EP2097877A1 - Methode et dispositif de gestion de l'energie d'un vehicule comportant un equipement de travail auxiliaire - Google Patents

Methode et dispositif de gestion de l'energie d'un vehicule comportant un equipement de travail auxiliaire

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EP2097877A1
EP2097877A1 EP07765966A EP07765966A EP2097877A1 EP 2097877 A1 EP2097877 A1 EP 2097877A1 EP 07765966 A EP07765966 A EP 07765966A EP 07765966 A EP07765966 A EP 07765966A EP 2097877 A1 EP2097877 A1 EP 2097877A1
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EP
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vehicle
work equipment
propulsion
diesel
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Alain Wadsworth
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Stvi
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • G07C5/0841—Registering performance data
    • G07C5/085—Registering performance data using electronic data carriers
    • G07C5/0858—Registering performance data using electronic data carriers wherein the data carrier is removable
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for distinguishing the amount of professional diesel used for purposes other than for the propulsion of a vehicle. It applies to commercial and industrial vehicles using a work tool falling under heading 87-05 of the French Customs Tariff.
  • French legislation provides for a privileged tax regime for fuels intended for the operation of an engine without the vehicle being in motion and under conditions of use, for example in the case of the use of ancillary work such as cranes, tow trucks, sweepers, water purifiers, concrete mixers, concrete pumps, etc.
  • ancillary work such as cranes, tow trucks, sweepers, water purifiers, concrete mixers, concrete pumps, etc.
  • the administration authorizes the use of heating oil in industrial vehicle engines.
  • Authorized vehicles are then equipped with dispensing devices for switching fuel oil to diesel automatically.
  • the alternative currently proposed to provide an answer to the problem posed includes several devices proposed and approved by the customs administration.
  • Domestic fuel is distinguished from diesel fuel by its own characteristics, sulfur content, viscosity and cetane number.
  • FMS Flexible Management System
  • This management system uses the CAN protocol to transport data, intended for greater ease of use and which makes it possible to standardize information that can be transmitted to additional equipment such as onboard management computer systems.
  • the standard FMS standardizes the information that can be transmitted to external equipment in the case for example embedded computer systems.
  • Multiplexing allows communication between electronic boxes.
  • the information does not transit through a dedicated thread, but is grouped in a single thread after an electronic processing.
  • a coding box receives a set of information, which it will process in order to send it in a single thread.
  • a decoder box will then redistribute the information to each component. This electronic transmission is called a "Bus”.
  • Multiplexing significantly reduces the number of cables and connections needed on vehicles.
  • the CAN Controller Area Network
  • BOSCH Controller Area Network
  • the invention proposes an on-board computer solution coupled to the CAN bus connection of the vehicles according to the FMS standard making it possible to precisely manage the consumption of diesel fuel under conditions of use as provided for by the decree of April 29, 1970.
  • the invention provides a method and an on-board electronic system for calculating and managing the energy of a vehicle equipped with a diesel fueled engine for the propulsion of the vehicle and the operation of at least one piece of equipment. auxiliary work.
  • This electronic system controls all the "engine” operations and auxiliary equipment of off-road industrial vehicles. It allows to collect and record the operating times and energy consumption of auxiliary work equipment of an industrial vehicle excluding propulsion.
  • Figure 1 schematically shows a particular embodiment of the method and system of the invention.
  • the method of calculation and management is, according to the invention defined by the following operations: a) the engine is equipped with means for collecting and recording data; b) the vehicle is equipped with sensors enabling the identification of the operating conditions of the engine (in propulsion or auxiliary work equipment); c) the equipment is equipped to record operating data and diesel fuel consumption.
  • the method of the invention manages the differential of taxes on diesel fuel depending on the use of the engine (in propulsion or for the operation of the auxiliary work equipment).
  • step (b) the sensors are identified, over time, at least the movement of the vehicle, the engagement of the engine to the auxiliary work equipment and fuel consumption. It is also possible to record the engine speed by sensor.
  • the recording means of step (c) may further comprise a connection means for a data download key.
  • the invention also relates to the on-board electronic system for calculating and managing the energy of a vehicle equipped with a diesel engine for the propulsion of the vehicle and the operation of at least one auxiliary work equipment.
  • the recorded data generally include the available FMS data, namely the chassis number, the "PTO" status (engaged or tripped), the clutch switch (clutch or clutch), the "parking brake” status ( tight or loose), engine speed, "tachograph speed” information, fuel consumption and engine operating hours.
  • FMS which uses the CAN protocol, equipping all new generation of industrial vehicles, the essential data are available provided that the original FMS housing of the vehicle is set by the manufacturer.
  • vehicles of the older generation (prior to 2004), which do not have the FMS technology, are also likely to be equipped with the system of the present invention.
  • sensors necessary for the implementation of the invention will have to be installed.
  • the on-board computer unit according to the invention will be identified and parameterized by type of vehicle according to the applications falling under heading 87-05 of the customs tariff.
  • This unit can store the collected data. These are then automatically processed and converted by an integrated calculator. The recovery of this data may be performed for example once a year for example by an organization certified by the DRIRE, using a download key that will then transport the collected information on a space "Extranet", private and secure.
  • the basis of the refund of the tax differential could be done for example once a year from the data stored and extracted from the "Extranet" platform.
  • the diesel fuel circuit which comprises a feed circuit 2, and a return circuit 3. From
  • the electronic system includes flow sensors (for example of the Coriolis type) at the diesel intake (C1 sensor) and at the diesel return (C2 sensor), whose information is sent to I] ON-BOARD DATA RECORDER
  • C3 sensor State of strength
  • C4 sensor clutch switch
  • - C5 sensor Parking brake status
  • the recorded data are transmitted to the recorder E, provided with a connection P 1 to transfer them to the platform "Extranet” (not shown in the figure), where they will be processed.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

On décrit une méthode et un dispositif pour la gestion de l'énergie d'un véhicule équipé d'un moteur alimenté au gazole servant à la propulsion et au fonctionnement d'au moins un équipement de travail auxiliaire caractérisé en ce que a) on équipe le moteur de moyens de collecte et d'enregistrement de données; b) on équipe le véhicule de capteurs de manière que l'on puisse identifier les conditions de fonctionnement du moteur (propulsion et auxiliaire); c) on équipe des moyens pour fournir des données de fonctionnement et de consommation du gazole.

Description

METHODE ET DISPOSITIF DE GESTION DE L1ENERGIE D1UN VEHICULE COMPORTANT UN ÉQUIPEMENT DE TRAVAIL AUXILIAIRE
Domaine de l'invention
La présente invention a pour objet une méthode et un système permettant de distinguer la quantité de gazole professionnel utilisé à d'autres fins que pour la propulsion d'un véhicule. Elle s'applique aux véhicules utilitaires et industriels utilisant un outil de travail relevant de la position 87-05 du tarif des douanes françaises.
On sait que l'utilisation de fioul domestique comme carburant dans les moteurs diesel au lieu du gazole carburant routier est formellement interdite. La réglementation réserve l'utilisation du gazole aux véhicules routiers à moteur diesel et celle du fioul domestique aux chaudières et engins particuliers.
La coloration et le traçage différents de ces deux produits permettent de reconnaître rapidement si leur utilisation est conforme à la réglementation. Les services des douanes procèdent à des contrôles réguliers pour vérification et éventuellement sanction.
L'utilisation de fioul domestique en substitution à du gazole peut être tentante en raison de leurs intervalles de distillation voisins. Cependant, leurs autres caractéristiques ont évolué au cours de ces dernières années de manière divergente, en particulier pour adapter le gazole aux nouveaux types de moteur diesel et de systèmes de post- traitement. La substitution du gazole par du fioul domestique n'est pas recommandable techniquement, notamment pour les moteurs diesel d'automobiles modernes, qui plus est, pour les moteurs à injection directe haute pression de type "rampe commune" ou "common rail". Les impacts se manifestent sur le fonctionnement du véhicule, principalement sur son moteur et sur ses émissions. D'après l'Institut Français du Pétrole, les principaux risques sont les suivants :
• les caractéristiques à froid du fioul domestique nettement moins sévères que celles des gazoles peuvent être la cause de colmatage des filtres à gazole et donc d'arrêt des véhicules, en période hivernale,
• Ia viscosité du fioul domestique susceptible d'être nettement plus élevée que celle du gazole conduit à des déréglages du système d'injection,
• la teneur en sédiments du fioul domestique susceptible d'être nettement plus élevée, entraîne des conséquences néfastes sur le fonctionnement et l'endurance des systèmes d'injection, phénomènes très importants sur les systèmes à rampe commune,
• substituer du gazole par du fioul domestique conduit à une désactivation rapide du système de post-traitement (pot catalytique) et à un accroissement des rejets de particules. En effet, la teneur limite en soufre du fioul domestique est de 2000 ppm alors qu'elle est aujourd'hui limitée pour le gazole à 50 ppm pour atteindre 10 ppm au maximum à l'horizon 2009. Il est bien connu que le soufre réduit l'activité des catalyseurs, favorise la formation de sulfates sous forme de particules, accroît la périodicité des régénérations des filtres à particules et le cas échéant des pièges à NOx,
• l'indice de cétane nettement plus faible du fioul domestique (>40 pour le fioul domestique, > 51 pour le gazole) conduit à un accroissement des niveaux sonores et des niveaux d'émissions de particules,
• le fioul domestique peut avoir point final de distillation plus élevé, ce qui peut conduire à la formation de dépôts et à un accroissement des niveaux de particules émises.
On sait par ailleurs que la législation française prévoit un régime fiscal privilégié pour les carburants destinés au fonctionnement d'un moteur sans que le véhicule soit en mouvement et sous conditions d'emploi, par exemple dans le cas de l'utilisation d'équipements de travail auxiliaires tels que les grues, les dépanneuses, les balayeuses, les hydrocureurs, les malaxeurs à béton, les pompes à béton, etc. Pour ces applications, l'administration autorise l'utilisation du fioul domestique dans les moteurs de véhicules industriels. Les véhicules autorisés sont alors équipés de dispositifs distributeurs permettant le basculement du carburant fioul au gazole, automatiquement. Les solutions actuelles
L'alternative proposée actuellement pour apporter une réponse au problème posé comprend plusieurs dispositifs proposés et agréés par l'administration douanière.
Cependant, ces dispositifs ne présentent pas toutes les sécurités nécessaires visant à empêcher la fraude.
La différentiation des équipements proposés sur le marché et la multiplicité des intervenants rendent les contrôles très difficiles voir impossibles et compliquent la gestion administrative ainsi que le suivi des dossiers.
Ces types d'installation présentent également l'inconvénient de transformations majeures des systèmes d'alimentation en carburant d'origine des moteurs de véhicules auxquelles ils sont destinés, ce qui n'est pas sans conséquences.
La complexité de certains dispositifs liée au fait que les carburants ne doivent en aucun cas se mélanger provoque également des disfonctionnements des moteurs dues entre autres à des surpressions internes et des températures de carburant trop élevées. Le fioul domestique utilisé comme carburant :
Le fioul domestique se distingue du gazole par ses propres caractéristiques, sa teneur en soufre, sa viscosité et son indice de cétane.
Afin de répondre aux exigences environnementales imposées par l'UE, les constructeurs de véhicules utilitaires et industriels font appel à de nouvelles technologies incompatibles avec l'usage de carburant tel que le fioul domestique.
Les conséquences :
1. Colmatage des filtres à gazole en hiver
2. Viscosité du fioul conduisant à des déréglages des systèmes d'injection
3. Teneur en sédiments entraînant des conséquences néfastes sur le fonctionnement des systèmes d'injection du type rampe commune.
4. Désactivation rapide du système post traitement (pot catalytique) et un accroissement des rejets de particules.
5. Indice de cétane plus faible conduisant à un accroissement des niveaux sonores et d'émissions de particules. 6. Point de distillation plus élevé, ce qui peut conduire à la formation de dépôts et un accroissement des niveaux de particules émises. Certains pays tel que le Canada ou l'Allemagne appliquent également ce régime fiscal mais sous une forme différente.
L'utilisateur achète son gazole au taux normal et fait ensuite une demande de remboursement du différentiel de taxes selon les conditions d'emploi. Ce système est déjà appliqué en France pour le remboursement d'une partie de la
TIPP du gazole routier.
Aucun équipement complémentaire, le principe est simplifié et s'appuie sur la seule bonne foi des utilisateurs qui établissent eux-mêmes leurs demandes de remboursement.
Rappels technologiques
Les nouvelles technologies utilisées dans le domaine de la gestion électronique des véhicules industriels permettent aujourd'hui d'obtenir des informations précises et sécurisées des véhicules.
Une coopération entre les constructeurs de véhicules industriels européens a permis d'aboutir à un standard appelé FMS ("Fleet Management System"). Ce système de gestion utilise le protocole CAN pour transporter les données, destiné à plus de facilité d'utilisation et qui permet de normaliser des informations que l'on peut transmettre à des équipements complémentaires tels que des systèmes d'informatique de gestion embarqués. Le standard FMS normalise les informations que l'on peut transmettre à des équipements extérieurs dans le cas par exemple de systèmes informatiques embarqués.
Par ailleurs, le Multiplexage permet une communication entre boîtiers électroniques. Les informations ne transitent plus par un fil dédié, mais sont regroupées dans un seul fil après un traitement électronique. Un boîtier de codage reçoit un ensemble d'informations, qu'il va traiter afin de les envoyer dans un seul fil. Un boîtier de décodage va ensuite redistribuer les informations à chaque composant. Cette transmission électronique s'appelle un "Bus". Le Multiplexage permet de réduire considérablement le nombre de câbles et de connexions nécessaires sur les véhicules.
Le Bus CAN ("Controller Area Network") a été développé par la société BOSCH et répond à une normalisation des protocoles de communication en Multiplexage. Une standardisation qui permet également aux constructeurs de limiter les coûts de développement.
Résumé de l'invention
L'invention propose une solution informatique embarquée couplée à la connexion Bus CAN des véhicules selon le standard FMS permettant de gérer avec précision les consommations de carburant gazole sous conditions d'emploi tel que prévu par l'arrêté du 29 avril 1970.
Ainsi, l'invention fournit une méthode et un système électronique embarqué permettant le calcul et la gestion de l'énergie d'un véhicule équipé d'un moteur alimenté au gazole pour la propulsion du véhicule et le fonctionnement d'au moins un équipement de travail auxiliaire.
Elle fournit également une méthode et un système électronique pour la gestion du différentiel de taxes sur les produits pétroliers utilisés par les véhicules industriels munis d'équipements de travail auxiliaires. Ce système électronique contrôle toutes les opérations "moteur" et équipements auxiliaires des véhicules industriels hors propulsion. Il permet notamment de collecter et d'enregistrer les temps de fonctionnement et la consommation en énergie d'un équipement de travail auxiliaire d'un véhicule industriel hors propulsion.
Par la méthode et le dispositif de l'invention l'utilisation du fioul domestique comme catégorie fiscale devient inutile.
Description de la Figure
La Figure 1 représente schématiquement un mode particulier de réalisation de la méthode et du système de l'invention.
Description détaillée de l'invention La méthode de calcul et de gestion est, selon l'invention définie par les opérations suivantes : a) on équipe le moteur de moyens de collecte et d'enregistrement de données ; b) on équipe le véhicule de capteurs permettant l'identification des conditions de fonctionnement du moteur (en propulsion ou en équipement de travail auxiliaire) ; c) on équipe de moyens pour enregistrer des données de fonctionnement et de consommation du gazole.
Par la méthode de l'invention, on gère le différentiel de taxes sur le gazole en fonction de l'emploi du moteur (en propulsion ou pour le fonctionnement de l'équipement de travail auxiliaire).
En particulier dans l'étape (b), on identifie par capteurs, au cours du temps, au moins le déplacement du véhicule, l'enclenchement de la motorisation vers l'équipement de travail auxiliaire et la consommation de carburant. On peut également enregistrer par capteur le régime moteur. Dans la méthode de l'invention, les moyens d'enregistrement de l'étape (c) peuvent encore comprendre un moyen de connexion pour une clé de téléchargement de données.
L'invention concerne aussi le système électronique embarqué pour le calcul et la gestion de l'énergie d'un véhicule équipé d'un moteur alimenté au gazole pour la propulsion du véhicule et le fonctionnement d'au moins un équipement de travail auxiliaire Ce système comprend au moins : a) des moyens de collecte et d'enregistrement de données ; b) des capteurs permettant d'identifier les conditions de fonctionnement du moteur (propulsion et auxiliaire) ; et c) des moyens pour enregistrer des données de fonctionnement et de consommation du gazole.
On dispose au moins de capteurs permettant d'identifier, au cours du temps, le déplacement du véhicule, l'enclenchement de la motorisation vers l'équipement de travail auxiliaire et la consommation de carburant, ainsi, en général, que le régime moteur. Les données enregistrées comprennent en général les données FMS disponibles, à savoir le numéro de châssis, l'état "prise de force" (enclenchée ou déclenchée), le contacteur embrayage (embrayage ou débrayage), l'état "frein de parking" (serré ou desserré), le régime moteur, l'information "vitesse tachygraphe", la consommation de carburant et les heures de fonctionnement moteur. Au travers du FMS, qui utilise le protocole CAN, équipant l'ensemble des véhicules industriels de nouvelle génération, les données essentielles sont disponibles à condition que le boîtier FMS d'origine du véhicule soit paramétré par le constructeur. Pour autant, les véhicules de l'ancienne génération (antérieurs à 2004), qui ne disposent pas de la technologie FMS, sont susceptibles également d'être équipés du système de la présente invention. Dans ce cas, des capteurs nécessaires à la mise en œuvre de l'invention devront être installés. Pour une meilleure traçabilité l'unité informatique embarquée selon l'invention sera identifiée et paramétrée par type de véhicule selon les applications relevant de la position 87-05 du tarif des douanes.
Cette unité peut stocker les données collectées. Celles-ci sont ensuite automatiquement traitées et converties par un calculateur intégré. La récupération de ces données pourra être effectuée par exemple une fois par an par exemple par un organisme certifié par la DRIRE, à l'aide d'une clé de téléchargement qui permettra ensuite de transporter ces informations collectées sur un espace "Extranet", privé et sécurisé.
L'accès réservé de cette plateforme "Extranet" devra permettre aux autorités compétentes de mieux maîtriser et contrôler en temps réel les informations nécessaires pour un meilleur suivi de cette mesure fiscale.
La base du remboursement du différentiel de taxe pourrait se faire par exemple une fois par an à partir des données stockées et extraites de la plateforme "Extranet".
Sur la Figure 1 , on a représenté le circuit du carburant gazole, qui comprend un circuit l'alimentation 2, et un circuit de retour 3. A partir du | RÉSERVOIR GASOIL |, sur le circuit d'alimentation 2, le gazole passe successivement dans un préfiltre à carburant, une pompe à carburant, une pompe d'alimentation Haute Pression et un filtre gazole, et alimente la | RAMPE COMMUNE D'INJECTION |.
Le système électronique comprend des capteurs de débit (par exemple de type Coriolis) à l'aspiration du gazole (Capteur C1) et au retour du gazole (Capteur C2), dont l'information est envoyée à I] ENREGISTREUR DE DONNÉES EMBARQUÉ |, comprenant le Bus CAN FMS. Celui-ci reçoit également les informations des capteurs C3 à C7, à savoir :
Capteur C3 : État prise de force ; Capteur C4 : Contacteur embrayage ; - Capteur C5 : État frein de parking ;
Capteur C6 : Régime moteur ; - Capteur C7 : Info vitesse tachygraphe.
Les données enregistrées sont transmises à l'enregistreur E, muni d'une connexion P1 permettant de les transférer à la plateforme "Extranet" (non représentée sur la figure), où elles seront traitées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Méthode de calcul et de gestion de l'énergie d'un véhicule équipé d'un moteur alimenté au gazole pour la propulsion du véhicule et le fonctionnement d'au moins un équipement de travail auxiliaire caractérisé en ce que a) on équipe le moteur de moyens de collecte et d'enregistrement de données ; b) on équipe le véhicule de capteurs permettant l'identification des conditions de fonctionnement du moteur (en propulsion ou en équipement de travail auxiliaire) ; c) on équipe de moyens pour enregistrer des données de fonctionnement et de consommation du gazole.
2. Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que, en (b), on identifie par capteurs, au cours du temps, au moins le déplacement du véhicule, l'enclenchement de la motorisation vers l'équipement de travail auxiliaire et la consommation de carburant.
3. Méthode selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que, en (b), on enregistre par capteur le régime moteur.
4. Méthode selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que, en (c), les moyens d'enregistrement comprennent un moyen de connexion d'une clé de téléchargement de données.
5. Méthode selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'on gère le différentiel de taxes sur le gazole en fonction de l'emploi du moteur (en propulsion ou en équipement de travail auxiliaire).
6. Système électronique embarqué pour le calcul et la gestion de l'énergie d'un véhicule équipé d'un moteur alimenté au gazole pour la propulsion du véhicule et le fonctionnement d'au moins un équipement de travail auxiliaire comprenant au moins : a) des moyens de collecte et d'enregistrement de données ; b) des capteurs permettant d'identifier les conditions de fonctionnement du moteur (en propulsion ou en équipement de travail auxiliaire) ; et c) des moyens pour enregistrer des données de fonctionnement et de consommation du gazole.
7. Système selon la revendication 6 caractérisé en ce que, en (b), on identifie par capteurs, au cours du temps, au moins le déplacement du véhicule, l'enclenchement de la motorisation vers l'équipement de travail auxiliaire et la consommation de carburant.
8. Système selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que, en (b), on enregistre par capteur le régime moteur.
9. Système selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que, en (c), les moyens d'enregistrement comprennent un moyen de connexion d'une clé de téléchargement de données.
10. Système selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l'on gère le différentiel de taxes sur le gazole en fonction de l'emploi du moteur (en propulsion ou en équipement de travail auxiliaire).
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