WO2004007228A2 - Procede et dispositif de transmission de puissance pour un vehicule hybride - Google Patents

Procede et dispositif de transmission de puissance pour un vehicule hybride Download PDF

Info

Publication number
WO2004007228A2
WO2004007228A2 PCT/FR2003/002211 FR0302211W WO2004007228A2 WO 2004007228 A2 WO2004007228 A2 WO 2004007228A2 FR 0302211 W FR0302211 W FR 0302211W WO 2004007228 A2 WO2004007228 A2 WO 2004007228A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
supercapacitor
electric machine
voltage
converter
Prior art date
Application number
PCT/FR2003/002211
Other languages
English (en)
Other versions
WO2004007228A3 (fr
Inventor
Jacques Augustin Laeuffer
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles S.A. filed Critical Peugeot Citroen Automobiles S.A.
Priority to JP2004520780A priority Critical patent/JP2005532777A/ja
Priority to EP03753639A priority patent/EP1542882A2/fr
Priority to US10/521,089 priority patent/US7533745B2/en
Publication of WO2004007228A2 publication Critical patent/WO2004007228A2/fr
Publication of WO2004007228A3 publication Critical patent/WO2004007228A3/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/28—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the electric energy storing means, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08—Electric propulsion units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/24—Energy storage means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Definitions

  • the invention relates to the field of motor vehicles whose propulsion is provided by a heat engine and at least one electric machine.
  • Such an electric machine is conventionally connected to a battery, intended to supply energy to this electric machine or to store energy coming from this same machine.
  • the idling consumption of a heat engine is therefore significant.
  • the invention aims to overcome the drawbacks associated with the presence of a battery, while allowing the recovery of the kinetic energy of the vehicle and avoiding the use of the heat engine at low powers.
  • the invention relates to a method of transmitting power to the wheels of a motor vehicle, comprising a heat engine and at least one electric machine associated with a static energy converter and with means for supplying and storing energy, the method consisting in recovering and storing the kinetic energy of the vehicle in supply and storage means constituted by a supercapacitor and in reusing the stored energy to supply power to the wheels when the speed of the vehicle is stabilized , the engine being then stopped.
  • Supercapacity is the only means of power supply and storage provided in the vehicle. In particular, no battery is provided.
  • the stabilized speed at which the power supplied to the wheels comes from the supercapacity is less than or equal to approximately 50 km / h or, even, less than or equal to approximately 30 km / h.
  • the supercapacity is typically around 50 KJ for a medium range vehicle.
  • the power to be transmitted to the wheels is between 5 and 6 KW for a stabilized speed at around 50 km / h and around 3 KW for a stabilized speed at around 30 km / h. At these stabilized speeds, the presence of the supercapacitor therefore makes it possible to stop the heat engine for 10 to 20 seconds.
  • the consumption of a heat engine is an affine function of the power delivered by the engine (Pmth), in the case where the heat engine operates at its optimal operating point, which is generally the case for hybrid vehicles. So when the engine is on
  • conso consoo + K. Pmth
  • consumption is the instantaneous consumption of the heat engine, expressed in l / s consumption is the consumption of the engine at idle, when the power delivered is zero; it is a constant expressed in l / s which only depends on the heat engine, K is also a constant which depends only on the heat engine and,
  • Pmth is the power delivered by the heat engine, expressed in kw.
  • the combustion engine consumption is zero when the combustion engine is switched off.
  • the consumption on a consumption measurement cycle (for example the European cycle 99100) is then:
  • Conso consoo. Your mth + K. Emth
  • Conso is the consumption of the heat engine over the considered cycle, expressed in I
  • consoo is the consumption of the engine at idle, expressed in l / s
  • Your mth is the time during which the heat engine was started during cycle, expressed in s
  • Emth is the energy of the heat engine, expressed in kJ.
  • the instantaneous power of the heat engine is not necessarily equal to the instantaneous power at the wheel.
  • the measurement of the consumption of the vehicle over an entire cycle is done with zero average energy balance on this energy storage. Therefore :
  • consoo and K are constants and Wheel energy (kJ) is imposed by the cycle and hardly depends on the energy storage strategy chosen.
  • the heat engine can be turned off when the vehicle is stopped and / or during decelerations.
  • the invention proposes to stop it also at other periods when the power at the wheel is low, that is to say during operations at stabilized speed.
  • the duration of these periods being of the order of 10 to 20 seconds, the energy storage capacity of a supercapacitor is particularly well suited.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to reduce fuel consumption, thanks to the use of a supercapacitor.
  • a supercapacitor makes it possible to recover less energy than a conventional battery. For example, for a 99100 cycle, the energy recovered represents approximately 70% of the energy recovered by a conventional battery.
  • the method according to the invention also consists in regulating the voltage across the static energy converter to keep it substantially constant and close to the maximum value admissible by the power semiconductors of the static energy converter.
  • This regulation of the voltage across the static energy converter makes it possible, by keeping it as high as possible, to reduce the current flowing in the electric machine and the power semiconductors.
  • the value used to carry out the regulation may be a reference value U ref equal to:
  • U ref MIN [(U ⁇ - ⁇ .l); MAX (U 2 ; (U 3 / k))]
  • Ui is the withstand voltage of power semiconductors
  • ⁇ .l is the overvoltage across the terminals of power semiconductors, I being the current flowing in the electric machine
  • U 2 is the difference between Ui and the maximum overvoltage at the terminals of the semiconductors
  • U 3 is the voltage across the electrical machine and k is a constant coefficient called the PWM (Pulse Width Modulation) coefficient.
  • This regulation can be further simplified by maintaining the voltage across the static energy converter at U 2 .
  • the invention also relates to a device for transmitting power to the wheels of a motor vehicle enabling this method to be implemented.
  • This device therefore comprises a heat engine and at least one electric machine, associated with a static energy converter and with energy supply and storage means, characterized in that the supply and storage means energy consist of a supercapacitor, the static energy converter associated with the electric machine being connected to the supercapacitor via a direct current / reversible direct current converter.
  • the energy stored in a supercapacitor corresponds to ⁇ A CV 2 where V is the voltage at the terminals of the supercapacitor, this makes it possible to make the best use of this energy reserve.
  • the transmission device according to the invention makes it possible, by appropriate regulation of the voltage across the terminals of the static energy converter, to use power semiconductors which are undersized compared to those which are necessary for an electric machine. running on a battery. This considerably reduces the cost of the static energy converter.
  • This direct current / direct current converter can in particular be of the “reversible chopper” type or even of the “two resonance converters” type.
  • the DC / DC converter is dimensioned as follows.
  • the power flows from the static energy converter to the supercapacitor.
  • the converter is dimensioned at 10 KW, so as to recover the deceleration powers which occur when the vehicle is used in town.
  • the power is transmitted from the supercapacitor to the static energy converter.
  • the converter is dimensioned at 2.5 KW to supply power to the wheels at stabilized speed, preferably for speeds less than or equal to around 30 km / hour.
  • FIG. 1 represents a power transmission device according to the invention, comprising an electric machine, a heat engine and a direct current / direct current converter of the reversible chopper type,
  • FIG. 2 shows a power transmission device according to the invention, comprising two electric machines, a motor thermal and a direct current / direct current converter comprising two resonant converters and
  • FIG. 3 is an algorithm giving an example of a thermal engine control strategy, as a function of the power required from the wheels and of the energy stored in the supercapacitor.
  • FIG. 1 therefore represents an embodiment of the transmission device according to the invention which comprises an electric machine 2 and a heat engine 1, the electric machine and the heat engine being connected by means of a clutch 3.
  • the machine electric 2 is connected to the wheels 4 of the vehicle, via a gearbox 5.
  • a static energy converter 6 is associated with the electric machine 2.
  • the DC power supplies 60 of the converter 6 are connected to a bus 7, the two lines of which bear the references 70 and 71.
  • capacitor 72 which provides a small amount of energy storage.
  • This capacitor essentially has a function of filtering the high frequency currents generated by the inverter.
  • the two bus lines 70 and 71 are linked together by a supercapacitor 8.
  • a medium range vehicle For a medium range vehicle, it has a capacity of typically 10 F and contains a maximum energy of around 50 kJ.
  • a direct current / direct current converter 9 is connected between the two lines of the bus 7.
  • the converter 9 is of the "reversible chopper" type with two transistors 900 and 901.
  • the method according to the invention will consist in recovering and storing the kinetic energy of the vehicle in the supercapacitor 8 and to be reused the energy stored to supply power to the wheels when the vehicle speed is stabilized, typically at a value less than or equal to 30 km / h, the thermal engine then being stopped for short periods.
  • the presence of the direct current / direct current converter 9 makes it possible to implement the variant of the method according to the invention, according to which the voltage across the terminals of the static energy converter 6 is regulated to keep it substantially constant and close to the maximum value. admissible by converter semiconductors 6.
  • Regulation means therefore act directly on the converter 9 to maintain the voltage U between the two bus lines at the desired maximum value U re f.
  • this value can be constant and correspond to the voltage U 2 , the value of which is equal to the difference between the value of the voltage Ui, withstand voltage of the semiconductors of the static converter 6, and the maximum overvoltage at the terminals of these same semiconductors.
  • Regulation can also be carried out by taking as a reference value a voltage between U 2 and another limit value defined by (Ui- ⁇ .l), that is to say by the difference between the value of the voltage Ui resistance of the semiconductors and the actual overvoltage at the terminals of the semiconductors. This regulation can also be carried out on the basis of a reference voltage corresponding to:
  • U ref MIN [(U ⁇ .l); MAX (U 2 ; (U 3 / k))] Where: Ui, ⁇ .l and U 2 are as defined above and U 3 is the voltage across the electrical machine and k is a constant coefficient called coefficient of MLI. This coefficient is determined by the operation of the inverter and its value is typically 0.76.
  • this converter 9 also makes it possible to vary the voltage across the terminals of the supercapacitor 8 in large proportions and therefore to make the best use of this energy reserve.
  • Maintaining the voltage across the static energy converter 6 at a relatively high value has consequences for the design of the semiconductors for the following reasons.
  • n is the number of turns of the electric machine
  • ⁇ is the magnetic flux in the machine
  • l is the current flowing in the machine.
  • FIG. 2 describes another embodiment of the power transmission device according to the invention which comprises a heat engine 10, two electric machines 20 and 30, as well as a direct current / direct current converter 90 .
  • the heat engine 10 is connected to a planetary gear 40 via a shaft 100.
  • the power generated by the heat engine is transmitted via the train 40, on the one hand directly to the wheels 4 via shafts 100 and 104 and another planetary gear 50 and on the other hand, the electric machine 20 via the shaft 102.
  • the first electric machine 20 is associated with a static energy converter 21, which is connected via its DC power supplies to a bus 22.
  • the second electric machine 30 is itself associated with a static energy converter 31 whose continuous supplies 310 are also connected to the bus 22, the two lines of which bear the references 220 and 221.
  • the second electric machine 30 is connected via a dog clutch 32 to the shaft 103 or to the shaft 104.
  • the shaft 103 is connected to the planetary gear 50, like the shafts 101 and 104.
  • the output shaft of the output train 50 is connected to the wheels 4 of the vehicle by the shaft 104.
  • one of the two electric machines 20 and 30 generally operates in generator mode, the other then operating in motor mode.
  • the second electric machine can be connected to the shaft 103 or to the shaft 104 by means of the dog clutch 32.
  • capacitor 222 which has the same function as the capacitor 72 described with reference to FIG. 1.
  • the two lines of bus 22 also supply a direct current / direct current converter 90, itself made up of two resonance converters 91 and 92.
  • a supercapacitor 80 is connected between the converters 91 and 92.
  • the converter 91 is capable of taking energy from the bus 22 to communicate it to the supercapacitor 80, while the converter 92 is capable of taking energy from the supercapacitor 80 to communicate it to the bus 22.
  • the converter 91 is typically dimensioned at 10 kW to recover the deceleration powers which take place in town.
  • the converter 92 is typically dimensioned at 2.5 kW to supply power to the wheels at a stabilized speed less than or equal to approximately 30 km / h.
  • the presence of the supercapacitor 80 makes it possible to recover and store the kinetic energy of the vehicle and to reuse it to provide power to the wheels when the speed of the vehicle is stabilized, the heat engine then being stopped. Furthermore, this variant of the transmission device according to the invention also makes it possible, thanks to the presence of the converter 90, to maintain the voltage at the terminals of the bus and therefore the static energy converters 21 and 31 substantially constant and close to the value maximum admissible by the power semiconductors of the static energy converter, thanks to an appropriate regulation.
  • FIG. 3 gives an example of a thermal engine control strategy, as a function of the power demanded from the wheels and of the energy stored in the supercapacitor. It is first of all necessary to determine the power requested from the wheels, PROUE, in particular by detecting the depressing of the accelerator pedal.
  • the vehicle does not operate at low power and the internal combustion engine ensures the propulsion of the vehicle.
  • the power of the traction chain is less than 3 kW, the vehicle operates at low power, and it is therefore possible to envisage using the energy stored in the supercapacitor.
  • the supercapacitor If the energy stored in the supercapacitor is less than this minimum value, the supercapacitor is not able to transmit sufficient power to the wheels and the heat engine operates normally.
  • the heat engine can be stopped.
  • the torque supplied by the heat engine is therefore zero, and the energy stored in the supercapacitor is used.
  • the power of the traction chain corresponds to the power supplied by the supercapacitor.
  • the energy E stored in the supercapacitor is then compared to a maximum value EM A X, to verify whether the supercapacitor is full or not. If the value E is greater than EM A X, the supercapacitor is full and the heat engine is running.

Abstract

L'invention concerne un procédé de transmission de puissance aux roues (4) d'un véhicule automobile comprenant un moteur thermique (10) et au moins une machine électrique (20, 30) associée à un convertisseur statique d'énergie (21, 31) et à des moyens d'alimentation et de stockage d'énergie, le procédé consistant à récupérer et à stocker l'énergie cinétique du véhicule dans des moyens d'alimentation et de stockage constitués par une supercapacité (80) et à réutiliser l'énergie stockée pour fournir de la puissance aux roues lorsque la vitesse du véhicule est stabilisée, le moteur thermique (10) étant alors arrêté.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE PUISSANCE POUR
UN VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN MOTEUR THERMIQUE
ET AU MOINS UNE MACHINE ELECTRIQUE .
L'invention concerne le domaine des véhicules automobiles dont la propulsion est assurée par un moteur thermique et au moins une machine électrique.
Lors des ralentissements du véhicule, son énergie cinétique est normalement perdue.
C'est pourquoi, on prévoit parfois des moyens pour récupérer cette énergie et la stocker en vue d'une utilisation ultérieure. Ceci permet de réduire la consommation globale de carburant.
Ainsi, une telle machine électrique est classiquement reliée à une batterie, destinée à fournir de l'énergie à cette machine électrique ou à stocker de l'énergie provenant de cette même machine.
Par ailleurs, on sait qu'un moteur thermique présente un mauvais rendement à des puissances faibles.
La consommation au ralenti d'un moteur thermique est donc importante.
C'est pourquoi, lorsqu'un véhicule hybride fonctionne au ralenti, le moteur thermique est généralement arrêté. La propulsion du véhicule est assurée par la machine électrique, la batterie étant alors la seule source d'énergie. Cependant, une batterie présente de nombreux inconvénients. Son coût est important par rapport au coût global du véhicule et sa durée de vie est relativement faible. Enfin, elle est lourde et encombrante.
L'invention a pour but de pallier les inconvénients liés à la présence d'une batterie, tout en permettant la récupération de l'énergie cinétique du véhicule et en évitant l'utilisation du moteur thermique à des puissances faibles. Ainsi, l'invention concerne un procédé de transmission de puissance aux roues d'un véhicule automobile, comprenant un moteur thermique et au moins une machine électrique associée à un convertisseur statique d'énergie et à des moyens d'alimentation et de stockage d'énergie, le procédé consistant à récupérer et à stocker l'énergie cinétique du véhicule dans des moyens d'alimentation et de stockage constitués par une supercapacité et à réutiliser l'énergie stockée pour fournir de la puissance aux roues lorsque la vitesse du véhicule est stabilisée, le moteur thermique étant alors arrêté.
La supercapacité est le seul moyen d'alimentation et de stockage d'énergie prévu dans le véhicule. En particulier, aucune batterie n'est prévue.
De façon préférée, la vitesse stabilisée à laquelle la puissance fournie aux roues provient de la supercapacité est inférieure ou égale à environ 50 km/h ou encore, inférieure ou égale à environ 30 km/h.
La supercapacité est typiquement d'environ 50 KJ pour un véhicule de gamme moyenne.
La puissance à transmettre aux roues est comprise entre 5 et 6 KW pour une vitesse stabilisée à environ 50 km/h et d'environ 3 KW pour une vitesse stabilisée à environ 30 km/h. A ces vitesses stabilisées, la présence de la supercapacité permet donc d'arrêter le moteur thermique pendant 10 à 20 secondes.
En effet, la consommation d'un moteur thermique (conso) est une fonction affine de la puissance délivrée par le moteur (Pmth), dans le cas où le moteur thermique fonctionne à son point de fonctionnement optimal, ce qui est généralement le cas pour des véhicules hybrides. Ainsi, lorsque le moteur est allumée
(1) conso = consoo + K . Pmth où : conso est la consommation instantanée du moteur thermique, exprimée en l/s consoo est la consommation du moteur au ralenti, lorsque la puissance délivrée est nulle ; c'est une constante exprimée en l/s qui ne dépend que du moteur thermique, K est une également une constante qui ne dépend que du moteur thermique et,
Pmth est la puissance délivrée par le moteur thermique, exprimée en kw. La consommation du moteur thermique est nulle lorsque le moteur thermique est éteint.
La consommation sur un cycle de mesure de consommation (par exemple le cycle européen 99100) est alors :
(2) Conso = consoo . Ton mth + K . Emth où : Conso est la consommation du moteur thermique sur le cycle considéré, exprimée en I, consoo est la consommation du moteur au ralenti, exprimé en l/s, Ton mth est le temps durant lequel le moteur thermique a été allumé au cours du cycle, exprimé en s, Emth est l'énergie du moteur thermique, exprimée en kJ.
Le véhicule disposant d'un moyen de stockage intermédiaire d'énergie, la puissance instantanée du moteur thermique n'est pas forcément égale à la puissance instantanée à la roue. Par contre, la mesure de la consommation du véhicule sur un cycle entier se fait à bilan énergétique moyen nul sur ce stockage d'énergie. Par conséquent :
Emth (kJ) = Energie roue (kJ) Il en résulte que l'équation (2) peut également s'écrire :
(3) Conso = consoo . Ton mth + K . Energie roue
Le but est de minimiser la consommation du moteur thermique. Or, consoo et K sont des constantes et Energie roue (kJ) est imposée par le cycle et ne dépend guère de la stratégie de stockage d'énergie choisie.
Il convient donc de minimiser Ton mth.
Comme cela est connu, on peut éteindre le moteur thermique lorsque le véhicule est arrêté et/ou lors des décélérations. L'invention propose de l'arrêter également aux autres périodes où la puissance à la roue est faible, c'est-à-dire lors des fonctionnements à vitesse stabilisée. La durée de ces périodes étant de l'ordre de 10 à 20 secondes, la capacité de stockage en énergie d'une supercapacité est particulièrement bien adaptée.
Le procédé selon l'invention permet donc de réduire la consommation de carburant, grâce à l'utilisation d'une supercapacité.
De façon générale, une supercapacité permet de récupérer moins d'énergie qu'une batterie classique. Par exemple, pour un cycle 99100, l'énergie récupérée représente environ 70% de l'énergie récupérée par une batterie classique.
Cependant, ceci n'est pas très pénalisant, surtout lors d'une utilisation du véhicule en ville où la vitesse est généralement inférieure à 50 km/h. Par ailleurs, une supercapacité comporte des avantages considérables par rapport à une batterie, en terme de coût, d'encombrement et de durée de vie.
De façon avantageuse, le procédé selon l'invention consiste également à réguler la tension aux bornes du convertisseur statique d'énergie pour la maintenir sensiblement constante et proche de la valeur maximale admissible par les semi-conducteurs de puissance du convertisseur statique d'énergie.
Cette régulation de la tension aux bornes du convertisseur statique d'énergie permet, en la maintenant la plus haute possible, de diminuer le courant circulant dans la machine électrique et les semi-conducteurs de puissance.
Le dimensionnement des semi-conducteurs et donc leur coût peuvent ainsi être réduits en conséquence.
En pratique, la valeur retenue pour effectuer la régulation peut-être une valeur de référence Uref égale à :
Uref = MIN [ (Uι-λ.l); MAX(U2 ; (U3/k)) ] Où : Ui est la tension de tenue des semi-conducteurs de puissance λ.l est la surtension aux bornes des semi-conducteurs de puissance, I étant le courant circulant dans la machine électrique,
U2 est la différence entre Ui et la surtension maximale aux bornes des semi-conducteurs,
U3 est la tension aux bornes de la machine électrique et k est un coefficient constant dénommé coefficient de MLI (Modulation de Largeur d'Impulsions) .
On peut également choisir d'effectuer la régulation entre deux valeurs limites, la première correspondant à U2 et la deuxième correspondant à (U λ.l).
Cette régulation peut encore être simplifiée en maintenant la tension aux bornes du convertisseur statique d'énergie à U2.
L'invention concerne également un dispositif de transmission de puissance aux roues d'un véhicule automobile permettant de mettre en œuvre ce procédé.
Ce dispositif comprend donc un moteur thermique et au moins une machine électrique, associée à un convertisseur statique d'énergie et à des moyens d'alimentation et de stockage d'énergie, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation et de stockage d'énergie sont constitués par une supercapacité, le convertisseur statique d'énergie associé à la machine électrique étant relié à la supercapacité par l'intermédiaire d'un convertisseur courant continu/courant continu réversible.
La présence de ce convertisseur courant continu/courant continu permet de maintenir la tension aux bornes du convertisseur statique d'énergie à une valeur sensiblement constante, tout en pouvant faire varier la tension aux bornes de la supercapacité dans de larges proportions.
L'énergie stockée dans une supercapacité correspond à ΛA CV2 où V est la tension aux bornes de la supercapacité, ceci permet d'exploiter au mieux cette réserve d'énergie. Ainsi, le dispositif de transmission selon l'invention permet, par une régulation appropriée de la tension aux bornes du convertisseur statique d'énergie, d'utiliser des semi-conducteurs de puissance sous dimensionnés par rapport à ceux qui sont nécessaires pour une machine électrique fonctionnant avec une batterie. Ceci permet de réduire considérablement le coût du convertisseur statique d'énergie.
Par ailleurs, il permet d'utiliser au mieux la capacité de stockage d'énergie de la supercapacité.
Ce convertisseur courant continu/courant continu peut notamment être du type «hacheur réversible » ou encore du type « deux convertisseurs à résonance ».
De façon générale, le convertisseur courant continu/courant continu est dimensionné de la façon suivante.
Lorsque l'énergie cinétique du véhicule est récupérée, la puissance transite depuis le convertisseur statique d'énergie vers la supercapacité. Le convertisseur est dimensionné à 10 KW, de façon à récupérer les puissances de décélération qui se produisent lors de l'utilisation du véhicule en ville.
Lorsque l'énergie stockée dans la supercapacité est transmise aux roues, le moteur thermique étant arrêté, la puissance est transmise depuis la supercapacité vers le convertisseur statique d'énergie. Dans ce mode électrique pur, le convertisseur est dimensionné à 2.5 KW pour fournir de la puissance aux roues en vitesse stabilisée, de préférence pour des vitesses inférieures ou égales à environ 30 km/heure.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 représente un dispositif de transmission de puissance selon l'invention, comportant une machine électrique, un moteur thermique et un convertisseur courant continu/courant continu du type hacheur réversible,
- la figure 2 représente un dispositif de transmission de puissance selon l'invention, comportant deux machines électriques, un moteur thermique et un convertisseur courant continu/courant continu comprenant deux convertisseurs à résonance et
- la figure 3 est un algorithme donnant un exemple de stratégie de commande du moteur thermique, en fonction de la puissance demandée aux roues et de l'énergie stockée dans la supercapacité.
La figure 1 représente donc un exemple de réalisation du dispositif de transmission selon l'invention qui comporte une machine électrique 2 et un moteur thermique 1, la machine électrique et le moteur thermique étant reliés par l'intermédiaire d'un embrayage 3. La machine électrique 2 est reliée aux roues 4 du véhicule, par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses 5.
Par ailleurs, un convertisseur statique d'énergie 6 est associé à la machine électrique 2.
Les alimentations continues 60 du convertisseur 6 sont reliées à un bus 7 dont les deux lignes portent les références 70 et 71.
Entre les deux lignes du bus, est connecté un condensateur 72 qui assure un petit stockage d'énergie.
Il a une capacité typiquement de 2000 μF et contient donc une énergie maximale de 300 J. Ce condensateur a essentiellement une fonction de filtrage des courants haute fréquence générés par l'onduleur.
Les deux lignes 70 et 71 du bus sont reliées entre elles par une supercapacité 8.
Pour un véhicule de gamme moyenne, elle a une capacité de typiquement 10 F et contient une énergie maximale d'environ 50 kJ.
Entre le condensateur 72 et la supercapacité 8, un convertisseur courant continu / courant continu 9 est relié entre les deux lignes du bus 7.
Dans l'exemple illustré à la figure 1, le convertisseur 9 est du type "hacheur réversible" avec deux transistors 900 et 901. Ainsi, le procédé selon l'invention va consister à récupérer et à stocker l'énergie cinétique du véhicule dans la supercapacité 8 et à réutiliser l'énergie stockée pour fournir de la puissance aux roues lorsque la vitesse du véhicule est stabilisée, typiquement à une valeur inférieure ou égale à 30 km/h, le moteur thermique étant alors arrêté pendant de courtes périodes.
Il permet donc de réduire la consommation de carburant en éteignant ponctuellement le moteur thermique, la puissance aux roues étant alors fournie par la supercapacité.
La présence du convertisseur courant continu / courant continu 9 permet de mettre en œuvre la variante du procédé selon l'invention, selon laquelle la tension aux bornes du convertisseur statique d'énergie 6 est régulée pour la maintenir sensiblement constante et proche de la valeur maximale admissible par les semi-conducteurs du convertisseur 6.
Des moyens de régulation agissent donc directement sur le convertisseur 9 pour maintenir la tension U entre les deux lignes de bus à la valeur maximale souhaitée Uref . Comme expliqué précédemment, cette valeur peut être constante et correspondre à la tension U2 dont la valeur est égale à la différence entre la valeur de la tension Ui, tension de tenue des semi-conducteurs du convertisseur statique 6, et la surtension maximale aux bornes de ces mêmes semi-conducteurs. La régulation peut également être effectuée en prenant comme valeur de référence une tension comprise entre U2 et une autre valeur limite définie par (U-i-λ.l), c'est-à-dire par la différence entre la valeur de la tension Ui de tenue des semi-conducteurs et la surtension réelle aux bornes des semi-conducteurs. Cette régulation peut également être réalisée sur la base d'une tension de référence correspondant à:
Uref = MIN [ (U λ.l); MAX(U2 ; (U3/k)) ] Où: Ui, λ.l et U2 sont tels que définis plus haut et U3 est la tension aux bornes de la machine électrique et k est un coefficient constant dénommé coefficient de MLI. Ce coefficient est déterminé par le fonctionnement de l'onduleur et sa valeur est typiquement de 0,76.
La présence de ce convertisseur 9 permet également de faire varier la tension aux bornes de la supercapacité 8 dans de larges proportions et donc d'exploiter au mieux cette réserve d'énergie.
Le fait de maintenir à une valeur relativement haute la tension aux bornes du convertisseur statique d'énergie 6 a des conséquences sur le dimensionnement des semi-conducteurs pour les raisons suivantes.
De façon générale, la relation entre la tension U3 aux bornes de la machine électrique et la tension U entre les deux lignes de bus est définie par:
U3 < kU, où k est le coefficient de MLI. Par ailleurs, la tension U3 aux bornes de la machine électrique est définie par: U3 = n.φ.ω où: n est le nombre de spires de la machine électrique φ est le flux magnétique dans la machine électrique et ω est le régime de la machine. Grâce aux moyens de régulation, la tension U3 aux bornes de la machine est maximisée, puisque la tension U aux bornes du convertisseur statique 6 est elle-même maximisée.
Donc, pour pouvoir atteindre le régime ω souhaité, il faut prévoir un produit n.φ maximal lors du calcul de la machine électrique.
En particulier, il faut augmenter le nombre n de spires, par rapport à une machine électrique qui fonctionnerait avec une batterie et sans moyen de régulation de la tension.
Or, le couple C de la machine électrique est égal à: C = n. φ.l Où: n est le nombre de spires de la machine électrique φ est le flux magnétique dans la machine et l est le courant circulant dans la machine. Ainsi, la machine électrique étant dimensionnée pour que le produit n. φ soit maximal, le couple C souhaité peut être atteint avec un courant I minimal.
Or, le courant I circulant dans la machine électrique circule également dans les semi-conducteurs de puissance de convertisseur statique d'énergie.
Ainsi, en maintenant à une valeur haute la tension U aux bornes du convertisseur statique 6, on peut diminuer le courant I circulant à la fois dans la machine électrique et dans le convertisseur statique d'énergie, grâce à un dimensionnement approprié de la machine électrique.
Le courant I circulant dans les semi-conducteurs de puissance étant relativement faible, le dimensionnement des semi-conducteurs peut être réduit en conséquence. Le coût des semi-conducteurs est alors diminué de façon radicale. On se réfère maintenant à la figure 2 qui décrit un autre mode de réalisation du dispositif de transmission de puissance selon l'invention qui comprend un moteur thermique 10, deux machines électriques 20 et 30, ainsi qu'un convertisseur courant continu / courant continu 90.
Le moteur thermique 10 est relié à un train épicycloïdal 40 par l'intermédiaire d'un arbre 100. La puissance générée par le moteur thermique est transmise par l'intermédiaire du train 40, d'une part directement aux roues 4 par l'intermédiaire des arbres 100 et 104 et d'un autre train épicycloïdal 50 et d'autre part, à la machine électrique 20 par l'intermédiaire de l'arbre 102. A la première machine électrique 20 est associé un convertisseur statique d'énergie 21, lequel est relié par l'intermédiaire de ses alimentations continues à un bus 22.
La deuxième machine électrique 30 est elle-même associée à un convertisseur statique d'énergie 31 dont les alimentations continues 310 sont également reliées au bus 22, dont les deux lignes portent les références 220 et 221. La deuxième machine électrique 30 est reliée par l'intermédiaire d'un crabot 32 à l'arbre 103 ou à l'arbre 104.
L'arbre 103 est relié au train épicycloïdal 50, comme les arbres 101 et 104. L'arbre de sortie du train de sortie 50 est relié aux roues 4 du véhicule par l'arbre 104.
Dans ce mode de réalisation, l'une des deux machines électriques 20 et 30 fonctionne généralement en mode générateur, l'autre fonctionnant alors en mode moteur.
Suivant les modes de fonctionnement, la deuxième machine électrique peut être reliée à l'arbre 103 ou à l'arbre 104 par l'intermédiaire du crabot 32.
Entre les deux lignes de bus est relié un condensateur 222 qui a la même fonction que le condensateur 72 décrit en référence à la figure 1.
Les deux lignes du bus 22 alimentent également un convertisseur courant continu / courant continu 90, lui-même constitué de deux convertisseurs à résonance 91 et 92.
Une supercapacité 80 est connectée entre les convertisseurs 91 et 92.
Le convertisseur 91 est capable de prélever de l'énergie sur le bus 22 pour la communiquer à la supercapacité 80, tandis que le convertisseur 92 est capable de prélever de l'énergie sur la supercapacité 80 pour la communiquer au bus 22.
Le convertisseur 91 est dimensionné typiquement à 10 kW pour récupérer les puissances de décélération qui ont lieu en ville. Le convertisseur 92 est typiquement dimensionné à 2,5 kW pour fournir la puissance aux roues à une vitesse stabilisée inférieure ou égale à environ 30 km/h.
Ainsi, la présence de la supercapacité 80 permet de récupérer et de stocker l'énergie cinétique du véhicule et de la réutiliser pour fournir de la puissance aux roues lorsque la vitesse du véhicule est stabilisée, le moteur thermique étant alors arrêté. Par ailleurs, cette variante du dispositif de transmission selon l'invention permet également, grâce à la présence du convertisseur 90, de maintenir la tension aux bornes du bus et donc des convertisseurs statiques d'énergie 21 et 31 sensiblement constante et proche de la valeur maximale admissible par les semi-conducteurs de puissance du convertisseur statique d'énergie, grâce à une régulation appropriée.
Des exemples de régulation mentionnés précédemment sont également applicables pour le dispositif de transmission selon la figure 2.
Comme expliqué plus haut, cette régulation permet de minimiser le coût des semi-conducteurs de puissance présents dans les convertisseurs statiques d'énergie 21 et 31.
On se réfère maintenant à la figure 3 qui donne un exemple de stratégie de commande du moteur thermique, en fonction de la puissance demandée aux roues et de l'énergie stockée dans la supercapacité. II convient tout d'abord de déterminer la puissance demandée aux roues, PROUE, notamment en détectant l'enfoncement de la pédale d'accélérateur.
Ceci permet de déterminer la puissance de la chaîne de traction, PCDT, en fonction du rendement. On compare ensuite la puissance de la chaîne de traction, PCDT, à la valeur de 3 kW correspondant à la puissance à transmettre aux roues pour une vitesse stabilisée à environ 30 km/h.
Si la puissance de la chaîne de traction est supérieure à 3 kW, le véhicule ne fonctionne pas à puissance faible et le moteur thermique assure la propulsion du véhicule.
Si au contraire, la puissance de la chaîne de traction est inférieure à 3 kW, le véhicule fonctionne à puissance faible, et on peut donc envisager de faire intervenir l'énergie stockée dans la supercapacité.
Il convient alors de déterminer si la puissance de la chaîne de traction est ou non positive. Si elle est positive, on compare l'énergie E stockée dans la supercapacité à une valeur minimale EMlN.
Si l'énergie stockée dans la supercapacité est inférieure à cette valeur minimale, la supercapacité n'est pas capable de transmettre une puissance suffisante aux roues et le moteur thermique fonctionne normalement.
Si, par contre elle, est supérieure à cette valeur minimale E IN, le moteur thermique peut être arrêté. Le couple fourni par le moteur thermique est donc nul, et on utilise l'énergie stockée dans la supercapacité. Dans ce cas, la puissance de la chaîne de traction correspond à la puissance fournie par la supercapacité.
Si la puissance de la chaîne de traction PCDT est négative, on compare alors l'énergie E stockée dans la supercapacité à une valeur maximale EMAX, pour vérifier si la supercapacité est pleine ou non. Si la valeur E est supérieure à EMAX, la supercapacité est pleine et le moteur thermique fonctionne.
Si cette valeur E est au contraire inférieure à EMAX, on peut encore stocker de l'énergie dans la supercapacité, le moteur thermique étant arrêté. Là encore, la puissance de la chaîne de traction correspond à la puissance échangée par la supercapacité, la puissance fournie par le moteur étant nulle.
Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de transmission de puissance aux roues (4) d'un véhicule automobile comprenant un moteur thermique (1, 10) et au moins une machine électrique (2; 20, 30) associée à un convertisseur statique d'énergie (6; 21 , 31) et à des moyens d'alimentation et de stockage d'énergie, le procédé consistant à récupérer et à stocker l'énergie cinétique du véhicule dans des moyens d'alimentation et de stockage constitués par une supercapacité (8, 80) et à réutiliser l'énergie stockée pour fournir de la puissance aux roues lorsque la vitesse du véhicule est stabilisée, le moteur thermique (1, 10) étant alors arrêté.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la vitesse stabilisée à laquelle la puissance fournie aux roues (4) provient de la supercapacité (8, 80) est inférieure ou égale à environ 50 km/h.
3. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la vitesse stabilisée à laquelle la puissance fournie aux roues (4) provient de la supercapacité (8, 80) est inférieure ou égale à environ 30 km/h.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, consistant également à réguler la tension aux bornes du convertisseur statique d'énergie (6; 21 , 31) pour la maintenir sensiblement constante et proche de la valeur maximale admissible par les semi-conducteurs de puissance du convertisseur statique d'énergie.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la tension aux bornes du convertisseur statique d'énergie (6; 21, 31) est maintenue à une valeur de référence UREF, égale à:
UREF = MIN [ (U λ.l); MAX(U2 ; (Us/k)) ] où: Ui est la tension de tenue des semi-conducteurs de puissance λ.l est la surtension aux bornes des semi-conducteurs de puissance, I étant le courant circulant dans la machine électrique,
U2 la différence entre Ui et la surtension maximale aux bornes des semi-conducteurs,
U3 est la tension aux bornes de la machine électrique et k est un coefficient constant, appelé coefficient de MLI.
6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la tension aux bornes du convertisseur statique d'énergie (6; 21 , 31) est maintenue entre deux valeurs limites, la première correspondant à U2 et la deuxième correspondant à (U-i-λ.l), où;
Ui est la tension de tenue des semi-conducteurs de puissance, λ.l est la surtension aux bornes des semi-conducteurs de puissance, I étant le courant circulant dans la machine électrique, et
U2 est la différence entre Ui et la surtension maximale aux bornes des semi-conducteurs.
7. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la régulation de la tension aux bornes du convertisseur statique d'énergie (6, 21, 31) consiste à maintenir cette tension à U2, c'est-à-dire la différence entre Ui, tension de tenue des semi-conducteurs de puissance, et la surtension maximale aux bornes des semi-conducteurs.
8. Dispositif de transmission de puissance aux roues (4) d'un véhicule automobile pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant un moteur thermique (1, 10) et au moins une machine électrique (2; 20, 30) associée à un convertisseur statique d'énergie (6; 21, 31) et à des moyens d'alimentation et de stockage d'énergie, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation et de stockage sont constitués par une supercapacité (8, 80), le convertisseur statique d'énergie associé à la machine électrique étant relié à la supercapacité par l'intermédiaire d'un convertisseur courant continu / courant continu réversible (9, 90).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le convertisseur courant continu / courant continu réversible est du type "hacheur réversible" (9), comprenant deux transistors (900, 901).
10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le convertisseur courant continu / courant continu réversible comprend deux convertisseurs à résonance (91 , 92), entre lesquels est reliée la supercapacité (80).
PCT/FR2003/002211 2002-07-11 2003-07-11 Procede et dispositif de transmission de puissance pour un vehicule hybride WO2004007228A2 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004520780A JP2005532777A (ja) 2002-07-11 2003-07-11 熱機関と少なくとも一つの電気機械とを含むモータビークル（自動車）のための動力伝達方法および装置
EP03753639A EP1542882A2 (fr) 2002-07-11 2003-07-11 Procede et dispositif de transmission de puissance pour un vehicule hybride
US10/521,089 US7533745B2 (en) 2002-07-11 2003-07-11 Power transmission method and device for a motor vehicle comprising a heat engine and at least one electric machine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0208749A FR2842144B1 (fr) 2002-07-11 2002-07-11 Procede et dispositif de transmission de puissance pour une vehicule automobile comprenant un moteur thermique et au moins une machine electrique
FR02/08749 2002-07-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2004007228A2 true WO2004007228A2 (fr) 2004-01-22
WO2004007228A3 WO2004007228A3 (fr) 2004-04-08

Family

ID=29763752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2003/002211 WO2004007228A2 (fr) 2002-07-11 2003-07-11 Procede et dispositif de transmission de puissance pour un vehicule hybride

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7533745B2 (fr)
EP (1) EP1542882A2 (fr)
JP (1) JP2005532777A (fr)
FR (1) FR2842144B1 (fr)
WO (1) WO2004007228A2 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8282044B2 (en) 2008-02-11 2012-10-09 Astrium Sas Actuator device for varying the attitude of a spacecraft

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2360588B1 (fr) * 2005-03-16 2017-10-04 III Holdings 12, LLC Transfert automatique de charge de travail vers un centre sur demande
FR2903048B1 (fr) * 2006-06-28 2009-04-10 Valeo Equip Electr Moteur Procede et dispositif micro-hybride pour vehicule automobile
US7984776B2 (en) * 2007-03-30 2011-07-26 The Regents Of The University Of Michigan Energy storage and control system for a vehicle electrified drivetrain
US8598852B2 (en) * 2008-11-12 2013-12-03 American Axle & Manufacturing, Inc. Cost effective configuration for supercapacitors for HEV
FR2938715B1 (fr) * 2008-11-17 2010-11-19 Valeo Equip Electr Moteur Alimentation electrique d'un ralentisseur electromagnetique dans un vehicule automobile
CZ2009286A3 (cs) * 2009-05-05 2010-06-30 Šula@Martin Zapojení napájecí soustavy vozidla a zpusob jejího rízení
WO2013070407A1 (fr) 2011-10-18 2013-05-16 Amt, Inc. Système de gestion d'énergie intégré hybride
CN106451713B (zh) * 2016-08-25 2019-04-16 深圳市金能弘盛能源科技有限公司 电机制动能量回收系统
US10760829B2 (en) 2017-12-15 2020-09-01 Midea Group Co., Ltd. Appliance with high capacity capacitor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5318142A (en) * 1992-11-05 1994-06-07 Ford Motor Company Hybrid drive system
US6116363A (en) * 1995-05-31 2000-09-12 Frank Transportation Technology, Llc Fuel consumption control for charge depletion hybrid electric vehicles
US6170587B1 (en) * 1997-04-18 2001-01-09 Transport Energy Systems Pty Ltd Hybrid propulsion system for road vehicles
US6376927B1 (en) * 2000-01-18 2002-04-23 Saturn Corporation Hybrid electric drive and control method therefor

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5067758A (en) * 1990-12-21 1991-11-26 Tong-Lung Metal Industry Co., Ltd. Lock handle assembly with limited angular movement
JP3534271B2 (ja) * 1995-04-20 2004-06-07 株式会社エクォス・リサーチ ハイブリッド車両
US5823281A (en) * 1995-05-25 1998-10-20 Kabushikikaisha Equos Reseach Hybrid vehicle
JP3256657B2 (ja) * 1996-04-10 2002-02-12 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
EP0901552A4 (fr) * 1996-05-29 2000-06-28 Geoffrey James Fortune Ensemble d'actionnement d'un loquet
JP3096447B2 (ja) * 1997-09-17 2000-10-10 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
WO1999021263A2 (fr) * 1997-10-21 1999-04-29 Stridsberg Innovation Ab Groupe motopropulseur hybride
JP3456624B2 (ja) * 1997-11-28 2003-10-14 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
JP3760053B2 (ja) * 1998-09-30 2006-03-29 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP3514142B2 (ja) * 1998-11-04 2004-03-31 日産自動車株式会社 車両制御装置
US6041630A (en) * 1999-03-12 2000-03-28 Shen; Mu-Lin Clutch mechanism for a lock
JP2001136735A (ja) * 1999-11-02 2001-05-18 Toyota Autom Loom Works Ltd 電力変換供給方法及び電力変換供給装置並びに車両
JP2002115573A (ja) * 2000-10-10 2002-04-19 Honda Motor Co Ltd ハイブリッド車両
US6573675B2 (en) * 2000-12-27 2003-06-03 Transportation Techniques Llc Method and apparatus for adaptive energy control of hybrid electric vehicle propulsion
EP1226995A1 (fr) * 2001-01-27 2002-07-31 Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company Génerateur thermo-électrique pour un véhicule
JP3876729B2 (ja) * 2001-03-08 2007-02-07 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 ハイブリッド型車両駆動制御装置、ハイブリッド型車両駆動装置の制御方法及びそのプログラム
US6608396B2 (en) * 2001-12-06 2003-08-19 General Motors Corporation Electrical motor power management system
JP4236084B2 (ja) * 2002-08-09 2009-03-11 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 ハイブリッド型車両駆動制御装置、ハイブリッド型車両駆動制御方法及びハイブリッド型車両駆動制御のプログラム
FR2847858B1 (fr) * 2002-11-29 2005-02-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de regulation electrique du dispositif de transmission de mouvement pour un vehicule automobile
US6941198B2 (en) * 2003-09-10 2005-09-06 Ford Motor Company Method for controlling activation of a power source of a hybrid electric vehicle
JP3797354B2 (ja) * 2003-09-30 2006-07-19 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法
JP3783710B2 (ja) * 2003-11-04 2006-06-07 日産自動車株式会社 車両用モータ制御装置および車両用モータ制御方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5318142A (en) * 1992-11-05 1994-06-07 Ford Motor Company Hybrid drive system
US6116363A (en) * 1995-05-31 2000-09-12 Frank Transportation Technology, Llc Fuel consumption control for charge depletion hybrid electric vehicles
US6170587B1 (en) * 1997-04-18 2001-01-09 Transport Energy Systems Pty Ltd Hybrid propulsion system for road vehicles
US6376927B1 (en) * 2000-01-18 2002-04-23 Saturn Corporation Hybrid electric drive and control method therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8282044B2 (en) 2008-02-11 2012-10-09 Astrium Sas Actuator device for varying the attitude of a spacecraft

Also Published As

Publication number Publication date
FR2842144A1 (fr) 2004-01-16
WO2004007228A3 (fr) 2004-04-08
FR2842144B1 (fr) 2005-01-28
EP1542882A2 (fr) 2005-06-22
US7533745B2 (en) 2009-05-19
US20060102396A1 (en) 2006-05-18
JP2005532777A (ja) 2005-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2032405B1 (fr) Systeme micro-hybride pour vehicule automobile incorporant un module de strategies de pilotage
FR3003705A1 (fr) Reseau de bord de vehicule automobile et son procede de gestion ainsi que des moyens d&#39;implementation du procede
FR2894735A1 (fr) Generateur-moteur synchrone a enroulement de champ
FR2989945A1 (fr) Reseau de bord de vehicule compose d&#39;au moins deux parties
EP0652835B1 (fr) Vehicule automobile a traction electrique
WO2011092389A1 (fr) Procede pour optimiser la recharge de la batterie d&#39;un vehicule hybride
EP2244900A2 (fr) Procede de couplage d&#39;une machine electrique de traction sur un vehicule hybride et vehicule hybride pour la mise en oeuvre du procede
FR2953772A1 (fr) Procede de pilotage d&#39;un dispositif de motorisation de vehicule hybride, et dispositif associe
FR2994546A1 (fr) Procede de limitation de couple d&#39;une machine electrique de vehicule hybride comportant un systeme de controle de vitesse
FR2856109A1 (fr) Systeme de commande de puissance pour un vehicule sur lequel est monte un moteur avec turbocompresseur
FR2934331A1 (fr) Procede et dispositif de controle du temps de demarrage d&#39;un moteur thermique d&#39;un vehicule.
WO2004007228A2 (fr) Procede et dispositif de transmission de puissance pour un vehicule hybride
EP2146856A2 (fr) Systeme d&#39;echange d&#39;energie electrique, en particulier pour un vehicule hybride
WO2004103756A1 (fr) Groupe motopropulseur d&#39;un vehicule automobile et procede de commande d&#39;un tel groupe motopropulseur
FR2981625A1 (fr) Procede de gestion de l&#39;alimentation en energie electrique du reseau de bord d&#39;un vehicule automobile hybride
EP3484736B1 (fr) Procédé de commande des organes d&#39;une transmission hybride pour véhicule automobile
FR3078204A1 (fr) Gestion de l’energie electrique dans un vehicule automobile hybride
FR2900516A1 (fr) Procede d&#39;optimisation de la generation electrique dans un vehicule
EP1174304A1 (fr) Dispositif de transmission électronique de couple sans batterie de puissance
EP3750377B1 (fr) Procédé de contrôle de l&#39;alimentation de moyens de chauffage électrique d&#39;un système, en fonction de la puissance électrique disponible et des besoins
FR2965309A1 (fr) Procede de gestion de l&#39;arret et du redemarrage automatique d&#39;un moteur thermique de vehicule automobile et vehicule automobile correspondant
FR2801253A1 (fr) Procede de recuperation d&#39;energie sur un vehicule en deceleration
FR3099115A1 (fr) Procédé de commande, lors des passages de vitesses, des réseaux d’alimentation électrique d’un véhicule hybride équipé d’une boite de vitesse robotisée.
FR2938987A1 (fr) Procede de limitation de courant d&#39;excitation maximum dans un systeme alterno-demarreur
FR2928503A1 (fr) Vehicule automobile et procede d&#39;alimentation d&#39;une machine electrique tournante reversible.

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003753639

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004520780

Country of ref document: JP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2003753639

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2006102396

Country of ref document: US

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10521089

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10521089

Country of ref document: US