FR2938715A1

FR2938715A1 - Alimentation electrique d'un ralentisseur electromagnetique dans un vehicule automobile

Info

Publication number: FR2938715A1
Application number: FR0857806A
Authority: FR
Inventors: Bruno Dessirier; Rafik Lounis
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2010-05-21
Anticipated expiration: 2028-11-17
Also published as: WO2010055237A1; FR2938715B1

Abstract

L'invention concerne l'alimentation d'un système de ralentisseur électromagnétique d'un véhicule automobile dans le cas où ce véhicule est équipé d'un système micro-hybride pouvant fonctionner en mode de freinage récupératif lors duquel l'énergie récupérée par une machine tournante réversible (1) dudit système micro-hybride est emmagasinée dans une unité auxiliaire de stockage d'énergie (4). Un tel système micro-hybride procure un réseau bi-tension présentant d'une part, une tension basse (Vb) d'alimentation d'une batterie (3) du véhicule et, d'autre part, aux bornes de ladite unité auxiliaire de stockage d'énergie, une tension flottante (Vb+X) supérieure à cette tension basse. Conformément à l'invention, la tension flottante (Vb+X) est utilisée pour alimenter le système de ralentisseur électromagnétique du véhicule susceptible de consommer pour son fonctionnement dynamique des courants élevés sur de brèves périodes de temps.

Description

ALIMENTATION ELECTRIQUE D'UN RALENTISSEUR ELECTROMAGNETIQUE DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE

La présente invention se rapporte au domaine automobile, et concerne l'alimentation de ralentisseurs électromagnétiques utilisés pour l'assistance au freinage dans des véhicules équipés de systèmes micro-hybrides à freinage récupératif. De manière connue, les systèmes micro-hybrides à freinage récupératif, par exemple à alterno-démarreur, permettent de réduire la io consommation en carburant et les émissions de CO2 . L'assistance au freinage apporté par un ralentisseur électromagnétique autorise notamment une optimisation du freinage, une moindre usure des plaquettes de frein, ainsi qu'un plus grand espacement des périodes de maintenance du système de freinage. is Le fonctionnement d'un ralentisseur électromagnétique génère de forts appels de courant sur de brèves périodes de temps. Ces appels de courant demandent de faibles temps de réponse de l'alimentation de manière à autoriser le fonctionnement dynamique du ralentisseur électromagnétique. 20 Le réseau d'alimentation électrique classique d'un véhicule automobile comporte usuellement deux sources de courant : la batterie (couramment une batterie au plomb), et l'alternateur. Or, ces sources sont, l'une comme l'autre, peu adaptées à l'alimentation avec de faibles temps de réponse d'équipements électriques pouvant, par ailleurs, générer de 25 forts appels de courant ou de tension. En effet, le temps de réponse d'un alternateur classique, de l'ordre d'une centaine de millisecondes, est trop élevé pour répondre à un tel besoin. La batterie au plomb est également mal adaptée à la fourniture 30 cyclique, avec de faibles temps de réponse, de pics de courant élevé, notamment en raison du fait que les cycles de décharge qui lui sont alors imposés contribuent à accélérer son vieillissement. D'autres types de batterie pourraient répondre à ce besoin, mais elles sont d'un coût trop élevé pour que l'on puisse envisager leur mise en place sur un véhicule automobile produit en grande série. Une conséquence de la mise en route du ralentisseur est généralement une chûte de tension importante sur le réseau électrique de bord du véhicule. Ce qui conduit à un sur-dimensionnement de l'architecture électrique, à savoir, de la batterie et de l'alternateur notamment. il est donc souhaitable de proposer des solutions nouvelles pour io palier aux problèmes évoqués ci-dessus, notamment pour les véhicules équipés de systèmes micro-hybrides à freinage récupératif. L'invention propose la combinaison dans un véhicule automobile d'un système micro-hybride et d'un système de ralentisseur électromagnétique du véhicule, le système micro-hybride pouvant 15 fonctionner en mode de freinage récupératif et comportant au moins une machine électrique tournante réversible, un convertisseur alternatif-continu, une unité auxiliaire de stockage d'énergie et un convertisseur continu-continu, le système micro-hybride étant apte à alimenter, notamment lors des phases de freinage récupératif du véhicule automobile 20 qu'il équipe, l'unité auxiliaire de stockage d'énergie de manière à générer, dans le véhicule, un réseau bi-tension présentant une tension basse d'alimentation d'une batterie du véhicule et, aux bornes de l'unité auxiliaire de stockage d'énergie, une tension flottante supérieure à cette tension basse. 25 Conformément à l'invention, le système de ralentisseur électromagnétique est alimenté avec de faibles temps de réponse par ladite tension flottante supérieure à la tension basse. Il est ainsi procurée une solution d'alimentation électrique pour le système de ralentisseur électromagnétique qui se substitue à celle 30 fournie classiquement par la batterie. Il en découle une meilleure optimisation de l'architecture électrique d'ensemble ainsi que de meilleures performances du système de ralentisseur électromagnétique en fonctionnement dynamique de celui-ci.

Selon une autre caractéristique, l'unité auxiliaire de stockage d'énergie comporte l'association de plusieurs cellules capacitives élémentaires de très grande capacité, également désignées par le terme de supercondensateurs . L'unité auxiliaire de stockage d'énergie et le convertisseur continu-continu réversible forment un "pack de puissance" du système micro-hybride. Selon encore une autre caractéristique, le système de ralentisseur électromagnétique comporte un circuit électronique de pilotage alimenté par ladite la tension flottante et fournissant une io alimentation spécifique destinée à des bobinages du système de ralentisseur électromagnétique. De préférence le circuit électronique de pilotage comporte un convertisseur continu-continu qui convertit la tension flottante en l'alimentation spécifique de niveau constant. L'énergie électrique récupérée au moyen de la machine 15 électrique tournante, par exemple lorsque le système micro-hybride fonctionne en mode de freinage récupératif, est stockée dans l'unité auxiliaire de stockage d'énergie. Le système micro-hybride à freinage récupératif procure un réseau bi-tension capable de fournir, d'une part, une tension continue flottante obtenue aux bornes de l'unité auxiliaire de 20 stockage d'énergie, et d'autre part, une tension continue basse aux bornes de la batterie au plomb. La tension continue flottante dite tension 14+X est supérieure à la tension aux bornes de ladite batterie au plomb qui alimente de manière classique le véhicule en énergie électrique. Les éléments capacitifs de l'unité auxiliaire de stockage 25 d'énergie autorisent la délivrance de courants élevés sur des périodes courtes, et rendent également possible la fourniture d'un courant avec un temps de réponse très bref, compatible avec l'alimentation d'un ralentisseur électromagnétique. L'invention trouve des applications particulièrement 30 intéressantes dans les véhicules utilitaires légers équipés de ralentisseurs électromagnétiques. Les véhicules utilitaires légers (véhicules de 3 à 7 tonnes) sont principalement utilisés dans des environnements urbains propices à l'utilisation des véhicules micro-hybrides avec des fonctionnalités de type arrêt-relance moteur et freinage récupératif.

Les essais réalisés en cycle urbain par l'entité inventive montrent que la consommation électrique et le profil de mission des ralentisseurs équipant habituellement les véhicules utilitaires légers, mais non exclusivement, sont particulièrement bien adaptés à une alimentation électrique fournie par un système à freinage récupératif. Ainsi, par exemple, un profil de mission type d'un ralentisseur pour un véhicule utilitaire léger équipé d'une motorisation Diesel de 3 litres met en évidence une consommation maximum de 80 Ampères sous 14 volts et des durées d'activation inférieures à 10 secondes. De plus, ce io profil met également en évidence une période libre avant activation du ralentisseur qui peut avantageusement être utilisée par le système pour effectuer une recharge des supercondensateurs en mode de freinage récupératif. L'invention sera maintenant plus précisément décrite au travers 15 d'un exemple préféré de réalisation et en référence à la figure 1 qui présente un schéma de principe d'un de ses modes de réalisation préférés. Cette figure présente schématiquement les différents éléments d'un système micro-hybride MH pouvant fonctionner en mode de freinage 20 récupératif. Le système micro-hybride MH comporte une machine électrique tournante réversible 1 couplée mécaniquement (couplage représenté schématiquement par un trait discontinu 100 sur la figure 1) au moteur thermique M du véhicule. La machine électrique tournante réversible 1, ou 25 alterno-démarreur, est reliée à un convertisseur alternatif-continu réversible 2 (liaisons 200). Lorsque la machine tournante 1 fonctionne en mode alternateur, le convertisseur 2 transforme les tensions triphasées qu'elle fournit en une tension continue redressée à partir de laquelle sont chargées des 30 supercondensateurs de l'unité auxiliaire de stockage d'énergie 4 et la batterie au plomb 3. Lorsque la machine tournante 1 fonctionne en mode démarreur, elle est alors alimentée par des tensions triphasées alternatives générées par le convertisseur alternatif-continu réversible 2 à partir de la tension continue présente aux bornes de l'unité auxiliaire de stockage d'énergie 4. Un convertisseur continu-continu réversible 5 permet, à partir de la tension continue redressée fournie par le convertisseur alternatif- s continu 2 lorsque la machine électrique tournante 1 fonctionne en mode alternateur, ainsi qu'à partir de la tension présente aux bornes de l'unité auxiliaire de stockage d'énergie 4, d'obtenir une tension continue Vb qui est utilisée pour charger la batterie 3 du véhicule. La tension Vb aux bornes de cette batterie est utilisée pour alimenter un certain nombre io d'équipements électriques de bord du véhicule. L'unité auxiliaire de stockage d'énergie 4 et le convertisseur continu-continu réversible 5 forment le pack de puissance P du système micro-hybride MH. Par ailleurs, l'énergie emmagasinée dans l'unité auxiliaire de 15 stockage d'énergie 4 peut être utilisée pour alimenter le réseau à tension continue flottante dit réseau de tension Vb+X. Cette tension continue flottante est supérieure à la tension de batterie Vb. Une unité électronique 6 assure, en liaison avec une unité électronique 7 de contrôle et de commande du fonctionnement du moteur, 20 la gestion de l'ensemble des éléments du système micro-hybride MH. Selon l'invention, la tension Vb+X est utilisée pour alimenter un système de ralentisseur électromagnétique RE du véhicule, le système RE comportant un circuit électronique de pilotage 8 et un ralentisseur électromagnétique 9. Pour son fonctionnement dynamique, le ralentisseur 25 électromagnétique 9 nécessite la fourniture, avec de faibles temps de réponse, de courants élevés sur des courtes périodes de temps. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, schématisé par la figure 1, la tension Vb+X alimente le ralentisseur électromagnétique 9 à travers le circuit électronique de pilotage 8 qui fournit à des bobinages 30 du ralentisseur 9 une ou des tensions d'alimentation spécifiques Vs dérivées de la tension Vb+X. Comme montré à la Fig.1, le circuit électronique de pilotage 8 comporte un convertisseur continu-continu (DC/DC) 80 qui reçoit la tension Vb+X de niveau variable et fournit en sortie les tensions Vs de niveau constant. Selon une forme de réalisation particulière, le convertisseur DC/DC est de type hacheur. Le circuit électronique de pilotage 8 comporte également un module de commande (non représenté) qui reçoit en entrée des signaux de commande SC en provenance par exemple d'une unité de contrôle électronique (non représentée) dédiée à la gestion de la fonction de freinage du véhicule. Comme montré également à la Fig.1, le circuit électronique de pilotage 8 peut également être relié à un bus de io communication, par exemple de type CAN, du véhicule. Le ralentisseur 9 est, de manière classique, monté sur un arbre de transmission mécanique 10 du véhicule et est fixé sur un bâti 11 du véhicule. Des signaux de commande et d'information SCI sont échangés entre le circuit 8 et le ralentisseur 9 de manière à permettre un 15 fonctionnement approprié de celui-ci. Les signaux SCI comportent des signaux de commande transmis par le circuit 8 au ralentisseur 9 et qui déterminent un couple de ralentissement appliqué par le ralentisseur 9 à l'arbre de transmission 10. Ces signaux de commande sont dérivés des signaux de commande SC 20 fournis en entrée au circuit 8 par l'unité de commande électronique dédiée au freinage indiquée ci-dessus. Les signaux SCI comportent des signaux de commande transmis par le circuit 8 au ralentisseur 9 et qui déterminent un couple de ralentissement appliqué par le ralentisseur 9 à l'arbre de transmission 10.

25 Ces signaux de commande sont dérivés des signaux de commande SC fournis en entrée au circuit 8 par l'unité de commande électronique dédiée au freinage indiquée ci-dessus. Les signaux SCI comportent des signaux de d'information d'état transmis par le ralentisseur 9 au circuit 8. Ces signaux transportent par 30 exemple des informations de température fournies par des capteurs de température équipant le ralentisseur 9. L'invention conduit ainsi à disposer d'une alimentation à faible temps de réponse qui est parfaitement adaptée à la fourniture de courants élevés sur de brèves périodes de temps destinés à une ralentisseur électromagnétique du véhicule. Une telle alimentation fonctionne grâce au mode de freinage récupératif, c'est-à-dire sans induire la nécessité d'implanter le moindre composant supplémentaire dans le véhicule équipé du système micro-hybride. Bien entendu, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation particuliers décrits ici et elle s'étend en particulier à tout moyen équivalent et toute combinaison techniquement opérante de tels moyens, la portée de l'invention n'étant définie que par les revendications io annexées.

Claims

REVENDICATIONS1. Combinaison dans un véhicule automobile d'un système micro-hybride et d'un système de ralentisseur électromagnétique (RE) du véhicule, ledit système micro-hybride pouvant fonctionner en mode de freinage récupératif et comportant au moins une machine électrique tournante réversible (1), un convertisseur alternatif-continu (2), une unité auxiliaire de stockage d'énergie (4) et un convertisseur continu-continu (5), ledit système micro-hybride étant apte à alimenter, io notamment lors des phases de freinage récupératif du véhicule automobile qu'il équipe, ladite unité auxiliaire de stockage d'énergie (4) de manière à générer, dans ledit véhicule, un réseau bi-tension présentant une tension basse (Vb) d'alimentation d'une batterie (3) dudit véhicule et, aux bornes de ladite unité auxiliaire de stockage d'énergie is (4), une tension flottante (Vb+X) supérieure à cette tension basse, caractérisé en ce que ledit système de ralentisseur électromagnétique (RE) est alimenté avec de faibles temps de réponse par ladite tension flottante (Vb+X).
2. Combinaison selon la revendication 1, caractérisée en ce 20 que l'unité auxiliaire de stockage d'énergie comporte l'association de plusieurs supercondensateurs.
3. Combinaison selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit système de ralentisseur électromagnétique (RE) comporte un circuit électronique de pilotage (8) et un ralentisseur électromagnétique 25 (9), ledit circuit électronique de pilotage (8) étant alimenté par ladite tension flottante (Vb+X) et fournissant une alimentation spécifique (Vs) destinée à des bobinages dudit ralentisseur électromagnétique (9).
4. Combinaison selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit circuit électronique de pilotage (8) comporte un convertisseur 30 continu-continu (80) qui convertit ladite tension flottante (Vb+X) en ladite alimentation spécifique (Vs) de niveau constant.