FR2985393A1 - Dispositif et procede de controle du rechargement sur le secteur des batteries rechargeables d'un vehicule hybride - Google Patents

Dispositif et procede de controle du rechargement sur le secteur des batteries rechargeables d'un vehicule hybride Download PDF

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Abstract

Un dispositif (D) contrôle le rechargement de première (B1) et deuxième (B2) batteries d'un véhicule hybride (V) comportant un moteur thermique (M1), un premier convertisseur (C1) couplé à la première batterie (B1), et un deuxième convertisseur (C2) couplé aux premier convertisseur (C1) et deuxième batterie (B2). Ce dispositif (D) comprend des moyens de contrôle (MC) agencés, quand le premier convertisseur (C1) est couplé à un réseau externe, pour faire fonctionner, à différentes puissances judicieusement choisies, dans une phase (i) les premier (C1) et deuxième (C2) convertisseurs, puis dans une phase (ii) le premier convertisseur (C1), puis dans une phase (iii) le premier convertisseur (C1), puis dans une phase (iv) les premier (C1) et deuxième (C2) convertisseurs, de façon à recharger les première (B1) et/ou deuxième (B2) batteries de façon appropriée.

Description

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE CONTRÔLE DU RECHARGEMENT SUR LE SECTEUR DES BATTERIES RECHARGEABLES D'UN VÉHICULE HYBRIDE L'invention concerne les véhicules hybrides comportant plusieurs batteries (éventuellement de type multicellulaire), et plus précisément le contrôle du rechargement sur le secteur (ou analogue) des différentes batteries de tels véhicules. la On entend ici par « véhicule hybride » un véhicule, éventuellement de type automobile, et comportant un moteur thermique et au moins un moteur électrique pouvant fonctionner grâce à l'énergie électrique qui est stockée dans au moins une batterie pouvant être rechargée sur le secteur. Comme le sait l'homme de l'art, la plupart des véhicules hybrides du 15 type précité comprennent un réseau d'alimentation électrique comportant une unique batterie rechargeable principale permettant d'alimenter en énergie électrique chacun de leurs moteurs électriques ainsi que des équipements électriques ou électroniques. Cette batterie rechargeable principale peut être couplée à un réseau d'alimentation électrique externe (par exemple le 20 secteur), via un chargeur de batterie embarqué et un cordon électrique de raccordement, afin d'être rechargée. On notera que ces véhicules hybrides peuvent également comporter une petite batterie auxiliaire (généralement de type 12 volts ou 24 volts) destinée à alimenter en énergie électrique certains équipements électriques ou électroniques assurant des fonctions de base, 25 comme par exemple le démarrage. Dans certains cas la batterie rechargeable principale comporte au moins deux modules indépendants qui sont montées en série ou en parallèle. Cela peut permettre d'installer les différents modules en différents endroits du véhicule lorsque ce dernier ne dispose pas d'un endroit suffisamment 30 important pour accueillir l'intégralité de la batterie. Tous les modules de la batterie rechargeable principale étant rechargés simultanément, la stratégie de rechargement de cette batterie est donc assez simple.
Dans certaines circonstances, une unique batterie rechargeable principale s'avère insuffisante. Cela peut notamment être le cas lorsque les modules d'une batterie rechargeable principale ne peuvent pas être espacés d'une distance importante et/ou lorsque l'on a besoin d'une capacité de stockage importante. Dans ces situations, le véhicule hybride doit comporter plusieurs batteries rechargeables, indépendantes les unes des autres et éventuellement modulaires. Cependant, il n'existe pas de véritable stratégie connue de rechargement des différentes batteries rechargeables principales d'un véhicule hybride. Cela pose notamment un problème lorsque l'on ne la dispose que d'un intervalle de temps relativement limité pour recharger un véhicule hybride à batteries rechargeables multiples. L'invention a donc notamment pour but de remédier à l'inconvénient précité. Elle propose notamment à cet effet un dispositif, destiné à contrôler le 15 rechargement sur un réseau d'alimentation électrique externe d'au moins des première et deuxième batteries d'un véhicule hybride comportant un moteur thermique, au moins un moteur électrique, un premier convertisseur couplé à la première batterie, et un deuxième convertisseur couplé au premier convertisseur et à la deuxième batterie. 20 Ce dispositif se caractérise par le fait qu'il comprend des moyens de contrôle qui sont agencés, en cas de couplage du premier convertisseur à un réseau d'alimentation électrique externe, pour faire fonctionner : - dans une phase (i) le premier convertisseur à pleine puissance et le deuxième convertisseur à une puissance maximale acceptable par la 25 deuxième batterie afin de recharger au moins cette dernière jusqu'à obtention d'un premier seuil d'énergie stockée propre à permettre le démarrage du moteur thermique, puis - dans une phase (ii) le premier convertisseur à pleine puissance afin de recharger la première batterie jusqu'à obtention d'un deuxième seuil 30 d'énergie stockée propre à permettre le fonctionnement du véhicule dans un mode dit hybride non-rechargeable, puis - dans une phase (iii) le premier convertisseur à pleine puissance afin de recharger la première batterie, jusqu'à obtention d'un troisième seuil d'énergie stockée propre à permettre une récupération d'une énergie de décélération du véhicule, puis - dans une phase (iv) le premier convertisseur à pleine puissance et le deuxième convertisseur à une puissance choisie afin de terminer le rechargement des première et deuxième batteries. On entend ici par « mode hybride non-rechargeable » un mode dans lequel le véhicule ne consomme que du carburant et dans lequel les états de charge des batteries n'évoluent pas sur de longues durées, et par « mode hybride rechargeable » un mode dans lequel le véhicule consomme l'énergie la des batteries rechargées sur le secteur et (éventuellement) du carburant et dans lequel les états de charge des batteries diminuent. Après une recharge le véhicule est dans le mode rechargeable, et après un certain temps ou quand il ne reste plus beaucoup d'énergie dans les batteries le véhicule bascule dans un mode non rechargeable afin de maintenir les états de charge 15 des batteries. Cela permet avantageusement d'assurer le premier démarrage du moteur thermique et donc d'utiliser le véhicule hybride, et de faire fonctionner le véhicule en mode hybride non rechargeable dés le début du roulage (ce qui permet de diminuer la consommation de carburant). 20 Le dispositif selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses moyens de contrôle peuvent être agencés dans la phase (i), lorsque le premier convertisseur dispose d'une puissance restante non utilisée, pour recharger la première batterie avec cette puissance restante disponible ; 25 - ses moyens de contrôle peuvent être agencés dans la phase (iii) pour faire fonctionner le deuxième convertisseur à une puissance propre à permettre le maintien de l'énergie stockée dans la deuxième batterie à un niveau égal au premier seuil ; - dans un premier mode de réalisation et en présence dans le véhicule d'un 30 troisième convertisseur couplé au premier convertisseur et à une troisième batterie, ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour décomposer la phase (iv) en une première sous-phase, dans laquelle ils font fonctionner les premier et troisième convertisseurs à pleine puissance afin de recharger la troisième batterie jusqu'à ce que la puissance de charge de cette dernière devienne inférieure à la puissance disponible du premier convertisseur, une deuxième sous-phase dans laquelle ils font fonctionner le premier convertisseur à pleine puissance et le deuxième convertisseur afin de recharger la deuxième batterie jusqu'à ce que la puissance de charge de cette dernière devienne inférieure à la puissance disponible du premier convertisseur, et une troisième sous-phase dans laquelle ils font fonctionner le premier convertisseur à pleine puissance et le deuxième convertisseur à une puissance maximale acceptable par la deuxième batterie afin de recharger au moins la deuxième batterie et de terminer de recharger la première batterie ; - ses moyens de contrôle peuvent être agencés dans la première sous-phase pour provoquer l'utilisation d'une partie de la puissance qui est offerte par le premier convertisseur pour maintenir l'énergie stockée dans la deuxième batterie à un niveau qui est égal au troisième seuil, et pour faire fonctionner le deuxième convertisseur à une puissance qui est propre à permettre le maintien de l'énergie stockée dans la deuxième batterie à un niveau qui est égal au premier seuil ; - ses moyens de contrôle peuvent être agencés dans la deuxième sous- phase pour faire fonctionner le troisième convertisseur à pleine puissance pour achever de recharger la troisième batterie, et pour provoquer l'utilisation d'une partie de la puissance qui est offerte par le premier convertisseur pour maintenir l'énergie stockée dans la deuxième batterie à un niveau qui est égal au troisième seuil ; - ses moyens de contrôle peuvent être agencés dans la troisième sous- phase, lorsque le deuxième convertisseur ne consomme pas toute la puissance offerte par le premier convertisseur, d'une part, pour provoquer l'utilisation d'une partie disponible de la puissance offerte par le premier convertisseur pour augmenter l'énergie qui est stockée dans la deuxième batterie, et, d'autre part, pour faire fonctionner le troisième convertisseur à une puissance propre à permettre le maintien de l'énergie que stocke la troisième batterie ; - dans un deuxième mode de réalisation et en présence dans le véhicule d'un troisième convertisseur couplé au premier convertisseur et à une troisième batterie, ses moyens de contrôle peuvent être agencés dans la phase (iii) pour faire également fonctionner de façon sensiblement synchrone les deuxième et troisième convertisseurs afin de recharger les deuxième et troisième batteries ; - ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour décomposer la phase (iv) en une première sous-phase, dans laquelle ils font fonctionner le premier convertisseur à pleine puissance et les deuxième et troisième convertisseurs afin de recharger les deuxième et troisième batteries, et une deuxième sous-phase dans laquelle ils font fonctionner le premier convertisseur à pleine puissance afin de finir de recharger la première batterie ; - dans un troisième mode de réalisation et en présence dans le véhicule d'un troisième convertisseur couplé au premier convertisseur et à une troisième batterie, ses moyens de contrôle peuvent être agencés dans la phase (iii) pour faire également fonctionner le troisième convertisseur afin de recharger la troisième batterie ; - ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour décomposer la phase (iv) en une première sous-phase, dans laquelle ils font fonctionner les premier et troisième convertisseurs à pleine puissance afin de recharger la troisième batterie jusqu'à ce que la puissance de charge de cette dernière devienne inférieure à la puissance disponible du premier convertisseur, et une deuxième sous-phase dans laquelle ils font fonctionner le premier convertisseur à pleine puissance et les deuxième et troisième convertisseurs afin de terminer de recharger les première, deuxième et troisième batteries. L'invention propose également un calculateur, destiné à équiper un véhicule hybride comportant un moteur thermique, au moins un moteur électrique, au moins des première et deuxième batteries rechargeables sur un réseau d'alimentation électrique externe (ou secteur), un premier convertisseur couplé à la première batterie, et un deuxième convertisseur couplé au premier convertisseur et à la deuxième batterie, et comportant un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant.
L'invention propose également un véhicule hybride, éventuellement de type automobile, et comportant un moteur thermique, au moins un moteur électrique, au moins des première et deuxième batteries rechargeables sur un réseau d'alimentation électrique externe (ou secteur), un premier convertisseur couplé à la première batterie, un deuxième convertisseur couplé au premier convertisseur et à la deuxième batterie, et un calculateur du type de celui présenté ci-avant. L'invention propose également un procédé destiné à contrôler le rechargement sur un réseau d'alimentation électrique externe d'au moins des première et deuxième batteries d'un véhicule hybride comportant un moteur thermique, au moins un moteur électrique, un premier convertisseur couplé à la première batterie, et un deuxième convertisseur couplé au premier convertisseur et à la deuxième batterie. Ce procédé se caractérise par le fait qu'il comprend, en cas de couplage du premier convertisseur à un réseau d'alimentation électrique externe : - une phase (i) consistant à faire fonctionner le premier convertisseur à pleine puissance et le deuxième convertisseur à une puissance maximale acceptable par la deuxième batterie afin de recharger au moins cette dernière jusqu'à obtention d'un premier seuil d'énergie stockée propre à permettre le démarrage du moteur thermique, puis - une phase (ii) consistant à faire fonctionner le premier convertisseur à pleine puissance afin de recharger la première batterie jusqu'à obtention d'un deuxième seuil d'énergie stockée propre à permettre un fonctionnement du véhicule dans un mode dit hybride non-rechargeable, puis - une phase (iii) consistant à faire fonctionner le premier convertisseur à pleine puissance afin de recharger la première batterie, jusqu'à obtention d'un troisième seuil d'énergie stockée propre à permettre une récupération d'une énergie de décélération du véhicule, puis - une phase (iv) consistant à faire fonctionner le premier convertisseur à pleine puissance et le deuxième convertisseur à une puissance choisie afin de terminer le rechargement des première et deuxième batteries.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule hybride comportant trois batteries rechargeables sur le secteur, un chargeur de batterie, trois convertisseurs, des équipements électriques et un calculateur comprenant un dispositif de contrôle selon l'invention, la figure 2 illustre schématiquement au sein d'un diagramme un premier exemple d'évolution temporelle de l'énergie stockée au sein des trois 1 o batteries de la figure 1 du fait du contrôle exercé par un dispositif de contrôle selon l'invention, la figure 3 illustre schématiquement au sein d'un diagramme un deuxième exemple d'évolution temporelle de l'énergie stockée au sein des trois batteries de la figure 1 du fait du contrôle exercé par un dispositif de 15 contrôle selon l'invention, et la figure 4 illustre schématiquement au sein d'un diagramme un troisième exemple d'évolution temporelle de l'énergie stockée au sein des trois batteries de la figure 1 du fait du contrôle exercé par un dispositif de contrôle selon l'invention. 20 Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. Comme indiqué précédemment, l'invention propose notamment un dispositif de contrôle D destiné à contrôler le rechargement sur le secteur (ou analogue) des batteries rechargeables B1-B3 d'un véhicule hybride V. 25 Dans ce qui suit, on considère à titre d'exemple non limitatif que le véhicule hybride V est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule hybride. Elle concerne en effet tout véhicule hybride comportant au moins deux batteries rechargeables (éventuellement de type multicellulaire). 30 On a schématiquement illustré sur la figure 1 un véhicule hybride V comportant un moteur thermique M1, couplé au réseau électrique via une machine électrique ME, un moteur électrique M2, trois batteries rechargeables B1 à B3, un chargeur de batterie CB (couplé à une prise de connexion PC (destinée à être couplée à un réseau d'alimentation électrique externe (par exemple le secteur), via un cordon de connexion (éventuellement dédié))), des ensembles d'équipement(s) électrique(s) El à E3 et un calculateur CA chargé de contrôler le fonctionnement des batteries B1 à B3. On notera que le véhicule hybride V pourrait ne comporter que deux batteries rechargeables B1 et B2, ou bien plus de trois batteries rechargeables. On notera également que le véhicule hybride V pourrait comporter au moins deux moteurs électriques plutôt qu'un seul (comme 1 o illustré). La première batterie B1 est par exemple de type Li-ion, et éventuellement de type multicellulaire. Mais elle pourrait également être de type Ni-Mh ou plomb. Elle est par exemple destinée à alimenter en courant des équipements électriques E2 dits auxiliaires, car non indispensables au 15 fonctionnement minimal du véhicule (hybride) V, comme par exemple ceux qui sont impliqués dans le chauffage et/ou la climatisation de l'habitacle, et surtout elle alimente le moteur électrique M2 ou bien elle est rechargée lors du roulage par une machine électrique. La deuxième batterie B2 est par exemple de type plomb (12 volts ou 20 24 volts). Mais elle pourrait également être de type Li-ion ou Ni-Mh. Elle est par exemple destinée à alimenter en courant des équipements électriques El qui sont indispensables au fonctionnement au moins minimal du véhicule (hybride) V, comme par exemple le démarreur ou l'alterno-démarreur. La troisième batterie B3 est par exemple de type Li-ion, et 25 éventuellement de type multicellulaire. Mais elle pourrait également être de type Ni-Mh ou plomb, ou bien constituée de super condensateurs. Elle est par exemple destinée à alimenter en courant des équipements électriques E3 également dits auxiliaires, comme par exemple certains organes de puissance, des prises électriques, des calculateurs ou des actionneurs 30 électriques. On notera que la présence d'une troisième batterie B3 est notamment utile lorsque l'on veut définir deux sous-parties du réseau d'alimentation électrique embarqué présentant des tensions différentes (comme par exemple 42 volts et 60 volts).
Le véhicule hybride V comprend également un premier convertisseur C1, un deuxième convertisseur C2, et un éventuel troisième convertisseur C3 (lorsqu'il comprend une troisième batterie B3 comme illustré). Le premier convertisseur Cl est par exemple de type AC/DC (courant alternatif / courant continu). Il assure l'interface entre le chargeur de batterie CB et le réseau d'alimentation électrique embarqué (qui fonctionne ici en courant continu) et sert à contrôler directement le rechargement de la première batterie B1, et indirectement le rechargement de la deuxième batterie B2 via le deuxième convertisseur C2 et le rechargement de io l'éventuelle troisième batterie B3 via l'éventuel troisième convertisseur C3. Le deuxième convertisseur C2 est par exemple de type DC/DC (courant continu / courant continu). Il assure l'interface entre le premier convertisseur Cl et la deuxième batterie B2 et sert à contrôler le rechargement de la deuxième batterie B2. 15 Le troisième convertisseur C3 est par exemple de type DC/DC. Il assure l'interface entre le premier convertisseur Cl et la troisième batterie B3 et sert à contrôler le rechargement de la troisième batterie B3. On notera que, comme illustré non limitativement, le troisième convertisseur C3, la première batterie B1 et la troisième batterie B3 peuvent 20 éventuellement partie d'un module batterie MB. Comme illustré non limitativement sur la figure 1, un dispositif de contrôle D, selon l'invention, comprend des moyens de contrôle MC. Un tel dispositif (de contrôle) D peut, par exemple et comme illustré, être implanté dans le calculateur CA qui est ici chargé de contrôler le fonctionnement des 25 batteries B1 à B3. Par conséquent, le dispositif (de contrôle) D est préférentiellement réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques). Mais il pourrait également être réalisé sous la forme d'une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels. Les moyens de contrôle MC sont agencés (ou conçus) pour intervenir 30 chaque fois que le chargeur de batterie CB est couplé à un réseau d'alimentation électrique externe (par exemple le secteur), en vue du rechargement des batteries B1 à B3. Chaque fois qu'un tel couplage survient les moyens de contrôle MC adressent à l'un au moins des convertisseurs Cl à C3 des instructions destinées à contrôler son fonctionnement et donc le rechargement de l'une au moins des batteries B1 à B3. Ce contrôle se fait en quatre phases (i) à (iv) décrites plus loin.
Ces instructions sont calculées en fonction de valeurs en cours de paramètres relatifs au moins aux batteries B1 à B3 et aux convertisseurs Cl à C3, et notamment les états de charge et températures des batteries B1 à B3, les températures des convertisseurs Cl à C3, les puissances maximales (en continu et en transitoire) qui peuvent être débitées par les batteries B1 à B3, et les puissances minimales (en continu et en transitoire) qui peuvent être acceptées par les batteries B1 à B3. On notera que les instructions peuvent se présenter sous la forme de consignes de sens de fonctionnement, de consignes de puissance, de consignes de tension ou de consignes de courant, par exemple.
Dans une phase (i) les moyens de contrôle MC font fonctionner le premier convertisseur Cl à pleine puissance et le deuxième convertisseur C2 à une puissance maximale acceptable par la deuxième batterie B2 afin de recharger au moins cette dernière (B2) jusqu'à l'obtention d'un premier seuil d'énergie stockée S1 (voir figures 2 à 4) qui est propre à permettre le démarrage du moteur thermique Ml. On notera que dans cette phase (i), lorsque la puissance maximale acceptable par la deuxième batterie B2 est inférieure à la puissance totale que peut fournir le premier convertisseur C1, et donc lorsque ce dernier (C1) dispose d'une puissance restante non utilisée, les moyens de contrôle MC peuvent être agencés pour recharger la première batterie B1 avec cette puissance restante disponible. C'est notamment le cas dans les trois exemples non limitatifs d'évolution de l'énergie ES stockée par chacune des trois batteries B1 à B3 en fonction du temps t, qui sont illustrés sur les figures 2 à 4.
On notera que dans ces trois exemples la courbe d'évolution temporelle de l'énergie ES stockée par la première batterie B1 est référencée CE1, la courbe d'évolution temporelle de l'énergie ES stockée par la deuxième batterie B2 est référencée CE2, et la courbe d'évolution temporelle de l'énergie ES stockée par la troisième batterie B3 est référencée CE3. On notera également que dans ces trois exemples la référence P(i) désigne la phase (i), la référence P(ii) désigne la phase (ii), la référence P(iii) désigne la phase (iii), et la référence P(iv) désigne la phase (iv). On notera également que dans ces trois exemples les courbes d'évolution temporelle sont relatives à l'énergie stockée qui est utile au sein de chaque batterie et non pas l'énergie stockée totale. A titre d'exemple non limitatif, le premier seuil 51 peut être choisi égal à environ 60 % de l'énergie utile totale qui peut être stockée dans la deuxième lo batterie B2. On comprendra que cette phase (i) est destinée à charger prioritairement la deuxième batterie B2 en pilotant le deuxième convertisseur C2 à la puissance maximum que la deuxième batterie B2 peut accepter en charge jusqu'à un niveau Si qui va lui permettre d'alimenter suffisamment les 15 équipements électriques El qui sont impliqués dans le démarrage du véhicule V, et éventuellement la première batterie 131 si toute la puissance offerte par le premier convertisseur Cl n'est pas utilisée. Dans une phase (ii) les moyens de contrôle MC font fonctionner le premier convertisseur Cl à pleine puissance afin de recharger la première 20 batterie 131 jusqu'à l'obtention d'un deuxième seuil d'énergie stockée S2 qui est propre à permettre un fonctionnement du véhicule V dans un mode dit hybride non-rechargeable. Il est rappelé que l'on entend ici par « mode hybride non-rechargeable » un mode dans lequel le véhicule V ne consomme que du 25 carburant et dans lequel les états de charge des batteries n'évoluent pas sur de longues durées, et par « mode hybride rechargeable » un mode dans lequel le véhicule V consomme l'énergie des batteries rechargées sur le secteur et (éventuellement) du carburant et dans lequel les états de charge des batteries diminuent. Après une recharge le véhicule V est dans le mode 30 rechargeable, et après un certain temps ou quand il ne reste plus beaucoup d'énergie dans les batteries le véhicule V bascule dans un mode non rechargeable afin de maintenir les états de charge des batteries. On notera que le deuxième seuil S2 est exclusivement relatif à la première batterie B1, alors que le premier seuil Si est exclusivement relatif à la deuxième batterie B2. On comprendra que cette phase (ii) est destinée à charger la première batterie 131 en pilotant le premier convertisseur Cl à puissance maximum jusqu'à ce qu'elle soit en mesure de permettre l'utilisation du mode hybride non-rechargeable qui est la prestation minimale offerte au conducteur. Il faut en effet recharger la première batterie 131 le plus rapidement possible pour être en mesure de l'offrir au conducteur s'il ne dispose que de peu de temps pour recharger son véhicule V sur le secteur.
Dans une phase (iii) les moyens de contrôle MC font fonctionner le premier convertisseur Cl à pleine puissance afin de recharger la première batterie 131 jusqu'à l'obtention d'un troisième seuil d'énergie stockée S3 qui est propre à permettre une récupération de l'énergie de décélération du véhicule V.
On notera que le troisième seuil S3 est exclusivement relatif à la première batterie B1. A titre d'exemple non limitatif, le troisième seuil S3 peut être choisi égal à environ 75 % de l'énergie utile totale qui peut être stockée dans la première batterie B1.
On notera que dans cette phase (iii) les moyens de contrôle MC peuvent être également agencés pour faire fonctionner le deuxième convertisseur C2 à une puissance qui est propre à permettre le maintien de l'énergie stockée dans la deuxième batterie B2 à un niveau qui est sensiblement égal au premier seuil Si.
On comprendra que cette phase (iii) est destinée à charger la première batterie 131 au moyen du premier convertisseur Cl jusqu'à ce que : - le rendement de charge du premier convertisseur Cl ou de la première batterie 131 se dégrade significativement, - ou que l'on franchisse un seuil d'énergie qui est défini comme le niveau à partir duquel la première batterie 131 n'est plus capable d'accepter une puissance de charge supérieure à Y kw (Y kw (kilowatts) étant la puissance minimale estimée comme statistiquement acceptable pour récupérer la majorité de l'énergie des phases de décélération), ou que l'on puisse garder une réserve d'énergie de W kj (kilojoules) pour assurer les récupérations d'énergie en décélération (la valeur de cette réserve d'énergie W peut être définie comme celle qui est jugée statistiquement acceptable pour récupérer la majorité de l'énergie des phases de décélération). Dans une phase (iv) les moyens de contrôle MC font fonctionner le premier convertisseur Cl à pleine puissance et le deuxième convertisseur C2 à une puissance choisie afin de terminer le rechargement des première 131 et l a deuxième B2 batteries. On notera que lorsque le véhicule V comprend, comme illustré non limitativement, un troisième convertisseur C3 (couplé au premier convertisseur C1) et à une troisième batterie B3, la phase (iv) peut se décomposer de différentes manières selon la stratégie envisagée. Trois de 15 ces stratégies sont illustrées non limitativement dans les diagrammes des figures 2 à 4. Dans la première stratégie illustrée dans le diagramme de la figure 2, les moyens de contrôle MC sont agencés pour décomposer la phase (iv) en trois sous-phases SP1 à SP3. 20 Dans une première sous-phase SP1, les moyens de contrôle MC font fonctionner les premier Cl et troisième C3 convertisseurs à pleine puissance afin de recharger la troisième batterie B3 jusqu'à ce que la puissance de charge de cette dernière (B3) devienne inférieure à la puissance disponible au niveau du premier convertisseur C1. 25 On notera que dans cette première sous-phase SP1 les moyens de contrôle MC peuvent être également agencés de manière à, d'une part, provoquer l'utilisation d'une partie de la puissance qui est offerte par le premier convertisseur Cl pour maintenir l'énergie qui est stockée dans la deuxième batterie B2 à un niveau qui est égal au troisième seuil S3, et, 30 d'autre part, faire fonctionner le deuxième convertisseur C2 à une puissance qui est propre à permettre le maintien de l'énergie qui est stockée dans la deuxième batterie B2 à un niveau qui est égal au premier seuil Si. Dans une deuxième sous-phase SP2, les moyens de contrôle MC font fonctionner le premier convertisseur Cl à pleine puissance et le deuxième convertisseur C2 afin de recharger la deuxième batterie B2 jusqu'à ce que la puissance de charge de cette dernière (B2) devienne inférieure à la puissance qui est disponible au niveau du premier convertisseur C1.
En d'autres termes, la charge de la deuxième batterie B2 ne redémarre que lorsque la troisième batterie B3 n'est plus capable d'accepter en charge toute la puissance qui est disponible au niveau du premier convertisseur C1. Les premier Cl et deuxième C2 convertisseurs vont donc charger la deuxième batterie B2 jusqu'à ce que la puissance de charge de la cette dernière (B2) soit inférieure à la puissance qui est disponible au niveau du premier convertisseur C1. On notera que dans cette deuxième sous-phase SP2 les moyens de contrôle MC peuvent être également agencés de manière à, d'une part, faire fonctionner le troisième convertisseur C3 à pleine puissance pour achever de 15 recharger la troisième batterie B3, et, d'autre part, provoquer l'utilisation d'une partie de la puissance qui est offerte par le premier convertisseur Cl pour maintenir l'énergie qui est stockée dans la deuxième batterie B2 à un niveau qui est égal au troisième seuil S3. Dans une troisième sous-phase SP3, les moyens de contrôle MC font 20 fonctionner le premier convertisseur Cl à pleine puissance et le deuxième convertisseur C2 à une puissance maximale acceptable par la deuxième batterie B2 afin de recharger au moins cette deuxième batterie B2 et de terminer de recharger la première batterie B1. On notera que dans cette troisième sous-phase SP3, lorsque le 25 deuxième convertisseur C2 ne consomme pas toute la puissance qui est offerte par le premier convertisseur C1, les moyens de contrôle MC peuvent être également agencés de manière à, d'une part, provoquer l'utilisation d'une partie disponible de la puissance qui est offerte par le premier convertisseur Cl pour augmenter l'énergie qui est stockée dans la deuxième batterie B2, et, 30 d'autre part, faire fonctionner le troisième convertisseur C3 à une puissance qui est propre à permettre le maintien de l'énergie que stocke la troisième batterie B3. On comprendra que dans cette troisième sous-phase SP3 on commence par charger prioritairement la deuxième batterie B2 en pilotant le deuxième convertisseur C2 à la puissance maximale que la deuxième batterie B2 peut accepter en charge. Si le deuxième convertisseur C2 ne consomme pas toute la puissance disponible au niveau du premier convertisseur C1, on finit de charger la première batterie 131 dans la zone qui permet d'assurer la majorité des phases de récupération d'énergie en roulage sinon on maintient le niveau de charge dans la première batterie B1. Dans le même temps on peut maintenir le niveau de charge dans la troisième batterie C3 en pilotant le troisième convertisseur C3 à la puissance nécessaire. On finit ensuite de la charger prioritairement la deuxième batterie B2 en pilotant le deuxième convertisseur C2 à la puissance maximum que la deuxième batterie B2 peut accepter en charge puis on maintient ce niveau. Ensuite, on finit de charger la première batterie 131 dans la zone qui permet d'assurer la majorité des phases de récupération d'énergie en roulage en pilotant le premier 15 convertisseur Cl à la puissance maximale que la première batterie 131 peut accepter en charge. Quand la première batterie 131 est complètement chargée on maintient son niveau de charge. Dans la deuxième stratégie illustrée dans le diagramme de la figure 3, les moyens de contrôle MC sont agencés non seulement pour décomposer la 20 phase (iv) en deux sous-phases SP1 et SP2, mais également pour adapter la phase (iii). Plus précisément, dans la troisième phase (iii) les moyens de contrôle MC peuvent faire fonctionner de façon sensiblement synchrone les deuxième C2 et troisième C3 convertisseurs afin de recharger simultanément les 25 deuxième B2 et troisième B3 batteries. Il est rappelé que dans cette phase (iii), la première batterie 131 est également chargée via le premier convertisseur C1. Par exemple, la puissance de recharge du deuxième convertisseur C2 peut être égale à l'énergie utile de la première batterie 131 divisée par la somme des énergies utiles respectives des première B1, 30 deuxième B2 et troisième B3 batteries. Dans une première sous-phase SP1 de la phase (iv), les moyens de contrôle MC font fonctionner le premier convertisseur Cl à pleine puissance et les deuxième C2 et troisième C3 convertisseurs afin de recharger les deuxième B2 et troisième B3 batteries. Par exemple, la puissance de recharge du troisième convertisseur C3 peut être égale à l'énergie utile de la troisième batterie B3 divisée par la somme des énergies utiles respectives des deuxième B2 et troisième B3 batteries. Dans une deuxième sous-phase SP2 de la phase (iv), les moyens de contrôle MC font fonctionner le premier convertisseur Cl à pleine puissance afin de finir de recharger la première batterie Bl. En d'autres termes, lorsque les deuxième B2 et troisième B3 batteries ne sont plus capables d'accepter la puissance permettant de les charger de façon synchrone, on utilise la puissance restante au niveau du premier convertisseur Cl pour finir de recharger la première batterie 131 (tout en maintenant les niveaux de charge des deuxième B2 et troisième B3 batteries). Dans la troisième stratégie illustrée dans le diagramme de la figure 4, 15 les moyens de contrôle MC sont agencés non seulement pour décomposer la phase (iv) en deux sous-phases SP1 et SP2, mais également pour adapter la phase (iii). Plus précisément, dans la troisième phase (iii) les moyens de contrôle MC peuvent faire également fonctionner le troisième convertisseur C3 afin de 20 recharger la troisième batterie B3. Dans une première sous-phase SP1 de la phase (iv), les moyens de contrôle MC font fonctionner les premier Cl et troisième C3 convertisseurs à pleine puissance afin de recharger la troisième batterie B3 jusqu'à ce que la puissance de charge de cette dernière (B3) devienne inférieure à la puissance 25 qui est disponible au niveau du premier convertisseur C1. Dans une deuxième sous-phase SP2 de la phase (iv), les moyens de contrôle MC font fonctionner le premier convertisseur Cl à pleine puissance et les deuxième C2 et troisième C3 convertisseurs afin de terminer de recharger les première 131, deuxième B2 et troisième B3 batteries.
30 H est important de noter que l'invention peut être également considérée sous l'angle d'un procédé de contrôle, pouvant être notamment mis en oeuvre au moyen d'un dispositif de contrôle D du type de celui décrit ci-avant. Les fonctionnalités offertes par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention étant identiques à celles offertes par le dispositif de contrôle D décrit ci-avant, seule la combinaison de fonctionnalités principales offerte par le procédé est présentée ci-après. Ce procédé de contrôle comprend les quatre phases (i) à (iv) qui ont été décrites précédemment. Il est également important de noter que lorsque la durée de la recharge est très courte, seule la phase (i) peut être réalisée, lorsque la durée de la recharge est courte, seules les phases (i) et (ii) peuvent être réalisées, lorsque la durée de la recharge est moyenne, les phases (i), (ii) et (iii) peuvent l a être réalisées, et lorsque la durée de la recharge est longue, toutes les phases (i) à (iv) peuvent être réalisées. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : elle permet d'assurer le premier démarrage du moteur thermique et donc d'utiliser le véhicule hybride, 15 elle permet de faire fonctionner le véhicule en mode hybride non rechargeable dés le début du roulage et donc de diminuer la consommation de carburant, elle permet de récupérer immédiatement l'énergie de la majorité des décélérations et donc de diminuer la consommation de carburant tout en 20 augmentant l'autonomie électrique, elle permet d'optimiser l'énergie électrique qui est consommée sur le réseau d'alimentation électrique externe (ou secteur), elle permet d'optimiser le vieillissement des batteries, elle permet d'optimiser la gestion thermique du véhicule.
25 L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de contrôle, de calculateur, de véhicule hybride et de procédé de contrôle décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. 30

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif (D) de contrôle du rechargement d'au moins des première (B1) et deuxième (B2) batteries d'un véhicule hybride (V) comportant un moteur thermique (M1), un premier convertisseur (C1) couplé à ladite première batterie (B1), et un deuxième convertisseur (C2) couplé auxdits premier convertisseur (C1) et deuxième batterie (B2), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle (MC) agencés, en cas de couplage dudit la premier convertisseur (C1) à un réseau d'alimentation électrique externe, pour faire fonctionner dans une phase (i) ledit premier convertisseur (C1) à pleine puissance et ledit deuxième convertisseur (C2) à une puissance maximale acceptable par ladite deuxième batterie (B2) afin de recharger au moins ladite deuxième batterie (B2), jusqu'à obtention d'un premier seuil d'énergie stockée 15 propre à permettre le démarrage dudit moteur thermique (M1), puis dans une phase (ii) ledit premier convertisseur (C1) à pleine puissance afin de recharger ladite première batterie (B1) jusqu'à obtention d'un deuxième seuil d'énergie stockée propre à permettre un fonctionnement dudit véhicule dans un mode dit hybride non-rechargeable, puis dans une phase (iii) ledit premier 20 convertisseur (C1) à pleine puissance afin de recharger ladite première batterie (B1), jusqu'à obtention d'un troisième seuil d'énergie stockée propre à permettre une récupération d'une énergie de décélération dudit véhicule, puis dans une phase (iv) ledit premier convertisseur (C1) à pleine puissance et ledit deuxième convertisseur (C2) à une puissance choisie afin de terminer le 25 rechargement desdites première (B1) et deuxième (B2) batteries.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés dans ladite phase (i), lorsque ledit premier convertisseur (C1) dispose d'une puissance restante non utilisée, pour recharger ladite première batterie (B1) avec cette puissance restante 30 disponible.
  3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés dans ladite phase (iii) pour faire fonctionner ledit deuxième convertisseur (C2) à une puissance propre àpermettre le maintien de l'énergie stockée dans ladite deuxième batterie (B2) à un niveau égal audit premier seuil.
  4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'en présence dans ledit véhicule (V) d'un troisième convertisseur (C3) couplé audit premier convertisseur (C1) et à une troisième batterie (B3), lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour décomposer ladite phase (iv) en une première sous-phase, dans laquelle ils font fonctionner lesdits premier (C1) et troisième (C3) convertisseurs à pleine puissance afin de recharger ladite troisième batterie (B3) jusqu'à ce que la puissance de charge de cette dernière (B3) devienne inférieure à la puissance disponible dudit premier convertisseur (C1), une deuxième sous-phase dans laquelle ils font fonctionner ledit premier convertisseur (C1) à pleine puissance et ledit deuxième convertisseur (C2) afin de recharger ladite deuxième batterie (B2) jusqu'à ce que la puissance de charge de cette dernière (B2) devienne inférieure à la puissance disponible dudit premier convertisseur (C1), et une troisième sous-phase dans laquelle ils font fonctionner ledit premier convertisseur (C1) à pleine puissance et ledit deuxième convertisseur (C2) à une puissance maximale acceptable par ladite deuxième batterie (B2) afin de recharger au moins ladite deuxième batterie (B2) et de terminer de recharger ladite première batterie (B1).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés dans ladite première sous-phase pour provoquer l'utilisation d'une partie de la puissance offerte par ledit premier convertisseur (C1) pour maintenir l'énergie stockée dans ladite deuxième batterie (B2) à un niveau égal audit troisième seuil, et pour faire fonctionner ledit deuxième convertisseur (C2) à une puissance propre à permettre le maintien de l'énergie stockée dans ladite deuxième batterie (B2) à un niveau égal audit premier seuil.
  6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés dans ladite deuxième sous-phase pour faire fonctionner ledit troisième convertisseur (C3) à pleine puissance pour achever de recharger ladite troisième batterie (B3), et pour provoquer l'utilisation d'une partie de la puissance offerte par ledit premierconvertisseur (C1) pour maintenir l'énergie stockée dans ladite deuxième batterie (B2) à un niveau égal audit troisième seuil.
  7. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés dans ladite troisième sous- phase, lorsque ledit deuxième convertisseur (C2) ne consomme pas toute la puissance offerte par ledit premier convertisseur (C1), i) pour provoquer l'utilisation d'une partie disponible de la puissance offerte par ledit premier convertisseur (C1) pour augmenter l'énergie stockée dans ladite deuxième batterie (B2), et ii) pour faire fonctionner ledit troisième convertisseur (C3) à une puissance propre à permettre le maintien de l'énergie que stocke ladite troisième batterie (B3).
  8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'en présence dans ledit véhicule (V) d'un troisième convertisseur (C3) couplé audit premier convertisseur (C1) et à une troisième batterie (B3), lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés dans ladite phase (iii) pour faire également fonctionner de façon sensiblement synchrone lesdits deuxième (C2) et troisième (C3) convertisseurs afin de recharger lesdites deuxième (B2) et troisième (B3) batteries.
  9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour décomposer ladite phase (iv) en une première sous-phase, dans laquelle ils font fonctionner ledit premier convertisseur (C1) à pleine puissance et lesdits deuxième (C2) et troisième (C3) convertisseurs afin de recharger lesdites deuxième (B2) et troisième (B3) batteries, et une deuxième sous-phase dans laquelle ils font fonctionner ledit premier convertisseur (C1) à pleine puissance afin de finir de recharger ladite première batterie (B1).
  10. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'en présence dans ledit véhicule (V) d'un troisième convertisseur (C3) couplé audit premier convertisseur (C1) et à une troisième batterie (B3), lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés dans ladite phase (iii) pour faire également fonctionner ledit troisième convertisseur (C3) afin de recharger ladite troisième batterie (B3).
  11. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesditsmoyens de contrôle (MC) sont agencés pour décomposer ladite phase (iv) en une première sous-phase, dans laquelle ils font fonctionner lesdits premier (C1) et troisième (C3) convertisseurs à pleine puissance afin de recharger ladite troisième batterie (B3) jusqu'à ce que la puissance de charge de cette dernière (B3) devienne inférieure à la puissance disponible dudit premier convertisseur (C1), et une deuxième sous-phase dans laquelle ils font fonctionner ledit premier convertisseur (C1) à pleine puissance et lesdits deuxième (C2) et troisième (C3) convertisseurs afin de terminer de recharger lesdites première (B1), deuxième (B2) et troisième (B3) batteries.
  12. 12. Calculateur (CA) pour un véhicule hybride (V) comportant un moteur thermique (M1), au moins un moteur électrique (M2), au moins des première (B1) et deuxième (B2) batteries rechargeables sur un réseau d'alimentation électrique externe, un premier convertisseur (C1) couplé à ladite première batterie (B1), et un deuxième convertisseur (C2) couplé auxdits premier convertisseur (C1) et deuxième batterie (B2), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de contrôle (D) selon l'une des revendications précédentes.
  13. 13. Véhicule hybride (V) comportant un moteur thermique (M1), au moins un moteur électrique (M2), au moins des première (B1) et deuxième (B2) batteries rechargeables sur un réseau d'alimentation électrique externe, un premier convertisseur (C1) couplé à ladite première batterie (B1), et un deuxième convertisseur (C2) couplé auxdits premier convertisseur (C1) et deuxième batterie (B2), caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur (CA) selon la revendication 12.
  14. 14. Procédé de contrôle du rechargement d'au moins des première (B1) et deuxième (B2) batteries d'un véhicule hybride (V) comportant un moteur thermique (M1), un premier convertisseur (C1) couplé à ladite première batterie (B1), et un deuxième convertisseur (C2) couplé auxdits premier convertisseur (C1) et deuxième batterie (B2), caractérisé en ce qu'il comprend, en cas de couplage dudit premier convertisseur (C1) à un réseau d'alimentation électrique externe, une phase (i) consistant à faire fonctionner ledit premier convertisseur (C1) à pleine puissance et ledit deuxième convertisseur (C2) à une puissance maximale acceptable par ladite deuxième batterie (B2) afin de recharger au moins ladite deuxième batterie (B2), jusqu'àobtention d'un premier seuil d'énergie stockée propre à permettre le démarrage dudit moteur thermique (MI), puis une phase (ii) consistant à faire fonctionner ledit premier convertisseur (Cl) à pleine puissance afin de recharger ladite première batterie (131) jusqu'à obtention d'un deuxième seuil d'énergie stockée propre à permettre un fonctionnement dudit véhicule dans un mode dit hybride non-rechargeable, puis une phase (iii) consistant à faire fonctionner ledit premier convertisseur (CI) à pleine puissance afin de recharger ladite première batterie (131), jusqu'à obtention d'un troisième seuil d'énergie stockée propre à permettre une récupération d'une énergie de io décélération dudit véhicule, puis une phase (iv) consistant à faire fonctionner ledit premier convertisseur (CI) à pleine puissance et ledit deuxième convertisseur (C2) à une puissance choisie afin de terminer le rechargement desdites première (131) et deuxième (B2) batteries.
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