EP4638171A1 - Procédé de gestion d'un groupe motopropulseur hybride pour véhicule automobile à hydrogène et groupe motopropulseur associé - Google Patents

Procédé de gestion d'un groupe motopropulseur hybride pour véhicule automobile à hydrogène et groupe motopropulseur associé

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EP4638171A1
EP4638171A1 EP23829057.1A EP23829057A EP4638171A1 EP 4638171 A1 EP4638171 A1 EP 4638171A1 EP 23829057 A EP23829057 A EP 23829057A EP 4638171 A1 EP4638171 A1 EP 4638171A1
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EP
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internal combustion
combustion engine
fuel cell
hydrogen
valve
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Application number
EP23829057.1A
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German (de)
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Inventor
David Gerard
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Ampere SAS
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Ampere SAS
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Publication date
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates, in general, to motor vehicles using hydrogen as an energy source and, in particular, to hybrid motor vehicles incorporating an internal combustion engine as well as a fuel cell powered by hydrogen.
  • the invention relates to a method for managing a hybrid powertrain for a hydrogen-powered automobile vehicle comprising an internal combustion engine and a fuel cell, as well as to an associated powertrain.
  • document US 20140001033 describes a system using hydrogen as a secondary energy source. To do this, water is sucked into a fuel cell which generates a mixture of hydrogen and oxygen. The resulting hydrogen is mixed with the fuel that powers the internal combustion engine.
  • a fuel cell in reverse operation, can be coupled to an electric battery which it supplies with an electric current produced from hydrogen and oxygen.
  • the electric battery can thus deliver electrical energy to an electric motor, particularly during a start-up phase or transitional phases.
  • the advantages of the fuel cell are in particular a very high efficiency on partial loads, that is to say when low power is required, and the generation of electrical power usable in an electric motor to move the vehicle forward without no regulated polluting emissions.
  • the operation of other vehicles relies solely on the combustion of hydrogen in an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has the advantage of being able to generate high power with high efficiency under high loads.
  • the internal combustion engine produces regulated pollutants in small quantities.
  • some hydrogen hybrid vehicles incorporate an internal combustion engine as well as an electric motor coupled to a battery, itself powered by a fuel cell. Hydrogen is then used as the sole source of energy by the internal combustion engine and the fuel cell.
  • the invention therefore aims to remedy these drawbacks and to propose a strategy for stopping the fuel cell ensuring optimal restarting, whatever the external temperature, positive or negative, and intended to extend its lifespan. and ensure its stability.
  • a method for managing a hybrid powertrain of a hydrogen motor vehicle comprising an internal combustion engine, a fuel cell, a hydrogen storage tank and a pipe C l connecting an air outlet of the fuel cell has an air inlet of the internal combustion engine and comprising a cut-off valve VI, the method comprising the following steps: a) the fuel cell is stopped; b) the internal combustion engine is ordered to stop; c) when the fuel cell and the internal combustion engine are stopped, the cut-off valve VI is opened; and d) when the cut-off valve VI is open, the internal combustion engine is driven without injection of hydrogen from the tank in order to suck, via line C l, the fluids present in the fuel cell towards the engine internal combustion.
  • the powertrain may comprise a pipe C2 connecting a hydrogen outlet of the fuel cell to the air inlet of the internal combustion engine and comprising a cut-off valve V2, step c) comprising the opening of the cut-off valve V2 in addition to the valve VI, in order to also suck in step d), via line C2, the fluids present in the fuel cell towards the engine internal combustion.
  • the operation of the internal combustion engine in step d) can be maintained for a predetermined time interval.
  • the operation of the internal combustion engine in step d) can be maintained until the humidity level in the fuel cell is less than or equal to a predetermined threshold value.
  • the invention also relates to a hybrid powertrain for a hydrogen-powered automobile vehicle comprising: an internal combustion engine; a fuel cell; a hydrogen storage tank; a pipe C l connecting an air outlet of the fuel cell to an air inlet of the internal combustion engine and comprising a cut-off valve VI for the selective passage of fluids present in the fuel cell from said outlet air to the internal combustion engine; and a control device configured to control the opening of the cut-off valve VI when the fuel cell and the internal combustion engine are stopped, and to drive the internal combustion engine without injection of hydrogen from the storage tank in order to suck, via line C l, the fluids present in the fuel cell towards the internal combustion engine.
  • the powertrain may comprise a pipe C2 connecting a hydrogen outlet of the fuel cell to the air inlet of the internal combustion engine and comprising a cut-off valve V2 for the selective passage of fluids present in the fuel cell of said hydrogen outlet to the internal combustion engine, the control device being configured to control the opening of the cut-off valve V2 in addition to the valve VI before starting the internal combustion engine without hydrogen injection, in order to also suck, via line C2, the fluids present in the fuel cell towards the internal combustion engine.
  • the powertrain may comprise a recirculation unit connected to the fuel cell for the recirculation of hydrogen from the hydrogen outlet to a hydrogen inlet of the fuel cell, the recirculation unit being connected to the conduct C2.
  • line C2 is connected to line C l upstream of the air inlet of the internal combustion engine.
  • the powertrain comprises at least one condenser positioned on line C1 and/or line C2.
  • the internal combustion engine can be coupled to a turbocharger positioned on line C l, upstream of the air inlet of the internal combustion engine and downstream of the fuel cell.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a powertrain as described above.
  • FIG 1 illustrates a hybrid powertrain for a hydrogen-powered automobile vehicle according to one embodiment of the invention.
  • FIG 2 illustrates a hybrid powertrain for a hydrogen-powered automobile vehicle according to another embodiment of the invention.
  • upstream and downstream are understood in relation to the direction of flow of the fluids sucked in by the internal combustion engine from the fuel cell.
  • Figure 1 illustrates a powertrain 1 for a motor vehicle.
  • hydrogen is the sole source of energy for the motor vehicle.
  • the powertrain 1 comprises an internal combustion engine 2, incorporating a combustion chamber, and a fuel cell 3 both using hydrogen as an energy source
  • the powertrain 1 comprises an electric motor 4 coupled to a battery 5, itself coupled to the fuel cell 3.
  • the powertrain 1 is hybrid so that both the internal combustion engine 2 and the electric motor 4 of the powertrain 1 are hybrid are coupled in rotation to a transmission axis 6 to move the motor vehicle forward.
  • the fuel cell 3 has a hydrogen inlet 7 and a hydrogen outlet 8, as well as an air inlet 9 and an air outlet 10.
  • the hydrogen inlet 7 and the hydrogen outlet 8 are advantageously, respectively, an anodic hydrogen inlet 7 and an anodic hydrogen outlet 8, positioned in contact with an anode of the fuel cell 3.
  • the air inlet 9 and the air outlet 10 are advantageously, respectively, a cathode air inlet 9 and a cathode air outlet 10, positioned in contact with a cathode of the fuel cell 3.
  • the fuel cell 3 generates an electric current and water from oxygen present in the air and hydrogen.
  • the electric current generated makes it possible to power the battery 5 which itself powers the electric motor 4.
  • the internal combustion engine 2 comprises a hydrogen inlet 11, an air inlet 12 and an exhaust gas outlet 13.
  • the powertrain 1 comprises at least one storage tank 14 connected to the hydrogen inlet 7 of the fuel cell 3 and to the hydrogen inlet 11 of the internal combustion engine 2 to supply them with hydrogen.
  • a three-way valve V3 allows the selective passage of hydrogen from the storage tank 14 to the fuel cell 3 or the internal combustion engine 2.
  • the air admitted into the fuel cell 3 and into the internal combustion engine can, advantageously, be external air collected when the vehicle is rolling which, preferably, passes through an air filter, respectively 15 and 16, upstream of the fuel cell 3 and upstream of the internal combustion engine 2.
  • a compressor 17 is placed upstream of the air inlet 9 of the fuel cell 3.
  • a turbocharger 18 is arranged upstream of the air inlet 12 of the internal combustion engine 2
  • the powertrain comprises a pipe C l connecting the air outlet 10 of the fuel cell 3 to the air inlet 12 of the internal combustion engine 2.
  • a cut-off valve VI is positioned on line C l for the selective passage of fluids present in the fuel cell 3 from the air outlet 10 of the fuel cell 3 to the internal combustion engine 2.
  • an exhaust pipe E can be arranged on the pipe C l, upstream of the cut-off valve VI for the exhaust of air coming from the fuel cell 3.
  • a control device 19 is configured to control the opening of the cut-off valve VI when the fuel cell 3 and the internal combustion engine 2 are stopped.
  • the control device 19 is also configured to drive, thanks to an electric motor such as motor 4 for example, the internal combustion engine 2 without injection of hydrogen coming from the tank 14, this in order to suck up the fluids present in the fuel cell 3 to the internal combustion engine 2.
  • an electric motor such as motor 4 for example
  • the powertrain 1 can comprise a recirculation unit 20 connected to the hydrogen outlet 8 and to the hydrogen inlet 7 of the fuel cell 3.
  • the recirculation unit 20 advantageously incorporates a pump and allows the recirculation of unoxidized hydrogen by the fuel cell 3 from the hydrogen outlet 8 to the hydrogen inlet 7.
  • a pipe C2 connects the hydrogen outlet 8 of the fuel cell 3 to the air inlet 12 of the internal combustion engine 2.
  • a cut-off valve V2 is arranged on line C2 and allows the selective passage of fluids present in the fuel cell 3 from the hydrogen outlet 8 of the fuel cell 3 to the internal combustion engine 2.
  • the control device 19 is, preferably, configured to control the opening of the cut-off valve V2, in addition to the valve VI, before driving the internal combustion engine 2 without hydrogen injection.
  • the recirculation unit 20 is connected to line C2.
  • the line C2 can be connected to the line C l, upstream of the air inlet 12 of the internal combustion engine 2, so that the lines C l and C2 form a common portion C3 which opens into the internal combustion engine 2 via the air inlet 12.
  • the powertrain comprises at least one condenser 21 positioned on line C1 and/or line C2.
  • the condenser is positioned downstream of the connection of pipes C1 and C2, on the common portion C3.
  • the condenser 21 helps to evacuate the liquid water from the fluids sucked towards the internal combustion engine 2.
  • the invention also relates to a method for managing a powertrain 1 as described above, and comprising the following steps: a) the fuel cell 3 is stopped; b) the internal combustion engine 2 is ordered to stop; c) when the fuel cell 3 and the internal combustion engine 2 are stopped, the cut-off valve VI is opened; and d) when the cut-off valve VI is open, the internal combustion engine 2 is driven without injection of hydrogen from the storage tank 14 in order to suck the fluids present in the fuel cell 3 towards the combustion engine internal 2.
  • the combustion engine 2 therefore operates empty, like a pump, sucking the fluids present in the fuel cell 3, in particular air and water, towards the combustion chamber of the internal combustion engine 2.
  • the management method according to the invention thus makes it possible to dry the fuel cell 3 after its shutdown.
  • This drying makes it possible in particular during restarting, and in particular when the outside temperature is negative, to avoid having frozen water in large quantities in the fuel cell 3 which would prevent its restarting.
  • restarting is therefore facilitated and the lifespan of the fuel cell 3 improved.
  • Steps a) and/or b) can be controlled by the control device 19, in response to an instruction to stop the motor vehicle by the driver.
  • steps a) and/or b) can be ordered simultaneously or successively.
  • Step b) can be carried out before step a) or vice versa.
  • the opening control of the valve V I is carried out by the control device 19.
  • the powertrain 1 comprises a recirculation unit 20.
  • step c) includes the opening of the cut-off valve V2, in addition to the valve VI, which can also be controlled by the control device 19.
  • the operation of the internal combustion engine 2 in step d) can be maintained until the humidity level in the fuel cell 3 is less than or equal to a predetermined threshold value.
  • the predetermined threshold value can advantageously be a humidity level value considered low enough not to affect the operation of the fuel cell 3 upon restart and its lifespan.
  • step d) the operation of the internal combustion engine 2 in step d) is maintained for a predetermined time interval. This makes it possible to avoid the costs linked to the installation of a humidity sensor making it possible to measure the humidity level in the fuel cell 3.
  • the time interval is, for example, determined based on pre-established tests, or may correspond to an estimate of a time interval allowing the fuel cell 3 to be dried to a level considered sufficient.
  • the internal combustion engine 2 can be coupled to a turbocharger 18 positioned on line C l.
  • the turbocharger 18 is therefore arranged upstream of the air inlet 12 of the internal combustion engine 2 and downstream of the fuel cell 3.
  • the common portion C3 of the pipes C1 and C2 is connected upstream of an air inlet of the turbocharger 18.
  • each of the pipes C l and C2 are connected independently upstream of the air inlet of the turbocharger 18.
  • the turbocharger 18 in addition to driving the internal combustion engine 2 in step d), can be driven in order to provide more power for the suction of the fluids present in the fuel cell. 3 to the internal combustion engine 2.
  • control device 19 can be configured to control the drive of the turbocharger 18 in step d) or successively in step d).

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Abstract

Procédé de gestion d'un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile à hydrogène comprenant un moteur à combustion interne (2), une pile à combustible (3), un réservoir de stockage de l'hydrogène (14) et une conduite C1 raccordant une sortie d'air (10) de la pile à combustible (3) à une entrée d'air (12) du moteur à combustion interne (2) et comportant une vanne de coupure V1, et le procédé comprenant les étapes suivantes : a) on commande l'arrêt de la pile à combustible (3); b) on commande l'arrêt du moteur à combustion interne (2); c) lorsque la pile à combustible (3) et le moteur à combustion interne (2) sont arrêtés, on ouvre la vanne de coupure V1; et d) on entraîne le moteur à combustion interne (2) sans injection d'hydrogène provenant du réservoir de stockage (14) afin d'aspirer, par la conduite C1, les fluides présents dans la pile à combustible (3) vers le moteur à combustion interne (2).

Description

Procédé de gestion d’un groupe motopropulseur hybride pour véhicule automobile à hydrogène et groupe motopropulseur associé
La présente invention concerne, de manière générale, les véhicules automobiles utilisant l’hydrogène comme source d’ énergie et, en particulier, les véhicules automobiles hybrides incorporant un moteur à combustion interne ainsi qu’une pile à combustible alimentés par de l’hydrogène.
Plus précisément, l ’ invention se rapporte à un procédé de gestion d’un groupe motopropulseur hybride pour véhicule automobile à hydrogène comprenant un moteur à combustion interne et une pile à combustible, ainsi qu’ à un groupe motopropulseur associé.
Dans l’ optique de proposer une alternative aux énergies fossiles, la technologie hydrogène a suscité un grand intérêt, et notamment dans le domaine de l ’ automobile.
Il existe désormais différentes architectures de véhicules automobiles utilisant l’hydrogène comme source d’ énergie.
Selon un exemple, le document US 20140001033 décrit un système utilisant de l’hydrogène comme source d’ énergie secondaire. Pour cela, de l ’eau est aspirée dans une pile à combustible qui génère un mélange d’ hydrogène et d’ oxygène. L’hydrogène obtenu est mélangé avec le carburant qui alimente le moteur à combustion interne.
D’ autres véhicules utilisent l’ hydrogène comme unique source d’ énergie.
Notamment, selon un fonctionnement inverse, une pile à combustible peut être couplée à une batterie électrique qu’ elle alimente par un courant électrique produit à partir d’hydrogène et d’ oxygène. La batterie électrique peut ainsi délivrer de l’ énergie électrique à un moteur électrique, particulièrement lors d’une phase de démarrage ou de phases transitoires.
Les avantages de la pile à combustible sont notamment un rendement très important sur les charges partielles c’ est-à-dire lors de requête de faibles puissances, et la génération d’une puissance électrique utilisable dans un moteur électrique pour faire avancer le véhicule sans aucune émission polluante réglementée.
Le fonctionnement d’ autres véhicules repose uniquement sur la combustion d’hydrogène dans un moteur à combustion interne. Le moteur à combustion interne a pour avantage de pouvoir générer de fortes puissances avec un rendement important dans le cas des fortes charges. Toutefois, le moteur à combustion interne produit par contre des polluants réglementés en faible quantité.
Afin de tirer profit des avantages des deux structures, certains véhicules hybrides à hydrogène incorporent un moteur à combustion interne ainsi qu’un moteur électrique couplé à une batterie, elle-même alimentée par une pile à combustible. L’hydrogène est alors utilisé comme unique source d’ énergie par le moteur à combustion interne et par la pile à combustible.
Cependant, lorsque la pile à combustible est arrêtée, de l’eau peut encore être présente au sein de celle-ci. A l ’ arrêt, la présence d’ eau prolongée impacte sa stabilité et sa durée de vie.
En particulier, lorsque la température extérieure est négative, l’ eau encore présente gèle, ce qui perturbe son fonctionnement en interdisant son redémarrage.
L’invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer une stratégie d’ arrêt de la pile à combustible assurant un redémarrage optimal, quelle que ce soit la température extérieure, positive ou négative, et destinée à prolonger sa durée de vie et assurer sa stabilité.
Il est donc proposé un procédé de gestion d’un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile à hydrogène comprenant un moteur à combustion interne, une pile à combustible, un réservoir de stockage d’hydrogène et une conduite C l raccordant une sortie d’ air de la pile à combustible à une entrée d’ air du moteur à combustion interne et comportant une vanne de coupure VI , le procédé comprenant les étapes suivantes : a) on commande l’ arrêt de la pile à combustible ; b) on commande l ’ arrêt du moteur à combustion interne ; c) lorsque la pile à combustible et le moteur à combustion interne sont arrêtés, on ouvre la vanne de coupure VI ; et d) lorsque la vanne de coupure VI est ouverte, on entraîne le moteur à combustion interne sans inj ection d’hydrogène provenant du réservoir afin d’aspirer, par la conduite C l , les fluides présents dans la pile à combustible vers le moteur à combustion interne.
Dans un mode de réalisation, le groupe motopropulseur peut comprendre une conduite C2 raccordant une sortie d’hydrogène de la pile à combustible à l ’ entrée d’ air du moteur à combustion interne et comportant une vanne de coupure V2, l ’ étape c) comprenant l’ ouverture de la vanne de coupure V2 en sus de la vanne VI, afin d’ aspirer également à l’ étape d), par la conduite C2, les fluides présents dans la pile à combustible vers le moteur à combustion interne.
Selon une caractéristique, le fonctionnement du moteur à combustion interne à l ’ étape d) peut être maintenu pendant un intervalle de temps prédéterminé.
Selon une autre caractéristique, le fonctionnement du moteur à combustion interne à l’ étape d) peut être maintenu jusqu’ à ce que le taux d’ humidité dans la pile à combustible soit inférieur ou égal à une valeur seuil prédéterminée.
L’invention concerne également un groupe motopropulseur hybride pour véhicule automobile à hydrogène comprenant : un moteur à combustion interne ; une pile à combustible ; un réservoir de stockage d’ hydrogène ; une conduite C l raccordant une sortie d’ air de la pile à combustible à une entrée d’ air du moteur à combustion interne et comportant une vanne de coupure VI pour le passage sélectif de fluides présents dans la pile à combustible de ladite sortie d’ air vers le moteur à combustion interne ; et un dispositif de commande configuré pour commander l ’ ouverture de la vanne de coupure VI lorsque la pile à combustible et le moteur à combustion interne sont arrêtés, et pour entraîner le moteur à combustion interne sans inj ection d’ hydrogène provenant du réservoir de stockage afin d’ aspirer, par la conduite C l , les fluides présents dans la pile à combustible vers le moteur à combustion interne.
Dans un mode de réalisation, le groupe motopropulseur peut comprendre une conduite C2 raccordant une sortie d’hydrogène de la pile à combustible à l ’ entrée d’ air du moteur à combustion interne et comportant une vanne de coupure V2 pour le passage sélectif de fluides présents dans la pile à combustible de ladite sortie d’hydrogène vers le moteur à combustion interne, le dispositif de commande étant configuré pour commander l’ ouverture de la vanne de coupure V2 en sus de la vanne VI avant le démarrage du moteur à combustion interne sans inj ection d’hydrogène, afin d’ aspirer également, par la conduite C2, les fluides présents dans la pile à combustible vers le moteur à combustion interne.
Avantageusement, le groupe motopropulseur peut comprendre une unité de recirculation raccordée à la pile à combustible pour la recirculation d’hydrogène de la sortie d’ hydrogène vers une entrée d’ hydrogène de la pile à combustible, l’unité de recirculation étant raccordée à la conduite C2. De préférence, la conduite C2 est raccordée à la conduite C l en amont de l ’ entrée d’ air du moteur à combustion interne.
De préférence, le groupe motopropulseur comprend au moins un condenseur positionné sur la conduite C l et/ou la conduite C2.
Avantageusement, le moteur à combustion interne peut être couplé à un turbocompresseur positionné sur la conduite C l , en amont de l ’ entrée d’ air du moteur à combustion interne et en aval de la pile à combustible.
L’invention se rapporte également à un véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur comme décrit précédemment.
D’ autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1 ] illustre un groupe motopropulseur hybride pour véhicule automobile à hydrogène selon un mode de réalisation de l ’ invention.
[Fig 2] illustre un groupe motopropulseur hybride pour véhicule automobile à hydrogène selon un autre mode de réalisation de l ’ invention.
Par ailleurs, l’ expression « au moins un » utilisée dans la présente description est équivalente à l ’ expression « un ou plusieurs ».
Dans la présente invention, les termes « amont » et « aval » s’ entendent par rapport à la direction d’ écoulement des fluides aspirés par le moteur à combustion interne à partir de la pile à combustible.
La figure 1 illustre un groupe motopropulseur 1 pour un véhicule automobile.
Dans l ’ exemple illustré, l ’ hydrogène est l’unique source d’ énergie du véhicule automobile.
Bien entendu, on pourra prévoir que le groupe motopropulseur soit incorporé dans un véhicule automobile utilisant une ou plusieurs sources d’ énergies différentes de l’hydrogène.
Le groupe motopropulseur 1 comporte un moteur à combustion interne 2, incorporant une chambre à combustion, et une pile à combustible 3 utilisant tous les deux l’hydrogène comme source d’ énergie
Dans l’ exemple illustré, le groupe motopropulseur 1 comporte un moteur électrique 4 couplé à une batterie 5, elle-même couplée à la pile à combustible 3.
Le groupe motopropulseur 1 est hybride de sorte qu’ à la fois le moteur à combustion interne 2 et le moteur électrique 4 du groupe motopropulseur 1 hybride sont couplés en rotation à un axe de transmission 6 pour faire avancer le véhicule automobile.
La pile à combustible 3 comporte une entrée d’hydrogène 7 et une sortie d’hydrogène 8, ainsi qu’une entrée d’ air 9 et une sortie d’ air 10.
L’ entrée d’ hydrogène 7 et la sortie d’hydrogène 8 sont avantageusement, respectivement, une entrée d’hydrogène 7 anodique et une sortie d’hydrogène 8 anodique, positionnées au contact d’une anode de la pile à combustible 3.
L’ entrée d’ air 9 et la sortie d’ air 10 sont avantageusement, respectivement, une entrée d’ air 9 cathodique et une sortie d’ air 10 cathodique, positionnées au contact d’une cathode de la pile à combustible 3.
La pile à combustible 3 génère un courant électrique et de l ’ eau à partir d’ oxygène présent dans l’ air et d’ hydrogène. Le courant électrique généré permet d’ alimenter la batterie 5 qui elle-même alimente le moteur électrique 4.
Avantageusement, le moteur à combustion interne 2 comprend une entrée d’hydrogène 1 1 , une entrée d’ air 12 et une sortie de gaz d’ échappement 13.
De préférence, le groupe motopropulseur 1 comporte au moins un réservoir de stockage 14 raccordé à l ’ entrée d’hydrogène 7 de la pile à combustible 3 et à l ’ entrée d’hydrogène 1 1 du moteur à combustion interne 2 pour les alimenter en hydrogène.
Dans l ’ exemple illustré, une vanne trois voies V3 permet le passage sélectif d’hydrogène provenant du réservoir de stockage 14 vers la pile à combustible 3 ou le moteur à combustion interne 2.
L’ air admis dans la pile à combustible 3 et dans le moteur à combustion interne peut, avantageusement, être un air extérieur récolté lorsque le véhicule roule qui, de préférence, traverse un filtre à air, respectivement 15 et 16, en amont de la pile à combustible 3 et en amont du moteur à combustion interne 2.
De préférence, un compresseur 17 est disposé en amont de l’ entrée d’ air 9 de la pile à combustible 3.
De préférence, un turbocompresseur 18 est disposé en amont de l’ entrée d’ air 12 du moteur à combustion interne 2
En outre, le groupe motopropulseur comprend une conduite C l raccordant la sortie d’ air 10 de la pile à combustible 3 à l ’ entrée d’ air 12 du moteur à combustion interne 2. Une vanne de coupure V I est positionnée sur la conduite C l pour le passage sélectif de fluides présents dans la pile à combustible 3 de la sortie d’ air 10 de la pile à combustible 3 vers le moteur à combustion interne 2.
Avantageusement, une conduite d’ échappement E peut être disposée sur la conduite C l , en amont de la vanne de coupure VI pour l’ échappement d’ air provenant de la pile à combustible 3.
De plus, un dispositif de commande 19 est configuré pour commander l ’ ouverture de la vanne de coupure VI lorsque la pile à combustible 3 et le moteur à combustion interne 2 sont arrêtés.
Le dispositif de commande 19 est également configuré pour entraîner, grâce à un moteur électrique comme le moteur 4 par exemple, le moteur à combustion interne 2 sans inj ection d’hydrogène provenant du réservoir 14, ceci afin d’ aspirer les fluides présents dans la pile à combustible 3 vers le moteur à combustion interne 2.
Comme cela est illustré à la figure 1 , le groupe motopropulseur 1 peut comprendre une unité de recirculation 20 raccordée à la sortie d’ hydrogène 8 et à l ’ entrée d’hydrogène 7 de la pile à combustible 3.
L’unité de recirculation 20 incorpore avantageusement une pompe et permet la recirculation d’hydrogène non oxydé par la pile à combustible 3 de la sortie d’hydrogène 8 vers l ’ entrée d’hydrogène 7.
Dans l ’ exemple illustré, une conduite C2 raccorde la sortie d’ hydrogène 8 de la pile à combustible 3 à l’ entrée d’ air 12 du moteur à combustion interne 2.
De plus, une vanne de coupure V2 est disposée sur la conduite C2 et permet le passage sélectif de fluides présents dans la pile à combustible 3 de la sortie d’hydrogène 8 de pile à combustible 3 vers le moteur à combustion interne 2.
Le dispositif de commande 19 est, de préférence, configuré pour commander l ’ ouverture de la vanne de coupure V2, en sus de la vanne VI , avant d’ entraîner le moteur à combustion interne 2 sans inj ection d’ hydrogène.
L’ aspiration des fluides via la conduite C2 en sus de l ’ aspiration via la conduite C l permet d’ augmenter l ’ efficacité de l ’ évacuation de l ’ eau des fluides présents dans la pile à combustible 3.
Dans l ’ exemple illustré, l’unité de recirculation 20 est raccordée à la conduite C2.
La conduite C2 peut être raccordée à la conduite C l , en amont de l ’ entrée d’ air 12 du moteur à combustion interne 2, de sorte que les conduites C l et C2 forment une portion commune C3 qui débouche dans le moteur à combustion interne 2 par l ’ entrée d’ air 12.
De préférence, le groupe motopropulseur comprend au moins un condenseur 21 positionné sur la conduite C l et/ou la conduite C2.
Dans l ’ exemple illustré, le condenseur est positionné en aval du raccordement des conduites C l et C2, sur la portion commune C3.
Le condenseur 21 permet d’ aider à évacuer l’ eau liquide des fluides aspirés vers le moteur à combustion interne 2.
L’invention se rapporte également à un procédé de gestion d’un groupe motopropulseur 1 comme décrit précédemment, et comprenant les étapes suivantes : a) on commande l’ arrêt de la pile à combustible 3 ; b) on commande l ’ arrêt du moteur à combustion interne 2 ; c) lorsque la pile à combustible 3 et le moteur à combustion interne 2 sont arrêtés, on ouvre la vanne de coupure VI ; et d) lorsque la vanne de coupure VI est ouverte, on entraîne le moteur à combustion interne 2 sans inj ection d’ hydrogène provenant du réservoir de stockage 14 afin d’ aspirer les fluides présents dans la pile à combustible 3 vers le moteur à combustion interne 2.
Le moteur à combustion 2 fonctionne donc à vide, comme une pompe, aspirant les fluides présents dans la pile à combustible 3, notamment l ’ air et l’ eau, vers la chambre à combustion du moteur à combustion interne 2.
Le procédé de gestion selon l ’invention permet ainsi d’ assécher la pile à combustible 3 après son arrêt. Cet assèchement permet notamment lors du redémarrage, et en particulier lorsque la température extérieure est négative, de ne pas avoir d’ eau gelée en quantité importante dans la pile à combustible 3 qui interdirait son redémarrage. En asséchant la pile à combustible 3, le redémarrage est donc facilité et la durée de vie de la pile à combustible 3 amélioré.
Les étapes a) et/ou b) peuvent être commandées par le dispositif de commande 19, en réponse à une consigne d’ arrêt du véhicule automobile par le conducteur.
De plus, les étapes a) et/ou b) peuvent être commandées simultanément ou successivement. L’ étape b) peut être réalisée avant l ’ étape a) ou inversement.
De préférence, la commande d’ ouverture de la vanne V I est effectuée par le dispositif de commande 19.
Dans un mode de réalisation, le groupe motopropulseur 1 comprend une unité de recirculation 20. De préférence, l ’ étape c) comprend l’ ouverture de la vanne de coupure V2, en sus de la vanne VI , qui peut également être commandée par le dispositif de commande 19.
Selon une autre caractéristique, le fonctionnement du moteur à combustion interne 2 à l ’ étape d) peut être maintenu jusqu’ à ce que le taux d’humidité dans la pile à combustible 3 soit inférieur ou égal à une valeur seuil prédéterminée.
La valeur seuil prédéterminée peut avantageusement être une valeur de taux d’humidité considérée comme suffisamment bas pour ne pas affecter le fonctionnement de la pile à combustible 3 au redémarrage et sa durée de vie.
Selon une alternative, le fonctionnement du moteur à combustion interne 2 à l ’ étape d) est maintenu pendant un intervalle de temps prédéterminé. Ceci permet d’ éviter les coûts liés à la mise en place d’un capteur d’ humidité permettant de mesurer le taux d’humidité dans la pile à combustible 3.
L’intervalle de temps est, par exemple, déterminé en fonction de tests préétablis, ou peut correspondre à une estimation d’un intervalle de temps permettant d’ assécher la pile à combustible 3 à un niveau considéré suffisant.
Comme cela est illustré à la figure 2, le moteur à combustion interne 2 peut être couplé à un turbocompresseur 18 positionné sur la conduite C l . Le turbocompresseur 18 est donc disposé en amont de l’ entrée d’ air 12 du moteur à combustion interne 2 et en aval de la pile à combustible 3.
Dans l ’ exemple illustré, la portion commune C3 des conduites C l et C2 est raccordée en amont d’une entrée d’ air du turbocompresseur 18.
On pourra prévoir qu’ en l’absence de portion commune C3 , chacune des conduites C l et C2 soient raccordées indépendamment en amont de l’ entrée d’ air du turbocompresseur 18.
Dans un mode de réalisation, en plus de l ’ entraînement du moteur à combustion interne 2 à l ’ étape d), on peut entraîner le turbocompresseur 18 afin d’ apporter plus de puissance à l ’ aspiration des fluides présents dans la pile à combustible 3 vers le moteur à combustion interne 2.
A cet égard, le dispositif de commande 19 peut être configuré pour commander l’ entraînement du turbocompresseur 18 à l’ étape d) ou successivement à l ’ étape d).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion d’un groupe motopropulseur hybride de véhicule automobile à hydrogène comprenant un moteur à combustion interne (2), une pile à combustible (3), un réservoir de stockage d’hydrogène (14) et une conduite C l raccordant une sortie d’ air (10) de la pile à combustible (3) à une entrée d’ air ( 12) du moteur à combustion interne (2) et comportant une vanne de coupure VI, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) on commande l’ arrêt de la pile à combustible (3) ; b) on commande l’ arrêt du moteur à combustion interne (2) ; c) lorsque la pile à combustible (3) et le moteur à combustion interne (2) sont arrêtés, on ouvre la vanne de coupure VI ; et d) lorsque la vanne de coupure VI est ouverte, on entraîne le moteur à combustion interne (2) sans inj ection d’hydrogène provenant du réservoir de stockage (14) afin d’ aspirer, par la conduite C l , les fluides présents dans la pile à combustible (3) vers le moteur à combustion interne (2).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le groupe motopropulseur (1) comprend une conduite C2 raccordant une sortie d’ hydrogène (8) de la pile à combustible (3) à l ’ entrée d’ air (12) du moteur à combustion interne (2) et comportant une vanne de coupure V2, l ’ étape c) comprenant l ’ ouverture de la vanne de coupure V2 en sus de la vanne VI , afin d’ aspirer également à l’ étape d), par la conduite C2, les fluides présents dans la pile à combustible (3) vers le moteur à combustion interne (2).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le fonctionnement du moteur à combustion interne (2) à l ’ étape d) est maintenu pendant un intervalle de temps prédéterminé.
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le fonctionnement du moteur à combustion interne (2) à l’ étape d) est maintenu jusqu’ à ce que le taux d’humidité dans la pile à combustible (3) soit inférieur ou égal à une valeur seuil prédéterminée.
5. Groupe motopropulseur hybride pour véhicule automobile à hydrogène comprenant : un moteur à combustion interne (2) ; une pile à combustible (3) ;
> un réservoir de stockage (14) d’ hydrogène ; une conduite C l raccordant une sortie d’ air (10) de la pile à combustible (3) à une entrée d’ air (12) du moteur à combustion interne (2) et comportant une vanne de coupure VI pour le passage sélectif de fluides présents dans la pile à combustible (3) de ladite sortie d’ air (10) vers le moteur à combustion interne (2) ; et un dispositif de commande ( 19) configuré pour commander l’ouverture de la vanne de coupure VI lorsque la pile à combustible (3) et le moteur à combustion interne (2) sont arrêtés, et pour entraîner le moteur à combustion interne (2) sans inj ection d’hydrogène provenant du réservoir ( 14) afin d’ aspirer, par la conduite C l , les fluides présents dans la pile à combustible (3) vers le moteur à combustion interne (2).
6. Groupe motopropulseur selon la revendication 5, comprenant une conduite C2 raccordant une sortie d’hydrogène (8) de la pile à combustible (3) à l ’ entrée d’ air ( 12) du moteur à combustion interne (2) et comportant une vanne de coupure V2 pour le passage sélectif de fluides présents dans la pile à combustible (3) de ladite sortie d’hydrogène (8) vers le moteur à combustion interne (2), le dispositif de commande ( 19) étant configuré pour commander l ’ ouverture de la vanne de coupure V2 en sus de la vanne VI avant le démarrage du moteur à combustion interne (2) sans inj ection d’hydrogène, afin d’ aspirer également, par la conduite C2, les fluides présents dans la pile à combustible (3) vers le moteur à combustion interne (2).
7. Groupe motopropulseur selon la revendication 6, dans lequel le groupe motopropulseur (1 ) comprend une unité de recirculation (20) raccordée à la pile à combustible (3) pour la recirculation d’hydrogène de la sortie d’hydrogène (8) vers une entrée d’ hydrogène (7) de la pile à combustible (3), l ’unité de recirculation (20) étant raccordée à la conduite C2.
8. Groupe motopropulseur selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la conduite C2 est raccordée à la conduite C l en amont de l’ entrée d’ air (12) du moteur à combustion interne (2).
9. Groupe motopropulseur selon l ’une quelconque des revendications 5 à 8, comprenant au moins un condenseur (21 ) positionné sur la conduite C l et/ou la conduite C2.
10. Groupe motopropulseur selon l ’une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel le moteur à combustion interne (2) est couplé à un turbocompresseur (18) positionné sur la conduite Cl, en amont de l’entrée d’air (12) du moteur à combustion interne (2) et en aval de la pile à combustible (3).
11. Véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 10.
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