FR2935558A1 - Systeme d'alimentation electrique a double stockage, pour vehicule equipe de la fonction stop&start - Google Patents

Abstract

Système d'alimentation électrique à double stockage, pour véhicule équipé de la fonction Stop&Start. Ce système comprend un accumulateur (2), un démarreur (8) permettant la mise en rotation du moteur thermique du véhicule, un alternateur (6), un moyen de commutation (10) entre l'accumulateur et le démarreur pour l'alimentation électrique de celui-ci, un moyen de stockage complémentaire tel qu'un supercondensateur (12), un autre moyen de commutation (14) entre ce supercondensateur et le démarreur également pour l'alimentation électrique de celui-ci, un moyen de gestion de courant (16) entre l'accumulateur et le supercondensateur pour permettre la charge de celui-ci, et un moyen électronique (18) de commande des moyens de commutation et du moyen de gestion de courant.

Description

1 SYSTEME D'ALIMENTATION ELECTRIQUE A DOUBLE STOCKAGE, POUR VEHICULE EQUIPE DE LA FONCTION STOP&START

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un système d'alimentation électrique à double stockage d'énergie électrique, pour un véhicule à moteur thermique, équipé de la fonction Stop&Start. On rappelle que cette fonction consiste à couper automatiquement le moteur thermique lorsque la vitesse du véhicule est nulle ou faible, par exemple en ville lors de l'arrêt à un feu rouge ou dans les embouteillages. Cette fonction contribue à réduire la consommation globale du véhicule et la pollution qu'il engendre (notamment pollution de l'air et pollution sonore). La rapidité du redémarrage du moteur thermique est un critère important de la prestation d'un véhicule équipé de la fonction Stop&Start. Les constructeurs cherchent à minimiser le coût de cette fonction, dont on peut penser qu'elle est réalisée à moindre coût, dès lors que l'on utilise un démarreur plutôt qu'un alterno-démarreur en tant qu'organe de démarrage. Par ailleurs, pour maximiser le gain en consommation, il est pertinent d'associer une fonction dite de freinage récupératif à la fonction Stop&Start, dans la mesure où les organes électriques du véhicule équipé de cette fonction Stop&Start incluent un accumulateur, communément appelé batterie , qui est 2 de capacité plus importante et supporte mieux les cycles inhérents à la fonction Stop&Start (par exemple batterie de type VRLA pour Valve Regulated Lead Acid ou AGM pour Absorbed Glass Mat ), et un alternateur dont le débit est éventuellement plus important. La présente invention concerne un système adapté à système seulement démarreur, la fonction Stop&Start permettant, à base de démarreur, ce par des moyens simples, non d'augmenter la tension d'alimentation du et donc la puissance et la rapidité de ce dernier, lors d'un démarrage à chaud, appelé DAC et correspondant à un Start après un Stop , mais encore d'améliorer la fonction de freinage récupératif, en cherchant à maximiser la production d'énergie électrique gratuite . Dans la suite du texte, on désignera par DAF (Démarrage à froid) le premier démarrage au début d'un trajet (le moteur n'étant pas toujours froid au début d'un trajet, ce qui est par exemple le cas d'un véhicule de livraison avec arrêts fréquents). L'invention s'applique plus particulièrement aux véhicules automobiles (véhicules particuliers, ou véhicules utilitaires ou publics, notamment pour les transports collectifs), qui sont équipés de la fonction Stop&Start, en vue d'un usage tourné vers la ville. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE A ce jour, les véhicules équipés de la 30 fonction Stop&Start et utilisant une batterie de 14 volts sont en nombre encore limité sur le marché. 3 De tels véhicules sont par exemple équipés d'un alterno-démarreur, d'une batterie VRLA et d'une petite batterie au plomb auxiliaire, pour tamponner une partie du réseau de bord des véhicules. Mais un alterno-démarreur demeure un organe coûteux, et ce type de réseau de bord ne récupère pas d'énergie dans les phases de rendement favorable du moteur thermique. D'autres véhicules sont par exemple équipés d'un démarreur et de deux batteries, à savoir une batterie classique au plomb et une batterie Li-Ion pour récupérer de l'énergie à forte puissance. Mais la mise en oeuvre des batteries Li-Ion est complexe pour des raisons de sécurité et de telles batteries sont encore coûteuses.

Enfin sont apparus plus récemment des véhicules dit Stop-Start équipés d'un démarreur et d'une batterie de type AGM, qui ne récupérent de l'énergie que dans la limite de ce que peut accepter la batterie AGM en terme de courant et au prix de fluctuations imposées à la tension du réseau de bord. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention propose un système d'alimentation électrique pour un véhicule équipé d'un démarreur et de la fonction Stop&Start, tout en conservant un seul accumulateur tel qu'une batterie au plomb. De façon précise, la présente invention a pour objet un système d'alimentation électrique pour un véhicule à moteur thermique, équipé de la fonction Stop&Start, ce système comprenant : - un accumulateur, 4 - un démarreur pour permettre la mise en rotation du moteur thermique, un alternateur apte à produire de l'énergie électrique lorsqu'il est entraîné par le 5 moteur thermique, et - un premier moyen de commutation, monté entre l'accumulateur et le démarreur et prévu pour l'alimentation électrique de ce démarreur, ce système étant caractérisé en ce qu'il 10 comprend en outre : un moyen de stockage complémentaire d'énergie électrique, à forte puissance, au moins 2000 W, de préférence entre 2 kW et 10 kW, tel qu'un supercondensateur, 15 - un deuxième moyen de commutation, monté entre le moyen de stockage complémentaire et le démarreur et également prévu pour l'alimentation électrique de ce démarreur, - un moyen de gestion de courant, monté 20 entre l'accumulateur et le moyen de stockage complémentaire pour permettre la charge de ce moyen de stockage complémentaire, et - un moyen électronique de commande des premier et deuxième moyens de commutation et du moyen 25 de gestion de courant. Selon un premier mode de réalisation particulier du système objet de l'invention, l'alternateur est directement relié électriquement à l'accumulateur. 30 Selon un deuxième mode de réalisation particulier, l'alternateur est relié électriquement à l'accumulateur par l'intermédiaire du moyen de gestion de courant. Le système objet de l'invention peut comprendre en outre un troisième moyen de commutation 5 qui est monté entre les bornes du moyen de gestion de courant. Les premier et deuxième moyens de commutation peuvent constituer deux composants distincts l'un de l'autre.

En variante, les premier et deuxième moyens de commutation constituent un moyen de commutation à trois positions, à savoir une position de repos, dans laquelle les premier et deuxième moyens de commutation sont ouverts, et des première et deuxième positions dans lesquelles les premier et deuxième moyens de commutation sont respectivement fermés. Le moyen de gestion de courant peut être un dispositif de puissance passif, comprenant un ensemble de commutateurs et de résistances électriques, ou peut être, au contraire, un dispositif de puissance actif, formant un convertisseur électronique courant continu/courant continu. De préférence, le convertisseur électronique courant continu/courant continu est réversible. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le véhicule comprend en outre un réseau électrique, appelé réseau de bord, qui est électriquement relié à l'accumulateur, la tension du moyen de stockage complémentaire est au moins égale à la tension du réseau de bord, et le moyen de gestion de 6 courant comprend un premier interrupteur commandé et une inductance, qui sont montés en série entre le moyen de stockage complémentaire et l'accumulateur et ont donc une borne commune, et un deuxième interrupteur commandé qui est relié à cette borne commune. Alors, le système objet de l'invention peut comprendre en outre un moyen de limitation du courant qui est susceptible de circuler dans le premier interrupteur commandé.

Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le véhicule comprend en outre un réseau électrique appelé réseau de bord, qui est électriquement relié à l'accumulateur, et le moyen de gestion de courant comprend une inductance ayant des première et deuxième bornes, un premier interrupteur commandé qui est monté entre la première borne et le moyen de stockage complémentaire, un deuxième interrupteur commandé qui est monté entre la deuxième borne et l'accumulateur, et des troisième et quatrième interrupteurs commandés qui sont montés en série entre les première et deuxième bornes. La présente invention concerne aussi un procédé de mise en oeuvre du système, objet de l'invention, dans lequel - pour gérer une phase de récupération d'énergie électrique, le moyen électronique de commande commande le moyen de gestion de courant de façon à faire entrer de l'énergie électrique dans le moyen de stockage complémentaire, pour que le réseau de bord du véhicule ne soit pas fortement perturbé, 7 - au cours d'une phase de stop du véhicule, le moyen électronique de commande commande le moyen de gestion de courant de façon à isoler électriquement le moyen de stockage complémentaire de l'accumulateur, du démarreur et de l'alternateur, afin de conserver l'énergie électrique dans le moyen de stockage complémentaire, et - pour gérer une phase de démarrage à chaud du véhicule, le moyen électronique de commande commande la fermeture du deuxième moyen de commutation pour alimenter le démarreur par le moyen de stockage complémentaire, pour que le réseau de bord du véhicule ne soit pas perturbé. La présente invention concerne en outre un procédé de mise en oeuvre du système, objet de l'invention, dans lequel le moyen de gestion de courant est un dispositif de puissance passif, comprenant un ensemble de commutateurs et de résistances électriques, dans lequel le moyen électronique de commande commande la fermeture de l'un des commutateurs du moyen de gestion de courant au moment où la tension du moyen de stockage complémentaire est égale à la tension de l'accumulateur, ce commutateur permettant la charge et la décharge du moyen de stockage complémentaire.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : 8 - la figure 1A est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier du système objet de l'invention, les figures 1B à 1F sont des chronogrammes relatifs à diverses phases de fonctionnement du système représenté sur la figure 1A, les figures 1G et 1H sont des chronogrammes relatifs à diverses phases de fonctionnement d'autres systèmes conformes à l'invention, - la figure 2A est une vue schématique et partielle d'un autre mode de réalisation particulier du système objet de l'invention, les figures 2B à 2F sont des chronogrammes relatifs à diverses phases de fonctionnement du système représenté sur la figure 2A, les figures 3, 4 et 5A sont des vues schématiques et partielles d'autres modes de réalisation particuliers du système objet de l'invention, les figures 5B à 5F sont des chronogrammes relatifs à diverses phases de fonctionnement du système représenté sur la figure 5A, et les figures 6 à 10 sont des vues schématiques et partielles d'autres modes de réalisation particuliers du système objet de l'invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le système d'alimentation électrique, objet 9 de l'invention, utilise deux machines électriques différentes : un alternateur pour la production d'électricité et un démarreur pour assurer la mise en rotation du moteur thermique. Ceci correspond à la configuration classique des véhicules conventionnels équipés d'un réseau de bord de 14 V. On rappelle que le réseau de bord, en abrégé RdB, est un réseau électrique qui inclut les organes consommant de l'énergie électrique dans le véhicule sauf le démarreur, notamment les phares, les calculateurs, les dispositifs de sécurité et les accessoires internes tels que la radio et le ventilateur. On conserve également un seul accumulateur tel qu'une batterie au plomb, en notant que sa technologie peut être améliorée pour la fonction Stop&Start (batterie de type VRLA ou AGM). On utilise les organes supplémentaires suivants pour construire le système : - un moyen de stockage complémentaire d'énergie électrique tel qu'un condensateur de très forte valeur, appelé super-condensateur qui est, de préférence, un condensateur à double couche électrochimique (en anglais, electric double layer capacitor) également désigné par le sigle EDLC, - un moyen de commutation tel qu'un contacteur de puissance pour l'alimentation du démarreur, en plus de celui qui est classiquement utilisé pour cette alimentation, et - un moyen ou organe de gestion de courant, qui 30 peut être un convertisseur électronique de puissance actif DC/DC, ou un ensemble de commutateurs 10 (contacteurs) et de résistances, généralement des résistances de puissance. Une batterie au plomb est un organe usuel de stockage d'énergie électrique. L'EDLC contient beaucoup moins d'énergie mais permet de délivrer cette énergie sous une tension plus élevée, si la charge du condensateur est suffisante, et donc à une puissance (transitoirement) élevée. Comme pour tout condensateur, la tension U d'un EDLC de capacité C est liée à l'énergie emmagasinée E par la relation E =1/2*C*U2. Il est à noter que les caractéristiques de l'EDLC vont présenter une plus grande stabilité (vis-à-vis du nombre de cyclages, du vieillissement ou encore de l'environnement physique) que celles de la batterie au plomb, ce qui constitue un avantage d'une alimentation du démarreur par EDLC, car les conditions du démarrage sont moins sujettes à des dérives à l'usage. La figure 1A est une vue schématique d'un 20 mode de réalisation particulier du système objet de l'invention. Le schéma électrique du système représenté sur la figure 1A est tel qu'on le voit sur cette figure 1A ; il comprend une batterie au plomb 2 reliée au 25 réseau de bord 4 (réseau de 14 V dans l'exemple) du véhicule qui est équipé du système ; la batterie est également reliée à un alternateur 6 qui produit de l'énergie électrique lorsqu'il est entraîné par le moteur thermique (non représenté) du véhicule ; un 30 démarreur 8, permettant la mise en rotation du moteur par l'intermédiaire d'un vilebrequin (non représenté) 11 est relié, d'une part, à l'alternateur 6 par l'intermédiaire d'un premier moyen de communication 10 constitué par un relais DAF (relais de démarrage à froid) et, d'autre part, à un EDLC 12 (de l'ordre de 100F dans l'exemple) par l'intermédiaire d'un deuxième moyen de commutation 14 constitué par un relais DAC (relais de démarrage à chaud) ; un moyen ou organe 16 de gestion du courant de l'EDLC permet la charge de ce dernier ; dans l'exemple, cet organe 16 est monté en parallèle avec la batterie 2 et constitue un convertisseur électronique actif DC/DC (DC : courant continu) qui est réversible et peut gérer des courants maximaux de 30 A à 70 A dans l'exemple ; un moyen électronique de commande 18 est constitué par un calculateur qui héberge le processus de contrôle du système ; ce calculateur commande l'alternateur piloté 6, le relais DAF 10 et le relais DAC 14 respectivement par l'intermédiaire de lignes 20, 22 et 24, ainsi que l'organe de gestion 16 par une ou plusieurs lignes 26 ; en outre, il est relié à l'EDLC 12 par une ligne 28 lui permettant de mesurer la tension UEDLC de l'EDLC et au réseau de bord 4 par une ligne 30 lui permettant de mesurer la tension URdB du réseau de bord ; par l'intermédiaire de lignes 32, le calculateur 18 reçoit aussi d'autres informations telles que l'état du véhicule, l'état du moteur thermique et les conditions pour la fonction Stop&Start. Du point de vue du démarreur, la caractéristique principale du système repose sur la possibilité d'alimenter ce démarreur par deux sources électriques différentes. 12 Pour les démarrages initiaux (démarrages à froid DAF), on fait appel préférentiellement à la batterie 2, comme pour un véhicule classique. Cette batterie est en mesure de fournir l'énergie, sous une tension de l'ordre de 12 V à 13 V à vide, pour entraîner le moteur thermique pendant un temps suffisant - plusieurs tours de vilebrequin peuvent être nécessaires pour un moteur très froid - à un régime équivalent à celui que l'on rencontre sur les véhicules actuels. Pour cette opération, on ferme le relais DAF 10, qui est de même nature que le contacteur équipant les démarreurs actuels (en termes de courant et de nombre de manoeuvres). Pour les redémarrages inhérents à la fonction Stop&Start (démarrage à chaud DAC), correspondant au cas où le moteur est chaud (et donc plus facile à démarrer) et doit redémarrer le plus vite possible, on utilise l'alimentation par l'EDLC 12 en fermant le relais DAC 14.

L'EDLC 12 peut fournir une tension plus élevée que la batterie au plomb 2 au repos lorsque l'alternateur ne débite pas (moteur coupé), dès lors que l'on a pris soin de charger préalablement ce moyen de stockage à un niveau suffisant. La tension de charge élevée et la résistance interne faible de l'EDLC 12 contribuent donc à la réalisation d'un redémarrage DAC rapide, puisque le démarreur 8 dispose d'une puissance d'alimentation accrue. Pendant les DAC, la batterie principale 2 ne fournit pas de courant supplémentaire ; la stabilité de la tension du réseau de bord 4 est donc préservée, ce qui est un avantage en termes de 13 prestation pour le client (notamment pour la stabilité de la luminosité des éclairages intérieurs et extérieurs, le comportement des actionneurs tels que les lève-vitres électriques ou l'essuie-vitre par exemple, ou encore le fonctionnement des équipements multi-media). Le relais DAC 14 assure un plus grand nombre d'opérations, sous un courant plus élevé mais sur une durée d'entraînement plus brève ; ses spécificités de durabilité doivent donc être adaptées. Pour assurer la charge de L'EDLC 12, on utilise un convertisseur DC/DC dans l'exemple de la figure 1A ; la puissance (et donc le dimensionnement et le coût) de ce convertisseur peut être choisie en fonction d'objectifs technico-économiques propres à chaque projet. La puissance peut tout à fait être inférieure à la puissance de l'alternateur 6. A titre purement indicatif et nullement limitatif, on peut choisir un EDLC de 100F, dont la tension maximale peut s'élever entre 16 V et 20 V par exemple (l'EDLC comportant alors typiquement 6 à 8 cellules en série, avec les technologies actuelles). Dans l'exemple, le convertisseur DC/DC 16 est réversible de manière à pouvoir charger l'EDLC mais aussi à pouvoir transférer de l'énergie vers la batterie au plomb 2. Son courant maximum peut être par exemple de l'ordre de 50 A, ce qui permet une recharge de l'EDLC de 100F à un taux de 2 secondes par volt. Les chronogrammes des figures 1B à 1F illustrent les différentes phases de fonctionnement du système de la figure 1A. 14 Le processus de commande effectuant les opérations des différentes phases de fonctionnement est mis en oeuvre par le calculateur 18 qui dispose des entrées (mesures ...) et sorties (actions sur les relais 10 et 14, l'alternateur 6, l'organe de gestion du courant 16 ...) nécessaires, comme le montre la figure 1A. On rappelle que les phases importantes de la régulation en tension d'un système Stop&Start avec gestion intelligente de l'énergie du point de vue de la batterie sont les suivantes : DAF : démarrage à froid ; il correspond au premier démarrage du véhicule avec la clef (début de mission) c'est-à-dire le tout premier démarrage effectué au début d'un trajet tel que précisé précédemment, que le moteur soit froid ou déjà chaud. Récupération d'énergie : juste avant un stop en particulier, on profite de la phase de décélération pour charger l'alternateur qui, lui-même, chargera l'EDLC. Stop : phase durant laquelle la fonction Stop&Start coupe le GMP (Groupe Moto-Propulseur) et son alternateur ; l'alternateur ne fournit alors plus de courant ; la batterie assure la vie à bord en attendant un nouveau DAC. DAC ou Start : démarrage à chaud ; il correspond à tous les démarrages dus à la fonction Stop&Start, ayant lieu à la suite d'un Stop. Parking : fin de mission ; le conducteur a coupé le contact avec la clef. Pour chacun des schémas des exemples de 15 l'invention qui sont donnés par la suite, on décrira les transitions vers chacune des différentes phases du point de vue du système électrique du véhicule. Les valeurs des différentes tensions sont données à titre purement indicatif et nullement limitatif et peuvent varier suivant les caractéristiques de l'EDLC, de l'organe de gestion du courant, du véhicule et de la batterie. De plus, pour chaque chronogramme, les tensions U sont portées en ordonnée, à gauche, et exprimées en volts ; le temps t est porté en abscisse ; l'échelle de temps des différents chronogrammes est donnée pour permettre de situer les événements intervenant dans les processus de commande, mais ne prétend pas être représentative de la durée spécifique de chaque opération ou intervalle ; la courbe Ub correspond à la tension aux bornes de la batterie et la courbe Us à la tension aux bornes du supercondensateur. La courbe Rc correspond à l'état du relais DAC et la courbe Rf à l'état du relais DAF ; les états respectifs de ces relais sont notés en ordonnée, à droite ; l'état ouvert est noté 0 et l'état fermé est noté 1. Revenons maintenant au schéma de la figure 1A.

Pour le démarrage à froid (figure 1B), la fermeture du relais DAF fait que le démarreur est alimenté par la batterie ; on constate la chute de tension de la batterie au plomb tant que le démarreur entraîne le moteur thermique. Peu après que le moteur thermique soit parvenu dans l'état de rotation autonome, l'alternateur se met à débiter, ce qui permet 16 de recharger la batterie en haussant la tension du réseau de bord. On suppose ici une action simple de l'organe de gestion du courant, qui laisse passer le courant de manière à avoir la même tension de charge pour l'EDLC et la batterie. L'organe de gestion du courant assure aussi la même tension pour l'EDLC et la batterie durant la phase de parking précédant le DAF ; l'EDLC reste chargée à la tension de la batterie. Sur la figure 1B, en A, le moteur est coupé et l'alternateur ne débite pas ; en B, le DAF se termine et le moteur tourne ; en C, l'alternateur commence à débiter. Pour les phases de récupération d'énergie (figure 1C), on profite des phases favorables telles que décélérations, freinages, descentes..., pour augmenter le débit de l'alternateur au-delà du courant absorbé par le réseau de bord et par le maintien de la charge normale de la batterie. Le courant produit est alors gratuit (prélèvement sur l'énergie cinétique). En même temps, on active l'organe de gestion du courant pour charger l'EDLC. Dans le présent cas plus intéressant d'un convertisseur DC/DC, le courant prélevé par ce convertisseur DC/DC sur le côté du réseau de bord, peut être asservi pour être égal au courant supplémentaire fourni par l'alternateur ; dans ce cas, on récupère de l'énergie sous forme électrique, sans provoquer une fluctuation/élévation de la tension du réseau de bord (stabilité complète de la tension d'alimentation des consommateurs, c'est-à-dire des organes consommant de l'énergie électrique dans le véhicule). En variante, on peut aussi chercher à 17 maximiser la récupération en augmentant la variation de débit de l'alternateur à une valeur supérieure au prélèvement réalisé par l'organe de la gestion du courant. L'excès de courant va dans la batterie. La gestion de cette fraction du courant qui est destiné directement à la batterie pourra se faire selon des procédés de commande similaires aux algorithmes de gestion énergétique optimisée de l'alternateur sur un réseau de bord sans organe supplémentaire (tel que contrôle intelligent de l'alternateur), afin de limiter au mieux les fluctuations inhérentes du réseau de bord de 14 V à une plage acceptable par les consommateurs, en fonction de la température de la batterie, de son état de charge, et de son état de santé.

Une fois que l'EDLC a été chargée à sa tension maximale, si le roulage se poursuit (pas de Stop immédiat), on peut utiliser le convertisseur DC/DC dans l'autre sens pour alimenter la batterie et le réseau de bord avec une partie de l'énergie stockée dans l'EDLC. La loi de pilotage veillera à maintenir une charge suffisante dans l'EDLC, pour permettre un démarrage DAC assez rapide (la tension de l'EDLC restant supérieure à la tension de la batterie lorsque l'alternateur débite). De la même façon que pour la première partie de la phase de récupération, soit on pourra piloter l'alternateur et le convertisseur DC/DC pour assurer la constance du courant fourni à la batterie et au RdB (réseau de bord) sans induire de fluctuations sur la tension des consommateurs reliés au RdB, soit on augmentera graduellement le courant en excès, pour accélérer le vidage du sas énergétique 18 que représente l'EDLC, et ainsi augmenter les possibilités de cyclage de ce sas, et donc l'énergie globale récupérée, et ce dans les limites des fluctuations de tension admissible sur le RdB et des courants acceptables et tolérables par la batterie au plomb qui ne doit pas être chargée jusqu'à 100%, pour rendre possible l'absorption de l'énergie produite en excès. Sur la figure 1C, en A, l'énergie est récupérée en vue du prochain DAC ; en B, la batterie profite également de l'élévation de tension de l'alternateur pour récupérer un peu d'énergie ; en C, la récupération d'énergie se termine et l'alternateur repasse à une tension de régulation normale ; en D, comme il n'y a pas eu de stop, on en profite pour transférer l'énergie accumulée dans l'EDLC vers la batterie au moyen du convertisseur DC/DC. Il convient de noter que le convertisseur DC/DC est piloté en fonction des potentiels de récupération de l'alternateur, de l'absorption d'énergie par la batterie et de la tension maximale sur le réseau de bord. Pour une opération de Stop (figure 1D), on profitera de la très probable occurrence d'une décélération suffisante avant l'immobilisation du véhicule, pour assurer un niveau élevé de charge de l'EDLC (voir ci-dessus). L'énergie électrique nécessaire au redémarrage du moteur thermique est ainsi produite gratuitement, ce qui améliore le bilan énergétique de la fonction Stop&Start. Elle reste stockée pendant la durée de la phase Stop dans l'EDLC. 19 Si l'EDLC a été rechargé à une tension supérieure à la tension dont on souhaite disposer pour relancer rapidement le moteur thermique, on pourra avantageusement transférer, par l'intermédiaire du convertisseur DC/DC l'énergie en supplément par rapport au besoin en vue d'un redémarrage rapide, vers le RdB, plutôt au début de la phase de Stop. Ce transfert dure jusqu'à ce que la tension de l'EDLC soit descendue au niveau que l'on souhaite conserver pour réaliser un redémarrage DAC rapide. De manière complémentaire, si pour une raison quelconque l'EDLC se trouve à un niveau de tension jugé insuffisant pour assurer un démarrage rapide et robuste, le convertisseur DC/DC peut être utilisé pour prélever de l'énergie à la batterie afin de recharger l'EDLC. Sur la durée d'un Stop, les consommateurs sont alimentés en totalité ou en partie par la batterie. On notera que ce vidage naturel cyclique de la batterie, qui est intrinsèque à la fonction Stop&Start, est favorable à l'obtention d'un état de charge inférieur à no% et crée ainsi une condition qui favorise l'absorption de l'énergie récupérée. Sur la figure 1D, en A, la tension de l'EDLC peut être supérieure ou inférieure à la tension de la batterie et dépend de la robustesse de l'EDLC et du type de convertisseur DC/DC et aussi de la tension batterie à cet instant (déterminée par l'algorithme de gestion énergétique optimisée de l'alternateur) ; en B, l'énergie est récupérée en vue du prochain DAC : l'énergie électrique pour le Start suivant est 20 gratuite ; en C, la batterie peut également profiter de l'élévation de tension de l'alternateur pour récupérer un peu plus d'énergie ; en D, la récupération d'énergie se termine et l'alternateur repasse à une tension de régulation normale ; en E, le moteur est coupé car le véhicule est arrivé en situation de stop, l'alternateur ne débite plus et la tension de la batterie descend. Il convient de noter que l'on pilote conjointement la tension de l'EDLC et celle du convertisseur DC/DC pour répondre au double besoin suivant . - rampe progressive de chute de la tension du réseau de bord moteur tournant vers la tension batterie non soutenue par l'alternateur (transition de tension à adoucir pour les prestations), - réhaussement, au dernier instant, de la tension de l'EDLC. Lors du DAC (figure 1E), pour relancer le moteur thermique avec le démarreur, on ferme le relais DAC, le courant est exclusivement fourni par l'EDLC ; on a vu qu'ainsi tout le RdB reste stable. Disposer d'une tension plus élevée que la tension à vide de la batterie (de l'ordre de 12 V environ), permet donc d'entraîner plus rapidement le moteur thermique avec le démarreur. Celui-ci doit avoir été prevu pour travailler à des tensions plus élevées. Typiquement, on peut utiliser des tensions de 14 V à 16 V pour les DAC. La tension finale de l'EDLC après le DAC est fonction de la capacité de l'EDLC, du courant du démarreur, de la durée de l'entraînement (angle 21 parcouru par le vilebrequin). De préférence, on veillera à maintenir la tension finale de l'EDLC à un niveau supérieur à la tension de la batterie. Si l'on fait le choix de conception d'utiliser un EDLC de faible valeur, ou bien encore si un incident retarde la mise en combustion autonome du moteur thermique, on commandera le relais DAF, pour que la batterie au plomb vienne prendre la relève de l'EDLC. La force contre-électromotrice (fcem) du moteur du démarreur déjà en rotation ainsi que la mise en parallèle des deux sources contribueront à limiter la demande de courant à la batterie et donc la chute de tension du RdB. Avantageusement, on fermera le contacteur DAF de manière à limiter le courant lors de la fermeture du contact (pour sa durée de vie) c'est-à-dire à l'instant où la tension de l'EDLC est égale à la tension de la batterie, auquel cas le courant initial dans le relais DAF sera nul. On pourra aussi attendre un peu plus pour fermer le contacteur DAF, en choisissant une répartition du courant initial juste après la mise en parallèle, pour moitié par l'EDLC et pour moitié par la batterie (chronogramme de la figure 1G que l'on décrira plus loin). La suite du démarrage se poursuit donc avec les deux éléments de stockage connectés en parallèle.

On notera que cette stratégie peut avantageusement être la stratégie de pilotage nominale dans le cas où l'on utilise un EDLC de plus petite capacité pour réduire les coûts. Sur la figure 1E, en A, on note le début du DAC sur la courbe relative à l'EDLC ; en B, on note que le réseau de bord est stable durant le DAC ; en C, 22 l'alternateur commence à fournir du courant ; en D, on note que la tension chute plus ou moins bas suivant la capacité de l'EDLC, les caractéristiques du démarreur, ainsi que celles du convertisseur DC/DC ; en E, la tension de l'EDLC remonte grâce au transfert de courant assuré par le convertisseur DC/DC (ou l'on peut attendre pour réhausser gratuitement la tension de l'EDLC durant une phase de récupération d'énergie) ; en F, le DAC se termine et le moteur tourne.

Enfin, lors d'un arrêt final (chronogramme de la figure 1F), dans la mesure où là aussi une occurrence de décélération permettant la recharge de l'EDLC est probable avant l'immobilisation du véhicule, on dispose d'une réserve d'énergie dans l'EDLC qui est chargé à une tension supérieure à celle de la batterie au repos. La stratégie préconisée est de transférer l'énergie de l'EDLC vers la batterie et le RdB, dans la phase suivant le départ du conducteur, où le véhicule n'est pas encore en sommeil total ( power-latch de certains calculateurs). Le transfert se poursuit jusqu'à ce que la tension de l'EDLC rejoigne la tension de la batterie. La phase de parking est réalisée à la même tension en laissant un couplage passif par l'intermédiaire de l'organe de gestion du courant (réalisé grâce à une résistance de valeur plus élevée, pour un couplage permanent). Ceci permet de ne pas décharger complètement l'EDLC : il n'est pas nécessaire de le recharger depuis 0 V à chaque nouveau trajet. Le stockage de l'EDLC en phase de parking se fait avec une tension sensiblement inférieure à la tension maximale des cellules, ce qui contribue à préserver la longévité 23 de l'EDLC. Le courant de fuite des EDLC modernes est réduit ; sa valeur sous une tension sensiblement inférieure à la tension maximale est acceptable et contribuera donc peu au courant de veille du véhicule qui concourt à la décharge lente de la batterie pendant les phases prolongées de stockage du véhicule sur un parking. Sur la figure 1F, en A, on note une récupération d'énergie en vue d'un possible prochain DAC ; en B, la batterie peut également profiter de l'élévation de tension de l'alternateur pour récupérer un peu d'énergie ; en C, le moteur est coupé, l'alternateur ne débite plus et la tension de la batterie descend ; en D, l'état de la fin de mission du véhicule est connu ; en E, le convertisseur laisse passer le courant de l'EDLC vers la batterie pour l'équilibrage lors de la phase de stockage ; en F, on note l'égalité des tensions Ub et Us dans la phase de stockage.

Sur la figure 1G, on a représenté le chronogramme mentionné plus haut, à propos d'une stratégie consistant à attendre un peu plus pour fermer le relais DAF. Ce chronogramme est aussi le chronogramme d'une phase de démarrage à chaud pour le système de la figure 10 où l'EDLC a une capacité réduite, ce qui permet d'en réduire le coût. Le principe de cette variante est d'utiliser la batterie en complément de l'EDLC pour assurer les DAC tout en limitant la perturbation de tension sur le RdB.

En A, le début du DAC se fait au moyen de cet EDLC et la fin du DAC se fera au moyen de la 24 batterie ; en B, une fois le démarreur lancé, on peut terminer le DAC au moyen de la batterie sans risque de chute trop importante de la tension, du fait de la f.c.e.m. positive du démarreur ; en C, le relais de DAF est fermé à iso-courants ; afin d'obtenir un appel de courant à la fermeture du relais DAF, compatible avec la tenue du contact, on pourra inclure dans le circuit un élément limitant le courant initial (organe de nature inductive) ; en D la batterie et l'EDLC sont donc mis en parallèle ; en E, le relais 46 pour la charge/décharge de l'EDLC est fermé pour conserver la mise en parallèle de la batterie et de l'EDLC ; en F, le DAC s'achève, on ouvre les relais 14 et 10, le moteur tourne et le démarreur n'est plus alimenté ; en G, l'alternateur commence à fournir du courant et la tension de l'EDLC remonte en même temps que la tension de la batterie : la batterie et l'EDLC sont mises en parallèle. Le chronogramme de la figure 1H est relatif à un DAC avec le système de la figure 5A où l'EDLC 12 n'est pas de taille minimisée, dans le cas de la synchronisation de la fermeture du relais DLC 46 avec l'égalisation des tensions de l'EDLC et de la batterie. En A, le début du DAC a lieu au moyen de l'EDLC par la fermeture de 14 seul ; en B, on note que le réseau de bord est stable pendant le DAC ; en C, le DAC se termine avec une tension de l'EDLC supérieure à celle de la batterie et le moteur tourne ; en D, l'alternateur commence à fournir du courant ; E et F correspondent au cas où l'on ferme le relais 46 dès que la tension de l'EDLC est égale à la tension de la 25 batterie afin de limiter le courant d'appel à la fermeture du contact pour que l'EDLC se recharge simplement, sans le dispositif de précharge ; en G, la tension de l'EDLC remonte grâce à l'alternateur qui fournit du courant lorsque le moteur tourne. La première variante principale de l'invention consiste à placer l'organe de gestion du courant dans le trajet principal entre l'alternateur et la batterie. La figure 2A est une vue schématique et partielle d'un autre mode de réalisation de l'invention qui correspond à une telle configuration. Sur la figure 2A, de même que sur les autres figures représentant des variantes de l'invention qui sont décrites par la suite, on n'a pas représenté le calculateur 18. Le schéma électrique de la variante représentée sur la figure 2A est tel qu'on le voit sur cette figure ; la batterie 2 est reliée au RdB 4 ; elle est en outre reliée au démarreur 8 par l'intermédiaire du relais de DAF 10 et à l'alternateur 6 par l'intermédiaire du convertisseur DC/DC 16 ; dans l'exemple, ce dernier peut encore être réversible pour permettre la charge de l'EDLC par la batterie ; de plus, dans l'exemple, le convertisseur 16 gère des courants maximaux de 100 A à 150 A, c'est-à-dire laisse passer des courants dont l'intensité maximale va de 100 A à 150 A de l'alternateur au RdB ; dans l'exemple, l'EDLC 12 peut avoir une capacité de 100 F à 250 F ; il est relié à l'alternateur 6 et il est aussi relié au démarreur 8 par l'intermédiaire du relais de DAC 14. Dans le cas du système de la figure 2A, 26 l'alternateur 6 est en mesure de charger directement l'EDLC 12 ; le courant n'a pas à transiter par un organe de gestion du courant intermédiaire, lequel peut constituer une limitation à cause de son courant maximum qui est fonction de son dimensionnement donc de son coût. Avantageusement, on pourra choisir d'utiliser un alternateur offrant une excursion de tension plus importante que celle qui est fournie par un alternateur envoyant directement du courant dans la batterie selon une architecture classique, la batterie limitant plus, par nature, les fluctuations de tension qu'un super- condensateur de type EDLC. En revanche, le convertisseur DC/DC doit respecter plusieurs contraintes de conception qui peuvent en augmenter le coût. Il doit être dimensionné à un niveau de courant élevé, correspondant au débit maximum de l'alternateur. Son rendement doit être élevé pour ne pas affecter le bilan énergétique de production électrique du véhicule ; en effet la totalité du courant alimentant le RdB circule en permanence à travers ce convertisseur. Sa fiabilité doit être élevée ; en effet une défaillance de cet organe supplémentaire interrompt la fourniture du courant par l'alternateur au RdB et à la batterie, ce qui peut entraîner une panne complète du véhicule quand la batterie est déchargée. Afin de rendre plus robuste l'architecture du système représenté sur la figure 2A, on peut être amené à introduire un interrupteur de bypass 34 constituant un contacteur de secours qui est monté en parallèle avec le convertisseur 16 (les deux bornes de l'interrupteur 34 sont respectivement reliées aux deux 27 bornes du convertisseur 16), pour assurer un pontage direct entre l'alternateur et la batterie en cas de défaillance du convertisseur DC/DC. Les chronogrammes associés des figures 2B à 2F décrivent les mêmes phases de fonctionnement que les chronogrammes des figures 1B à 1F, associés au mode de réalisation représenté sur la figure 1A. Sur la figure 2B (démarrage à froid), en A, le moteur est coupé et l'alternateur ne débite pas ; en B, le DAF se termine et le moteur tourne ; en C, l'alternateur commence à débiter. Sur la figure 2C (récupération d'énergie), en A, de l'énergie est récupérée par élévation de la tension de l'alternateur en vue du prochain DAC ; en B, on peut également accroître encore un peu plus la charge effectuée par l'alternateur et récupérer un peu d'énergie directement à partir de la batterie en augmentant la tension de sortie du convertisseur DC/DC ; en C, on note que la tension du réseau de bord n'est pas perturbée car le convertisseur stabilise le système ; en D, comme il n'y a pas eu de stop, on en profite pour transférer l'énergie accumulée dans l'EDLC vers la batterie au moyen du convertisseur DC/DC ; on précise qu'avant et après la phase de récupération d'énergie les courbes Ub et Us sont établies dans le cas d'un ratio DC/DC égal à 1:1 (c'est-à-dire Ub=Us pour l'exemple considéré) ; en outre, le convertisseur est piloté en fonction du potentiel de récupération de l'alternateur (ajustement du ratio DC/DC pendant la phase de récupération). Sur la figure 2D (stop), en A, de l'énergie 28 est récupérée en vue d'un prochain DAC ; en B, on note que la tension du réseau de bord n'est pas perturbée car le convertisseur stabilise le système ; en C, le moteur est coupé et l'alternateur ne débite plus ; on précise que dans l'exemple les courbes Ub et Us sont établies dans le cas d'un ration DC/DC égal à 1 :1 avant le début de la phase de récupération d'énergie ; en outre, il convient de noter que l'on pilote conjointement la tension de l'EDLC et celle du convertisseur DC/DC pour répondre au double besoin suivant . - rampe de chute de la tension du réseau de bord vers la tension à vide, afin de limiter la perturbation des prestations, éventuellement perceptible, - réhaussement, au dernier instant, de la tension de l'EDLC, en renforçant la charge de l'alternateur, afin de récupérer plus d'énergie. Sur la figure 2E (démarrage à chaud), en A, le DAC débute sur l'EDLC qui fournit seul le courant du démarreur sous un potentiel de tension élevé ; en B, on note que la tension chute plus ou moins bas selon la capacité de l'EDLC et l'effort de démarrage ; en C, l'alternateur commence à débiter ; en D, le DAC s'achève et le moteur tourne ; on note que le réseau de bord est stable durant le DAC. Sur la figure 2F (parking), en A, de l'énergie est récupérée en vue d'un prochain DAC ; en B, le moteur est coupé et l'alternateur ne débite plus ; en C, l'état de fin de mission est connu ; en D, le convertisseur laisse passer le courant de l'EDLC 29 vers la batterie pour l'équilibrage des tensions dans la phase de stockage ; en E, on note l'égalité des tensions Ub et Us dans la phase de stockage. Une variante de réalisation de l'invention concerne les deux relais de puissance DAF et DAC 10 et 14 : il est possible de remplacer ces relais 10 et 14 par un relais unique de puissance à trois positions 36 qui est monté comme le montrent les figures 3 et 4, ces figures 3 et 4 correspondant respectivement aux figures 1A et 2A. Sur les figures 3 et 4, la position 38 du relais 36 est une position de repos correspondant à l'ouverture des relais DAF et DAC 10 et 14 ; la position 40 correspond à la fermeture du relais DAF 10 ; la position 42 correspond à la fermeture du relais DAC 14. Le point commun P de ce contacteur 36 est le pôle positif du démarreur 8. La position centrale de repos 38 ne fournit pas d'alimentation au démarreur et correspond à la position médiane du noyau dans la bobine du relais constituant le contacteur dans l'exemple des figures 3 et 4 ; comme on l'a vu, le contact 40 correspond au relais DAF et l'autre contact 42 au relais DAC. Pour la réalisation de ce relais, on peut en effet utiliser une bobine dont la commande permet un courant bi-directionnel (par exemple commande à pont en H), avec un noyau polarisé magnétiquement par un aimant et qui sera positionné par un ressort en position 38 au repos. Le passage du courant dans un sens dans la bobine attirera le noyau dans une première direction pour fermer le contact de DAF, et l'établissement d'un 30 courant de sens opposé déplacera le noyau dans la direction opposée afin de fermer le contact de DAC. Une autre réalisation du relais 36 consiste à utiliser deux bobines contrôlées par un courant uni-directionnel et un noyau standard non polarisé. La première bobine attire le noyau dans la direction du contact de DAF, la deuxième attire le noyau dans la direction du contact de DAC. Globalement, le remplacement des deux relais de puissance indépendants 10 et 14 par ce contacteur à trois états 36 permet les mêmes fonctions que les architectures d'origine, avec un seul organe électromécanique au lieu de deux. Comme on le voit sur la figure 5A, le mode de réalisation particulier de l'invention, qui est schématiquement et partiellement représenté sur cette figure 5A, diffère de celui qui est représenté sur la figure 1A en ce que l'organe actif de gestion du courant 16, à savoir le convertisseur DC/DC, est remplacé par un organe passif de gestion du courant 44, à base de relais et de résistances. le gain est essentiellement économique. L'organe passif 44 comprend un commutateur 46 pour la charge/décharge de l'EDLC et un dispositif de précharge 48. Le commutateur 46 est constitué, dans cet exemple de réalisation, par un relais qui est monté entre la batterie 2 et l'EDLC 12 comme on le voit. Le dispositif 48 est constitué, dans cet exemple de réalisation, par un circuit à trois branches qui sont montées en parallèle entre les bornes du relais 46, ces branches comprenant respectivement une première 31 résistance 50 et un relais 52 en série, une deuxième résistance 54 de valeur inférieure à la résistance 50 et un relais 56 en série, et une résistance 58 de valeur supérieure à la résistance 54. Le circuit peut comporter plus ou moins de branches ainsi constituées. Les possibilités d'excursion de la tension de l'EDLC sont limitées : la tension maximale délivrée par l'alternateur qui fournit directement du courant à la batterie fixe la tension maximale de charge de I'EDLC. Pour atteindre puis conserver cette tension maximale sur l'EDLC, on maintient fermé le relais 46 tant que la tension croît et, dès que la tension ne monte plus, on ouvre tous les relais de l'organe de gestion du courant passif 44, afin d'isoler l'EDLC pour le maintenir chargé au plus haut. Afin de définir un système dont le coût est aussi réduit que possible, il est particulièrement intéressant d'utiliser, dans ce système à organe passif de gestion du courant, un EDLC dont la capacité a une valeur minimale, avec une stratégie de DAC adaptée à ce choix, comme cela est décrit plus haut. On disposera d'une qualité de redémarrage rapide, associée à une minimisation de la perturbation sur la tension du RdB. Néanmoins, les possibilités de récupération d'énergie électrique seront amoindries, du fait de la taille réduite de l'EDLC, de l'absence de possibilité de rehausser la tension de l'EDLC par rapport à celle du RdB et du caractère purement dissipatif du dispositif de précharge 48.

Pour assurer la durée de vie du contacteur constituant le relais 46 (relais de DLC), il est 32 préférable de réaliser l'opération de fermeture sous des tensions amont/aval identiques du contacteur, du fait de la nature très capacitive de l'EDLC (établissement instantané d'un courant important pendant la fermeture s'il existe une différence de potentiel au niveau de l'EDLC, ce qui dégrade le contact). Ce relais 46 est donc fermé après l'équilibrage des tensions qui est préparé par les résistances de précharge 50 et 54 (au nombre de deux, dans l'exemple, à titre d'illustration). On pourra également avantageusement profiter du pilotage de la tension de l'alternateur pour saisir au vol l'instant où la tension de l'EDLC est égale à la tension du RdB pour fermer le relais de DLC 46, sans nécessairement passer par l'étape de précharge (voir un exemple sur le chronogramme de la figure 1H que l'on a décrit plus haut). Les chronogrammes associés au système de la figure 5A et représentés sur les figures 5B à 5F sont relatifs aux phases de fonctionnement de ce système, qui sont équivalentes à celles du mode de réalisation comportant le convertisseur DC/DC. Sur ces chronogrammes et les suivants, la courbe Rd correspond au relais de DLC 46 et l'état de ce relais est noté en ordonnée : l'état ouvert est noté 0 et l'état fermé 1. Sur la figure 5B (démarrage à froid), en A, le moteur est coupé et l'alternateur ne fournit pas de courant ; en B, l'alternateur commence à en fournir : l'EDLC est couplé à la batterie ; en C, le DAC s'achève et le moteur tourne ; en D, on charge l'EDLC en 33 passant, si nécessaire, par le dispositif de précharge 48 ; en E, la première résistance 50, dont la valeur est supérieure à celle de la deuxième résistance 54, est connectée par l'intermédiaire du relais 52 ; en F, la deuxième résistance 54 est connectée par l'intermédiaire du relais 56 ; en G, le couplage est direct : le commutateur 46 est fermé. Sur la figure 5C (récupération d'énergie), en A, de l'énergie est récupérée dans l'EDLC en vue du prochain DAC ; en B, la batterie peut profiter également de l'élévation de tension de l'alternateur pour récupérer un peu d'énergie ; en C, la récupération d'énergie s'achève et l'alternateur repasse à une tension de régulation normale ; en D, comme il n'y a pas eu de stop, on en profite pour transférer l'énergie accumulée dans l'EDLC vers la batterie ; en E, l'EDLC est rechargée et on la déconnecte ; en F, on reconnecte l'EDLC au réseau de bord par l'intermédiaire du dispositif de précharge 48 pour limiter le courant injecté dans le réseau de bord à l'aide des résistances 50 et 58 ; en G, on connecte la deuxième résistance 54 ; on précise que dans cet exemple la tension maximale est limitée à 15 V (environ) sur le réseau de bord lors de la récupération d'énergie, suivant la compatibilité des organes qui sont connectés sur le réseau de bord. Sur la figure 5D (stop), en A on récupère l'énergie dans l'EDLC, en vue du prochain DAC ; en B, la batterie peut profiter également de l'élévation de tension de l'alternateur pour récupérer un peu d'énergie ; en C, la récupération d'énergie s'achève et 34 l'alternateur repasse à une tension de régulation normale ; en D, le moteur est coupé et l'alternateur ne fournit plus de courant ; en E, l'EDLC est rechargé et on le déconnecte.

Sur la figure 5E (démarrage à chaud), en A, le DAC commence sur l'EDLC ; en B, on note que le réseau de bord est stable durant le DAC ; en C, l'alternateur commence à fournir du courant ; en D, on note que, selon la capacité de l'EDLC, la tension chutera plus ou moins bas ; en E, l'EDLC étant reliée à l'alternateur grâce au dispositif de précharge 48, la tension de l'EDLC remonte grâce à l'alternateur qui fournit du courant ; en F, le DAC s'achève et le moteur tourne ; en G, on commence la recharge de l'EDLC avec le dispositif de précharge 48, avec la première résistance 50 qui est connectée par l'intermédiaire du relais 52 ; en H, la deuxième résistance 54 est connectée par l'intermédiaire du relais 56 ; en I, le couplage est direct : le commutateur 46 est fermé ; en J, les tensions de la batterie et de l'EDLC sont parvenues à l'équilibre. Sur la figure 5F (parking), en A, de l'énergie est récupérée en vue d'un possible prochain DAC ; en B, la batterie peut profiter également de l'élévation de tension de l'alternateur pour récupérer un peu d'énergie ; en C, l'état de fin de mission est connu ; en D, le moteur est coupé et l'alternateur ne débite plus ; en E, une partie de l'énergie qui est présente dans l'EDLC est transférée vers la batterie, pour l'équilibrage dans la phase de stockage ; en F, on note que la tension de la batterie est égale à la 35 tension de l'EDLC dans la phase de stockage (couplage sur une résistance permanente 58) ; en G, l'EDLC est chargée et on la déconnecte ; en H, on reconnecte l'EDLC au réseau de bord pour l'équilibrage en fin de mission avec la première résistance 50 qui est connectée par l'intermédiaire du relais 52 ; en I, la deuxième résistance 54 est connectée par l'intermédiaire du relais 56. Le convertisseur DC/DC peut adopter une structure simple, dite buck-boost dès lors que l'on respecte la condition UEDLC>URdB OÙ UEDLC représente la tension de l'EDLC et URdB la tension du réseau de bord. Macroscopiquement, ce convertisseur buck-boost est principalement constitué d'une inductance et de deux interrupteurs commandés. Pour illustrer ce mode de réalisation particulier, on prend l'exemple du système de la figure 1A : ce mode de réalisation particulier est schématiquement illustré par la figure 6 qui correspond à la figure 1A, en donnant à l'organe 16 la structure buck-boost. Comme on le voit, l'inductance I1 et l'interrupteur commandé T2 sont montés en série entre l'EDLC 12 et la batterie 2 et ont une borne commune B, et l'autre interrupteur commandé T1 est relié à la borne B. Cette structure du convertisseur permet ici de réaliser les transferts d'énergie électrique dans les deux sens (c'est-à-dire charge et décharge de l'EDLC) depuis le RdB. Les interrupteurs commandés T1 et T2 36 prennent usuellement la forme de transistors MOSFET qui présentent une diode parasite inverse (notée Dl pour T1 et D2 pour T2) dans leur substrat ; leur orientation dans la structure buck-boost est donc importante et elle est telle que le montre la figure 6 (Cas de MOSFET Canal N). Si la tension de l'EDLC se trouve à un niveau inférieur à la tension du réseau de bord (par exemple à cause d'une décharge excessive de l'EDLC lors d'un DAC, ou bien encore d'un montage d'un EDLC déchargé lors de la fabrication du véhicule ou lors d'une intervention dans un garage), la diode parasite Dl de T1 est passante et risque d'être traversée par un courant excessif entraînant la destruction du MOSFET T1. On pourra alors recourir à un autre MOSFET T3 monté en série avec T1, T1 et T3 étant tête bêche comme on le voit. Dans les situations normales où la condition UEDLC>URdB est satisfaite, T3 sera commandé pour être fermé de façon continue. Dans le cas contraire, il sera intéressant de commander T3 en mode linéaire ; ce MOSFET T3 se comportera alors comme une résistance limitatrice de courant, agissant comme une résistance de précharge de l'EDLC. Le convertisseur DC/DC 16 peut aussi adopter la structure présentée sur le schéma de la figure 7 qui correspond encore à la figure 1A ;, ce type de convertisseur est capable de transférer l'énergie de l'EDLC de manière réversible, sans condition sur la relation entre les tensions UEDLC et URdB. Comme on le voit, la structure représentée schématiquement sur la figure 7 comprend une inductance 37 I2 ayant deux bornes B1 et B2, un interrupteur commandé t1 monté entre la borne B1 et l'EDLC 12, un interrupteur commandé t2 monté entre la borne B2 et la batterie 2 et deux interrupteurs commandés t3 et t4, qui sont montés respectivement entre les bornes B1 et B2 et la masse du circuit. Les interrupteurs commandés t1 à t4 sont de préférence des MOSFET. Le mode de réalisation particulier de l'invention, qui est schématiquement et partiellement représenté sur la figure 8, est identique à celui qui est représenté sur la figure 3, excepté que l'organe actif 16 de la figure 3 y est remplacé par l'organe passif 44 de la figure 5A, sans toutefois utiliser la résistance 58.

Le mode de réalisation particulier de l'invention, qui est schématiquement et partiellement représenté sur la figure 9, est identique à celui qui est représenté sur la figure 8, excepté que le commutateur à trois états 36 et le commutateur pour charge/décharge 46 de l'EDLC y sont supprimés : à la place de ces derniers, on utilise, comme on le voit, le relais DAF 10 de la figure 1A et un contacteur à trois états 60, à savoir : - un état de repos 62, correspondant à l'état ouvert du relais DLC 46 et du contact de DAC 42 de la figure 8, - un état 64 de fermeture du contact de l'EDLC, - un état 66 de fermeture du contact de DAC. Comme on le voit, le dispositif de 38 précharge 50, 52, 54, 56 de la figure 8 est conservé. Le mode de réalisation particulier de l'invention, qui est schématiquement et partiellement représenté sur la figure 10, est identique à celui qui est représenté sur la figure 5A, excepté que la résistance 58 y est supprimée et l'EDLC 12 a une capacité inférieure, de l'ordre de 20F à 50F au lieu de 100F. Dans la présente invention, au lieu d'un supercondensateur, on peut utiliser d'autres moyens de stockage complémentaires d'énergie électrique, à forte puissance, par exemple une batterie lithium-ions typée à haute puissance.15

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Système d'alimentation électrique pour un véhicule à moteur thermique, équipé de la fonction Stop&Start, ce système comprenant : - un accumulateur (2), - un démarreur (8) pour permettre la mise en rotation du moteur thermique, - un alternateur (6) apte à produire de l'énergie électrique lorsqu'il est entraîné par le moteur thermique, et - un premier moyen de commutation (10), monté entre l'accumulateur et le démarreur et prévu pour l'alimentation électrique de ce démarreur, ce système étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre : un moyen de stockage complémentaire d'énergie électrique (12), à forte puissance, au moins 2000 W, tel qu'un supercondensateur, -un deuxième moyen de commutation (14), monté entre le moyen de stockage complémentaire et le démarreur et également prévu pour l'alimentation électrique de ce démarreur, - un moyen de gestion de courant (16, 44), monté entre l'accumulateur et le moyen de stockage complémentaire pour permettre la charge de ce moyen de stockage complémentaire, et - un moyen électronique (18) de commande des premier et deuxième moyens de commutation et du moyen de gestion de courant. 40
2. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel l'alternateur (6) est directement relié électriquement à l'accumulateur (2).
3. 3. Système selon la revendication 1, dans lequel l'alternateur (6) est relié électriquement à l'accumulateur (2) par l'intermédiaire du moyen de gestion de courant (16).
4. 4. Système selon la revendication 3, comprenant en outre un troisième moyen de commutation (34) qui est monté entre les bornes du moyen de gestion de courant (16).
5. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les premier et deuxième moyens de commutation (10, 14) constituent deux composants distincts l'un de l'autre.
6. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les premier et deuxième moyens de commutation (10, 14) constituent un moyen de commutation à trois positions, à savoir une position de repos (38), dans laquelle les premier et deuxième moyens de commutation sont ouverts, et des première et deuxième positions (40, 42) dans lesquelles les premier et deuxième moyens de commutation sont respectivement fermés.
7. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le moyen de gestion 41 de courant est un dispositif de puissance passif (44), comprenant un ensemble de commutateurs et de résistances électriques.
8. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le moyen de gestion de courant est un dispositif de puissance actif, formant un convertisseur électronique courant continu/courant continu (16).
9. 9. Système selon la revendication 8, dans lequel le convertisseur électronique courant continu/courant continu (16) est réversible.
10. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, le véhicule comprenant en outre un réseau électrique (4), appelé réseau de bord, qui est électriquement relié à l'accumulateur (2), dans lequel la tension du moyen de stockage complémentaire (12) est au moins égale à la tension du réseau de bord et le moyen de gestion de courant comprend un premier interrupteur commandé (T1) et une inductance (I1), qui sont montés en série entre le moyen de stockage complémentaire et l'accumulateur et ont donc une borne commune (B), et un deuxième interrupteur commandé (T2) qui est relié à cette borne commune.
11. 11. Système selon la revendication 10, comprenant en outre un moyen (T3) de limitation du courant qui est susceptible de circuler dans le premier interrupteur commandé (T1). 42
12. 12. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, le véhicule comprenant en outre un réseau électrique (4) appelé réseau de bord, qui est électriquement relié à l'accumulateur (2), dans lequel le moyen de gestion de courant comprend une inductance (I2) ayant des première et deuxième bornes (B1, B2), un premier interrupteur commandé (t1) qui est monté entre la première borne (B1) et le moyen de stockage complémentaire (12), un deuxième interrupteur commandé (t2) qui est monté entre la deuxième borne (B2) et l'accumulateur (2), et des troisième et quatrième interrupteurs commandés (t3, t4) qui sont montés en série entre les première et deuxième bornes (B1, B2).
13. 13. Procédé de mise en oeuvre du système selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel - pour gérer une phase de récupération d'énergie électrique, le moyen électronique de commande (18) commande le moyen de gestion de courant (16) de façon à faire entrer de l'énergie électrique dans le moyen de stockage complémentaire (12), pour que le réseau de bord du véhicule ne soit pas fortement perturbé, - au cours d'une phase de stop du véhicule, le moyen électronique de commande (18) commande le moyen de gestion de courant (16) de façon à isoler électriquement le moyen de stockage complémentaire (12) de l'accumulateur (2), du démarreur (8) et de 43 l'alternateur (6), afin de conserver l'énergie électrique dans le moyen de stockage complémentaire, et - pour gérer une phase de démarrage à chaud du véhicule, le moyen électronique de commande (18) commande la fermeture du deuxième moyen de commutation (14) pour alimenter le démarreur (8) par le moyen de stockage complémentaire (12), pour que le réseau de bord du véhicule ne soit pas perturbé.
14. 14. Procédé de mise en oeuvre du système selon la revendication 7, dans lequel le moyen électronique de commande (18) commande la fermeture de l'un (46) des commutateurs du moyen de gestion de courant (44) au moment où la tension du moyen de stockage complémentaire (12) est égale à la tension de l'accumulateur (2), ce commutateur (46) permettant la charge et la décharge du moyen de stockage complémentaire.20