FR3099428A1 - Procédé de charge d’une batterie de véhicule sur une borne de charge - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de charge de batterie (12) comportant des étapes : a) de sélection d’un niveau de charge cible souhaité, b) de réception de données relatives à l’évolution au cours du temps de la puissance de charge disponible et du coût de charge, c) de sélection d’un premier ensemble de créneaux horaire et d’une puissance électrique de charge pour chaque créneau, de façon à ce que le niveau de charge final de la batterie soit égal au niveau de charge cible, d) de calcul du coût total cible de la charge, e) de sélection d’au moins un second ensemble de créneaux horaire et d’une puissance électrique de charge pour chaque créneau, de façon à ce que le niveau de charge final de la batterie soit égal à un niveau de charge alternatif, f) de calcul d’un coût total alternatif de la charge, g) de proposition à l’usager de deux solutions de charge correspondant au premier et second ensembles de créneaux horaires, et h) de charge de la batterie d’accumulateurs. Figure pour l’abrégé : Fig.1
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne de manière générale la charge des batteries d’accumulateurs de véhicules automobiles.
Elle concerne plus particulièrement un procédé de charge d’une batterie d’accumulateurs de véhicule automobile par une borne de charge, qui comporte des étapes :
a) de détermination d’un niveau de charge cible souhaité,
b) de réception de données relatives à l’évolution au cours du temps d’une puissance électrique de charge disponible sur la borne de charge et d’un coût de charge,
c) de sélection d’un premier ensemble d’au moins un créneau horaire en fonction du coût de charge, et d’une puissance électrique de charge pour chaque créneau horaire du premier ensemble sélectionné, de façon à ce que si la batterie d’accumulateurs était chargée au cours des créneaux horaires du premier ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge sélectionnées, le niveau de charge final de la batterie d’accumulateurs serait supérieur, ou de préférence égal, au niveau de charge cible,
d) de calcul d’un coût total cible auquel reviendrait la charge si la batterie d’accumulateurs était chargée au cours des créneaux horaires du premier ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge sélectionnées, et
h) de charge de la batterie d’accumulateurs par la borne de charge.
a) de détermination d’un niveau de charge cible souhaité,
b) de réception de données relatives à l’évolution au cours du temps d’une puissance électrique de charge disponible sur la borne de charge et d’un coût de charge,
c) de sélection d’un premier ensemble d’au moins un créneau horaire en fonction du coût de charge, et d’une puissance électrique de charge pour chaque créneau horaire du premier ensemble sélectionné, de façon à ce que si la batterie d’accumulateurs était chargée au cours des créneaux horaires du premier ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge sélectionnées, le niveau de charge final de la batterie d’accumulateurs serait supérieur, ou de préférence égal, au niveau de charge cible,
d) de calcul d’un coût total cible auquel reviendrait la charge si la batterie d’accumulateurs était chargée au cours des créneaux horaires du premier ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge sélectionnées, et
h) de charge de la batterie d’accumulateurs par la borne de charge.
Elle concerne également un véhicule automobile équipé de façon à pouvoir mettre en œuvre ce procédé.
Etat de la technique
Une voiture à propulsion hybride ou électrique comporte de façon ordinaire une batterie d’accumulateurs de grande capacité, permettant d’alimenter en courant des moteurs électriques prévus pour propulser le véhicule.
Une telle batterie d’accumulateurs doit être régulièrement rechargée. Pour cela, une solution consiste à brancher électriquement la batterie de la voiture à une borne de charge publique.
La norme ISO 15118 a alors été développée pour définir un protocole de communication standard entre une borne de charge et toute voiture qui est susceptible de s’y brancher.
Pour optimiser la gestion de l’énergie électrique, cette norme doit être utilisée de façon à répondre à différentes contraintes. L’une de ces contraintes consiste à assurer à l’usager d’avoir sa batterie suffisamment chargée au moment où il souhaite repartir. Pour cela, il est prévu que l’usager définisse deux premiers paramètres que sont, d’une part, l’heure à laquelle il souhaite reprendre son véhicule, et, d’autre part, le niveau de charge cible de batterie souhaité à cette heure-là.
Une autre contrainte consiste à faire en sorte que l’usager puisse reprendre rapidement son véhicule de façon inopinée, par exemple s’il souhaite se rendre rapidement à l’hôpital le plus proche ou s’il souhaite faire des courses. Pour cela, il est prévu que l’usager définisse un troisième paramètre qui est le niveau de charge minimum.
On connaît ainsi du document de brevet déposé sous la référence FR1859928 (non encore publié à la date de dépôt de la présente) un procédé de sélection de créneaux horaires et de puissances de charge de la batterie, tel que celui défini en introduction.
Ce procédé consiste à charger la batterie immédiatement après sa connexion à une borne de charge jusqu’à atteindre le niveau de charge minimal, puis à la charger ensuite de manière intelligente, de façon à réduire au mieux le coût de la charge.
Cette méthode, si elle donne des résultats satisfaisants, présente pour inconvénient majeur d’entraîner une occupation longue de la borne de charge par le véhicule, ce dernier attendant les créneaux horaires pour lesquels le coût de la charge est le plus faible avant de charger le véhicule. Cette occupation de la borne de charge empêche alors tout autre véhicule de venir s’y brancher.
Présentation de l'invention
Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un procédé de charge tel que défini dans l’introduction, dans lequel, avant l’étape h), il est prévu des étapes :
e) de sélection d’au moins un second ensemble d’au moins un créneau horaire en fonction du coût de charge, et d’une puissance électrique de charge pour chaque créneau horaire du second ensemble sélectionné, de façon à ce que si la batterie d’accumulateurs était chargée au cours des créneaux horaires du second ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge sélectionnées, le niveau de charge final de la batterie d’accumulateurs serait supérieur, ou de préférence égal, à un niveau de charge alternatif,
f) de calcul d’un coût total alternatif auquel reviendrait la charge si la batterie d’accumulateurs était chargée au cours des créneaux horaires du second ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge sélectionnées,
g) de proposition à l’usager d’au moins deux solutions de charge correspondant respectivement au premier et second ensembles de créneaux horaires, en lui indiquant le coût total cible et le coût total alternatif de chaque solution de charge, puis de sélection par l’usager de l’une des deux solutions de charge, et
dans lequel, à l’étape h), la charge est effectuée pendant les créneaux horaires de l’ensemble correspondant à la solution de charge sélectionnée.
e) de sélection d’au moins un second ensemble d’au moins un créneau horaire en fonction du coût de charge, et d’une puissance électrique de charge pour chaque créneau horaire du second ensemble sélectionné, de façon à ce que si la batterie d’accumulateurs était chargée au cours des créneaux horaires du second ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge sélectionnées, le niveau de charge final de la batterie d’accumulateurs serait supérieur, ou de préférence égal, à un niveau de charge alternatif,
f) de calcul d’un coût total alternatif auquel reviendrait la charge si la batterie d’accumulateurs était chargée au cours des créneaux horaires du second ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge sélectionnées,
g) de proposition à l’usager d’au moins deux solutions de charge correspondant respectivement au premier et second ensembles de créneaux horaires, en lui indiquant le coût total cible et le coût total alternatif de chaque solution de charge, puis de sélection par l’usager de l’une des deux solutions de charge, et
dans lequel, à l’étape h), la charge est effectuée pendant les créneaux horaires de l’ensemble correspondant à la solution de charge sélectionnée.
En pratique, la demanderesse a constaté que les usagers avaient tendance à surestimer leur besoin en termes de niveau de charge souhaité.
Cette surestimation a deux inconvénients majeurs. Le premier inconvénient est que la charge risque d’être plus longue que nécessaire, ce qui monopolise inutilement la borne de charge. Le second inconvénient est que les créneaux de charge à sélectionner pour atteindre le niveau de charge cible sont plus nombreux, et donc potentiellement plus chers.
La présente invention consiste donc à utiliser ce second inconvénient pour convaincre l’utilisateur de réduire ses besoins et pour ainsi libérer plus tôt la borne de charge.
En effet, si l’usager s’aperçoit que, en réduisant un peu le niveau de charge souhaité de la batterie, le coût total de la charge était très inférieur à celui qui devrait être acquitté sinon, il sera facilement convaincu de réduire le niveau de charge initialement souhaité. De cette façon, le coût de la charge du véhicule sera réduit et la borne de charge sera monopolisée moins longtemps.
L’invention sera d’autant plus efficace si le coût d’une charge tient compte non seulement du coût réel de l’énergie, mais également d’un coût d’occupation de la borne de charge (ce que l’on pourrait comparer à un coût de stationnement du véhicule en position branchée sur la borne de charge).
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé de charge conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- à l’étape b), le coût de charge reçu comporte deux composantes, dont l’une correspond au coût réel de l’énergie électrique et dont l’autre correspond au coût d’occupation de la borne de charge par le véhicule automobile,
- aux étapes d) et f), le coût total cible et le coût total alternatif sont calculés en fonction des deux composantes du coût de charge ;
- aux étapes d) et f), le coût total cible et le coût total alternatif sont calculés en faisant la somme de coûts intermédiaires correspondant au coût de la charge pour chaque créneau horaire sélectionné, chaque coût intermédiaire étant égal soit au coût réel de l’énergie électrique si le coût d’occupation associé au créneau horaire considéré a été préalablement comptabilisé, soit à la somme du coût réel de l’énergie électrique, du coût d’occupation associé au créneau horaire considéré et du coût d’occupation associé à chaque créneau horaire qui précède le créneau horaire considéré et qui n’a pas été préalablement comptabilisé ;
- à l’étape g), chaque solution est proposée à l’usager en lui indiquant également deux valeurs qui sont respectivement fonction du niveau de charge cible et du niveau de charge alternatif ;
- le niveau de charge alternatif est déterminé en fonction du niveau de charge cible ;
- le niveau de charge alternatif est égal à un pourcentage déterminé du niveau de charge cible, ledit pourcentage étant strictement inférieur à 100% ;
- le niveau de charge alternatif est compris entre 50% et 95% du niveau de charge cible ;
- le second ensemble est compris dans le premier ensemble et est distinct du premier ensemble ;
- le niveau de charge cible est saisi manuellement par un usager du véhicule automobile.
- à l’étape b), le coût de charge reçu comporte deux composantes, dont l’une correspond au coût réel de l’énergie électrique et dont l’autre correspond au coût d’occupation de la borne de charge par le véhicule automobile,
- aux étapes d) et f), le coût total cible et le coût total alternatif sont calculés en fonction des deux composantes du coût de charge ;
- aux étapes d) et f), le coût total cible et le coût total alternatif sont calculés en faisant la somme de coûts intermédiaires correspondant au coût de la charge pour chaque créneau horaire sélectionné, chaque coût intermédiaire étant égal soit au coût réel de l’énergie électrique si le coût d’occupation associé au créneau horaire considéré a été préalablement comptabilisé, soit à la somme du coût réel de l’énergie électrique, du coût d’occupation associé au créneau horaire considéré et du coût d’occupation associé à chaque créneau horaire qui précède le créneau horaire considéré et qui n’a pas été préalablement comptabilisé ;
- à l’étape g), chaque solution est proposée à l’usager en lui indiquant également deux valeurs qui sont respectivement fonction du niveau de charge cible et du niveau de charge alternatif ;
- le niveau de charge alternatif est déterminé en fonction du niveau de charge cible ;
- le niveau de charge alternatif est égal à un pourcentage déterminé du niveau de charge cible, ledit pourcentage étant strictement inférieur à 100% ;
- le niveau de charge alternatif est compris entre 50% et 95% du niveau de charge cible ;
- le second ensemble est compris dans le premier ensemble et est distinct du premier ensemble ;
- le niveau de charge cible est saisi manuellement par un usager du véhicule automobile.
L’invention propose également un véhicule automobile comportant au moins un moteur électrique de propulsion, une batterie d’accumulateurs adaptée à alimenter en courant électrique chaque moteur électrique, un chargeur adapté à être connecté à une borne de charge pour charger la batterie d’accumulateurs, et un calculateur programmé pour mettre en œuvre un procédé de charge tel que précité.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
Description détaillée de l'invention
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
Sur la figure 1, on a représenté un véhicule automobile à propulsion électrique.
Il s’agit ici d’une voiture mais il pourrait s’agir d’un autre type de véhicule automobile (moto, camion, bateau…).
Cette voiture est ici qualifiée d’électrique en ce sens qu’elle ne comporte pas de moteur à combustion interne. En variante, il pourrait s’agir d’un véhicule hybride rechargeable.
La voiture électrique 10 comporte classiquement un châssis et des roues. Elle comporte plus spécifiquement ici :
- au moins un moteur électrique 11 permettant de faire avancer la voiture électrique 10,
- une batterie d’accumulateurs (ci-après appelée batterie de traction 12) connectée à chaque moteur électrique 11 pour l’alimenter en courant,
- des appareils auxiliaires 13 consommateurs de courant électrique (climatisation, console multimédia…),
- un chargeur 14, et
- un calculateur 15.
- au moins un moteur électrique 11 permettant de faire avancer la voiture électrique 10,
- une batterie d’accumulateurs (ci-après appelée batterie de traction 12) connectée à chaque moteur électrique 11 pour l’alimenter en courant,
- des appareils auxiliaires 13 consommateurs de courant électrique (climatisation, console multimédia…),
- un chargeur 14, et
- un calculateur 15.
Le chargeur 14 comporte une prise de courant sur laquelle peut être branchée une fiche électrique de borne de charge 20.
Cette borne de charge 20 est elle-même connectée à un réseau électrique global.
Ce réseau électrique est qualifié de global en ce sens qu’il comporte une pluralité de bornes de charge et en ce sens qu’il est connecté à une pluralité de bâtiments consommateurs de courant (habitations, bureaux, usines…) et à une pluralité de sources de courant (éoliennes, panneaux électriques, barrage électrique…). Il permet donc de prélever de l’énergie électrique dans les sources de courant pour la transmettre aux bâtiments et aux bornes de charge.
La borne de charge 20 est alors conçue pour délivrer un courant électrique lorsque la batterie de traction 12 nécessite d’être rechargée.
Le chargeur 14 embarqué dans la voiture électrique 10 est connecté à la batterie de traction 12 pour assurer sa charge ou sa décharge. Il est également connecté ici aux appareils auxiliaires 13 de façon à pouvoir les alimenter en courant lorsque la voiture électrique 10 est branchée à la borne de charge 20.
Le calculateur 15 embarqué dans la voiture électrique 10 comporte pour sa part un processeur (CPU), une mémoire et différentes interfaces d'entrée et de sortie.
Grâce à ses interfaces d'entrée et de sortie, le calculateur est adapté à recevoir des signaux d'entrée provenant de capteurs ou d’autres appareils. Il est notamment adapté à recevoir le niveau de charge instantané SOC0de la batterie de traction 12.
Comme le montre la figure 2, il est également adapté à communiquer avec la borne de charge 20 par l’intermédiaire du chargeur 14 pour recevoir des données relatives à l’évolution au cours du temps de :
- la puissance électrique de charge PE’ disponible sur la borne de charge 20,
- le coût réel CE’ de l’électricité disponible sur la borne de charge 20,
- le coût d’occupation CO’ de la borne de charge, c’est-à-dire le coût horaire de monopolisation de la borne de charge.
- la puissance électrique de charge PE’ disponible sur la borne de charge 20,
- le coût réel CE’ de l’électricité disponible sur la borne de charge 20,
- le coût d’occupation CO’ de la borne de charge, c’est-à-dire le coût horaire de monopolisation de la borne de charge.
Le calculateur 15 est aussi adapté à communiquer avec cette même borne de charge 20 pour réserver des créneaux horaires de charge du véhicule, en sélectionnant une puissance électrique de charge.
Grâce à sa mémoire, le calculateur 15 mémorise des données utilisées dans le cadre du procédé décrit ci-dessous.
Il mémorise notamment une application informatique, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le processeur permet la mise en œuvre par le calculateur 15 du procédé de charge illustré sur la figure 5 et décrit ci-après.
Ce procédé de charge comporte plusieurs étapes, pouvant être répétées en boucle.
Ce procédé est spécialement conçu pour permettre la charge de la batterie de traction 12 par la borne de charge 20 à des créneaux horaires qui assurent à l’usager que la batterie de traction 12 de son véhicule électrique 10 sera suffisamment rechargée lorsqu’il en aura besoin et qui permettent de réduire au maximum le coût de cette charge.
Ce procédé est automatiquement initié lors du branchement de la voiture électrique 10 sur la borne de charge 20.
La première étape EA0 de ce procédé consiste à vérifier que la batterie de traction 12 n’est pas excessivement déchargée (ce qui risquerait de provoquer une usure prématurée de cette batterie ou qui ne permettrait pas à l’usager de prendre sa voiture en urgence pour un trajet prédéfini tel que le trajet maison-hôpital le plus proche).
Pour cela, au cours de cette première étape EA0, le calculateur 15 relève le niveau de charge instantané SOC0de la batterie de traction 12. Ce niveau de charge instantané SOC0est ici transmis au calculateur 15 par un processeur tiers qui est en charge du calcul de ce niveau de charge. En variante, il pourrait être calculé par le calculateur 15, en fonction de la tension aux bornes de la batterie de traction 12.
Le calculateur 15 compare ensuite ce niveau de charge instantané SOC0avec un seuil de niveau de charge SOCminprédéterminé et enregistré dans sa mémoire morte. Ce seuil de niveau de charge SOCminest de préférence compris entre 10% et 30%. Il est ici égal à 20%. Il aura été au préalable choisi par l’usager, lors de l’achat de son véhicule.
Si le niveau de charge instantané SOC0est supérieur ou égal au seuil de niveau de charge SOCmin, le procédé se poursuit en une étape EA1 décrite ci-après.
Dans le cas contraire, le calculateur 15 envoie à la borne de charge 20 une requête pour recharger la batterie de traction 12 aux premiers créneaux horaires disponibles, jusqu’à ce que le niveau de charge instantané SOC0atteigne le seuil de niveau de charge SOCmin. Une fois cet envoi réalisé, le procédé se poursuit sur l’étape EA1.
Au cours de la seconde étape EA1, le calculateur 15 acquiert l’heure de départ du véhicule électrique 10, c’est-à-dire l’heure à laquelle ce dernier devra être déconnecté de la borne de charge 20.
Ici, le calculateur 15 acquiert non seulement cette heure de départ, mais également le niveau de charge cible SOCtarget_clientque la batterie de traction 12 devra avoir atteint à cette heure-là.
Pour cela, le calculateur 15 peut par exemple demander à l’usager, via une interface homme-machine dédiée, l’heure à laquelle il souhaite repartir ainsi que le niveau de charge cible SOCtarget_clientsouhaité exprimé par exemple sous l’une des formes suivantes :
- le lieu de destination souhaité,
- le nombre de kilomètres que l’usager devra parcourir lorsqu’il reprendra son véhicule,
- la valeur intrinsèque du niveau de charge cible SOCtarget_client.
- le lieu de destination souhaité,
- le nombre de kilomètres que l’usager devra parcourir lorsqu’il reprendra son véhicule,
- la valeur intrinsèque du niveau de charge cible SOCtarget_client.
On rappellera à ce sujet que le niveau de charge SOC d’une batterie correspond à la capacité restante de la batterie, exprimée en pourcentage.
Compte tenu du lieu de destination souhaité ou du nombre de kilomètres souhaité, le calculateur 15 sera en mesure de déterminer la valeur intrinsèque du niveau de charge cible SOCtarget_clientque la batterie de traction 12 devra avoir atteint à l’heure du départ.
Lors de l’étape EA1, le calculateur 15 reçoit par ailleurs de la borne de charge 20 des données relatives à l’évolution au cours du temps de la puissance électrique de charge PE’ disponible sur la borne de charge 20, du coût réel CE’ de l’électricité disponible sur la borne de charge 20, et du coût d’occupation CO’ de la borne de charge.
Ces coûts sont ici respectivement exprimés en euro par kWh et en euro par heure. Bien entendu, toute autre devise pourrait être envisagée. On pourrait également envisager de considérer les coûts non pas financiers, mais environnementaux. Tout autre type de coût pourrait aussi être envisagé. Le coût considéré pourrait en variante être un compromis entre plusieurs des coûts précités.
Le calculateur 15 reçoit par exemple ces données sous la forme de tables. De telles tables sont illustrées graphiquement sur la figure 2.
Les tables reçues par le calculateur 15 représentent ici ces évolutions au cours du temps t jusqu’à l’heure de départ du véhicule. En variante, elles pourraient représenter ces évolutions sur une période différente (par exemple sur vingt-quatre heures si l’heure de départ n’est pas connue).
Une fois reçues par le calculateur 15, ces tables sont ici discrétisées par créneaux de durées Δt identiques (Δt étant préférentiellement égal à 15 minutes, mais étant ici considéré égal à une heure par soucis de simplification de l’exposé).
Pour cela, la valeur la plus grande du coût réel CE’ de l’électricité au sein de chaque créneau est utilisée comme unique valeur du coût réel CEde l’électricité durant ce créneau (voir figure 3). La valeur la plus petite de la puissance électrique de charge PE’ au sein de chaque créneau est par ailleurs utilisée comme unique valeur de puissance électrique de charge PEdurant ce créneau. La valeur la plus grand du coût d’occupation CO’ au sein de chaque créneau est utilisée comme unique valeur du coût d’occupation COdurant ce créneau.
Le calculateur 15 obtient alors, à chaque créneau Ti:
- la puissance électrique de charge PE i,
- le coût d’occupation cO i, et
- le réel cE ide l’électricité.
- la puissance électrique de charge PE i,
- le coût d’occupation cO i, et
- le réel cE ide l’électricité.
Dans ces notations, l’indice i est un entier naturel compris entre 1 et N. N est alors un entier naturel défini en fonction de l’heure de départ, et étant égal à 24 si l’heure de départ est éloignée de plus de 24 heures.
Puis, si l’heure de départ est éloignée de plus de 24 heures, le procédé se poursuit en une étape EB1 décrite ci-après.
Dans le cas contraire, les tables sont redéfinies pour éviter que des créneaux horaires postérieurs à cette heure de départ ne puissent être sélectionnés pour la charge de la batterie de traction 12 ou pour sa décharge.
Pour cela, le coût réel cE ipour chaque créneau horaire postérieur à l’heure de départ est fixé à une valeur très élevée, telle que par exemple 1010euros/kWh. En complément ou en variante, la puissance électrique de charge PEipour chaque créneau horaire postérieur à l’heure de départ est fixée à une valeur nulle.
En variante, on aurait pu redéfinir les tables en considérant une marge de sécurité d’une heure par exemple, de façon à faire en sorte que le véhicule soit chargé une heure avant l’heure de départ prévue.
Ici, à titre d’exemple pour bien comprendre l’invention, on peut considérer un cas particulier défini par le tableau suivant.
Dans cet exemple, on a considéré quatre créneaux horaires Tid’une heure (N est égal à 4) puisque l’heure de départ prévu est éloignée de plus de 5 heure et de moins de 6 heures.
Dans ce tableau, δE iest un « indicateur de charge » de type booléen, dont la valeur est initialement fixée à zéro mais auquel le calculateur pourra assigner la valeur 1 lorsque le créneau correspondant devra être utilisé pour charger la batterie de traction 12.
δO iest quant à lui un « indicateur d’occupation » de type booléen, dont la valeur est initialement fixée à zéro mais auquel le calculateur pourra assigner la valeur 1 lorsque le véhicule devra occuper la borne de charge 20.
Une fois les tables redéfinies, le procédé se poursuit en une étape EB1.
Cette troisième étape EB1 consiste à sélectionner le plus proche créneau Tiauquel il sera judicieux de charger la batterie de traction 12.
Pour cela, le calculateur 15 sélectionne le créneau Tile plus proche pour lequel la puissance électrique de charge PE iest non nulle et pour lequel le coût de la charge (ci-après appelé coût intermédiaire CTi) sera minimum.
Ce coût intermédiaire CTiest calculé de façon à prendre en compte le coût réel de l’énergie électrique et le coût d’occupation de la borne. Ainsi, il permet de privilégier un créneau horaire proche pour lequel le coût réel serait légèrement supérieur à celui d’un créneau horaire éloigné.
Le coût intermédiaire CTiest déterminé de façon à être égal au coût réel cEide l’énergie électrique si l’indicateur d’occupation δO iassocié au créneau horaire Ticonsidéré est égal à 1 (c’est-à-dire s’il était déjà prévu que le véhicule soit branché à la borne de charge 20 à ce moment là, c’est-à-dire si le coût d’occupation a déjà été comptabilisé).
Sinon, le coût intermédiaire CTiest déterminé de façon à être égal à la somme du coût réel cEisur le créneau horaire Ticonsidéré, du coût d’occupation cO isur le créneau horaire Ticonsidéré, et éventuellement du ou des coût(s) d’occupation cOjsur le(s) créneau(x) horaire(s) Tjqui précède(nt) le créneau horaire Ticonsidéré et pour le(s)quel(s) l’indicateur d’occupation δO jest égal à 0 (c’est-à-dire s’il n’était pas déjà prévu que le véhicule soit branché à la borne de charge pendant ce ou ces créneau(x), si bien que ces coût(s) d’occupation cOjn’avaient pas encore été comptabilisés).
On peut alors écrire ce calcul du coût intermédiaire CTiau moyen de l’équation suivante :
On notera que si les prix d’occupation sont envoyés directement en euros (et non pas en euros par heure), on utilisera plutôt l’équation suivante :
Dans ces formules la puissance PEidu créneau horaire Tiest bien sûr prise égale à la puissance avec laquelle on prévoit de charger la batterie. Elle est donc toujours inférieure ou égale à la puissance disponible dans le réseau lors de ce créneau horaire. Elle est nulle sur les créneaux pour lesquels on ne prévoit pas de charger le véhicule.
A ce stade, parce qu’aucun créneau n’a été réservé, la situation est assez simple. On peut ainsi compléter le tableau 1 (en considérant que toutes les puissances PEisont égales à 1 et que tous les intervalles de temps Δt sont aussi égales à 1) avec le calcul des coûts intermédiaires :
A ce stade, le calculateur sélectionne le créneau horaire Tipour lequel le coût intermédiaire CTiest le plus faible.
Dans cette situation, il s’agit du second créneau horaire T2.
Au cours d’une quatrième étape EB2, le calculateur 15 met ensuite à jour les tables de façon à éviter que ce même créneau horaire T2ne soit ultérieurement re-sélectionné.
Pour cela, il affecte la valeur 1 à l’indicateur de charge δE 2de ce créneau horaire, ainsi qu’aux indicateurs d’occupation δO 1, δO2de ce créneau et de celui ou de ceux qui le précèdent.
Les étapes suivantes vont alors consister à estimer le niveau de charge SOCi+1que devrait présenter la batterie de traction 12 à l’issue du créneau horaire Ti= 2sélectionné, de façon à vérifier si, en chargeant la batterie de traction 12 pendant uniquement ce créneau horaire Ti= 2, l’usager pourrait parvenir au lieu de destination souhaité.
Pour cela, au cours d’une cinquième étape EC1, le calculateur 15 estime la température TCi =2que présentera la batterie de traction 12 au moment du créneau horaire Ti =2sélectionné (le moment considéré pourra être le début du créneau horaire, ou encore tout autre moment de ce créneau tel que le milieu du créneau horaire).
Cette température TCi =2pourra être estimée à partir d’un modèle mathématique prédéterminé ou d’une cartographie prédéterminée sur banc d’essais.
Ici, le calculateur 15 calcule la température TCi =2à l’aide du modèle mathématique suivant :
où :
- MCp, R, Rthext et Rth(Qm) sont des constantes thermiques dépendant de la chimie de la batterie de traction 12,
- Textest la température ambiante,
- Tairest la température du système de chauffage/refroidissement de la batterie de traction 12 si celui-ci est activé, et
- I est l’intensité débitée ou reçue par la batterie de traction 12.
- MCp, R, Rthext et Rth(Qm) sont des constantes thermiques dépendant de la chimie de la batterie de traction 12,
- Textest la température ambiante,
- Tairest la température du système de chauffage/refroidissement de la batterie de traction 12 si celui-ci est activé, et
- I est l’intensité débitée ou reçue par la batterie de traction 12.
Le calculateur 15 estime ensuite le niveau de charge SOCi =2que la batterie de traction 12 présentera au début du créneau horaire Ti= 2.
On considérera ici que ce niveau de charge SOCi =2sera égal au niveau de charge instantané SOC0. En variante, il pourrait être différent s’il était prévu d’utiliser la batterie de traction 12 pour alimenter les appareils auxiliaires 13 consommateurs de courant électrique.
Au cours d’une sixième étape ED1, le calculateur 15 calcule la puissance électrique admissible Pmax12 par la batterie de traction 12 pendant le créneau horaire Ti =2.
Cette puissance électrique admissible Pmax12 est déterminée en fonction de la température TCi =2et du niveau de charge SOCi =2estimés précédemment.
Comme le montre la courbe C1 sur la figure 4, cette puissance varie en effet en fonction du niveau de charge SOC de la batterie de traction 12, et elle est d’autant plus faible que le niveau de charge SOC est élevé.
La puissance électrique admissible Pmax12 varie également en fonction de la température de la batterie de traction 12, cette puissance étant d’autant plus faible que la température TC est élevée.
Pour déterminer la puissance électrique admissible Pmax12, le calculateur 15 stocke dans sa mémoire des tables de valeurs qui permettent, à partir de la température TCi =2et du niveau de charge SOCi =2estimés précédemment, de déterminer la puissance électrique admissible Pmax12.
Au cours d’une septième étape ED2, le calculateur 15 lit dans sa mémoire la puissance électrique maximum admissible Pmax14 par le chargeur 12, qui est une constante prédéterminée représentée sur la figure 4 par la droite C2.
Il lit aussi la puissance électrique de charge PEi =2disponible auprès de la borne de charge 20 au créneau Ti =2sélectionné, qui est représentée sur la figure 4 par la droite C3.
Il sélectionne alors, parmi les trois puissances Pmax12, Pmax14, PEi =2, celle qui est la plus faible et qui forme donc le maillon limitant la puissance à laquelle il sera possible de charger la batterie de traction 12.
Comme le montre la figure 4, ce maillon limitant ne sera pas le même selon le niveau de charge SOC de la batterie de traction 12 (et selon la température de la batterie).
La puissance électrique sélectionnée (encore notée par simplification dans la suite de cet exposé PEi =2) est alors associée au créneau horaire Ti =2comme étant la puissance qui sera demandée à la borne de charge 20 pour charger la batterie de traction 12 (et éventuellement aussi pour alimenter les appareils auxiliaires 13).
Le calculateur 15 détermine ensuite le nouveau niveau de charge SOCi+1que présentera la batterie d’accumulateurs 12 à l’issue du créneau horaire Ti =2.
La valeur de ce niveau de charge SOCi+1est déduite de la puissance électrique PEi =2qui sera débitée par la borne de charge 20 pendant le créneau horaire Ti =2. Elle est déduite également de la puissance électrique consommée par les appareils auxiliaires 13 (laquelle puissance sera ci-après considérée nulle, par simplification).
Au cours d’une huitième étape EE1, le calculateur 15 commence par déterminer l’énergie électrique Ei =2stockée dans la batterie de traction 12 avant le créneau horaire Ti =2sélectionné.
La valeur de l’énergie électrique Ei =2sera ici déduite du niveau de charge instantané SOC0, au moyen de la formule mathématique suivante :
où :
- Emax est une constante prédéterminée enregistrée dans la mémoire du calculateur 15, qui correspond à l’énergie électrique maximale que la batterie de traction 12 peut stocker, et
- SOH est un indicateur de l’état de santé de la batterie de traction 12, qui est transmise au calculateur 15 par un calculateur tiers.
- Emax est une constante prédéterminée enregistrée dans la mémoire du calculateur 15, qui correspond à l’énergie électrique maximale que la batterie de traction 12 peut stocker, et
- SOH est un indicateur de l’état de santé de la batterie de traction 12, qui est transmise au calculateur 15 par un calculateur tiers.
Puis, le calculateur 15 détermine l’énergie électrique Ei+1qui sera stockée dans la batterie de traction 12 à l’issue du créneau horaire Ti =2sélectionné, au moyen de la formule mathématique suivante :
avec Δt ici égal à 60 minutes.
Au cours d’une neuvième étape EE2, le calculateur 15 en déduit le nouveau niveau de charge SOCi+1que présentera la batterie de traction 12 à l’issue du créneau horaire Ti =2sélectionné, au moyen de la formule mathématique suivante :
Au cours d’une dixième étape EF1, le calculateur 15 compare ce nouveau niveau de charge SOCi+1avec le niveau de charge cible SOCtarget_client.
Trois cas sont alors envisageables.
Le premier cas à envisager est celui où le nouveau niveau de charge SOCi+1est égal au niveau de charge cible SOCtarget_client. Dans ce cas, le procédé se poursuit directement en une onzième étape EG1 décrite ci-après.
Le second cas à envisager est celui où le nouveau niveau de charge SOCi+1est strictement supérieur au niveau de charge cible SOCtarget_client. Dans ce cas, la puissance de charge PEiutilisé pour le dernier créneau horaire Ti =2sélectionné est ajustée de façon à ce que le nouveau niveau de charge SOCi+1devienne strictement égal au niveau de charge cible SOCtarget_client. Puis, le procédé se poursuit en une onzième étape EG1 décrite ci-après.
Le troisième cas à envisager est celui où le nouveau niveau de charge SOCi+1est strictement inférieur au niveau de charge cible SOCtarget_client. Dans ce cas, le créneau horaire Ti=2ne permettra pas à lui seul d’atteindre le niveau de charge cible SOCtarget_client. Alors, le procédé se répète à partir de la troisième étape EB1 de façon à vérifier s’il est possible de charger suffisamment la batterie de traction 12 en sélectionnant non plus un seul créneau horaire, mais deux créneaux horaires.
Ce procédé pourra se répéter autant de fois que nécessaire, en sélectionnant autant de créneaux horaires supplémentaires qu’il faudra pour atteindre le niveau de charge cible SOCtarget_client.
On peut alors décrire brièvement la manière selon laquelle le procédé se répète une première fois.
Lorsqu’il répète une première fois la troisième étape EB1, le calculateur 15 sélectionne à nouveau le plus proche créneau horaire Tkpour lequel :
- la puissance électrique de charge PE kdisponible est non nulle,
- l’indicateur de charge δE kest égal à zéro, et
- le coût intermédiaire CT kest minimum.
- la puissance électrique de charge PE kdisponible est non nulle,
- l’indicateur de charge δE kest égal à zéro, et
- le coût intermédiaire CT kest minimum.
Les tables ayant été mises à jour, le créneau horaire Tiprécédemment considéré ne sera pas ici re-sélectionné.
Ici, on peut expliciter à nouveau le calcul des coûts intermédiaires CT ken mettant à jour le tableau 2 :
Ici, l’un quelconque des créneaux T1et T4pourrait être considéré. Toutefois, une règle est de choisir, en cas d’égalité, le créneau le plus proche afin de libérer le plus rapidement possible la borne de charge 20.
C’est donc le premier créneau Tk= 1qui est ici sélectionné.
Puis, lors de la quatrième étape EB2, le calculateur 15 met à jour les tables de façon à éviter que ce nouveau créneau horaire Tk=1ne soit ultérieurement re-sélectionné.
Les étapes suivantes vont alors consister à estimer le niveau de charge que devrait présenter la batterie de traction 12 à l’issue des deux créneaux horaires Ti =2, Tk=1sélectionnés.
Pour cela, le calculateur considère tout d’abord celui des deux créneaux horaires Ti, Tksélectionnés qui est le plus proche de l’instant présent.
Dans notre exemple, il s’agit du créneau horaire Tk.
Alors, au cours de la cinquième étape EC1, le calculateur 15 estime la température TCkque présentera la batterie de traction 12 au moment du créneau horaire Tk, à l’aide du modèle mathématique précité.
Le calculateur 15 estime également le niveau de charge SOCkque la batterie de traction 12 présentera au début du créneau horaire Tk. On considérera ici que ce niveau de charge SOCksera égal au niveau de charge instantané SOC0.
Au cours de la sixième étape ED1, le calculateur 15 calcule la puissance électrique admissible Pmax12par la batterie de traction 12 au cours de ce créneau horaire Tk, de la même manière qu’expliqué précédemment.
Au cours de la septième étape ED2, le calculateur 15 en déduit la puissance électrique PEkà laquelle il sera possible de charger la batterie de traction 12 au cours de ce créneau horaire Tk.
Au cours des huitième et neuvième étapes EE1, EE2, le calculateur 15 détermine le nouveau niveau de charge SOCk +1que présentera la batterie d’accumulateurs 12 à l’issue du créneau horaire Tk.
Puis, le calculateur répète les étapes EC1 à EE2, en considérant cette fois l’autre créneau horaire Ti.
Pour cela, au cours de la cinquième étape EC1, le calculateur 15 estime la température TCique présentera la batterie de traction 12 au moment du créneau horaire Ti, à l’aide du modèle mathématique précité.
Puis, le calculateur 15 estime le niveau de charge SOCique la batterie de traction 12 présentera au début du créneau horaire Ti. On considérera ici que ce niveau de charge SOCisera égal au niveau de charge SOCk +1.
Au cours de la sixième étape ED1, le calculateur 15 calcule la puissance électrique admissible Pmax12par la batterie de traction 12 au cours de ce créneau horaire Ti, de la même manière qu’expliqué précédemment.
Au cours de la septième étape ED2, le calculateur 15 en déduit la puissance électrique PE ià laquelle il sera possible de charger la batterie de traction 12 au cours de ce créneau horaire Ti.
Au cours des huitième et neuvième étapes EE1, EE2, le calculateur 15 détermine le nouveau niveau de charge SOCi+1que présentera la batterie d’accumulateurs 12 à l’issue du créneau horaire Ti.
Enfin, au cours de la dixième étape EF1, le calculateur 15 compare ce nouveau niveau de charge SOCi+1avec le niveau de charge cible SOCtarget_client.
Si le nouveau niveau de charge SOCi+1est supérieur ou égal au niveau de charge cible SOCtarget_client, le processus se poursuit en une étape EG1.
Dans le cas contraire, le procédé se répète à nouveau à partir de la troisième étape EB1, en sélectionnant cette fois trois créneaux horaires.
Une fois que les étapes EB1 à EF1 ont été répétées un nombre suffisant de fois, le procédé se poursuit en une étape EG1.
A ce stade, le calculateur 15 mémorise un premier ensemble de créneaux horaires Tiet de puissances électriques de charge PE ipermettant d’atteindre le niveau de charge cible SOCtarget_client. Ces valeurs forment ce qu’on appellera ici une « solution de charge ».
Le calculateur 15 est alors en mesure de calculer le coût total cible cT_clientauquel reviendrait la charge si la batterie de traction 12 était chargée au cours de ces créneaux horaires avec une puissance électrique égale, à chaque créneau horaire, à la puissance électrique de charge PE iassociée.
Pour cela, le calculateur utilise la formule mathématique suivante :
où N est le nombre total de créneaux pendant lesquels la borne de charge 20 sera occupée.
Selon l’invention, le calculateur 15 ne va pas directement utiliser cette solution de charge. Il va plutôt faire en sorte de proposer à l’usager au moins une autre solution de charge afin de charger la batterie de traction 12 à moindre coût.
Cette ou ces solution(s) de charge alternative(s) seront définies chacune par un second ensemble de créneaux de charge Tiet par des puissance électrique de charge PEiassociées. Le niveau de charge alternatif SOCtarget_alt1que la batterie de traction 12 devra atteindre dans chaque solution de charge alternative sera alors différent du niveau de charge cible SOCtarget_client.
L’idée est de faire observer à l’usager qu’il pourrait être rentable financièrement de charger différemment sa batterie de traction.
De façon préférentielle, ce niveau de charge alternatif SOCtarget_alt1sera strictement inférieur au niveau de charge cible SOCtarget_client. Il pourra par exemple être compris entre 50% et 95% de ce niveau de charge cible SOCtarget_client.
Ici, il sera prévu de calculer deux solutions de charge alternatives, permettant respectivement d’atteindre deux niveaux de charge alternatifs SOCtarget_alt1, SOCtarget_alt2, lesquels seront respectivement choisis de façon à être inférieur au niveau de charge cible SOCtarget_clientd’un pourcentage prédéterminé, par exemple de 5% et de 10%.
Pour proposer une première solution de charge alternative, le calculateur va alors sélectionner un second ensemble de créneaux horaires Tiet une puissance électrique de charge PE ipour chacun de ces créneaux horaires Ti, de façon à ce que si la batterie de traction 12 était chargée au cours de ces créneaux horaires Tiaux puissances électriques de charge PE isélectionnées, le niveau de charge final de la batterie serait égale au niveau de charge alternatif SOCtarget_alt1.
Il va faire de même pour proposer une seconde solution de charge alternative, en sélectionnant un troisième ensemble de créneaux horaires Ti.
En pratique, le calculateur 15 pourrait procéder de différentes manières.
Il pourrait par exemple recommencer l’ensemble des calculs présentés supra en considérant l’un puis l’autre des niveaux de charge alternatifs SOCtarget_alt1, SOCtarget_alt2.
En variante, il pourrait utiliser les résultats des calculs présentés supra pour en déduire quels second et troisième ensembles de créneaux horaires Tiet quelles puissances électrique de charge PEidoivent être sélectionnées de façon à atteindre les niveaux de charge alternatifs SOCtarget_alt1, SOCtarget_alt 2.
Encore en variante, la sélection des second et troisième ensembles de créneaux horaires Tiet de puissances électrique de charge PEipourrait être opérée lors des étapes EB1 à EF1 précitées.
Il suffira pour cela qu’à chaque boucle (lors de l’étape EF1), le calculateur 15 compare le nouveau niveau de charge SOCi+1avec le niveau de charge cible SOCtarget_client, ainsi qu’avec les niveaux de charge alternatifs SOCtarget_alt1, SOCtarget_alt 2. C’est d’ailleurs cette méthode qui sera privilégiée.
A l’étape EG1, le calculateur 15 peut alors calculer le coût total alternatif cT_ alt1, cT_ alt2de chaque solution de charge alternative, en utilisant les formules mathématiques suivantes :
où :
- N’ est le nombre total de créneaux horaire du deuxième ensemble pendant lesquels la borne de charge sera occupée, et
- N" est le nombre total de créneaux horaire du troisième ensemble pendant lesquels la borne de charge sera occupée.
- N’ est le nombre total de créneaux horaire du deuxième ensemble pendant lesquels la borne de charge sera occupée, et
- N" est le nombre total de créneaux horaire du troisième ensemble pendant lesquels la borne de charge sera occupée.
A ce stade, le calculateur mémorise ainsi une solution de charge principale définie par un niveau de charge cible SOCtarget_clientet par un coût total cible cT_ client. Il mémorise en outre deux solutions de charge alternatives définies par un niveau de charge alternatif SOCtarget_ alt1, SOCtarget_ alt2et par un coût total alternatif cT_ alt1, cT_ alt1.
Il est alors en mesure de proposer à l’usager de choisir entre ces solutions de charge.
Pour cela, il peut utiliser tout type d’interface Homme-Machine, tel qu’un écran tactile embarqué dans le véhicule, déporté sur le téléphone de l’utilisateur ou placé sur la borne de charge 20, ou un ensemble audio comprenant un microphone et une enceinte.
Ici, l’écran d’affichage embarqué dans le véhicule est prévu pour afficher trois solutions de charge sous la forme d’un tableau homologue de celui-ci :
Dans ce tableau, la colonne « SOCtarget» donnera le niveau de charge que la batterie de traction 12 atteindra en fin de charge pour chacune des trois solutions.
La colonne « Distance » indiquera la distance que le véhicule pourra parcourir une fois la batterie de traction 12 chargée au niveau de charge correspondant.
La colonne « Coût total » indiquera le coût de chacune des solutions de charge.
La colonne « Economie » indiquera l’économie qu’il sera possible de réaliser si l’usager sélectionne l’une ou l’autre des solutions de charge alternatives.
La colonne « Durée de charge » sera déduite du nombre de créneaux horaires pendants lesquels la borne de charge 20 sera occupée, et elle renseignera l’usager au sujet de l’heure à laquelle son véhicule aura atteint le niveau de charge cible ou alternatif.
L’usager pourra ainsi choisir en toute connaissance de cause la solution qui sera la mieux adaptée aux circonstances.
Une fois sélectionnée, la solution de charge sera transmise par le calculateur 15 à la borne de charge 20 sous la forme d’une requête de réservation des créneaux horaires Tiet des puissances électriques PE isélectionnés.
Dès lors, la charge de la batterie de traction 12 pourra commencer.
La présente invention n’est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.
Ainsi, à titre d’exemple, le niveau de charge alternatif SOCtarget_alt1pourra être choisi de façon à être strictement supérieur au niveau de charge cible SOCtarget_clientchoisi par l’usager, notamment dans le cas où le dernier créneau horaire choisi sera peu onéreux ou dans le cas où une augmentation de la durée totale de charge ne serait pas problématique.
Claims (10)
- Procédé de charge d’une batterie d’accumulateurs (12) de véhicule automobile (10) par une borne de charge (20), ledit procédé comportant des étapes :
a) de détermination d’un niveau de charge cible (SOCtarget_client) souhaité,
b) de réception de données relatives à l’évolution au cours du temps d’une puissance électrique de charge (PE’) disponible sur la borne de charge (20) et d’un coût de charge (CO’, CE’),
c) de sélection d’un premier ensemble d’au moins un créneau horaire (Ti) en fonction du coût de charge (CO’, CE’), et d’une puissance électrique de charge (PE i) pour chaque créneau horaire (Ti) du premier ensemble sélectionné, de façon à ce que si la batterie d’accumulateurs (12) était chargée au cours des créneaux horaires (Ti) du premier ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge (PE i) sélectionnées, le niveau de charge final de la batterie d’accumulateurs (12) serait supérieur, ou de préférence égal, au niveau de charge cible (SOCtarget_client),
d) de calcul d’un coût total cible (cT_client) auquel reviendrait la charge si la batterie d’accumulateurs (12) était chargée au cours des créneaux horaires (Ti) du premier ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge (PE i) sélectionnées, et
h) de charge de la batterie d’accumulateurs (12) par la borne de charge (20),
caractérisé en ce que, avant l’étape h), il est prévu des étapes :
e) de sélection d’au moins un second ensemble d’au moins un créneau horaire (Ti) en fonction du coût de charge (CO’, CE’), et d’une puissance électrique de charge (PE i) pour chaque créneau horaire (Ti) du second ensemble sélectionné, de façon à ce que si la batterie d’accumulateurs (12) était chargée au cours des créneaux horaires (Ti) du second ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge (PE i) sélectionnées, le niveau de charge final de la batterie d’accumulateurs (12) serait supérieur, ou de préférence égal, à un niveau de charge alternatif (SOCtarget_alt1),
f) de calcul d’un coût total alternatif (cT_ alt1) auquel reviendrait la charge si la batterie d’accumulateurs (12) était chargée au cours des créneaux horaires (Ti) du second ensemble sélectionné aux puissances électriques de charge (PE i) sélectionnées,
g) de proposition à l’usager d’au moins deux solutions de charge correspondant respectivement au premier et second ensembles de créneaux horaires, en lui indiquant le coût total cible (cT_client) et le coût total alternatif (cT_ alt1) de chaque solution de charge, et de sélection par l’usager de l’une des deux solutions de charge, et
en ce que, à l’étape h), la charge est effectuée pendant les créneaux horaires de l’ensemble correspondant à la solution de charge sélectionnée. - Procédé de charge selon la revendication précédente, dans lequel, à l’étape b), le coût de charge reçu comporte deux composantes, dont l’une correspond au coût réel (CE) de l’énergie électrique et dont l’autre correspond au coût d’occupation (CO) de la borne de charge (20) par le véhicule automobile (10), et en ce qu’aux étapes d) et f), le coût total cible (cT_client) et le coût total alternatif (cT_ alt1) sont calculés en fonction des deux composantes du coût de charge.
- Procédé de charge selon la revendication précédente, dans lequel, aux étapes d) et f), le coût total cible (cT_client) et le coût total alternatif (cT_ alt1) sont calculés en faisant la somme de coûts intermédiaires (cTi) correspondant au coût de la charge pour chaque créneau horaire (Ti) sélectionné, chaque coût intermédiaire (cTi) étant égal :
- au coût réel (cEi) de l’énergie électrique si le coût d’occupation (cO i) associé au créneau horaire (Ti) considéré a été préalablement comptabilisé, ou sinon
- à la somme du coût réel (cEi) de l’énergie électrique, du coût d’occupation (cO i) associé au créneau horaire (Ti) considéré et du coût d’occupation (cOj) associé à chaque créneau horaire (Tj) qui précède le créneau horaire (Ti) considéré et qui n’a pas été préalablement comptabilisé. - Procédé de charge selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, à l’étape g), chaque solution est proposée à l’usager en lui indiquant également deux valeurs qui sont respectivement fonction du niveau de charge cible (SOCtarget_client) et du niveau de charge alternatif (SOCtarget_alt1).
- Procédé de charge selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le niveau de charge alternatif (SOCtarget_alt1) est déterminé en fonction du niveau de charge cible (SOCtarget_client).
- Procédé de charge selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le niveau de charge alternatif (SOCtarget_alt1) est strictement inférieur au niveau de charge cible (SOCtarget_client).
- Procédé de charge selon la revendication précédente, dans lequel le niveau de charge alternatif (SOCtarget_alt1) est compris entre 50% et 95% du niveau de charge cible (SOCtarget_client).
- Procédé de charge selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le second ensemble est compris dans le premier ensemble et est distinct du premier ensemble.
- Procédé de charge selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le niveau de charge cible (SOCtarget_client) est saisi manuellement par un usager du véhicule automobile (10).
- Véhicule automobile (10) comportant au moins un moteur électrique (11) de propulsion, une batterie d’accumulateurs (12) adaptée à alimenter en courant électrique ledit au moins un moteur électrique (11) et un chargeur (14) adapté à être connecté à une borne de charge (20) pour charger la batterie d’accumulateurs (12), caractérisé en ce qu’il comporte un calculateur (15) programmé pour mettre en œuvre un procédé de charge conforme à l’une des revendications précédentes.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011018335A2 (fr) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | Continental Automotive Gmbh | Dispositif de charge pour un accumulateur d'énergie et procédé pour faire fonctionner un tel dispositif de charge |
| DE102015201895A1 (de) * | 2015-02-04 | 2016-08-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren und System zur Erfassung von Planungsparametern zum automatischen Laden eines elektrischen Energiespeichers in einem Fahrzeug |
| WO2018046354A1 (fr) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Système de charge et procédé de commande d'opérations de charge optimales |
-
2019
- 2019-08-01 FR FR1908811A patent/FR3099428B1/fr active Active
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2011018335A2 (fr) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | Continental Automotive Gmbh | Dispositif de charge pour un accumulateur d'énergie et procédé pour faire fonctionner un tel dispositif de charge |
| DE102015201895A1 (de) * | 2015-02-04 | 2016-08-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren und System zur Erfassung von Planungsparametern zum automatischen Laden eines elektrischen Energiespeichers in einem Fahrzeug |
| WO2018046354A1 (fr) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Système de charge et procédé de commande d'opérations de charge optimales |
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| Publication number | Publication date |
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