DISPOSITIF D'ALIMENTATION ELECTRIQUE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE HYBRIDE POWER SUPPLY DEVICE FOR A HYBRID MOTOR VEHICLE
L'invention se rapporte à un dispositif d'alimentation électrique d'un véhicule automobile hybride. La présente invention se rapporte également à un véhicule automobile hybride comportant un tel dispositif. L'invention concerne plus particulièrement les véhicules automobiles de type dit "mild hybride" ou "hybride faible", c'est-à-dire les véhicules automobiles hybrides comportant un moteur thermique et une machine électrique et équipés d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique, généralement appelé "Stop & Start", et également dotés d'un système de récupération d'énergie au freinage. Les équipements électriques présents dans les véhicules sont de plus en plus nombreux. On peut par exemple citer les dispositifs Stop & Start, les directions assistées, les climatiseurs ou encore les freins électriques. La plupart de ces équipements consomment un courant électrique important pendant de courts instants. Il a donc été nécessaire d'ajouter à la batterie classique de 12 volts une ou plusieurs sources d'énergie électrique supplémentaire(s), afin d'être capable de fournir la puissance électrique demandée et afin d'éviter une chute de tension électrique sur le réseau de bord sur lequel sont connectés les différents consommateurs électriques du véhicule. Une solution classique consiste à utiliser comme source d'énergie supplémentaire une deuxième batterie ou une ou plusieurs capacités de valeur importante. Ces capacités sont habituellement appelées des super-capacités et sont généralement associées à des convertisseurs de tension de type continu-continu (DC/DC), afin d'ajuster la tension qu'elles fournissent à la tension d'alimentation des équipements électriques qu'elles alimentent. Certains véhicules sont munis d'un dispositif de maintien de la tension du réseau de bord, connu sous l'abréviation DMTR, monté en série ou en parallèle avec la batterie. Le DMTR peut comporter une source d'énergie additionnelle ou être un convertisseur DC/DC qui prélève un courant supplémentaire sur son entrée pour élever la tension. Cela permet de faciliter le démarrage ou le redémarrage et d'éviter les chutes de tension sur le réseau de bord du véhicule. Ces solutions posent souvent des problèmes de complexification de l'architecture électrique du véhicule, une augmentation de la masse du véhicule, une perte de volume disponible sous le capot due à l'encombrement du DMTR et une diminution des performances pour les organes non alimentés par le convertisseur. Ainsi, la figure 1 illustre de façon simplifiée une partie d'une architecture classique d'un véhicule automobile mild hybride. Le véhicule comporte une machine électrique 10 connue en soi, un convertisseur de tension alternatif-continu (AC/DC) 17 connu en soi relié à la machine électrique, un stockeur d'énergie 19 à 60 volts connu en soi servant à la traction du véhicule et relié à la masse, un premier convertisseur de tension continu-continu (DC/DC) 11 connu en soi relié au convertisseur AC/DC 17, un module 12 connu en soi de démarrage/redémarrage du moteur thermique relié à la masse, une batterie à 14 volts dite de servitude 14 connue en soi reliée à la masse, un deuxième convertisseur DC/DC 15 connu en soi intégré à un dispositif 13 de maintien de la tension du réseau de bord également connu en soi. Le dispositif 13 de maintien de la tension du réseau de bord est relié, d'une part, au module 12 de démarrage/redémarrage et à la batterie 14 et, d'autre part, au réseau de bord (RdB sur le dessin). Cette architecture n'est pas optimisée du point de vue, tant du coût, que de l'implantation et du poids, puisque deux convertisseurs DC/DC sont présents. Il existe donc un besoin pour simplifier l'architecture de l'alimentation électrique du véhicule mild hybride. La présente invention vise à répondre à ce besoin. The invention relates to a power supply device for a hybrid motor vehicle. The present invention also relates to a hybrid motor vehicle comprising such a device. The invention relates more particularly to motor vehicles of the so-called "mild hybrid" or "weak hybrid" type, that is to say hybrid motor vehicles comprising a heat engine and an electric machine and equipped with an arresting system. and automatic restart of the engine, usually called "Stop & Start", and also equipped with a braking energy recovery system. The electrical equipment present in the vehicles is more and more numerous. Examples include Stop & Start devices, power steering, air conditioners and electric brakes. Most of these devices consume a large electrical current for short periods of time. It has therefore been necessary to add to the conventional 12-volt battery one or more additional sources of electrical energy (s), in order to be able to provide the requested electrical power and to avoid a voltage drop on the on-board network to which the various electrical consumers of the vehicle are connected. A conventional solution is to use as a supplementary energy source a second battery or one or more capacitances of significant value. These capacities are usually called super-capacitors and are generally associated with DC-DC voltage converters, in order to adjust the voltage they provide to the supply voltage of the electrical equipment. they feed. Some vehicles are equipped with an on-board network voltage maintenance device, known as DMTR, in series or in parallel with the battery. The DMTR may include an additional power source or a DC / DC converter that draws additional current on its input to raise the voltage. This makes it easier to start or restart and to avoid voltage drops in the vehicle's on-board system. These solutions often pose problems of complexification of the electrical architecture of the vehicle, an increase in the mass of the vehicle, a loss of volume available under the hood due to the size of the DMTR and a decrease of the performances for the non powered by the converter. Thus, Figure 1 illustrates in a simplified manner a part of a conventional architecture of a mild hybrid motor vehicle. The vehicle comprises an electric machine 10 known per se, an AC / DC converter 17 known per se connected to the electric machine, a 19 to 60 volts energy store known per se for the traction of the electric machine. vehicle and connected to ground, a first DC-DC voltage converter 11 known per se connected to the AC / DC converter 17, a module 12 known per se for starting / restarting the heat engine connected to ground, a 14-volt so-called servitude battery 14 known per se connected to ground, a second DC / DC converter 15 known per se integrated with a device 13 for maintaining the voltage of the onboard network also known per se. The device 13 for maintaining the voltage of the on-board network is connected, on the one hand, to the starter / restart module 12 and to the battery 14 and, on the other hand, to the onboard network (RdB in the drawing). This architecture is not optimized from the point of view, both cost, implantation and weight, since two DC / DC converters are present. There is therefore a need to simplify the architecture of the power supply of the mild hybrid vehicle. The present invention aims to meet this need.
Dans ce but, la présente invention propose un dispositif d'alimentation électrique d'un véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique et une machine électrique, équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique et d'un système de récupération d'énergie au freinage, ce dispositif d'alimentation comportant un réseau de bord auquel sont connectés des consommateurs électriques, un module de démarrage/redémarrage du moteur thermique, une batterie alimentant le réseau de bord et le module de démarrage/redémarrage, et un dispositif de maintien de la tension du réseau de bord, ce dispositif d'alimentation étant remarquable en ce qu'il comporte un seul convertisseur de tension continu- continu et un moyen de commutation adapté à isoler le réseau de bord de la batterie alimentant le réseau de bord lors des phases de démarrage et de redémarrage du véhicule. For this purpose, the present invention proposes a device for powering a hybrid motor vehicle comprising a heat engine and an electric machine, equipped with a system for automatically stopping and restarting the heat engine and a control system. braking energy recovery, said power device comprising an on-board network to which electrical consumers are connected, an engine start / restart module, a battery supplying the on-board electrical network and the start / restart module, and a device for maintaining the voltage of the on-board network, this power supply device being remarkable in that it comprises a single DC-DC voltage converter and a switching means adapted to isolate the on-board network of the battery supplying the power supply. network during the start-up and restart phases of the vehicle.
Ainsi, l'invention permet de simplifier l'architecture du système de maintien en tension du réseau de bord, ce qui est indispensable notamment lors du démarrage et des redémarrages du moteur thermique d'un véhicule mild hybride. Cette simplification engendre une réduction de la masse du véhicule et un gain en volume disponible sous le capot ainsi qu'une réduction des coûts. En outre, l'invention permet de garantir le maintien de la tension du réseau de bord sans ajout de système de stockage d'énergie supplémentaire. Le redémarrage est par exemple assuré avec une machine électrique alimentée via une batterie de type batterie 12 volts sans dégradation de la qualité du réseau de bord. Selon une caractéristique particulière, le convertisseur de tension continu-continu est intégré au dispositif de maintien de la tension du réseau de bord. Thus, the invention makes it possible to simplify the architecture of the voltage maintenance system of the on-board network, which is essential especially during the start-up and restart of the engine of a mild hybrid vehicle. This simplification results in a reduction in vehicle weight and a gain in available volume under the hood as well as a reduction in costs. In addition, the invention makes it possible to guarantee the maintenance of the voltage of the on-board network without the addition of an additional energy storage system. The restart is for example provided with an electric machine powered via a 12-volt battery type battery without degradation of the quality of the on-board network. According to a particular characteristic, the DC-DC voltage converter is integrated in the device for maintaining the voltage of the on-board network.
En variante, le convertisseur de tension continu-continu et le dispositif de maintien de la tension du réseau de bord sont réalisés sous la forme de deux modules séparés. Dans le même but que celui indiqué plus haut, la présente invention propose également un véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique et une machine électrique, équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique et d'un système de récupération d'énergie au freinage, remarquable en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation électrique tel que succinctement décrit ci-dessus. Ce véhicule présente les mêmes avantages que le dispositif d'alimentation électrique. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs et en référence aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, illustre de façon simplifiée une partie d'une architecture classique d'un véhicule automobile hybride ; et - la figure 2 illustre de façon simplifiée une partie d'une architecture d'un véhicule automobile hybride comportant un dispositif d'alimentation électrique conforme à l'invention, dans un mode particulier de réalisation. In a variant, the DC-DC voltage converter and the device for maintaining the voltage of the on-board network are made in the form of two separate modules. For the same purpose as that indicated above, the present invention also proposes a hybrid motor vehicle comprising a heat engine and an electric machine, equipped with a system for automatically stopping and restarting the heat engine and a recovery system. brake energy, remarkable in that it comprises a power supply device as briefly described above. This vehicle has the same advantages as the power supply device. Other aspects and advantages of the invention will appear on reading the following description of particular embodiments, given by way of non-limiting examples and with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 , already described, illustrates in a simplified manner a part of a conventional architecture of a hybrid motor vehicle; and FIG. 2 schematically illustrates part of an architecture of a hybrid motor vehicle comprising a power supply device according to the invention, in a particular embodiment.
Dans le cadre de la présente invention, on considère un véhicule automobile de type dit hybride faible ou mild hybride. Ce véhicule comporte un moteur thermique et, comme le montre la figure 2, une machine électrique 10. Ce véhicule est équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique et d'un système de récupération d'énergie au freinage (non représentés sur la figure 2). De même que dans l'architecture classique représentée sur la figure 1, le véhicule comportant un dispositif d'alimentation électrique conforme à l'invention comporte un convertisseur de tension alternatif-continu (AC/DC) 17, un stockeur d'énergie 19 à 60 volts servant à la traction du véhicule et relié à la masse, un module 12 de démarrage/redémarrage du moteur thermique relié à la masse et une batterie à 14 volts dite de servitude 14 reliée à la masse. Tous ces éléments sont connus de l'homme du métier et ne seront donc pas décrits en détail ici. En particulier, le module 12 de démarrage/redémarrage du moteur thermique peut par exemple être un alterno-démarreur ou un démarreur connu en soi. In the context of the present invention, we consider a motor vehicle type said hybrid low or mild hybrid. This vehicle comprises a heat engine and, as shown in Figure 2, an electric machine 10. This vehicle is equipped with a system for stopping and restarting the engine automatically and a braking energy recovery system. (not shown in Figure 2). As in the conventional architecture shown in FIG. 1, the vehicle comprising a power supply device according to the invention comprises an AC / DC voltage converter 17, an energy storage unit 19 to 60 volts for pulling the vehicle and connected to ground, a module 12 for starting / restart of the heat engine connected to ground and a 14-volt battery called ground 14 bonded to ground. All these elements are known to those skilled in the art and will not be described in detail here. In particular, the module 12 for starting / restarting the heat engine may for example be an alternator-starter or a starter known per se.
On observe sur la figure 2 que, à la différence de l'architecture classique de la figure 1, le convertisseur de tension DC/DC 11 a été supprimé. En effet, conformément à l'invention, le dispositif d'alimentation électrique comporte un unique convertisseur de tension continu-continu (DC/DC) 18 qui réunit les fonctions qui étaient réalisées par les deux convertisseurs DC/DC 11 et 15 dans l'architecture classique de la figure 1. Conformément à l'invention, le dispositif d'alimentation électrique comporte également un dispositif 16 de maintien de la tension du réseau de bord (DMTR) relié, d'une part, au module 12 de démarrage/redémarrage et à la batterie 14 et, d'autre part, au réseau de bord (RdB sur le dessin) La fonction de soutien du réseau de bord est assurée par le convertisseur DC/DC 18 et le DMTR proprement dit est réduit à une fonction de moyen de commutation ou interrupteur électronique ou "bypass". Dans le mode particulier de réalisation illustré sur la figure 2, le convertisseur DC/DC 18 unique est intégré au DMTR 16. En variante, le convertisseur DC/DC 18 et le DMTR 16 peuvent être réalisés sous la forme de deux modules séparés, le DMTR 16 consistant uniquement en un interrupteur électronique "bypass" placé dans un boîtier séparé. It can be observed in FIG. 2 that, unlike the conventional architecture of FIG. 1, the DC / DC voltage converter 11 has been removed. Indeed, according to the invention, the power supply device comprises a single DC-DC voltage converter 18 which combines the functions that were performed by the two DC / DC converters 11 and 15 in the 1. In accordance with the invention, the power supply device also comprises a device 16 for maintaining the voltage of the on-board electrical system (DMTR) connected, on the one hand, to the module 12 for starting / restarting and to the battery 14 and, on the other hand, to the onboard network (RdB in the drawing) The support function of the on-board network is provided by the DC / DC converter 18 and the DMTR itself is reduced to a function of switching means or electronic switch or "bypass". In the particular embodiment illustrated in FIG. 2, the single DC / DC converter 18 is integrated in the DMTR 16. In a variant, the DC / DC converter 18 and the DMTR 16 can be made in the form of two separate modules. DMTR 16 consisting only of an electronic "bypass" switch placed in a separate housing.
En fonctionnement, par exemple lors d'un redémarrage, la tension de la batterie chute brusquement. L'interrupteur 16 est ouvert et le convertisseur DC/DC 18 garantit une tension pour que le réseau de bord puisse fonctionner correctement, par exemple de l'ordre de 11,5 volts. Pendant ce temps, la batterie de servitude 14 alimente le démarreur 12 et sa tension chute brusquement. Cependant, cette chute brutale de tension n'a pas de répercussion sur le réseau de bord, lequel est isolé puisque l'interrupteur 16 est ouvert. Après le redémarrage, l'interrupteur 16 est fermé, le convertisseur DC/DC alimente le réseau de bord et recharge la batterie de servitude 14 à la manière d'un alternateur sur un véhicule classique. In operation, for example during a restart, the battery voltage drops sharply. The switch 16 is open and the DC / DC converter 18 guarantees a voltage so that the edge network can function properly, for example of the order of 11.5 volts. Meanwhile, the service battery 14 supplies the starter 12 and its voltage drops sharply. However, this sudden drop in voltage has no impact on the onboard network, which is isolated since the switch 16 is open. After the restart, the switch 16 is closed, the DC / DC converter supplies the on-board power supply and recharges the service battery 14 in the manner of an alternator on a conventional vehicle.
Le moyen de commutation du DMTR est donc adapté à isoler le réseau de bord de la batterie 14 pendant les phases de démarrage et de redémarrage du véhicule. L'invention utilise ainsi des ressources présentes sur la majeure partie des véhicules mild hybrides et permet d'exploiter au maximum le potentiel de récupération d'énergie, ce qui permet de maximiser les gains en dioxyde de carbone engendrés par la mise en oeuvre des stratégies de récupération d'énergie cinétique par le pilotage de l'alternateur. The switching means of the DMTR is therefore adapted to isolate the on-board network of the battery 14 during the start-up and restart phases of the vehicle. The invention thus uses resources present on the majority of the mild hybrid vehicles and makes it possible to exploit to the maximum the potential of recovery of energy, which makes it possible to maximize the gains in carbon dioxide generated by the implementation of the strategies of kinetic energy recovery by the control of the alternator.