Brevet FR2980051A1 — publié le 20130315

GESTION DES GRADIENTS DE TENSION EN VEHICULE La présente invention concerne de manière générale un procédé de gestion d'un générateur de courant de véhicule et en particulier la gestion des vitesses de variation de tension imposées à ce générateur de courant. Il est connu dans l'art antérieur de piloter un alternateur générant du 5 courant en termes de vitesses de variation ou de gradient de tension. En effet, le document FR 2 743 675 décrit un alternateur dont les variations de tension sont pilotées en vitesse, en fonction des consommateurs à alimenter. En revanche, ce document ne propose aucune solution pour minimiser les conséquences de ces variations de tension sur 10 certains consommateurs électriques du réseau de bord. En effet, si le changement de tension est trop brusque, des variations de l'intensité lumineuse des voyants ou de la vitesse de rotation d'un ventilateur peuvent apparaître. D'une part, ces phénomènes peuvent nuire à la qualité perçue par l'utilisateur, ils peuvent également réduire la durée de vie des 15 équipements, alors que le niveau de vitesse de variation de tension imposé était peut être excessif pour répondre de manière suffisante à la demande en énergie. Par ailleurs, le document US 7 872 368 décrit un système de pilotage d'un générateur de courant qui prend en compte les consommateurs à 20 alimenter avant d'envoyer une consigne de fourniture de courant au générateur. Ce document ne propose pas non plus de solution pour éviter les inconvénients susmentionnés, tout en imposant des vitesses de variation de tensions qui ne sont peut être pas nécessaires. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des 25 documents de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un procédé de gestion du générateur de courant d'un véhicule qui détermine un gradient de tension approprié pour répondre à un besoin en énergie, tout en évitant d'imposer une trop grande vitesse de variation de tension au réseau de bord. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un procédé de gestion d'un générateur de courant de véhicule, le générateur étant apte à fournir du courant électrique à un réseau de bord comprenant plusieurs consommateurs électriques chacun défini par des caractéristiques individuelles de fonctionnement, le procédé comprenant les étapes consistant à : - mesurer une tension du réseau de bord ; - prendre en compte une plage de tension cible du réseau de bord, définie en fonction des caractéristiques individuelles des consommateurs électriques à alimenter, et caractérisée par une tension cible minimale, une tension cible maximale et une tension de fonctionnement à atteindre comprise dans la plage de tension cible ; - comparer la mesure de tension du réseau de bord avec la tension de fonctionnement à atteindre, et si ces tensions sont différentes : - comparer la mesure de tension du réseau de bord avec la plage de tension cible ; - si la mesure de tension du réseau de bord est hors de la plage de tension cible, imposer une première vitesse de variation de tension au générateur de courant choisie en fonction des caractéristiques individuelles des consommateurs de courant à alimenter, pour atteindre au moins la plage de tension cible; - si la mesure de tension du réseau de bord est comprise dans la plage de tension cible de synthèse, imposer une deuxième vitesse de variation de tension au générateur de courant choisie en fonction des caractéristiques individuelles des consommateurs de courant à alimenter, pour atteindre la tension de fonctionnement comprise dans la plage de tension cible. Le procédé selon l'invention propose de prendre en compte tout d'abord une 30 plage de tension cible dans laquelle le réseau de bord est alimenté sans risque de disfonctionnement grave par exemple, et ensuite, en fonction du positionnement relatif de la tension du réseau de bord par rapport à cette plage de tension, le procédé choisit d'imposer une première ou une deuxième vitesse de variation de tension. La réponse en gradient de tension est donc adaptée à la demande en énergie et permet de répondre de manière graduée à la demande. Par exemple, si la tension du réseau de bord est hors de la plage de tension cible, le procédé imposera un premier gradient de tension important pour rapidement rentrer dans la plage de tension cible de sorte à alimenter correctement les consommateurs. Mais si la tension du réseau de bord est comprise dans la plage de tension cible, le procédé imposera un deuxième gradient de tension plus faible, pour éviter de créer des variations de tensions qui peuvent nuire à la durée de vie des consommateurs électriques ou à la qualité perçue par l'utilisateur. En d'autres termes, on peut par exemple considérer que cette plage de tension cible représente la plage de tension dans laquelle les contraintes émises par les organes électriques et les contraintes liées à l'énergie prélevée par le producteur d'énergie électrique sont le mieux respectées, et dans ce cas, si la tension du réseau de bord est hors de cette plage de tension, un risque est identifié et le procédé choisit le gradient de tension le plus grand en fonction des consommateurs à alimenter, pour éviter des défaillances de sécurité par exemple. La vitesse de variation de tension imposée au générateur est le juste nécessaire pour alimenter au mieux les consommateurs alors reliés au réseau de bord, la présente invention évite d'imposer une pente de tension excessive au réseau de bord. Par contre, si la tension du réseau de bord est comprise dans la plage de tension cible, alors il n'y a pas de risque lié à la sécurité de fonctionnement et le procédé choisit une vitesse de variation de tension plus faible en fonction des consommateurs à alimenter, pour éviter de troubler le confort de l'utilisateur ou pour préserver la durée de vie des équipements. De manière avantageuse : - les caractéristiques individuelles des consommateurs électriques comprennent au moins un gradient de tension de fonctionnement prédéfini pour chaque consommateur électrique ; - lors de l'étape de choix de la première vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est hors de la plage de tension cible, alors le gradient de tension le plus grand en valeur absolue des gradients de tension des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la valeur absolue de la première vitesse de variation imposée pour atteindre au moins la plage de tension cible. Le procédé impose la vitesse de variation de tension en fonction des appareils à alimenter et choisit le plus grand gradient de tension de ces appareils pour fixer la valeur de la vitesse de variation de tension au générateur de courant afin de rentre rapidement dans la plage de tension cible. Dans ce cas, même si le gradient choisi provoquera des inconvénients sur d'autres consommateurs, on est assuré que la réponse n'est pas excessive : elle est adaptée à la situation rencontrée. Avantageusement : - les caractéristiques individuelles des consommateurs électriques comprennent au moins un gradient de tension de fonctionnement prédéfini pour chaque consommateur électrique ; - lors de l'étape de choix de la deuxième vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est comprise dans la plage de tension cible, alors le gradient de tension le plus faible en valeur absolue des gradients de tension des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la valeur absolue de la deuxième vitesse de variation imposée. Dans ce cas où la tension du réseau de bord est déjà dans la plage de tension cible, le gradient choisi étant le plus faible des consommateurs à alimenter, la vitesse imposée ne crée aucun préjudice en terme de fonctionnement des consommateurs et permet de lisser le plus possible les variations de tension. L'invention apporte une réponse adaptée à la situation et limite les changements de tension au juste nécessaire. Avantageusement : - les caractéristiques individuelles des consommateurs électriques comprennent un gradient de tension positif et un gradient de tension négatif ; - lors de l'étape de choix de la première vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est hors de la plage de tension cible, et si la mesure de tension est inférieure à la tension de fonctionnement à atteindre, alors le gradient de tension positif le plus grand des gradients de tension positifs des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la première vitesse de variation imposée pour atteindre au moins la plage de tension cible ; - lors de l'étape de choix de la première vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est hors de la plage de tension cible, et si la mesure de tension est supérieure à la tension de fonctionnement à atteindre, alors le gradient de tension négatif le plus faible des gradients de tension négatifs des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la première vitesse de variation imposée pour atteindre au moins la plage de tension cible. Dans le cas de figure où la tension du réseau de bord n'est pas comprise dans la plage de tension cible, l'invention apporte une distinction entre une variation positive ou négative de tension et choisit une pente qui peut être différente. En effet, les contraintes peuvent ne pas être les mêmes et cette distinction apporte une réponse encore plus adaptée. Par exemple, les pentes positives peuvent être définies selon des critères de sécurité de fonctionnement et les pentes négatives peuvent être définies selon des critères d'économie d'énergie. Il est à noter que dans le cas des gradients de tension négatifs, la plus grande pente de tension est obtenue en imposant le plus petit des gradients négatifs. Par exemple, entre un gradient de -2V/s et un gradient de -5V/s, le plus petit gradient est celui de -5V/s, mais c'est celui qui donne la plus grande vitesse de variation de tension. Avantageusement : - les caractéristiques individuelles des consommateurs électriques comprennent un gradient de tension positif et un gradient de tension négatif ; 30 - lors de l'étape de choix de la deuxième vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est comprise dans la plage de tension cible, et si la mesure de tension du réseau de bord est inférieure à la tension de fonctionnement à atteindre alors le gradient de tension positif le plus faible des gradients de tension positifs des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la deuxième vitesse de variation imposée ; - lors de l'étape de choix de la deuxième vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est comprise dans la plage de tension cible, et si la mesure de tension du réseau de bord est supérieure à la tension de fonctionnement à atteindre alors le gradient de tension négatif le plus grand des gradients de tension négatifs des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la deuxième vitesse de variation imposée. Avantageusement, l'étape de prise en compte d'une mesure de la tension du réseau de bord est précédée par une étape consistant à : - mesurer la tension fournie par le générateur de courant, et : - si la mesure de la tension fournie par le générateur de courant est inférieure 15 à la mesure de la tension du réseau de bord, alors une vitesse maximale de variation de tension est imposée au générateur de courant pour atteindre la tension du réseau de bord. L'invention prend en compte la situation où si la tension délivrée par le générateur est inférieure à la tension du réseau de bord, alors les variations 20 de tension du générateur n'auront aucune incidence sur les consommateurs électriques (car ceux-ci sont alimentés par une autre source de courant : une batterie par exemple), de sorte que le procédé selon l'invention peut imposer une pente de tension maximale pour atteindre la tension du réseau de bord, sans préjudice pour les consommateurs de courant. 25 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par le dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 représente une courbe de la tension d'un générateur de 30 courant géré avec le procédé selon l'invention. La figure 1 représente donc sur un premier graphe la courbe de la tension délivrée par un générateur de tension piloté par le procédé selon l'invention. Le temps est représenté en abscisse, l'axe des ordonnées à gauche représente la tension délivrée par le générateur de courant, et l'axe 5 des ordonnées du deuxième graphique représente les gradients de tension de consommateurs reliés au réseau de bord et qui sont à alimenter. Ces gradients de tensions individuels, dans un scénario de réponse à une demande en énergie, représentent le gradient de tension à appliquer à chaque appareil pour obtenir un fonctionnement optimal, en fonction de 10 critères de sécurité de fonctionnement, de qualité perçue, de durée de vie ou d'économie de carburant par exemple. L'échelle de temps démarre à tO et le générateur de courant ne fournit aucune tension. Le réseau de bord est alimenté par un autre fournisseur de courant, une batterie par exemple, sous une tension Ubatt. Entre tO et t2, 15 deux consommateurs de courant sont à alimenter, chacun ayant un gradient de tension positif G1 et G2 défini pour avoir un fonctionnement optimal. Le procédé selon l'invention consiste à prendre en compte une plage de tension cible. Celle-ci est définie en fonction des consommateurs à alimenter et comporte une tension maximale à ne pas dépasser UM1 et une tension 20 minimale à respecter Um1, et une tension de fonctionnement à atteindre UF1, comprise entre UM1 et Um1 est également déterminée. La plage de tension cible représente un domaine de tension où tous les consommateurs sont correctement alimentés pour fonctionner suivant le meilleur compromis. Dans un premier temps, comme la tension imposée au réseau de bord 25 est définie par la batterie et que la tension délivrée par le générateur de courant est inférieure à cette tension du réseau de bord, le procédé selon l'invention impose un gradient de tension maximal, défini en fonction des caractéristiques du générateur de courant lui-même, pour que la tension délivrée par le générateur atteigne la tension du réseau de bord. Cette forte 30 pente n'a aucune incidence sur les consommateurs électriques reliés au réseau de bord, car la tension de ce dernier est supérieure à la tension délivrée par le générateur entre tO et t1. Arrivé à t1, la tension délivrée par le générateur de courant n'est plus inférieure à celle du réseau de bord, et comme cette dernière est hors de la 5 plage de tension cible (inférieure à Um1), le procédé va choisir le plus grand des gradients de tension entre G1 et G2 comme vitesse de variation de tension imposée au générateur de courant, G1 dans le cas présent. En d'autres termes, comme la tension du réseau de bord définie par le générateur de courant est inférieure à la tension minimale de la plage de 10 tension cible, le procédé va choisir le plus grand gradient de tension des consommateurs alors reliés au réseau, pour atteindre le plus rapidement possible le domaine où aucun risque de défaillance n'est identifié. A l'instant t2, la tension du réseau de bord rentre dans la plage de tension cible, le procédé choisit alors le plus faible des gradients de tension 15 entre G1 et G2 comme vitesse de variation de tension imposée au générateur de courant, soit G2. Autrement dit, comme la tension du réseau de bord est dans le domaine où aucun risque de défaillance n'est identifié, alors le procédé va choisir la pente la plus faible pour éviter de perturber les consommateurs électrique alors reliés au réseau de bord (en termes de 20 qualité perçue ou de durée de vie par exemple). A l'instant t3, les deux consommateurs G1 et G2 sont déconnectés et remplacés par deux autres consommateurs ayant pour gradient de tension positifs G3 et G4. Une nouvelle plage de tension cible est alors déterminée, définie en fonction des consommateurs à alimenter et comportant une 25 tension maximale à ne pas dépasser Um2, une tension minimale à respecter Um2, et une tension de fonctionnement à atteindre UF2. Comme la tension du réseau de bord est alors inférieure et hors de la plage de tension cible, le procédé va choisir le plus grand gradient de tension entre G3 et G4 comme vitesse de variation de tension imposée au générateur de courant, soit G3. 30 A l'instant t4, la tension du réseau de bord rentre dans la plage de tension cible et le procédé choisit alors le plus faible des gradients de tension entre G3 et G4 comme vitesse de variation de tension imposée au générateur de courant, soit G4. A l'instant t5, les deux consommateurs G3 et G4 sont déconnectés et remplacés par deux autres consommateurs ayant pour gradient de tension négatifs G5 et G6. Une nouvelle plage de tension cible est alors déterminée, définie en fonction des consommateurs à alimenter et comportant une tension maximale à ne pas dépasser Um3, une tension minimale à respecter Um3, et une tension de fonctionnement à atteindre UF3. Comme la tension du réseau de bord est alors supérieure et hors de la plage de tension cible, le procédé va choisir le plus petit gradient de tension négatifs entre G5 et G6 comme vitesse de variation de tension imposée au générateur de courant, pour atteindre le plus rapidement possible la plage de tension cible, soit G5 (le plus petit gradient négatif définit la plus grande pente). A l'instant t6, la tension du réseau de bord rentre dans la plage de tension cible et le procédé choisit alors le plus grand des gradients de tension entre G5 et G6 comme vitesse de variation de tension imposée au générateur de courant, soit G6 (le plus grand gradient négatif définit la plus petite pente. A l'instant t8, les deux consommateurs G5 et G6 sont déconnectés et remplacés par deux autres consommateurs ayant pour gradient de tension positifs G7 et G8. Une nouvelle plage de tension cible est alors déterminée, définie en fonction des consommateurs à alimenter et comportant une tension maximale à ne pas dépasser Um4, une tension minimale à respecter Um4, et une tension de fonctionnement à atteindre UF4. Comme la tension du réseau de bord est alors comprise dans la plage de tension cible, le procédé va choisir le plus faible gradient de tension positif entre G7 et G8 comme vitesse de variation de tension imposée au générateur de courant, pour atteindre la tension de fonctionnement à atteindre UF4, soit G7. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations 30 évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents -10- modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS1. Procédé de gestion d'un générateur de courant de véhicule, le générateur étant apte à fournir du courant électrique à un réseau de bord comprenant plusieurs consommateurs électriques chacun défini par des 5 caractéristiques individuelles de fonctionnement optimal, le procédé comprenant les étapes consistant à : - mesurer une tension du réseau de bord ; - prendre en compte une plage de tension cible du réseau de bord, définie en fonction des caractéristiques individuelles des consommateurs électriques à 10 alimenter, et caractérisée par une tension cible minimale, une tension cible maximale et une tension de fonctionnement à atteindre comprise dans la plage de tension cible ; - comparer la mesure de tension du réseau de bord avec la tension de fonctionnement à atteindre, et si ces tensions sont différentes : 15 - comparer la mesure de tension du réseau de bord avec la plage de tension cible ; - si la mesure de tension du réseau de bord est hors de la plage de tension cible, imposer une première vitesse de variation de tension au générateur de courant choisie en fonction des caractéristiques individuelles des 20 consommateurs de courant à alimenter, pour atteindre au moins la plage de tension cible; - si la mesure de tension du réseau de bord est comprise dans la plage de tension cible de synthèse, imposer une deuxième vitesse de variation de tension au générateur de courant choisie en fonction des caractéristiques 25 individuelles des consommateurs de courant à alimenter, pour atteindre la tension de fonctionnement comprise dans la plage de tension cible. 2. Procédé de gestion selon revendication 1, caractérisé en ce que : - les caractéristiques individuelles des consommateurs électriques 30 comprennent au moins un gradient de tension de fonctionnement prédéfini-12- pour chaque consommateur électrique ; - lors de l'étape de choix de la première vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est hors de la plage de tension cible, alors le gradient de tension le plus grand en valeur absolue des gradients de tension des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la valeur absolue de la première vitesse de variation imposée pour atteindre au moins la plage de tension cible. 3. Procédé de gestion selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que : - les caractéristiques individuelles des consommateurs électriques comprennent au moins un gradient de tension de fonctionnement défini pour chaque consommateur électrique ; - lors de l'étape de choix de la deuxième vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est comprise dans la plage de tension cible, alors le gradient de tension le plus faible en valeur absolue des gradients de tension des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la valeur absolue de la deuxième vitesse de variation imposée. 4. Procédé de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce que - les caractéristiques individuelles des consommateurs électriques comprennent un gradient de tension positif et un gradient de tension négatif prédéfinis pour chaque consommateur électrique; - lors de l'étape de choix de la première vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est hors de la plage de tension cible, et si la mesure de tension est inférieure à la tension de fonctionnement à atteindre, alors le gradient de tension positif le plus grand des gradients de tension positifs des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la première vitesse de variation imposée pour atteindre au moins la plage de tension cible ; - lors de l'étape de choix de la première vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est hors de la plage de tension cible, et si la mesure de-13- tension est supérieure à la tension de fonctionnement à atteindre, alors le gradient de tension négatif le plus faible des gradients de tension négatifs des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la première vitesse de variation imposée pour atteindre au moins la plage de tension cible. 5. Procédé de gestion selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que - les caractéristiques individuelles des consommateurs électriques comprennent un gradient de tension positif et un gradient de tension négatif 10 prédéfinis pour chaque consommateur électrique ; - lors de l'étape de choix de la deuxième vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est comprise dans la plage de tension cible, et si la mesure de tension du réseau de bord est inférieure à la tension de fonctionnement à atteindre alors le gradient de tension positif le plus faible des gradients de 15 tension positifs des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la deuxième vitesse de variation imposée ; - lors de l'étape de choix de la deuxième vitesse, si la mesure de tension du réseau de bord est comprise dans la plage de tension cible, et si la mesure de tension du réseau de bord est supérieure à la tension de fonctionnement 20 à atteindre alors le gradient de tension négatif le plus grand des gradients de tension négatifs des consommateurs électriques à alimenter est choisi comme étant la deuxième vitesse de variation imposée. 6. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape de mesure de la tension du réseau de bord est 25 précédée par une étape consistant à : - mesurer la tension fournie par le générateur de courant, et en ce que : - si la mesure de la tension fournie par le générateur de courant est inférieure à la tension du réseau de bord, alors une vitesse maximale de variation de tension est imposée au générateur de courant pour atteindre la tension du 30 réseau de bord.