FR2992488A1 - Procede de gestion de la charge et decharge d'au moins deux stockeurs d'electricite d'un vehicule automobile - Google Patents

Procede de gestion de la charge et decharge d'au moins deux stockeurs d'electricite d'un vehicule automobile Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de gestion de la recharge d'au moins deux stockeurs d'électricité (4) d'un véhicule automobile qui comporte un réseau de bord (2), chaque stockeur (4) étant relié au réseau de bord (2) par un convertisseur continu - continu (5) réversible élévateur et abaisseur qui lui est propre et auquel est associé une consigne de puissance de recharge du stockeur (4) correspondant. Selon l'invention, la consigne de puissance de recharge de chaque stockeur (4) est proportionnelle à une somme de paramètres unitaires de variables d'état de ce stockeur (4), le paramètre unitaire d'une variable d'état pour un stockeur (4) étant représentatif à la fois de l'importance de cette variable d'état par rapport aux autres variables d'état et de l'importance de ce stockeur (4) par rapport aux autres stockeurs pour cette variable d'état.

Description

9924 88 1 PROCEDE DE GESTION DE LA CHARGE ET DECHARGE D'AU MOINS DEUX STOCKEURS D'ELECTRICITE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE [1] L'invention concerne un procédé de gestion de la charge et décharge d'au moins deux stockeurs d'électricité d'un véhicule automobile. [2] On connaît un procédé de pilotage de l'état de charge d'au moins deux stockeurs d'un véhicule automobile qui comporte un réseau de bord, stockeur étant relié au réseau de bord par un convertisseur continu - continu réversible élévateur et abaisseur qui lui est propre et auquel est associé une consigne de puissance de charge ou de décharge du stockeur correspondant. Dans un tel procédé de l'art antérieur, la gestion du transfert énergétique de chaque stockeur est faite individuellement. De ce fait, un tel procédé ne permet pas d'optimiser les transferts énergétiques : un stockeur captant une grande part de l'énergie le fait au détriment des autres stockeurs, sans tenir compte de l'importance relative des stockeurs. [3] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. [4] Selon un premier aspect, l'invention porte sur un procédé de gestion de la recharge d'au moins deux stockeurs d'électricité d'un véhicule automobile qui comporte un réseau de bord, chaque stockeur étant relié au réseau de bord par un convertisseur continu - continu réversible élévateur et abaisseur qui lui est propre et auquel est associé une consigne de puissance de recharge du stockeur correspondant, caractérisé en ce que la consigne de puissance de charge ou de décharge de chaque stockeur est proportionnelle à une somme de paramètres unitaires de variables d'état de ce stockeur, le paramètre unitaire d'une variable d'état pour un stockeur étant représentatif à la fois de l'importance de cette variable d'état par rapport aux autres variables d'état et de l'importance de ce stockeur par rapport aux autres stockeurs pour cette variable d'état. [5] Ainsi, il est possible d'optimiser la répartition de la puissance disponible pour recharger l'ensemble des stockeurs du fait que chaque consigne de puissance tient compte de l'ordre d'importance des différentes variables d'état des stockeurs et de l'importance relative des différents stockeurs. [6] Selon un premier mode de réalisation du premier aspect de la présente invention, la consigne de puissance de recharge de chaque stockeur est égale au produit entre, d'une part, la puissance disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs, et, d'autre part, le rapport de la somme des paramètres unitaires des variables d'état de ce stockeur sur une somme de premiers éléments représentant l'importance d'une variable d'état par rapport aux autres variables d'état. [7] Selon un second mode de réalisation du premier aspect de la présente invention, chaque paramètre unitaire d'une variable d'état pour un stockeur est égal au produit entre, d'une part, un premier élément représentant l'importance de cette variable d'état par rapport aux autres variables d'état, et, d'autre part un second élément représentant valeur l'importance de ce stockeur par rapport aux autres stockeurs pour cette variable d'état. [8] Selon un troisième mode de réalisation du premier aspect de la présente invention, le premier élément représentant l'importance d'une variable d'état par rapport aux autres variables est un coefficient de pondération. [9] Selon un quatrième mode de réalisation du premier aspect de la présente invention, la valeur du coefficient de pondération affecté à une variable d'état est la même pour tous les stockeurs. [0010] Selon un cinquième mode de réalisation du premier aspect de la présente invention, le second élément représentant l'importance d'un stockeur par rapport aux autres stockeurs pour une variable d'état est le rapport de la valeur de cette variable d'état pour ce stockeur sur une somme des valeurs de cette variable d'état de tous les stockeurs. [0011] Selon un second aspect, la présente invention concerne un procédé de pilotage de l'état de charge d'au moins deux stockeurs d'électricité d'un véhicule automobile, à chaque stockeur étant associée une variable de priorisation dont la valeur comparée à un seuil de priorisation qui est propre à ce stockeur permet de déterminer l'aspect prioritaire de la recharge de ce dernier, caractérisé en ce que, en présence d'au moins un stockeur prioritaire, la puissance disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs est répartie sur l'ensemble des stockeurs prioritaires, et, en absence de stockeur prioritaire, chaque stockeur est rechargé conformément au premier aspect de la présente invention. [0012] Selon un premier mode de réalisation du second aspect de la présente invention, en présence d'au moins un stockeur prioritaire, le rapport de la consigne de puissance de recharge de chaque convertisseur associé à un stockeur prioritaire sur la puissance disponible pour la recharge de tous les stockeurs est égal au rapport d'un indice représentant l'importance de la priorité de la recharge de ce stockeur sur la somme des indices des différents stockeurs prioritaires. [0013] Selon un second mode de réalisation du second aspect de la présente invention, l'indice représentant l'importance de la priorité de la recharge d'un stockeur prioritaire est égal au rapport de l'écart entre la valeur de la variable de priorisation de ce stockeur et le seuil de priorisation correspondant, sur ce seuil de priorisation. [0014] Selon un troisième mode de réalisation du second aspect de la présente invention, la puissance disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs prioritaires est égale à la somme, d'une part, de la puissance provenant du générateur disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs et, d'autre part, de la puissance disponible provenant de chaque stockeur non prioritaire. [0015] Selon un quatrième mode de réalisation du second aspect de la présente invention, en présence d'au moins un stockeur prioritaire et d'au moins un stockeur non prioritaire, la consigne de puissance de décharge de chaque convertisseur associé à un stockeur non prioritaire est proportionnelle à l'écart entre la valeur de la variable de priorisation de ce stockeur non prioritaire et le seuil de priorisation correspondant. [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 schématiquement un circuit électrique d'un véhicule automobile ; - la figure 2 est un schéma illustrant le temps de charge de quatre stockeurs en utilisant un procédé de gestion de charge de l'art antérieur ; et - la figure 3 est schéma similaire à la figure 2, le procédé utilisé étant conforme à la présente invention. [0017] L'invention se rapport à un circuit électrique 1 d'un véhicule automobile, le circuit électrique comprenant un réseau de bord 2, un générateur d'électricité 3 adapté à produire de l'énergie pour alimenter le réseau de bord 2, et au moins deux stockeurs d'électricité 4 (ici, trois) via un convertisseur continu - continu réversible abaisseur et élévateur. Le générateur d'électricité 3 peut être, par exemple, un alternateur ou un alternodémarreur. [0018] Chaque stockeur d'électricité 4 est adapté à fournir de l'électricité au réseau de bord 2 et à être alimenté en électricité par le générateur 3. Un stockeur d'électricité peut être, par exemple, une batterie au plomb, une batterie lithium-ion ou un super-condensateur. Chaque stockeur 4 est défini par des paramètres mesurables, tels que la charge, la température, la tension, le vieillissement..., ces paramètres pouvant être communs à tous les stockeurs 4 quelle que soit leur technologie, ou spécifiques à certaines technologies. [0019] A partir de ces paramètres mesurables, il est possible de réaliser des variables d'état Vétat,i qui permettent de quantifier des propriétés ne pouvant être mesurées directement, i étant un chiffre permettant d'identifier chaque variable d'état. De telles variables d'état Vétat,i peuvent être la réserve de charge disponible, le rendement de la charge, le niveau d'endommagement, la 2 992 4 88 4 capabilité, etc. (par exemple la capabilité est Vétati , le rendement est Vétat,2...). Il est ainsi possible d'avoir des variables d'état Vétat,i communes pour tous les stockeurs, quelle que soit leur technologie. [0020] Également à partir des paramètres mesurables, il est possible de 5 choisir (ou réaliser) une variable de priorisation Vprio dont la valeur, comparée à un seuil de priorisation Sprio, permet de définir si la charge du stockeur 4 correspondant est prioritaire. Tant la variable de priorisation Vprio que le seuil de priorisation Sprio peuvent être spécifique pour chaque stockeur, ce qui permet de mettre en comparaison des stockeurs 4 de technologies différentes.
10 Typiquement, la variable de priorisation Vprio est, selon la technologie du stockeur 4, soit l'état de charge, soit la tension de charge. Le seuil de priorisation Sprio peut être spécifique à chaque stockeur 4 en tenant compte notamment de sa technologie et de son utilisation dans le véhicule automobile. [0021] Chaque stockeur 4 est relié au reste du circuit électrique 1 par un 15 convertisseur continu - continu réversible élévateur et abaisseur 5 qui lui est propre et qui permet de contrôler la recharge, la décharge ou le maintien constant de la charge du stockeur 4 correspondant. Typiquement, chaque convertisseur 5 est piloté à partir d'une consigne de puissance Pstockeur dont la valeur est déterminée par un unique dispositif de pilotage 6 en fonction de la 20 situation de vie du véhicule. Ainsi, selon la valeur affectée à la consigne de puissance Pstockeur (qui est en général définie par le produit d'une consigne de tension et d'une consigne d'intensité indépendantes l'une de l'autre) d'un convertisseur 5, il est possible de contrôler le stockeur 4 correspondant. [0022] Le dispositif de pilotage 6 est relié notamment au réseau de bord 2, 25 au générateur 3, aux stockeurs 4, aux convertisseurs 5 et à différents éléments électriques permettant de connaître l'état du véhicule (régime du moteur, vitesse du véhicule...). [0023] La présente invention est un procédé de pilotage de l'état de charge de chacun des stockeurs 4 basé sur une détermination dynamique de la 30 consigne de puissance Pstockeur des différents convertisseurs 5 associés aux stockeurs 4. [0024] Le procédé de pilotage comprend deux procédés de gestion de recharge des stockeurs 4 qui sont utilisés alternativement selon qu'au moins un stockeur 4 doit être rechargé prioritairement ou non, un stockeur 4 étant 35 qualifié de prioritaire si la valeur de sa variable de priorisation Vprio est inférieure à son seuil de priorisation Sprio. [0025] En présence d'au moins un stockeur 4 prioritaire, la puissance disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs Pdispo est répartie sur l'ensemble des stockeurs 4 prioritaires. [0026] En présence d'au moins un stockeur 4 prioritaire, le rapport de la consigne de puissance de recharge de chaque convertisseur 5 qui est associé à un stockeur 4 prioritaire Pstockeurprio sur la puissance disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs prioritaires Pt:lisp° est égal au rapport d'un indice Iprio représentant l'importance de la priorité de la recharge de ce stockeur 4 prioritaire sur la somme des indices Iprio représentant l'importance de la priorité de la recharge des différents stockeurs 4 prioritaires. Dans le présent mode de réalisation, l'indice Iprio représentant l'importance de la priorité de la recharge d'un stockeur 4 prioritaire est égal au rapport de l'écart entre la valeur de la variable de priorisation de ce stockeur prioritaire et le seuil de priorisation correspondant, sur ce seuil de priorisation. [0027] D'où la formule suivante donnant la valeur de la consigne de puissance d'un stockeur 4 prioritaire : - = - p 0 p 170 P stockeur prto P chspoX S p170 z cprio- V p 0 ) S - stockeurs prio prit [0028] Par ailleurs, la puissance disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs prioritaires Pt:lisp° est égale à la somme, d'une part, de la puissance Pgéné disponible provenant du générateur 3 compte tenu de la consommation électrique du réseau de bord 2, et, d'autre part, la somme des puissances Pstockeurnonprio pouvant être fournies par chacun des stockeurs 4 non prioritaires. Il est également possible de ne pas utiliser la puissance disponible des stockeurs non prioritaires ou de certains d'entre eux. [0029] II est ainsi possible d'avoir des consignes de charge pour certains stockeurs, et des consignes de décharge pour d'autres stockeurs. Il est également possible, dans le cas où la totalité de la puissance provenant du générateur 3 est utilisée pour alimenter le réseau de bord 2, de recharger les stockeurs prioritaires en utilisant uniquement les stockeurs 4 non prioritaires. [0030] Dans le présent mode de réalisation, la consigne de puissance de décharge Pstockeurnonpri° de chaque convertisseur 5 associé à un stockeur 4 non prioritaire est proportionnelle à la différence entre la valeur de la variable de priorisation Vprio de ce stockeur 4 et le seuil de priorisation Sprio correspondant. Ainsi, la décharge d'un stockeur non prioritaire pour recharger un stockeur prioritaire ne peut conduire à rendre prioritaire un stockeur qui ne l'était pas. [0031] Les figures 2 et 3 permettent de mettre en évidence l'avantage de la présente invention par rapport à une recharge classique de stockeurs où tous les stockeurs, prioritaires ou non prioritaires, reçoivent une quantité d'énergie non optimisée. Est comparé le temps de recharge, avec 500 watt de puissance, de quatre stockeurs dont les charges initiales sont de 50%, 75%, 85% et 95%, dont les variables de priorisation sont les degrés de charge respectifs et les seuils de priorisation sont identiques et égaux à 90%. Avec un procédé conforme à l'art antérieur (figure 2), tous les stockeurs sont chargés et tendent vers 100%, le stockeur ayant une charge initiale à 50% atteignant le seuil de priorisation de 90% en un peu plus de 400 secondes. Avec un procédé conforme à la présente invention, sans utiliser la puissance disponible pouvant être fournie par le stockeur chargé à 95% (consigne de décharge nulle), les trois stockeurs prioritaires atteignent le seuil de priorisation en moins de 200 secondes. [0032] En absence de stockeur 4 prioritaire, la puissance disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs Pd;spo est répartie sur l'ensemble des stockeurs 4. [0033] En absence de stockeur prioritaire, la consigne de puissance de recharge Pstockeur de chaque convertisseur 4 est proportionnelle à une somme de paramètres unitaires de variables d'état du stockeur 4 associé à ce convertisseur 5, le paramètre unitaire PU; d'une variable d'état Vétat,i pour un stockeur 4 étant représentatif à la fois de l'importance de cette variable d'état Vétat,i par rapport aux autres variables d'état et de l'importance de ce stockeur 4 par rapport aux autres stockeurs 4 pour cette variable d'état Vétat,i. [0034] Dans le présent mode de réalisation, la consigne de puissance de recharge Pstockeur de chaque convertisseur 5 est égale au produit entre, d'une part, la puissance disponible Pdispo pour la recharge de l'ensemble des stockeurs 4, et, d'autre part, le rapport de la somme des paramètres unitaires PU; des variables d'état Vétat,i du stockeur 4 correspondant sur une somme de premiers éléments K; représentant l'importance d'une variable d'état Vétat,i par rapport aux autres variables d'état. [0035] Dans le présent mode de réalisation, chaque paramètre unitaire PU; d'une variable d'état Vétat,i pour un stockeur 4 est égal au produit entre, d'une part, le premier élément K; représentant l'importance de cette variable d'état Vétat,i par rapport aux autres variables d'état, et, d'autre part un second élément Qstockeur,i représentant valeur l'importance de ce stockeur 4 par rapport aux autres stockeurs pour cette variable d'état Vétat,i. [0036] Dans le présent exemple, le premier élément Ki représentant l'importance d'une variable d'état Vétat,i par rapport aux autres variables est un coefficient de pondération. Ici, la valeur du coefficient de pondération affecté à une variable d'état Vétat,i est le même pour tous les stockeurs. Ainsi la capabilité peut avoir un coefficient de pondération K1 égale au double de celui K2 du rendement et donc une plus grande importance dans la détermination de la consigne de puissance Pstockeur. [0037] Toujours dans le présent exemple, le second élément Qstockeur,i représentant valeur l'importance d'un stockeur 4 par rapport aux autres stockeurs 4 pour une variable d'état Vétati particulière est le rapport de la valeur de cette variable d'état pour ce stockeur sur une somme des valeurs de cette variable d'état de tous les stockeurs (par exemple la valeur du second élément pour le stockeur n°2 pour la capabilité est égale à la valeur de la capabilité de ce stockeur n°2 sur la somme des capabilités de tous les stockeurs du véhicule). [0038] D'où la formule suivante donnant la valeur de la consigne de puissance d'un stockeur 4 en l'absence de stockeur prioritaire : P stocke=P dispox u r ) E V état,i stockeurs (Ki) var iables d'état etat,i var iables d'état

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de gestion de la recharge d'au moins deux stockeurs d'électricité (4) d'un véhicule automobile qui comporte un réseau de bord (2), chaque stockeur (4) étant relié au réseau de bord (2) par un convertisseur continu - continu (5) réversible élévateur et abaisseur qui lui est propre et auquel est associé une consigne de puissance de recharge du stockeur (4) correspondant, caractérisé en ce que la consigne de puissance de charge ou de décharge de chaque stockeur (4) est proportionnelle à une somme de paramètres unitaires de variables d'état de ce stockeur (4), le paramètre unitaire d'une variable d'état pour un stockeur (4) étant représentatif à la fois de l'importance de cette variable d'état par rapport aux autres variables d'état et de l'importance de ce stockeur (4) par rapport aux autres stockeurs pour cette variable d'état.
  2. 2. Procédé de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la consigne de puissance de recharge de chaque stockeur (Pstockeur) est égale au produit entre, d'une part, la puissance disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs (Pdispo), et, d'autre part, le rapport de la somme des paramètres unitaires des variables d'état de ce stockeur (4) sur une somme de premiers éléments représentant l'importance d'une variable d'état par rapport aux autres variables d'état.
  3. 3. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque paramètre unitaire d'une variable d'état pour un stockeur (4) est égal au produit entre, d'une part, un premier élément représentant l'importance de cette variable d'état par rapport aux autres variables d'état, et, d'autre part un second élément représentant valeur l'importance de ce stockeur (4) par rapport aux autres stockeurs (4) pour cette variable d'état. 30
  4. 4. Procédé de gestion selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier élément représentant l'importance d'une variable d'état par rapport aux autres variables est un coefficient de pondération. 35
  5. 5. Procédé de gestion selon la revendication 4, caractérisé en ce que la valeur du coefficient de pondération affecté à une variable d'état est la même pour tous les stockeurs.
  6. 6. Procédé de gestion selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce 40 que le second élément représentant l'importance d'un stockeur (4) par rapport aux autres stockeurs (4) pour une variable d'état est le rapport de lavaleur de cette variable d'état pour ce stockeur (4) sur une somme des valeurs de cette variable d'état de tous les stockeurs (4).
  7. 7. Procédé de pilotage de l'état de charge d'au moins deux stockeurs d'électricité (4) d'un véhicule automobile, à chaque stockeur (4) étant associée une variable de priorisation dont la valeur comparée à un seuil de priorisation qui est propre à ce stockeur (4) permet de déterminer l'aspect prioritaire de la recharge de ce dernier, caractérisé en ce que, en présence d'au moins un stockeur (4) prioritaire, la puissance disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs (4) est répartie sur l'ensemble des stockeurs (4) prioritaires, et, en absence de stockeur prioritaire, chaque stockeur (4) est rechargé conformément au procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 6.
  8. 8. Procédé de pilotage selon la revendication 7, caractérisé en ce que, en présence d'au moins un stockeur (4) prioritaire, le rapport de la consigne de puissance de recharge de chaque convertisseur associé à un stockeur prioritaire sur la puissance disponible pour la recharge de tous les stockeurs est égal au rapport d'un indice représentant l'importance de la priorité de la recharge de ce stockeur sur la somme des indices des différents stockeurs prioritaires.
  9. 9. Procédé de pilotage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'indice représentant l'importance de la priorité de la recharge d'un stockeur (4) prioritaire est égal au rapport de l'écart entre la valeur de la variable de priorisation de ce stockeur (4) et le seuil de priorisation correspondant, sur ce seuil de priorisation.
  10. 10. Procédé de pilotage selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la puissance disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs (4) prioritaires est égale à la somme, d'une part, de la puissance provenant du générateur (3) disponible pour la recharge de l'ensemble des stockeurs et, d'autre part, de la puissance disponible provenant de chaque stockeur (4) non prioritaire.
  11. 11. Procédé de pilotage selon la revendication 10, caractérisé en ce que, en présence d'au moins un stockeur (4) prioritaire et d'au moins un stockeur (4) non prioritaire, la consigne de puissance de décharge de chaque convertisseur associé à un stockeur non prioritaire est proportionnelle à l'écart entre la valeur de la variable de priorisation de ce stockeur non prioritaire et le seuil de priorisation correspondant.
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