Procédé et dispositif de gestion d'un module de puissance comprenant une pile à combustible, embarqué sur un véhicule automobile La présente invention concerne un procédé et un dispositif de gestion d'un module de puissance comprenant une pile à combustible, embarqué sur un véhicule automobile.
Les piles à combustible sont utilisées pour fournir de l'énergie soit pour des applications stationnaires, soit dans le domaine aéronautique ou automobile. Le développement de ces piles en vue de leur intégration dans des véhicules automobiles met en lumière de nouvelles contraintes.
Le module de puissance embarqué sur un véhicule automobile comprend une pile à combustible, un moyen de fourniture d'hydrogène, par exemple un réformeur ou un réservoir, et un moyen de fourniture d'oxygène, par exemple un groupe de compression d' air. La pile à combustible produit de l'énergie électrique à partir de l'hydrogène produit par exemple par le réformeur et de l'oxygène fourni par le groupe de compression d' air.
Le module de puissance d'un tel dispositif, particulièrement lorsqu'il contient un réformeur, possède une dynamique de réponse en puissance incompatible avec les prestations attendues par le conducteur du véhicule. L'écart entre les performances attendues et celles fournies par le module de puissance est souvent assuré par un système de stockage temporaire d'énergie, par exemple une batterie ou une super-capacité. Mais ce complément de puissance ne permet pas d'atteindre instantanément la puissance maximale à moins de disposer d'un système de stockage de très forte puissance. De plus, en fonction du roulage et de la gestion d'énergie par l'unité de contrôle électronique du véhicule, ce système de stockage peut se trouver trop déchargé au moment où le conducteur a besoin d'un surplus de puissance de traction.
On a déjà imaginé diverses solutions pour tenter de résoudre ce problème.
C'est ainsi que la demande de brevet WO 2001/48367 propose une solution de tampon gazeux permettant d'éviter l'utilisation d'une batterie, mais possédant les mêmes défauts que celle-ci, notamment celui de l'absence de disponibilité immédiate d'un surplus d'énergie de traction.
La demande de brevet WO 2001/16021 propose un stockage d'hydrogène pouvant, entre autres, servir de tampon dans un dispositif de pile à combustible comprenant un réformeur embarqué dans un véhicule. Cette solution permet d'éviter l'utilisation d'une batterie, mais possède les mêmes défauts que celle-ci, notamment celui de l'absence de disponibilité immédiate d'un surplus d'énergie de traction.
La demande de brevet US 2001/0016274 propose un stockage tampon dans les évaporateurs pour améliorer la dynamique du réformeur, mais pas assez pour obtenir une disponibilité immédiate d'un surplus d'énergie de traction.
Le brevet US 6326763 propose une participation de la batterie à la puissance électrique fournie au moteur électrique durant les phases d'accélération du véhicule, favorisant l'allocation de puissance à la traction, mais sans anticiper la montée en puissance du réformeur, la disponibilité d'un surplus d'énergie n'est alors pas toujours immédiate.
La demande de brevet JP 200/0315511 propose une solution augmentant la puissance allouée au moteur en cas de détection d'une rétrogradation, mais sans anticiper la montée en puissance du réformeur, la disponibilité d'un surplus d'énergie n'est alors pas toujours immédiate.
Dans tous ces documents, il n'est donc pas permis d'anticiper la demande de surplus de puissance, afin d'avoir toujours une réponse instantanée du dispositif.
La présente invention a pour objet de résoudre ces difficultés et de proposer un procédé et un dispositif de gestion de puissance permettant d'anticiper une demande de puissance maximale de la part du conducteur avant même que cette puissance soit effectivement requise par le conducteur.
Le procédé de l'invention permet de gérer un module de puissance comprenant une pile à combustible, embarqué sur un véhicule automobile. On anticipe , à un premier instant, une demande de puissance maximale de la part du conducteur du véhicule, et on agit sur le module de puissance afin de produire la puissance maximale pouvant être générée par ledit module de puissance, à un deuxième instant ultérieur au premier instant.
De cette façon, un conducteur pressentant un futur besoin de puissance maximale, par exemple en vue d'un dépassement, en fait la demande anticipée, et quand il en a effectivement besoin, cette puissance maximale est immédiatement disponible.
Dans un mode de mise en u̇vre préféré, l'énergie générée par le module de puissance entre le premier et le deuxième instant est stockée temporairement.
Ce stockage permet de valoriser le surplus de puissance généré par anticipation et non utilisé instantanément par le véhicule. La participation de la batterie à la traction en sera améliorée.
Dans un mode de mise en u̇vre avantageux, on commande, à un troisième instant, une diminution de la puissance générée par le module de puissance à la suite d'une demande anticipée de puissance maximale effectuée par le conducteur et non suivie, dans un délai prédéterminé, d'une réelle demande de puissance maximale de la part dudit conducteur.
Dans un mode de mise en u̇vre préféré, pour commander une diminution de puissance, on diminue la puissance générée pour atteindre le niveau de la puissance interprétée à partir de la puissance instantanée réellement demandée par le conducteur du véhicule.
Dans un mode de mise en u̇vre avantageux, on arrête le module de puissance puis on le redémarre pendant une durée prédéterminée avant d'anticiper une demande de puissance maximale.
De cette manière, lorsque le véhicule fonctionne uniquement avec l'énergie stockée, et qu'un besoin de redémarrer le module de puissance est détecté, suite à une demande anticipée de puissance maximale de la part du conducteur, le module de puissance est alors redémarré, Le dispositif selon l'invention permet de gérer un module de puissance embarqué sur un véhicule automobile. Le module de puissance comprend une pile à combustible, un moyen pour alimenter en hydrogène la pile à combustible, et un moyen pour alimenter en oxygène la pile à combustible.De plus, le dispositif comprend une unité de contrôle électronique du véhicule, des moyens de stockage et déstockage d'énergie électrique, un moteur électrique, ainsi que des moyens actionnables par le conducteur pour transmettre à l'unité de contrôle électronique une demande anticipée de puissance maximale pouvant être générée par le module de puissance.
Dans un mode de réalisation préféré, les moyens actionnables par le conducteur comprennent un bouton-poussoir, une pédale, un levier, ou une interface à identification vocale.
Ces moyens sont des interfaces conviviales pour le conducteur.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'unité de contrôle électronique comprend des moyens logiciels pour gérer le module de puissance, les moyens de stockage et de déstockage d'énergie électrique, et le moteur électrique.
En outre, l'unité de contrôle électronique comprend des moyens logiciels de traitement d'une demande de puissance de la part du conducteur. Cette demande de puissance comprend une demande de puissance réelle instantanée et une demande anticipée de puissance maximale pouvant être générée par le module de puissance.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est un ensemble de courbes illustrant la réaction de puissance d'un dispositif de pile à combustible en l'absence de l'invention ; - la figure 3 est un ensemble de courbes illustrant la réaction de puissance d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 4 est un ensemble de courbes illustrant la réaction de puissance d'un dispositif selon l'invention dans le cas où la demande de surplus de puissance prévue n'est pas réalisée par le conducteur ;- la figure 5 est un ensemble de courbes illustrant la réaction de puissance d'un dispositif selon l'invention dans le cas où le dispositif peut et doit redémarrer le réformeur pour une demande de surplus de puissance.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un dispositif selon l'invention. Le dispositif comprend une pile à combustible 1, un moyen d'alimentation en hydrogène 2, par exemple un réformeur, et un moyen d'alimentation en oxygène 3, par exemple un groupe de compression d'air. Le dispositif comprend également un moteur électrique 4, son électronique 5 associée, une interface électrique 6, des moyens de stockage et déstockage d'énergie électrique 7, comme une source auxiliaire de puissance de type batterie, et une unité de contrôle électronique 8 du véhicule.Le dispositif comprend en outre des moyens de transmission de la demande de puissance réelle instantanée du conducteur à l'unité de contrôle électronique du véhicule, comme une pédale d'accélérateur 9, et des moyens actionnables 10 par le conducteur, comme un bouton-poussoir, une pédale, un levier ou une interface vocale, pour transmettre à l'unité de contrôle électronique 8 une demande anticipée de puissance maximale pouvant être générée par le module de puissance de la pile à combustible, nécessaire à la traction du véhicule. Le groupe de compression d'air 3 fourni de l'air au reformeur 2 par une conduite 11, et à la pile à combustible 1 par une conduite 12. Le reformeur 2 alimente en hydrogène la pile à combustible 1 par une conduite 13.La pile à combustible 1 fournit de l'énergie à l'interface électrique 6 par un câble 14, et le groupe de compression d'air 3 reçoit de l'énergie de l'interface électrique 6 par un câble 15. L'échange d'énergie entre l'interface électrique 6 et la batterie 7 s'effectue par un câble 17. La pédale d'accélérateur 9 et les moyens actionnables 10 transmettent leurs instructions à l'unité de contrôle électronique 8 respectivement par l'intermédiaire des connexions 18 et 19. L'unité de contrôle électronique 8 est connectée au module de puissance par trois connexions 20, 21 et 22 respectivement au réformeur 2, au groupe de compression d'air 3 et à la pile à combustible 1.L'unité de contrôle électronique est de plus reliée à l'interface électrique 6 et à la batterie 7 respectivement par des connexions 23 et 24, ainsi qu'à l'électronique 5 associée au moteur 6 par une connexion 25. Toutes les connexions reliant l'unité de contrôle électronique 8 aux divers éléments du dispositif permettent à l'unité de contrôle électronique 8 de recevoir des informations et de commander le dispositif.
Dans un mode de fonctionnement en régime établi, le réformeur 2 alimente en hydrogène l'anode de la pile à combustible 1 par la conduite 13, et le groupe de compression d'air 3 alimente en oxygène la cathode de la pile à combustible 1 par la conduite 12. L'unité de contrôle électronique 8 du véhicule reçoit deux types de demandes de puissance de la part du conducteur, pour la traction du véhicule. Le premier type est une demande instantanée faite par l'intermédiaire de la pédale d'accélérateur 9 et transmise par la connexion 18. Il s'agit de la puissance réelle instantanée demandée par le conducteur. Le second type est une demande anticipée de puissance maximale pouvant être générée par le module de puissance de la pile à combustible 1, faite par l'intermédiaire des moyens actionnables 10 et la connexion 19.Cette demande anticipée est effectuée par le conducteur lorsqu'il pense qu'il va bientôt avoir besoin d'un surplus de puissance, par exemple pour effectuer un dépassement d'un autre véhicule. L'unité de contrôle électronique 8 du véhicule comprend des moyens logiciels d'interprétation de ces demandes de puissance du conducteur. En fonction de ces demandes, l'unité de contrôle électronique 8 commande la production d'hydrogène et l'alimentation en oxygène pour la pile à combustible 1, respectivement par les connexions 20 et 21, afin de gérer, par la connexion 22, la production d'énergie électrique de la pile à combustible 1 nécessaire au fonctionnement du moteur 4, ainsi que le stockage et le déstockage d'énergie électrique dans la batterie 7.Le stockage et le déstockage d'énergie électrique dans la batterie 7 est commandée par l'unité de contrôle électronique 8 au moyen de la connexion 24 et par l'intermédiaire de l'interface électrique 6 commandée par l'unité de contrôle électronique 8 au moyen de la connexion 23. L'énergie électrique circule entre la pile à combustible 1, l'interface électrique 6, la batterie 7 et le moteur 4 associé à son électronique 5 au moyen des câbles 14, 16 et 17.
La figure 2 présente l'évolution, au cours du temps de diverses puissances en l'absence de l'invention, c'est-à-dire sans dispositif d'anticipation de demande de puissance. La courbe C21 représente la demande de puissance instantanée, de la part du conducteur, effectuée par la pédale d'accélérateur 9. La courbe C22 représente la demande de puissance interprétée par les moyens logiciels d'interprétation de demande de puissance du conducteur de l'unité de contrôle électronique 8. Enfin, la courbe C23 représente la puissance réellement fournie par le module de puissance. Depuis un instant initial t20 la demande de puissance du conducteur est constante, ainsi que la demande de puissance interprétée par l'unité de contrôle électronique 8 du véhicule et que la puissance réelle générée par le module de puissance.A un instant t21, le conducteur effectue une demande de surplus de puissance (C21), instantanément interprété par l'unité de contrôle électronique 8 du véhicule (C22) qui commande une augmentation de la puissance à fournir. Il faut alors attendre l'instant t22, pour que la puissance fournie (C23) ait atteint la puissance commandée par l'unité de contrôle électronique 8 du véhicule (C22). La durée séparant les deux instants t21 et t22 est de l'ordre de 2 à 10 secondes, à condition que le réformeur 2 soit déjà démarré. Il est donc clair que ce délai de réponse est trop long, et peut même être dangereux, au cas où par exemple le surplus d'énergie serait demandé dans l'intention d'effectuer un dépassement.La figure 3 présente l'évolution, au cours du temps de diverses puissances pour un dispositif d'anticipation selon l'invention, dans le cas ou le surplus de puissance demandé par anticipation est effectivement consommé ultérieurement. La courbe C31 représente la demande de puissance instantanée demandée par le conducteur par la pédale d'accélérateur 9. La courbe C32 représente la demande de puissance interprétée par les moyens logiciels d'interprétation de demande de puissance du conducteur de l'unité de contrôle électronique 8. Enfin, la courbe C33 représente la puissance réellement fournie par le module de puissance. Depuis un instant initial t30 la demande de puissance du conducteur est constante, ainsi que la demande de puissance interprétée par l'unité de contrôle électronique 8 et la puissance réelle fournie par le module de puissance.A un instant t31, le conducteur effectue une demande de puissance maximale par anticipation en agissant sur les moyens actionnables 10. L'unité de contrôle électronique 8 commande alors au module de puissance d'augmenter sa puissance. A un instant t32, le module de puissance génère sa puissance maximale demandée par anticipation par le conducteur. A un instant t33, le conducteur agit sur la pédale d'accélérateur 9 et fait effectivement une demande de puissance maximale. Instantanément, l'unité de contrôle électronique du véhicule interprète cette demande et commande au module de puissance de fournir un surplus de puissance, ce qui est réalisé instantanément, car la demande de puissance par anticipation a eu le temps d'être prise en compte.Durant l'intervalle de temps séparant les instants t31 et t33, le surplus d'énergie électrique fourni par le module de puissance est stocké dans la batterie 7. Ce stockage permet d'avoir un surplus d'énergie immédiatement disponible quand le conducteur en a effectivement besoin. Cette énergie électrique quitte la pile à combustible 1 par la câble 14, et est dirigé vers la batterie 7 à travers le câble 17 par l'interface électrique 17 commandée par l'unité de contrôle électronique 8 au moyen de la connexion 23. Le déstockage d'énergie électrique est commandé par l'unité de contrôle électronique 8 au moyen de la connexion 24 et par l'interface électrique 6, commandée par l'unité de contrôle électronique 8 au moyen de la connexion 23.Lors du déstockage, l'énergie électrique est transférée de la batterie 7 au moteur 4 associé à son électronique 5 par les câbles 17 et 16. La figure 4 présente l'évolution, au cours du temps, de diverses puissances pour un dispositif d'anticipation selon l'invention, lorsque la demande de puissance maximale demandée par anticipation par le conducteur n'est pas utilisée. La courbe C41 représente la demande de puissance instantanée demandée par le conducteur à travers la pédale d'accélérateur 9. La courbe C42 représente la demande de puissance interprétée par les moyens logiciels d'interprétation de demande de puissance du conducteur de l'unité de contrôle électronique 8. Enfin, la courbe C43 représente la puissance réellement fournie par le module de puissance.Depuis un instant initial t40 la demande de puissance du conducteur est constante, ainsi que la demande de puissance interprétée par l'unité de contrôle électronique 8 et que la puissance réelle fournie par le module de puissance. A un instant t41, le conducteur effectue une demande de puissance par anticipation en agissant sur les moyens actionnables 10. L'unité de contrôle électronique 8 commande alors au module de puissance d'augmenter sa puissance fournie. A un instant t42, le module de puissance fournit le surplus de puissance demandé par anticipation par le conducteur. A un instant t43, le conducteur demande un très léger surplus de puissance par la pédale d'accélérateur 9, donc la forte demande de surplus de puissance de traction ne se produit pas.Alors au bout d'une durée prédéterminée t_Pmax, séparant l'instant t41 d'un instant t44, l'unité de contrôle électronique 8 commande le module de puissance, de manière à revenir à un fonctionnement normal, c'est-à-dire à un fonctionnement où la puissance fournie par le module de puissance est égale à la puissance interprétée par l'unité de contrôle électronique 8 à partir d'un instant t45. Entre les instants t41 et t45, le surplus d'énergie électrique générée par le module de puissance est avantageusement stocké dans la batterie 7. La figure 5 présente l'évolution, au cours du temps de diverses puissances pour un dispositif d'anticipation selon l'invention, lorsque l'unité de contrôle électronique 8 peut arrêter le module de puissance lors du roulage. Le véhicule est alors uniquement entraîné par la batterie 7.Le dispositif est alors apte à forcer le démarrage du réformeur 2 avant sa montée en puissance. La courbe C51 représente la demande de puissance instantanée demandée par le conducteur par la pédale d'accélérateur 9. La courbe C52 représente la demande de puissance interprétée par les moyens logiciels d'interprétation de demande de puissance du conducteur appartenant à l'unité de contrôle électronique 8. Enfin, la courbe C53 représente la puissance réellement fournie par le module de puissance. Depuis un instant initial t40 la demande de puissance du conducteur est constante, ainsi que la demande de puissance interprétée par l'unité de contrôle électronique 8 et que la puissance réelle fournie par le module de puissance. A un instant t51, le conducteur effectue une demande de puissance anticipée par les moyens actionnables 10.L'unité de contrôle électronique 8 commande alors au module de puissance d'augmenter sa puissance fournie, en forçant tout d'abord le redémarrage du réformeur 2. Ce redémarrage dure t_dem, jusqu'à l'instant t52 ou le réformeur 2 est apte à fonctionner normalement. A un instant t54, le module de puissance fournit le surplus de puissance demandé par anticipation par le conducteur. Entre temps, sur cet exemple, le conducteur demande, à l'instant t53, un très léger surplus de puissance, donc la forte demande de surplus de puissance de traction ne se produit pas.Alors au bout d'une durée prédéterminée t_Pmax + t_dem, séparant l'instant t51 d'un instant t55, l'unité de contrôle électronique 8 commande le module de puissance, de manière à revenir à un fonctionnement normal, c'est-à-dire à un fonctionnement où la puissance fournie par le module de puissance est égale à la puissance interprétée par l'unité de contrôle électronique 8 à partir d'un instant t56. Entre les instants t52 et t56, le surplus d'énergie électrique généré par le module de puissance est stocké dans la batterie 7.
L'invention permet d'obtenir une dynamique de réponse de puissance de traction satisfaisant les attentes du conducteur, en lui permettant d'obtenir une puissance maximale de traction au moment où il en a besoin, sans délai de réponse du dispositif.
Le dispositif selon l'invention est d'un surcoût et d'un surpoids négligeable comparé à des systèmes de tampon énergétiques.
Le dispositif permet en outre de gérer et stocker ce surplus de puissance anticipé, lorsque celui-ci n'est pas effectivement demandé ultérieurement par le conducteur.The present invention relates to a method and a device for managing a power module comprising a fuel cell, on board a motor vehicle. The present invention relates to a method and a device for managing a power module comprising a fuel cell, on board a motor vehicle. .
Fuel cells are used to provide energy either for stationary applications, or in the aeronautical or automotive field. The development of these batteries with a view to their integration into motor vehicles highlights new constraints.
The power module on board a motor vehicle comprises a fuel cell, a means of supplying hydrogen, for example a reformer or a tank, and a means of supplying oxygen, for example an air compression unit. The fuel cell produces electrical energy from the hydrogen produced for example by the reformer and oxygen supplied by the air compression unit.
The power module of such a device, particularly when it contains a reformer, has a power response dynamic incompatible with the services expected by the driver of the vehicle. The difference between the expected performance and that provided by the power module is often ensured by a temporary energy storage system, for example a battery or a super-capacity. But this additional power does not instantly reach maximum power unless you have a very high power storage system. In addition, depending on driving and energy management by the electronic control unit of the vehicle, this storage system can be too discharged when the driver needs extra traction power.
We have already imagined various solutions to try to solve this problem.
This is how patent application WO 2001/48367 proposes a gas buffer solution making it possible to avoid the use of a battery, but having the same defects as the latter, in particular that of the lack of immediate availability. excess traction energy.
Patent application WO 2001/16021 proposes a storage of hydrogen which can, inter alia, serve as a buffer in a fuel cell device comprising a reformer on board a vehicle. This solution makes it possible to avoid the use of a battery, but has the same defects as the latter, in particular that of the lack of immediate availability of a surplus of traction energy.
The patent application US 2001/0016274 proposes a buffer storage in the evaporators to improve the dynamics of the reformer, but not enough to obtain an immediate availability of a surplus of traction energy.
US patent 6326763 proposes a participation of the battery in the electric power supplied to the electric motor during the vehicle acceleration phases, favoring the allocation of power to traction, but without anticipating the rise in power of the reformer, the availability of extra energy is not always immediate.
Patent application JP 200/0315511 proposes a solution increasing the power allocated to the engine in the event of a downshift being detected, but without anticipating the ramp-up of the reformer, the availability of surplus energy is therefore not always immediate.
In all these documents, it is therefore not possible to anticipate the request for excess power, in order to always have an instant response from the device.
The object of the present invention is to solve these difficulties and to propose a power management method and device making it possible to anticipate a request for maximum power on the part of the driver even before this power is actually required by the driver.
The method of the invention makes it possible to manage a power module comprising a fuel cell, installed on a motor vehicle. We anticipate, at a first instant, a maximum power request from the driver of the vehicle, and we act on the power module in order to produce the maximum power that can be generated by said power module, at a second instant subsequent to first moment.
In this way, a driver sensing a future need for maximum power, for example with a view to exceeding it, makes the anticipated demand for it, and when he actually needs it, this maximum power is immediately available.
In a preferred embodiment, the energy generated by the power module between the first and the second instant is temporarily stored.
This storage makes it possible to make use of the excess power generated in advance and not used instantly by the vehicle. The participation of the battery in traction will be improved.
In an advantageous embodiment, a reduction in the power generated by the power module is ordered, at a third instant, following an anticipated request for maximum power made by the driver and not followed, within a period of time. predetermined, of a real request for maximum power from said driver.
In a preferred embodiment, to control a reduction in power, the power generated is reduced to reach the level of the power interpreted from the instantaneous power actually requested by the driver of the vehicle.
In an advantageous mode of implementation, the power module is stopped and then restarted for a predetermined period before anticipating a maximum power request.
In this way, when the vehicle operates only with the stored energy, and a need to restart the power module is detected, following an anticipated request for maximum power from the driver, the power module is then restarted , The device according to the invention makes it possible to manage a power module on board a motor vehicle. The power module comprises a fuel cell, means for supplying hydrogen to the fuel cell, and means for supplying oxygen to the fuel cell. In addition, the device comprises an electronic vehicle control unit, means for storage and destocking of electrical energy, an electric motor, as well as means actuatable by the driver to transmit to the electronic control unit an anticipated request for maximum power which can be generated by the power module.
In a preferred embodiment, the means actuatable by the driver comprise a push button, a pedal, a lever, or a voice identification interface.
These means are user-friendly interfaces for the driver.
In an advantageous embodiment, the electronic control unit comprises software means for managing the power module, the means for storing and removing electrical energy, and the electric motor.
In addition, the electronic control unit comprises software means for processing a request for power from the driver. This power demand includes an instantaneous real power demand and an anticipated maximum power demand that can be generated by the power module.
Other objects, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of nonlimiting example, and made with reference to the appended drawings, in which: - Figure 1 is a block diagram of a device according to the invention; - Figure 2 is a set of curves illustrating the power reaction of a fuel cell device in the absence of the invention; - Figure 3 is a set of curves illustrating the power reaction of a device according to the invention; - Figure 4 is a set of curves illustrating the power reaction of a device according to the invention in the case where the request for the expected additional power is not made by the driver; - Figure 5 is a set of curves illustrating the power reaction of a device according to the invention in the case where the device can and must restart the reformer for a request for excess power.
In Figure 1, there is shown schematically a device according to the invention. The device comprises a fuel cell 1, a means for supplying hydrogen 2, for example a reformer, and a means for supplying oxygen 3, for example an air compression unit. The device also comprises an electric motor 4, its associated electronics 5, an electrical interface 6, means for storing and removing electrical energy 7, such as an auxiliary power source of the battery type, and an electronic control unit 8 of the vehicle. The device further comprises means for transmitting the instantaneous real power demand from the driver to the electronic control unit of the vehicle, such as an accelerator pedal 9, and means actuatable 10 by the driver, such as a button. push button, pedal, lever or voice interface, to transmit to the electronic control unit 8 an anticipated request for maximum power which can be generated by the power module of the fuel cell, necessary for the traction of the vehicle. The air compression unit 3 supplies air to the reformer 2 through a line 11, and to the fuel cell 1 through a line 12. The reformer 2 supplies hydrogen to the fuel cell 1 through a line 13. The fuel cell 1 supplies energy to the electrical interface 6 by a cable 14, and the air compression unit 3 receives energy from the electrical interface 6 by a cable 15. The exchange of energy between the electrical interface 6 and the battery 7 is effected by a cable 17. The accelerator pedal 9 and the actuatable means 10 transmit their instructions to the electronic control unit 8 respectively via the connections 18 and 19. The electronic control unit 8 is connected to the power module by three connections 20, 21 and 22 respectively to the reformer 2, to the air compression unit 3 and to the fuel cell 1. The electronic control unit is also connected to the electrical interface e 6 and to the battery 7 respectively by connections 23 and 24, as well as to the electronics 5 associated with the motor 6 by a connection 25. All the connections connecting the electronic control unit 8 to the various elements of the device allow the electronic control unit 8 to receive information and to control the device.
In a steady state mode of operation, the reformer 2 supplies the anode of the fuel cell 1 with hydrogen via line 13, and the air compression unit 3 supplies oxygen to the cathode of the fuel cell 1 by driving 12. The electronic control unit 8 of the vehicle receives two types of power requests from the driver, for traction of the vehicle. The first type is an instantaneous request made via the accelerator pedal 9 and transmitted by the connection 18. This is the actual instantaneous power requested by the driver. The second type is an anticipated request for maximum power which can be generated by the power module of the fuel cell 1, made via the actuatable means 10 and the connection 19. This anticipated request is made by the driver when he think he will soon need extra power, for example to overtake another vehicle. The electronic control unit 8 of the vehicle includes software means for interpreting these requests for driver power. According to these requests, the electronic control unit 8 controls the production of hydrogen and the oxygen supply for the fuel cell 1, respectively by the connections 20 and 21, in order to manage, by the connection 22, the production of electrical energy from the fuel cell 1 necessary for the operation of the engine 4, as well as the storage and release of electrical energy in the battery 7. The storage and removal of electrical energy from the battery 7 is controlled by the electronic control unit 8 by means of the connection 24 and by means of the electrical interface 6 controlled by the electronic control unit 8 by means of the connection 23. The electrical energy circulates between the fuel cell 1, the electrical interface 6, the battery 7 and the motor 4 associated with its electronics 5 by means of cables 14, 16 and 17.
FIG. 2 shows the evolution, over time, of various powers in the absence of the invention, that is to say without device for anticipating power demand. Curve C21 represents the instantaneous demand for power, on the part of the driver, effected by the accelerator pedal 9. Curve C22 represents the demand for power interpreted by software means for interpreting the driver's request for power from the electronic control unit 8. Finally, curve C23 represents the power actually supplied by the power module. From an initial instant t20, the driver's power demand is constant, as well as the power demand interpreted by the electronic control unit 8 of the vehicle and the actual power generated by the power module. At an instant t21, the driver performs a request for excess power (C21), instantly interpreted by the electronic control unit 8 of the vehicle (C22) which commands an increase in the power to be supplied. It is then necessary to wait for the instant t22, so that the power supplied (C23) has reached the power controlled by the electronic control unit 8 of the vehicle (C22). The duration separating the two instants t21 and t22 is of the order of 2 to 10 seconds, provided that the reformer 2 is already started. It is therefore clear that this response time is too long, and can even be dangerous, in case, for example, the excess energy is requested with the intention of exceeding it. Figure 3 shows the evolution, at over time of various powers for an anticipation device according to the invention, in the case where the excess power requested in advance is effectively consumed later. Curve C31 represents the instantaneous power demand requested by the driver by the accelerator pedal 9. Curve C32 represents the power demand interpreted by the software means for interpreting the power demand of the driver of the electronic control unit 8. Finally, curve C33 represents the power actually supplied by the power module. From an initial instant t30, the driver's power demand is constant, as well as the power demand interpreted by the electronic control unit 8 and the real power supplied by the power module. At an instant t31, the driver makes a request of maximum power in advance by acting on the actuatable means 10. The electronic control unit 8 then commands the power module to increase its power. At an instant t32, the power module generates its maximum power requested in advance by the driver. At an instant t33, the driver acts on the accelerator pedal 9 and effectively requests maximum power. Instantly, the electronic control unit of the vehicle interprets this request and orders the power module to supply a surplus of power, which is achieved instantly, because the demand for power in advance has had time to be taken into account. During the time interval separating instants t31 and t33, the surplus electrical energy supplied by the power module is stored in the battery 7. This storage makes it possible to have a surplus of energy immediately available when the driver has it. actually need. This electrical energy leaves the fuel cell 1 by the cable 14, and is directed towards the battery 7 through the cable 17 by the electrical interface 17 controlled by the electronic control unit 8 by means of the connection 23. The destocking of electrical energy is controlled by the electronic control unit 8 by means of the connection 24 and by the electrical interface 6, controlled by the electronic control unit 8 by means of the connection 23. When destocking, the electrical energy is transferred from the battery 7 to the motor 4 associated with its electronics 5 by the cables 17 and 16. FIG. 4 shows the evolution, over time, of various powers for an anticipation device according to the invention, when the maximum power demand requested in advance by the driver is not used. Curve C41 represents the instantaneous power demand requested by the driver through the accelerator pedal 9. Curve C42 represents the power demand interpreted by the software means for interpreting the power demand of the driver of the control unit electronic 8. Finally, curve C43 represents the power actually supplied by the power module. From an initial instant t40, the driver's power demand is constant, as well as the power demand interpreted by the electronic control unit 8 and that the actual power supplied by the power module. At an instant t41, the driver makes a request for power in advance by acting on the actuatable means 10. The electronic control unit 8 then commands the power module to increase its supplied power. At an instant t42, the power module supplies the excess power requested in advance by the driver. At an instant t43, the driver requests a very slight surplus of power by the accelerator pedal 9, therefore the high demand for additional traction power does not occur. Then after a predetermined period t_Pmax, separating the instant t41 of instant t44, the electronic control unit 8 controls the power module, so as to return to normal operation, that is to say an operation where the power supplied by the power module is equal to the power interpreted by the electronic control unit 8 from an instant t45. Between times t41 and t45, the surplus electrical energy generated by the power module is advantageously stored in the battery 7. FIG. 5 shows the evolution, over time, of various powers for an anticipation device according to l invention, when the electronic control unit 8 can stop the power module during taxiing. The vehicle is then only driven by the battery 7. The device is then able to force the start of the reformer 2 before it ramps up. Curve C51 represents the instantaneous power demand requested by the driver by the accelerator pedal 9. Curve C52 represents the power demand interpreted by the software means for interpreting the driver's power demand belonging to the control unit electronics 8. Finally, curve C53 represents the power actually supplied by the power module. From an initial instant t40 the power demand of the driver is constant, as well as the power demand interpreted by the electronic control unit 8 and that the real power supplied by the power module. At an instant t51, the driver makes a demand for anticipated power by the actuatable means 10. The electronic control unit 8 then commands the power module to increase its supplied power, by first forcing the restart of the reformer 2 This restart lasts t_dem, until time t52 or the reformer 2 is able to operate normally. At an instant t54, the power module supplies the excess power requested in advance by the driver. In the meantime, in this example, the driver requests, at time t53, a very slight excess of power, therefore the high demand for additional traction power does not occur. Then after a predetermined period t_Pmax + t_dem , separating the instant t51 from an instant t55, the electronic control unit 8 controls the power module, so as to return to normal operation, that is to say to an operation where the power supplied by the power module is equal to the power interpreted by the electronic control unit 8 from an instant t56. Between instants t52 and t56, the excess electrical energy generated by the power module is stored in the battery 7.
The invention makes it possible to obtain a traction power response dynamic satisfying the driver's expectations, by enabling him to obtain maximum traction power when he needs it, without delay in response from the device.
The device according to the invention is of a negligible additional cost and overweight compared to energy buffer systems.
The device also makes it possible to manage and store this anticipated excess power, when it is not actually requested later by the driver.
REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion d'un module de puissance comprenant une pile à combustible (1), embarqué sur un véhicule automobile, caractérisé par le fait que : - on anticipe, à un premier instant, une demande de puissance maximale de la part du conducteur du véhicule ; et - on agit sur le module de puissance afin de produire la puissance maximale pouvant être générée par ledit module de puissance, à un deuxième instant ultérieur au premier instant. 1. A method for managing a power module comprising a fuel cell (1) on board a motor vehicle, characterized in that: - a demand for maximum power from the operator is anticipated at a first instant vehicle driver; and - action is taken on the power module in order to produce the maximum power that can be generated by said power module, at a second instant subsequent to the first instant.