FR2934429B1 - Procede de regulation de la tension de sortie d'un generateur de vehicule automobile - Google Patents

Procede de regulation de la tension de sortie d'un generateur de vehicule automobile Download PDF

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Abstract

Procédé de régulation de la tension de sortie d'un générateur (4) de véhicule automobile. Selon le procédé, un régulateur (3) fournit un signal de régulation (r) au générateur (4) pour que celui-ci régule sa tension de sortie sur une valeur prédéfinie. Le régulateur (3) détermine le signal de régulation en fonction de la comparaison entre la valeur de consigne de la tension de sortie et la valeur réelle (I) de la tension de sortie. La valeur de consigne (S1) de la tension de sortie du générateur (4) est prédéfinie par un circuit de régulation supérieur (6) qui est le régulateur d'état de charge de la batterie. Ce régulateur régule la valeur de l'état de charge de la batterie (5) du véhicule sur une valeur prédéfini d'état de charge.

Description

Etat de la technique
La présente invention concerne un procédé de régulation de la tension de sortie d'un générateur de véhicule automobile selon lequel, un régulateur de générateur fournit un signal de régulation au générateur par lequel le générateur régule sa tension de sortie sur une valeur prédéfinie, et le régulateur de générateur détermine le signal de régulation en fonction d'une comparaison entre une valeur de consigne de tension de sortie et une valeur réelle de tension de sortie du générateur.
Etat de la technique
Les systèmes actuels de gestion des réseaux embarqués à 14V prédéfinissent la tension de sortie de consigne du générateur en fonction de l'état de conduite du véhicule. Les états de conduite sont par exemple le mode de fonctionnement forcé ou le mode de poussée. L'état de charge de la batterie du réseau embarqué n'intervient que pour une partie très faible dans la régulation de la tension de sortie de consigne du générateur. La gestion du réseau embarqué maintient l'état de charge de la batterie dans une bande de tolérance prédéfinie par une régulation en deux points. Si l'état de charge de la batterie dépasse cette bande de tolérance prédéfinie (dépassement vers le haut), on réduira la tension du générateur. Il en résulte que l'état de charge de la batterie chute et revient dans la bande de tolérance prédéfinie. Si l'état de charge de la batterie passe en dessous de la bande de tolérance, on augmente la tension du générateur. Il en résulte une remontée de l'état de charge de la batterie qui revient dans la bande de tolérance prédéfinie.
Un inconvénient de la régulation en deux points décrite ci-dessus est que la forme de la courbe caractéristique de l'état de charge de la batterie correspond à une courbe en dents de scie.
Dans les phases de poussée du véhicule, sans tenir compte de l'état de charge instantané de la batterie, on augmente la tension du générateur pour avoir un mode de fonctionnement de récupération de l'énergie électrique.
Le document DE 10 2005 046 342 Al décrit un procédé de régulation de tension de sortie d'un générateur dans un véhicule automobile. Ce procédé connu, définit un état de charge et une température de la batterie du véhicule. Ensuite, on compare l'état de charge défini en tenant compte de la température de la batterie du véhicule et de la valeur de seuil de l'état de charge dépendant de la température de la batterie du véhicule. Si l'état de charge déterminé passe en dessous de la valeur de seuil de l'état de charge, on régule la tension de sortie du générateur selon un premier mode par une régulation de la tension de charge appliquée à la batterie du véhicule ou par une régulation du courant de charge de la batterie du véhicule. Si l'état de charge déterminé dépasse la valeur de seuil de l'état de charge, la tension de sortie du générateur sera régulée dans un second mode par la régulation du courant de charge de la batterie du véhicule ou par la régulation du courant de décharge de la batterie du véhicule.
Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la valeur de consigne de tension de sortie du générateur est prédéfinie par un circuit de régulation, supérieur, et le circuit de régulation supérieur est un régulateur d'état de charge de batterie qui régule la valeur de l'état de charge de batterie du véhicule sur une valeur prédéfinie d'état de charge. L'application du procédé maintient l'état de charge de la batterie à un niveau pratiquement constant. L'évolution de la courbe caractéristique de l'état de charge n'est pas en forme de dents de scie contrairement à l'état de la technique, mais cette courbe se déplace dans une plage étroite autour de la valeur respective souhaitée. En outre, cela permet de réduire la consommation en carburant et aussi les émissions de dioxyde de carbone par le véhicule. En outre, on réduit l'énergie traversant la batterie ce qui allonge sa durée de vie.
Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - la valeur prédéfinie de la tension de sortie du générateur se situe dans une plage comprise entre 12V et 15V, - le régulateur d'état de charge de batterie est un régulateur intégral, - la valeur prédéfinie de l'état de charge se situe dans une plage comprise entre une valeur limite inférieure de l'état de charge et une valeur limite supérieure de l'état de charge, - la valeur limite inférieure de l'état de charge se situe à 60 % de l'état de charge maximum de la batterie, - la valeur supérieure de l'état de charge se situe à 80 % de l'état de charge maximum de la batterie, si la valeur de l'état de charge de la batterie dépasse la valeur limite supérieure de l'état de charge, la valeur de consigne de la tension de sortie du générateur sera réduite à une valeur de tension inférieure à la tension du réseau embarqué, - la tension du réseau embarqué se situe dans une plage comprise entre 12V et 15V, et si la valeur de l'état de charge de la batterie dépasse la valeur limite supérieure de l'état de charge, la valeur de consigne de la tension de sortie sera réduite à une valeur de tension inférieure à 12V, - si en présence d'une valeur de consigne de la tension de sortie du générateur, inférieure à la tension du réseau embarqué, la valeur de l'état de charge tombe en dessous de la valeur limite inférieure de l'état de charge, alors la valeur de consigne de la tension de sortie sera de nouveau prédéfinie par le régulateur d'état de charge de la batterie, - si le véhicule se trouve dans une phase de freinage ou de poussée, la valeur de consigne de la tension de sortie sera prédéfinie indépendamment de l'état de charge instantané de la batterie, cette valeur de consigne se situant dans la plage de la limite supérieure de l'intervalle de tension de sortie qui se produit en mode de fonctionnement normal, - une valeur de consigne de tension de sortie est prédéfinie et elle se situe dans une plage comprise entre 14V et 16V.
Dessins
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma par blocs pour la description du procédé de l'invention, - la figure 2 montre un diagramme représentant l'état de charge de la batterie en fonction du temps, - la figure 3 est un diagramme montrant le débit d'énergie dans la batterie du réseau embarqué en fonction du temps, - la figure 4 est un diagramme explicitant l'économie de carburant résultant de l'application du procédé de l'invention.
Description d'un mode de réalisation de l'invention
La figure 1 est un schéma par blocs permettant de décrire le procédé de l'invention. Ce schéma par blocs présente un moyen de gestion du réseau embarqué 1 et une unité d'alimentation en énergie 2. L'unité d'alimentation en énergie 2 est prévue pour fournir la tension nécessaire au réseau embarqué du véhicule. L'unité d'alimentation en énergie 2 comporte un régulateur de générateur 3, un générateur 4 et une batterie de réseau embarqué 5. Le régulateur de générateur 3 fournit un signal de régulation (r) au générateur 4. Ce signal permet de réguler la tension de sortie du générateur 4 sur une valeur souhaitée. Le régulateur de générateur 3 fournit le signal de régulation (r) fondé sur la comparaison de la valeur de consigne de la tension de sortie et de la valeur réelle (I) de la tension de sortie.
La valeur de consigne de la tension de sortie est prédéfinie par le moyen de gestion du réseau embarqué 1. Pour cela, le moyen de gestion du réseau embarqué 1 comporte un régulateur d'état de charge 6, un générateur de valeur de consigne 7 pour le mode de récupération et un générateur de valeur de consigne 8 pour le mode de dépassement de la valeur limite de l'état de charge. Le régulateur d'état de charge 6 fournit une valeur de consigne de tension de sortie SI ; le générateur de valeur de consigne 7 fournit une valeur de consigne de tension de sortie S2 pour le mode de récupération et le générateur de valeur de consigne 8 fournit une valeur de consigne de tension de sortie S3 pour le mode de dépassement de la valeur limite de l'état de charge.
Le régulateur d'état de charge 6, le générateur de valeur de consigne 7 pour le mode de récupération, et le générateur de valeur de consigne 8 pour le mode de dépassement de la valeur limite de l'état de charge sont reliés à un bus 9 du véhicule ; ce bus permet de leur fournir les données nécessaires à la détermination de chacune des valeurs de consigne de la tension de sortie.
Le régulateur d'état de charge 6 est un circuit de régulation supérieur dont la mission principale consiste en mode de fonctionnement normal du dispositif tel que présenté, à prédéfinir une valeur de consigne SI pour la tension de sortie du régulateur de générateur 1 de façon que l'état de charge de la batterie du réseau embarqué 5 soit maintenu à une valeur prédéfinie de l'état de charge. Cette valeur prédéfinie de l'état de charge se situe entre une valeur limite inférieure de l'état de charge et une valeur limite supérieure de l'état de charge. La valeur limite inférieure de l'état de charge correspond de préférence à un état de charge représentant 60 % de la charge maximale de la batterie. La valeur limite supérieure de l'état de charge se situe de préférence à un état de charge représentant 80 % de la charge maximale de la batterie.
Ces valeurs limites sont choisies pour que la batterie ne se trouve pas dans son état de charge maximum. Pour un mode de fonctionnement de récupération d'énergie, cela permet de stocker de l'énergie dans la batterie lorsque le véhicule est en mode de freinage ou en mode de poussée.
Le régulateur d'état de charge 6 est de préférence un régulateur I (régulateur intégral) qui fonctionne très lentement pour réguler l'état de charge de la batterie 5 sur la valeur souhaitée.
Si pendant le fonctionnement du véhicule, il arrive que l'état de charge de la batterie 5 dépasse la valeur limite supérieure de l'état de charge, le régulateur 3 du générateur recevra par le générateur de valeur de consigne 8, une valeur de consigne S2 de la tension de sortie correspondant au mode de dépassement de la valeur limite de l'état de charge.
Si l'on suppose que la batterie 5 est une batterie à 12V et que la tension du réseau embarqué en mode de fonctionnement normal se situe dans une plage comprise entre 12V et 15V, alors le générateur de valeur de consigne 8 prédéfinit une valeur de consigne S2 de la tension de sortie qui est inférieure à 12V et se situe de préférence à 10 V.
Prédéfinir une valeur de consigne S2 de la tension de sortie, réduite de cette manière, signifie que l'on régule la tension de sortie du générateur sur 10V ; c'est-à-dire que l'on régule sur une valeur de la tension inférieure à la tension du réseau embarqué. En conséquence, le réseau embarqué sollicite la batterie 5 comme unique source d'énergie. Il en résulte que l'état de charge de la batterie 5 descend de nouveau en dessous de la valeur limite supérieure de l'état de charge. Après cela, on commute de nouveau sur une prédéfinition de la valeur de consigne par le régulateur d'état de charge 6 qui fournit au régulateur de générateur 3, une valeur de consigne SI pour la tension de sortie.
Dans les phases de freinage et les phases de poussée appliquées au véhicule, on a un mode de fonctionnement de récupération par lequel on stocke de l'énergie dans la batterie 5. Dans ce mode de fonctionnement de récupération, le régulateur de générateur 3 reçoit une valeur de consigne S3 de la tension de sortie fournie par le générateur de valeur de consigne 7. Cette valeur de consigne est comparée dans le régulateur de générateur 3 à la valeur réelle I de la tension de sortie pour une régulation sur la valeur de consigne S3 de la tension de sortie située dans une plage comprise entre 14V et 16V et qui est de préférence égale à 15V. Cette régulation se fait indépendamment de la valeur présente de l'état de charge. La valeur de consigne S3 de la tension de sortie, se situe dans la plage de la limite supérieure de l'intervalle de tension de sortie que l'on rencontre en fonctionnement normal. Cet intervalle est compris entre 12V et 15V.
La figure 2 montre un diagramme représentant l'état de charge SOC de la batterie 5 en fonction du temps t. Dans ce diagramme, la courbe d'état de charge Kl est la courbe que l'on obtient dans le cas d'une régulation en deux points. La courbe d'état de charge K2 est la courbe obtenue par l'application du procédé selon l'invention. 11 apparaît clairement que la valeur de l'état de charge de la batterie dans le cas de l'application du procédé de l'invention, est beaucoup plus rapprochée de la valeur de l'état de charge souhaitée que dans le cas d'une régulation en deux points.
La figure 3 montre un diagramme représentant le débit d'énergie EDS dans la batterie 5 en fonction du temps t. Ce diagramme montre la courbe Kl qui est la courbe de débit d'énergie résultant d'une régulation en deux points. La courbe K2 est la courbe de débit d'énergie résultant de l'application du procédé de l'invention. Il apparaît clairement que le débit d'énergie dans la batterie lorsqu'on applique le procédé de l'invention, est considérablement plus faible que lorsqu'on applique une régulation en deux points. Ce débit d'énergie, diminué se traduit par un allongement de la durée de vie de la batterie.
La figure 4 montre un diagramme explicitant l'économie de carburant que l'on obtient par l'application du procédé de l'invention. En ordonnées, on a représenté l'économie de carburant BE par comparaison à un réseau embarqué classique; la représentation est faite en pourcentage. Le bloc Kl décrit l'économie de carburant dans le cas d'une régulation en deux points donnant une économie de carburant de 0,4913 %. Le bloc K2 représente l'économie de carburant résultant de l'application du procédé de l'invention montrant une économie de carburant de 0,806355 %. L'économie de carburant dans le cas de l'utilisation du procédé selon l'invention est ainsi considérablement supérieure à l'économie de carburant dans le cas de l'utilisation d'une régulation en deux points.
En conclusion, l'invention concerne un procédé de régulation de la tension de sortie d'un générateur de véhicule automobile dans lequel un régulateur fournit un signal de régulation de générateur pour réguler la tension de sortie du générateur sur une valeur prédéfinie, et le régulateur de générateur détermine le signal de régulation en fonction de la comparaison entre la valeur de consigne de la tension de sortie et la valeur réelle de la tension de sortie du générateur. La valeur de consigne de la tension de sortie du générateur est prédéfinie par un circuit de régulation supérieur qui est le régulateur d'état de charge de la batterie. Ce régulateur assure la régulation de la valeur d'état de charge de la batterie du véhicule sur une valeur d'état de charge prédéfinie. Le régulateur d'état de charge est de préférence un régulateur de type intégral (régulateur I).
Si la valeur d'état de charge de la batterie dépasse une valeur limite supérieure d'état de charge, prédéfinie, on passe à un mode de dépassement de valeur limite d'état de charge selon lequel un autre générateur de valeur de consigne du moyen de gestion du réseau embarqué fournit une valeur de consigne réduite pour la tension de sortie ; cette valeur de consigne est inférieure à la tension du réseau embarqué que l'on rencontre en fonctionnement normal. Si le véhicule automobile est en mode de freinage ou en mode de poussée, on aura une récupération d'énergie et à l'aide d'un autre générateur de valeur de consigne du moyen de gestion du réseau embarqué, on dispose d'une valeur de consigne de tension de sortie pour le mode de récupération se situant dans la plage supérieure de la tension de réseau embarqué pour le mode de fonctionnement normal.
Un procédé selon l'invention peut s'appliquer à chaque réseau embarqué appliquant un mode de fonctionnement avec récupération d'énergie.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS 1°) Procédé de régulation de la tension de sortie d'un générateur de véhicule automobile selon lequel : - un régulateur de générateur (3) fournit un signal de régulation (r) au générateur (4) par lequel le générateur régule sa tension de sortie sur une valeur prédéfinie, et - le régulateur de générateur (3) détermine le signal de régulation (r) en fonction d'une comparaison entre une valeur de consigne de tension de sortie (SI, S2, S3) et la valeur réelle de tension de sortie (I) du générateur (4), caractérisé en ce que - la valeur de consigne de tension de sortie (SI) du générateur est prédéfinie par un circuit de régulation supérieur (6), et - le circuit de régulation supérieur (6) est un régulateur d'état de charge de batterie qui régule la valeur de l'état de charge de batterie (5) du véhicule sur une valeur prédéfinie d'état de charge, ce régulateur d'état de charge de batterie (6) étant constitué par un régulateur intégral.
  2. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur prédéfinie de la tension de sortie du générateur (4) se situe dans une plage comprise entre 12V et 15V.
  3. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur prédéfinie de l'état de charge se situe dans une plage comprise entre une valeur limite inférieure de l'état de charge et une valeur limite supérieure de l'état de charge.
  4. 4°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la valeur limite inférieure de l'état de charge se situe à 60 % de l'état de charge maximum de la batterie.
  5. 5°) Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la valeur supérieure de l'état de charge se situe à 80 % de l'état de charge maximum de la batterie.
  6. 6°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que si la valeur de l'état de charge de la batterie dépasse la valeur limite supérieure de l'état de charge, la valeur de consigne de la tension de sortie du générateur sera réduite à une valeur de tension (S2) inférieure à la tension du réseau embarqué.
  7. 7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tension du réseau embarqué se situe dans une plage comprise entre 12V et 15V, et si la valeur de l'état de charge de la batterie dépasse la valeur limite supérieure de l'état de charge, la valeur de consigne de la tension de sortie sera réduite à une valeur de tension (S2) inférieure à 12 V.
  8. 8°) Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que si en présence d'une valeur de consigne de la tension de sortie du générateur, inférieure à la tension du réseau embarqué, la valeur de l'état de charge tombe en dessous de la valeur limite inférieure de l'état de charge, alors la valeur de consigne de la tension de sortie sera de nouveau prédéfinie par le régulateur d'état de charge de la batterie (6).
  9. 9°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que si le véhicule se trouve dans une phase de freinage ou de poussée, la valeur de consigne de la tension de sortie (S3) sera prédéfinie indépendamment de l'état de charge instantané de la batterie, cette valeur de consigne se situant dans la plage de la limite supérieure de l'intervalle de tension de sortie qui se produit en mode de fonctionnement normal.
  10. 10°) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' une valeur de consigne de tension de sortie (S3) est prédéfinie et elle se situe dans une plage comprise entre 14V et 16V.
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