EP2220742A2 - Procede de gestion et systeme de stockage d'energie electrique - Google Patents

Procede de gestion et systeme de stockage d'energie electrique

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EP2220742A2
EP2220742A2 EP08863512A EP08863512A EP2220742A2 EP 2220742 A2 EP2220742 A2 EP 2220742A2 EP 08863512 A EP08863512 A EP 08863512A EP 08863512 A EP08863512 A EP 08863512A EP 2220742 A2 EP2220742 A2 EP 2220742A2
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EP
European Patent Office
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vehicle
energy
storage device
storage
state
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08863512A
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German (de)
English (en)
Inventor
Antoine Grivaux
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention is in the field of electric power supply of motor vehicles.
  • this invention is in the field of management of the storage of electrical energy in motor vehicles whose traction system uses at least the electrical energy.
  • These motor vehicles are, for example, electric type vehicles, or hybrid type vehicles.
  • electrochemical accumulator batteries offer low power, both in charge and discharge, and have a limited life. As a result, it is necessary to regularly change the entire battery, which represents relatively high maintenance and maintenance costs.
  • a coupled use of different electrical energy storage systems such as an electrochemical accumulator system coupled to a supercapacitor system.
  • a supercapacitor is a capacitor made in such a way that it makes it possible to obtain an intermediate power density and energy density between the batteries and the conventional electrolytic capacitors.
  • these supercapacitors have a greater electrical energy storage capacity than conventional capacitors, while allowing a return of this energy faster than a conventional battery.
  • the two storage systems are interconnected by simple conductors, and do not implement any method of distribution of electrical energy between the two systems.
  • the two systems are generally connected to each other in parallel, and the balancing of voltages, imposed by the laws of electricity, leads to natural energy exchanges, at any moment, between the systems. Consequently, the distribution of the electrical energy obtained is not always optimal with respect to the mode of operation of the vehicle, and therefore the energy requirements at each moment. Indeed, it may happen that the main power system is not fully recharged, while the vehicle is in an all-electric mode of operation, during which a large amount of electrical power is needed at the same time.
  • the global energy storage system therefore has average performance, particularly in terms of the availability of electrical energy, and therefore the response time of the system to a solicitation.
  • the invention aims to remedy, at least in part, these drawbacks by providing a method for managing the storage of electrical energy in at least two electrical storage devices. So more precisely, the invention aims to provide a method for effectively distributing the electrical energy between different storage devices, in particular according to the characteristics of these devices, as well as a mode of operation of the vehicle.
  • the invention relates to a method for managing the storage of electrical energy in a storage system comprising a first and a second storage device connected by a power converter device, the second device being intended to supply an electrical circuit of motor vehicle.
  • - parameters representative of an operating mode of the vehicle are determined, - a charging objective of the second device is determined, according to the operating mode of the vehicle, and
  • the energy converter is piloted so as to allow a transfer of energy from one of the devices to the other, so as to reach and maintain the state of charge of the second storage device at the level of the charging goal.
  • the method further comprises the step of determining, in addition to the parameters representative of a mode of operation of the vehicle, state parameters, representing the state of the storage devices, and driving the converter by providing a control signal dependent on these parameters.
  • the state parameters of a storage device are included in the group comprising: the electrical charge of a device, the voltage at the terminals of this device, the operating temperature of this device, and the values circulating electric currents in the conductors connecting the devices to the electrical converter, or connecting the second device to the circuit to be powered.
  • the circuit to be powered comprises the traction system of the vehicle and possibly, in some embodiments, any other secondary electrical circuit, in particular for the supply of various electrical and / or electronic devices, or consumers installed in the vehicle.
  • the traction system uses electrical energy, or on the contrary product.
  • the operating principle of a hybrid vehicle is such that, in certain driving phases, for example a high speed driving phase with few accelerations and decelerations, the traction system is powered by the engine. which produces electrical energy.
  • the possibility is provided during the deceleration phases of recovering the electrical energy produced by the heat engine for future use. In this case, it is necessary to be able to store this produced energy, if necessary, and it is therefore useful to keep the second storage device in a very light state, in order to allow recovery and storage of energy. a large amount of energy produced.
  • the parameters representative of the operating state of the vehicle may be of different types, depending on the embodiments: it may be motor parameters, for example the engine speed, - It may be electrical parameters, such as the operating mode of the vehicle electrical system, or the forecast of future energy demands, it may be vehicle parameters, resulting from the combination of two or more elements among : motor parameters, driving constraints, and user instructions; an example of a vehicle parameter is the speed of the vehicle.
  • the modes of operation of the vehicle are, in one embodiment, determined according to the driving conditions, for example an urban mode and an extra-urban mode. In another embodiment, they are determined according to the characteristics of the vehicle, for example all electric or hybrid.
  • the method comprises the step of determining, in addition to the parameters representative of a mode of operation of the vehicle, state parameters, representing the state of the storage devices, and of controlling the converter by providing a control signal dependent on these parameters.
  • the charging objective is determined so as to guarantee a margin of charge or discharge of the second storage device, compatible with the requirements of consumption or production of the electrical system of the vehicle.
  • the operating principle of a hybrid vehicle is such that, when the vehicle is in a rolling phase at high speed, and with small variations, typically a highway travel, the vehicle traction system produces electrical energy.
  • the possibility is provided of recovering the electrical energy produced by the heat engine for future use. Consequently, in such rolling situations, it is useful for the second storage device, connected to the traction system, not to be in a fully charged state, in order to be able to store the energy produced as it goes along. .
  • the charging objective is determined as follows:
  • the charging objective is set at approximately half of the maximum load of the second device, when the vehicle is in purely electric operation mode, the load objective is set at 100% of the maximum load of the second device, and
  • the charging objective is set to 0.
  • the load objective is set at a value between 45% and 55% of the maximum load.
  • the charging objective is set at a value of between 49% and 51%, typically at 50% of the maximum charge of the second storage device.
  • the power converter used during the implementation of a method according to the invention has a limited maximum power, which depends on the type of converter.
  • the second storage device it is possible for the second storage device to reach a load level of 100%, for example when the operating conditions of the vehicle are such that the electrical energy is produced too quickly or in too large a quantity.
  • the method comprises the following steps: the state of charge of the first and / or second storage device is determined, if this state is a state of full charge or total depletion, or a state very close to one of these states, it transmits an information message to one or more electronic computer (s) installed (s) in the vehicle.
  • an information message is transmitted to one or more electronic computer (s) installed in the vehicle, since the charge level of one of the storage devices is greater than 95% of its maximum load, or less than 5%.
  • the second storage device which is directly connected to the circuit to be powered, is in one of these extreme situations, it results in the unavailability of the entire storage system, both to provide information. electrical energy than to receive it. It is therefore necessary to inform all computers and other electronic devices of the vehicle that they can no longer use or supply electrical power for a certain period.
  • the first device the consequences are less troublesome for the operation of the vehicle, since this device is not used to feed directly to any body of the vehicle, but only to exchange energy with the second device, so as to optimally distribute the electrical energy between these two devices.
  • the invention also relates to an electrical energy storage system, intended to be installed in a motor vehicle.
  • This system is characterized in that it comprises: a first and a second device for storing electrical energy, - a power converter connecting the storage devices, and allowing energy transfers from one to the other ,
  • a module for monitoring the energy exchanges making it possible to determine a charging objective of the second storage device and to control the power converter according to this objective, via a control channel, and
  • the power converter In order to allow energy transfers, from the first device to the second or the second to the first, it is necessary that the power converter is reversible.
  • system further comprises a communication channel for connecting the supervision module to at least one computer installed on the vehicle, so as to receive information relating to the operating state of the vehicle.
  • the first storage device has a low power and a high energy
  • the second storage device has a large power and a low energy
  • the first storage device comprises a battery of electrochemical accumulators.
  • the second storage device comprises a battery of supercapacitors.
  • FIG. 1 shows a system according to the invention, allowing the implementation of a method according to the invention.
  • the system shown in Figure 1 comprises a first electrical energy storage device 1, capable of storing a large amount of electrical energy, and a second storage device 2, capable of exchanging a large electrical power.
  • the first storage device 1 is a battery of electrochemical accumulators
  • the second storage device 2 is a battery of supercapacitors.
  • a voltage converter 3 connected to the two storage devices 1 and 2, respectively via electrical conductors 5 and 6. This voltage converter makes it possible to perform electrical exchanges between the two devices 1 and 2, via the electrical conductors.
  • the second storage device 2 is connected, via conductors 4, to the electrical circuit 7 to be powered.
  • this electrical circuit comprises the traction system of an electric or hybrid vehicle and, optionally, any other secondary electrical circuit, in particular allowing the supply of various electronic devices installed in the vehicle.
  • the system further comprises a supervision module 8 for all the elements of the storage system.
  • This module comprises, in particular, a processor for receiving and processing a set of data corresponding to vehicle operating parameters, or parameters relating to the state of the storage devices 1 and 2.
  • the parameters relating to the state storage devices are measured by means of sensors located near or inside the storage devices 1 and 2; the measurements are transmitted to the supervision module 8 via information path channels 10 and 11.
  • the supervision module 8 controls the operation of the converter via a control channel 9.
  • This channel makes it possible to send the converter control signals indicating whether it should allow a transfer of energy of a device. from storage to storage and, if so, in what sense and to what extent this transfer is to be made.
  • the system is provided with a communication channel 12 and a connector 13, enabling the supervision module 8 to exchange information with other elements installed in the vehicle, notably computers controlling the electronic components of the on-board circuit.
  • Such a communication channel is, for example, particularly useful for informing the different computers of the state of full load or the state of total depletion of one of the storage devices.
  • this communication channel 12 enables the supervision module 8 to receive data representative of the state of the various electronic components of the vehicle, data which make it possible, in particular, to predict the upcoming loads in terms of the amount of electrical energy. .
  • the supervision module 8 thus makes it possible to implement a method for managing the storage of electrical energy comprising, in a particular embodiment, the following steps:
  • the supervision module 8 receives, via the channels 10 and 11, data relating to the storage devices 1 and 2, such as the electric charge, the electrical voltage or the internal temperature of these devices. , or data relating to the electrical conductors 4, 5 and 6, such as the value of the electric currents flowing in these conductors,
  • the supervision module 8 also receives, via the channel 12, data relating to the operating state of the electric system of the vehicle, such as the quantity of electrical energy available in the storage system, a mode of operation of the electrical system of the vehicle, or a prediction of the energy demands of the storage system, and
  • the supervision module 8 determines at any time a charging objective of the second storage device 2, and the electrical power to be exchanged between the storage devices 1 and 2 by means of the converter 3 , in order to control the maintenance of this objective, to guarantee at all times the availability of the control system. - From this determination, the supervision module transmits a control signal towards the converter 3, via the control channel 9.
  • the present invention is not limited to systems having only two electrical energy storage devices. It can also be applied to any energy storage system comprising several storage devices of different types.
  • the invention presented here thus makes it possible to provide a method and a system enabling active management of the power distribution between different energy storage devices installed in a vehicle.
  • Such a system allows relatively substantial energy savings compared to known storage devices of comparable cost since, due to the distribution of energy according to the operating mode of the vehicle, there is no loss of energy. energy, since all the energy produced during rolling phases is stored for later use.
  • this invention makes it possible to provide a storage device capable of supplying and accepting both a large amount of power and electrical energy.

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de gestion de stockage d'énergie électrique dans un système de stockage comportant un premier (1) et un second (2) dispositifs de stockage reliés par un dispositif (3) convertisseur d'énergie, le second dispositif (2) étant destiné à alimenter un circuit électrique de véhicule automobile, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - on détermine des paramètres représentatifs d'un mode de fonctionnement du véhicule, - on détermine un objectif de charge du second dispositif (2), en fonction du mode de fonctionnement du véhicule, et - on pilote le convertisseur d'énergie de manière à autoriser un transfert d'énergie de l'un des dispositifs vers l'autre, de manière à atteindre et à maintenir l'état de charge du second dispositif de stockage au niveau de l'objectif de charge. L'invention se rapporte également à un système de stockage d'énergie électrique comportant tous les moyens permettant de mettre en oevre ce procédé.

Description

PROCEDE DE GESTION ET SYSTEME DE STOCKAGE D'ENERGIE
ELECTRIQUE
La présente invention se situe dans le domaine de l'alimentation en énergie électrique de véhicules automobiles.
De manière plus précise, cette invention se situe dans le domaine de la gestion du stockage de l'énergie électrique dans les véhicules automobiles dont le système de traction emploie au moins l'énergie électrique.
Ces véhicules automobiles sont, par exemple, les véhicules de type électrique, ou les véhicules de type hybride.
On connaît, dans le domaine de la fourniture d'énergie électrique pour ce type de véhicule automobile, l'utilisation de batteries d'accumulateurs électrochimiques, permettant d'alimenter électriquement le système de traction, ainsi que d'autres organes électroniques installés dans le véhicule. Toutefois, ce type de batterie présente l'inconvénient majeur de fournir des performances médiocres en termes de capacité de puissance, de stockage, de longévité, et de coût.
En effet, les batteries d'accumulateurs électrochimiques offrent de faibles puissances, tant en charge qu'en décharge, et ont une durée de vie limitée. En conséquence, il est nécessaire de changer régulièrement l'ensemble de la batterie, ce qui représente des coûts d'entretien et de maintenance relativement importants. Afin de remédier à ces inconvénients, il a été envisagé une utilisation couplée de différents systèmes de stockage d'énergie électrique tels qu'un système d'accumulateurs électrochimiques couplé à un système de supercondensateurs. On rappelle ici qu'un supercondensateur est un condensateur réalisé de façon telle qu'il permette d'obtenir une densité de puissance et une densité d'énergie intermédiaires entre les batteries et les condensateurs électrolytiques classiques. Ainsi, ces supercondensateurs ont une capacité de stockage d'énergie électrique supérieure aux condensateurs classiques, tout en permettant une restitution de cette énergie plus rapidement qu'une batterie classique.
Ainsi, ces deux types de systèmes présentent des caractéristiques complémentaires, l'un permettant de fournir une puissance élevée mais une énergie faible, l'autre permettant de fournir une puissance faible mais une énergie élevée.
Généralement, les deux systèmes de stockage sont reliés entre eux par de simples conducteurs, et ne mettent en œuvre aucun procédé de répartition de l'énergie électrique entre les deux systèmes. Dans de telles installations couplées, les deux systèmes sont généralement connectés entre eux en parallèle, et l'équilibrage des tensions, imposé par les lois de l'électricité, conduit à des échanges d'énergie naturels, à tout instant, entre les systèmes. En conséquence, la répartition de l'énergie électrique obtenue n'est pas toujours optimale par rapport au mode de fonctionnement du véhicule, et donc aux besoins en énergie à chaque instant. En effet, il peut se produire que le système d'alimentation principal ne soit pas complètement rechargé, alors que le véhicule est dans un mode de fonctionnement tout électrique, au cours duquel une grande quantité d'énergie électrique est nécessaire en même temps. Le système global de stockage d'énergie présente donc des performances moyennes, notamment en termes de disponibilité de l'énergie électrique, et donc de temps de réponse du système à une sollicitation.
L'invention vise à remédier, au moins en partie, à ces inconvénients, en fournissant un procédé de gestion du stockage de l'énergie électrique dans au moins deux dispositifs de stockage électrique. De manière plus précise, l'invention vise à fournir un procédé permettant de répartir efficacement l'énergie électrique entre différents dispositifs de stockage, notamment en fonction des caractéristiques de ces dispositifs, ainsi que d'un mode de fonctionnement du véhicule.
Ainsi, l'invention concerne un procédé de gestion du stockage d'énergie électrique dans un système de stockage comportant un premier et un second dispositifs de stockage reliés par un dispositif convertisseur d'énergie, le second dispositif étant destiné à alimenter un circuit électrique de véhicule automobile.
Le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- on détermine des paramètres représentatifs d'un mode de fonctionnement du véhicule, - on détermine un objectif de charge du second dispositif, en fonction du mode de fonctionnement du véhicule, et
- on pilote le convertisseur d'énergie de manière à autoriser un transfert d'énergie de l'un des dispositifs vers l'autre, de manière à atteindre et à maintenir l'état de charge du second dispositif de stockage au niveau de l'objectif de charge.
Il est à noter que, dans l'ensemble de la description, les termes de « transfert d'énergie » et « échange d'énergie » ont la même signification.
Dans une réalisation avantageuse de l'invention, le procédé comprend, en outre, l'étape de déterminer, outre les paramètres représentatifs d'un mode de fonctionnement du véhicule, des paramètres d'état, représentant l'état des dispositifs de stockage, et de piloter le convertisseur en fournissant un signal de commande dépendant de ces paramètres.
Selon les réalisations, les paramètres d'état d'un dispositif de stockage sont compris dans le groupe comprenant : la charge électrique d'un dispositif, la tension électrique aux bornes de ce dispositif, la température de fonctionnement de ce dispositif, et les valeurs des courants électriques circulant dans les conducteurs reliant les dispositifs au convertisseur électrique, ou reliant le second dispositif au circuit à alimenter.
Le circuit à alimenter, quant à lui, comprend le système de traction du véhicule et éventuellement, dans certaines réalisations, tout autre circuit électrique secondaire, notamment permettant l'alimentation de différents organes électriques et/ou électroniques, ou consommateurs installés dans le véhicule.
Selon le mode de fonctionnement du véhicule, le système de traction utilise de l'énergie électrique, ou au contraire en produit. En effet, le principe de fonctionnement d'un véhicule hybride est tel que, dans certaines phases de roulage, par exemple une phase de roulage à vitesse élevée avec peu d'accélérations et de décélérations, le système de traction est alimenté par le moteur thermique, qui produit de l'énergie électrique. Dans le cadre de la mise en œuvre de l'invention dans un tel véhicule, on prévoit la possibilité, au cours des phases de décélération, de récupérer l'énergie électrique produite par le moteur thermique pour une utilisation future. Dans ce cas, il est nécessaire d'être en mesure de stocker cette énergie produite, le cas échéant, et il est donc utile de maintenir le second dispositif de stockage dans un état très peu chargé, afin de permettre une récupération et un stockage d'une grande quantité d'énergie produite.
En revanche, lorsqu'un véhicule hybride se trouve en mode de fonctionnement purement électrique, aucune énergie électrique n'est produite par le système de traction, et il n'est donc pas nécessaire de laisser de l'espace de stockage libre dans le second dispositif de stockage d'énergie.
Il apparaît donc que, lors des échanges d'énergie commandés entre les deux dispositifs de stockage, il est nécessaire de tenir compte du mode de fonctionnement du véhicule. Cette prise en compte est effectuée en fixant un objectif de charge du second dispositif qui dépende du mode de fonctionnement, comme précédemment mentionné.
Les paramètres représentatifs de l'état de fonctionnement du véhicule peuvent être de différents types, selon les réalisations : il peut s'agir de paramètres moteur, par exemple le régime moteur, - il peut s'agir de paramètres électriques, tels que le mode de fonctionnement du système électrique du véhicule, ou la prévision des sollicitations énergétiques à venir, il peut s'agir de paramètres véhicule, résultants de la combinaison de deux ou plusieurs éléments parmi : des paramètres moteur, des contraintes de roulage, et des consignes utilisateur ; un exemple de paramètre véhicule est la vitesse du véhicule.
Les modes de fonctionnement du véhicule sont, dans une réalisation, déterminés en fonction des conditions de roulage, par exemple un mode urbain et un mode extra urbain. Dans une autre réalisation, ils sont déterminés en fonction des caractéristiques du véhicule, par exemple tout électrique ou hybride.
Par ailleurs, dans une réalisation, le procédé comprend l'étape de déterminer, outre les paramètres représentatifs d'un mode de fonctionnement du véhicule, des paramètres d'état, représentant l'état des dispositifs de stockage, et de piloter le convertisseur en fournissant un signal de commande dépendant de ces paramètres.
L'objectif de charge est déterminé de manière à garantir une marge de charge ou de décharge du second dispositif de stockage, compatible avec les exigences de consommation ou de production du système électrique du véhicule. En effet, le principe de fonctionnement d'un véhicule hybride est tel que, lorsque le véhicule se trouve dans une phase de roulage à vitesse élevée, et avec de faibles variations, typiquement un trajet sur autoroute, le système de traction du véhicule produit de l'énergie électrique. Lors des phases de décélération, on prévoit la possibilité de récupérer l'énergie électrique produite par le moteur thermique pour une utilisation future. En conséquence, dans de telles situations de roulage, il est utile que le second dispositif de stockage, relié au système de traction, ne se trouve pas dans un état de pleine charge, afin de pouvoir stocker l'énergie produite au fur et à mesure. Ainsi, pour tenir compte de ces contraintes, dans une réalisation, l'objectif de charge est déterminé de la façon suivante :
- lorsque le véhicule fonctionne selon un mode urbain, au cours duquel les accélérations et décélérations sont fréquentes, l'objectif de charge est fixé à environ la moitié de la charge maximale du second dispositif, lorsque le véhicule est en mode de fonctionnement purement électrique, l'objectif de charge est fixé à 100% de la charge maximale du second dispositif, et
- lorsque le véhicule fonctionne selon un mode de fonctionnement extra urbain, au cours duquel la vitesse est relativement élevée et varie peu, l'objectif de charge est fixé à 0.
Dans une mise en œuvre avantageuse de l'invention, en mode urbain, l'objectif de charge est fixé à une valeur comprise entre 45% et 55% de la charge maximale.
Dans une mise en œuvre encore plus avantageuse, l'objectif de charge est fixé à une valeur comprise entre 49% et 51%, typiquement à 50% de la charge maximale du second dispositif de stockage.
Toutefois, le convertisseur de puissance utilisé lors de la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention a une puissance maximale limitée, qui dépend du type de convertisseur. Ainsi, dans certaines réalisations, il est possible que le second dispositif de stockage atteigne un niveau de charge de 0% alors que l'objectif de charge n'est pas fixé à cette valeur. Une telle situation se produit, notamment, lorsque le débit d'énergie électrique fournie au système de traction par le second dispositif de stockage est supérieur au débit que peut fournir le convertisseur.
De la même manière, il est possible que le second dispositif de stockage atteigne un niveau de charge de 100%, par exemple lorsque les conditions de fonctionnement du véhicule sont telles que l'énergie électrique est produite trop rapidement ou en trop grande quantité.
Une telle situation, de pleine charge ou de déplétion totale, peut également se présenter pour le premier dispositif de stockage. Dans tous les cas, ces situations extrêmes nécessitent une adaptation du mode de fonctionnement du véhicule, afin d'éviter un mauvais fonctionnement ou une panne.
A cet effet, dans une réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes : - on détermine l'état de charge du premier et/ou second dispositif de stockage, - si cet état est un état de pleine charge ou de déplétion totale, ou un état très proche de l'un de ces états, on transmet un message d'information à un ou plusieurs calculateur(s) électronique(s) installé(s) dans le véhicule.
Ainsi, dans une configuration, on transmet un message d'information à un ou plusieurs calculateur(s) électronique(s) installé(s) dans le véhicule, dès lors que le niveau de charge d'un des dispositifs de stockage est supérieur à 95% de sa charge maximale, ou inférieure à 5%.
Les conséquences d'un état de pleine charge ou de déplétion totale sont quelque peu différentes, selon qu'il s'agisse d'un état du premier ou du second dispositif de stockage.
En effet, si le second dispositif de stockage, qui est directement relié au circuit à alimenter, se trouve dans l'une de ces situations extrêmes, il s'ensuit une indisponibilité de l'ensemble du système de stockage, tant pour fournir de l'énergie électrique que pour en recevoir. Il est donc nécessaire d'informer l'ensemble des calculateurs et autres organes électroniques du véhicule qu'ils ne peuvent plus utiliser ou fournir d'énergie électrique pendant une certaine période. En revanche, s'il s'agit du premier dispositif, les conséquences sont moins gênantes pour le fonctionnement du véhicule, puisque ce dispositif n'est pas utilisé pour alimenter directement un quelconque organe du véhicule, mais uniquement pour échanger de l'énergie avec le second dispositif, de manière à répartir de manière optimale l'énergie électrique entre ces deux dispositifs. Dans ce cas, il est toutefois nécessaire d'informer les différents calculateurs du véhicule de cette situation, afin d'éviter tout fonctionnement qui pourrait avoir pour conséquence une augmentation de la demande ou de la production et ainsi conduire à une situation de pleine charge ou de déplétion totale du second dispositif. L'invention concerne également un système de stockage d'énergie électrique, destiné à être installé dans un véhicule automobile. Ce système est caractérisé en ce qu'il comprend : un premier et un second dispositif de stockage d'énergie électrique, - un convertisseur de puissance reliant les dispositifs de stockage, et permettant des transferts d'énergie de l'un à l'autre,
- un module de supervision des échanges d'énergie, permettant de déterminer un objectif de charge du second dispositif de stockage et de piloter le convertisseur de puissance en fonction de cet objectif, par l'intermédiaire d'un canal de commande, et
- des canaux de cheminement d'information, permettant de relier le module de supervision aux deux dispositifs de stockage.
Afin de permettre des transferts d'énergie, du premier dispositif vers le second ou du second vers le premier, il est nécessaire que le convertisseur de puissance soit réversible.
Dans une réalisation, le système comprend en outre un canal de communication permettant de relier le module de supervision à au moins un calculateur installé sur le véhicule, de manière à pouvoir recevoir des informations relatives à l'état de fonctionnement du véhicule.
Dans une réalisation, le premier dispositif de stockage dispose d'une puissance faible et d'une énergie importante, et le second dispositif de stockage dispose d'une puissance importante et d'une énergie faible.
Dans une réalisation, le premier dispositif de stockage comprend une batterie d'accumulateurs électrochimiques.
Dans une réalisation, le second dispositif de stockage comprend une batterie de supercondensateurs.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation particuliers, cette description étant effectuée à titre non limitatif à l'aide de la figure 1 , qui montre un système conforme à l'invention, permettant la mise en œuvre d'un procédé conforme à l'invention. Le système montré sur la figure 1 comprend un premier dispositif de stockage d'énergie électrique 1 , capable d'emmagasiner une quantité importante d'énergie électrique, ainsi qu'un second dispositif de stockage 2, capable d'échanger une puissance électrique importante. Dans une configuration préférentielle, le premier dispositif de stockage 1 est une batterie d'accumulateurs électrochimiques, et le second dispositif de stockage 2 est une batterie de supercondensateurs.
Entre ces deux dispositifs de stockage est installé un convertisseur de tension électrique 3, connecté aux deux dispositifs de stockage 1 et 2, respectivement par l'intermédiaire de conducteurs électriques 5 et 6. Ce convertisseur de tension permet de réaliser des échanges électriques entre les deux dispositifs 1 et 2, via les conducteurs électriques.
Le second dispositif de stockage 2 est relié, par l'intermédiaire de conducteurs 4, au circuit électrique 7 à alimenter. Ainsi que mentionné précédemment, ce circuit électrique comprend le système de traction d'un véhicule électrique ou hybride et, éventuellement, tout autre circuit électrique secondaire, notamment permettant l'alimentation de différents organes électroniques installés dans le véhicule.
Le système comprend, en outre, un module de supervision 8 de l'ensemble des éléments du système de stockage. Ce module comprend, notamment, un processeur permettant de recevoir et de traiter un ensemble de données correspondant à des paramètres de fonctionnement du véhicule, ou des paramètres relatifs à l'état des dispositifs de stockage 1 et 2. Les paramètres relatifs à l'état des dispositifs de stockage sont mesurés à l'aide de capteurs implantés à proximité ou à l'intérieur des dispositifs de stockage 1 et 2 ; les mesures sont transmises au module de supervision 8 via des canaux de cheminement d'information 10 et 11.
Le module de supervision 8 pilote le fonctionnement du convertisseur par l'intermédiaire d'un canal de commande 9. Ce canal permet d'envoyer au convertisseur des signaux de commande lui indiquant s'il doit autoriser un transfert d'énergie d'un dispositif de stockage à l'autre et, si oui, dans quel sens et dans quelle mesure ce transfert doit être effectué. En outre, dans certaines configurations, le système est muni d'un canal de communication 12 et d'un connecteur 13, permettant au module de supervision 8 d'échanger des informations avec d'autres éléments installés dans le véhicule, notamment des calculateurs pilotant les organes électroniques du circuit de bord.
Un tel canal de communication est, par exemple, particulièrement utile pour informer les différents calculateurs de l'état de pleine charge ou de l'état de déplétion totale d'un des dispositifs de stockage.
Par ailleurs, ce canal de communication 12 permet au module de supervision 8 de recevoir des données représentatives de l'état des différents organes électroniques du véhicule, données qui permettent, notamment, de prévoir les sollicitations à venir en termes de quantité d'énergie électrique.
Le module de supervision 8 permet ainsi la mise en œuvre d'un procédé de gestion du stockage de l'énergie électrique comportant, dans une réalisation particulière, les étapes suivantes :
- dans un premier temps, le module de supervision 8 reçoit, par l'intermédiaire des canaux 10 et 11 , des données relatives aux dispositifs de stockage 1 et 2, telles que la charge électrique, la tension électrique ou la température interne de ces dispositifs, ou des données relatives aux conducteurs électriques 4, 5 et 6, telles que la valeur des courants électriques circulant dans ces conducteurs,
- le module de supervision 8 reçoit également, par le biais du canal 12, des données concernant l'état de fonctionnement du système électrique du véhicule, telles que la quantité d'énergie électrique disponible dans le système de stockage, un mode de fonctionnement du système électrique du véhicule, ou encore une prévision des sollicitations énergétiques du système de stockage, et
- en fonction de l'ensemble de ces paramètres, le module de supervision 8 détermine à tout instant un objectif de charge du second dispositif 2 de stockage, et la puissance électrique à échanger entre les dispositifs de stockage 1 et 2 au moyen du convertisseur 3, afin de contrôler le maintien de cet objectif, pour garantir à tout instant la disponibilité du système de commande. - A partir de cette détermination, le module de supervision émet un signal de commande en direction du convertisseur 3, par l'intermédiaire du canal de commande 9.
De par l'emploi d'un ou plusieurs des éléments précédemment décrits, il est ainsi possible de fournir un procédé de gestion du stockage de l'énergie électrique tel que le second dispositif de stockage, directement relié au circuit du véhicule, ne soit jamais entièrement chargé. Une telle situation permet au second dispositif 2 de stockage d'accepter, via les connecteurs 7, une quantité d'énergie produite par la chaîne de traction, par exemple lors d'une décélération du véhicule. En outre, le maintien dans un état de charge non vide permet d'assurer en permanence la possibilité, pour le second dispositif 2, de fournir de l'énergie électrique au circuit à alimenter, par exemple lors d'une accélération du véhicule au cours de laquelle le système de traction requiert l'apport d'une grande quantité d'énergie sur une courte période.
La présente invention n'est pas limitée aux systèmes disposant uniquement de deux dispositifs de stockage d'énergie électrique. Elle peut également être appliquée à tout système de stockage d'énergie comprenant plusieurs dispositifs de stockage de différents types.
L'invention ici présentée permet ainsi de fournir un procédé et un système permettant une gestion active de la répartition de puissance entre différents dispositifs de stockage d'énergie installé dans un véhicule. Un tel système permet des économies d'énergie relativement conséquentes par rapport aux dispositifs de stockage connus de coût comparable puisque, du fait de la répartition de l'énergie en fonction du mode de fonctionnement du véhicule, il n'y a aucune perte d'énergie, puisque toute l'énergie produite lors de phases de roulage est stockée en vue d'une utilisation ultérieure.
En outre, de par les caractéristiques complémentaires des différents dispositifs de stockage, cette invention permet de fournir un dispositif de stockage capable de fournir et d'accepter à la fois une puissance et une énergie électrique importantes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion de stockage d'énergie électrique dans un système de stockage comportant un premier (1 ) et un second (2) dispositifs de stockage reliés par un dispositif (3) convertisseur d'énergie, le second dispositif
(2) étant destiné à alimenter un circuit électrique (7) de véhicule automobile, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- on détermine des paramètres représentatifs d'un mode de fonctionnement du véhicule,
- on détermine un objectif de charge du second dispositif (2), en fonction du mode de fonctionnement du véhicule, et - on pilote le convertisseur d'énergie de manière à autoriser un transfert d'énergie de l'un des dispositifs vers l'autre, de manière à atteindre et à maintenir l'état de charge du second dispositif de stockage au niveau de l'objectif de charge.
2. Procédé selon la revendication 1 , comprenant l'étape de déterminer, outre les paramètres représentatifs d'un mode de fonctionnement du véhicule, des paramètres d'état, représentant l'état des dispositifs de stockage (1 , 2), et de piloter le convertisseur (3) en fournissant un signal de commande dépendant de ces paramètres.
3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel :
- lorsque le véhicule fonctionne selon un mode urbain, au cours desquels les accélérations et décélérations sont fréquentes, l'objectif de charge est fixé à environ la moitié de la charge maximale du second dispositif, - lorsque le véhicule est un véhicule hybride en fonctionnement purement électrique, l'objectif de charge est fixé à 100% de la charge maximale du premier dispositif, et
- lorsque le véhicule fonctionne selon un mode de fonctionnement extra urbain, au cours duquel la vitesse est relativement élevée et varie peu, l'objectif de charge est fixé à 0.
4. Procédé selon la revendication 3, comprenant en outre les étapes suivantes : - on détermine l'état de charge du premier (1 ) et/ou second (2) dispositif(s) de stockage,
- si cet état est un état de pleine charge ou de déplétion totale, on transmet un message d'information à tous les calculateurs électroniques installés dans le véhicule.
5. Système de stockage d'énergie électrique, destiné à être installé dans un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un premier (1) et un second (2) dispositif de stockage d'énergie électrique,
- un convertisseur (3) de puissance reliant les dispositifs de stockage (1 ,2), et permettant des transferts d'énergie de l'un à l'autre,
- un module (8) de supervision des échanges d'énergie, permettant de déterminer un objectif de charge du second dispositif de stockage et de piloter le convertisseur (3) de puissance en fonction de cet objectif, par l'intermédiaire d'un canal de commande (9), et
- des canaux de cheminement d'information (10, 11 ), permettant de relier le module de supervision (8) aux deux dispositifs de stockage,
6. Système selon la revendication 5, comprenant en outre un canal de communication (12) permettant de relier le module de supervision (8) à au moins un calculateur installé sur le véhicule, de manière à pouvoir recevoir des informations relatives à l'état de fonctionnement du véhicule.
7. Système selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le premier dispositif (1 ) de stockage dispose d'une puissance faible et d'une énergie importante, et le second dispositif (2) de stockage dispose d'une puissance importante et d'une énergie faible.
8. Système selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel le premier dispositif (1) de stockage comprend une batterie d'accumulateurs électrochimiques.
9. Système selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel le second dispositif (2) de stockage comprend une batterie de supercondensateurs.
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