Brevet FR3109248A1 — publié le 20211015

Ce système d'alimentation (2) en énergie électrique d'un véhicule automobile comprend un réseau (4), une première batterie (8) connectée au réseau (4) et présentant une première tension maximale à vide, une seconde batterie (10) connectée au réseau (4) et présentant une seconde tension maximale à vide strictement supérieure à la première tension maximale à vide, un alternateur (6) pilotable connecté au réseau (4) et apte à délivrer une énergie électrique, et une unité de gestion électronique (12) pilotant une tension de l’énergie électrique délivrée par l'alternateur (6) lors du roulage du véhicule. L’unité de gestion électronique (12) impose successivement une première tension de consigne strictement comprise entre les tensions maximales à vide, une deuxième tension de consigne strictement comprise entre la première tension maximale à vide et la première tension de consigne et une troisième tension de consigne strictement inférieure à la première tension maximale à vide. Figure pour l’abrégé : Fig 1 Système d'alimentation en énergie électrique d'un véhicule automobile La présente demande concerne un système et un procédé d'alimentation électrique d'un véhicule automobile comportant un réseau dual, notamment pour des véhicules automobiles micro-hybride. Dans le domaine automobile, un réseau dual comporte au moins deux batteries d'accumulation électrique. Un tel réseau peut notamment être utilisé en spécialisant le rôle de chacune des batteries. Dans un exemple typique, un réseau dual comprend une batterie de réseau de bord assurant l'alimentation du réseau lorsque le moteur et l’alternateur ne fonctionnent pas. Une batterie de récupération d'énergie se charge lorsque le point de fonctionnement du moteur et du véhicule est favorable et se décharge, par exemple, lorsque le véhicule roule en vitesse stabilisée ou accélère. On pourra par exemple se rapporter au brevet délivré FR 2 975 839 qui décrit un tel exemple de réseau dual. Bien qu'un tel réseau apporte globalement satisfaction, il arrive que, lorsque la batterie de réseau de bord n’est pas correctement chargée, celle-ci impose une tension de recharge à l’alternateur, qui empêche la décharge de la batterie de récupération d’énergie. Il en résulte, notamment pour les véhicules à propulsion hybride ou micro-hybride, un moindre gain en consommation du véhicule. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, l'invention vise à permettre l'alimentation électrique d'un véhicule par un réseau dual, en limitant la perte de gain de consommation du véhicule. A cet effet, il est proposé un système d'alimentation en énergie électrique d'un véhicule automobile, comprenant un réseau d'au moins un organe consommateur électrique, une première batterie d'accumulation électrique connectée au réseau et présentant une première tension maximale à vide, une seconde batterie d'accumulation électrique connectée au réseau et présentant une seconde tension maximale à vide strictement supérieure à la première tension maximale à vide, un alternateur pilotable connecté au réseau et apte à délivrer une énergie électrique, et une unité de gestion électronique apte à piloter une tension délivrée par l'alternateur lors du roulage du véhicule. Selon une caractéristique générale de ce système, l'unité de gestion électronique est configurée pour imposer à l’alternateur successivement, au cours du roulage du véhicule, une première tension de consigne strictement comprise entre la première tension maximale à vide et la seconde tension maximale à vide, une deuxième tension de consigne strictement comprise entre la première tension maximale à vide et la première tension de consigne et une troisième tension de consigne strictement inférieure à la première tension maximale à vide. Un tel pilotage de la tension délivrée par l’alternateur en utilisant les tensions de consigne précitées permet de temporiser la recharge de la première batterie, ce qui évite de rencontrer des difficultés à vider la seconde batterie et donc de perdre du gain de consommation du véhicule. Dans un mode de réalisation, l'unité de gestion électronique comprend une cartographie délivrant des valeurs de tension en fonction d’un état de charge de la première batterie, l’unité de gestion électronique étant configurée pour imposer, au cours du roulage du véhicule, la valeur de tension délivrée par la cartographie. On peut en outre prévoir que la cartographie délivre la première tension de consigne si l’état de charge de la première batterie est inférieur ou égal à un premier seuil et la cartographie délivre la troisième tension de consigne si l’état de charge de la première batterie est supérieur ou égal à un second seuil, le second seuil étant strictement supérieur au premier seuil. Selon un mode de réalisation, le premier seuil est compris entre 83,5% et 84,5%. Selon un autre mode de réalisation, le second seuil est compris entre 90% et 92%. On peut en outre prévoir que la cartographie délivre la deuxième tension de consigne si l’état de charge de la première batterie est compris entre un troisième seuil et un quatrième seuil, le troisième seuil étant supérieur ou égal au premier seuil, le quatrième seuil étant strictement supérieur au troisième seuil et inférieur ou égal au second seuil. Dans un mode de réalisation, le troisième seuil est compris entre 84,5 % à 85,5 %. De préférence, le quatrième seuil est compris entre 88% et 90%. Avantageusement, l'unité de gestion électronique est configurée pour imposer, si le véhicule automobile traverse une phase de récupération d’énergie, une quatrième tension de consigne strictement supérieure à la première tension de consigne. Avantageusement, la première tension de consigne est calculée comme le produit de la seconde tension maximale à vide par un premier coefficient compris entre 0,8 et 0,99. On peut également prévoir de calculer la troisième tension de consigne comme le produit de la première tension maximale à vide par un second coefficient compris entre 0,8 et 0,99. Dans un autre mode de réalisation, la deuxième tension de consigne est calculée comme le produit de la première tension maximale à vide par un facteur compris entre 1,01 et 1,1. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé d'alimentation en énergie électrique d'un véhicule automobile au moyen d’un système tel que défini précédemment, dans lequel l’unité de gestion électronique impose à l’alternateur successivement, au cours du roulage du véhicule, la première tension de consigne, la deuxième tension de consigne et la troisième tension de consigne. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : représente schématiquement un système selon un aspect de l'invention, est un graphe illustrant une cartographie du système de la figure 1, illustre schématiquement le système de la figure 1 fonctionnant selon un premier mode de fonctionnement, illustre schématiquement le système le système de la figure 1 fonctionnant selon un deuxième mode de fonctionnement, illustre schématiquement le système de la figure 1 fonctionnant selon un troisième mode de fonctionnement, illustre schématiquement le système de la figure 1 fonctionnant selon un quatrième mode de fonctionnement, et illustre schématiquement un procédé selon un autre aspect de l'invention. En référence à la figure 1, on a schématiquement représenté un système d'alimentation électrique 2. Le système 2 est destiné à être incorporé dans un véhicule automobile (non référencé), en l’espèce un véhicule micro-hybride. Le système 2 comporte un réseau électrique 4 et un fusible 5. Le système 2 comporte un alternateur 6 connecté au réseau 4 via le fusible 5. L’alternateur 6 sert à la conversion de l'énergie mécanique prélevée sur un arbre relié à un moteur thermique (non représenté) en énergie électrique envoyée sur le réseau 4. Le système 2 comporte une batterie de réseau de bord 8 connectée au réseau 4 via le fusible 5. Le système 2 comporte une batterie de récupération d'énergie 10 connectée au réseau 4 via le fusible 5. Le réseau 4 comprend une pluralité d'organes consommateurs électriques, en l'espèce un dispositif de climatisation 14, des moyens d'éclairage 16 et des moyens de chauffage 18. On ne sort pas du cadre de l'invention en envisageant des organes consommateurs électriques différents. Dans l'exemple illustré, la batterie 8 est une batterie au plomb. La batterie 8 présente une tension maximale à vide V batt8max et une tension minimale à vide V batt8min . La batterie 10 est une batterie de type lithium-ion. La batterie 10 présente une tension maximale à vide V batt10max et une tension minimale à vide V batt10min . La tension V batt10max est strictement supérieure à la tension V batt8max : En l'espèce, la tension V batt10max est égale à 16 V et la tension V batt8max est égale à 12,8 V. Plus précisément, la caractéristique de tension à vide de la batterie 8 est illustrée dans le tableau 1 ci-dessous. OCV (V) SOC 12,5 70% 12,6 80% 12,62 82% 12,67 87% 12,7 90% 12,73 93% 12,8 100% La caractéristique de tension à vide de la batterie 10 est illustrée dans le tableau 2 ci-dessous. OCV (V) SOC 13,0 50% 13,5 59% 14,0 68% 14,5 77% 15,0 86% 15,5 95% 16,0 100% L'alternateur 6 est pilotable. Plus particulièrement, la tension T alt de l’énergie électrique délivrée par l'alternateur 6 peut être imposée. Le système 2 comporte une unité de gestion électronique 12. L’unité de gestion électronique 12 est capable de piloter la tension T alt lors du roulage du véhicule. Pour ce faire, l'unité de gestion électronique 12 est configurée pour tenir compte de l'état de charge SOC 8 de la batterie 8. A cet égard, l'unité de gestion électronique 12 comprend une cartographie 20 illustrée par le graphe de la figure 2. En référence à la figure 2, la cartographie 20 comprend des valeurs d'une tension T alt en fonction de l'état de charge SOC 8 . La tension T alt délivrée par la cartographie 20 correspond à la tension imposée par l'unité de gestion électronique 12 à l'alternateur 6. La cartographie 20 comprend une première zone 22 correspondant à un état de charge SOC 8 inférieur à un seuil S 1 . En l'espèce, le seuil S 1 est compris entre 83,5 % et 84,5 % et sensiblement égal à 84 %. Lorsque l'état de charge SOC 8 est compris dans la zone 22, la tension T alt délivrée par la cartographie 20 est une tension de consigne TC 1 strictement comprise entre la tension V batt8max et la tension V batt10max : Dans l'exemple illustré, la tension TC 1 est sensiblement égale à 14,5 V. On a schématiquement représenté sur la figure 3 un schéma de fonctionnement du système 2 lorsque la cartographie 20 délivre la tension TC 1 pour la valeur de T alt . Dans ce cas, le véhicule est en roulage et l'alternateur 6 délivre de l’énergie électrique à la tension TC 1 comme représenté par la flèche 24. Cette énergie électrique alimente le réseau 4 comme illustré par la flèche 26. La tension de consigne TC 1 relativement importante permet de recharger la batterie 8 comme illustré par la flèche 28. Par ailleurs, cette tension réduit presque totalement la possibilité de restitution d'énergie de la batterie 10, qui fonctionne la plupart du temps en charge, comme illustré par la flèche 30. Ainsi, la zone 22 correspond à un mode de recharge de la batterie de réseau de bord 8 visant à augmenter l'état de charge SOC 8 quitte à réduire la possibilité de restitution d’énergie par la batterie 10. De nouveau en référence à la figure 2, le graphe illustrant la cartographie 20 comprend une deuxième zone 32 correspondant à un état de charge SOC 8 supérieur ou égal à un seuil S 2 strictement supérieur au seuil S 1 . En l'espèce, le seuil S 2 est compris entre 90 % et 92 %. Dans la zone 32, la cartographie 20 délivre une tension TC 2 strictement inférieure à la tension V batt8max : En l'espèce, la tension TC 2 est sensiblement égale à 12,6 V. On a schématiquement représenté sur la figure 4 le cas de fonctionnement correspondant à la zone 32. Dans ce cas, le véhicule est en roulage et l'état de charge SOC 8 est relativement important. L'alternateur 6 délivre de l'énergie électrique comme schématisé par la flèche 34, à la tension TC 2 plus faible que dans le cas de fonctionnement correspondant à la figure 3. Du fait de la tension TC 2 relativement faible, la batterie 8 est forcée à restituer de l’énergie comme illustré par la flèche 36. De la même façon, la batterie 10 est forcée, la plupart du temps, à restituer de l’énergie comme illustré par la flèche 38. L'énergie délivrée par l'alternateur 6, la batterie 8 et la batterie 10 est transmise au réseau 4 comme illustré par la flèche 40. Ainsi, la zone 32 correspond à un mode de restitution d’énergie dans lequel l'énergie électrique fournie au réseau 4 est notamment délivrée par la batterie 10 et par l'alternateur 6, et éventuellement par la batterie 8. De nouveau en référence la figure 2, le graphe illustrant la cartographie 20 comprend une troisième zone 42 s'étendant entre des seuils S 3 et S 4 . Les seuils S 1 , S 3 , S 4 et S 2 se succèdent en cet ordre sur l'axe des abscisses du graphe de la figure 2. En d'autres termes, on a : En l'espèce, le seuil S 3 est compris entre 84,5 % et 85,5 % et le seuil S 4 est compris entre 88 % et 90 %. Dans la zone 42, la cartographie 20 délivre une tension T alt égale à une tension de consigne TC 3 . La tension TC 3 est strictement comprise entre la tension V batt8max et la tension TC 1 : En l'espèce, la tension TC 3 est sensiblement égale à 13 V. En référence à la figure 5, on a schématiquement représenté le cas de fonctionnement correspondant à la zone 42. Dans ce cas, le véhicule est en roulage sans phase de récupération énergie et l'état de charge SOC 8 est légèrement inférieur à 90 %. L'alternateur 6 délivre une énergie électrique à la tension TC 3 comme illustré par la flèche 44. Du fait de la tension TC 3 faiblement supérieure à la tension V batt8max , la batterie 8 n'est ni chargée, ni déchargée. En revanche, compte tenu de la tension de consigne TC 3 nettement plus faible que la tension V batt10max , la restitution d'énergie par la batterie 10 est autorisée comme illustré par la flèche 46, toutefois dans une moindre mesure que dans le cas de fonctionnement de la figure 4. L'énergie électrique délivrée par l'alternateur 6 et la batterie 10 est transmise au réseau 4 comme illustré par la flèche 48. Ainsi, dans ce cas de fonctionnement, l’unité de gestion électronique 12 force le système 2 dans un mode restitution d'énergie limitée dans lequel la restitution d'énergie par la batterie 10 est autorisée dans une certaine limite, afin d'éviter la charge et la décharge de la batterie 8. De nouveau en référence à la figure 2, le graphe illustrant la cartographie 20 comprend une zone transitoire 50 située entre les zones 22 et 42 et une zone transitoire 52 située entre les zones 42 et 32. Autrement dit, la zone 50 correspond à un état de charge SOC 8 compris entre S 1 et S 3 . La zone 52 correspond à un état de charge compris entre S 4 et S 2 . Dans la zone 50, la courbe T alt = f(SOC 8 ) forme une interpolation linéaire entre les zones 22 et 42. Dans la zone 52, la courbe T alt = f(SOC 8 ) forme une interpolation linéaire entre les zones 42 et 32. On ne sort pas du cadre de l’invention en envisageant une interpolation d’ordre différent, ou encore en envisageant une autre transition entre les zones 22, 42 et 32. Quelle que soit la valeur de l’état de charge SOC 8 , la cartographie 20 délivre une tension de consigne TC 4 si le véhicule automobile traverse une phase de récupération d'énergie. La tension TC 4 est strictement supérieure à la tension TC 1 et strictement inférieure à une tension maximale V max du réseau 4 : Pour déterminer si le véhicule automobile traverse une phase de récupération d’énergie, l’unité de gestion électronique 12 peut par exemple comprendre un moyen de réception de la consigne à la pédale du véhicule. L’unité de gestion électronique 12 peut, de ce fait, détecter une phase de décélération moteur et en déduire que le véhicule traverse une phase de récupération d’énergie. En référence à la figure 6, on a schématiquement illustré le cas de fonctionnement correspondant à une phase de récupération d’énergie. Dans ce cas, le véhicule est en roulage et traverse une phase de récupération énergie. L’alternateur 6 délivre une énergie électrique à la tension TC 4 comme illustré par la flèche 50. Compte tenu de la valeur élevée de la tension TC 4 , les batteries 8 et 10 sont forcées en mode recharge comme illustré par les flèches 52 et 54. De l’énergie électrique fournie par l’alternateur 6 est par ailleurs envoyée au réseau 4 comme illustré par la flèche 56. Dans ce cas, l’unité de gestion électronique 12 force le système 2 en mode récupération d'énergie dans lequel l'énergie fournie par l'alternateur 6 est envoyée au réseau 4, le reste étant stocké dans les batteries 8 et 10. En référence à la figure 7, on a schématiquement illustré un procédé d'alimentation électrique selon un autre aspect de l'invention. Le procédé comprend une première étape d'initialisation E01 pouvant être mise en œuvre de manière périodique, par exemple chaque dixième de seconde au cours du roulage du véhicule. Le procédé comprend une deuxième étape E02 dans laquelle on détermine si le véhicule traverse une phase de récupération. Si la réponse de l'étape E02 est « OUI », on applique une étape E03 au cours de laquelle on fixe la tension T alt égale à TC 4 . Si la réponse étape E02 est « NON », on met en œuvre une étape E04 de calcul de l'état de charge SOC 8 . On met ensuite en œuvre une étape E05 de calcul de la tension T alt correspondant à l'état de charge déterminé au cours de l’étape E04. Pour ce faire, on peut utiliser la cartographie 20 schématiquement représentée sur la figure 2. A l'issue de l'étape E03 ou de l'étape E05, on met en œuvre une étape E06 de pilotage de l'alternateur 6 en imposant la tension de l'énergie électrique délivrée par l'alternateur 6 égale à la tension T alt déterminée au cours de l'étape E03 ou E05. Il s'ensuit le forçage du système 2 dans l’un des cas de fonctionnement exposés en référence aux figures 3 à 6. A l'issue de l'étape E06, le procédé est terminé. Grâce à ce procédé, l’état de charge SOC 8 de la batterie de réseau de bord 8 doit naturellement converger vers 90 %. En effet, les phases de récupération détaillées en référence à la figure 6 vont recharger la batterie 8 sans la laisser se décharger tant que l'état de charge SOC 8 est inférieur à 90 %. Si l'état de charge SOC 8 dépasse 90 %, la batterie 8 contribue aux phases de décharge, du fait de la diminution de la tension T alt délivrée par l'alternateur 6. Un tel fonctionnement permet, en partant d'un état de charge moyen à 90 %, de garder toutes les performances de la batterie de récupération d’énergie 10, même si la batterie de réseau de bord 8 est sollicitée entre deux missions du véhicule. En effet, dans certaines phases, comme le parking, la batterie de récupération d’énergie 10 n'est pas disponible car sa capacité ne lui permet pas d’assurer l'alimentation de l'ensemble des systèmes électroniques du véhicule. Cette fonction d'alimentation risque de faire chuter l’état de charge de la batterie de réseau de bord 8 en dessous de 90 %. Si l’état de charge SOC 8 reste satisfaisant, en l'espèce supérieur à 85 %, le système d'alimentation électrique 2 sera pratiquement complètement opérationnel et la batterie de réseau de bord 8 se chargera dans les phases de récupération sans empêcher l'essentiel des phases de décharge de la batterie de récupération d’énergie 10. Si au contraire, l'état de charge SOC 8 descend trop bas, on passera à une phase de charge forcée tant que l’état de charge SOC 8 ne sera pas passée au-dessus du seuil de 85 %. On peut, sans sortir du cadre de l'invention, envisager des tensions de consigne différente des valeurs précitées. De préférence, la tension de consigne TC 1 est calculée comme le produit de la tension V batt10max par un coefficient compris entre 0,8 et 0,99. De même, la tension TC 2 est calculée comme le produit de la tension V batt8max par un coefficient compris entre 0,8 et 0,99. La tension TC 3 est calculée comme le produit de la tension V batt8max par un facteur compris entre 1,01 est 1,1. De telles plages de valeurs permettent de faire converger l'état de charge de la batterie 8 vers un état de charge relativement élevé, tout en permettant de forcer facilement le système d'alimentation 2 en mode restitution d'énergie et restitution d'énergie limitée. Il en résulte la possibilité de temporiser de manière optimale la recharge de la batterie de réseau de bord 8 et donc de maximiser le gain de consommation du véhicule. Système d'alimentation (2) en énergie électrique d'un véhicule automobile, comprenant un réseau (4) d'au moins un organe (14, 16, 18) consommateur électrique, une première batterie (8) d'accumulation électrique connectée au réseau (4) et présentant une première tension maximale à vide, une seconde batterie (10) d'accumulation électrique connectée au réseau (4) et présentant une seconde tension maximale à vide strictement supérieure à la première tension maximale à vide, un alternateur (6) pilotable connecté au réseau (4) et apte à délivrer une énergie électrique, et une unité de gestion électronique (12) apte à piloter une tension (T alt ) délivrée par l'alternateur (6) lors du roulage du véhicule, caractérisé en ce que l’unité de gestion électronique (12) est configurée pour imposer à l’alternateur (6) successivement, au cours du roulage du véhicule, une première tension de consigne (TC 1 ) strictement comprise entre la première tension maximale à vide et la seconde tension maximale à vide, une deuxième tension de consigne (TC 3 ) strictement comprise entre la première tension maximale à vide et la première tension de consigne (TC 1 ) et une troisième tension de consigne (TC 2 ) strictement inférieure à la première tension maximale à vide. Système (2) selon la revendication 1, dans lequel l’unité de gestion électronique (12) comprend une cartographie (20) délivrant des valeurs de tension (T alt ) en fonction d’un état de charge (SOC 8 ) de la première batterie (8), l’unité de gestion électronique (12) étant configurée pour imposer, au cours du roulage du véhicule, la valeur de tension (T alt ) délivrée par la cartographie (20). Système (2) selon la revendication 2, dans lequel la cartographie (20) délivre la première tension de consigne (TC 1 ) si l’état de charge (SOC 8 ) de la première batterie est inférieur ou égal à un premier seuil (S 1 ) et la cartographie (20) délivre la troisième tension de consigne (TC 2 ) si l’état de charge (SOC 8 ) de la première batterie (8) est supérieur ou égal à un second seuil (S 2 ), le second seuil (S 2 ) étant strictement supérieur au premier seuil (S 1 ). Système (2) selon la revendication 3, dans lequel le premier seuil (S 1 ) est compris entre 83,5% et 84,5% et/ou le second seuil (S 2 ) est compris entre 90% et 92%. Système (2) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la cartographie (20) délivre la deuxième tension de consigne (TC 3 ) si l’état de charge (SOC 8 ) de la première batterie (8) est compris entre un troisième seuil (S 3 ) et un quatrième seuil (S 4 ), le troisième seuil (S 3 ) étant supérieur ou égal au premier seuil (S 1 ), le quatrième seuil (S 4 ) étant strictement supérieur au troisième seuil (S 3 ) et inférieur ou égal au second seuil (S 2 ). Système (2) selon la revendication 5, dans lequel le troisième seuil (S 3 ) est compris entre 84,5% et 85,5% et/ou le quatrième seuil (S 4 ) est compris entre 88% et 90%. Système (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’unité de gestion électronique (12) est configurée pour imposer, si le véhicule automobile traverse une phase de récupération d’énergie, une quatrième tension de consigne (TC 4 ) strictement supérieure à la première tension de consigne (TC 1 ). Système (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la première tension de consigne (TC 1 ) est calculée comme le produit de la seconde tension maximale à vide par un premier coefficient et/ou la troisième tension de consigne (TC 2 ) est calculée comme le produit de la première tension maximale à vide par un second coefficient, les premier et second coefficients étant compris entre 0,8 et 0,99. Système (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la deuxième tension de consigne (TC 3 ) est calculée comme le produit de la première tension maximale à vide par un facteur compris entre 1,01 et 1,1. Procédé d'alimentation en énergie électrique d'un véhicule automobile au moyen d’un système (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l’unité de gestion électronique (12) impose à l’alternateur (6) successivement, au cours du roulage du véhicule, la première tension de consigne (TC 1 ), la deuxième tension de consigne (TC 2 ) et la troisième tension de consigne (TC 3 ).