FR2848602A1 - Motorization system for auxiliary equipment on motor vehicle, uses reversible electromechanical converter coupled to engine and reversible electric converter between electromechanical converter and battery to supply ancillary - Google Patents

Motorization system for auxiliary equipment on motor vehicle, uses reversible electromechanical converter coupled to engine and reversible electric converter between electromechanical converter and battery to supply ancillary Download PDF

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Abstract

The vehicle has an engine (1) coupled to a reversible three-phase electrical converter (2), an electrical storage (9), a reversible AC-DC converter (8) between the engine converter (2) and the storage (9), and a controller (10). The ancillary equipment (11) is supplied from the engine converter and coupled (14) to the controller (10) to adjust operation when the ancillary equipment is activated.

Description

La présente invention concerne un système deThe present invention relates to a system for

motorisation d'un véhicule.motorization of a vehicle.

Plus particulièrement, l'invention concerne un système de motorisation qui comporte - un moteur thermique; - un convertisseur électrique réversible d'énergie électrique en énergie mécanique, triphasé, mécaniquement accouplé au moteur thermique; - des moyens de stockage d'énergie électrique - un convertisseur électrique réversible interposé entre le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique et les moyens de stockage d'énergie et apte à convertir une tension alternative triphasée en au moins une tension continue et inversement, et - une unité de contrôle et de commande de ces différents organes.  More particularly, the invention relates to a motorization system which comprises - a heat engine; a reversible electric converter of electrical energy into mechanical energy, three-phase, mechanically coupled to the heat engine; - Electrical energy storage means - a reversible electrical converter interposed between the reversible converter of electrical energy into mechanical energy and the energy storage means and adapted to convert a three-phase AC voltage into at least one DC voltage and vice versa , and - a unit of control and control of these different organs.

Par convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique, on entend une machine électrique réversible, en ce sens qu'elle est apte à fonctionner en 20 alternateur, en étant entraînée par exemple par le moteur thermique du véhicule et en moteur électrique, par exemple pour démarrer le moteur thermique ou fournir un couple supplémentaire d'assistance au moteur thermique pour assurer la propulsion du véhicule.  By reversible converter of electrical energy into mechanical energy is meant a reversible electric machine, in that it is able to operate as an alternator, being driven for example by the engine of the vehicle and electric motor, for example to start the engine or provide additional torque assistance to the engine to propel the vehicle.

De nombreux véhicules tels que par exemple des bus à usage principalement urbain, sont également pourvus de différents équipements dont certains présentent des puissances de l'ordre du kilowatt ou de plusieurs kilowatts.  Many vehicles such as buses for mainly urban use, are also provided with various equipment, some of which have powers of the order of one kilowatt or several kilowatts.

Du fait de l'importance de cette puissance, ces 30 équipements, qui sont appelés " équipements auxiliaires ", sont mécaniquement accouplés au moteur thermique du véhicule, par l'intermédiaire par exemple de courroies et de poulies correspondantes.  Due to the importance of this power, these equipments, which are called "ancillary equipment", are mechanically coupled to the engine of the vehicle, for example through corresponding belts and pulleys.

On conçoit cependant que de telles structures présentent un certain nombre d' inconvénients, notamment en raison de problèmes d'implantation de ces équipements autour du moteur du véhicule.  However, it is conceivable that such structures have a certain number of disadvantages, in particular because of the problems of implantation of these devices around the engine of the vehicle.

A titre d'exemple, on peut citer un climatiseur de véhicule dont le compresseur est entraîné par le moteur thermique, par l'intermédiaire de poulies et d'une courroie.  As an example, there may be mentioned a vehicle air conditioner whose compressor is driven by the engine, by means of pulleys and a belt.

Un tel compresseur est alors relié par l'intermédiaire de canalisations de grandes longueurs, aux 10 autres éléments de ce climatiseur.  Such a compressor is then connected via long pipes to the other elements of this air conditioner.

On a alors tenté de résoudre ces problèmes en remplaçant l'accouplement mécanique de l'équipement auxiliaire par des moyens de motorisation électriques de celui-ci. Ainsi, par exemple, on a tenté de remplacer un système à poulies et courroie d'entraînement par exemple d'un compresseur de climatiseur, ou d'autres équipements auxiliaires du véhicule, par un moteur électrique d'entraînement de ce compresseur, mais l'on s'est alors 20 heurté à des problèmes d'insuffisance notamment de capacité des moyens de stockage d'énergie électrique du véhicule, pour assurer l'alimentation de tels équipements auxiliaires, ceux-ci présentant une puissance trop importante.  We then tried to solve these problems by replacing the mechanical coupling of the auxiliary equipment by means of electric motorization thereof. Thus, for example, an attempt has been made to replace a pulley and drive belt system, for example an air conditioner compressor or other auxiliary equipment of the vehicle, with an electric drive motor of this compressor, but the The problems of insufficiency, in particular with the capacity of the means for storing the electrical energy of the vehicle, have thus been encountered in order to supply such auxiliary equipment, which has an excessively high power.

Le but de l'invention est de résoudre ces problèmes. 25 A cet effet, l'invention a pour objet un système de motorisation d'un véhicule, du type comprenant - un moteur thermique; - un convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique, triphasé, mécaniquement accouplé au 30 moteur thermique - des moyens de stockage d'énergie électrique; - un convertisseur électrique réversible interposé entre le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique et les moyens de stockage d'énergie électrique et apte à convertir une tension alternative triphasée en au moins une tension continue et inversement - et une unité de contrôle et de commande de ces différents organes; caractérisé en ce qu'au moins un équipement auxiliaire triphasé du véhicule est également raccordé au convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique et est associé à des moyens de commande de son activation/désactivation et en ce que l'unité de contrôle et 10 de commande est raccordée à ces moyens de commande pour déterminer l'état d'activation/désactivation de cet équipement, afin: - lorsque l'équipement auxiliaire est désactivé, de contrôler le fonctionnement des différents organes selon 15 un premier mode de fonctionnement dans lequel le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique fonctionne de manière classique, en moteur électrique ou en alternateur; et - lorsque l'équipement auxiliaire est activé, de 20 contrôler le fonctionnement des différents organes selon un second mode de fonctionnement dans lequel le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique fonctionne en alternateur d'alimentation de l'équipement auxiliaire. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de ce système de motorisation: - l'équipement auxiliaire est un climatiseur du véhicule dont un compresseur est entraîné par un moteur électrique triphasé raccordé au convertisseur réversible 30 d'énergie électrique en énergie mécanique; - l'unité de contrôle et de commande est adaptée pour couper le moteur thermique du véhicule en cas d'arrêt prolongé de celui-ci et pour redémarrer ce moteur lorsque le conducteur du véhicule agit sur une commande de celui-ci.  The object of the invention is to solve these problems. For this purpose, the subject of the invention is a motorization system for a vehicle, of the type comprising: a heat engine; a reversible converter of electrical energy into mechanical energy, three-phase, mechanically coupled to the heat engine; means for storing electrical energy; a reversible electric converter interposed between the reversible converter of electrical energy into mechanical energy and the electrical energy storage means and capable of converting a three-phase alternating voltage into at least one DC voltage and vice versa; and a control and control unit. control of these different organs; characterized in that at least one three-phase auxiliary equipment of the vehicle is also connected to the reversible converter of electrical energy into mechanical energy and is associated with control means of its activation / deactivation and in that the control unit and 10 The control device is connected to these control means to determine the activation / deactivation state of this equipment, in order: - when the auxiliary equipment is deactivated, to control the operation of the various components according to a first operating mode in which the reversible converter of electrical energy into mechanical energy operates in a conventional manner, in an electric motor or in an alternator; and when the auxiliary equipment is activated, to control the operation of the various members according to a second mode of operation in which the reversible converter of electrical energy into mechanical energy operates as a supply alternator of the auxiliary equipment. According to other advantageous features of this motorization system: the auxiliary equipment is an air conditioner of the vehicle of which a compressor is driven by a three-phase electric motor connected to the reversible converter 30 of electric energy into mechanical energy; - The control unit and control is adapted to cut the engine of the vehicle in case of prolonged shutdown thereof and to restart the engine when the driver of the vehicle acts on a control thereof.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé, qui représente un système synoptique illustrant la structure et 5 le fonctionnement d'un système de motorisation selon l'invention.  The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawing, which represents a synoptic system illustrating the structure and operation of a motorization system. according to the invention.

On reconnaît en effet sur cette figure, un système de motorisation d'un véhicule qui comporte, de façon classique, un moteur thermique désigné par la référence 10 générale 1 qui est associé et mécaniquement accouplé à un convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique. Dans l'exemple illustré, ce convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique est plus précisément un alterno-démarreur triphasé.  In this figure, a motorization system of a vehicle which comprises, in a conventional manner, a heat engine designated by the general reference 1 which is associated and mechanically coupled to a reversible converter of electrical energy into mechanical energy is recognized in this figure. . In the illustrated example, this reversible converter of electrical energy into mechanical energy is more precisely a three-phase alternator-starter.

Cet alterno-démarreur est désigné par la référence générale 2 et cet ensemble moteur thermique et alternodémarreur est raccordé par exemple à une boîte de vitesses 3 reliée aux roues motrices du véhicule.  This alternator-starter is designated by the general reference 2 and this set of heat engine and alternator starter is connected for example to a gearbox 3 connected to the drive wheels of the vehicle.

Le moteur thermique 1 est également associé de façon 20 classique à un alternateur désigné par la référence générale 4, par l'intermédiaire d'un mécanisme à courroie et poulies, désigné par la référence générale 5.  The heat engine 1 is also conventionally associated with an alternator designated by the general reference 4, via a belt and pulley mechanism, designated by the general reference 5.

De façon classique, la sortie de cet alternateur est reliée à des moyens de stockage d'énergie électrique 6, tels 25 qu'une batterie de stockage d'énergie électrique du véhicule, permettant d'assurer l'alimentation de divers équipements électriques de faible puissance, tels que ceux désignés par la référence 7 sur cette figure, ces équipements étant appelés de façon générale, des 30 " équipements de servitude " et comprenant par exemple des moyens d'éclairage du véhicule, etc...  Conventionally, the output of this alternator is connected to electrical energy storage means 6, such as a battery for storing electrical energy of the vehicle, making it possible to supply various low-voltage electrical equipment. power, such as those designated by the reference 7 in this figure, these equipment being generally called "service equipment" and comprising for example lighting means of the vehicle, etc ...

En règle générale, ces équipements de servitude présentent une puissance inférieure à 0,5 kw.  In general, these service equipment have a power of less than 0.5 kw.

Dans le système selon l'invention, l'alternodémarreur 2 est formé par une machine asynchrone triphasée, raccordée à travers un convertisseur 8 à des moyens de stockage d'énergie électrique à courant continu 9, constitués également par exemple par une batterie.  In the system according to the invention, the alternator starter 2 is formed by a three-phase asynchronous machine, connected through a converter 8 to DC electrical energy storage means 9, also constituted for example by a battery.

Le convertisseur 8 est en fait un convertisseur réversible apte à convertir une tension alternative triphasée en sortie de l'alternodémarreur 2, en une tension continue de charge des moyens de stockage d'énergie 9, 10 lorsque l'alterno-démarreur fonctionne en alternateur, et inversement une tension continue délivrée par les moyens de stockage d'énergie 9, en une tension alternative triphasée d'alimentation de l'alterno-démarreur lorsque celui-ci fonctionne en moteur.  The converter 8 is in fact a reversible converter capable of converting a three-phase AC voltage at the output of the alternator starter 2, into a DC charging voltage of the energy storage means 9, 10 when the alternator-starter operates as an alternator. and conversely, a DC voltage delivered by the energy storage means 9, to a three-phase alternating voltage for supplying the alternator-starter when the latter is operating as a motor.

Une unité de contrôle et de commande 10 raccordée à ces différents organes permet d'en assurer la commande de façon classique.  A control and control unit 10 connected to these various members makes it possible to control them in a conventional manner.

Ainsi, par exemple, lors du démarrage du moteur thermique du véhicule, l'alterno-démarreur fonctionne en 20 moteur électrique alimenté à partir des moyens de stockage d'énergie électrique 9, par l'intermédiaire du convertisseur 8. Ceci permet alors de lancer le moteur thermique.  Thus, for example, when starting the thermal engine of the vehicle, the alternator-starter operates as an electric motor powered from the electrical energy storage means 9, via the converter 8. This then allows launching the engine.

Dans certaines phases de fonctionnement de ce moteur 25 thermique, notamment lorsqu'un couple important est demandé, l'alterno-demarreur 2 peut également être commandé en moteur de fourniture d'un couple d'assistance à la propulsion du véhicule. Lorsque le véhicule est à l'arrêt prolongé, c'est-à30 dire pendant une période de temps supérieure à un seuil prédéterminé par exemple, le moteur thermique peut être coupé par l'unité de contrôle et de commande, et ce pour des questions de réduction des rejets polluants dans l'environnement. Le redémarrage de ce moteur est alors provoqué par cette unité à la suite d'une action du conducteur du véhicule, par exemple en enclenchant une vitesse, etc..., de façon classique.  In certain operating phases of this thermal engine, particularly when a large torque is requested, the alternator-starter 2 can also be controlled as a motor for providing a vehicle assist torque. When the vehicle is at a prolonged stop, that is to say for a period of time greater than a predetermined threshold for example, the engine can be cut off by the control and command unit, and this for questions reduction of polluting discharges into the environment. The restart of this engine is then caused by this unit as a result of an action of the driver of the vehicle, for example by switching on a speed, etc., in a conventional manner.

Au moins un équipement dit " auxiliaire " triphasé du véhicule, est également raccordé à l'alterno-démarreur, en parallèle sur le convertisseur 8 et les moyens de stockage d'énergie 9.  At least one "auxiliary" three-phase equipment of the vehicle, is also connected to the alternator-starter, in parallel on the converter 8 and the energy storage means 9.

Cet équipement est désigné par la référence générale 10 11 sur cette figure et est par exemple formé par un climatiseur du véhicule.  This equipment is designated by the general reference 10 11 in this figure and is for example formed by an air conditioner of the vehicle.

Ce climatiseur comporte alors, de façon classique, un compresseur désigné par la référence générale 12 et un moteur électrique triphasé d'entraînement de celui-ci, 15 désigné par la référence générale 13.  This air conditioner then comprises, in a conventional manner, a compressor designated by the general reference 12 and a three-phase electric drive motor thereof, designated by the general reference 13.

Ce climatiseur est également associé à des moyens de commande de son activation/désactivation désignés par la référence générale 14 et comprenant par exemple un interrupteur ou des moyens de régulation de la température 20 dans le véhicule.  This air conditioner is also associated with control means of its activation / deactivation designated by the general reference 14 and comprising for example a switch or temperature control means 20 in the vehicle.

Ces moyens sont également raccordés à l'unité de contrôle et de commande 10, pour délivrer un signal d'informations relatif à cet état d'activation ou de désactivation de cet équipement à cette unité.  These means are also connected to the control and control unit 10, to deliver an information signal relating to this state of activation or deactivation of this equipment to this unit.

Si le climatiseur 11 est désactivé, l'unité de contrôle et de commande 10 pilote les différents organes.  If the air conditioner 11 is deactivated, the control and control unit 10 controls the various organs.

décrits précédemment, selon le premier mode de fonctionnement classique qui a été décrit, c'est-à-dire en faisant fonctionner l'alterno-démarreur en moteur de 30 démarrage du moteur thermique du véhicule, ou en alternateur par exemple lors de phases de freinage du véhicule pour assurer la recharge des moyens de stockage d'énergie électrique 9.  described above, according to the first conventional mode of operation which has been described, that is to say by operating the alternator-starter engine starting engine of the engine of the vehicle, or alternator for example during phases of braking of the vehicle to ensure the recharging of the electrical energy storage means 9.

On notera à cet égard, que des moyens de freinage électriques autres peuvent également être embarqués à bord du véhicule.  In this respect, it will be noted that other electrical braking means may also be loaded on board the vehicle.

Par contre, lorsque l'équipement auxiliaire il est 5 activé, l'unité de contrôle et de commande 10 pilote les différents organes décrits précédemment selon un second mode de fonctionnement dans lequel 1'alternodémarreur fonctionne uniquement en alternateur d'alimentation du moteur électrique triphasé 13 d'entraînement de cet équipement 10 auxiliaire 11.  On the other hand, when the auxiliary equipment is activated, the control and control unit 10 drives the various components described above according to a second mode of operation in which the alternator starts only as a supply alternator of the three-phase electric motor. 13 of this auxiliary equipment 11.

Ceci permet alors de résoudre les problèmes évoqués précédemment concernant les capacités insuffisantes des moyens de stockage d'énergie embarqués, dans la mesure o l'équipement auxiliaire est directement alimenté en 15 triphasé, à partir de la sortie de l'alterno-démarreur.  This then makes it possible to solve the problems mentioned above concerning the insufficient capacity of the on-board energy storage means, insofar as the auxiliary equipment is directly supplied with three-phase power, from the output of the alternator-starter.

Comme il est relié électriquement à l'alternodémarreur 2, l'équipement auxiliaire 11 peut être éloigné du moteur thermique 1, ce qui libère de la place autour de ce moteur thermique 1, conformément au but de l'invention.  As it is electrically connected to the alternator starter 2, the auxiliary equipment 11 can be moved away from the heat engine 1, which frees up space around this heat engine 1, in accordance with the purpose of the invention.

Parmi les avantages de l'invention, on notera que l'absence de moyens d'accouplement mécanique de l'équipement auxiliaire 11 au moteur thermique 1 se traduit par une économie. De plus, plusieurs véhicules peuvent être pourvus 25 d'alterno-démarreurs 2 identiques, de convertisseur 8 identiques et de moyens de stockage 9 identiques, tout en étant équipés d'équipements auxiliaires 1l qui diffèrent les uns des autres. Cela se traduit par une standardisation des véhicules. En outre, il est plus aisé de connecter un équipement auxiliaire électrique 11 à l'alterno-démarreur 2 que d'accoupler mécaniquement un équipement auxiliaire classique à un moteur thermique. Il est également plus aisé de retirer un équipement auxiliaire électrique 11 connecté à l'alterno-démarreur 2 qu'un équipement auxiliaire classique accouplé mécaniquement à un moteur thermique. Cela confère un caractère modulaire au système de motorisation selon l'invention. Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés et d'autres équipements auxiliaires peuvent être raccordés de cette façon à la sortie de l'alterno-démarreur.  Among the advantages of the invention, it will be noted that the absence of mechanical coupling means of the auxiliary equipment 11 to the heat engine 1 results in a saving. In addition, several vehicles may be provided with identical alternator-starters 2, 8 identical converter and storage means 9 identical, while being equipped with auxiliary equipment 11 which differ from each other. This results in standardization of vehicles. In addition, it is easier to connect an electrical auxiliary equipment 11 to the alternator-starter 2 than to mechanically couple a conventional auxiliary equipment to a heat engine. It is also easier to remove an electrical auxiliary equipment 11 connected to the alternator-starter 2 than conventional auxiliary equipment mechanically coupled to a heat engine. This confers a modular character to the motorization system according to the invention. Of course, other embodiments can be envisaged and other auxiliary equipment can be connected in this way to the output of the alternator-starter.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1- Système de motorisation d'un véhicule, du type comprenant: - un moteur thermique (1) - un convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique (2), triphasé, mécaniquement accouplé au 10 moteur thermique; - des moyens de stockage d'énergie électrique (9); - un convertisseur électrique réversible (8) interposé entre le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique (2) et les moyens de 15 stockage d'énergie électrique (9) et apte à convertir une tension alternative triphasée en au moins une tension continue et inversement; et une unité (10) de contrôle et de commande de ces différents organes; caractérisé en ce qu'au moins un équipement auxiliaire triphasé (11) du véhicule est également raccordé au convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique (2) et est associé à des moyens de commande (14) de son activation/désactivation et en ce que l'unité de 25 contrôle et de commande (10) est raccordée à ces moyens de commande (14) pour déterminer l'état d'activation/désactivation de cet équipement, afin: - lorsque l'équipement auxiliaire est désactivé, de contrôler le fonctionnement des différents organes selon-un 30 premier mode de fonctionnement dans lequel le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique fonctionne de manière classique, en moteur électrique ou en alternateur; et - lorsque l'équipement auxiliaire est activé, de contrôler le fonctionnement des différents organes selon un second mode de fonctionnement dans lequel le convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique (2) 5 fonctionne en alternateur d'alimentation de l'équipement auxiliaire (11).  1- A motorization system of a vehicle, of the type comprising: - a heat engine (1) - a reversible converter of electrical energy into mechanical energy (2), three-phase, mechanically coupled to the heat engine; - Electrical energy storage means (9); a reversible electric converter (8) interposed between the reversible converter of electrical energy into mechanical energy (2) and the electrical energy storage means (9) and capable of converting a three-phase alternating voltage into at least one DC voltage and vice versa; and a unit (10) for controlling and controlling these different members; characterized in that at least one three-phase auxiliary equipment (11) of the vehicle is also connected to the reversible converter of electrical energy into mechanical energy (2) and is associated with control means (14) for its activation / deactivation and the control and control unit (10) is connected to these control means (14) to determine the activation / deactivation state of this equipment, so that: - when the auxiliary equipment is deactivated, controlling the operation of the different members according to a first operating mode in which the reversible converter of electrical energy into mechanical energy operates in a conventional manner, into an electric motor or into an alternator; and when the auxiliary equipment is activated, to control the operation of the various members according to a second mode of operation in which the reversible converter of electrical energy into mechanical energy (2) operates as a supply alternator of the auxiliary equipment (11). 2- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement auxiliaire (11) est un climatiseur du véhicule 10 dont un compresseur (12) est entraîné par un moteur électrique triphasé (13) raccordé au convertisseur réversible d'énergie électrique en énergie mécanique (2).  2- System according to claim 1, characterized in that the auxiliary equipment (11) is an air conditioner of the vehicle 10 of which a compressor (12) is driven by a three-phase electric motor (13) connected to the reversible converter of electrical energy. mechanical energy (2). 3- Système selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce que l'unité de contrôle et de commande (10) est adaptée pour couper le moteur thermique (1) du véhicule en cas d'arrêt prolongé de celui-ci et pour redémarrer ce moteur lorsque le conducteur du véhicule agit sur une commande de celui-ci.  3- System according to any one of the preceding claims, characterized in that the control and control unit (10) is adapted to cut the engine (1) of the vehicle in case of prolonged stop thereof and to restart this engine when the driver of the vehicle acts on a control thereof.
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