EP1951553A2 - Dispositif de gestion d'alimentation d'un reseau de consommateurs pour vehicule automobile - Google Patents

Dispositif de gestion d'alimentation d'un reseau de consommateurs pour vehicule automobile

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Publication number
EP1951553A2
EP1951553A2 EP06831312A EP06831312A EP1951553A2 EP 1951553 A2 EP1951553 A2 EP 1951553A2 EP 06831312 A EP06831312 A EP 06831312A EP 06831312 A EP06831312 A EP 06831312A EP 1951553 A2 EP1951553 A2 EP 1951553A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network
storage element
switching unit
sub
main
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06831312A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Matthieu Treguer
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.)
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of EP1951553A2 publication Critical patent/EP1951553A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices

Definitions

  • the present invention relates to a switching unit for a power management device of a consumer network for a motor vehicle and a related method.
  • the various electrical equipment of a motor vehicle it is possible to distinguish those which are insensitive to variations in voltage on the consumer network, such as resistive loads such as heated seats, etc., of those which are more sensitive to said variations in voltage.
  • the first equipments form the so-called principal network while the second form the so-called secondary network.
  • all of these equipment is powered by the vehicle battery.
  • some equipment of the secondary network have the particularity of being sensitive to the voltage drops that can occur each time the battery is heavily stressed, for example when starting or restarting the heat engine, especially in the context of a automatic stop / start system commonly called "Stop and Go".
  • a secondary battery can be added to the main battery so as to maintain the voltage of the accessories of the secondary network in all circumstances at their nominal operating voltage.
  • a known architecture of a power management device of a main network R1 and a secondary network R2 is shown in the diagram of FIG. 1.
  • a main battery BAT1, or main storage element is connected to a secondary battery BAT2, or secondary storage element, and a secondary network R2 by a switching unit comprising a diode D and a switch T for connecting or disconnect the BAT2 secondary battery from the power supply provided by the main battery BAT1 via diode D.
  • the two main and secondary batteries are conventional lead-acid batteries type VLRA ("Valve Regulated Lead Acid Battery").
  • switch T When the vehicle is turned on, switch T is closed.
  • the secondary network R2 is then powered by the main battery BAT1 and the secondary battery BAT2, the latter compensating for any drops in the voltage supplied by the first.
  • the switch T When the vehicle is stopped, with the ignition off, the switch T is open, otherwise the main battery BAT1 may be discharged into the secondary battery BAT2.
  • the secondary network R2 is then powered by the single main battery BAT1. Diode D allows current to flow only from the main battery to the secondary network.
  • a solution to the technical problem posed, according to the present invention is that a switching unit which is intended to electrically connect the secondary network with the secondary energy storage element when the vehicle is in a parking mode, in that the secondary energy storage element is a super-capacitor, and in that it comprises means for precharging the secondary energy storage element.
  • the secondary network nevertheless remains powered by the super capacitor, this for the duration of the drop in the voltage of the main battery and within the limit of the energy stored in the super capacitor. It should be noted that this function is made possible by the use of a super capacitor that can be completely discharged without degradation, unlike a lead-acid battery that can not withstand discharges and must be systematically disconnected from any consumer to judgment.
  • the device according to the invention has the following additional features.
  • the switching unit is further intended to electrically connect the secondary network with the secondary energy storage element when the vehicle operates in a generator or engine mode.
  • the switching unit is further intended to further electrically connect the secondary network with the secondary energy storage element when the vehicle is operating in an automatic stop / restart mode.
  • the precharging means comprise:
  • the switching unit further comprises protection means of the secondary network when there is a short circuit on said network.
  • the switching unit further comprises a first isolation circuit for isolating the secondary storage element from the main storage element.
  • the first isolation circuit includes a first switch.
  • the switching unit further comprises a second isolation circuit adapted to isolate the main storage element vis-à-vis the secondary storage element.
  • the second isolation circuit includes a second switch.
  • the first isolation circuit is placed in series with the second isolation circuit.
  • a switch is a unidirectional switch.
  • a switch is an electronic switch.
  • the switching unit further comprises third means for isolating the main storage element vis-à-vis the secondary storage element.
  • the method comprises a step of electrically connecting the secondary network with the storage element.
  • secondary energy when the vehicle is in a parking mode, and in that the secondary energy storage element is a super capacitor.
  • the invention also relates to a power management device of a consumer network for a motor vehicle comprising a switching unit according to the first object.
  • Fig. 2 is a diagram of a first embodiment of a switching unit according to the invention.
  • Fig. 3 is a diagram of a second embodiment of a switching unit according to the invention.
  • Fig. 4 is a diagram of a third embodiment of a switching unit according to the invention.
  • Fig. 5 is a representative curve of a charge / discharge of a super capacitor and a voltage of a main battery, the voltages being used in the previous embodiments.
  • FIG. 2 is a first non-limiting embodiment of a power management device of a consumer network for a motor vehicle comprising: a main network R p including in particular the equipment necessary for starting the heat engine, and connected to the rotating electrical machine ALT of the vehicle, here in the example an alternator-starter, a secondary network R 8 mainly comprising accessories, such as a car radio, a clock, etc., a main storage element B p directly connected to the main network R p , a secondary storage element, namely here a supercapacitor U ac p, for supplying the secondary network R 8 , - a switching unit 10 arranged between the battery main B p , the super capacitor U ca p and the secondary network R 8 ,
  • a super capacitor is also called ultracapacity or EDLC ("Electric Double Layer Capacitor").
  • the power management device also comprises a fuse F which protects the secondary network R 8 if there is a short circuit on said network which causes the passage of too much current.
  • the switching unit 10 is arranged between the main battery B p , the super capacitor U ca p and the secondary network R 8 .
  • Said unit 10 comprises: - a first and a second diode Di, D 2 whose cathodes are interconnected, said diodes being unidirectional switches, a mechanical switch K in parallel with the first and second diodes Di, D 2 , - a diode D 0 and a precharge resistor R pre in series with the switch K.
  • the position of the key in + ACC ON corresponds in particular to a supply of certain accessories such as the car radio or the cigarette lighter in some cases, the position of the key in + APC ON corresponds in particular to a power supply of the whole the onboard network including other accessories and vehicle calculators such as engine control. Note that to arrive in a stop mode of the stop & go system, it must be passed through a position + DEM beforehand to start the engine.
  • the device thus illustrated operates in the following manner. • When the vehicle is stopped, in the so-called parking mode or the so-called "parking" mode, ie when the ignition is switched off (main power is off and the engine has stopped), the switch K is open.
  • the secondary network R 8 is powered by the highest voltage supplied by the main battery B p and the supercapacitor U ca respectively by diodes Di and D 2 . It can be seen that, if the voltage supplied by the main battery B p drops at a standstill, the secondary network R 8 always remains powered by the supercapacitor U ca p, which can occur in case of disconnection of the main battery B p for maintenance, for example.
  • the switch K isolates the main storage element B p vis-à-vis the secondary storage element U ca p, especially when the secondary storage element is short-circuited. This prevents the main battery B p from being discharged into the supercapacitor U ca. • As soon as the ignition is switched on (ignition key in position + ACC ON) and therefore in motor mode, switch K is brought to the closed position. In this case, the battery B supplies the p supercapacitor U ca p by means of the diode D 0 and the precharge resistor R pre, which limits the charging current particularly during the first connection.
  • the secondary network R 8 is powered by the highest voltage supplied by the main battery B p and the supercapacitor U ca p via the diodes Di and D 2 .
  • Fig. 5 illustrates the voltage U p of the main battery B p and the voltage U c of the supercapacitor U ca.
  • the periods of charge and discharge of the supercapacitor can be seen. Moreover, one can see that during the periods t1 and t3, the secondary network R 8 is powered by the main battery Bp, while during the periods t2 and t3 the secondary network R 8 is supplied by the supercapacitor U cap.
  • switch K In case of engine stop and automatic start in "Stop and Go" mode, switch K is always closed.
  • the secondary network R 8 is powered by the highest voltage supplied by the main battery B p and the supercapacitor U cap as illustrated in FIG. 5 as seen previously.
  • the diode D 0 as well as the first diode Di make it possible to provide the protection function against voltage drops. It avoids the discharge of the super capacitor in the main battery B p when the latter is out of service for example or disconnected for maintenance. Moreover, the second diode D 2 prevents the main battery B p from being discharged into the super capacitance U cap if, for example, the super capacitor is short-circuited. In conclusion, with this device, there is no risk related to under load unless the main battery and the super capacitor are both discharged.
  • Fig. 3 illustrates a second non-limiting embodiment in which the switching unit 10 is also arranged between the main battery B p , the super capacitor U ca p and the secondary network R 8 .
  • Said unit 10 comprises: a first isolation circuit comprising a first diode Di and an electronic switch Mi; this first isolation circuit makes it possible in particular to isolate the super capacitor U ca p vis-à-vis the main storage element B p ; a second isolation circuit comprising a second diode D 2 and an electronic switch M 2 , the two diodes Di and D 2 being connected by their cathode.
  • the first and second isolation circuits are for example MOSFET transistors whose drains are connected; this second isolation circuit allows in particular to isolate the main storage element B p vis-à-vis the super capacitor U ca p; this second isolation circuit is associated in series with the first isolation circuit;
  • a fuse F the secondary network R 8 being fed through this fuse F at the midpoint between the two isolation circuits, a diode D 0 and a precharge resistor Rp re in parallel with the first and second circuits of isolation.
  • the precharging resistor Rp re makes it possible to charge the supercapacitor U ca p (which makes it possible to limit the current flowing through the MOSFET transistors at the start of the order of 30A instead of 80A), whereas the diode D 0 to provide the protection function against voltage drops; it avoids the discharge of the super capacitor in the main battery B p when the latter is out of service for example and especially during startup, the startup being part of the engine mode.
  • One of the advantages of the device of FIG. 3 is to use electronic switches Mi, M 2 , made for example by MOS transistors on an electronic card, instead of mechanical switches. This allows in particular to have a lifetime of the upper switches (at least a factor of 10).
  • the device of FIG. 3 works in the following manner.
  • the secondary network R 8 is powered by the main battery B p (at the voltage drop of the first diode Di near, generally 0.7V for a conventional diode) and by the supercapacitor U ca p (at the voltage drop of the second diode D 2 near) respectively via the first diode Di and via the second diode D 2 and more particularly by the element which has the highest voltage as shown in FIG. 5 as seen previously.
  • the secondary network R 8 is always powered by the supercapacitor U ca p- Moreover, it does not discharge into the main network R p through the first diode Di and the diode D 0 .
  • the secondary network R 8 is powered by the main battery B p (at the voltage drop of the first diode Di near, usually 0.7V for a conventional diode) and the super capacitor U ca p respectively via the first diode Di and via the second switch M2 and more particularly by the element which has the highest voltage as seen above. In this case, it can be seen that the voltage drop of the second diode D 2 no longer counts in the supply by the supercapacitor U cap . Thus, said power supply is more efficient.
  • a voltage drop Up can occur if a large consumer is switched on, for example power steering or air conditioning, and of course at startup without there being a discharge of the super capacitor U ca p in the main network R p and thanks to the first diode Di and the diode D 0 .
  • the secondary network is always powered by the supercapacitor U ca p via the second transistor M2.
  • the Mi and M 2 switches are closed.
  • the super capacitor U ca p is directly connected to the main network R p via the switches M1 and M2 and is charged by means of the main battery B p .
  • the super capacitor U ca p continues to filter the voltage ripples in the secondary network R 8 .
  • the secondary network R 8 is powered by the highest voltage supplied by the main battery Bp or the super capacitor U cap as seen above. It is no longer fed through the isolation diodes Di and D 2 of the MOS switches, the voltage drop associated with these diodes is no longer involved, unlike the case of the stationary vehicle. Thus, there are less joules losses than with the diodes.
  • a problem of this second embodiment is that at a standstill if a short circuit occurred at the super capacitor U cap , the main battery B p which at rest is still connected to the super capacitor would discharge quickly into the secondary network R 8 via the diode D 0 . As a result, the secondary network R 8 would quickly cease to be powered.
  • Fig. 4 illustrates a third non-limiting embodiment which incorporates for the switching unit 10 the same architecture as the third embodiment without the diode D 0 and the pre-load resistor Rp re .
  • An advantage of this device is that, when stopped, the main battery B p is isolated vis-à-vis the supercapacitor U cap , which avoids any discharge of the battery if the super capacitor U cap entered into short- circuit.
  • the device of FIG. 4 operates in the following manner. • When stopped, in "parking" mode, ie when the ignition is off, the switches Mi and M 2 are open.
  • the secondary network R 8 is powered by the highest voltage supplied by the main battery B p (at the voltage drop across the first diode Di near) and the supercapacitor U ca p (at the voltage drop across the terminals). of the second diode D 2 ) via respectively the first diode Di and the second diode D 2 as illustrated in FIG. 5 as seen previously.
  • the secondary network R 8 is always powered by the super capacitor U ca.
  • the latter does not discharge into the main network R p thanks to the diode Di, same as the main battery B p can not be discharged into the secondary network thanks to the diode D 2 if a short circuit occurred at the supercapacitor U ca p-
  • switch M 1 As soon as the ignition is switched on (ie in the + ACC ON position) and thus in the motor mode, switch M 1 remains open and switch M 2 is closed.
  • the secondary network R 8 is powered by the highest voltage supplied by the main battery B p (at the voltage drop across the first diode D 1 , in general 0.7V for a conventional isolation diode) and the super capacitor U CaP respectively via the first diode D 1 and via the switch M 2 as illustrated in FIG. 5. If the voltage supplied by the main battery B p is greater than that of the super capacitor U ca p, the latter is charged through the switch M 2 and the first isolation diode D 1 .
  • the discharge of the supercapacitor in the main network R p is avoided thanks to the first isolation diode D 1 .
  • the closing of the switch M 2 is controlled to ensure the precharging.
  • the second electronic switch M 2 can be controlled as a load current limiter by controlling its opening, so as to progressively charge the supercapacitor U ca. This avoids having a high inrush current (8OA in general or more depending on the super capacitor) which may degrade or even destroy said storage U CA p during its first connection when it is fully discharged. This limits the charge current of the super capacitor.
  • the switch M 2 is open until the current is canceled and closed again, this for a predetermined period, for example for 2 seconds, time amply sufficient to charge the super capacitor. If the current value still remains higher than this maximum value of 30A after this time, the switch M 2 is kept open and a fault is diagnosed, probably due to a short circuit in the super capacitor U cap .
  • This control in current limitation is preferably all the time active as soon as the network is energized.
  • the supercapacitor U ca p is directly connected to the main network R p via its switches and is charged by means of the main battery B p . When charged, the super capacitor continues to filter the voltage ripples in the secondary network R 8 .
  • the secondary network R 8 is powered by the highest voltage supplied by the main battery B p or the supercapacitor U ac as shown in FIG. 5. It is no longer supplied through isolation diodes Di and D 2 of the MOS switches, the voltage drop associated with these diodes is no longer involved, unlike in the case of the stationary vehicle.
  • the interest to do during the rolling period is to diagnose a short circuit on the super capacitor U cap . Indeed, during a short circuit, there is a strong current, at this time the control in current limitation occurs. As after two seconds, the current is still too strong, the switch M 2 is kept open and the fault is diagnosed as seen above. • During an automatic shutdown then an automatic start (system "Stop &Go"), at the end of the generator mode, the switches M1 and M2 are respectively open and closed (M2 is always closed when there is not a strong current detected).
  • the secondary network R 8 is powered by both the main battery B p and the supercapacitor U ac p respectively via the first isolation diode Di and the second switch M2.
  • the first isolation circuit operates in a perfect diode.
  • the diode Di and the switch M1 of the first isolation circuit of the switching unit 10 are replaced by a so-called perfect diode having a very low voltage drop, of the order of 0.01 V.
  • Such a diode can be realized by a MOS transistor driven in perfect diode.
  • the advantage is that the voltage drop due to the isolation diode Di is avoided, resulting in fewer losses in line to supply the secondary network R 8 or charge the supercapacitor U ca p- Supercapacitor filtering voltage ripple is much more efficient because it avoids the voltage drop of 0.07V.
  • This operation is used in a perfect diode when the vehicle is energized (power-up, start-motor mode or generator mode). It will be noted that, preferably, the perfect diode function is always active as soon as the power is turned on. Thus, the switching unit does not limit the recharging capabilities of the super capacitor. Thus, this does not ultimately lead to a degradation of this energy store contrary to the prior art.
  • the use of a perfect diode as a switch improves the performance of the system in terms of efficiency (unlike a conventional diode) and thus allows improved management of the secondary battery charge, here the super capacitor.
  • the device according to the invention has many other advantages which are the following.
  • the charge of the secondary storage element is better with a super capacitor than with a lead-acid battery.
  • the charging voltage imposed by the alternator-starter ALT in generator mode is determined, as a rule, to optimize the charge of the main battery B p which is at a temperature T B.
  • T B the charging voltage
  • T s the temperature of the secondary battery B 8 which, on the other hand, is at a temperature T s different from T B
  • the main battery and the secondary battery being generally in two different places, the one under the bonnet and the other under a seat.
  • the charge of the secondary battery is therefore not optimized with the risk of underload and degradation due to loss of capacity. This disadvantage disappears completely with a super capacitor whose life is not affected by a state of charge storage less than 100%.
  • the super capacitor makes it possible to filter the ripples and other disturbances of the current generated by the alternator-starter ALT in generator mode. This results in a more stable supply voltage of the secondary network and therefore less stress on its components.
  • the energy stored in the super capacitor can also be used to power safety components, such as safety cushions, belt pre-tensioners, door opening systems, battery disconnect systems, etc., even when the main battery is no longer available, especially in the event of an accident (battery disconnected or short-circuited) or short-circuit on the main network.
  • the super capacitor can power the controllers of the vehicle, or the security code of the car radio, thus avoiding any loss of stored data.
  • the life of a super capacitor is longer than that of the vehicle. There is no need for a replacement, so with an average life of three years, a lead-acid battery needs to be replaced about three times.
  • a super capacitor has a smaller volume and weight than a conventional lead-acid battery.
  • any other secondary energy storage element may be used, such an element may preferably be completely discharged without degradation such as a super capacitor.
  • a vehicle that uses a key contact there is described a vehicle that uses a key contact, but this invention also applies to any vehicle that uses a contact card.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

L'invention concerne une unité de commutation pour dispositif de gestion d'alimentation d'un réseau de consommateurs pour véhicule automobile, ledit dispositif de gestion comprenant un réseau principal (Rp), un élément de stockage d'énergie principal (Bp) destiné à alimenter ledit réseau principal (Rp), un réseau secondaire (Rs), un élément de stockage d'énergie secondaire (Ucap) destiné à alimenter ledit réseau secondaire (Rs). Conformément à l'invention, l'unité est destinée à relier électriquement le réseau secondaire (Rs) avec l'élément de stockage d'énergie secondaire (Ucap) lorsque le véhicule est dans un mode de stationnement, l'élément de stockage d'énergie secondaire (Ucap) étant un super condensateur (Ucap), et elle comporte des moyens de précharge (D0, Rp) de l'élément de stockage d'énergie secondaire (Ucap). Application : véhicule automobile.

Description

DISPOSITIF DE GESTION D'ALIMENTATION D'UN RESEAU DE CONSOMMATEURS POUR VEHICULE AUTOMOBILE
Domaine de l'invention
La présente invention concerne une unité de commutation pour un dispositif de gestion d'alimentation d'un réseau de consommateurs pour véhicule automobile et un procédé associé.
Parmi les divers équipements électriques d'un véhicule automobile, on peut distinguer ceux qui sont insensibles aux variations de tension sur le réseau de consommateurs comme les charges résistives comme les sièges chauffants etc...., de ceux qui sont davantage sensibles auxdites variations de tension tels que les accessoires audio, les lève-vitres électriques, les lecteurs CD/DVD, les systèmes GPS etc. Les premiers équipements forment le réseau dit principal tandis que les seconds forment le réseau dit secondaire. De manière classique, l'ensemble de ces équipements est alimenté par la batterie du véhicule. Cependant, certains équipements du réseau secondaire présentent la particularité d'être sensibles aux chutes de tension qui peuvent se produire à chaque fois que la batterie est fortement sollicitée, par exemple lors du démarrage ou redémarrage du moteur thermique, notamment dans le cadre d'un système d'arrêt/démarrage automatiques couramment appelé « Stop and Go ». Pour remédier à cette situation, une batterie secondaire peut être adjointe à la batterie principale de manière à maintenir en toutes circonstances la tension des accessoires du réseau secondaire à leur tension nominale de fonctionnement.
Etat de la technique
Une architecture connue d'un dispositif de gestion de l'alimentation d'un réseau principal R1 et d'un réseau secondaire R2 est représentée sur le schéma de la Fig. 1. Une batterie principale BAT1 , ou élément de stockage principal, est reliée à une batterie secondaire BAT2, ou élément de stockage secondaire, et à un réseau secondaire R2 par une unité de commutation comprenant une diode D et un interrupteur T permettant de connecter ou déconnecter la batterie secondaire BAT2 de l'alimentation fournie par la batterie principale BAT1 via la diode D. Les deux batteries principale et secondaire sont des batteries au plomb étanches classiques type VLRA (« Valve Regulated Lead Acid Battery »).
Lorsque le véhicule est sous tension, l'interrupteur T est fermé. Le réseau secondaire R2 est alors alimenté par la batterie principale BAT1 et par la batterie secondaire BAT2, cette dernière venant compenser les éventuelles chutes de la tension fournie par la première.
Lors d'un démarrage, lorsque la tension en amont de la diode D est inférieure à celle de la batterie secondaire BAT2, la diode est bloquée et le réseau secondaire est uniquement alimenté par la batterie secondaire BAT2. Ce montage permet donc d'éviter une chute de la tension au réseau secondaire et une éventuelle décharge de la batterie secondaire vers le réseau principal lorsque la batterie principale BAT1 est fortement sollicitée.
Lorsque le véhicule est à l'arrêt, contact coupé, l'interrupteur T est ouvert sinon la batterie principale BAT1 risque de se décharger dans la batterie secondaire BAT2. Le réseau secondaire R2 est alors alimenté par la seule batterie principale BAT1. La diode D permet le passage du courant uniquement de la batterie principale vers le réseau secondaire.
Ce dispositif connu présente toutefois certains inconvénients. En particulier, dans le cas d'une maintenance de la batterie principale ou d'un accident véhicule, ceci est gênant car les consommateurs du réseau secondaire ne seront plus alimentés tels que par exemple les air bags.
Objet de l'invention
C'est précisément un objet de la présente invention de proposer une unité de commutation qui permettrait notamment de pouvoir disposer d'une deuxième source d'énergie opérationnelle, même à l'arrêt du véhicule, afin de suppléer la batterie principale en cas de défaillance ou encore de maintenance, et de proposer un procédé de gestion d'alimentation d'un réseau de consommateurs associé.
Une solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que l'une unité de commutation qui est destinée à relier électriquement le réseau secondaire avec l'élément de stockage d'énergie secondaire lorsque le véhicule est dans un mode de stationnement, en ce que l'élément de stockage d'énergie secondaire est un super-condensateur, et en ce qu'elle comporte des moyens de précharge de l'élément de stockage d'énergie secondaire.
Ainsi, on comprend que, même si l'élément de stockage principal, une batterie par exemple, n'est plus en mesure de fournir la tension attendue, le réseau secondaire reste néanmoins alimenté par le super condensateur, ceci pendant toute la durée de la chute de la tension de la batterie principale et dans la limite de l'énergie stockée dans le super condensateur. Il faut remarquer que cette fonction est rendue possible par l'utilisation d'un super condensateur qui peut être déchargé complètement sans subir de dégradation, contrairement à une batterie au plomb qui ne peut résister aux décharges et doit donc être systématiquement déconnectée de tout consommateur à l'arrêt.
Selon des modes de réalisations non limitatifs, le dispositif selon l'invention présente les caractéristiques supplémentaires suivantes.
• L'unité de commutation est destinée en outre à relier électriquement le réseau secondaire avec l'élément de stockage d'énergie secondaire lorsque le véhicule fonctionne dans un mode générateur ou moteur.
• L'unité de commutation est destinée en outre est destinée en outre à relier électriquement le réseau secondaire avec l'élément de stockage d'énergie secondaire lorsque le véhicule fonctionne dans un mode d'arrêt/redémarrage automatique.
• Les moyens de précharge comprennent :
- une diode, et
- une résistance de pré-charge.
• L'unité de commutation comprend en outre des moyens de protection du réseau secondaire lorsqu'il existe un court-circuit sur ledit réseau.
• L'unité de commutation comprend en outre un premier circuit d'isolement destiné à isoler l'élément de stockage secondaire vis-à-vis de l'élément de stockage principal.
• Le premier circuit d'isolement comprend un premier interrupteur. • L'unité de commutation comprend en outre un deuxième circuit d'isolement apte à isoler l'élément de stockage principal vis-à-vis de l'élément de stockage secondaire.
• Le deuxième circuit d'isolement comprend un deuxième interrupteur.
« Le premier circuit d'isolement est placé en série avec le deuxième circuit d'isolement.
• Selon une première variante, un interrupteur est un interrupteur unidirectionnel.
• Selon une deuxième variante, un interrupteur est un interrupteur électronique.
• L'unité de commutation comporte en outre des troisièmes moyens d'isolement de l'élément de stockage principal vis-à-vis de l'élément de stockage secondaire.
• Un interrupteur est commandé en limiteur de courant.
• Un interrupteur fonctionne en diode parfaite.
On évite de cette manière la chute de tension due aux diodes classiques. Le fait de diminuer cette tension de diode permet : de mieux charger (à plus haute tension) la batterie secondaire.
Ainsi, on optimise la fonction de protection contre la chute de tension, et on optimise également la durée de vie de la batterie secondaire (si la batterie est au plomb ou autre composant sensible au cyclage profond qui correspond à un état de charge inférieur à 80%). de dissiper moins d'énergie (pertes joules = tension diodes* courant). Ainsi, on améliore le rendement énergétique de l'ensemble du système (réseau principal, réseau secondaire) et on diminue les contraintes thermiques sur les composants.
Selon un second objet de l'invention, le procédé comporte une étape de relier électriquement le réseau secondaire avec l'élément de stockage d'énergie secondaire lorsque le véhicule est dans un mode de stationnement, et en ce que l'élément de stockage d'énergie secondaire est un super condensateur.
L'invention concerne également un dispositif de gestion d'alimentation d'un réseau de consommateurs pour véhicule automobile comprenant une unité de commutation selon le premier objet.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre sur quoi porte l'invention et comment elle peut être réalisée.
Brève description des figures
La Fig. 2 est un schéma d'un premier mode de réalisation d'une unité de commutation conforme à l'invention,
La Fig. 3 est un schéma d'un deuxième mode de réalisation d'une unité de commutation conforme à l'invention,
La Fig. 4 est un schéma d'un troisième mode de réalisation d'une unité de commutation conforme à l'invention,
La Fig. 5 est une courbe représentative d'une charge/décharge d'un super condensateur et d'une tension d'une batterie principale, les tensions étant utilisées dans les modes de réalisation précédents.
Description détaillée de modes de réalisation préférentiels de l'invention
Sur la Fig. 2 est représenté un premier mode de réalisation non limitatif d'un dispositif de gestion d'alimentation d'un réseau de consommateurs pour un véhicule automobile comprenant : - un réseau principal Rp incluant notamment les équipements nécessaires au démarrage du moteur thermique, et connecté à la machine électrique tournante ALT du véhicule, ici dans l'exemple un alterno-démarreur, un réseau secondaire R8 comprenant principalement des accessoires, comme un autoradio, une horloge, etc., un élément de stockage principal Bp directement connectée au réseau principal Rp, un élément de stockage secondaire, à savoir ici un super condensateur Ucap, destiné à alimenter le réseau secondaire R8, - une unité 10 de commutation disposée entre la batterie principale Bp, le super condensateur Ucap et le réseau secondaire R8,
On notera qu'un super condensateur est également appelé ultracapacité ou EDLC (« Electric Double Layer Capacitor »).
Par ailleurs, le dispositif de gestion d'alimentation comporte également un fusible F qui permet de protéger les réseau secondaire R8 s'il existe un court-circuit sur ledit réseau qui entraîne le passage d'un trop fort courant.
Dans ce mode de réalisation, l'unité 10 de commutation est disposée entre la batterie principale Bp, le super condensateur Ucap et le réseau secondaire R8.
Ladite unité 10 comprend : - Une première et une deuxième diodes Di, D2 dont les cathodes sont reliées entre elles, lesdites diodes étant des interrupteurs unidirectionnels, un interrupteur mécanique K en parallèle avec la première et deuxième diodes Di, D2, - une diode D0 et une résistance de précharge Rpré en série avec l'interrupteur K.
Pour l'ensemble de la description, les références suivantes sont utilisées.
On notera que :
La position de la clef en +ACC ON correspond notamment à une alimentation de certains accessoires tels que l'autoradio ou encore l'allume cigare dans certains cas, La position de la clef en +APC ON correspond notamment à une alimentation de l'ensemble du réseau de bord y compris les autres accessoires et les calculateurs du véhicule tel que le contrôle moteur. On notera que pour arriver dans un mode stop du système stop&go, il faut être passé par une position + DEM au préalable pour démarrer le moteur thermique.
Le dispositif ainsi illustré fonctionne de la manière suivante. • Lorsque le véhicule est à l'arrêt, en mode dit de stationnement ou encore dit « parking » i.e. contact coupé (réseau principal hors tension et moteur thermique arrêté), l'interrupteur K est ouvert. Le réseau secondaire R8 est alimenté par la tension la plus élevée fournie par la batterie principale Bp et le super condensateur Ucapvia respectivement les diodes Di et D2. On peut constater que, si la tension fournie par la batterie principale Bp chute à l'arrêt, le réseau secondaire R8 reste toujours alimenté par le super condensateur Ucap, ce qui peut se produire en cas de déconnexion de la batterie principale Bp pour maintenance par exemple. Ainsi, l'interrupteur K permet d'isoler l'élément de stockage principal Bp vis-à-vis de l'élément de stockage secondaire Ucap, notamment lorsque l'élément de stockage secondaire est en court-circuit. Cela évite que la batterie principale Bp se décharge dans le super condensateur Ucap- • Dès une mise sous tension (clef de contact en position +ACC ON) et donc en mode moteur, l'interrupteur K est amené en position fermé. Dans ce cas, la batterie Bp alimente le super condensateur Ucap par l'intermédiaire de la diode D0 et la résistance de précharge Rpré, laquelle limite le courant de charge notamment lors de la première connexion. Le réseau secondaire R8 est alimenté par la tension la plus élevée fournie par la batterie principale Bp et le super condensateur Ucap via les diodes Di et D2. La Fig. 5 illustre la tension Up de la batterie principale Bp et la tension Uc du super condensateur Ucap- On peut voir les périodes de charge et décharge du super condensateur. Par ailleurs, on peut voir que pendant les périodes t1 et t3, le réseau secondaire R8 est alimenté par la batterie principale Bp, tandis que pendant les périodes t2 et t3 le réseau secondaire R8 est alimenté par le super condensateur Ucap.
• En mode générateur, c'est-à-dire lorsque le moteur tourne, l'interrupteur K est toujours fermé. Le super condensateur Ucap est directement connecté à la batterie principale Bp et se charge. Quand les tensions Up, Uc respectivement aux bornes de la batterie principale Bp et aux bornes du réseau secondaire R8 sont égales, le super condensateur est chargé et continue de filtrer les ondulations de tension sur le réseau secondaire.
• En cas d'arrêt du moteur et de démarrage automatique en mode « Stop and Go », l'interrupteur K est toujours fermé. Le réseau secondaire R8 est alimenté par la tension la plus élevée fournie par la batterie principale Bp et le super condensateur Ucaptel qu'illustré sur la Fig. 5 comme vu précédemment.
On notera que la diode D0 ainsi que la première diode Di permettent d'assurer la fonction de protection contre les chutes de tension. On évite la décharge du super condensateur dans la batterie principale Bp lorsque cette dernière est hors service par exemple ou déconnectée pour maintenance. Par ailleurs la deuxième diode D2 évite à la batterie principale Bp de se décharger dans la super capacité Ucap si par exemple le super condensateur est en court-circuit. En conclusion, avec ce dispositif, il n'y a aucun risque lié à une sous charge sauf si la batterie principale et le super condensateur sont tous les deux déchargés.
La Fig. 3 illustre un deuxième mode de réalisation non limitatif dans lequel l'unité de commutation 10 est également disposée entre la batterie principale Bp, le super condensateur Ucap et le réseau secondaire R8. Ladite unité 10 comprend : un premier circuit d'isolement comprenant une première diode Di et un interrupteur électronique Mi ; ce premier circuit d'isolement permet notamment d'isoler le super condensateur Ucap vis-à-vis de l'élément de stockage principal Bp ; un deuxième circuit d'isolement comprenant une deuxième diode D2 et un interrupteur électronique M2, les deux diodes Di et D2 étant reliées par leur cathode. Le premier et deuxième circuits d'isolement sont par exemple des transistors MOSFET dont les drains sont reliés ; ce deuxième circuit d'isolement permet notamment d'isoler l'élément de stockage principal Bp vis-à-vis du super condensateur Ucap ; ce deuxième circuit d'isolement est associé en série au premier circuit d'isolement ;
Un fusible F, le réseau secondaire R8 étant alimenté à travers ce fusible F au niveau du point milieu entre les deux circuits d'isolement, une diode D0 et une résistance de précharge Rpre en parallèle avec les premier et deuxième circuits d'isolement. La résistance de précharge Rpre permet de charger le super condensateur Ucap (ce qui permet de limiter le courant qui traverse les transistors MOSFET au démarrage de l'ordre de 3OA au lieu de 80A), tandis que la diode D0 permet d'assurer la fonction de protection contre les chutes de tension ; on évite la décharge du super condensateur dans la batterie principale Bp lorsque cette dernière est hors service par exemple et surtout pendant le démarrage, le démarrage faisant partie du mode moteur. Un des avantages du dispositif de la Fig. 3 est d'utiliser des interrupteurs Mi, M2 électroniques, réalisés par exemple par des transistors MOS sur une carte électronique, au lieu d'interrupteurs mécaniques. Cela permet notamment d'avoir une durée de vie des interrupteurs supérieure (au moins un facteur 10).
Le dispositif de la Fig. 3 fonctionne de la manière suivante.
• A l'arrêt, en mode dit « parking » i.e. contact coupé, les interrupteurs Mi et M2 sont ouverts. Le réseau secondaire R8 est alimenté par la batterie principale Bp (à la chute de tension de la première diode Di près, en général 0,7V pour une diode classique) et par le super condensateur Ucap (à la chute de tension de la deuxième diode D2 près) respectivement via la première diode Di et via la deuxième diode D2 et plus particulièrement par l'élément qui a la tension la plus élevée tel qu'illustré sur la Fig. 5 comme vu précédemment.
On notera que lorsque le super condensateur n'est pas chargé, la batterie principale Bp alimente le super condensateur Ucap par le biais de la résistance de précharge Rpre. On a alors Uc<Up-VD0.
Par ailleurs, en cas de chute de la tension Up de la batterie principale Bp à l'arrêt, par exemple s'il existe un court-circuit sur le réseau principal Rp ou en cas de déconnexion de la batterie principale pour maintenance, le réseau secondaire R8 est toujours alimenté par le super condensateur Ucap- Par ailleurs, ce dernier ne se décharge pas dans le réseau principal Rp grâce à la première diode Di et à la diode D0.
• Dès une mise sous tension (clef de contact en position +ACC) et donc en mode moteur, les interrupteurs Mi et M2 sont maintenus respectivement ouvert et fermé. Le réseau secondaire R8 est alimenté par la batterie principale Bp (à la chute de tension de la première diode Di près, en général 0,7V pour une diode classique) et par le super condensateur Ucap respectivement via la première diode Di et via le deuxième interrupteur M2 et plus particulièrement par l'élément qui a la tension la plus élevée comme vu précédemment. Dans ce cas, on peut voir que la chute de tension de la deuxième diode D2 n'entre plus en compte dans l'alimentation par le super condensateur Ucap. Ainsi, ladite alimentation est plus efficace. Dans ce cas, une chute de tension Up peut intervenir s'il y a mise en route d'un gros consommateur, par exemple la direction assistée ou la climatisation, et bien entendu au démarrage sans qu'il y ait une décharge du super condensateur Ucap dans le réseau principal Rp et ce grâce à la première diode Di et la diode D0. Dans ce cas, le réseau secondaire est toujours alimenté par le super condensateur Ucap via le deuxième transistor M2.
• En mode générateur, moteur tournant, les interrupteurs Mi et M2 sont fermés. Le super condensateur Ucap est directement connecté au réseau principal Rp via les interrupteurs M1 et M2 et se charge au moyen de la batterie principale Bp. Lorsqu'il est chargé, le super condensateur Ucap continue de filtrer les ondulations de tension dans le réseau secondaire R8. Le réseau secondaire R8 est lui alimenté par la tension la plus élevée fournie par la batterie principale Bp ou le super condensateur Ucap comme vu précédemment. Il n'est plus alimenté au travers des diodes d'isolement Di et D2 des interrupteurs MOS, la chute de tension liée à ces diodes n'intervient donc plus contrairement au cas du véhicule à l'arrêt. Ainsi, on a moins de pertes joules qu'avec les diodes.
• Lors d'un arrêt automatique puis un démarrage automatique en mode « Stop & Go », dès la fin du mode générateur, les interrupteurs M1 et M2 sont respectivement ouvert et fermé. Le réseau secondaire R8 est alimenté à la fois par la batterie principale et par le super condensateur. On revient dans le même mode de fonctionnement que lors d'une mise sous tension.
On notera qu'un problème de ce deuxième mode de réalisation est qu'à l'arrêt si un court-circuit se produisait au niveau du super condensateur Ucap, la batterie principale Bp qui à l'arrêt est toujours connectée au super condensateur se déchargerait rapidement dans le réseau secondaire R8 via la diode D0. En conséquence, le réseau secondaire R8 cesserait rapidement d'être alimenté.
La Fig. 4 illustre un troisième mode de réalisation non limitatif qui reprend pour l'unité de commutation 10 la même architecture que le troisième mode de réalisation sans la diode D0 ni la résistance de pré-charge Rpre.
Un avantage de ce dispositif est que, à l'arrêt, la batterie principale Bp se trouve isolée vis-à-vis du super condensateur Ucap, ce qui évite toute décharge de la batterie si le super condensateur Ucap entrait en court-circuit.
Le dispositif de la Fig. 4 fonctionne de la manière suivante. • A l'arrêt, en mode dit « parking » i.e. contact coupé, les interrupteurs Mi et M2 sont ouverts. Le réseau secondaire R8 est alimenté par la tension la plus élevée fournie par la batterie principale Bp (à la chute de tension aux bornes de la première diode Di près) et le super condensateur Ucap (à la chute de tension aux bornes de la deuxième diode D2 près) via respectivement la première diode Di et la deuxième diode D2 tel qu'illustré sur la Fig. 5 comme vu précédemment.
Comme précédemment, en cas de chute de la tension Up, le réseau secondaire R8 est toujours alimenté par le super condensateur Ucap- Toutefois, ce dernier ne se décharge pas dans le réseau principal Rp grâce à la diode Di, de même que la batterie principale Bp ne peut se décharger dans le réseau secondaire grâce à la diode D2 si un court-circuit se produisait au niveau du super condensateur Ucap-
Le tableau ci-après récapitule l'alimentation du réseau secondaire Rs selon les différents cas de figures (tension Up inférieure à Us, ou inversement, ...) lorsque le véhicule est à l'arrêt (K1 , K2 ouverts).
• Dès une mise sous tension (clef de contact tournée, i.e. en position +ACC ON) et donc en mode moteur, l'interrupteur M1 reste ouvert et l'interrupteur M2 est fermé. Le réseau secondaire R8 est alimenté par la tension la plus élevée fournie par la batterie principale Bp (à la chute de tension aux bornes de la première diode D1 près, en général 0,7V pour une diode d'isolement classique) et le super condensateur UCaP respectivement via la première diode D1 et via l'interrupteur M2 tel qu'illustré sur la Fig. 5. Si la tension fournie par la batterie principale Bp est supérieure à celle du super condensateur Ucap, ce dernier se charge à travers l'interrupteur M2 et la première diode d'isolement D1.
En cas de chute de la tension aux bornes de la batterie principale Bp, par exemple lors d'un démarrage, la décharge du super condensateur dans le réseau principal Rp est évitée grâce à la première diode d'isolement D1.
On notera que la fermeture de l'interrupteur M2 est contrôlée pour assurer la précharge. Ainsi, dans un mode de réalisation préférentiel non limitatif, pendant la mise sous tension, le deuxième interrupteur électronique M2 peut être commandé en limiteur de courant de charge en contrôlant son ouverture, de manière à charger progressivement le super condensateur Ucap- Ceci évite d'avoir un fort courant d'appel (8OA en général ou plus selon le super condensateur) qui risque de dégrader voire détruire ledit stockeur Ucap lors de sa première connexion quand il est complètement déchargé. On limite ainsi le courant de charge du super condensateur. Ainsi, si le courant à travers M2 (mesuré par la tension aux bornes du transistor MOS) est supérieur à une valeur maximale prédéfinie Imax qui correspond au courant maximum consommé par le réseau secondaire R8, par exemple 3OA, l'interrupteur M2 est ouvert jusqu'à ce que le courant s'annule puis refermé, ceci pendant une durée déterminée, par exemple pendant 2 secondes, durée amplement suffisante pour charger le super condensateur. Si la valeur du courant reste toujours supérieure à cette valeur maximale de 3OA après cette durée, l'interrupteur M2 est maintenu ouvert et un défaut est diagnostiqué, probablement dû à un court-circuit dans le super condensateur Ucap. Cette commande en limitation de courant est préférentiellement tout le temps active dès que le réseau est sous tension.
• En mode générateur, moteur tournant, les interrupteurs Mi et M2 sont fermés. Le super condensateur Ucap est directement connecté au réseau principal Rp via ses interrupteurs et se charge au moyen de la batterie principale Bp. Lorsqu'il est chargé, le super condensateur continue de filtrer les ondulations de tension dans le réseau secondaire R8. Le réseau secondaire R8 est lui alimenté par la tension la plus élevée fournie par la batterie principale Bp ou le super condensateur Ucap tel qu'illustré sur la Fig. 5. Il n'est plus alimenté au travers des diodes d'isolement Di et D2 des interrupteurs MOS, la chute de tension liée à ces diodes n'intervient donc plus contrairement au cas du véhicule à l'arrêt.
On notera qu'on peut également appliquer la commande en limitation de courant au deuxième interrupteur M2.
L'intérêt de le faire pendant la période de roulage est de diagnostiquer un court-circuit sur le super condensateur Ucap. En effet, lors d'un court-circuit, il existe un fort courant, à ce moment la commande en limitation de courant intervient. Comme au bout de deux secondes, le courant est toujours trop fort, l'interrupteur M2 est maintenu ouvert et le défaut est diagnostiqué comme vu précédemment. • Lors d'un arrêt automatique puis un démarrage automatique (système « Stop & Go »), dès la fin du mode générateur, les interrupteurs M1 et M2 sont respectivement ouvert et fermé (M2 est toujours fermé quand il n'y a pas un fort courant détecté). Le réseau secondaire R8 est alimenté à la fois par la batterie principale Bp et par le super condensateur Ucap via respectivement la première diode d'isolement Di et le deuxième interrupteur M2.
Dans un mode de réalisation préférentiel non limitatif, le premier circuit d'isolement fonctionne en diode parfaite. De façon schématique sur la Fig. 4, la diode Di et l'interrupteur M1 du premier circuit d'isolement de l'unité de commutation 10 sont remplacée par une diode dite parfaite présentant une chute de tension très faible, de l'ordre de 0,01 V. Une telle diode peut être réalisée par un transistor MOS piloté en diode parfaite. L'avantage est que la chute de tension due à la diode d'isolement Di est évitée, d'où moins de pertes en ligne pour alimenter le réseau secondaire R8 ou charger le super condensateur Ucap- Le filtrage par le super condensateur des ondulations de tension est beaucoup plus efficace car on évite la chute de tension de 0,07V. On utilise ce fonctionnement en diode parfaite lorsque le véhicule est sous tension (mise sous tension, démarrage-mode moteur ou mode générateur). On notera que préférentiellement, la fonction diode parfaite est toujours active dès la mise sous tension. Ainsi, l'unité de commutation ne limite pas les capacités de recharge du super condensateur. Ainsi, cela ne conduit pas à terme à une dégradation de ce stockeur d'énergie contrairement à l'art antérieur.
On notera qu'on peut également dans le premier mode de réalisation de la Fig. 2 remplacer le premier circuit d'isolement par une diode parfaite.
Ainsi, l'utilisation d'une diode parfaite comme interrupteur améliore les performances du système en terme de rendement (contrairement à une diode classique) et de ce fait permet une gestion améliorée de la charge de la batterie secondaire, ici le super condensateur.
On notera que grâce à ces trois derniers modes de réalisation (Fig. 2, Fig. 3 et Fig. 4), lorsque le véhicule est sous tension, on a une protection : - du réseau secondaire Rs s'il existe un court circuit sur le réseau principal Rp ou sur la batterie principale Bp,
- du super condensateur Ucap et de la batterie principale Bp en cas de court-circuit sur le réseau secondaire R8 et ce grâce au fusible qui casse, ceci évite ainsi que la batterie et le super condensateur ne se vident violemment,
De plus, grâce à au premier et troisième modes de réalisation (Fig. 2 et Fig. 4), lorsque le véhicule est sous tension, on a une protection de : - du réseau secondaire R8 s'il existe un court-circuit sur le super condensateur Ucap et ce grâce à l'ouverture du deuxième interrupteur M2 en cas de courant supérieur à une valeur maximale déterminée Imax. Ainsi, dans ce cas, le super condensateur Ucap est isolé de sorte que le réseau secondaire R8 est toujours alimenté (la batterie principale Bp ne se décharge pas dans le super condensateur).
Ainsi, grâce à ces deux modes de réalisation, s'il existe un court-circuit sur l'un des trois circuits cités (réseau secondaire, batterie principale, ou super condensateur), les deux autres circuits sont toujours protégés et disponibles.
Le dispositif conforme à l'invention présente bien d'autres avantages qui sont les suivants.
La charge de l'élément de stockage secondaire est meilleure avec un super condensateur qu'avec une batterie au plomb. En effet, la tension de charge imposée par l'alterno-démarreur ALT en mode générateur est déterminée, en règle générale, afin d'optimiser la charge de la batterie principale Bp qui est à une température TB. Or, c'est cette même tension qui doit charger la batterie secondaire B8 qui, par contre, se trouve à une température Ts différente de TB, la batterie principale et la batterie secondaire étant en général à deux endroits différents, l'une sous le capot moteur et l'autre sous un siège. La charge de la batterie secondaire n'est donc pas optimisée avec le risque de sous-charge et de dégradation par perte de capacité. Cet inconvénient disparaît complètement avec un super condensateur dont la durée de vie n'est pas affectée par un stockage à état de charge inférieur à 100%. D'autre part, le super condensateur permet de filtrer les ondulations et autres perturbations du courant généré par l'alterno-démarreur ALT en mode générateur. Il en résulte une tension d'alimentation plus stable du réseau secondaire et donc des contraintes moins fortes sur ses composants. L'énergie stockée dans le super condensateur peut également servir à alimenter des composants sécuritaires, tels que les coussins de sécurité, les pré-tensionneurs de ceinture, les systèmes d'ouverture de porte, les systèmes de déconnexion de batterie, etc., même lorsque la batterie principale n'est plus disponible, notamment en cas d'accident (batterie déconnectée ou en court- circuit) ou de court-circuit sur le réseau principal.
De plus, comme on l'a vu précédemment, durant une déconnexion de la batterie principale pour maintenance, le super condensateur peut alimenter les contrôleurs du véhicule, ou encore le code de sécurité de l'autoradio, évitant ainsi toute perte de données mémorisées. Au contraire d'une batterie au plomb, la durée de vie d'un super condensateur est supérieure à celle du véhicule. Il n'y donc pas de remplacement à prévoir alors qu'avec une durée de vie de trois ans en moyenne une batterie au plomb doit être remplacée environ trois fois.
Un super condensateur a un volume et un poids plus faibles qu'une batterie au plomb classique.
Bien entendu, dans le cadre de l'invention, on a décrit un super condensateur mais tout autre élément de stockage d'énergie secondaire peut être utilisé, un tel élément pouvant préférentiellement se décharger complètement sans dégradation tel qu'un super condensateur. Bien entendu, dans le cadre de l'invention, on a décrit un véhicule qui utilise une clef de contact, mais cette invention s'applique également à tout véhicule qui utilise une carte de contact.
On notera enfin que l'invention s'applique aux véhicules comprenant tout type de machine électrique tournante notamment alternateurs ou alterno- démarreurs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Unité de commutation pour dispositif de gestion d'alimentation d'un réseau de consommateurs pour véhicule automobile, ledit dispositif de gestion comprenant :
- un réseau principal (Rp),
- un élément de stockage d'énergie principal (Bp) destiné à alimenter ledit réseau principal (Rp),
- un réseau secondaire (R8), - un élément de stockage d'énergie secondaire (Ucap) destiné à alimenter ledit réseau secondaire (R8), caractérisé en ce qu'elle est destinée à relier électriquement le réseau secondaire (R8) avec l'élément de stockage d'énergie secondaire (Ucap) lorsque le véhicule est dans un mode de stationnement, en ce que ledit élément de stockage d'énergie secondaire (Ucap) est un super condensateur (Ucap), et en ce qu'elle comporte des moyens de précharge (K, DO, Rpré; DO, Rp) de l'élément de stockage d'énergie secondaire (Ucap).
2. Unité de commutation (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'elle est destinée en outre à relier électriquement le réseau secondaire (R8) avec l'élément de stockage d'énergie secondaire (Ucap) lorsque le véhicule fonctionne dans un mode générateur ou moteur.
3. Unité de commutation (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'elle est destinée en outre à relier électriquement le réseau secondaire (R8) avec l'élément de stockage d'énergie secondaire (Ucap) lorsque le véhicule fonctionne dans un mode d'arrêt/démarrage automatique.
4. Unité de commutation (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de précharge comprennent :
- une diode (DO), et - une résistance de pré-charge (Rpré)-
5. Unité de commutation (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre des moyens de protection (F) du réseau secondaire (R8) lorsqu'il existe un court-circuit sur ledit réseau.
6. Unité de commutation (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre un premier circuit d'isolement destiné à isoler l'élément de stockage secondaire (Ucap) vis-à-vis de l'élément de stockage principal (Bp).
7. Unité de commutation (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier circuit d'isolement comprend un premier interrupteur (D1 , D1 -M1 ).
8. Unité de commutation (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre un deuxième circuit d'isolement apte à isoler l'élément de stockage principal (Bp) vis-à-vis de l'élément de stockage secondaire (Ucap)-
9. Unité de commutation (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième circuit d'isolement comprend un deuxième interrupteur (D2, D2-M1 ).
10. Unité de commutation (10) selon les revendications 6 et 9, caractérisé en ce que ledit premier circuit d'isolement est placé en série avec le deuxième circuit d'isolement.
11. Unité de commutation (10) selon l'une des revendications précédentes
7 ou 9, caractérisé en ce qu'un interrupteur est un interrupteur unidirectionnel (D1 , D2).
12. Unité de commutation (10) selon l'une des revendications précédentes 7 ou 9, caractérisé en ce qu'un interrupteur est un interrupteur électronique (D1 -M1. D2-M2).
13. Unité de commutation (10) selon l'une des revendications précédentes 1 à 11 , caractérisé en ce qu'elle comporte en outre des troisièmes moyens d'isolement (K) de l'élément de stockage principal (Bp) vis-à-vis de l'élément de stockage secondaire (Ucap)-
14. Unité de commutation (10) selon la revendication précédente 13, caractérisé en ce que les troisièmes moyens d'isolement comporte un interrupteur mécanique (K).
15. Unité de commutation (10) selon la revendication précédente 12, caractérisé en ce qu'un interrupteur (D2-M2) est commandé en limiteur de courant.
16. Unité de commutation (10) selon la revendication précédente 12, caractérisé en ce qu'un interrupteur (D1 -M1 ) fonctionne en diode parfaite.
17. Dispositif de gestion d'alimentation d'un réseau de consommateurs pour véhicule automobile, ledit dispositif de gestion comprenant :
- un réseau principal (Rp),
- un élément de stockage d'énergie principal (Bp) destiné à alimenter ledit réseau principal (Rp),
- un réseau secondaire (R8), - un élément de stockage d'énergie secondaire (Ucap) destiné à alimenter ledit réseau secondaire (R8), caractérisé en ce qu'elle comporte une unité de commutation (10) est caractérisée selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007062955B4 (de) * 2007-12-21 2011-06-01 Catem Develec Gmbh & Co. Kg Schaltung zur Spannungsstabilisierung eines Bordnetzes
DE102008012640A1 (de) * 2008-03-05 2009-09-10 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Kopplung mehrerer Teilnetze
DE102008054885B4 (de) * 2008-12-18 2014-09-18 Lisa Dräxlmaier GmbH Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Energieversorgung eines Bordnetzes eines Fahrzeugs
KR100973142B1 (ko) * 2010-04-01 2010-07-29 이대교 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치 및 방법
DE102010027828A1 (de) * 2010-04-15 2011-10-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug
DE102010018777A1 (de) * 2010-04-29 2011-11-03 Daimler Ag Energieversorgungssystem für einen elektrischen Verbraucher in einem Kraftfahrzeug
DE102010021403A1 (de) * 2010-05-25 2011-12-01 Audi Ag Bordnetz für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes
FR2966294B1 (fr) * 2010-10-14 2013-08-09 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de recharge d'un module supercondensateur d'un vehicule automobile et vehicule automobile correspondant
JP5477409B2 (ja) * 2012-03-12 2014-04-23 株式会社デンソー 電源システム
DE102012014912A1 (de) * 2012-07-27 2014-01-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einem Starter-Generator
CN103248117B (zh) * 2013-04-16 2015-08-05 珠海博威电气有限公司 一种无pt智能化高压开关
CN105517827A (zh) * 2013-06-28 2016-04-20 Cap-Xx有限公司 用于机动车发动机的控制系统和用于控制机动车发动机的方法
DE102014203030B4 (de) 2014-02-19 2021-06-02 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum gesteuerten Verbinden mehrerer Bordnetzzweige eines Fahrzeugs, Steuereinheit zur Ausführung des Verfahrens sowie Fahrzeugbordnetz
CN103872911B (zh) * 2014-03-27 2016-04-13 南京西普尔科技实业有限公司 超级电容可调功率控制器
US10153650B2 (en) * 2015-12-15 2018-12-11 Intel Corporation Energy harvesting system for IoT devices
DE102016101081A1 (de) * 2016-01-22 2017-07-27 Eberspächer Controls Landau Gmbh & Co. Kg Bordnetz für ein Fahrzeug
JP6665757B2 (ja) * 2016-11-08 2020-03-13 株式会社デンソー 電源制御装置、及び電池ユニット
US10992144B2 (en) * 2017-05-17 2021-04-27 Galley Power LLC Battery balancing and current control with bypass circuit for load switch
DE102019112706A1 (de) * 2019-05-15 2020-11-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Energieversorgung eines elektrischen Verbrauchers eines Fahrzeugs
DE102020211218A1 (de) 2020-09-08 2022-03-10 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Batteriesystem, insbesondere für ein Fahrzeug
CN113460097A (zh) * 2021-07-07 2021-10-01 中车株洲电力机车有限公司 一种储能式车辆及其安全联锁结构和方法
CN114475484B (zh) * 2022-03-21 2024-04-12 上海法雷奥汽车电器系统有限公司 一种汽车电气系统及汽车

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2729901B1 (fr) * 1995-01-30 1997-04-18 Valeo Equip Electr Moteur Unite de gestion d'energie pour reseau electrique de vehicule automobile incorporant plusieurs unites de stockage d'energie, et reseau electrique incorporant une telle unite de gestion d'energie
SE514786C2 (sv) * 1998-09-02 2001-04-23 Scania Cv Ab Elsystem för motorfordon med dubbla batterier
DE19842657A1 (de) * 1998-09-17 2000-03-23 Volkswagen Ag Zwei-Batteriesystem
EP1261121A3 (fr) * 2001-05-22 2004-02-04 Powerdsine Limited Distribution de puissance avec commande de courant digitale
DE10305939B4 (de) * 2003-02-12 2017-10-26 Valeo Equipements Electriques Moteur Kraftfahrzeug
US7632583B2 (en) * 2003-05-06 2009-12-15 Ballard Power Systems Inc. Apparatus for improving the performance of a fuel cell electric power system
US7109686B2 (en) * 2004-11-15 2006-09-19 Ise Corporation System and method for precharging and discharging a high power ultracapacitor pack

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007060348A2 *

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Publication number Publication date
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US7800244B2 (en) 2010-09-21

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