Brevet FR2848736A1 — publié le 20040618

La présente invention concerne un système d'alimentation électrique d'au moins une charge notamment embarquée à bord d'un véhicule automobile. L'augmentation des besoins d'alimentation en énergie électrique notamment à bord des véhicules automobiles conduit actuellement à un surdimen5 sionnement par exemple des batteries embarquées à bord de ceux-ci, pour d'une part, assurer l'apport d'énergie et d'autre part, supporter les pics de courant que l'on peut observer dans ce type d'applications. On conçoit également que de telles contraintes ont des répercussions sur la durée de vie d'une batterie. Par ailleurs, on sait également que l'utilisation de ce type de matériels n'est pas optimisée pour une récupération d'énergie. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'alimentation électrique d'au moins une charge notamment embarquée à bord d'un véhicule automo15 bile, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de stockage d'énergie et des moyens de stockage de puissance, raccordés en parallèle et en ce que des moyens formant supercondensateur sont raccordés en série avec les moyens de stockage de puissance. Selon d'autres caractéristiques - les moyens formant supercondensateur comprennent plusieurs supercondensateurs associés; - les supercondensateurs sont en série; - une impédance de couplage est raccordée entre les moyens de stockage d'énergie et la branche comportant les moyens de stockage de puis25 sance en série avec les moyens formant supercondensateur; - les moyens de stockage d'énergie comprennent une batterie plombacide; - les moyens de stockage de puissance comprennent une batterie NiMH. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 représente un schéma synoptique illustrant la structure d'un système d'alimentation selon l'invention; et - la Fig.2 représente un exemple détaillé de réalisation d'un tel système. L'invention se rapporte donc à un système d'alimentation électrique d'au moins une charge, qui est désignée par la référence générale 1 sur la figure 1, et qui est par exemple embarquée à bord d'un véhicule automobile. Ce système comporte des moyens de stockage d'énergie désignés par la référence générale 2 et des moyens de stockage de puissance désignés par la référence générale 3, qui sont raccordés en parallèle et des moyens formant supercondensateur désignés par la référence générale 4, raccordés en sé10 rie avec les moyens de stockage de puissance. Comme cela est illustré, ces moyens formant supercondensateur peuvent comporter plusieurs supercondensateurs associés par exemple en série et une impédance résistive et/ou inductive de couplage désignée par la référence générale 5 sur la figure 1, peut être raccordée entre les moyens de stockage 15 d'énergie 2 et la branche comportant les moyens de stockage de puissance 3 en série avec les moyens formant supercondensateur 4. Ces moyens formant supercondensateur peuvent comporter plusieurs supercondensateurs associés par exemple en série. Un supercondensateur est un composant de puissance de faible éner20 gie spécifique et il doit donc être le plus souvent utilisé avec d'autres moyens d'apport en énergie, tels que par exemple une batterie. L'association de supercondensateurs avec une batterie permet donc de séparer les fonctions puissance et énergie. De tels supercondensateurs permettent alors de fournir un apport de 25 puissance afin notamment d'optimiser le dimensionnement de la batterie et de moins la solliciter au niveau des pics de courant, ce qui permet d'augmenter sa durée de vie. On sait par ailleurs, que les supercondensateurs permettent de mieux récupérer par exemple de l'énergie électrique en association avec des moyens 30 de freinage électrique, par exemple d'un véhicule. Dans le cadre d'une application par exemple dans un véhicule hybride, l'association supercondensateur/batterie permet un meilleur rendement au niveau de l'utilisation de l'énergie électrique et donc une consommation de carburant plus basse. Grâce à la structure du système selon l'invention, on peut associer des supercondensateurs à des batteries, sans utiliser de moyens de gestion électroniques coteux. Par ailleurs, elle permet d'utiliser au mieux les différents composants, c'est-à-dire les supercondensateurs et les batteries. En effet, dans l'architecture proposée, les supercondensateurs sont utilisés dans toute leur plage de tension en exploitant leur bipolarité. Un avantage d'une telle structure est donc une exploitation totale de l'énergie stockée dans les supercondensateurs (1/2 CU2). On sait en effet que 10 généralement, les supercondensateurs sont utilisés entre les tensions U et U/2, ce qui fait que seulement les 3/4 de l'énergie stockée dans ces supercondensateurs sont mis en jeu. Par ailleurs, l'exploitation de la bipolarité de tels supercondensateurs permet de doubler la plage d'énergie mise en jeu (- 1/2 CU2, 1/2 CU2). Dans une telle structure, le supercondensateur joue donc le rôle d'un interrupteur progressif permettant de gérer le flux d'énergie de la branche puissance et d'interrompre le courant naturellement. L'impédance de couplage 5 permet de limiter le courant provenant de la source de stockage d'énergie. Cette impédance de couplage peut ne pas être nécessaire si la résistance interne de cette source est adaptée. Une telle architecture peut être étendue à tout système de couplage entre une source de puissance et une source d'énergie (par exemple pile à combustible, volant d'inertie, etc...). On a représenté sur la figure 2, un exemple de réalisation d'une telle structure dans lequel on met en jeu les éléments et les paramètres suivants. L'application envisagée est une application à 42 volts d'une puissance de 300 W moyen 3 kW en transitoire. Les moyens de stockage et de puissance sont formés par une batterie 30 au plomb-acide de 40 Ah/36V. L'impédance de couplage présente une résistance d'une valeur de 0,6 Q2. Les moyens de stockage de puissance sont quant à eux formés par une batterie de type Ni-MH de 4 Ah et les moyens formant supercondensateur sont quant à eux formés de trois éléments supercondensateurs de 3000F. On conçoit alors qu'une telle architecture présente un certain nombre 5 d'avantages car elle ne nécessite pas un nombre élevé de supercondensateurs tout en permettant d'exploiter tout le potentiel énergétique de ceux-ci, sans être associée à des moyens de gestion électroniques coteux. De nombreuses applications d'un tel système peuvent être envisagées, notamment dans les véhicules automobiles. Bien entendu, d'autres modes de réalisation en particulier des moyens de stockage peuvent être envisagés. Ainsi, les moyens de stockage d'énergie peuvent être formés par une batterie Lithium, Ni-MH ou encore une pile à combustible, etc.. De même, les moyens de stockage de puissance peuvent également 15 être formés par ce type de batterie ou de pile ou encore par un volant d'inertie, etc... REVENDICATIONS 1. Système d'alimentation électrique d'au moins une charge (1) notamment embarquée à bord d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de stockage d'énergie (2) et des moyens de stockage de 5 puissance (3), raccordés en parallèle et en ce que des moyens formant supercondensateur (4) sont raccordés en série avec les moyens de stockage de puissance (3). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant supercondensateur (4) comprennent plusieurs supercondensateurs as10 sociés. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les supercondensateurs sont en série. 4. Système selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'une impédance de couplage (5) est raccordée entre les moyens de stockage 15 d'énergie (2) et la branche comportant les moyens de stockage de puissance (3) en série avec les moyens formant supercondensateur (4). 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de stockage d'énergie comprennent une batterie plomb-acide. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de stockage de puissance comprennent une batterie Ni-MH.