FR3092183A1 - Méthode d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique à un véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
Méthode d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique (1) à un véhicule automobile (V) ayant une configuration donnée (CONFV), comportant les étapes suivantes, mises en œuvre par un dispositif de traitement de données :a) préparation de données d’entrée relatives à des organes consommateurs (X) susceptibles d’être présents dans ledit véhicule (V) ;b) . calcul, pour chaque organe consommateur (X) issu de la configuration du véhicule (V), d’un bilan élémentaire en énergie électrique et. calcul d’un bilan global en énergie électrique du véhicule;c) sélection d’un dispositif source d’énergie électrique (1), en fonction du bilan global.Les matrices d’utilisation générées sont conformes à une matrice d’utilisation modèle (Mu) dont les lignes et colonnes sont relatives à différents scénarios d’utilisation et à différentes contraintes d’utilisation et contiennent des coefficients à définir qui correspondent à des valeurs de taux d’activation d’organe consommateur. Les calculs comprennent des opérations sur des matrices d’utilisation. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3
Description
La présente invention concerne de manière générale une méthode et un système d’affectation, ou de pré-affection, d’un dispositif source d’énergie électrique, tel qu’une batterie de stockage d’énergie électrique ou un alternateur, à un véhicule automobile ayant une configuration donnée.
Domaine technique de l'invention
Lors de la construction d’un véhicule automobile, il convient de choisir un ou plusieurs dispositifs sources d’énergie électrique, typiquement une batterie de stockage d’énergie électrique et un alternateur, adaptés au véhicule. Une pré-affectation de la batterie et/ou de l’alternateur est d’abord réalisée. Elle s’appuie sur un bilan énergétique dit « statique » du véhicule, visant à évaluer les besoins énergétiques du véhicule pour un cycle de roulage urbain moyenné.
Il est connu de réaliser deux types de bilans énergétiques :
- un bilan énergétique dit « alternateur » définissant les niveaux d’énergie devant être fournis pour assurer l’ensemble des prestations électriques des organes du véhicule ;
- un bilan énergétique dit « batterie » définissant le niveau d’énergie nécessaire à stocker pour assurer des prestations véhicule lors de scénarios contraignants pour la batterie.
- un bilan énergétique dit « alternateur » définissant les niveaux d’énergie devant être fournis pour assurer l’ensemble des prestations électriques des organes du véhicule ;
- un bilan énergétique dit « batterie » définissant le niveau d’énergie nécessaire à stocker pour assurer des prestations véhicule lors de scénarios contraignants pour la batterie.
Ces bilans énergétiques sont utilisés comme données d’entrée principales dans un processus d’affectation, ou de pré-affectation, d’une batterie et/ou d’un alternateur pour les véhicules d’un groupe motopropulseur dédié.
Les besoins énergétiques d’un véhicule dépendent de nombreux paramètres, notamment issus de règles métier (normes, documents techniques, etc.) et de données de retour d’expérience quant à l’utilisation de fonctions du véhicule. Par exemple, l’utilisation d’un moteur d’un système de climatisation d’un véhicule varie selon le climat, le pays, le type de motorisation, etc... En outre, dans un véhicule automobile, les systèmes électriques et/ou électroniques sont soumis à des normes, telles que la norme ISO 26262 intitulée « Véhicules routiers – Sécurité fonctionnelle » pour garantir la sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques dans les véhicules. Ces normes et règles définissent des « règles métier » devant être respectées par le véhicule.
La pré-affectation permet de choisir une ou plusieurs batteries et/ou un ou plusieurs alternateurs optimaux pour satisfaire les diverses contraintes du véhicule et de son groupe motopropulseur. Elle s’appuie sur un bilan statique, réalisé pour un cycle de roulage urbain moyenné, et constitue une attribution, ou affectation, non définitive, qui est généralement suivie d’un bilan dynamique pour l’attribution définitive de la batterie et/ou de l’alternateur. Par souci de clarté, le terme « affectation » désigne ici tout type d’affectation (définitive ou non définitive).
Etat de la technique
On connait par le brevet FR3011398 B1, un procédé d’optimisation d’une architecture d’alimentation électrique d’une charge, dans lequel on détermine un profil de mission dimensionnant, on définit des sources de stockage d’énergie, chacune associées à un modèle de comportement caractéristique, on détermine des couples de sources de stockage d’énergie aptes à générer le profil de mission avec une masse minimale et on sélectionne le couple présentant la masse la plus faible. Cependant, un tel procédé n’est pas adapté à l’affectation, ou la pré-affectation, d’une batterie ou d’un alternateur apte à satisfaire les besoins en énergie électrique d’un véhicule automobile.
Le brevet EP1796005 B1 décrit un procédé de configuration d’un dispositif configurable ayant une pluralité de composants comportant la fourniture d’informations relatives aux composants, la définition de règles et la représentation de ces règles. Un tel procédé n’est cependant pas adapté à l’affectation, ou la pré-affectation, d’une batterie ou d’un alternateur apte à satisfaire les besoins en énergie électrique d’un véhicule automobile
Dans le domaine de la conception et de la construction de véhicules automobiles, il est connu de générer un bilan des besoins énergétiques d’un véhicule en utilisant un classeur comportant un grand nombre feuilles de calcul de type Excel et gérant des milliers de données, à l’aide de méthodes et/ou scripts de calcul utilisant par exemple le logiciel MATLAB. L’utilisation d’un tel système de gestion des données pose différents problèmes. Le système manque d’évolutivité, de fiabilité et de robustesse. Les informations ne peuvent pas être capitalisées. Les évolutions de normes et de facteurs d’utilisation sont généralement très difficiles à prendre en compte. Toute modification manuelle d’un élément est bloquante dans le processus. L’implémentation d’évolutions technologiques et/ou de nouveaux scénarios d’utilisation est très lourde, voire impossible.
Un but de la présente invention est d’améliorer la situation.
A cet effet, un premier aspect de l’invention concerne une méthode d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique à un véhicule automobile ayant une configuration donnée, comportant les étapes suivantes, mises en œuvre par un dispositif de traitement de données :
a) une étape de préparation de données d’entrée relatives à un ensemble d’organes consommateurs susceptibles d’être présents dans ledit véhicule ;
b) une étape de calcul comportant les sous-étapes de
. calcul, pour chaque organe consommateur d’un sous-ensemble d’organes consommateurs déterminés en fonction de la configuration donnée du véhicule, d’un bilan élémentaire en énergie électrique et
. calcul d’un bilan global en énergie électrique du véhicule à partir desdits bilans élémentaires ;
c) une étape de sélection d’un dispositif source d’énergie électrique, parmi une collection de dispositifs sources d’énergie électrique disponibles, en fonction du bilan global en énergie électrique du véhicule ;
dans lequel,
lors de l’étape de préparation des données d’entrée, on génère des matrices d’utilisation de l’ensemble des organes consommateurs susceptibles d’être présents dans ledit véhicule, conformes à une matrice d’utilisation modèle dont les lignes et colonnes sont relatives à différents scénarios d’utilisation et à différentes contraintes d’utilisation et contiennent des coefficients à définir qui correspondent à des valeurs de taux d’activation d’organe consommateur; et
l’étape de calcul d’un bilan global en énergie électrique du véhicule comprend des opérations opérées sur des matrices d’utilisation relatives aux organes consommateurs déterminés du véhicule.
a) une étape de préparation de données d’entrée relatives à un ensemble d’organes consommateurs susceptibles d’être présents dans ledit véhicule ;
b) une étape de calcul comportant les sous-étapes de
. calcul, pour chaque organe consommateur d’un sous-ensemble d’organes consommateurs déterminés en fonction de la configuration donnée du véhicule, d’un bilan élémentaire en énergie électrique et
. calcul d’un bilan global en énergie électrique du véhicule à partir desdits bilans élémentaires ;
c) une étape de sélection d’un dispositif source d’énergie électrique, parmi une collection de dispositifs sources d’énergie électrique disponibles, en fonction du bilan global en énergie électrique du véhicule ;
dans lequel,
lors de l’étape de préparation des données d’entrée, on génère des matrices d’utilisation de l’ensemble des organes consommateurs susceptibles d’être présents dans ledit véhicule, conformes à une matrice d’utilisation modèle dont les lignes et colonnes sont relatives à différents scénarios d’utilisation et à différentes contraintes d’utilisation et contiennent des coefficients à définir qui correspondent à des valeurs de taux d’activation d’organe consommateur; et
l’étape de calcul d’un bilan global en énergie électrique du véhicule comprend des opérations opérées sur des matrices d’utilisation relatives aux organes consommateurs déterminés du véhicule.
Grâce à cela, les données d’entrée relatives aux organes consommateurs du véhicule sont sous forme de matrices d’utilisation qui respectent un même modèle et sont ainsi toutes cohérentes entre elles, ce qui facilite les calculs et les mises à jour.
Avantageusement, les organes consommateurs susceptibles d’être présents dans ledit véhicule étant répartis en différents types d’organe, lors de l’étape de préparation de données d’entrée, on génère une matrice d’utilisation pour chaque type d’organe (indépendamment du fabricant ou du fournisseur de l’organe consommateur).
Le dispositif source peut être une batterie de stockage d’énergie électrique et/ou un alternateur.
Avantageusement, dans le cas d’une batterie de stockage, les contraintes d’utilisation d’une matrice d’utilisation modèle comprennent différentes typologies de consommation électrique et les scénarios d’utilisation de la matrice d’utilisation modèle correspondent à des scénarios d’utilisation contraignants pour ladite batterie de stockage.
Avantageusement encore, dans le cas d’un alternateur, les contraintes d’utilisation d’une matrice d’utilisation modèle comprennent différents types de climat et les scénarios d’utilisation de la matrice d’utilisation modèle sont relatifs à un système d’arrêt et de redémarrage automatique.
Avantageusement, lors de l’étape de préparation des données d’entrée, on génère des vecteurs de consommation électrique contenant différentes valeurs de consommation électrique respectivement applicables à différentes contraintes d’utilisation qui sont celles de la matrice d’utilisation modèle correspondante, et la sous-étape de calcul, pour chacun des organes consommateurs déterminés du véhicule, d’un bilan en énergie électrique élémentaire comporte des opérations entre vecteurs de consommation électrique et matrices d’utilisation.
Un second aspect de l'invention est une méthode de construction d’un véhicule automobile selon une configuration donnée, comprenant une opération d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique selon la méthode telle que précédemment définie.
Un troisième aspect de l’invention concerne un système d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique à un véhicule automobile ayant une configuration donnée, comportant
i) des moyens de stockage de données d’entrée relatives à un ensemble d’organes consommateurs susceptibles d’être présents dans ledit véhicule et
ii) un dispositif de traitement de données adapté pour exécuter les étapes de la méthode d’affectation telle que précédemment définie.
i) des moyens de stockage de données d’entrée relatives à un ensemble d’organes consommateurs susceptibles d’être présents dans ledit véhicule et
ii) un dispositif de traitement de données adapté pour exécuter les étapes de la méthode d’affectation telle que précédemment définie.
Un quatrième aspect de l’invention concerne un programme d'ordinateur comprenant des instructions qui conduisent le système tel que défini ci-dessus à exécuter les étapes de la méthode d’affectation précédemment définie.
Description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels :
représente un schéma global du système d’affectation, selon une forme de réalisation particulière de l’invention.
représente un modèle générique de matrice d’utilisation.
représente un véhicule ayant une configuration donnée et différents organes consommateurs.
représente un organigramme des étapes du procédé d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique, par exemple une batterie électrique et un alternateur, au véhicule de la figure 3, selon un mode de réalisation particulier.
Description détaillée de l'invention
La figure 1 représente de façon schématique un système 100 d’affectation, ou de pré-affectation, d’au moins un dispositif source d’énergie électrique à un véhicule automobile V ayant une configuration donnée, prédéfinie, selon un exemple particulier de réalisation. Dans l’exemple particulier décrit ici, le système 100 est configuré pour affecter, ou pré-affecter (c’est-à-dire affecter de façon non définitive), au véhicule une batterie de stockage d’énergie électrique 1 (c’est-à-dire une batterie d’accumulateurs électriques) et un alternateur 2. Le système 100 pourrait être configuré pour affecter l’un seul des deux dispositifs, à savoir soit la batterie 1, soit l’alternateur 2.
Le système d’affectation 100 est destiné à être utilisé par un constructeur automobile dans le cadre de la construction d’un nouveau véhicule automobile V, afin de dimensionner de façon optimale sa batterie 1 et/ou son alternateur 2 et sélectionner une (ou plusieurs) batterie 1 et/ou un (ou plusieurs) alternateur 2 parmi un ensemble de batteries et alternateurs disponibles.
La configuration du véhicule CONFVcomprend le type de motorisation du véhicule (essence, diesel, hybride, etc.) et différentes options associées au véhicule.
Le système 100 comprend des moyens de stockage de données comportant par exemple
- une première base de données, ou mémoire, 101,
- une deuxième base de données, ou mémoire, 102, et
- une ou plusieurs mémoires de stockage 103, 104, 105.
- une première base de données, ou mémoire, 101,
- une deuxième base de données, ou mémoire, 102, et
- une ou plusieurs mémoires de stockage 103, 104, 105.
En variante, les bases de données et/ou mémoires 101-105 pourraient être différents espaces mémoires d’une même base de données ou d’une même mémoire ou d’un même dispositif de stockage de données.
La première base de données 101, dite base de données de « règles métier » stocke des données issues de règles métier, y compris des données de retour d’expérience quant à l’utilisation d’organes consommateurs et/ou de fonctions de véhicules automobiles du constructeur automobile. Les données de règles métier comprennent des données issues de normes internes du constructeur, par exemple la norme B19 5510 du groupe PSA, ou de normes publiques, telle que la norme ISO 26262 « Véhicules routiers – Sécurité fonctionnelle », dans le domaine de l’automobile, et des données de retour d’expérience récupérés auprès de clients au fil des années. Ces données des règles métier comprennent notamment des données liées à la base climatique (par exemple, l’indication que la voiture est destinée à être commercialisée pour le grand froid, pour un climat tempéré, pour un pays chaud, etc.), des scénarios d’utilisation client d’un véhicule automobile et des taux d’activation d’organes consommateurs (notamment consommateurs électriques). Un exemple de règle métier est lié par exemple au taux de d’activation du klaxon selon la position géographique, qui est différent par exemple en Inde et en Ecosse. Une voiture vendue pour la base climatique « péninsule Indienne » ne peut pas être commercialisée en Europe et vice-versa. Les spécificités sont trop différentes entre les deux plaques géographiques.
La deuxième base de données 102 stocke des données électriques (courant(s), tension(s), etc.) relatives à un ensemble d’organes consommateurs électriques susceptibles d’être utilisés dans un véhicule automobile. Ces données électriques sont généralement contenues dans des fiches techniques ou « datasheets » (en anglais) du fournisseur ou fabricant d’organe consommateur.
La mémoire 103 stocke une liste de différents types d’organes consommateurs électriques susceptibles d’être présents dans le véhicule (indépendamment du fournisseur ou du fabricant de l’organe consommateur). Les types d’organes consommateurs comprennent par exemple : capteur, siège chauffant, radio, lève-vitre, calculateur, etc…
La mémoire 104 stocke une liste de fonctions présentes dans le véhicule, par exemple « éclairer », « essuyer/laver », etc… La liste de fonction sert à déterminer quelle est la configuration de tous les organes du véhicule.
La mémoire 105 a pour fonction de stocker une configuration d’un véhicule automobile, pour lequel une affectation ou pré-affectation de batterie et/ou d’alternateur est souhaitée. Une configuration comprend un ensemble de liaisons, impliquant des fonctions et des organes, du véhicule. Lors de l’achat d’un véhicule, le client indique des options et/ou prestations souhaitées pour son véhicule, qui correspondent à des fonctions et des organes du véhicule.
Les données de règles métier, les données électriques, la liste des types d’organes consommateurs, la liste des fonctions et la configuration du véhicule automobile sont collectées par un opérateur ou utilisateur, lors d’une étape préalable, manuelle ou semi-automatique, de saisie de données, à l’aide de moyens d’interface homme-machine du système 100 (non représentés). Les données sont ensuite enregistrées dans les bases de données et mémoires 101 à 105.
Le système d’affectation 100 comporte également un dispositif de traitement de données 110 ayant pour fonction d’affecter, ou de pré-affecter, une batterie 1 et un alternateur 2 à un véhicule V ayant une configuration donnée, prédéfinie CONFV. Le dispositif de traitement 110 comporte les différents modules de traitement suivants :
- un module 120 de préparation des données d’entrée relatives à un ensemble d’organes consommateurs susceptibles d’être présents dans ledit véhicule ;
- un module 130 de calcul d’un bilan en énergie électrique du véhicule pour la partie batterie ;
- un module 140 de calcul d’un bilan en énergie électrique du véhicule pour la partie alternateur ;
- un module 150 de pré-affectation d’une batterie au véhicule ;
- un module 160 de pré-affectation d’un alternateur au véhicule.
- un module 120 de préparation des données d’entrée relatives à un ensemble d’organes consommateurs susceptibles d’être présents dans ledit véhicule ;
- un module 130 de calcul d’un bilan en énergie électrique du véhicule pour la partie batterie ;
- un module 140 de calcul d’un bilan en énergie électrique du véhicule pour la partie alternateur ;
- un module 150 de pré-affectation d’une batterie au véhicule ;
- un module 160 de pré-affectation d’un alternateur au véhicule.
Les modules de traitement 120, 130, 140, 150 et 160 sont des modules logiciels formant un programme d’ordinateur. Le programme d’ordinateur est enregistré dans une mémoire 170 connectée à un microprocesseur ou unité centrale 180 du dispositif de traitement 110. Il comprend des instructions de programme qui conduisent le système 100 à exécuter les étapes de la méthode d’affectation d’une batterie 1 et/ou d’un alternateur 2 qui sera décrite plus loin.
En référence aux figures 3 et 4, on va maintenant décrire la méthode d’affectation, ou de pré-affectation, d’une batterie de stockage d’énergie électrique 1 et d’un alternateur 2 à un véhicule automobile V ayant une configuration donnée CONFV, prédéfinie, correspondant au fonctionnement du système d’affectation 100. Les étapes du procédé sont mises en œuvre par le dispositif de traitement 110.
Sur la figure 3, on a représenté le véhicule automobile V, une fois construit. Le véhicule V a une configuration donnée CONFVet comporte une batterie de stockage d’énergie électrique 1, telle qu’une batterie de 12V, un alternateur 2 et différents organes consommateurs énergétiques notés X (par exemple un dispositif d’éclairage habitacle, des feux d’éclairage, des lève-vitre, moteur, etc.). Les organes consommateurs X d’un véhicule sont typiquement répartis en différents types d’organes consommateurs (feu, lève-vitre, radio, capteur, …), notés Y.
La méthode comprend une étape préalable de collecte de données S0, lors de laquelle un opérateur récupère et stocke en mémoire des données dans les bases de données 101, 102 et dans les mémoires 103,104 et 105. Ces données comportent :
- des données relatives aux climats et aux zones géographiques associées,
- des données de règles métier,
- des données de retour d’expérience,
- des données électriques relatives à des organes consommateurs électriques,
- des données de diversité relatives à des différences de consommation électrique d’un organe consommateur selon des paramètres tels que le climat et/ou le fournisseur,
- des données d’identification et de description des différents types d’organe susceptibles d’être présents dans un véhicule (sans tenir compte du fournisseur de l’organe),
- des données d’identification de fonctions, par organe ou type d’organe, susceptibles d’être présentes dans le véhicule, et
- des données relatives à la configuration du véhicule pour lequel une affectation de batterie et/ou d’alternateur est souhaitée.
- des données relatives aux climats et aux zones géographiques associées,
- des données de règles métier,
- des données de retour d’expérience,
- des données électriques relatives à des organes consommateurs électriques,
- des données de diversité relatives à des différences de consommation électrique d’un organe consommateur selon des paramètres tels que le climat et/ou le fournisseur,
- des données d’identification et de description des différents types d’organe susceptibles d’être présents dans un véhicule (sans tenir compte du fournisseur de l’organe),
- des données d’identification de fonctions, par organe ou type d’organe, susceptibles d’être présentes dans le véhicule, et
- des données relatives à la configuration du véhicule pour lequel une affectation de batterie et/ou d’alternateur est souhaitée.
La méthode comprend ensuite une étape S1 de préparation de données d’entrée, c’est-à-dire de données destinées à être utilisées en entrée du processus d’affectation, ou de pré-affectation, d’une batterie et/ou d’un alternateur. Cette étape de préparation S1 permet de préparer, mettre en forme, structurer des données collectées lors de l’étape S0, notamment des données de règles métier, issues de la base de données de « règles métier » 101, et des données électriques, issues de la base de données 102, comme cela sera explicité plus loin.
La préparation des données d’entrée utilise un modèle générique Mu de matrice d’utilisation d’organe. Ce modèle de matrice d’utilisation Mu, représenté sur la figure 2, est une matrice à m lignes, relatives à m scénarios d’utilisation S1 à Sm, et n colonnes, relatives à n contraintes d’utilisation C1 à Cn. On pourrait toutefois inverser les lignes et les colonnes dans la matrice M. La matrice M est destinée à contenir des coefficients qui correspondent à des valeurs de taux d’activation d’organe consommateur, représentées par le symbole « % » sur la figure 2. Plus précisément, les différentes combinaisons d’une contrainte d’utilisation « Cx » avec 1≤x≤n et d’un scénario d’utilisation « Sy » avec 1≤y≤n et définissent différentes situations particulières d’utilisation respectives et, pour chacune de ces combinaisons (Cx, Sy), la matrice d’utilisation Mu est destinée à contenir une valeur de taux d’activation de l’organe consommateur dans la situation d’utilisation particulière correspondante. Cette valeur de taux d’activation est par exemple comprise entre la valeur 0 (ou 0%), correspondant au cas où l’organe consommateur n’est pas du tout activé, et la valeur 1 (ou 100%), correspondant au cas où l’organe consommateur est activé tout le temps.
La préparation des données S1 utilise plus précisément, pour la partie batterie, une première matrice d’utilisation modèle Mubattet, pour la partie alternateur, une deuxième matrice d’utilisation modèle Mualt, différente de Mubatt. Les deux matrices d’utilisation modèles Mubattet Mualtsont conformes au modèle générique de matrice d’utilisation Mu et seront décrites plus en détail par la suite.
La préparation des données d’entrée S1 comprend la génération, pour chaque type d’organe consommateur Y susceptible d’être utilisé dans un véhicule :
- d’au moins une première matrice d’utilisation, notée Mubatt(Y), dédiée à la partie batterie, à partir de la matrice modèle Mubatt, et
- d’au moins une deuxième matrice d’utilisation, notée Mualt(Y), dédiée à la partie alternateur, à partir de la matrice modèle Mualt.
- d’au moins une première matrice d’utilisation, notée Mubatt(Y), dédiée à la partie batterie, à partir de la matrice modèle Mubatt, et
- d’au moins une deuxième matrice d’utilisation, notée Mualt(Y), dédiée à la partie alternateur, à partir de la matrice modèle Mualt.
En variante, plusieurs matrices d’utilisation pour la partie batterie et/ou plusieurs matrices d’utilisation pour la partie alternateur pourraient être générées pour chaque type d’organe consommateur Y.
La matrice d’utilisation modèle Mubattpour la partie batterie comprend n1colonnes correspondant à n1contraintes d’utilisation, qui sont des typologies ou modes de consommation électrique, et m1lignes correspondant à m1scénarios d’utilisation, qui sont des scénarios contraignants pour la batterie.
Dans un exemple de réalisation, n1=5 et les cinq typologies de consommation électrique comprennent :
- une typologie de consommation « parc », correspondant au cas où le véhicule sort d’usine et reste sur le parc pendant plusieurs semaines (avant sa première mise en circulation). Le véhicule est alors en mode « parc » afin d’éviter que la batterie ne se décharge complétement et soit abimée;
- une typologie de consommation « veille », correspondant au cas où le véhicule est en veille ou endormi, après que le client a fermé les portes du véhicule ; seulement une partie des organes de sécurité sont alimentés ; une partie des organes consommateurs sont éteints et certains organes consommateurs assurent une prestation de veille (par exemple pour une alarme, un système GPS, etc.) ;
- une typologie de consommation « réveil inactif », correspondant au cas où le système de géolocalisation GPS est alimenté mais ne rend pas service (c’est-à-dire qu’il ne fournit pas de prestation de géolocalisation) ; si le client souhaite se faire guider par le GPS, le GPS consomme un courant nominal,
- une typologie de consommation nominale stabilisée, correspondant au cas où, après mise en tension, l’organe consommateur est alimenté et exécute une fonction demandée par le véhicule ou le client
- une typologie de consommation spécifique, par exemple la capacitance du STT ou des organes peuvent avoir des piques de courant, par exemple encore la direction assistée lors que le moteur est non tournant.
- une typologie de consommation « parc », correspondant au cas où le véhicule sort d’usine et reste sur le parc pendant plusieurs semaines (avant sa première mise en circulation). Le véhicule est alors en mode « parc » afin d’éviter que la batterie ne se décharge complétement et soit abimée;
- une typologie de consommation « veille », correspondant au cas où le véhicule est en veille ou endormi, après que le client a fermé les portes du véhicule ; seulement une partie des organes de sécurité sont alimentés ; une partie des organes consommateurs sont éteints et certains organes consommateurs assurent une prestation de veille (par exemple pour une alarme, un système GPS, etc.) ;
- une typologie de consommation « réveil inactif », correspondant au cas où le système de géolocalisation GPS est alimenté mais ne rend pas service (c’est-à-dire qu’il ne fournit pas de prestation de géolocalisation) ; si le client souhaite se faire guider par le GPS, le GPS consomme un courant nominal,
- une typologie de consommation nominale stabilisée, correspondant au cas où, après mise en tension, l’organe consommateur est alimenté et exécute une fonction demandée par le véhicule ou le client
- une typologie de consommation spécifique, par exemple la capacitance du STT ou des organes peuvent avoir des piques de courant, par exemple encore la direction assistée lors que le moteur est non tournant.
Les m1lignes de la matrice d’utilisation modèle Mubattpour la partie batterie correspondent à m1scénarios d’utilisation contraignants pour la batterie. A titre d’exemples illustratifs, ces scénarios comprennent :
- une utilisation du moteur, le véhicule étant à l’arrêt, pendant 30 minutes ;
- un allumage des feux de croisement pendant 6h, le véhicule étant arrêté ;
- une première utilisation de découverte du véhicule par le client ;
- etc…
- une utilisation du moteur, le véhicule étant à l’arrêt, pendant 30 minutes ;
- un allumage des feux de croisement pendant 6h, le véhicule étant arrêté ;
- une première utilisation de découverte du véhicule par le client ;
- etc…
D’autres scénarios d’utilisation imposant des contraintes importantes sur l’utilisation de la batterie pourraient être utilisés de façon additionnelle ou alternative. De telles contraintes importantes sont imposées à la batterie, lorsqu’elle doit fournir de l’énergie sans l’aide de l’alternateur. Par exemple, des contraintes importantes sont imposées à la batterie lorsque des sièges chauffant sont allumés avant le démarrage du moteur, lorsque le conducteur tarde à démarrer le moteur, etc…
La matrice d’utilisation modèle Mualtpour la partie alternateur comprend par exemple n2colonnes correspondant à n2contraintes d’utilisation qui sont n2types de climat différents et m2lignes correspondant à m2scénarios d’utilisation ici relatifs à un système d’arrêt et de redémarrage automatique STT (Start & Stop).
Dans un exemple de réalisation, n2=6 et les six types de climat comprennent un climat CL1de type très chaud, un climat CL2de type chaud, un climat CL3de type tempéré été, un climat CL4de type tempéré hiver, un climat CL5de type froid et un climat CL6de type grand froid.
Les m2lignes de la matrice d’utilisation modèle Mualtcorrespondent à m2scénarios d’utilisation d’un système STT d’arrêt et de redémarrage automatique du moteur. Par exemple, m2=4 et les scénarios d’utilisation du système STT comprennent :
- pas de STT (STT1), correspondant au cas où le véhicule n’a pas de STT ;
- STT inhibé (STT2) correspondant au cas où le STT a été désactivé par le client ;
- STT_GO (STT3) correspondant au cas où le STT a faire arrêter le moteur ;
- STT_GNO (STT4) correspondant au cas où le STT a fait redémarrer le moteur.
- pas de STT (STT1), correspondant au cas où le véhicule n’a pas de STT ;
- STT inhibé (STT2) correspondant au cas où le STT a été désactivé par le client ;
- STT_GO (STT3) correspondant au cas où le STT a faire arrêter le moteur ;
- STT_GNO (STT4) correspondant au cas où le STT a fait redémarrer le moteur.
Les scénarios relatifs au STT sont pertinents pour la partie alternateur car le système STT a un impact majorant sur le fonctionnement de l’alternateur. De façon additionnelle ou alternative, on pourrait prévoir d’autres scénarios (avec ou sans STT) ayant un impact sur le fonctionnement de l’alternateur.
Ainsi, lors de l’étape S1 de préparation des données d’entrée, le module de traitement 120 génère, pour chaque type d’organe consommateur Y susceptible d’être utilisé dans un véhicule automobile, une matrice d’utilisation Mubatt(Y) pour la partie batterie et une matrice d’utilisation Mualt(Y) pour la partie alternateur. Les matrices d’utilisation Mubatt(Y) et Mualt(Y) générées pour chaque type d’organe consommateur Y contiennent des valeurs de taux d’activation d’un organe consommateur du type Y pour chacune des combinaisons d’une contrainte d’utilisation Cx et d’un scénario d’utilisation Sy. Ces valeurs de taux d’activation sont issues des données de règles métier de la base de données 101. Si le taux d’activation d’un organe consommateur relativement à une situation définie par une contrainte d’utilisation Cx et un scénario d’utilisation Sy n’est pas trouvable dans les données de la base de données 101, il est fixé par défaut à une valeur prédéfinie, par exemple 100% (ou 1). Les matrices d’utilisation Mubatt(Y) et Mualt(Y) générées lors de l’étape de préparation S1 sont ici enregistrées dans la base de données 101.
La matrice d’utilisation Mubatt(Y) générée pour le type d’organe consommateur Y pour la partie batterie s’écrit :
où txyreprésente la valeur du taux d’activation d’un organe consommateur de type Y pour la combinaison d’une contrainte d’utilisation d’indice x, avec 1≤x≤n1(par exemple la contrainte d’utilisation est une typologie de consommation électrique et n1=5), et le scénario d’utilisation d’indice y avec 1≤y≤m1(par exemple un scénario contraignant pour la batterie).
La matrice d’utilisation Mualt(Y) générée pour le type d’organe consommateur Y pour la batterie alternateur s’écrit :
où t’xyreprésente la valeur du taux d’activation d’un organe consommateur de type Y pour la combinaison d’une contrainte d’utilisation d’indice x, avec 1≤x≤n2(par exemple un type de climat et n2=6), et le scénario d’utilisation d’indice y avec 1≤y≤m2(par exemple un scénario relatif à un état STT).
L’étape S1 de préparation des données d’entrée comprend également la génération de vecteurs de consommation électrique, notés Vc, contenant différentes valeurs de consommation électrique I1, I2, …, In. Plus précisément, le module de traitement 120 génère, pour chaque organe consommateur X susceptible d’être présent dans un véhicule, au moins un vecteur de consommation électrique Vc de l’organe consommateur X contenant différentes valeurs de consommation électrique respectivement applicables à différentes contraintes d’utilisation qui sont les mêmes que celles associées à une matrice d’utilisation modèle correspondante. Dans l’exemple de réalisation décrit ici, pour chaque organe consommateur X, le module de traitement 120 génère :
- un premier vecteur de consommation Vcbatt(X) pour la partie batterie contenant n1valeurs de consommation électrique d’un organe consommateur X, respectivement valables pour les n1contraintes d’utilisation définies pour la matrice d’utilisation modèle Mubatt;
- un deuxième vecteur de consommation Vcalt(X) pour la partie alternateur contenant n2valeurs de consommation électrique d’un organe consommateur X, respectivement valables pour les n2contraintes d’utilisation définies pour la matrice d’utilisation modèle Mualt.
- un premier vecteur de consommation Vcbatt(X) pour la partie batterie contenant n1valeurs de consommation électrique d’un organe consommateur X, respectivement valables pour les n1contraintes d’utilisation définies pour la matrice d’utilisation modèle Mubatt;
- un deuxième vecteur de consommation Vcalt(X) pour la partie alternateur contenant n2valeurs de consommation électrique d’un organe consommateur X, respectivement valables pour les n2contraintes d’utilisation définies pour la matrice d’utilisation modèle Mualt.
Les vecteurs de consommation Vcbatt(X) et Vcalt(X) sont ici des vecteurs lignes (ou des matrices lignes à 1 ligne et n1ou n2colonnes). Ils sont enregistrés dans la base de données 102.
Pour la partie batterie, dans l’exemple décrit ici, n1=5 et les cinq colonnes de la matrice d’utilisation modèle Mubattcorrespondent à cinq typologies de consommation électrique. Dans ce cas, le vecteur Vcbatt(X) contient cinq courants de consommation de l’organe consommateur X, notés I1(X), I2(X), I3(X), I4(X), I5(X), respectivement applicables aux cinq typologies de consommation électrique. Autrement dit, le vecteur de consommation d’un organe consommateur X pour la partie batterie s’écrit :
Par la partie alternateur, dans l’exemple décrit ici, n2=6 et les six colonnes de la matrice d’utilisation modèle Maltcorrespondent à cinq types de climat. Dans ce cas, le vecteur Vcalt(X) contient six courants de consommation de l’organe consommateur X, notés I’1(X), I’2(X), I’3(X), I’4(X), I’5(X), I’6(X), respectivement applicables aux six types de climat CL1à CL6.
Le procédé d’affectation comprend ensuite une étape S2-1 de calcul d’un bilan en énergie électrique du véhicule V pour la partie batterie et une étape S2-2 de calcul d’un bilan en énergie électrique du véhicule V pour la partie alternateur. Ces étapes de calcul sont mises en œuvre par le module de calcul 130, pour la partie batterie, et par le module 140, pour la partie alternateur.
Chaque étape de calcul S2-1 pour la partie batterie (S2-2 pour la partie alternateur) comporte les sous-étapes de
. détermination d’un sous-ensemble d’organes consommateurs du véhicule V en fonction de la configuration donnée du véhicule CONFV;
. sélection de données d’entrée relatives aux organes consommateurs déterminés du véhicule V ;
. calcul, pour chacun des organes consommateurs dudit sous-ensemble, d’un bilan en énergie électrique élémentaire et
. calcul d’un bilan en énergie électrique global du véhicule à partir des bilans élémentaires calculés.
. détermination d’un sous-ensemble d’organes consommateurs du véhicule V en fonction de la configuration donnée du véhicule CONFV;
. sélection de données d’entrée relatives aux organes consommateurs déterminés du véhicule V ;
. calcul, pour chacun des organes consommateurs dudit sous-ensemble, d’un bilan en énergie électrique élémentaire et
. calcul d’un bilan en énergie électrique global du véhicule à partir des bilans élémentaires calculés.
Par souci de clarté, on va maintenant décrire les sous-étapes de calcul d’un bilan en énergie électrique pour la partie batterie. Les sous-étapes de calcul d’un bilan en énergie électrique pour la partie alternateur sont analogues mais utilisent les vecteurs de consommation et les matrices d’utilisation dédiés à la partie alternateur.
Lors de la première sous-étape S20-1, le module de calcul 130 détermine un sous-ensemble d’organes consommateurs présents dans le véhicule V, en fonction de la configuration donnée CONFVdu véhicule V, puis sélectionne des données d’entrée relatives aux organes consommateurs déterminés. Ces données d’entrée comprennent, pour chaque organe consommateur, la (ou les) matrice d’utilisation Mubatt(Y) correspondante contenant les taux d’activation relatifs à l’organe consommateur X et le vecteur de consommation électrique Vcbatt(X) de l’organe consommateur X.
Puis, lors d’une deuxième sous-étape S21-1, le module de calcul 130 calcule, pour chacun des organes consommateurs déterminés lors de la sous-étape S20-1, un bilan en énergie électrique élémentaire. A cet effet, pour chaque organe consommateur déterminé X, le module de calcul 130 exécute une opération de multiplication du vecteur de consommation électrique Vcbatt(X) et de la matrice d’utilisation Mubatt(Y), associés à l’organe consommateur X. L’opération de multiplication est ici un produit terme à terme du vecteur ligne Vcbatt(X) et de chacune des lignes de la matrice d’utilisation Mubatt(Y). La matrice résultante, notée Mbatt_bilan_E(X), constitue un bilan en énergie électrique élémentaire de l’organe consommateur déterminé X. L’opération de multiplication terme à terme opérée sur le vecteur de consommation électrique Vcbatt(X) et la matrice d’utilisation Mbatt(Y) s’écrit de la façon suivante :
Puis, lors d’une troisième sous-étape S22-1, le module de calcul 130 calcule un bilan global en énergie électrique pour la partie batterie, à partir des bilans élémentaires des organes consommateurs du véhicule V. Par exemple, le bilan global comprend une somme des bilans élémentaires des organes consommateurs déterminés lors de la sous-étape S20-1.
D’une manière générale, le calcul du bilan global en énergie électrique pour la partie batterie comprend une ou plusieurs opérations réalisées sur des matrices cohérentes entre elles (matrices d’utilisation et vecteur ou matrice de consommation électrique). Le calcul du bilan global à partir des bilans élémentaires des différents organes consommateurs peut être plus élaboré que la simple somme des bilans élémentaires, afin de tenir compte de différents facteurs susceptibles d’impacter le bilan global en énergie électrique du véhicule.
Le bilan global du véhicule pour la partie batterie est sous la forme d’une matrice Mbatt_bilan_E(V), à n1colonnes (correspondant aux n1typologies de consommation électrique) et m1lignes (correspondant aux m1scénarios d’utilisation contraignants pour la batterie). Chaque coefficient de la matrice Mbatt_bilan_E(V) de bilan global en énergie électrique pour la partie batterie représente un besoin en énergie électrique pour une situation particulière définie par la combinaison d’une contrainte d’utilisation Cx, ici une typologie donnée de consommation électrique, et d’un scénario d’utilisation Sy, ici un scénario contraignant pour la batterie. Ce besoin est le produit d’une consommation électrique Ix(par exemple 1A) par un taux d’activation txy(par exemple 0,5) avec 1≤x≤n1.
De façon analogue, pour la partie alternateur, l’étape de calcul S2-2 comporte différentes sous-étapes S20-2 à S22-2, respectivement analogues aux sous-étapes S20-1 à S22-1.
Chaque étape de calcul S2-1 (S2-2) est ensuite suivie d’une étape S3-1 (S3-2) de sélection d’une batterie 1 (d’un alternateur 2), parmi une collection de batteries (d’alternateurs) disponibles, en fonction du bilan en énergie électrique global déterminé pour la partie batterie (pour la partie alternateur). La sélection vise à choisir la batterie 1 (l’alternateur 2), parmi les batteries (alternateurs) disponibles sur le marché, qui correspond le mieux au bilan global calculé pour la partie batterie (alternateur). On pourrait aussi choisir plusieurs batteries (alternateurs), par exemple deux ou trois.
Pour la partie batterie, cette étape de sélection S3-1 permet de sélectionner, parmi une collection de batteries disponibles sur le marché, une ou plusieurs batteries 1 aptes à couvrir les besoins en énergie électrique tels que définis par les coefficients de la matrice de bilan global Mbatt_bilan_E(V). Avantageusement, la sélection est réalisée de façon optimale, c’est-à-dire de manière à couvrir les besoins en énergie électrique déterminés pour la batterie tout en procurant une réserve énergétique positive minimale.
De façon analogue, pour la partie alternateur, l’étape de sélection S3-2 permet de sélectionner, parmi une collection d’alternateurs disponibles sur le marché, un ou plusieurs alternateurs 2 aptes à fournir les quantités d’énergie électrique permettant d’assurer l’ensemble des prestations électriques des organes consommateurs du véhicule V, telles que définis par les coefficients de la matrice de bilan global Malt_bilan_E(V). Avantageusement, la sélection est réalisée de façon optimale, c’est-à-dire de manière à fournir les quantités d’énergie électrique pour assurer l’ensemble des prestations électriques des organes consommateurs du véhicule V tout en procurant une réserve énergétique positive minimale.
Dans un mode de réalisation particulier, il est également prévu d’associer une matrice d’utilisation générée à un paramètre d’activation ou d’inhibition de cette matrice d’utilisation. Ce paramètre d’activation ou d’inhibition permet de définir si la matrice d’utilisation associée doit être prise en compte ou bien ignorée dans le calcul d’un bilan énergétique élément d’un organe consommateur X correspondant. En d’autres termes, ce paramètre permet soit d’utiliser, soit d’écarter la matrice d’utilisation associée, dans le calcul d’un bilan énergétique élémentaire d’un organe consommateur X correspondant. Le cas échéant, la matrice d’utilisation est écartée soit en inhibant le calcul du bilan énergétique élémentaire correspondant, soit en modifiant tous les taux d’activation de cette matrice d’utilisation pour que cette dernière ne comporte que des valeurs nulles. Par ce paramètre d’activation ou d’inhibition, il devient par exemple avantageusement possible de tenir compte de l’interaction potentielle d’organes consommateurs entre eux pour une certaine configuration du véhicule. En effet, il se peut que la présence ou l’activation d’un organe consommateur (par exemple une climatisation) force un autre organe consommateur (par exemple un siège chauffant) à devoir être écarté dans le calcul du bilan énergétique, typiquement par absence de compatibilité évidente ou pour des raisons antagonistes. Ainsi, le paramètre d’activation ou d’inhibition annexé à une matrice d’utilisation peut être dépendant d’une présence d’au moins un autre organe consommateur issu de la configuration du véhicule.
Comme précédemment indiqué, le dispositif de traitement 110 comprend une unité centrale (ou micro-processeur) 180 et une mémoire 170 de stockage d’un programme d’ordinateur. Le programme d’ordinateur peut comprendre différents modules fonctionnels correspondant aux modules de traitement 120, 130, 140, 150 et 160. Le programme d’ordinateur comprend des instructions qui conduisent le système d’affectation 100, à exécuter les étapes de la méthode d’affectation ou de pré-affectation d’une batterie et/ou d’un alternateur telles que précédemment décrites.
Claims (10)
- Méthode d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique (1) à un véhicule automobile (V) ayant une configuration donnée (CONFV), comportant les étapes suivantes, mises en œuvre par un dispositif de traitement de données (110) :
a) une étape (S1) de préparation de données d’entrée relatives à un ensemble d’organes consommateurs (X) susceptibles d’être présents dans ledit véhicule (V) ;
b) une étape (S2-1) de calcul comportant les sous-étapes de
. calcul (S21-1), pour chaque organe consommateur (X) d’un sous-ensemble d’organes consommateurs déterminés en fonction de la configuration donnée du véhicule (V), d’un bilan élémentaire en énergie électrique et
. calcul (S22-1) d’un bilan global en énergie électrique du véhicule à partir desdits bilans élémentaires ;
c) une étape (S3-1) de sélection d’un dispositif source d’énergie électrique (1), parmi une collection de dispositifs sources d’énergie électrique disponibles, en fonction du bilan global en énergie électrique du véhicule ;
dans lequel,
lors de l’étape (S1) de préparation des données d’entrée, on génère des matrices d’utilisation de l’ensemble des organes consommateurs (X), conformes à une matrice d’utilisation modèle (Mu) dont les lignes et les colonnes sont relatives à différents scénarios d’utilisation et à différentes contraintes d’utilisation et contiennent des coefficients à définir qui correspondent à des valeurs de taux d’activation d’organe consommateur; et
l’étape (S2-1) de calcul d’un bilan global en énergie électrique du véhicule (V) comprend des opérations opérées sur des matrices d’utilisation relatives aux organes consommateurs déterminés du véhicule (V). - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que, les organes consommateurs susceptibles d’être présents dans ledit véhicule étant répartis en différents types d’organe (Y), lors de l’étape (S1) de préparation de données d’entrée, on génère une matrice d’utilisation (Mubatt(Y), Mualt(Y)), pour chaque type d’organe (Y).
- Méthode selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif source est une batterie de stockage d’énergie électrique (1).
- Méthode selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif source est un alternateur (2).
- Méthode selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans le cas d’une batterie de stockage (1), les contraintes d’utilisation d’une matrice d’utilisation modèle comprennent différentes typologies de consommation électrique et les scénarios d’utilisation de la matrice d’utilisation modèle correspondent à des scénarios d’utilisation contraignants pour ladite batterie de stockage (1).
- Méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que, dans le cas d’un alternateur (2), les contraintes d’utilisation d’une matrice d’utilisation modèle comprennent différents types de climat et les scénarios d’utilisation de la matrice d’utilisation modèle sont relatifs à un système d’arrêt et de redémarrage automatique.
- Méthode selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de l’étape de préparation des données d’entrée (S1), on génère des vecteurs de consommation électrique (Vc) contenant différentes valeurs de consommation électrique respectivement applicables à différentes contraintes d’utilisation qui sont celles de la matrice d’utilisation modèle correspondante, et la sous-étape de calcul (S21-1), pour chacun des organes consommateurs (X) dudit sous-ensemble, d’un bilan en énergie électrique élémentaire comporte des opérations entre vecteurs de consommation électrique (Vc) et matrices d’utilisation (Mu).
- Méthode de construction d’un véhicule automobile selon une configuration donnée, comprenant une opération d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique selon la méthode de l’une des revendications 1 à 7.
- Système d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique (1) à un véhicule automobile (V) ayant une configuration donnée (CONFV), comportant
i) des moyens (101-105) de stockage de données d’entrée relatives à un ensemble d’organes consommateurs susceptibles d’être présents dans ledit véhicule et
ii) un dispositif de traitement de données (110) adapté pour exécuter les étapes de la méthode selon l’une des revendications 1 à 8. - Programme d'ordinateur comprenant des instructions qui conduisent le système selon la revendication 9 à exécuter les étapes de la méthode selon l’une des revendications 1 à 8
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1900649A FR3092183A1 (fr) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | Méthode d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique à un véhicule automobile |
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|---|---|---|---|
| FR1900649A FR3092183A1 (fr) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | Méthode d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique à un véhicule automobile |
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR1900649A Withdrawn FR3092183A1 (fr) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | Méthode d’affectation d’un dispositif source d’énergie électrique à un véhicule automobile |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1796005A2 (fr) | 2000-12-08 | 2007-06-13 | Configit Software A/S | Procédé de configuration d'un produit |
| FR3011398B1 (fr) | 2013-09-30 | 2018-02-02 | Astrium | Procede d’optimisation d’une architecture d’alimentation electrique d’une charge |
-
2019
- 2019-01-25 FR FR1900649A patent/FR3092183A1/fr not_active Withdrawn
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| EP1796005A2 (fr) | 2000-12-08 | 2007-06-13 | Configit Software A/S | Procédé de configuration d'un produit |
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