Brevet FR3147152A1 — publié le 20241004

La présente invention a pour objet un dispositif de gestion (1) d’un module d’extension de stockage d’énergie (6) pour un système de stockage principal (7) de véhicule électrifié, ledit dispositif comportant une interface de gestion (2) de l’usage du module d’extension (6). Selon l’invention, le dispositif comporte en outre un moyen de commande (3) d’un transfert d’énergie depuis le module d’extension (6) vers au moins le système de stockage principal (7), un moyen de génération (4) d’une commande de maintien de l’état de charge du module d’extension (6) et dans lequel l’interface de gestion (2) comprend des moyens d’acquisition d’une requête d’un utilisateur aptes à activer ladite commande de maintien. L’invention s’applique aux véhicules électrifiés. Figure 1. DISPOSITIF DE GESTION D’UN MODULE D’EXTENSION D’ENERGIE POUR UNE BATTERIE DE VEHICULE ELECTRIFIE Le domaine de l’invention concerne un dispositif de gestion d’un module d’extension de stockage d’énergie pour un système de stockage principal de véhicule électrifié et un procédé de gestion. Les véhicules électrifiés rechargeables comportent un système de stockage d’énergie principal généralement positionné en soubassement des véhicules et sont équipés d’une interface de recharge permettant la charge à partir du réseau d’alimentation électrique fonctionnant en tension alternative, et tension continue pour la charge dite rapide de haute puissance s’ils sont équipés du chargeur adapté. Pour les véhicules de la catégorie d’homologation L, type voiturette ou « micro-car » en anglais, prévus pour un usage exclusivement urbain, le système de stockage d’énergie du véhicule dispose d’une faible capacité de l’ordre de 6 kWh. Lorsque la demande électrique est intensive, selon le parcours ou pour répondre aux besoins du conditionnement thermique de l’habitacle, cette capacité peut devenir insuffisante. On connait de l’état de la technique le document brevet WO-A1-2023287660 qui a pour objet un système de batterie permutable prévu pour coopérer avec un véhicule électrifié. La batterie permutable est configurée pour, lorsqu'elle est échangée dans le véhicule électrique, se connecter au véhicule électrique via une interface de batterie, et l'interface de batterie comprend une ou plusieurs connexions pour permettre le transfert d’énergie entre la batterie permutable et le véhicule. On connait en outre le document brevet EP-A1-3546277 qui décrit un véhicule électrifié qui comporte un module de connexion de batterie rechargeable, amovible ou permutable, prévu pour coopérer avec une station d’échange de batteries. Il est prévu qu’un utilisateur puisse échanger la batterie ou recharger directement la batterie amovible lorsqu’elle est logée dans le véhicule au moyen d’un chargeur. Il est prévu un système permettant de vérifier que la batterie amovible est correctement connectée au chargeur pour ensuite demander une autorisation de recharge de la batterie à un serveur distant. Ces deux solutions permettent l’échange ou la recharge de la batterie principale d’un véhicule dans une station d’énergie. Toutefois cette opération doit être nécessairement opérée dans une telle station d’échange ou de recharge. Cette situation est contraignante. L’objectif de l’invention est de pallier les problèmes précités. En outre, un objectif de l’invention est de proposer une solution de gestion améliorée d’une batterie amovible d’un véhicule électrifié. Plus précisément, l’invention concerne dispositif de gestion d’un module d’extension de stockage d’énergie pour un système de stockage principal de véhicule électrifié, ledit dispositif comportant une interface de gestion de l’usage du module d’extension. Selon l’invention, il comporte en outre un moyen de commande d’un transfert d’énergie depuis le module d’extension vers au moins le système de stockage principal, un moyen de génération d’une commande de maintien de l’état de charge du module d’extension et dans lequel l’interface de gestion comprend des moyens d’acquisition d’une requête d’un utilisateur aptes à activer ladite commande de maintien. Le dispositif de gestion selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison : - le moyen de commande du transfert d’énergie est piloté en fonction de l’état d’activation de ladite commande de maintien. - le moyen de commande du transfert d’énergie est piloté en fonction de l’état de charge du module d’extension. - l’interface de gestion comporte des moyens d’affichage de l’état de charge du module d’extension et de l’état de connexion du module d’extension. L’invention prévoit un véhicule électrifié comportant un système de stockage d’énergie principal, un module d’extension de stockage d’énergie amovible apte à être branché dans un logement de connexion embarqué et connecté électriquement au système de stockage principal et un circuit de distribution de puissance électrique commandable, dans lequel le circuit de distribution est adapté pour le transfert d’énergie depuis le module d’extension vers au moins le système de stockage principal et comportant un dispositif de gestion dudit module d’extension selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents. Selon une variante, le logement de connexion est positionné à l’intérieur d’un habitacle du véhicule. L’invention prévoit en outre un procédé de gestion d’énergie d’un module d’extension de stockage d’énergie pour un système de stockage d’énergie principal de véhicule électrifié comportant les étapes successives suivantes : - le branchement du module d’extension dans un logement du véhicule, - en cas de détection dudit branchement, la génération d’une commande de maintien de l’état de charge du module d’extension de manière à être présentée à un utilisateur à l’aide d’une interface de gestion, - le maintien de l’état de charge en cas d’activation de ladite commande de maintien par un utilisateur à travers l’interface de gestion. Selon une variante du procédé, il comporte en outre la commande de transfert de l’énergie du module d’extension vers au moins le système de stockage principal en cas d’absence d’activation de ladite commande de maintien après une temporisation suivant l’instant de génération. Selon une variante, le transfert d’énergie est arrêté lorsque l’état de charge du module d’extension est inférieur à un seuil de charge prédéterminé. Selon une variante, le procédé comporte en outre, en cas de détection dudit branchement, la présentation d’informations représentatives de l’état de branchement et de l’état de charge du module d’extension à l’aide de l’interface de gestion. L’invention prévoit une unité de commande comportant des moyens spécifiquement configurés pour mettre en œuvre le procédé de gestion selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents. Il est prévu en outre un programme-ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par une unité de commande, conduisent celui-ci à mettre en œuvre l’un quelconque des modes de réalisation du procédé de gestion. Grâce à l’invention, l’utilisation du module d’extension d’énergie est améliorée pour permettre à un utilisateur d’autoriser le transfert d’énergie postérieurement à son branchement ou réserver l’énergie pour d’autres équipements électriques externes au véhicule. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : représente un dispositif de gestion d’un module d’extension de stockage d’énergie conformément à l’invention. représente un mode de réalisation de véhicule électrifié comportant un dispositif de gestion selon l’invention. représente une séquence du procédé de gestion d’un module d’extension de stockage d’énergie selon l’invention. L’invention s’applique aux véhicules électrifiés, de préférence les véhicules automobiles électriques et hybrides. L’invention s’applique avantageusement aux véhicules électrifiés de type voiturette équipés d’une batterie principale ayant une faible capacité de stockage, par exemple de moins de 10 kWh. En référence à la , un dispositif de gestion 1 d’un module d’extension de stockage d’énergie 6 pour un système de stockage principal 7 de véhicule électrifié est représenté. Le dispositif de gestion 1 est muni d’un calculateur à circuits intégrés et de mémoires électroniques, le calculateur et les mémoires étant configurés pour la mise en œuvre de l’invention. Le dispositif de gestion est par exemple l’unité commande de supervision d’un véhicule. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le calculateur pourrait être externe à l’unité de commande de supervision, tout en étant couplé à cette dernière. Dans ce dernier cas, il peut être lui-même agencé sous la forme d’un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, l’unité de commande, selon l’invention, peut être réalisée sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels. Dans un cas d’exemple, le système de stockage principal 7 est un système de batterie à cellules électrochimiques prévu pour alimenter un véhicule électrifié, notamment une machine électrique de traction et des équipements électriques consommateur. Par exemple, les cellules électrochimiques sont de type Lithium-ion. Le module d’extension de stockage d’énergie 6, à la différence du système de stockage principal 7, est un module amovible de batterie à cellules électrochimiques, c’est-à-dire qu’il peut être branché et débranché d’un logement de connexion pour être remplacé ou être rechargé au moyen d’un chargeur externe, éventuellement. Le module d’extension 6 comporte des connecteurs électriques permettant la connexion de la batterie à un circuit de distribution de puissance électrique 8 et des moyens de fixation du module destinés à coopérer avec des fixations du logement lors de son branchement. Les moyens de fixation sont par exemple des clips ou des moyens magnétiques. Le dispositif de gestion 1 comporte des moyens d’acquisition de données, pouvant inclure l’état de charge du module d’extension 6 et du système de stockage principal 7 et l’état de connexion du module d’extension 6. Un premier état informe s’il est branché et un deuxième état s’il est débranché. La détection du branchement est configurée pour déclencher le procédé de gestion de l’usage du module d’extension selon l’invention visant à permettre le maintien de son état de charge ou le transfert d’énergie. En outre, le dispositif de gestion 1 comporte une interface de gestion 2 dont la fonction principale est de permettre à un utilisateur d’administrer l’usage du module d’extension 6. L’interface de gestion comporte des moyens d’acquisition d’instructions et de requêtes par un utilisateur et des moyens d’affichage d’informations. L’interface de gestion 2 peut être couplée par exemple à un dispositif électronique personnel de l’utilisateur (téléphone portable, montre ou tablette par exemple) ou une plateforme distante de gestion comprenant un serveur. Il est prévu que l’interface de gestion soit adaptée pour communiquer des informations à travers des moyens de communication radiofréquence, par exemple Bluetooth, Wifi ou réseau cellulaire. Plus précisément, le dispositif de gestion 1 comporte un moyen de commande 3 du transfert d’énergie depuis le module d’extension 6 vers au moins le système de stockage principal 7. Une première commande de transfert d’énergie est par exemple une commande de pilotage d’un commutateur ou relais de puissance d’un circuit de distribution 8 de la puissance électrique du véhicule, en particulier d’un circuit connectant électriquement le module d’extension 6 et le système de stockage principal 7. Une deuxième commande de transfert d’énergie consiste à transférer de l’énergie du module d’extension 6 vers un équipement électrique 5 relié au circuit de distribution 8. Le circuit de puissance peut prévoir la connexion de plusieurs équipements 5. Le dispositif de gestion 1 comporte en outre un moyen de génération 4 d’une commande de maintien de l’état de charge du module d’extension. La commande de maintien permet d’inhiber la décharge électrique du module d’extension, ou au moins d’inhiber le transfert d’énergie depuis le module d’extension 6 vers le système de stockage principal 7. Par exemple, la commande de maintien permet de déconnecter électriquement le module d’extension 6 par l’ouverture d’un commutateur ou relais du circuit connectant électriquement le module d’extension 6 et le système de stockage principal 7. En outre, l’interface de gestion 2 comprend des moyens d’acquisition d’une requête de maintien de l’état de charge sollicitée par un utilisateur. Ces moyens d’acquisition permettent à un utilisateur d’activer la commande de maintien de l’énergie du module d’extension 6. Ces moyens d’acquisition comprennent, classiquement, une interface homme machine (IHM) logicielle et/ou mécanique et des moyens d’affichage permettant à un utilisateur d’instruire la commande de maintien, un écran tactile ou bouton par exemple. En outre, dans un mode de réalisation préférentiel de l’invention, le moyen de commande 3 du transfert d’énergie est piloté en fonction de l’état d’activation de ladite commande de maintien. Plus précisément, après le branchement du module d’extension 6 au véhicule, si l’utilisateur n’active pas la commande de maintien, il est prévu que le transfert d’énergie depuis le module d’extension 6 vers le système de stockage principal 7 soit autorisé automatiquement. Si la commande de maintien d’énergie est activée, le transfert d’énergie est inhibé. En outre, le moyen de commande 3 du transfert d’énergie est piloté en fonction de l’état de charge du module d’extension 6. Lorsque l’état de charge devient inférieur à un seuil bas, par exemple de 10%, le transfert est arrêté, par exemple un commutateur ou relais est ouvert. Il est prévu en outre des moyens d’affichage de l’interface 2 présentent des d’informations représentatives de l’état de charge du module d’extension et de l’état de connexion du module d’extension 6 au système de stockage principal 7, ainsi que l’état de charge du système de stockage principal 7, notamment. Ces informations sont affichées lorsque l’utilisateur connecte le module d’extension 6 dans le logement et permettent à l’utilisateur d’administrer l’énergie du module d’extension 6. La illustre un mode de réalisation de l’invention pour un véhicule automobile électrifié 20 comportant une machine électrique de traction 21, un système de batterie principal 22, ayant une capacité de 6 kWh par exemple, un logement de connexion 23 adapté pour le branchement d’un module d’extension de batterie 24 et un dispositif de gestion 10 du module d’extension 24 selon l’invention. Le dispositif de gestion 10 comporte les fonctions décrites en . Le dispositif de gestion 10 est par exemple mis en œuvre par le calculateur de supervision du véhicule 20 ou le calculateur du système de batterie 22. Le véhicule comporte en outre une interface de recharge 25 comportant un câble de recharge du véhicule. Le véhicule 20 comporte un circuit de puissance électrique permettant la distribution d’énergie dans le véhicule. Le circuit de puissance comporte un premier circuit électrique 26 connectant le logement de connexion 23 et la batterie principale 22 pour permettre le transfert d’énergie depuis le module d’extension 24 vers la batterie principale 22 lorsque le module 24 est connecté. Un deuxième circuit de puissance 27 est prévu pour le transfert d’énergie depuis l’interface de recharge 25 vers la batterie principale 22. Un troisième circuit de puissance 28 est prévu entre la batterie principale 22 et les systèmes électriques du véhicule, notamment la machine de traction 21 et le réseau de bord. Les circuits de puissance 26, 27 et 28 comportent des commutateurs électriques permettant de commander sélectivement la distribution d’énergie. En particulier, dans le cas de l’invention des commutateurs sont prévus pour permettre ou inhiber sélectivement le transfert d’énergie depuis le module d’extension 24 vers la batterie principale 22. L’invention prévoit éventuellement un circuit de puissance supplémentaire entre le module d’extension 24 et une interface d’alimentation du véhicule pour des systèmes externes du véhicule ou entre le module d’extension 24 et le réseau de bord. La batterie principale 22 est fixe et solidaire du véhicule. A l’usage quotidien elle n’est pas prévue pour être débranchée par l’utilisateur. Dans un exemple non limitatif, la batterie principale 22 présente une tension nominale de type 48 volts. La tension peut être supérieure. Le module d’extension 24 est amovible et peut offrir une capacité additionnelle d’énergie d’environ 1 kWh ou 2 kWh par exemple. Le module d’extension est portable c’est à dire qu’il est facilement transportable par un utilisateur pour être amené à son domicile pour sa recharge. Le module d’extension présente une tension de 48 volts par exemple, et une capacité électrique de quelques kWh, par exemple comprise entre 1 kWh et 3 kWh et pèse environ une dizaine de kilogrammes. Le module d’extension 24 et son logement 23 comportent des moyens de fixation agencés pour coopérer ensemble de manière à brancher le module d’extension 24 et à le maintenir dans le logement 23 en roulage. Les moyens de fixation sont par exemple des éléments de fixation magnétiques, à clips, à pression, ou un boitier de connexion. Le module d’extension 24 peut comporter un ou plusieurs modules de batterie séparés. Le logement 23 peut comporter une ou plusieurs interfaces de connexion pour recevoir le ou les modules de batterie. Le logement 23 est de préférence accessible depuis l’intérieur de l’habitacle du véhicule pour faciliter son utilisation et sécuriser la batterie contre les vols. D’autres agencements sont envisageables comme le coffre du véhicule ou un logement sous la carrosserie accessible à travers une trappe sécurisée. Le module d’extension 24 est principalement prévu pour un usage de recharge de la batterie principale 22 afin d’augmenter l’autonomie de roulage du véhicule 20. Toutefois, grâce au dispositif de gestion 1 selon l’invention, il est possible pour l’utilisateur de sélectionner un mode d’usage consistant à maintenir l’état de charge du module 24 et inhiber le transfert d’énergie vers la batterie principale 22. Ce mode d’usage spécifique permet d’utiliser l’énergie électrique pour un autre usage que celui de la traction électrique, par exemple pour l’alimentation électrique de systèmes embarqués ou de dispositifs externes au véhicule 20. Ou éventuellement, la commande de maintien de l’énergie lui permet de déclencher la recharge de la batterie principale postérieurement. La schématise un mode de réalisation du procédé de gestion selon l’invention dans le cadre d’une situation lors de laquelle le module d’extension est branché dans le logement de connexion. Pour illustrer cette séquence, un bloc 30 est illustré pour représenter l’interface de gestion, un bloc 31 pour le dispositif de gestion, un bloc 32 pour le module d’extension de batterie et un bloc 33 pour la batterie principale. A une étape initiale E0, le module d’extension de batterie est déconnecté et retiré de son logement. A une étape E1, un utilisateur branche le module d’extension dans le logement. Le dispositif de gestion détecte le branchement du module d’extension dans le logement du véhicule. La détection est réalisée à partir de l’état d’un signal électrique de l’interface de connexion. Le dispositif de gestion 31 commande l’affichage d’informations représentatives de l’état de charge et l’état de connexion du module d’extension. L’affichage est piloté via des commandes COM1 permettant l’affichage sur un écran de l’habitacle ou un dispositif électronique personnel couplé au dispositif de gestion (téléphone portable, accessoire, tablette, montre connectée...). A une étape E2, le dispositif de gestion 31 commande au niveau de l’interface de gestion 30 la génération d’une commande de maintien de l’état de charge du module d’extension. La commande est présentée à l’utilisateur à l’aide de l’interface de gestion. Deux scénarios sont possibles. Dans un premier scénario, l’utilisateur active la commande de maintien via l’interface de gestion (appui sur un bouton par exemple). Le pilotage d’un signal COM2 transmet l’état d’activation de la commande de maintien au dispositif de gestion 31. A une étape suivante, E3, le dispositif de gestion 31 pilote le maintien de l’état de charge. Un commutateur du circuit de puissance est piloté dans un état d’ouverture empêchant ainsi le transfert d’énergie. Dans un autre scénario, l’utilisateur n’active pas la commande de maintien d’énergie. Si le dispositif de gestion ne détecte pas l’état d’activation après une temporisation E4, par exemple d’une durée comprise entre une dizaine de secondes à une minute par exemple, le dispositif de gestion 31 commande automatiquement le transfert d’énergie E5 depuis le module d’extension 32 vers la batterie principale 33. Un commutateur du circuit de puissance est piloté en position fermée pour habiliter le transfert d’énergie. Le procédé prévoit en outre que, lorsque le dispositif de gestion 31 détecte que l’état de charge du module d’extension est inférieur à un seuil bas S1, alors à une étape E6, l’arrêt du transfert d’énergie est commandé. S1 est égal par exemple à 10% de la capacité de charge du module d’extension. Le commutateur du circuit de puissance est piloté en position ouverte. Tant que l’état de charge est supérieur au seuil S1, le transfert d’énergie est en cours. Le procédé tel que décrit en s’applique à un véhicule automobile électrifié. L’homme du métier saura adapter ce procédé à d’autres types de véhicules électrifiés, comme une motocyclette, bicyclette, tricycle, quadricycle ou trottinette électrique. L’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que la personne de l’art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention en associant par exemple les différentes caractéristiques ci-dessus prises seules ou en combinaison, sans pour autant sortir du cadre de l’invention. Dispositif de gestion (1) d’un module d’extension de stockage d’énergie (6) pour un système de stockage principal (7) de véhicule électrifié, ledit dispositif comportant une interface de gestion (2) de l’usage du module d’extension (6), caractérisé en ce qu’il comporte en outre un moyen de commande (3) d’un transfert d’énergie depuis le module d’extension (6) vers au moins le système de stockage principal (7), un moyen de génération (4) d’une commande de maintien de l’état de charge du module d’extension (6) et dans lequel l’interface de gestion (2) comprend des moyens d’acquisition d’une requête d’un utilisateur aptes à activer ladite commande de maintien. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le moyen de commande (3) du transfert d’énergie est piloté en fonction de l’état d’activation de ladite commande de maintien. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le moyen de commande (3) du transfert d’énergie est piloté en fonction de l’état de charge du module d’extension (6). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’interface de gestion (2) comporte des moyens d’affichage de l’état de charge du module d’extension (6) et de l’état de connexion du module d’extension (6). Véhicule électrifié (20) comportant un système de stockage d’énergie principal (22), un module d’extension de stockage d’énergie (24) amovible apte à être branché dans un logement de connexion (23) embarqué et connecté électriquement au système de stockage principal (22) et un circuit de distribution de puissance électrique commandable, caractérisé en ce que le circuit de distribution est adapté pour le transfert d’énergie depuis le module d’extension (24) vers au moins le système de stockage principal (22) et en ce qu’il comporte un dispositif de gestion (10) dudit module d’extension (24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4. Véhicule électrifié (20) selon la revendication 5 dans lequel le logement de connexion (23) est positionné à l’intérieur d’un habitacle du véhicule (20). Procédé de gestion d’énergie d’un module d’extension de stockage d’énergie (24) pour un système de stockage d’énergie principal (22) de véhicule électrifié (20) comportant les étapes successives suivantes : - le branchement (E1) du module d’extension (24) dans un logement (23) du véhicule, - en cas de détection dudit branchement, la génération (E2) d’une commande de maintien de l’état de charge du module d’extension de manière à être présentée à un utilisateur à l’aide d’une interface de gestion, - le maintien (E3) de l’état de charge en cas d’activation (COM2) de ladite commande de maintien par un utilisateur à travers l’interface de gestion. Procédé selon la revendication 7 comportant en outre la commande (E5) de transfert de l’énergie du module d’extension (24) vers au moins le système de stockage principal (22) en cas d’absence d’activation de ladite commande de maintien après une temporisation (E4) suivant l’instant de génération (E2). Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le transfert d’énergie est arrêté lorsque l’état de charge du module d’extension (24) est inférieur à un seuil de charge (S1) prédéterminé. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, comportant en outre, en cas de détection dudit branchement (E1), la présentation d’informations représentatives de l’état de branchement et de l’état de charge du module d’extension (24) à l’aide de l’interface de gestion.