FR3076522A1

FR3076522A1 - «systeme de volant de direction chauffant pour vehicule automobile et procede de gestion de ce systeme»

Info

Publication number: FR3076522A1
Application number: FR1850091A
Authority: FR
Inventors: Yannick Botchon; Stephane Du Verger
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2019-07-12

Abstract

Système de volant de direction chauffant pour véhicule automobile, comportant un volant de direction (10) équipé d'un dispositif électrique chauffant, et un circuit d'alimentation électrique de ce volant chauffant (10) comprenant une liaison vers un réseau de bord du véhicule (4) équipé d'une batterie principale de stockage d'énergie (6), le circuit d'alimentation électrique du volant chauffant (10) comportant un dispositif de stockag auxiliaire d'énergie électrique (8) rechargé par le réseau de bord (4).

Description

«SYSTEME DE VOLANT DE DIRECTION CHAUFFANT POUR VEHICULE AUTOMOBILE ET PROCEDE DE GESTION DE CE SYSTEME» [0001] La présente invention concerne un système de volant de direction chauffant pour un véhicule automobile, ainsi qu’un procédé de supervision énergétique de ce système de volant chauffant, et un véhicule automobile équipé de ce système de volant chauffant.

[0002] Un type de volant de véhicule automobile connu, présenté notamment par le document FR-A1-3037030, comporte un dispositif électrique chauffant intégré dans le volant afin d’assurer une mise en température procurant un confort thermique lorsque le conducteur démarre le véhicule par temps froid. Le dispositif chauffant est relié à un circuit d’alimentation électrique du véhicule, par un joint électrique tournant assurant une continuité du contact électrique lorsque le volant est en rotation.

[0003] L’intensité du courant pouvant passer par le joint électrique tournant présentant des contacts se déplaçant l’un sur l’autre, étant limitée, ce volant comporte un moyen de stockage d’énergie disposé à l’intérieur, qui est rechargé avec un courant venant du joint tournant. Ce moyen de stockage d’énergie permet de délivrer une puissance importante pendant une période de chauffage qui reste courte, avec une intensité élevée, puis de se recharger ensuite avec une intensité faible par l’intermédiaire du joint tournant.

[0004] Le chauffage du volant peut être demandé en préparation du véhicule avant son démarrage pour accueillir le conducteur dans des bonnes conditions de confort, le moteur thermique de ce véhicule étant encore à l’arrêt.

[0005] Toutefois la consommation électrique du volant chauffant peut être relativement importante, en particulier par temps froid, avec un usage répété du véhicule laissant à ce volant le temps de se refroidir entre deux usages. Dans ce cas on obtient une consommation d’énergie relativement importante sur la batterie du réseau de bord du véhicule, alors que le moteur thermique du véhicule est la plupart du temps à l’arrêt, qui peut entraîner des défaillances de cette batterie en particulier pour le redémarrage du moteur thermique qui nécessite une forte puissance.

[0006] La présente invention a notamment pour but d’éviter ces inconvénients de la technique antérieure.

[0007] Elle propose à cet effet un système de volant de direction chauffant pour véhicule automobile, comportant un volant de direction équipé d’un dispositif électrique chauffant, et un circuit d’alimentation électrique de ce volant chauffant comprenant une liaison vers un réseau de bord du véhicule équipé d’une batterie principale de stockage d’énergie, ce système étant remarquable en ce que le circuit d’alimentation électrique du volant chauffant comporte un dispositif de stockage auxiliaire d’énergie électrique rechargé par le réseau de bord.

[0008] Un avantage de ce système de volant est que le dispositif de stockage d’énergie auxiliaire constitue un intermédiaire permettant de fournir à tout moment une énergie au système de volant, sans prélever d’énergie sur la batterie principale du réseau de bord. De cette manière on évite de décharger fortement la batterie principale alors que le moteur thermique étant encore à l’arrêt ne recharge pas cette batterie, en risquant d’empêcher un démarrage ultérieur de ce moteur.

[0009] Le système de volant suivant l’invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.

[0010] Avantageusement, le dispositif de stockage auxiliaire comporte une batterie au lithium-ion.

[0011] Avantageusement, le système de volant comporte un calculateur mettant en œuvre une première fonction de détection de production d’énergie électrique, une deuxième fonction de détermination de la puissance disponible pour alimenter le volant, une troisième fonction de détermination de l’état énergétique du dispositif auxiliaire de stockage, et une quatrième fonction de supervision de l’activation du volant qui délivre une autorisation d’alimentation du volant chauffant.

[0012] L’invention a aussi pour objet un procédé de gestion d’un système de volant comprenant cette dernière caractéristique, remarquable en ce que dans une première étape la première fonction donne une validation de production d’énergie électrique seulement si le moteur thermique est en fonctionnement.

[0013] Avantageusement, dans une deuxième étape la deuxième fonction à partir d’une information de vitesse de rotation du moteur thermique, d’une information de tension du courant délivré par un alternateur et d’une information d’intensité du courant délivré par l’alternateur, calcule la puissance électrique maximum disponible pour le volant en prenant la puissance électrique maximum possible que peut fournir l’alternateur, à laquelle il soustrait la puissance électrique consommée nécessaire pour alimenter les différents consommateurs électriques en fonctionnement sur le véhicule.

[0014] Avantageusement, dans une troisième étape la troisième fonction détermine l’état énergétique du dispositif de stockage auxiliaire à partir de son état de charge, puis seulement si cet état de charge est supérieur à un seuil prédéfini, alors elle émet une autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire.

[0015] Avantageusement, dans une quatrième étape la quatrième fonction supervise l’activation du volant chauffant avec dans le cas où la validation de production d’énergie électrique n’est pas donnée, en donnant une autorisation d’alimentation du volant chauffant seulement si l’état de charge du stockage auxiliaire est supérieur à un seuil, et dans le cas où la validation de production d’énergie électrique est donnée, en émettant une demande de recharge du dispositif auxiliaire de stockage seulement si l’autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire est refusée.

[0016] De plus, avantageusement l’autorisation d’alimentation du volant chauffant est donnée uniquement dans un premier cas si la puissance électrique maximum disponible pour le volant, calculée dans la deuxième étape, est supérieure à la puissance du volant chauffant à laquelle on additionne une puissance de marge, ou dans un deuxième cas si la puissance consommée par le volant chauffant est supérieure ou égale à la puissance électrique disponible pour ce volant, qui est elle-même supérieure ou égale à la puissance de marge, et si l’autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire est donnée.

[0017] L’invention a de plus pour objet un véhicule automobile équipé d’un volant de direction chauffant, remarquable en ce qu’il comporte un système de volant comprenant ce volant de direction chauffant, comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes.

[0018] L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d’exemple illustrant un mode de réalisation de l’invention, et dans lesquels : - la figure 1 est un schéma présentant un système de volant selon l’invention relié à un réseau de bord ; et - la figure 2 est un diagramme présentant un procédé de supervision énergétique de ce système de volant.

[0019] La figure 1 présente un moteur thermique 2 d’un véhicule automobile, relié à l’alternateur 30 d’un réseau de bord 4 équipé d’une batterie principale 6 de stockage d’énergie électrique. Lors du fonctionnement du moteur thermique 2 l’alternateur 30 délivre en permanence un courant au réseau de bord 4, qui recharge si nécessaire la batterie principale 6.

[0020] Un système de volant de direction comporte un volant chauffant 10 équipé d’un dispositif électrique de chauffage, pouvant comporter en particulier une résistance électrique faisant le tour du volant afin d’assurer un chauffage homogène de la jante de ce volant. En particulier la puissance consommée par le dispositif électrique de chauffage peut être comprise entre 50 et 200W.

[0021 ] Le dispositif chauffant du volant 10 est relié par l’intermédiaire d’un joint électrique tournant, à un circuit d’alimentation comportant un dispositif auxiliaire de stockage d’énergie électrique 8, pouvant disposer d’une batterie, par exemple du type lithium-ion assurant un rapport élevé de quantité d’énergie stockée par rapport à sa masse et à son encombrement.

[0022] Le dispositif de stockage auxiliaire 8 est relié au réseau de bord 4 afin d’assurer sa recharge par un courant venant de l’alternateur 30 si le moteur thermique 2 fonctionne, ou de la batterie principale 6 si ce moteur est arrêté.

[0023] De cette manière on peut assurer une fourniture d’énergie électrique au volant chauffant 10 sans prélever d’énergie sur la batterie principale 6, ce qui lui permet quand le moteur thermique 2 est arrêté, de conserver sa charge afin de garantir des démarrages ultérieurs de ce moteur.

[0024] On peut notamment prévoir un dispositif de stockage auxiliaire 8 pouvant délivrer une intensité élevée pour alimenter le chauffage du volant 10 avec une puissance importante permettant d’obtenir rapidement la mise en température de ce volant.

[0025] On peut aussi prévoir une tension du dispositif de stockage auxiliaire 8 supérieure à celle de la batterie principale 6, qui est généralement de 12V pour les véhicules de tourisme, en utilisant un convertisseur de tension remontant la tension délivrée par l’alternateur 30 pour recharger ce dispositif. Dans ce cas on obtient une puissance plus élevée de chauffage du volant avec une intensité réduite, ce qui est favorable pour le joint électrique tournant alimentant ce volant.

[0026] La figure 2 présente du côté gauche un premier bloc 20 présentant différents composants du véhicule, et du côté droit un deuxième bloc présentant un calculateur électronique de contrôle 22 mettant en oeuvre différentes fonctions d’un procédé de supervision énergétique du système de volant selon l’invention, pour délivrer une autorisation d’alimentation du volant chauffant 24.

[0027] Le premier bloc 20 comporte en partant du bas le moteur thermique 2, le réseau de bord 4 comportant l’alternateur 30 entraîné par ce moteur thermique et sa batterie principale 6, et le dispositif de stockage auxiliaire 8 recevant une énergie électrique 32 de ce réseau de bord.

[0028] Le deuxième bloc 22 comporte une première fonction de détection de production d’énergie électrique 36, une deuxième fonction de détermination de la puissance disponible pour alimenter le volant 38, une troisième fonction de détermination de l’état énergétique du dispositif auxiliaire de stockage 40, et une quatrième fonction de supervision de l’activation du volant 42 qui délivre l’autorisation d’alimentation du volant chauffant 24.

[0029] La première fonction 36 de détection de production d’énergie reçoit une information de vitesse de rotation du moteur thermique 44 venant du moteur thermique 2, pour déterminer si le véhicule est en capacité de produire avec l’alternateur 30 une énergie électrique à partir de l’énergie mécanique qu’il reçoit.

[0030] Si le moteur thermique 2 est en marche la première fonction 36 délivre à la quatrième fonction 42 de supervision de l’activation du volant une validation de production d’énergie électrique 52. Si le moteur thermique 2 est à l’arrêt la première fonction 36 ne délivre pas cette validation de production d’énergie électrique 52, il faut alors utiliser les moyens de stockage d’énergie électrique 6, 8 disponibles pour alimenter le dispositif électrique chauffant du volant 10.

[0031] La deuxième fonction 38 de détermination de la puissance disponible pour alimenter le volant chauffant 10 reçoit l’information de vitesse de rotation du moteur thermique 44, une information de tension du courant délivré par l’alternateur 46 et une information d’intensité du courant délivré par l’alternateur 48, pour déterminer suivant ces informations la puissance électrique maximum disponible pour ce volant.

[0032] La deuxième fonction 38 prend en compte à chaque instant la puissance électrique consommée nécessaire pour alimenter les différents consommateurs électriques en fonctionnement sur le véhicule, qui est soustraite de la puissance électrique maximum possible que peut fournir l’alternateur 30, la différence donnant la puissance électrique disponible pour le volant 54 qui est délivrée à la quatrième fonction 42.

[0033] La puissance électrique consommée par les différents consommateurs activés est égale au produit de la tension du courant délivré 46, de l’intensité du courant délivré 48, et d’un facteur d’ajustement de ce calcul prenant en compte notamment des pertes.

[0034] La puissance électrique maximum que peut fournir le système de fourniture d’énergie électrique utilisant l’alternateur 30, est égal au produit de la vitesse du moteur thermique 44, de la démultiplication entre l’alternateur et le moteur thermique 2, du couple prélevé par l’alternateur associé au courant maximum qu’il peut fournir à la vitesse considérée, du rendement de l’alternateur associé au courant maximum qu’il peut fournir à la vitesse considérée, et d’un facteur d’ajustement de ce calcul.

[0035] On soustrait ensuite la puissance électrique consommée de la puissance électrique maximum, pour obtenir la puissance électrique disponible pour le volant 54.

[0036] La troisième fonction 40 de détermination de l’état énergétique du dispositif de stockage auxiliaire 8 reçoit une information de l’état de charge 50 de ce stockage auxiliaire, pour déterminer si ce dispositif possède un niveau de charge suffisant afin de répondre à la demande d’énergie nécessaire pour alimenter le volant chauffant 10. La troisième fonction 40 suivant l’état énergétique du dispositif de stockage auxiliaire 8, délivre à la quatrième fonction 42 une autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire 56.

[0037] On notera que le dispositif de stockage auxiliaire 8 peut aussi servir à alimenter d’autres fonctions du véhicule, avec une certaine indépendance par rapport à la batterie du réseau de bord 6 pour préserver cette batterie. Ces autres fonctions peuvent en particulier comporter différents systèmes de chauffage ou de climatisation permettant une mise en condition du véhicule, qui sont activés avant le démarrage du moteur thermique 2.

[0038] La quatrième fonction 42 de supervision de l’activation du volant chauffant 10 supervise à partir des informations reçues l’autorisation d’activation de ce volant d’un point de vue énergétique, en fonction de la capacité de production d’énergie électrique du véhicule, pour délivrer l’autorisation d’alimentation du volant chauffant 24.

[0039] Cette quatrième fonction 42 réalise aussi à partir des informations reçues, des demandes de recharge du dispositif auxiliaire de stockage 58 délivrées au dispositif de stockage auxiliaire 8, lorsque ce dispositif n’est pas en mesure d’assurer l’alimentation du volant chauffant 10.

[0040] Le fonctionnement du procédé de supervision est décrit par les étapes successives suivantes. Une première étape réalisée par la première fonction 36 donne une validation de production d’énergie électrique 52 seulement si le moteur thermique 2 est en fonctionnement. Si le moteur thermique 2 ne fonctionne pas, alors le véhicule n’est pas en capacité de produire une énergie électrique.

[0041] Une deuxième étape réalisée par la deuxième fonction 38 détermine la puissance électrique disponible pour le volant 54.

[0042] Une troisième étape réalisée par la troisième fonction 40 détermine l’état énergétique du dispositif de stockage auxiliaire 8 à partir de son état de charge 50, pour déterminer s’il est supérieur à un seuil prédéfini permettant de garantir que les besoins électriques pour l’activation du volant chauffant 10 sont assurés sans inconvénient sur le fonctionnement du réseau de bord du véhicule 4.

[0043] Si l’état de charge 50 est supérieur au seuil prédéfini, la troisième fonction 40 délivre une autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire 56, dans le cas contraire cette autorisation d’alimentation est refusée.

[0044] Une quatrième étape réalisée par la quatrième fonction 42 supervise l’activation du volant chauffant 10. Dans le cas où la validation de production d’énergie électrique 52 n’est pas donnée, l’alternateur 30 ne produisant pas de courant, si l’autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire 56 est donnée, avec un état de charge 50 du stockage auxiliaire 8 suffisant, alors l’autorisation d’alimentation du volant chauffant 24 est donnée.

[0045] A l’inverse si l’autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire 56 est refusée, alors l’autorisation d’alimentation du volant chauffant 24 n’est pas donnée.

[0046] Dans le cas où la validation de production d’énergie électrique 52 est donnée, l’alternateur 30 produisant une électricité, la demande de recharge du dispositif auxiliaire de stockage 58 est émise uniquement si l’autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire 56 est refusée. Dans le cas où cette autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire 56 est acceptée, alors la demande de recharge du dispositif auxiliaire de stockage 58 n’est pas émise.

[0047] L’autorisation d’alimentation du volant chauffant 24 est donnée uniquement dans deux cas. Le premier cas est réalisé si la puissance électrique disponible pour le volant 54, calculée dans la deuxième étape, est supérieure à la puissance du volant chauffant 10 à laquelle on additionne la puissance de marge.

[0048] Le deuxième cas est réalisé si la puissance consommée par le volant chauffant 10 est supérieure ou égale à la puissance électrique disponible pour ce volant 54, qui est elle-même supérieure ou égale à la puissance de marge, et si l’autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire 56 est donnée.

[0049] Le procédé de gestion pour ce système de volant donne une meilleure maîtrise de la gestion énergétique du volant chauffant, permettant d’optimiser les dimensionnements des différents éléments du réseau de bord, en particulier l’alternateur et la batterie de ce réseau.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système de volant de direction chauffant pour véhicule automobile, comportant un volant de direction (10) équipé d’un dispositif électrique chauffant, et un circuit d’alimentation électrique de ce volant chauffant (10) comprenant une liaison vers un réseau de bord du véhicule (4) équipé d’une batterie principale de stockage d’énergie (6), caractérisé en ce que le circuit d’alimentation électrique du volant chauffant (10) comporte un dispositif de stockage auxiliaire d’énergie électrique (8) rechargé par le réseau de bord (4).
2. Système de volant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de stockage auxiliaire (8) comporte une batterie au lithium-ion.
3. Système de volant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comporte un calculateur 22 mettant en oeuvre une première fonction de détection de production d’énergie électrique (36), une deuxième fonction de détermination de la puissance disponible pour alimenter le volant (38), une troisième fonction de détermination de l’état énergétique du dispositif auxiliaire de stockage (40), et une quatrième fonction de supervision de l’activation du volant (42) qui délivre une autorisation d’alimentation du volant chauffant (24).
4. Procédé de gestion d’un système de volant selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans une première étape la première fonction (36) donne une validation de production d’énergie électrique (52) seulement si le moteur thermique (2) est en fonctionnement.
5. Procédé de gestion selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans une deuxième étape la deuxième fonction (38) à partir d’une information de vitesse de rotation du moteur thermique (44), d’une information de tension du courant délivré par un alternateur (46) et d’une information d’intensité du courant délivré par l’alternateur (48), calcule la puissance électrique maximum disponible pour le volant (54) en prenant la puissance électrique maximum possible que peut fournir l’alternateur (30), à laquelle il soustrait la puissance électrique consommée nécessaire pour alimenter les différents consommateurs électriques en fonctionnement sur le véhicule.
6. Procédé de gestion selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans une troisième étape la troisième fonction (40) détermine l’état énergétique du dispositif de stockage auxiliaire (8) à partir de son état de charge (50), puis seulement si cet état de charge (50) est supérieur à un seuil prédéfini, alors elle émet une autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire (56).
7. Procédé de gestion selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans une quatrième étape la quatrième fonction (42) supervise l’activation du volant chauffant (10), avec dans le cas où la validation de production d’énergie électrique (52) n’est pas donnée, en donnant une autorisation d’alimentation du volant chauffant (24) seulement si l’état de charge (50) du stockage auxiliaire (8) est supérieur à un seuil, et dans le cas où la validation de production d’énergie électrique (52) est donnée, en émettant une demande de recharge du dispositif auxiliaire de stockage (58) seulement si l’autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire (56) est refusée.
8. Procédé de gestion selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’autorisation d’alimentation du volant chauffant (24) est donnée uniquement dans un premier cas si la puissance électrique maximum disponible pour le volant (54), calculée dans la deuxième étape, est supérieure à la puissance du volant chauffant (10) à laquelle on additionne une puissance de marge, ou dans un deuxième cas si la puissance consommée par le volant chauffant (10) est supérieure ou égale à la puissance électrique disponible pour ce volant (54), qui est elle-même supérieure ou égale à la puissance de marge, et si l’autorisation d’alimentation par le stockage auxiliaire (56) est donnée.
9. Véhicule automobile équipé d’un volant de direction chauffant (10), caractérisé en ce qu’il comporte un système de volant comprenant ce volant de direction chauffant (10), selon l’une quelconque des revendications 1 à 3.