Brevet FR2941104A1 — publié le 20100716

-1- PROCEDE ET SYSTEME DE GESTION D'UN RESEAU ELECTRIQUE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE EQUIPE D'AU MOINS UN MOTEUR THERMIQUE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de la gestion de l'énergie électrique produite dans un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique. ETAT DE LA TECHNIQUE Dans un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique, l'énergie électrique est usuellement produite par une batterie d'accumulateurs et un alternateur qui prélève de l'énergie mécanique sur l'arbre de sortie du moteur pour la transformer en électricité. Par ailleurs, dans un souci de diminution de la consommation de carburant, des solutions ont été envisagées pour récupérer l'énergie thermique des gaz d'échappement afin d'augmenter le rendement énergétique global du véhicule. Ainsi, il a été prévu d'agencer dans la ligne d'échappement du moteur thermique un générateur thermoélectrique à effet Seebeck. Une source additionnelle de production d'électricité est ainsi obtenue pour alimenter les consommateurs d'énergie électrique présents dans le véhicule. Le générateur électrique thermoélectrique à effet Seebeck produit de l'électricité en fonction de la différence de température entre une source chaude (les gaz d'échappement) et une source froide (comme de l'eau ou autre). Un autre moyen de récupérer l'énergie thermique des gaz d'échappement est d'utiliser un cycle de Rankine. Les gaz d'échappement cèdent une quantité de chaleur en évaporant un fluide caloporteur, le gaz ainsi obtenu étant ensuite détendu pour produire une énergie mécanique entrainant la turbine d'un générateur de courant. Une partie de la puissance thermique des gaz d'échappement est ainsi transformée en puissance électrique. Le document GB-A-9 803 037 propose une stratégie d'utilisation d'un alternateur, d'une batterie d'accumulateurs et d'un générateur thermoélectrique à effet Seedbeck. Dans ce document, l'utilisation de l'alternateur ou du générateur thermoélectrique dépend de la tension aux bornes de la batterie. Plus particulièrement, lorsque la batterie est chargée à son maximum, le générateur thermoélectrique est désactivé, ce qui a pour désavantage de ne pas prioriser l'utilisation de celui-ci et de ce fait ne valorise pas la récupération énergétique. EXPOSE DE L'INVENTION Le but de la présente invention est de résoudre le problème susmentionné en proposant un procédé et un système de gestion qui privilégie la récupération d'énergie présente dans les gaz d'échappement. A cet effet l'invention a pour objet un procédé de gestion d'un réseau électrique d'un 10 véhicule automobile équipé d'au moins un moteur thermique, ledit réseau comportant : ^ un alternateur apte à convertir de l'énergie mécanique délivrée par le moteur en énergie électrique ; ^ un module thermoélectrique apte à convertir de l'énergie thermique des gaz d'échappement du moteur en énergie électrique ; 15 des moyens de stockage d'énergie électrique aptes à être connectés à l'alternateur et au module thermoélectrique pour leur recharge ; et ^ des consommateurs d'énergie électrique apte à être alimentés par les moyens de stockage d'énergie électrique, par l'alternateur et par module thermoélectrique. 20 Selon l'invention, ledit procédé consiste à mettre en oeuvre une stratégie d'utilisation minimale de l'alternateur en fonction de la puissance électrique demandée par les consommateurs d'énergie électrique et de l'état de charge des moyens de stockage d'énergie électrique. 25 Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention : ^ lorsque la puissance électrique demandée par les consommateurs d'énergie électrique est inférieure à la puissance électrique délivrée par le module thermoélectrique, les consommateurs d'énergie électrique sont alimentés par le module thermoélectrique, le surplus d'énergie fourni par le module thermoélectrique 30 servant à la recharge des moyens de stockage d'énergie électrique ; ^ lorsque la puissance électrique demandée par les consommateurs d'énergie électrique est supérieure à la puissance électrique délivrée par le module thermoélectrique, la puissance manquante est fournie par les moyens de stockage d'énergie électrique si l'état de charge de ceux-ci est supérieur à un état de charge 35 minimal prédéterminé ; et ^ la puissance manquante est fournie par l'alternateur si l'état de charge des moyens de stockage d'énergie électrique est inférieur ou égale à l'état de charge minimal. -2- 2941104 -3- L'invention a également pour objet un système de gestion d'un réseau électrique d'un véhicule automobile équipé d'au moins un moteur thermique, ledit réseau comportant : ^ un alternateur apte à convertir de l'énergie mécanique délivrée par le moteur en 5 énergie électrique ; ^ un module thermoélectrique apte à convertir de l'énergie thermique des gaz d'échappement du moteur en énergie électrique ; ^ des moyens de stockage d'énergie électrique aptes à être connectés à l'alternateur et au module thermoélectrique pour leur recharge ; et des consommateurs d'énergie électrique aptes à être alimentés par les moyens de stockage d'énergie électrique, par l'alternateur et par module thermoélectrique ; et ^ un module de gestion de l'alimentation des consommateurs d'énergie électrique, Selon l'invention, le module de gestion est apte à mettre en oeuvre une stratégie d'utilisation minimale de l'alternateur en fonction de la puissance électrique demandée par les consommateurs d'énergie électrique et de l'état de charge des moyens de stockage d'énergie électrique. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en relation avec les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système selon l'invention ; et - la figure 2 est un organigramme du procédé mis en oeuvre par le système de la figure 1. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La figure 1 représente schématiquement un réseau électrique 10 d'un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique. 30 Le réseau électrique 10 comporte une batterie d'accumulateurs rechargeable 12, un alternateur 14 convertissant de l'énergie mécanique prélevée sur l'arbre de sortie du moteur en énergie électrique, un générateur thermoélectrique 16 à effet Seebeck prélevant de l'énergie thermique des gaz d'échappement et convertissant celle-ci en énergie 35 électrique, et un ensemble 18 de consommateurs d'énergie électrique, tel que par exemple l'éclairage du véhicule, une climatisation ou autres. 25 2941104 -4- Le réseau électrique 10 comprend également un module de gestion 20 connecté à chacun des organes venant d'être décrits. Le module de gestion 20 commande le fonctionnement des producteurs d'énergie électrique (batterie 12, alternateur 14 et générateur thermoélectrique 16). Le module 20 gère également le flux d'énergie électrique en 5 provenance des producteurs d'électricité vers l'ensemble 18 des consommateurs d'énergie ainsi que la recharge de la batterie, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Pour la mise en oeuvre de sa stratégie de gestion du fonctionnement du réseau, le module de gestion 20 est associé à un module 22 de détermination de l'état de charge � SOC � de 10 la batterie 12, à un module 24 de détermination de la puissance électrique produite par le générateur thermoélectrique 16 et à un module 26 de détermination de la puissance électrique demandée par l'ensemble 18 des consommateurs d'électricité. La figure 2 est un organigramme du procédé de gestion mise en oeuvre par le module de 15 gestion 20. Le procédé débute par une étape 30 d'initialisation déclenchée au démarrage du véhicule. Cette étape 30 consiste notamment à démarrer le générateur thermoélectrique 16 et à commander celui-ci pour qu'il délivre constamment le maximum de puissance électrique 20 possible. Le procédé se poursuit alors en 32 par un test pour savoir si la puissance Psb produite par le générateur thermoélectrique 16 est supérieure à la puissance Paux demandée par l'ensemble 18 des consommateurs d'électricité. Si tel est le cas, l'alternateur 14 est désactivé en 34 s'il était en fonctionnement, puis un test est mis en oeuvre en 36 pour savoir si l'état de charge SOC de la batterie 12 est inferieur à l'état de charge maximal SOCmax prédéterminé de celle-ci. 30 Dans le cas où l'état de charge SOC est inférieur l'état de charge maximal SOCmax, une charge de la batterie 12 par le générateur thermoélectrique 16 est alors mise en oeuvre en 38. La batterie 12 est alors chargée à la puissance Psb û Paux. L'étape 38 boucle alors sur l'étape de test 32 pour un nouveau cycle de gestion du réseau électrique du véhicule. 35 Si l'état de charge SOC est supérieur ou égal à l'état de charge maximal SOCmax, aucune recharge de la batterie 12 n'est nécessaire et le surplus de puissance électrique Psb û Paux n'est pas utilisé. Par exemple, le surplus est dissipé dans un élément résistif. L'étape de 2941104 -5- test 36 boucle alors sur l'étape de test 32 pour un nouveau cycle de gestion du réseau électrique du véhicule. Dans le cas où le test mis en oeuvre en 32 est négatif, c'est-à-dire que la puissance Paux 5 consommée par l'ensemble 18 de consommateurs d'électricité est supérieure à la puissance Psb produite par le générateur thermoélectrique 16, un test est alors mis en oeuvre en 40 pour savoir si l'état de charge SOC de la batterie 12 est supérieur à l'état de charge minimal SOCmin prédéterminé de celle-ci. 10 Si tel est le cas, la puissance électrique manquante pour l'alimentation de l'ensemble 18 des consommateurs d'énergie est fournie en 42 par la batterie 12, celle-ci délivrant alors à l'ensemble 18 une puissance électrique sensiblement égale à Paux-Psb. Toujours en 42, l'alternateur 14 est par ailleurs désactivé s'il était en fonctionnement. L'étape 42 boucle ensuite sur l'étape 30 pour un nouveau cycle de gestion du réseau électrique du véhicule. 15 Si le test mis en oeuvre en 40 est négatif, c'est-à-dire que l'état de charge SOC de la batterie 12 est inférieur ou égal à l'état de charge SOCmin, la batterie est déchargée et ne peut donc être utilisée. L'alternateur 14 est alors activé en 44 pour fournir la puissance électrique manquante Paux-Psb à l'ensemble 18 de consommateurs d'électricité, puis 20 l'étape 44 boucle sur l'étape 32 pour un nouveau cycle de gestion du réseau électrique du véhicule. Bien qu'il ait été décrit un mode de réalisation selon lequel le véhicule est équipé d'un moteur thermique, l'invention s'applique également dans le cadre des véhicules hybrides. 25 De même, il a été décrit un mode de réalisation selon lequel le surplus de puissance électrique produite par le générateur thermoélectrique n'est pas utilisé. En variante, ce surplus est utilisé pour faire fonctionner un organe usuellement entraîné de manière mécanique. Par exemple, la pompe à eau du véhicule est modifiée pour fonctionner également de manière électrique et le surplus de puissance produite par le générateur thermoélectrique est utilisé pour l'entraînement électrique de cette pompe à eau. Ainsi, selon l'invention, le générateur thermoélectrique est constamment en fonctionnement et délivre le maximum de puissance électrique qu'il est capable de produire et la puissance électrique ainsi produite est utilisée en priorité pour l'alimentation électrique des consommateurs électriques et la recharge de la batterie. On notera donc que l'alternateur 16 est quant à lui utilisé le moins possible. Ainsi, l'énergie 2941104 -6- mécanique prélevée par l'alternateur 16 sur l'arbre du moteur thermique est minimale et par conséquent la consommation de carburant. REVENDICATIONS1. Procédé de gestion d'un réseau électrique d'un véhicule automobile équipé d'au moins un moteur thermique, ledit réseau comportant : ^ un alternateur (14) apte à convertir de l'énergie mécanique délivrée par le moteur en énergie électrique ; ^ un module (16) thermoélectrique apte à convertir de l'énergie thermique des gaz d'échappement du moteur en énergie électrique ; ^ des moyens (12) de stockage d'énergie électrique aptes à être connectés à l'alternateur et au module thermoélectrique pour leur recharge ; et ^ des consommateurs (18) d'énergie électrique aptes à être alimentés par les moyens (12) de stockage d'énergie électrique, par l'alternateur (14) et par module thermoélectrique (16), caractérisé en ce que ledit procédé consiste à mettre en oeuvre une stratégie d'utilisation minimale de l'alternateur (14) en fonction de la puissance électrique demandée par les consommateurs d'énergie électrique (18) et de l'état de charge des moyens (12) de stockage d'énergie électrique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque la puissance électrique demandée par les consommateurs d'énergie électrique (18) est inférieure à la puissance électrique délivrée par le module thermoélectrique (16), les consommateurs d'énergie électrique (18) sont alimentés par le module thermoélectrique, le surplus d'énergie fourni par le module thermoélectrique (16) servant à la recharge des moyens (12) de stockage d'énergie électrique. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque la puissance électrique demandée par les consommateurs d'énergie électrique (18) est supérieure à la puissance électrique délivrée par le module thermoélectrique (16), la puissance manquante est fournie par les moyens (12) de stockage d'énergie électrique si l'état de charge de ceux-ci est supérieur à un état de charge minimal prédéterminé. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la puissance manquante est fournie par l'alternateur (14) si l'état de charge des moyens (12) de stockage d'énergie électrique est inférieur ou égale à l'état de charge minimal. 5. Système de gestion d'un réseau électrique d'un véhicule automobile équipé d'au moins un moteur thermique, ledit réseau comportant : 2941104 -8- ^ un alternateur (14) apte à convertir de l'énergie mécanique délivrée par le moteur en énergie électrique ; ^ un module thermoélectrique (16) apte à convertir de l'énergie thermique des gaz d'échappement du moteur en énergie électrique ; 5 ^ des moyens (12) de stockage d'énergie électrique aptes à être connectés à l'alternateur et au module thermoélectrique pour leur recharge ; et ^ des consommateurs d'énergie électrique (18) aptes à être alimentés par les moyens (12) de stockage d'énergie électrique, par l'alternateur (14) et par module thermoélectrique (16) ; et 10 ^ un module (20) de gestion de l'alimentation des consommateurs d'énergie électrique (18), caractérisé en ce que le module de gestion (20) est apte à mettre en oeuvre une stratégie d'utilisation minimale de l'alternateur (14) en fonction de la puissance électrique demandée par les consommateurs d'énergie électrique (18) et de l'état de 15 charge des moyens (12) de stockage d'énergie électrique.