FR2990079A1

FR2990079A1 - Circuit electrique d'un vehicule automobile a plusieurs stockeurs d'electricite

Info

Publication number: FR2990079A1
Application number: FR1253805A
Authority: FR
Inventors: Raphael Comte; Abdeslam Belkhiri; Bernard Boucly
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2013-11-01
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: FR2990079B1

Abstract

L'invention concerne un circuit électrique (1) d'un véhicule automobile comprenant au moins deux stockeurs d'électricité (4, 5, 6) et un générateur (3) adapté à produire une puissance totale de recharge destinée à recharge l'ensemble des stockeurs (4, 5, 6). Selon l'invention, le circuit électrique (1) comprend un dispositif de gestion (10) adapté à définir, pour chaque stockeur (4, 5, 6), un coefficient de recharge définissant la proportion de la puissance totale de recharge affectée à chaque stockeur (4, 5, 6).

Description

CIRCUIT ELECTRIQUE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE A PLUSIEURS STOCKEURS D'ELECTRICITE [0001] L'invention concerne un circuit électrique d'un véhicule automobile comportant plusieurs stockeurs d'électricité ainsi qu'un procédé de recharge de tels stockeurs. [0002] On connaît un circuit électrique d'un véhicule automobile comprenant au moins deux stockeurs d'électricité et un générateur adapté à produire une puissance totale de recharge destinée à recharge l'ensemble des stockeurs.

Dans les circuits connus, la puissance totale de recharge correspond à la différence entre la puissance pouvant être produite par le générateur et la puissance utilisée par les différents organes électriques du réseau de bord. Cette puissance totale de recharge peut ainsi être utilisée pour recharger les stockeurs du circuit. [0003] Cependant il n'y a pas de stratégie de recharge des stockeurs. [0004] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients, et notamment à réaliser un circuit permettant une optimisation des transferts énergétiques entre le générateur et les stockeurs de façon à réduire la consommation de carburant du véhicule électrique, tout en garantissant les mêmes prestations électriques du véhicule ainsi qu'un bon état de santé des stockeurs. [0005] Selon un premier aspect, l'invention porte sur un circuit électrique d'un véhicule automobile comprenant au moins deux stockeurs d'électricité et un générateur adapté à produire une puissance totale de recharge destinée à recharge l'ensemble des stockeurs, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de gestion adapté à définir, pour chaque stockeur, un coefficient de recharge définissant la proportion de la puissance totale de recharge affectée à chaque stockeur. [0006] Ainsi, en affectant un coefficient de recharge à chaque stockeur d'énergie et en faisant varier ce coefficient en fonction de la charge des stockeurs, il est possible d'améliorer les rendements des transferts électriques et de garantir un bon état de santé de chaque stockeur. [0007] Selon un premier mode de réalisation du premier aspect, le dispositif de gestion est adapté à déterminer un nombre de stockeur prioritaire dont la charge est inférieure à une valeur minimale propre et à affecter une valeur nulle au coefficient de recharge de chaque stockeur non prioritaire. Ceci permet de concentrer la puissance totale de recharge sur les stockeurs prioritaires, s'il y en a, et donc d'accélérer leur recharge. [0008] Selon un second mode de réalisation du premier aspect, le dispositif de gestion est adapté à déterminer, quand au moins deux stockeurs sont prioritaires, celui dont la priorité est la plus élevée et à affecter une valeur nulle au coefficient de recharge de chaque autre stockeur prioritaire. Dans ce cas chaque stockeur non prioritaire étant aussi affecté d'une valeur nulle de coefficient de recharge, ceci permet d'affecter toute la puissance totale de recharge sur un unique stockeur quand il existe dans le circuit électrique un stockeur dont la recharge est urgente. [0009] Selon un troisième mode de réalisation du premier aspect, en l'absence de stockeur prioritaire, le dispositif de gestion est adapté à déterminer pour chaque stockeur un coefficient de recharge en fonction de la nature, de l'état et du rôle de chaque stockeur. [0010] Selon un quatrième mode de réalisation du premier aspect, le circuit électrique comprend, pour chaque stockeur, un dispositif de pilotage, chaque dispositif de pilotage étant adapté à piloter la recharge du stockeur correspondant en fonction d'une consigne de recharge déterminée par le dispositif de gestion. [0011] Selon un cinquième mode de réalisation du premier aspect, le dispositif de gestion est adapté à affecter à chaque dispositif de pilotage d'un stockeur prioritaire une consigne de recharge non nulle quelle que soit la phase de vie d'un moteur du véhicule. [0012] Selon un sixième mode de réalisation du premier aspect, le dispositif de gestion est adapté à affecter à chaque dispositif de pilotage d'un stockeur non prioritaire une consigne de recharge non nulle quand la phase de vie d'un moteur du véhicule n'est pas une phase d'injection, et une consigne de recharge nulle quand le moteur est en phase d'injection. [0013] Selon un septième mode de réalisation du premier aspect, le dispositif de gestion est adapté à définir pour chaque dispositif de pilotage une consigne de recharge comprenant une consigne de tension et une consigne d'intensité de courant indépendantes l'une de l'autre. [0014] Selon un huitième mode de réalisation du premier aspect, le dispositif de gestion comprend un limiteur adapté à limiter les consignes d'intensité de courant et de tension de chaque dispositif de pilotage à une valeur maximale de sécurité liée à l'état du stockeur correspondant. [0015] Selon un second aspect, la présente invention concerne un procédé de la recharge de stockeurs d'un circuit électrique d'un véhicule automobile par un générateur produisant une puissance totale de recharge affectée à la recharge de l'ensemble des stockeurs, caractérisé en ce qu'à chaque stockeur est affectée une proportion de la puissance totale de recharge déterminée en fonction de l'état de chaque stockeur. [0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente un circuit électrique d'un véhicule automobile ; - la figure 2 représente une courbe, pour une température donnée, du coefficient de recharge d'un stockeur en fonction de sa charge ; - la figure 3 représente schématiquement le procédé de recharge des stockeurs ; et - la figure 4 illustre la détermination dynamique des consignes et coefficients de recharge de chaque stockeur. [0017] Un véhicule automobile comprend un circuit électrique 1 comprenant l'ensemble des dispositifs électriques du véhicule. [0018] Le circuit électrique 1 comprend un réseau de bord 2 qui comprend les différents organes consommateurs d'électricité du véhicule, un générateur3 qui est adapté à alimenter le réseau de bord 2, et trois stockeurs 4, 5, 6 qui sont adaptés à être rechargés par le générateur 3 et à alimenter le réseau de bord 2. Le générateur 3 peut être un alternateur, un alterno-démarreur, un convertisseur de courant continu... Chaque stockeur 4, 5, 6 peut être une batterie au plomb un condensateur... [0019] Le circuit électrique 1 comprend également, pour chaque stockeur 4, 5, 6, un dispositif de pilotage 7, 8, 9. Chaque dispositif de pilotage 7, 8, 9 isole le stockeur 4, 5, 6 correspondant du reste du circuit électrique 1 et est adapté à piloter la recharge de ce stockeur 4, 5, 6 correspondant en fonction d'une consigne de puissance de recharge. La consigne de puissance de recharge est de préférence le résultat du produit d'une consigne de tension et d'une consigne d'intensité, les consignes de tension et d'intensité étant indépendantes l'une de l'autre. [0020] Le circuit électrique 1 comprend également un dispositif de gestion 10 qui permet de gérer la recharge de chacun des stockeurs 4, 5, 6 en déterminant les consignes de puissance de chaque dispositif de pilotage 7, 8, 9. Le dispositif de gestion 10 reçoit des informations des différents composants du circuit électrique 1 (du réseau de bord 2 et de ses différents composants, du générateur 3, des stockeurs 4, 5, 6 et des dispositifs de pilotage 6, 7, 8) et d'un dispositif de collecte de données extérieures 11 (la vitesse et l'accélération du véhicule, le régime du moteur...). [0021] Selon l'invention, le dispositif de gestion 10 est adapté à définir pour chaque stockeur 4, 5, 6 un coefficient de recharge définissant la proportion de la puissance totale de recharge produite par le générateur 3 affectée à chacun des stockeurs 4, 5, 6. Ainsi, la consigne de puissance de recharge d'un stockeur est égale au produit de la puissance totale de recharge produite par le générateur 3 par le coefficient de recharge de ce stockeur, la puissance totale de recharge produite par le générateur 3 étant la puissance totale produite par ce dernier diminuée de la puissance consommée par le réseau de bord 2. La somme des coefficients de recharge est égale à 1. [0022] Les coefficients de recharge des stockeurs sont déterminés de façon dynamique et évoluent en fonction de la situation de vie du véhicule. De cette façon, il est possible d'améliorer de façon importante l'efficacité des transferts électriques [0023] De préférence, le dispositif de gestion 10 prend en compte, pour la détermination de chaque coefficient de recharge, la puissance totale de recharge pouvant être produite par le générateur 3 et l'état de chaque stockeur 4, 5, 6. L'état de chaque stockeur 4, 5, 6 peut être caractérisée par différents paramètres tels que sa nature (batterie au plomb, super-condensateur...), sa capacité, son niveau de charge, sa température, son état de vieillissement, son aptitude à être rapidement rechargée, s'il s'agit d'un stockeur typé puissance (à recharge rapide) ou typé énergétique (à recharge lente), son utilisation au sein du véhicule... [0024] De préférence, le dispositif de gestion 10 détermine si au moins un des stockeurs 4, 5, 6 est dans un étant nécessitant une recharge prioritaire.

Cette détermination peut se faire en fonction des paramètres définissant l'état de chaque stockeur 4, 5, 6. Ainsi, il est possible de considérer qu'un stockeur est prioritaire si sa charge est inférieure à une valeur minimale propre (chaque stockeur pouvant avoir sa propre valeur minimale). En présence d'au moins un stockeur prioritaire, le dispositif de gestion 10 affecte une valeur nulle au coefficient de recharge de chaque stockeur non prioritaire afin d'accélérer la recharge des stockeurs prioritaires. [0025] Egalement de préférence, si le dispositif de gestion 10 détermine l'existence d'au moins deux stockeurs prioritaire, il détermine parmi ces stockeurs prioritaires celui dont la recharge est la plus urgente. Cette détermination peut également se faire en fonction des paramètres définissant l'état de chaque stockeur (par exemple la charge du stockeur ou la rapidité à être rechargée). Dans ce cas, le stockeur le plus urgent se voit affecter d'un coefficient de recharge égal à 1 (ce qui implique que l'autre (ou les autres) stockeur(s) prioritaire(s) ont un coefficient de recharge nul). Le fait de recharger un seul stockeur prioritaire à la fois peut être plus efficace que le fait de recharger deux stockeurs prioritaires en même temps. [0026] Par ailleurs, le dispositif de gestion 10 peut également tenir compte de la phase de vie du moteur. Ainsi, de préférence, la consigne de puissance de chaque dispositif de gestion 7, 8, 9 peut être nulle pour chaque stockeur non prioritaire quand le moteur n'est pas en phase de récupération d'énergie gratuite. De même la consigne de puissance du (ou des) stockeur(s) prioritaire(s) peut être considérée comme non nulle quelle que soit la phase de vie du moteur. [0027] Comme illustré à la figure 2, le coefficient de recharge K d'un stockeur peut être considéré comme étant essentiellement dépendante de la charge de ce dernier (la courbe de la figure 2 est celle correspondant à une température donnée du stockeur). Ainsi, dans le cas d'une batterie au plomb, tant que la charge est inférieure à une valeur minimale °min, la batterie est considérée comme prioritaire et se voit affecter du coefficient de recharge K égal à 1. Une fois la valeur minimale Qmin atteinte, le coefficient décroît. Quand la charge atteint la valeur nominale Qnom de charge de la batterie, le coefficient de recharge K est égal à 0. Dans le présent exemple, il existe une valeur de charge intermédiaire Qint divisant la variation du coefficient de recharge K en fonction de la charge en deux portions à taux de variation différents. [0028] Evidemment, les circonstances peuvent moduler ces règles d'affectation de la valeur du coefficient de recharge K en fonction de la charge Q. Ainsi, le coefficient de recharge K peut être égal à 0 même si la charge est inférieure à la valeur minimale Qmin si un autre stockeur est considéré comme étant prioritaire. De même, si la charge est supérieure à la valeur minimale Qmim le coefficient de recharge K peut être égal à 0 si un stockeur est considéré comme prioritaire. Enfin, le coefficient de recharge K peut être non nul même si la charge est supérieure à la valeur nominale Qnom si tous les autres stockeurs (ou certains d'entre eux, selon leur nature) sont chargés (à 100% ou au moins à leur taux nominal). [0029] La figure 3 illustre le procédé de recharge conforme à la présente invention. [0030] Le bloc 12 correspond à un état pendant lequel le procédé de recharge n'est pas activé. [0031] Le bloc 13 correspond à la porte d'entre du procédé de recharge. Dès que le procédé est initialisé (par exemple par la réalisation d'un événement particulier), le bloc 14 est activé. [0032] Le bloc 14 correspond à une étape préalable de détermination des paramètres permettant de définir les coefficients de recharge ainsi que certaines caractéristiques physiques liées à la nature de chaque stockeur, telles que la tension maximale de recharge et les intensités de courant maximales de recharge et de décharge (en fonction de la température du stockeur correspondant). [0033] Le bloc 15 correspond à la détermination de la présence d'un stockeur dans un état prioritaire de recharge. Dans l'affirmative, le procédé se déroule conformément au bloc 16 ; dans la négative, conformément au bloc 17. [0034] Le bloc 16 correspond à la phase de recharge d'un stockeur prioritaire. Cette phase a lieu tant qu'un stockeur répond aux critères le qualifiant de stockeur à recharger en priorité. Dans le présent exemple, cette phase de recharge a lieu même pendant les phases d'injection de carburant dans le moteur. Durant cette phase, seul le stockeur prioritaire est rechargé (son coefficient de recharge est égal à 1). Les contraintes de la recharge du stockeur prioritaire sont d'une part les tensions et intensité de courant maximales supportables pour le stockeur, et, d'autre part, la puissance totale de recharge pouvant être fournie par le générateur 3. [0035] Le bloc 17 correspond à la phase de recharge en l'absence de stockeur prioritaire. Dans le présent exemple, cette phase de recharge est conditionnée à la phase de vie du moteur. Quand le moteur n'est pas en phase d'injection, les stockeurs sont rechargés conformément à des consignes définies par le dispositif de gestion 10, pondérées par les coefficients de recharge (cf. bloc 18). Au contraire, quand le moteur est en phase d'injection, les recharges des différents stockeurs sont arrêtées et les consignes sont à 0 cf. bloc 19). [0036] La figure 4 représente le processus d'évolution dynamique des coefficients de recharge des différents stockeurs. [0037] Le bloc 20 correspond à la définition d'une première série de paramètres en fonction de données sur le véhicule (vitesse, accélération), sur le mode de fonctionnement du générateur et la puissance totale de recharge pouvant être fournie par ce dernier ainsi que sur l'état des stockeurs (charge, vieillissement, température). Cette première série de paramètres permet de définir la puissance totale de recharge fournie par le générateur 3. [0038] Le bloc 21 correspond à la définition d'une seconde série de paramètres en fonction de la puissance totale de recharge fournie par le générateur 3 déterminée par le bloc 20 et l'intensité de recharge de chaque stockeur 4, 5, 6. Cette seconde série de données permet de définir les coefficients de recharge des stockeurs 4, 5, 6. [0039] Le bloc 22 est un limiteur qui limite les consignes de recharge de chaque stockeur 4, 5, 6 en fonction des tensions et intensités maximales pouvant être supportées par chaque stockeur. [0040] Le bloc 23 correspond à la détermination des tensions et intensités maximales de recharge de chacun des stockeurs en fonction notamment de leur charge, de leur température et de leur vieillissement. Ce bloc fournit les données au limiteur 22. [0041] Ainsi, selon l'invention, la part de la puissance de recharge de chaque stockeur évolue dans le temps en fonction du niveau de charge des différents stockeurs, ces niveaux de charge évoluant eux-mêmes en fonction de la puissance de recharge transmise à chaque stockeur conformément aux consignes et aux coefficients de recharge.

Claims

REVENDICATIONS1. Circuit électrique (1) d'un véhicule automobile comprenant au moins deux stockeurs d'électricité (4, 5, 6) et un générateur (3) adapté à produire une puissance totale de recharge destinée à recharge l'ensemble des stockeurs (4, 5, 6), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de gestion (10) adapté à définir, pour chaque stockeur (4, 5, 6), un coefficient de recharge définissant la proportion de la puissance totale de recharge affectée à chaque stockeur (4, 5, 6).
2. Circuit électrique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de gestion (10) est adapté à déterminer un nombre de stockeur prioritaire dont la charge est inférieure à une valeur minimale propre (Qmin) et à affecter une valeur nulle au coefficient de recharge de chaque stockeur non prioritaire.
3. Circuit électrique (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de gestion (10) est adapté à déterminer, quand au moins deux stockeurs sont prioritaires, celui dont la priorité est la plus élevée et à affecter une valeur nulle au coefficient de recharge de chaque autre stockeur prioritaire.
4. Circuit électrique (1) selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que, en l'absence de stockeur prioritaire, le dispositif de gestion (10) est adapté à déterminer pour chaque stockeur (4, 5, 6) un coefficient de recharge en fonction de la nature, de l'état et du rôle de chaque stockeur.
5. Circuit électrique (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque stockeur (4, 5,
6), un dispositif de pilotage (7, 8, 9), chaque dispositif de pilotage (7, 8, 9) étant adapté à piloter la recharge du stockeur correspondant (4, 5, 6) en fonction d'une consigne de recharge déterminée par le dispositif de gestion (10). 6. Circuit électrique (1) selon la revendication 5 dépendante de l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de gestion (10) est adapté à affecter à chaque dispositif de pilotage (7, 8, 9) d'un stockeur prioritaire une consigne de recharge non nulle quelle que soit la phase de vie d'un moteur du véhicule.
7. Circuit électrique (1) selon l'une des revendications 5 et 6 dépendantes de l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de gestion (10) est adapté à affecter à chaque dispositif de pilotage (7, 8, 9) d'unstockeur non prioritaire une consigne de recharge non nulle quand la phase de vie d'un moteur du véhicule n'est pas une phase d'injection, et une consigne de recharge nulle quand le moteur est en phase d'injection.
8. Circuit électrique (1) selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de gestion (10) est adapté à définir pour chaque dispositif de pilotage (7, 8,
9) une consigne de recharge comprenant une consigne de tension et une consigne d'intensité de courant indépendantes l'une de l'autre. 9. Circuit électrique (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de gestion (10) comprend un limiteur (22) adapté à limiter les consignes d'intensité et de tension de chaque dispositif de pilotage (7, 8, 9) à une valeur maximale de sécurité liée à l'état du stockeur correspondant.15