EP1326762A1 - Systeme et procede de commande d'une pile a combustible montee dans un vehicule a traction electrique - Google Patents

Systeme et procede de commande d'une pile a combustible montee dans un vehicule a traction electrique

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EP1326762A1
EP1326762A1 EP01976415A EP01976415A EP1326762A1 EP 1326762 A1 EP1326762 A1 EP 1326762A1 EP 01976415 A EP01976415 A EP 01976415A EP 01976415 A EP01976415 A EP 01976415A EP 1326762 A1 EP1326762 A1 EP 1326762A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydrogen
vehicle
intention
detecting
fuel cell
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01976415A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
David Corgier
Gilles Dewaele
Fahri Keretli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP1326762A1 publication Critical patent/EP1326762A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/34—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by heating
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    • B60L58/31—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for starting of fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to fuel cells and their control.
  • Fuel cells are known comprising a proton exchange membrane (PEM) cell traversed for cooling by a heat transfer fluid which makes it possible to obtain electrical energy in the form of direct current with a high efficiency from energy. chemical without going through the intermediate stage of thermal or mechanical energy conversion.
  • the fuel cell is supplied with hydrogen and oxygen-supplying air. These gases, sent into the core of the cell consisting of a stack of elementary cells where reverse reactions of the electrolysis of water take place, allow by electrochemical combination of hydrogen and oxygen, a circulation of protons producing a direct electric current as well as water.
  • a fuel cell is an electrochemical generator supplied with hydrogen and oxygen, in particular with air. The installation of a fuel cell in a vehicle makes it possible to have a range comparable to that of a conventional vehicle with a "heat engine, while significantly reducing the emissions of carbon dioxide and pollutants.
  • a fuel other than hydrogen to supply the cell requires the installation of a reformer which produces hydrogen from a primary fuel, generally a hydrocarbon such as methanol, or fuels usual vehicles with thermal engine.
  • a reformer which produces hydrogen from a primary fuel, generally a hydrocarbon such as methanol, or fuels usual vehicles with thermal engine.
  • the operation of the reformer requires bringing it to a temperature of the order of 300 ° in the case of a methanol supply and of the order of 600 ° in the case of a gasoline supply, to ensure the generation of hydrogen.
  • the generation of electrical energy by the fuel cell is not very operational and therefore cannot adequately power the electric traction motor.
  • the temperature rise time of the reformer is currently estimated at a few minutes.
  • the invention proposes to reduce the duration of the temperature rise phase of the reformer as perceived by the user of the vehicle.
  • the invention proposes to make the temperature rise phase of the reformer totally or partially transparent to the user of the vehicle.
  • the control system according to the invention is intended for a fuel cell assembly equipped with means for generating hydrogen from another fuel and means for generating electrical energy from said hydrogen and an oxidizer.
  • the fuel cell is intended to power a vehicle.
  • the system comprises at least one means for detecting an intention to subsequently start the vehicle by the driver, and a control unit able to activate the means for generating hydrogen upon detection of said intention to start subsequently.
  • the means for detecting an intention to start later is a contactor of a vehicle door capable of detecting the opening of the door, for example of the door of the driver.
  • the means for detecting an intention to start later is a contactor of a vehicle door lock capable of detecting the unlocking of the lock. In one embodiment of the invention, the means for detecting an intention to start later is a receiver for a remote control for opening the vehicle door.
  • the means for detecting an intention for subsequent starting is a receiver for a remote control for subsequent starting of the vehicle.
  • Said remote control can be dedicated to this function.
  • Said remote control can be housed in the same housing as a door opening remote control.
  • the means for detecting a subsequent start-up intention transmits to the control unit a commissioning signal at a predetermined time. It is thus possible to pre-program the time of said commissioning.
  • the means for detecting a subsequent starting intention is a detector of the presence of the driver in the vehicle.
  • a displacement or stress sensor can be provided in the seat of the driver's seat.
  • the system may include a temperature sensor of the hydrogen generation means connected to the control unit which is capable of authorizing the commissioning of the hydrogen generation means upon detection of said intention to start later if the temperature is less than a predetermined threshold value.
  • the system may include an indicator light indicating that the hydrogen generation means has been put into service upon detection of said intention for subsequent start-up.
  • a vehicle comprises a fuel cell assembly equipped with means for generating hydrogen from another fuel and with means for generating electrical energy from said hydrogen and an oxidizer.
  • the fuel cell is intended to power a vehicle.
  • the vehicle is further provided with a control system comprising at least one means for detecting an intention to subsequently start the vehicle by the driver, and a control unit capable of putting into service the means for generating hydrogen upon detection of said intention to start later.
  • a method for controlling a fuel cell capable of supplying a vehicle and equipped with means for generating hydrogen from another fuel and with means for generating d electrical energy from said hydrogen and from an oxidizer, comprises steps of detecting an intention to start the vehicle subsequently by the driver, and of activating the means for generating hydrogen upon detection of said intention to start ulterior.
  • fuel is supplied to a burner of the hydrogen generation means in order to heat a main reactor of the hydrogen generation means.
  • fuel is supplied to a burner of the hydrogen generation means by bypassing the electric power generation means to send the hydrogen produced to said burner in order to heat a main reactor of the means. of hydrogen generation.
  • hydrogen is supplied to a burner of the hydrogen generation means from a hydrogen reserve in order to heat a main reactor of the hydrogen generation means.
  • a main reactor of the hydrogen generation means is heated by means of an electrical resistance.
  • the electrical resistance can be supplied by a vehicle battery and / or by the means for generating electrical energy.
  • FIG. 1 is a schematic view of the system according to one aspect of the invention.
  • FIG. 2 is a flow diagram of process steps according to one aspect of the invention
  • FIG. 3 is a schematic view of a battery cell assembly fuel according to one aspect of the invention.
  • Figures 4 to 8 are schematic views of variants of Figure 3.
  • the system which will be described with reference to Figure 1, is intended to be mounted in a motor vehicle.
  • the system referenced 1 as a whole is capable of controlling a fuel cell assembly 2, of the type comprising a fuel cell proper and a reformer by means of a link, for example a communication bus.
  • a fuel conversion stage 3 is provided in the vehicle for supplying the fuel cell system 2 via a pipe 4.
  • the fuel cell system 2 supplies electrical energy by means of a cable 5 connected to one or more batteries 6 and to the traction motor 7.
  • the traction motor 7 drives a transmission 8, of the type comprising a differential, the output of which is connected to wheel half-shafts 9 and 10, themselves connected to the driving wheels 11 and 12.
  • the system 1 comprises a central unit 13 comprising at least one microprocessor, at least one memory, a communication bus between these elements, and at least one control software stored in the memory and capable of being executed by the microprocessor.
  • the control unit 13 can be the vehicle supervisor.
  • the control unit 13 is permanently supplied, not shown, at least by the batteries 6, to allow the early start-up of the fuel cell system 2 on receipt of information representative of the intention of the driver. start the vehicle.
  • System 1 comprises at least one, but preferably several, of the following sensors:
  • the sensor 14 sends the door opening information as soon as the door is considered to be open, for example if it has been opened from an angle, or a distance greater than a threshold.
  • a sensor 15 for unlocking and re-locking the driver's door lock connected to the central unit 13.
  • the sensor 15 sends information to the central unit 13 as soon as the lock is unlocked.
  • the sensor 15 also sends corresponding information if the lock is relocked.
  • the sensor 15 can be used for other uses, for example for a centralized closing / opening system of the doors of a vehicle.
  • a sensor 16 of a remote control signal for example infrared, emitted by a remote control 17 for locking / unlocking the driver's door.
  • the sensor 16 is of course also used to control the locking and unlocking of said door.
  • a sensor 20 for the presence of the driver in the vehicle can be of the infrared type.
  • the sensor 20 can also be integrated into the seat of the driver's seat and detect its presence by detecting pressure, stress, displacement, etc.
  • the system 1 further comprises an early start indicator 21, positioned in the passenger compartment of the vehicle and being, for example, in the form of an indicator light which lights up on command from the central unit 13 when early commissioning is controlled by the central unit 13.
  • the operation of the system is illustrated in FIG. 2.
  • the central unit 13 periodically scans the signals received from the sensors 14, 15 , 16, 18 and 20, the anti-theft lock 22 and the preprogramming unit 23. If the vehicle is unlocked, by key or by remote control signal, then the central unit 13 sets the logic variable DEVERR to 1 If the vehicle is re-locked, then the central unit 13 sets DEVERR to 0.
  • the central processing unit 13 sets the OPEN logic variable to 1. If the driver's door is closed, then the central unit 13 sets OPEN to 0.
  • the central unit 13 sets the PRESCOND variable to 1. Otherwise, the central unit 13 sets PRESCOND to 0.
  • the central unit 13 sets the logic variable DEMPROG to l.
  • the central unit 13 sets the logic variable DEMVEH to 1. This variable is reset to 0 when the cut-off of the engine is requested.
  • variable DEVERR is worth 1 or if the variable OUVPORTE is worth 1, we go to a step of incrementing the counter COMPTEMPS.
  • DEMDIST and DEMPROG If DEMDIST is worth 1 or if DEMPROG is worth 1, we go to the early commissioning stage. Otherwise, a test is performed on the ARRCOND variable. If ARRCOND is worth 1, we start again at the start of the process. If ARRCOND is equal to 0, we pass to the stage of stopping the early commissioning.
  • L assembly 2 comprises a reformer 26 supplied with fuel, air and water, a conversion stage 27 disposed at the outlet of the reformer 26 and can also be supplied with water, a filter 28 disposed at the outlet of the conversion stage 27 and also supplied with air, intended to purify the hydrogen at the outlet of the conversion stage 27 in order to remove possible residues of carbon monoxide therefrom, and a fuel cell 29 disposed at the outlet of the filter 28 and supplied with hydrogen by said filter 28 and in air.
  • the electrical output of the fuel cell 29 is not shown.
  • the fuel cell 29 includes a hydrogen outlet 30 and an air outlet 31.
  • the air outlet 31 is connected to a water trap 32 provided with an outlet connected to a water tank 33 which allows supplying water to the reformer 26 and the conversion stage 27.
  • the assembly 2 further comprises a burner 34 supplied by the hydrogen outlet 30 from the fuel cell 29 and by another outlet from the water trap 32, the burner 34 being provided with an exhaust 35.
  • the fuel cell assembly allows a double transformation of a fuel of the hydrocarbon and hydrogenated type into hydrogen and of the hydrogen added with oxidant, into electrical energy.
  • Partial oxidation consists in oxidizing the fuel through the addition of air, and this at a high temperature depending on the fuel used. This reaction is exothermic.
  • the resistor 38 is dimensioned as a function of the voltage of the battery 6, of the thermal inertia of the reformer 26 and of the desired duration of the preheating.
  • FIG. 7 The variant of FIG. 7 is close to that of FIG. 6, except that the resistor 38 is supplied by the fuel cell 29.
  • the value and the power of the resistor 38 are then dimensioned as a function of the voltage of the battery 29 at low temperature and low air pressure, while respecting the desired preheating time.
  • the assembly 2 comprises a hydrogen accumulator 39 disposed at the outlet of the filter 28, parallel to the fuel cell 29 and capable of supplying, during preheating, the burner 34 provided to heat the reformer 26.
  • the invention also allows a reduction in energy consumption in comparison with a solution consisting in permanently maintaining the fuel cell assembly at operating temperature.

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Abstract

Système de commande d'un ensemble pile à combustible (2) équipé d'un moyen de génération d'hydrogène (26) à partir d'un autre carburant et d'un moyen de génération d'énergie électrique (29) à partir dudit hydrogène et d'un comburant. La pile à combustible est prévue pour alimenter un véhicule. Le système comprend au moins un moyen (14) pour détecter une intention de démarrage ultérieur du véhicule par le conducteur, et une unité de commande (13) apte à mettre en service le moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur.

Description

Système et procédé de commande d'une pile à combustible montée dans un véhicule à traction électrique
La présente invention est relative aux piles à combustible et à leur commande.
On connaît les piles à combustible comportant une cellule à membrane échangeuse de protons (PEM) traversée pour le refroidissement par un fluide caloporteur qui permettent d'obtenir de l'énergie électrique sous forme de courant continu avec un rendement élevé à partir de l'énergie chimique sans passer par l'étape intermédiaire de la conversion thermique ou mécanique de l'énergie. La cellule de la pile à combustible est alimentée en hydrogène et en air fournissant l'oxygène. Ces gaz, envoyés dans le coeur de la pile constitué d'un empilement de cellules élémentaires où se déroulent des réactions inverses de l'électrolyse de l'eau, permettent par combinaison électrochimique de l'hydrogène et de l'oxygène, une circulation de protons produisant un courant électrique continu ainsi que de l'eau. De façon générale, une pile à combustible est un générateur électrochimique alimenté en hydrogène et en oxygène, notamment en air. Le montage d'une pile à combustible dans un véhicule permet d'avoir une autonomie comparable à celle d'un véhicule conventionnel à "moteur thermique, tout en réduisant de façon importante les émissions de gaz carbonique et de polluants.
L'utilisation d'un carburant autre que l'hydrogène pour alimenter la pile nécessite l'implantation d'un réfor eur qui produit l'hydrogène à partir d'un carburant primaire, en général un hydrocarbure tel que le méthanol, ou les carburants habituels des véhicules à moteur thermique. Le fonctionnement du réformeur nécessite de le porter à une température de l'ordre de 300° dans le cas d'une alimentation en méthanol et de l'ordre de 600° dans le cas d'une alimentation en essence, pour assurer la génération d'hydrogène.
Pendant la phase de montée à la température de fonctionnement du réformeur, la génération d'énergie électrique par la pile à combustible est peu opérationnelle et ne peut donc alimenter convenablement le moteur électrique de traction. On pourrait envisager d'interdire le démarrage du véhicule pendant cette phase, ce qui présenterait un gros inconvénient d'utilisation. On pourrait également envisager d'alimenter le moteur électrique par une source auxiliaire d'énergie comme des batteries électrochimiques, mais qui sont généralement de masse élevée et de faibles performances. La durée de montée en température du réformeur est actuellement estimée à quelques minutes.
L'invention propose de réduire la durée de la phase de montée en température du réformeur telle qu'elle est perçue par l'utilisateur du véhicule.
L'invention propose de rendre la phase de montée en température du réformeur totalement ou partiellement transparente pour l'utilisateur du véhicule. Le système de commande, selon l'invention, est destiné à un ensemble pile à combustible équipé d'un moyen de génération d'hydrogène à partir d'un autre carburant et d'un moyen de génération d'énergie électrique à partir dudit hydrogène et d'un comburant. La pile à combustible est prévue pour alimenter un véhicule. Le système comprend au moins un moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur du véhicule par le conducteur, et une unité de commande apte à mettre en service le moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur. En commençant la mise en service du moyen de génération d'hydrogène avant que le conducteur ne démarre effectivement le véhicule, par exemple en engageant et en tournant la clé dans la serrure de démarrage, on réduit la durée de montée en température perçue par le conducteur.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un contacteur d'une porte du véhicule apte à détecter l'ouverture de la porte, par exemple de la porte du conducteur.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un contacteur d'une serrure de porte du véhicule apte à détecter le déverrouillage de la serrure. Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un récepteur d'une télécommande d'ouverture de porte du véhicule.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un récepteur d'une télécommande de démarrage ultérieur du véhicule. Ladite télécommande peut être dédiée à cette fonction. Ladite télécommande peut être logée dans le même boîtier qu'une télécommande d'ouverture de porte.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur émet vers l'unité de commande un signal de mise en service à une heure prédéterminée. On peut ainsi préprogrammer l'heure de ladite mise en service.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un détecteur de présence du conducteur dans le véhicule. On peut prévoir un capteur de déplacement ou de contrainte dans l'assise du siège du conducteur.
Le système peut comprendre un capteur de température du moyen de génération d'hydrogène relié à l'unité de commande qui est apte à autoriser la mise en service du moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur si la température est inférieure à une valeur seuil prédéterminée.
Le système peut comprendre un voyant lumineux d'indication de mise en service du moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur.
Selon un autre aspect de l'invention, un véhicule comprend un un ensemble pile à combustible équipée d'un moyen de génération d'hydrogène à partir d'un autre carburant et d'un moyen de génération d'énergie électrique à partir dudit hydrogène et d'un comburant. La pile à combustible est prévue pour alimenter un véhicule. Le véhicule est pourvu, en outre, d'un système de commande comprenant au moins un moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur du véhicule par le conducteur, et une unité de commande apte à mettre en service le moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur.
Selon un autre aspect de l'invention, un procédé de commande d'une pile à combustible apte à alimenter un véhicule et équipée d'un moyen de génération d'hydrogène à partir d'un autre carburant et d'un moyen de génération d'énergie électrique à partir dudit hydrogène et d'un comburant, comprend des étapes de détection d'une intention de démarrage ultérieur du véhicule par le conducteur, et de ise en service du moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur.
Dans un mode de réalisation de l'invention, on alimente en carburant un brûleur du moyen de génération d'hydrogène afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène. Dans un mode de réalisation de l'invention, on alimente en carburant un brûleur du moyen de génération d'hydrogène en bipassant le moyen de génération d'énergie électrique pour envoyer l'hydrogène produit vers ledit brûleur afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène. Dans un mode de réalisation de l'invention, on alimente en hydrogène un brûleur du moyen de génération d'hydrogène à partir d'une réserve d'hydrogène afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène.
Dans un mode de réalisation de l'invention, on chauffe un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène au moyen d'une résistance électrique. La résistance électrique peut être alimentée par une batterie du véhicule et/ou par le moyen de génération d'énergie électrique.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique du système selon un aspect de l'invention;
- la figure 2 est un organigramme d'étapes du procédé selon un aspect de l'invention; - la figure 3 est une vue schématique d'un ensemble pile à combustible selon un aspect de l'invention; et
- les figures 4 à 8 sont des vues schématiques de variantes de la figure 3.
Le système qui va être décrit en référence à la figure 1, est destiné à être monté dans un véhicule automobile. Le système référencé 1 dans son ensemble est apte à commander un ensemble pile à combustible 2, du genre comprenant une pile à combustible proprement dite et un réformeur au moyen d'un liaison, par exemple un bus de communication. Un étage de conversion de carburant 3 est prévu dans le véhicule pour alimenter le système pile à combustible 2 par une conduite 4. Le système pile à combustible 2 fournit en sortie l'énergie électrique par un câble 5 relié à une ou plusieurs batteries 6 et au moteur de traction 7. Le moteur de traction 7 entraîne une transmission 8, du genre comprenant un différentiel, dont la sortie est reliée à des demi-arbres de roues 9 et 10, eux-mêmes reliés aux roues motrices 11 et 12.
Le système 1 comprend une unité centrale 13 comprenant au moins un microprocesseur, au moins une mémoire, un bus de communication entre ces éléments, et au moins un logiciel de commande stocké dans la mémoire et apte à être exécuté par le microprocesseur. L'unité de commande 13 peut être le superviseur du véhicule. L'unité de commande 13 est alimentée en permanence, de façon non représentée, au moins par les batteries 6, pour permettre la mise en service anticipée du système pile à combustible 2 à réception d'une information représentative de l'intention du conducteur de mettre le véhicule en route. Le système 1 comprend au moins un, mais de préférence plusieurs, des capteurs suivants :
- Un capteur 14 d'ouverture de la porte du conducteur relié à l'unité centrale 13. Le capteur 14 envoie l'information d'ouverture de porte dès que la porte est considérée comme ouverte, par exemple si elle a été ouverte d'un angle, ou d'une distance supérieure à un seuil. Le capteur
14 peut également servir à d'autres usages, tels que la commande de l'éclairage intérieur de l'habitacle du véhicule.
- Un capteur 15 de déverrouillage et de re verrouillage de la serrure de la porte du conducteur, relié à l'unité centrale 13. Le capteur 15 envoie une information à l'unité centrale 13 dès que la serrure est déverrouillée. Le capteur 15 envoie également une information correspondante si la serrure est reverrouillée. Le capteur 15 peut servir à d'autres usages, par exemple pour un système de fermeture/ouverture centralisé des ouvrants d'un véhicule. - Un capteur 16 d'un signal de télécommande, par exemple infrarouge, émis par une télécommande 17 de verrouillage/déverrouillage de la porte du conducteur. Le capteur 16 sert bien entendu également à la commande du verrouillage et du déverrouillage de ladite porte.
- Un capteur 18 d'un signal de télécommande de mise en service anticipée de l'ensemble pile à combustible 2 au moyen d'une télécommande dédiée 19 que le conducteur actionne à distance et peut conserver sur lui dans une poche de vêtement, par exemple.
- Un capteur 20 de présence du conducteur dans le véhicule. Le capteur 20 peut être de type infrarouge. Le capteur 20 peut également être intégré dans l'assise du siège du conducteur et détecter sa présence en détectant une pression, une contrainte, un déplacement, etc.
Le système 1 comprend en outre un indicateur de mise en service anticipé 21, positionné dans l'habitacle du véhicule et se présentant, par exemple, sous la forme d'un voyant lumineux qui s'allume sur commande de l'unité centrale 13 lorsque la mise en service anticipée est commandée par l'unité centrale 13.
On prévoira également de relier l'unité centrale 13 à la serrure 22 de commande de démarrage du véhicule, dans laquelle le conducteur va engager sa clé pour mettre en route le véhicule. On pourra également prévoir une unité de préprogrammation 23 et une interface de preprogrammation 24 reliées à l'unité de commande 13. Le fonctionnement du système est illustré sur la figure 2. L'unité centrale 13 scrute périodiquement les signaux reçus des capteurs 14, 15, 16, 18 et 20, de la serrure d'antivol 22 et de l'unité de preprogrammation 23. Si le véhicule est déverrouillé, par clé ou par signal de télécommande, alors l'unité centrale 13 positionne la variable logique DEVERR à 1. Si le véhicule est re verrouillé, alors l'unité centrale 13 positionne DEVERR à 0.
Si la porte du conducteur est ouverte, alors l'unité centrale 13 positionne la variable logique OUVPORTE à 1. Si la porte du conducteur est refermée, alors l'unité centrale 13 positionne OUVPORTE à 0.
Si la présence du conducteur dans le véhicule est détectée par le capteur de présence 20, l'unité centrale 13 positionne la variable PRESCOND à 1. En cas contraire, l'unité centrale 13 positionne PRESCOND à 0.
Si une demande de mise en service anticipée est émise par un émetteur à distance, par exemple hertzien, et captée par le capteur 18, alors l'unité centrale 13 positionne la variable logique DEMDIST à 1.
Si une demande d'interruption de la mise en service anticipée est émise par cet émetteur, alors l'unité centrale 13 positionne DEMDIST à 0.
Si une demande de mise en service anticipée est générée par préprogrammation, alors l'unité centrale 13 positionne la variable logique DEMPROG à l.
L'unité de préprogrammation 23 ne génère une nouvelle demande de mise en service anticipée que si depuis la dernière demande de mise en service anticipée, il y a eu au moins un démarrage du véhicule. Ceci permet de ne pas lancer inutilement des mises en service anticipées dans un véhicule qui a été stationné pour une longue durée sans déprograrnmation du service normal de l'ensemble pile à combustible 2. L'unité centrale 13 positionne une variable logique DEMCOND à 1 si DEVERR passe de 0 à 1 , ou OUVPORTE passe de 0 à 1 , ou DEMDIST passe de 0 à 1, ou DEMPROG passe de 0 à 1.
Si le démarrage du véhicule est demandé par le conducteur en positionnant la clé de contact dans une position prédéfinie ou par tout autre moyen approprié, alors l'unité centrale 13 positionne la variable logique DEMVEH à 1. Cette variable est remise à 0 quand la coupure du moteur est demandée.
La mise en service anticipée n'a lieu que si le démarrage du véhicule n'est pas encore demandé par le conducteur. Si le démarrage est demandé par le conducteur, alors on arrête la mise en service anticipée et on bascule dans un mode de gestion qui gère simultanément le chauffage du réformeur et la traction.
La mise en service anticipée n'est effectuée que si la température du réformeur est inférieure à sa température de fonctionnement Tl . Dès qu'on atteint cette température, la mise en service anticipée prend fin. Après la réalisation de la mise en service anticipée, une nouvelle mise en service anticipée ne peut être lancée qu'à l'occurence d'une nouvelle demande de mise en service anticipée, autrement dit quand la variable DEMCOND prend à nouveau la valeur 1. Si la mise en service anticipée est lancée suite au déverrouillage,
DEVERR = 1 , ou à l'ouverture de la porte du conducteur, OUVPORTE = 1 , alors l'unité centrale 13 démarre un compteur de temps COMPTEMPS. Si COMPTEMPS atteint une valeur prédéfinie TIMEOUT et si la variable PRESCOND est à 0, alors la mise en service anticipée est interrompue. Ceci permet d'éviter de continuer la mise en service anticipée dans le cas où le conducteur souhaite simplement accéder au véhicule sans le mettre en route.
Au début du procédé illustré par l'organigramme d'étapes de la figue 2, une variable ARRCOND représentative de l'arrêt de la mise en service anticipée est mise à 0. La variable DEMCOND est également mise à 0. L'unité centrale 13 effectue un test sur la variable ARRCOND, puis, si la variable ARRCOND est à 1 , un autre test sur la variable DEMCOND. Si celle-ci vaut 0, on retourne au début du procédé. Dans les cas contraires, c'est-à-dire si ARRCOND vaut 0 ou si ARRCOND valant 1, DEMCOND vaut 1, on passe au test sur la température du réformeur et sur la variable
DEMVEH. Si la température du réformeur est inférieure à Tl et si la variable DEMVEH vaut 0, on effectue un test sur le déverrouillage et l'ouverture de porte. Dans les cas contraires, on passe directement à une étape d'arrêt de la mise en service anticipée. A la fin de l'arrêt de la mise en service anticipée, la variable
ARRCOND est mise à 1 et les variables COMPTEMPS, DEMDIST, DEMPROG, DEVERR et OUVPORTE sont mises à 0 et on recommence en début de procédé.
Si la variable DEVERR vaut 1 ou si la variable OUVPORTE vaut 1, on passe à une étape d'incrémentation du compteur COMPTEMPS.
Lorsque COMPTEMPS devient supérieur à la constante TIMEOUT, on effectue un test sur la variable PRESCOND. Si PRESCOND vaut 1, on passe à l'étape de mise en service anticipée. Si COMPTEMPS est inférieur à TIMEOUT, on passe à l'étape de l'arrêt de la mise en service anticipée. A l'issue de la mise en service anticipée, les variables DEMCOND et ARRCOND sont mises à 0 et on recommence en début de procédé. Si PRESCOND vaut 0, on passe à l'étape d'arrêt de la mise en service anticipée.
Lors du test sur les variables DEVERR et OUVPORTE, si DEVERR vaut 0 et OUVPORTE vaut 0, on passe à un test sur les variables
DEMDIST et DEMPROG. Si DEMDIST vaut 1 ou si DEMPROG vaut 1 , on passe à l'étape de mise en service anticipée. Dans le cas contraire, on effectue un test sur la variable ARRCOND. Si ARRCOND vaut 1, on recommence en début de procédé. Si ARRCOND vaut 0, on passe à l'étape d'arrêt de la mise en service anticipée.
Sur la figure 3, est illustré un type d'ensemble pile à combustible 2. L'ensemble 2 est alimenté en carburant en provenance de l'étage de conversion 3 par la conduite 4, ainsi qu'en air par une conduite 25. L'ensemble 2 comprend un réformeur 26 alimenté en carburant, en air et en eau, un étage de conversion 27 disposé en sortie du réformeur 26 et pouvant également être alimenté en eau, un filtre 28 disposé en sortie de l'étage de conversion 27 et également alimenté en air, destiné à purifier l'hydrogène en sortie de l'étage de conversion 27 pour en supprimer d'éventuels résidus de monoxyde de carbone, et une pile à combustible 29 disposée en sortie du filtre 28 et alimentée en hydrogène par ledit filtre 28 et en air. La sortie électrique de la pile à combustible 29 n'est pas représentée.
La pile à combustible 29 comprend une sortie d'hydrogène 30 et une sortie d'air 31. La sortie d'air 31 est reliée à un piège à eau 32 pourvu d'une sortie reliée à un réservoir d'eau 33 qui permet d'alimenter en eau le réformeur 26 et l'étage de conversion 27. L'ensemble 2 comprend en outre un brûleur 34 alimenté par la sortie d'hydrogène 30 de la pile à combustible 29 et par une autre sortie du piège à eau 32, le brûleur 34 étant pourvu d'un échappement 35. L'ensemble pile à combustible permet une double transformation d'un carburant du type hydrocarboné et hydrogéné en hydrogène et de l'hydrogène additionné de comburant, en énergie électrique.
Plusieurs possibilités de reformage existent : 1°/ Le craquage consiste à casser les molécules du carburant, préalablement vaporisées si nécessaire, entrant grâce à l'effet de la température obtenue par un brûleur ou un plasma.
2°/ L'oxydation partielle consiste à oxyder le carburant grâce à un ajout d'air, et ceci à une température élevée en fonction du carburant utilisé. Cette réaction est exothermique.
3°/ Le vaporeformage consiste après ajout de vapeur d'eau au carburant préalablement vaporisé si nécessaire, d'amorcer une réaction catalytique, ceci à une température élevée, fonction du carburant utilisé.
Cette réaction est endothermique. 4°/ Le reformage auto thermal consiste à combiner les deux réactions précédentes au sein d'un même réacteur afin que les réactions endothermique et exothermique se compensent.
Toutes ces réactions nécessitent un certain niveau de température pour leur amorçage et pour obtenir un niveau de pureté d'hydrogène satisfaisant pour la pile à combustible. De plus, le réformeur est constitué d'une certaine masse de matériau présentant une grande inertie thermique. Par conséquent, la montée en température rapide du réformeur 26 est relativement difficile.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, un brûleur de démarrage 36 est adjoint au réformeur 26 et est alimenté en carburant afin de chauffer le réformeur et d'atteindre la température de fonctionnement adéquate. Cette réalisation nécessite de dimensionner en puissance un brûleur spécifique en carburant pour obtenir une durée de préchauffage convenable. En variante, comme illustré sur la figure 5, on peut alimenter à haut débit en carburant le réformeur 26 et ce tout en prévoyant une dérivation 37 permettant de bipasser la pile 29. Le débit d'hydrogène sortant du filtre 28 est envoyé directement dans le brûleur 34 qui est adjoint au réformeur 26 et brûlant de l'hydrogène en surstoechiométrie dans le brûleur 34. On évite l'adjonction d'un brûleur spécifique de démarrage.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, une résistance 38 de chauffage du réformeur 26 est alimentée par la batterie 6.
La résistance 38 est dimensionnée en fonction de la tension de la batterie 6, de l'inertie thermique du réformeur 26 et de la durée souhaitée du préchauffage.
La variante de la figure 7 est proche de celle de la figure 6, à ceci près que la résistance 38 est alimentée par la pile à combustible 29. La valeur et la puissance de la résistance 38 sont alors dimensionnées en fonction de la tension de la pile 29 à basse température et basse pression en air, tout en respectant la durée de préchauffage souhaitée.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 8, l'ensemble 2 comprend un accumulateur d'hydrogène 39 disposé en sortie du filtre 28, parallèlement à la pile à combustible 29 et capable d'alimenter, durant le préchauffage, le brûleur 34 prévu pour chauffer le réformeur 26.
On parvient ainsi à diminuer ou à supprimer le délai nécessaire entre l'actionnement du démarrage par l'intermédiaire de la serrure d'antivol du véhicule et le déplacement effectif du véhicule, délai dû à la mise en température de l'ensemble pile à combustible. L'invention permet également une réduction de la consommation énergétique en comparaison avec une solution consistant à maintenir en permanence l'ensemble pile à combustible à la température de fonctionnement.
L'invention permet donc d'anticiper de plusieurs secondes, voire de plusieurs minutes, le préchauffage du réformeur et d'offrir au conducteur, lorsqu'il actionne la serrure d'antivol, la possibilité de déplacer le véhicule, soit immédiatement ou, à tout le moins, nettement plus rapidement que dans un système classique.
On peut également prévoir une demande de mise en service anticipée générée par une unité électronique interne au véhicule, à un instant préprogrammé, grâce à une horloge interne. Un conducteur qui part tous les jours à la même heure ou dans une plage horaire donnée, de l'ordre de quelques dizaines de minutes, peut ainsi programmer le préchauffage du réformeur de l'ensemble pile à combustible pour le début de ladite plage horaire.

Claims

REVENDICATIONS
1 -Système de commande d'un ensemble pile à combustible (2) équipé d'un moyen de génération d'hydrogène (26) à partir d'un autre carburant et d'un moyen de génération d'énergie électrique (29) à partir dudit hydrogène et d'un comburant, ladite pile à combustible étant prévue pour alimenter un véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur du véhicule par le conducteur, et une unité de commande (13) apte à mettre en service le moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur. 2-Système selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un contacteur (14) d'une porte du véhicule apte à détecter l'ouverture de la porte.
3-Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un contacteur (15) d'une serrure de porte du véhicule apte à détecter le déverrouillage de la serrure.
4-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un récepteur (16) d'une télécommande d'ouverture de. porte du véhicule.
5-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un récepteur (18) d'une télécommande de démarrage ultérieur du véhicule.
6-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur émet vers l'unité de commande un signal de mise en service à une heure prédéterminée. 7-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un détecteur (20) de présence du conducteur dans le véhicule. 8-Véhicule comprenant un système selon l'une quelconque des revendications précédentes.
9-Procédé de commande d'une pile à combustible apte à alimenter un véhicule et équipée d'un moyen de génération d'hydrogène à partir d'un autre carburant et d'un moyen de génération d'énergie électrique à partir dudit hydrogène et d'un comburant, dans lequel on détecte une intention de démarrage ultérieur du véhicule par le conducteur, et on met en service le moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur. 10-Procédé selon la revendication 9, dans lequel on alimente en carburant un brûleur du moyen de génération d'hydrogène afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène.
11-Procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel on alimente en hydrogène un brûleur du moyen de génération d'hydrogène en bipassant le moyen de génération d'énergie électrique pour envoyer l'hydrogène produit vers ledit brûleur afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène.
12-Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel on alimente en hydrogène un brûleur du moyen de génération d'hydrogène à partir d'une réserve d'hydrogène afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène.
13-Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel on chauffe un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène au moyen d'une résistance électrique alimentée par une batterie du véhicule.
14-Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, dans lequel on chauffe un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène au moyen d'une résistance électrique alimentée par la pile à co bustile.
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