FR2997056A1

FR2997056A1 - "procede de commande d'un prolongateur d'autonomie dans un vehicule automobile a moteur electrique"

Info

Publication number: FR2997056A1
Application number: FR1260019A
Authority: FR
Inventors: Fabien Heurtaux
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-04-25

Abstract

L'invention concerne un procédé de commande d'un prolongateur (16) d'autonomie pour un véhicule automobile comportant : - un moteur (12) électrique de traction réversible ; - des moyens (14, 36) de stockage d'énergie électrique ; - le prolongateur (16) d'autonomie qui produit une puissance (Pa) électrique dite "auxiliaire" ; - des accessoires (32, 33) électriques ; caractérisé en ce que le procédé comportant les étapes suivantes : - une première étape (E1) de recharge des moyens (14, 36) de stockage au moyen de la puissance générée (Pg) ; - une deuxième étape (E2) de baisse de la puissance (Pa) auxiliaire ; - une troisième étape (E3) d'activation de consommateurs (32, 33) ; - une quatrième étape (E4) de délestage.

Description

"Procédé de commande d'un prolongateur d'autonomie dans un véhicule automobile à moteur électrique" L'invention concerne un procédé de commande d'un prolongateur d'autonomie pour un véhicule équipé d'un moteur électrique de traction. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de commande d'un prolongateur d'autonomie pour un véhicule automobile, le véhicule automobile comportant : - un moteur électrique de traction qui est susceptible de mouvoir le véhicule dans un premier mode de fonctionnement dit "moteur" et qui est susceptible de former un générateur d'électricité dans un deuxième mode de fonctionnement dit "alternateur" dans lequel il délivre une puissance électrique, dite "de récupération", le moteur étant relié à un réseau électrique du véhicule ; - des consommateurs électriques connectés au réseau électrique du véhicule ; - au moins un moyen de stockage d'énergie électrique qui est destiné à alimenter le réseau électrique du véhicule ; - le prolongateur d'autonomie qui comporte des moyens pour produire une puissance électrique dite "auxiliaire" supérieure ou égale à une puissance minimale strictement positive déterminée afin d'alimenter le réseau électrique du véhicule ; - une unité électronique de commande du fonctionnement 25 du prolongateur d'autonomie qui est susceptible de mettre en oeuvre le procédé de commande. Les véhicules automobiles à motorisation électrique comportent un moteur électrique de traction qui est alimenté en électricité par une batterie de traction. La batterie de traction 30 présente des caractéristiques de capacités et de puissance qui confèrent au véhicule automobile une autonomie de déplacement relativement faible par rapport à l'autonomie de déplacement d'un véhicule automobile à moteur thermique.

Pour remédier à ce problème, il est connu de récupérer de l'énergie lors de phases de freinage du véhicule. Dans ces phases, le fonctionnement du moteur électrique est inversé de manière utiliser le moteur comme un alternateur. Les roues du véhicule, du fait de l'inertie de ce dernier, entraînent le moteur en rotation. La puissance électrique produite par le moteur électrique en mode alternateur est utilisée pour recharger la batterie de traction et ainsi augmenter l'autonomie de déplacement du véhicule. Cette puissance électrique est aussi utilisée pour alimenter un étage à basse tension du réseau électrique du véhicule automobile. Néanmoins, cette solution ne permet pas d'obtenir une autonomie équivalente à celle d'un véhicule automobile à moteur thermique.

Pour remédier à ce problème, il est connu d'équiper les véhicules électriques de dispositifs appelés "prolongateurs d'autonomie" ou encore "range extender" selon l'appellation anglo-saxonne. Un prolongateur d'autonomie est un dispositif de génération d'électricité embarqué à bord du véhicule.

L'énergie électrique est produite par la consommation d'un carburant. Il s'agit par exemple d'une pile à combustible qui consomme un gaz à forte teneur en hydrogène, ou encore d'un alternateur entraîné par un moteur thermique ou une turbine alimentés avec un hydrocarbure.

Un tel prolongateur d'autonomie forme ainsi une source auxiliaire de puissance électrique pour alimenter le moteur électrique ou pour recharger la batterie de traction en dehors des phases de freinage récupératif, par exemple lorsque l'état de charge de la batterie de traction atteint un seuil inférieur déterminé de charge. Le prolongateur d'autonomie permet aussi d'alimenter en électricité les accessoires à basse tension du véhicule parmi lesquels on peut citer en exemple une batterie à basse tension ou des moyens de régulation de la température de l'habitacle. Lors d'une phase de freinage récupératif, il est préférable de privilégier le rechargement de la batterie par freinage récupératif plutôt que par le prolongateur d'autonomie, car ce dernier est consommateur de carburant. Ainsi, lors des phases de freinage récupératif, il peut arriver que le prolongateur d'autonomie soit commandé de manière à fournir une puissance électrique nulle. Cette opération de diminution brusque de la production d'électricité par le prolongateur d'autonomie est appelée "délestage". Cependant, le prolongateur d'autonomie est généralement conçu pour produire une puissance électrique auxiliaire positive dans une plage déterminée de puissances Une puissance auxiliaire nulle ne peut être obtenue instantanément du fait de l'inertie de certains composants du prolongateur d'autonomie. En outre, le fait de commander une puissance auxiliaire nulle risque d'entraîner une surconsommation de carburant et/ou d'endommager certains éléments du prolongateur.

On décrit par la suite, à titre non limitatif, deux exemples de prolongateurs d'autonomie qui sont soumis à ces contraintes. Selon un premier exemple, le prolongateur d'autonomie est formé par une pile à combustible de type "PEMFC" comportant un empilement de cellules.

Dans une pile à combustible de ce type, chaque cellule comporte un électrolyte formé par une membrane en polymère appelée "membrane d'échange de proton" ou "PEM" selon l'acronyme anglo-saxon. La membrane est revêtue d'un côté par l'anode et de l'autre par la cathode. Cet ensemble est appelé "assemblage membrane-électrodes" ou "MEA" selon l'acronyme anglo-saxon. L'anode est alimentée avec un gaz riche en hydrogène formant le carburant, tandis que la cathode est alimentée en oxygène, par exemple issu de l'air, formant le comburant. La réaction chimique entre le carburant et le comburant permet de créer un courant électrique dans une cellule. Une telle pile à combustible est relativement compacte et permet, selon le nombre de cellules, de produire une puissance électrique comprise en 3 et 30 kW selon le type de véhicule. Le prolongateur d'autonomie comporte ainsi la pile à combustible, un compresseur d'air et un réservoir d'hydrogène embarqué.

En fonctionnement normal et lorsque le carburant est composé d'hydrogène pur, une telle pile ne pollue pas, les résidus de la réaction d'oxydo-réduction étant de l'eau, et elle présente une espérance de vie très longue, par exemple de plus de 10000 heures.

Néanmoins, en cas de passage d'une production de puissance électrique normale à une puissance électrique faible ou proche de zéro, on constate l'apparition d'une surtension dans l'assemblage membrane-électrodes. Cette surtension, appelée "surtension d'activation" ou encore "polarisation d'activation", provoque un vieillissement prématuré des cellules de la pile, notamment par corrosion de la cathode. En cas de coupures brèves et répétées de la production de puissance électrique, l'espérance de vie de la pile à combustible est ainsi susceptible d'être fortement réduite, passant par exemple de 10000 h à seulement 2000h. Selon un deuxième exemple, le prolongateur d'autonomie comporte un alternateur qui est entraîné en rotation par une machine rotative telle qu'un moteur thermique ou une turbine. Le moteur ou la turbine consomment du carburant lors de leur fonctionnement. La puissance électrique générée par l'alternateur dépend notamment du régime de rotation de ces machines. A cet égard, le moteur, ou la turbine, est réglé pour produire une pollution minimale lorsqu'il fonctionne dans une plage de régime déterminé correspondant à la plage de puissance auxiliaire optimale. Or, lors d'un délestage approchant une puissance électrique nulle, le moteur ou la turbine se mettent à polluer plus intensément. En outre, lors d'un délestage brutal, l'alternateur et le moteur ralentissent très rapidement, provoquant une usure prématurée de certains éléments tels que des paliers de roulement.

Pour résoudre ces problèmes, l'invention propose un procédé de commande du prolongateur d'autonomie tel que décrit précédemment, caractérisé en ce que le procédé est déclenché lorsque le moteur fonctionne en mode alternateur et que le prolongateur d'autonomie produit une puissance auxiliaire non nulle, le réseau électrique du véhicule étant alors alimenté par une puissance générée qui est égale à la somme de la puissance auxiliaire et de la puissance de récupération, le procédé comportant les étapes suivantes : - une première étape de recharge des moyens de stockage 20 au moyen de la puissance générée ; - une deuxième étape de baisse de la puissance auxiliaire qui est déclenchée lorsque la puissance consommée pour la recharge des moyens de stockage est inférieure à la puissance générée, au cours de laquelle le prolongateur d'autonomie est 25 commandé de manière que la puissance auxiliaire soit supérieure ou égale à la puissance minimale ; - une troisième étape d'activation de consommateurs qui est déclenchée lorsque la puissance générée à l'issue de la deuxième étape est supérieure à la puissance consommée pour la 30 recharge des moyens de stockage, au cours de laquelle les consommateurs sont successivement activés pour augmenter la consommation de puissance générée jusqu'à consommation totale de la puissance générée ou jusqu'à activation simultanée de tous les consommateurs ; - une quatrième étape de délestage qui est déclenchée lorsque la puissance générée n'est pas totalement consommée à l'issue de la troisième étape, au cours de laquelle le prolongateur d'autonomie est commandé de manière à diminuer la puissance auxiliaire au-dessous de la puissance minimale. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les moyens de stockage comportent une batterie de 10 traction qui est connectée au moteur par l'intermédiaire d'un étage à haute tension du réseau électrique ; - les moyens de stockage comportent une batterie à basse tension qui est connectée à un étage à basse tension du réseau électrique, la batterie de traction étant rechargée prioritairement 15 par rapport à la batterie à basse tension au cours de la première étape ; - lorsque l'état de charge d'un moyen de stockage est supérieur à un seuil minimal de rechargement, le moyen de stockage n'est pas rechargé lors de la première étape, la 20 puissance électrique consommée pour sa recharge étant alors nulle ; - au moins un consommateur dit "haute tension" est alimenté directement par l'étage à haute tension du réseau électrique ; 25 - au moins un consommateur dit "basse tension" est alimenté directement par l'étage à basse tension du réseau électrique ; - au cours de la troisième étape, les consommateurs "haute tension" sont activés prioritairement par rapport aux 30 consommateurs "basse tension" ; - lorsque le prolongateur d'autonomie est commandé pour produire une puissance auxiliaire nulle lors de la quatrième étape, la production de puissance électrique auxiliaire par le prolongateur est totalement interrompue pendant une durée de temporisation déterminée ; - les moyens de production d'électricité du prolongateur d'autonomie comportent une pile à combustible, la puissance minimale auxiliaire étant supérieure ou égale à une puissance de polarisation d'activation de la pile à combustible ; - les moyens de production d'électricité du prolongateur d'autonomie comporte un moteur thermique qui entraîne un alternateur ; - la valeur minimale de la puissance auxiliaire est égale à au moins 20% de la puissance maximale susceptible d'être produite par le prolongateur d'autonomie ; - les consommateurs comportent des moyens de régulation de la température d'un habitacle du véhicule ; - lors des deuxième et quatrième étapes, la puissance auxiliaire est réduite progressivement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est un schéma qui représente le réseau électrique d'un véhicule automobile électrique équipé d'un prolongateur d'autonomie ; - la figure 2 est un schéma qui représente une cellule d'une pile à combustible équipant le prolongateur d'autonomie de la figure 1 ; - la figure 3 est un diagramme qui représente la courbe de polarisation de la pile à combustible équipant le prolongateur d'autonomie de la figure 1 qui représente l'évolution de la densité de courant aux bornes d'une cellule de pile à combustible (exprimée en A.cm-2) en fonction de la tension aux bornes de la cellule (exprimée en V) ; - la figure 4 est un schéma-blocs qui représente le procédé de commande du prolongateur d'autonomie de la figure 1 selon les enseignements de l'invention. Dans la suite de la description, des éléments présentant 5 une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes numéros de référence. On a représenté schématiquement à la figure 1 le réseau 10 électrique d'un véhicule automobile. Le véhicule automobile comporte un moteur 12 électrique 10 de traction qui est susceptible de mouvoir le véhicule en entraînant en rotation les roues du véhicule. Le moteur 12 électrique est une machine électrique tournante qui fonctionne dans ce cas dans un premier mode de fonctionnement dit "moteur". 15 Dans certaines circonstances, le fonctionnement du moteur 12 électrique est susceptible d'être inversé de manière à former un générateur d'électricité. C'est notamment le cas lors de phases dites de "freinage récupératif". Lors de ces phases, le moteur 12 ne fournit aucun couple aux roues du véhicule. En l'absence 20 d'actionnement de freins à disque, le véhicule continue à rouler sous l'effet de son inertie. Les roues du véhicule entraînent alors le moteur 12 en rotation. Dans ce cas, lorsqu'on impose un couple résistant au moteur 12, ce dernier se comporte comme un alternateur produisant une puissance électrique dite puissance de 25 récupération "Pr". Lors d'un tel fonctionnement, le couple résistant s'oppose à la rotation des roues, permettant ainsi un freinage du véhicule. Par la suite, ce deuxième mode de fonctionne du moteur 12 sera appelé deuxième "mode alternateur". 30 Le véhicule comporte aussi une batterie 14 de traction à haute tension qui alimente directement un étage 15 électrique à haute tension du réseau 10 électrique. La batterie 14 de traction est connectée, par l'intermédiaire de l'étage 15 à haute tension, au moteur 12 de manière à fournir une puissance électrique, dite "puissance principale Pp", au moteur 12 électrique pour permettre le fonctionnement de ce dernier en mode moteur. Le moteur 12 est ici alimenté par l'intermédiaire d'un onduleur 13.

La batterie 14 de traction est parfois aussi appelée "batterie de puissance" ou "batterie à haute tension". Elle présente des caractéristiques adaptées pour répondre aux besoins de puissance mécanique et d'autonomie d'un véhicule automobile.

Les accumulateurs de la batterie 14 de traction sont susceptibles d'être rechargés, notamment par la puissance "Pr" de récupération fournie par le moteur 12 électrique fonctionnant en mode alternateur. La batterie 14 de traction est par exemple une batterie d'accumulateurs de type "Lithium-ion". La batterie 14 de traction présente ici une tension nominale comprise entre 200V et 400V, une puissance comprise entre 30kW et 150kW, et une capacité de stockage de plusieurs dizaine de kilowattheures. La batterie 14 de traction est surveillée par une unité 38 électronique de commande embarquée à bord du véhicule. L'unité 38 électronique de commande comporte des moyens pour connaître à tout moment l'état de charge "SOCht" de la batterie 14 de traction, ainsi que sa puissance maximale de charge "Cmaxht". La puissance maximale de charge "Cmaxht" correspond à la puissance électrique instantanée que la batterie 14 de traction est capable d'absorber lors d'une opération de recharge. Le véhicule comporte aussi un prolongateur 16 d'autonomie qui comporte des moyens pour produire une puissance électrique dite "puissance "Pa" auxiliaire" notamment pour participer au rechargement de la batterie 14 de traction. L'adaptation de la tension de sortie du prolongateur 16 d'autonomie à l'étage 15 à haute tension du réseau 10 électrique est réalisée au moyen d'un convertisseur 40 de tension de type "DC/DC". Les moyens de production d'électricité du prolongateur 16 d'autonomie comportent ici une pile 18 à combustible de type 5 "PEMFC". Ce type de pile 18 à combustible comporte plusieurs cellules 20. On a représenté l'une de ces cellules 20 à la figure 2. Elle comporte un électrolyte qui est formé par une membrane 22 en polymère. Cette membrane 22 est aussi appelée "membrane 10 d'échange de proton" ou "PEM" car elle est perméable uniquement aux noyaux d'hydrogènes "H+" sans permettre le passage des électrons. Chaque face de la membrane 22 est revêtue respectivement d'une anode 24 et d'une cathode 26. L'ensemble 15 formé par la membrane 22, l'anode 24 et la cathode 26 est appelé assemblage 27 membrane-électrodes ou "MEA". L'anode 24 est alimentée avec un carburant qui est formé par de l'hydrogène "H2". A cet effet, le prolongateur 16 d'autonomie comporte un moyen de distribution d'hydrogène tel 20 qu'un réservoir 28 d'hydrogène comprimé. La cathode 26 est alimentée avec un comburant qui est formé par de l'oxygène "02" qui est issu de l'air 30 ambiant comprimé par un compresseur 29 ou qui provient d'un moyen de stockage d'oxygène pur. 25 Les dispositifs de distribution de carburant et de comburant sont bien connus de l'homme du métier. Ils ne seront pas décrits plus en détail par la suite. Une réaction d'oxydo-réduction entre le comburant et le carburant au niveau de l'assemblage 27 membrane-électrodes 30 provoque la séparation des électrons et des noyaux de certains atomes d'hydrogène. Les noyaux d'hydrogène passent directement à travers la membrane 22 tandis que les électrons passent de l'anode 24 et la cathode 26 par un circuit extérieur produisant ainsi l'apparition d'un courant électrique dans le circuit reliant l'anode 24 à la cathode 26. Cette réaction produit de l'eau qui est nécessaire pour humidifier la membrane. En l'absence d'eau, le passage des noyaux d'hydrogène à travers la membrane 22 n'est plus possible. Comme représenté à la figure 3, chaque cellule 20 présente une relation caractéristique entre sa tension et la densité de courant. Cette relation caractéristique est montrée à la figure 3 sous la forme d'un diagramme couramment appelé "courbe de polarisation". On constate qu'en fonctionnement, lorsque la cellule 20 produit du courant, la tension est toujours inférieure à la tension à vide. Des chutes de tension apparaissent aux électrodes 24, 26. Ces chutes de tension sont parfois appelées polarisations ou surtensions en référence à l'électrolyse. Cette courbe peut être divisée en trois zones distinctes : - une première zone "A" dite zone de polarisation d'activation ; - une deuxième zone "B" dite zone de polarisation ohmique, ou zone résistive, dans laquelle la tension diminue de manière proportionnelle à l'augmentation de la densité de courant ; - une troisième zone "C" dite zone de polarisation de concentration ou zone de limitation de diffusion.

La durée de vie d'une cellule 20 de la pile 18 à combustible est optimale lorsque cette dernière fonctionne dans la deuxième zone "B" car la réaction produit suffisamment d'eau pour humidifier l'assemblage 27 membrane-électrode. Pour satisfaire un tel fonctionnement optimal, la densité de courant de la cellule sera avantageusement supérieure à 0,2 A.cm-2. Lorsque la production de puissance "Pa" électrique auxiliaire par la pile 18 à combustible est diminuée trop brutalement et que la cellule 20 est amenée à fonctionner dans la première zone "A" de polarisation d'activation, par exemple lors de microcoupures fréquentes, on observe la création d'une forte surtension notamment à la cathode 26 qui subit un phénomène de corrosion par oxydation diminuant sensiblement la durée de vie de la pile 18 à combustible. Ces phénomènes de détérioration sont par exemple décrits dans l'article "Development of Fuel Cell Stack Durability based on Actual Vehicle Test Data: Current Status and Future Work," (Shimoi, R., Aoyama, T., and liyama, A., SAE Int. J. Engines 2(1):960-970, 2009, doi:10.4271/2009-01- 1014). Il est donc préférable que la pile 18 à combustible produise une puissance "Pa" électrique auxiliaire, avantageusement stable, comprise dans la deuxième zone "B" de fonctionnement. Le fonctionnement de la pile 18 à combustible dans cette zone "B" de fonctionnement permet d'obtenir une plage de puissances "Pa" auxiliaire s'étendant depuis une "puissance "Pamin" minimale auxiliaire" strictement positive, jusqu'à une "puissance "Pamax" maximale auxiliaire". On comprendra que la pile 18 est susceptible de fournir une puissance "Pa" électrique auxiliaire inférieure à la "puissance "Pamin" minimale auxiliaire", mais qu'un tel fonctionnement est susceptible d'endommager les cellules 20 ou tout au moins de réduire leur durée de vie. En se reportant à nouveau à la figure 1, le réseau 10 électrique du véhicule comporte aussi un étage 34 à basse 25 tension. L'étage 34 à basse tension comporte des consommateurs 32. Une batterie 36 à basse tension est connectée directement à l'étage 34 à basse tension pour l'alimentation des consommateurs 32. La batterie 36 à basse tension est une batterie 30 d'accumulateurs susceptibles d'emmagasiner de l'énergie électrique de technologie connue, tel qu'une batterie au plomb. Tout comme la batterie 14 de traction, la batterie 36 à basse tension est surveillée par l'unité 38 électronique de commande. L'unité 38 électronique de commande comporte ainsi des moyens pour surveiller en permanence l'état de charge "SOCbt" de la batterie 36 à basse tension, ainsi que sa puissance "Cmaxbt" maximale de charge.

Les consommateurs 32 comportent des moyens de régulation de la température d'un habitacle du véhicule, tels que des résistances chauffantes et/ou un circuit de climatisation et/ou un dispositif de dégivrage de surfaces vitrées de l'habitacle. Comme représenté à la figure 1, le véhicule comporte aussi certains consommateurs 33 à haute tension qui sont alimentés directement par l'étage 15 à haute tension. Ces consommateurs 33 comportent par exemple des résistances chauffantes. En outre, la puissance "Pa" électrique auxiliaire produite par le prolongateur 16 d'autonomie est susceptible d'être utilisée au moins partiellement pour alimenter l'étage 34 à basse tension, soit pour recharger la batterie 36 à basse tension, soit pour alimenter directement les consommateurs 32. A cet effet, un convertisseur 41 de tension est interposé entre le prolongateur 16 d'autonomie et l'étage 34 à basse tension. De même, la batterie 14 de traction peut aussi être utilisée pour alimenter l'étage 34 à basse tension. A cet effet, ledit convertisseur 41 de tension est aussi interposé entre la batterie 14 de traction et l'étage 34 à basse tension.

Le convertisseur 41 de tension est plus particulièrement interposé entre l'étage 15 haute tension et l'étage 34 basse tension du réseau 10 électrique du véhicule. La puissance électrique que peut convertir le convertisseur 41 de tension et limitée à une puissance "Pdcmax" maximale.

L'unité 38 électronique de commande est susceptible de commander la distribution des différentes puissances électriques stockées ou produites comme cela sera expliqué par la suite.

Lors du fonctionnement du moteur 12 électrique en mode "moteur", la batterie 14 de traction et/ou le prolongateur 16 d'autonomie fournissent au moteur 12 la puissance électrique nécessaire à son fonctionnement de manière à satisfaire les ordres du conducteur. Lors du fonctionnement du prolongateur d'autonomie la puissance "Pa" électrique auxiliaire produite par le prolongateur 16 d'autonomie en sortie de son convertisseur 40 se répartie entre les besoins de fonctionnement du moteur 12 électrique en mode "moteur" et les besoins en puissance du réseau basse tension 34. La batterie 14 de traction fournit au moteur 12 la puissance "Pp - Pa" électrique principale nécessaire à son fonctionnement de manière à satisfaire les ordres du conducteur. Lorsque le moteur 12 fonctionne en mode "alternateur", il produit une puissance "Pr" électrique de récupération qui permet notamment de recharger la batterie 14 de traction. Cette puissance "Pr" électrique de récupération étant produite sans consommation de carburant, il est avantageux de la privilégier par rapport à la puissance "Pa" électrique auxiliaire qui est consommatrice de carburant. Néanmoins, la batterie 14 de traction ne peut recevoir en recharge qu'une puissance électrique instantanée limitée. La puissance maximale que peut recevoir la batterie 14 de traction sera appelée par la suite "puissance "Cpmax" maximale de charge". La puissance "Pr" électrique de récupération fournie par le moteur 12 fonctionne en mode alternateur et la puissance "Pa" électrique auxiliaire fournie par le prolongateur 16 d'autonomie sont toutes les deux des puissances électriques "produites" qui se distinguent de la puissance "Pp" électrique principale fournie par la batterie 14 de traction qui est une puissance électrique "déstockée". En se fondant sur cette distinction, on définit pour la suite de la description et pour les revendications, une puissance "Pg" générée qui est égale à la somme de la puissance "Pa" auxiliaire et de la puissance "Pr" de récupération. Lorsque le moteur 12 fonctionne en mode alternateur, la puissance "Pa" électrique auxiliaire produite par le prolongateur 16 d'autonomie est diminuée de manière que la puissance "Pg" générée soit inférieure ou égale à la puissance "Cpmax" maximale de charge. Cette opération de diminution est appelée "délestage". Cependant, comme expliqué précédemment, il est 10 préférable de poursuivre la production d'une puissance "Pa" électrique auxiliaire supérieure ou égale à la puissance "Pamin" minimale auxiliaire. Ainsi, lorsque le moteur 12 fonctionne en mode alternateur et que le prolongateur 16 d'autonomie produit une puissance Pa 15 auxiliaire non nulle, l'unité 38 électronique de commande déclenche la mise en oeuvre d'un procédé qui est destiné à commander le prolongateur 16 d'autonomie pour produire une puissance "Pa" électrique auxiliaire supérieure ou égale à la puissance "Pamin" minimale auxiliaire. 20 En référence à la figure 4, le procédé comporte les étapes suivantes. Au cours de la première étape El de recharge, les moyens de stockage d'énergie électrique sont rechargés au moyen de la puissance "Pg" générée. Lors de cette première étape "El", la 25 puissance "Pa" auxiliaire n'est pas diminuée afin de favoriser un fonctionnement du prolongateur 16 d'autonomie en mode dit "stationnaire", c'est-à-dire dans lequel la puissance "Pa" auxiliaire produite reste stable dans le temps. Au cours de la première étape "El", batterie 14 de traction 30 est rechargée prioritairement par rapport à la batterie 36 à basse tension. Ainsi, la première étape "El" comporte une première phase "E1-1" au cours de laquelle l'unité 38 électronique de commande vérifie tout d'abord que l'état de charge "SOCht" de la batterie 14 de traction est inférieur à un seuil minimal de rechargement. Si c'est le cas, la batterie 14 de traction est alimentée en priorité avec la puissance "Pg" générée. Dans ce cas, lorsque la puissance "Cmaxht" maximale de charge de la batterie 14 de traction est inférieure à la puissance "Pg" générée, l'unité 38 électronique de commande mémorise que la puissance "Pc" électrique consommée par la batterie 14 de traction est égale à sa puissance "Cmaxht" maximale de charge.

Sinon, la batterie 14 de traction n'a pas besoin d'être rechargée. L'unité 38 électronique de commande mémorise alors que la puissance "Pc" consommée par la batterie 14 de traction est nulle. Lorsque la puissance "Pc" consommée par la batterie 14 de traction est inférieure à la puissance "Pg" générée, une deuxième phase "E2-2" est enclenchée, au cours de laquelle l'unité 38 électronique de commande vérifie que l'état de charge "SOCbt" de la batterie 36 basse tension est inférieur à un seuil minimal de rechargement.

Si c'est le cas, la batterie 36 basse tension est alimentée avec la puissance "Pg" générée. Dans ce cas, lorsque la comme de la puissance "Pc" consommée par la batterie 14 de traction ajoutée à la puissance "Cmaxbt" maximale de charge de la batterie 36 basse tension est inférieure à la puissance "Pg" générée, l'unité 38 électronique de commande ajoute à la puissance "Pc" consommée par la batterie 14 de traction la puissance "Cmaxbt" maximale de charge de la batterie 36 à basse tension. Sinon, la batterie 36 basse tension n'a pas besoin d'être 30 rechargée. L'unité 38 électronique de commande ne modifie pas la valeur de la puissance "Pc" consommée.

A l'issue de la première étape "El", lorsque la puissance "Pc" consommée est inférieure à la puissance "Pg" générée, une deuxième étape "E2" est déclenchée. Au cours de la deuxième étape "E2", le prolongateur 16 d'autonomie est commandé de manière que la puissance "Pa" auxiliaire produite soit diminuée progressivement jusqu'à une valeur supérieure ou égale à la puissance "Pamin" minimale. Ceci a pour conséquence de diminuer la puissance "Pg" générée. Plus précisément, la puissance auxiliaire "Pa" est diminuée 10 jusqu'à ce que la puissance générée "Pg" soit égale à la puissance "Pc" consommée ou jusqu'à ce que la puissance auxiliaire soit égale à la puissance auxiliaire minimale "Pamin". Si la puissance "Pg" générée ainsi obtenue est égale à la puissance "Pc" consommée pour la recharge des batteries 14, 36, 15 le procédé prend fin jusqu'à une prochaine itération. Si la puissance "Pa" auxiliaire est diminuée jusqu'à sa valeur minimale "Pamin" et que la puissance "Pg" générée ainsi obtenue est toujours supérieure à la puissance "Pc" consommée, une troisième étape "E3" est enclenchée. 20 Au cours de cette troisième étape "E3", les consommateurs 32, 33 sont successivement activés pour augmenter la consommation de la puissance "Pg" générée jusqu'à consommation totale de la puissance "Pg" générée ou jusqu'à activation simultanée de tous les consommateurs 32, 33. Au cours de cette 25 étape "E3", un consommateur 32, 33 activé demeure activé jusqu'à la fin de la phase de freinage récupératif. Les consommateurs 32, 33 sont activés automatiquement par l'unité 38 électronique de commande Les consommateurs 33 "haute tension" sont activés 30 prioritairement par rapport aux consommateurs 32 "basse tension". Ainsi, lors d'une première phase "E3-1", les consommateurs 33 haute tension sont successivement activés.

L'unité 38 électronique de commande prend en compte l'activation de chaque consommateur 33 en augmentant en conséquence la puissance "Pc" consommée. Cette phase "E3-1" continue jusqu'à ce que la puissance "Pc" consommée soit égale à la puissance "Pg" générée ou jusqu'à activation de tous les consommateurs 33 haute tension. Si la puissance "Pc" consommée demeure inférieure à la puissance générée à l'issue de cette première phase "E3-1" alors que tous les consommateurs 33 haute tension ont été activés, une 10 deuxième phase "E3-2" est déclenchée. Lors de cette deuxième phase "E3-2", les consommateurs 32 basse tension sont successivement activés. L'unité 38 électronique de commande prend en compte l'activation de chaque consommateur 32 en augmentant en conséquence la 15 puissance "Pc" consommée. Cette phase "E3-2" continue jusqu'à ce que la puissance "Pc" consommée soit égale à la puissance "Pg" générée ou jusqu'à activation de tous les consommateurs 32 basse tension. En pratique, la puissance électrique susceptible d'être 20 consommée par les consommateurs 32 basse tension est limitée par la puissance "Pdcmax" maximale que peut convertir le convertisseur 41 de tension. Si à l'issue de la troisième étape "E3", la puissance "Pc" consommée est égale à la puissance générée "Pg", le procédé 25 prend fin jusqu'à une prochaine itération. Si la puissance "Pg" n'est pas totalement consommée malgré l'activation de tous les consommateurs 32, 33 et la recharge des batteries 14, 36, une quatrième étape "E4" de délestage est déclenchée. 30 Au cours de cette étape de délestage, le prolongateur 16 d'autonomie est commandé de manière à diminuer progressivement la puissance auxiliaire "Pa" au-dessous de la puissance minimale "Pamin", voire jusqu'à une puissance nulle.

Lorsque le prolongateur 16 d'autonomie est commandé pour produire une puissance auxiliaire nulle lors de la quatrième étape "E4", la production de puissance électrique auxiliaire par le prolongateur est totalement interrompue pendant une durée de temporisation déterminée afin de préserver les composants de la pile à combustible. L'invention a été décrite en référence à un prolongateur d'autonomie équipé d'une pile à combustible. On comprendra cependant que l'invention applicable à des prolongateurs d'autonomie équipés de moyens de production d'électricité mettant en oeuvre d'autres technologies. Ainsi, selon une variante non représentée de l'invention, les moyens de production d'électricité du prolongateur d'autonomie comporte un moteur thermique ou une turbine qui entraîne un alternateur. Dans ce cas la puissance "Pamin" minimale auxiliaire est par exemple égale à au moins 20% de la puissance "Pamax" maximale susceptible d'être produite par le prolongateur d'autonomie. Le procédé de commande selon l'invention permet ainsi d'assurer que l'intégralité de la puissance "Pr" électrique de récupération sera stockée dans la batterie 14 de traction et dans la batterie 36 à basse tension en priorité, tout en préservant l'intégrité du prolongateur 16 d'autonomie. Le moteur 12 électrique en mode "alternateur" conserve son niveau de puissance "Pr" électrique de récupération et le freinage récupératif demeure inchangé.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un prolongateur (16) d'autonomie pour un véhicule automobile, le véhicule automobile comportant : - un moteur (12) électrique de traction qui est susceptible de mouvoir le véhicule dans un premier mode de fonctionnement dit "moteur" et qui est susceptible de former un générateur d'électricité dans un deuxième mode de fonctionnement dit "alternateur" dans lequel il délivre une puissance (Pr) électrique, dite "de récupération", le moteur (12) étant relié à un réseau (10) électrique du véhicule ; - des consommateurs (32, 33) électriques connectés au réseau (10) électrique du véhicule ; - au moins un moyen (14, 36) de stockage d'énergie électrique qui est destiné à alimenter le réseau (10) électrique du véhicule ; - le prolongateur (16) d'autonomie qui comporte des moyens (18) pour produire une puissance (Pa) électrique dite "auxiliaire" supérieure ou égale à une puissance minimale (Pamin) strictement positive déterminée afin d'alimenter le réseau (10) électrique du véhicule ; - une unité (38) électronique de commande du fonctionnement du prolongateur (16) d'autonomie qui est susceptible de mettre en oeuvre le procédé de commande ; caractérisé en ce que le procédé est déclenché lorsque le moteur (12) fonctionne en mode alternateur et que le prolongateur (16) d'autonomie produit une puissance (Pa) auxiliaire non nulle, le réseau (10) électrique du véhicule étant alors alimenté par une puissance (Pg) générée qui est égale à la somme de la puissance (Pa) auxiliaire et de la puissance (Pr) de récupération, le procédé comportant les étapes suivantes : - une première étape (El) de recharge des moyens (14, 36) de stockage au moyen de la puissance générée (Pg) ;- une deuxième étape (E2) de baisse de la puissance (Pa) auxiliaire qui est déclenchée lorsque la puissance consommée pour la recharge des moyens (14, 36) de stockage est inférieure à la puissance (Pg) générée, au cours de laquelle le prolongateur (16) d'autonomie est commandé de manière que la puissance (Pa) auxiliaire soit supérieure ou égale à la puissance (Pamin) minimale ; - une troisième étape (E3) d'activation de consommateurs (32, 33) qui est déclenchée lorsque la puissance (Pg) générée à l'issue de la deuxième étape (E2) est supérieure à la puissance consommée pour la recharge des moyens (32, 33) de stockage, au cours de laquelle les consommateurs (32, 33) sont successivement activés pour augmenter la consommation de puissance (Pg) générée jusqu'à consommation totale de la puissance (Pg) générée ou jusqu'à activation simultanée de tous les consommateurs (32,33) ; - une quatrième étape (E4) de délestage qui est déclenchée lorsque la puissance (Pg) générée n'est pas totalement consommée à l'issue de la troisième étape (E3), au cours de laquelle le prolongateur (16) d'autonomie est commandé de manière à diminuer la puissance (Pa) auxiliaire au-dessous de la puissance (Pamin) minimale.
2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de stockage comportent une batterie (14) de traction qui est connectée au moteur (12) par l'intermédiaire d'un étage (15) à haute tension du réseau (10) électrique.
3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de stockage comportent une batterie (36) à basse tension qui est connectée à un étage (34) à basse tension du réseau (10) électrique, et en ce qu'au cours de la première étape (El ), la batterie (14) de traction est rechargée prioritairement par rapport à la batterie (36) à basse tension.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsque l'état de charge (SOCbt, SOCht) d'un moyen (14, 36) de stockage est supérieur à un seuil minimal de rechargement, le moyen (14, 36) de stockage n'est pas rechargé lors de la première étape (El), la puissance électrique consommée pour sa recharge étant alors nulle.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un consommateur (33) dit "haute tension" est alimenté directement par l'étage (15) à haute tension du réseau (10) électrique.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un consommateur (32) dit "basse tension" est alimenté directement par l'étage (34) à basse tension du réseau (10) électrique.
7. Procédé selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que, au cours de la troisième étape (E3), les consommateurs (33) "haute tension" sont activés prioritairement par rapport aux consommateurs (32) "basse tension".
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque le prolongateur (16) d'autonomie est commandé pour produire une puissance (Pa) auxiliaire nulle lors de la quatrième étape (E4), la production de puissance électrique auxiliaire par le prolongateur (16) est totalement interrompue pendant une durée de temporisation déterminée.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de production d'électricité du prolongateur (16) d'autonomie comportent une pile (18) à combustible, et en ce que la puissance (Pamin) minimale auxiliaire est supérieure ou égale à une puissance de polarisation d'activation de la pile (18) à combustible.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 6, caractérisé en ce que les moyens de production d'électricité du prolongateur d'autonomie comporte un moteur thermique qui entraîne un alternateur.
11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la valeur minimale de la puissance auxiliaire est égale à au moins 20% de la puissance maximale susceptible d'être produite par le prolongateur d'autonomie.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce que les consommateurs (32, 33) comportent des moyens de régulation de la température d'un habitacle du véhicule.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce que, lors des deuxième et 15 quatrième étapes (E2, E4), la puissance auxiliaire (Pa) est réduite progressivement.