Brevet FR3156406A1 — publié le 20250613

Véhicule automobile hybride rechargeable muni d’une chaine de traction comprenant au moins une batterie (4) et au moins un moteur électrique (3), la chaine de traction comportant une unité de commande électronique de gestion de la batterie (4) et une unité de commande électronique principale comprenant une interface (6) entre l’unité de commande électronique principale et l’unité de commande électronique de gestion de la batterie, l’interface (6) modifiant des informations communiquées par l’unité de commande électronique de gestion de la batterie à l’unité de commande électronique principale quant à l’état de charge utilisable de la batterie (4), à l’énergie acceptable par la batterie (4), et à la puissance acceptable par la batterie (4) de sorte que la chaine de traction et la batterie (4) de traction soient commandées dans un mode de fonctionnement correspondant à une véhicule hybride rechargeable ou à un véhicule hybride non rechargeable, en fonction d’un signal de commutation. Figure pour l’abrégé : Fig 1 Véhicule automobile hybride rechargeable muni d’une chaine de traction, commandé en véhicule hybride rechargeable ou en véhicule hybride. L’invention a pour domaine technique la gestion de batteries de traction pour véhicule automobile, et en particulier de véhicules hybrides électriques. Techniques antérieures Au sein de la gamme de certains constructeurs, les véhicules hybrides et hybrides rechargeables (« plug-in hybrid » en langue anglaise) ont beaucoup de parties en commun, notamment au niveau électronique et électrique, en particulier au niveau de la chaine de traction. On se réfèrera à la figure FIG. 1 illustrant de façon schématique un véhicule hybride, rechargeable ou non. Au sein de la chaine de traction, seuls l’ensemble de batteries à haute tension 4 et le chargeur embarqué diffèrent. En effet, la batterie d’un véhicule hybride rechargeable PHEV (acronyme anglophone pour « plugin hybrid electrical véhicle ») est bien plus grande en capacité d’énergie stockée, en taille et en masse que dans un véhicule hybride HEV (acronyme anglophone pour « hybrid electrical véhicle »). De façon évidente, le véhicule hybride HEV est démuni de chargeur embarqué. Parmi les parties communes, on peut citer le moteur à combustion interne 2, la machine électrique de traction 3, le démarreur et générateur hybride HSG (acronyme anglophone pour « Hybrid Starter & Generator »), le convertisseur continu-continu, la boite de vitesses, et le réseau à basse tension. La chaine de traction est en charge de la gestion du couple et est nécessaire pour mettre le véhicule en mouvement. Elle est commandée électroniquement par un ensemble 5 d’unités électroniques de commande ECUs (acronyme anglophone pour « Electronic Control Unit ») reliées par un bus CAN (acronyme anglophone pour « Common Area Network »). L’ensemble 5 d’unités de commande électronique ECUs est contrôlé selon un schéma maître-esclave, avec une unité maitre commandant des unités esclaves. L’unité maître est appelée unité de commande électronique principale HEVC (acronyme anglophone pour « Hybrid Electric Vehicle Controller »), et chaque unité de commande électronique ECU esclave est dédiée à la commande d’un actionneur pour réaliser la requête reçue de l’unité de commande électronique principale HEVC. La mise au point d’une unité de commande électronique principale HEVC diffère selon le véhicule concerné. Par exemple, la batterie d’un véhicule hybride rechargeable PHEV est exploitée en totalité, alors que la batterie d’un véhicule hybride HEV sera contrôlée de sorte à rester centrée sur un état de charge moyen. De plus, l’unité de commande électronique de gestion de la batterie BMS (acronyme anglophone pour « Battery Management System ») est spécifique pour chaque batterie à haute tension, du fait de la prise en compte de la capacité énergétique, et de la performance en termes de puissance de chaque ensemble de batteries. L’unité de commande électronique de gestion de la batterie BMS surveille également l’ensemble de batteries et communique la puissance disponible pour la traction ou le freinage récupératif à l’unité de commande électronique principale HEVC. Lors de la phase de développement comme lors de la phase de prototypage, les véhicules hybrides HEV et les véhicules hybrides rechargeables PHEV sont assemblés de façon similaire avec des pièces de série similaires. Seuls l’ensemble de batteries et la programmation des unités de commande électronique ECUs diffèrent. Cela engendre un coût élevé de recherche et développement du fait de nécessiter différents véhicules pour tester la conception de véhicules hybrides HEV d’un côté et de véhicules hybrides rechargeables PHEV de l’autre. Il existe un besoin pour un procédé de commande permettant de réduire ces coûts en autorisant le développement des véhicules hybrides HEV et des véhicules hybrides rechargeables PHEV sur un même prototype. De l’état de la technique antérieure, on connait le document US 10,384,667B2 décrivant un système et une méthode pour implémenter des modes de fonctionnements et des commandes dynamiques pour des véhicules hybrides. Ce document est focalisé sur la gestion de la batterie d’un véhicule et ne résout pas le problème technique énoncé ci-dessus. L’invention a pour objet un véhicule automobile hybride rechargeable muni d’une chaine de traction comprenant au moins une batterie et au moins un moteur électrique, la chaine de traction comportant une unité de commande électronique de gestion de la batterie et une unité de commande électronique principale. La chaine de traction comprend une interface entre l’unité de commande électronique principale et l’unité de commande électronique de gestion de la batterie, l’interface modifiant des informations communiquées par l’unité de commande électronique de gestion de la batterie à l’unité de commande électronique principale quant à l’état de charge utilisable de la batterie, à l’énergie acceptable par la batterie, et à la puissance acceptable par la batterie de sorte que la chaine de traction et la batterie de traction soient commandées dans un premier mode de fonctionnement correspondant à un véhicule hybride rechargeable ou dans un deuxième mode de fonctionnement correspondant à un véhicule hybride non rechargeable en fonction d’un signal de commutation. Le signal de commutation peut provenir d’une interface homme machine du véhicule ou d’un serveur distant. L’interface peut se présenter sous la forme d’un procédé de commande réalisé par au moins une des unités de commande électronique de la chaine de traction, notamment l’unité de commande électronique principale et l’unité de commande électronique principale. L’interface peut se présenter sous la forme d’une unité de commande électronique additionnelle, configurée pour réaliser un procédé de commande, l’unité de commande électronique additionnelle étant disposée entre l’unité de commande électronique principale et l’unité de commande électronique de gestion de la batterie. Un autre objet de l’invention est un procédé de commande d’un véhicule automobile tel que décrit ci-dessus comprenant les étapes suivantes pour passer du premier mode de fonctionnement au deuxième mode de fonctionnement : a. on définit un état de charge utilisable apparent s’étendant d’une limite inférieure à une limite supérieure, la limite inférieure correspondant à une limite inférieure d’état de charge utilisable d’un véhicule hybride rechargeable reçue de l’unité de commande électronique de gestion de la batterie, la limite supérieure étant fixée de sorte que la charge utilisable corresponde à la charge utilisable dans un véhicule hybride, et on remplace l’état de charge utilisable apparent transmis par l’unité de commande électronique de gestion de la batterie à l’unité de commande électronique principale par l’état de charge utilisable apparent. b. on définit une énergie apparente admissible par la batterie fonction de la limite supérieure de l’état de charge utilisable apparent et de la limite inférieure de l’état de charge utilisable apparent et on remplace l’énergie admissible par la batterie transmise par l’unité de commande électronique de gestion de la batterie à l’unité de commande électronique principale par l’énergie apparente admissible par la batterie, et c. on définit une puissance apparente en traction et une puissance apparente en régénération fonction chacune de l’état de charge utilisable apparent et d’une tension de cellule définie par construction de la batterie, et on remplace la puissance en traction et la puissance en régénération transmises par l’unité de commande électronique de gestion de la batterie à l’unité de commande électronique principale respectivement par puissance apparente en traction et une puissance apparente en régénération. La limite supérieure de l’état de charge utilisable peut dépendre de la température de la batterie. L’énergie admissible peut dépendre de la température de la batterie. La puissance apparente en traction et la puissance apparente en régénération peuvent dépendre chacune de la température de la batterie. Pour passer du deuxième mode de fonctionnement au premier mode de fonctionnement on peut interrompre le remplacement de l’état de charge utilisable, de l’énergie admissible par la batterie, de la puissance en traction et de la puissance en régénération. Le véhicule et le procédé ont pour avantage de réduire l’énergie et la puissance rendue disponible à la chaine de traction en fonction de la réduction de l’état de charge utilisable du fait du passage d’un mode de fonctionnement hybride rechargeable PHEV à hybride HEV. Un autre avantage est que le véhicule hybride rechargeable PHEV se comporte alors en tous points comme un véhicule hybride HEV, notamment en maintenant un état de charge suffisant dans la batterie du fait du seul freinage récupératif et de l’arbitrage entre moteur à combustion interne et machine électrique, sans dépendre d’une recharge externe. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure FIG. 1 illustre les principaux éléments en commun d’un véhicule automobile hybride ou hybride rechargeable, - la figure FIG. 2 illustre les principaux éléments d’un ensemble d’unités de commande électronique commandant le véhicule automobile selon l’invention. Description détaillée En partant du constat que les véhicules hybrides HEV et les véhicules hybrides rechargeables PHEV sont particulièrement proches en termes de conception et de composants, l’inventeur a eu l’idée d’un système et d’un procédé de commande d’un véhicule hybride rechargeable PHEV permettant de le faire se comporter comme un véhicule hybride HEV ou comme un véhicule hybride rechargeable PEV. Le passage d’un mode de fonctionnement à l’autre peut être activé par l’intermédiaire de l’interface homme machine du véhicule, ou d’une connexion à distance, par exemple aux serveurs du constructeur automobile. Le passage d’un mode de fonctionnement à l’autre peut être actionné après souscription par l’utilisateur d’un service permettant de débloquer une capacité supplémentaire et un accès au chargeur embarqué présents dans son véhicule. Le système comprend une unité de commande électronique additionnelle 6 située entre l’unité de commande électronique de gestion de la batterie BMS et l’unité de commande électronique principale HEVC, permettant d’intercepter et de modifier les requêtes échangées entre l’unité de commande électronique principale HEVC et l’unité de commande électronique de gestion de la batterie BMS. La figure FIG. 2 illustre de façon très schématique un tel agencement. La modification est réalisée de façon intelligente en fonction de paramètres mémorisés. L’unité de commande électronique additionnelle 6 est connectée au réseau CAN et peut propager des informations à destination des unités de commande électronique ECUs esclaves. En effet, la modification des requêtes à destination de l’unité de commande électronique de gestion de la batterie BMS à des répercutions sur les autres unités de commande électronique ECUs. Par exemple, si la requête d’énergie pour satisfaire une requête de couple du moteur électrique ne peut être satisfaite, la requête de couple du moteur thermique doit être crée ou modifiée afin de compenser le couple non réalisé. Afin de simuler la présence d’une batterie de véhicule hybride HEV dans un véhicule hybride rechargeable PHEV, et plus généralement, transformer un véhicule hybride HEV de sorte qu’il se comporte comme un véhicule hybride HEV, l’unité de commande électronique additionnelle 6 modifie au moins trois informations avant leur arrivée dans l’unité de commande électronique principale HEVC. Il s’agit de l’état de charge, de la capacité totale de la batterie, et de l’énergie disponible. Une première partie de l’unité de commande électronique additionnelle 6 est dédiée au traitement de l’information d’état de charge. Tous les véhicules hybrides, qu’ils soient hybrides HEV ou hybrides rechargeables PHEV, emploient une valeur réduite de l’état de charge de la batterie BSOC (acronyme anglophone pour « Battery State of Charge ») par rapport à l’état de charge réel, en réservant une marge haute et une marge basse afin d’éviter un endommagement des cellules de la batterie. Cet état de charge réduit est appelé état de charge utilisable de la batterie USOC (acronyme anglophone pour « Useable State Of Charge). L’état de charge utilisable de la batterie USOC d’un véhicule hybride rechargeable PHEV s’étend ainsi de 15% à 95% de l’état de charge total de la batterie . L’état de charge utilisable de la batterie USOC de la batterie haute tension d’un véhicule hybride HEV s’étend par contre de 30% à 80% de l’état de charge total de la batterie . La première partie de l’unité de commande électronique additionnelle 6 a pour fonction de réduire la gamme de valeurs accessible à l’état de charge utilisable de la batterie USOC d’un véhicule hybride rechargeable PHEV, en définissant un état de charge utilisable apparent de sorte qu’il s’étende d’une limite inférieure , notamment égale à 15% de l’état de charge total de la batterie , à une limite supérieure , notamment égale à 22% de l’état de charge total de la batterie . Ainsi défini, l’état de charge utilisable apparent du véhicule hybride rechargeable PHEV correspond à l’état de charge utilisable USOC d’un véhicule hybride HEV. La limite inférieure de 15% est fixée de sorte à protéger la batterie de l’endommagement. On comprend ainsi que la limite inférieure de l’état de charge utilisable apparent du véhicule hybride rechargeable PHEV est conservée égale à la limite inférieure de l’état de charge utilisable d’un véhicule hybride rechargeable PHEV. La limite supérieure de l’état de charge utilisable apparent du véhicule hybride rechargeable PHEV est choisie de sorte à disposer d’une quantité d’énergie comparable à la quantité d’énergie dans la batterie d’un véhicule hybride HEV. En effet, la batterie d’un véhicule hybride HEV présente une capacité bien plus faible (de l’ordre de 1kWh à 2kWh) que celle d’un véhicule hybride rechargeable PHEV (de l’ordre de 10kWh). Dans un mode de réalisation particulier, la limite supérieure est indexée sur la température de la batterie pour tenir compte de la diminution de la charge disponible en conditions froides. On définit alors une nouvelle limite supérieure de l’état de charge utilisable apparent dépendant de l’état de charge apparent et de la température de la batterie . Une deuxième partie de l’unité de commande électronique additionnelle 6 est dédiée à la détermination d’une énergie apparente admissible par la batterie lors d’un freinage récupératif. Afin que le système fonctionne, l’énergie pouvant être acceptée doit être déterminée en cohérence avec les limites d’état de charge imposées par la première partie de l’unité de commande électronique additionnelle 6. La deuxième partie de l’unité de commande électronique additionnelle 6 outrepasse ainsi les données d’origine relatives à la batterie et les remplace par les nouvelles. Ici aussi, dans un mode de réalisation particulier, l’énergie apparente admissible dépend de la température de la batterie . Une troisième partie de l’unité de commande électronique additionnelle 6 est dédiée à l’adaptation de la puissance disponible au niveau de la batterie tant en traction qu’en régénération. En effet, en traction la batterie doit pouvoir fournir de l’énergie à au moins un moteur électrique pour fournir un couple moteur. Elle doit également être capable de recevoir de l’énergie de sorte que le au moins un moteur électrique puisse fournir un couple résistif lors d’un freinage récupératif. Comme un état de charge utilisable apparent est simulé, la troisième partie de l’unité de commande électronique additionnelle 6 doit remplacer les consignes de puissance disponible en provenant de l’unité de commande électronique de gestion de la batterie BMS par des valeurs appropriées, tenant compte de l’état de charge utilisable apparent simulé. La troisième partie de l’unité de commande électronique additionnelle 6 détermine une consigne de puissance apparente en traction dépendant de l’état de charge de la batterie BSOC, de la température de la batterie , et du voltage de la cellule . Dans un mode de réalisation particulier, la troisième partie de l’unité de commande électronique additionnelle 6 est configurée pour appliquer un mode de fonctionnement dégradé lorsque la tension passe sous une limite inférieure de la tension de cellule consistant à diminuer la puissance de traction apparente afin de protéger la batterie. L’équation [Math 4] rend compte d’un tel fonctionnement, la fonction rendant compte du fonctionnement dégradé lorsque la tension est trop basse. De même, la troisième partie de l’unité de commande électronique additionnelle 6 détermine une consigne de puissance apparente en régénération dépendant de l’état de charge de la batterie BSOC, de la température de la batterie , et du voltage de la cellule . Dans un mode de réalisation particulier, la troisième partie de l’unité de commande électronique additionnelle 6 est configurée pour appliquer un mode de fonctionnement dégradé lorsque la tension dépasse une limite supérieure de la tension de cellule consistant à diminuer la puissance de traction apparente afin de protéger la batterie. L’équation [Math 5] rend compte d’un tel fonctionnement, la fonction rendant compte du fonctionnement dégradé lorsque la tension est trop élevée Le système de commande a été décrit ci-dessus comme comprenant une unité de commande électronique additionnelle 6. Néanmoins, les fonctions de l’unité de commande électronique additionnelle 6 peuvent être réparties entre l’unité de commande électronique principale HEVC et l’unité de commande électronique de gestion de la batterie BMS de sorte à ne pas nécessiter l’ajout d’un composant matériel discret. Véhicule automobile hybride muni d’une chaine de traction comprenant au moins une batterie (4) et au moins un moteur électrique (3), la chaine de traction comportant une unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS) et une unité de commande électronique principale (HEVC), caractérisé par le fait que la chaine de traction comprend une interface (6) entre l’unité de commande électronique principale (HEVC) et l’unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS), l’interface (6) modifiant des informations communiquées par l’unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS) à l’unité de commande électronique principale (HEVC) quant à l’état de charge utilisable de la batterie (4), à l’énergie acceptable par la batterie (4), et à la puissance acceptable par la batterie (4), de sorte que la chaine de traction et la batterie (4) de traction soient commandées dans un premier mode de fonctionnement correspondant à un véhicule hybride rechargeable ou dans un deuxième mode de fonctionnement correspondant à un véhicule hybride non rechargeable en fonction d’un signal de commutation. Véhicule automobile selon la revendication 1, dans lequel le signal de commutation provient d’une interface homme machine du véhicule ou d’un serveur distant. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l’interface se présente sous la forme d’un procédé de commande réalisé par au moins une des unités de commande électronique de la chaine de traction, notamment l’unité de commande électronique principale (HEVC) et l’unité de commande électronique principale (HEVC). Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l’interface se présente sous la forme d’une unité de commande électronique additionnelle (6), configurée pour réaliser un procédé de commande, l’unité de commande électronique additionnelle (6) étant disposée entre l’unité de commande électronique principale (HEVC) et l’unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS). Procédé de commande d’un véhicule automobile muni d’une chaine de traction comprenant au moins une batterie (4) et au moins un moteur électrique (3), la chaine de traction comportant une unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS) et une unité de commande électronique principale (HEVC), caractérisé par le fait que la chaine de traction comprend une interface (6) entre l’unité de commande électronique principale (HEVC) et l’unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS), l’interface (6) modifiant des informations communiquées par l’unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS) à l’unité de commande électronique principale (HEVC) quant à l’état de charge utilisable de la batterie (4), à l’énergie acceptable par la batterie (4), et à la puissance acceptable par la batterie (4), de sorte que la chaine de traction et la batterie (4) de traction soient commandées dans un premier mode de fonctionnement correspondant à un véhicule hybride rechargeable ou dans un deuxième mode de fonctionnement correspondant à un véhicule hybride non rechargeable en fonction d’un signal de commutation au moins une des unités de commande électronique de la chaine de traction, notamment l’unité de commande électronique principale (HEVC) et l’unité de commande électronique principale (HEVC) ou une unité de commande électronique additionnelle (6) disposée entre l’unité de commande électronique principale (HEVC) et l’unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS) réalisant les étapes suivantes pour passer du premier mode de fonctionnement au deuxième mode de fonctionnement : on définit un état de charge utilisable apparent s’étendant d’une limite inférieure à une limite supérieure, la limite inférieure correspondant à une limite inférieure d’état de charge utilisable d’un véhicule hybride rechargeable reçue de l’unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS), la limite supérieure étant fixée de sorte que la charge utilisable corresponde à la charge utilisable dans un véhicule hybride non-rechargeable, et on remplace l’état de charge utilisable apparent transmis par l’unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS) à l’unité de commande électronique principale (HEVC) par l’état de charge utilisable apparent. On définit une énergie apparente admissible par la batterie (4) en fonction de la limite supérieure de l’état de charge utilisable apparent et de la limite inférieure de l’état de charge utilisable apparent et on remplace l’énergie admissible par la batterie (4) transmise par l’unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS) à l’unité de commande électronique principale (HEVC) par l’énergie apparente admissible par la batterie (4), et on définit une puissance apparente en traction et une puissance apparente en régénération fonction chacune de l’état de charge utilisable apparent et d’une tension de cellule définie par construction de la batterie (4), et on remplace la puissance en traction et la puissance en régénération transmises par l’unité de commande électronique de gestion de la batterie (BMS) à l’unité de commande électronique principale (HEVC) respectivement par la puissance apparente en traction et la puissance apparente en régénération. Procédé de commande selon la revendication 5, dans lequel la limite supérieure de l’état de charge utilisable dépend de la température de la batterie (4). Procédé de commande selon la revendication 5, dans lequel l’énergie admissible dépend de la température de la batterie (4). Procédé de commande selon la revendication 5, dans lequel la puissance apparente en traction et la puissance apparente en régénération dépendent chacune de la température de la batterie (4). Procédé de commande selon la revendication 5, dans lequel pour passer du deuxième mode de fonctionnement au premier mode de fonctionnement, on interrompt le remplacement de l’état de charge utilisable, de l’énergie admissible par la batterie (4), de la puissance en traction et de la puissance en régénération.