Brevet FR2990306A1 — publié le 20131108

PROCEDE DE PILOTAGE D'UN CONVERTISSEUR DE PUISSANCE D'UN STOCKEUR DE SECOURS DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE [1] L'invention concerne un procédé de pilotage d'un convertisseur de puissance d'un stockeur de secours dans un véhicule automobile. [2] On connaît un procédé de pilotage d'un convertisseur de puissance réversible continu/continu reliant un stockeur d'électricité à un réseau de bord, le convertisseur étant piloté à partir d'une consigne en intensité et d'une consigne en tension indépendantes l'une de l'autre et dont les valeurs sont déterminées par un dispositif de pilotage. Un tel procédé permet de piloter la charge et la décharge du stockeur de secours. [3] Lors de l'activation d'un dispositif entraînant une forte consommation électrique et ayant un temps de réponse plus faible que celui du générateur, ce dernier ne peut fournir toute l'énergie électrique demandée, et un stockeur d'électricité, tel qu'une batterie, fournit l'énergie nécessaire. De ce fait, pendant la durée où le générateur ne peut pas fournir l'énergie électrique, d'une part, le réseau de bord du véhicule est alimentée par une source électrique limitée et à l'autonomie limitée, et, d'autre part, l'activation d'un organe de sécurité du véhicule (par exemple un dispositif de freinage d'urgence) peut entraîner une baisse de la tension du réseau de bord telle que des calculateurs utilisés dans le véhicule se réinitialisent. [4] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. [5] L'invention porte sur un procédé de pilotage d'un convertisseur de puissance réversible continu/continu reliant un stockeur de secours d'électricité à un réseau de bord, le convertisseur étant piloté à partir d'une consigne en intensité et d'une consigne en tension indépendantes l'une de l'autre et dont les valeurs sont déterminées par un dispositif de pilotage, caractérisé en ce que les valeurs des consignes en intensité et en tension sont gérées par le dispositif de pilotage de façon à maintenir une charge du stockeur de secours au moins égale à une valeur de charge de secours permettant, quand un générateur du véhicule alimentant le réseau de bord est défaillant, la fourniture d'une intensité et d'une tension permettant de garantir l'activation d'un organe de sécurité du véhicule quand cet organe sera sollicité. [6] De ce fait, une quantité d'énergie électrique minimale est garantie pour permettre l'activation d'un organe de sécurité même lorsque le générateur est défaillant. En cas de défaillance du générateur, comme le véhicule automobile comprend un stockeur principal, le stockeur de secours peut être affecté à l'activation des organes de sécurité du véhicule. [7] Selon un premier mode de réalisation, quand le générateur est défaillant et tant que la charge du stockeur de secours est supérieure à la valeur de charge de secours, le dispositif de pilotage pilote affecte aux consignes d'intensité et de tension des valeurs de sécurité permettant l'activation de l'organe de sécurité quand cet organe de sécurité est sollicité. [8] Ainsi, selon ce premier mode de réalisation, quand un organe de sécurité est sollicité, le dispositif de pilotage détermine les consignes de tension et d'intensité du convertisseur de puissance correspondant à la tension et à la puissance requise pour cet organe, ce qui entraîne la décharge du stockeur de secours. [9] Selon un deuxième mode de réalisation, tant que l'organe de sécurité est sollicité, le dispositif de pilotage affecte aux consignes d'intensité et de tension des valeurs de sécurité permettant de garantir la prestation de sécurité par l'organe de sécurité. [0010] Selon un troisième mode de réalisation, tant que l'organe de sécurité est sollicité, le dispositif de pilotage affecte à la consigne de tension une valeur de sécurité correspondant à la tension minimale permettant de garantir la prestation de sécurité et à la consigne d'intensité une valeur de sécurité correspondant au maximum de l'intensité pouvant être fournie par le convertisseur et le stockeur de secours. La tension minimale d'intensité peut par exemple être de 14 V. [0011] Selon ce troisième mode de réalisation, l'ensemble formé par le convertisseur de puissance et le stockeur de secours agit comme un générateur de courant régulé en tension. [0012] Selon un quatrième mode de réalisation, tant que le générateur est défaillant, que la charge du stockeur de secours est supérieure à une valeur de charge d'aide supérieure à la valeur de charge de secours, et qu'aucun organe de sécurité n'est sollicité, le dispositif de pilotage affecte aux consignes d'intensité et de tension des valeurs de délestage de sorte que le stockeur de secours fournit au réseau de bord un courant électrique complémentaire de celui fournit par un stockeur principal. [0013] Selon ce quatrième mode de réalisation, le stockeur de secours est utilisé en complément du stockeur principal et l'ensemble formé par le convertisseur de puissance et le stockeur de secours agit comme un générateur de courant pur. L'énergie stockée dans le stockeur de secours est utilisée pour augmenter l'autonomie du stockeur principal. Toutefois, quand la charge du stockeur de secours devient inférieure à la valeur de charge d'aide, le dispositif de pilotage affecte aux consignes de tension et d'intensité du convertisseur de puissance une valeur nulle de façon à arrêter la décharge du stockeur de sécurité. [0014] Selon un cinquième mode de réalisation, le dispositif de pilotage affecte à la consigne d'intensité une valeur de délestage correspondant à l'intensité électrique complémentaire devant être fournie par le stockeur de secours, et à la consigne de tension une valeur de délestage correspondant à une tension ne pouvant être atteinte compte tenu de la valeur de délestage de la consigne d'intensité et de la nature du stockeur de secours. [0015] Par exemple, la consigne de tension d'aide peut être égale à 16 V, ce qui entraîne le pilotage de la décharge du stockeur de sécurité en fonction de la consigne d'intensité d'aide (par exemple, une consigne d'intensité de 10 A correspondant à 10% de la consommation du réseau de bord), la tension du réseau de bord étant imposée par le stockeur principal. [0016] Selon un sixième mode de réalisation, la valeur de délestage de la consigne d'intensité est une valeur indépendante du niveau de charge du stockeur de secours. Par exemple, la consigne d'intensité d'aide peut être fixée à une proportion constante de la consommation électrique du réseau de bord. Avantageusement, la valeur de délestage de la consigne d'intensité est limitée par l'état du stockeur de secours (par exemple la valeur de délestage peut avoir une limite qui est déterminée en fonction de la température du stockeur de secours) et/ou par la nature de ce stockeur (batterie du type lithium-ion, ou du type super-condensateur). [0017] Selon un septième mode de réalisation, la valeur de délestage de la consigne d'intensité est d'autant plus faible que la charge du stockeur de secours est proche de la valeur de charge d'aide. Par exemple, la proportion de la consommation du réseau de bord assurée par le stockeur de secours peut décroître avec la charge de ce dernier et atteindre 0 quand sa charge atteint la valeur de charge d'aide. [0018] Selon un huitième mode de réalisation, tant que le générateur est défaillant, que la charge du stockeur de secours est inférieure à la valeur de charge de secours, et que la charge d'un stockeur principal est supérieure à une valeur de charge de réserve, le dispositif de pilotage affecte au convertisseur de puissance des consignes d'intensité et de tension de sorte qu'il reçoive du courant électrique du stockeur principal. [0019] De cette façon, si le stockeur principal est fortement chargé et le stockeur de secours faiblement chargé (par exemple du fait d'une activation récente d'un organe de sécurité du véhicule), le dispositif de pilotage applique au convertisseur de puissance une consigne de tension de recharge et une consigne d'intensité de recharge permettant la recharge du stockeur de secours par le stockeur principal tout en permettant à ce dernier de garantir une alimentation suffisante du réseau de bord. [0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un circuit électrique conforme à la présente invention ; - la figure 2 représente schématiquement deux courbes donnant en fonction du temps, d'une part l'énergie présente dans le stockeur de secours, et, d'autre part, la décharge de ce dernier ; et - la figure 3 est un diagramme illustrant le fonctionnement du circuit électrique en cas de défaillance du générateur. [0021] L'invention concerne un circuit électrique 1 d'un véhicule automobile. Le circuit électrique 1 comprend un réseau de bord 2 qui comprend les différents dispositifs électriques permettant le fonctionnement du véhicule, un générateur 3 qui est adapté à alimenter le réseau de bord, et un stockeur principal 4 qui est adapté à être rechargé par le générateur 3 et qui est adapté à alimenter le réseau de bord 2. [0022] Le circuit électrique 1 comprend également un stockeur de secours 5 qui est adapté à être rechargé par le générateur 3 et qui est adapté à alimenter le réseau de bord 2. Le circuit électrique 1 comprend un convertisseur de puissance réversible continu/continu 6 qui est adapté à piloter la recharge et la décharge du stockeur de secours 5 en fonction d'une consigne de tension et d'une consigne d'intensité définissant le courant électrique de charge ou de décharge du stockeur de secours 5 dans le reste du circuit électrique 1. Ces deux consignes sont indépendantes l'une de l'autre. [0023] Le circuit électrique 1 comprend également un dispositif de pilotage 7 qui est relié au réseau de bord 2, au générateur 3, au stockeur principal 4, au stockeur de secours 5, au convertisseur de puissance 6 et à un dispositif de réception de données extérieures 8 de façon à permettre le pilotage adéquat du convertisseur de puissance 6 en affectant aux consignes de tension et d'intensité des valeurs correspondant à la situation de vie du véhicule. Ainsi, le convertisseur de puissance 6 augmente, maintien ou diminue la charge du stockeur de secours 5 en fonction de la puissance définie par le produit des consignes de tension et d'intensité du courant à fournir ou à prélever sur le circuit électrique 1. [0024] Le véhicule comprend également au moins un organe de sécurité 9 permettant d'assurer la sécurité du véhicule et de ses occupants, tel qu'un système de freinage d'urgence. Cet organe de sécurité 9 est activé par un dispositif électrique 9 faisant partie du réseau de bord 2. [0025] La figure 3 illustre un procédé conforme à la présente invention, dit « de refuge » 10 qui est appliqué afin de garantir une énergie électrique suffisante pour l'activation des organes de sécurité 9. [0026] Le bloc 11 représente les conditions de vie du véhicule pour lesquelles le procédé de refuge 10 n'est pas activé (le générateur 3 est actif et le moteur permettant au véhicule de se déplacer est en fonctionnement). [0027] Le bloc 12 représente la porte d'entrée du procédé de refuge 10, c'est-à-dire la défaillance du générateur 3. Tant que le générateur 3 n'est pas défaillant, le procédé de refuge 10 n'est pas appliqué. [0028] La défaillance du générateur 3 est caractérisée par l'absence d'intensité électrique fournit par ce dernier. L'information de la défaillance peut être donnée notamment par le générateur 3 ou à partir de paramètres du réseau de bord 2. [0029] Quand le procédé de refuge 10 est appliqué, d'une part, certaines fonctionnalités automatiques du véhicule sont désactivées (telles que la régénération du filtre à particules), et, d'autre part, un signal d'alerte est envoyé au conducteur (tel que l'allumage d'un voyant spécifique) l'informant de l'application de ce procédé et lui demandant d'arrêter le véhicule ou d'aller voir un mécanicien. Quand le procédé de refuge 10 est appliqué, seules les fonctionnalités de ce procédé sont permises. [0030] Le bloc 13 représente une première fonctionnalité du procédé de refuge 10, à savoir la possibilité de recharger le stockeur de secours 5 par le stockeur principal 4. Cette fonctionnalité vérifie que la charge du stockeur de secours 5 est au moins égale à une valeur de charge de secours permettant l'activation d'un organe de sécurité 9. Dans l'affirmative (ce qui est normalement le cas au début de l'application du procédé de refuge 10), le dispositif de pilotage 7 est en attente d'un signal demandant l'activation d'un organe de sécurité 9 (cf. bloc 16). Dans la négative (ce qui peut être le cas après l'activation d'un organe de sécurité 9), le dispositif de pilotage 7 détermine s'il est possible de recharger le stockeur de secours 5 (cf. bloc 14). Cette première fonctionnalité est optionnelle et le dispositif de pilotage 7 peut être configuré de façon à n'autoriser qu'un nombre limité de fois la recharge du stockeur de secours 5 au cours d'une application du procédé de refuge 10. [0031] Le bloc 14 est applicable quand la charge du stockeur de secours 5 est inférieure à la valeur de charge de secours. Il s'agit de déterminer s'il est possible de recharge le stockeur de secours 5 jusqu'à la valeur de charge de secours en utilisant le stockeur principal 4. Cette détermination dépend notamment de la charge du stockeur principal 4, de celle du stockeur de secours 5, de la tension aux bornes du stockeur principal 4 et de l'intensité électrique consommée par le réseau de bord 2. Dans l'affirmative, le stockeur de secours 5 est rechargé jusqu'à la valeur de charge de secours (cf. bloc 15). Dans la négative, le procédé de refuge 10 est arrêté (cf. bloc 23). [0032] Le bloc 15 représente la recharge du stockeur de secours 5 par le stockeur principal 4. A cet effet, le dispositif de pilotage 7 affecte aux consignes de tension et d'intensité des valeurs de recharge permettant de garantir une tension minimale sur le réseau de bord 2 et une recharge rapide du stockeur de secours 5 par le stockeur principal 4. Un signal d'alerte peut être envoyé au conducteur (tel que l'allumage d'un voyant spécifique ou un message sur son téléphone portable) lui demandant d'arrêter certaines fonctionnalités consommatrices d'énergie électrique. De préférence, le signal d'alerte n'est envoyé que si la perte du générateur 3 est confirmée. Une fois que la charge du stockeur de secours 5 atteint la valeur de charge de secours, la recharge est arrêtée et le dispositif de pilotage 7 est en attente d'un signal demandant l'activation d'un organe de sécurité 9 (cf. bloc 16). [0033] Le bloc 16 représente une seconde fonctionnalité du procédé de refuge 10, à savoir l'attente d'un signal demandant l'activation d'un organe de sécurité 9. A réception d'un tel signal, le dispositif de pilotage 7 affecte aux consignes d'intensité et de tension des valeurs de sécurité permettant l'activation de l'organe de sécurité 9 sollicité (cf. bloc 17). En attente d'un tel signal, dans le présente mode de réalisation, le dispositif de pilotage 7 affecte aux consignes d'intensité et de tension des valeurs de délestage afin d'augmenter l'autonomie du stockeur principal 4 (cf. bloc 19). [0034] Le bloc 17 représente le pilotage de la décharge du stockeur de secours 5 par le dispositif de pilotage 7 afin de garantir une tension minimale au réseau de bord 2 permettant l'activation de l'organe de sécurité. A cet effet, le dispositif de pilotage 7 affecte à la consigne de tension une valeur de sécurité qui correspond à la tension minimale à garantir pour permettre le fonctionnement de l'organe de sécurité 9, et à la consigne d'intensité une valeur de sécurité qui correspond au maximum de l'intensité pouvant être fournie par le convertisseur de puissance 6 compte tenu de la nature et de l'état du convertisseur 6 et du stockeur de secours 5. Les consignes peuvent être des constantes et, par exemple, être égales à 14 V et 150 A. De ce fait, le stockeur de secours 5 associé au convertisseur de puissance 6 fonctionne comme un générateur de courant régulé en tension. Un signal peut être envoyé au conducteur (tel que l'allumage d'un voyant spécifique) lui demandant d'arrêter certaines fonctionnalités consommatrices d'énergie électrique. [0035] Quand le stockeur de secours 5 ne peut plus délivrer d'énergie électrique alors que l'organe de sécurité est toujours sollicité, le procédé de refuge 10 est arrêté. [0036] Le bloc 18 représente l'attente de l'arrêt de la réception du signal demandant l'activation de l'organe de sécurité 9. Tant que le signal est reçu, le stockeur de secours 5 est utilisé pour alimenter le réseau de bord 2 (cf. bloc 17). A l'arrêt de la réception de ce signal par le dispositif de pilotage 7, la valeur de la charge du stockeur de secours 5 est comparée avec la valeur de charge de secours (cf. bloc 13). [0037] Le bloc 19 représente une troisième fonctionnalité du procédé de refuge 10, à savoir la possibilité d'utiliser une partie de la charge du stockeur de secours 5 pour alimenter le réseau de bord 2 en complément de l'alimentation fournie par le stockeur principal 4. Cette fonctionnalité vérifie que la charge du stockeur de secours 5 est au moins égale à une valeur de charge d'aide supérieure à la valeur de charge de secours. Dans la négative, le dispositif de pilotage 7 est en attente d'un signal demandant l'activation d'un organe de sécurité 9 et affecte aux consignes de tension et d'intensité une valeur nulle de façon à maintenir constante la charge du stockeur de secours 5 (cf. bloc 20). Dans l'affirmative, le dispositif de pilotage 7 affecte aux consignes de tension et d'intensité une valeur de délestage de sorte que le stockeur de secours 5 est utilisé pour alimenter partiellement le réseau de bord 2 et soulager le stockeur principal 4 (cf. bloc 21). Cette troisième fonctionnalité est optionnelle. [0038] Le bloc 20 représente l'attente d'un signal demandant l'activation d'un organe de sécurité 9. Le dispositif de pilotage 7 est en attente d'un signal demandant l'activation d'un organe de sécurité 9, et affecte une valeur nulle aux consignes d'intensité et de tension de façon à maintenir constante la charge du stockeur de secours (cf. bloc 16). [0039] Le bloc 21 représente le pilotage de la décharge du stockeur de secours 5 par le dispositif de pilotage 7 afin d'alimenter partiellement le réseau de bord 2. A cet effet, le dispositif de pilotage 7 affecte à la consigne d'intensité une valeur de délestage correspondant à l'intensité électrique devant être fournie par le stockeur de secours 5 en complément de l'intensité fournie par le stockeur principal 4, et à la consigne de tension une valeur de délestage ne pouvant être atteinte compte tenu de la valeur de délestage de la consigne d'intensité et de la nature du stockeur de secours 5. Ainsi, la valeur de délestage de la consigne de tension peut être égale à 16 V, ce qui entraîne le pilotage de la décharge du stockeur de sécurité 5 en fonction de la valeur de délestage de la consigne d'intensité. De ce fait, le stockeur de secours 5 associé au convertisseur de puissance 6 fonctionne comme un générateur de courant pur. La valeur de délestage de la consigne d'intensité peut être, par exemple, une valeur indépendante du niveau de charge du stockeur de secours 5 et égale à une proportion constante de la consommation électrique du réseau de bord 2 (par exemple 10 °/0), ou une valeur d'autant plus faible que la charge du stockeur de secours 5 est proche de la valeur de charge d'aide (par exemple, une variation linéaire entre 10 % de la consommation pour une charge complète du stockeur de secours et 0 pour une charge égale à la valeur de charge d'aide). Un signal peut être envoyé au conducteur (tel que l'allumage d'un voyant spécifique) lui demandant d'arrêter certaines fonctionnalités consommatrices d'énergie électrique. [0040] Tant que la charge du stockeur de secours 5 est supérieure à la valeur de charge d'aide et tant qu'aucun organe de sécurité 9 n'est sollicité, le dispositif de pilotage 7 pilote le convertisseur de puissance réversible 6 de sorte qu'il fournisse au réseau de bord 2 un courant électrique en complément de celui fournit par le stockeur principal 4. [0041] Une fois la charge du stockeur de secours 5 égale à la valeur de charge d'aide, le dispositif de pilotage 7 est en attente d'un signal demandant l'activation d'un organe de sécurité 9, et affecte aux consignes de tension et d'intensité une valeur nulle de façon à maintenir constante la charge du stockeur de secours 5 (cf. bloc 16). [0042] Si, pendant l'utilisation du stockeur de secours 5 comme source complémentaire d'énergie électrique pour le réseau de bord, un organe de sécurité 9 est sollicité, le bloc 17 est appliqué. [0043] Le bloc 22 représente la porte de sortie du procédé de refuge 10. [0044] Le bloc 23 représente la sortie du procédé de refuge. Cette sortie est réalisée si le générateur 3 est actif, si la charge du stockeur de secours 5 ne permet plus d'assurer la tension minimale requise en cas de sollicitation d'un organe de sécurité 9, ou si le moteur du véhicule est arrêté (volontairement ou non). [0045] La figure 2 représente l'évolution de la charge du stockeur de secours 5. Dans un premier temps, la charge est constante et égale à 100%. Dans un second temps, du fait de la défaillance du générateur 3 et de l'emploi du stockeur de secours 5 pour alimenter partiellement le réseau de bord 2, la charge diminue jusqu'à atteindre la valeur de charge d'aide. Dans un troisième temps, la charge reste égale à la valeur de charge d'aide tant qu'aucun organe de sécurité 9 n'est sollicité. Dans un quatrième temps, du fait de la sollicitation d'un organe de sécurité 9, la charge diminue afin de permettre l'activation de cet organe 9. REVENDICATIONS1. Procédé de pilotage d'un convertisseur de puissance réversible continu/continu (6) reliant un stockeur de secours d'électricité (5) à un réseau de bord (2) d'un véhicule, le convertisseur (6) étant piloté à partir d'une consigne en intensité et d'une consigne en tension indépendantes l'une de l'autre et dont les valeurs sont déterminées par un dispositif de pilotage (7), caractérisé en ce que les valeurs des consignes en intensité et en tension sont gérées par le dispositif de pilotage (7) de façon à maintenir une charge du stockeur de secours (5) au moins égale à une valeur de charge de secours permettant, quand un générateur (3) du véhicule alimentant le réseau de bord (2) est défaillant, la fourniture d'une intensité et d'une tension permettant de garantir l'activation d'un organe de sécurité (9) du véhicule quand cet organe (9) sera sollicité. 2. Procédé de pilotage selon la revendication 1, caractérisé en ce que, quand le générateur (3) est défaillant et tant que la charge du stockeur de secours (5) est supérieure à la valeur de charge de secours, le dispositif de pilotage (7) affecte aux consignes d'intensité et de tension des valeurs de sécurité permettant l'activation de l'organe de sécurité (9) quand cet organe de sécurité (9) est sollicité. 3. Procédé de pilotage selon la revendication 2, caractérisé en ce que, tant que l'organe de sécurité (9) est sollicité, le dispositif de pilotage (7) affecte aux consignes d'intensité et de tension des valeurs de sécurité permettant de garantir la prestation de sécurité par l'organe de sécurité (9). 4. Procédé de pilotage selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que, tant que l'organe de sécurité (9) est sollicité, le dispositif de pilotage (7) affecte à la consigne de tension une valeur de sécurité correspondant à la tension minimale permettant de garantir la prestation de sécurité et à la consigne d'intensité une valeur de sécurité correspondant au maximum de l'intensité pouvant être fournie par le convertisseur (6) et le stockeur de secours (5). 5. Procédé de pilotage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, tant que le générateur (3) est défaillant, que la charge du stockeur de secours (5) est supérieure à une valeur de charge d'aide supérieure à la valeur de charge de secours, et qu'aucun organe de sécurité (9) n'est sollicité, le dispositif de pilotage (7) affecte aux consignes d'intensité et de tension des valeurs de délestage de sorte que le stockeur de secours (5)fournit au réseau de bord (2) un courant électrique complémentaire de celui fournit par un stockeur principal (4). 6. Procédé de pilotage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de pilotage (7) affecte à la consigne d'intensité une valeur de délestage correspondant à l'intensité électrique complémentaire devant être fournie par le stockeur de secours (5), et à la consigne de tension une valeur de délestage correspondant à une tension ne pouvant être atteinte compte tenu de la valeur de délestage de la consigne d'intensité et de la nature du stockeur de secours (5). 7. Procédé de pilotage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur de délestage de la consigne d'intensité est une valeur indépendante du niveau de charge du stockeur de secours (5) et limitée par la nature du stockeur de secours (5). 8. Procédé de pilotage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur de délestage de la consigne d'intensité est d'autant plus faible que la charge du stockeur de secours (5) est proche de la valeur de charge d'aide. 9. Procédé de pilotage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, tant que le générateur (3) est défaillant, que la charge du stockeur de secours (5) est inférieure à la valeur de charge de secours, et que la charge d'un stockeur principal (4) est supérieure à une valeur de charge de réserve, le dispositif de pilotage (7) affecte au convertisseur de puissance des consignes d'intensité et de tension de sorte qu'il reçoive du courant électrique du stockeur principal (4).