Brevet FR3101820A1 — publié le 20210416

L’invention concerne un procédé (300) de gestion de l’énergie électrique au sein d’un véhicule électrique propulsé par une ou plusieurs batteries électriques embarquées conçues pour fonctionner à une température nominale prédéterminée, supérieure à la température ambiante, caractérisé en ce que ledit procédé (300) comprend, pour au moins une batterie électrique dudit véhicule, au moins une étape (102,202,302), dite étape de surchauffe, réalisant un chauffage de ladite batterie à une température (T) supérieure à ladite température nominale (TN), par de l’énergie électrique qui n’est pas fournie par la ou les batteries électriques dudit véhicule. Elle concerne également un véhicule agencé pour mettre en œuvre un tel procédé. Figure : Fig. 3 Procédé de gestion de l’énergie électrique au sein d’un véhicule électrique, et véhicule électrique configuré pour mettre en œuvre un tel procédé. La présente invention concerne un procédé de gestion de l’énergie électrique au sein d’un véhicule électrique, et en particulier pour augmenter l’autonomie dudit véhicule. Elle concerne également un véhicule électrique configuré pour mettre en œuvre un tel procédé. Le domaine de l’invention est le domaine des véhicules électriques, et en particulier le domaine des véhicules électriques équipés de batteries électriques, dites « chaudes », c’est-à-dire de batteries électriques dont la température nominale de fonctionnement est supérieure à la température ambiante et qui nécessitent d’être chauffées lors de leur utilisation. Etat de la technique La gestion de l’énergie électrique dans un véhicule électrique est un enjeu majeur. En effet, comparé aux véhicules thermiques, les véhicules électriques souffrent d’un défaut d’autonomie et l’augmentation de l’autonomie reste une préoccupation importante dans ce domaine. On connait les véhicules électriques équipés de batteries électriques rechargeables, dites « chaudes », dont la température de fonctionnement nominale est supérieure à la température ambiante, telles que par exemple les batteries Lithium-Métal-Polymère (LMP ® ). Dans ces véhicules, il est nécessaire de maintenir les batteries électriques à la température nominale, par chauffage, sous peine de dégrader le fonctionnement et la durée de vie desdites batteries électriques. Le fait de chauffer les batteries électriques lors de l’utilisation du véhicule électrique nécessite d’utiliser l’énergie électrique emmagasinée dans ses batteries. Or, l’énergie utilisée pour chauffer les batteries électriques n’est pas disponible pour la propulsion du véhicule, et plus généralement pour les autres fonctions au sein du véhicule, ce qui diminue l’autonomie dudit véhicule. Un but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients. Un autre but de l’invention est de proposer un procédé de gestion de l’énergie électrique au sein d’un véhicule électrique équipé de batteries électriques « chaudes », permettant d’augmenter l’autonomie dudit véhicule. L’invention permet d’atteindre au moins l’un des buts précités par un procédé de gestion d’un véhicule électrique propulsé par une ou plusieurs batteries électriques embarquées, en particulier de type Lithium Métal Polymère (LMP ® ), conçues pour fonctionner à une température nominale (TN) prédéterminée, supérieure à la température ambiante, caractérisé en ce que ledit procédé comprend, pour au moins une batterie électrique dudit véhicule, au moins une étape, dite étape de surchauffe, réalisant un chauffage de ladite batterie à une température supérieure à ladite température nominale (TN), par de l’énergie électrique qui n’est pas fournie par la ou les batteries électriques dudit véhicule. Ainsi, le procédé de gestion selon l’invention propose de chauffer une ou plusieurs batteries électriques du véhicule à une température qui est supérieure à la température nominale, par au moins une étape de surchauffe réalisée par consommation d’un signal électrique ne provenant pas des batteries du véhicule. De cette manière, de l’énergie thermique en excès est emmagasinée dans ladite batterie électrique, sous forme de calories, suite à l’étape de surchauffe. Cette énergie thermique, en excès, permet de maintenir ladite batterie électrique à une température supérieure ou égale à la température nominale TN pendant une période, dite de non-chauffage, lors de laquelle il n’est pas nécessaire de chauffer ladite batterie. Par conséquent, pendant la période de non-chauffage, l’énergie électrique emmagasinée dans les batteries électriques du véhicule n’est pas utilisée pour la chauffer, ce qui permet d’augmenter l’autonomie de ladite batterie électrique, et donc du véhicule. Dans la présente demande, par « batterie » ou « batterie électrique », on entend une batterie électrique rechargeable fournissant l’énergie de propulsion du véhicule. Chaque batterie comprend un ensemble d’un ou plusieurs éléments de stockage d’énergie électrique rechargeable. Chaque élément de stockage peut être un accumulateur électrique, par exemple de type LMP ® , ou de tout autre type. La durée de la période de non-chauffage d’une batterie dépend d’une part des déperditions thermiques de la batterie, mais aussi de la température ambiante. Suivant une caractéristique avantageuse, la batterie électrique peut comporter une enveloppe thermique isolante disposée autour de l’ensemble de stockage. Une telle enveloppe thermique isolante permet de rallonger la période de non-chauffage de ladite batterie, en diminuant les déperditions thermiques. Lorsque l’au moins une batterie du véhicule est prévue pour fonctionner dans une plage de températures nominales, la température nominale au sens de la présente invention correspond à la borne supérieure de ladite plage de températures. Par exemple, lorsque l’au moins une batterie du véhicule est prévue pour fonctionner dans une plage de températures comprises entre T1 et T2 avec T2>T1, alors la température nominale TN au sens de la présente correspond à la température T2. De plus, lorsque le procédé selon l’invention comprend plusieurs étapes de surchauffe, les températures atteintes lors d’au moins deux étapes de surchauffe peuvent être identiques ou différentes. Avantageusement, au moins une étape de surchauffe peut réaliser un chauffage de la batterie à une température T telle que TN En particulier, au moins une étape de surchauffe réalise un chauffage de la batterie à une température T telle que TN Autrement dit, la température à atteindre lors d’une étape de surchauffe est limitée par une température maximale, notée Tmax, par exemple en vue de ne pas abimer les batteries. Avantageusement, au moins une étape de surchauffe peut être réalisée lorsque le véhicule est relié à une source électrique externe au véhicule. Dans ce cas, l’énergie électrique utilisée pour ladite étape de surchauffe est fournie par ladite source externe. Une telle étape de surchauffe peut être réalisée avant une phase d’utilisation du véhicule, par exemple lors du stationnement du véhicule. Alternativement ou en plus, une telle étape de surchauffe peut être réalisée lorsque le véhicule réalise un arrêt temporaire, par exemple en vue de la descente ou de la montée de voyageurs dans le véhicule. Le procédé selon l’invention peut comprendre au moins une étape de chauffe d’au moins une batterie lors d’une phase de décélération, ou de freinage, du véhicule, l’énergie utilisée pour ladite étape de chauffe étant fournie par un moyen de récupération d’énergie au freinage embarqué dans ledit véhicule, lors de ladite phase. Une telle étape de chauffe peut être réalisée à chaque décélération, ou freinage, du véhicule. Lorsque l’énergie récupérée lors de la phase de décélération, ou de freinage, n’est pas suffisante pour dépasser la température nominale, alors l’étape de chauffe réalisée est une étape de chauffe classique de la batterie. Alternativement, lors d’une ou plusieurs phases de décélération, ou de freinage, l’énergie récupérée peut être suffisante pour chauffer au moins une batterie du véhicule à une température supérieure à la température nominale. Dans ce cas, le procédé selon l’invention peut comprendre au moins une étape de surchauffe d’au moins une batterie lors d’une phase de décélération ou de freinage du véhicule, l’énergie utilisée pour ladite étape de surchauffe étant fournie par un moyen de récupération d’énergie au freinage embarqué dans ledit véhicule, lors de ladite phase. Une telle étape de chauffe peut être réalisée à chaque décélération, ou freinage, du véhicule si l’énergie récupérée le permet. Le signal électrique fourni par le moyen de récupération d’énergie au freinage peut alimenter le moyen de chauffage d’au moins une batterie directement, par l’intermédiaire d’une batterie auxiliaire, dédiée ou non. Cette batterie auxiliaire est indépendante et différente des batteries utilisées pour la propulsion du véhicule. Bien entendu, le procédé selon l’invention peut en outre comprendre au moins une étape de chauffe d’au moins une batterie du véhicule par de l’énergie électrique fournie par au moins une batterie du véhicule, lorsque la température de ladite au moins une batterie est inférieure ou égale à : la température nominale ; ou à une température minimale (Tmin) prédéfinie, inférieure à ladite température nominale. Une telle étape de chauffe est réalisée en plus de la ou des étapes de surchauffe. Une telle température minimale prédéterminée Tmin peut être choisie de sorte que : Tmin=0,8xTN, et en particulier Tmin=0,9xTN. Suivant un exemple de réalisation nullement limitatif, la température nominale peut être de 80°C. Dans ce cas, la température à atteindre lors d’une étape de surchauffe peut être de 90°C. En outre, la température minimale Tmin peut être de 70°C. Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé un véhicule électrique comprenant : au moins une batterie électrique, en particulier de type Lithium Métal Polymère (LMP), conçue pour fonctionner à une température nominale (TN) prédéterminée, au moins un moyen de chauffage de ladite au moins une batterie électrique, et un moyen de gestion de la température d’au moins une batterie électrique pour commander ledit au moins un moyen de chauffage ; caractérisé en ce que ledit moyen de gestion est configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’invention. Le moyen de chauffage peut être de tout type. Par exemple, pour au moins une batterie, le moyen de chauffage peut une résistance chauffante intégrée dans la batterie. Pour au moins une batterie du véhicule, le moyen de chauffage peut être intégré dans la batterie. Par exemple, la batterie peut comporter une enveloppe dans laquelle est intégré le moyen de chauffage. Alternativement, pour au moins une batterie du véhicule, le moyen de chauffage peut être externe à ladite batterie. Dans ce cas, le moyen de chauffage peut chauffer la batterie, de manière indirecte, par exemple l’intermédiaire d’un fluide caloporteur, de préférence isolante. Au moins une, en particulier chaque, batterie du véhicule peut comprendre, ou être associée à, un moyen de chauffage individuel à ladite batterie. Alternativement, au moins un moyen de chauffage peut être commun à au moins deux batteries du véhicule. Suivant une caractéristique préférée, le véhicule selon l’invention peut comprendre une interface de connexion électrique à une source externe pour alimenter le moyen de chauffage d’au moins une batterie électrique, lors d’au moins une étape de surchauffe. Une telle interface électrique peut être filaire, par exemple une prise électrique. Alternativement, une telle interface peut sans fil, par exemple inductive. Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, le véhicule selon l’invention peut comprendre un moyen de récupération d’énergie au freinage configuré pour alimenter le moyen de chauffage d’au moins une batterie électrique. Ainsi, l’énergie électrique utilisée pour chauffer au moins une batterie dudit véhicule est fournie par le moyen de récupération d’énergie. Le véhicule selon l’invention peut être tout type de véhicule électrique. Par exemple, le véhicule selon l’invention peut être un véhicule lourd, c’est-à-dire ayant une masse supérieure à 3,5 tonnes comme un bus électrique ou un car électrique, ou encore une voiture électrique. Description des figures et modes de réalisation D’autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l’examen de la description détaillée d’un mode de réalisation nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels les FIGURES 1-3 sont des représentations schématiques de trois exemples de réalisation non limitatif d’un procédé selon l’invention ; et la FIGURE 4 est une représentation schématique d’un exemple de réalisation non limitatif d’un véhicule selon l’invention. Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à de l’état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie est uniquement suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. Sur les figures les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence. La FIGURE 1 est une représentation schématique d’un premier exemple de réalisation non limitatif d’un procédé selon l’invention. Le procédé 100, représenté sur la FIGURE 1, concerne par exemple un véhicule comprenant une ou plusieurs batteries « chaudes », c’est-à-dire des batteries qui fonctionnent à une température nominale TN supérieure à la température ambiante. Par exemple, TN=80°C dans le cas de batteries LMP ® . Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux batteries LMP ® et peut être mise en œuvre pour d’autres technologies de batteries chaudes. Le procédé 100 comprend une étape de surchauffe 102 lors de laquelle les batteries du véhicule sont chauffées à une température T supérieure à la température nominale TN. La température T à atteindre lors de l’étape de surchauffe 102 est préférentiellement limitée à une température maximale prédéterminée Tmax, de sorte que TN L’étape de surchauffe 102 est réalisée par consommation d’énergie électrique fournie par une source externe à laquelle le véhicule est relié. La source externe peut par exemple être le réseau de distribution d’électricité, ou une station de recharge qui peut être également utilisée pour recharger les batteries électriques du véhicule. Cette étape de sur chauffe 102 est préférentiellement réalisée pendant que le véhicule est en stationnement, juste avant une phase de roulage dudit véhicule. Lors de l’étape de surchauffe 102, la température T peut être aussi élevée que possible sans abimer les batteries, et en particulier égale à Tmax, pour emmagasiner un maximum d’énergie thermique en excès dans les batteries. L’étape de surchauffe 102 est suivie d’une phase 104 de roulage du véhicule. Au début de cette phase de roulage 104, les batteries du véhicule ne sont plus chauffées pendant une période de non-chauffage, car de l’énergie thermique en excès a été accumulée dans les batteries lors de l’étape de surchauffe 102. Cette énergie thermique en excès permet de maintenir les batteries à une température supérieure ou égale à la température nominale TN pendant une durée qui dépendant de la température ambiante et des déperditions thermique des batteries. Lors de la phase de roulage 104, le procédé 100 peut comprendre au moins une étape (non représentée) de chauffage classique des batteries à la température nominale par de l’énergie électrique fournie par les batteries, en particulier lorsque la température des batteries chute en dessous de la température nominale, ou en dessous d’une température minimale Tmin, prédéfinie, inférieure à la température nominale TN. La FIGURE 2 est une représentation schématique d’un autre exemple de réalisation non limitatif d’un procédé selon l’invention. Le procédé 200, représenté sur la FIGURE 2, comprend toutes les étapes du procédé 100 de la FIGURE 1. De plus, dans la procédé 200 de la FIGURE 2, le procédé 200 comprend au moins une de chauffe 202 des batteries réalisée pendant la phase de roulage 104 du véhicule, lors d’une phase de décélération ou de freinage dudit véhicule pendant la phase de roulage. Dans ce cas, le véhicule est muni d’au moins un moyen de récupération d’énergie au freinage. L’énergie électrique récupérée par ce denier est utilisée pour alimenter le moyen de chauffage d’au moins une batterie du véhicule pour réaliser une étape de chauffe 202 du véhicule. Lorsque l’énergie récupérée est suffisante, l’étape 202 peut être une étape de surchauffe des batteries à une température T supérieure à la température nominale. La température T atteinte lors de l’étape de surchauffe 202 peut être la même que la température T atteinte lors de l’étape de surchauffe 102. L’énergie récupérée pendant une phase de freinage, ou de décélération, étant généralement limitée, la température T atteinte lors de l’étape de surchauffe 202 peut être inférieure à la température T atteinte lors de l’étape de surchauffe 102. Lorsque l’énergie récupérée n’est pas suffisante, l’étape 202 peut être une étape de chauffe classique des batteries sans pour autant atteindre, ou dépasser, la température nominale TN. L’étape 202 peut être réitérée autant de fois que souhaitée, par exemple à chaque phase de freinage/décélération, tant que la température des batteries n’est pas supérieure à la température Tmax. La FIGURE 3 est une représentation schématique d’un autre exemple de réalisation non limitatif d’un procédé selon l’invention. Le procédé 300 de la FIGURE 3 comprend toutes les étapes du procédé 200 de la FIGURE 2. De plus, le procédé 300 comprend une étape 302 de chauffage des batteries lors d’un arrêt temporaire du véhicule, à partir d’une source externe, telle que par exemple une station de charge. Lorsque la durée de l’arrêt temporaire et/ou l’énergie fournie par la source externe le permet, l’étape 302 peut être une étape de surchauffe des batteries à une température T supérieure à la température nominale. La température T atteinte lors de l’étape de surchauffe 302 peut être la même que, ou différente de, la température T atteinte lors de l’étape de surchauffe 102 et/ou la température T atteinte lors de l’étape de surchauffe 202. Lorsque la durée de l’arrêt temporaire, et/ou l’énergie fournie par la source externe, ne permet pas une surchauffe des batteries, l’étape 302 peut être une étape de chauffe classique des batteries sans pour autant atteindre, ou dépasser, la température nominale TN. L’étape 302 est suivie d’une autre phase de roulage 304 qui peut comprendre, ou non, une étape de chauffe, ou de surchauffe, telle que l’étape 202, réalisée à partir de l’énergie fournie par le moyen de récupération d’énergie au freinage. L’étape de chauffe 302 peut être réitérée à chaque arrêt temporaire du véhicule lorsque le véhicule peut être reliée à une source externe, et à condition que la température des batteries est inférieure à la température maximale Tmax. Dans les exemples donnés, le véhicule peut être relié à la source externe au travers d’une interface filaire, de type, prise électrique ou pantographe. Alternativement, le véhicule peut être relié à une source externe par une liaison électrique sans fil, par exemple de type inductive. La FIGURE 4 est une représentation schématique d’un exemple de réalisation non limitatif d’un véhicule selon l’invention. Le véhicule, 400 représenté sur la FIGURE 4, est un bus électrique comportant un ou plusieurs moteurs électriques (non représentés). Le véhicule 400 comprend huit batteries 402 1 -402 8 branchées en parallèle les uns avec les autres et alimentant le(s) moteur(s) électrique(s) du véhicule. Le bus électrique 400 est mis en mouvement exclusivement par l’énergie électrique fournie par les batteries 402 1 -402 8 , utilisés à tour de rôle ou en même temps. Les batteries 402 1 -402 8 peuvent être toutes identiques et fournir une même puissance nominale. Les batteries 402 1 -402 4 sont aménagées du côté d’une paroi arrière du bus 400 et les batteries 402 5 -402 8 sont aménagées dans un logement prévu dans une paroi supérieure du bus 400. Chaque batterie 402 i comporte un moyen de chauffage individuel (non représenté) permettant de chauffer ladite batterie, individuellement. Le véhicule 400 comprend en outre un, ou plusieurs, moyen(s) 404 de récupération d’énergie au freinage permettant de fournir de l’énergie lors d’un freinage ou d’une décélération du véhicule 400. Le véhicule comprend un module 406 de gestion centrale de la température de chaque batterie 402 1 , individuellement Le module de gestion 406, les moyens de récupération d’énergie au freinage 404 et les batteries 402 i sont agencés pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention, et en particulier l’un quelconque des procédés 100, 200 et 300. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples détaillés ci-dessus. Procédé (100;200;300) de gestion de l’énergie électrique au sein d’un véhicule électrique (400) propulsé par une ou plusieurs batteries électriques embarquées (402 1 -402 8 ) conçues pour fonctionner à une température nominale (TN) prédéterminée, supérieure à la température ambiante, caractérisé en ce que ledit procédé (100;200;300) comprend, pour au moins une batterie électrique (402 1 -402 8 ) dudit véhicule (400), au moins une étape (102,202,302), dite étape de surchauffe, réalisant un chauffage de ladite batterie (402 1 -402 8 ) à une température (T) supérieure à ladite température nominale (TN), par de l’énergie électrique qui n’est pas fournie par la ou les batteries électriques (402 1 -402 8 ) dudit véhicule (400). Procédé (100;200;300) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins une étape de surchauffe (102,202,302) réalise un chauffage de la batterie (402 1 -402 8 ) à une température T telle que TN Procédé (100;200;300) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins une étape de surchauffe (102,302) est réalisée lorsque le véhicule (400) est relié à une source électrique externe au véhicule, l’énergie électrique utilisée pour ladite étape de surchauffe (102,302) étant fournie par ladite source externe. Procédé (200;300) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une étape (202) de chauffe (202) d’au moins une batterie (402 1 -402 8 ) lors d’une phase de décélération ou de freinage du véhicule (400), l’énergie utilisée pour ladite étape (202) de chauffe étant fournie par un moyen (404) de récupération d’énergie au freinage embarqué dans ledit véhicule (400), lors de ladite phase. Procédé (200;300) selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce qu’il comprend une étape (202) de surchauffe d’au moins une batterie (402 1 -402 8 ) lors d’une phase de décélération ou de freinage du véhicule (400), l’énergie utilisée pour ladite étape (202) de surchauffe étant fournie par un moyen (404) de récupération d’énergie au freinage embarqué dans ledit véhicule (400), lors de ladite phase. Procédé (100,200,300) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une étape de chauffe d’au moins une batterie (402 1 -402 8 ) du véhicule (400) par de l’énergie électrique fournie par au moins une batterie (402 1 -402 8 ) du véhicule (400), lorsque la température de ladite au moins une batterie (402 1 -402 8 ) est inférieure ou égale à : la température nominale (TN) ; ou à une température minimale (Tmin) prédéfinie, inférieure à ladite température nominale (TN). Procédé (100,200,300) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température nominale (TN) est de 80°C. Véhicule électrique (400) comprenant : au moins une batterie électrique (402 1 -402 8 ), conçue pour fonctionner à une température nominale (TN) prédéterminée, au moins un moyen de chauffage de ladite au moins une batterie électrique (402 1 -402 8 ), et un moyen (406) de gestion de la température d’au moins une batterie électrique pour commander ledit au moins un moyen de chauffage ; caractérisé en ce que ledit moyen de gestion (406) est configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule (400) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il comprend une interface de connexion électrique à une source externe configurée pour alimenter le moyen de chauffage d’au moins une batterie électrique (402 1 -402 8 ). Véhicule (400) selon l’une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu’il comprend un moyen (404) de récupération d’énergie au freinage configuré pour alimenter le moyen de chauffage d’au moins une batterie électrique (402 1 -402 8 ). Véhicule (400) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu’il s’agit d’un bus électrique, d’un car électrique ou d’une voiture électrique.