximity to said segment or on said segment and to disconnect said segment from the voltage source if no unguided electric vehicle has been determined in close
  • the ground power system for unguided electric vehicles further comprises one or more of the following features:
  • a set of obstacle detector (s) is installed in the unguided electric vehicle and comprises a sensor located at the front of said vehicle and / or a sensor located at the rear of said vehicle, said assembly being adapted to detect whether an obstacle is present on a portion of a segment appearing in a capture zone of the sensor as a function of the data captured by the sensor;
  • the unguided electric vehicle comprises a wireless telecommunication transmitter unit adapted to emit a first presence signal, and in which the presence detection unit is adapted to determine whether an unguided electric vehicle is present or in the immediate vicinity of a segment as a function of a second presence signal induced by said first presence signal in an antenna forming a loop around said segment;
  • the power supply system is suitable for in case of detection of an obstacle:
  • control unit is suitable for, if an obstacle is detected:
  • the power supply system is adapted to determine the delay time depending on the type of obstacle currently present on said portion of segment.
  • an electronic presence detection unit of whether an unguided electric vehicle is present on or in the immediate vicinity of a segment or not; by a control unit, selectively implementing a connection of a segment to a voltage source delivering a supply voltage only if an unguided electric vehicle has been determined in the immediate vicinity of said segment or on said segment, and a disconnection of said segment from the voltage source if no unguided electric vehicle has been determined in the immediate vicinity of said segment or on said segment;
  • said method being characterized in that it comprises the following step implemented by the control unit: if an obstacle is detected:
  • the method according to the invention further comprises one or more of the following characteristics:
  • a set of obstacle detector (s) is on board the unguided electric vehicle and comprises a sensor located at the front of said vehicle and / or a sensor located at the rear of said vehicle, said assembly detecting whether an obstacle is present on a portion of a segment appearing in a capture zone of the sensor as a function of the data captured by the sensor;
  • Figure 1 is a view schematically showing an unguided electric vehicle traveling on a roadway equipped with the ground supply system in one embodiment of the invention
  • FIG 2 is another view, with block diagrams, of the roadway of Figure 1 equipped with the ground supply system in one embodiment of the invention
  • FIG 3 illustrates a traffic situation on the roadway of Figure 1;
  • FIG 4 Figure 4 illustrates another traffic situation on the roadway of Figure 1;
  • Figure 5 is a schematic representation of a method of using the system of Figure 1.
  • Figures 1 and 2 show an unguided electric vehicle 1, for example a truck 1, traveling on a roadway 2. Obviously, different types of unguided vehicles will be driven on the roadway 2 using the power supply system. floor. Thus, the term unguided electric vehicle includes goods trucks, passenger coaches, passenger cars, etc.
  • An XYZ trihedron is conventionally associated with truck 1: the X axis in the longitudinal direction, facing forward; the Y axis in the transverse direction, oriented from left to right; and the Z axis in the vertical direction, oriented from bottom to top.
  • the truck 1 has a body and wheels, some of which are steered and steering means (not shown) allowing a driver to change the angle of the steered wheels in the XY plane so as to steer the vehicle 1.
  • the truck 1 has a rechargeable battery and an electric motor (not shown). In traction, these main electrical means require a power of the order of 150 kW.
  • the truck 1 is equipped with a collection means making it possible to collect an electric power during the movement of the truck 1.
  • the collection means are generally referenced by the number 5 in Figures 1 and 2.
  • the capture means 5 comprises a specific pad to be placed in sliding contact on a pair of feed tracks of the ground feed system.
  • the electric truck 1 has one or more obstacle sensors, here a rear sensor 2 and a front sensor 3.
  • the electric truck 1 further comprises an electronic control unit 20, which comprises an electronic processing unit 7, an electronic pad control unit 9 and a transmitter unit 4.
  • an electronic control unit 20 which comprises an electronic processing unit 7, an electronic pad control unit 9 and a transmitter unit 4.
  • the electric truck 1 further comprises an electronic block 110 for energy management.
  • Each of the obstacle sensors 2, respectively 3, is suitable for detecting the presence of an obstacle in a detection zone associated with them, respectively Z2, Z1.
  • the obstacle sensors 2, 3 comprise a video sensor (and / or an ultrasonic sensor and / or a radar sensor and / or a sensor lidar and a processing unit suitable for performing processing on the data acquired by the video sensor, representative of the possible occupation by obstacles of the associated detection zone.
  • the processing operations are, for example, algorithmic processing to identify from these data the presence of obstacles in the associated zone.
  • the obstacles giving rise to identification are, for example, of the person, animal or two-wheeler type.
  • the processing operations are also suitable for classifying an obstacle identified in a category from among several possible categories: pedestrians, animals, two-wheelers, etc.
  • the obstacle sensors 2, 3 are suitable for, as soon as they identify an obstacle in the zones Z1, Z2, deliver to the processing unit 7 an alert indicating that an obstacle has been identified (and if applicable its category) .
  • the processing unit 7 is suitable for, upon receipt of an alert indicating an obstacle identified in the zone Z1 or Z2 from one of the obstacle sensors 2, 3, ordering the transmitter unit 4 to stop the emission of the radio signal intended to make known the presence of the vehicle in a particular segment.
  • the energy management unit 110 is adapted to obtain electrical energy selectively, from the segments of the supply track 11 or from other means, for example an on-board battery, a thermal source (in such a case the engine is for example switched to a heat engine), then supply this electrical energy to the on-board equipment (engine, air conditioning, ventilation, battery, etc.); the selection is made for example as a function of commands sent to it, for example by the processing unit 7 or by an on-board vehicle computer or on automatic detection of the loss of voltage on the ground supply,.
  • a thermal source in such a case the engine is for example switched to a heat engine
  • the transmitter unit 4 is disposed in whole or in part at the level of the pad 5 in one embodiment of the invention.
  • This transmitter unit 4 is suitable for transmitting, continuously, unless otherwise ordered by the processing unit 7, a radio signal having for example a characteristic frequency of 500 kHz.
  • the transmitter unit 4 Upon receipt of a stop transmission command from the processing unit 7, the transmitter unit 4 is adapted to stop the transmission of the radio signal.
  • This stop is maintained as long as the transmitter unit 4 has not received a command to resume transmission from the processing unit 7, which is suitable for sending such a command at the end of a predetermined time delay T after the command. stop (the duration of this time delay T is for example included in the range [5s, 60s]) or in another embodiment, as soon as there is no longer an obstacle detection alert transmitted by an obstacle sensor 2, 3.
  • the roadway 2, shown schematically in Figures 1, 2 from different viewing angles, comprises in known manner a trench within which is positioned the ground feed track, generally referenced by the number 10.
  • the feed track 10 comprises, flush with the surface of the carriageway 2:
  • phase conductive track 11 electrically connected either to an electric power source or to the reference potential, as will be described below;
  • a conductive neutral track 12 electrically connected to the current return of the vehicle or to a reference potential Vref, for example 0 V;
  • a protective conductive track 13 electrically connected to the current return of the vehicle or to a reference potential Vref, for example 0 V.
  • tracks 11 and 12 protrude slightly above the surface of the roadway 2, for example by a height of the order of a few millimeters, in particular equal to 2 mm.
  • Runway 13 is at surface level 8 of carriageway 2.
  • the segments are therefore longer than at least some of the unguided electric vehicles that they supply: generally during the movement of a vehicle 1, there is a portion of the segment on which the vehicle is located, which extends in front of the vehicle and / or a portion of the segment which extends behind the vehicle.
  • the segments are arranged end to end to form phase track 11.
  • the segments are electrically isolated from each other.
  • the neutral track 12 is produced using segments of the same type as those used for the phase track 11.
  • the track 12 consists of a plurality of segments having a width of approximately 5 cm and a length. of about 11 m.
  • the insulation between the consecutive segments of the neutral track 12 is here of the same nature as that of the phase track 11. However, although a segmentation is necessary for mechanical reasons (expansion), the level of Dielectric strength between segments is not necessarily as high as that between segments of phase track 11.
  • the neutral track 12 runs parallel to the phase track 11, on a first side thereof.
  • the side edge of phase track 11 and the side edge of neutral track 12, which are facing each other, are spaced a first distance of about 15 cm.
  • the protection track 13 is made up of a plurality of metal segments interconnected with one another.
  • the protection track 13 is arranged parallel to the phase track 11, on a second side thereof opposite to the first side of the phase track 11 comprising the neutral track 12.
  • phase track 11 and the side edge of protection track 13, which are facing each other, are spaced a second distance of about 15 cm.
  • the function of the protection track 13 is to constitute, on the second side, a means of collecting electrons from a leakage current coming from the phase conductive track 11.
  • the width of the protective track 13 is approximately 1 cm.
  • the part present on the ground, as presented above, of the ground supply system 10 has a total width over the carriageway of about 50 cm. This total width is chosen to remain less than the center distance of the smallest unguided electric vehicle likely to travel on roadway 2 and to use system 10.
  • any current leakage due for example to the presence of a puddle or a film of water on the surface of the road, is collected on the first side by the neutral track 12 and on the second side by the protection track 13. This prevents the portion of the road surface brought to such a high potential from extending laterally beyond the width of the system. ground feed 10.
  • the latter comprises a support assembly for the different tracks described for example in application FR 1452525.
  • the detection zone Z1 associated with the front obstacle sensor 3 comprises, in one embodiment, the portion of a segment 11.i located at the front of the truck
  • the detection zone Z1 associated with the front obstacle sensor 3 comprises, in one embodiment, at least a portion of a segment 11.i located at the front of the vehicle and not covered by the vehicle 1 when the latter is located on segment 11.i.
  • Each segment 11.i of the plurality of segments is electrically connected, via a feeder cable 15.i and a dedicated electronic control unit 31. i, alternatively either to a supply line 30. i connected to an electric power source 400, or to the potential of the current return.
  • the control unit 31 .i comprises an electronic presence detection unit 520. i, an electronic speed determination unit 521. i, an electronic control unit 522. i and a switch unit 523. i.
  • the length of the detection zones Z1, Z2 is calculated as a function of the maximum speed of the vehicle supplied by the ground (for example 90 km / h), and advantageously of the cumulative obstacle detection and analysis times. by the sensors and / or treatment by the treatment unit 7 and / or stop T of the emission and / or cut-off of the supply by the ground by the control unit 31. i and the width of the Z1, Z2 detection zones correspond to that of the traffic lane on which vehicle 1 is traveling.
  • the electric power source 400 is suitable for delivering a supply voltage V s, for example 750 V DC.
  • the source 400 is an electrical substation converting a high voltage alternating current into a low voltage direct current (750V DC).
  • an antenna 52. i called a detection antenna, is placed at the level of each segment 11.i.
  • the detection antenna 52. i circulates in the roadway 2, to form a loop, called the detection loop, around the segment 11.i (exclusively around the segment 11.i, ie without encompassing part of the segments which are adjacent to it. ), so as to detect the presence of a vehicle above segment 11.i. More precisely, it circulates in longitudinal channels provided in each of the lateral edges of the support profile of the phase track.
  • Each antenna 52. i is suitable for picking up the signal emitted by the transmitter unit 4, when the pad 5 passes close by, for example less than about 15 cm from the antenna 52. i and for generating a corresponding induced signal.
  • the corresponding signal generated within the detection antenna 52. i is applied via an antenna cable
  • the signal s generated by the antenna 52. i corresponds to the signal emitted by the transmitter unit 4 of the vehicle 1, convolved with a function corresponding to the shape of the antenna and to the instantaneous speed of the vehicle.
  • the signal s comprises a rising edge corresponding to the arrival of the vehicle within 15 cm of the antenna, a plateau while the vehicle is still above the antenna, then a falling edge indicating let him move away.
  • the presence detection unit 520. i is suitable for determining at any time whether or not a vehicle is present above segment 11.i, as a function of the current signal supplied by the detection antenna 52. i.
  • the presence detection block 520. i is adapted to transmit to the control unit 522. i information (PRES) indicating the presence of a signal in the antenna 52. i as induced by the signal emitted by the block transmitter 4, and indicating an item of information (NOT NEAR) indicating the absence of such a signal in the antenna 52. i, as soon as it detects it.
  • the speed determination block 521. i is suitable for determining the speed V of a vehicle 1 located on segment 11 .i: different methods can be implemented to do this, whether or not using the signal emitted by the transmitter unit. 4, for example using a speed antenna loop located at segment 11 .i-1 or another type of speed sensor.
  • the control unit 522. i is suitable for checking a set of conditions and for, depending on these conditions, controlling the switch unit
  • the control unit 522. i is also suitable for, as soon as it receives information of the PRES type from the presence detection unit 520. i (therefore indicating, given the above, the presence of a vehicle 1 on the segment 11.i cumulated with the absence of identified obstacles) and after having checked that the current speed V of the vehicle is indeed between Vi and V 2 , control the switch unit 523. i so as to connect the segment 11. i to the electric power source 400 and inform the energy management unit 110 of said connection.
  • the control unit 522. i is also suitable for, as soon as it receives information of the NOT NEAR type from the presence detection unit 520. i (indicating that no vehicle is present on segment 11.i or when an obstacle has been detected by the sensors 2, 3 of a vehicle present on segment 11.i), command the switch unit 523. i to connect the segment 11.i to the current return and thus inform the unit of energy management 110 of the disconnection.
  • control unit 31. i includes a memory and a processor.
  • Said memory comprises software instructions which, when they are executed by the processor, implement at least some of the steps of the set 100 of steps indicated below with reference to FIG. 5.
  • the electronic presence detection unit 520. i, the electronic speed determination unit 521. i and / or the electronic control unit 522. i include software bricks.
  • a step 101 the following operations take place.
  • Obstacle sensors 2 and 3 of vehicle 1 monitor zones Z1 and Z2 and verify that no obstacle appears in these zones.
  • the transmitter unit 4 of the vehicle 1 emits its continuous signal.
  • the detection antenna 52. i at segment 11.i generates a signal s under the effect of the proximity of the transmitter unit 4 of the truck 1.
  • the presence detection block 520. i as a function of the signal s received, transmits information PRES to the control block 522. i.
  • the speed determining block 521.i determines the value V of the speed of the vehicle 1. The value of the determined speed V is transmitted to the control block 522. i by the speed determining block 521. i.
  • the command block 522. i then checks that the value of the speed V is indeed between Vi and V 2 . In the positive case, and given that a PRES information has been received (which means that no obstacle has been signaled as currently present on segment 11.i by obstacle sensors 2 and 3 and that the vehicle 1 is located on segment 11.i), switch unit 523. i is controlled by control unit 522. i to connect segment 11.i to electric power source 400 at voltage V s , thus bringing the segment 11 .i at the supply voltage V s ..
  • the energy management unit 110 then controls the supply of the on-board elements by distributing this captured supply current.
  • a step 102 the sensor 2 or 3 associated with the zone in which the obstacle has arisen detects this obstacle (and determines its category if applicable), then delivers an alert indicating that an obstacle has been identified (and if its category) to the processing unit 7, which then orders the stopping of the transmission of the radio signal by the transmitter unit 4.
  • the detection antenna 52. i at the level of the segment 11 .i then no longer generates any signal s under the effect of the proximity of the transmitter unit 4 of the truck 1 since the latter no longer transmits.
  • the presence detection unit 520. i therefore transmits a NOT NEAR information to the control unit 522. i, which then controls the switch unit 523. i to disconnect the segment from the voltage source V s and to connect the segment 11 .i to earth potential.
  • the control unit 522. i informs the energy management unit 110 of said disconnection.
  • the energy management unit 110 controls, for example, the supply of power by an on-board alternating system, for example a batteries and controls the supply of on-board elements according to this system. In one embodiment, it can also control the pad control unit 9 to raise the pad if necessary (which must then be lowered as soon as the segment on which the vehicle 1 is located will again be supplied by V s ).
  • a step 103 which begins at the end of a predetermined time delay T (or else in another embodiment, which begins as soon as the obstacle detection alert disappears, the processing unit 7 re-authorizes remission. by the transmitter unit 4), the transmitter unit 4 again proceeds to the transmission of its signal and as indicated in step 101, subject to a current speed value present in the authorized range and the presence of the vehicle 1 on segment 11 .i, the latter is re-supplied to voltage V s following the switching command of switch unit 523. i by control unit 522. i.
  • the obstacle presence alert and its category are transmitted by the processing unit 7, for example by radio communication, to a remote control station.
  • the different segments of the phase track 11 are thus successively activated in synchronization with the movement of the car 1 along the roadway 2. It should be noted that the segments 11.i are supplied successively, so that only one segment or possibly two segments are at the potential of 750 V at a given instant .
  • the potential to which the segments are carried is selected according to the speed of the vehicle 1 and its position. If an obstacle is detected in one of the zones Z1, Z2, the power supply of a segment on which the vehicle 1 is located is stopped.
  • the presence of the vehicle in a segment is continuously monitored and the power to a segment is terminated as soon as an absence of a vehicle in the segment is detected.
  • the unguided electric vehicle 1 If the unguided electric vehicle 1 is stuck in a traffic jam and is traveling at low speed (speed less than Vi) or traveling too quickly (speed greater than V 2 ), the electric potential to which the segment of phase track 11 is brought to which it is located is zero, without risk for a pedestrian to be electrocuted. If the unguided electric vehicle 1 travels normally at a speed between Vi and V 2 and which is associated with the section of the roadway on which the vehicle 1 is engaged, the electric potential to which the segment of the phase track is carried on which is the unguided electric vehicle is high and corresponds to the supply voltage V s . This high electric potential makes it possible to transfer a significant power to the unguided electric vehicle, compatible with the operation of its main electric means. As soon as an obstacle presenting a risk is detected, the segment is reduced to zero potential.
  • the zero potential is replaced by a low potential, i.e. not presenting a risk of electrocution, typically less than 60V.
  • FIG. 3 illustrates a traffic situation on the roadway of FIG. 1 with a supply system according to the invention: the truck 1 travels on segment 11.i at an authorized speed, other vehicles 44 and 45 are traveling in a traffic lane parallel to that of truck 1 and there are no obstacles in zones Z1, Z2: segment 11.i is therefore supplied with voltage V s (the portions of segment 11.i thus supplied located in front of and behind the truck 1 are shown hatched).
  • FIG. 4 illustrates another traffic situation on the roadway of FIG. 1 with a supply system according to the invention: the truck 1 is traveling on segment 11.i at an authorized speed, other vehicles 47 and 49 are traveling at proximity of the truck 1, as well as of the pedestrians 48, 46.
  • the pedestrian 48 being detected as an obstacle in the zone Z2, the segment 11 .i is not supplied at the voltage V s .
  • the front sensor 3 (and / or in one embodiment the rear sensor 2) also monitors a zone Z beyond the zone associated with it, here Z1, covering the parallel tracks in front of the truck 1 and identifies as the only obstacles giving rise to alert a subset of the categories, for example only pedestrians.
  • the pedestrians 46 would also have been detected as obstacles giving rise to the interruption of the power supply V s .
  • the electronic speed determination unit 521. i and / or the electronic control unit 522. i is produced in the form of a programmable logic component, such as an FPGA (from English Field Programmable Gâte Array), or in the form of a dedicated integrated circuit, such as an ASIC (from English Applications Specifies Integrated Circuit).
  • a programmable logic component such as an FPGA (from English Field Programmable Gâte Array)
  • ASIC from English Applications Specifies Integrated Circuit
  • the ground power system comprises, instead of or in addition to on-board sensors, a set of obstacle detectors external to the vehicle, for example based on a system of cameras arranged along the roads, making it possible to detect whether an obstacle is present on a segment.
  • control unit 31 .i. controls the switch block 523. i so as to connect the segment 11 .i to the electric power source 400 that if at the same time V is in the required range, the information PRES is received and no information of presence. obstacles is received by the control unit 31.i.
  • the presence detection unit 520. i detects whether an unguided electric vehicle 1 is present in a segment.
  • an unguided electric vehicle 1 detects whether an unguided electric vehicle 1 is present or not on a segment or else in the immediate vicinity of a segment or not (for example, "in the immediate vicinity” means at a distance of less than 3 meters of the segment, preferably less than 1 m, preferably of the order of ten cm, depending on the direction of travel on the track, that is to say that the vehicle is heading towards the segment and is at a distance of less than 3 meters from the segment, preferably less than 1 m, preferably of the order of ten cm), said segment then being disconnected from the voltage source when no unguided electric vehicle is was determined in the immediate vicinity of said segment or on said segment, the segment then being connected in the event of vehicle detection provided that no obstacle is detected.
  • control unit is suitable for, as soon as an obstacle is detected near - or on - a portion of a segment located in front of an unguided electric vehicle located on said segment, and / or near - or on - a portion of said segment located behind said vehicle located on said segment, then disconnecting said segment from the voltage source.
  • proximity depends on the length of the detection zone of the sensors 2, 3 which depends on the maximum speed of the vehicle supplied by the ground (90 km / h), and advantageously on the cumulative detection times. and obstacle analysis by sensors.
  • “near” means at a distance of less than 11 meters, of preferably less than 3 meters, while the length of the detection zone is for example less than 21 m, preferably less than 14 meters.

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Abstract

Système d'alimentation par le sol (10) pour des véhicules électriques non guidés (1) adapté pour ne connecter un segment (11.1) de piste (11) à une source (400)) de tension d'alimentation que si un véhicule électrique a été déterminé sur ledit segment et pour déconnecter ledit segment de la tension sinon; ledit système étant caractérisé en ce qu'il est adapté pour, si un obstacle est détecté : - à proximité de, ou sur, une portion d'un segment situé devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment, et/ou - à proximité de, ou sur une, portion dudit segment situé derrière ledit véhicule situé sur ledit segment, déconnecter alors ledit segment de la source de tension.

Description

TITRE : Système, et procédé, d’alimentation par le sol pour des véhicules électriques non guidés
La présente invention concerne un système d’alimentation par le sol pour des véhicules électriques non guidés.
Un véhicule électrique comporte une batterie rechargeable et un moteur électrique, alimenté par la batterie et permettant de propulser le véhicule.
Pour les véhicules électriques non guidés (c'est-à-dire les camions, les camionnettes, les voitures de tourisme, etc., non contraints de se déplacer le long de voies, en particulier de voies ferrées), il est connu de recharger la batterie du véhicule lorsque celui-ci est à l’arrêt, en connectant la batterie à une borne de recharge, au moyen d’un câble électrique.
Il a été également proposé de recharger la batterie d’un véhicule électrique non guidé au cours de son déplacement par des systèmes d’alimentation par conduction.
Parmi les systèmes d’alimentation par conduction, le document FR 14 52525 divulgue une chaussée dont la surface est munie de deux rainures parallèles entre elles et s’étendant longitudinalement selon la direction de la chaussée. A l’intérieur de chacune des rainures circule(nt) un ou plusieurs rails d’alimentation en courant électrique.
Pour capter le courant électrique, le véhicule électrique non guidé est muni d’une perche dont l’extrémité est propre à pénétrer dans les rainures de la chaussée de manière à venir en contact électrique avec les rails d’alimentation, subdivisés en segments longitudinaux.
Un segment est relié à une source de tension d’alimentation au travers d’un interrupteur qui est commandé en fonction d’un signal relatif à la position du véhicule à alimenter.
Ce signal de position est par exemple généré lors de la détection, par une boucle magnétique intégrée à la chaussée et circulant le long du segment considéré, d’un signal généré par un dispositif d’émission disposé sur le véhicule, par exemple d’une étiquette du type RFID (pour « Radio Frequency Identification » en anglais). Lors de la réception d’un tel signal de position, un dispositif de commande ferme l’interrupteur de manière à ce que le segment considéré soit connecté électriquement à la source de tension, sous réserve par exemple que la vitesse du véhicule vérifie aussi certaines conditions. Les segments peuvent toutefois être plus longs que la longueur des véhicules électriques non guidés, ce qui rend la situation dangereuse lorsque notamment des piétons sont en situation de venir en contact avec un segment porté au potentiel de la source de tension et sur lequel se situe le véhicule.
L’invention a pour but de proposer un système amélioré d’alimentation par le sol pour les véhicules non guidés.
A cet effet, suivant un premier aspect, l’invention propose un système d’alimentation par le sol pour des véhicules électriques non guidés, ledit système ayant une paire de pistes d’alimentation comportant une piste conductrice dite de phase adaptée pour être portée à une tension d’alimentation, et une piste conductrice dite de neutre pour le retour du courant, la piste de phase étant constituée d’une pluralité de segments n° i, i = 1 à N, disposés bout à bout, chaque segment étant isolé électriquement de ses voisins, dans lequel le système comporte: une source de tension propre à délivrer une tension d’alimentation ; un bloc de détection de présence pour déterminer si un véhicule électrique non guidé est présent sur ou à proximité immédiate d’un segment ou non ; un bloc de commande pour sélectivement connecter un segment à la source de tension, sélectivement déconnecter ledit segment de la source de tension, ledit bloc de commande étant adapté pour ne connecter un segment à la source de tension que si un véhicule électrique non guidé a été déterminé à proximité immédiate dudit segment ou sur ledit segment et pour déconnecter ledit segment de la source de tension si aucun véhicule électrique non guidé n’a été déterminé à proximité immédiate dudit segment ou sur ledit segment ; ledit système étant caractérisé en ce que le bloc de commande est adapté pour, si un obstacle est détecté :
- à proximité de, ou sur, d’une portion d’un segment situé devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment ou à proximité immédiate dudit segment, et/ou
- à proximité de, ou sur d’une, portion dudit segment situé derrière ledit véhicule situé sur ledit segment, déconnecter alors ledit segment de la source de tension.
L’invention permet ainsi d’augmenter la sécurité des systèmes d’alimentation par le sol pour des véhicules électriques non guidés. Dans des modes de réalisation, le système d’alimentation par le sol pour des véhicules électriques non guidés suivant l’invention comporte en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- un ensemble de détecteur(s) d’obstacle est embarqué dans le véhicule électrique non guidé et comporte un capteur situé à l’avant dudit véhicule et/ou un capteur situé à l’arrière dudit véhicule, ledit ensemble étant adapté pour détecter si un obstacle est présent sur une portion de segment figurant dans une zone de capture du capteur en fonction des données capturées par le capteur ;
- le véhicule électrique non guidé comprend un bloc émetteur de télécommunication sans fil adapté pour émettre un premier signal de présence, et dans lequel le bloc de détection de présence est adapté pour déterminer si un véhicule électrique non guidé est présent ou à proximité immédiate d’un segment en fonction d’un second signal de présence induit par ledit premier signal de présence dans une antenne formant une boucle autour dudit segment ;
- ledit système étant adapté pour, en cas de détection d’un obstacle :
- à proximité de, ou sur, d’une portion d’un segment situé devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment ou à proximité immédiate dudit segment, et/ou
- à proximité de, ou sur, d’une portion dudit segment situé derrière ledit véhicule situé sur ledit segment, commander l’arrêt de l’émission dudit premier signal de présence ;
- le système d’alimentation est adapté pour en cas de détection d’un obstacle:
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment situé devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment ou à proximité immédiate dudit segment, et/ou
- à proximité de ou sur, 'une portion dudit segment situé derrière ledit véhicule situé sur ledit segment ; commander un basculement sur un mode d’alimentation du véhicule autre que via ledit segment ;
- le bloc de commande est adapté pour, si un obstacle est détecté :
- à proximité de ou sur, 'une portion d’un segment situé devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment ou à proximité immédiate dudit segment, et/ou
- à proximité de, ou sur, 'une portion dudit segment situé derrière ledit véhicule situé sur ledit segment, déconnecter alors ledit segment de la source de tension pendant une durée de temporisation, puis reconnecter ledit segment de la source de tension à l’issue de ladite durée ;
- le système d’alimentation est adapté pour déterminer la durée de temporisation en fonction du type d’obstacle couramment présent sur ladite portion de segment.
Suivant un deuxième aspect, la présente invention propose un procédé d’alimentation par le sol pour des véhicules électriques non guidés dans un système d’alimentation par le sol ayant une paire de pistes d’alimentation comportant une piste conductrice dite de phase portée à une tension d’alimentation, et une piste conductrice dite de neutre pour le retour du courant, la piste de phase étant constituée d’une pluralité de segments n° i, i = 1 à N, disposés bout à bout, chaque segment étant isolé électriquement de ses voisins, selon lequel les étapes suivantes sont mises en oeuvre :
- détermination, par un bloc électronique de détection de présence de si un véhicule électrique non guidé est présent sur ou à proximité immédiate d’un segment ou non ; par un bloc de commande, mise en oeuvre sélectivement d’une connexion d’un segment à une source de tension délivrant une tension d’alimentation uniquement si un véhicule électrique non guidé a été déterminé à proximité immédiate dudit segment ou sur ledit segment, et d’une déconnexion dudit segment de la source de tension si aucun véhicule électrique non guidé n’a été déterminé à proximité immédiate dudit segment ou sur ledit segment ; ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend l’étape suivante mise en oeuvre par le bloc de commande : si un obstacle est détecté :
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment situé devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment, et/ou
- à proximité de, ou sur une, portion dudit segment situé derrière ledit véhicule situé sur ledit segment, déconnecter alors ledit segment de la source de tension.
Dans des modes de réalisation, le procédé suivant l’invention comporte en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- un ensemble de détecteur(s) d’obstacle est embarqué dans le véhicule électrique non guidé et comporte un capteur situé à l’avant dudit véhicule et/ou un capteur situé à l’arrière dudit véhicule, ledit ensemble détectant si un obstacle est présent sur une portion de segment figurant dans une zone de capture du capteur en fonction des données capturées par le capteur ;
- il comprend les étapes suivantes
- émission par un bloc émetteur de télécommunication sans fil embarqué dans le véhicule électrique non guidé d’un premier signal de présence, et détermination par le bloc de détection de présence qu’un véhicule électrique non guidé est présent ou à proximité immédiate d’un segment en fonction d’un second signal de présence induit par ledit premier signal de présence dans une antenne formant une boucle autour dudit segment ;
- commande de l’arrêt de l’émission dudit premier signal de présence en cas de détection d’un obstacle :
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment, et/ou
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située derrière ledit véhicule situé sur ledit segment ;
- il comprend une étape de commande d’un basculement sur un mode d’alimentation du véhicule autre que via ledit segment, en cas de détection d’un obstacle
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment, et/ou
- à proximité de ou sur, une portion d’un segment située derrière ledit véhicule situé sur ledit segment.
Les caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
[Fig 1] la figure 1 est une vue représentant schématiquement un véhicule électrique non guidé circulant sur une chaussée équipée du système d’alimentation par le sol dans un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig 2] la figure 2 est une autre vue, avec schémas-blocs, de la chaussée de la figure 1 équipée du système d’alimentation par le sol dans un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig 3] la figure 3 illustre une situation de circulation sur la chaussée de la figure 1 ;
[Fig 4] la figure 4 illustre une autre situation de circulation sur la chaussée de la figure 1 ; [Fig 5] la figure 5 est une représentation schématique d’un procédé d’utilisation du système de la figure 1.
Les figures 1 et 2 représentent un véhicule électrique non guidé 1 , par exemple un camion 1 , circulant sur une chaussée 2. Bien évidemment, différents types de véhicules non guidés seront amenés à circuler sur la chaussée 2 en utilisant le système d’alimentation par le sol. Ainsi, le terme de véhicule électrique non guidé regroupe les camions de marchandises, les cars de transport de passagers, les voitures de tourisme, etc.
Un trièdre XYZ est associé de manière classique au camion 1 : l’axe X selon la direction longitudinale, orienté vers l’avant ; l’axe Y selon la direction transversale, orienté de gauche à droite ; et l’axe Z selon la direction verticale, orienté de bas en haut.
Le camion 1 comporte une caisse et des roues, dont certaines directrices et des moyens de direction (non représentés) permettant à un conducteur de modifier l’angle des roues directrices dans le plan XY de manière à diriger le véhicule 1.
Le camion 1 comporte une batterie rechargeable et un moteur électrique (non représentés). En traction, ces moyens électriques principaux requièrent une puissance de l’ordre de 150 kW.
Le camion 1 est équipé d’un moyen de captation permettant de collecter une puissance électrique au cours du déplacement du camion 1. Les moyens de captation sont référencés de manière générale par le chiffre 5 sur les figures 1 et 2.
Le moyen de captation 5 comporte un patin propre à être mis en contact glissant sur une paire de pistes d’alimentation du système d’alimentation par le sol.
Le camion électrique 1 comporte un ou plusieurs capteurs d’obstacles, ici un capteur arrière 2 et un capteur avant 3.
Le camion électrique 1 comporte en outre une unité électronique de contrôle 20, qui comporte un bloc électronique de traitement 7, un bloc électronique 9 de pilotage du patin et un bloc émetteur 4.
Le camion électrique 1 comporte en outre un bloc électronique 110 de gestion de l’énergie.
Chacun des capteurs d’obstacles 2, respectivement 3, est adapté pour détecter la présence d’un obstacle dans une zone de détection qui leur est associée, respectivement Z2, Z1.
Dans un mode de réalisation, les capteurs d’obstacles 2, 3 comprennent un capteur vidéo (et/ou un capteur à ultrasons et/ou un capteur radar et/ou un capteur lidar et une unité de traitement adaptée pour effectuer des traitements sur les données acquises par le capteur vidéo, représentatives de l’occupation éventuelle par des obstacles de la zone de détection associée. Les traitements sont par exemple des traitements algorithmiques pour identifier à partir de ces données la présence d’obstacles dans la zone associée. Les obstacles donnant lieu à identification sont par exemple de type personnes, animaux, deux-roues. Dans un mode de réalisation, les traitements sont en outre adaptés pour classer un obstacle identifié dans une catégorie parmi plusieurs catégories possibles : piétons, animaux, deux-roues ...
Les capteurs d’obstacles 2, 3 sont adaptés pour, dès qu’ils identifient un obstacle dans les zones Z1 , Z2, délivrer au bloc de traitement 7 une alerte indiquant qu’un obstacle a été identifié (et le cas échéant sa catégorie).
Le bloc de traitement 7 est adapté pour, dès réception d’une alerte indiquant un obstacle identifié dans la zone Z1 ou Z2 en provenance d’un des capteurs d’obstacles 2, 3, commander au bloc émetteur 4 l’arrêt de l’émission du signal radio destiné à faire connaître la présence du véhicule sur un segment particulier.
Le bloc de gestion de l’énergie 110 est adapté pour obtenir de l’énergie électrique sélectivement, depuis les segments de la piste d’alimentation 11 ou depuis d’autres moyens, par exemple une batterie embarquée, une source thermique (dans un tel cas le moteur est par exemple basculé sur un moteur thermique), puis fournir cette énergie électrique aux équipements embarqués (moteur, climatisation, ventilation, batterie etc.) ; la sélection est effectuée par exemple en fonction de commandes qui lui sont envoyées, par exemple par le bloc de traitement 7 ou par un calculateur de véhicule embarqué ou sur détection automatique de la perte de tension sur l’alimentation au sol, .
Le bloc émetteur 4 est disposé en tout ou partie au niveau du patin 5 dans un mode de réalisation de l’invention. Ce bloc émetteur 4 est adapté pour émettre, en continu, sauf commande contraire du bloc de traitement 7, un signal radio ayant par exemple une fréquence caractéristique de 500 kHz. Dès réception d’une commande d’arrêt d’émission du bloc de traitement 7, le bloc émetteur 4 est adapté pour arrêter l’émission du signal radio.
Cet arrêt est maintenu tant que le bloc émetteur 4 n’a pas reçu de commande de reprise de l’émission en provenance du bloc de traitement 7, qui est adapté pour envoyer une telle commande au terme d’une temporisation prédéterminée T après la commande d’arrêt (la durée de cette temporisation T est par exemple comprise dans la plage [5s, 60s]) ou dans un autre mode de réalisation, dès qu’il n’y a plus d’alerte de détection d’obstacles transmises par un capteur d’obstacles 2, 3 .
La chaussée 2, représentée schématiquement en figures 1 , 2 selon différents angles de vue, comporte de façon connue une tranchée à l’intérieur de laquelle est positionné la piste d’alimentation par le sol, référencé de manière générale par le chiffre 10.
En position, la piste d’alimentation 10 comporte, affleurant à la surface de la chaussée 2 :
- une piste conductrice de phase 11 , connectée électriquement soit à une source de puissance électrique, soit au potentiel de référence, comme cela sera décrit ci-dessous ;
- une piste conductrice de neutre 12, connectée électriquement au retour courant du véhicule soit à un potentiel de référence Vref, par exemple de 0 V ;
- une piste conductrice de protection 13, connectée électriquement au retour courant du véhicule soit à un potentiel de référence Vref, par exemple de 0 V.
Plus précisément, les pistes 11 et 12 font légèrement saillie au-dessus de la surface de la chaussée 2, par exemple d’une hauteur de l’ordre de quelques millimètres, notamment égale à 2 mm. La piste 13 est au niveau de surface 8 de la chaussée 2.
La piste de phase 11 est constituée d’une pluralité de segments métalliques (référencés 11.i sur les figures 1 à 4, i = 1 à N, avec N par exemple compris dans une plage [45 ;90]) qui, dans un mode de réalisation, présentent par exemple chacun une largeur de 5 cm et une longueur de 11 m. Les segments sont donc plus longs que certains au moins des véhicules électriques non guidés qu’ils alimentent : généralement au cours de la circulation d’un véhicule 1 , il existe une portion du segment sur lequel le véhicule est situé, qui s’étend devant le véhicule et/ou une portion du segment qui s’étend derrière le véhicule.
Les segments sont disposés bout à bout pour constituer la piste de phase 11.
Les segments sont isolés électriquement les uns des autres.
Avantageusement, la piste de neutre 12 est réalisée en utilisant des segments du même type que ceux utilisés pour la piste de phase 11. Ainsi, la piste 12 est constituée d’une pluralité de segments présentant une largeur d’environ 5 cm et une longueur d’environ 11 m.
L’isolation entre les segments consécutifs de la piste de neutre 12 est ici de même nature que celle de la piste de phase 11. Cependant bien qu’une segmentation soit nécessaire pour des raisons mécaniques (dilatation), le niveau de rigidité diélectrique entre segments n’est pas nécessairement aussi élevé que celui entre segments de la piste de phase 11.
La piste de neutre 12 circule parallèlement à la piste de phase 11 , sur un premier côté de celle-ci. Le bord latéral de la piste de phase 11 et le bord latéral de la piste de neutre 12, qui sont en regard l’un de l’autre, sont espacés d’une première distance de 15 cm environ.
La piste de protection 13 est constituée d’une pluralité de segments métalliques interconnectés entre eux.
La piste de protection 13 est disposée parallèlement à la piste de phase 11 , sur un second côté de celle-ci opposé au premier côté de la piste de phase 11 comportant la piste de neutre 12.
Le bord latéral de la piste de phase 11 et le bord latéral de la piste de protection 13, qui sont en regard l’un de l’autre, sont espacés d’une seconde distance de 15 cm environ.
La fonction de la piste de protection 13 est de constituer, sur le second côté, un moyen de collecte des électrons d’un courant de fuite provenant de la piste conductrice de phase 11.
Les fuites de courant vers le premier côté sont collectées par la piste de neutre 12.
Dans le mode de réalisation envisagé, la largeur de la piste de protection 13 est d’environ 1 cm.
Avec ce choix particulier de valeurs pour les dimensions transversales des différentes pistes et de leur espacement mutuel, la partie présente au sol, telle que présentée ci-dessus, du système d’alimentation par le sol 10 présente une largeur totale sur la chaussée d’environ 50 cm. Cette largeur totale est choisie pour rester inférieure à l’entraxe du plus petit véhicule électrique non-guidé susceptible de circuler sur la chaussée 2 et d’utiliser le système 10.
Lorsque la piste de phase 11 est connectée à la source de puissance, toute fuite de courant, due par exemple à la présence d’une flaque ou d’un film d’eau sur la surface de la chaussée, est collectée sur le premier côté par la piste de neutre 12 et sur le second côté par la piste de protection 13. Cela empêche que la portion de la surface de la chaussée portée à un tel potentiel élevé ne s’étende latéralement au-delà de la largeur du système d’alimentation par le sol 10. En choisissant la largeur totale du système d’alimentation par le sol 10 inférieure à l’entraxe du plus petit véhicule autorisé à circuler sur la chaussée 2 et propre à utiliser le système 10, on garantit que si un piéton se trouve latéralement sur le premier ou le second côté d’un segment de la piste de phase 11 , mais au-delà soit de la piste de neutre 12 soit de la piste de protection 13, le piéton ne sera pas électrocuté si ce segment est porté à un potentiel élevé.
Pour faciliter la mise en place du système 10, celui-ci comporte un ensemble de support des différentes pistes décrit par exemple dans la demande FR 1452525.
La zone de détection Z1 associée au capteur d’obstacles avant 3 comprend, dans un mode de réalisation, la portion d’un segment 11.i située à l’avant du camion
1 et non recouverte par le véhicule 1 quand il est localisé sur le segment 11.i. La zone de détection Z1 associée au capteur d’obstacles avant 3 comprend, dans un mode de réalisation, au moins une portion d’un segment 11.i située à l’avant du véhicule et non recouverte par le véhicule 1 quand ce dernier est localisé sur le segment 11.i.
Similairement, la zone de détection Z2 associée au capteur d’obstacles arrière
2 comprend, dans un mode de réalisation la (ou au moins une) portion d’un segment 11.i située à l’arrière du camion 1 et non recouverte par le véhicule 1 quand ce dernier est localisé sur le segment 11.i
Ces dispositions sont obtenues par choix de l’endroit de montage des capteurs 2, 3 sur le camion 1 et le réglage des paramètres de détection des capteurs 2, 3. Chaque segment 11.i de la pluralité de segments est connecté électriquement, via un câble feeder 15.i et une unité électronique de commande 31. i dédiée, alternativement soit à une ligne d’alimentation 30. i connectée à une source de puissance électrique400, soit au potentiel du retour courant.
L’unité de commande 31 .i comporte un bloc électronique de détection de présence 520. i, un bloc électronique de détermination de vitesse 521. i, un bloc électronique de commande 522. i et un bloc commutateur 523. i.
Dans un mode de réalisation, la longueur des zones de détection Z1 , Z2 est calculée en fonction de la vitesse maximale du véhicule alimenté par le sol (par exemple 90km/h), et avantageusement des temps cumulés de détection et d’analyse des obstacles par les capteurs et/ou de traitement par le bloc de traitement 7 et/ou d’arrêt T de l’émission et/ou de coupure de l’alimentation par le sol par l’unité de commande 31. i et la largeur des zones de détection Z1 , Z2 correspond à celle de la voie de circulation sur laquelle circule le véhicule 1.
La source de puissance électrique 400 est adaptée pour délivrer une tension d’alimentation Vs, par exemple de 750 V DC. Par exemple, la source 400 est une sous-station électrique convertissant un courant alternatif haute tension en un courant continu basse tension (750V DC). De façon connue, une antenne 52. i, dite antenne de détection, est disposée au niveau de chaque segment 11.i. L’antenne de détection 52. i circule dans la chaussée 2, pour former une boucle, dite boucle de détection, autour du segment 11.i (exclusivement autour du segment 11.i, i.e. sans englober de partie de segments qui lui sont adjacents), de manière à détecter la présence d’un véhicule au-dessus du segment 11.i. Plus précisément, elle circule dans des canaux longitudinaux prévus dans chacun des bords latéraux du profilé de support de la piste de phase.
Chaque antenne 52. i est propre à capter le signal émis par le bloc émetteur 4, lorsque le patin 5 passe à proximité, par exemple à moins de 15 cm environ de l’antenne 52. i et à générer un signal induit correspondant. Le signal correspondant généré au sein de l’antenne de détection 52. i est appliqué via un câble d’antenne
16.1 en entrée du bloc de détection de présence 520. i de l’unité de commande 31.i.
Le signal s généré par l’antenne 52. i correspond au signal émis par le bloc émetteur 4 du véhicule 1 , convolué avec une fonction correspondant à la forme de l’antenne et à la vitesse instantanée du véhicule. Dans le cas présent, le signal s comporte un front montant correspondant à l’arrivée du véhicule à moins de 15 cm de l’antenne, un plateau tant que le véhicule est encore au-dessus de l’antenne, puis un front descendant indiquant qu’il s’en éloigne.
Le bloc de détection de présence 520. i est adapté pour déterminer à tout instant si un véhicule est présent ou non au-dessus du segment 11.i, en fonction du signal courant fourni par l’antenne de détection 52. i. Le bloc de détection de présence 520. i est adapté pour transmettre au bloc de commande 522. i une information (PRES) indiquant la présence d’un signal dans l’antenne 52. i tel qu’induit par le signal émis par le bloc émetteur 4, et indiquant une information (NON PRES) indiquant l’absence d’un tel signal dans l’antenne 52. i, dès qu’il la détecte.
Le bloc de détermination de vitesse 521. i est adapté pour déterminer la vitesse V d’un véhicule 1 situé sur le segment 11 .i : différentes méthodes peuvent être mises en oeuvre pour ce faire, utilisant ou non le signal émis par le bloc émetteur 4, par exemple à l’aide d’une boucle d’antenne de vitesse située au niveau du segment 11 .i-1 ou d’un autre type de capteur de vitesse.
Le bloc de commande 522. i est adapté pour vérifier un ensemble de conditions et pour, en fonction de ces conditions, commander le bloc commutateur
523.1 pour connecter le segment 11.i sélectivement soit à la source de puissance électrique 30 à la tension Vs, soit au retour courant. Parmi ces conditions, il est adapté pour vérifier qu’une vitesse V transmise par le bloc de détermination de vitesse 521 .i est bien comprise dans un intervalle de valeurs autorisée, i.e. bien comprise entre une valeur prédéterminée Vi et une valeur prédéterminée V2, avec Vi<V2, par exemple Vi égale à 30 km/heure, et V2 = 90 km/heure.
Le bloc de commande 522. i est en outre adapté pour, dès qu’il reçoit une information de type PRES du bloc de détection de présence 520. i (indiquant donc, étant donné ce qui précède, la présence d’un véhicule 1 sur le segment 11.i cumulée à l’absence d’obstacles identifiés) et après avoir vérifié que la vitesse courante V du véhicule est bien comprise entre Vi et V2, commander le bloc commutateur 523. i de manière à connecter le segment 11.i à la source de puissance électrique 400 et informer le bloc de gestion d’énergie 110 de ladite connexion.
Le bloc de commande 522. i est en outre adapté pour, dès qu’il reçoit une information de type NON PRES du bloc de détection de présence 520. i (indiquant qu’aucun véhicule n’est présent sur le segment 11.i ou alors qu’un obstacle a été détecté par les capteurs 2, 3 d’un véhicule présent sur le segment 11.i), commander le bloc commutateur 523. i pour connecter le segment 11.i au retour courant et informer ainsi le bloc de gestion d’énergie 110 de la déconnection.
Dans un mode de réalisation, l’unité de commande 31. i comprend une mémoire et un processeur. Ladite mémoire comporte des instructions logicielles qui lorsqu’elles sont exécutées par le processeur, mettent en oeuvre certaines au moins des étapes de l’ensemble 100 d’étapes indiquées ci-dessous en référence à la figure 5. Ainsi, dans un tel mode de réalisation, le bloc électronique de détection de présence 520. i, le bloc électronique de détermination de vitesse 521. i et/ou le bloc électronique de commande 522. i comportent des briques logicielles.
Tous les blocs commutateurs 523. i, i = 1 à N, de la chaussée 2 sont commandés par défaut de manière à ce que les segments 11.i soient reliés au potentiel non dangereux du retour courant de traction, et ce tant qu’aucun véhicule n’est détecté sur aucun de ces segments.
Considérons qu’un véhicule 1 , par exemple le camion 1 s’engage dans le sens des i croissant sur la chaussée 2 et qu’il arrive alors sur le segment 11 .i.
Dans une étape 101 , les opérations suivantes ont lieu.
Les capteurs d’obstacles 2 et 3 du véhicule 1 surveillent les zones Z1 et Z2 et vérifient qu’aucun obstacle ne surgit dans ces zones. Le bloc émetteur 4 du véhicule 1 émet son signal continu. L’antenne de détection 52. i au niveau du segment 11.i génère un signal s sous l’effet de la proximité du bloc émetteur 4 du camion 1 . Le bloc de détection de présence 520. i, en fonction du signal s reçu, transmet une information PRES au bloc de commande 522. i. Le bloc de détermination de vitesse 521.i détermine la valeur V de la vitesse du véhicule 1. La valeur de la vitesse déterminée V est transmise au bloc de commande 522. i par le bloc de détermination de vitesse 521. i.
Le bloc de commande 522. i vérifie alors que la valeur de la vitesse V est bien comprise entre Vi et V2. Dans le cas positif, et étant donné qu’une information PRES a été reçue (ce qui signifie qu’aucun obstacle n’a été signalé comme actuellement présent sur le segment 11.i par les capteurs d’obstacles 2 et 3 et que le véhicule 1 est situé sur le segment 11.i), le bloc commutateur 523. i est commandé par le bloc de commande 522. i pour connecter le segment 11.i à la source de puissance électrique 400 à la tension Vs, portant ainsi le segment 11 .i à la tension d’alimentation Vs.. Le moyen de collecte 5 du camion 1 , frottant simultanément sur les pistes de phase 11 et de neutre 12, capte le courant d’alimentation et renvoie le courant de retour traction.
Le bloc de gestion d’énergie 110 pilote alors l’alimentation des éléments embarqués en répartissant ce courant d’alimentation capté.
On notera qu’au cas où l’une de ces conditions n’aurait pas été remplie, le bloc commutateur 523. i serait resté commandé de manière à raccorder le segment 11 .i au potentiel de retour courant de traction.
Considérons qu’un obstacle surgit alors dans la zone Z1 ou Z2. Dans une étape 102, le capteur 2 ou 3 associée à la zone dans lequel l’obstacle a surgi détecte cet obstacle (et détermine sa catégorie le cas échéant), puis délivre une alerte indiquant qu’un obstacle a été identifié (et le cas échéant sa catégorie) au bloc de traitement 7, qui commande alors l’arrêt de l’émission du signal radio par le bloc émetteur 4.
L’antenne de détection 52. i au niveau du segment 11 .i ne génère alors plus de signal s sous l’effet de la proximité du bloc émetteur 4 du camion 1 puisque ce dernier n’émet plus. Le bloc de détection de présence 520. i transmet en conséquence une information NON PRES au bloc de commande 522. i, qui commande alors le bloc commutateur 523. i pour déconnecter le segment de la source de tension Vs et pour connecter le segment 11 .i au potentiel de terre. Le bloc de commande 522. i informe le bloc de gestion d’énergie 110 de ladite déconnection. Le bloc de gestion d’énergie 110 commande par exemple la fourniture d’alimentation par un système alternatif embarqué, par exemple un système de batteries et pilote l’alimentation des éléments embarqués en fonction de ce système. Dans un mode de réalisation, il peut aussi commander le bloc 9 de pilotage de patin pour remonter le patin le cas échéant (qui devra alors être descendu dès que le segment sur lequel se situe le véhicule 1 sera à nouveau alimenté par Vs).
Dans une étape 103, qui commence à l’issue d’une temporisation T prédéterminée (ou bien dans un autre mode de réalisation, qui commence dès que disparaît l’alerte de détection d’obstacles, le bloc de traitement 7 ré-autorise rémission par le bloc émetteur 4), le bloc émetteur 4 procède à nouveau à l’émission de son signal et comme indiqué dans l’étape 101 , sous réserve d’une valeur de vitesse courante présente dans la plage autorisée et de la présence du véhicule 1 sur le segment 11 .i, ce dernier est réalimenté à la tension Vs suite à la commande de basculement du bloc commutateur 523. i par le bloc de commande 522. i.
Dans un mode de réalisation, l’alerte de présence d’obstacle et sa catégorie sont transmises par le bloc de traitement 7, par exemple par communication radio, à un poste de contrôle distant.
Ainsi au fur et à mesure que le véhicule 1 se déplace, tant qu’il n’y a pas d’obstacles et que la vitesse est conforme à la plage autorisée, les différents segments de la piste de phase 11 sont ainsi successivement activés en synchronisation avec le déplacement de la voiture 1 le long de la chaussée 2. Il est à noter que les segments 11.i sont alimentés successivement, de sorte qu’un seul segment ou éventuellement deux segments sont au potentiel de 750 V à un instant donné.
Comme indiqué ci-dessus, le potentiel auquel les segments sont portés est sélectionné en fonction de la vitesse du véhicule 1 et de sa position. Si un obstacle est détecté dans une des zones Z1 , Z2, la mise sous tension d’alimentation d’un segment sur lequel est situé le véhicule 1 est stoppée.
La présence du véhicule sur un segment est contrôlée en permanence et il est mis fin à l’alimentation d’un segment dès qu’une absence de véhicule sur le segment est détectée.
Si le véhicule électrique non guidé 1 est pris dans un embouteillage et circule à faible allure (vitesse inférieure à Vi) ou circule trop rapidement (vitesse supérieure à V2), le potentiel électrique auquel est portée le segment de la piste de phase 11 sur lequel il est situé est nul, sans risque pour un piéton d’être électrocuté. Si le véhicule électrique non guidé 1 circule normalement à une vitesse comprise entre Vi et V2 et qui est associée à la section de la chaussée sur laquelle est engagé le véhicule 1 , le potentiel électrique auquel est porté le segment de la piste de phase sur lequel se situe le véhicule électrique non guidé est élevé et correspond à la tension d’alimentation Vs. Ce potentiel électrique élevé permet de transférer une puissance importante au véhicule électrique non guidé, compatible avec le fonctionnement de ses moyens électriques principaux. Dès qu’un obstacle présentant un risque est détecté, le segment est ramené à un potentiel nul.
Dans une variante, le potentiel nul est remplacé par un potentiel faible, i.e. ne présentant pas de risque d’électrocution, typiquement inférieur à 60V.
La figure 3 illustre une situation de circulation sur la chaussée de la figure 1 avec un système d’alimentation selon l’invention : le camion 1 circule sur le segment 11.i à une vitesse autorisée, des véhicules autres 44 et 45 circulent dans une voie de circulation parallèle à celle du camion 1 et aucun obstacle ne figure dans les zones Z1 , Z2 : le segment 11.i est donc alimenté à la tension Vs (les portions du segment 11.i ainsi alimenté situées devant et derrière le camion 1 sont représentées de façon hachurée).
La figure 4 illustre une autre situation de circulation sur la chaussée de la figure 1 avec un système d’alimentation selon l’invention : le camion 1 circule sur le segment 11.i à une vitesse autorisée, des véhicules autres 47 et 49 circulent à proximité du camion 1 , ainsi que des piétons 48, 46. Le piéton 48 étant détecté comme obstacle dans la zone Z2, le segment 11 .i n’est pas alimenté à la tension Vs.
Dans un mode de réalisation, le capteur avant 3 (et/ou dans un mode de réalisation le capteur arrière 2) surveille en outre une zone Z au-delà de la zone qui lui est associée, ici Z1 , couvrant les voies parallèles devant le camion 1 et identifie comme seuls obstacles donnant lieu à alerte un sous-ensemble des catégories, par exemple uniquement les piétons. Dans un tel cas, en référence à la figure 4, les piétons 46 auraient aussi été détectés comme obstacles donnant lieu à l’interruption de l’alimentation Vs.
Dans un autre mode de réalisation, le bloc électronique de détermination de vitesse 521. i et/ou le bloc électronique de commande 522. i est réalisé sous forme d’un composant logique programmable, tel qu’un FPGA (de l’anglais Field Programmable Gâte Array), ou encore sous forme d’un circuit intégré dédié, tel qu’un ASIC (de l’anglais Applications Spécifie Integrated Circuit).
De nombreuses variantes de réalisation du procédé d’utilisation du système d’alimentation par le sol sont envisageables. Dans des modes de réalisation, le système d’alimentation par le sol comporte, à la place ou en plus des capteurs embarqués, un ensemble de détecteurs d’obstacle extérieur au véhicule, par exemple basé sur un système de caméras disposés le long des routes, permettant de détecter si un obstacle est présent sur un segment.
Dans le mode de réalisation courant, dès qu’un obstacle est identifié, rémission du signal de présence est stoppée par le bloc émetteur embarqué. Dans un autre mode de réalisation alternatif, l’information de présence d’obstacles ne donne pas lieu à l’arrêt de l’émission par le bloc émetteur embarqué, mais à la place est fournie par exemple par voie de télécommunication sans fil à l’unité de commande 31 .i. Et cette dernière commande alors le bloc commutateur 523. i de manière à connecter le segment 11 .i à la source de puissance électrique 400 que si à la fois V est dans la plage requise, l’information PRES est reçue et aucune information de présence d’obstacles n’est reçue par l’unité de commande 31.i.
Dans le mode de réalisation décrit plus haut, le bloc de détection de présence 520. i détecte si un véhicule électrique non guidé 1 est présent sur un segment.
Dans un autre mode de réalisation, il détecte si un véhicule électrique non guidé 1 est présent ou non sur un segment ou bien à proximité immédiate d’un segment ou non (par exemple, « à proximité immédiate » signifie à une distance inférieure à 3 mètres du segment, de préférence inférieure à 1 m, de préférence de l’ordre de la dizaine de cm, suivant le sens de circulation sur la voie, c’est-à-dire que le véhicule se dirige vers le segment et est à une distance inférieure à 3 mètres du segment, de préférence inférieure à 1 m, de préférence de l’ordre de la dizaine de cm), ledit segment étant alors déconnecté de la source de tension dès lors qu’aucun véhicule électrique non guidé n’a été déterminé à proximité immédiate dudit segment ou sur ledit segment, le segment étant alors connecté en cas de détection de véhicule sous réserve qu’aucun obstacle ne soit détecté.
Et dans un mode de réalisation, l’unité de commande est adaptée pour, dès qu’un obstacle est détecté à proximité de - ou sur - une portion d’un segment située devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment, et/ou à proximité de - ou sur - une portion dudit segment située derrière ledit véhicule situé sur ledit segment, déconnecter alors ledit segment de la source de tension.
Le sens de l’expression « à proximité » dépend ici de la longueur de la zone de détection des capteurs 2, 3 qui dépend de la vitesse maximale du véhicule alimenté par le sol (90km/h), et avantageusement des temps cumulés de détection et d’analyse des obstacles par les capteurs. Avantageusement, dans un mode de réalisation, « à proximité » signifie à une distance inférieure à 11 mètres, de préférence inférieure à 3 mètres, tandis que la longueur de la zone de détection est par exemple inférieure à 21 m de préférence inférieure à 14 mètres.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d’alimentation par le sol (10) pour des véhicules électriques non guidés (1), ledit système ayant une paire de pistes d’alimentation comportant une piste conductrice dite de phase (11) adaptée pour être portée à une tension d’alimentation, et une piste conductrice dite de neutre (12) pour le retour du courant, la piste de phase étant constituée d’une pluralité de segments (11.i) n° i, i = 1 à N, disposés bout à bout, chaque segment étant isolé électriquement de ses voisins, dans lequel le système comporte : une source de tension (400) propre à délivrer une tension d’alimentation (Vs) ; un bloc de détection de présence (520. i) pour déterminer si un véhicule électrique non guidé (1) est présent sur ou à proximité immédiate d’un segment ou non ; un bloc de commande (31 .i) pour sélectivement connecter un segment à la source de tension, sélectivement déconnecter ledit segment de la source de tension, ledit bloc de commande étant adapté pour ne connecter un segment à la source de tension que si un véhicule électrique non guidé a été déterminé à proximité immédiate dudit segment ou sur ledit segment et pour déconnecter ledit segment de la source de tension si aucun véhicule électrique non guidé n’a été déterminé à proximité immédiate dudit segment ou sur ledit segment ; ledit système étant caractérisé en ce qu’il est adapté pour déterminer si un obstacle situé :
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment, et/ou
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située derrière ledit véhicule situé sur ledit segment, est détecté et en ce que le bloc de commande est adapté pour, s’il est déterminé par ledit système qu’un tel obstacle est détecté: déconnecter alors ledit segment de la source de tension.
2. Système d’alimentation selon la revendication 1 , comprenant un ensemble de détecteur(s) d’obstacle embarqué dans le véhicule électrique non guidé (1) et comportant un capteur situé à l’avant dudit véhicule (1) et/ou un capteur situé à l’arrière dudit véhicule, ledit ensemble étant adapté pour détecter si un obstacle est présent sur une portion de segment figurant dans une zone de capture du capteur en fonction des données capturées par le capteur.
3. Système d’alimentation selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le véhicule électrique non guidé (1) comprend un bloc émetteur de télécommunication sans fil adapté pour émettre un premier signal de présence, et dans lequel le bloc de détection de présence (520. i) est adapté pour déterminer si un véhicule électrique non guidé (1) est présent sur ou à proximité immédiate d’un segment en fonction d’un second signal de présence induit par ledit premier signal de présence dans une antenne formant une boucle autour dudit segment ; ledit système étant adapté pour, en cas de détection d’un obstacle :
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment, et/ou
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située derrière ledit véhicule situé sur ledit segment, commander l’arrêt de l’émission dudit premier signal de présence.
4. Système d’alimentation selon l’une quelconque des revendications précédentes, adapté pour, en cas de détection d’un obstacle :
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment, et/ou
- à proximité de ou sur, une portion d’un segment située derrière ledit véhicule situé sur ledit segment, commander un basculement sur un mode d’alimentation du véhicule autre que via ledit segment.
5. Système d’alimentation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bloc de commande est adapté pour, si un obstacle est détecté :
- à proximité de ou sur, une portion d’un segment située devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment , et/ou
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située derrière ledit véhicule situé sur ledit segment, déconnecter alors ledit segment de la source de tension pendant une durée de temporisation, puis reconnecter ledit segment de la source de tension à l’issue de ladite durée.
6. Système d’alimentation selon la revendication 5, adapté pour déterminer la durée de temporisation en fonction du type d’obstacle couramment présent sur ladite portion de segment.
7. Procédé d’alimentation par le sol pour des véhicules électriques non guidés (1), dans un système d’alimentation par le sol (10) ayant une paire de pistes d’alimentation comportant une piste conductrice dite de phase (11) portée à une tension d’alimentation, et une piste conductrice dite de neutre (12) pour le retour du courant, la piste de phase étant constituée d’une pluralité de segments (11.i) n° i, i = 1 à N, disposés bout à bout, chaque segment étant isolé électriquement de ses voisins, selon lequel les étapes suivantes sont mises en oeuvre : détermination, par un bloc électronique de détection de présence (520. i) de si un véhicule électrique non guidé (1) est présent sur ou à proximité immédiate d’un segment ou non ; mise en oeuvre sélectivement, par un bloc de commande (31. i), d’une connexion d’un segment à une source de tension (400) délivrant une tension d’alimentation (Vs) uniquement si un véhicule électrique non guidé a été déterminé à proximité immédiate dudit segment ou sur ledit segment, et d’une déconnexion dudit segment de la source de tension si aucun véhicule électrique non guidé n’a été déterminé à proximité immédiate dudit segment ou sur ledit segment ; ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend l’étape suivante mise en oeuvre par le bloc de commande : si un obstacle est détecté :
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment, et/ou
- à proximité de, ou sur une, portion d’un segment située derrière ledit véhicule situé sur ledit segment, déconnecter alors ledit segment de la source de tension.
8. Procédé d’alimentation selon la revendication 7, selon lequel un ensemble de détecteur(s) d’obstacle est embarqué dans le véhicule électrique non guidé (1) et comporte un capteur situé à l’avant dudit véhicule (1) et/ou un capteur situé à l’arrière dudit véhicule, ledit ensemble détectant si un obstacle est présent sur une portion de segment figurant dans une zone de capture du capteur en fonction des données capturées par le capteur.
9. Procédé d’alimentation selon la revendication 7 ou 8, comprenant les étapes suivantes :
- émission par un bloc émetteur de télécommunication sans fil embarqué dans le véhicule électrique non guidé (1) d’un premier signal de présence, et détermination par le bloc de détection de présence (520. i) qu’un véhicule électrique non guidé (1) est présent ou à proximité immédiate d’un segment en fonction d’un second signal de présence induit par ledit premier signal de présence dans une antenne formant une boucle autour dudit segment ;
- commande de l’arrêt de l’émission dudit premier signal de présence en cas de détection d’un obstacle :
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment, et/ou
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située derrière ledit véhicule situé sur ledit segment.
10. Procédé d’alimentation selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, comprenant une étape de commande d’un basculement sur un mode d’alimentation du véhicule autre que via ledit segment, en cas de détection d’un obstacle
- à proximité de, ou sur, une portion d’un segment située devant un véhicule électrique non guidé situé sur ledit segment, et/ou
- à proximité de ou sur, une portion d’un segment située derrière ledit véhicule situé sur ledit segment.
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