WO2013004939A1 - Levier de commande de vitesse d'un véhicule électrique, procédé et méthode d'utilisation - Google Patents

Levier de commande de vitesse d'un véhicule électrique, procédé et méthode d'utilisation Download PDF

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WO2013004939A1
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lever
range extender
control
battery
extender
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Pascal Bertrand Belanger
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Peugeot Citroen Automobiles Sa
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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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

  • the principle of the range extender is the use of a conventional heat engine for driving a charging means of the electric battery.
  • the range extender may also provide motive power to the vehicle.
  • Document FR 2 941 424 describes a management system of a range extender for an electric-powered vehicle comprising at least one electric motor, a battery and a means of communication with the user of the vehicle.
  • the electronic control unit comprises a means for determining the charge of the battery as a function of time and a control means capable of acting on the range extender by making it operate at several power levels. depending on the vehicle's driving mode.
  • the present invention aims to remedy these disadvantages.
  • the primary grid further comprises a secondary control grid in the front-row with activation of the range extender
  • the secondary grid has a zigzag N-shape, the first position being at the bottom left of the N, the second position at the top right.
  • the zigzag in N with the first position at the bottom left and the second at the top right allows the driver to remember mnemotechnically and intuitively how to use the command.
  • the present invention relates to a method of managing an extension of autonomy of an electric vehicle comprising an electric battery, an electric motor, an accelerator control means of the electric motor, a calculator and an extension of autonomy, and a speed control lever comprising a position gate of the gear lever comprising a rear-drive position, a free-wheel control position and a forward-position control position, a gate secondary control on the front-end with activation of the range extender in which
  • the computer controls the electric motor in a forward-wheel mode according to the throttle and controls the extender in energy production thermal
  • the range extender is a gasoline single cylinder and,
  • the range extender 150 is typically a single-cylinder gasoline engine equipped with an electric generator.
  • the gasoline engine can be replaced by a heat engine operating from another equivalent fuel or it could be a hydrogen fuel cell.
  • FIG. 2 shows a speed selection grid according to the invention with a zigzag-shaped secondary grid.
  • Such a grid has seven positions.
  • Position 230 corresponds to a front-end mode without range extender during which the vehicle is only subject to the electric motor, the range extender is not running.
  • Position 270 corresponds to a second mode of use of the extender, during which the computer operates the range extender in a so-called high regime in the lathes regardless of the control of the driver via the accelerator pedal.
  • the top speed in the towers is of the order of 6,000 rpm at 10,000 rpm. Such a regime produces heat while generating electricity to recharge the battery.

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Abstract

L'invention concerne un levier de commande de vitesse (160) d'un véhicule électrique équipé d'une batterie (110) électrique, d'un moteur électrique (120), d'un moyen (130) de commande d'accélérateur du moteur électrique (120), d'un calculateur (140) et d'un prolongateur d'autonomie (150), et comportant une grille primaire de position du levier de commande des vitesse comprenant une position de commande marche-arrière (210), une position de commande en roues libres (220) et une position de commande de marche-avant (230), dans lequel la grille primaire comporte en outre une grille secondaire de commande en marche-avant avec activation du prolongateur d'autonomie comportant une première position (240) correspondant à un premier mode d'utilisation du prolongateur d'autonomie avec une production d'une énergie thermique et une deuxième position (270) correspondant à un deuxième mode d'utilisation avec recharge de la batterie et production d'énergie thermique.

Description

LEVIER DE COMMANDE DE VITESSE D'UN VEHICULE ELECTRIQUE, PROCEDE ET METHODE D'UTILISATION
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine des véhicules électriques.
ART ANTERIEUR
Parmi les alternatives aux énergies fossiles, l'énergie électrique présente de nombreux avantages tels sa disponibilité, notamment dans les agglomérations.
On connaît des exemples de communautés qui promeuvent l'utilisation de véhicules électriques, car de tels véhicules ne produisent pas de CO2. Par contre, le problème principal de ces véhicules est la faible autonomie de leurs batteries électriques par rapport aux véhicules à moteurs thermiques, notamment à masses égales .
C'est afin de remédier à ce problème d'autonomie, que les constructeurs automobiles étudient et mettent en œuvre des prolongateurs d'autonomie ou « range extender » en anglais.
Le principe du prolongateur d'autonomie réside dans l'utilisation d'un moteur thermique conventionnel pour l'entraînement d'un moyen de rechargement de la batterie électrique. Le prolongateur d'autonomie peut également fournir une puissance motrice au véhicule.
On connaît le document FR 2 941 424 qui décrit un système de gestion d'un prolongateur d'autonomie d'un véhicule à propulsion électrique comprenant au moins un moteur électrique, une batterie et un moyen de communication avec l'utilisateur du véhicule. Suivant une caractéristique de ce système, l'unité de commande électronique comporte un moyen de détermination de la charge de la batterie en fonction du temps et un moyen de contrôle capable d'agir sur le prolongateur d'autonomie en le faisant fonctionner à plusieurs niveaux de puissance selon le mode de roulage du véhicule.
Cependant, il est nécessaire pour l'utilisateur de suivre l'action du moyen de contrôle sur le prolongateur d'autonomie, indépendamment de sa volonté.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients .
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un levier de commande de vitesse d'un véhicule électrique équipé d'une batterie électrique, d'un moteur électrique, d'un moyen de commande d'accélérateur du moteur électrique, d'un calculateur et d'un prolongateur d'autonomie, et comportant une grille primaire de position du levier de commande des vitesse comprenant une position de commande marche-arrière, une position de commande en roues libres et une position de commande de marche-avant, dans lequel
la grille primaire comporte en outre une grille secondaire de commande en marche-avant avec activation du prolongateur d'autonomie
comportant une première position correspondant à un premier mode d'utilisation du prolongateur d'autonomie avec une production d'une énergie thermique et une deuxième position correspondant à un deuxième mode d'utilisation avec recharge de la batterie et production d'énergie thermique. Grâce à ces caractéristiques, la commande du prolongateur d'autonomie est à la fois intuitive et ergonomique pour un conducteur du véhicule. En effet, elle est intuitive, car elle est une prolongation de la grille primaire au niveau de la commande en marche-avant et, elle est ergonomique car elle en facilite l'utilisation par le conducteur.
Dans des modes de réalisation, la grille secondaire comporte une forme en N, comprenant la première position à une extrémité du N et la deuxième position à l'autre extrémité, séparées par des positions intermédiaires,
une première position intermédiaire correspondant à un mode d'utilisation économique du prolongateur d'autonomie avec recharge de la batterie en roulant,
une deuxième position intermédiaire correspondant à un mode d'utilisation automatique du prolongateur d ' autonomie .
La forme en N de la grille secondaire augmente le caractère intuitif et ergonomique mis à la disposition du conducteur.
Dans des modes de réalisation, la grille secondaire a une forme de N en zigzag, la première position étant en bas à gauche du N, la deuxième position étant en haut à droite .
Le zigzag en N avec la première position en bas à gauche et la deuxième en haut à droite permet au conducteur de retenir de manière mnémotechnique et intuitive comment utiliser la commande.
Dans des modes de réalisation, la grille secondaire est positionnée en dessous de la grille primaire.
Cela permet de donner moyen mnémotechnique au conducteur de se souvenir qu'il est en train d'utiliser le prolongateur d'autonomie. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de gestion d'un prolongateur d'autonomie d'un véhicule électrique comportant une batterie électrique, un moteur électrique, un moyen de commande d'accélérateur du moteur électrique, un calculateur et un prolongateur d'autonomie, et un levier de commande de vitesse comportant une grille de position du levier de commande des vitesses comprenant une position de commande marche- arrière, une position de commande en roues libres et une position de commande de marche-avant, une grille secondaire de commande en marche-avant avec activation du prolongateur d'autonomie dans lequel
si le levier est en position de roues libres, alors le moteur électrique ne commande pas d'entraînement des roues,
si le levier est en position de marche-arrière, alors le calculateur commande le moteur électrique en une marche arrière des roues en fonction de la commande d'accélérateur,
si le levier est en position de marche-avant sans prolongateur d'autonomie, alors le calculateur commande le moteur électrique en une marche avant des roues en fonction de la commande d'accélérateur,
si le levier est en position correspondant au premier mode d'utilisation du prolongateur d'autonomie, alors le calculateur commande le moteur électrique en une marche-avant des roues en fonction de la commande d'accélérateur et commande le prolongateur en production d'énergie thermique,
si le levier est en position correspondant au deuxième mode d'utilisation du prolongateur d'autonomie, alors le calculateur commande le moteur électrique en une marche-avant des roues en fonction de la commande d'accélérateur et, commande le prolongateur en production d'énergie thermique en rechargeant la batterie,
si le levier est en position correspondant au mode économique, alors le calculateur commande le prolongateur en recharge de la batterie indépendamment de la commande d'accélérateur,
si le levier est en position correspondant au mode automatique, alors le calculateur commande le prolongateur en fonction de la commande d'accélération.
Dans des modes de réalisation, le prolongateur d'autonomie est un monocylindre à essence et,
si le levier est en deuxième position alors le calculateur fait tourner le monocylindre à une vitesse comprise entre 6000 tr/min et 10 000 tr/min et,
si le levier est en position correspondant au mode économique alors le calculateur fait tourner le monocylindre à une vitesse comprise entre 2 000 tr/min et 4 000 tr/min.
Dans des modes de réalisation, si le levier est en position correspondant au mode automatique, alors la commande du calculateur est une fonction d'un état de charge de la batterie, fonction d'une information relative à une émission de CO2 du prolongateur et fonction d'une information relative à des températures d'habitacle et d'extérieur.
Selon un troisième aspect, la présente invention vise une méthode d'utilisation d'un levier de commande d'un prolongateur d'autonomie d'un véhicule automobile électrique conduit par conducteur et équipé d'une batterie et d'un habitacle, caractérisée en ce que
si le conducteur a besoin d'énergie thermique dans l'habitacle sans recharge de la batterie alors il positionne le levier de commande en première position, si le conducteur a besoin d'énergie thermique dans l'habitacle avec recharge de la batterie alors il positionne le levier de commande en deuxième position.
Dans des modes de réalisation, le conducteur utilise notamment la première position pour un déplacement de moins de 10 km.
Dans des modes de réalisation, le conducteur utilise notamment la deuxième position pour un déplacement de plus de 10 km.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages, buts et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui suit d'au moins un mode de réalisation particulier du dispositif, du procédé et de la méthode objets de l'invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un véhicule électrique muni d'un prolongateur d'autonomie objet de 1 ' invention,
- la figure 2 représente schématiquement une grille de sélection objet de l'invention, avec une grille secondaire en forme de zigzag.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
On observe, en figure 1, un véhicule électrique schématiquement représenté par quatre roues 11, 12, 13 et 14. Le véhicule est notamment équipé d'une batterie électrique 110, d'un moteur électrique 120, d'un moyen 130 de commande d'accélérateur du moteur électrique 120, d'un calculateur 140 et d'un prolongateur d'autonomie 150.
Il comporte en outre un levier de vitesse 160, un boîtier 170 de contrôle d'une position du moyen 130 de commande d'accélérateur et d'une position du levier 160. Un conducteur utilise le moyen 130 de commande d'accélérateur en fonction de ses besoins de puissance pour conduire le véhicule.
Des liaisons entre les différentes parties ont été représentées en continu pour des transmissions de puissance et en pointillés pour des transmissions d'information d'état ou de commande.
Le calculateur 140 est en liaison avec le boîtier 170 de contrôle de position de la pédale d'accélération lui-même en liaison avec le prolongateur d'autonomie. Ainsi, en fonction des besoins en puissance du conducteur, le calculateur peut commander de faire fonctionner le prolongateur d'autonomie dans un régime particulier en fonction des informations de position du levier de commande de vitesse.
La batterie électrique 110 est typiquement un accumulateur électrochimique, du type de ceux dont la réaction est basée sur le lithium.
Le moyen 130 de commande d'accélérateur est typiquement une pédale d'accélérateur, mais peut également être une commande au volant du type de celles utilisées pour des limiteurs ou régulateurs de vitesse.
Le calculateur 140 est typiquement une unité de commande électronique qui gère des informations relatives aux différentes parties du véhicule ainsi que de leurs états de fonctionnement relatifs.
Le prolongateur d'autonomie 150 est typiquement un moteur thermique monocylindre à essence équipé d'un générateur électrique. Dans le cadre de l'invention, le moteur thermique à essence peut être remplacé par un moteur thermique fonctionnant à partir d'un autre carburant équivalent ou encore il pourrait être une pile à combustible à hydrogène. On observe, en figure 2, une grille de sélection de vitesse, selon l'invention, avec une grille secondaire en forme de zigzag.
Une telle grille comporte sept positions.
La position 210 correspond à un mode marche-arrière, au cours duquel le véhicule peut se déplacer en marche arrière en fonction de l'accélération ou demande de puissance commandée par le conducteur.
La position 220 correspond à un mode roues-libres ou neutre, au cous duquel le moteur électrique ne peut commander d'entraînement des roues quelque soit la commande de la pédale d'accélérateur.
La position 230 correspond à un mode marche-avant sans prolongateur d'autonomie au cours duquel le véhicule est seulement soumis au moteur électrique, le prolongateur d'autonomie n'étant pas en marche.
Les positions 240 à 270 correspondent à des modes en marche-avant avec utilisation du prolongateur d'autonomie, c'est-à-dire que le moteur thermique est en fonctionnement.
La position 240 correspond à un premier mode d'utilisation du prolongateur d'autonomie au cours duquel quelque soit une demande de puissance par le conducteur via la pédale d'accélération, le calculateur fait fonctionner le prolongateur d'autonomie dans un régime ralenti. Typiquement, le régime ralenti, d'un prolongateur d'autonomie thermique monocylindre à essence, est de l'ordre de moins de 1 000 tr/min. Au cours d'un tel mode, le prolongateur d'autonomie produit de la chaleur qui peut être transportée dans un habitacle du véhicule, notamment par convection d'un air chauffé.
Ainsi, si le conducteur a besoin d'énergie thermique dans l'habitacle sans recharge de la batterie alors il positionne le levier de commande en première position. Le conducteur utilise typiquement une telle fonction de chauffage d'habitacle du prolongateur d'autonomie, en particulier pour des courtes distances de l'ordre de moins de 10 km.
La position 270 correspond à un deuxième mode d'utilisation du prolongateur, au cours duquel le calculateur fait fonctionner le prolongateur d'autonomie dans un régime dit haut dans les tours quelque soit la commande du conducteur via la pédale d'accélération. Typiquement, pour un monocylindre à essence, le régime haut dans les tours est de l'ordre de 6 000 tr/min à 10 000 tr/min. Un tel régime produit de la chaleur tout en générant de l'électricité pour recharger la batterie.
Ainsi, si le conducteur a besoin d'énergie thermique dans l'habitacle avec recharge de la batterie alors il positionne le levier de commande en deuxième position. Le conducteur utilise typiquement une telle fonction de chauffage d'habitacle tout en rechargeant la batterie du prolongateur d'autonomie, en particulier pour des distances de l'ordre de plus de 10 km.
La position 250 correspond à un mode économique au cours duquel quelque soit la demande de puissance commandée par le conducteur via la pédale d'accélération, le calculateur fait tourner le monocylindre à essence dans un régime de couple à une vitesse comprise entre 2 000 tr/min et 4 000 tr/min. Dans un tel régime de fonctionnement, le prolongateur d'autonomie recharge la batterie tout en minimisant la consommation d'essence.
La position 260 correspond à un mode automatique, au cours duquel la demande de puissance commandée par le conducteur via la pédale d'accélérateur est interprétée par le calculateur. Par exemple, la commande du calculateur est une fonction d'un état de charge de la batterie, fonction d'une information relative à une émission de CO2 du prolongateur et fonction d'une information relative à des températures d'habitacle et d'extérieur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Levier de commande de vitesse (160) d'un véhicule électrique équipé d'une batterie électrique (110), d'un moteur électrique (120), d'un moyen (130) de commande d'accélérateur du moteur électrique, d'un calculateur (140) et d'un prolongateur d'autonomie (150), et comportant une grille primaire de position du levier de commande des vitesse comprenant une position de commande marche-arrière (210), une position de commande en roues libres (220) et une position de commande de marche-avant (230), caractérisé en ce que
la grille comporte en outre une grille secondaire de commande en marche-avant avec activation du prolongateur d ' autonomie
comportant une première position (240) correspondant à un premier mode d'utilisation du prolongateur d'autonomie avec une production d'une énergie thermique et une deuxième position (270) correspondant à un deuxième mode d'utilisation avec recharge de la batterie et production d'énergie thermique.
2. Levier de commande de vitesse (160) d'un véhicule électrique selon la revendication 1, dans lequel la grille secondaire comporte une forme en N, comprenant la première position (240) à une extrémité du N et la deuxième position (270) à l'autre extrémité, séparées par des positions intermédiaires,
une première position intermédiaire (250) correspondant à un mode d'utilisation économique du prolongateur d'autonomie avec recharge de la batterie en roulant, une deuxième position intermédiaire (260) correspondant à un mode d'utilisation automatique du prolongateur d'autonomie.
3. Levier de commande de vitesse (160) selon la revendication 2, dans lequel la grille secondaire a une forme de N en zigzag, la première position (240) étant en bas à gauche du N, la deuxième position (270) étant en haut à droite.
4. Levier de commande de vitesse (160) selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, dans lequel la grille secondaire est positionnée en dessous de la grille primaire .
5. Procédé de gestion d'un prolongateur d'autonomie d'un véhicule électrique comportant une batterie électrique (110), un moteur électrique (120), un moyen (130) de commande d'accélérateur du moteur électrique (120), un calculateur (140) et un prolongateur d'autonomie (150), et un levier de commande de vitesse (160) comportant une grille de position du levier de commande des vitesses comprenant une position de commande marche-arrière (210), une position de commande en roues libres (220) et une position de commande de marche-avant (230), une grille secondaire de commande en marche-avant avec activation du prolongateur d'autonomie caractérisé en ce que
si le levier (160) est en position de roues libres (220), alors le moteur électrique (120) ne commande pas d'entraînement des roues,
si le levier (160) est en position de marche-arrière (210), alors le calculateur (140) commande le moteur électrique (120) en une marche arrière des roues en fonction de la commande d'accélérateur (130),
si le levier (160) est en position de marche-avant (230) sans prolongateur d'autonomie, alors le calculateur (140) commande le moteur électrique (120) en une marche avant des roues en fonction de la commande d'accélérateur (130) ,
si le levier (160) est en position (240) correspondant au premier mode d'utilisation du prolongateur d'autonomie, alors le calculateur (140) commande le moteur électrique (120) en une marche-avant des roues en fonction de la commande d'accélérateur (130) et commande le prolongateur en production d'énergie thermique ,
si le levier (160) est en position (270) correspondant au deuxième mode d'utilisation du prolongateur d'autonomie, alors le calculateur (140) commande le moteur électrique (120) en une marche-avant des roues en fonction de la commande d'accélérateur (130) et, commande le prolongateur en production d'énergie thermique en rechargeant la batterie ( 110 ) ,
si le levier (160) est en position (250) correspondant au mode économique, alors le calculateur (140) commande le prolongateur (150) en recharge de la batterie indépendamment de la commande d'accélérateur, si le levier (160) est en position (260) correspondant au mode automatique, alors le calculateur (140) commande le prolongateur en fonction de la commande d'accélération.
6. Procédé de gestion d'un prolongateur d'autonomie selon la revendication précédente, dans lequel le prolongateur d'autonomie (150) est un monocylindre à essence et,
si le levier (160) est en deuxième position (270) alors le calculateur (140) fait tourner le monocylindre à une vitesse comprise entre 6000 tr/min et 10 000 tr/min et ,
si le levier (160) est en position (250) correspondant au mode économique alors le calculateur fait tourner le monocylindre à une vitesse comprise entre 2 000 tr/min et 4 000 tr/min.
7. Procédé de gestion d'un prolongateur d'autonomie (150) selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel si le levier est en position correspondant au mode automatique, alors la commande du calculateur est une fonction d'un état de charge de la batterie, fonction d'une information relative à une émission de CO2 du prolongateur et fonction d'une information relative à des températures d'habitacle et d'extérieur.
8. Méthode d'utilisation d'un levier (160) de commande d'un prolongateur d'autonomie (150) d'un véhicule automobile électrique conduit par un conducteur et équipé d'une batterie et d'un habitacle, caractérisée en ce que
si le conducteur a besoin d'énergie thermique dans l'habitacle sans recharge de la batterie alors il positionne le levier de commande en première position, si le conducteur a besoin d'énergie thermique dans l'habitacle avec recharge de la batterie alors il positionne le levier de commande en deuxième position.
9. Méthode d'utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle le conducteur utilise la première position (240) pour un déplacement de moins de 10 km.
10. Méthode d'utilisation selon l'une des revendications 8 ou 9, dans laquelle le conducteur utilise la deuxième position (270) pour un déplacement de plus de 10 km.
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