Brevet FR2967634A1 — publié le 20120525

L'invention concerne un procédé de gestion en fonction de la charge transportée du fonctionnement d'un véhicule hybride, de type véhicule de transport de charges lourdes, comportant au moins un moteur thermique et au moins un moteur électrique, ainsi que des moyens d'accumulation d'énergie électrique. La présente invention concerne le domaine des véhicules de transport, plus particulièrement de charges lourdes. Ainsi, cette invention trouvera un intérêt tout particulier dans le cadre des véhicules automoteurs du transport de containers. I1 existe différentes solutions hybrides ayant été développées pour assurer l'entraînement de véhicules, en particulier de véhicules de transport. Par exemple, il est connu d'équiper un tel véhicule d'au moins un moteur thermique pour l'entraînement d'une génératrice électrique assurant l'alimentation d'un ou plusieurs moteurs d'entraînement électriques. Ce sont ces derniers qui, par l'intermédiaire d'une transmission adaptée, agissent sur les moyens de roulement que comporte ce véhicule. En d'autres termes, dans ce type de conception le ou les moteurs thermiques n'interviennent en aucun cas sur la transmission et l'entraînement du véhicule et ne servent, au travers de la génératrice électrique, qu'à produire l'énergie électrique nécessaire pour le fonctionnement des moteurs électriques qui, eux, constituent la force motrice pour le déplacement du véhicule. I1 est encore connu des solutions hybrides où, à la fois, le ou les moteurs thermiques et le ou les moteurs électriques contribuent, alternativement, ou en combinaison, à l'entraînement du véhicule. Plus particulièrement, le ou les moteurs électriques sont habituellement sollicités pour l'entraînement à vitesse réduite du véhicule. Dans ce cas, ce ou ces moteurs électriques sont alimentés par l'énergie électrique stockée par des moyens d'accumulation appropriés, tels que batteries ou similaires. A ce propos, ce stockage d'énergie électrique peut être réalisé soit lors du fonctionnement du ou des moteurs thermiques intervenant pour le déplacement du véhicule à vitesse plus rapide et/ou en phase de décélération du véhicule. Plus particulièrement, au cours de ces décélérations, l'on tente de profiter de l'énergie cinétique du véhicule pour assurer l'entraînement d'une génératrice dont l'énergie électrique produite est stockée par les moyens d'accumulation précités, sachant qu'il peut encore être envisagé d'entraîner cette génératrice électrique par l'intermédiaire du ou des moteurs thermiques lorsque le véhicule fait appel à ces derniers pour se mouvoir. Le problème que posent ces solutions hybrides antérieurement connues réside dans le fait que la gestion de la chaîne énergétique qu'elle combine : moteurs thermiques, moteurs électriques, génératrice et moyens d'accumulation d'énergie électrique, n'est pas optimisée dans l'application aux véhicules de transport de charges lourdes. Si, au travers de la solution conduisant à un entraînement mixte combinés, thermiques et électriques, l'on a conscience que l'assistance du moteur électrique a pour conséquence de solliciter le ou les moteurs thermiques dans des conditions plus rationnelles, c'est bien dans le cadre d'une démarche inventive que l'on a imaginé prendre en compte le paramètre variable que constitue le poids du véhicule pour adapter, en conséquence, la stratégie de gestion de fonctionnement de la chaîne énergétique que constitue l'ensemble des moyens en présence. En particulier, on a pris conscience que le poids de ces véhicules de transport de charges lourdes peut varier de 1 à 5, en fonction de la charge transportée. Ceci est par exemple le cas pour les véhicules de transport de containers, du type de ceux que l'on trouve sur les zones portuaires, sachant que les véhicules utilisés pour des convois exceptionnels ou encore des engins spéciaux de chantiers, voire des engins militaires, peuvent, eux aussi, être confrontés à de telles variations de charge. On comprend, en effet, qu'accélérer, en phase de démarrage, 35 un véhicule qui fait cinq fois son poids, nécessite une puissance de ses moyens de propulsion qui n'a rien à voir avec celle nécessaire pour déplacer ce véhicule lorsqu'il est à vide. C'est de manière avantageuse qu'on à pensé faire appel aux moyens de suspension, notamment hydrauliques, que comportent de tels véhicules pour en tirer l'information sur le poids en charge, nécessaire à assurer cette gestion optimisée du fonctionnement de sa chaîne énergétique. A cet effet, l'invention concerne un procédé de gestion, en fonction de la charge transportée, du fonctionnement d'un véhicule hybride de type véhicule de transport de charges lourdes notamment de containers, comportant au moins un moteur thermique et au moins un moteur électrique, ainsi que des moyens d'accumulation en énergie électrique, caractérisé par le fait qu'au travers de moyens de détection du poids en charge, on gère le déplacement dudit véhicule par le ou les moteurs thermiques et/ou le ou les moteurs électriques, selon une loi d'entraînement dépendante de ce poids. L'invention concerne encore un véhicule hybride du type véhicule de transport de charges lourdes, notamment de containers, comportant au moins un moteur thermique et au moins un moteur électrique, ainsi que des moyens d'accumulation d'énergie électrique, caractérisé par le fait qu'il comporte encore des moyens de détection du poids en charge, ainsi qu'une unité de gestion du ou des moteurs thermiques et du ou des moteurs électriques pour la commande de fonctionnement de ce ou ces derniers en fonction des informations transmises par lesdits moyens de détection. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre se rapportant au dessin ci-joint illustrant, dans une figure unique et sous forme d'un schéma, un mode de réalisation préférentiel de l'invention. Ainsi, la présente invention a trait au véhicule hybride et concerne, plus particulièrement, les véhicules automoteurs dédiés au transport de charges lourdes en l'occurrence de conteneurs, sachant que peuvent encore être concernés par la présente invention, les véhicules destinés aux convois exceptionnels, les engins de chantier spécifiques ou encore les engins de transport militaires. Ainsi, dans la figure 1 on a illustré, sous la référence 1, un tel véhicule hybride, ici sous forme d'un véhicule de 5 transport de containers. Ce véhicule 1 est de type automoteur et comporte, selon l'invention, au moins un moteur thermique 2, au moins un moteur électrique 3, ainsi que des moyens d'accumulation en énergie électrique 4, lesquels peuvent adopter différents modes de 10 réalisation, par exemple celle, commune, de batterie, tout comme ils peuvent se présenter sous forme de super capacités, sachant que ces moyens 4 peuvent recouper une combinaison de ces différentes technologies d'accumulation d'énergie électrique . Selon encore une autre particularité de l'invention, le 15 véhicule 1 comporte des moyens de détection 5 du poids transporté, autrement dit en charge. De tels moyens de détection 5 peuvent emprunter différentes formes de réalisation connues par l'homme du métier. A noter, à ce propos que quel que soit le véhicule 1, 20 celui-ci comporte nécessairement un châssis 6 reposant au sol par l'intermédiaire de moyens de roulement 7 adaptés. De manière usuelle, le châssis 6 repose sur ces moyens de roulement 7 par l'intermédiaire de suspensions 8. C'est préférentiellement et non limitativement que les moyens de 25 détection 5 sont associés à ces suspensions 8. Il est d'ailleurs fréquent que cette suspension que comportent les véhicules de transport de charges lourdes est de type hydraulique. Aussi, les moyens de détection 5 peuvent se présenter sous forme de moyens de détection de pression au 30 niveau d'une telle suspension hydraulique 8 pour en déduire une information relative à la charge donc au poids que transporte le véhicule 1. Celui-ci comporte encore une unité de gestion de fonctionnement 9 de la chaîne énergétique que constituent : le 35 ou les moteurs thermiques 2, le ou les moteurs électriques 3 et les moyens d'accumulation en énergie électrique 4, pour assurer leur fonctionnement, tenant compte de cette indication relative au poids transporté provenant des moyens de détection 5. Par exemple, lorsque le véhicule est à vide, sa phase d'accélération pendant laquelle il est opportun de faire intervenir le ou les moteurs électriques 3, est d'une durée plus réduite. L'on peut alors imaginer couper très tôt le fonctionnement de ce ou ces moteurs électriques pour préserver la charge des moyens d'accumulation en énergie 4 ou, au contraire, selon la capacité de ces derniers, maintenir l'entraînement du véhicule 1 sous l'impulsion de ce ou ces moteurs électriques 3 en économisant l'énergie nécessaire au fonctionnement du ou des moteurs thermiques 2 que l'on va solliciter qu'en cas de transport de charges lourdes, voire pour les déplacements à grande vitesse ou prolongés du véhicule. En outre, ayant pu détecter que le véhicule était à vide, grâce à ces moyens de détection de poids 5, l'unité de gestion 9 peut, pendant cette phase de démarrage, assurer le fonctionnement du ou des moteurs électriques 3, à une puissance réduite, là encore pour économiser l'énergie électrique stockée dans les moyens d'accumulation 4 et prolonger, ainsi, leur autonomie. Contrairement, lorsque le véhicule est en pleine charge, l'unité de gestion 9 peut, lors de cette phase d'accélération du véhicule, solliciter, d'une part, à pleine puissance le ou les moteurs électriques 3, voire de manière complémentaire le moteur thermique 2 dont le fonctionnement, plutôt que d'être commandé à pleine puissance, sera assuré à un régime optimal, c'est-à-dire régime auquel son rendement est le meilleur par rapport à sa consommation. D'ailleurs, en assistant, systématiquement le ou les moteurs thermiques par ce ou ces moteurs électriques 3 pendant ces phases d'accélération de manière à éviter le fonctionnement du ou des moteurs thermiques 2 à plein régime, il en découle une durée de vie prolongée de ces derniers. En ce qui concerne les moyens d'accumulation en énergie électrique 4, ceux-ci peuvent être chargés pendant les phases de décélération et de freinage du véhicule 1, phase pendant lesquelles l'unité de gestion 9 peut commander le basculement du fonctionnement du ou des moteurs électriques 3 en mode alternateur dont la production d'énergie électrique est envoyée vers ces moyens d'accumulation 4. Là encore, l'on observera que la capacité de freinage d'un moteur électrique, en mode alternateur, est proportionnelle à la puissance qu'il est apte à délivrer en mode propulsion. Ainsi, au travers de l'indication provenant des moyens de détection de poids 5, l'unité de gestion 9 peut, selon les besoins, basculer en mode alternateur un nombre bien défini de ces moteurs électriques 3 qui équipent le véhicule 1. En effet, il convient de remarquer, qu'en basculant en mode alternateur l'ensemble des moteurs électriques d'un véhicule se déplaçant à vide, 1 peut conduire à un freinage trop brutal. Inversement, en charge, l'ensemble de ces moteurs électriques fonctionnant en mode alternateur peut assister de manière optimisée les moyens de freinage qui sont alors moindrement sollicités. Bien évidemment, en combinaison ou alternativement à la solution consistant à basculer le ou les moteurs électriques 3 en mode alternateur, le véhicule 1 peut être équipé d'une génératrice électrique indépendante. Celle-ci est alors prévue pour être en entraînée par le ou les moteurs thermiques 2, en particulier pendant les phases de fonctionnement sensiblement stabilisé ou encore pendant les phases de décélération du véhicule 1, ceci, bien sûr, peut alimenter les moyens d'accumulation 4. Ces phases d'accélération et de décélération ne profitent pas, à elles seules, des avantages découlant de cette gestion optimisée de la chaîne énergétique du véhicule 1. En effet, les régimes de fonctionnement à vitesse de croisière du véhicule 1 peuvent, elles aussi, s'en trouvés améliorée. En particulier, si un tel véhicule de transport de charges lourdes est amené à se déplacer dans une plage de vitesse limitée lorsqu'il est en charge, il peut, au contraire, se déplacer bien plus vite et en toute sécurité lorsqu'il est à vide. Cependant, ces vitesse élevées ne peuvent être atteintes qu'en sollicitant le ou les moteurs thermiques à plein régime, autrement dit en dehors de leur régime de fonctionnent optimal. I1 peut donc, là encore, être opportun, contrairement aux usages, de faire appel à l'assistance du ou des moteurs électriques pour ce gain en vitesse de déplacement du véhicule à vide. Comme il ressort de la description qui précède, l'objectif principal de la présente invention est d'optimiser le rendement de la chaîne énergétique de traction d'un véhicule hybride thermique/électrique dans le but de réduire les consommations de carburant et les émissions polluantes. Ce but ne peut être atteint qu'en partie, même en utilisant des systèmes de récupération d'énergie performants, en assurant le fonctionnement du ou moteurs thermiques de manière optimale et en faisant appel à des moteurs électrique à haut rendement. Un véhicule hybride a un potentiel énergétique de par sa chaîne de traction et son stockage. La cartographie d'un tel système peut se décrire par les 5 vecteurs suivants: - la puissance minimale requise en roulage à régime constant ; la puissance sollicitée à l'accélération le potentiel de récupération d'énergie le potentiel de restitution de cette énergie récupérée 25 lors des phases d'accélération le pic de couple (au démarrage par exemple) On comprend bien que d'un point de vue dynamique et énergétique, il faut composer avec ces 5 paramètres variables, sans compter qu'il faut aussi prendre en compte le comportement 30 du chauffeur ou le profil d'un parcours du véhicule pour gérer cette chaîne de traction. Dans certains cas, même, il est encore nécessaire faudra de composer avec des systèmes auxiliaires dédiés aux servitudes d'un véhicule, qui, eux aussi, peuvent être consommateurs d'énergie, mais de manière plus discrète. 35 La solution selon l'invention a donc pour mission : d'éviter des manques de puissance lors d'un besoin ; 2967634 s d'éviter la génération de puissance inutile ; de créer un équilibre entre la demande de puissance et la génération de puissance d'anticiper les besoins de puissance de manière optimale 5 d'assurer la stabilité électrique du système et des auxiliaires L'invention se veut d'ajouter un paramètre à cette chaîne, à savoir le poids du véhicule à vide et en charge, non pas pour la compliquer, mais pour la faciliter et de pouvoir élaborer des 10 stratégies prédictives de gestion de la chaîne énergétique et utiliser au mieux les ressources du véhicule en fonction de ces besoins à l'instant t+l. Finalement, cette gestion de fonctionnement de véhicule de transport de charges lourdes, de type hybride, tenant compte, 15 selon l'invention, du poids de la charge transportée, présente de nombreux avantages. En particulier, elle permet d'atteindre l'objectif visée, à savoir une consommation d'énergie pour le fonctionnement du ou des moteurs thermiques encore plus faible et, évidemment, une moindre production de CO2 pour un gain 20 substantiel pour l'environnement. Par conséquent, la présente invention représente un net progrès dans ce domaine des véhicules de transport de charges lourdes de type automoteur. REVENDICATIONS1. Procédé de gestion, en fonction de la charge transportée, du fonctionnement d'un véhicule hybride (1) de type véhicule de transport de charges lourdes notamment de containers, comportant au moins un moteur thermique (2) et au moins un moteur électrique (3), ainsi que des moyens d'accumulation (4) en énergie électrique, caractérisé par le fait qu'au travers de moyens de détection (5) du poids en charge, on gère le déplacement dudit véhicule (1) par le ou les moteurs thermiques (2) et/ou le ou les moteurs électriques (3), selon une loi d'entraînement dépendante de ce poids. 2. véhicule hybride pour la mise en oeuvre du précédé selon la revendication 1, du type véhicule de transport de charges lourdes, notamment de containers, comportant au moins un moteur thermique (2) et au moins un moteur électrique (3), ainsi que des moyens d'accumulation (4) d'énergie électrique, caractérisé par le fait qu'il comporte encore des moyens de détection (5) du poids en charge, ainsi qu'une unité de gestion (9) du ou des moteurs thermiques (2) et du ou des moteurs électriques (3) pour la commande de fonctionnement de ce ou ces derniers en fonction des informations transmises par lesdits moyens de détection (5). 3. véhicule selon la revendication 2, comportant un châssis (6) reposant sur des moyens de roulement (7) adaptés par l'intermédiaire de suspensions (8), caractérisé en ce que les moyens de détection (5) sont associés à ces suspensions (8). 4. véhicule selon la revendication 3, dont les suspensions (8) sont de type hydraulique, caractérisé en ce que les moyens de détection (5) se présentent sous forme de moyens de détection de pression.