FR3092210A1 - Procede de gestion de l’alimentation de deux reseaux electriques d’un vehicule automobile connectes entre eux - Google Patents

Procede de gestion de l’alimentation de deux reseaux electriques d’un vehicule automobile connectes entre eux Download PDF

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Abstract

Procédé de gestion de l’alimentation électrique d’un véhicule automobile, le procédé de gestion comprenant une première génération d’un premier courant électrique continu par un générateur (130a, 130b) couplé à une chaine de traction du véhicule automobile et couplé à un premier réseau (100) électrique, une première alimentation d’un premier stockeur (110) du premier réseau par le premier courant continu, une deuxième génération d’un deuxième courant électrique continu par un convertisseur (230) de puissance continu/continu couplant un deuxième réseau (200) électrique au premier réseau, une deuxième alimentation d’un deuxième stockeur (210) et d’un consommateur (220) du deuxième réseau par le deuxième courant continu, une régulation appliquée par l’intermédiaire du générateur à une tension aux bornes du générateur dans le premier réseau et à une intensité dans le premier réseau en fonction d’un état du premier stockeur et en fonction de besoins du consommateur et d’un état du deuxième stockeur. FIGURE 1

Description

PROCEDE DE GESTION DE L’ALIMENTATION DE DEUX RESEAUX ELECTRIQUES D’UN VEHICULE AUTOMOBILE CONNECTES ENTRE EUX
L’invention a trait à la gestion de l’énergie électrique au sein d’un véhicule automobile par exemple au sein d’un véhicule à motorisation hybride ou électrique, et plus particulièrement à la gestion de l’alimentation en énergie électrique de deux réseaux du véhicule automobile connectés entre eux.
Les véhicules automobiles à motorisation hybride ou électrique comprennent plusieurs réseaux électriques comportant chacun un stockeur d’énergie électrique et des consommateurs alimentés en énergie électrique par ledit stockeur.
Les réseaux sont adaptés à la circulation d’un courant continu. Si besoin, un ou plusieurs onduleurs et/ou redresseurs assurent la transformation entre le courant continu et un courant alternatif.
Chaque réseau est conçu pour une tension prédéterminée. Les réseaux électriques sont interconnectés par un convertisseur de puissance continu/continu de sorte que le réseau conçu pour la tension la plus élevée puisse alimenter le réseau conçu pour la tension la plus faible.
Au moins le réseau conçu pour la tension la plus élevée est alimenté en énergie électrique par un générateur de courant continu comprenant une machine électrique synchrone à courant alternatif et un redresseur. La machine électrique est généralement reliée à un élément de la chaine de traction du véhicule automobile, comme par exemple un moteur thermique ou les roues, et le redresseur est connecté à la machine électrique et audit réseau.
L’énergie électrique fournie par le générateur permet de recharger les stockeurs et d’alimenter les consommateurs des deux réseaux électriques.
Le réseau ayant la tension la plus faible alimente par exemple des consommateurs assurant des fonctions de sécurité, comme les phares ou l’ABS, de confort, comme la direction assistée ou la ventilation, ou encore d’information, comme le tableau de bord ou le GPS.
Le réseau ayant la tension la plus élevée alimente des consommateurs requérant des puissances plus importantes comme par exemple un compresseur électrique de climatisation ou une machine électrique de traction, comme par exemple une machine électrique de traction sur un des essieux d’un véhicule automobile où une motorisation principale entraine l’autre essieu.
L’alimentation en énergie électrique de ces consommateurs est primordiale pour assurer le bon fonctionnement du véhicule automobile.
Le document FR2973297 décrit un véhicule automobile à motorisation hybride comprenant deux réseaux électriques interconnectés par un convertisseur de puissance continu/continu. Chaque réseau comprend un stockeur d’énergie électrique.
Selon le document FR2973297, un des réseaux dit de puissance, conçu pour la tension la plus élevée, est relié au moteur thermique du véhicule via un alterno-démarreur. L’autre réseau dit de service, conçu pour la tension la plus faible, est alimenté en énergie électrique par le réseau de puissance via le convertisseur de puissance. Le stockeur du réseau de puissance est ainsi rechargé par l’alterno-démarreur et le stockeur du réseau de service est rechargé par l’alterno-démarreur ou le stockeur du réseau de puissance via le convertisseur de puissance.
Le document FR2973297 ne propose cependant pas de réduire la puissance prélevée sur le moteur thermique du véhicule automobile tout en assurant la bonne l’alimentation des deux réseaux.
L’objectif de l’invention est de proposer un procédé de gestion de l’alimentation de deux réseaux électriques d’un véhicule automobile connectés entre eux contrôlant la puissance prélevée sur l’élément de la chaine de traction du véhicule automobile auquel un des deux réseaux est couplé tout en assurant l’alimentation des consommateurs desdits réseaux conformément à leurs besoins.
A cet effet, il est proposé, en premier lieu, un procédé de gestion de l’alimentation électrique d’un véhicule automobile, le procédé de gestion comprenant une première génération d’un premier courant électrique continu par un générateur couplé à une chaine de traction du véhicule automobile et couplé à un premier réseau électrique, une première alimentation d’un premier stockeur du premier réseau par le premier courant continu, une deuxième génération d’un deuxième courant électrique continu par un convertisseur de puissance continu/continu couplant un deuxième réseau électrique au premier réseau, une deuxième alimentation d’un deuxième stockeur et d’un consommateur du deuxième réseau par le deuxième courant continu.
Ce procédé de gestion permet d’alimenter en énergie électrique le ou les consommateurs des deux réseaux électriques. Cette énergie électrique est générée par le générateur délivrant un courant continu et est convertie par le convertisseur de puissance.
Le générateur délivre ce courant continu grâce à la chaine de traction du véhicule automobile. Le générateur peut donc être une machine électrique reliée, d’une part, à un moteur thermique ou aux roues du véhicule automobile et, d’autre part, à un redresseur. Le générateur peut également être un convertisseur de puissance continu/continu relié à un stockeur.
Le convertisseur de puissance permet le passage de l’énergie électrique entre le premier et le deuxième réseau en respectant les caractéristiques de chacun des réseaux.
Le procédé de gestion comprend, de plus, une régulation appliquée par l’intermédiaire du générateur à une tension aux bornes du générateur dans le premier réseau et à une intensité dans le premier réseau en fonction d’un état du premier stockeur et en fonction de besoins du consommateur et d’un état du deuxième stockeur.
Cette régulation permet ainsi au procédé de gestion de contrôler la tension et l’intensité délivrée par le générateur en fonction des besoins de tout le circuit électrique, en particulier en fonction des besoins des consommateurs.
L’alimentation des consommateurs est toutefois réalisée par le générateur, le premier stockeur et/ou le deuxième stockeur en fonction de l’état du deuxième stockeur de sorte à contrôler au plus fin la puissance prélevée sur la chaine de traction du véhicule automobile.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :
- le procédé comprend une deuxième régulation appliquée à une tension aux bornes du convertisseur dans le deuxième réseau et à une intensité dans le deuxième réseau en fonction desdits besoins du consommateur et de l’état du deuxième stockeur ;
- la régulation appliquée par l’intermédiaire du convertisseur est fonction d’un état de la chaine de traction, d’une décélération du véhicule et/ou d’une accélération du véhicule ;
- les états du premier stockeur et du deuxième stockeur comprennent la tension mesurée aux bornes de chacun des stockeurs, l’intensité d’un courant circulant dans chacun des stockeurs, le niveau de charge de chacun des stockeurs et/ou la température de chacun des stockeurs ;
- la régulation appliquée par l’intermédiaire du générateur est fonction d’un état de la chaine de traction, d’une décélération du véhicule et/ou d’une accélération du véhicule ;
- une consigne de tension minimale dans le premier réseau électrique contraint la régulation appliquée par l’intermédiaire du générateur en fonction de besoins du premier réseau électrique et/ou une consigne de tension minimale dans le deuxième réseau électrique contraint la régulation appliquée par l’intermédiaire du convertisseur en fonction de besoins du deuxième réseau électrique.
Il est proposé, en deuxième lieu, un circuit électrique d’un véhicule automobile, le circuit électrique comprenant un premier réseau électrique et un deuxième réseau électrique, une tension aux bornes du premier réseau étant supérieure à une tension aux bornes du deuxième réseau, le premier réseau comprenant un premier stockeur et le deuxième réseau comprenant un deuxième stockeur et un consommateur, le circuit électrique comprenant également un générateur de courant électrique continu couplé à une chaine de traction du véhicule automobile et couplé au premier réseau et un convertisseur de puissance continu/continu couplant le deuxième réseau au premier réseau, le circuit électrique comprenant un superviseur régulant par l’intermédiaire du générateur une tension aux bornes du générateur dans le premier réseau et une intensité dans le premier réseau en fonction d’un état du premier stockeur et en fonction de besoins du consommateur et d’un état du deuxième stockeur.
Il est proposé, en troisième lieu, un véhicule automobile comprenant un circuit électrique tel que précédemment décrit, un moteur thermique de la chaine de traction du véhicule automobile étant couplé au générateur.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :
- le générateur comprend une machine électrique à aimants permanents ou une machine électrique à excitation indépendante ;
- le générateur fonctionne également en tant que moteur de traction.
Il est proposé, en troisième lieu, un véhicule automobile comprenant un circuit électrique tel que précédemment décrit, le générateur fonctionnant également en tant que moteur de traction.
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 une vue schématique représentant des réseaux électriques interconnectés et leurs systèmes de gestion ;

La figure 2 est un schéma de principe de fonctionnement de structures de régulation de générateurs électrique des réseaux électriques ;

Les figures 3 à 6 sont des représentations de différents modes de fonctionnement des réseaux électriques ;

La figure 7 est un organigramme représentant un exemple de principe de fonctionnement d’un superviseur des systèmes de gestion.
La figure 1 est un schéma électrique représentant un premier réseau 100 électrique, un deuxième réseau 200 électrique et un élément 400 de la chaine de traction d’un véhicule automobile.
Le deuxième réseau 200 est couplé à l’élément 400 de la chaine de traction par l’intermédiaire du premier réseau 100.
Le premier réseau 100 est conçu pour la circulation d’un courant électrique continu ayant une tension supérieure à la tension pour laquelle est conçu le deuxième réseau 200.
Selon différents modes de réalisation, le premier réseau 100 est conçu pour une tension environ égale à 48 volts, 150 volts ou encore 200 volts et le deuxième réseau 200 est conçu pour une tension environ égale à 12 volts. Selon un mode de réalisation, le deuxième réseau 200 est conçu pour une tension comprise entre 12,5 volts et 16 volts.
Les réseaux 100, 200 sont reliés entre eux par un convertisseur 230 de puissance continu/continu.
Chaque réseau 100, 200 comprend un stockeur 110, 210 d’énergie électrique et au moins un consommateur 120, 220 d’énergie électrique.
Selon le mode de réalisation représenté, un des consommateurs 220 du deuxième réseau 200 est un démarreur du moteur thermique.
Selon des modes de réalisation différents, le premier réseau 100 ne comprend pas de consommateur 120.
Chaque stockeur 110, 210 est configuré pour alimenter en énergie électrique le réseau 100, 200 auquel il appartient.
Chaque stockeur 110, 210 peut également alimenter, via le convertisseur 230 de puissance, le réseau 100, 200 auquel il n’appartient pas. Le cas échéant, le convertisseur 230 de puissance est réversible.
Ainsi, chaque réseau 100, 200 couplé au convertisseur 230 de puissance peut être considéré comme un générateur de courant électrique continu de l’autre réseau 100, 200.
De même, chaque réseau 100, 200 couplé au convertisseur 230 de puissance peut être considéré comme un des consommateurs 120, 220 de l’autre réseau 100, 200.
Selon différents modes de réalisation, les stockeurs 110, 210 sont, de manière indépendante, de type lithium et comprennent un organe de gestion, de type plomb et comprennent un organe d’estimation d’état, de type nickel-hydrure métallique ou encore graphène.
Un premier générateur 130a, 130b de courant électrique continu relie le premier réseau 100 audit élément 400 de la chaine de traction du véhicule automobile.
Ledit premier générateur 130a, 130b est configuré pour alimenter le premier réseau 100 et donc également le deuxième réseau 200 via le convertisseur 230 de puissance.
Selon le mode de réalisation illustré, le premier générateur 130a, 130b comprend une machine 130a électrique reliée audit élément 400 de la chaine de traction et un redresseur 130b relié à la machine 130a électrique et aux autres éléments du premier réseau 100. Le redresseur 130b est piloté et est par exemple un redresseur onduleur piloté.
Selon un mode de réalisation, la machine 130a électrique peut fonctionner soit en tant que moteur électrique soit en tant que générateur de courant électrique et le redresseur 130b peut également servir d’onduleur.
Selon le mode de réalisation représenté, la machine 130a électrique est triphasée. Selon des modes de réalisation différents, la machine 130a électrique est polyphasée, par exemple hexaphasée.
Selon un mode de réalisation, la machine 130a électrique est à aimants permanents.
Le courant généré par une telle machine 130a électrique est imposé par sa vitesse de rotation. Une telle machine 130a électrique ne permet pas de gérer la puissance qu’elle fournit pour une vitesse de rotation donnée.
Selon un autre mode de réalisation, la machine 130a électrique est à excitation indépendante. Dans ce cas, un superviseur 300 fournit à la machine 130a électrique une consigne de tension du courant d’excitation et une consigne d’intensité du courant d’excitation.
La consigne d’intensité d’excitation permet de limiter la capacité de production de la machine 130a électrique soit le couple qu’elle prélève audit élément 400 de la chaine de traction du véhicule automobile. La consigne d’intensité d’excitation permet ainsi d’optimiser la consommation d’énergie de l’élément 400 de la chaine de traction ou d’optimiser la répartition de la puissance fournie par ledit élément 400.
Selon le mode de réalisation représenté, l’élément 400 de la chaine de traction est un moteur thermique du véhicule automobile entrainant en rotation la machine 130a électrique.
Selon le mode de réalisation représenté, le véhicule automobile est un véhicule à motorisation hybride.
Le véhicule automobile est, par exemple, un véhicule à hybridation légère (MHEV) pour lequel la machine 130a électrique est reliée à une façade accessoire du moteur thermique par le biais, par exemple, une courroie ou d’une chaine.
Le véhicule automobile est, par exemple, un véhicule hybride rechargeable (PHEV) pour lequel la machine 130a électrique est couplée à au moins une roue.
Selon des modes de réalisation différents, le véhicule automobile est à motorisation électrique.
Selon des modes de réalisation, l’élément 400 de la chaine de traction peut être une roue du véhicule automobile permettant, par exemple, un freinage récupératif du véhicule automobile.
Chaque réseau 100, 200 comprend également un système 140, 240 de gestion.
Les systèmes 140, 240 de gestion permettent de contrôler le courant délivré respectivement par le générateur 130a, 130b comprenant la machine 130a électrique et le redresseur 130b et par le générateur 100, 200, 230 comprenant le convertisseur 230 de puissance et un des deux réseaux 100, 200.
Les systèmes 140, 240 de gestion permettent ainsi de gérer le niveau de charge des stockeurs 110, 210 en définissant des consignes à appliquer à la machine 130a électrique, au redresseur 130b et au convertisseur 230 de puissance pour répondre aux besoins du véhicule automobile.
Les systèmes 140, 240 de gestions appartiennent à un même superviseur 300 du véhicule automobile.
Selon le mode de réalisation représenté, les systèmes 140, 240 de gestion contrôlent la tension et l’intensité délivrées par la machine 130a électrique, par le redresseur 130b et par le convertisseur 230 de puissance.
Les besoins du véhicule automobile sont, quant à eux, définis par le superviseur 300.
Le superviseur 300 unique permet d’interconnecter les deux systèmes 140, 240 de gestion échangeant des informations de sorte à pallier des risques d’instabilité liés à des consignes contradictoires pouvant amener à des oscillations électriques et donc mécaniques. De telles oscillations peuvent créer un ressenti désagréable pour un utilisateur du véhicule automobile ainsi qu’un fonctionnement par intermittences d’équipements électriques.
Chaque système 140, 240 de gestion relève des informations sur le réseau 100, 200 auquel il est connecté.
Ainsi, selon le mode de réalisation représenté, le premier système 140 de gestion relève :
- des données issues de la machine 130a électrique comme, par exemple, sa vitesse de rotation, la position du rotor ou encore sa température ;
- l’état du redresseur 130b ;
- des données issues du premier stockeur 110 comme, par exemple, la tension à ses bornes et l’intensité du courant y circulant, son niveau de charge ou encore sa température ;
- des données issues d’un ou de plusieurs du au moins un premier consommateur 120 comme, par exemple, une tension aux bornes d’au moins un des premiers consommateurs 120 ou encore l’état de premiers consommateurs 120 considérés comme sensibles à des niveaux de tension bas et haut ou à des variations brutales de tension.
Le premier système 140 de gestion détermine également le mode de fonctionnement du redresseur 130b/onduleur.
Selon le mode de réalisation représenté, le deuxième système 240 de gestion relève :
- l’état du convertisseur 230 de puissance à savoir, par exemple, son niveau de charge et sa température ;
- des données issues du deuxième stockeur 210 comme, par exemple, la tension à ses bornes et l’intensité du courant y circulant, son niveau de charge ou encore sa température ;
- des données issues d’un ou de plusieurs du au moins un deuxième consommateur 220 comme, par exemple, une tension aux bornes d’au moins un des deuxièmes consommateurs 220 ou encore l’état de deuxièmes consommateurs 220 considérés comme sensibles à des niveaux de tension bas et haut ou à des variations brutales de tension ;
- l’état du démarreur.
La mesure de l’intensité du courant circulant dans le deuxième stockeur 210 est, selon un mode de réalisation, rapide avec une transmission d’informations inférieure à 1 milliseconde pour assurer la stabilité du pilotage global du redresseur 130b.
Selon le mode de réalisation représenté, les systèmes 140, 240 de gestion relèvent des données issues du moteur thermique du véhicule automobile comme, par exemple, la phase de vie du moteur thermique ou encore sa vitesse de rotation.
La figure 2 représente un exemple de principe de fonctionnement du premier système 140 de gestion du premier réseau 100 électrique en coopération avec le superviseur 300.
Comme représenté sur la figure 2, une régulation du premier générateur 130a, 130b est réalisée par le biais de trois consignes :
- une consigne cons_Istk1 d’intensité d’un courant circulant dans le premier stockeur 110 ;
- une consigne cons_Vmin1 de tension minimale ;
- une consigne cons_Vmax1 de tension maximale.
Selon un mode de réalisation différent, la consigne d’intensité correspond au courant délivré par le premier générateur 130a, 130b.
La consigne cons_Istk1 d’intensité du courant circulant dans le premier stockeur 110 ou la consigne d’intensité du courant délivré par le premier générateur 130a, 130b permet de définir une consigne cons_Imax1 d’intensité maximale du courant circulant dans le premier générateur 130a, 130b par une boucle de régulation en intensité.
La consigne cons_Vmin1 de tension minimale permet de maintenir une tension minimale dans le premier réseau 100 soit par contrainte du premier générateur 130a, 130b soit par contrainte d’un des premiers consommateurs 120 ou du premier stockeur 110. La consigne cons_Vmin1 de tension minimale est fonction des besoins du premier réseau 100.
Si la consigne cons_Vmin1 de tension minimale est contrainte par un des premiers consommateurs 120 ou par le premier stockeur 110, une boucle de régulation non représentée doit être ajoutée.
La consigne cons_Vmax1 de tension maximale permet de ne pas dépasser une tension maximale dans le premier réseau 100 soit par contrainte du premier générateur 130a, 130b soit par contrainte d’un des premiers consommateurs 120 ou du deuxième stockeur 210. La consigne cons_Vmax1 de tension maximale est fonction des besoins du premier réseau 100.
Si la consigne cons_Vmax1 de tension maximale est contrainte par un des premiers consommateurs 120 ou par le deuxième stockeur 210, une boucle de régulation non représentée doit être ajoutée.
Selon un autre mode de réalisation, la consigne cons_Vmax1 de tension maximale est issue d’une correction, notamment si cette consigne est réalisée aux bornes du premier stockeur 110 et non aux bornes du premier générateur 130a, 130b.
Comme représenté sur la figure 2, le superviseur 300 comprend une fonction 311 de détermination de la consigne cons_Vmax1 de tension maximale et une fonction 321 de détermination de la consigne cons_Imax1 d’intensité maximale du courant circulant dans le premier générateur 130a, 130b.
Les fonctions 311, 321 de détermination de la consigne cons_Vmax1 de tension maximale et de la consigne cons_Imax1 d’intensité maximale sont indépendantes l’une de l’autre.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 2, la fonction 321 de détermination de la consigne cons_Imax1 d’intensité maximale est déterminée par la consigne cons_Istk1 d’intensité du courant circulant dans le premier stockeur 110 et par la consigne cons_Vmin1 de tension minimale.
La fonction 321 de détermination de la consigne cons_Imax1 d’intensité maximale comprend une boucle de régulation en intensité par le biais d’une comparaison 321a entre la consigne cons_Istk1 d’intensité du courant circulant dans le premier stockeur 110 et une intensité Istk1 mesurée du courant circulant dans le premier stockeur 110 puis une correction 321b en conséquence de cette comparaison 321a.
La fonction 321 de détermination de la consigne cons_Imax1 d’intensité maximale comprend également une boucle de régulation en tension par le biais d’une comparaison 321c entre la consigne cons_Vmin1 de tension minimale et une tension Vgen1 mesurée aux bornes du premier générateur 130a, 130b puis une correction 321d en conséquence de cette comparaison 321c.
La fonction 321 de détermination de la consigne cons_Imax1 d’intensité maximale comprend, ensuite, une somme 321e des consignes résultantes des corrections 321b, 321d de ladite fonction 321. Cette somme 321e établie la valeur de la cons_Imax1 d’intensité maximale.
Comme représenté sur la figure 2, le premier système 140 de gestion comprend une première structure 141 de régulation comprenant, après transmission des consignes cons_ Vmax1 de tension maximale et cons_Imax1 d’intensité maximale pour le premier réseau 100, une boucle de régulation en tension par le biais d’une comparaison 141a entre la consigne cons_Vmax1 de tension maximale et la tension Vgen1 mesurée aux bornes du premier générateur 130a, 130b puis une correction 141b en conséquence de cette comparaison 141a.
La première structure 141 de régulation comprend, après cette boucle de régulation, une limitation 141c en valeur maximale de l’intensité par la valeur la plus petite entre la consigne cons_Imax1 d’intensité maximale et une variable I_max1 d’intensité maximale à appliquer sur le premier réseau 100 électrique.
La variable I_max1 d’intensité maximale est fonction de l’état de la machine 130a électrique, de l’état du premier stockeur 110. La variable I_max1 d’intensité maximale permet de gérer les modes fonctionnels ou dégradés, par exemple en fonction de conditions thermiques prédéterminées.
Ladite boucle de limitation 141c est interne à la première structure 141 de régulation.
La première structure 141 de régulation comprend, après cette limitation de l’intensité, une boucle de régulation en intensité par le biais d’une comparaison 141d entre l’intensité précédemment limitée et soit l’intensité Istk1 mesurée aux bornes du premier stockeur 110 soit l’intensité Igen1 mesurée aux bornes du premier générateur 130a, 130b puis une correction 141e en conséquence de cette comparaison 141d.
Une telle exploitation de la consigne cons_Vmax1 de tension maximale et de la consigne cons_Imax1 d’intensité maximale pour le premier réseau 100 permet une régulation fine du premier générateur 130a, 130b.
Selon un mode de réalisation, le principe de fonctionnement du deuxième système 240 de gestion du deuxième réseau 200 électrique est identique à celui du premier système 140 de gestion à l’exception près que les consignes d’intensité et de tension ainsi que l’intensité et la tension mesurée sont établies par rapport au deuxième réseau 200.
Selon un mode de réalisation, la régulation appliquée par l’intermédiaire du générateur 130a, 130b et/ou du convertisseur 200 est fonction d’un état de la chaine de traction, d’une décélération du véhicule et/ou d’une accélération du véhicule.
Selon un mode de réalisation, l’état de la chaine de traction comprend la phase de vie dans laquelle est la chaine de traction et/ou la vitesse de rotation de la chaine de traction
Ces principes de fonctionnement permettent, suivant les consignes d’intensité et de tension pour les générateurs 130a, 130b, 100, 230, de disposer de différents modes de fonctionnement.
Selon un mode de fonctionnement, le générateur 130a, 130b, 100, 230 de chaque réseau 100, 200, de manière indépendante, ne fournit pas de courant lorsque la consigne cons_Vmax de tension maximale est supérieure à la tension Vgen mesurée aux bornes dudit générateur 130a, 130b, 100, 230 et que la consigne cons_Imax d’intensité maximale est nulle ou lorsque la consigne cons_Vmax de tension maximale est inférieure à la tension Vgen mesurée aux bornes dudit générateur 130a, 130b, 100, 230 et que la consigne cons_Imax d’intensité maximale est positive.
Selon un mode de fonctionnement, le générateur 130a, 130b, 100, 230 de chaque réseau 100, 200, de manière indépendante, a un rôle de générateur 130a, 130b, 100, 230 de tension de sorte que seule la consigne cons_Vmax de tension maximale modifie le comportement dudit générateur 130a, 130b, 100, 230 lorsque la consigne cons_Vmax de tension maximale est supérieure à la tension Vgen mesurée aux bornes dudit générateur 130a, 130b, 100, 230 et que la consigne cons_Imax d’intensité maximale est supérieure à la variable Imax d’intensité maximale à appliquer sur ledit réseau 100, 200 électrique.
Selon un mode de fonctionnement, le générateur 130a, 130b, 100, 230 de chaque réseau 100, 200, de manière indépendante, est limité en puissance par la consigne cons_Imax d’intensité maximale lorsque la consigne cons_Vmax de tension maximale est supérieure à la tension Vgen mesurée aux bornes dudit générateur 130a, 130b, 100, 230 et que la consigne cons_Imax d’intensité maximale est inférieure à la variable Imax d’intensité maximale et est supérieure à zéro.
Selon le mode de réalisation représenté, la consigne cons_Imax d’intensité maximale n’est pas à proprement dit une consigne de régulation en intensité mais est une consigne de limitation en intensité maximale des générateurs 130a, 130b, 100, 230.
Les consignes de régulation permettent de contraindre la génération de courant électrique en tension maximale et en tension minimale.
La contrainte de tension minimale s’obtient en modifiant la consigne cons_Imax d’intensité maximale que doit fournir le générateur 130a, 130b, 100, 230.
Le non dépassement de la contrainte de tension maximale est assuré outre par la consigne cons_Vmax, dès que l'intensité est régulée, par la consigne cons_Imax d’intensité maximale et la consigne cons_Vmin de tension minimale.
La modulation de la tension et de l’intensité du courant circulant dans les réseaux 100, 200 est obtenue par une gestion de la limitation de l’intensité Istk du courant débitée par les générateurs 130a, 130b, 100, 230 dans leur stockeur 110, 210 respectif. Cette intensité peut être positive, négative ou nulle.
La fourniture de puissance aux réseaux 100, 200 électriques est ainsi optimisée grâce à une régulation fine du niveau de charge (recharge, décharge et maintien de charge) de chaque stockeur 110, 210 de manière indépendante sous contrainte de tensions maximales et minimales.
Selon un mode de réalisation où la consigne d’intensité correspond au courant délivré par le premier générateur 130a, 130b, la fourniture de puissance aux réseaux 100, 200 électriques est optimisée grâce à une régulation fine au niveau du premier générateur 130a, 130b sous contrainte de tensions maximales et minimales
Dans le cas d’une consigne de décharge d’un des stockeurs 110, 210, la tension aux bornes du réseau 100, 200 auquel appartient ledit stockeur 110, 210 peut ne pas respecter les contraintes en tension dudit réseau 100, 200.
La consigne de décharge peut être réalisée avec une limitation ou sans limitation de l’intensité de décharge.
Les figures 3 à 6 illustrent des exemples de modes de fonctionnement des réseaux 100, 200 électriques.
Sur la figure 3 on remarque que les consignes cons_Istk1 d’intensité du courant circulant dans le premier stockeur 110, cons_Vmin1 de tension minimale aux bornes du premier générateur 130a, 130b et cons_Vmax1 de tension maximale aux bornes du premier générateur 130a, 130b provoquent la délivrance, par le premier générateur 130a, 130b, d’un courant dont l’intensité Istk1 du courant circulant dans le premier stockeur 110 est nulle et dont l’intensité Irdb1 du courant circulant dans le ou les premiers consommateurs est positive.
Le premier système 140 de gestion permet ainsi l’alimentation du ou des premiers consommateurs 120 et du ou des deuxièmes consommateurs 220 ainsi que du deuxième stockeur 210 pour sa recharge (le deuxième réseau 200 pouvant être considéré comme un des dits premiers consommateurs 120 du premier réseau 100) tout en maintenant la charge du premier stockeur 110.
Le redresseur 130b est, dans ce mode de fonctionnement, piloté à minima avec une consigne en tension. Une consigne en courant peut être utilisée pour affiner la régulation de l’intensité Istk1 du courant du courant circulant dans le premier stockeur 110.
Sur la figure 4 on remarque que les consignes cons_Istk1 d’intensité du courant circulant dans le premier stockeur 110, cons_Vmin1 de tension minimale aux bornes du premier générateur 130a, 130b et cons_Vmax1 de tension maximale aux bornes du premier générateur 130a, 130b provoquent la délivrance, par le premier générateur 130a, 130b, d’un courant dont l’intensité Istk1 du courant circulant dans le premier stockeur 110 est négative et dont l’intensité Irdb1 du courant circulant dans le ou les premiers consommateurs est positive.
Le premier système 140 de gestion permet ainsi l’alimentation du ou des premiers consommateurs 120 et du ou des deuxièmes consommateurs 220 ainsi que du deuxième stockeur 210 pour sa recharge (le deuxième réseau 200 pouvant être considéré comme un des dits premiers consommateurs 120 du premier réseau 100) tout en déchargeant le premier stockeur 110.
Une maitrise de l’intensité Istk1 de décharge du premier stockeur 110 permet de maitriser la puissance prélevée sur le moteur thermique du véhicule automobile.
Le redresseur 130b est, dans ce mode de fonctionnement, piloté avec une consigne en tension et/ou en intensité pour garantir une décharge maitrisée du premier stockeur 110 tout en garantissant une tension minimale sur le premier réseau 100 et un niveau de charge minimal du premier stockeur 110.
Ce mode de fonctionnement permet ainsi de réduire le prélèvement de couple sur le moteur thermique en utilisant de la puissance fournie par le premier stockeur 110 si ce dernier est suffisamment chargé.
Sur la figure 5 on remarque que les consignes d’intensité du courant circulant dans le deuxième stockeur 210, de tension minimale aux bornes du deuxième générateur 100, 230 et de tension maximale aux bornes du deuxième générateur 100, 230 provoquent la délivrance, par le deuxième générateur 100, 230, d’un courant dont l’intensité Igen2 du courant circulant dans le deuxième générateur 100, 230 est positive et dont l’intensité Istk2 du courant circulant dans le deuxième stockeur 210 est nulle.
Le deuxième système 240 de gestion permet ainsi le maintien de la charge du deuxième stockeur 210 tout en assurant l’alimentation du ou des deuxièmes consommateurs 220.
Le convertisseur 230 de puissance est, dans ce mode de fonctionnement, piloté avec une consigne en tension et en intensité pour garantir un maintien de la charge du deuxième stockeur 210 tout en garantissant une tension minimale sur le deuxième réseau 200.
On remarque également, sur la figure 5, que les consignes cons_Istk1 d’intensité du courant circulant dans le premier stockeur 110, cons_Vmin1 de tension minimale aux bornes du premier générateur 130a, 130b et cons_Vmax1 de tension maximale aux bornes du premier générateur 130a, 130b provoquent la délivrance, par le premier générateur 130a, 130b, d’un courant dont l’intensité Istk1 du courant circulant dans le premier stockeur 110 est nulle et dont l’intensité Irdb1 du courant circulant dans le ou les premiers consommateurs est positive.
Le premier système 140 de gestion permet ainsi l’alimentation du ou des premiers consommateurs 120 et du deuxième réseau 200 selon ses besoins (le deuxième réseau 200 pouvant être considéré comme un des dits premiers consommateurs 120 du premier réseau 100) tout en maintenant la charge du premier stockeur 110.
Le premier système 140 de gestion utilise donc les besoins du deuxième réseau 200 pour calculer la consigne de couple nécessaire à prélever au moteur thermique.
Le redresseur 130b est, dans ce mode de fonctionnement, piloté avec une consigne en tension et/ou en intensité pour garantir un maintien de la charge du premier stockeur 110 tout en garantissant une tension minimale sur le premier réseau 100.
Ce mode de fonctionnement permet ainsi de maintenir le niveau de charge des stockeurs 110, 210 par exemple lors de lentes décélérations du véhicule automobile ou lors d’une phase de déplacement en roue libre.
Sur la figure 6 on remarque que les consignes d’intensité du courant circulant dans le deuxième stockeur 210, de tension minimale aux bornes du deuxième générateur 100, 230 et de tension maximale aux bornes du deuxième générateur 100, 230 provoquent la délivrance, par le deuxième générateur 100, 230, d’un courant dont l’intensité Igen2 du courant circulant dans le deuxième générateur 100, 230 est positive et dont l’intensité Istk2 du courant circulant dans le deuxième stockeur 210 est nulle.
Le deuxième système 240 de gestion permet ainsi le maintien de la charge du deuxième stockeur 210 tout en assurant l’alimentation du ou des deuxièmes consommateurs 220.
Le convertisseur 230 de puissance est, dans ce mode de fonctionnement, piloté avec une consigne en tension et en intensité pour garantir un maintien de la charge du deuxième stockeur 210 tout en garantissant une tension minimale sur le deuxième réseau 200.
On remarque également, sur la figure 6, que les consignes cons_Istk1 d’intensité du courant circulant dans le premier stockeur 110, cons_Vmin1 de tension minimale aux bornes du premier générateur 130a, 130b et cons_Vmax1 de tension maximale aux bornes du premier générateur 130a, 130b provoquent la délivrance, par le premier générateur 130a, 130b, d’un courant dont l’intensité Istk1 du courant circulant dans le premier stockeur 110 est négative et dont l’intensité Irdb1 du courant circulant dans le ou les premiers consommateurs est positive.
Le premier système 140 de gestion permet ainsi l’alimentation du ou des premiers consommateurs 120 et du deuxième réseau 200 selon ses besoins (le deuxième réseau 200 pouvant être considéré comme un des dits premiers consommateurs 120 du premier réseau 100) tout en déchargeant le premier stockeur 110.
Le premier système 140 de gestion utilise donc les besoins du deuxième réseau 200 pour calculer la consigne de couple nécessaire à prélever au moteur thermique.
Le redresseur 130b est, dans ce mode de fonctionnement, piloté avec une consigne en tension et/ou en intensité pour garantir une décharge maitrisée du premier stockeur 110 tout en garantissant une tension minimale sur le premier réseau 100 et un niveau de charge minimal du premier stockeur 110.
La figure 7 illustre un exemple de principe de fonctionnement du superviseur 300 pour la détermination des consignes d’intensité du courant circulant dans les stockeurs 110, 210 et de tensions minimale et maximale aux bornes des générateurs 130a, 130b, 100, 230.
Selon le mode de réalisation représenté, le superviseur 300 comprend une détection E1 d’au moins une demande de recharge d’un des stockeurs 110, 210.
Si ladite détection E1 est positive Y, le superviseur 300 réalise une régulation de la recharge du premier stockeur 110 avec détermination des consignes cons_Vmax1 de tension maximale et cons_Imax1 d’intensité maximale du courant circulant dans le premier générateur 130a, 130b et avec détermination du mode de transfert en fonction des besoins du véhicule automobile.
Si ladite détection E1 est positive Y, le superviseur 300 réalise également une régulation de la recharge du deuxième stockeur 210 avec détermination des consignes de tension maximale et d’intensité maximale du courant circulant dans le deuxième générateur 100, 230 et avec détermination du mode de transfert en fonction des besoins du véhicule automobile.
A la suite de la détection E1, le superviseur 300 comprend une détection E2 d’au moins une demande de décharge d’un des stockeurs 110, 210.
Si ladite détection E2 est positive Y, le superviseur 300 réalise une régulation de la décharge du premier stockeur 110 avec détermination des consignes cons_Vmax1 de tension maximale et cons_Imax1 d’intensité maximale du courant circulant dans le premier générateur 130a, 130b et avec détermination du mode de transfert en fonction des besoins du véhicule automobile.
Si ladite détection E2 est positive Y, le superviseur 300 réalise également une régulation de la décharge du deuxième stockeur 210 avec détermination des consignes de tension maximale et d’intensité maximale du courant circulant dans le deuxième générateur 100, 230 et avec détermination du mode de transfert en fonction des besoins du véhicule automobile.
Cette détection E2 permet de répondre à des besoins de déplacement en roue libre du véhicule automobile. La puissance prélevée sur le moteur thermique par les réseaux 100, 200 est limitée par un blocage de la recharge des stockeurs 110, 210 à des fins d’optimisation de consommation énergétique.
Cette détection E2 permet de répondre à des besoins ponctuels, dans certaines phases de vie du véhicule automobile, pour optimiser la consommation d’énergie.
A la suite de la détection E2, le superviseur 300 comprend une détection E3 d’au moins une demande de maintien de charge d’un des stockeurs 110, 210.
Si ladite détection E3 est positive Y, le superviseur 300 réalise un maintien de la charge du premier stockeur 110 avec détermination des consignes cons_Vmax1 de tension maximale et cons_Imax1 d’intensité maximale du courant circulant dans le premier générateur 130a, 130b et avec détermination du mode de transfert en fonction des besoins du véhicule automobile.
Si ladite détection E3 est positive Y, le superviseur 300 réalise également un maintien de la charge du deuxième stockeur 210 avec détermination des consignes de tension maximale et d’intensité maximale du courant circulant dans le deuxième générateur 100, 230 et avec détermination du mode de transfert en fonction des besoins du véhicule automobile.
Cette détection E3 permet de répondre à des besoins de déplacement en roue libre du véhicule automobile. La puissance prélevée sur le moteur thermique par les réseaux 100, 200 est limitée par un blocage de la recharge des stockeurs 110, 210 à des fins d’optimisation de consommation énergétique.
A la suite de la détection E3, le superviseur 300 comprend une détection E4 d’au moins une demande de régulation en puissance d’un des générateurs 130a, 130b, 100, 230.
La régulation en puissance peut également être assimilée à une régulation de couple prélevé au moteur thermique.
Si ladite détection E4 est positive Y, le superviseur 300 réalise une régulation de la puissance du premier générateur 130a, 130b avec détermination des consignes cons_Vmax1 de tension maximale et cons_Imax1 d’intensité maximale du courant circulant dans le premier générateur 130a, 130b et avec détermination du mode de transfert en fonction des besoins du véhicule automobile.
Si ladite détection E4 est positive Y, le superviseur 300 réalise également une régulation de la puissance du deuxième générateur 100, 230 avec détermination des consignes de tension maximale et d’intensité maximale du courant circulant dans le deuxième générateur 100, 230 et avec détermination du mode de transfert en fonction des besoins du véhicule automobile.
Cette détection E4 permet de répondre à des besoins ponctuels du moteur thermique soit par diminution de la puissance consommée par les générateurs 130a, 130b, 100, 230 soit par une augmentation de la consommation électrique pour augmenter le couple prélevé sur le moteur thermique.
A la suite de la détection E4, le superviseur 300 comprend une détection E5 d’au moins une demande de régulation en tension d’un des générateurs 130a, 130b, 100, 230 ou d’un des stockeurs.
Si ladite détection E5 est positive Y, le superviseur 300 réalise une régulation en tension Vgen1 du premier générateur 130a, 130b avec détermination des consignes cons_Vmax1 de tension maximale et cons_Imax1 d’intensité maximale du courant circulant dans le premier générateur 130a, 130b et avec détermination du mode de transfert en fonction des besoins du véhicule automobile.
Si ladite détection E5 est positive Y, le superviseur 300 réalise également une régulation en tension Vgen2 du deuxième générateur 100, 230 avec détermination des consignes de tension maximale et d’intensité maximale du courant circulant dans le deuxième générateur 100, 230 et avec détermination du mode de transfert en fonction des besoins du véhicule automobile.
A la suite de la détection E5, le superviseur 300 comprend une détection E6 d’au moins une demande d’utilisation de la machine 130a électrique en mode moteur.
Si ladite détection E6 est positive Y, le superviseur 300 réalise un pilotage du redresseur 130b/onduleur en mode onduleur.
A la suite de la détection E6, le superviseur 300 comprend un calcul E7 des consignes à appliquer en fonction du résultat des étapes précédentes.
Selon un mode de réalisation différent, plus de deux réseaux sont couplés en série et/ou en parallèle par l’intermédiaire de convertisseurs de puissance.
Un tel superviseur 300 permet de réguler le couple prélevé par la machine 130a électrique sur le moteur électrique tout en garantissant un fonctionnement optimal d’un point de vue électrique.
Un tel superviseur 300 permet également d’optimiser la gestion de l’énergie électrique sur deux réseaux 100, 200 distincts, interconnectés via un convertisseur 230 de puissance, en maitrisant le niveau de charge des stockeurs 110, 210 tout en respectant les besoins des réseaux 100, 200.
La régulation en intensité offre une régulation plus fine que la régulation en tension permettant, par exemple, de réaliser un déplacement du véhicule automobile en roue libre sans décharger les deux stockeurs 110, 210.

Claims (10)

  1. Procédé de gestion de l’alimentation électrique d’un véhicule automobile, le procédé de gestion comprenant une première génération d’un premier courant électrique continu par un générateur (130a, 130b) couplé à une chaine de traction du véhicule automobile et couplé à un premier réseau (100) électrique, une première alimentation d’un premier stockeur (110) du premier réseau (100) par le premier courant continu, une deuxième génération d’un deuxième courant électrique continu par un convertisseur (230) de puissance continu/continu couplant un deuxième réseau (200) électrique au premier réseau (100), une deuxième alimentation d’un deuxième stockeur (210) et d’un consommateur (220) du deuxième réseau (200) par le deuxième courant continu, le procédé de gestion étant caractérisé en ce qu’il comprend une régulation appliquée par l’intermédiaire du générateur (130a, 130b) à une tension (Vgen1) aux bornes du générateur (130a, 130b) dans le premier réseau (100) et à une intensité (Istk1, Igen1) dans le premier réseau (100) en fonction d’un état du premier stockeur (110) et en fonction de besoins du consommateur (220) et d’un état du deuxième stockeur (210).
  2. Procédé de gestion selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une deuxième régulation appliquée par l'intermédiaire du convertisseur (230) à une tension (Vgen2) aux bornes du convertisseur (230) dans le deuxième réseau (200) et à une intensité (Istk2, Igen2) dans le deuxième réseau (200) en fonction desdits besoins du consommateur (220) et de l’état du deuxième stockeur (210).
  3. Procédé de gestion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la régulation appliquée par l’intermédiaire du convertisseur (230) est fonction d’un état de la chaine de traction, d’une décélération du véhicule et/ou d’une accélération du véhicule.
  4. Procédé de gestion selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les états du premier stockeur (110) et du deuxième stockeur (210) comprennent la tension mesurée aux bornes de chacun des stockeurs (110, 210), l’intensité (Istk1, Istk2) d’un courant circulant dans chacun des stockeurs (110, 210), le niveau de charge de chacun des stockeurs (110, 210) et/ou la température de chacun des stockeurs (110, 210).
  5. Procédé de gestion selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la régulation appliquée par l’intermédiaire du générateur (130a, 130b) est fonction d’un état de la chaine de traction, d’une décélération du véhicule et/ou d’une accélération du véhicule.
  6. Procédé de gestion selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une consigne (cons_Vmin1) de tension minimale dans le premier réseau (100) électrique contraint la régulation appliquée par l’intermédiaire du générateur (130a, 130b) en fonction de besoins du premier réseau (100) électrique et/ou en ce que, lorsque le procédé de gestion dépend de la revendication 2, une consigne de tension minimale dans le deuxième réseau (200) électrique contraint la régulation appliquée par l’intermédiaire du convertisseur (230) en fonction de besoins du deuxième réseau (200) électrique.
  7. Circuit électrique d’un véhicule automobile, le circuit électrique comprenant un premier réseau (100) électrique et un deuxième réseau (200) électrique, une tension aux bornes du premier réseau (100) étant supérieure à une tension aux bornes du deuxième réseau (200), le premier réseau (100) comprenant un premier stockeur (110) et le deuxième réseau (200) comprenant un deuxième stockeur (210) et un consommateur (220), le circuit électrique comprenant également un générateur (130a, 130b) de courant électrique continu couplé à une chaine de traction du véhicule automobile et couplé au premier réseau (100) et un convertisseur (230) de puissance continu/continu couplant le deuxième réseau (200) au premier réseau (100), le circuit électrique étant caractérisé en ce qu’il comprend un superviseur (300) régulant par l’intermédiaire du générateur (130a, 130b) une tension (Vgen1) aux bornes du générateur (130a, 130b) dans le premier réseau (100) et une intensité (Istk1, Igen1) dans le premier réseau (100) en fonction d’un état du premier stockeur (110) et en fonction de besoins du consommateur (220) et d’un état du deuxième stockeur (210).
  8. Véhicule automobile comprenant un circuit électrique la revendication précédente, caractérisé en ce qu’un moteur thermique de la chaine de traction du véhicule automobile est couplé au générateur (130a, 130b).
  9. Véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le générateur (130a, 130b) comprend une machine (130a) électrique à aimants permanents ou une machine (130a) électrique à excitation indépendante.
  10. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 8 ou 9 ou comprenant un circuit électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le générateur (130a, 130b) fonctionne également en tant que moteur de traction.
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