INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Avantageusement, l’unité de contrôle est agencée pour recevoir ou estimer en temps réel des données, dites temps réel, relatives aux conditions de navigation et/ou de fonctionnement du bateau et pour comparer lesdites données temps réel avec des données initiales et prédéterminées associées aux trajets prédéterminés stockés dans la mémoire de l’unité de contrôle. Le cas échéant, l’unité de calcul étant une première unité de calcul, le système de gestion énergétique comporte une deuxième unité de calcul agencée pour, lorsque l’unité de contrôle détermine que les données temps réel diffèrent des données initiales, prédire une source d’énergie cible du système propulsif à partir des données temps réel, et, lorsque l’unité de contrôle détermine que les données temps réel diffèrent des données initiales, l’unité de visualisation affiche ladite source d’énergie cible prédit par la deuxième unité de calcul.
Selon l’invention, les données initiales sont des hypothèses ayant permis de définir les trajets du bateau, et sur lesquels la première unité de calcul se base pour déterminer la source d’énergie optimale. Or, ces hypothèses sont susceptibles de varier, de façon ponctuelle ou de façon récurrente, voire de façon définitive, de sorte que la source d’énergie, bien qu’optimale selon les hypothèses initiales, ne le soit plus compte tenu de ces variations. En d’autres termes, selon cette caractéristique, lorsqu’il est constaté une dérive entre les données réelles et les hypothèses ayant permis à la première unité de calcul de déterminer la source d’énergie, une deuxième unité de calcul pallie cette dérive en prenant le relai de la première unité de calcul pour prédire la source d’énergie cible à partir de ces données réelles.
On entend notamment par données réelles l’une ou plusieurs des données suivantes, obtenues en temps réel, par un ou plusieurs capteurs du système embarqués dans la navette ou par un ou plusieurs capteurs distants de la navette et transmis au système de gestion énergétique: état de charge ou état de santé d’une batterie d’une unité de stockage et d’alimentation d’énergie cinétique électrique du bateau, intensité d’un courant électrique et/ou tension fourni(e) par une unité de stockage et d’alimentation d’énergie cinétique électrique du bateau, température d’une batterie d’une unité de stockage et d’alimentation d’énergie cinétique électrique du bateau, vitesse ou débit d’un courant d’un canal ou d’un cours d’eau sur lequel circule le bateau, au niveau du bateau ou en un ou plusieurs points en amont ou en aval du bateau, changement d’un horaire du trajet du bateau, encombrement et/ou trafic et/ou présence d’un obstacle sur un canal ou d’un cours d’eau sur lequel circule le bateau, indicateur de performance du bateau.
De préférence, la deuxième unité de calcul est agencée pour mettre en œuvre au moins un algorithme d’apprentissage automatique apte à prédire ladite source d’énergie cible à partir desdites données temps réel, ledit algorithme ayant été entrainé au préalable à prédire une source d’énergie cible à partir des sources d’énergie déterminées par la première unité de calcul lorsque lesdites données temps réel sont conformes auxdites données initiales. En d’autres termes, on procède à un entrainement supervisé de la deuxième unité de calcul avec toute nouvelle donnée réelle acquise lorsque le bateau est opérationnel et sans que l’on constate de dérive vis-à-vis des données initiales, cette nouvelle donnée réelle étant alors étiquetée avec la source d’énergie cible déterminée par la première unité de calcul.
La deuxième unité de calcul peut être un classifieur. Les techniques de classification fonctionnent en représentant les objets par un ensemble de caractéristiques, dites variables explicatives. Il est ainsi possible de définir un ou plusieurs espaces de caractéristiques dans lesquels les caractéristiques des objets se projettent en formant des « nuages de points » représentant des classes d’objets. Il est alors possible de définir des frontières entre ces nuages, de sorte qu’il soit possible d’attribuer une classe à tout nouvel objet en fonction de la projection de ses variables explicatives dans ce ou ces espaces vis-à-vis de ces frontières. Ces frontières sont apprises, de façon automatique, en se basant sur un ensemble d'objets de référence aussi appelé ensemble d'apprentissage, la classe de chaque objet étant connue au préalable. Les règles permettant de décider de l'appartenance ou non d'un objet à une classe, sont ainsi issues de l'apprentissage.
On appelle ainsi classifieur, un programme informatique dont le rôle est de décider à quelle classe appartient un nouvel objet fourni en entrée, en fonction des informations apprises. La classe d'appartenance est déterminée par application des règles de décision (autrement appelées base de connaissances) qui ont elles-mêmes été préalablement apprises sur les données d'apprentissage.
La deuxième unité de calcul peut ainsi être entrainée, à partir d’un jeu de différentes données relatives aux conditions de navigation et/ou de fonctionnement du bateau, à classer ce jeu de données dans une classe associée à une source d’énergie ou dans une autre classe associée à une autre source d’énergie.
Dans un exemple de réalisation, la deuxième unité de calcul pour être un réseau de neurones. L'expression "réseau de neurones" désigne une structure complexe formée par une pluralité de couches, chaque couche contenant une pluralité de neurones artificiels. Un neurone artificiel est un module de traitement élémentaire, qui calcule une sortie unique sur la base des informations qu'il reçoit du ou des neurones précédents. Chaque neurone d'une couche est relié à au moins un neurone d'une couche suivante par une synapse artificielle à laquelle est affecté un coefficient ou poids synaptique dont la valeur est ajustée lors l'apprentissage. C'est au cours de cet apprentissage que le poids de chaque synapse artificielle sera déterminé à partir des données réelles étiquetées avec le mode de propulsion cible déterminé par la première unité de calcul.
L’invention se rapporte également à un bateau fluvial ou maritime comportant le système de gestion énergétique, le système propulsif, l’unité de stockage et d’alimentation en énergie électrique dudit système propulsif et l’unité de production d’énergie embarquée adaptée pour sélectivement recharger ladite unité de stockage et d’alimentation et/ou pour alimenter le système propulsif.
Avantageusement, l’unité de production d’énergie embarquée est une unité de production d’énergie électrique.
L’unité de production d’énergie peut, par exemple être un groupe électrogène, ou une pile à combustible.
Dans ce mode de réalisation, les batteries peuvent se recharger par dérivation de puissance de l’unité de production d’énergie électrique, lors de son utilisation et peuvent éventuellement se recharger par récupération d’énergie cinétique du moteur électrique lors des décélérations.
Avantageusement, l’unité de production d’énergie embarquée est une unité de production d’énergie thermique.
L’unité de production d’énergie thermique peut, par exemple être un moteur thermique, notamment un moteur employant un carburant.
A l'étape 204, le circuit 3 vérifie si le potentiel Vbat est nul, par exemple en comparant le potentiel Vbat à la masse GND.
A l'étape 204, si le potentiel Vbat est non nul (sortie Y du bloc 204), et, plus exactement, strictement positif, le procédé se poursuit à une étape 206 (bloc "T1 OFF T2, T3 ON").
A l'étape 206, le circuit 3 commande la mise à l'état passant du transistor T2 en appliquant l'état bas du signal cmd2 sur la grille G2 du transistor T2, la mise à l'état passant du transistor T3 en appliquant l'état bas du signal cmd3 sur la grille G3 du transistor T3 et une mise à l'état bloqué du transistors T1 en appliquant l'état haut du signal cmd1 sur la grille G1 du transistor T1.
A titre d'exemple, à l'étape 206, si le potentiel Vsw est nul, dès lors que le potentiel Vbat est suffisamment élevé pour que le transistor T3 commute à l'état passant, un courant circule de la borne 200 vers la borne 202, via le transistor T3 passant et la diode Di2 comme cela a été décrit à titre d'exemple en relation avec la . Ainsi, le potentiel Vsw augmente jusqu'à ce que le transistor T2 soit commuté à l'état passant par le circuit 3. Dans le même temps, de préférence, le circuit 3 maintient le transistors T1 à l'état bloqué, par exemple, en maintenant le signal cmd1 à son état haut (potentiel Vdd).
A l'étape 204, si le potentiel Vbat est nul (sortie N du bloc 204), il est alors préférable de ne pas coupler électriquement les bornes 200 et 202 entre elles. Le procédé se poursuit alors à une étape 208 (bloc "T1 ON T2, T3 OFF").
L'étape 208 est identique à l'étape 202. Ainsi, à l'étape 204, si le potentiel Vdd est non nul, par exemple inférieur au seuil Vth mais non nul, et le potentiel Vbat est nul, la mise en œuvre de l'étape 208 permet de conserver un potentiel Vsw non nul.
Lorsque le circuit 3 met en œuvre l'étape 204, le circuit 3 est configuré pour conditionner la mise à l'état passant des transistors T2 et T3 et, de préférence, la mise à l'état bloqué du transistor T1, au fait que le potentiel Vbat est non nul. Dit autrement, le circuit 3 est configuré pour commander l'état passant des transistors T2 et T3, par exemple suite à la réception du premier état binaire du signal EN, uniquement si, en outre, le potentiel Vbat est non nul.
Selon une variante de réalisation, les étapes 204 et 208 peuvent être omises, l'étape 200 étant alors directement suivie de l'étape 208 lorsque le signal EN est à son premier état binaire lors de l'étape 200. Dans cette variante, le circuit 3 n'est pas configuré pour conditionner la mise à l'état passant des transistors T2 et T3 au fait que le potentiel Vbat est non nul.
De préférence, bien que cela ne soit pas représenté en , chacune des étapes 202, 206 et 208 est suivie de l'étape 200, de sorte que la mise en œuvre de ces étapes s'effectue de manière continue ou répétée.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape 210 (bloc "Vdd > 0 ?"). A l'étape 210, le circuit 3 vérifie si le potentiel Vdd est nul, par exemple en le comparant à la masse GND.
A l'étape 210, si le potentiel Vdd est nul (sortie N du bloc 210), le procédé se poursuit à une étape 212 (bloc "T3 ON"). Sinon (branche Y du bloc 210) l'étape 210 est de nouveau mise en œuvre.
A l'étape 212, le circuit 3 force la mise à l'état passant du transistor T3, par exemple en appliquant l'état bas du signal cmd3 sur la grille G3 du transistor 3. Ainsi, si le potentiel Vbat est suffisant, le transistor T3 est mis à l'état passant. Cela permet, lorsque les potentiels Vsw et Vdd sont nuls mais que le potentiel Vbat est non nul, d'augmenter le potentiel Vsw en couplant électriquement les bornes 200 et 202 via le transistor T3 passant et la diode Di2.
Bien que cela ne soit pas représenté en , de préférence, l'étape 212 est suivie de l'étape 210, de sorte que l'étape 210 est mise en œuvre de manière continue ou répétée.
De préférence, la mise à l'état passant du transistor T3 résultant de la mise en œuvre de l'étape 212 prévaut sur la mise à l'état bloqué du transistor T3 résultant de la mise en œuvre de l'étape 208, ou, dit autrement, est prioritaire sur la mise à l'état bloqué du transistor T3 résultant de la mise en œuvre de l'étape 208.
Dans une variante de réalisation, les étapes 210 et 212 sont omises. Dans une telle variante, le circuit 3 n'est pas configuré pour forcer une mise à l'état passant du transistor T3 lorsque le potentiel Vdd est nul.
On a décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 et 2 le cas où les valeurs maximales de tension grille-source que peuvent supporter les transistors T1, T2 et T3 sont supérieures aux valeurs maximales des potentiels Vbat et Vdd.
La représente schématiquement une vue en perspective d’un exemple d’ensemble d’assemblage comprenant le dispositif de transfert de la .
La représente schématiquement une vue en coupe du dispositif d’alimentation de la .
La décrit un mode de réalisation préférentiel dans lequel un véhicule électrifié 20, prévu pour mettre en œuvre le procédé de gestion d’une session de recharge électrique selon l’invention, est connecté à un système de supervision 100. On envisage toutefois que le véhicule ne soit pas obligatoirement connecté à un tel système pour la mise en œuvre du procédé. En effet, alternativement le procédé est opérable dans un mode entièrement embarqué et permet le paramétrage de la recharge ou la délivrance à l’utilisateur d’une information concernant le paramétrage du niveau de charge cible pour une charge électrique. Ce niveau de charge cible est optimal dans le sens où il est estimé de manière personnalisée, en fonction de l’usage qui est fait du véhicule et des habitudes de recharge de l’utilisateur.
Le système 100 comporte au moins une borne de recharge électrique 6 à partir d’un réseau d’alimentation électrique 21, de courant alternatif, un équipement de supervision distante 15 communiquant des données avec un véhicule connecté à travers un réseau étendu de communication sans fil 11, par exemple un réseau de téléphonie cellulaire de type « 3G », « 4G » ou « 5G ». Un tel réseau est adapté pour la communication de données entre équipements connectés distants avec une portée de plusieurs centaines de kilomètres et permet la transmission de données par protocole IP.
Le véhicule 20 est équipé d’un système de batterie de puissance comprenant une batterie électrique de haute tension 7, généralement de plusieurs centaines de volts, assurant la fourniture d’énergie électrique à une machine électrique de traction du véhicule 20 (non représentée en ). La batterie électrique 7 comprend des cellules électriques, par exemple de type Lithium-ion. Le système de batterie comprend également un calculateur 2 de gestion du système de batterie (désigné par l’acronyme BMS pour « Battery Management System » ou TBCU pour « Traction Battery Control Unit ») adapté pour superviser les paramètres spécifiques à la batterie 7 en coopération avec des capteurs de courant et tension, tels l’état de charge SOC (« State of Charge ») qui désigne le niveau d’état de charge de la batterie exprimé par un rapport entre la quantité d’énergie stockée à un instant donné et la quantité d’énergie maximum stockable à un instant donné, la tension de circuit ouvert OCV (« Open Circuit Voltage ») exprimée en Volt, le courant de charge exprimé en Ampère, l’état de santé SOH (« State of Health), qui désigne le paramètre de niveau de vieillissement de la batterie exprimant un rapport entre la quantité d’électricité maximum stockable à un instant donné et la quantité d’électricité maximum stockable à l’état neuf de la batterie. Les paramètres SOH et SOC sont des rapports exprimés en pourcentage.
Le calculateur 2 du BMS est configuré notamment pour commander l’arrêt de la recharge électrique sur borne lorsque l’état de charge atteint un niveau d’état de charge maximum cible SOCc. Ce niveau cible est classiquement configuré à une valeur entre 80% et 100% de la capacité de charge disponible. Dans le cadre de l’invention, le niveau SOCc est déterminé en fonction de la quantité d’énergie rechargée à chaque session de recharge. Il s’agit d’un niveau cible, appelé également niveau de limitation de la recharge.
Le véhicule 20 comprend en outre un dispositif de recharge 5 et une prise de courant 22 permettant de connecter le véhicule à une borne de recharge 6. Des connecteurs de commutation 23 assurent la déconnexion/connexion de la batterie 7 avec le circuit électrique de puissance du véhicule et avec le dispositif de recharge 5. Ce dernier a également pour fonction de gérer la communication entre les différentes bornes de recharge, de surveiller et contrôler la recharge électrique sur borne. Le dispositif de recharge 5 comporte également un convertisseur électrique de type alternatif/continu AC/DC et continu/continu DC/DC. Dans les situations de recharge sur borne, il réalise la conversion d’une tension alternative vers une tension continue AC/DC, notamment lors de recharge en mode 2 ou mode 3 dans lesquels il est nécessaire de convertir une tension alternative en 220V (de type monophasique ou triphasique) vers une tension continue compatible du système de batterie, jusqu’à 450V ou 1000V par exemple. En situation de roulage, une autre fonction est la conversion DC/DC entre la batterie et les systèmes embarqués du véhicule, par exemple le réseau de bord en 14V, la batterie basse tension et la machine électrique de traction du groupe motopropulseur. Selon le mode de recharge, le dispositif de recharge 5 pilote une consigne de recharge, par exemple une tension de charge et un courant de charge compatible de la batterie. Pour les modes 2 et 3, le dispositif de recharge réalise la conversion de tension AC/DC et pilote le courant de recharge pour respecter en permanence la consigne de recharge.
Dans le cadre des recharges dites rapides ou de mode 4, la tension de recharge est délivrée directement par la borne 6, c’est-à-dire sans modification de la tension par le convertisseur de tension. La tension délivrée par la borne 6 est de type continu, généralement supérieure à 300V, dans cet exemple comprise entre 400V et 500V, et est directement appliquée aux bornes de la batterie 7. Pour ce type de charge, le dispositif de recharge 5 délivre à la borne 6 la consigne de recharge calculée par le dispositif de contrôle 2 du système de batterie 7.
La borne de recharge électrique 6 peut être une prise conventionnelle domestique sur laquelle se branche le câble de recharge du véhicule, telle une prise électrique privée, ou être une borne de recharge personnelle, appartenant à l’utilisateur et disposée à son domicile ou à un stationnement privé. Dans ce cas d’exemple, la prise n’est pas prévue pour coopérer avec un système tiers opéré par un fournisseur de recharge électrique. Alternativement la borne de recharge 6 peut être une borne connectée à un système tiers opéré par un fournisseur de recharge supervisant un parc de bornes de recharge. La borne est alors adaptée pour transmettre des données à travers le système de supervision du fournisseur, notamment pour la gestion d’une session de recharge.
Pour communiquer avec le réseau étendu de communication 11, le véhicule 20 comporte en outre des moyens de communications sans fil 3, désigné également par les acronymes BTA (Boitier Télématique Automatique) et BSRF (Boitier de Servitude Radio Fréquence), comprenant notamment un dispositif à antenne, un boitier télématique, par exemple à carte SIM ( pour « Subscriber Identity Module »), permettant d’identifier et d’authentifier le véhicule auprès d’un fournisseur de service à travers le réseau de communication 11 afin d’autoriser la communication de données entre l’équipement de supervision distante 15 et le véhicule 20.
Le véhicule comporte en outre un calculateur principal 1, désigné également par le terme unité de commande principale, ou les acronymes VSM (Vehicule System Management), et VCU (Vehicule Control Unit) ayant pour fonction de centraliser les fonctions et les communications de données avec les calculateurs secondaires du véhicule, tels le calculateur 2 du BMS, le calculateur du dispositif de recharge 5, ou bien encore le boitier télématique 3. Le calculateur principal et les calculateurs secondaires coopèrent à travers un réseau de communication de donnée embarqué filaire 8, par exemple de type CAN. L’ensemble des calculateurs sont alimentés par des circuits d’alimentation (non représentés) pilotés par des commutateurs de puissance, ou relais électriques.
Selon ce mode de réalisation préférentiel, l’unité de commande principale 1 supervise la gestion énergétique du véhicule. En particulier, dans le cadre de l’invention, elle opère le procédé de gestion d’une session de recharge permettant de déterminer un niveau d’état de charge cible SOCc en fin de recharge en fonction de l’usage du véhicule et des habitudes de recharge, notamment les distances parcourues et la fréquence de recharge.
Le véhicule peut comprendre un calculateur secondaire 4 dédié à la fourniture de données de navigation et de média à bord du véhicule, couramment désigné par le terme calculateur « infotainment » ou infodivertissement. Il communique avec les autres calculateurs du véhicule à travers le réseau 8 CAN. Dans le cadre de l’invention, le calculateur 4 peut par exemple présenter au conducteur à travers une interface IHM (pour Interface Homme Machine) le niveau d’état de charge cible SOCc de limitation de la session de recharge, lequel étant calculé selon le procédé de gestion de l’invention. Classiquement, il coopère avec une unité de visualisation ou unité multimédia à bord du véhicule pour transmettre des données relatives à du média et de la navigation de bord. De cette manière, le conducteur a la possibilité de paramétrer lui-même le niveau de limitation de la recharge ou de modifier la valeur paramétrée automatiquement selon l’invention.
L’équipement de supervision distante 15 comprend un système logiciel 18 de supervision distante de véhicules connectés opérant un service de connectivité et de traitement de données d’un parc de véhicules connectés (souvent désigné par « Cloud Service », service en ligne ou service dans les nuages) adapté pour communiquer avec le véhicule 20 via le réseau de communication sans fil 11. A cet effet, il comprend en outre des moyens de communications sans fil (non représenté) permettant d’établir un canal de communication de données depuis et vers l’équipement de supervision. Le service de connectivité est par exemple opéré par le constructeur du véhicule électrifié 20. Le système logiciel 18 se base sur un ou plusieurs serveurs distants de l’équipement 15. Un serveur comprend un processeur et un dispositif de stockage de données et des dispositifs matériels conventionnels tels des interfaces réseau et autres modules logiciels d’interface. Le processeur comprend une ou plusieurs unités de traitement de données et des mémoires volatiles et non-volatiles pour l’exécution de programmes informatiques.
Le module logiciel 18 comprend un module de communication 16 adapté pour établir un canal de communication 13 de données 9 entre le véhicule 20 et l’équipement de supervision 15 à travers le réseau de communication sans fil 11. Les données communiquées 9 provenant du véhicule 20 contiennent par exemple le niveau d’état de charge cible optimal SOCc calculé selon le procédé de gestion de l’invention.
En outre, le module de communication 16 est adapté pour établir un canal de communication 10 de données entre un dispositif électronique personnel 12 d’un utilisateur 14 et l’équipement de supervision 15 à travers le réseau de communication sans fil 11, pour recevoir des requêtes utilisateur et transmettre des données directement à l’utilisateur 14, notamment le niveau d’état de charge cible optimal SOCc calculé selon le procédé de gestion de l’invention. Le dispositif personnel 12 est un téléphone portable, tablette, montre connectée ou ordinateur par exemple. Le dispositif personnel 12 est adapté pour opérer une application du constructeur du véhicule pour des services distants propriétaires du constructeur.
Enfin, le système 100 est prévu pour coopérer avec un système tiers 24 d’un fournisseur de service. L’équipement distant 15 et le système tiers 24 coopèrent en communication de données pour l’échange de données, notamment la valeur du SOCc et comprend un moyen d’enregistrement du SOCc à tout instant, ainsi qu’un système logiciel 25 adapté à opérer un service distant exploitant le niveau d’état de charge cible SOCc. Le système tiers 24 se base sur un ou plusieurs serveurs distants et bases de données. Un serveur comprend un processeur et un dispositif de stockage de données et des dispositifs matériels conventionnels tels des interfaces réseau et autres modules logiciels d’interface. Le processeur comprend une ou plusieurs unités de traitement de données et des mémoires volatiles et non-volatiles pour l’exécution de programmes informatiques.