FR2815302A1 - System and methods for controlling a fuel cell in an electric traction vehicle, comprises means to detect in advance the intention to start vehicle and initiate operation of the hydrogen generator - Google Patents

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Abstract

An electrically driven vehicle is supplied from a fuel cell (2) which receives hydrogen from a reformer using a fuel. The intention to start the vehicle is detected in advance by an electronic control unit (13) which receives signals from sensors responding to door opening (14), door locking/unlocking (15), a remote control (18) and driver seat pressure (20). After detection of intention to start the electronic control unit initiates the operation of the reformer An Independent claim is made for a vehicle using the systems and methods for anticipating starts

Description

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Système et procédé de commande d'une pile à combustible montée dans un véhi- cule à traction électrique System and method for controlling a fuel cell mounted in a vehi- cule electric traction
La présente invention est relative aux piles à combustible et à leur commande. The present invention relates to fuel cells and their command.

On connaît les piles à combustible comportant une cellule à membrane échangeuse de protons (PEM) traversée pour le refroidissement par un fluide caloporteur qui permettent d'obtenir de l'énergie électrique sous forme de courant continu avec un rendement élevé à partir de l'énergie chimique sans passer par l'étape intermédiaire de la conversion thermique ou mécanique de l'énergie. Known fuel cell comprising a proton exchange membrane cell (PEM) crossing for cooling by a cooling fluid which allow to obtain electric power in the form of direct current with a high efficiency from the energy chemical without going through the intermediate step of converting the thermal or mechanical energy. La cellule de la pile à combustible est alimentée en hydrogène et en air fournissant l'oxygène. The cell of the fuel cell is supplied with hydrogen and air providing oxygen.

Ces gaz, envoyés dans le coeur de la pile constitué d'un empilement de cellules élémentaires où se déroulent des réactions inverses de l'électrolyse de l'eau, permettent par combinaison électrochimique de l'hydrogène et de l'oxygène, une circulation de protons produisant un courant électrique continu ainsi que de l'eau. These gases sent into the heart of the battery consisting of a stack of unit cells that is involved reverse reactions of the electrolysis of water, allow by electrochemical combination of hydrogen and oxygen, a circulation protons producing an electrical direct current and water.

De façon générale, une pile à combustible est un générateur électrochimique alimenté en hydrogène et en oxygène, notamment en air. In general, a fuel cell is an electrochemical generator fed with hydrogen and oxygen, including air. Le montage d'une pile à combustible dans un véhicule permet d'avoir une autonomie comparable à celle d'un véhicule conventionnel à moteur thermique, tout en réduisant de façon importante les émissions de gaz carbonique et de polluants. Mounting a fuel cell in a vehicle provides a range comparable to that of a conventional vehicle with internal combustion engines while reducing significantly the carbon dioxide emissions and pollutants.

L'utilisation d'un carburant autre que l'hydrogène pour alimenter la pile nécessite l'implantation d'un réformeur qui produit l'hydrogène à partir d'un carburant primaire, en général un hydrocarbure tel que le méthanol, ou les carburants habituels des véhicules à moteur thermique. The use of a fuel other than hydrogen to fuel cell requires the implantation of a reformer that produces hydrogen from a primary fuel, typically a hydrocarbon such as methanol, or the usual fuels vehicles with internal combustion engines. Le fonctionnement du réformeur nécessite de le porter à une The operation of the reformer requires to bring it to a

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température de l'ordre de 3000 dans le cas d'une alimentation en méthanol et de l'ordre de 6000 dans le cas d'une alimentation en essence, pour assurer la génération d'hydrogène. temperature of about 3000 in the case of a methanol feed and the order of 6000 in the case of a fuel supply, to ensure the generation of hydrogen.

Pendant la phase de montée à la température de fonctionnement du réformeur, la génération d'énergie électrique par la pile à combustible est peu opérationnelle et ne peut donc alimenter convenablement le moteur électrique de traction. During the ascent phase at the operating temperature of the reformer, the electric power generation by the fuel cell is not operational and therefore can not properly power the electric traction motor. On pourrait envisager d'interdire le démarrage du véhicule pendant cette phase, ce qui présenterait un gros inconvénient d'utilisation. One might consider prohibiting vehicle starting during this phase, which would have a big drawback of use. On pourrait également envisager d'alimenter le moteur électrique par une source auxiliaire d'énergie comme des batteries électrochimiques, mais qui sont généralement de masse élevée et de faibles performances. One might also consider power the electric motor from an auxiliary source of energy as electrochemical batteries, but are generally high mass and low performance. La durée de montée en température du réformeur est actuellement estimée à quelques minutes. The reformer temperature rise time is currently estimated at a few minutes.

L'invention propose de réduire la durée de la phase de montée en température du réformeur telle qu'elle est perçue par l'utilisateur du véhicule. The invention proposes to reduce the duration of the phase of raising the temperature of the reformer as perceived by the vehicle user.

L'invention propose de rendre la phase de montée en température du réformeur totalement ou partiellement transparente pour l'utilisateur du véhicule. The invention proposes to make the reformer temperature rise phase completely or partially transparent to the user of the vehicle.

Le système de commande, selon l'invention, est destiné à un ensemble pile à combustible équipé d'un moyen de génération d'hydrogène à partir d'un autre carburant et d'un moyen de génération d'énergie électrique à partir dudit hydrogène et d'un comburant. The control system according to the invention, is intended for a fuel cell assembly with a hydrogen generating means from another fuel and an electric power generating means from said hydrogen and an oxidizer. La pile à combustible est prévue pour alimenter un véhicule. The fuel cell is intended to power a vehicle. Le système comprend au moins un moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur du véhicule par le conducteur, et une unité de commande apte à mettre en service le moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur. The system comprises at least means for detecting a subsequent start of the vehicle intended by the driver, and a control unit adapted to activate the hydrogen generating means on detection of said subsequent start intent. En commençant la mise en service du moyen de génération d'hydrogène avant que le conducteur ne démarre effectivement le véhicule, par exemple en engageant et en tournant la clé dans la serrure de démarrage, on réduit la durée de montée en température perçue par le conducteur. Starting commissioning hydrogen generating means before the driver actually begins the vehicle, for example by engaging and turning the key in the starter lock, reducing the temperature rise time perceived by the driver .

Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un contacteur d'une porte du véhicule apte à détecter l'ouverture de la porte, par exemple de la porte In one embodiment of the invention, the means for detecting a subsequent start of intention is a switch of a vehicle door adapted to detect the opening of the door, for example door

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du conducteur. driver.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un contacteur d'une serrure de porte du véhicule apte à détecter le déverrouillage de la serrure. In one embodiment of the invention, the means for detecting a subsequent start of intention is a switch of a vehicle door lock adapted to detect the unlocking of the lock.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un récepteur d'une télécommande d'ouverture de porte du véhicule. In one embodiment of the invention, the means for detecting a subsequent start of intention is a receiver of a vehicle door opening remote.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un récepteur d'une télécommande de démarrage ultérieur du véhicule. In one embodiment of the invention, the means for detecting a subsequent start of intention is a receiver of a subsequent start of remote control of the vehicle. Ladite télécommande peut être dédiée à cette fonction. Said remote control can be dedicated to this function. Ladite télécommande peut être logée dans le même boîtier qu'une télécommande d'ouverture de porte. Said remote control can be accommodated in the same housing of a door opening remote.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur émet vers l'unité de commande un signal de mise en service à une heure prédéterminée. In one embodiment of the invention, the means for detecting a subsequent start of intention transmits to the control unit a startup signal at a predetermined time. On peut ainsi préprogrammer l'heure de ladite mise en service. It is thus preprogrammed time of said commissioning.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un détecteur de présence du conducteur dans le véhicule. In one embodiment of the invention, the means for detecting a subsequent start of intention is a presence of the conductive sensor in the vehicle. On peut prévoir un capteur de déplacement ou de contrainte dans l'assise du siège du conducteur. May be provided a displacement or strain sensor in the seat of the driver.

Le système peut comprendre un capteur de température du moyen de génération d'hydrogène relié à l'unité de commande qui est apte à autoriser la mise en service du moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur si la température est inférieure à une valeur seuil prédéterminée. The system may include a temperature sensor of the hydrogen generating means connected to the control unit which is adapted to allow the startup of the hydrogen generating means on detection of said subsequent start intention if the temperature is less than a predetermined threshold value.

Le système peut comprendre un voyant lumineux d'indication de mise en service du moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur. The system may comprise an indicator light for indicating commissioning of the hydrogen generating means on detection of said subsequent start intent.

Selon un autre aspect de l'invention, un véhicule comprend un un ensemble pile à combustible équipée d'un moyen de génération d'hydrogène à partir d'un autre carburant et d'un moyen de génération d'énergie électrique à partir dudit hydrogène et d'un comburant. According to another aspect of the invention, a vehicle comprises a fuel cell assembly provided with a hydrogen generating means from another fuel and an electric power generating means from said hydrogen and an oxidizer. La pile à combustible est prévue pour alimenter un véhicule. The fuel cell is intended to power a vehicle. Le véhicule est pourvu, en outre, d'un système de commande comprenant au moins un moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur du véhicule par The vehicle is further provided, a control system comprising at least one means for detecting a subsequent start intention of the vehicle

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le conducteur, et une unité de commande apte à mettre en service le moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur. the driver, and a control unit adapted to activate the hydrogen generating means on detection of said subsequent start intent.

Selon un autre aspect de l'invention, un procédé de commande d'une pile à combustible apte à alimenter un véhicule et équipée d'un moyen de génération d'hydrogène à partir d'un autre carburant et d'un moyen de génération d'énergie électrique à partir dudit hydrogène et d'un comburant, comprend des étapes de détection d'une intention de démarrage ultérieur du véhicule par le conducteur, et de mise en service du moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur. According to another aspect of the invention, a control method of a fuel cell capable of supplying a vehicle and equipped with a hydrogen generating means from another fuel and generation means of electrical energy from said hydrogen and an oxidant, comprises steps of detecting a subsequent start of the vehicle intended by the driver, and commissioning of the hydrogen generating means on detection of said start intent ulterior.

Dans un mode de réalisation de l'invention, on alimente en carburant un brûleur du moyen de génération d'hydrogène afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène. In one embodiment of the invention, fuel is fed to a hydrogen generating means of the burner in order to heat a main reactor of the hydrogen generating means.

Dans un mode de réalisation de l'invention, on alimente en carburant un brûleur du moyen de génération d'hydrogène en bipassant le moyen de génération d'énergie électrique pour envoyer l'hydrogène produit vers ledit brûleur afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène. In one embodiment of the invention, fuel is fed to a hydrogen generating means of the burner, bypassing the electrical energy generating means for sending the hydrogen produced to said burner in order to heat a principal reactor means hydrogen generation.

Dans un mode de réalisation de l'invention, on alimente en hydrogène un brûleur du moyen de génération d'hydrogène à partir d'une réserve d'hydrogène afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène. In one embodiment of the invention, hydrogen is fed to a burner of the hydrogen generating means from a hydrogen supply to heat a main reactor of the hydrogen generating means.

Dans un mode de réalisation de l'invention, on chauffe un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène au moyen d'une résistance électrique. In one embodiment of the invention, a heated main reactor of the hydrogen generating means by means of an electrical resistor. La résistance électrique peut être alimentée par une batterie du véhicule et/ou par le moyen de génération d'énergie électrique. The electrical resistor may be powered by a vehicle battery and / or the electric power generating means.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique du système selon un aspect de l'invention ; The invention will be better understood from the study of some title embodiments taken as non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which: - Figure 1 is a schematic view of the system according to one aspect of the invention ; - la figure 2 est un organigramme d'étapes du procédé selon un aspect de l'invention ; - Figure 2 is a flowchart of steps of the method according to one aspect of the invention; - la figure 3 est une vue schématique d'un ensemble pile à - Figure 3 is a schematic view of a cell

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combustible selon un aspect de l'invention ; fuel cell according to one aspect of the invention; et - les figures 4 à 8 sont des vues schématiques de variantes de la figure 3. and - Figures 4 to 8 are schematic views of variants of Figure 3.

Le système qui va être décrit en référence à la figure 1, est destiné à être monté dans un véhicule automobile. The system to be described with reference to Figure 1, is intended to be mounted in a motor vehicle. Le système référencé 1 dans son ensemble est apte à commander un ensemble pile à combustible 2, du genre comprenant une pile à combustible proprement dite et un réformeur au moyen d'un liaison, par exemple un bus de communication. The system referenced 1 as a whole is capable of controlling a fuel cell assembly 2, of the type comprising an actual fuel cell and a reformer by means of a link, for example a communication bus. Un étage de conversion de carburant 3 est prévu dans le véhicule pour alimenter le système pile à combustible 2 par une conduite 4. Le système pile à combustible 2 fournit en sortie l'énergie électrique par un câble 5 relié à une ou plusieurs batteries 6 et au moteur de traction 7. Le moteur de traction 7 entraîne une transmission 8, du genre comprenant un différentiel, dont la sortie est reliée à des demi-arbres de roues 9 et 10, eux-mêmes reliés aux roues motrices 11 et 12. A fuel conversion stage 3 is provided in the vehicle for supplying the fuel cell system 2 via a pipe 4. The fuel cell system 2 outputs the electrical energy by a cable 5 connects to one or more batteries 6 and the traction motor 7. the drive motor 7 drives a gear 8, of the type comprising a differential, the output of which is connected to wheel half shafts 9 and 10, themselves connected to the drive wheels 11 and 12.

Le système 1 comprend une unité centrale 13 comprenant au moins un microprocesseur, au moins une mémoire, un bus de communication entre ces éléments, et au moins un logiciel de commande stocké dans la mémoire et apte à être exécuté par le microprocesseur. The system 1 includes a CPU 13 comprising at least one microprocessor, at least a memory, a communication bus between these elements, and at least a control software stored in the memory and adapted to be executed by the microprocessor. L'unité de commande 13 peut être le superviseur du véhicule. The control unit 13 can be the vehicle supervisor. L'unité de commande 13 est alimentée en permanence, de façon non représentée, au moins par les batteries 6, pour permettre la mise en service anticipée du système pile à combustible 2 à réception d'une information représentative de l'intention du conducteur de mettre le véhicule en route. The control unit 13 is energized at all times, not shown, at least by the batteries 6, to allow the provision of early service system fuel cell 2 to receive information representative of the driver's intention of put the vehicle on the road.

Le système 1 comprend au moins un, mais de préférence plusieurs, des capteurs suivants : - Un capteur 14 d'ouverture de la porte du conducteur relié à l'unité centrale 13. Le capteur 14 envoie l'information d'ouverture de porte dès que la porte est considérée comme ouverte, par exemple si elle a été ouverte d'un angle, ou d'une distance supérieure à un seuil. The system 1 comprises at least one, but preferably several, of the following sensors: - a sensor 14 for opening the driver's door is connected to the CPU 13. The sensor 14 sends the gating information from the door is considered open, for example if it was opened by an angle or by a distance greater than a threshold. Le capteur 14 peut également servir à d'autres usages, tels que la commande de l'éclairage intérieur de l'habitacle du véhicule. The sensor 14 may also be used for other purposes such as the control of the interior lighting of the vehicle cabin.

- Un capteur 15 de déverrouillage et de reverrouillage de la serrure de la porte du conducteur, relié à l'unité centrale 13. Le capteur 15 envoie une information à l'unité centrale 13 dès que la serrure est - A sensor 15 for unlocking and relocking of the lock of the driver's door, connected to the central unit 13. The sensor 15 sends information to the CPU 13 when the lock is

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déverrouillée. unlocked. Le capteur 15 envoie également une information correspondante si la serrure est reverrouillée. The sensor 15 also sends a corresponding information if the lock is relocked. Le capteur 15 peut servir à d'autres usages, par exemple pour un système de fermeture/ouverture centralisé des ouvrants d'un véhicule. The sensor 15 can be used for other purposes, for example for a closing system / central opening of the doors of a vehicle.

- Un capteur 16 d'un signal de télécommande, par exemple infrarouge, émis par une télécommande 17 de verrouillage/déverrouillage de la porte du conducteur. - A sensor 16 of a remote control signal, for example infrared, transmitted by a remote control 17 for locking / unlocking the driver's door. Le capteur 16 sert bien entendu également à la commande du verrouillage et du déverrouillage de ladite porte. The sensor 16 is of course also to controlling the locking and unlocking of said door.

- Un capteur 18 d'un signal de télécommande de mise en service anticipée de l'ensemble pile à combustible 2 au moyen d'une télécommande dédiée 19 que le conducteur actionne à distance et peut conserver sur lui dans une poche de vêtement, par exemple. - a sensor 18 of an early commissioning remote control signal of the fuel cell assembly 2 by means of a dedicated remote control 19 that the driver operates remotely and may retain on it in a pocket of clothes, e.g. .

- Un capteur 20 de présence du conducteur dans le véhicule. - A sensor 20 of the presence of the driver in the vehicle. Le capteur 20 peut être de type infrarouge. The sensor 20 can be of infrared type. Le capteur 20 peut également être intégré dans l'assise du siège du conducteur et détecter sa présence en détectant une pression, une contrainte, un déplacement, etc. The sensor 20 can also be integrated in the seat of the driver's seat and detect its presence by detecting pressure, strain, displacement, etc.

Le système 1 comprend en outre un indicateur de mise en service anticipé 21, positionné dans l'habitacle du véhicule et se présentant, par exemple, sous la forme d'un voyant lumineux qui s'allume sur commande de l'unité centrale 13 lorsque la mise en service anticipée est commandée par l'unité centrale 13. The system 1 further comprises a pre start-up indicator 21 positioned in the vehicle interior and having, for example, in the form of an indicator light which lights up on control of the CPU 13 when early startup is controlled by the CPU 13.

On prévoira également de relier l'unité centrale 13 à la serrure 22 de commande de démarrage du véhicule, dans laquelle le conducteur va engager sa clé pour mettre en route le véhicule. We also provide for connecting the CPU 13 to the lock 22 to start control of the vehicle, wherein the driver will engage the key for starting the vehicle.

On pourra également prévoir une unité de préprogrammation 23 et une interface de préprogrammation 24 reliées à l'unité de commande 13. May also be provided a unit 23 and a pre-programming pre-programming interface 24 connected to the control unit 13.

Le fonctionnement du système est illustré sur la figure 2. The operation of the system is illustrated in Figure 2.

L'unité centrale 13 scrute périodiquement les signaux reçus des capteurs 14,15, 16,18 et 20, de la serrure d'antivol 22 et de l'unité de préprogrammation 23. Si le véhicule est déverrouillé, par clé ou par signal de télécommande, alors l'unité centrale 13 positionne la variable logique DEVERR à 1. Si le véhicule est reverrouillé, alors l'unité centrale 13 positionne DEVERR à 0. The CPU 13 periodically polls the signals received from the sensors 14,15, 16,18 and 20, the steering lock 22 and the preprogramming unit 23. If the vehicle is unlocked by a key or by signal remote control, then the CPU 13 sets the logic variable UNLOCK to 1. If the vehicle is relocked, then CPU 13 sets 0 to UNLOCK.

Si la porte du conducteur est ouverte, alors l'unité centrale 13 positionne la variable logique OUVPORTE à 1. Si la porte du conducteur If the driver's door is opened, then the CPU 13 sets the logic variable OUVPORTE to 1. If the driver's door

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est refermée, alors l'unité centrale 13 positionne OUVPORTE à 0. is closed, then CPU 13 sets OUVPORTE 0.

Si la présence du conducteur dans le véhicule est détectée par le capteur de présence 20, l'unité centrale 13 positionne la variable PRESCOND à 1. En cas contraire, l'unité centrale 13 positionne PRESCOND à 0. If the presence of the driver in the vehicle is detected by the presence sensor 20, the CPU 13 sets the variable PRESCOND to 1. Otherwise, the CPU 13 sets PRESCOND 0.

Si une demande de mise en service anticipée est émise par un émetteur à distance, par exemple hertzien, et captée par le capteur 18, alors l'unité centrale 13 positionne la variable logique DEMDIST à 1. If earlier startup request is issued by a remote transmitter, for example radio, and sensed by the sensor 18, then the CPU 13 sets the logic variable DEMDIST 1.

Si une demande d'interruption de la mise en service anticipée est émise par cet émetteur, alors l'unité centrale 13 positionne DEMDIST à 0. If an interrupt request of the anticipated commissioning is transmitted by this transmitter, then the CPU 13 sets DEMDIST 0.

Si une demande de mise en service anticipée est générée par préprogrammation, alors l'unité centrale 13 positionne la variable logique DEMPROG à 1. If earlier startup request is generated by pre-programming, then CPU 13 sets the logic variable DEMPROG 1.

L'unité de préprogrammation 23 ne génère une nouvelle demande de mise en service anticipée que si depuis la dernière demande de mise en service anticipée, il y a eu au moins un démarrage du véhicule. The unit pre-programming 23 generates a new request for provision of early service so since the last application for release early service, there has been at least one vehicle start.

Ceci permet de ne pas lancer inutilement des mises en service anticipées dans un véhicule qui a été stationné pour une longue durée sans déprogrammation du service normal de l'ensemble pile à combustible 2. This will avoid unnecessary launch set early service in a vehicle that has been parked for a long time without deprogramming the normal operation of all fuel cell 2.

L'unité centrale 13 positionne une variable logique DEMCOND à 1 si DEVERR passe de 0 à 1, ou OUVPORTE passe de 0 à 1, ou DEMDIST passe de 0 à 1, ou DEMPROG passe de 0 à 1. The CPU 13 sets a logical variable DEMCOND 1 if UNLOCK goes from 0 to 1, or OUVPORTE changes from 0 to 1, or DEMDIST changes from 0 to 1, or DEMPROG changes from 0 to 1.

Si le démarrage du véhicule est demandé par le conducteur en positionnant la clé de contact dans une position prédéfinie ou par tout autre moyen approprié, alors l'unité centrale 13 positionne la variable logique DEMVEH à 1. Cette variable est remise à 0 quand la coupure du moteur est demandée. If starting the vehicle requested by the driver by positioning the key in a predetermined position, or by any other appropriate means, then CPU 13 sets the logic variable DEMVEH to 1. This variable is reset to 0 when the cut the engine is requested.

La mise en service anticipée n'a lieu que si le démarrage du véhicule n'est pas encore demandé par le conducteur. The anticipated commissioning takes place only if the vehicle is started is not yet required by the driver. Si le démarrage est demandé par le conducteur, alors on arrête la mise en service anticipée et on bascule dans un mode de gestion qui gère simultanément le chauffage du réformeur et la traction. If the start is requested by the driver, then stop the provision of early service and is tilted in a management which manages simultaneously heating the reformer and traction.

La mise en service anticipée n'est effectuée que si la température du réformeur est inférieure à sa température de fonctionnement Tl. Dès qu'on atteint cette température, la mise en service anticipée prend fin. The provision of early service is performed only if the reformer temperature is below operating temperature Tl. As soon as it reaches this temperature, the expected commissioning ends.

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Après la réalisation de la mise en service anticipée, une nouvelle mise en service anticipée ne peut être lancée qu'à l'occurence d'une nouvelle demande de mise en service anticipée, autrement dit quand la variable DEMCOND prend à nouveau la valeur 1. Following completion of the development expected service, a new provision of early service can not be started at the occurrence of a new application for provision of early service ie where the DEMCOND variable is again set to 1.

Si la mise en service anticipée est lancée suite au déverrouillage, DEVERR = 1, ou à l'ouverture de la porte du conducteur, OUVPORTE = l, alors l'unité centrale 13 démarre un compteur de temps COMPTEMPS. If early commissioning is initiated following the unlocking UNLOCK = 1, or the opening of the driver's door, OUVPORTE = l, then the CPU 13 starts a timer COMPTEMPS. Si COMPTEMPS atteint une valeur prédéfinie TIMEOUT et si la variable PRESCOND est à 0, alors la mise en service anticipée est interrompue. If COMPTEMPS reaches a predetermined timeout value and if the PRESCOND variable is 0, then the early start-up is interrupted.

Ceci permet d'éviter de continuer la mise en service anticipée dans le cas où le conducteur souhaite simplement accéder au véhicule sans le mettre en route. This prevents to continue setting expected service if the driver wishes to simply access the vehicle without setting out.

Au début du procédé illustré par l'organigramme d'étapes de la figue 2, une variable ARRCOND représentative de l'arrêt de la mise en service anticipée est mise à 0. La variable DEMCOND est également mise à 0. L'unité centrale 13 effectue un test sur la variable ARRCOND, puis, si la variable ARRCOND est à 1, un autre test sur la variable DEMCOND. At the beginning of the process illustrated by the flowchart of steps in fig 2, a representative variable ARRCOND stopping early startup is set to 0. The DEMCOND variable is also set to 0. The CPU 13 performs a test on the ARRCOND variable, then, if the ARRCOND variable is 1, another test on the DEMCOND variable. Si celle-ci vaut 0, on retourne au début du procédé. If it is 0, it returns to the beginning of the process. Dans les cas contraires, c'est-à-dire si ARRCOND vaut 0 ou si ARRCOND valant 1, DEMCOND vaut 1, on passe au test sur la température du réformeur et sur la variable DEMVEH. In the contrary case, that is to say if ARRCOND is 0 or if ARRCOND is 1, DEMCOND is 1, proceed to test the reformer temperature and the DEMVEH variable. Si la température du réformeur est inférieure à Tl et si la variable DEMVEH vaut 0, on effectue un test sur le déverrouillage et l'ouverture de porte. If the reformer temperature is lower than Tl and DEMVEH if the value is not 0, a test is carried out on the release and the door opening. Dans les cas contraires, on passe directement à une étape d'arrêt de la mise en service anticipée. In the contrary case, one proceeds directly to a step of stopping the provision of early service.

A la fin de l'arrêt de la mise en service anticipée, la variable ARRCOND est mise à 1 et les variables COMPTEMPS, DEMDIST, DEMPROG, DEVERR et OUVPORTE sont mises à 0 et on recommence en début de procédé. At the end of the judgment of the provision of early service, ARRCOND variable is set to 1 and COMPTEMPS variables DEMDIST, DEMPROG, UNLOCK and OUVPORTE are set to 0 and starts again at the beginning of the process.

Si la variable DEVERR vaut 1 ou si la variable OUVPORTE vaut 1, on passe à une étape d'incrémentation du compteur COMPTEMPS. If the UNLOCK variable is 1 or if the OUVPORTE variable is 1, control passes to a step of incrementing the counter COMPTEMPS. Lorsque COMPTEMPS devient supérieur à la constante TIMEOUT, on effectue un test sur la variable PRESCOND. When COMPTEMPS becomes greater than the TIMEOUT constant, a test is performed on PRESCOND variable. Si PRESCOND vaut 1, on passe à l'étape de mise en service anticipée. If PRESCOND is 1, we go to the early commissioning stage. Si COMPTEMPS est inférieur à TIMEOUT, on passe à l'étape de l'arrêt de la mise en service anticipée. If COMPTEMPS is less than TIMEOUT, proceed to the step of stopping the provision of early service.

A l'issue de la mise en service anticipée, les variables After setting early service variables

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DEMCOND et ARRCOND sont mises à 0 et on recommence en début de procédé. DEMCOND ARRCOND and are set to 0 and starts again at the beginning of the process. Si PRESCOND vaut 0, on passe à l'étape d'arrêt de la mise en service anticipée. If PRESCOND is 0, proceed to the step of stopping the provision of early service.

Lors du test sur les variables DEVERR et OUVPORTE, si DEVERR vaut 0 et OUVPORTE vaut 0, on passe à un test sur les variables DEMDIST et DEMPROG. When testing the UNLOCK and OUVPORTE variables if UNLOCK is 0 and OUVPORTE is 0, we pass a test on DEMDIST and DEMPROG variables. Si DEMDIST vaut 1 ou si DEMPROG vaut 1, on passe à l'étape de mise en service anticipée. If DEMDIST is 1 or if DEMPROG is 1, it proceeds to early commissioning step. Dans le cas contraire, on effectue un test sur la variable ARRCOND. Otherwise, a test is performed on ARRCOND variable. Si ARRCOND vaut 1, on recommence en début de procédé. If ARRCOND is 1, is repeated at the beginning of the process. Si ARRCOND vaut 0, on passe à l'étape d'arrêt de la mise en service anticipée. If ARRCOND is 0, proceed to the step of stopping the provision of early service.

Sur la figure 3, est illustré un type d'ensemble pile à combustible 2. L'ensemble 2 est alimenté en carburant en provenance de l'étage de conversion 3 par la conduite 4, ainsi qu'en air par une conduite 25. In Figure 3 is illustrated one type of fuel cell assembly 2. The assembly 2 is supplied with fuel from the conversion stage 3 via line 4, as well as air through a conduit 25.

L'ensemble 2 comprend un réformeur 26 alimenté en carburant, en air et en eau, un étage de conversion 27 disposé en sortie du réformeur 26 et pouvant également être alimenté en eau, un filtre 28 disposé en sortie de l'étage de conversion 27 et également alimenté en air, destiné à purifier l'hydrogène en sortie de l'étage de conversion 27 pour en supprimer d'éventuels résidus de monoxyde de carbone, et une pile à combustible 29 disposée en sortie du filtre 28 et alimentée en hydrogène par ledit filtre 28 et en air. The assembly 2 comprises a reformer 26 supplied with fuel, air and water, a conversion stage 27 disposed at the outlet of the reformer 26 and can also be supplied with water, a filter 28 disposed at the output of the conversion stage 27 and also supplied with air, for purifying the hydrogen in the output of the conversion stage 27 to remove any residues of carbon monoxide, and a fuel cell 29 disposed at the output of filter 28 and supplied with hydrogen by said filter 28 and air. La sortie électrique de la pile à combustible 29 n'est pas représentée. The electrical output of the fuel cell 29 is not shown.

La pile à combustible 29 comprend une sortie d'hydrogène 30 et The fuel cell 29 comprises a hydrogen outlet 30 and

Figure img00090001

une sortie d'air 31. La sortie d'air 31 est reliée à un piège à eau 32 pourvu d'une sortie reliée à un réservoir d'eau 33 qui permet d'alimenter en eau le réformeur 26 et l'étage de conversion 27. L'ensemble 2 comprend en outre un brûleur 34 alimenté par la sortie d'hydrogène 30 de la pile à combustible 29 et par une autre sortie du piège à eau 32, le brûleur 34 étant pourvu d'un échappement 35. an air outlet 31. The air outlet 31 is connected to a water trap 32 provided with an outlet connected to a water tank 33 which is used for supplying water to the reformer 26 and the conversion stage 27. the assembly 2 further comprises a burner 34 supplied from the hydrogen outlet 30 of the fuel cell 29 and by another output of the water trap 32, the burner 34 being provided with an exhaust 35.

L'ensemble pile à combustible permet une double transformation d'un carburant du type hydrocarboné et hydrogéné en hydrogène et de l'hydrogène additionné de comburant, en énergie électrique. The entire fuel cell allows a double conversion of a hydrocarbon fuel type and hydrogenated in hydrogen and hydrogen added oxidant into electrical energy.

Figure img00090002

Plusieurs possibilités de reformage existent : 1'/Le craquage consiste à casser les molécules du carburant, Several possibilities exist reformer 1 '/ cracking is to break the molecules of the fuel,

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préalablement vaporisées si nécessaire, entrant grâce à l'effet de la température obtenue par un brûleur ou un plasma. previously vaporized if necessary, entering through the effect of the temperature obtained by a burner or a plasma.

2'/L'oxydation partielle consiste à oxyder le carburant grâce à un ajout d'air, et ceci à une température élevée en fonction du carburant utilisé. 2 '/ Partial oxidation is to oxidize the fuel with an addition of air, and this at an elevated temperature depending on the fuel used. Cette réaction est exothermique. This reaction is exothermic.

3'/Le vaporeformage consiste après ajout de vapeur d'eau au carburant préalablement vaporisé si nécessaire, d'amorcer une réaction catalytique, ceci à une température élevée, fonction du carburant utilisé. 3 '/ Steam reforming is after addition of water vapor to the previously vaporized fuel if necessary, to initiate a catalytic reaction, this at an elevated temperature, depending on the fuel used.

Cette réaction est endothermique. This reaction is endothermic.

4'/Le reformage autothermal consiste à combiner les deux réactions précédentes au sein d'un même réacteur afin que les réactions endothermique et exothermique se compensent. 4 '/ autothermal reforming is to combine the two previous reactions in the same reactor so that endothermic and exothermic reactions are compensated.

Toutes ces réactions nécessitent un certain niveau de température pour leur amorçage et pour obtenir un niveau de pureté d'hydrogène satisfaisant pour la pile à combustible. All these reactions require a certain temperature for their initiation and to obtain a satisfactory level of purity hydrogen for the fuel cell. De plus, le réformeur est constitué d'une certaine masse de matériau présentant une grande inertie thermique. In addition, the reformer is constituted by a certain mass of material having a high thermal inertia. Par conséquent, la montée en température rapide du réformeur 26 est relativement difficile. Therefore, the rapid rise in temperature of the reformer 26 is relatively difficult.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, un brûleur de démarrage 36 est adjoint au réformeur 26 et est alimenté en carburant afin de chauffer le réformeur et d'atteindre la température de fonctionnement adéquate. In the embodiment illustrated in Figure 4, a start-up burner 36 is associated with the reformer 26 and is supplied with fuel for heating the reformer and reaching the proper operating temperature. Cette réalisation nécessite de dimensionner en puissance un brûleur spécifique en carburant pour obtenir une durée de préchauffage convenable. This embodiment requires sizing in a power specific fuel burner to produce a suitable preheating time.

En variante, comme illustré sur la figure 5, on peut alimenter à haut débit en carburant le réformeur 26 et ce tout en prévoyant une dérivation 37 permettant de bipasser la pile 29. Le débit d'hydrogène sortant du filtre 28 est envoyé directement dans le brûleur 34 qui est adjoint au réformeur 26 et brûlant de l'hydrogène en surstoechiométrie dans le brûleur 34. On évite l'adjonction d'un brûleur spécifique de démarrage. Alternatively, as illustrated in Figure 5, fuel in high speed can be fed the reformer 26 and while providing a bypass 37 to bypass to the battery 29. The flow rate of hydrogen exiting the filter 28 is sent directly into the burner 34 is deputy reformer 26 and burning hydrogen in surstoechiométrie in the burner 34. This avoids the addition of a specific start-up burner.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, une résistance 38 de chauffage du réformeur 26 est alimentée par la batterie 6. La résistance 38 est dimensionnée en fonction de la tension de la batterie 6, de l'inertie thermique du réformeur 26 et de la durée souhaitée du In the embodiment illustrated in Figure 6, a resistor 38 for heating the reformer 26 is powered by the battery 6. The resistor 38 is dimensioned depending on the voltage of the battery 6, the thermal inertia of the reformer 26 and the desired duration of

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préchauffage. preheating.

La variante de la figure 7 est proche de celle de la figure 6, à ceci près que la résistance 38 est alimentée par la pile à combustible 29. La valeur et la puissance de la résistance 38 sont alors dimensionnées en fonction de la tension de la pile 29 à basse température et basse pression en air, tout en respectant la durée de préchauffage souhaitée. The variant of Figure 7 is similar to that of Figure 6, except that the resistor 38 is powered by the fuel cell 29. The value and the power of the resistor 38 are then sized according to the voltage of the stack 29 at low temperature and low air pressure, while respecting the desired preheating time.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 8, l'ensemble 2 comprend un accumulateur d'hydrogène 39 disposé en sortie du filtre 28, parallèlement à la pile à combustible 29 et capable d'alimenter, durant le préchauffage, le brûleur 34 prévu pour chauffer le réformeur 26. In the embodiment illustrated in Figure 8, the assembly 2 comprises a hydrogen accumulator 39 disposed at the output of filter 28 in parallel with the fuel cell 29 and capable of supplying, during preheating, the burner 34 provided for heating the reformer 26.

On parvient ainsi à diminuer ou à supprimer le délai nécessaire entre l'actionnement du démarrage par l'intermédiaire de la serrure d'antivol du véhicule et le déplacement effectif du véhicule, délai dû à la mise en température de l'ensemble pile à combustible. It is thus possible to reduce or eliminate the time required between the actuation of the starting by means of the steering lock of the vehicle and the actual vehicle movement, delay due to the setting temperature of the fuel cell assembly .

L'invention permet également une réduction de la consommation énergétique en comparaison avec une solution consistant à maintenir en permanence l'ensemble pile à combustible à la température de fonctionnement. The invention also allows a reduction in energy consumption as compared to a solution of maintaining permanently the entire fuel cell operating temperature.

L'invention permet donc d'anticiper de plusieurs secondes, voire de plusieurs minutes, le préchauffage du réformeur et d'offrir au conducteur, lorsqu'il actionne la serrure d'antivol, la possibilité de déplacer le véhicule, soit immédiatement ou, à tout le moins, nettement plus rapidement que dans un système classique. The invention therefore allows to anticipate several seconds or several minutes, the preheating of the reformer and to provide to the driver, when operating the steering lock, the ability to move the vehicle either immediately or, the very least, significantly faster than in a conventional system.

On peut également prévoir une demande de mise en service anticipée générée par une unité électronique interne au véhicule, à un instant préprogrammé, grâce à une horloge interne. One can also provide an early startup request generated by an internal electronic unit of the vehicle, to a pre-programmed time, thanks to an internal clock. Un conducteur qui part tous les jours à la même heure ou dans une plage horaire donnée, de l'ordre de quelques dizaines de minutes, peut ainsi programmer le préchauffage du réformeur de l'ensemble pile à combustible pour le début de ladite plage horaire. A conductor that leaves every day at the same time or within a given time range, of the order of a few tens of minutes, can thus program the preheating of the reformer of the fuel cell assembly to the beginning of said time slot.

Claims (14)

    REVENDICATIONS
  1. 1-Système de commande d'un ensemble pile à combustible (2) équipé d'un moyen de génération d'hydrogène (26) à partir d'un autre carburant et d'un moyen de génération d'énergie électrique (29) à partir dudit hydrogène et d'un comburant, ladite pile à combustible étant prévue pour alimenter un véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur du véhicule par le conducteur, et une unité de commande (13) apte à mettre en service le moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur. 1-Control system for a fuel cell assembly (2) with a hydrogen generating means (26) from another fuel and a means for generating electrical energy (29) from said hydrogen and an oxidizer, said fuel cell being provided for powering a vehicle, characterized in that it comprises at least means for detecting a subsequent start of the vehicle intended by the driver, and a control unit (13) adapted to activate the hydrogen generating means on detection of said subsequent start intent.
  2. 2-Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un contacteur (14) d'une porte du véhicule apte à détecter l'ouverture de la porte. 2-System according to claim 1, characterized in that the means for detecting a subsequent start of intention is a contactor (14) of a vehicle door adapted to detect the opening of the door.
  3. 3-Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un contacteur (15) d'une serrure de porte du véhicule apte à détecter le déverrouillage de la serrure. 3-system of claim 1 or 2, characterized in that the means for detecting a subsequent start of intention is a contactor (15) of a vehicle door lock adapted to detect the unlocking of the lock.
  4. 4-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un récepteur (16) d'une télécommande d'ouverture de porte du véhicule. 4-system according to any preceding claim, characterized in that the means for detecting a subsequent start of intention is a receiver (16) of a vehicle door opening remote.
  5. 5-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un récepteur (18) d'une télécommande de démarrage ultérieur du véhicule. 5-system according to any preceding claim, characterized in that the means for detecting a subsequent start of intention is a receiver (18) of a subsequent start of remote control of the vehicle.
  6. 6-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur émet vers l'unité de commande un signal de mise en service à une heure prédéterminée. 6-A system according to any preceding claim, characterized in that the means for detecting a subsequent start of intention transmits to the control unit a startup signal at a predetermined time.
  7. 7-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen pour détecter une intention de démarrage ultérieur est un détecteur (20) de présence du conducteur dans le véhicule. 7-A system according to any preceding claim, characterized in that the means for detecting a subsequent start of intention is a detector (20) of presence of the driver in the vehicle.
    <Desc/Clms Page number 13> <Desc / CRUD Page number 13>
  8. 8-Véhicule comprenant un système selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8-vehicle comprising a system according to any preceding claim.
  9. 9-Procédé de commande d'une pile à combustible apte à alimenter un véhicule et équipée d'un moyen de génération d'hydrogène à partir d'un autre carburant et d'un moyen de génération d'énergie électrique à partir dudit hydrogène et d'un comburant, dans lequel on détecte une intention de démarrage ultérieur du véhicule par le conducteur, et on met en service le moyen de génération d'hydrogène sur détection de ladite intention de démarrage ultérieur. 9-Method for controlling a fuel cell capable of supplying a vehicle and equipped with a hydrogen generating means from another fuel and an electric power generating means from said hydrogen and of an oxidant, wherein detecting a subsequent start of the vehicle intended by the driver, and service is placed the hydrogen generating means on detection of said subsequent start intent.
  10. 10-Procédé selon la revendication 9, dans lequel on alimente en carburant un brûleur du moyen de génération d'hydrogène afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène. 10-Process according to claim 9, wherein fuel is fed to a hydrogen generating means of the burner in order to heat a main reactor of the hydrogen generating means.
  11. 11-Procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel on alimente en hydrogène un brûleur du moyen de génération d'hydrogène en bipassant le moyen de génération d'énergie électrique pour envoyer l'hydrogène produit vers ledit brûleur afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène. 11-Process according to claim 9 or 10, wherein a hydrogen generating means hydrogen burner is supplied, bypassing the electrical energy generating means for sending the hydrogen produced to said burner in order to heat a main reactor hydrogen generation means.
  12. 12-Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel on alimente en hydrogène un brûleur du moyen de génération d'hydrogène à partir d'une réserve d'hydrogène afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène. 12-Process according to any one of claims 9 to 11, wherein hydrogen is fed to a burner of the hydrogen generating means from a hydrogen tank to heat a main reactor generation means of hydrogen.
  13. 13-Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel on chauffe un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène au moyen d'une résistance électrique alimentée par une batterie du véhicule. 13-Process according to any one of claims 9 to 12, wherein a heated main reactor of the hydrogen generating means by means of an electrical resistor powered by a vehicle battery.
  14. 14-Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, dans lequel on chauffe un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène au moyen d'une résistance électrique alimentée par la pile à combustile. 14-Process according to any one of claims 9 to 13, wherein a heated main reactor of the hydrogen generating means by means of an electric resistor fed by the battery combustile.
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