WO2002083449A1 - Procede et systeme de commande d'un dispositif de pile a combustible pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2002083449A1
WO2002083449A1 PCT/FR2002/001284 FR0201284W WO02083449A1 WO 2002083449 A1 WO2002083449 A1 WO 2002083449A1 FR 0201284 W FR0201284 W FR 0201284W WO 02083449 A1 WO02083449 A1 WO 02083449A1
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hydrogen
heating
fuel cell
generation means
hydrogen generation
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Application number
PCT/FR2002/001284
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Fahri Keretli
Gilles Dewaele
Original Assignee
Renault S.A.S.
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Publication date
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    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a fuel cell device intended to equip a motor vehicle as well as a system for implementing this method.
  • a fuel cell is an electrochemical generator supplied with hydrogen and oxygen, in particular with air.
  • Fuel cells comprising a proton exchange membrane (PEM) cell traversed for cooling by a heat transfer fluid are known, for example, which make it possible to obtain electrical energy in the form of direct current with high efficiency from 1 chemical energy without going through the intermediate stage of thermal or mechanical energy conversion.
  • the fuel cell is supplied with hydrogen and oxygen-supplying air. These gases, sent into the core of the cell consisting of a stack of elementary cells where reverse reactions of the electrolysis of water take place, allow an electrochemical combination of hydrogen and oxygen, a circulation of protons producing a direct electric current as well as water.
  • a fuel other than hydrogen to supply the cell requires the installation of a reformer which produces hydrogen from a primary fuel, generally a hydrocarbon such as methanol, or the usual fuels vehicles with internal combustion engines.
  • a reformer which produces hydrogen from a primary fuel, generally a hydrocarbon such as methanol, or the usual fuels vehicles with internal combustion engines.
  • the operation of the reformer requires bringing it to a temperature of the order of 300 ° C in the case of a methanol supply and of the order of 600 ° C in the case of a gasoline supply, to ensure the generation of hydrogen.
  • the generation of electrical energy by the fuel cell is not very operational and therefore cannot adequately power the electric traction motor.
  • the temperature rise time of the reformer is currently estimated at a few minutes.
  • the subject of the invention is a method and a system for controlling a fuel cell device capable of eliminating these drawbacks and in particular of reducing the duration of the temperature rise phase of the reformer as perceived by the user. vehicle user.
  • the invention also relates to a method and a system for controlling such a fuel cell device for a motor vehicle which allow the driver of the vehicle to start immediately and without delay as soon as he wishes.
  • the method of the invention allows the control of a fuel cell device intended to equip a motor vehicle.
  • the device comprises means for generating hydrogen from another fuel and means for generating electrical energy from said hydrogen and an oxidizer.
  • a learning process is carried out by recording, during a reference period, the moment and the duration of the stops of the vehicle during which the fuel cell device is put out of service, then heating of the generation means d is started. hydrogen with a predetermined anticipation before the end of the duration of a subsequent shutdown, depending on the above learning. Learning is also updated during a reference period when the sequence of moments and durations of the stops differs from that which was recorded.
  • the driver of the vehicle can start immediately and without delay, the fuel cell being ready to operate as soon as the driver wishes to start.
  • the invention is particularly well suited to the case of vehicles generally used under the same conditions of time and duration, for example commercial vehicles, company vehicles or the like.
  • the temperature of the hydrogen generation means is also tested so as to trigger the heating only if this temperature is below a determined value. This avoids having to excessively heat the hydrogen generation means which would consume energy unnecessarily.
  • the heating can be carried out by supplying fuel to a burner of the hydrogen generation means in order to heat a main reactor of the hydrogen generation means.
  • the hydrogen supply to the burner can be made from a reserve of hydrogen in the vehicle.
  • the heating is carried out by heating the main reactor of the hydrogen generation means using an electrical resistance supplied by a vehicle battery or, in a variant, by the fuel cell itself. even.
  • the control system of a fuel cell device intended to equip a motor vehicle comprises a means of generating hydrogen from another fuel and a means of generating electrical energy from said hydrogen and an oxidizer.
  • the system further comprises means for heating the hydrogen generation means, means for detecting the time and duration of the stops of the vehicle during which the fuel cell device is put out of service and means for recording the moments and durations of stops during a reference period, means for comparing these recorded moments with the moment of a stop occurring after the reference period and means for triggering the heating means in advance before expiration of a duration recorded.
  • the control system also preferably includes means for detecting the temperature of the hydrogen generating means.
  • FIG. 1 schematically illustrates the main elements of a control system of a fuel cell device according to the invention, in one embodiment;
  • FIG. 2 schematically illustrates the main steps of a learning procedure forming part of the method of the invention;
  • FIG. 3 schematically illustrates the main steps of the control method of the invention for triggering the heating after learning.
  • the control system is intended to cooperate with a fuel cell 1 capable of supplying electrical energy to an electric motor 2 acting on the traction system of the vehicle referenced 3 in its together.
  • the fuel cell 1 is supplied with hydrogen by a reformer 4 disposed inside a thermal insulation jacket 5 and capable of being supplied by the arrow 6 with suitable fuel intended to be transformed into hydrogen in the reformer.
  • the fuel cell 1 also supplies electrical energy to various accessories of the vehicle shown diagrammatically by the block 7, such as signaling lights, air conditioning, etc.
  • a storage battery 8 is connected downstream of the fuel cell 1.
  • the fuel cell comprises various auxiliary members shown diagrammatically by the block 9, such as compressor, pump, cooling circuit, etc., allowing the operation of the together and supplied with electrical energy either by the battery 8, or by the battery 1 itself.
  • a temperature sensor 10 is connected to the reformer 4 and provides a signal to an electronic control unit UCE 1 1, which can for example be the vehicle supervisor.
  • a device 12 for detecting the stopping of the vehicle also supplies a signal to the electronic control unit 11.
  • a heating device, referenced 13 as a whole can be triggered by a signal from the electronic control unit 11, so as to supply thermal energy by the arrow 14 to the reformer 4, in order to place this the latter at a temperature, for example of the order of 300 ° C. for a reforming of methanol making it possible to ensure a suitable generation of hydrogen capable of enabling the fuel cell 1 and the electric motor 2 to operate.
  • the thermal insulation mantle 5 of the reformer 4 is capable of maintaining the temperature of the latter above a threshold value T s for a minimum duration D s .
  • the temperature T g is defined as being the minimum temperature which allows the traction system equipped with the fuel cell 1 to ensure correct performance without degradation. In other words, for temperatures below the temperature T, the reformer 4 supplying the fuel cell 1 with hydrogen must be heated to reach its suitable operating level.
  • the thermal conditioning of the reformer 4 is done in advance on command of the electronic control unit 11, that is to say even before the vehicle is started by the driver by means of a learning the daily vehicle usage scenario.
  • the invention is especially suitable for vehicles having repetitive daily use, any significant modification of the use scenario requiring specific learning and therefore a period of recalibration of the system during which the anticipation of the heating of the reformer 4 is inhibited.
  • FIG. 2 schematically illustrates a learning procedure for the electronic control unit UCE 11.
  • the electronic control unit 11 records the number and the duration of the stops made by the vehicle during a reference period, for example 24 hours.
  • a 1 stop of the vehicle is defined as being the time during which the vehicle is put out of use (ignition off) for a duration greater than or equal to the duration D s , that is to say a duration which requires heating of the reformer 4.
  • the ECU 11 continuously scans different steps. In step 15, the time T being at 0, the stop flag signal also at 0 and another flag signal at 0, the system checks whether the ignition is off in step 16, which effectively corresponds to a vehicle stop.
  • the ECU 11 measures the duration of the stop in step 17 by incrementing the variable T.
  • Step 18 makes it possible to compare the elapsed time with the minimum duration D s . If the duration of the stop T is less than the minimum duration D s , the time is noted in step 19. The flag signal has passed to 1 in step 20. A new comparison of the duration of the stop with respect to the minimum duration D s is carried out in step 21. If the duration of the stop T is less than the minimum duration D s , the system returns to step 16. Otherwise, it that is, if the duration of the observed halt is greater than the minimum duration D s , the halt flag is set to the value 1 in step 22 and the system returns to step 16.
  • step 18 if the ECU 11 finds that the duration of the shutdown is greater than the minimum duration D s , the system goes directly to step 21.
  • step 16 if the ignition is not switched off, which means that the vehicle is not stopped, the system tests in step 23 the stop flag. If this is 0, the system is reset in step 24 by replacing the variable T to 0 and the flag at 0, then we go to step 16.
  • step 23 if the flag of stop is at 1, step 25 allows the recording of a stop, the start time of this stop which is noted Href or reference time, as well as the duration of this stop dréf.
  • step 25a we then go to step 25a, during which we reset the flag, the stop flag and we reset the stop time and the duration T which is reset to 0, the system then being ready to record the characteristics of another stop (start time and duration).
  • the operation is repeated for each stop during the reference period so as to constitute a series of sequences of the different stops of the vehicle during the reference period, stored in the ECU 11.
  • the system of the invention is capable of automatically carrying out the necessary thermal conditioning and this, in advance.
  • FIG. 3 illustrates such an operation.
  • the electronic control unit UCE 11 continuously scans the various steps illustrated in FIG. 3.
  • step 26 a flag is set to 0 and the value H corresponding to a determined moment is reset.
  • step 27 the system tests whether the vehicle ignition is off. If this is the case, we go to step 28 where we test the value of the flag. If this is equal to 0, we go to step 29 where the value H is set to the time, then to step 30 where the flag is set to the value 1.
  • the system then goes to step 31, so as to test whether the value H is between two Href reference values Href ⁇ h which corresponds to a few minutes of inaccuracy with respect to the reference referral time which has been stored in a sequence of stops at further learning. If the test result is positive, that is to say that we are at a time which corresponds to a start of stop memorized during learning, we go to step 32, where the system tests the time against the reference stop start time
  • step 33 The ECU 11 then tests the signal from the temperature sensor 10 in order to check whether the temperature of the reformer is below the threshold value T s . If this is the case, the system proceeds to step 34, the ECU 11 providing a start-up signal to the heating device 13.
  • step 28 If in step 28, it appears that the flag has been set to 1, the system goes directly to step 32.
  • step 32 the system detects that it is not yet time to consider switching on the heating, we return to step 27.
  • step 33 the system detects that the temperature of the reformer is higher than the threshold temperature T.
  • step 35 which again checks if the vehicle ignition is off. If that is the case, that is to say that the vehicle is stopped, we return to step 33. If, on the contrary, the ignition is not off, we return to step 27.
  • step 27 the system detects that the vehicle is not stopped, the ignition not being cut off, we go to step 27a where the value H is reset and the flag reset to zero, then the system returns to step 27.
  • the UCE 11 is also capable of updating the learning carried out during the first reference period when it appears that the sequence of stops differs from that which was recorded during the learning period previous. This is detected in step 31, when there is a difference in the actual stop time compared to the stop time recorded during the recorded learning period.
  • the system then goes to step 36, which erases the previous learning procedure and which resets in step 37 a new learning procedure which is then carried out as indicated previously with reference to FIG. 2.
  • the electronic control unit will use this new learned sequence to generate the reformer's heating commands.
  • the thermal conditioning of the reformer 4 by the heating device 13 can be carried out conventionally by various means.
  • a variant of this system may consist in supplying fuel at high speed to the reformer and bypassing the core of the fuel cell. The flow leaving the reformer is then sent to a burner which uses hydrogen in over-stoichiometry and keeps the reactor of the reformer at a suitable temperature. This variant avoids the use of a specific fuel burner for starting.
  • this resistor will be dimensioned as a function of the battery voltage at low temperature and low air pressure and as a function of the desired preconditioning time.
  • the present invention thus makes it possible, in the case of repetitive use of a vehicle (similar use every day), to eliminate or reduce the time required for the cold start of the vehicle by warming up the reformer equipping the Fuel cell.
  • the thermal conditioning of the device is completely transparent to the driver since it is the electronic control unit of the vehicle which anticipates the thermal conditioning, so that the driver can start the vehicle immediately and without waiting.

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Abstract

Système de commande d'un dispositif de pile à combustible destiné à équiper un véhicule automobile et comprenant un moyen de génération d'hydrogène (4) à partir d'un autre carburant et un moyen de génération d'énergie électrique (1) à partir dudit hydrogène et d'un comburant, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un moyen de chauffage (13) du moyen de génération d'hydrogène (4), des moyens (12) de détection du moment et de la durée des arrêts du véhicule pendant lesquels le dispositif de pile à combustible est mis hors service et des moyens (11) d'enregistrement des moments et des durées des arrêts pendant une période de référence, des moyens de comparaison de ces moment enregistrés avec le moment d'un arrêt intervenant après la période de référence et des moyens pour déclencher le moyen de chauffage (13) avant expiration d'une durée enregistrée.

Description

Procédé et système de commande d'un dispositif de pile à combustible pour véhicule automobile.
La présente invention a pour objet un procédé de commande d'un dispositif de pile à combustible destiné à équiper un véhicule automobile ainsi qu'un système de mise en oeuvre de ce procédé.
De façon générale, une pile à combustible est un générateur électrochimique alimenté en hydrogène et en oxygène, notamment en air.
Le montage d'une pile à combustible dans un véhicule permet d'avoir une autonomie comparable à celle d'un véhicule conventionnel à moteur thermique, tout en réduisant de façon importante les émissions de gaz carbonique et de polluants. On connaît par exemple les piles à combustible comportant une cellule à membrane échangeuse de protons (PEM) traversée pour le refroidissement par un fluide caloporteur qui permettent d'obtenir de l'énergie électrique sous forme de courant continu avec un rendement élevé à partir de l'énergie chimique sans passer par l'étape intermédiaire de la conversion thermique ou mécanique de l'énergie. La cellule de la pile à combustible est alimentée en hydrogène et en air fournissant l'oxygène. Ces gaz, envoyés dans le coeur de la pile constitué d'un empilement de cellules élémentaires où se déroulent des réactions inverses de I'électrolyse de l'eau, permettent par combinaison électrochimique de l'hydrogène et de l'oxygène, une circulation de protons produisant un courant électrique continu ainsi que de l'eau.
L'utilisation d'un carburant autre que l'hydrogène pour alimenter la pile nécessite l'implantation d'un réformeur qui produit l'hydrogène à partir d'un carburant primaire, en général un hydrocarbure tel que le méthanol, ou les carburants habituels des véhicules à moteur thermique. Le fonctionnement du réformeur nécessite de le porter à une température de l'ordre de 300°C dans le cas d'une alimentation en méthanol et de l'ordre de 600°C dans le cas d'une alimentation en essence, pour assurer la génération d'hydrogène. Pendant la phase de montée à la température de fonctionnement du réformeur, la génération d'énergie électrique par la pile à combustible est peu opérationnelle et ne peut donc alimenter convenablement le moteur électrique de traction. On pourrait envisager d'interdire le démarrage du véhicule pendant cette phase, ce qui présenterait un gros inconvénient d'utilisation. On pourrait également envisager d'alimenter le moteur électrique par une source auxiliaire d'énergie comme des batteries électrochimiques, mais qui sont généralement de masse élevée et de faibles performances. La durée de montée en température du réformeur est actuellement estimée à quelques minutes. L'invention a pour objet un procédé et un système de commande d'un dispositif de pile à combustible capable de supprimer ces inconvénients et en particulier de réduire la durée de la phase de montée en température du réformeur telle qu'elle est perçue par l'utilisateur du véhicule. L'invention a également pour objet un procédé et un système de commande d'un tel disposiif de pile à combustible pour véhicule automobile qui permettent au conducteur du véhicule de démarrer immédiatement et sans délai dès qu'il le souhaite.
Le procédé de l'invention permet la commande d'un dispositif de pile à combustible destiné à équiper un véhicule automobile . Le dispositif comprend un moyen de génération d'hydrogène à partir d'un autre carburant et un moyen de génération d'énergie électrique à partir dudit hydrogène et d'un comburant. Selon l'invention, on procède à un apprentissage en enregistrant, pendant une période de référence, le moment et la durée des arrêts du véhicule pendant lesquels le dispositif de pile à combustible est mis hors service puis on déclenche le chauffage du moyen de génération d'hydrogène avec une anticipation prédéterminée avant la fin de la durée d'un arrêt ultérieur, en fonction de l'apprentissage précité. On réactualise en outre l'apprentissage au cours d'une période de référence lorsque la séquence des moments et durées des arrêts diffère de celle qui a été enregistrée.
De cette manière, le conducteur du véhicule peut démarrer immédiatement et sans délai, la pile à combustible étant prête à fonctionner dès que le conducteur souhaite démarrer. On comprend bien entendu que l'invention est particulièrement bien adaptée au cas de véhicules généralement utilisés dans les mêmes conditions de temps et de durée, par exemple les véhicules commerciaux, les véhicules de sociétés ou analogues. De préférence, on teste également la température du moyen de génération d'hydrogène de façon à ne déclencher le chauffage que si cette température est inférieure à une valeur déterminée. On évite ainsi d'avoir à chauffer exagérément le moyen de génération d'hydrogène ce qui consommerait de l'énergie inutilement. Le chauffage peut être effectué par alimentation en carburant d'un brûleur du moyen de génération d'hydrogène afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène.
On peut par exemple alimenter en hydrogène un brûleur du moyen de génération d'hydrogène en bipassant le moyen de génération d'énergie électrique pour envoyer l'hydrogène produit vers ledit brûleur afin de chauffer le réacteur principal :
L'alimentation en hydrogène du brûleur peut être faite à partir d'une réserve d'hydrogène se trouvant dans le véhicule.
Dans un autre mode de réalisation, le chauffage est effectué par chauffage du réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène à l'aide d'une résistance électrique alimentée par une batterie du véhicule ou, dans une variante, par la pile à combustible elle même.
Le système de commande d'un dispositif de pile à combustible destiné à équiper un véhicule automobile selon l'invention, comprend un moyen de génération d'hydrogène à partir d'un autre carburant et un moyen de génération d'énergie électrique à partir dudit hydrogène et d'un comburant. Le système comprend en outre un moyen de chauffage du moyen de génération d'hydrogène, des moyens de détection du moment et de la durée des arrêts du véhicule pendant lesquels le dispositif de pile à combustible est mis hors service et des moyens d'enregitrement des moments et des durées des arrêts pendant une période de référence, des moyens de comparaison de ces moments enregistrés avec le moment d'un arrêt intervenant après la période de référence et des moyens pour déclencher le moyen de chauffage par anticipation avant expiration d'une durée enregistrée. Le système de commande comprend également de préférence, un moyen de détection de la température du moyen de génération d'hydrogène.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement les principaux éléments d'un système de commande d'un dispositif de pile à combustible selon l'invention, dans un mode de réalisation; - la figure 2 illustre schématiquement les principales étapes d'une procédure d'apprentissage faisant partie du procédé de l'invention; et
- la figure 3 illustre schématiquement les principales étapes du procédé de commande de l'invention permettant le déclenchement du chauffage après apprentissage.
Tel qu'il est illustré sur la figure 1 , le système de commande est destiné à coopérer avec une pile à combustible 1 capable de fournir de l'énergie électrique à un moteur électrique 2 agissant sur le système de traction du véhicule référencé 3 dans son ensemble. La pile à combustible 1 est alimentée en hydrogène par un réformeur 4 disposé à l'intérieur d'un manteau d'isolation thermique 5 et capable d'être alimentée par la flèche 6 en carburant approprié destiné à être transformé en hydrogène dans le réformeur. La pile à combustible 1 alimente également en énergie électrique différents accessoires du véhicule schématisés par le bloc 7, tels que les feux de signalisation, la climatisation, etc. Une batterie d'accumulateurs 8 est branchée en aval de la pile à combustible 1. La pile à combustible comporte différents organes auxiliaires schématisés par le bloc 9, tels que compresseur, pompe, circuit de refroidissement, etc., permettant le fonctionnement de l'ensemble et alimentés en énergie électrique soit par la batterie 8, soit par la pile 1 elle-même.
Un capteur de température 10 est relié au réformeur 4 et fournit un signal à une unité de commande électronique UCE 1 1 , qui peut être par exemple le superviseur du véhicule. Un dispositif 12 de détection de l'arrêt du véhicule, fournit également un signal à l'unité de commande électronique 11. Enfin, un dispositif de chauffage, référencé 13 dans son ensemble, peut être déclenché par un signal provenant de l'unité de commande électronique 11, de façon à fournir de l'énergie thermique par la flèche 14 au réformeur 4, afin de placer ce dernier à une température, par exemple de l'ordre de 300°C pour un réformage de méthanol permettant d'assurer une génération convenable d'hydrogène susceptible de permettre le fonctionnement de la pile à combustible 1 et l'alimentation du moteur électrique 2. On notera que le manteau d'isolation thermique 5 du réformeur 4 est capable de maintenir la température de celui-ci au-dessus d'une valeur de seuil Ts pendant une durée minimum Ds. La température Tg est définie comme étant la température minimale qui permet au système de traction équipé de la pile à combustible 1 d'assurer des performances correctes sans dégradation. Autrement dit, pour des températures inférieures à la température T , le réformeur 4 alimentant la pile à combustible 1 en hydrogène doit être réchauffé pour atteindre son niveau de fonctionnement convenable.
Selon la présente invention, le conditionnement thermique du réformeur 4 est fait de manière anticipée sur commande de l'unité de commande électronique 11 , c'est-à-dire avant même la mise en route du véhicule par le conducteur au moyen d'un apprentissage du scénario d'utilisation journalière du véhicule. Bien entendu, l'invention est surtout adaptée à des véhicules ayant une utilisation journalière répétitive, toute modification importante du scénario d'utilisation nécessitant un apprentissage spécifique et donc une période de recalibration du système au cours de laquelle l'anticipation du réchauffage du réformeur 4 est inhibée.
La figure 2 illustre schématiquement une procédure d'apprentissage de l'unité de commande électronique UCE 11. L'unité de commande électronique 11 enregistre le nombre et la durée des arrêts effectués par le véhicule au cours d'une période de référence, par exemple de 24 heures. Un1 arrêt du véhicule est défini comme étant le temps pendant lequel le véhicule est mis hors utilisation (contact coupé) pendant une durée supérieure ou égale à la durée Ds, c'est-à-dire une durée qui nécessite un réchauffage du réformeur 4. Comme illustré à la figure 2, l'UCE 11 scrute en permanence différentes étapes. A l'étape 15, le temps T étant à 0, le signal flag d'arrêt également à 0 et un autre signal flag à 0, le système vérifie si le contact est coupé à l'étape 16, ce qui correspond effectivement à un arrêt du véhicule. L'UCE 11 mesure la durée de l'arrêt à l'étape 17 en incrémentant la variable T. L'étape 18 permet de comparer le temps écoulé à la durée minimale Ds. Si la durée de l'arrêt T est inférieure à la durée minimale Ds, l'heure est notée à l'étape 19. Le signal flag est passé à 1 à l'étape 20. Une nouvelle comparaison de la durée de l'arrêt par rapport à la durée minimale Ds est effectuée à l'étape 21. Si la durée de l'arrêt T est inférieure à la durée minimale Ds, le système revient à l'étape 16. Dans le cas contraire, c'est-à- dire si la durée de l'arrêt constatée est supérieure à la durée minimale Ds, le flag d'arrêt est mis à la valeur 1 à l'étape 22 et le système revient à l'étape 16.
A l'étape 18, si l'UCE 11 constate que la durée de l'arrêt est supérieure à la durée minimale Ds, le système va directement à l'étape 21.
A l'étape 16, si le contact n'est pas coupé, ce qui signifie que le véhicule n'est pas à l'arrêt, le système teste à l'étape 23 le flag d'arrêt. Si celui-ci est à 0, le système est réinitialisé à l'étape 24 en replaçant la variable T à 0 et le flag à 0, puis on passe à l'étape 16. A l'étape 23, si le flag d'arrêt est à 1 , l'étape 25 permet l'enregistrement d'un arrêt, de l'heure du début de cet arrêt qui est notée Hréf ou heure de référence, ainsi que de la durée de cet arrêt dréf.
On passe ensuite à l'étape 25a, au cours de laquelle on remet à 0 le flag, le flag d'arrêt et on réinitialise l'heure d'arrêt et la durée T qui est remise à 0, le système étant alors prêt à enregistrer les caractéristiques d'un autre arrêt (heure de début et durée).
On comprend que cet apprentissage permet ainsi, pendant un arrêt supérieur à la durée minimale Ds nécessitant un réchauffage du réformeur. de mesurer la durée de l'arrêt et de noter le début d'un tel arrêt. Dès le départ du véhicule, après cet arrêt, ces données sont enregistrées.
L'opération est répétée pour chaque arrêt au cours de la période de référence de façon à constituer une série de séquences des différents arrêts du véhicule pendant la période de référence, mémorisée dans l'UCE 11.
Pendant cette période d'apprentissage, l'anticipation du réchauffage par action sur le dispositif de chauffage 13 est provisoirement inhibée, ce qui oblige le conducteur à attendre la montée en température du réformeur pour démarrer effectivement son véhicule. Au contraire, lorsque la phase d'apprentissage est terminée, le système de l'invention est capable de procéder automatiquement au conditionnement thermique nécessaire et ce, par anticipation.
La figure 3 illustre un tel fonctionnement. L'unité de commande électronique UCE 11 scrute en continu les différentes étapes illustrées sur la figure 3. A l'étape 26, un flag est mis à 0 et la valeur H correspondant à un moment déterminé est réinitialisée. On passe à l'étape 27, où le système teste si le contact du véhicule est coupé. Si c'est le cas, on passe à l'étape 28 où l'on teste la valeur du flag. Si celui-ci est égal à 0, on passe à l'étape 29 où la valeur H est mise à l'heure, puis à l'étape 30 où le flag est mis à la valeur 1. Le système passe alors à l'étape 31, de façon à tester si la valeur H se trouve entre deux valeurs H de référence Hréf ± h qui correspond à quelques minutes d'imprécision par rapport à l'heure de référence Hréf qui a été mémorisée dans une séquence d'arrêts à la suite de l'apprentissage. Si le résultat du test est positif, c'est- à-dire que l'on se trouve bien à un moment qui correspond à un début d'arrêt mémorisé lors de l'apprentissage, on passe à l'étape 32, où le système teste l'heure par rapport à l'heure de début d'arrêt de référence
Hréf additionnée de la durée de l'arrêt de référence dréf et en retranchant une durée d'anticipation prédéterminée qui est celle nécessaire à la mise en température du réformeur 4. Si le résultat de la comparaison est positif, on passe à l'étape 33. L'UCE 11 teste alors le signal provenant du capteur de température 10 afin de vérifier si la température du réformeur est inférieure à la valeur de seuil Ts. Si c'est le cas, le système passe à l'étape 34, l'UCE 11 fournissant un signal de mise en route au dispositif de chauffage 13.
Si à l'étape 28, il apparaît que le flag a été mis à 1 , le système passe directement à l'étape 32.
Si à l'étape 32, le système détecte qu'il n'est pas encore temps d'envisager une mise en marche du chauffage, on revient à l'étape 27.
Si à l'étape 33, le système détecte que la température du réformeur est supérieure à la température de seuil T., on passe à l'étape 35 qui vérifie à nouveau si le contact du véhicule est coupé. Si c'est le cas, c'est-à-dire que le véhicule est à l'arrêt, on revient à l'étape 33. Si au contraire, le contact n'est pas coupé, on revient à l'étape 27.
Si à l'étape 27, le système détecte que le véhicule n'est pas à l'arrêt, le contact n'étant pas coupé, on passe à l'étape 27a où la valeur H est réinitialisée et le flag remis à zéro, puis le système revient à l'étape 27.
L'UCE 11 est également capable de réactualiser l'apprentissage effectué au cours de la première période de référence lorsqu'il apparaît que la séquence des arrêts diffère de celle qui a fait l'objet d'un enregistrement lors de la période d'apprentissage précédente. Cela est détecté à l'étape 31 , lorsqu'il apparaît une différence dans l'heure d'arrêt effective par rapport à l'heure d'arrêt enregistrée lors de la période d'apprentissage enregistrée. Le système passe alors à l'étape 36, qui réalise un effacement de la procédure d'apprentissage précédente et qui réenclenche à l'étape 37 une nouvelle procédure d'apprentissage qui se fait alors comme indiqué précédemment en référence à la figure 2. Lors de la prochaine période de référence, l'unité de commande électronique utilisera cette nouvelle séquence apprise pour générer les commandes de chauffage du réformeur.
Le conditionnement thermique du réformeur 4 par le dispositif de chauffage 13 peut être réalisé de façon classique par différents moyens.
C'est ainsi que l'on peut alimenter un brûleur dont le réformeur 4 est équipé avec un carburant capable de chauffer le réacteur principal du réformeur jusqu'à atteindre la température d'activation convenable. Un tel mode de réalisation nécessite de dimensionner convenablement un brûleur spécifique afin de respecter le temps de préconditionnement souhaité.
Une variante de ce système peut consister à alimenter à haut débit en carburant le réformeur et à bipasser le coeur de la pile à combustible. Le débit sortant du réformeur est alors envoyé dans un brûleur qui utilise l'hydrogène en sur-stoechiométrie et maintient le réacteur du réformeur à une température convenable. Cette variante permet d'éviter l'utilisation d'un brûleur spécifique en carburant pour le démarrage.
On peut également envisager de procéder au chauffage par une résistance électrique alimentée par la batterie 8 du véhicule qui constitue une source auxiliaire de puissance. La valeur et la puissance de cette résistance devront alors être dimensionnées en fonction de la tension de la batterie et du temps de préconditionnement souhaité.
On peut également envisager d'utiliser pour le dispositif de chauffage une résistance électrique alimentée par la pile à combustible 1.
Là encore, on dimensionnera la valeur et la puissance de cette résistance en fonction de la tension de la pile à basse température et basse pression en air et en fonction du temps de préconditionnement souhaité.
La présente invention permet ainsi, dans le cas d'une utilisation répétitive d'un véhicule (utilisation similaire tous les jours), de supprimer ou de réduire le délai nécessaire au démarrage à froid du véhicule grâce à la mise en température du réformeur équipant la pile à combustible. Le conditionnement thermique du dispositif est totalement transparent pour le conducteur puisque c'est l'unité de commande électronique du véhicule qui anticipe le conditionnement thermique, de sorte que le conducteur peut démarrer le véhicule immédiatement et sans attendre.

Claims

REVENDICATIONS
1- Procédé de commande d'un dispositif de pile à combustible- destiné à équiper un véhicule automobile et comprenant un moyen de génération d'hydrogène à partir d'un autre carburant et un moyen de génération d'énergie électrique à partir dudit hydrogène et d'un comburant, caractérisé par le fait que l'on procède à un apprentissage en enregistrant, pendant une période de référence, le moment et la durée des arrêts du véhicule pendant lesquels le dispositif de pile à combustible est mis hors service puis que l'on déclenche le chauffage du moyen de génération d'hydrogène avec une anticipation prédéterminée avant la fin de la durée d'un arrêt ultérieur, en fonction de l'apprentissage précité.
2-Procédé de commande selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'on réactualise l'apprentissage au cours d'une période de référence lorsque la séquence des moments et durées des arrêts diffère de celle qui a été enregistrée. 3-Procédé de commande selon les revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que l'on teste la température du moyen de génération d'hydrogène et qu'on ne déclenche le chauffage que si cette température est inférieure à une valeur déterminée.
4-Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le chauffage est effectué par alimentation en carburant d'un brûleur du moyen de génération d'hydrogène afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène.
5-Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le chauffage est effectué par alimentation en hydrogène d'un brûleur du moyen de génération d'hydrogène en bipassant le moyen de génération d'énergie électrique pour envoyer l'hydrogène produit vers ledit brûleur afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène. 6-Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que le chauffage est effectué par alimentation en hydrogène d'un brûleur du moyen de génération d'hydrogène à partir d'une réserve d'hydrogène afin de chauffer un réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène.
7-Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que le chauffage est effectué par chauffage du réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène au moyen d'une résistance électrique alimentée par une batterie du véhicule.
8-Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que le chauffage est effectué par chauffage du réacteur principal du moyen de génération d'hydrogène au moyen d'une résistance électrique alimentée par la pile à combustible. 9-Système de commande d'un dispositif de pile à combustible destiné à équiper un véhicule automobile et comprenant un moyen de génération d'hydrogène (4) à partir d'un autre carburant et un moyen de génération d'énergie électrique (1) à partir dudit hydrogène et d'un comburant, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un moyen de chauffage (13) du moyen de génération d'hydrogène (4), des moyens (12) de détection du moment et de la durée des arrêts du véhicule pendant lesquels le dispositif de pile à combustible est mis hors service et des moyens (11) d'enregistrement des moments et des durées des arrêts pendant une période de référence, des moyens de comparaison de ces moments enregistrés avec le moment d'un arrêt intervenant après la période de référence et des moyens pour déclencher le moyen de chauffage (13) par anticipation avant expiration d'une durée enregistrée.
10-Système de commande selon la revendication 9 caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de détection de la température du moyen de génération d'hydrogène.
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