WO2010097554A1 - Dispositif et procédé de gestion optimisée de l'énergie électrique d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride - Google Patents

Dispositif et procédé de gestion optimisée de l'énergie électrique d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride Download PDF

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WO2010097554A1
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vehicle
charge
state
distance
soc
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PCT/FR2010/050332
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Denis Porcellato
Frédéric LARGE
Eric Gimet
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Peugeot Citroën Automobiles SA
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • 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
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    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
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    • H—ELECTRICITY
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • a battery The aging of a battery is materialized by the gradual loss of its performance in terms of stored electrical energy and available power. It follows that a battery must be oversized at the beginning of life so that it can always meet the specifications in terms of energy and end-of-life power. However, a battery is an expensive component that must be dimensioned as accurately as possible according to the specifications. vehicle loads, to minimize the impact of its cost, a key criterion in the successful introduction of Hybrid and Electric vehicles.
  • the method described however only partially satisfies the optimization needs that are felt. Indeed, it is clear that the need to use a second battery has disadvantages: bulk, weight, extra cost, etc.
  • the partial discharge can be obtained only by supplying ventilation units (motor-fan), which certainly allows a cooling of the battery, but is by a loss of electrical energy since the partial discharge of the battery is used only for this purpose.
  • the invention aims to overcome the disadvantages of the devices of the prior art, some of which have just been recalled.
  • the object of the invention is to provide a device and a method for optimized management of the electrical energy supplied by a battery embedded in a hybrid vehicle, more generally a source of electrochemical energy storage, supplied to a hybrid traction system. .
  • the provisions of the invention allow said storage source to be below a predetermined state of charge threshold when the vehicle is stopped for a long time, which will be referred to below " parking mode ", so as to reduce its aging.
  • the contribution of the electric motor is increased at the end of the journey, that is to say before the parking mode is reached, so that the battery is found in below the threshold in this mode.
  • the device for implementing the method according to the invention comprises means for informing the vehicle, more precisely automatic data processing devices, for example of the type of digital computers, which are generally provided with vehicles of modern design, indicating that there is only a predetermined distance x remaining until the final destination where it will be in parking mode.
  • the computer that manages the hybrid traction system of the vehicle uses two algorithms or control laws:
  • the computer that manages the hybrid drivetrain of the vehicle implements a first algorithm, called "normal", which differs in nothing, a priori, of an algorithm of the Known Art, -
  • a first algorithm called "normal”
  • the computer that manages the hybrid drivetrain of the vehicle uses a second algorithm, said specific end of course, algorithm that fits the respective contributions of the electric motor and the engine, so that at the end of the journey, the state of charge of the battery is brought below a predetermined state of charge when switching to parking mode.
  • the vehicle information means are associated with learning means storing in memory means, as and when measurements are made by the vehicle, data relating to the locations or positions of the vehicle. usual parking of this vehicle.
  • the device and method according to the invention can be broken down according to several practical embodiments, depending on the configuration of the systems already present on the vehicle (navigation system, GPS, types of calculators or supervisors, etc.), in particular according to the following four main modes:
  • the GPS position measuring system can be used for any external device that can connect to the vehicle information network, such as the one present on some connected mobile phones. always for example, by a connection of type called "bluetooth".
  • This information is communicated to the hybrid traction control computer, when approaching a destination listed in this computer as having a setting in frequent parking mode. It is also necessary, as previously, to provide in the device of the invention a learning system which stores the positions where the vehicle is frequently put in parking mode. This information can also, as before, be supplemented by a time information to differentiate the parking places during the week and those of the weekend.
  • the invention has many advantages.
  • the subject of the invention is also a device for managing the state of charge of an electrochemical storage source whose memory means consist of tables with two sets of inputs, a first series of entries representing the coordinates geographical locations of the final destinations reached by the vehicle and a second series of entries representing the corresponding downtime of setting vehicle parking mode, and comprising, when a vehicle reaches a final destination listed in the table to two sets of inputs, means for updating this table by replacing the downtime in parking mode previously recorded by a new downtime calculated by the means of calculating downtime at the final destinations reached by the vehicle.
  • the subject of the invention is also a device for managing the state of charge of an electrochemical storage source which comprises, when the vehicle does not stop at the final destination, means for detecting an overrun by a distance equal to a second predetermined distance from the final destination and for acting on the control means of the hybrid power train to apply again the first so-called normal control law from the overrun detection.
  • the subject of the invention is also a device for managing the state of charge of an electrochemical storage source for which the electrochemical storage source is a lithium-ion, nickel-zinc or nickel-metal hydride type battery.
  • Another subject of the invention is a method which, when the vehicle does not stop at the final destination, comprises an overtaking detection step of a distance equal to a second predetermined distance from the final destination and a step of action on the control means of the hybrid traction system to apply again the first so-called normal control law from the detection of overtaking
  • FIG. 1 schematically illustrates an exemplary optimized management device 1 of such a battery BAT according to a preferred embodiment of the invention.
  • the hybrid traction train supervisor 10 controls, on the one hand, a thermal engine control unit 12, and, on the other hand, an electric motor control unit 14. The latter controls the electric motor MTE. via an inverter 13 powered by the battery BAT.
  • the navigation system 16 comprises a navigation system itself 160 usually comprising a computer and a display device (not shown) and a position measuring device 161 of the GPS type.
  • a torque setpoint C 2 for the electric motor MTE the sum of Ci and C 2 being equal at all times to C.
  • the contribution of the mechanical contribution to the traction of the vehicle VH of the electric motor MTE depends on the state of BAT battery charge and temperature. For example, when the battery ⁇ > A7 is at SOC charge state levels close to a permitted low limit, the contribution of the thermal engine MTH remains preponderant.
  • the control law develops a management algorithm acting in such a way that the state of charge SOC of the battery BAT remains close to a predetermined charge state setpoint value that will be described as normal and that one denominate
  • this control law is called “normal control law” with respect to a “specific control law” which increases the contribution of the electric motor MTE with respect to the so-called “normal” control law in order to to lower the SOC state of charge so that the battery BAT reaches, instead of setting parking mode of the vehicle VH, a value lower than a predetermined threshold which will be called hereinafter parking threshold “SeuilPark” (extended parking status for the safe storage of the battery BAT).
  • the "specific” control law is therefore associated with an additional constraint, with respect to the "normal” control law, imposed by the threshold value SeuilPark.
  • the hybrid traction chain supervisor 10 increments a counter (not specifically shown in FIG. 1) which calculates at all times the distance traveled Y from the position D to F.
  • the hybrid traction train supervisor 10 begins to apply the so-called "specific" control law, in accordance with one of the essential characteristics of the 'invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a typical evolution of the charge state SOC (ordinate axis) of the battery BAT as a function of the distance (abscissa axis) separating the vehicle VH from a final destination of geographical coordinates P (FIG. variables X and Y respectively).
  • the normal control law is applied and the charge state setpoint is equal to SOC mn ⁇ rmaie-
  • the specific control law is applied and the state of charge setpoint is equal to SOC msp ec ⁇ f ⁇ que-
  • FIG. 3 is a logic diagram 2 illustrating the phases and steps of the method in the practical example which has just been described:
  • the memory means 34 receive the information geographical coordinates issued by the GPS system referenced GPS in Figure 5 (for example the system 161 of Figure 1).
  • the memory means 34 are connected to a first database 35 recording the last known position. This database is itself connected to the first memory means 31. the data recorded in these memory means 31 are transmitted on the one hand to a second database recording the position of the vehicle VH and the hour, and on the other hand to a third comparator 37 which determines whether the engine is started. If the result of the comparison is positive (branch [YES]), a calculation unit 36 is actuated.
  • the results of the calculations are transmitted to a module 38 which compares them with existing lists of downtime and vehicle position corresponding to these stops, updates these lists and writes the results of these operations in tables, particularly in a third database 39 recording downtime.
  • a module 38 which compares them with existing lists of downtime and vehicle position corresponding to these stops, updates these lists and writes the results of these operations in tables, particularly in a third database 39 recording downtime.
  • the result of the comparison performed by the comparator 37 is negative (branch [NO])
  • iterative loopback is performed on its input and a new comparison is made.

Abstract

L'invention concerne un dispositif de gestion de l'état de charge de la batterie d'un véhicule (SOC i ) comprenant une chaîne de traction hybride, des moyens de mesure de l'état de charge de la batterie et des moyens de commande de la chaîne de traction hybride selon une première loi de commande dite normale imposant une première valeur de consigne de l'état de charge (SOC mnormale ). Le dispositif comprend des moyens d'acquisition de coordonnées géographiques de destinations finales (position F) pour lesquelles le véhicule est mis en mode parking, des moyens de calcul de la distance séparant le véhicule de la destination finale, des moyens agissant sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride lorsque cette distance devient inférieure à un éloignement déterminé (d) pour appliquer une seconde loi de commande dite spécifique imposant une décroissance de l'état de charge pour qu'il atteigne une valeur d'état de charge inférieure à une deuxième valeur de consigne (SOC mspécifique ), inférieure à la première valeur de consigne (SOC mnormale ). Le dispositif comprend également des moyens d'apprentissage pour la mémorisation des positions (F) de mise en mode parking. L'invention concerne également un procédé de gestion de l'état de charge mettant.

Description

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE GESTION OPTIMISÉE DE L'ÉNERGIE
ÉLECTRIQUE D'UNE SOURCE DE STOCKAGE ÉLECTROCHIMIQUE
EMBARQUÉE DANS UN VÉHICULE HYBRIDE
L'invention concerne un dispositif et un procédé de gestion optimisée de l'énergie électrique d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride, de façon plus précise du niveau de charge d'une telle source. Dans le cadre de l'invention, on entend par "source de stockage électrochimique" tous types de batteries, en particulier des batteries lithium-ion (Li-ion), nickel-métal hydrure (NiMH), nickel-zinc (Ni-Zn), etc., ainsi que des organes du type connu sous l'appellation "super-condensateurs". Dans ce qui suit, sans restreindre en quoi que ce soit la portée de l'invention, le terme "batterie" sera utilisé pour simplifier la description.
L'invention s'applique plus particulièrement aux véhicules à chaîne de traction hybride, par exemple de type classique connu sous l'appellation anglo- saxonne "FuII Hybrid", de type hybride rechargeable connu sous l'appellation anglo-saxonne "Plug-in Hybrid", etc. Dans ce cadre d'application, il est bien connu que l'un des challenges actuels concernant les batteries mettant en œuvre une technologie de stockage électrochimiques est qu'elles puissent durer toute la durée de vie du véhicule, généralement entre 10 et 15 ans.
Deux types principaux de vieillissement rentrent en ligne de compte : - Le vieillissement du fait de son utilisation ; et
- Le vieillissement dit calendaire, car une batterie vieillit même si on ne l'utilise pas).
Le vieillissement d'une batterie se concrétise par la perte progressive de ses performances en termes d'énergie électrique stockée et de puissance disponible. Il s'ensuit qu'une batterie doit être surdimensionnée en début de vie pour qu'elle puisse toujours répondre aux spécifications en termes d'énergie et de puissance en fin de vie. Or, une batterie est un composant coûteux qui doit être dimensionnée au plus juste en fonction du cahier des charges du véhicule, pour minimiser l'impact de son coût, critère de premier plan dans la réussite de la mise sur le marché des véhicules Hybrides et Electriques.
Les deux paramètres principaux qui influent sa durée de vie sont l'état de charge et la température d'une batterie. Par exemple, plus la température de stockage d'une batterie ou d'utilisation est basse, plus longue est sa durée de vie. De même, plus l'état de charge de stockage ou d'utilisation est bas, plus longue est la durée de vie.
Le vieillissement calendaire est un paramètre loin d'être négligeable. En effet, typiquement, un véhicule se trouve en mode dit "parking" (stationnement dans un garage, véhicule à l'arrêt prolongé, etc.) 95% du temps. Il s'ensuit que certaines technologies sont d'ailleurs davantage limitées par le vieillissement calendaire que par le vieillissement découlant de leur utilisation. D'autre part, on peut considérer que le vieillissement en mode dit
"cyclage" est assimilable à un vieillissement calendaire, car l'effet du courant électrique se traduit par une élévation de température plus ou moins grande en fonction de l'intensité de ce courant.
Par conséquent, pour améliorer la durée de vie d'un véhicule à chaîne de traction hybride :
1 .- il faut s'efforcer d'obtenir une température de stockage ou d'utilisation la plus basse possible, par exemple en ayant recours à un système de ventilation ou de climatisation efficace ; et
2.- il faut abaisser, ce autant que possible, l'état de charge de la batterie pour atteindre le niveau le plus bas compatible avec l'application.
La durée de vie d'une source de stockage électrochimique dépend donc de l'état de sa charge et de la température à laquelle elle est stockée et utilisée. Pour fixer les idées, une batterie Lithium couramment disponible dans le commerce est donnée pour les durées de vie calendaire typiques suivantes en fonction de l'état de charge :
- de 18 ans pour un stockage à un état de charge de 50% et une température de 25°C, et - de 2,6 ans pour un stockage à un état de charge de 100% et une température de 25°C.
On constate une dégradation très importante de la durée de vie de cette batterie lorsque l'état de charge moyen passe de 50 à 100%, ce à température égale. De même, on constaterait une dégradation de cette durée de vie importante si la température moyenne de fonctionnement passe de 25 0C à 600C, et naturellement encore plus importante si ces deux facteurs adverses se combinent (haute température et état de charge élevé).
Pour tenter d'améliorer la tenue dans le temps des batteries embarquées dans les véhicules hybrides, il serait possible de décharger la source de stockage lorsque le véhicule est en mode parking, du moins en stationnement prolongé. On peut, par exemple alimenter des organes consommateurs d'énergie électrique, par exemple une ventilation, une climatisation. A titre d'exemple, dans l'Art Connu, un dispositif et un procédé de ce type sont décrits dans la demande de brevet FR 2 891 774 A1 (RENAULT). Cette demande de brevet enseigne un dispositif de gestion d'une batterie embarquée de type Lithium-ion, dans un véhicule comprenant un détecteur de charge de cette batterie et un moyen de décharge partielle de la batterie pour que son état de charge descende à un seuil préétabli. En outre, dans un mode de réalisation, la décharge partielle est obtenue en transférant une partie de la charge de la batterie vers une seconde batterie, de type plomb-acide.
Le procédé décrit ne répond cependant qu'imparfaitement aux besoins d'optimisation qui se font sentir. En effet, il est clair que la nécessité d'utiliser une seconde batterie présente des inconvénients : encombrement, poids, surcoût, etc. D'autre part, dans une autre variante enseignée, toujours lors d'un stationnement prolongé, la décharge partielle peut être obtenue uniquement en alimentant des organes de ventilation (moto-ventilateur), qui certes permet un refroidissement de la batterie, mais se solde par une perte d'énergie électrique puisque la décharge partielle de la batterie n'est utilisée qu'à cette fin.
L'invention vise à pallier les inconvénients des dispositifs de l'art connu, et dont certains viennent d'être rappelés. L'invention se fixe pour but un dispositif et un procédé de gestion optimisée de l'énergie électrique fournie par une batterie embarquée dans un véhicule hybride, de façon plus générale une source de stockage d'énergie électrochimique, fournie à une chaîne de traction hybride. Les dispositions propres à l'invention permettent à ladite source de stockage de se trouver en dessous d'un seuil d'état de charge prédéterminé lorsque le véhicule est à l'arrêt pour une longue période, que l'on dénommera ci-après "mode parking", de façon à réduire son vieillissement.
Pour ce faire, selon une première caractéristique importante du procédé de l'invention, on augmente la contribution du moteur électrique en fin de parcours, c'est-à-dire avant que le mode parking soit atteint, afin que la batterie se retrouve en dessous du seuil dans ce mode. Le dispositif de mise en œuvre du procédé selon l'invention comprend des moyens d'information du véhicule, de façon plus précise des organes de traitement automatiques de données, par exemple de type calculateurs numériques, dont sont pourvus généralement les véhicules de conception moderne, lui indiquant qu'il ne reste plus qu'une distance x prédéterminée jusqu'à la destination finale où il se trouvera en mode parking.
De façon plus précise, le calculateur qui gère la chaîne de traction hybride du véhicule utilise deux algorithmes ou lois de commande :
- En dehors du trajet d'approche de la destination finale, à laquelle le véhicule est mis en mode parking, le calculateur qui gère la chaîne de traction hybride du véhicule met en œuvre un premier algorithme, dit "normal", qui ne diffère en rien, a priori, d'un algorithme de l'Art Connu, - Dès que le calculateur qui gère la chaîne de traction hybride du véhicule est informé que celui-ci se trouve à une distance prédéterminée de l'endroit où il va être mis en mode parking ou, pour le moins, qu'il existe une probabilité importante qu'il soit mis dans ce mode parking à cet endroit, il utilise un deuxième algorithme, dit spécifique à la fin de parcours, algorithme qui adapte les contributions respectives du moteur électrique et du moteur thermique, de façon à ce qu'en fin de parcours, l'état de charge de la batterie soit ramenée en dessous d'un seuil d'état de charge prédéterminé lors de la mise en mode parking.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens d'information du véhicule comprennent un dispositif de navigation embarqué comprenant un système de géolocalisation par satellites du type dit "GPS" (pour "Global Positioning System"). D'autres systèmes sont naturellement utilisables. Par exemple, dans l'avenir, lorsqu'il sera opérationnel, le système européen "GALILEO" pourra être utilisable en lieu et place du système "GPS".
Dans un mode de réalisation préféré également, les moyens d'information du véhicule sont associés à des moyens d'apprentissage stockant dans des moyens de mémoire, au fur et à mesures des parcours effectués par le véhicule, des données relatives aux lieux ou positions de parking habituels de ce véhicule.
L'invention suppose naturellement que l'on dispose d'un dispositif mesurant l'état de charge de la batterie, mais un tel dispositif est bien connu de l'Homme de Métier, et il est inutile de le décrire plus avant.
Le dispositif et le procédé selon l'invention peuvent être déclinés selon plusieurs modes de réalisation pratiques, en fonction de la configuration des systèmes déjà présents sur le véhicule (système de navigation, GPS, types de calculateurs ou superviseurs, etc.), notamment selon les quatre modes principaux suivants :
- Pour les véhicules disposant d'un système de navigation intégré, on peut utiliser l'information de ce dispositif quand la destination est renseignée, généralement pour les parcours non connus par l'utilisateur. - Pour les véhicules disposant d'un système de navigation intégré, mais dont le parcours n'est pas renseigné car connu par l'utilisateur, on peut utiliser le système de mesure de position GPS qui lui est associé lors de l'approche d'une destination répertoriée dans le calculateur comme présentant une mise en mode parking fréquente. Il est alors nécessaire de prévoir dans le dispositif de l'invention un système d'apprentissage qui stocke les positions géographiques des lieux où le véhicule est fréquemment mis en mode parking. Cette information peut être complétée par une information de temps afin de différencier des lieux de parking de natures différentes, par exemple les lieux de parking durant la semaine et ceux du week-end. - Pour les véhicules ne disposant pas d'un système de navigation, on peut utiliser le système de mesure de position GPS de tout dispositif externe pouvant se connecter au réseau d'information du véhicule, comme par exemple celui présent sur certains téléphones portables connectés, toujours par exemple, par une liaison de type dit "bluetooth". Cette information est communiquée au calculateur de commande de chaîne de traction hybride, lors de l'approche d'une destination répertoriée dans ce calculateur comme présentant une mise en mode parking fréquente. Il est également nécessaire, comme précédemment, de prévoir dans le dispositif de l'invention un système d'apprentissage qui stocke les positions où le véhicule est mis fréquemment en mode parking. Cette information peut également, comme précédemment, être complétée par une information de temps afin de différencier les lieux de parking durant la semaine et ceux du week-end.
.- Enfin, pour les véhicules qui ne disposent ni d'un système de navigation, ni d'un GPS intégré ou de la possibilité de se connecter à un système externe, le système d'apprentissage peut être basé sur un apprentissage kilométrique. Dans ce cas, il est nécessaire de prendre en compte le jour de la semaine afin d'obtenir au moins une différenciation entre des trajets dits de « travail » et des trajets « Week-End » et les moments correspondants de la journée, ce dans le but de gérer les lieux de mise en mode parking chaque jour en fonction de l'heure, à savoir des « lieux de travail » ou des « lieux de domicile » respectivement.
L'invention présente de nombreux avantages.
Elle permet notamment de maintenir le plus longtemps possible la batterie à son meilleur état de fonctionnement :
Elle permet de maintenir les performances dynamiques d'un véhicule à chaîne de traction Hybride à un niveau très élevé et à un faible niveau de consommation en carburant, ce tout au long de la vie de ce véhicule. Cette caractéristique permet un moindre surdimensionnement de la batterie, tout en permettant à un véhicule donné de répondre au cahier des charges pour lequel il a été conçu pendant toute sa durée de vie
(généralement comprise entre 10 et 15 ans, comme il a été indiqué), ce qui a un impact direct sur le coût de la batterie.
L'invention a donc pour objet principal un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride, le véhicule hybride comprenant une chaîne de traction hybride comprenant un moteur thermique et un moteur électrique, des moyens de mesure de l'état de charge de la source de stockage électrochimique, et des moyens de commande de la chaîne de traction hybride selon une première loi de commande dite normale imposant une première valeur de consigne de l'état de charge, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'acquisition de coordonnées géographiques d'au moins une destination dite finale pour laquelle le véhicule sera mis en mode dit de parking pendant une durée de temps prédéterminée, des moyens de calcul de la distance séparant une position instantanée de roulage du véhicule de la destination finale, des moyens comparant cette distance à une première valeur d'éloignement prédéterminée et agissant sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride lorsque la distance devient inférieure à cette première valeur d'éloignement pour appliquer une seconde loi de commande dite spécifique imposant une décroissance de l'état de charge pour qu'il atteigne une valeur d'état de charge inférieure à une deuxième valeur de consigne de l'état de charge inférieure à la première valeur de consigne. L'invention a encore pour objet un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique pour un véhicule comprenant un système de navigation délivrant des données relatives à l'itinéraire suivi et des moyens de calcul de la distance séparant une position instantanée de roulage du véhicule de la destination finale à partir de données d'itinéraire emprunté avec une probabilité prédéterminée par le véhicule délivrées par le système de navigation. L'invention a encore pour objet un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique dont le système de navigation est un système embarqué de géolocalisation renseigné de type dit
"GPS" associé à des capteurs de type proprioceptif fournissant les coordonnées géographiques de la position instantanée du véhicule.
L'invention a encore pour objet un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique dont le système de navigation est un système de géolocalisation renseigné déporté de type dit appareil nomade connecté aux moyens de commande de la chaîne de traction hybride.
L'invention a encore pour objet un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique comprenant des moyens de calculs pour déterminer la distance séparant le véhicule d'une destination finale pour laquelle le véhicule sera mis en mode parking en fonction d'une heure de départ de ce véhicule, d'une distance déjà parcourue par le véhicule depuis le précédent lieu de parking et de triplets de données historiques représentant des créneaux horaires, des temps de parking et des distances jusqu'aux prochains lieux de parking, et en ce qu'il comprend des moyens de mémoire pour stocker ces triplets de données L'invention a encore pour objet un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique comprenant des moyens d'apprentissage stockant dans des moyens de mémoire des coordonnées géographiques de destinations finales successives pour lesquelles le véhicule est mis dans le mode dit parking, pendant une durée de temps prédéterminée, un système de navigation non renseigné comprenant un système de géolocalisation de type dit "GPS" fournissant les coordonnées géographiques instantanées, et des moyens de calcul de la distance à vol d'oiseau séparant la position instantanée de roulage du véhicule de la destination finale, à partir des coordonnées géographiques d'une destination finale proche de cette position instantanée et répertoriée dans les moyens de mémoire de stockage des coordonnées des destinations finales, ces moyens de calcul agissant sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride lorsque la distance à vol d'oiseau devient inférieure la première valeur d'éloignement de façon à appliquer la seconde loi de commande dite spécifique.
L'invention a encore pour objet un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique dont le système de navigation non renseigné comprend un appareil nomade connecté aux moyens de commande de chaîne de traction hybride de type téléphone portable comprenant un système de type dit "GPS".
L'invention a encore pour objet un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique dont les moyens d'apprentissage comprennent des moyens pour délivrer des données d'horodatage associées aux coordonnées instantanées de position du véhicule et qui comprend des moyens de calcul des temps d'arrêt aux destinations finales, des moyens, lorsque le véhicule atteint une destination finale, pour rechercher dans les moyens de mémoire stockant les coordonnées géographiques des destinations finales successives atteintes par le véhicule la présence des coordonnées géographiques de cette destination finale et des moyens, en cas d'absence, pour écrire dans ces moyens de mémoire des données représentant les coordonnées géographiques de cette destination finale et le temps d'arrêt du véhicule à cette destination. L'invention a encore pour objet un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique dont les moyens de mémoire sont constitués par des tables à deux séries d'entrées, une première série d'entrées représentant les coordonnées géographiques des destinations finales atteintes par le véhicule et une seconde série d'entrées représentant les temps d'arrêt correspondants de mise en mode parking du véhicule, et comprenant, lorsqu'un véhicule atteint une destination finale répertoriée dans la table à deux séries d'entrées, des moyens pour mettre à jour cette table en remplaçant le temps d'arrêt en mode parking précédemment enregistré par un nouveau temps d'arrêt calculé par les moyens de calcul de temps d'arrêt aux destinations finales atteinte par le véhicule.
L'invention a encore pour objet un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique qui comprend, lorsque le véhicule ne s'arrête pas à la destination finale, des moyens pour détecter un dépassement d'une distance égale à un deuxième éloignement prédéterminé de la destination finale et pour agir sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride pour appliquer de nouveau la première loi de commande dite normale à partir de la détection de dépassement.
L'invention a encore pour objet un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique pour lequel un état de charge prédéterminée SOCpark étant associé aux destinations finales pour lesquelles le véhicule est mis en mode dit de parking, des premier et second états de charge sont définis égaux à [SOCpark + z] et [SOCpark- y], respectivement, avec z et y des valeurs choisies de manière à ce que ces premier et second états de charge soient compris entre des états de charges extrêmes prédéterminés, maximum et minimum respectivement, et comprenant des moyens de comparaison de la valeur instantanée de l'état de charge à ces premier et second états de charge et pour agir sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride de façon à appliquer la loi de commande dite spécifique lorsque la distance séparant la position instantanée de roulage du véhicule de la destination finale est inférieure à la première valeur d'éloignement prédéterminée et que les moyens de comparaisons établissent que l'état de charge est supérieur à l'état de charge [SOCpark + z], et à appliquer de nouveau la loi dite normale si les moyens de comparaisons établissent que l'état de charge devient inférieure à l'état de charge [SOCpark-y].
L'invention a encore pour un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique dont les moyens de calcul comprennent des calculateurs numériques à programme enregistré.
L'invention a encore pour objet un dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique pour lequel la source de stockage électrochimique est une batterie de type lithium-ion, nickel-zinc ou nickel-métal hydrure.
L'invention a encore pour objet un procédé de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride mettant en œuvre le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, le véhicule hybride comprenant une chaîne de traction hybride comprenant un moteur thermique et un moteur électrique, des moyens de mesure de l'état de charge de la source de stockage électrochimique, et des moyens de commande de la chaîne de traction hybride selon une première loi de commande dite normale imposant une première valeur de consigne de l'état de charge, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'acquisition de coordonnées géographiques d'au moins une destination dite finale pour laquelle le véhicule sera mis en mode dit de parking pendant une durée de temps prédéterminée, une étape de calcul de la distance séparant une position instantanée de roulage du véhicule de la destination finale, et une étape de comparaison de cette distance avec une première valeur d'éloignement prédéterminée et d'activation des moyens de commande de la chaîne de traction hybride lorsque la distance devient inférieure à cette première valeur d'éloignement pour appliquer une seconde loi de commande dite spécifique imposant une décroissance de l'état de charge pour qu'il atteigne une valeur d'état de charge inférieure à une deuxième valeur de consigne de l'état de charge inférieure à la première valeur de consigne.
L'invention a encore pour objet un procédé par lequel, le dispositif de gestion de l'état de charge comprenant un système de navigation délivrant des données relatives à l'itinéraire suivi, la distance séparant une position instantanée de roulage du véhicule de la destination finale est calculée à partir de données d'itinéraire emprunté avec une probabilité prédéterminée par le véhicule délivrées par le système de navigation. L'invention a encore pour objet un procédé comprenant une étape d'apprentissage pendant laquelle des coordonnées géographiques de destinations finales successives pour lesquelles le véhicule est mis dans le mode dit parking, pendant une durée de temps prédéterminée, sont stockées dans des moyens de mémoire, et qui, le dispositif de gestion de l'état de charge comprenant un système de navigation non renseigné comprenant un système de géolocalisation de type dit "GPS" fournissant les coordonnées géographiques instantanées du véhicule, comprend une étape de calcul de la distance à vol d'oiseau séparant la position instantanée de roulage du véhicule de la destination finale, à partir des coordonnées géographiques d'une destination finale proche de cette position instantanée et répertoriée dans les moyens de mémoire de stockage des coordonnées géographiques des destinations finales et qui comprend une étape d'activation des moyens de commande de la chaîne de traction hybride lorsque la distance à vol d'oiseau devient inférieure la première valeur, de façon à appliquer la seconde loi de commande dite spécifique.
L'invention a encore pour objet un procédé qui, lorsque le véhicule ne s'arrête pas à la destination finale, comprend une étape de détection de dépassement d'une distance égale à un deuxième éloignement prédéterminé de la destination finale et une étape d'action sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride pour appliquer de nouveau la première loi de commande dite normale à partir de la détection de dépassement
L'invention a encore pour objet un procédé qui comprend une étape de détermination d'un état de charge prédéterminée SOCpark associé aux destinations finales pour lesquelles le véhicule est mis en mode dit de parking, une étape de détermination de premier et second états de charge définis égaux à [SOCpark + z] et [SOCpark - y], respectivement, avec z et y des valeurs choisies de manière à ce que ces premier et second états de charge soient compris entre des états de charges extrêmes prédéterminés, maximum et minimum respectivement, et une étape de comparaison de la valeur instantanée de l'état de charge à ces premier et second états de charge et d'action sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride de façon à appliquer la loi de commande dite spécifique lorsque la distance séparant la position instantanée de roulage du véhicule de la destination finale est inférieure à la première valeur d'éloignement prédéterminée et que les moyens de comparaisons établissent que l'état de charge est supérieur à l'état de charge [SOCpark + z], et à appliquer de nouveau la première loi de commande dite normale si l'étape de comparaison établit que l'état de charge devient inférieure à l'état de charge [SOCpark - y],. L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 illustre schématiquement un exemple de dispositif de gestion optimisée de l'énergie électrique d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride selon un mode de réalisation préféré de l'invention ;
- la figure 2 est un diagramme illustrant une évolution typique de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride en fonction de la distance séparant le véhicule d'une destination finale, dans un premier exemple de réalisation pratique ;
- la figure 3 est un logigramme illustrant les phases et étapes du procédé dans un premier exemple de réalisation pratique ;
- la figure 4 est un diagramme illustrant une évolution typique de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride en fonction de la distance séparant le véhicule d'une destination finale, dans un deuxième exemple de réalisation pratique ;
- la figure 5 est un organigramme illustrant schématiquement un mode d'apprentissage des coordonnées de destinations pour lesquelles un véhicule est mis en mode dit parking et des temps passés dans ce mode ;
- la figure 6 est un diagramme illustrant une évolution typique de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride en fonction de la distance séparant le véhicule d'une destination finale, dans un troisième exemple de réalisation pratique ; et la figure 7 est un logigramme illustrant les phases et étapes du procédé dans ce troisième exemple de réalisation pratique. Dans ce qui suit, sans en limiter en quoi que ce soit la portée, on se placera ci-après dans le cadre de l'application préférée de l'invention, sauf mention contraire, c'est-à-dire la gestion optimisée de l'énergie électrique d'une batterie de type Li-ion ou similaire, embarquée dans un véhicule hybride.
La figure 1 illustre schématiquement un exemple de dispositif de gestion optimisée 1 d'une telle batterie BAT selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
On doit bien comprendre que les principaux organes, dispositifs et circuits constituant le dispositif 1 selon l'invention sont, en tout ou partie déjà présents sur beaucoup de véhicules de conception moderne. Ils ne nécessitent pour la plupart aucune modification ou pour le moins que de modifications mineures. A titre d'exemple, des programmes enregistrés dans certains calculateurs devront seulement être adaptés pour accommoder les spécificités du procédé de l'invention, comme il le sera détaillé ci-après. Ces caractéristiques représentent d'ailleurs un avantage supplémentaire de l'invention. On a également représenté sur cette figure le moteur thermique MTH et le moteur électrique MTE du véhicule hybride VH, dont les contributions respectives sont sous la commande du dispositif de gestion optimisé de l'énergie 1 selon l'invention, en recourant à deux lois de commande distinctes, dites "normale" et "spécifique", selon une des caractéristiques essentielles de l'invention.
On a enfin représenté, sur la figure 1 , les liaisons électriques de type données et de puissance reliant les différents modules et les liaisons mécaniques des moteurs, MTH et MTE, et du véhicule VH. A priori, en soi, ces liaisons mécaniques et le fonctionnement des moteurs MTH et MTE, ne différent en rien de l'Art Connu. Il est donc inutile de les décrire plus avant.
De façon connue en soi, un superviseur de chaîne de traction hybride
10 gère la contribution des moteurs thermique et électrique, MTH et MTE respectivement, à la traction du véhicule VH. Pour ce faire, le superviseur de chaîne de traction hybride 10 commande, d'une part une unité de commande de moteur thermique 12, et, d'autre part, une unité de commande de moteur électrique 14. Cette dernière commande le moteur électrique MTE via un onduleur 13 alimenté par la batterie BAT. Dans l'exemple décrit sur la figure 1 , le système de navigation 16 comprend un système de navigation proprement dit 160 comportant habituellement un calculateur et un dispositif d'affichage (non représentés) et un dispositif de mesure de position 161 du type GPS. Le système de navigation 16 transmet au superviseur de chaîne de traction hybride 10, via un module 15 appelé BSI (pour "Boîtier de Servitudes Intelligent"), constituant l'un des calculateurs du véhicule VH, l'une ou l'autre des informations suivantes, en fonction de choix techniques retenus et qui seront précisés ci-après :
- la position géographique du véhicule VH calculée par le dispositif de mesure GPS 161 ;
- ou la distance restant à parcourir avant mise en mode parking calculée par le système de navigation 160 ;
- ou la consigne de changement de loi de commande de la chaîne de traction hybride, calculée par le système de navigation 160. Dans tous les cas, les coordonnées géographiques des lieux de mises en mode parking fréquentes doivent être stockées en mémoire.
Ce stockage est effectué dans des moyens de mémoire dont est muni le superviseur chaîne de traction hybride 10, ce dans le cas où le système de navigation 16 ne calcule pas lui-même la consigne de changement de loi de commande de la chaîne de traction hybride. Dans les cas contraires, le stockage est effectué dans des moyens de mémoire dont est muni le calculateur du système de navigation 161.
Lorsque le véhicule VH arrive à une distance prédéterminée du lieu de destination, renseignée par le système de navigation 16 ou lue en mémoire d'après les coordonnées géographiques des positions de mise en mode parking fréquentes, le superviseur de chaîne de traction hybride 10 applique une loi de commande dite "spécifique" qui augmente significativement la contribution du moteur électrique MTE par rapport à la loi de commande dite "normale" appliquée sur le reste du parcours effectué par la véhicule VH. Le calcul de cette consigne de basculement est réalisé par le calculateur 160 du système de navigation 16 ou par le superviseur chaîne de traction hybride 10 selon les choix techniques précités. Cette loi de commande "spécifique" permet d'abaisser l'état de charge de la batterie BAT, que l'on appellera "SOC" ci- après (pour "State Of Charge"), SOC calculé par un module de mesure d'état de charge 1 1 dit "BMS" (pour "Battery Management System", selon la dénomination anglo-saxonne couramment utilisée) afin que cette dernière se trouve, à la position identifiée où il y aura mise en mode parking, en dessous d'un seuil d'état de charge SOC prédéterminé. Le signal de mesure de l'état de charge SOC est transmis au superviseur de chaîne de traction hybride 10 par une liaison de données.
Le superviseur de chaîne de traction hybride 10 gère la contribution des moteurs thermique MTH et électrique MTE de la chaîne hybride à l'aide d'algorithmes de gestion d'énergie qui optimisent la consommation de carburant et les émissions de CO2, tout en préservant la durée de vie de la batterie BAT. De façon connue en soi, le conducteur (non représenté) du véhicule VH impose une consigne de couple mécanique C par l'intermédiaire d'une pédale. En fonction des algorithmes précités, il définit deux consignes de couple :
- une consigne de couple Ci pour le moteur thermique MTH, et
- une consigne de couple C2 pour le moteur électrique MTE, la somme de Ci et C2 étant égale à tout instant à C. La part de la contribution mécanique à la traction du véhicule VH du moteur électrique MTE dépend de l'état de charge de la batterie BAT et de la température de celle-ci. Par exemple, lorsque la batterie β>A7 se trouve à des niveaux d'état de charge SOC voisin d'une limite basse permise, la contribution du moteur thermique MTH reste prépondérante. La loi de commande développe un algorithme de gestion agissant de telle sorte que l'état de charge SOC de la batterie BAT reste proche d'une valeur de consigne d'état de charge prédéterminée que l'on qualifiera de normale et que l'on dénommera
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Comme il a été indiqué, on appelle cette loi de commande, "loi de commande normale" par rapport à une "loi de commande spécifique" qui augmente la contribution du moteur électrique MTE par rapport à la loi de commande dite "normale" afin d'abaisser l'état de charge SOC pour que la batterie BAT atteigne, au lieu en mise en mode parking du véhicule VH, une valeur inférieure à un seuil prédéterminé que l'on appellera ci-après seuil de parking "SeuilPark" (état de stationnement prolongé pour le stockage en toute sécurité de la batterie BAT). La loi de commande "spécifique" est donc associée à une contrainte supplémentaire, par rapport à la loi de commande "normale", imposée par la valeur du seuil SeuilPark. Dans loi de commande "spécifique" le niveau de consigne de l'état de charge de la batterie BAT, que l'on appellera θUL>mspecιfιque: SSt tβl θUL>mspecιfιque *•" ùUL>mnormale- On va maintenant décrire, par référence plus particulière aux figures 2 et 3, de façon plus détaillée, un premier exemple de réalisation pratique concernant un véhicule comportant un dispositif de gestion optimisée de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique conforme à l'invention muni d'un système de navigation renseigné intégré. Le superviseur de chaîne de traction hybride 10 (figure 1 ) reçoit une information représentant la distance X restant à parcourir jusqu'à une position de coordonnées géographiques D distante d'une valeur prédéterminée c/ de la position finale (mise en mode parking prévue) de coordonnées géographiques F. Cette distance X est calculée par le système de navigation 16. Jusqu'à la position D, le superviseur de chaîne de traction hybride 10 applique la loi de commande dite "normale". La distance c/ est estimée par le dispositif de mesure GPS 161
Lorsque le véhicule VH se trouve à la position de coordonnées géographiques D, le superviseur de chaîne de traction hybride 10 incrémente un compteur (non spécifiquement représenté sur la figure 1 ) qui calcule à tous moments la distance parcourue Y depuis la position D jusqu'à la destination finale F. D'autre part, à partir de cette position de coordonnées géographiques D, le superviseur de chaîne de traction hybride 10 commence à appliquer la loi de commande dite "spécifique", conformément à l'une des caractéristiques essentielle de l'invention.
Si toutefois le conducteur décide de ne pas s'arrêter à la position de coordonnées géographiques F (qui était censée représenter la destination finale) renseignée par le système de navigation 16 ou identifiée par le superviseur de chaîne de traction hybride 10, et que le véhicule VH s'éloigne de cette position P, lorsque cet éloignement atteint une nouvelle valeur prédéterminée a, c'est-à-dire une valeur (c/ + a) par rapport à la position de coordonnées géographiques D, le superviseur de chaîne de traction hybride 10 applique de nouveau la loi de commande normale.
Le cycle qui vient d'être décrit se répétera lorsque le véhicule VH atteindra une position de coordonnées géographiques, que l'on référencera D', éloignée d'une distance c/ d'une nouvelle destination finale de parking coordonnées géographiques P. On doit noter que cette destination finale P peut être confondue avec la destination finale précédente si le véhicule VH rebrousse chemin.
Dans la description qui précède, il a été supposé que le dispositif de gestion optimisée 1 de la batterie BAT, selon un exemple de réalisation préféré, était muni d'un système de navigation 16 de type classique (système intégré au dispositif 1 ou dispositif nomade connecté disposant d'un accès GPS). Dans le cas contraire, on peut remplacer l'ensemble "système de navigation 160 - GPS 160" par un calculateur (non représenté) qui permet de calculer la distance séparant le véhicule VH de la destination (lieu de parking) en fonction de l'heure de départ, de la distance kilométrique déjà parcourue depuis le précédent "lieu de parking" et de triplets de données d'historiques accumulées représentant des "créneaux horaire, des temps de parking ou temps d'arrêt et des distances jusqu'au prochain lieu de parking" et enregistrées dans une table de mémoire . Les moyens nécessaires aux calculs précités sont généralement déjà disponible dans les véhicules de conception moderne (recours possible à un des calculateurs embraqués, horloge électronique de bord, etc.)
La figure 2 est un diagramme illustrant une évolution typique de l'état de charge SOC (axe des ordonnées) de la batterie BAT en fonction de la distance (axe des abscisses) séparant le véhicule VH d'une destination finale de coordonnées géographiques P (variables X et Y respectivement). Tant que le véhicule n'a pas atteint la position D, éloignée de la distance c/ de la position F, la loi de commande normale est appliquée et la consigne d'état de charge est égale à SOCmnθrmaie- Lorsque le point D est dépassé (Y < d), la loi de commande spécifique est appliquée et la consigne d'état de charge est égale à SOCmspecιfιque-
Comme indiqué précédemment, si le véhicule ne s'arrête pas à la destination finale prévue de coordonnées géographiques F, tant que la distance Y séparant ce point F du véhicule VH est inférieure à la valeur (c/ + a), la loi de commande spécifique continue d'être appliquée et la consigne d'état de charge reste égale à SOCmspec/ftC7ue. Lorsque la distance Y devient supérieure à (c/ + a), la loi de commande normale est de nouveau appliquée et la consigne d'état de charge redevient égale à SOCmnormaie-
Dans la réalité, la valeur instantanée de l'état de charge SOC1 est variable et se présente sous forme d'une courbe irrégulière, fluctuant de part et d'autre de la valeur de consigne SOCmnθrmaie lorsque la loi de commande normale est appliquée et décroît rapidement, à partir de la position D, pour rester située sous la valeur de consigne SOCmspecιfιque lorsque la loi de commande spécifique est appliquée.
Dans tous les cas, les valeurs instantanées de l'état de charge SOC1 doivent rester situées entre deux valeurs extrêmes, respectivement maximale SOCmax et minimale SOCmιn.
La figure 3 est un logigramme 2 illustrant les phases et étapes du procédé dans l'exemple de réalisation pratique qui vient d'être décrit :
Le module 20, que l'on a dénommé "stratégie normale", est un module dédié à l'application de la loi de commande dite "normale". Ce module 20 est a priori intégré dans le superviseur de chaîne de traction hybride 10.
Le module 21 est un premier comparateur comparant, continûment ou à des instants prédéfinis, les informations fournies par le système de navigation 160 et le GPS 161. Si la distance X est inférieure à c/ [branche "NON"], le module "stratégie normale" 20 est actionné et la loi de commande normale appliquée. Dans le cas contraire [branche "OUI"], un deuxième module de comparaison 22 compare la distance parcourue Y depuis la position D avec la valeur (c/ + a). Si la distance Y est inférieure à (d + a) [branche "NON"], le module "stratégie normale" 20 est actionné et la loi de commande normale appliquée.
Dans le cas contraire [branche "OUI"], le module 23, que l'on a dénommé "stratégie spécifique", est activé pour appliquer la loi de commande spécifique.
Le processus qui vient d'être décrit est constamment réitéré (rebouclage de la sortie du module 23 sur le module 20).
Les modules précités 20 à 23 peuvent être réalisés à base de circuits électroniques ("logique câblée"), mais peuvent aussi être avantageusement réalisés sous la forme d'une pièce de logicielle programmant un calculateur compris dans le superviseur de chaîne de traction hybride 10. Cette dernière solution présente l'avantage de ne pas nécessiter une modification des circuits matériels constituant le superviseur de chaîne de traction hybride 10, car elle ne nécessite, a priori, qu'une modification des programmes embarqués, à la portée de l'Homme de Métier.
On va maintenant décrire, par référence plus particulière à la figure 4, de façon plus détaillée, un deuxième exemple de réalisation pratique concernant un véhicule comportant un dispositif de gestion optimisée de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique conforme à l'invention, muni d'un système de navigation intégré non renseigné ou encore sans système de navigation intégré, mais muni d'un système externe approprié connecté au réseau d'information du véhicule VH et délivrant des informations de position GPS (géolocalisation) de celui-ci.
Lorsque le véhicule VH se trouve à la position D précédemment définie, à la distance c/ estimée par le dispositif de mesure GPS externe de la position de destination finale F, le superviseur de chaîne de traction hybride 10 incrémente un compteur qui calcule la distance parcourue Y depuis la position D jusqu'à la destination finale de coordonnées géographiques F. Comme précédemment, à partir de la position D, le superviseur de chaîne de traction hybride 10 applique la loi de commande dite spécifique.
Également, et de façon tout à fait similaire à ce qui a été décrit dans le premier exemple de réalisation, si le conducteur décide de ne pas s'arrêter à la position de coordonnées géographiques F (qui était censée représenter la destination finale) et que le véhicule VH s'éloigne de cette position F, lorsque cet éloignement atteint une nouvelle valeur prédéterminée a, c'est-à-dire une valeur (c/ + a) par rapport à la position de coordonnées géographiques D, le superviseur de chaîne de traction hybride 10 applique de nouveau la loi de commande normale.
La figure 4 est un diagramme illustrant une évolution typique de l'état de charge SOC (axe des ordonnées) de la batterie BAT en fonction de la distance (axe des abscisses) séparant le véhicule VH d'une destination finale de coordonnées géographiques F. Le diagramme de la figure 4 est très similaire au diagramme de la figure 2, à l'exception de spécificités dues au fait que le dispositif n'est pas muni d'un système de navigation renseigné ou que le seul système présent est un système délivrant la position GPS du véhicule VH. Notamment, l'évolution de la courbe SOC1 représentant les variations instantanées de l'état de charge de la batterie BAT est a priori identique à celle représentée sur la figure 2, naturellement pour des conditions de roulage du véhicule comparables. Notamment, elle fluctue de part et d'autre de la valeur SOCmnormaie lorsque la loi de commande normale est appliquée et se trouve rapidement en dessous de la valeur SOCmspec/fe7ue lorsque la loi de commande spécifique est appliquée (à partir de la position D). Il est donc inutile de re-décrire plus avant la figure 4.
On va maintenant expliciter de façon plus détaillée le processus de gestion de la position que l'on a appelée GPS, c'est-à-dire la géolocalisation du véhicule par acquisition de ses coordonnées géographiques sur une carte terrestre. II y existe trois sources principales possibles pour obtenir cette position GPS : - un système de navigation GPS embarqué associé à des capteurs de type proprioceptif (odométrie, angle du volant, vitesse du véhicule, ...) : un tel système est particulièrement apte à fournir des informations de position très précises ; - un système de navigation GPS embarqué ou déporté (de type appareil nomade) : un tel système fournit des informations de position avec une bonne précision, suffisante pour l'application envisagée par l'invention ; ou
- un dispositif nomade connecté disposant d'un accès GSM (par exemple un téléphone portable ou tout appareil similaire avec fonction GPS connectable au réseau d'information du véhicule VH) : un tel système fournit des informations de position de précision relativement faible (typiquement un rayon d'environ 2 km), mais également suffisante pour l'application envisagée par l'invention.
En fonction des sources disponibles sur un véhicule, les situations suivantes sont à considérer :
- si on dispose uniquement de la position du lieu final de coordonnées géographiques F (figures 2 et 4), le déclenchement de la loi de commande dite spécifique à la position de coordonnées géographiques D s'effectue à une distance restante c/ du lieu final F calculée en tenant compte uniquement de la distance à vol d'oiseau ; ou
- si on dispose de la position du lieu final de coordonnées géographiques F et de données de navigation, le déclenchement de la loi de commande dite spécifique à la position de coordonnées géographiques D s'effectue à une distance restante c/ du lieu final F calculée en tenant compte de l'itinéraire le plus probable qu'empruntera le véhicule VH entre la position D et la position finale F (itinéraire estimé par un processus d'apprentissage ou à partir des données fournies le système de navigation en mode guidage).
D'un point de vue fonctionnel, on peut distinguer trois organes principaux présents sur le véhicule VH : - L'organe disposant de la fonctionnalité "navigation" que l'on désignera ci-après par le terme générique "NAVIGATION" (figure 1 : système de navigation 16). Dans le cadre de l'invention, le terme "NAVIGATION" doit être considéré dans un sens large, à savoir un système calculant la distance séparant le véhicule d'une destination finale, et non seulement un système de navigation conforme à une définition classique, c'est-à-dire un système de positionnement et de calcul d'itinéraires. Ainsi, le terme "NAVIGATION", dans le cadre de l'invention, peut s'appliquer notamment à un système proposant des distances à destination en fonction du jour, du créneau horaire et du kilométrage.
- L'organe assurant le pilotage des fonctions de traction hybrides qui a été désigné par le terme "superviseur de chaîne de traction hybride" (figure 1 : 10) ; et
- l'organe assurant la coordination des fonctions générales du véhicule et la gestion des échanges que l'on a désigné par le terme "BSI" (figure 1 : 15).
En ce qui concerne les échanges d'informations, il existe plusieurs possibilités, en fonction du calculateur auquel est dévolu la fonctionnalité "calcul de distance restante c/" :
1 . La "NAVIGATION" peut échanger des informations avec le "superviseur de chaîne de traction hybride" via le "BSI".
2. Les échanges entre le "BSI" et le superviseur doivent être réduits au minimum pour éviter d'encombrer la messagerie du véhicule.
3. Les échanges d'informations peuvent se faire selon trois modes :
- envoi d'informations à la demande (événementiel) ;
- envoi d'informations en continu (périodique) ; et
- envoi en continu après demande (mixte). 4. La nature des informations échangeables dépend de l'organe qui implémente les fonctionnalités "calcul de distance restante X" et
"comparaison au seuil d".
4.1 Si la fonctionnalité est dévolue à la "NAVIGATION" : une opération de type booléen conditionne la commutation de la loi de commande "normale" vers la loi de commande "spécifique" ("distance restante X < d km" : résultat "vrai" ou "faux"). 4.2 Si la fonctionnalité est dévolue au superviseur de chaîne de traction hybride", deux cas peuvent se présenter :
4.21 une solution minimaliste dite de base qui tient compte uniquement de la distance restante calculée à vol d'oiseau : le calcul est effectué par le "superviseur de chaîne de traction hybride" à partir de la position instantanée du véhicule et des coordonnées géographiques de la position finale à atteindre F ; et
4.22 une solution dite évoluée qui tient compte de l'itinéraire le plus probable qu'empruntera le véhicule VH jusqu'à la position finale à atteindre de coordonnées géographiques F : la distance à parcourir avant la position d'arrivée F est transmise pour permettre la commutation de la loi de commande "normale" vers la loi de commande "spécifique" (par comparaison de la distance restante X à un seuil de d km).
Deux hypothèses principales peuvent être considérées: Première hypothèse : la fonctionnalité "distance restante X" et
"comparaison au seuil d" est dévolue à la "NAVIGATION". Cette solution présente plusieurs intérêts :
- la mise à jour possible des moyens logiciels permettant ces opérations (par exemple, un nouveau paramétrage du seuil de distance restante d) à l'aide de moyens de mise à jour de la "NAVIGATION" (par exemple : à l'aide de supports d'information classiques en soi sur lesquels un programme de mise à jour est enregistré une clé du type dit USB, un CD ou un DVD, etc.) ;
- la puissance de calcul disponible est plus importante : on peut obtenir de meilleures approximations, un rapport performance sur coût plus avantageux et l'évolutivité est facilitée ;
- la fonction est disponible uniquement si la navigation existe : il est par conséquent plus pertinent d'intégrer cette fonction directement dans la "NAVIGATION" ; et - les échanges avec le "superviseur de chaîne de traction hybride" : 1 bit est suffisant, hors protocole de transmission. En variante, on peut envisager l'activation de cette fonctionnalité dans la "NAVIGATION" ou sur demande ponctuelle du "superviseur de chaîne de traction hybride" via le "BSI".
Deuxième hypothèse : la fonctionnalité "distance restante X" et/ou "comparaison au seuil d" est dévolue au "superviseur de chaîne de traction hybride".
Cette solution présente l'intérêt d'un regroupement de l'ensemble du fonctionnel de la chaîne de traction Hybride, mais présente plusieurs inconvénients, notamment une charge plus importante de la messagerie entre le "superviseur de chaîne de traction hybride" et la "NAVIGATION" et la nécessité d'augmenter la puissance de calcul du "superviseur de chaîne de traction hybride". On préférera donc, dans la mesure du possible recourir à la première solution, car la deuxième solution conduit à un coût plus élevé.
En variante, on peut envisager que seule la fonctionnalité "comparaison au seuil d" soit dévolue au "superviseur de chaîne de traction hybride".
On va maintenant expliciter le processus d'apprentissage implémenté dans un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant plus particulièrement à l'organigramme illustré par la figure 5. Un premier comparateur 30 détermine si le moteur est démarré. On doit entendre par "moteur", la chaîne hybride de traction. Si le résultat de la comparaison est négatif (branche [NON]), l'heure courante (données d'horodatage) reçue d'une horloge embarquée HC et les coordonnées géographiques de la dernière position connue du véhicule VH sont sauvegardées dans des premiers moyens de mémoire 31 . Si le résultat de la comparaison est positif (branche [OUI]), un deuxième comparateur 33 détermine si la position GPS du véhicule est disponible ou non. Si le résultat de la comparaison est positif (branche [OUI]), la nouvelle position GPS est enregistrée dans des deuxièmes moyens de mémoire 34, en lieu et place de la précédente position enregistrée. Si le résultat de la comparaison est négatif (branche [NON]), on procède à un rebouchage sur le comparateur 30 pour une nouvelle comparaison. Les moyens de mémoire 34 reçoivent les informations de coordonnées géographiques délivrées par le système GPS référencé GPS sur la figure 5 (par exemple le système 161 de la figure 1 ). Les moyens de mémoires 34 sont connectés à une première base de données 35 enregistrant la dernière position connue. Cette base de données est elle même connectée aux premiers moyens de mémoire 31 . les données enregistrées dans ces moyens de mémoire 31 sont transmis, d'une part à une deuxième base de données enregistrant la position du véhicule VH et l'heure, et, d'autre part à un troisième comparateur 37 qui détermine si le moteur est démarré. Si le résultat de la comparaison est positif (branche [OUI]), un organe de calcul 36 est actionné. Celui-ci calcule le temps d'arrêt du véhicule à partir des données enregistrées dans la base de données 35 et de l'heure courante fournie par l'horloge HC. Les résultats des calculs sont transmis à un module 38 qui les comparent avec des listes existantes de temps d'arrêt et de position de véhicule correspondant à ces arrêts, met à jour ces listes et écrits les résultats de ces opérations dans des tables, notamment dans une troisième base de données 39 enregistrant les temps d'arrêt. Dans le cas contraire, si le résultat de la comparaison effectuée par le comparateur 37 est négatif (branche [NON]), on procède à un rebouclage itératif sur son entrée et une nouvelle comparaison est effectuée. On doit bien comprendre que les différents modules de la figure 5, notamment les moyens de mémoire, les bases de données et les modules de calcul, bien que représentés séparés peuvent être regroupés en tout ou partie dans un seul ensemble électronique. Il peut s'agir de circuits électroniques "matériels", ou, pour une partie au moins (fonctions comparateurs, modules de calcul, adressage des moyens de mémoire, etc.), d'un calculateur numérique à programme enregistré.
Un exemple de structure de base de données enregistrant les temps d'arrêt et les coordonnées géographiques des positions de véhicule correspondantes est illustré par la "TABLE I" placée en fin de la présente description. Pour fixer les idées, on a représenté dans cette "TABLE I" trois paires "temps d'arrêt - positions" référencées "P1 - T1", "P2 - T2" et "P1 - T1", / étant un nombre arbitraire. II existe deux possibilités pour sauvegarder une durée associée à une position finale (mode parking) du véhicule donnée. Lorsqu'une position Pz et une heure Tz de mise en mode parking sont acquises par le dispositif de l'invention, la "TABLE I" est lue : - si la position Pz existe déjà (par exemple Pz = Pi) : on additionne les temps
(dans ce cas T1 devient T1 = T1 + Tz), ou on conserve le temps maximum (dans ce cas T1 devient T1 = max[T, + Tz]), ou on effectue la moyenne entre T1 et Tz, et on conserve cette valeur moyenne (dans ce cas T1 devient T1 = moyenne[T, + Tz]), ce selon la stratégie adoptée ; ou - si la position Pz n'est pas connue (elle n'est pas enregistrée dans la
"TABLE I"), on ajoute une nouvelle ligne "Pz - T " dans la "TABLE I".
Le traitement permettant d'identifier les lieux Pz de mise en mode parking peut être réalisé selon plusieurs méthodes, selon la stratégie adoptée :
1 . les positions Pz peuvent être classées en fonction des temps d'arrêt du véhicule VH ; ou
2. les lieux de mise en mode parking potentiels du véhicule VH peuvent être sélectionnés comme étant :
- soit les n lieux répertoriés dans la "TABLE I" où ce véhicule s'est arrêté le plus longtemps, n étant un nombre prédéterminé ; ou - soit les lieux où le véhicule s'est arrêté plus de m minutes ou tout autre unité de temps, avec m également une valeur prédéterminée.
Les valeurs m et n, et de façon plus générale toutes les paramètres que l'on a qualifié de prédéterminés, utilisés par le dispositif selon l'invention, peuvent être fixés une fois pour toute pour une application donnée et enregistrées dans des moyens de mémoire (par exemple une mémoire à lecture seule de type dit R. O. M.), ou au contraire être variables, par exemple mis à jour en même temps que les programmes de gestion du système de navigation, voire saisis par l'utilisateur du véhicule (clavier, etc.).
De façon similaire à ce qui à été rappelé en regard du dispositif 1 représenté sur la figure 1 , c'est-à-dire un dispositif de gestion optimisée de la batterie BAT, selon un exemple de réalisation préféré, lorsque le dispositif 1 n'est pas muni d'un système de navigation 16 de type classique (système intégré au dispositif 1 ou dispositif nomade connecté disposant d'un accès GPS), la "TABLE I" ne peut pas être mise en œuvre. Dans ce cas, il est nécessaire de recourir à une table de mémoire spécifique (non représentée) destinée à mettre en correspondance des créneaux horaires avec des temps de parking et des distances séparant le véhicule VH des prochains lieux de parking. La table doit donc stocker des triplets de données de type "créneau horaire - temps de parking - distance au prochain parking". Les unités utilisées peuvent être des heures et des kilomètres.
On va maintenant décrire une variante d'apprentissage des localisations des lieux où la mise en mode de parking est fréquente, en se référant plus particulièrement aux figures 6 et 7.
De façon similaire à la figure 2, la figure 6 est un diagramme illustrant une évolution typique de l'état de charge instantané SOC1 (axe des ordonnées SOC) de la batterie BAT en fonction de la distance (X ou Y, axe des abscisses) séparant le véhicule VH d'une destination finale de coordonnées géographiques F. L'état de charge instantané est toujours compris entre deux valeurs extrêmes, respectivement maximale SOCmax et minimale SOCmιn.
Dans cette variante de réalisation du procédé selon l'invention, on définit un SOC spécifique SOCmspec/ftC7ue égal à une valeur prédéterminée que l'on souhaite obtenir en mode parking, soit SOCpark et une deuxième valeur de SOC particulier égale à {SOCpark + z), telle que :
SOCmspeαfique = SOCpark < {SOCpark + z) < SOCmnormaie. Enfin, on définit une troisième valeur de SOC particulier égale à {SOCpark - y) telle que : SOCmspecfique = SOCpark > {SOCpark - y) < SOCmιn.
Comme illustré par la figure 6, lorsque le véhicule VH se trouve à la position de coordonnées géographiques D, à une distance c/ de la position de destination finale F (c/ étant estimée par le système de mesure GPS, par exemple figure 1 : 161 ), le superviseur de chaîne de traction hybride incrémente un compteur qui calcule la distance parcourue Y depuis la position D jusqu'à la destination finale F. D'autre part à cette position D, le superviseur de chaîne de traction hybride se voit offrir un choix entre la loi de commande "normale" et la loi de commande "spécifique".
Si à partir de la position D, l'état de charge de la batterie est à un niveau supérieur à la valeur SOCpark + z précitée, le superviseur de chaîne de traction hybride applique la loi de commande "spécifique". Dans le cas contraire, le Superviseur applique la loi de commande "normale".
Si toutefois le moteur électrique en appliquant la loi de commande "spécifique" fait descendre l'état de charge instantané SOC1 de la batterie BAT en dessous de (SOCpark - y), la loi de commande "normale" est de nouveau appliquée, c'est-à-dire avant d'atteindre l'arrivée à la position F (position D' à la distance c/1 sur la figure 6, contrairement à la première variante de réalisation : figure 2), ce qui a pour effet de faire croître de nouveau la valeur de l'état de charge instantané SOC1.
Si toute fois, comme dans le cas de la première variante de réalsiation, le véhicule VH ne s'arrête pas à la position F, c'est-à-dire à la distance (c/ + a) de la position D, le superviseur de chaîne de traction hybride applique de nouveau la loi de commande de la chaîne hybride "normale", si cette action n'a pas déjà été initiée comme indiqué précédemment (figure 6 : à la position D').
La figure 7 est un logigramme 4, semblable au logigramme 2 de la figure 3, illustrant les phases et étapes du procédé du deuxième exemple de réalisation qui vient d'être décrit :
Le module 40, que l'on a dénommé "stratégie normale", est un module dédié à l'application de la loi de commande dite "normale".
Le module 41 est un premier comparateur déterminant, continûment ou à des instants prédéfinis, si la position D est atteinte et si oui, si SOC1 >
(SOCpark + z) à cette position D. Si le résultat de ces comparaisons est négatif
[branche "NON"], le module "stratégie normale" 40 est actionné et la loi de commande normale appliquée.
Dans le cas contraire [branche "OUI"], un deuxième module de comparaison 42 détermine si la distance Y est inférieure à (d + a) et si SOC1 >
(SOCpark - y). Si le résultat de ces comparaisons est négatif [branche "NON"], le module "stratégie normale" 40 est de nouveau actionné et la loi de commande normale appliquée.
Dans le cas contraire [branche "OUI"], le module 43, que l'on a dénommé "stratégie spécifique", est activé pour appliquer la loi de commande spécifique.
Le processus qui vient d'être décrit est constamment réitéré (rebouclage de la sortie du module 43 sur le module 40).
Le procédé selon l'invention qui vient d'être décrit, selon diverses variantes possibles, permet un apprentissage progressif, par mise en mémoire des lieux de mise en mode parking et des durées d'immobilisation du véhicule dans ces lieux. Grâce à ce processus d'apprentissage et le recours à des stratégies mettant en œuvre deux lois de commande de la chaîne de traction distinctes, une loi dite normale et une loi dite spécifique, il devient possible d'augmenter significativement la durée de vie de la batterie, en optimisant son état de charge, plus précisément lorsqu'elle est mise en en mode dit parking
(ce qui correspond à un stationnement prolongé du véhicule pendant des durées de temps répondant à des règles pré-établies).
Pour fixer les idées, on a reporté dans la "TABLE II" placée en fin de la présente description des exemples typiques de durées de vie en fonction de la température (en ° C) et de l'état de charge {SOC en %) de stockage d'un modèle de batterie lithium-ion couramment disponible sur le marché.
On constate que la durée de vie de cette batterie décroît fortement, d'une part, si le SOC augmente, et, d'autre part, à SOC donné, si la température augmente. En outre, la pratique montre que cette durée de vie reste pratiquement constante pour un SOC inférieur à 50 %.
Dans le cadre de l'invention, on s'intéresse plus particulièrement à la gestion optimisée de l'état de charge de la batterie. Aussi, toujours pour fixer les idées, on va considérer un exemple particulier de température de batterie à 25 0C, étant entendu que les résultats obtenus, en ce qui concerne les variations de durées de vie de batterie, seraient similaires pour d'autres températures de batterie. II ressort de la "TABLE II" que la durée de vie calendaire est de
17,7 ans à 25°C. On définit un paramètre caractérisant la perte de capacité énergétique de la batterie que l'on appellera ci-après "coefficient d'endommagement de la batterie". On définit ce coefficient arbitrairement égal à 1 pour un SOC = 50% et une température de 25 0C.
La "TABLE III" placée en fin de la présente description illustre les variations on a alors les endommagements du coefficient d'endommagement de la batterie en fonction du SOC, à température constante égale à 25 0C.
Toujours pour fixer les idées, on va considérer ci-après le cas d'un véhicule hybride VH équipé d'une batterie lithium-ion dont la plage de fonctionnement est la suivante : 70% < SOC ≤ 30%.
On suppose qu'au cours de la durée de vie du véhicule, sur la plage d'état de charge autorisée, chaque état de charge a la même probabilité d'être occupé, sans stratégie de gestion de l'état de charge de la batterie. Dans cette hypothèse, le SOC de la batterie sera :
- 25% du temps sur la plage [70%, 60%]
- 25% du temps sur la plage [60%, 50%]
- 25% du temps sur la plage [50%, 40%]
- 25% du temps sur la plage [40%, 30%] On suppose qu'en dessous de SOC = 50%, comme il a été indiqué, l'effet de l'état de charge ne se fait pas sentir et que la durée de vie de la batterie est la même qu'à 50%.
En outre, on suppose que l'utilisateur utilise son véhicule 1 heure par jour pour se rendre sur le lieu de son travail, considéré comme lieu habituel de mise en mode parking, et également 1 heure par jour pour le retour à son domicile, constituant un autre lieu habituel de mise en mode parking. On suppose que le véhicule est en mode parking sur le lieu de travail en moyenne pendant 9 heures et que, que les samedis et dimanches, aucune stratégie ne peut pas être mise en oeuvre car les parcours sont aléatoires et non enregistrés dans le dispositif de gestion selon l'invention.
On va maintenant comparer le coefficient d'endommagement de la batterie dû à l'état de charge avec et sans mise en œuvre d'une stratégie de gestion de l'état de charge conforme au procédé de l'invention, et mettre en évidence le gain obtenu pour la durée de vie de la batterie en présence d'une telle stratégie.
On va d'abord considérer qu'aucune stratégie particulière de gestion de l'état de charge de la batterie n'est prévue (véhicule de l'Art Connu).
La distribution des heures passées aux différents états de charge de la batterie au cours de la vie du véhicule est celle rappelée ci-dessus. On calcule alors un coefficient d'endommagement moyen à partir des coefficients d'endommagement de la "TABLE III" en les pondérant par le pourcentage des heures passées à chaque tranche de SOC. On en déduit un coefficient d'endommagement moyen de la batterie KSs sans stratégie de gestion de l'état de charge de la batterie :
Kss = 0,25 * 3,2 + 0,25 * 2,2 + 0,25 * 1 + 0,25*1 = 1 ,85. Il s'ensuit, que dans l'exemple retenu, que la durée de vie de la batterie diminue d'un facteur 1 ,85. Elle passe donc d'une durée de vie égale 17,7 ans à une durée de vie égale à 9,5 ans (le coefficient 1 correspondant à une durée de vie de 17,7 ans à 25°C et SOC = 50%), ce qui représente une dégradation importante.
On considère maintenant qu'une stratégie de gestion de l'état de charge de la batterie, conforme au procédé de l'invention est mise en œuvre.
Dans le cas de l'exemple particulier décrit, cette stratégie consiste à prévoir un calculateur qui reconnaisse les fins de parcours et agisse sur la chaîne de traction hybride pour que la batterie du véhicule se trouve à un état de charge
SOC inférieur à 50% lorsque le véhicule se trouve en mode parking, selon l'un des modes de réalisation précédemment décrits.
On reprend les mêmes hypothèses que précédemment. Il s'ensuit notamment que la stratégie de gestion de l'état de charge de la batterie n'est applicable qu'en semaine, pendant les trajets aller et retour domicile/travail, les samedis et dimanches, les trajets étant aléatoires et non reconnaissables par le dispositif de gestion de l'état de charge de la batterie conforme à l'invention. On suppose que pendant les phases de mise en mode parking, comme pendant les phases de roulage, la distribution dans le temps des différents états de charge SOC est constante.
En semaine, en mode parking, le SOC est toujours égal ou inférieur à 50 %. En semaine, en mode roulage (9 heures au total), la répartition des valeurs de SOC est la suivante :
- SOC = 70 % 2,5 heures
- SOC = 60 % 2,5 heures
- SOC < 50 % 5 heures
Les samedis et dimanches, on suppose que la répartition des états de charge SOC en fonction du temps est constante, aussi bien en mode parking qu'en mode roulage (en supposant que le véhicule se déplace sur des trajets non répertoriés). Les valeurs de SOC pour ces deux jours (48 heures au total) sont les suivantes :
- SOC = 70 % 12 heures - SOC = 60 % 12 heures
- SOC < 50 % 24 heures
Sur une semaine complète, la répartition des valeurs de SOC (en %) en fonction du nombre d'heure à ces valeurs et la répartition en pourcentage des heures ont été reportées dans la "TABLE IV" placée en fin de la présente description.
Il s'ensuit que, si on applique la stratégie de gestion de l'état de charge de la batterie qui vient d'être décrite, dans un exemple particulier, le coefficient d'endommagement moyen KAS de cette batterie, calculé à partir des valeurs de la "TABLE IV", obtenu comme précédemment en pondérant du pourcentage des heures passées à chaque tranche de SOC, devient :
KAS = 0,09* 3,2 + 0,09 * 2,2 + 0,83 *1 = 1 ,32
Le rapport RESSAS des coefficients d'endommagement de la batterie, avec et sans stratégie est donc RESSAS = 1 ,85 / 1 ,32 = 1 ,4.
Le rapport RESSAS permet de calculer le gain apporté à la durée de vie de la batterie par la stratégie gestion de l'état de charge de cette batterie mise en œuvre conformément au procédé de l'invention. Dans l'exemple décrit, la durée de vie est de 13,4 ans avec cette stratégie de gestion d'état de charge alors qu'elle était 9,5 ans sans stratégie, soit un gain de 40% de durée de vie.
A la lecture de ce qui précède, on constate aisément que l'invention atteint bien les buts qu'elle s'est fixée.
L'invention présente de nombreux avantages qui ont été précédemment énumérés et qu'il est inutile de rappeler en totalité. Le système permet notamment, tout à la fois, d'augmenter la durée de vie d'une batterie sans nécessiter de surdimensionnement de ses capacités énergétiques pour qu'elle puisse répondre à un cahier de charge préétabli pendant toute la durée de vie du véhicule.
Cette caractéristique est obtenue en mettant en œuvre une stratégie de gestion optimisée de l'état de charge de la batterie, de façon plus générale d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride, sans nécessiter des modifications importantes des systèmes de commande de la chaîne de traction hybride, ce qui autorise le recours à des technologies bien connues en soi. Dans un mode de réalisation préféré, tout ou partie des circuits matériels auxquels il est fait recours sont généralement déjà présents dans les véhicules de conception modernes et les modifications nécessitées par la mise en ouvre du procédé selon l'invention se résument essentiellement à la modification de logiciels de programmation de calculateurs embarqués.
L'invention n'est toutefois pas limitée aux seuls modes de réalisation et applications décrites en regard des figures 1 à 7. De même, des exemples numériques précis n'ont été donnés que pour mieux mettre en évidence les caractéristiques essentielles de l'invention et ne résultent que d'un choix technologique, en soi à la portée de l'Homme de Métier. Ils ne sauraient limiter de quelle que manière que ce soit la portée de l'invention. TABLE I
Figure imgf000037_0001
TABLE II
Figure imgf000037_0002
TABLE III
Figure imgf000037_0003
TABLE IV
Figure imgf000037_0004

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride, le véhicule hybride comprenant une chaîne de traction hybride comprenant un moteur thermique et un moteur électrique, des moyens de mesure de l'état de charge de la source de stockage électrochimique, et des moyens de commande de la chaîne de traction hybride selon une première loi de commande dite normale imposant une première valeur de consigne de l'état de charge, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'acquisition de coordonnées géographiques (161 ) d'au moins une destination dite finale [F) pour laquelle le véhicule (VH) sera mis en mode dit de parking pendant une durée de temps prédéterminée, des moyens de calcul de la distance (160) séparant une position instantanée de roulage du véhicule (VH) de la destination finale (F) , des moyens comparant cette distance à une première valeur d'éloignement prédéterminée (d) et agissant sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride (10) lorsque la distance devient inférieure à cette première valeur d'éloignement (d) pour appliquer une seconde loi de commande dite spécifique imposant une décroissance de l'état de charge (SOC1) pour qu'il atteigne une valeur d'état de charge inférieure à une deuxième valeur de consigne de l'état de charge (SOCmspec/ftC7ue) inférieure à la première valeur de consigne (SOCmnθrmaie)-
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le véhicule (VH) comprend un système de navigation (16) délivrant des données relatives à l'itinéraire suivi et en ce qu'il comprend des moyens de calcul (160) de la distance séparant une position instantanée de roulage du véhicule de la destination finale à partir de données d'itinéraire emprunté avec une probabilité prédéterminée par le véhicule (VH) délivrées par le système de navigation (16).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de navigation est un système embarqué de géolocalisation renseigné de type dit "GPS" (161 ) associé à des capteurs de type proprioceptif fournissant les coordonnées géographiques de la position instantanée du véhicule.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de navigation est un système de géolocalisation renseigné déporté de type dit appareil nomade connecté aux moyens de commande de la chaîne de traction hybride.
5. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le système de navigation comprend des moyens de calculs pour déterminer la distance séparant le véhicule (VH) d'une destination finale pour laquelle le véhicule (VH) sera mis en mode parking en fonction d'une heure de départ de ce véhicule (VH), d'une distance déjà parcourue par le véhicule depuis le précédent lieu de parking et de triplets de données historiques représentant des créneaux horaires, des temps de parking et des distance jusqu'aux prochains lieux de parking, et en ce qu'il comprend des moyens de mémoire pour stocker ces triplets de données.
6. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'apprentissage stockant dans des moyens de mémoire (35, 39) des coordonnées géographiques de destinations finales successives [F) pour lesquelles le véhicule (VH) est mis dans le mode dit parking, pendant une durée de temps prédéterminée, en ce qu'il comprend un système de navigation non renseigné comprenant un système de géolocalisation de type dit "GPS" (GPS) fournissant les coordonnées géographiques instantanées, en ce qu'il comprend des moyens de calcul de la distance à vol d'oiseau séparant la position instantanée de roulage du véhicule (VH) de la destination finale [F), à partir des coordonnées géographiques d'une destination finale proche de cette position instantanée et répertoriée dans les moyens de mémoire de stockage (31 , 32, 35, 39) des coordonnées géographiques des destinations finales [F) et en ce que ces moyens de calcul agissent sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride (10) lorsque la distance à vol d'oiseau devient inférieure à la première valeur d'éloignement (c/) de façon à appliquer la seconde loi de commande dite spécifique.
7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de navigation renseigné comprend un appareil nomade connecté aux moyens de commande de chaîne de traction hybride (10) de type téléphone portable comprenant un système de type dit "GPS".
8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens d'apprentissage comprennent des moyens pour délivrer des données d'horodatage [HC) associées aux coordonnées instantanées de position du véhicule (32), en ce qu'il comprend des moyens de calcul des temps d'arrêt (36) aux destinations finales, en ce qu'il comprend des moyens (38), lorsque le véhicule (VH) atteint une destination finale [F), pour rechercher dans les moyens de mémoire (39) stockant les coordonnées géographiques des destinations finales successives [F) atteintes par le véhicule (VH) la présence des coordonnées géographiques de cette destination finale et des moyens (38), en cas d'absence, pour écrire dans ces moyens de mémoire (39) des données représentant les coordonnées géographiques de cette destination finale [F) et le temps d'arrêt du véhicule
(VH) à cette destination.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de mémoire sont constitués par des tables à deux séries d'entrées, une première série d'entrées représentant les coordonnées géographiques des destinations finales atteintes par le véhicule (VH) et une seconde série d'entrées représentant les temps d'arrêt correspondants de mise en mode parking du véhicule (VH), et en ce qu'il comprend, lorsqu'un véhicule (VH) atteint une destination finale [F) répertoriée dans la table à deux séries d'entrées, des moyens (38) pour mettre à jour cette table en remplaçant le temps d'arrêt en mode parking précédemment enregistré par un nouveau temps d'arrêt calculé par les moyens de calcul de temps d'arrêt (36) aux destinations finales (F) atteintes par le véhicule (VH).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque le véhicule ne s'arrête pas à la destination finale, il comprend des moyens (160) pour détecter un dépassement d'une distance égale à un deuxième éloignement prédéterminé (a) de la destination finale (F) et pour agir sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride (10) pour appliquer de nouveau la première loi de commande dite normale à partir de la détection de dépassement.
1 1. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, un état de charge prédéterminée SOCpark étant associé aux destinations finales pour lesquelles le véhicule (VH) est mis en mode dit de parking, des premier et second états de charge sont définis égaux à [SOCpark + z] et [SOCpark - y] respectivement, avec z et y des valeurs choisies de manière à ce que ces premier et second états de charge soient compris entre des états de charges extrêmes prédéterminés, maximum (SOCmax) et minimum (SOCmιn) respectivement, et en ce qu'il comprend des moyens de comparaison de la valeur instantanée de l'état de charge (SOC1) à ces premier [SOCpark + z] et second [SOCpark- y] états de charge et pour agir sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride (10) de façon à appliquer la première loi de commande dite spécifique lorsque la distance séparant la position instantanée de roulage du véhicule (VH) de la destination finale (F) est inférieure à la première valeur d'éloignement prédéterminée (d) et que les moyens de comparaisons établissent que l'état de charge est supérieur à l'état de charge
[SOCpark + z], et à appliquer de nouveau la loi dite normale si les moyens de comparaisons établissent que l'état de charge (SOC1) devient inférieure à l'état de charge [SOC park- y].
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de calcul (160) comprennent des calculateurs numériques à programme enregistré.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de stockage électrochimique est une batterie {BAT) de type lithium-ion, nickel-zinc ou nickel-métal hydrure.
14. Procédé de gestion de l'état de charge d'une source de stockage électrochimique embarquée dans un véhicule hybride mettant en œuvre le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, le véhicule hybride comprenant une chaîne de traction hybride comprenant un moteur thermique et un moteur électrique, des moyens de mesure de l'état de charge de la source de stockage électrochimique, et des moyens de commande de la chaîne de traction hybride selon une première loi de commande dite normale imposant une première valeur de consigne de l'état de charge, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'acquisition de coordonnées géographiques d'au moins une destination dite finale (F) pour laquelle le véhicule (VH) sera mis en mode dit de parking pendant une durée de temps prédéterminée, une étape de calcul de la distance séparant une position instantanée de roulage du véhicule de la destination finale (F), et une étape de comparaison de cette distance avec une première valeur d'éloignement prédéterminée (d) et d'activation des moyens de commande de la chaîne de traction hybride (10) lorsque la distance devient inférieure cette première valeur d'éloignement (d) pour appliquer une seconde loi de commande dite spécifique imposant une décroissance de l'état de charge [SOC1) pour qu'il atteigne une valeur d'état de charge inférieure à une deuxième valeur de consigne de l'état de charge (SOCmspecιfιque) inférieure à la première valeur de consigne {SOCmnormaie)-
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif de gestion de l'état de charge (SOC1) comprenant un système de navigation (160) délivrant des données relatives à l'itinéraire suivi, la distance séparant une position instantanée de roulage du véhicule (VH) de la destination finale (F) est calculée à partir de données d'itinéraire emprunté avec une probabilité prédéterminée par le véhicule délivrées par le système de navigation (160).
16. Procédé selon la des revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'apprentissage pendant laquelle des coordonnées géographiques de destinations finales successives pour lesquelles le véhicule (VH) est mis dans le mode dit parking, pendant une durée de temps prédéterminée, sont stockées dans des moyens de mémoire (35, 39), en ce que, le dispositif de gestion de l'état de charge (1 ) comprenant un système de navigation non renseigné comprenant un système de géolocalisation de type dit "GPS" (GPS) fournissant les coordonnées géographiques instantanées du véhicule (VH), il comprend une étape de calcul de la distance à vol d'oiseau séparant la position instantanée de roulage du véhicule de la destination finale (F), à partir des coordonnées géographiques d'une destination finale proche de cette position instantanée et répertoriée dans les moyens de mémoire de stockage (31 , 32, 35, 39) 31 ? des coordonnées géographiques des destinations finales et en ce qu'il comprend une étape d'activation des moyens de commande de la chaîne de traction hybride (10) lorsque la distance à vol d'oiseau devient inférieure la première valeur (d), de façon à appliquer la seconde loi de commande dite spécifique.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que, lorsque le véhicule ne s'arrête pas à la destination finale, il comprend une étape de détection de dépassement d'une distance égale à un deuxième éloignement prédéterminé (a) de la destination finale (F) et une étape d'action sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride (10) pour appliquer de nouveau la première loi de commande dite normale à partir de la détection de dépassement.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination d'un état de charge prédéterminée SOCpark associé aux destinations finales pour lesquelles le véhicule (VH) est mis en mode dit de parking, en ce qu'il comprend une étape de détermination de premier et second états de charge définis égaux à [SOCpark + z] et [SOCpark- y], respectivement, avec z et y des valeurs choisies de manière à ce que ces premier [SOCpark + z] et second [SOCpark- y] états de charge soient compris entre des états de charges extrêmes prédéterminés, maximum (SOCmax) et minimum (SOCmιn) respectivement, et en ce qu'il comprend une étape de comparaison de la valeur instantanée de l'état de charge [SOC1) à ces premier [SOCpark + z] et second [SOCpark- y] états de charge et d'action sur les moyens de commande de la chaîne de traction hybride (10) de façon à appliquer la première loi de commande dite spécifique lorsque la distance séparant la position instantanée de roulage du véhicule (VH) de la destination finale (F) est inférieure à la première valeur d'éloignement prédéterminée (d) et que les moyens de comparaisons établissent que l'état de charge [SOC1) est supérieur à l'état de charge [SOCpark + z], et à appliquer de nouveau la première loi de commande dite normale si l'étape de comparaison établit que l'état de charge devient inférieure à l'état de charge [SOCpark- y].
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