Brevet FR2977530A1 — publié le 20130111

DISPOSITIF D'ALIMENTATION ELECTRIQUE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE HYBRIDE L'invention se rapporte à un dispositif d'alimentation électrique d'un véhicule automobile hybride. La présente invention se rapporte également à un véhicule automobile hybride comportant un tel dispositif. L'invention concerne plus particulièrement les véhicules automobiles de type dit "mild hybride" ou "hybride faible", c'est-à-dire les véhicules automobiles hybrides comportant un moteur thermique et une machine électrique et équipés d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique, généralement appelé "Stop & Start", et également dotés d'un système de récupération d'énergie au freinage. Les équipements électriques présents dans les véhicules sont de plus en plus nombreux. On peut par exemple citer les dispositifs Stop & Start, les directions assistées, les climatiseurs ou encore les freins électriques. La plupart de ces équipements consomment un courant électrique important pendant de courts instants. Il a donc été nécessaire d'ajouter à la batterie classique de 12 volts une ou plusieurs sources d'énergie électrique supplémentaire(s), afin d'être capable de fournir la puissance électrique demandée et afin d'éviter une chute de tension électrique sur le réseau de bord sur lequel sont connectés les différents consommateurs électriques du véhicule. Une solution classique consiste à utiliser comme source d'énergie supplémentaire une deuxième batterie ou une ou plusieurs capacités de valeur importante. Ces capacités sont habituellement appelées des super-capacités et sont généralement associées à des convertisseurs de tension de type continu-continu (DC/DC), afin d'ajuster la tension qu'elles fournissent à la tension d'alimentation des équipements électriques qu'elles alimentent. Certains véhicules sont munis d'un dispositif de maintien de la tension du réseau de bord, connu sous l'abréviation DMTR, monté en série ou en parallèle avec la batterie. Le DMTR peut comporter une source d'énergie additionnelle ou être un convertisseur DC/DC qui prélève un courant supplémentaire sur son entrée pour élever la tension. Cela permet de faciliter le démarrage ou le redémarrage et d'éviter les chutes de tension sur le réseau de bord du véhicule. Ces solutions posent souvent des problèmes de complexification de l'architecture électrique du véhicule, une augmentation de la masse du véhicule, une perte de volume disponible sous le capot due à l'encombrement du DMTR et une diminution des performances pour les organes non alimentés par le convertisseur. Ainsi, la figure 1 illustre de façon simplifiée une partie d'une architecture classique d'un véhicule automobile mild hybride. Le véhicule comporte une machine électrique 10 connue en soi, un convertisseur de tension alternatif-continu (AC/DC) 17 connu en soi relié à la machine électrique, un stockeur d'énergie 19 à 60 volts connu en soi servant à la traction du véhicule et relié à la masse, un premier convertisseur de tension continu-continu (DC/DC) 11 connu en soi relié au convertisseur AC/DC 17, un module 12 connu en soi de démarrage/redémarrage du moteur thermique relié à la masse, une batterie à 14 volts dite de servitude 14 connue en soi reliée à la masse, un deuxième convertisseur DC/DC 15 connu en soi intégré à un dispositif 13 de maintien de la tension du réseau de bord également connu en soi. Le dispositif 13 de maintien de la tension du réseau de bord est relié, d'une part, au module 12 de démarrage/redémarrage et à la batterie 14 et, d'autre part, au réseau de bord (RdB sur le dessin). Cette architecture n'est pas optimisée du point de vue, tant du coût, que de l'implantation et du poids, puisque deux convertisseurs DC/DC sont présents. Il existe donc un besoin pour simplifier l'architecture de l'alimentation électrique du véhicule mild hybride. La présente invention vise à répondre à ce besoin. Dans ce but, la présente invention propose un dispositif d'alimentation électrique d'un véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique et une machine électrique, équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique et d'un système de récupération d'énergie au freinage, ce dispositif d'alimentation comportant un réseau de bord auquel sont connectés des consommateurs électriques, un module de démarrage/redémarrage du moteur thermique, une batterie alimentant le réseau de bord et le module de démarrage/redémarrage, et un dispositif de maintien de la tension du réseau de bord, ce dispositif d'alimentation étant remarquable en ce qu'il comporte un seul convertisseur de tension continu- continu et un moyen de commutation adapté à isoler le réseau de bord de la batterie alimentant le réseau de bord lors des phases de démarrage et de redémarrage du véhicule. Ainsi, l'invention permet de simplifier l'architecture du système de maintien en tension du réseau de bord, ce qui est indispensable notamment lors du démarrage et des redémarrages du moteur thermique d'un véhicule mild hybride. Cette simplification engendre une réduction de la masse du véhicule et un gain en volume disponible sous le capot ainsi qu'une réduction des coûts. En outre, l'invention permet de garantir le maintien de la tension du réseau de bord sans ajout de système de stockage d'énergie supplémentaire. Le redémarrage est par exemple assuré avec une machine électrique alimentée via une batterie de type batterie 12 volts sans dégradation de la qualité du réseau de bord. Selon une caractéristique particulière, le convertisseur de tension continu-continu est intégré au dispositif de maintien de la tension du réseau de bord. En variante, le convertisseur de tension continu-continu et le dispositif de maintien de la tension du réseau de bord sont réalisés sous la forme de deux modules séparés. Dans le même but que celui indiqué plus haut, la présente invention propose également un véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique et une machine électrique, équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique et d'un système de récupération d'énergie au freinage, remarquable en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation électrique tel que succinctement décrit ci-dessus. Ce véhicule présente les mêmes avantages que le dispositif d'alimentation électrique. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs et en référence aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, illustre de façon simplifiée une partie d'une architecture classique d'un véhicule automobile hybride ; et - la figure 2 illustre de façon simplifiée une partie d'une architecture d'un véhicule automobile hybride comportant un dispositif d'alimentation électrique conforme à l'invention, dans un mode particulier de réalisation. Dans le cadre de la présente invention, on considère un véhicule automobile de type dit hybride faible ou mild hybride. Ce véhicule comporte un moteur thermique et, comme le montre la figure 2, une machine électrique 10. Ce véhicule est équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique et d'un système de récupération d'énergie au freinage (non représentés sur la figure 2). De même que dans l'architecture classique représentée sur la figure 1, le véhicule comportant un dispositif d'alimentation électrique conforme à l'invention comporte un convertisseur de tension alternatif-continu (AC/DC) 17, un stockeur d'énergie 19 à 60 volts servant à la traction du véhicule et relié à la masse, un module 12 de démarrage/redémarrage du moteur thermique relié à la masse et une batterie à 14 volts dite de servitude 14 reliée à la masse. Tous ces éléments sont connus de l'homme du métier et ne seront donc pas décrits en détail ici. En particulier, le module 12 de démarrage/redémarrage du moteur thermique peut par exemple être un alterno-démarreur ou un démarreur connu en soi. On observe sur la figure 2 que, à la différence de l'architecture classique de la figure 1, le convertisseur de tension DC/DC 11 a été supprimé. En effet, conformément à l'invention, le dispositif d'alimentation électrique comporte un unique convertisseur de tension continu-continu (DC/DC) 18 qui réunit les fonctions qui étaient réalisées par les deux convertisseurs DC/DC 11 et 15 dans l'architecture classique de la figure 1. Conformément à l'invention, le dispositif d'alimentation électrique comporte également un dispositif 16 de maintien de la tension du réseau de bord (DMTR) relié, d'une part, au module 12 de démarrage/redémarrage et à la batterie 14 et, d'autre part, au réseau de bord (RdB sur le dessin) La fonction de soutien du réseau de bord est assurée par le convertisseur DC/DC 18 et le DMTR proprement dit est réduit à une fonction de moyen de commutation ou interrupteur électronique ou "bypass". Dans le mode particulier de réalisation illustré sur la figure 2, le convertisseur DC/DC 18 unique est intégré au DMTR 16. En variante, le convertisseur DC/DC 18 et le DMTR 16 peuvent être réalisés sous la forme de deux modules séparés, le DMTR 16 consistant uniquement en un interrupteur électronique "bypass" placé dans un boîtier séparé. En fonctionnement, par exemple lors d'un redémarrage, la tension de la batterie chute brusquement. L'interrupteur 16 est ouvert et le convertisseur DC/DC 18 garantit une tension pour que le réseau de bord puisse fonctionner correctement, par exemple de l'ordre de 11,5 volts. Pendant ce temps, la batterie de servitude 14 alimente le démarreur 12 et sa tension chute brusquement. Cependant, cette chute brutale de tension n'a pas de répercussion sur le réseau de bord, lequel est isolé puisque l'interrupteur 16 est ouvert. Après le redémarrage, l'interrupteur 16 est fermé, le convertisseur DC/DC alimente le réseau de bord et recharge la batterie de servitude 14 à la manière d'un alternateur sur un véhicule classique. Le moyen de commutation du DMTR est donc adapté à isoler le réseau de bord de la batterie 14 pendant les phases de démarrage et de redémarrage du véhicule. L'invention utilise ainsi des ressources présentes sur la majeure partie des véhicules mild hybrides et permet d'exploiter au maximum le potentiel de récupération d'énergie, ce qui permet de maximiser les gains en dioxyde de carbone engendrés par la mise en oeuvre des stratégies de récupération d'énergie cinétique par le pilotage de l'alternateur. REVENDICATIONS1. Dispositif d'alimentation électrique d'un véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique et une machine électrique (10), équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique et d'un système de récupération d'énergie au freinage, ledit dispositif d'alimentation comportant un réseau de bord auquel sont connectés des consommateurs électriques, des moyens (12) de démarrage/redémarrage du moteur thermique, une batterie (14) alimentant le réseau de bord et les moyens (12) de démarrage/redémarrage, et un dispositif (16) de maintien de la tension du réseau de bord, ledit dispositif d'alimentation étant caractérisé en ce qu'il comporte un seul convertisseur de tension continu-continu (18) et un moyen de commutation adapté à isoler le réseau de bord de la batterie (14) pendant les phases de démarrage et de redémarrage du véhicule. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit convertisseur de tension continu-continu (18) est intégré audit dispositif (16) de maintien de la tension du réseau de bord. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit convertisseur de tension continu-continu (18) et ledit dispositif (16) de maintien de la tension du réseau de bord sont réalisés sous la forme de deux modules séparés. 4. Véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique et une machine électrique (10), équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique et d'un système de récupération d'énergie au freinage, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 1, 2 ou 3.