Brevet FR2955715A1 — publié le 20110729

PROCEDE POUR OPTIMISER LA RECHARGE DE LA BATTERIE D'UN VEHICULE HYBRIDE [01] L'invention concerne un procédé pour optimiser la recharge de la batterie d'un véhicule hybride. [02] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des véhicules hybrides comportant un premier train tracté à l'aide d'un moteur thermique et un deuxième train tracté électriquement. [3] L'invention a notamment pour but d'améliorer la disponibilité d'énergie sur le train tracté électriquement en particulier lorsque le véhicule io fonctionne en mode 4x4. [4] On connaît des véhicules hybrides comportant un moteur thermique assurant la traction du train avant. A cet effet, un embrayage assure la liaison entre d'une part le moteur thermique et d'autre part une boîte de vitesses connectée au train avant. Ce moteur thermique présente un 15 régime de ralenti, de l'ordre de 750 tours/min, lorsque l'embrayage est ouvert et/ou la boîte de vitesse est au neutre. [5] Ce moteur est associé mécaniquement à une machine électrique avant de type alterno/démarreur. Cette machine permet notamment de recharger les batteries du véhicule lorsqu'elle est entrainée par le moteur 20 thermique (mode générateur). Cette machine assure également le démarrage du moteur thermique lorsqu'elle fonctionne en mode moteur. Dans certaines situations de vie, cette machine peut même participer à la traction du véhicule. [6] Ces véhicules comportent également une machine électrique 25 assurant la traction du train arrière via un réducteur et un dispositif d'accouplement par exemple de type crabot. Par opposition aux véhicules 4x4 traditionnels, la traction du train avant et la traction du train arrière sont indépendantes mécaniquement l'une de l'autre. [7] La machine électrique avant et la machine électrique arrière sont 30 reliées à une batterie haute tension par l'intermédiaire d'un réseau électrique. Cette batterie haute tension est en relation avec un réseau de bord basse tension par l'intermédiaire d'un convertisseur continu/continu. [8] Un système de régulation de freinage est généralement installé sur les roues du véhicule, ce système permettant d'éviter le blocage des roues et le cas échéant de rétablir une trajectoire du véhicule. [9] En mode 4x4 sélectionné par le conducteur à l'aide d'une molette, le couple souhaité par le conducteur est réparti sur le train avant et le train arrière du véhicule. Le couple disponible sur le train arrière dépend directement du niveau de charge de la batterie. En effet, plus le niveau de io charge est élevé, plus le couple maximal disponible est important car la puissance de décharge de la batterie est élevée. A l'inverse, plus le niveau de charge est bas, plus le couple disponible est faible car la puissance de décharge de la batterie est faible. [10] L'invention a notamment pour but de proposer un moyen de 15 recharger efficacement la batterie haute tension et optimiser ainsi le couple disponible en mode 4x4. [11] A cet effet, on augmente le régime de ralenti pour augmenter la puissance disponible à la machine avant et donc la puissance de recharge de la batterie lorsque l'état de charge de la batterie est inférieur à un seuil 20 paramétrable compris entre 10 et 50% de l'état de charge maximum. [12] Le régime de ralenti repasse au régime de ralenti par défaut lorsque l'état de charge de la batterie redevient supérieur au seuil paramétrable. [13] L'invention concerne donc un procédé pour optimiser la recharge 25 de la batterie d'un véhicule hybride comportant : - un moteur thermique associé mécaniquement à une première machine électrique, - un embrayage installé entre le moteur thermique et une boîte de vitesses en relation avec un des trains du véhicule, 30 - une deuxième machine électrique destinée à assurer la traction de l'autre train du véhicule, - une batterie haute tension en relation avec les deux machines électriques, - la première machine étant susceptible d'être entraînée par le moteur thermique lorsque la première machine fonctionne en mode générateur pour recharger la batterie haute tension, caractérisé en ce que lorsque l'embrayage est en position ouverte et/ou que la boîte de vitesses est au neutre : - le moteur thermique présente un régime au ralenti par défaut lorsque l'état de charge de la batterie haute tension est inférieur à un seuil paramétrable ou io - un régime de ralenti augmenté supérieur au régime de ralenti par défaut lorsque l'état de charge de la batterie haute tension est supérieur au seuil paramétrable afin d'accroître la puissance générée par la première machine électrique pour recharger la batterie haute tension. [14] Selon une mise en oeuvre, le régime de ralenti augmenté est de 15 l'ordre de 10 à 40% plus élevé que le régime de ralenti par défaut. [15] Selon une mise en oeuvre, le régime de ralenti par défaut est de l'ordre de 750 tours/min. [16] Selon une mise en oeuvre, le régime de ralenti augmenté est de l'ordre de 950 tours/min. 20 [017] Selon une mise en oeuvre, le seuil paramétrable est de l'ordre de 10 à 50% de l'état de charge maximal de la batterie haute tension. [18] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles 25 montrent : [19] Figure 1 : une représentation schématique d'un véhicule hybride mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ; [20] Figure 2 : une représentation graphique de la puissance de fournie par la machine avant (en Watts) en fonction du régime du moteur thermique 30 (en tours/min). [21] Les éléments identiques conservent les mêmes références d'une Figure à l'autre. [22] La Figure 1 montre un véhicule 1 hybride mettant en oeuvre le procédé selon l'invention comportant un train avant 2 et un train arrière 3 indépendants mécaniquement l'un de l'autre. [23] Un groupe moto-propulseur 5 classique assure la traction du train avant 2 du véhicule. Plus précisément, ce groupe 5 comporte un moteur 7 thermique en relation avec une boîte 8 de vitesses manuelle pilotée (BVMP) par l'intermédiaire d'un embrayage 10 classique par exemple un embrayage io à garniture sec ou humide. Cette boîte 8 de vitesses est reliée au train avant 2 par l'intermédiaire d'une descente de pont (non représentée). En variante, le groupe 5 moto-propulseur pourrait comporter une boîte 8 de vitesses automatique. [24] Par ailleurs, une machine 11 électrique est associée 15 mécaniquement au moteur 7 thermique. Lorsque la machine 11 est entrainée par le moteur 7, elle fonctionne en mode générateur et fournit du courant à de la batterie haute tension 19 pour la recharger. La machine 11 peut également fonctionner en mode moteur pour assurer le démarrage du moteur 7 thermique. Dans certaines situations de vie, la machine 11 assure 20 également la traction du train avant 2 en fournissant du couple (mode boost). [25] Un starter 13 est utilisé pour démarrer le moteur 7 en cas de températures très basses dans le cas où la machine avant 11 n'est pas capable d'assurer cette fonction. Si besoin, un système 14 de climatisation est relié mécaniquement au moteur 7 et à la machine avant 11. 25 [026] En outre, une machine 15 électrique assure la traction du train arrière 3 du véhicule. A cet effet, la machine 15 est reliée au train arrière 3 par l'intermédiaire d'un embrayage 16 et d'un ensemble 17 de démultiplication. Cet embrayage 16 prend par exemple la forme d'un crabot, tandis que l'ensemble 17 de démultiplication est à rapport unique, même s'il 30 pourrait en variante présenter plusieurs rapports. [027] Les deux machines 11 et 15 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'un réseau électrique. Plus précisément, les machines 11 et 15 sont reliées à une batterie 19 haute tension par l'intermédiaire d'un onduleur 21 capable de hacher la tension continue de la batterie 19 pour alimenter les machines 11 et 15 électriques lorsque ces dernières fonctionnent en mode moteur. Lorsque ces machines électriques 11 et 15 fonctionnent en mode générateur pour recharger la batterie 19, l'onduleur 21 est capable de transformer la tension alternative produite par les machines 11 et 15 en tension continue appliquée sur les bornes de la batterie 19. io [028] La batterie 19 est connectée à un convertisseur 20 continu/continu qui transforme la tension continue haute tension de la batterie 19 en une tension acceptable par le starter 13 et par une batterie 22 basse tension connectée au réseau 24 de bord du véhicule. [29] De préférence, le véhicule 1 est équipé d'un système 25 de 15 régulation de freinage classique de type ESP ou ABS permettant de gérer les efforts de freinage en cas de freinage d'urgence, afin d'assurer le contrôle de la trajectoire du véhicule et/ou d'éviter le blocage des roues. [30] Un calculateur 28 commande les différents organes du véhicule pour effectuer notamment la répartition du couple Cg demandé par le 20 conducteur entre le train avant 2 (couple Ccns_av) et le train arrière 3 (couple Ccns_ar). Le couple demandé Cg est calculé, par le module 29 dit module d'interprétation de la volonté du conducteur (IVC), notamment en fonction de l'enfoncement de la pédale 31 d'accélérateur et de la vitesse V du véhicule mesurée par un capteur 33 associé à une roue. 25 [031] Par ailleurs, l'embrayage 10 et la boîte 8 de vitesses renvoient leur état respectif EE et EB au calculateur 28. La batterie 19 renvoie également son état de charge au calculateur 28. Une molette 35 permet au conducteur de choisir le mode de fonctionnement 4x4 du véhicule 1 dans lequel le couple Cg sera réparti sensiblement de manière homogène entre le train 30 avant 2 et le train arrière 3 du véhicule. [032] Comme montré sur la Figure 2, le mode 4x4 ayant été activé par l'utilisateur à l'aide de la molette 35, lorsque le calculateur 28 détecte que l'embrayage 10 est à l'état ouvert (EE=O) et/ou que la boîte 8 de vitesses est au neutre (EB=O) et que l'état de charge SOC est supérieur à un seuil paramétrable, le moteur 7 présente un régime W1 de ralenti par défaut qui est généralement de l'ordre de 750 tours/minute. Une telle situation de vie est observable notamment lorsque le véhicule 1 est à l'arrêt, le moteur 7 thermique ayant été démarré. [33] Conformément à l'invention, lorsque le calculateur 28 détecte que l'embrayage 10 est à l'état ouvert et/ou que la boîte 8 de vitesses est au neutre, et que l'état de charge SOC de la batterie 19 est inférieur au seuil io paramétrable, on déplace 38 le point de fonctionnement du moteur 7 thermique, de sorte que le moteur 7 présente un régime W2 de ralenti augmenté supérieur au régime W1 par défaut. L'invention permet ainsi d'augmenter le régime de la machine 11 fonctionnant en mode générateur pour recharger la batterie 19, et donc d'améliorer la disponibilité d'énergie 15 sur le train 2 tracté électriquement. [34] De préférence, le régime W2 de ralenti augmenté est de l'ordre de 10 à 40% plus élevé que le régime W1 de ralenti par défaut. [35] Ici, le régime W1 présente par exemple une valeur de 950 tours/minutes environ, de sorte que la puissance Pdisp disponible pour 20 recharger la batterie 19 passe de 8kW (pour W1) à 9kW (pour W2), ce qui correspond à une augmentation de la puissance disponible Pdisp de 12%. [36] Dès que l'état de charge SOC de la batterie 19 repassera au dessus du seuil paramétrable, on re-déplace 39 le point de fonctionnement du moteur 7 thermique de sorte que le régime de ralenti du moteur 7 repasse 25 du régime augmenté W2 au régime par défaut W1. [37] Dans un exemple, le seuil paramétrable est de l'ordre de 10 à 50% de l'état de charge maximal de la batterie haute tension 19. [38] L'invention peut également être mise en oeuvre lorsque le véhicule ne fonctionne pas en mode 4x4 afin d'optimiser la recharge de la batterie 19. 30 Ainsi l'invention pourra être mise en oeuvre lorsque le véhicule 1 fonctionne en mode thermique, c'est-à-dire que seul le moteur 7 thermique assure la traction du véhicule. 30 REVENDICATIONS1. Procédé pour optimiser la recharge de la batterie d'un véhicule hybride comportant : - un moteur (7) thermique associé mécaniquement à une première machine (11) électrique, - un embrayage (10) installé entre le moteur (7) thermique et une boîte (8) de vitesses en relation avec un des trains (2) du véhicule, - une deuxième machine (15) électrique destinée à assurer la traction io de l'autre train (3) du véhicule, - une batterie (19) haute tension en relation avec les deux machines (11, 15) électriques, - la première machine (11) étant susceptible d'être entrainée par le moteur (7) thermique lorsque la première machine (11) fonctionne en mode 15 générateur pour recharger la batterie (19) haute tension, caractérisé en ce que lorsque l'embrayage (10) est en position ouverte et/ou que la boîte (8) de vitesses est au neutre : - le moteur (7) thermique présente un régime (W1) au ralenti par défaut lorsque l'état de charge (SOC) de la batterie (19) haute tension est 20 inférieur à un seuil paramétrable ou - un régime (W2) de ralenti augmenté supérieur au régime (W1) de ralenti par défaut lorsque l'état de charge (SOC) de la batterie (19) haute tension est supérieur au seuil paramétrable afin d'accroître la puissance générée par la première machine (11) électrique pour recharger la batterie 25 (19) haute tension. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régime de ralenti (W2) augmenté est de l'ordre de 10 à 40% plus élevé que le régime de ralenti (W1) par défaut. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le régime de ralenti (W1) par défaut est de l'ordre de 750 tours/min. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 35 le régime de ralenti (W2) augmenté est de l'ordre de 950 tours/min. . Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le seuil paramétrable est de l'ordre de 10 à 50% de l'état de charge (SOC) maximal de la batterie (19) haute tension.