WO2013001233A2 - Procédé et système de gestion d'énergie d'un véhicule hybride - Google Patents

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WO2013001233A2
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Philippe Lutz
Damien Fournigault
Dominique BOUTROT
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Valeo Systemes De Controle Moteur
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Definitions

  • the present invention relates to a method of energy management of a hybrid vehicle. It also relates to a corresponding management system.
  • the invention relates to the field of hybrid cars.
  • a hybrid vehicle uses a plurality of different energy sources for its training. These sources commonly include a heat engine and an electric motor associated with a battery type energy storage unit.
  • the optimization strategies used today do not take into account the actual route taken by the vehicle. The orders generated may then be unsuitable for the actual journey of the vehicle.
  • the existing strategies for optimizing the energy balance of a hybrid vehicle apply at a time t of rolling to minimize the fuel consumption at the point of instantaneous power train operation defined by torque and speed.
  • constraints considered to be of higher priority in particular the charging of the battery, impose a drive mode which is detrimental with respect to consumption gains.
  • the conditions of rolling at time t will dictate the choice of the source of the engine torque, namely to promote, in an urban environment, the pure electric traction and privilege, in extra-urban environment, especially on highway, traction by the engine.
  • the level of charge of the battery at time t that ultimately imposes the choice of the source of traction.
  • SOC state of charge
  • the maximum permitted discharge levels are often set at low levels (minimum residual load threshold of the order of 70%) in order to avoid prolonged discharges of the batteries and to ensure an optimum supply of electrical energy at the same time. course of the journey.
  • these low discharge levels minimize potential gains in reducing pollutant emissions.
  • the present invention aims to improve the situation.
  • the invention firstly relates to a method of energy management of a hybrid vehicle selectively driven by an electric motor and by a heat engine, the electric motor being supplied with energy from a unit of storage of electrical energy able to be recharged from the heat engine, in which method a load level of the energy storage unit is monitored to select a drive mode by the heat engine or the electric motor, said method comprising the steps of:
  • the method comprises a step of controlling the charging of the storage unit if the charge level falls below the authorized threshold, said charge control comprising a start command of the heat engine.
  • the charging of the storage unit can be controlled to occur under optimal driving conditions from the point of view of fuel consumption and the emission of pollutants.
  • the step of determining the path profile comprises determining the nature of the path between a defined starting point and a defined point of arrival.
  • the nature of the path is chosen from at least one path comprising an extra-urban portion and a path that does not include an extra-urban portion.
  • An extra-urban portion corresponds to a portion of a fast lane in which the speed of the vehicle may be greater than a predefined speed threshold.
  • the nature of the path is determined from the maximum speed profile on the path.
  • the maximum speed profile may consist of the maximum speeds allowed on the route such as speed limits.
  • a portion of the path having a limited speed greater than 90km / h, or even greater than 50km / h, can be considered as a portion of the fast lane.
  • the speed profile is notably provided by a mapping system or a GPS system ("Global Positioning System").
  • the step of determining the path profile includes determining the distance and the duration of the path, and the nature of the path is determined from the average speed on the path, said average speed being obtained at from said distance and said duration.
  • the average speed on the path is greater than an average speed threshold, the path includes an extra-urban portion; if the average speed is below the average speed threshold, the trip does not include an extra portion.
  • the average speed threshold is equal for example to 25km / h, or even 30 km / h.
  • the average speed threshold is calibrated so that it is possible to modify it.
  • the determination of the route profile comprises determining the travel time between the starting point and the beginning of the extra-urban portion, the determination of the authorized threshold of fixing said threshold authorized at a first threshold during this period and set said authorized threshold to a second threshold greater than the first threshold, after this duration.
  • the first threshold is preferably between 20% and 30%.
  • the second threshold ensures an optimal electrical supply security of the vehicle.
  • the second threshold is preferably between 60% and 80%.
  • the start of the engine can be delayed when the vehicle is in its phase of urban journey. This promotes the recharging of the battery during the phase of highway journey, phase during which such a recharge is made with a better overall energy efficiency. This also allows a more optimal highway running phase because it is better performance with the engine.
  • the first threshold is a function of the travel time between the starting point and the beginning of the extra-urban portion.
  • the duration before the access to the highway can be used as parameter of weighting of the allowed threshold.
  • the authorized threshold is equal to a third threshold greater than or equal to the first threshold and lower than the second threshold, when the path does not include an extra-urban portion.
  • the third threshold is advantageously between 40% and 50%.
  • a path that does not include an extra-urban portion is typically an urban route in which an electric motor drive is preferred.
  • a start of the heat engine results in a penalty for consumption and pollution, the catalyst being thermally non-active.
  • a start may occur while the battery can withstand the slight additional discharge necessary to reach a target destination.
  • the starting point and / or the arrival point are defined by their geographical coordinates, in particular their GPS coordinates and / or a map.
  • the arrival point is entered by a user, typically the driver of the vehicle.
  • the invention also relates to a system for managing the energy of a hybrid vehicle selectively driven by an electric motor and a heat engine, the electric motor being supplied with energy from an electrical energy storage unit suitable for being recharged from the heat engine, said system comprising:
  • a unit for determining a path profile of the vehicle associated with a path of said vehicle a unit for determining a path profile of the vehicle associated with a path of said vehicle
  • the unit for determining a path profile comprises a location device, in particular a GPS, and / or a map.
  • the system further comprises a communication unit with a user of the vehicle, in particular a man-machine interface.
  • FIG. 1 is a diagram showing the structure of a power management system according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating the steps of the energy management method according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating the steps of the energy management method according to a second variant embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a graph illustrating an exemplary implementation of an energy management method of the state of the art.
  • Figure 5 is a graph illustrating an example of implementation of the energy management method of the invention.
  • FIG. 1 illustrates an energy management system 2 of a motor vehicle, for example a hybrid vehicle. This management system is preferably embedded in the vehicle.
  • the management system 2 comprises a power management unit such as an ECU 4.
  • the energy management unit 4 is connected to a driving chain of the vehicle.
  • the powertrain comprises traction / propulsion engines, in particular a heat engine 6, an electric motor 8, and a transmission chain.
  • the energy management unit 4 is also connected to an energy storage unit, in particular a battery 10 for which it monitors the level of charge.
  • the energy management unit 4 is connected to an HMI man-machine interface 12 enabling it to communicate with a conductor 14 of the vehicle.
  • the human-machine interface 12 thus makes it possible to inform the driver 14 of the state of the fuel consumption, the charge level of the battery 10, the energy cost, the emission of CO 2 carbon footprint, etc.
  • the conductor 14 can enter, by means of the man-machine interface 12, information intended for the energy management unit 4.
  • the management system 2 also comprises a GPS system connected to the energy management unit 4 or a mapping system 16 able to determine a path to follow from a place of departure and from a place of arrival.
  • the energy management unit 4 takes into account a path profile entered by the driver 14 through the human-machine interface 12 and / or from the GPS system or the mapping system 16 to determine a threshold level of charge, said authorized threshold of the battery 10 below which the drive mode by the engine 6 must be activated.
  • the route profile is defined, for example, by the distance, duration and nature of the journey between a starting point and an arrival point defined by their geographical coordinates, in particular their GPS coordinates.
  • the starting point corresponds to the position of the vehicle when it is started and the point of arrival corresponds to the destination position of the vehicle.
  • This arrival point can be entered by the driver 14 via the man-machine interface 12.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the method of the invention, when the path profile corresponds to a path UE comprising an urban portion PU followed by an extra-urban portion PE, that is to say a portion fast track such as a portion of highway.
  • the velocity profile associated with the path UE is represented on the curve 50 of FIGS. 4 and 5.
  • the curve 50 shows an urban portion PU during the time between 600 and 850 s and an extra-urban portion PE for the time between 850 and 1200 s.
  • the speed profile shows frequent stops of the vehicle during the urban portion PU of the path, for example at times t3, t4 and t5.
  • the maximum speed of the vehicle on this urban portion does not exceed 50 km / h.
  • the nature of the path is determined from a comparison of the average speed Vmoy on the path with an average speed threshold Vthreshold.
  • the average speed threshold Vthreshold can be determined from a duration, called maximum duration, and a distance, called maximum distance, typical of a journey in an urban environment.
  • a maximum duration is preferably 35 minutes.
  • a maximum distance is preferably between 15 and 18 km.
  • the conductor 14 returns on the human-machine interface 12 the duration t of the path UE. It also enters the distance d from the EU path.
  • the distance d of the path UE is equal to 15 km and its duration t is of the order of 12 minutes.
  • this information can be directly derived from the GPS system and / or the mapping system 16 and directly transmitted to the energy management unit 4.
  • the management unit 4 determines the average speed Vmoy on the path, an average speed Vmoy on the course of 75 km / h, and compares it to the average speed threshold Vthreshold.
  • step 64 the management unit 4 determines that the average speed Vmoy is well above the threshold of 30km / h. So an extra-urban portion is planned in the EU route.
  • step 65 the management unit 4 determines the duration At of the path between the starting point and the beginning of the extra-urban portion PE.
  • the management unit 4 decides, at step 66, that the threshold load level authorized for the coming journey is equal to a first threshold S1 of 20 to 30% during the duration At in urban route PU and a second threshold S2 of 60 to 80% after the duration At.
  • the management unit 4 is configured to inhibit the engine 6 by favoring the use of the electric motor 8 during the duration At before access to the highway.
  • the management unit 4 is also configured to decide to activate the engine 6 after the duration At (that is to say At + 1) as soon as the second threshold S2 is reached.
  • the battery 10 can be recharged, if necessary, during the duration of the extra-urban portion PE.
  • the second threshold S2 preferably has a value ensuring an optimal security of supply.
  • the heat engine 6 is started in order to recharge the battery 10 and whatever the duration and / or the distance of the trip.
  • the curve 70 of FIG. 4 illustrates an activation of the heat engine very shortly after the vehicle is started.
  • the operating conditions of the engine 6 are not optimal because of the cold start on an urban route. This translates into increased fuel consumption and pollution.
  • determining a first authorized threshold S1 lower than the second threshold S2 although the charge level of the battery has dropped below the second threshold S2, charging the battery 10 is not performed during the time At between the starting point and the beginning of extra-urban portion PE. This refill is indeed postponed because the management system of the invention has a knowledge of more favorable future taxi conditions, namely the extra-urban portion PE to come.
  • the charging of the battery 10 is thus performed during the taxi in the extra-urban portion PE. This allows an optimal performance of the engine 6 in terms of pollutant emission.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of operation of the method of the invention, when the path profile corresponds to an urban only path U, that is to say not including an extra-urban portion PE.
  • the nature of the trip is determined from a comparison of the average speed on the trip with an average speed threshold of 30 km / h.
  • the driver 14 enters the man-machine interface 12 the duration t of the path U. It also enters the distance d of the path U. This information is transmitted to the energy management unit 4 .
  • this information can be directly derived from the GPS system and / or the mapping system 16 and directly transmitted to the energy management unit 4.
  • the management unit 4 calculates the average speed Vmoy of the vehicle on the path from the distance d and the duration t of the path and compares it with the average speed threshold Vthreshold.
  • step 34 the management unit 4 (ECU in this example) determines that the average speed Vmoy is below the average speed threshold V threshold and therefore the path U does not include an extra-urban portion PE.
  • the management unit 4 decides, in step 36, that, for the next path, the minimum charge level of the battery 10 is set at a third threshold S3 greater than or equal to the first threshold S1, and less than second threshold S2.
  • the third threshold S3 greater than or equal to the first threshold S1, and less than second threshold S2.
  • S3 is between 40% and 50%.
  • the system is thus configured to inhibit the engine 6 by favoring the use of the electric motor 8, as long as the level of charge of the battery 10 is greater than the third threshold S3.
  • the charge level is constantly monitored and compared to the third threshold S3.
  • the third threshold S3 is preferably greater than the first threshold S1 used during the duration At in a path having an extra-urban portion PE. Indeed, in a path comprising an extra-urban portion PE, it is possible to allow a larger discharge of the battery 10 knowing that the entrance to the extra-urban portion PE will recharge the battery 10.
  • the third threshold S3 is below the authorized threshold S2 ensuring an optimum security of electrical supply, generally used in the state of the art, which is between 60% and 80%.
  • the heat engine is started in order to recharge the battery 10 and whatever the nature of the path, path not including an extra-urban portion PE or path not including an extra-urban portion PE.
  • the distance of the path U is equal to less than 2 km and its duration is of the order of 4.5 minutes for an average speed of 24 km / h.
  • An example of a velocity profile associated with the urban path U is represented on the curve 20 of FIGS. 4 and 5.
  • This speed profile shows frequent stops of the vehicle, for example at times t1 and t2.
  • the maximum speed of the vehicle on this journey does not exceed 50 km / h.
  • the curve 40 of FIG. 4 illustrates a start of the engine 6 very shortly (approximately one minute) before the arrival of the vehicle at its destination.
  • the activation of the engine 6 is very disadvantageous in terms of fuel consumption and pollutant emissions.
  • the running time being too short, the battery 10 is not completely recharged.
  • the path is entirely on the electric motor 8, although the charge level of the battery 10 has come down below the second threshold S2, which minimizes pollutant emissions.
  • the battery 10 can be recharged either at the final destination (curve 42) if this is possible technically by connection to a fixed electricity network, or during the next journey, if necessary.

Abstract

Procédé de gestion d'énergie d'un véhicule hybride entraîné sélectivement par un moteur électrique et par un moteur thermique, le moteur électrique étant alimenté en énergie à partir d'une unité de stockage d'énergie électrique apte à être rechargé à partir du moteur thermique, procédé dans lequel on surveille un niveau de charge de l'unité de stockage d'énergie pour sélectionner un mode d'entraînement par le moteur thermique ou le moteur électrique, ledit procédé comprenant les étapes de : - détermination d'un profil de parcours du véhicule associé à un trajet dudit véhicule; et - détermination (36) en fonction dudit profil de parcours d'un niveau de charge seuil (S2) dit seuil autorisé en dessous duquel on active le mode d'entraînement par le moteur thermique.

Description

Procédé et système de gestion d'énergie d'un véhicule hybride
La présente invention concerne un procédé de gestion d'énergie d'un véhicule hybride. Elle concerne également un système de gestion correspondant.
Plus particulièrement, l'invention concerne le domaine des voitures hybrides. De manière générale, un véhicule hybride fait appel à une pluralité de sources d'énergie distinctes pour son entraînement. Ces sources comprennent couramment un moteur thermique et un moteur électrique associé à une unité de stockage d'énergie de type batterie.
Par rapport à un véhicule conventionnel à entraînement exclusivement thermique, la présence d'une seconde source d'énergie dans un véhicule hybride introduit un degré de liberté supplémentaire pour obtenir la puissance demandée par le conducteur du véhicule.
II est donc nécessaire de trouver une manière efficace de mettre à contribution les différentes sources disponibles. En effet, une mauvaise gestion énergétique pourrait résulter en une consommation analogue, voire supérieure à celle d'un véhicule conventionnel équivalent en raison, notamment, du surpoids engendré par le moteur électrique et l'électronique de puissance associée, alors que les véhicules hybrides cherchent à atteindre l'objectif inverse.
Il existe actuellement des procédés de gestion énergétique d'un véhicule automobile hybride permettant une répartition de la puissance demandée par le conducteur entre les différentes sources de manière à minimiser la consommation de carburant ou les émissions de polluants.
Ces procédés commandent notamment les démarrages et/ou arrêts du moteur thermique ainsi que les alternances de phases de recharge et/ou décharge de la batterie.
Les stratégies d'optimisation utilisées aujourd'hui ne prennent pas en compte le trajet effectif suivi par le véhicule. Les commandes générées peuvent alors s'avérer inadaptées au parcours réel du véhicule.
Plus particulièrement, les stratégies existantes d'optimisation du bilan énergétique d'un véhicule hybride s'appliquent à un instant t de roulage pour minimiser la consommation de carburant au point de fonctionnement instantané du groupe motopropulseur défini par un couple et un régime. Cependant, il arrive fréquemment que des contraintes considérées comme étant de priorité supérieure, notamment la recharge de la batterie, imposent un mode d'entraînement qui est préjudiciable vis-à-vis des gains de consommation.
Généralement, dans les stratégies existantes, les conditions de roulage à l'instant t vont dicter le choix de la source du couple moteur, à savoir favoriser, en milieu urbain, la traction électrique pure et privilégier, en milieu extra-urbain, notamment sur autoroute, la traction par le moteur thermique. Cependant, c'est le niveau de charge de la batterie à l'instant t qui impose en dernier lieu le choix de la source de traction. Par exemple, en milieu urbain, dès que la batterie atteint un niveau de charge, dit SOC ("State Of Charge"), représentant un niveau de décharge maximum autorisé, préétabli et fixe, le moteur thermique est démarré pour recharger la batterie bien que ce démarrage soit pénalisant pour la consommation et les émissions de polluants.
Or, les niveaux de décharge maximum autorisés sont souvent définis à des niveaux faibles (seuil minimum de charge résiduelle de l'ordre de 70%) afin d'éviter des décharges prolongées des batteries et assurer une sécurité d'approvisionnement optimale en énergie électrique au cours du trajet. Or, ces faibles niveaux de décharge minimisent les gains potentiels en diminution des émissions polluantes.
La présente invention vise à améliorer la situation.
A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un procédé de gestion d'énergie d'un véhicule hybride entraîné sélectivement par un moteur électrique et par un moteur thermique, le moteur électrique étant alimenté en énergie à partir d'une unité de stockage d'énergie électrique apte à être rechargée à partir du moteur thermique, procédé dans lequel on surveille un niveau de charge de l'unité de stockage d'énergie pour sélectionner un mode d'entraînement par le moteur thermique ou le moteur électrique, ledit procédé comprenant les étapes de :
- détermination d'un profil de parcours du véhicule associé à un trajet dudit véhicule ; et
- détermination en fonction dudit profil de parcours d'un niveau de charge seuil, dit seuil autorisé, en dessous duquel on active le mode d'entraînement par le moteur thermique. En prenant en compte le parcours de parcours, on peut adapter le seuil de décharge maximum autorisé aux paramètres du trajet à venir et donc augmenter le potentiel de diminution de consommation, tout en maîtrisant les risques de décharge trop importante de la batterie lors de ce trajet.
Avantageusement, le procédé comprend une étape de commande de la recharge de l'unité de stockage si le niveau de charge passe en dessous du seuil autorisé, ladite commande de la recharge comprenant une commande de démarrage du moteur thermique.
Ainsi, la recharge de l'unité de stockage peut être commandée pour se produire dans des conditions de roulage optimales du point de vue de la consommation de carburant et de l'émission de polluants.
De manière avantageuse, l'étape de détermination du profil de parcours comprend la détermination de la nature du trajet entre un point de départ et un point d'arrivée définis.
De préférence, la nature du trajet est choisie parmi au moins un trajet comprenant une portion extra-urbaine et un trajet ne comprenant pas de portion extra-urbaine. Une portion extra-urbaine correspond à une portion de voie rapide dans laquelle la vitesse du véhicule peut être supérieure à un seuil de vitesse prédéfini.
Par exemple, la nature du trajet est déterminée à partir du profil de vitesse maximale sur le trajet. En particulier, le profil de vitesse maximale peut être constitué des vitesses maximales autorisées sur le trajet telles que les limitations de vitesse. Ainsi, une portion du trajet ayant une vitesse limitée supérieure à 90km/h, voire supérieure à 50km/h, peut être considérée comme une portion de voie rapide. Le profil de vitesse est notamment fourni par un système de cartographie ou un système GPS ("Global Positioning System").
Dans un autre exemple, l'étape de détermination du profil de parcours comprend la détermination de la distance et de la durée du trajet, et la nature du trajet est déterminée à partir de la vitesse moyenne sur le trajet, ladite vitesse moyenne étant obtenue à partir de ladite distance et de ladite durée.
En particulier, si la vitesse moyenne sur le trajet est supérieure à un seuil de vitesse moyenne, le trajet comprend une portion extra-urbaine ; si la vitesse moyenne est inférieure au seuil de vitesse moyenne, le trajet ne comprend pas de portion extra- urbaine. Le seuil de vitesse moyenne est égal par exemple à 25km/h, voire à 30 km/h. Avantageusement, le seuil de vitesse moyenne est calibrable de sorte qu'il est possible de le modifier.
Avantageusement, lorsque le trajet comprend une portion extra-urbaine, la détermination du profil de parcours comprend la détermination de la durée du trajet entre le point de départ et le début de la portion extra-urbaine, la détermination du seuil autorisé consistant à fixer ledit seuil autorisé à un premier seuil pendant cette durée et fixer ledit seuil autorisé à un deuxième seuil supérieur au premier seuil, après cette durée.
Le premier seuil est, de préférence, compris entre 20% et 30%.
Le deuxième seuil assure une sécurité d'approvisionnement électrique optimale du véhicule. Le deuxième seuil est, de préférence, compris entre 60% et 80%.
En fixant un seuil inférieur avant la portion extra-urbaine, le démarrage du moteur thermique peut être retardé lorsque le véhicule est dans sa phase de trajet urbain. On favorise ainsi la recharge de la batterie lors de la phase de trajet autoroutier, phase pendant laquelle une telle recharge s'effectue avec un meilleur rendement énergétique global. Cela permet en outre une phase de roulage autoroutier plus optimale car elle est de meilleur rendement avec le moteur thermique.
Dans un mode de réalisation, le premier seuil est fonction de la durée du trajet entre le point de départ et le début de la portion extra-urbaine. Ainsi, on peut utiliser la durée avant l'accès à l'autoroute comme paramètre de pondération du seuil autorisé.
Avantageusement, le seuil autorisé est égal à un troisième seuil supérieur ou égal au premier seuil et inférieur au deuxième seuil, lorsque le trajet ne comprend pas de portion extra-urbaine.
Le troisième seuil est avantageusement compris entre 40% et 50%.
Un trajet ne comprenant pas de portion extra-urbaine est typiquement un trajet en milieu urbain dans lequel un entraînement par le moteur électrique est privilégié. Un démarrage du moteur thermique se traduit par une pénalité en consommation et par une pollution, le catalyseur étant thermiquement non actif. Dans les procédés de l'art antérieur, un démarrage peut se produire alors que la batterie peut supporter la légère décharge supplémentaire nécessaire à l'atteinte d'une destination visée. Un seuil autorisé particulier à un trajet ne comprenant pas de portion extra-urbaine permet notamment d'augmenter la décharge de batterie permise. Ainsi, on évite un démarrage du moteur thermique trop précoce.
Avantageusement, le point de départ et/ou le point d'arrivée sont définis par leurs coordonnées géographiques, notamment leurs coordonnées GPS et/ou une cartographie.
De préférence, le point d'arrivée est saisi par un utilisateur, typiquement le conducteur du véhicule.
L'invention concerne également un système de gestion d'énergie d'un véhicule hybride entraîné sélectivement par un moteur électrique et par un moteur thermique, le moteur électrique étant alimenté en énergie à partir d'une unité de stockage d'énergie électrique apte à être rechargée à partir du moteur thermique, ledit système comprenant :
une unité de surveillance d'un niveau de charge de l'unité de stockage d'énergie pour sélectionner un mode d'entraînement par le moteur thermique ou le moteur électrique ;
une unité de détermination d'un profil de parcours du véhicule associé à un trajet dudit véhicule ; et
une unité de détermination d'un niveau de charge seuil dit seuil autorisé en dessous duquel on active le mode d'entraînement par le moteur thermique, en fonction dudit profil de parcours.
Avantageusement, l'unité de détermination d'un profil de parcours comprend un dispositif de localisation, notamment un GPS, et/ou une cartographie.
De préférence, le système comprend en outre une unité de communication avec un utilisateur du véhicule, en particulier une interface homme-machine.
Des modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits de façon plus précise, mais non limitative, en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est un schéma représentant la structure d'un système de gestion d'énergie selon un mode de réalisation de l'invention ;
la figure 2 est un organigramme illustrant les étapes du procédé de gestion d'énergie selon une première variante de réalisation de l'invention ;
la figure 3 est un organigramme illustrant les étapes du procédé de gestion d'énergie selon une deuxième variante de réalisation de l'invention ; la figure 4 est un graphique illustrant un exemple de mise en oeuvre d'un procédé de gestion d'énergie de l'état de la technique ; et
la figure 5 est un graphique illustrant un exemple de mise en oeuvre du procédé de gestion d'énergie de l'invention.
La figure 1 illustre un système de gestion 2 d'énergie d'un véhicule automobile, par exemple hybride. Ce système de gestion est, de préférence, embarqué dans le véhicule.
Le système de gestion 2 comprend une unité de gestion d'énergie telle qu'une unité centrale ECU 4.
L'unité de gestion d'énergie 4 est raccordée à une chaîne motrice du véhicule. La chaîne motrice ("powertrain" en anglais) comprend des moteurs de traction/ propulsion, notamment un moteur thermique 6, un moteur électrique 8, et une chaîne de transmission.
L'unité de gestion d'énergie 4 est également raccordée à une unité de stockage d'énergie, notamment une batterie 10 dont elle surveille le niveau de charge.
De préférence, l'unité de gestion d'énergie 4 est raccordée à une interface homme-machine IHM 12 lui permettant de communiquer avec un conducteur 14 du véhicule.
L'interface homme-machine 12 permet ainsi d'informer le conducteur 14 de l'état de la consommation de carburant, du niveau de charge de la batterie 10, du coût d'énergie, de l'émission de C02, de l'empreinte de carbone, etc.
De son côté, le conducteur 14 peut saisir, au moyen de l'interface homme- machine 12, des informations à destination de l'unité de gestion d'énergie 4.
Selon une réalisation préférée, le système de gestion 2 comprend également un système GPS raccordé à l'unité de gestion d'énergie 4 ou un système de cartographie 16 apte à déterminer un trajet à suivre à partir d'un lieu de départ et d'un lieu d'arrivée.
De manière remarquable, l'unité de gestion d'énergie 4 prend en compte un profil de parcours saisi par le conducteur 14 à travers l'interface homme-machine 12 et/ou issu du système GPS ou du système de cartographie 16 pour déterminer un niveau de charge seuil, dit seuil autorisé de la batterie 10 en dessous duquel le mode d'entraînement par le moteur thermique 6 doit être activé. Le profil de parcours est défini, par exemple, par la distance, la durée et la nature du trajet entre un point de départ et un point d'arrivée définis par leurs coordonnées géographiques, notamment leurs coordonnées GPS.
Le point de départ correspond à la position du véhicule lors de son démarrage et le point d'arrivée correspond à la position de destination du véhicule. Ce point d'arrivée peut être saisi par le conducteur 14 via l'interface homme-machine 12.
La figure 3 est un organigramme illustrant le fonctionnement du procédé de l'invention, lorsque le profil de parcours correspond à un trajet UE comprenant une portion urbaine PU suivie d'une portion extra-urbaine PE, c'est-à-dire une portion de voie rapide telle qu'une portion d'autoroute.
Le profil de vitesse associé au trajet UE est représenté sur la courbe 50 des figures 4 et 5.
La courbe 50 fait apparaître une portion urbaine PU pendant le temps compris entre 600 et 850 s et une portion extra-urbaine PE pendant le temps compris entre 850 et 1200 s.
Le profil de vitesse fait apparaître des arrêts fréquents du véhicule pendant la portion urbaine PU du trajet, par exemple aux instants t3, t4 et t5. La vitesse maximale du véhicule sur cette portion urbaine ne dépasse pas 50 km/h.
Pendant la portion extra-urbaine PE, il n'y a aucun arrêt du véhicule et la vitesse reste toujours supérieure à 50 km/h.
Par exemple, la nature du trajet est déterminée à partir d'une comparaison de la vitesse moyenne Vmoy sur le trajet avec un seuil de vitesse moyenne Vseuil.
Le seuil de vitesse moyenne Vseuil peut être déterminé à partir d'une durée, dite durée maximale, et d'une distance, dite distance maximale, typiques d'un trajet en milieu urbain. Une durée maximale est égale de préférence à 35 minutes. Une distance maximale est de préférence comprise entre 15 et 18 km. Ces valeurs conduisent à un seuil de vitesse moyenne Vseuil sur le parcours de 25 à 30 km/h autorisant ou non un roulage en mode électrique pur.
Lors d'une étape 60, le conducteur 14 rentre sur l'interface homme-machine 12 la durée t du trajet UE. Il rentre également la distance d du trajet UE. A titre d'exemple, la distance d du trajet UE est égale à 15 km et sa durée t est de l'ordre de 12 minutes. En variante, ces informations peuvent être directement issues du système GPS et/ou du système de cartographie 16 et directement transmises vers l'unité de gestion d'énergie 4.
Lors d'une étape 62, l'unité de gestion 4 détermine la vitesse moyenne Vmoy sur le trajet, soit une vitesse moyenne Vmoy sur le parcours de 75 km/h, et la compare au seuil de vitesse moyenne Vseuil.
A l'étape 64, l'unité de gestion 4 détermine que la vitesse moyenne Vmoy est largement au-dessus du seuil de 30km/h. Donc une portion extra-urbaine est prévue dans le trajet UE.
A l'étape 65, l'unité de gestion 4 détermine la durée At du trajet entre le point de départ et le début de la portion extra-urbaine PE.
L'unité de gestion 4 décide alors, à l'étape 66, que le niveau de charge seuil autorisé pour le trajet à venir est égal à un premier seuil S1 de 20 à 30% pendant la durée At en parcours urbain PU et un deuxième seuil S2 de 60 à 80% après la durée At. Ainsi, l'unité de gestion 4 est configurée pour inhiber le moteur thermique 6 en privilégiant l'utilisation du moteur électrique 8 pendant la durée At avant l'accès à l'autoroute.
L'unité de gestion 4 est également configurée pour décider d'activer le moteur thermique 6 après la durée At (c'est-à-dire à At+1 ) dès que le deuxième seuil S2 est atteint. Ainsi, la batterie 10 peut être rechargée, si nécessaire, pendant la durée de la portion extra-urbaine PE.
Le deuxième seuil S2 a de préférence une valeur assurant une sécurité d'approvisionnement électrique optimale. Dans les stratégies de l'état de la technique, dès que le niveau de charge de la batterie 10 passe en dessous de ce seuil S2, le moteur thermique 6 est démarré afin de recharger la batterie 10 et ce quelle que doit la durée et/ou la distance du trajet.
La courbe 70 de la figure 4 illustre une activation du moteur thermique très peu de temps après le démarrage du véhicule. Dans ce cas, les conditions de fonctionnement du moteur thermique 6 ne sont pas optimales en raison du démarrage à froid sur un trajet urbain. Cela se traduit par une consommation de carburant et une pollution accrues. A l'inverse, en utilisant le procédé de l'invention déterminant un premier seuil autorisé S1 inférieur au deuxième seuil S2, bien que le niveau de charge de la batterie soit descendu en dessous du deuxième seuil S2, la recharge de la batterie 10 n'est pas réalisée pendant la durée At entre le point de départ et le début de portion extra- urbaine PE. Cette recharge est en effet reportée car le système de gestion de l'invention a une connaissance de conditions de roulage à venir plus favorables, à savoir la portion extra-urbaine PE à venir.
Ainsi que l'illustre la courbe 74, la recharge de la batterie 10 est ainsi réalisée lors du roulage dans la portion extra-urbaine PE. Cela permet un rendement optimal du moteur thermique 6 en termes d'émission de polluants.
La figure 2 est un organigramme illustrant un exemple de fonctionnement du procédé de l'invention, lorsque le profil de parcours correspond à un trajet uniquement urbain U, c'est-à-dire ne comprenant pas de portion extra-urbaine PE.
Par exemple, la nature du trajet est déterminée à partir d'une comparaison de la vitesse moyenne sur le trajet avec un seuil de vitesse moyenne de 30 km/h.
Lors d'une étape 30, le conducteur 14 rentre sur l'interface homme-machine 12 la durée t du trajet U. Il rentre également la distance d du trajet U. Ces informations sont transmises vers l'unité de gestion d'énergie 4.
En variante, ces informations peuvent être directement issues du système GPS et/ou du système de cartographie 16 et directement transmises vers l'unité de gestion d'énergie 4.
Lors d'une étape 32, l'unité de gestion 4 calcule la vitesse moyenne Vmoy du véhicule sur le trajet à partir de la distance d et la durée t du trajet et la compare au seuil de vitesse moyenne Vseuil.
A l'étape 34, l'unité de gestion 4 (ECU dans cet exemple) détermine que la vitesse moyenne Vmoy est inférieure au seuil de vitesse moyenne Vseuil et donc que le trajet U ne comporte pas de portion extra-urbaine PE.
L'unité de gestion 4 décide alors, à l'étape 36, que, pour le trajet à venir, le niveau de charge minimum de la batterie 10 est fixé à un troisième seuil S3 supérieur ou égal au premier seuil S1 , et inférieur au deuxième seuil S2. Par exemple, le troisième seuil
S3 est compris entre 40% et 50%. Le système est ainsi configuré pour inhiber le moteur thermique 6 en privilégiant l'utilisation du moteur électrique 8, tant que le niveau de charge de la batterie 10 est supérieur au troisième seuil S3. Pendant le trajet, le niveau de charge est surveillé en permanence et comparé au troisième seuil S3.
Le troisième seuil S3 est, de préférence, supérieur au premier seuil S1 utilisé pendant la durée At dans un trajet ayant une portion extra-urbaine PE. En effet, dans un trajet comprenant une portion extra-urbaine PE, il est possible d'autoriser une plus grande décharge de la batterie 10 sachant que l'entrée dans la portion extra-urbaine PE va permettre de recharger la batterie 10.
Le troisième seuil S3 est inférieur au seuil autorisé S2 assurant une sécurité d'approvisionnement électrique optimale, généralement utilisé dans l'état de la technique, qui est compris entre 60% et 80%.
Dans les stratégies de l'état de la technique, dès que le niveau de charge de la batterie passe en dessous du seuil autorisé S2, le moteur thermique est démarré afin de recharger la batterie 10 et ce quelle que doit la nature du trajet, trajet comprenant pas une portion extra-urbaine PE ou trajet ne comprenant pas une portion extra-urbaine PE.
A titre d'exemple, la distance du trajet U est égale à moins de 2 km et sa durée est de l'ordre de 4,5 minutes pour une vitesse moyenne de 24 km/h. Un exemple de profil de vitesse associé au trajet urbain U est représenté sur la courbe 20 des figures 4 et 5.
Ce profil de vitesse fait apparaître des arrêts fréquents du véhicule, par exemple aux instants t1 et t2. La vitesse maximale du véhicule sur ce trajet ne dépasse pas 50 km/h.
La courbe 40 de la figure 4 illustre un démarrage du moteur thermique 6 très peu de temps (une minute environ) avant l'arrivée du véhicule à destination. Dans ce cas, l'activation du moteur thermique 6 est très pénalisante en termes de consommation de carburant et d'émission de polluants. En outre, le temps de roulage étant trop court, la batterie 10 n'est pas complètement rechargée.
A l'inverse, en utilisant le procédé de l'invention déterminant un troisième seuil autorisé S3 inférieur au deuxième seuil S2, le trajet se fait intégralement sur le moteur électrique 8, bien que le niveau de charge de la batterie 10 soit descendu en dessous du deuxième seuil S2, ce qui minimise les émissions de polluants. La batterie 10 pourra être rechargée soit sur le lieu de destination finale (courbe 42) si cela est possible techniquement par branchement sur un réseau électrique fixe, ou lors du trajet suivant, si nécessaire.

Claims

Revendications
1 . Procédé de gestion d'énergie d'un véhicule hybride entraîné sélectivement par un moteur électrique (8) et par un moteur thermique (6), le moteur électrique (8) étant alimenté en énergie à partir d'une unité de stockage (10) d'énergie électrique apte à être rechargée à partir du moteur thermique (6), procédé dans lequel on surveille un niveau de charge de l'unité de stockage (10) d'énergie pour sélectionner un mode d'entraînement par le moteur thermique (6) ou le moteur électrique (8), ledit procédé comprenant les étapes de :
- détermination d'un profil de parcours du véhicule associé à un trajet dudit véhicule ; et
- détermination (36, 66) en fonction dudit profil de parcours d'un niveau de charge seuil (S1 , S2, S3), dit seuil autorisé, en dessous duquel on active un mode d'entraînement par le moteur thermique (6).
2. Procédé selon la revendication 1 , comprenant une étape de commande de la recharge de l'unité de stockage (10) si le niveau de charge passe en dessous du seuil autorisé (S1 , S2, S3), ladite commande de la recharge comprenant une commande de démarrage du moteur thermique (6).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape de détermination du profil de parcours comprend la détermination (30, 32) de la distance (d), de la durée (t) et de la nature du trajet entre un point de départ et un point d'arrivée définis.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la nature du trajet est choisie parmi au moins un trajet comprenant une portion extra-urbaine (PE) et un trajet ne comprenant pas de portion extra-urbaine (PE).
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la nature du trajet est déterminée à partir du profil de vitesse sur le trajet.
6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'étape de détermination du profil de parcours comprend la détermination (30) de la distance (d) et de la durée (t) du trajet, et la nature du trajet est déterminée (32) à partir de la vitesse moyenne (Vmoy) sur le trajet, ladite vitesse moyenne (Vmoy) étant obtenue à partir de ladite distance (d) et de ladite durée (t).
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel si la vitesse moyenne (Vmoy) sur le trajet est supérieure à un seuil de vitesse moyenne (Vseuil), le trajet comprend une portion extra-urbaine (PE) ; et
si la vitesse moyenne (Vmoy) est inférieure au seuil de vitesse moyenne (Vseuil), le trajet ne comprend pas de portion extra-urbaine (PE).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel, lorsque le trajet comprend une portion extra-urbaine (PE), la détermination du profil de parcours comprend la détermination (65) de la durée (At) du trajet entre le point de départ et le début de la portion extra-urbaine (PE),
la détermination (66) du seuil autorisé consistant à fixer ledit seuil autorisé à un premier seuil (S1 ) pendant cette durée (At) ; et fixer ledit seuil autorisé à un deuxième seuil (S2) supérieur au premier seuil (S1 ), après cette durée (At).
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le premier seuil (S1 ) est compris entre 20% et 30%.
10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le deuxième seuil (S2) est compris entre 60% et 80%.
1 1 . Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel le seuil autorisé est égal à un troisième seuil (S3) supérieur ou égal au premier seuil (S1 ) et inférieur au deuxième seuil (S2), lorsque le trajet ne comprend pas de portion extra-urbaine (PE).
12. Procédé selon la revendication 1 1 , dans lequel le troisième seuil (S3) est compris entre 40% et 50%.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, dans lequel le point de départ et/ou le point d'arrivée sont définis par leurs coordonnées géographiques, notamment leurs coordonnées GPS.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le point d'arrivée est saisi par un utilisateur (14).
15. Système de gestion (2) d'énergie d'un véhicule hybride entraîné sélectivement par un moteur électrique (8) et par un moteur thermique (6), le moteur électrique (8) étant alimenté en énergie à partir d'une unité de stockage (10) d'énergie électrique apte à être rechargée à partir du moteur thermique (6), ledit système (2) comprenant :
une unité de surveillance d'un niveau de charge de l'unité de stockage (10) d'énergie pour sélectionner un mode d'entraînement par le moteur thermique (6) ou le moteur électrique (6);
une unité de détermination d'un profil de parcours du véhicule associé à un trajet dudit véhicule ; et
une unité de détermination d'un niveau de charge seuil (S1 , S2, S3) dit seuil autorisé en dessous duquel on active un mode d'entraînement par le moteur thermique (6), en fonction dudit profil de parcours.
16. Système selon la revendication 15, dans lequel l'unité de détermination d'un profil de parcours comprend un dispositif de localisation (16), notamment un GPS et/ou une cartographie.
17. Système selon la revendication 15 ou 16, comprenant en outre une unité de communication avec un utilisateur du véhicule, en particulier une interface homme- machine (12).
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