FR2979293A1 - Dispositif d'alimentation en energie electrique notamment pour un vehicule automobile. - Google Patents

Dispositif d'alimentation en energie electrique notamment pour un vehicule automobile. Download PDF

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Abstract

Ce dispositif (1) d'alimentation en énergie électrique, notamment pour un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique comprenant un groupe motopropulseur comportant au moins une machine électrique, comprend une source d'énergie électrique d'appoint (10) et des moyens de raccordement (20) de la source d'énergie électrique d'appoint (10) à un organe électrique du véhicule automobile. Les moyens de raccordement (20) comprennent des moyens de commande (3) aptes à commander la déconnexion d'un organe électrique du réseau électrique principal du véhicule automobile et la connexion dudit organe électrique à la source d'énergie d'appoint (10).

Description

Dispositif d'alimentation en énergie électrique notamment pour un véhicule automobile.
L'invention concerne un dispositif d'alimentation en énergie électrique, notamment pour un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique, et plus particulièrement l'augmentation provisoire de la puissance du véhicule automobile. Dans un véhicule à propulsion au moins partiellement électrique tel qu'un véhicule automobile hybride ou un véhicule automobile à traction purement électrique, la puissance du véhicule automobile est généralement augmentée en adaptant les dimensions du moteur et des éléments utilisés pour la propulsion du véhicule, ou bien en équipant le système de propulsion d'une source d'énergie supplémentaire (appelé « boost system » en anglais). On connaît déjà du document US 2008/0306670 un système de réserve d'énergie permettant d'augmenter la puissance d'un véhicule électrique. Ce système comprend une interface d'activation permettant à l'utilisateur du véhicule de solliciter la réserve d'énergie pour augmenter les capacités motrices du véhicule automobile. Cette augmentation d'énergie est réalisée en concentrant l'alimentation électrique sur le moteur et en coupant l'alimentation d'accessoires électriques. Par ailleurs, le document US 7 579 792 décrit un système électrique de réserve d'énergie comprenant des moyens de stockage d'énergie telle qu'une super-capacité reliée directement au bobinage d'un moteur électrique, et stockant de l'énergie délivrée par la source d'énergie principale, cette réserve d'énergie étant utilisée pour une augmentation ponctuelle de la puissance du moteur.
On pourra également se référer au document US 2008/0140275 qui décrit un système de commande d'arrêt d'un véhicule comprenant un moteur électrique, alimenté par une pile à combustible qui fournit de l'énergie électrique via un convertisseur continu/continu, et une super-capacité. La super-capacité est utilisée pour remplacer la pile à combustible lors de l'arrêt du véhicule, de manière à permettre un arrêt contrôlé de la pile à combustible puis un arrêt de la super-capacité et des éléments alimentés en haute tension. L'invention a pour objectif de proposer un dispositif d' alimentation d' énergie électrique d'un véhicule automobile démontable permettant une augmentation provisoire de la puissance électrique du véhicule automobile et une augmentation de son autonomie, en conservant la fonctionnalité de tous les éléments du véhicule automobile alimentés en énergie électrique. Selon un aspect, il est proposé, dans un mode de réalisation, un dispositif d'alimentation en énergie électrique, notamment pour un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique comprenant un groupe motopropulseur comportant au moins une machine électrique. Ce dispositif comprend une source d'énergie électrique d'appoint et des moyens de raccordement de la source d'énergie électrique d'appoint à un organe électrique du véhicule automobile. Selon une caractéristique générale, les moyens de raccordement comprennent des moyens de commande aptes à commander la déconnexion d'un organe électrique du réseau électrique principal du véhicule automobile et la connexion dudit organe électrique à la source d'énergie d'appoint. Ainsi, en alimentant un organe électrique du véhicule automobile, telle qu'un compresseur de climatisation, un dispositif d'éclairage, ou une unité de chauffage, via la source d'énergie électrique d'appoint au lieu du réseau électrique principal alimentant la machine électrique, le réseau électrique, qui n'alimente plus cet organe électrique, bénéficie d'un surplus d'énergie électrique qu'il peut délivrer aux organes de propulsion, et en particulier à la machine électrique. Le véhicule bénéficie ainsi d'une augmentation provisoire de la puissance de propulsion tout en maintenant le fonctionnement de tous les organes électriques à bord du véhicule. L'organe électrique du véhicule peut également correspondre à la machine électrique. Dans ce cas, la machine électrique est déconnectée du réseau électrique principal et connectée à la source d'énergie électrique d'appoint. Le réseau électrique principal continue d'alimenter les autres organes électriques, alors que l'énergie électrique de la source d'énergie électrique d'appoint alimente la machine électrique, permettant ainsi une augmentation provisoire de la puissance de propulsion du véhicule automobile tout en conservant le fonctionnement de tous les organes électriques à bord du véhicule. Avantageusement, les moyens de raccordement peuvent comprendre des moyens de sélection aptes à sélectionner l'organe électrique à alimenter par la source d'énergie d'appoint. Dans le cas où plusieurs organes électriques peuvent être couplés à la source d'énergie électrique d'appoint, les moyens de sélection peuvent sélectionner un organe électrique à alimenter par la source d'énergie d'appoint. Par exemple, l'organe électrique sélectionné peut correspondre à l'organe électrique consommant le plus d'énergie électrique au moment de la sélection. Dans le cas où l'organe électrique est différent de la machine électrique, en choisissant l'organe électrique consommant le plus d'énergie, le réseau électrique principal bénéficie alors d'un surplus d'énergie disponible pour la machine électrique, et donc une augmentation de la puissance de propulsion du véhicule plus importante.
De préférence, les moyens de commande comprennent une interface homme-machine apte à activer le dispositif par une commande d'un utilisateur du véhicule automobile. L'interface homme-machine peut être montée dans l'habitacle du véhicule à un endroit accessible par le conducteur de manière à pouvoir commander une augmentation de la puissance de propulsion du véhicule automobile à tout moment. Les moyens de commande peuvent également comprendre un module de surrégime apte à commander une augmentation du couple moteur, entraînant un fonctionnement de la machine électrique en surrégime de manière à augmenter la puissance de propulsion du véhicule. Avantageusement, le dispositif peut comprendre un connecteur de charge embarqué permettant la charge de la source d'énergie électrique d'appoint alors que le véhicule automobile est en roulage, et les moyens de raccordement peuvent comprendre des moyens de couplage commandés aptes à raccorder le connecteur de charge embarqué de la source d'énergie d'appoint à la machine électrique pour charger la source d'énergie électrique d'appoint. La charge de la source d'appoint peut être commandée lorsque la batterie du réseau électrique principal possède une capacité de charge optimale et/ou en phase de récupération d'énergie, par exemple lors du freinage, ou lors d'une levée de pied de la pédale d' accélérateur. Les moyens de raccordement peuvent avantageusement comprendre des éléments de montage/démontage rapide permettant l'intégration rapide du dispositif dans un véhicule automobile ou le démontage rapide du dispositif. Les éléments de montage/démontage rapide permettent de débrancher du réseau électrique les connecteurs des organes électriques susceptibles d'être alimentés par la source d'énergie d'appoint, de brancher ces connecteurs aux moyens de raccordement, et de coupler les moyens de raccordement aux organes électriques considérés. Avantageusement, le dispositif peut comprendre un connecteur de charge débarqué permettant de coupler la source d'énergie électrique d'appoint à un réseau d'alimentation externe pour charger la source d'énergie électrique d'appoint. Selon un autre aspect, il est proposé un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique, comprenant un groupe motopropulseur comportant au moins une machine électrique apte à générer une force électromotrice, une source d'énergie principale apte à alimenter la machine électrique, des moyens de connexion aptes à coupler la source d'énergie principale à la machine électrique et à des organes électriques de fonctionnement du véhicule automobile, et comprenant un dispositif d'alimentation tel que défini ci-dessus. Selon un autre aspect, il est proposé dans un mode de mise en oeuvre, un procédé d'alimentation en énergie électrique, notamment pour un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique comprenant un groupe motopropulseur comportant au moins une machine électrique.
Selon une caractéristique générale, le procédé comprend des étapes : de commande de la déconnexion de l'organe sélectionné du réseau électrique principal du véhicule automobile ; et de commande de la connexion de l'organe sélectionné à une source d'énergie électrique d'appoint. Avantageusement, le procédé peut comprendre une étape de sélection de l'organe électrique du véhicule automobile à alimenter par la source d'énergie électrique.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation, nullement limitatifs, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 présente de manière schématique un exemple de dispositif d' alimentation selon un premier mode de réalisation ; - la figure 2 représente schématiquement un exemple d'un dispositif d' alimentation selon un second mode de réalisation ; - la figure 3 présente un organigramme d'un exemple de procédé d'alimentation selon un mode de mise en oeuvre du dispositif illustré sur la figure 2. Sur la figure 1 est représenté un exemple d'un dispositif d'alimentation en énergie électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention.
Le dispositif d'alimentation 1 représenté est destiné à être monté dans un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique tel qu'un véhicule électrique hybride ou un véhicule à traction purement électrique. Le véhicule automobile comprend un groupe motopropulseur comportant une machine électrique 2, une source d'énergie principale, telle qu'une batterie, ou une pile à combustible, des moyens de connexion 4 permettant de coupler la source d'énergie principale 3 au dispositif d'alimentation 1 et/ou à d'autres éléments 5 consommant de l'énergie électrique tels qu'un compresseur de système de climatisation et/ou des moyens d'éclairage.
Le dispositif d'alimentation 1 comprend une source d'énergie électrique d'appoint 10 telle qu'une super-capacité, une pile à combustible, ou un moteur thermique d'appoint entraînant un alternateur et un convertisseur alternatif-continu. Le dispositif d'alimentation 1 comprend également des moyens de raccordement 20 permettant de raccorder électriquement selon le mode de fonctionnement la source d'appoint 10 à des unités 6 de chauffage du véhicule automobile ou bien les moyens de connexion 4 aux unités 6 de chauffage.
Les moyens de raccordement 20 comportent un sélecteur 21 et des moyens de commande 22 capables de commander le sélecteur 21. Le dispositif d'alimentation 1 comprend également une interface 30 homme/machine couplée aux moyens de commande 22 et permettant d'activer le dispositif d'alimentation 1 sous l'impulsion d'une commande de l'utilisateur du véhicule automobile. On peut utiliser pour cela, par exemple, un contacteur impulsionnel ou à état. Le sélecteur 21 est couplé, en entrée, d'une part à la source d'appoint 10 et d'autre part aux moyens de connexion 4 reliés à la source d'énergie principale 3. Le sélecteur 21 est raccordé en sortie aux unités 6 de chauffage. Dans ce mode de réalisation, des câbles de section de 4 mm2 sont utilisés pour connecter les moyens de connexion 4 et le sélecteur 21, et des câbles de section identique sont utilisés pour raccorder le sélecteur 21 aux unités 6 de chauffage, et le sélecteur 21 à la source d'appoint 10. Ces câbles sont dimensionnés pour un courant donné. Ces dimensions varient dons selon les différentes utilisations possibles de l'invention. Lorsque l'utilisateur souhaite passer dans un mode de fonctionnement provisoire et avoir un couple moteur momentanément plus important, par exemple lorsqu'il souhaite tracter une charge ou franchir une portion de route qui nécessite un couple moteur accru, il active le dispositif d'alimentation 1 via l'interface 30 homme/machine qui permet alors aux moyens de commande 22 de commander le sélecteur 21 de manière à déconnecter les moyens de raccordement 4 couplés à la source d'énergie principale 3 des unités 6 de chauffage, et à connecter la source d'appoint 10 aux unités 6 de chauffage.
Les unités 6 de chauffage sont ainsi alimentées par la source d'appoint pendant un laps de temps, permettant, pendant ce temps, à la source d'énergie principale de bénéficier de plus d'énergie électrique pour le fonctionnement du reste du véhicule, en particulier la propulsion du véhicule. Par exemple, les moyens de commande 22 comprennent un module 23 de surrégime (encore appelé « boost » en anglais) capable de commander une augmentation du couple moteur généré par la machine électrique 2. Le module 23 de surrégime pilote pendant un temps court la machine électrique 2 pour la faire fonctionner au dessus de son régime permanent, sans dépasser ses limites physiques. Ce temps reste très court (deux minutes par exemple) pour ne pas risquer d'endommager la machine électrique 2. La source d'appoint 10 comprend en outre un connecteur de charge embarqué 11. Le dispositif d'alimentation 1 comprend des moyens de couplage 24 commandés par les moyens de commande 22 et permettant de coupler la machine électrique 2 au connecteur de charge embarqué 11 de la source d'appoint 10. Dans un mode de fonctionnement nominal du véhicule, la source d'énergie électrique d'appoint 10 peut être rechargée (dans le cas où il s'agit d'une supercapacité ou d'une batterie secondaire) lorsque, par exemple, la batterie principale du véhicule automobile est complètement chargée. Pendant les phases de récupération d'énergie, par exemple lors du freinage ou lors de la remontée de la pédale d'accélérateur, l'énergie régénérée est alors dirigée vers la source d'énergie électrique d'appoint 10. La source d'alimentation 10 comprend également un connecteur de charge débarqué 12 permettant de raccorder, lorsque le véhicule est à l'arrêt, la source d'énergie électrique d'appoint 10 à un réseau de distribution externe. Sur la figure 2 est représenté un exemple d'un dispositif d'alimentation en énergie électrique selon un second mode de réalisation de l'invention. Les éléments identiques au dispositif présentés sur la figure 1 possèdent des références identiques.
Dans ce second mode de réalisation, les moyens de raccordement 20 du dispositif d'alimentation 1 comprennent des moyens de sélection 25 couplés en entrée à la source d'énergie électrique d'appoint 10 et aux moyens de connexion 4, et en sortie à une pluralité d'organes électriques comprenant les unités 6 de chauffage, un compresseur du système de climatisation 7, et un dispositif d'éclairage 8 pour éclairer l'intérieur de l'habitacle et alimenter les feux extérieurs du véhicule. Dans ce mode de réalisation, la machine électrique 2 est raccordée aux moyens de connexion 4 via les moyens de sélection 25. Les moyens de sélection 25 sont ainsi raccordés en sortie à la machine électrique 2, aux unités 6 de chauffage, au compresseur 7 du système de climatisation, et au dispositif d'éclairage 8. Dans un mode de fonctionnement nominal, les moyens de sélection 25 sont configurés pour que la machine électrique 2, les unités 6 de chauffage, le compresseur 7 du système de climatisation, et le dispositif d'éclairage 8 soient alimentés par la source d'énergie principale 3. Lors de l'activation par l'utilisateur du mode de fonctionnement provisoire permettant d'avoir une augmentation du couple moteur, les moyens de sélection 25 sélectionnent un des organes couplés en sortie pour le coupler à la source d'appoint 10, cet organe électrique étant alimenté alors uniquement par la source d'appoint 10 et les autres organes électriques couplés en sortie des moyens de sélection 25 étant alimentés par la source d'énergie principale 3. Ainsi, dans ce second mode de réalisation, lors de l'activation du mode de fonctionnement provisoire, les moyens de sélection peuvent être configurés par les moyens de commande 23 pour que la source d'appoint 10 alimente les unités de chauffage 6, et que la machine électrique 2, le compresseur 7 du système de climatisation et le dispositif d'éclairage 8 soient alimentés par la source d'énergie principale. La source d'énergie principale ayant une charge électrique de moins, elle bénéficie d'un surplus d'énergie qu'elle délivre à la machine électrique 2 sous la commande du module de surrégime 23 afin de développer un couple moteur plus important. Dans ce second mode de réalisation, lors de l'activation du mode de fonctionnement provisoire, les moyens de sélection peuvent également être configurés par les moyens de commande 23 pour que la source d'appoint 10 alimente directement la machine électrique 2, les unités de chauffage, le compresseur 7 du système de climatisation et le dispositif d'éclairage 8 étant alimentés par la source d'énergie principale. Toute l'énergie de la source d'appoint est alors utilisée pour développer un couple moteur plus important. Sur la figure 3 est illustré un organigramme d'un exemple de mode de mise en oeuvre d'un procédé d'alimentation d'un dispositif d'alimentation 1 selon le second mode de réalisation illustré sur la figure 2.
Dans une première étape 301, l'utilisateur active le dispositif d'alimentation 1 via l'interface 30 homme/machine. Dans une étape suivante 302, les moyens de sélection 25 sélectionnent un organe électrique destiné à être alimenté par la source d'énergie électrique d'appoint 10.
Dans une étape suivante 303, les moyens de sélection 25 déconnectent l'organe sélectionné de la source d'énergie principale 3, puis dans une étape 304, connectent ledit organe sélectionné avec la source d'appoint 10. Dans une étape suivante 305, le module de surrégime 23 commande une augmentation du couple moteur développé par la machine électrique 2. A l'issue d'un laps de temps, ou après la désactivation du dispositif par l'utilisateur ou une désactivation automatique, les moyens de sélection 25 déconnectent, dans une étape 306, l'organe sélectionné de la source d'énergie d'appoint 10 et la reconnectent, dans une étape 307, à la source d'énergie principale 3. L'invention propose ainsi un dispositif d'alimentation d'énergie électrique d'un véhicule automobile démontable permettant l'augmentation provisoire de la puissance électrique du véhicule automobile et une augmentation de son autonomie, en conservant la

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) d'alimentation en énergie électrique, notamment pour un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique comprenant un groupe motopropulseur comportant au moins une machine électrique (2), le dispositif comprenant une source d'énergie électrique d'appoint (10) et des moyens de raccordement (20) de la source d'énergie électrique d'appoint (10) à un organe électrique du véhicule automobile, caractérisé en ce que les moyens de raccordement (20) comprennent des moyens de commande (22) aptes à commander la déconnexion d'un organe électrique du réseau électrique principal du véhicule automobile et la connexion dudit organe électrique à la source d'énergie d'appoint (10).
  2. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel les moyens de raccordement (20) comprennent des moyens de sélection (21, 25) aptes à sélectionner l'organe électrique à alimenter par la source d'énergie d'appoint (10).
  3. 3. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant une interface (30) homme-machine couplée au moyen de commande (22) et apte à activer le dispositif par une commande d'un utilisateur du véhicule automobile.
  4. 4. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de commande (22) comprennent un module (23) de surrégime apte à commander une augmentation du couple moteur.
  5. 5. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant un connecteur de charge embarqué (11) permettant la charge de la source d'énergie électrique d'appoint (10) alors que le véhicule est en roulage, et dans lequel les moyens de raccordement (20) comprennent des moyens de couplage (24) commandés aptes à raccorder le connecteur de charge embarqué (11) de la source d'énergie d'appoint (10) à la machine électrique (2) pour charger la source d'énergie électrique d'appoint (10).
  6. 6. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de raccordement (20) comprennent des éléments de montage/démontage rapide permettant l'intégration rapide du dispositif (1) dans un véhicule automobile ou le démontage rapide du dispositif (1).
  7. 7. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant un connecteur de charge débarqué (12) permettant de coupler la source d'énergie électrique d'appoint (10) à un réseau d'alimentation externe pour charger la source d'énergie électrique d'appoint (10).
  8. 8. Véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique, comprenant un groupe motopropulseur comportant au moins une machine électrique (2) apte à générer une force électromotrice, une source d'énergie principale (3) apte à alimenter la machine électrique (2), des moyens de connexion (4) aptes à coupler la source d'énergie principale (3) à la machine électrique (2) et à des organes électriques de fonctionnement du véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 7.
  9. 9. Procédé d'alimentation en énergie électrique, notamment pour un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique comprenant un groupe motopropulseur comportant au moins une machine électrique (2), caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de : - commande de la déconnexion d'un organe électrique au réseau électrique principal du véhicule automobile ; et de - commande de la connexion dudit organe électrique à une source d'énergie électrique d'appoint (10).
  10. 10. Procédé selon la revendication 9, comprenant une étape de sélection de l'organe électrique du véhicule automobile à alimenter par la source d'énergie électrique (10).
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