FR3105140A1 - Procede de gestion d'un niveau de charge d'une batterie d'une chaine de traction hybride - Google Patents

Procede de gestion d'un niveau de charge d'une batterie d'une chaine de traction hybride Download PDF

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de gestion d'un niveau de charge d'une batterie (24) d'une chaîne de traction (10) hybride de véhicule automobile comportant une étape de sélection d'un mode de fonctionnement parmi: - un premier mode de fonctionnement dans lequel le superviseur (26) vise, par exploitation d'un mode de roulage électrique et/ou d'un mode de roulage hybride, à réduire progressivement, au cours du trajet défini dans le système de guidage (27), le niveau de charge initial à un niveau de charge cible défini par défaut, et - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le conducteur définit un niveau de charge cible souhaité, puis le superviseur (26) vise, par exploitation du mode de roulage électrique et/ou du mode de roulage hybride, à réduire progressivement, au cours du trajet défini dans le système de guidage (27), le niveau de charge initial au niveau de charge cible souhaité. Figure 1

Description

PROCEDE DE GESTION D'UN NIVEAU DE CHARGE D'UNE BATTERIE D'UNE CHAINE DE TRACTION HYBRIDE
La présente invention porte sur un procédé de gestion d'un niveau de charge d'une batterie d'une chaîne de traction hybride. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec les chaînes de traction de véhicule automobile.
De façon connue en soi, une chaîne de traction hybride de véhicule automobile peut comporter un moteur thermique et un moteur électrique de traction montés sur un train du véhicule automobile, notamment un train avant. Le moteur thermique est accouplé à une boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un embrayage. En outre, un moteur électrique de traction est disposé entre l'embrayage et la boîte de vitesses.
Généralement, une fois que le conducteur a renseigné sa destination dans un système de guidage, notamment de type GPS (pour "Global Positioning System"), un superviseur de la chaîne de traction gère une consommation électrique du véhicule de façon à réduire progressivement, par exploitation des modes de roulage électrique et/ou hybride au cours du trajet défini, le niveau de charge initial à un niveau de charge cible prédéfini.
Toutefois, ce niveau de charge cible prédéfini peut ne pas être suffisant, notamment dans le cas où le conducteur prévoit une utilisation annexe de son véhicule une fois arrivé à destination, ce qui implique un besoin supplémentaire d’énergie électrique. Cela est le cas par exemple lorsque la destination se situe dans une zone urbaine où un mode de roulage thermique voire même un mode de roulage hybride est interdit.
L’invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de gestion d'un niveau de charge d'une batterie d'une chaîne de traction hybride de véhicule automobile comportant:
- un moteur thermique,
- au moins un moteur électrique de traction auquel est relié électriquement la batterie, et
- un superviseur assurant notamment un pilotage du moteur thermique et du moteur électrique de traction,
- la batterie présentant un niveau de charge initial, ledit procédé comporte:
- une étape de définition d'un trajet dans un système de guidage,
- une étape de sélection d'un mode de fonctionnement parmi:
- un premier mode de fonctionnement dans lequel le superviseur vise, par exploitation d'un mode de roulage électrique et/ou d'un mode de roulage hybride, à réduire progressivement, au cours du trajet défini dans le système de guidage, le niveau de charge initial à un niveau de charge cible défini par défaut, et
- un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le conducteur définit un niveau de charge cible souhaité, puis le superviseur vise, par exploitation du mode de roulage électrique et/ou du mode de roulage hybride, à réduire progressivement, au cours du trajet défini dans le système de guidage, le niveau de charge initial au niveau de charge cible souhaité.
L'invention permet ainsi, en autorisant le conducteur à paramétrer le niveau de charge cible dans le deuxième mode de fonctionnement, de conserver une réserve d’énergie une fois arrivé à destination. Cette réserve d’énergie pourra ainsi être disponible en zones urbaines dans lesquelles seul un roulage en mode électrique peut être autorisé.
Selon une mise en œuvre, le niveau de charge cible souhaité par le conducteur est supérieur au niveau de charge cible par défaut.
Selon une mise en œuvre, le niveau de charge cible souhaité par le conducteur est défini au moyen d'une interface homme-machine.
Selon une mise en œuvre, l'interface homme-machine prend la forme d'un écran tactile.
Selon une mise en œuvre, le niveau de charge cible souhaité par le conducteur est défini sous la forme d’un pourcentage de charge de la batterie.
Selon une mise en œuvre, le niveau de charge cible par défaut est compris entre 15% et 25 % d'un niveau de charge maximal de la batterie.
L'invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de gestion d'un niveau de charge d'une batterie d'une chaîne de traction hybride de véhicule automobile tel que précédemment défini.
L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant:
- un système de guidage programmable comprenant un trajet défini du véhicule,
- une interface homme-machine,
- une chaîne de traction hybride comprenant :
- une batterie,
- au moins un moteur électrique de traction auquel est relié électriquement la batterie,
- un moteur thermique, notamment un moteur à combustion interne,
- un superviseur assurant notamment un pilotage du moteur thermique et du moteur électrique de traction,
ce véhicule étant tel que le superviseur comprend un calculateur tel que précédemment défini.
Selon une mise en œuvre du véhicule, la chaîne de traction comprend :
- un premier moteur électrique de traction entrainant un train avant du véhicule,
- une boîte de vitesses,
- un moteur thermique entrainant le train avant et couplé à un arbre primaire de la boîte de vitesses par un embrayage, le premier moteur électrique étant disposé en aval de l’embrayage, l’amont étant entre l’embrayage et le moteur thermique,
- un deuxième moteur électrique entrainant un train arrière du véhicule.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
La figure 1 est une représentation schématique d'une chaîne de traction pour véhicule automobile mettant en œuvre un procédé selon l'invention de gestion d'un niveau de charge d'une batterie de ladite chaîne de traction;
La figure 2 est un diagramme des étapes du procédé selon l'invention de gestion d'un niveau de charge d'une batterie d'une chaîne de traction;
Plus précisément, la figure 1 montre une chaîne de traction 10 pour un véhicule automobile comportant un moteur thermique 11 et un premier moteur électrique de traction 12 montés sur un train 13 du véhicule automobile, notamment un train avant. Le moteur thermique 11 est par exemple un moteur thermique à quatre cylindres. En variante, le moteur thermique 11 pourra bien entendu comporter un nombre différent de cylindres, notamment trois cylindres ou plus de quatre cylindres. Le moteur thermique 11 pourra être associé à un démarreur pour assurer son démarrage à froid.
Le moteur thermique 11 est accouplé à une boîte de vitesses 15 par l'intermédiaire d'un embrayage 16. Un arbre de sortie de la boîte de vitesses 15 est connecté aux roues par l'intermédiaire d'un différentiel (non représenté). La boîte de vitesses 15 est par exemple une boîte de vitesses automatique.
Le premier moteur électrique de traction 12 est disposé entre l'embrayage 16 et la boîte de vitesses 15. L'embrayage 16 pourra ainsi isoler le premier moteur électrique de traction 12 par rapport au moteur thermique 11 lorsque le premier moteur électrique 12 assure une traction du véhicule dans un mode de roulage électrique.
Un deuxième moteur électrique de traction 18 est monté sur le train arrière 19 du véhicule automobile par l'intermédiaire d'un réducteur 22 et d'un dispositif de couplage et de découplage 23 du deuxième moteur électrique de traction 18 avec le train arrière 19. Le dispositif de couplage et de découplage 23 pourra prendre un état ouvert dans lequel le deuxième moteur électrique de traction 18 est découplé par rapport au train arrière 19 et un état fermé dans lequel le deuxième moteur électrique de traction 18 est couplé avec le train arrière 19. Le dispositif de couplage et de découplage 23 est de préférence un dispositif à crabot. En variante, le dispositif de couplage et de découplage 23 prend la forme d'un embrayage.
Une batterie 24 est reliée électriquement au premier moteur électrique de traction 12 et au deuxième moteur électrique de traction 18. La batterie 24 est ici commune aux deux moteurs électriques de traction 12, 18. La batterie 24 présente un niveau de charge N_ch. En variante, on utilise une batterie 24 associée à chaque moteur électrique de traction 12, 18.
Le premier moteur électrique de traction 12 et le deuxième moteur électrique de traction 18 pourront présenter une haute tension de fonctionnement, notamment une tension supérieure à 48 Volts.
Un moteur électrique de traction 12, 18 est apte à transformer une énergie électrique issue de la batterie 24 en une énergie mécanique pour assurer une traction du véhicule. Un moteur électrique de traction 12, 18 est également apte à fonctionner dans un mode générateur dans lequel le moteur électrique 12, 18 transforme une énergie mécanique en une énergie électrique permettant de recharger la batterie 24, notamment lors d'une phase de freinage récupératif.
Une telle architecture permet au véhicule de fonctionner dans un mode thermique pur dans lequel le moteur thermique 11 assure seul une traction du véhicule automobile, un mode de roulage hybride dans lequel le moteur thermique 11 et au moins un moteur électrique 12, 18 assure une traction du véhicule automobile, et un mode de roulage électrique pur dans lequel un moteur électrique 12, 18 ou les deux moteurs électriques 12, 18 assurent une traction du véhicule automobile. Le mode de roulage hybride et le mode de roulage électrique pourront être réalisés dans un mode 4x4.
Un superviseur 26 assure le pilotage des différents composants de la chaîne de traction 10, en particulier des organes de traction à savoir le moteur thermique 11 et les moteurs électriques 12, 18. Le superviseur 26 est également en communication avec un système de guidage 27 notamment de type GPS (pour "Global Positioning System" en anglais).
Le superviseur 26 comprend un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention de gestion du niveau de charge de la batterie 24 de la chaîne de traction 10 dont les différentes étapes seront décrites en référence avec la figure 2.
Un véhicule automobile selon l’invention comprend:
- le système de guidage 27 programmable comprenant un trajet défini du véhicule,
- l’interface homme-machine 28,
- la chaîne de traction hybride 10, la chaîne de traction 10 comprenant :
- la batterie 24,
- au moins le moteur électrique de traction 12, 18 auquel est relié électriquement la batterie 24,
- le moteur thermique 11,
- le superviseur 26 assurant notamment un pilotage du moteur thermique 11 et du moteur électrique de traction 12, 18,
le superviseur 26 comprenant le calculateur.
La chaîne de traction 10 de ce véhicule comprend :
- le premier moteur électrique de traction 12 entrainant le train avant 13 du véhicule,
- la boîte de vitesses 15,
- le moteur thermique 11 entrainant le train avant 13 et couplé à un arbre primaire de la boîte de vitesses 15 par l’embrayage 16, le premier moteur électrique 12 étant disposé en aval de l’embrayage 16, l’amont étant entre l’embrayage 16 et le moteur thermique 11,
- le deuxième moteur électrique 18 entrainant le train arrière 19 du véhicule.
Le superviseur 26, qui prend la forme d'un calculateur, comporte une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention de gestion du niveau de charge de la batterie 24 de la chaîne de traction 10 dont les différentes étapes sont décrites ci-après en référence avec la figure 2.
Dans une étape 100, un trajet est défini dans le système de guidage 27. Le trajet pourra notamment être renseigné soit par le conducteur, ou automatiquement par le système de guidage 27 qui reconnait un trajet habituel.
Dans une étape 101, le conducteur peut sélectionner un premier mode de fonctionnement M1 ou un deuxième mode de fonctionnement M2 pour la gestion du niveau de charge de la batterie 24. La sélection du mode de fonctionnement M1, M2 peut être effectuée notamment au moyen d'un bouton physique ou numérique. Si besoin, le superviseur 26 peut également sélectionner de façon automatique un mode de fonctionnement M1 ou M2.
Suivant le premier mode de fonctionnement M1, le superviseur 26 vise, par exploitation du mode de roulage électrique et/ou du mode de roulage hybride, à réduire progressivement, au cours du trajet défini dans le système de guidage 27, le niveau de charge initial N_ch_i de la batterie 24 à un niveau de charge cible défini par défaut N_ch_d. Autrement dit, la distance à parcourir renseignée dans le système de guidage 27 devient la distance pour laquelle le superviseur 26 vise un niveau de charge cible par défaut N_ch_d au point d’arrivée programmé. Le niveau de charge cible par défaut N_ch_d est de préférence compris entre 15% et 25% et vaut de préférence 20% du niveau de charge maximal de la batterie 24. Le niveau de charge cible par défaut N_ch_d pourrait en variante être une autre valeur.
Suivant le deuxième mode de fonctionnement M2, le conducteur définit un niveau de charge cible souhaité N_ch_s qui est différent du niveau de charge cible par défaut N_ch_d. Le niveau de charge cible souhaité N_ch_s par le conducteur est supérieur au niveau de charge cible par défaut N_ch_d. A cet effet, le niveau de charge cible souhaité N_ch_s pourra être défini au moyen d'une interface homme-machine 28. L'interface homme-machine 28 prend de préférence la forme d'un écran tactile mais pourrait en variante prendre la forme d'un clavier ou d'un système à commande vocale. Le niveau de charge cible souhaité N_ch_s est défini de préférence sous la forme d’un pourcentage de charge de la batterie 24.
Dans le mode de fonctionnement M2, le superviseur 26 vise ensuite, par exploitation du mode de roulage électrique et/ou du mode de roulage hybride, à réduire progressivement, au cours du trajet défini dans le système de guidage 27, le niveau de charge initial N_ch_i au niveau de charge cible souhaité N_ch_s par le conducteur.
Ainsi, dans le mode de fonctionnement M2, le conducteur paramètre dès le départ le niveau de charge N_ch cible à une valeur souhaitée par exemple valant 50%. Le niveau de charge cible souhaité N_ch_s par le conducteur peut alors devenir la valeur par défaut tant que le conducteur ne la change pas.
En variante, l'architecture de la chaîne de traction 10 pourra être inversée, c’est-à-dire que le moteur électrique de traction 12 et le moteur thermique 11 pourront être montés sur le train arrière 19 du véhicule automobile, tandis que le moteur électrique de traction 18 ainsi que le réducteur 22 et le dispositif de couplage et de découplage 23 pourront être montés sur le train avant 13 du véhicule automobile. En variante, la chaîne de traction 10 comporte un seul moteur électrique de traction 12 ou 18.

Claims (9)

  1. Procédé de gestion d'un niveau de charge d'une batterie (24) d'une chaîne de traction (10) hybride de véhicule automobile comportant:
    - un moteur thermique (11),
    - au moins un moteur électrique de traction (12, 18) auquel est relié électriquement la batterie (24), et
    - un superviseur (26) assurant notamment un pilotage du moteur thermique (11) et du moteur électrique de traction (12, 18),
    caractérisé en ce que la batterie (24) présentant un niveau de charge initial (N_ch_i), ledit procédé comporte:
    - une étape de définition d'un trajet dans un système de guidage (27),
    - une étape de sélection d'un mode de fonctionnement parmi:
    - un premier mode de fonctionnement (M1) dans lequel le superviseur (26) vise, par exploitation d'un mode de roulage électrique et/ou d'un mode de roulage hybride, à réduire progressivement, au cours du trajet défini dans le système de guidage (27), le niveau de charge initial (N_ch_i) à un niveau de charge cible défini par défaut (N_ch_d), et
    - un deuxième mode de fonctionnement (M2) dans lequel le conducteur définit un niveau de charge cible souhaité (N_ch_s), puis le superviseur (26) vise, par exploitation du mode de roulage électrique et/ou du mode de roulage hybride, à réduire progressivement, au cours du trajet défini dans le système de guidage (27), le niveau de charge initial (N_ch_i) au niveau de charge cible souhaité (N_ch_s).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le niveau de charge cible souhaité (N_ch_s) par le conducteur est supérieur au niveau de charge cible par défaut (N_ch_d).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le niveau de charge cible souhaité (N_ch_s) par le conducteur est défini au moyen d'une interface homme-machine (28).
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'interface homme-machine (28) prend la forme d'un écran tactile.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le niveau de charge cible souhaité (N_ch_s) par le conducteur est défini sous la forme d’un pourcentage de charge de la batterie (24).
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le niveau de charge cible par défaut (N_ch_d) est compris entre 15% et 25% d'un niveau de charge maximal de la batterie (24).
  7. Calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de gestion d'un niveau de charge d'une batterie (24) d'une chaîne de traction (10) hybride de véhicule automobile tel que défini selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  8. Véhicule automobile comprenant:
    - un système de guidage (27) programmable comprenant un trajet défini du véhicule,
    - une interface homme-machine (28),
    - une chaîne de traction hybride (10), la chaîne de traction (10) comprenant:
    - une batterie (24),
    - au moins un moteur électrique de traction (12, 18) auquel est relié électriquement la batterie (24),
    - un moteur thermique (11),
    - un superviseur (26) assurant notamment un pilotage du moteur thermique (11) et du moteur électrique de traction (12, 18),
    caractérisé en ce que le superviseur (26) comprend un calculateur selon la revendication 7.
  9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que la chaîne de traction (10) comprend:
    - un premier moteur électrique de traction (12) entrainant un train avant (13) du véhicule,
    - une boîte de vitesses (15),
    - un moteur thermique (11) entrainant le train avant (13) et couplé à un arbre primaire de la boîte de vitesses (15) par un embrayage (16),
    le premier moteur électrique (12) étant disposé en aval de l’embrayage (16), l’amont étant entre l’embrayage (16) et le moteur thermique (11).
    - un deuxième moteur électrique (18) entrainant un train arrière (19) du véhicule.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2811268A1 (fr) * 2000-07-04 2002-01-11 Renault Procede et systeme de gestion de l'energie dans un vehicule a moyen de propulsion hybride
US20170021823A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle control apparatus
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