Brevet FR3092208A1 — publié le 20200731

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE PILOTAGE D'UN GE- NERATEUR COUPLE A UNE ROUE-LIBRE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE DOMAINE TECHNIQUE ET OBJET DE L'INVENTION 100011 La présente invention concerne un procédé de pilotage d'un générateur couplé à une roue-libre, par exemple un alternateur, un alterno-démarreur, une batterie, d'un véhicule automobile. 100021 Un véhicule automobile comprend un calculateur configuré pour mettre en oeuvre un tel procédé de pilotage d'un générateur adapté à alimenter un réseau électrique de bord. Technique antérieure 100031 Selon l'art antérieur, le pilotage de l'onduleur à l'intérieur d'un véhicule est configuré pour répondre aux besoins du moteur thermique. 100041 11 existe une méthode déterminant les phases de roue-libre dans un groupe de type motopropulseur roue-libre où un moteur à combustion est couplé à un générateur électrique. 100051 On connait également un moteur à combustion combiné à un générateur couplé à une roue-libre et appliquant une méthode de contrôle du courant pour fournir l'énergie. 100061 L'état de la technique comprend le document de brevet FR2990579, qui décrit un procédé de pilotage d'un générateur adapté à alimenter un réseau électrique de bord d'un véhicule par un dispositif de pilotage adapté à déterminer la valeur d'une consigne de tension du générateur et à piloter le générateur en fonction d'une consigne d'intensité indépendante de la consigne de tension. [0007] Cependant, une telle solution présente des inconvénients car elle ne permet pas de tenir compte de l'utilisation ou non de la roue-libre du motopropulscur. Ainsi, de l'énergie est utilisée inutilement. [0008] L'invention vise donc à résoudre ces inconvénients en proposant un procédé de pilotage d'un générateur couplé à une roue-libre où l'énergie électrique est gérée par deux réseaux électriques distincts maintenant l'état de charge de différents stockcurs d'énergie électrique (également désignés « stockcurs ») pendant la roue-libre. PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION [0009] Pour parvenir à ce résultat, la présente invention concerne un procédé de pilotage de deux fonctions de production électrique pour piloter d'une part un premier producteur électrique, ledit premier producteur électrique alimentant un premier réseau électrique auquel sont connectés, ledit premier producteur électrique et un premier stockeur d'énergie électrique, et d'autre part un deuxième producteur électrique, indépendant du 2 premier producteur électrique, ledit deuxième producteur électrique étant connecté entre le premier réseau électrique et un deuxième réseau électrique auquel est également connecté un deuxième stockeur d'énergie électrique, ledit procédé comprenant, lorsqu'un mode de fonctionnement roue-libre est activé : [0010] la détermination d'une première consigne de tension de sortie du premier producteur électrique, [0011] la détermination d'une première consigne d'intensité du premier producteur électrique, indépendante de la première consigne de tension, [0012] en mode de fonctionnement roue-libre, ladite première consigne de tension et ladite première consigne d'intensité étant configurécs pour maintenir une intensité du courant alimentant le premier stockeur égale à zéro et pour maintenir une tension supérieure à un seuil prédéfini sur le premier réseau électrique, [0013] la détermination d'une deuxième consigne de tension de sortie du deuxième producteur électrique, [0014] la détermination d'une deuxième consigne d'intensité du deuxième producteur électrique, indépendante de la deuxième consigne de tension, [0015] en mode de fonctionnement roue-libre, ladite deuxième consigne de tension et ladite deuxième consigne d'intensité étant configurées pour maintenir une intensité du courant alimentant le deuxième stockeur égale à zéro et pour maintenir une tension supérieure à un seuil prédéfini sur le deuxième réseau électrique. [0016] Avantageusement, l'activation du mode de fonctionnement roue-libre du premier producteur électrique comprend un contrôle de l'état de charge du premier stockeur d'énergie électrique, ledit contrôle consistant à vérifier que l'état de charge du premier stockeur d'énergie électrique est supérieur à un seuil autorisant l'activation du mode de fonctionnement roue-libre du premier producteur électrique. [0017] Avantageusement, l'activation du mode de fonctionnement roue-libre du premier producteur électrique comprend un contrôle d'au moins un organe électrique du premier réseau électrique si ledit seuil de l'état de charge du premier stockeur d'énergie électrique est atteint, ledit contrôle consistant à vérifier que ledit au moins un organe électrique du premier réseau électrique est apte à être alimenté avec la tension dudit premier réseau électrique. [0018] Avantageusement, en-dessous dudit seuil, l'activation du mode de fonctionnement roue-libre du premier producteur électrique est interdite. [0019] Avantageusement, le procédé comprend par ailleurs une étape de réception, par un superviseur unique dudit deuxième réseau électrique et dudit premier réseau électrique, d'une d'autorisation ou d'interdiction du mode de fonctionnement roue-libre du premier et/ou du deuxième producteur électrique. [0020] Avantageusement, l'activation du mode de fonctionnement roue-libre du deuxième 3 producteur électrique comprend un contrôle de l'état de charge du deuxième stockeur d'énergie électrique, ledit contrôle consistant à vérifier que l'état de charge du deuxième stockeur d'énergie électrique est supérieur à un seuil autorisant l'activation du mode de fonctionnement roue-libre du deuxième producteur électrique. [0021] Avantageusement, si la tension du premier réseau électrique est inférieure à une première tension minimale de sécurité, la composante de la consigne d'intensité de courant du deuxième producteur, qui représente la consigne à appliquer pour garantir la première tension minimale sur ledit premier réseau électrique, est augmentée, de sorte que la consigne d'intensité dc courant Lo', augmente jusqu'à l'intensité maximale du premier producteur électrique. [0022] Avantageusement, si la tension du deuxième réseau électrique est inférieure à une deuxième tension minimale de sécurité, la composante dc la consigne d'intensité de courant du deuxième producteur, qui représente la consigne à appliquer pour garantir la deuxième tension minimale sur ledit deuxième réseau électrique, est augmentée, de sorte que la consigne d'intensité dc courant Lo', augmente jusqu'à l'intensité maximale La, du deuxième producteur électrique. [0023] L'invention concerne également un véhicule électrique automobile comprenant un calculateur configuré pour mettre en oeuvre un procédé de pilotage de deux fonctions de production électrique, tel que brièvement décrit ci-dessus. Brève description des dessins [0024] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement, et en référence aux dessins qui montrent : [0025] [fig.1] représente un schéma d'un générateur associé à un dispositif de pilotage ayant une consigne de tension et une consigne d'intensité. [0026] lfig.21 représente un schéma de l'architecture fonctionnelle d'un générateur comprenant deux réseaux de tension distincts. [0027] [fig.3] représente un schéma de l'alimentation électrique du réseau électrique de bord à partir d'un réseau de tension. [0028] DESCRIPTION DETAILLE D'UNE FORME DE REALISATION DE L'INVENTION [0029] Dans ce qui suit, on fait référence à des réseaux électriques de bord 12V et basse tension, et de producteurs électriques et de stockeurs électriques connectés à ces réseaux électriques de bord 12V et basse tension. Toutefois, en particulier, le niveau de tension des réseaux électriques de bord est donné à titre illustratif uniquement et ne doit pas être interprété comme une limitation. [0030] La figure 1 représente un schéma d'un superviseur 1 associé à producteur électrique 6. Par exemple, le producteur électrique est destiné à alimenter un réseau électrique de bord d'un véhicule. [0031] Le producteur électrique délivre de l'énergie électrique en fonction d'une consigne de tension U,0', 4 et d'une consigne d'intensité Lom, 5 indépendante de la consigne de tension U,201', 4. [0032] En référence à la figure 2, les stockeurs électriques 23, 29, par exemple une batterie de 12 V et une batterie basse tension de type lithium, sont adaptés à être alimentés par un producteur électrique respectif et à fournir de l'électricité aux réseaux de bord 24, 33 respectivement. Chaque réseau électrique 24, 33 comprend des organes électriques qui sont des consommateurs électriques. A chaque réseau électrique 24, 33 est associé un producteur électrique, autrement dit un convertisseur de puissance configure pour lui transférer de l'énergie. [0033] Chaque producteur électrique permet de réguler la recharge, la décharge et le maintien constant de la charge des stockcurs 23, 29, correspondant à la situation de vie du véhicule et les besoins du réseau électrique de bord 24, 33 respectivement. Chaque producteur électrique obéit à des consignes de tension 4 et d'intensité 5 qui sont déterminées par un dispositif de pilotage. Chaque stockcur 23, 29 peut être considéré, quand il est utilisé pour fournir de l'électricité au réseau électrique de bord 24, 33 respectivement, comme un générateur. [0034] Le dispositif de pilotage est ainsi adapté pour commander aussi bien un générateur principal du véhicule, l'alternateur ou l'alterno-démarreur par exemple, que les stockeurs électrique 23, 29 associés à leur réseau électrique de bord respectif 24, 33, et ceci en fonction des besoins du véhicule, de sa situation de vie, et de l'état de chaque stockeur électrique 23, 29, ledit état étant par exemple fonction de l'intensité, la tension, la charge, la température, le vieillissement, la résistance interne. [0035] Il est de ce fait possible d'optimiser les transferts électriques en tenant compte des contraintes de chaque réseau électrique de bord 24, 33. [0036] On voit sur la figure 1 une structure de régulation 7 du producteur électrique 6 à partir d'une consigne de tension U,0,, 4 et d'une consigne d'intensité 5. Le su- perviseur 1 assure une première fonction 2 de détermination de la consigne de tension 4 ainsi qu'une deuxième fonction 3 de détermination de la consigne d'intensité 5. Une première boucle assure une régulation en tension au moyen d'un correcteur de tension 10 en comparant la consigne de tension 4 avec la tension délivrée 8 par le producteur électrique 6. Une deuxième boucle assure une régulation en intensité au moyen d'un correcteur d'intensité 13 en comparant une consigne d'intensité de li- mitation du courant avec l'intensité délivrée 9 par le producteur électrique 6. [0037] Le producteur électrique 6 comporte par ailleurs une consigne de limitation d'intensité du courant, égale à l'intensité maximale L. 12 que ledit producteur électrique est capable de fournir. Cette valeur d'intensité maximale Lw, 12 est liée à la structure du producteur électrique 6 ; elle peut évoluer en fonction de l'évolution thermique du générateur ou de la tension d'alimentation. [0038] L'exploitation des consignes de tension Ucc,',, 4 et des consignes d'intensité permet un pilotage précis du producteur électrique 6. [0039] Les figures 2 et 3 représentent un schéma de l'architecture fonctionnelle d'un système avec deux producteurs électriques, deux réseaux de tension distincts, en particulier lorsqu'un besoin d'optimisation énergétique en mode de fonctionnement roue-libre est demandé. [0040] D'une manière générale, l'utilisation de deux superviseurs indépendants entraîne des risques d'instabilité. En effet, deux superviseurs autonomes sont susceptibles de donner des consignes contradictoires, entraînant des actions rapides ou au contraire lentes, provoquant des oscillations électriques et donc aussi mécaniques. Il en résulte un usage comprenant des imperfections tels que des arrêts intermittents de l'équipement électrique. Pour éviter cela, le superviseur regroupe deux fonctions interconnectées d'un premier superviseur basse tension 14 déterminant la consigne de tension U',, 4 et d'un deuxième superviseur 12V 30 déterminant la consigne d'intensité 1',' 5. [0041] Le superviseur basse tension 14 permet de gérer l'état de charge 17 du stockeur d'énergie électrique de type lithium 23. Le superviseur basse tension 14 peut aussi diffuser des informations utiles pour définir des consignes à appliquer au moteur à combustion interne 36. Des échanges d'informations 18 entre le moteur à combustion interne 36 et le superviseur basse tension 14 ont par exemple lieu. [0042] Le superviseur basse tension 14 établit aussi l'état du réseau électrique de bord basse tension 24 et reçoit une information d'état de charge dudit réseau électrique de bord basse tension 24, par exemple lors de variations de tensions, en mesurant la tension en au moins un point du réseau électrique de bord basse tension 24. [0043] Le superviseur basse tension 14 envoie également des consignes de pilotage 20 à un premier producteur électrique 21, par exemple un onduleur réversible. Ledit onduleur réversible 21 fonctionne soit en mode redresseur triphasé afin d'exploiter la machine électrique réversible 19 en mode générateur, soit comme un onduleur triphasé afin d'exploiter la machine électrique réversible 19 en mode moteur. [0044] D'autres échanges d'information 15 entre le superviseur basse tension 14 et le su- perviseur 12V 30 ont également lieu. [0045] Le superviseur 12V 30 établit les consignes de pilotage en tension et en intensité de 6 courant 27 au deuxième producteur électrique 22, par exemple un convertisseur de tension continue en tension continue, après avoir évalué son état, en fonction des besoins évalués par le superviseur 1 du véhicule. [0046] Le superviseur 12V 30 reçoit par ailleurs une information d"état de charge du stockcur d'énergie électrique 12V 29. [0047] Le superviseur 12V 30 mesure la tension en au moins un point du réseau électrique de bord 12V 33 à l'exception du démarreur 35, pour vérifier l'adéquation entre ladite tension et les besoins du véhicule. Autrement dit, le superviseur 12V 30 détermine notamment si l'état de charge d'éléments électriques du réseau électrique de bord 12V 33 considérés comme sensibles aux niveaux de tension basse ou haute et lors de variations brutales de tension est adéquate. [0048] Tout comme le superviseur basse tension 14, le superviseur 12V 30 peut aussi échanger des informations avec le moteur à combustion interne 36 intégré dans le véhicule et vérifie l'état 31 du démarreur 35. [0049] Lorsqu'un besoin d'optimisation énergétique en mode de fonctionnement roue-libre est demandé, le réseau électrique de bord 12V 33 est alimenté en électricité sans charger le stockcur 12V 29. Le pilotage de l'onduleur réversible 21 est réalisé grâce à une première consigne en tension Ucr,' et une première consigne d'intensité ga- rantissant une régulation d'intensité de courant nulle 38 dans le stockeur basse tension 23. Le pilotage du convertisseur de tension continue en tension continue 22 est quant à lui réalisé avec une deuxième consigne en tension Uca,' et une deuxième consigne d'intensité garantissant une régulation d'intensité de courant nulle 38 dans le stockeur 12V 29 ainsi qu'une tension minimale 37 sur le réseau 12V. [0050] Dans un premier temps, les conditions pour être en mode de fonctionnement roue- libre au niveau du stockeur basse tension 23 doivent être réunies. L'état de charge du stockeur basse tension 23 est vérifié, celui-ci ne doit pas être trop bas pour éviter tout risque lié à la sécurité ou entraînant une dégradation du stockeur basse tension 23. Puis, il est également vérifié qu'aucun organe électrique du réseau électrique basse tension 24 ne présente une incompatibilité avec une tension pendant la phase de roue-libre, par exemple il ne faut pas que la tension soit trop basse ou qu'un organe électrique dit sécuritaire soit activé. Si ces conditions ne sont pas réunies, alors le mode de fonctionnement roue-libre pour le réseau électrique basse tension n'est pas autorisé et des première et deuxième consignes de régulation de tension Uco,' et d'intensité de courant I. par défaut sont appliquées, tenant compte comprenant de l'intensité maximale Imax 12. Une information de diagnostic signalant que le mode roue-libre du réseau électrique basse tension n'est pas autorisé peut alors être envoyée au superviseur 1 du véhicule. [0051] En revanche, si aucune incompatibilité ne perturbe la phase roue-libre, c'est-à-dire si 7 les contraintes de tension minimale du réseau électrique basse tension sont respectées, alors la consigne de régulation d'intensité de courant 1,20', du stockeur basse tension 23 est mise à zéro 38. Enfin, une information de diagnostic concernant l'état du mode de fonctionnement roue-libre du réseau électrique basse tension est envoyée au superviseur du véhicule afin qu'il connaisse l'état électrique du réseau électrique basse tension et maintienne ou modifie la phase de vie. [0052] Alternativement, s'il n'y a pas d'organe électrique consommateur sur le premier réseau électrique basse tension 24, la tension du premier stockcur 23 peut être utilisée pour s'assurer du respect de la tension minimale du réseau électrique basse tension. Lorsque les conditions de roue-libre au niveau du stockcur basse tension 23 énoncées plus haut ne sont pas réunies, une information de diagnostic correspondante peut être envoyée au superviseur du véhicule. Dans ce cas, comme pour le stockeur basse tension 23 précédemment, l'état de charge du stockcur 12V 29 est vérifié. Si l'état de charge du stockeur 12V 29 est trop bas ou qu'il présente un risque sécuritaire ou encore s'il est dégradé, alors le mode roue-libre pour le réseau 12V n'est pas autorisé et on applique des consignes de régulation de tension U''., 4 et d'intensité de courant I ', 5 par défaut tenant compte notamment de l'intensité maximale déterminée 12. [0053] Ladite intensité maximale 1', 12 est déterminée au moins en fonction de l'état du producteur électrique correspondant. Une information de diagnostic concernant l'état du mode de fonctionnement en roue-libre du réseau électrique de bord 12V 33 peut être envoyée au superviseur 1 du véhicule afin qu'il connaisse l'état électrique du réseau électrique de bord 12V 33 et maintienne ou modifie la phase de vie. [0054] Cependant, si après vérification de l'état de charge du stockeur 12V, mode de fonc- tionnement roue-libre est maintenu, alors il est aussi contrôlé qu'aucun organe électrique du réseau 12V ne soit incompatible avec la tension dudit réseau 12V pendant la phase de roue-libre, par exemple dans le cas d'une tension trop basse, ou lors de l'activation d'un organe électrique de sécurité. [0055] Si des incompatibilités sont détectées, alors le mode de fonctionnement roue-libre n'est pas autorisé et on applique des consignes de régulation de tension U', 4 et d'intensité de courant I'' 5 par défaut tenant compte notamment de l'intensité maximale déterminée I,', 12. Une information de diagnostic signalant que le mode roue-libre du réseau 12V n'est pas autorisé peut être envoyée au superviseur 1 du véhicule. [0056] Si aucune incompatibilité n'est détectée, alors la fonction de régulation de l'intensité de courant du stockeur 12V 29 est mise à zéro, l'intensité est nulle 38, et une information de diagnostic concernant l'état du mode de fonctionnement roue-libre du réseau électrique de bord 12V 33 peut être envoyée au superviseur afin qu'il connaisse l'état électrique du réseau basse tension et maintienne ou modifie la phase de vie. 8 [0057] La fonction de régulation de l'intensité du courant du premier et du deuxième producteur électrique 21, 22 présente un fonctionnement similaire. [0058] Tout d'abord, l'intensité du courant mesurée est comparée à la consigne d'intensité de courant, pour chaque producteur électrique 21, 22. [0059] La première consigne d'intensité de courant concerne le premier producteur électrique 21 et la deuxième consigne d'intensité de courant concerne le deuxième producteur 22. [0060] La première consigne d'intensité de courant Iec,', du premier producteur électrique 21, respectivement la deuxième consigne d'intensité de courant leou, du deuxième producteur électrique 22, correspond à un minimum entre une fonction de limitation de l'intensité maximale I',a, 12 et la somme des intensités de courant Icc et Icv, Icc étant la composante de la consigne d'intensité de courant Lits qui représente la valeur à appliquer pour réguler en courant le premier stockeur électrique 23, respectivement le deuxième stockcur électrique, et Icv étant la composante de la consigne d'intensité de courant 1,,,'' qui représente la consigne à appliquer pour garantir la tension minimale sur le réseau électrique de bord, respectivement sur le deuxième réseau électrique de bord. [0061] Si l'intensité de courant du stockcur basse tension 23 mesurée est négative, selon l'invention, la composante Icc de la consigne d'intensité de courant qui représente la valeur à appliquer pour réguler en courant le stockeur électrique correspondant est augmentée, de sorte que l'intensité de courant du stockeur basse tension 23 augmente tout en restant inférieure à l'intensité maximale I,':' 12. [0062] Si l'intensité de courant mesurée est nulle, alors la composante Icc de la consigne d'intensité de courant qui représente la valeur à appliquer pour réguler en courant le stockeur électrique correspondant est maintenue, de sorte que l'intensité de courant du stockeur basse tension 23 est maintenue. [0063] Si l'intensité de courant mesurée est positive, la composante Icc de la consigne d'intensité de courant qui représente la valeur à appliquer pour réguler en courant le stockeur électrique correspondant est diminuée, de sorte que l'intensité de courant du stockeur basse tension 23 diminue. [0064] Si la mesure de la tension du réseau électrique de bord 33 est inférieure à une première tension minimale de sécurité, la composante Icv de la consigne d'intensité de courant L,', qui représente la consigne à appliquer pour garantir la tension minimale sur le réseau électrique de bord 33, est augmentée, de sorte que la consigne d'intensité de courant Icon, augmente jusqu'à l'intensité maximale 12 du producteur électrique correspondant. [0065] 11 est rappelé que la valeur de l'intensité maximale Iaax 12 est différente selon le mode de fonctionnement du producteur électrique considéré. L'intensité maximale Ioax 9 12 est en effet fonction de l'état du producteur électrique, de l'état du stockeur électrique et du mode de fonctionnement du producteur électrique ; elle permet de gérer les modes fonctionnels ou dégradés par exemple en réduisant la valeur de l'intensité maximale 12 selon les conditions thermiques. Imax peut également être limité par un besoin externe pour par exemple limiter le prélèvement du couple. [0066] Si la tension du réseau électrique de bord 33 mesurée est comprise entre la tension minimale de sécurité et la composante Icv de la consigne d'intensité de courant qui représente la consigne à appliquer pour garantir la tension minimale sur le réseau électrique de bord, alors la composante Icv de la consigne d'intensité de courant Inc,',, est maintenue. [0067] Si, en revanche, la mesure de la tension du réseau électrique de bord 33 est identique ou supérieure à la valeur de tension minimale, alors la composante Icv de la consigne d'intensité de courant I,',,, pour le stockeur 12 V 29 diminue tant qu'elle reste positive. En effet, l'intensité de courant du stockeur 12 V 29 ne peut être inférieure à zéro car elle permet le calcul de la consigne d'intensité [0068] Pour chaque réseau électrique de bord 24,33, si la tension est identique ou supérieure à la valeur de la tension minimale correspondante, alors la consigne d'intensité Ln, respective pour chaque réseau électrique de bord 24, 33 représente l'asservissement réalisé sur un stockeur ou sur le producteur électrique. [0069] En outre, si la tension du réseau électrique de bord 24 est inférieure à une deuxième tension minimale, alors la consigne de régulation en courant assignée au premier producteur électrique est augmentée et donc l'intensité de courant du stockeur 12 V 29 augmente. [0070] Ainsi, l'intensité de courant du stockeur basse tension 23 diminue jusqu'à devenir nulle et la consigne d'intensité Lon, 5 consiste à fixer l'intensité de courant du stockeur 12 V 29. [0071] Par définition, la consigne de tension U',, correspond à une consigne de tension destinée respectivement à chaque producteur électrique. Il peut s'agir de la tension nominale à appliquer sur le réseau électrique de bord 24 ou 33, notamment en mode de fonctionnement du producteur électrique correspondant en régulation de tension comme un alternateur conventionnel. Il peut également s'agir de la valeur maximale admissible par le réseau électrique de bord 24 ou 33, cette valeur étant atteinte en augmentant consigne d'intensité Lins, la consigne d'intensité étant utilisée pour limiter le courant débité par le producteur électrique correspondant. [0072] Le procédé selon l'invention permet donc d'autoriser ou d'interdire un fonc- tionnement roue-libre du producteur électrique lors du chargement de deux accumulateurs électriques différents, dans un véhicule électrique ou hybride. [Revendication 1] [Revendication 2]