WO2022129713A1 - Gestion anticipée de l'énergie électrique disponible pour un réseau de bord d'un véhicule - Google Patents

Gestion anticipée de l'énergie électrique disponible pour un réseau de bord d'un véhicule Download PDF

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WO2022129713A1
WO2022129713A1 PCT/FR2021/051928 FR2021051928W WO2022129713A1 WO 2022129713 A1 WO2022129713 A1 WO 2022129713A1 FR 2021051928 W FR2021051928 W FR 2021051928W WO 2022129713 A1 WO2022129713 A1 WO 2022129713A1
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WO
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electrical
power supply
board network
vehicle
electrical energy
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Application number
PCT/FR2021/051928
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Yannick BOTCHON
Stephane Du Verger
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Psa Automobiles Sa
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
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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
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    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to vehicles having an on-board network supplied with electrical energy by a rechargeable battery and at least one electrical energy generator, and more precisely the anticipated management of the electrical energy available for such an on-board network.
  • on-board network means a power supply network comprising electrical (or electronic) equipment (or organs) consuming electrical energy and being "non-priority(ies)" for at least one of them and “safe(s)” (and therefore priority(s)) for at least one other of them.
  • safety equipment means equipment (or component) providing at least one so-called “safety” function because it concerns the safety of passengers in a vehicle, and therefore having to be supplied with electrical energy as a priority. This is the case, for example, of the electric power steering or an electric braking device (service brake, emergency brake, braking assistance or anti-skid system, for example).
  • rechargeable battery means an electrical energy storage means that can be recharged by at least one electrical energy generator.
  • Some vehicles include an on-board power supply electricity by a power supply unit comprising a rechargeable battery and at least one electrical energy generator coupled together (directly or indirectly).
  • a power supply unit comprising a rechargeable battery and at least one electrical energy generator coupled together (directly or indirectly).
  • Such an electrical energy generator can, for example, be an alternator or an alternator-starter or even a possible converter of direct current/direct current (or DC/DC) type and associated with a battery of low, medium or high type. tension).
  • the battery, rechargeable by at least one electrical energy generator is often called “service” and is generally of the very low voltage type (typically 12 V, 24 V or 48 V).
  • the aforementioned power supply group is responsible for supplying this level of electrical power to the security components concerned at the time in question, but also, in parallel, for the level of electrical power necessary for the operation of the other non-security components used at this time. considered. If the power supply unit is unable to supply the electrical power required by all the electrical components concerned at the time in question, a voltage collapse could occur at the terminals of the on-board network and therefore of the safety electrical components, which would not allow them to operate correctly (i.e. with a sufficient level of performance), and therefore could endanger the passengers of the vehicle and/or the latter and/or people located in the environment of this vehicle.
  • a disadvantage of this type of management device lies in the fact that it presupposes that the power supply group is capable of supplying at the moment in question not only the first voltage level but also the second voltage level which is strictly greater than the first voltage level.
  • the power supply unit is unable to supply the first voltage level at the moment in question and therefore even less the second voltage level. This is the case, for example, when the service battery finds itself decoupled from the on-board network, or the service battery is discharged or faulty, or the electrical energy generator cannot deliver its theoretical maximum power.
  • the aim of the invention is therefore in particular to improve the situation by early management of the electrical energy available for the on-board network of a vehicle.
  • a management device intended to equip a vehicle comprising an on-board network supplied with electrical energy by a power supply group comprising a rechargeable battery and at least one electrical energy generator.
  • This management device is characterized in that it comprises at least one processor and at least one memory arranged to perform the operations consisting in determining whether the power supply group, with a current configuration, is capable of providing power power of the on-board network in the event of activation of at least one electrical safety device, and, in the event of inability, to trigger a reconfiguration of the power supply unit, different from the configuration in progress and capable of ensuring an electrical power supply of the on-board network adapted to at least partial electrical supply needs of this safe electrical component.
  • the management device according to the invention may comprise other characteristics which may be taken separately or in combination, and notably :
  • - its processor and its memory can be arranged to carry out the operations consisting in triggering a reconfiguration of the power supply unit in an operating mode chosen from among a so-called degraded mode, in which the safety of vehicle passengers is ensured although the power supply electrical safety of the electrical member cannot be complete, and a so-called safe mode, in which the safety of the passengers of the vehicle is potentially not ensured;
  • its processor and its memory can be arranged to carry out the operations consisting, after a first reconfiguration of the power supply unit in the degraded mode followed by an evolution making the safety of the passengers potentially not ensured, to trigger a second reconfiguration of the power supply group in the safe mode;
  • - its processor and its memory can be arranged to carry out the operations consisting in triggering, in addition to the reconfiguration, a chosen electrical load shedding of at least one non-priority electrical component of the on-board network to reduce the electrical energy consumed by the latter via the power supply unit and/or a chosen limitation of an electrical operating power of the safe electrical component so that it operates with a chosen degraded level of performance and/or a recharge of the battery to increase the energy electricity it stores;
  • - its processor and its memory can be arranged to carry out the operations consisting in triggering, in addition to a reconfiguration in the degraded mode, a warning from a passenger of the vehicle capable of signaling an operation of the power supply unit in degraded mode;
  • - its processor and its memory can be arranged to carry out the operations consisting in triggering, in addition to a reconfiguration in the safe mode, at least one alert of a passenger of the vehicle chosen from among an incurred risk alert and a recommendation alert at least one action to be performed and/or an alert for at least one item of equipment of the vehicle interacting with the battery of a critical mode of operation of the supply of electrical energy;
  • - its processor and its memory can be arranged to carry out the operations consisting in determining a first maximum electrical power that the electrical energy generator can provide to guarantee a safe voltage level chosen at the terminals of the on-board network, a second maximum electrical power that the battery can provide to guarantee the safe voltage level, and a third maximum electrical power equal to a sum of the first and second maximum electrical powers, then estimating a fourth electrical power necessary for the on-board network to meet the power requirements at least partial electrical power of the electrical safety device, then to determine the reconfiguration of the power supply group according to these third and fourth electrical powers.
  • the invention also proposes a vehicle, optionally of the automotive type, and comprising an on-board network supplied with electrical energy by a power supply group comprising a rechargeable battery and at least one electrical energy generator, as well as a management device of the type presented above.
  • the invention also proposes a management method intended to be implemented in a vehicle comprising an on-board network supplied with electrical energy by a power supply group comprising a rechargeable battery and at least one electrical energy generator.
  • This management method is characterized by the fact that it includes a step in which it is determined whether the power supply group, with a current configuration, is capable of ensuring an electrical supply to the on-board network in the event of activation of at least one electrical safety device, and, in the event of incapacity, the power supply group is reconfigured with a configuration different from the current configuration and capable of ensuring an electrical power supply of the on-board network adapted to power supply needs at least partial electrical power of this safe electrical component.
  • the invention also proposes a computer program product comprising a set of instructions which, when it is executed by processing means, is capable of implementing a management method of the type of that presented above for managing anticipated electrical energy consumption an on-board network of a vehicle supplied with electrical energy by a power supply group comprising a rechargeable battery and at least one electrical energy generator.
  • FIG. 1 schematically and functionally illustrates an embodiment of a vehicle comprising a distribution box comprising a supervision computer comprising a management device according to the invention
  • FIG. 2 schematically and functionally illustrates an embodiment of a supervision computer comprising a management device according to the invention
  • FIG. 3 schematically illustrates an example of an algorithm implementing a management method according to the invention.
  • the object of the invention is in particular to propose a management device DG, and an associated management method, intended to allow the anticipated management of the electrical energy consumption of an on-board network RB of a vehicle V.
  • vehicle V is of the automobile type. This is for example a car, as shown in Figure 1.
  • the invention is not limited to this type of vehicle. It relates in fact to any type of vehicle comprising a rechargeable battery and at least one electrical energy generator coupled together and to an on-board network.
  • the powertrain (or GMP) of the vehicle V can be purely thermal, or purely non-thermal (for example all-electric), or even hybrid (thermal and non-thermal).
  • a vehicle V comprising a transmission chain, an on-board network RB, an auxiliary battery BS, at least one electric power generator GE and a management device DG according to the invention.
  • the on-board network RB is an electrical power supply network that includes electrical (or electronic) equipment (or components) that consume electrical energy. At least one of these electrical (or electronic) equipment (or components) is “non-priority” and at least one other of these electrical (or electronic) equipment (or components) is "safe” (and therefore priority).
  • security equipment or component
  • equipment or component
  • This may be, for example, electric power steering or an electric braking device (service brake, emergency brake, braking assistance or anti-skid system, for example).
  • Non-priority electrical (or electronic) equipment consumes electrical energy to perform at least one function which is not essential, such as for example the heating/air conditioning or the seat heating or the seat massager. headquarters.
  • the service battery BS is responsible for supplying electrical energy to the on-board network RB.
  • this service battery BS can be arranged in the form of a very low voltage type battery (typically
  • the transmission chain here comprises, in particular, a first thermal driving machine MM1, a motor shaft AM, a clutch EM, a second electric driving machine MM2, a gearbox BV, a rechargeable battery BR and a transmission shaft AT.
  • a first thermal driving machine MM1 a motor shaft AM, a clutch EM, a second electric driving machine MM2, a gearbox BV, a rechargeable battery BR and a transmission shaft AT.
  • the term “driving machine” is understood here to mean a machine arranged in such a way as to supply or recover torque to move the vehicle V, either alone or in addition to another thermal or electric driving machine.
  • a thermal motor machine can, for example, be a thermal engine.
  • This first prime mover MM1 (here a heat engine) comprises a crankshaft (not shown) fixedly fixed to the motor shaft AM to drive it in rotation. It provides torque for at least a first train T1 (here of wheels), via (here) the clutch EM, the second prime mover MM2, and the gearbox BV.
  • This first train T 1 is here located in the front part PV of the vehicle V, and coupled to the transmission shaft AT via a differential D1. But in a variant this first train T 1 could be the one which is here referenced T2 and which is located in the rear part PR of the vehicle V.
  • the second driving machine MM2 (electric here) is coupled to the rechargeable battery BR, in order to be supplied with electrical energy, as well as possibly to supply this rechargeable battery BR with electrical energy. It is also coupled, here, to the output of the EM clutch, and to the primary shaft AP of the BV gearbox, to provide it with torque.
  • the electrical energy generator GE is also coupled to the first driving machine MM1, in particular to allow it to start using the electrical energy stored in the battery. of easement BS. This is a starter or an alternator-starter.
  • the electric power generator GE can also supply electric power to the on-board network RB if necessary.
  • the rechargeable battery BR is here coupled to the second prime mover MM2 via a converter CV of direct current/direct current (or DC/DC) type, by way of example.
  • This converter CV can also, optionally, constitute another electrical energy generator supplying electrical energy to the service battery BS and/or the on-board network RB if necessary.
  • the rechargeable battery BR can be of type low voltage (typically 400 V for illustrative purposes). But it could be medium voltage or high voltage.
  • the vehicle V comprises a distribution box BD to which are coupled the service battery BS, the electrical energy generator GE, the converter CV and the on-board network RB .
  • This distribution box BD is responsible for distributing in the on-board network RB the electrical energy stored in the service battery BS or produced by the electrical energy generator GE or the converter CV, for supplying the organs (or equipment ) electrical according to power requests received.
  • a computer CS produced in the form of a combination of electrical or electronic circuits or components (or "hardware") and software modules (or "software”).
  • the supervision computer CS is part of the distribution box BD. But in a variant embodiment (not shown) the supervision computer CS could not be part of the distribution unit BD.
  • a management device DG comprises at least one processor PR and at least one memory MD which are arranged to perform operations during the driving phases of the vehicle V.
  • These operations consist first of all in determining whether the power supply group, with a current configuration, is capable of ensuring (at the moment in question) the power supply of the on-board network RB in the event of activation of at least one safe electrical device.
  • the DG management device decides to leave the power supply group in its current configuration (a priori defined by a so-called "nominal (or normal)" mode).
  • the operations consist in triggering a reconfiguration of the power supply unit, different from its current configuration and suitable for ensuring an electrical supply of the on-board network RB which is adapted to the at least partial electrical supply needs of each electrical component security whose activation is planned.
  • This anticipated management of the electrical energy available for the on-board network RB makes it possible, in the event of activation of at least one secure electrical device, to be able to supply the latter at least partially without the risk of the voltage collapsing at the terminals of the RB edge.
  • the processor PR and the memory MD form part of the supervision computer CS.
  • the processor PR and the memory MD could be part of a dedicated computer (in this case, the latter can possibly be part of the management device DG and can be part (or not be part) of the BD distribution box).
  • the processor PR can, for example, be a digital signal processor (or DSP (“Digital Signal Processor”)).
  • This processor PR can comprise integrated (or printed) circuits, or else several integrated (or printed) circuits connected by wired or wireless connections.
  • integrated (or printed) circuit is meant any type of device capable of performing at least one electrical or electronic operation. Thus, it can, for example, be a microcontroller.
  • the memory MD is live in order to store instructions for the implementation by the processor PR of at least part of the management method described below (and therefore of its functionalities).
  • the processor PR and the memory MD can also be arranged to perform the operations consisting in triggering a reconfiguration of the power supply unit in an operating mode which is chosen from among a so-called degraded mode, in which the safety of the passengers of the vehicle V is ensured although the electrical power supply of each electrical safety device whose activation is envisaged cannot be complete, and a so-called safe mode, in which the safety of the passengers of the vehicle V is potentially not ensured.
  • the safe mode is the mode in which the difference between the electric power available and the electric power necessary for the on-board network RB is the greatest (in negative), and therefore in which the safety of the passengers, of the vehicle V and people located in the environment of the vehicle V is the least well assured.
  • the processor PR and the memory MD can also be arranged to carry out the operations consisting, after a first reconfiguration of the power supply group in the degraded mode followed by an evolution making the safety of the passengers potentially not ensured, to trigger a second reconfiguration of the power supply group in the safe mode. It will be understood that it is the reduction over time of the capacity of the power supply group to supply electrical power, when it is already configured in the degraded mode, which decides the management device DG to reconfigure it from the mode downgraded to safe mode.
  • processor PR and the memory MD can also be arranged to carry out the operations consisting in triggering, in addition to a reconfiguration, a chosen electrical load shedding of at least one non-priority electrical component of the on-board network RB to reduce the electrical energy consumed by the latter (RB) via the power supply group and/or a chosen limitation of the operating electrical power of each safety electrical device whose activation is envisaged so that it operates with a level of performance gradient chosen and/or a recharge of the battery BS to increase the electrical energy that it stores.
  • the purpose of the electrical load shedding is to reduce as much as possible (without penalizing safety) the electrical consumption of the vehicle V taking into account the electrical energy production capacities of the power supply group at the moment in question.
  • the purpose of limiting the electrical operating power of safe electrical components, necessary for emergency manoeuvres, is to make them operate with a level of performance that is admittedly degraded (and possibly only safe), but requiring less power, which is necessary in certain life situations, such as for example in the event of loss of the battery BS (decoupling or malfunction), which is an additional power source making it possible to avoid the collapse of the on-board network RB in the event of high consumption transient energy.
  • processor PR and the memory MD can be also arranged to carry out the operations consisting in triggering, in addition to a reconfiguration in the degraded mode, the warning of a passenger of the vehicle V capable of signaling an operation of the power supply unit in degraded mode.
  • Such a passenger alert is only intended to draw the passenger's attention to the placement of the power supply unit in degraded mode, which is not dangerous but may induce a limitation in the performance of certain electrical components.
  • This alert can be done by displaying a service indicator (for example the service battery indicator), possibly in an orange color (instead of a green color in the nominal mode), or a message of dedicated textual warning on a screen of the vehicle V, such as for example that of the dashboard or that of the central instrument panel, and/or by broadcasting of a dedicated sound (or audio) warning message via at least one speaker present in vehicle V.
  • a service indicator for example the service battery indicator
  • an orange color instead of a green color in the nominal mode
  • a message of dedicated textual warning on a screen of the vehicle V, such as for example that of the dashboard or that of the central instrument panel, and/or by broadcasting of a dedicated sound (or audio) warning message via at least one speaker present in vehicle V.
  • processor PR and the memory MD can also be arranged to perform the operations consisting in triggering, in addition to a reconfiguration in the safe mode, at least one alert of a passenger of the vehicle V which is chosen from among a alert of risk incurred and an alert of recommendation of at least one action to be carried out and/or an alert of at least one item of equipment of the vehicle V interacting with the battery BS of a critical mode of operation of the supply of electrical energy .
  • Such a passenger alert is intended to draw the passenger's attention to the placement of the power supply unit in safe mode, potentially dangerous because it does not make it possible to guarantee his safety or that of his vehicle V, due to a high limitation of the performance of certain electrical components.
  • This alert can be done by displaying a service indicator (for example the service battery indicator), possibly in a red color, or a dedicated textual alarm message on a screen of the vehicle V, such as for example that of the dashboard or that of the central instrument panel, and/or by broadcasting a dedicated sound (or audio) alarm message via at least one loudspeaker present in the vehicle V.
  • a service indicator for example the service battery indicator
  • a dedicated textual alarm message on a screen of the vehicle V, such as for example that of the dashboard or that of the central instrument panel, and/or by broadcasting a dedicated sound (or audio) alarm message via at least one loudspeaker present in the vehicle V.
  • the processor PR and the memory MD can also be arranged to perform the operations consisting in first determining the first p1 and second p2 maximum electrical powers.
  • the first maximum electrical power p1 is that which an electrical energy generator GE or CV can provide to guarantee a safe voltage level nts chosen at the terminals of the on-board network RB. This is dynamic information.
  • the safe voltage level nts is a minimum voltage level, in particular for safe electrical components.
  • the first maximum electrical power p1 can vary according to the state or the constraints which can be exerted on the electrical energy generator GE or CV.
  • the condition or stresses may be temperature, an internal failure or the capacity of the rechargeable battery BR. Therefore, the theoretical maximum power of the GE or CV electrical energy generator is not always achievable.
  • the safe voltage level nts which the electrical power generator GE or CV must maintain at the terminals of the on-board network RB, is the voltage necessary to ensure a level of operation (performance) of the safe electrical components compatible with the safety requirements in the event of an emergency operation.
  • This first maximum electrical power p1 can be determined using a map of the possible power of the generator as a function of the voltage of the on-board network RB to be maintained.
  • the second maximum electrical power p2 is that which the battery BS can provide to guarantee the safe voltage level nts.
  • this second maximum electrical power p2 can be determined by taking into account the voltage drop between the battery BS and the on-board network RB (linked to the cable impedance and known in advance), and as a function of state of charge of the BS battery, the internal resistance of the BS battery, the internal temperature of the BS battery and the safe voltage level nts.
  • the voltage drop between the battery BS and the on-board network RB linked to the cable impedance and known in advance
  • the safe voltage level nts can be determined by taking into account the voltage drop between the battery BS and the on-board network RB (linked to the cable impedance and known in advance), and as a function of state of charge of the BS battery, the internal resistance of the BS battery, the internal temperature of the BS battery and the safe voltage level nts.
  • the processor PR and the memory MD can be arranged to perform the operations consisting in determining a third maximum electric power p3 which is equal to the sum of the first p1 and second p2 maximum electric powers.
  • this third maximum electrical power p3 also takes into account the power dissipated at the level of the wiring between the battery BS and the supply node of the on-board network RB, which depends on the maximum charging current determined just before. This dissipated power is in fact equal to the equivalent resistance of the wiring multiplied by the maximum load current squared.
  • the third maximum electric power p3 is then equal to the sum of the first p1 and second p2 maximum electric powers minus the dissipated power. It should be noted that a correction factor (between 0 and 1) can also be applied to the third maximum electrical power p3 to take into account any uncertainties in the data used to determine it.
  • the processor PR and the memory MD can be arranged to carry out the operations consisting in estimating a fourth electrical power p4 which is necessary for the on-board network RB to satisfy the at least partial electrical supply needs of each electrical safety device whose activation is considered. To do this, they can determine at each instant the sum of the electrical power pec consumed by the on-board network RB and the additional electrical power pec that it would be necessary to provide for the activation of electrical component(s) ( s) additional(s), not yet activated and related to the safety of the vehicle V and its passengers in the event of an emergency. The currents required for these additional electrical components are known in advance for the aforementioned safe voltage level. It will be noted that a correction factor (between 0 and 1) can also be applied to the fourth electrical power p4 to take into account any uncertainties in the data used to determine it.
  • processor PR and the memory MD can be arranged to perform the operations consisting in determining the reconfiguration of the power supply group as a function of these third p3 and fourth p4 electrical powers.
  • the power supply group must be configured or reconfigured in its nominal (or normal) mode. There is therefore no need to alert the passengers of the vehicle V or equipment of the vehicle V.
  • the management device DG predicts that in the event of an emergency maneuver the maximum power available for the on-board network RB will not be sufficient to satisfy the latter (RB) and in particular for the activation of the additional safety electrical components (that is to say not yet activated at the moment in question).
  • the management device DG then triggers the reconfiguration of the power supply group in its degraded mode.
  • the management device DG can memorize the value v' of the fourth electrical power p4.
  • the latter (p4) may change over time, depending on variations in electrical consumption of the on-board network RB, but its stored value v4 will remain fixed until the power supply group is reconfigured in its nominal mode (or normal ).
  • the load shedding of non-essential and therefore non-priority electrical components can be triggered to reduce the electrical consumption of the on-board network RB, and/or a limitation of the operating power of the safety electrical components can be triggered to at worst limit their performance rather than risk that they cannot function at all, and/or a rapid recharge of the BS battery can be triggered to recharge it as quickly as possible and thus increase the energy available.
  • a possible passenger alert can also possibly be triggered.
  • the management device DG then triggers the reconfiguration of the power supply group in its safe mode .
  • the management device DG can also trigger the generation of at least one alert (or alarm) intended for the driver of the vehicle V, in order to inform him of the dangerousness of the situation as well as possibly asking him to stop his vehicle V and have it checked as soon as possible (and in particular its power supply unit).
  • the management device DG can also trigger the generation of at least one alarm intended for other equipment of the vehicle V in interaction with the power supply group to inform them of the operation of the latter in a mode critical.
  • the third maximum electrical power p3 has again become greater than the fourth power electrical p4 but is less than or equal to its stored value v4 during the reconfiguration of the power supply group in its degraded mode.
  • the actions triggered made it possible to rebalance the third maximum electrical power p3 (available) and the fourth electrical power p4 (which would be necessary in the event of an emergency manoeuvre), for example due to an increase in power available or a reduction in the power required.
  • the electrical power that is currently actually available or third maximum electrical power p3 is still not sufficient to satisfy the power which was previously required (fourth electrical power p4) before the reconfiguration in the safe mode.
  • the DG management device can decide to maintain the power supply group in its safe mode and trigger the associated actions.
  • the management device DG carries out its management by means of orders (or instructions), for example to the supervision computer CS and/or to at least one man/machine interface of the vehicle V (responsible for displaying and/or to disseminate service messages or cookies).
  • orders or instructions
  • some of these orders (or instructions) can define each non-priority electrical component to be subject to electrical load shedding and/or the value of the reduction in electrical energy consumed by the on-board network RB via the power supply unit and/or each electrical safety device to be subject to a limitation of its operating electrical power and/or the value of each chosen limitation.
  • the supervision computer CS can also comprise, in addition to the random access memory MD and processor PR of the management device DG, a mass memory MM, in particular for storing the measurements current and voltage, and intermediate data involved in all its calculations and treatments. Furthermore, this supervision computer CS can also comprise an input interface IE for receiving at least the current and voltage measurements in order to use them in calculations or processing, possibly after having formatted them and/or demodulated and/or amplified, in a manner known per se, by means of a digital signal processor PR′. In addition, this supervision computer CS can also comprise an output interface IS, in particular for delivering the orders or commands determined by the management device DG.
  • the invention can also be considered in the form of a management method intended to be implemented in the vehicle V described above in order to allow the anticipated management of the electrical energy consumption of the on-board network RB of the vehicle v.
  • This management method comprises a step 10-60 in which it is determined whether the power supply group, with its current configuration, is capable of ensuring the power supply of the on-board network RB in the event of activation of at least a safety electrical device, and, in the event of incapacity, the power supply group is reconfigured with a configuration different from its current configuration and capable of ensuring a power supply of the on-board network RB adapted to the power supply needs at the less partial of the safe electric organ.
  • FIG. 3 Schematically illustrated in FIG. 3 is an example of an algorithm implementing a 10-60 management method according to the invention.
  • the algorithm comprises a sub-step 10 which begins during each driving phase and in which the first maximum electrical power p1 that an electrical energy generator GE or CV can supply is determined to guarantee a safe voltage level nts chosen for the on-board network terminals RB.
  • a second maximum electrical power p2 is determined that the battery BS can provide to guarantee the safe voltage level nts.
  • a third maximum electrical power p3 is determined which is equal to the sum of the first p1 and second p2 maximum electrical power.
  • a fourth electric power p4 is estimated, which is necessary for the on-board network RB to satisfy the at least partial electric power supply requirements of each electrical safety device whose activation is envisaged.
  • the reconfiguration of the power supply group is determined according to these third p3 and fourth p4 electrical powers.
  • a sub-step 60 one or more actions associated with the reconfiguration determined during the sub-step 50 are triggered.
  • the invention also proposes a computer program product (or computer program) comprising a set of instructions which, when it is executed by processing means of the electronic circuit (or hardware) type, such as for example the processor PR, is able to implement the management method described above to manage in advance the consumption of electrical energy of the on-board network RB of the vehicle V.

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Abstract

Un dispositif de gestion (DG) équipe un véhicule (V) comprenant un réseau de bord (RB) alimenté en énergie électrique par un groupe d'alimentation comportant une batterie (BS) rechargeable et au moins un générateur d'énergie électrique (GE). Ce dispositif (DG) détermine si le groupe d'alimentation, avec une configuration en cours, est capable d'assurer une alimentation électrique du réseau de bord (RB) en cas d'activation d'au moins un organe électrique sécuritaire, et, en cas d'incapacité, déclenche une reconfiguration du groupe d'alimentation, différente de la configuration en cours et propre à assurer une alimentation électrique du réseau de bord (RB) adaptée à des besoins d'alimentation électrique au moins partielle de cet organe électrique sécuritaire.

Description

DESCRIPTION
TITRE : GESTION ANTICIPÉE DE L’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE DISPONIBLE POUR UN RÉSEAU DE BORD D’UN VÉHICULE
La présente invention revendique la priorité de la demande française N ° 2013426 déposée le 17.12.2020 dont le contenu (tecte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les véhicules ayant un réseau de bord alimenté en énergie électrique par une batterie rechargeable et au moins un générateur d’énergie électrique, et plus précisément la gestion anticipée de l’énergie électrique disponible pour un tel réseau de bord.
Etat de la technique
Dans ce qui suit et ce qui précède, on entend par « réseau de bord » un réseau d’alimentation électrique comprenant des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) consommant de l’énergie électrique et étant « non prioritaire(s) » pour l’un au moins d’entre eux et « sécuritaire(s) » (et donc prioritaire(s)) pour au moins un autre d’entre eux.
Par ailleurs, dans ce qui suit et ce qui précède, on entend par « équipement (ou organe) sécuritaire » un équipement (ou organe) assurant au moins une fonction dite « sécuritaire » du fait qu’elle concerne la sécurité des passagers d’un véhicule, et donc devant être alimenté en énergie électrique de façon prioritaire. C’est le cas, par exemple, de la direction assistée électrique ou d’un dispositif de freinage électrique (frein de service, frein de secours, système d’aide au freinage ou anti-patinage, par exemple).
Enfin, dans ce qui suit et ce qui précède, on entend par « batterie rechargeable » un moyen de stockage d’énergie électrique pouvant être rechargé par au moins un générateur d’énergie électrique.
Certains véhicules comprennent un réseau de bord alimenté en énergie électrique par un groupe d’alimentation comprenant une batterie rechargeable et au moins un générateur d’énergie électrique couplés entre eux (directement ou indirectement). Un tel générateur d’énergie électrique peut, par exemple, être un alternateur ou un alterno-démarreur ou encore un éventuel convertisseur de type courant continu/courant continu (ou DC/DC) et associé à une batterie de type basse, moyenne ou haute tension). La batterie, rechargeable par au moins un générateur d’énergie électrique, est souvent dite « de servitude » et est généralement de type très basse tension (typiquement 12 V, 24 V ou 48 V).
Dans certaines situations de vie d’un véhicule, comme par exemple lors de manoeuvres dites d’urgence (telles que des freinages d’urgence ou des évitements), il est indispensable que les organes sécuritaires participant à ces manoeuvres soient alimentés avec un niveau de puissance électrique qui garantit leur fonctionnement, ainsi que leur niveau de performance attendu.
Le groupe d’alimentation précité est responsable de la fourniture de ce niveau de puissance électrique aux organes sécuritaires concernés à l’instant considéré, mais aussi, en parallèle, du niveau de puissance électrique nécessaire au fonctionnement des autres organes non sécuritaires utilisés à cet instant considéré. En cas d’incapacité du groupe d’alimentation à fournir la puissance électrique nécessaire à tous les organes électriques concernés à l’instant considéré, un écroulement de la tension pourrait survenir aux bornes du réseau de bord et donc des organes électriques sécuritaires, ce qui ne permettrait pas à ces derniers de fonctionner correctement (c’est-à-dire avec un niveau de performance suffisant), et donc pourrait mettre en danger les passagers du véhicule et/ou ce dernier et/ou des personnes situées dans l’environnement de ce véhicule.
Il a été proposé dans le document brevet FR-B1 2979294 d’équiper un véhicule d’un dispositif de gestion chargé de gérer la tension du réseau de bord afin de maintenir ce dernier à un premier niveau de tension, et, en cas de détection d’une activation d’un organe électrique sécuritaire pendant une situation de vie sécuritaire, de délivrer temporairement sur le réseau de bord un second niveau de tension strictement supérieur au premier niveau de tension.
Un inconvénient de ce type de dispositif de gestion réside dans le fait qu’il présuppose que le groupe d’alimentation est en capacité de fournir à l’instant considéré non seulement le premier niveau de tension mais aussi le second niveau de tension qui est strictement supérieur au premier niveau de tension. Or, dans un véhicule il arrive parfois que le groupe d’alimentation soit dans l’incapacité de fournir à l’instant considéré le premier niveau de tension et donc encore moins le second niveau de tension. C’est par exemple le cas lorsque la batterie de servitude se retrouve découplée du réseau de bord, ou la batterie de servitude est déchargée ou défaillante, ou le générateur d’énergie électrique ne peut pas délivrer sa puissance maximale théorique.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation par une gestion anticipée de l’énergie électrique disponible pour le réseau de bord d’un véhicule.
Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un dispositif de gestion destiné à équiper un véhicule comprenant un réseau de bord alimenté en énergie électrique par un groupe d’alimentation comportant une batterie rechargeable et au moins un générateur d’énergie électrique.
Ce dispositif de gestion se caractérise par le fait qu’il comprend au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer si le groupe d’alimentation, avec une configuration en cours, est capable d’assurer une alimentation électrique du réseau de bord en cas d’activation d’au moins un organe électrique sécuritaire, et, en cas d’incapacité, à déclencher une reconfiguration du groupe d’alimentation, différente de la configuration en cours et propre à assurer une alimentation électrique du réseau de bord adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle de cet organe électrique sécuritaire.
Grâce à cette gestion anticipée de l’énergie électrique disponible pour le réseau de bord, en cas d’activation d’au moins un organe électrique sécurisé on peut désormais alimenter au moins partiellement ce dernier sans risque d’écroulement de la tension aux bornes du réseau de bord.
Le dispositif de gestion selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher une reconfiguration du groupe d’alimentation dans un mode de fonctionnement choisi parmi un mode dit dégradé, dans lequel la sécurité de passagers du véhicule est assurée bien que l’alimentation électrique de l’organe électrique sécuritaire ne puisse pas être complète, et un mode dit sécuritaire, dans lequel la sécurité des passagers du véhicule est potentiellement non assurée ;
- en présence de la précédente option son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant, après une première reconfiguration du groupe d’alimentation dans le mode dégradé suivie d’une évolution rendant la sécurité des passagers potentiellement non assurée, à déclencher une seconde reconfiguration du groupe d’alimentation dans le mode sécuritaire ;
- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher, en complément de la reconfiguration, un délestage électrique choisi d’au moins un organe électrique non prioritaire du réseau de bord pour réduire l’énergie électrique consommée par ce dernier via le groupe d’alimentation et/ou une limitation choisie d’une puissance électrique de fonctionnement de l’organe électrique sécuritaire pour qu’il fonctionne avec un niveau de performance dégradé choisi et/ou une recharge de la batterie pour augmenter l’énergie électrique qu’elle stocke ;
- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher, en complément d’une reconfiguration dans le mode dégradé, un avertissement d’un passager du véhicule propre à signaler un fonctionnement du groupe d’alimentation en mode dégradé ;
- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher, en complément d’une reconfiguration dans le mode sécuritaire, au moins une alerte d’un passager du véhicule choisie parmi une alerte de risque encouru et une alerte de préconisation d’au moins une action à effectuer et/ou une alerte d’au moins un équipement du véhicule interagissant avec la batterie d’un mode de fonctionnement critique de la fourniture d’énergie électrique ; - son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer une première puissance électrique maximale que peut fournir le générateur d’énergie électrique pour garantir un niveau de tension sécuritaire choisi aux bornes du réseau de bord, une deuxième puissance électrique maximale que peut fournir la batterie pour garantir le niveau de tension sécuritaire, et une troisième puissance électrique maximale égale à une somme des première et deuxième puissances électriques maximales, puis à estimer une quatrième puissance électrique nécessaire au réseau de bord pour satisfaire aux besoins d’alimentation électrique au moins partielle de l’organe électrique sécuritaire, puis à déterminer la reconfiguration du groupe d’alimentation en fonction de ces troisième et quatrième puissances électriques.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un réseau de bord alimenté en énergie électrique par un groupe d’alimentation comportant une batterie rechargeable et au moins un générateur d’énergie électrique, ainsi qu’un dispositif de gestion du type de celui présenté ci-avant.
L’invention propose également un procédé de gestion destiné à être mis en oeuvre dans un véhicule comprenant un réseau de bord alimenté en énergie électrique par un groupe d’alimentation comportant une batterie rechargeable et au moins un générateur d’énergie électrique.
Ce procédé de gestion se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle on détermine si le groupe d’alimentation, avec une configuration en cours, est capable d’assurer une alimentation électrique du réseau de bord en cas d’activation d’au moins un organe électrique sécuritaire, et, en cas d’incapacité, on reconfigure le groupe d’alimentation avec une configuration différente de la configuration en cours et propre à assurer une alimentation électrique du réseau de bord adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle de cet organe électrique sécuritaire.
L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en oeuvre un procédé de gestion du type de celui présenté ci-avant pour gérer de façon anticipée la consommation d’énergie électrique d’un réseau de bord d’un véhicule alimenté en énergie électrique par un groupe d’alimentation comportant une batterie rechargeable et au moins un générateur d’énergie électrique.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : [Fig. 1 ] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un véhicule comprenant un boîtier de distribution comportant un calculateur de supervision comprenant un dispositif de gestion selon l’invention,
[Fig. 2] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un calculateur de supervision comprenant un dispositif de gestion selon l’invention, et
[Fig. 3] illustre schématiquement un exemple d’algorithme mettant en oeuvre un procédé de gestion selon l’invention.
Description détaillée de l’invention
L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de gestion DG, et un procédé de gestion associé, destinés à permettre la gestion anticipée de la consommation d’énergie électrique d’un réseau de bord RB d’un véhicule V. Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré sur la figure 1 . Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant une batterie rechargeable et au moins un générateur d’énergie électrique couplés entre eux et à un réseau de bord. Ainsi, elle concerne, par exemple, les véhicules terrestres (véhicules utilitaires, camping-cars, minibus, cars, camions, motocyclettes, engins de voirie, engins de chantier, engins agricoles, engins de loisir (motoneige, kart), et engins à chenille(s), par exemple), les bateaux et les aéronefs. On notera que le groupe motopropulseur (ou GMP) du véhicule V peut être purement thermique, ou purement non thermique (par exemple tout électrique), ou encore hybride (thermique et non thermique).
On a schématiquement représenté sur la figure 1 un véhicule V comprenant une chaîne de transmission, un réseau de bord RB, une batterie de servitude BS, au moins un générateur d’énergie électrique GE et un dispositif de gestion DG selon l’invention.
Le réseau de bord RB est un réseau d’alimentation électrique qui comprend des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) qui consomment de l’énergie électrique. Au moins l’un de ces équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) est « non prioritaire » et au moins un autre de ces équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) est « sécuritaire » (et donc prioritaire).
11 est rappelé que l’on entend ici par « équipement (ou organe) sécuritaire » un équipement (ou organe) consommant de l’énergie électrique pour assurer au moins une fonction dite sécuritaire (car concernant la sécurité des passagers du véhicule V), et donc devant être alimenté en énergie électrique de façon prioritaire. Il pourra s’agir, par exemple, de la direction assistée électrique ou d’un dispositif de freinage électrique (frein de service, frein de secours, système d’aide au freinage ou anti-patinage, par exemple).
Un équipement (ou organe) électrique (ou électronique) non prioritaire consomme de l’énergie électrique pour assurer au moins une fonction qui n’est pas indispensable, comme par exemple le chauffage/climatisation ou le chauffage de siège ou le dispositif de massage de siège.
La batterie de servitude BS est chargée de fournir de l’énergie électrique au réseau de bord RB. Par exemple, cette batterie de servitude BS peut être agencée sous la forme d’une batterie de type très basse tension (typiquement
12 V, 24 V ou 48 V). Elle est rechargeable par au moins un générateur d’énergie électrique du véhicule V (ici au moins GE).
La chaîne de transmission comprend ici, notamment, une première machine motrice MM1 thermique, un arbre moteur AM, un embrayage EM, une seconde machine motrice MM2 électrique, une boîte de vitesses BV, une batterie rechargeable BR et un arbre de transmission AT. Il est important de noter que la chaîne de transmission illustrée est de type hybride (thermique/électrique), mais elle pourrait être de type purement thermique ou purement électrique ou hybridée différemment. On entend ici par « machine motrice » une machine agencée de manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer le véhicule V, soit seule soit en complément d’une autre machine motrice thermique ou électrique. Une machine motrice thermique peut, par exemple, être un moteur thermique.
Cette première machine motrice MM1 (ici un moteur thermique) comprend un vilebrequin (non représenté) solidarisé fixement à l’arbre moteur AM pour l’entraîner en rotation. Elle fournit du couple pour au moins un premier train T1 (ici de roues), via (ici) l’embrayage EM, la seconde machine motrice MM2, et la boîte de vitesses BV.
Ce premier train T 1 est ici situé dans la partie avant PV du véhicule V, et couplé à l’arbre de transmission AT via un différentiel D1 . Mais dans une variante ce premier train T 1 pourrait être celui qui est ici référencé T2 et qui est situé dans la partie arrière PR du véhicule V.
La seconde machine motrice MM2 (ici électrique) est couplée à la batterie rechargeable BR, afin d’être alimentée en énergie électrique, ainsi qu’éventuellement d’alimenter cette batterie rechargeable BR en énergie électrique. Elle est également couplée, ici, à la sortie de l’embrayage EM, et à l’arbre primaire AP de la boîte de vitesses BV, pour lui fournir du couple.
Outre son couplage à la batterie de servitude BS (notamment pour la recharger), le générateur d’énergie électrique GE est aussi couplé à la première machine motrice MM1 , notamment pour lui permettre de démarrer grâce à de l’énergie électrique stockée dans la batterie de servitude BS. Il s’agit ici d’un démarreur ou d’un alterno-démarreur. Lorsque la première machine motrice MM1 est en fonctionnement, le générateur d’énergie électrique GE peut également alimenter en énergie électrique le réseau de bord RB en cas de besoin.
On notera que la batterie rechargeable BR est ici couplée à la seconde machine motrice MM2 via un convertisseur CV de type courant continu/courant continu (ou DC/DC), à titre d’exemple. Ce convertisseur CV peut aussi, éventuellement, constituer un autre générateur d’énergie électrique alimentant en énergie électrique la batterie de servitude BS et/ou le réseau de bord RB en cas de besoin. Par exemple, la batterie rechargeable BR peut être de type basse tension (typiquement 400 V à titre illustratif). Mais elle pourrait être de type moyenne tension ou haute tension.
On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 le véhicule V comprend un boîtier de distribution BD auquel sont couplés la batterie de servitude BS, le générateur d’énergie électrique GE, le convertisseur CV et le réseau de bord RB. Ce boîtier de distribution BD est chargé de distribuer dans le réseau de bord RB l’énergie électrique stockée dans la batterie de servitude BS ou produite par le générateur d’énergie électrique GE ou le convertisseur CV, pour l’alimentation des organes (ou équipements) électriques en fonction de demandes d’alimentation reçues. La supervision de la distribution de cette énergie électrique peut être assurée par un calculateur CS réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). Dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 , le calculateur de supervision CS fait partie du boîtier de distribution BD. Mais dans une variante de réalisation (non illustrée) le calculateur de supervision CS pourrait ne pas faire partie du boîtier de distribution BD.
Comme illustré non limitativement sur la figure 2, un dispositif de gestion DG, selon l’invention, comprend au moins un processeur PR et au moins une mémoire MD qui sont agencés pour effectuer des opérations pendant les phases de roulage du véhicule V.
Ces opérations consistent tout d’abord à déterminer si le groupe d’alimentation, avec une configuration en cours, est capable d’assurer (à l’instant considéré) l’alimentation électrique du réseau de bord RB en cas d’activation d’au moins un organe électrique sécuritaire.
Si le dispositif de gestion DG estime qu’il en est capable, il décide de laisser le groupe d’alimentation dans sa configuration en cours (a priori définie par un mode dit « nominal (ou normal) »).
En revanche, en cas d’incapacité, les opérations (du processeur PR et de la mémoire MD) consistent à déclencher une reconfiguration du groupe d’alimentation, différente de sa configuration en cours et propre à assurer une alimentation électrique du réseau de bord RB qui est adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle de chaque organe électrique sécuritaire dont l’activation est envisagée.
Cette gestion anticipée de l’énergie électrique disponible pour le réseau de bord RB permet en cas d’activation d’au moins un organe électrique sécurisé de pouvoir alimenter au moins partiellement ce dernier sans risque d’écroulement de la tension aux bornes du réseau de bord RB.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 2, le processeur PR et la mémoire MD font partie du calculateur de supervision CS. Mais dans une variante de réalisation (non illustrée) le processeur PR et la mémoire MD pourraient faire partie d’un calculateur dédié (dans ce cas, ce dernier peut éventuellement faire partie du dispositif de gestion DG et peut faire partie (ou ne pas faire partie) du boîtier de distribution BD).
Le processeur PR peut, par exemple, être un processeur de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor >>)). Ce processeur PR peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique. Ainsi, il peut, par exemple, s’agir d’un microcontrôleur.
La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en oeuvre par le processeur PR d’une partie au moins du procédé de gestion décrit plus loin (et donc de ses fonctionnalités).
On notera également que le processeur PR et la mémoire MD peuvent être aussi agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher une reconfiguration du groupe d’alimentation dans un mode de fonctionnement qui est choisi parmi un mode dit dégradé, dans lequel la sécurité des passagers du véhicule V est assurée bien que l’alimentation électrique de chaque organe électrique sécuritaire dont l’activation est envisagée ne puisse pas être complète, et un mode dit sécuritaire, dans lequel la sécurité des passagers du véhicule V est potentiellement non assurée.
On comprendra que le mode sécuritaire est le mode dans lequel la différence entre la puissance électrique disponible et la puissance électrique nécessaire au réseau de bord RB est la plus importante (en négatif), et donc dans lequel la sécurité des passagers, du véhicule V et des personnes situées dans l’environnement du véhicule V est la moins bien assurée.
Par exemple, le processeur PR et la mémoire MD peuvent être aussi agencés pour effectuer les opérations consistant, après une première reconfiguration du groupe d’alimentation dans le mode dégradé suivie d’une évolution rendant la sécurité des passagers potentiellement non assurée, à déclencher une seconde reconfiguration du groupe d’alimentation dans le mode sécuritaire. On comprendra que c’est la diminution dans le temps de la capacité du groupe d’alimentation à fournir de la puissance électrique, alors qu’il est déjà configuré dans le mode dégradé, qui décide le dispositif de gestion DG à le reconfigurer du mode dégradé vers le mode sécuritaire.
On notera également que le processeur PR et la mémoire MD peuvent être aussi agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher, en complément d’une reconfiguration, un délestage électrique choisi d’au moins un organe électrique non prioritaire du réseau de bord RB pour réduire l’énergie électrique consommée par ce dernier (RB) via le groupe d’alimentation et/ou une limitation choisie de la puissance électrique de fonctionnement de chaque organe électrique sécuritaire dont l’activation est envisagée pour qu’il fonctionne avec un niveau de performance dégradé choisi et/ou une recharge de la batterie BS pour augmenter l’énergie électrique qu’elle stocke.
Le délestage électrique a pour but de diminuer autant que possible (sans pénaliser la sécurité) la consommation électrique du véhicule V compte tenu des capacités de production d’énergie électrique du groupe d’alimentation à l’instant considéré.
La limitation de puissance électrique de fonctionnement d’organes électriques sécuritaires, nécessaires pour les manoeuvres d’urgence, a pour but de les faire fonctionner avec un niveau de performance certes dégradé (et possiblement seulement sécuritaire), mais nécessitant moins de puissance, ce qui est nécessaire dans certaines situations de vie, comme par exemple en cas de perte de la batterie BS (découplage ou dysfonctionnement), laquelle est une source d’alimentation supplémentaire permettant d’éviter l’écroulement du réseau de bord RB en cas de forte consommation énergétique transitoire.
On notera également que le processeur PR et la mémoire MD peuvent être aussi agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher, en complément d’une reconfiguration dans le mode dégradé, l’avertissement d’un passager du véhicule V propre à signaler un fonctionnement du groupe d’alimentation en mode dégradé.
Une telle alerte de passager est seulement destinée à attirer l’attention du passager sur le placement du groupe d’alimentation dans le mode dégradé, non dangereux mais pouvant induire une limitation des performances de certains organes électriques. Cette alerte peut se faire par affichage d’un témoin de service (par exemple le témoin de batterie de servitude), éventuellement dans une couleur orange (au lieu d’une couleur verte dans le mode nominal), ou d’un message d’avertissement textuel dédié sur un écran du véhicule V, comme par exemple celui du tableau de bord ou celui du combiné central, et/ou par diffusion d’un message d’avertissement sonore (ou audio) dédié via au moins un haut-parleur présent dans le véhicule V.
On notera également que le processeur PR et la mémoire MD peuvent être aussi agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher, en complément d’une reconfiguration dans le mode sécuritaire, au moins une alerte d’un passager du véhicule V qui est choisie parmi une alerte de risque encouru et une alerte de préconisation d’au moins une action à effectuer et/ou une alerte d’au moins un équipement du véhicule V interagissant avec la batterie BS d’un mode de fonctionnement critique de la fourniture d’énergie électrique.
Une telle alerte de passager est destinée à attirer l’attention du passager sur le placement du groupe d’alimentation dans le mode sécuritaire, potentiellement dangereux car ne permettant pas de garantir sa sécurité ou celle de son véhicule V, du fait d’une forte limitation des performances de certains organes électriques. Cette alerte peut se faire par affichage d’un témoin de service (par exemple le témoin de batterie de servitude), éventuellement dans une couleur rouge, ou d’un message d’alarme textuel dédié sur un écran du véhicule V, comme par exemple celui du tableau de bord ou celui du combiné central, et/ou par diffusion d’un message d’alarme sonore (ou audio) dédié via au moins un haut-parleur présent dans le véhicule V.
On notera également que pour déterminer une reconfiguration du groupe d’alimentation le processeur PR et la mémoire MD peuvent être aussi agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer tout d’abord des première p1 et deuxième p2 puissances électriques maximales.
La première puissance électrique maximale p1 est celle que peut fournir un générateur d’énergie électrique GE ou CV pour garantir un niveau de tension sécuritaire nts choisi aux bornes du réseau de bord RB. Il s’agit d’une information dynamique. Le niveau de tension sécuritaire nts est un niveau de tension minimal, notamment pour les organes électriques sécuritaires.
La première puissance électrique maximale p1 peut varier selon l’état ou les contraintes qui peu(ven)t s’exercer sur le générateur d’énergie électrique GE ou CV. Lorsque ce dernier est le convertisseur CV, l’état ou les contraintes peuvent être la température, une défaillance interne ou la capacité de la batterie rechargeable BR. Par conséquent, la puissance maximale théorique du générateur d’énergie électrique GE ou CV n’est pas toujours atteignable.
Le niveau de tension sécuritaire nts, que doit maintenir le générateur d’énergie électrique GE ou CV aux bornes du réseau de bord RB, est la tension nécessaire pour assurer un niveau de fonctionnement (performances) des organes électriques sécuritaires compatible avec les exigences de sécurité en cas de manoeuvre d’urgence.
Cette première puissance électrique maximale p1 peut être déterminée grâce à une cartographie de la puissance possible du générateur en fonction de la tension du réseau de bord RB à maintenir.
La deuxième puissance électrique maximale p2 est celle que peut fournir la batterie BS pour garantir le niveau de tension sécuritaire nts.
Par exemple, cette deuxième puissance électrique maximale p2 peut être déterminée en tenant compte de la chute de tension entre la batterie BS et le réseau de bord RB (liée à l’impédance de câbles et connue à l’avance), et en fonction de l’état de charge de la batterie BS, de la résistance interne de la batterie BS, de la température interne de la batterie BS et du niveau de tension sécuritaire nts. A titre d’exemple, on peut commencer par calculer la tension de la batterie BS nécessaire pour appliquer le niveau de tension sécuritaire nts aux bornes du réseau de bord RB en tenant compte de la chute de tension précitée. Puis, on peut déterminer la deuxième puissance électrique maximale p2 à partir d’une cartographie de la puissance maximale que peut fournir la batterie BS à chaque instant en fonction de la tension aux bornes de réseau de bord RB, de l’état de charge de la batterie BS, de la résistance interne de la batterie BS et de la température interne de la batterie BS. On peut aussi déterminer le courant de charge maximal de la batterie BS qui correspond à la deuxième puissance électrique maximale p2 pouvant être fournie par la batterie BS sous le niveau de tension sécuritaire nts (courant de charge maximal = deuxième puissance électrique maximale p2 / niveau de tension sécuritaire nts).
Ensuite, le processeur PR et la mémoire MD peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer une troisième puissance électrique maximale p3 qui est égale à la somme des première p1 et deuxième p2 puissances électriques maximales.
De préférence cette troisième puissance électrique maximale p3 prend aussi en compte la puissance dissipée au niveau du câblage entre la batterie BS et le nœud d’alimentation du réseau de bord RB, laquelle dépend du courant de charge maximal déterminé juste avant. Cette puissance dissipée est en effet égale à la résistance équivalente du câblage multipliée par le courant de charge maximal au carré. La troisième puissance électrique maximale p3 est alors égale à la somme des première p1 et deuxième p2 puissances électriques maximales moins la puissance dissipée. On notera que l’on peut aussi appliquer à la troisième puissance électrique maximale p3 un facteur de correction (compris entre 0 et 1 ) pour prendre en compte d’éventuelles incertitudes au niveau des données utilisées pour la déterminer.
Puis, le processeur PR et la mémoire MD peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à estimer une quatrième puissance électrique p4 qui est nécessaire au réseau de bord RB pour satisfaire aux besoins d’alimentation électrique au moins partielle de chaque organe électrique sécuritaire dont l’activation est envisagée. Pour ce faire, ils peuvent déterminer à chaque instant la somme de la puissance électrique consommée pec par le réseau de bord RB et de la puissance électrique supplémentaire pes qu’il serait nécessaire de prévoir pour l’activation d’organe(s) électrique(s) supplémentaire(s), pas encore activés et liés à la sécurité du véhicule V et de ses passagers en cas de situation d’urgence. Les courants nécessaires pour ces organes électriques supplémentaires sont connus à l’avance pour le niveau de tension sécuritaire précité. On notera que l’on peut aussi appliquer à la quatrième puissance électrique p4 un facteur de correction (compris entre 0 et 1 ) pour prendre en compte d’éventuelles incertitudes au niveau des données utilisées pour la déterminer.
Enfin, le processeur PR et la mémoire MD peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer la reconfiguration du groupe d’alimentation en fonction de ces troisième p3 et quatrième p4 puissances électriques.
Pour ce faire, ils peuvent réaliser de façon continue une comparaison entre les troisième p3 et quatrième p4 puissances électriques, et décider de la configuration à instaurer (et éventuelles actions à déclencher) en fonction du résultat de cette comparaison.
Si la troisième puissance électrique maximale p3 est strictement supérieure à la quatrième puissance électrique p4, alors le groupe d’alimentation doit être configuré ou reconfiguré dans son mode nominal (ou normal). Il n’y a donc aucunement besoin d’alerter les passagers du véhicule V ou un équipement du véhicule V.
Si la troisième puissance électrique maximale p3 est inférieure ou égale à la quatrième puissance électrique p4, alors le dispositif de gestion DG prédit qu’en cas de manoeuvre d’urgence la puissance maximale disponible pour le réseau de bord RB ne sera pas suffisante pour satisfaire ce dernier (RB) et en particulier pour l’activation des organes électriques sécuritaires supplémentaires (c’est-à-dire pas encore activés à l’instant considéré).
Le dispositif de gestion DG déclenche alors la reconfiguration du groupe d’alimentation dans son mode dégradé. En parallèle, le dispositif de gestion DG peut mémoriser la valeur v’ de la quatrième puissance électrique p4. Cette dernière (p4) pourra évoluer dans le temps, en fonction des variations de consommation électrique du réseau de bord RB, mais sa valeur mémorisée v4 restera fixe jusqu’à ce que le groupe d’alimentation soit reconfiguré dans son mode nominal (ou normal). Le délestage des organes électriques non indispensables et donc non prioritaires peut être déclenché pour réduire la consommation électrique du réseau de bord RB, et/ou une limitation de la puissance de fonctionnement des organes électriques sécuritaires peut être déclenchée pour au pire limiter leurs performances plutôt que de risquer qu’ils ne puissent pas du tout fonctionner, et/ou une recharge rapide de la batterie BS peut être déclenchée pour la recharger le plus rapidement possible et ainsi accroitre l’énergie disponible. Une éventuelle alerte des passagers peut être aussi éventuellement déclenchée.
Si les actions précitées, déclenchées dans le mode dégradé, s’avèrent insuffisantes au bout d’une durée prédéfinie dp (par exemple égale à 60 s), le dispositif de gestion DG déclenche alors la reconfiguration du groupe d’alimentation dans son mode sécuritaire. Le dispositif de gestion DG peut aussi déclencher la génération d’au moins une alerte (ou alarme) à destination du conducteur du véhicule V, afin de l’informer de la dangerosité de la situation ainsi qu’éventuellement lui demander de stopper son véhicule V et de le faire vérifier au plus vite (et notamment son groupe d’alimentation). En variante ou en complément, le dispositif de gestion DG peut aussi déclencher la génération d’au moins une alarme à destination d’autres équipements du véhicule V en interaction avec le groupe d’alimentation pour les informer du fonctionnement de ce dernier dans un mode critique.
On notera que deux situations intermédiaires peuvent survenir.
En effet, on peut se retrouver dans une situation dans laquelle, après l’écoulement de la durée prédéfinie dp précitée (avec le groupe d’alimentation reconfiguré dans son mode sécuritaire), la troisième puissance électrique maximale p3 est redevenue supérieure à la quatrième puissance électrique p4 mais est inférieure ou égale à sa valeur v4 mémorisée lors de la reconfiguration du groupe d’alimentation dans son mode dégradé. Dans cette situation, les actions déclenchées ont permis de rééquilibrer la troisième puissance électrique maximale p3 (disponible) et la quatrième puissance électrique p4 (qui serait nécessaire en cas de manoeuvre d’urgence), par exemple du fait d’une augmentation de la puissance disponible ou d’une diminution de la puissance nécessaire. Cependant, la puissance électrique qui est actuellement effectivement disponible (ou troisième puissance électrique maximale p3) n’est toujours pas suffisante pour satisfaire la puissance qui était précédemment nécessaire (quatrième puissance électrique p4) avant la reconfiguration dans le mode sécuritaire.
Dans ce cas, le dispositif de gestion DG peut décider de maintenir le groupe d’alimentation dans son mode sécuritaire et déclencher les actions associées.
On peut aussi se retrouver dans une situation dans laquelle, après l’écoulement de la durée prédéfinie dp précitée (avec le groupe d’alimentation reconfiguré dans son mode sécuritaire), la troisième puissance électrique maximale p3 est redevenue supérieure à la quatrième puissance électrique p4 et est supérieure à sa valeur v4 mémorisée lors de la reconfiguration du groupe d’alimentation dans son mode dégradé. Dans cette situation, les actions déclenchées ont permis de rééquilibrer la troisième puissance électrique maximale p3 (disponible) et la quatrième puissance électrique p4 (qui serait nécessaire en cas de manoeuvre d’urgence), et donc le dispositif de gestion DG décide de reconfigurer le groupe d’alimentation dans son mode nominal (ou normal).
On notera que le dispositif de gestion DG effectue sa gestion au moyen d’ordres (ou instructions), par exemple au calculateur de supervision CS et/ou à au moins une interface homme/machine du véhicule V (chargée d’afficher et/ou de diffuser les messages ou témoins de service). Par exemple, dans le cas d’une reconfiguration dans le mode dégradé ou sécuritaire certains de ces ordres (ou instructions) peuvent définir chaque organe électrique non prioritaire devant faire l’objet d’un délestage électrique et/ou la valeur de la réduction d’énergie électrique consommée par le réseau de bord RB via le groupe d’alimentation et/ou chaque organe électrique sécuritaire devant faire l’objet d’une limitation de sa puissance électrique de fonctionnement et/ou la valeur de chaque limitation choisie.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 2, que le calculateur de supervision CS peut aussi comprendre, en complément des mémoire vive MD et processeur PR du dispositif de gestion DG, une mémoire de masse MM, notamment pour le stockage des mesures de courant et de tension, et de données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce calculateur de supervision CS peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’au moins les mesures de courant et de tension pour les utiliser dans des calculs ou traitements, éventuellement après les avoir mises en forme et/ou démodulées et/ou amplifiées, de façon connue en soi, au moyen d’un processeur de signal numérique PR’. De plus, ce calculateur de supervision CS peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour délivrer les ordres ou commandes déterminés par le dispositif de gestion DG.
L’invention peut aussi être considérée sous la forme d’un procédé de gestion destiné à être mis en oeuvre dans le véhicule V décrit ci-avant afin de permettre la gestion anticipée de la consommation d’énergie électrique du réseau de bord RB du véhicule V.
Ce procédé de gestion comprend une étape 10-60 dans laquelle on détermine si le groupe d’alimentation, avec sa configuration en cours, est capable d’assurer l’alimentation électrique du réseau de bord RB en cas d’activation d’au moins un organe électrique sécuritaire, et, en cas d’incapacité, on reconfigure le groupe d’alimentation avec une configuration différente de sa configuration en cours et propre à assurer une alimentation électrique du réseau de bord RB adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle de l’organe électrique sécuritaire.
On a schématiquement illustré sur la figure 3 un exemple d’algorithme mettant en oeuvre un procédé de gestion 10-60 selon l’invention.
L’algorithme comprend une sous-étape 10 qui débute lors de chaque phase de roulage et dans laquelle on détermine la première puissance électrique maximale p1 que peut fournir un générateur d’énergie électrique GE ou CV pour garantir un niveau de tension sécuritaire nts choisi aux bornes du réseau de bord RB.
Puis, dans une sous-étape 20 (effectuée éventuellement en même temps que la sous-étape 10) on détermine une deuxième puissance électrique maximale p2 que peut fournir la batterie BS pour garantir le niveau de tension sécuritaire nts.
Puis, dans une sous-étape 30 on détermine une troisième puissance électrique maximale p3 qui est égale à la somme des première p1 et deuxième p2 puissances électriques maximales.
Puis, dans une sous-étape 40 on estime une quatrième puissance électrique p4 qui est nécessaire au réseau de bord RB pour satisfaire aux besoins d’alimentation électrique au moins partielle de chaque organe électrique sécuritaire dont l’activation est envisagée.
Puis, dans une sous-étape 50 on détermine la reconfiguration du groupe d’alimentation en fonction de ces troisième p3 et quatrième p4 puissances électriques.
Puis, dans une sous-étape 60 on déclenche une ou plusieurs actions associées à la reconfiguration déterminée lors de la sous-étape 50.
On notera également que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur (ou programme informatique) comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple le processeur PR, est propre à mettre en oeuvre le procédé de gestion décrit ci-avant pour gérer de façon anticipée la consommation d’énergie électrique du réseau de bord RB du véhicule V.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de gestion (DG) pour un véhicule (V) comprenant un réseau de bord (RB) alimenté en énergie électrique par un groupe d’alimentation comportant une batterie (BS) rechargeable et au moins un générateur d’énergie électrique (GE), caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer si ledit groupe d’alimentation, avec une configuration en cours, est capable d’assurer une alimentation électrique dudit réseau de bord (RB) en cas d’activation d’au moins un organe électrique sécuritaire, et, en cas d’incapacité, à déclencher une reconfiguration dudit groupe d’alimentation, différente de ladite configuration en cours et propre à assurer une alimentation électrique dudit réseau de bord (RB) adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle dudit organe électrique sécuritaire.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher une reconfiguration dudit groupe d’alimentation dans un mode de fonctionnement choisi parmi un mode dit dégradé, dans lequel la sécurité de passagers dudit véhicule (V) est assurée bien que l’alimentation électrique dudit organe électrique sécuritaire ne puisse pas être complète, et un mode dit sécuritaire, dans lequel la sécurité des passagers dudit véhicule (V) est potentiellement non assurée.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant, après une première reconfiguration dudit groupe d’alimentation dans ledit mode dégradé suivie d’une évolution rendant ladite sécurité des passagers potentiellement non assurée, à déclencher une seconde reconfiguration dudit groupe d’alimentation dans ledit mode sécuritaire.
4. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher, en complément de ladite reconfiguration, un délestage électrique choisi d’au moins un organe électrique non prioritaire dudit réseau de bord (RB) pour réduire l’énergie électrique consommée par ce dernier (RB) via ledit groupe d’alimentation et/ou une limitation choisie d’une puissance électrique de fonctionnement dudit organe électrique sécuritaire pour qu’il fonctionne avec un niveau de performance dégradé choisi et/ou une recharge de ladite batterie (BS) pour augmenter l’énergie électrique qu’elle stocke.
5. Dispositif selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher, en complément d’une reconfiguration dans ledit mode dégradé, un avertissement d’un passager dudit véhicule (V) propre à signaler un fonctionnement dudit groupe d’alimentation en mode dégradé.
6. Dispositif selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher, en complément d’une reconfiguration dans ledit mode sécuritaire, au moins une alerte d’un passager dudit véhicule (V) choisie parmi une alerte de risque encouru et une alerte de préconisation d’au moins une action à effectuer et/ou une alerte d’au moins un équipement dudit véhicule (V) interagissant avec ladite batterie (BS) d’un mode de fonctionnement critique de la fourniture d’énergie électrique.
7. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont pour effectuer les opérations consistant à déterminer une première puissance électrique maximale que peut fournir ledit générateur d’énergie électrique (GE) pour garantir un niveau de tension sécuritaire choisi aux bornes dudit réseau de bord (RB), une deuxième puissance électrique maximale que peut fournir ladite batterie (BS) pour garantir ledit niveau de tension sécuritaire, et une troisième puissance électrique maximale égale à une somme desdites première et deuxième puissances électriques maximales, puis à estimer une quatrième puissance électrique nécessaire audit réseau de bord (RB) pour satisfaire aux besoins d’alimentation électrique au moins partielle dudit organe électrique sécuritaire, puis à déterminer ladite reconfiguration dudit groupe d’alimentation en fonction desdites troisième et quatrième puissances électriques.
8. Véhicule (V) comprenant un réseau de bord (RB) alimenté en énergie électrique par un groupe d’alimentation comportant une batterie (BS) rechargeable et au moins un générateur d’énergie électrique (GE), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de gestion (DG) selon l’une des revendications précédentes.
9. Procédé de gestion pour un véhicule (V) comprenant un réseau de bord (RB) alimenté en énergie électrique par un groupe d’alimentation comportant une batterie (BS) rechargeable et au moins un générateur d’énergie électrique (GE), caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-60) dans laquelle on détermine si ledit groupe d’alimentation, avec une configuration en cours, est capable d’assurer une alimentation électrique dudit réseau de bord (RB) en cas d’activation d’au moins un organe électrique sécuritaire, et, en cas d’incapacité, on reconfigure ledit groupe d’alimentation avec une configuration différente de ladite configuration en cours et propre à assurer une alimentation électrique dudit réseau de bord (RB) adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle dudit organe électrique sécuritaire.
10. Produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en oeuvre le procédé de gestion selon la revendication 9 pour gérer de façon anticipée la consommation d’énergie électrique d’un réseau de bord (RB) d’un véhicule (V) alimenté en énergie électrique par un groupe d’alimentation comportant une batterie (BS) rechargeable et au moins un générateur d’énergie électrique (GE).
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