FR2995839A1 - Systeme de gestion d'un prolongateur d'autonomie d'un vehicule a propulsion electrique - Google Patents

Systeme de gestion d'un prolongateur d'autonomie d'un vehicule a propulsion electrique Download PDF

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Abstract

L'invention se rapporte à un système de gestion d'un prolongateur d'autonomie (2) d'un véhicule à propulsion électrique comprenant un moteur électrique (5), une batterie (3) et un dispositif de commande relié à un calculateur et permettant à un utilisateur d'actionner ledit prolongateur d'énergie (2). La principale caractéristique d'un système de gestion selon l'invention, est que le dispositif de commande comprend un premier organe de commande (7,17) permettant de sélectionner un mode de pilotage du prolongateur d'autonomie (2) à choisir parmi un arrêt forcé, une marche forcé et un mode automatique, et en ce qu'il comprend un deuxième organe de commande (8,18) permettant de fixer au moins deux valeurs distinctes d'au moins un paramètre caractéristique du mode sélectionné.

Description

SYSTEME DE GESTI ON D'UN PROLONGATEUR D'AUTONOMI E D'UN VEHI CULE A PROPULSI ON ELECTRI QUE L'invention se rapporte à un système de gestion d'un prolongateur 5 d'autonomie d'un véhicule à propulsion électrique. Les véhicules électriques possèdent une autonomie kilométrique qui peut paraitre insuffisante pour certains usagers. Dans ce cas, il existe la possibilité d'équiper ce type de véhicule d'un prolongateur d'autonomie RE (de l'anglais, Range Extender) en option. Le RE, qui constitue une source d'énergie 10 additionnelle, apte à recharger une batterie électrique d'un véhicule, peut être réalisé, soit à partir d'une génératrice couplée à un moteur à combustion interne ou à une turbine, soit à partir d'un système pile à combustible alimenté en hydrogène ou alimenté à partir d'un reformeur embarqué. Actuellement, l'usager d'un véhicule automobile électrique peut piloter 15 le RE selon trois modes : Une marche forcée, pour laquelle le RE fournit la puissance maximum en continu, tout en respectant un niveau maximum de charge SOCmax (de l'anglais, State of Charge) de la batterie, Une marche automatique pour laquelle le RE démarre seulement à partir 20 d'un état de charge SOC prédéfini de la batterie, puis augmente sa puissance jusqu'à la puissance maximum selon le niveau de charge de la batterie et la loi de gestion d'énergie implantée dans le calculateur du RE ou du véhicule, - Un arrêt pour lequel le RE est arrêté et ne démarre pas quel que soit le 25 niveau de charge de la batterie. Les systèmes de gestion d'un prolongateur d'autonomie existent et ont déjà fait l'objet de brevets. On peut, par exemple, citer le brevet FR2941424 qui se rapporte à un tel système et dont la principale caractéristique est qu'il met en oeuvre un moyen de détermination de la charge de la batterie en 30 fonction du temps et un moyen de contrôle capable d'agir sur le prolongateur d'autonomie en le faisant fonctionner à différents niveaux de puissance selon le mode de roulage du véhicule.
Or, il a été constaté qu'en mode automatique, la loi de charge de la batterie avec le RE n'était pas toujours adaptée, en termes de coût et d'autonomie, aux conditions météorologiques et/ou au type de conduite de l'usager et/ou au cycle de roulage envisagé, que ce soit par exemple sur autoroute ou en ville. Les systèmes de gestion d'un prolongateur d'autonomie RE selon l'invention, permettent d'accroître les configurations d'utilisation d'un tel prolongateur en offrant la possibilité à un usager, de fixer lui-même les conditions d'utilisation de ce prolongateur. Ainsi, en fonction du trajet qu'il souhaite emprunter avec son véhicule et de ses caractéristiques de conduite, il pourra privilégier, soit un fonctionnement prioritaire du prolongateur d'énergie par rapport à la batterie, soit une contribution égalitaire des deux sources d'énergie, soit une consommation prioritaire de la batterie. En fixant les paramètres d'utilisation du prolongateur d'autonomie, l'usager pourra optimiser, avec maitrise et précision, l'autonomie de son véhicule et limiter les coûts liés à la consommation d'énergie de son véhicule. L'invention a pour objet un système de gestion d'un prolongateur d'autonomie d'un véhicule à propulsion électrique comprenant un moteur électrique, une batterie et un dispositif de commande relié à un calculateur et permettant à un utilisateur de piloter ledit prolongateur d'énergie. L'invention ne se limite pas seulement aux véhicules terrestres, mais elle est applicable aux transports maritimes, sous-marins et aéronefs. La principale caractéristique d'un système de gestion selon l'invention, est que le dispositif de commande comprend un premier organe de commande permettant de sélectionner un mode de pilotage du prolongateur d'autonomie à choisir parmi un arrêt forcé, une marche forcé et un mode automatique, ledit dispositif de commande comprenant un deuxième organe de commande permettant de fixer au moins deux valeurs distinctes d'au moins un paramètre caractéristique du mode sélectionné. De cette manière, le dispositif de commande d'un système de gestion selon l'invention possède une première composante permettant de sélectionner un mode de pilotage RE, et une deuxième composante permettant de paramétrer une loi de déclenchement et de fonctionnement dudit RE. Il est rappelé que le mode d'arrêt forcé correspond à un mode pour lequel le RE n'est pas activé et que le roulage va s'effectuer uniquement à partir de la batterie de traction et que le mode de marche forcée correspond à un mode pour lequel le RE est activé et va produire la puissance nominale si la batterie n'est pas totalement pleine. Le mode en marche forcée sera sélectionné par un usager désirant beaucoup rouler en empruntant des trajets sur route ou sur autoroute. Le mode automatique correspond à un mode pour lequel le RE n'est déclenché qu'a partir d'un état de charge prédéfini de la batterie. Le RE peut indifféremment être réalisé à partir d'une génératrice couplée à un moteur à combustion interne, à une turbine ou à partir d'un système à pile à combustible fonctionnant à partir d'hydrogène. Les deux organes de commande peuvent revêtir toute forme, et être par exemple constitués de deux boutons indépendants ou d'icones distinctes apparaissant sur un écran tactile. Le deuxième organe de commande peut être représenté par un bouton à plusieurs positions marquées, ou par un potentiomètre impliquant un curseur à variation de positions continue. Il est à préciser que les deux organes de commande sont dissociés et peuvent être activés chacun de façon autonome, indépendamment de la position de l'autre organe de commande. La présence de deux organes de commande multiplie le nombre de configurations possibles d'utilisation du RE, et permet à un usager un pilotage précis et rigoureux du RE, qui est le plus adapté possible au trajet envisagé, aux conditions météorologiques et à son style de conduite. Un système de gestion selon l'invention fonctionne à partir d'un logiciel chargé dans le calculateur, et qui est représentatif d'une cartographie fixant les conditions de fonctionnement du RE. Selon un mode de réalisation préféré d'un système de gestion selon l'invention, le prolongateur d'autonomie est constitué par une pile à 30 combustible fonctionnant à partir d'hydrogène. La pile à combustible peut être alimentée, soit en hydrogène, soit à partir d'un reformeur embarqué.
Avantageusement, en mode automatique, le deuxième organe de commande permet de sélectionner au moins deux valeurs de l'état de charge seuil de la batterie à partir duquel est déclenché le prolongateur d'autonomie. De façon préférentielle, le deuxième organe de commande peut 5 sélectionner cinq valeurs de l'état de charge seuil à partir duquel est déclenché le prolongateur d'autonomie, lesdites valeurs correspondant respectivement à un état de charge seuil de la batterie de 85%, 70%, 55%, 40% et 25%. Il s'agit d'un exemple de réalisation d'un système de gestion selon l'invention, offrant cinq possibilités de valeurs seuil de l'état de charge de la batterie à 10 partir duquel est déclenché le RE. Plus le découpage de l'état de charge de la batterie en plusieurs valeurs seuil est fin, plus le pilotage en mode automatique sera précis. Il peut également être envisagé de remplacer ces valeurs seuil, par des plages de valeurs permettant de recouvrir tout le spectre des valeurs possibles de l'état de charge de la batterie comprises entre 0 et 15 100%. Selon un autre mode de réalisation préféré d'un système de gestion selon l'invention, en mode automatique, le deuxième organe de commande permet de sélectionner au moins deux valeurs d'un couple de paramètres, chaque couple étant représenté par un état de charge seuil de la batterie et 20 une puissance de départ fournie par le prolongateur d'autonomie. Pour cette configuration, non seulement le mode automatique va dépendre d'un état de charge seuil de la batterie au dessous duquel va être déclenché le RE, mais il va également faire intervenir la puissance de départ PiR fournie par le RE. Ainsi, lorsque la valeur de l'état de charge de la batterie va décroitre et 25 atteindre une valeur seuil prédéfinie, le RE va se déclencher en fournissant une puissance de départ prédéterminée, avant de croître jusqu'à une valeur de puissance maximale Pm R seuil. Le système de gestion selon l'invention va ainsi mettre en oeuvre un mode de pilotage automatique d'un RE, qui possède la caractéristique de dépendre d'un couple de paramètres, constitué par une 30 valeur seuil de l'état de charge de la batterie et par une valeur de puissance de départ fournie par le RE.
Préférentiellement, en mode automatique, le calculateur met en oeuvre un compteur de temps et un algorithme permettant de détecter une consommation importante de puissance électrique, ledit calculateur étant apte à déclencher automatiquement le prolongateur d'autonomie dans le cas où ladite puissance électrique consommée est supérieure à une puissance électrique seuil, sur un temps cumulé qui est supérieur à un temps prédéfini. En effet, il peut arriver qu'un usager positionne les deux organes de commande du système de gestion selon l'invention, de façon inappropriée par rapport à la phase de roulage effective du véhicule, et que cela occasionne une consommation trop importante de l'électricité fourni par la batterie. Le logiciel du calculateur peut alors « détecter » cette phase de surconsommation d'électricité, en prenant en compte la puissance électrique demandée et la durée pendant laquelle cette puissance est demandée, et déclencher aussitôt le RE afin de soulager la batterie. Il suffit donc d'entrer dans le logiciel, la valeur seuil de la puissance demandée et la durée pendant laquelle cette puissance est demandée, pour que soit automatiquement déclenché le RE. De façon avantageuse, le prolongateur d'autonomie et la batterie sont reliés électriquement à une résistance chauffante destinée à assurer le chauffage dans le véhicule, un circuit de refroidissement dudit prolongateur étant connecté au circuit de chauffage du véhicule, de manière à ce qu'en mode automatique, en dessous d'un niveau de charge seuil de la batterie le prolongateur d'autonomie assure prioritairement l'alimentation en énergie thermique pour le chauffage du véhicule. Pour cette configuration, le complément en énergie thermique peut être apporté par la résistance chauffante. Le niveau de charge seuil de la batterie en dessous duquel le RE va assurer l'essentiel de l'apport en énergie thermique, va être fixé par l'usager au moyen du deuxième organe de commande, alors que le premier organe de commande est placé sur le mode automatique, le choix de ce niveau de charge seuil étant fonction de la priorité accordée par cet usager entre le coût énergétique et l'autonomie. Pour cette configuration, il est supposé que le RE se fonde sur une pile à combustible, et qu'il peut fournir à la fois de l'électricité et de la chaleur.
Avantageusement, le premier organe de commande peut sélectionner en outre un mode de recharge en parking, permettant de recharger la batterie à partir du prolongateur d'autonomie lorsque le moteur est arrété. Il s'agit d'une configuration additionnelle d'utilisation d'un RE proposée par un système de gestion selon l'invention. En effet, un usager peut mettre à profit un arrêt prolongé de son véhicule, pour recharger la batterie en positionnant le premier organe sur le mode de recharge en parking. De façon préférentielle, lorsque le premier organe sélectionne le mode parking, le deuxième organe de commande permet de sélectionner au moins deux valeurs de l'état de charge seuil de la batterie à partir duquel est déclenché le prolongateur d'autonomie. A l'image de ce qui se fait en mode automatique, le processus de recharge de la batterie en mode parking, peut être piloté par l'usager, qui va fixer un niveau de recharge seuil de ladite batterie, en dessous duquel il va décider de charger la batterie avec le RE.
Préférentiellement, le deuxième organe de commande peut sélectionner cinq valeurs de l'état de charge seuil, à partir duquel est déclenché le prolongateur d'autonomie pour recharger la batterie, lesdites valeurs correspondant respectivement à un état de charge seuil de la batterie de 85%, 70%, 55%, 40% et 25%. Il s'agit d'un exemple de réalisation d'un système de gestion selon l'invention, offrant cinq possibilités de valeurs seuil de l'état de charge de la batterie à partir duquel est déclenché le RE pour recharger la batterie en mode parking. Plus le découpage de l'état de charge de la batterie en plusieurs valeurs seuil est fin, plus le pilotage de recharge de la batterie en mode parking sera précis. Il peut également être envisagé de remplacer ces valeurs seuil, par des plages de valeurs permettant de recouvrir tout le spectre des valeurs possibles de l'état de charge de la batterie comprises entre 0 et 100%. De façon avantageuse, en mode parking, le deuxième organe de commande permet de sélectionner au moins deux valeurs d'un couple de 30 paramètres, chaque couple étant représenté par un état de charge seuil de la batterie et une puissance de départ fournie par le prolongateur d'autonomie pour recharger la batterie. Une telle configuration va permettre à un usager de recharger plus ou moins vite la batterie avec le RE, en considérant des rendements différents dudit RE selon la puissance demandée. De cette manière, un usager pourra pleinement contrôler la puissance fournie par le RE pour recharger plus ou moins vite la batterie. Avantageusement, le véhicule dispose d'un chargeur bidirectionnel, le mode parking pouvant correspondre, soit à un mode chargeur pour permettre de charger la batterie en utilisant le courant alternatif du réseau électrique du véhicule, soit à un mode onduleur pour fournir du courant alternatif à un consommateur d'énergie et/ou au réseau électrique du véhicule à partir du courant continu de la batterie. Le mode onduleur peut être utilisé par l'usager pour produire du courant alternatif, par exemple à 220V, limité à la puissance maximale du chargeur bidirectionnel en utilisant l'énergie de la batterie et du RE. Le calculateur détecte que le chargeur est en mode onduleur, et l'usager va fixer avec le deuxième organe de commande, la valeur des paramètres définissant la loi de recharge la plus appropriée en fonction des besoins du moment. De façon préférentielle, le premier organe de commande et le deuxième organe de commande sont à choisir dans le groupe constitué par deux boutons indépendants pouvant être actionnés manuellement, et deux icones distinctes apparaissant sur un écran tactile. Il est à préciser que ces deux organes sont indépendants l'un de l'autre, et qu'ils doivent pouvoir être actionnés manuellement par l'utilisateur, de façon simple et précise. Le terme « indépendant » signifie que le positionnement du deuxième organe de commande, n'est pas assujetti au positionnement du premier organe de commande. Les systèmes de gestion selon l'invention présentent l'avantage de pouvoir multiplier les configurations d'utilisation d'un prolongateur d'autonomie d'un véhicule électrique, offrant à un usager la possibilité d'optimiser l'autonomie de son véhicule et le coût lié à la consommation d'énergie pour propulser ledit véhicule. Ils ont de plus l'avantage de permettre un couplage du prolongateur d'énergie avec d'autres fonctions déjà présentes dans le véhicule, comme par exemple le chauffage, afin d'améliorer, en termes de rendement et de coût, lesdites fonctions. Les systèmes de gestion selon l'invention présentent enfin l'avantage de permettre à un usager de contrôler, en toute circonstance, sa consommation d'électricité et d'hydrogène dans le cas où le RE est constitué par un système à pile à combustible. On donne, ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un système de gestion selon l'invention, en se référant aux figures 1 à 8.
La figure 1 est une vue schématique partielle d'une architecture conventionnelle d'un véhicule électrique doté d'un prolongateur d'autonomie, La figure 2A et une vue d'un premier mode de réalisation préféré d'un premier organe de commande d'un système de gestion selon l'invention, La figure 2B et une vue d'un premier mode de réalisation préféré d'un deuxième organe de commande d'un système de gestion selon l'invention, La figure 3 est une vue simplifié d'un deuxième mode de réalisation préféré d'un premier et d'un deuxième organe de commande d'un système de gestion selon l'invention, La figure 4A est un premier mode de réalisation préféré d'une cartographie donnant la puissance délivrée par un prolongateur d'autonomie en fonction d'une hystérésis d'un état de charge seuil de la batterie, pouvant être intégré dans un logiciel d'un calculateur d'un système de gestion selon l'invention, - La figure 4B est un deuxième mode de réalisation préféré d'une cartographie donnant la puissance délivrée par un prolongateur d'autonomie en fonction d'une hystérésis d'un état de charge seuil de la batterie, pouvant être intégré dans un logiciel d'un calculateur d'un système de gestion selon l'invention, La figure 40 est un troisième mode de réalisation préféré d'une cartographie donnant la puissance délivrée par un prolongateur d'autonomie en fonction d'une hystérésis d'un état de charge seuil de la batterie, pouvant être intégré dans un logiciel d'un calculateur d'un système de gestion selon l'invention, - La figure 5 est un diagramme donnant le rendement d'un prolongateur d'autonomie en fonction de la puissance dudit prolongateur, - La figure 6 est un diagramme illustrant la puissance électrique conventionnelle à fournir pour assurer le chauffage, La figure 7 est un diagramme illustrant la puissance électrique à fournir pour assurer le chauffage lorsqu'un prolongateur d'autonomie est utilisé, La figure 8 est un diagramme donnant la puissance électrique fournie lors d'une phase de roulage d'un véhicule électrique en fonction du temps. Une architecture d'un véhicule électrique VE 1 doté d'un prolongateur 2 d'autonomie RE, est illustrée schématiquement à la figure 1. A l'heure actuelle, un véhicule électrique VE 1 présente une autonomie relativement faible comparativement à celle d'un véhicule à moteur thermique. Une solution permettant d'augmenter l'autonomie du VE 1 consiste à le doter d'un prolongateur d'autonomie RE 2, qui constitue une deuxième source d'énergie assimilable à un moteur d'appoint, et qui aide une batterie 3 haute-tension à tracter ledit véhicule 1. Il faut souligner que ladite batterie 3 représente la source d'énergie principale du VE 1. Un tel prolongateur d'autonomie RE 2 peut avantageusement être constitué par un système à pile à combustible 2 alimenté directement à partir d'une réserve 4 d'hydrogène. Ce prolongateur d'autonomie RE 2 fournit une puissance au moteur électrique 5, par exemple, à travers un courant électrique dans le réseau 6 haute-tension du VE 1, en complément de la puissance fournie par la batterie 3. De cette manière, la présence d'un RE 2 permet d'augmenter l'énergie globale disponible à bord du VE 1, et augmente donc a priori son autonomie. En se référant aux figures 2A, 2B et 3, un véhicule VE 1 doté d'un moteur électrique 5, d'une batterie 3 et d'un prolongateur d'autonomie RE 2 peut avantageusement être équipé d'un système de gestion dudit prolongateur d'autonomie RE 2 selon l'invention. Un tel système de gestion fonctionne à partir d'un logiciel chargé dans un calculateur embarqué, pouvant par exemple, être constitué par une unité centrale de calcul. Ce système met en oeuvre un premier organe de commande 7,17 permettant de sélectionner un mode de pilotage du prolongateur d'autonomie RE 2, à choisir parmi un arrêt forcé, une marche forcée, un mode automatique et un mode recharge parking, et un deuxième organe de commande 8,18 permettant de fixer au moins deux valeurs distinctes d'un paramètre caractéristique du mode sélectionné. De cette manière, un usager pourra non seulement, sélectionner le mode de pilotage du RE 2 le plus adapté au besoin du moment, mais il pourra en plus paramétrer la loi régissant ce mode, et en particulier les conditions de déclenchement du RE 2. En se référant à la figure 2A, selon un premier mode de réalisation préféré d'un système de gestion selon l'invention, un premier organe 7 de commande se présente sous la forme d'un bouton placé sur une planche de bord du VE 1, et présentant plusieurs positions correspondant chacune à un 25 mode de pilotage du prolongateur d'autonomie RE 2. Ce bouton 7 est actionnable par une rotation manuelle et est apte à venir se figer dans une position prédéterminée, correspondant à un mode particulier de pilotage du RE 2. Selon ce premier mode de réalisation préféré, en se référant à la figure 30 2B, un deuxième organe de commande 8 se présente sous la forme d'un potentiomètre incluant un curseur 12 pouvant traverser cinq zones, correspondant chacune à une valeur particulière d'au moins un paramètre représentatif du mode de pilotage sélectionné par le premier organe 7 de commande. Chaque valeur particulière ne correspond pas forcément à un nombre et/ou un pourcentage, mais à un niveau d'amplitude de chacun desdits 5 paramètres considérés. Ainsi, des indications du type « très fort », « fort », « moyen », faible » et « très faible » pourront avantageusement être retenues comme marquage indicatif, car ce genre de notion est suffisamment parlant pour un usager. Ce bouton curseur 8 se retrouve également sur la planche de bord du VE 1, de préférence au voisinage immédiat du premier organe 7 de 10 commande. En se référant à la figure 2B, selon un deuxième mode de réalisation préféré d'un système de gestion selon l'invention, le premier et le deuxième organe 17,18 sont représentés par deux icones distinctes apparaissant sur un écran tactile 9. La première icône 17 peut se décomposer en plusieurs zones 15 unitaires 10 alignées, matérialisées chacune par un carré, chacun desdits carrés correspondant à un mode de pilotage particulier du RE 2. La deuxième icône 18 peut prendre les apparences d'un compteur annulaire 11 divisé en quartiers en forme d'arc de cercle, chaque quartier correspondant à un niveau d'amplitude ou d'intensité d'au moins un paramètre représentatif du mode de 20 pilotage sélectionné avec la première icône 17,10. Une simple pression digitale sur l'icône 17,18 correspondant au choix de l'usager, suffit à déclencher le mode de pilotage du RE 2, avec l'amplitude désirée de chaque paramètre associé. Il est important de préciser que le premier 7,17 et deuxième 8,18 25 organe de commande sont indépendants l'un de l'autre et qu'ils peuvent être réglés chacun de façon autonome. Un système de gestion selon l'invention permet ainsi de sélectionner différents procédés de pilotage du prolongateur d'autonomie RE 2, à partir du premier 7,17 et du deuxième 8,18 organe de commande, lesdits procédés 30 étant listés et détaillés ci-après : - Arrêt forcé du RE 2 : ce mode est sélectionné par le premier organe 7,17 et correspond à une configuration pour laquelle le prolongateur d'autonomie n'est pas activé, le moteur électrique 5 n'étant alimenté en électricité qu'a partir de la batterie 3. L'activation du deuxième organe de commande 8,18 est sans conséquence sur ce mode. - Marche forcée du RE 2: le RE 2 est activé et il va produire la puissance nominale, si la batterie 3 n'est pas totalement pleine. Ce mode va surtout être choisi par un usager souhaitant faire des trajets utilisant beaucoup d'énergie, comme ceux empruntant essentiellement des routes ou des autoroutes. L'activation du deuxième organe de commande 8,18 est sans conséquence sur ce mode. - Mode Automatique : pour ce mode de pilotage, le prolongateur d'autonomie RE 2 ne va se déclencher qu'a partir d'un état de charge seuil SOC de la batterie 3, en fournissant une puissance de départ PiR puis en augmentant ladite puissance jusqu'à atteindre une valeur maximum PmR. Lorsque l'usager va sélectionner ce mode avec le premier organe de commande 7,17, il va pouvoir lui-même déterminer cet état de charge seuil au moyen du deuxième organe de commande 8,18. La figure 4A illustre un premier exemple des paramètres que peut gérer le deuxième organe de commande 8,18 en mode automatique. Sur cet exemple, le logiciel du calculateur est configuré de manière à ce que l'usager ne puisse faire varier que l'état de charge SOC seuil de la batterie 3 à partir duquel sera déclenché le prolongateur d'autonomie, le nombre d'états de charge SOC seuil étant ici égal à trois : un niveau très faible, un niveau très fort et un niveau moyen. Le RE 2 va se mettre en charge à une PiR selon une hystérésis de recharge HR, par exemple 2 à 5% de l'état de charge SOC de la batterie 3, évitant le démarrage et l'arrêt immédiat du RE 2. Cette puissance est choisie pour être proche d'un rendement maximum du système avec une quantité de puissance suffisante à la recharge. Cette puissance PiR peut par exemple être supérieure à 2kW. Sur cet exemple, quel que soit le SOC seuil de la batterie, la PiR est supposée constante. La figure 4B illustre un deuxième exemple des paramètres que peut gérer le deuxième organe de commande 8,18 en mode automatique. Sur cet 5 exemple, le logiciel du calculateur est configuré de manière à ce que chaque position du deuxième organe de commande 8 gère à la fois le SOC seuil de la batterie 3 à partir duquel va se déclencher le RE 2 et la puissance de départ PiR dudit RE 2. Ce deuxième organe 8,18 gère le couple de paramètres constitués par le SOC seuil de la batterie et la puissance de départ PiR du RE 10 2. Ainsi, une valeur faible de PiR est associée à une valeur faible de SOC, une valeur forte de PiR est associée à une valeur forte de SOC et une valeur moyenne de PiR est associée à une valeur moyenne de SOC. La figure 40 illustre un troisième exemple des paramètres que peut gérer le deuxième organe de commande 8,18 en mode automatique. Sur cet 15 exemple, le logiciel du calculateur est configuré de manière à ce que le deuxième organe de commande 8,18 gère un troisième paramètre par rapport à l'exemple de la figure 4B, qui est la vitesse de montée en puissance du RE 2, lorsqu'il passe d'une puissance de départ PiR à une puissance maximale PmR. De cette manière, le deuxième organe de commande 8,18 va gérer un triplet 20 de paramètres constitués par le SOC seuil de la batterie 3, la puissance de départ PiR du RE 2 et la vitesse de montée en puissance dudit RE 2. D'autres exemples, d'autres cartographies et d'autres paramètres pourraient être pris en compte par le logiciel du calculateur, pour gérer avec souplesse et précision, le mode de pilotage automatique du RE 2. De même, 25 les niveaux de SOC seuil pourraient être supérieurs à trois. En se référant à la figure 8, pour ce mode de pilotage automatique du RE 2, il peut être avantageusement ajouté un algorithme permettant de détecter la consommation importante de puissance électrique P seuil du véhicule pour la traction, durant un temps cumulé t Pseuil, traduisant un 30 parcourt routier ou autoroutier. Le calculateur est doté d'un compteur de temps en sec, qui compte et décompte la durée pendant laquelle la puissance demandée est supérieure à P seuil. La valeur de ce compteur est un nombre entier toujours positif ou nul. La durée pendant laquelle on a atteint P seuil est gérée par ce compteur. On ajoute à chaque seconde +1 au compteur de durée si P > P seuil et on retranche -1 si P < P seuil. On limite la valeur du compteur à t fin de manière à ce que le compteur ne puisse pas dépasser cette valeur. Si la durée cumulée durant laquelle la puissance demandée P est supérieure à P seuil est inférieure à t Pseuil, le RE 2 ne se met pas en marche, car on est dans un cas de transitoires. En revanche, le RE 2 se déclenche à sa puissance maximale si cette durée cumulée est supérieure t Pseuil. Après un certain temps, le compteur de temps revient à 0 ce qui entraine le retour du RE 2 à un mode de gestion prioritairement basé sur le SOC de la batterie 3, comme l'illustrent les figures 4A, 4B et 40. Cette phase de détection automatique permet de remédier à un choix inadapté des paramètres définissant le mode automatique, effectué par l'usager, au moyen du deuxième organe de commande 8,18. Si les températures extérieures sont froides, ce mode automatique peut intégrer la cogénération d'électricité et de chaleur avec une demande de chauffage par l'usager. Il pilote la puissance électrique demandée au RE 2 et à 20 une résistance de chauffage 20 par les besoins thermiques du chauffage. Avantageusement, afin de réduire le cout énergétique d'utilisation du VE 1 équipé d'un RE 2, entre l'électricité et l'hydrogène du RE 2 constitué par une pile à combustible, on favorisera la demande d'énergie thermique en chauffage prioritairement en alimentant en électricité ladite résistance 25 chauffante 20, le complément de chaleur étant fourni par le RE 2 pour des niveaux de SOC de la batterie 2 supérieur à une valeur SOC seuil. Pour un état de charge SOC inférieur à cette valeur SOC seuil, le RE 2 fournira prioritairement la chaleur, et le complément thermique proviendra des résistances chauffantes 20 si nécessaire. La valeur de SOC seuil est ajustable 30 par l'usager au moyen du deuxième organe de commande 8,18 selon la priorité accordée entre le cout énergétique et l'autonomie pour le véhicule équipé d'un tel RE 2. Si les températures extérieures sont froides, comme par exemple, pendant la période hivernale, ou que l'usager du véhicule demande du chauffage, cet usager peut alors déclencher le RE 2, en complément de la résistance chauffante 20, pour fournir une puissance maximale, qui sera régulée sur la demande thermique du circuit de chauffage. Afin d'éviter de surcharger la batterie 3 de traction, le RE 2 ne démarre que si le SOC est inférieur à une valeur seuil.
Le profil de la puissance électrique fournie pour le chauffage, en fonction du temps, est représenté en figure 6. Il s'agit d'un profil conventionnel obtenu sans l'appoint du RE 2. Dans cette configuration, il est nécessaire de fournir au début une puissance électrique maximum P1 Maxi, qui peut par exemple être de 5 kW, pendant un temps ts1. Lorsque la température de chauffage désirée est obtenue de façon stable, la puissance P1 à fournir est moindre, et peut par exemple baisser à 2,5 kW. En se référant à la figure 7, lorsque le RE 2 est utilisé pour chauffer le véhicule, la puissance électrique maximum P2 Maxi est par exemple de 7 kW pendant la phase de début de chauffage. Au bout d'un temps ts2 on atteint les valeurs de température stabilisée désirées pour le chauffage, la puissance se stabilise à la valeur P1, pouvant par exemple être de 2,5 kW. Le temps pour arriver à la température stabilisé ts2 est plus faible avec un RE 2 que sans RE 2, car les puissances de chauffage de la résistance chauffante 20 et du RE 2 se cumulent par l'intermédiaire du circuit de refroidissement de la pile à combustible 2. La puissance thermique de la pile à combustible 2 est récupérée pour le chauffage, et l'électricité produite par ladite pile 2 sert à recharger la batterie 3 de traction. Le système de gestion va piloter la puissance du RE 2 en fonction de la température en sortie de pile à combustible 2, en relation avec la valeur de la température de déclenchement des résistances thermiques 20 de chauffage du véhicule, limitées à Tc. Ces résistances 20 sont de type thermoplongeur, en contact avec le liquide de chauffage du véhicule. La puissance du RE 2 pourra être calibrée au préalable en fonction de la température du circuit de chauffage. Au démarrage à froid, et plus particulièrement pour des températures négatives, les résistances électriques 20 se mettront en marche, car le circuit de chauffage et le système pile à combustible 2 sont froids. Dès le démarrage du RE 2, la puissance calorifique du RE 2 viendra s'ajouter à celle des résistances électriques 20, puis ensuite la puissance électrique demandée aux résistances 20 pourra être réduite jusqu'à une valeur nulle quand le circuit de chauffage atteint la valeur Tc.
Le RE 2 ne pourra se mettre en marche que si la batterie 3 n'est pas surchargée. Si les résistances électriques chauffantes sont coupées pour une valeur T circuit chauffage par exemple supérieure à 65°C, on ne chauffera plus avec les résistances électriques 20, mais seulement avec la chaleur provenant du RE 2. On pourra par exemple prendre une température de régulation Tre pour la chaleur du RE à 80°C, ou à une valeur variable supérieure à Tc. On peut avantageusement aussi utiliser les résistances électriques 20 de chauffage si la température externe est inférieure à 0°C pour dégivrer et faire démarrer plus facilement et rapidement la pile à combustible du RE 2.
20 Ceci permet aussi de ne pas être en surcharge de la batterie 3. - Mode recharge parking : Ce mode additionnel permet avantageusement de recharger la batterie 3 à partir du RE 2, en mode parking avec ou sans une personne à bord. On peut interdire ce mode, durant la phase 25 de remplissage du réservoir d'alimentation en hydrogène de la pile à combustible dans une station pour des questions de sécurité. L'usager sélectionne ce mode à l'aide du premier organe de commande 7,17. A l'image de ce qui est proposé pour le mode automatique, l'usager peut utiliser le deuxième organe 8,18 de commande afin de fixer les paramètres de recharge 30 de la batterie 3. De cette manière, en fonction des circonstances et des besoins, la recharge de la batterie 3 avec le RE 2, pourra s'effectuer plus ou moins vite, en considérant notamment des rendements différents dudit RE 2, selon la puissance ou la loi demandée. En se référant à la figure 5, le niveau de recharge NR de la batterie 3 peut être réglé par l'usager entre la puissance minimum de recharge, qui sera choisie avantageusement au rendement maximum du RE 2, pour lequel NR est voisin de 0%, et une valeur ajustable jusqu'à la puissance maximum du RE 2, pour lequel NR est voisin de 100%. Avantageusement, si le véhicule est équipé d'un chargeur bidirectionnel 22, le mode recharge parking peut se décliner en deux modes : Un mode chargeur permettant de charger la batterie 3 en utilisant le courant alternatif du réseau, Un mode onduleur permettant de fournir du courant alternatif (220 V) à un consommateur électrique ou au réseau à partir du courant continu de la batterie3 et du RE 2. Le mode onduleur peut être utilisé par un usager pour produire du courant alternatif limité à la puissance maximale du chargeur bidirectionnel 22, en utilisant l'énergie de la batterie 3 et du RE 2. Dans ce cas, le véhicule détecte que le chargeur 22 est en mode onduleur et il va utiliser les lois de recharges avec des niveaux de recharges variables NR, et ajustables par l'usager au moyen du deuxième organe de commande 8,18. Dans ce mode onduleur, le RE 2 est piloté en puissance de recharge, à l'identique des exemples illustrés sur les figures 4A, 4B et 40.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS1. Système de gestion d'un prolongateur d'autonomie (2) d'un véhicule à propulsion électrique comprenant un moteur électrique (5), une batterie (3) et un dispositif de commande relié à un calculateur et permettant à un utilisateur de piloter ledit prolongateur d'énergie (2), caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend un premier organe de commande (7,17) permettant de sélectionner un mode de pilotage du prolongateur d'autonomie (2) à choisir parmi un arrêt forcé, une marche forcé et un mode automatique, et en ce qu'il comprend un deuxième organe de commande (8,18) permettant de fixer au moins deux valeurs distinctes d'au moins un paramètre caractéristique du mode sélectionné.
  2. 2. Système de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le prolongateur d'autonomie est constitué par une pile à combustible (2) fonctionnant à partir d'hydrogène (4).
  3. 3. Système de gestion selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'en mode automatique, le deuxième organe de commande (8,18) permet de sélectionner au moins deux valeurs de l'état de charge seuil de la batterie à partir duquel est déclenché le prolongateur d'autonomie (2).
  4. 4. Système de gestion selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième organe de commande (8,18) peut sélectionner cinq valeurs de l'état de charge seuil à partir duquel est déclenché le prolongateur d'autonomie (2), lesdites valeurs correspondant respectivement à un état de charge seuil de la batterie (3) de 85%, 70%, 55%, 40% et 25%.
  5. 5. Système de gestion selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'en mode automatique, le deuxième organe de commande (8,18) permet de sélectionner au moins deux valeurs d'un couple de paramètres, chaque couple étant représenté par un état de charge seuil de la batterie (3) et une puissance de départ fournie par le prolongateur d'autonomie (2).
  6. 6. Système de gestion selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'en mode automatique, le calculateur met en oeuvre un compteur de temps et un algorithme permettant de détecter une consommation importante de puissance électrique, et en ce que ledit calculateur est apte à déclencher automatiquement le prolongateur d'autonomie (2) dans le cas où ladite puissance électrique consommée est supérieure à une puissance électrique seuil, sur un temps cumulé qui est supérieur à un temps prédéfini.
  7. 7. Système de gestion selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le prolongateur d'autonomie (2) et la batterie (3) sont reliés électriquement à une résistance chauffante (20) destinée à assurer le chauffage dans le véhicule (1), en ce qu'un circuit de refroidissement dudit prolongateur (2) est connecté au circuit de chauffage du véhicule, de manière à ce qu'en mode automatique, en dessous d'un niveau de charge seuil de la batterie (3), le prolongateur d'autonomie (2) assure prioritairement l'alimentation en énergie thermique pour le chauffage du véhicule.
  8. 8. Système de gestion selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le premier organe de commande (7,17) peut sélectionner en outre un mode de recharge en parking, permettant de recharger la batterie (3) à partir du prolongateur d'autonomie (2) lorsque le moteur (5) est arrêté.
  9. 9. Système de gestion selon la revendication 8, caractérisé en ce que lorsque le premier organe (7,17) sélectionne le mode parking, le deuxième organe de commande (8,18) permet de sélectionner au moins deux valeurs de l'état de charge seuil de la batterie (3) à partir duquel est déclenché le prolongateur d'autonomie (2).
  10. 10.Système de gestion selon la revendication 9, caractérisé en ce que le deuxième organe de commande (2) peut sélectionner cinq valeurs de l'état de charge seuil à partir duquel est déclenché le prolongateurd'autonomie (2) pour recharger la batterie (3), lesdites valeurs correspondant respectivement à un état de charge seuil de la batterie (3) de 85%, 70%, 55%, 40% et 25%.
  11. 11. Système de gestion selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'en mode parking, le deuxième organe de commande (8,18) permet de sélectionner au moins deux valeurs d'un couple de paramètres, chaque couple étant représenté par un état de charge seuil de la batterie (3) et une puissance de départ fournie par le prolongateur d'autonomie (3) pour recharger la batterie (3).
  12. 12 Système de gestion selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le véhicule (1) dispose d'un chargeur bidirectionnel (22), et en ce que le mode parking peut correspondre, soit à un mode chargeur pour permettre de charger la batterie (3) en utilisant le courant alternatif du réseau électrique du véhicule (1), soit à un mode onduleur pour fournir du courant alternatif à un consommateur d'énergie et/ou au réseau électrique du véhicule (1) à partir du courant continu de la batterie.
  13. 13.Système de gestion selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le premier organe de commande (7,17) et le deuxième organe de commande (8,18) sont à choisir dans le groupe constitué par deux boutons indépendants (7,8) pouvant être actionnés manuellement, et deux icones (10,11) distinctes apparaissant sur un écran tactile (9).
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