Brevet FR3131708A1 — publié le 20230714

Titre Procédé de gestion thermique d’un véhicule du type comprenant une pompe à chaleur, pour chauffer et/ou refroidir le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique et l’habitacle du véhicule. Le procédé de gestion thermique comprend : un sous-procédé de calcul dit de supervision à long terme sur au moins plusieurs tronçons longs de trajet, et le sous-procédé de supervision effectue un calcul d’optimisation simplifié des pertes thermiques de tous les dispositifs sur lesdits plusieurs tronçons longs de trajet, minimisant la somme des pertes thermiques du dispositif de stockage d’énergie électrique, un sous-procédé de calcul dit de pilotage à court terme sur des tronçons courts de trajet, plus petit que lesdits tronçons longs, et le sous-procédé de pilotage effectue un calcul d’optimisation des pertes thermiques sur lesdits plusieurs tronçons courts de trajet. (figure 1) Optimisation de la gestion d’un pompe à chaleur de véhicule automobile Le domaine de la présente invention est relatif aux véhicules comprenant un système de traction du véhicule, un dispositif de stockage d’énergie électrique, et un dispositif de chauffage et/ou de refroidissement, de type pompe à chaleur, pour chauffer et/ou refroidir le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique et l’habitacle du véhicule, le dispositif de chauffage et/ou refroidissement étant apte à transférer des calories depuis et/ou vers chacun parmi le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique, l’habitacle du véhicule et l’environnement extérieur au véhicule. Typiquement, le système de traction est électrique, et le dispositif de stockage d’énergie électrique comprenant une ou plusieurs batteries électriques. Ces véhicules sont équipés de calculateur pour calculer des valeurs souhaitées de température des différentes composants et pour, après un calcul d’optimisation des pertes thermiques sur un trajet calculé, déterminer, à un instant t : une sélection d’un mode d’utilisation du dispositif de chauffage et/ou de refroidissement parmi tous les modes possibles, un niveau de puissance de chauffage ou de refroidissement pour le dispositif de chauffage et/ou de refroidissement . L’invention vise notamment à réduire les temps de calcul. A cet effet, un aspect de l’invention concerne un procédé de gestion thermique d’un véhicule du type comprenant un système de traction du véhicule, un dispositif de stockage d’énergie électrique, et un dispositif de chauffage et/ou de refroidissement, de type pompe à chaleur, pour chauffer et/ou refroidir le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique et l’habitacle du véhicule, le dispositif de chauffage et/ou refroidissement étant apte à transférer des calories depuis et/ou vers chacun parmi le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique, l’habitacle du véhicule et l’environnement extérieur au véhicule, ledit procédé de gestion thermique reçoit en entrée, au moins : une information de trajet du véhicule, le trajet étant discrétisé en tronçons longs et, pour chaque tronçon long, une information représentative d’une vitesse moyenne du véhicule et une information représentative d’une inclinaison moyenne de route, une information représentative d’une puissance moyenne de traction du véhicule sur chacun desdits tronçons longs de trajet, une information représentative d’au moins une condition météorologique sur chacun desdits tronçons longs de trajet, une information représentative d’au moins une température d’habitacle souhaitée sur chacun desdits tronçons longs de trajet, ledit procédé de gestion thermique comprenant plusieurs sous-procédés de calcul : un sous-procédé de calcul dit de supervision à long terme sur au moins plusieurs desdits tronçons longs, de préférence sur l’ensemble du trajet, lequel sous-procédé de supervision : utilise en entrée, pour chacun desdits tronçons longs de trajet: les informations de vitesses moyennes prévues, d’inclinaisons moyennes de route prévues, de puissances moyennes de traction du véhicule prévues, l’au moins une condition météorologique déterminée, l’au moins une température d’habitacle souhaitée, utilise un modèle thermique dans lequel pour chacun desdits tronçons longs de trajet, le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique, l’habitacle du véhicule et l’environnement extérieur au véhicule se voient attribués une température moyenne et une capacité thermique, et modèle thermique dans lequel les calories peuvent être transférées entre eux par le dispositif de chauffage et/ou refroidissement, effectue un calcul d’optimisation simplifié des pertes thermiques de tous les dispositifs sur lesdits plusieurs tronçons longs de trajet, de préférence sur l’ensemble du trajet, lequel calcul minimise la somme des pertes thermiques du dispositif de stockage d’énergie électrique, de préférence seulement les pertes thermiques du dispositif de stockage d’énergie électrique, et fournit en sortie, pour chacun desdits plusieurs tronçons longs de trajet: une information représentative d’une valeur cible de température moyenne et/ou de variation moyenne de température du dispositif de stockage d’énergie électrique pour chacun desdits tronçons longs, une information de présélection de certains modes d’utilisation du dispositif de chauffage et/ou de refroidissement parmi tous les modes possibles, une information représentative d’une température moyenne du système de traction du véhicule, du dispositif de stockage d’énergie électrique et de l’habitacle du véhicule, et une information représentative d’un état de charge de la batterie, un sous-procédé de calcul dit de pilotage à court terme sur des tronçons courts de trajet, plus petit que lesdits tronçons longs, par exemple 10 fois plus petits : reçoit en entrée des informations représentatives de puissance moyenne de traction nécessaire sur chacun desdits tronçons courts, et des informations représentatives d’une vitesse moyenne du véhicule et/ou d’une variation de vitesse du véhicule sur chacun desdits tronçons courts, utilise un modèle thermique dans lequel pour chacun desdits tronçons courts de trajet, le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique, l’habitacle du véhicule et l’environnement extérieur au véhicule se voient attribués une information représentative d’une température moyenne et une information représentative d’une capacité thermique, et modèle thermique dans lequel les calories peuvent être transférées entre eux par le dispositif de chauffage et/ou refroidissement, effectue un calcul d’optimisation des pertes thermiques sur lesdits plusieurs tronçons courts de trajet, lequel calcul minimise la somme des pertes thermiques du dispositif de stockage d’énergie électrique, de l’écart entre température du dispositif de stockage d’énergie électrique et points fixés de température du dispositif de stockage d’énergie électrique et de l’écart entre température de cabine et points fixés de température de cabine, en affectant à chacun de ces trois paramètres d’optimisation un coefficient respectif, et fournit en sortie, pour chacun desdits tronçons courts de trajet une information de sélection d’un seul mode d’utilisation du dispositif de chauffage et/ou de refroidissement parmi tous les modes possibles, une information d’un niveau de puissance de chauffage ou de refroidissement pour le dispositif de chauffage et/ou de refroidissement . Un tel procédé, par sa gestion des optimisations thermiques à deux niveaux différentes de finesse de modèle, permet de réduire le temps de calcul. Le terme système de traction doit s’entendre de façon générique et s’entend d’une traction par l’avant ou l’arrière du véhicule. Selon des modes particuliers de réalisation, le procédé comporte en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toute combinaison techniquement possible : le procédé de gestion thermique comprend en outre un sous-procédé d’apprentissage machine pour corriger des dérives éventuelles du sous-procédé dit de supervision et /ou du sous-procédé dit de pilotage et de leurs modèles respectifs par rapport à des valeurs mesurées, de façon à corriger les modèles utilisés, le procédé dit de supervision est réitéré, par exemple si un écart a été trouvé entre des valeurs mesurées de température de l’un ou plusieurs parmi les températures du dispositif de stockage électrique, du système de traction du véhicule et de l’habitacle, et les valeurs cibles souhaitées, cet écart étant par exemple supérieur à une valeur prédéterminée respective, les longueurs desdits tronçons longs ne sont pas toutes identiques et/ou les longueurs desdits tronçons courts ne sont pas toutes identiques, ces longueurs étant par exemple calculées en distance parcourue ou en temps de parcours, le procédé de gestion thermique comprend un sous-procédé de commande d’actionneurs du dispositif de chauffage et/ou de refroidissement du véhicule ayant en entrée les sorties du sous-procédé de calcul dit de pilotage à court terme, le procédé de gestion thermique comprend un sous-procédé de calcul du trajet du véhicule, notamment en fonction d’informations de trafic, lequel discrétise le trajet en tronçons longs et fournit, pour chaque tronçon long, ladite information représentative d’une vitesse moyenne du véhicule et l’ information représentative d’ inclinaison moyenne de route, le procédé de gestion thermique comprend un sous-procédé de calcul de puissance pour le système de traction du véhicule, en fonction desdites informations de vitesses moyennes prévues sur chacun desdits tronçons longs de trajet et d’inclinaisons moyennes de route prévue sur chacun desdits tronçons longs de trajet, lequel fournit en sortie l’information représentative d’une puissance moyenne de traction du véhicule sur chacun desdits tronçons longs de trajet, le procédé de gestion thermique comprend un sous-procédé de détermination de l’information représentative d’au moins une condition météorologique sur chacun desdits tronçons longs de trajet, le procédé de gestion thermique comprend un sous-procédé de détermination de l’information représentative d’au moins une température d’habitacle souhaitée sur chacun desdits tronçons longs de trajet, le procédé de gestion thermique comprend un sous-procédé de calcul des informations représentatives de puissance moyenne de traction nécessaire sur chacun desdits tronçons courts, et des informations représentatives d’une vitesse moyenne du véhicule et/ou d’une variation de vitesse du véhicule sur chacun desdits tronçons courts Un autre aspect de l’invention concerne un système de gestion thermique d’un véhicule, le véhicule étant du type comprenant un système de traction du véhicule et un dispositif de stockage d’énergie électrique, le système de gestion thermique comprenant un dispositif de chauffage et/ou de refroidissement, de type pompe à chaleur, et configuré pour chauffer et/ou refroidir le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique et l’habitacle du véhicule, le dispositif de chauffage et/ou refroidissement étant apte, après installation dans le véhicule, à transférer des calories depuis et/ou vers chacun parmi le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique, l’habitacle du véhicule et l’environnement extérieur au véhicule, ledit système de gestion thermique comprenant au moins une mémoire et au moins un calculateur, ladite au moins une mémoire comprenant des instructions de calcul pour mettre en œuvre le procédé de gestion thermique tel que décrit ci-dessus au moins en partie sur ledit au moins calculateur. Selon un mode particulier de réalisation, le système de gestion thermique comprend au moins un capteur de température, le système étant configuré pour mesurer avec l’au moins un capteur de température la température de l’un ou plusieurs parmi les températures du dispositif de stockage électrique, du système de traction du véhicule et de l’habitacle, et pour transmettre ces informations de température audit au moins un calculateur. Un autre aspect de l’invention concerne un véhicule comprend un système de traction du véhicule, un dispositif de stockage d’énergie électrique, et un système de gestion thermique tel que décrit ci-dessus. Selon des modes particuliers de réalisation, le véhicule comporte en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toute combinaison techniquement possible : le système de traction du véhicule étant au moins partiellement électrique, voire tout électrique ; le véhicule est de type automobile. La est un schéma du procédé de calcul mise en œuvre par le système de gestion thermique du véhicule. Selon cet exemple illustratif, le véhicule est du type à traction électrique et comprend à cet effet un système de traction du véhicule, par exemple tout électrique ou hybride. Le véhicule comporte en outre un dispositif de stockage d’énergie électrique, i.e. une batterie électrique, pour alimenter le système de traction du véhicule et le véhicule comporte également un système de gestion thermique. Le véhicule est par exemple un véhicule automobile, de type par exemple automobile, camion, véhicule utilitaire, etc. Le ssystème de gestion thermique du véhicule comprend un dispositif de chauffage et/ou de refroidissement, de type pompe à chaleur. Le système de gestion thermique comprend aussi une partie de calcul comprenant ainsi qu’une ou plusieurs mémoires sur lesquelles sont stockées des commandes de calcul. Le dispositif de chauffage et/ou de refroidissement est configuré pour chauffer et/ou refroidir le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique et l’habitacle du véhicule. Le dispositif de chauffage et/ou refroidissement est apte, après installation dans le véhicule, à transférer des calories depuis et/ou vers chacun parmi le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique, l’habitacle du véhicule et l’environnement extérieur au véhicule. Par ailleurs, le système de gestion thermique comprend au moins un capteur de température pour mesurer avec l’au moins un capteur de température la température de l’un ou plusieurs parmi les températures du dispositif de stockage électrique, du système de traction du véhicule et de l’habitacle, et pour transmettre ces informations de température audit au moins un calculateur. Comme illustré, le système de contrôle du véhicule détermine par exemple sur le long terme, une vitesse prévue et une heure prévue en fonction des données GPS et de trafic. Le système en déduit une puissance de traction prévue à une heure donnée, ce qui constitue une donnée d’entrée de la couche de supervision, laquelle utilise un modèle de gestion thermique simplifié. D’autres données d’entrée sont par exemple les données météorologiques et surtout des points fixés de température cabine. Par exemple : 21°C dans l’habitacle. La couche de supervision en déduit alors par exemple, sur différents tronçons du trajet, une estimation de charge thermique et de niveau de batterie, des points fixés de température batterie, par exemple 31°C sur le tronçon 1, 32°C sur le tronçon 2, 31°C à nouveau sur le tronçon 3, etc. , et la couche de supervision fournit aussi en sortie une sélection de modes de fonctionnement pour le système de gestion thermique. S’ensuit alors des itérations de calcul à court terme sur les différents tronçons, par la couche de pilotage, laquelle utilise un modèle de gestion thermique plus détaillé. A noter que la couche de pilotage reçoit, par le système de gestion global, pour chaque tronçon, des valeurs de puissance de traction nécessaire. La présélection des modes de fonctionnement minimise grandement le temps de calcul au niveau de la couche de pilotage. La couche de pilotage détermine alors le mode de fonctionnement à sélectionner pour la mise en œuvre par le dispositif de chauffage et/ou de refroidissement. Chaque tronçon se voit ainsi attribué in fine un point cible de température cabine, un point cible de température batterie, et un mode de fonctionnement du dispositif de chauffage et/ou refroidissement du système de traction du véhicule, du dispositif de stockage d’énergie électrique et de l’habitacle du véhicule. Par ailleurs, comme visible sur le schéma, des boucles de mesure de température en temps réel peuvent permettre de corriger les données d’entrée. Procédé de gestion thermique d’un véhicule du type comprenant un système de traction du véhicule, un dispositif de stockage d’énergie électrique, et un dispositif de chauffage et/ou de refroidissement, de type pompe à chaleur, pour chauffer et/ou refroidir le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique et l’habitacle du véhicule, le dispositif de chauffage et/ou refroidissement étant apte à transférer des calories depuis et/ou vers chacun parmi le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique, l’habitacle du véhicule et l’environnement extérieur au véhicule, ledit procédé de gestion thermique reçoit en entrée, au moins : une information de trajet du véhicule, le trajet étant discrétisé en tronçons longs et, pour chaque tronçon long, une information représentative d’une vitesse moyenne du véhicule et une information représentative d’une inclinaison moyenne de route, une information représentative d’une puissance moyenne de traction du véhicule sur chacun desdits tronçons longs de trajet, une information représentative d’au moins une condition météorologique sur chacun desdits tronçons longs de trajet, une information représentative d’au moins une température d’habitacle souhaitée sur chacun desdits tronçons longs de trajet, ledit procédé de gestion thermique comprenant plusieurs sous-procédés de calcul : un sous-procédé de calcul dit de supervision à long terme sur au moins plusieurs desdits tronçons longs, de préférence sur l’ensemble du trajet, lequel sous-procédé de supervision : utilise en entrée, pour chacun desdits tronçons longs de trajet: les informations de vitesses moyennes prévues, d’inclinaisons moyennes de route prévues, de puissances moyennes de traction du véhicule prévues, l’au moins une condition météorologique déterminée, l’au moins une température d’habitacle souhaitée, utilise un modèle thermique dans lequel pour chacun desdits tronçons longs de trajet, le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique, l’habitacle du véhicule et l’environnement extérieur au véhicule se voient attribués une température moyenne et une capacité thermique, et modèle thermique dans lequel les calories peuvent être transférées entre eux par le dispositif de chauffage et/ou refroidissement, effectue un calcul d’optimisation simplifié des pertes thermiques de tous les dispositifs sur lesdits plusieurs tronçons longs de trajet, de préférence sur l’ensemble du trajet, lequel calcul minimise la somme des pertes thermiques du dispositif de stockage d’énergie électrique, de préférence seulement les pertes thermiques du dispositif de stockage d’énergie électrique, et fournit en sortie, pour chacun desdits plusieurs tronçons longs de trajet: une information représentative d’une valeur cible de température moyenne et/ou de variation moyenne de température du dispositif de stockage d’énergie électrique pour chacun desdits tronçons longs, une information de présélection de certains modes d’utilisation du dispositif de chauffage et/ou de refroidissement parmi tous les modes possibles, une information représentative d’une température moyenne du système de traction du véhicule, du dispositif de stockage d’énergie électrique et de l’habitacle du véhicule, et une information représentative d’un état de charge de la batterie, un sous-procédé de calcul dit de pilotage à court terme sur des tronçons courts de trajet, plus petit que lesdits tronçons longs, par exemple 10 fois plus petits : reçoit en entrée des informations représentatives de puissance moyenne de traction nécessaire sur chacun desdits tronçons courts, et des informations représentatives d’une vitesse moyenne du véhicule et/ou d’une variation de vitesse du véhicule sur chacun desdits tronçons courts, utilise un modèle thermique dans lequel pour chacun desdits tronçons courts de trajet, le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique, l’habitacle du véhicule et l’environnement extérieur au véhicule se voient attribués une information représentative d’une température moyenne et une information représentative d’une capacité thermique, et modèle thermique dans lequel les calories peuvent être transférées entre eux par le dispositif de chauffage et/ou refroidissement, effectue un calcul d’optimisation des pertes thermiques sur lesdits plusieurs tronçons courts de trajet, lequel calcul minimise la somme des pertes thermiques du dispositif de stockage d’énergie électrique, de l’écart entre température du dispositif de stockage d’énergie électrique et points fixés de température du dispositif de stockage d’énergie électrique et de l’écart entre température de cabine et points fixés de température de cabine, en affectant à chacun de ces trois paramètres d’optimisation un coefficient respectif, et fournit en sortie, pour chacun desdits tronçons courts de trajet une information de sélection d’un seul mode d’utilisation du dispositif de chauffage et/ou de refroidissement parmi tous les modes possibles, une information d’un niveau de puissance de chauffage ou de refroidissement pour le dispositif de chauffage et/ou de refroidissement . Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre un sous-procédé d’apprentissage machine pour corriger des dérives éventuelles du sous-procédé dit de supervision et /ou du sous-procédé dit de pilotage et de leurs modèles respectifs par rapport à des valeurs mesurées, de façon à corriger les modèles utilisés. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le procédé dit de supervision est réitéré, par exemple si un écart a été trouvé entre des valeurs mesurées de température de l’un ou plusieurs parmi les températures du dispositif de stockage électrique, du système de traction du véhicule et de l’habitacle, et les valeurs cibles souhaitées, cet écart étant par exemple supérieur à une valeur prédéterminée respective. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lesquels les longueurs desdits tronçons longs ne sont pas toutes identiques et/ou les longueurs desdits tronçons courts ne sont pas toutes identiques, ces longueurs étant par exemple calculées en distance parcourue ou en temps de parcours. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un sous-procédé de commande d’actionneurs du dispositif de chauffage et/ou de refroidissement du véhicule ayant en entrée les sorties du sous-procédé de calcul dit de pilotage à court terme. Système de gestion thermique d’un véhicule, le véhicule étant du type comprenant un système de traction du véhicule et un dispositif de stockage d’énergie électrique, le système de gestion thermique comprenant un dispositif de chauffage et/ou de refroidissement, de type pompe à chaleur, et configuré pour chauffer et/ou refroidir le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique et l’habitacle du véhicule, le dispositif de chauffage et/ou refroidissement étant apte, après installation dans le véhicule, à transférer des calories depuis et/ou vers chacun parmi le système de traction du véhicule, le dispositif de stockage d’énergie électrique, l’habitacle du véhicule et l’environnement extérieur au véhicule, ledit système de gestion thermique comprenant au moins une mémoire et au moins un calculateur, ladite au moins une mémoire comprenant des instructions de calcul pour mettre en œuvre le procédé de gestion thermique selon l’une quelconque des revendications précédentes sur ledit au moins un calculateur. Système de gestion thermique selon la revendication précédente, comprenant au moins un capteur de température, le système tant configuré pour mesurer avec l’au moins un capteur de température la température de l’un ou plusieurs parmi les températures du dispositif de stockage électrique, du système de traction du véhicule et de l’habitacle, et pour transmettre ces informations de température audit au moins un calculateur. Véhicule comprenant un système de traction du véhicule, un dispositif de stockage d’énergie électrique, et un système de gestion thermique selon la revendication 6 ou 7. Véhicule selon la revendication précédente, le système de traction du véhicule étant au moins partiellement électrique, voire tout électrique. Véhicule selon la revendication précédente, le véhicule étant de type automobile