EP2094524A2 - Procede de gestion des flux energetiques dans un dispositif d'alimentation electrique - Google Patents

Procede de gestion des flux energetiques dans un dispositif d'alimentation electrique

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Publication number
EP2094524A2
EP2094524A2 EP07871899A EP07871899A EP2094524A2 EP 2094524 A2 EP2094524 A2 EP 2094524A2 EP 07871899 A EP07871899 A EP 07871899A EP 07871899 A EP07871899 A EP 07871899A EP 2094524 A2 EP2094524 A2 EP 2094524A2
Authority
EP
European Patent Office
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main
state
energy
power
charge
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07871899A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Guillaume Cherouvrier
Eric Prada
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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
Publication of EP2094524A2 publication Critical patent/EP2094524A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices

Definitions

  • the present invention relates to the management of a power supply device, in particular intended to be installed in a vehicle.
  • the power devices In systems requiring a power supply capable of providing significant electrical powers and energies, particularly motor vehicles, the power devices generally include one or more types of energy storage devices. These storage devices are, for example, electrochemical batteries or supercapacitors.
  • the main device When several storage elements are present, it is known to use one of these elements, called the main device, to effectively provide the energy necessary for the operation of the system to be powered.
  • the secondary element (s) are used to load or unload the main device, in order to enable it to provide optimal power to the system.
  • the main device is not sufficiently sized to be able to supply all the energy required by the system. Furthermore, it has also been found that, in order to obtain optimal operation of an electrical power supply system, it was necessary for the energy exchanges taking place between the different storage devices to be adapted according to the state of charge of the power supply. main device.
  • the invention thus proposes a method for managing energy flows in a power supply device comprising at least one main energy storage device and a secondary storage device, making it possible to improve the optimization of the operation of such a device. power system, in terms of flexibility and performance.
  • the method comprising the following steps:
  • the main energy storage device is generally a device called "power”, that is to say a device with the ability to provide or store a large power over a very short time.
  • the secondary device meanwhile, is usually a device called “energy”; it can therefore be used to provide energy for a longer period.
  • These devices are, for example, in the form of an electrochemical battery of Lead oxide-Sulfuric acid, Nickel-Hydride or Lithium-ion type.
  • electrochemical torque batteries There are two types of electrochemical torque batteries: "power” type batteries, which can, for example, be used for the main storage device, and “energy” type batteries, usable for the secondary device. The difference between these two types lies in the amount of active ingredient contained in these batteries. Indeed, the more a battery contains active material, the more it is able to provide or store energy but, in return, it is even more cumbersome.
  • energy type batteries which contain a large amount of active material, can provide an energy of about 40 to 100 amperes per hour.
  • Power type batteries are less bulky and have a capacity of the order of a few amperes only. On the other hand, they allow to provide a strong power during a very short time.
  • the power supply device is intended to be installed in the or near the system that it supplies, for example a vehicle.
  • the management method described here can be part of a global energy supply method of a system, in particular a hybrid motor vehicle.
  • This method is implemented in a power supply device comprising two separate storage devices.
  • the purpose of this method is to use mainly that of the two storage devices having the largest specific power, and to use the second device to maintain the first device in working condition and, optionally, to provide or store a portion of the energy required by the system powered by this power device.
  • This objective can be achieved by implementing different utilization strategies that depend in particular on the characteristics of the two storage devices.
  • a first strategy is, in the case where the dimensioning of the main device allows to respond to any power demand from the powered system, to let this main device supply or store all the requested current.
  • the secondary device is used only to maintain the main device in a state to supply and store, at any moment, the maximum current that its capacity allows.
  • the power demand is distributed in such a way that only the main storage device is requested to respond to this request.
  • the secondary device is used to supply or store a portion of the requested power.
  • the distribution is performed by setting a power limitation threshold provided by the main device, the secondary device providing a power amount corresponding to the difference between this limitation threshold and the requested amount.
  • this threshold is, for example fixed according to at least one parameter included in the group comprising the size of the main and secondary storage devices, the state of charge of the secondary device, parameters representative of the state of the devices. elements forming the storage devices, and the operating state of the system powered by the supply device.
  • the parameters representative of the state of the elements forming the storage devices are, for example, the state of wear of these elements, or their temperature.
  • the operating state of the system corresponds, for example, to vehicle life phases such as a rolling phase with a gear ratio. constant speed, a gearshift phase, or a stopping phase.
  • This operating state can also take into account the vehicle power supply mode, for example for a hybrid vehicle that can operate either in pure electric mode, or in thermal mode, or both.
  • this measurement is performed by determining the percentage of energy stored in this device relative to the maximum amount that can be stored.
  • this determination is, in particular, performed by measuring the voltage across this supercapacity.
  • the method comprises the step of determining, from the measurement of the state of charge and of a predetermined variation law, the exchange of energy to be controlled between the main device and the secondary device.
  • variation laws are established, for example, from tests carried out beforehand on different storage elements, according to at least one parameter included in the group comprising: the size of the main and secondary storage devices, the state charging the secondary device, parameters representative of the state of the elements forming the storage devices, and the operating state of the system powered by the supply device.
  • the method is such that when the state of the main device is less than a predetermined value, an energy exchange is controlled corresponding to a load of the main device and a discharge of the secondary device.
  • the invention also relates to a device for implementing the method defined above.
  • This device comprises: a main energy storage device, a secondary energy storage device, means for measuring the state of charge of a storage device, and means for controlling and distributing the flows. energy.
  • control and distribution means take for example the form of a microprocessor.
  • the variation laws used to determine the exchanges of energy to be controlled are recorded in a memory connected to the microprocessor.
  • control and distribution means are in the form of an electrical coupling member.
  • the main storage device and the secondary storage device are separate and are included in the group comprising: a "power" type electrochemical battery, an "energy” type electrochemical battery, and a supercapacity.
  • FIGS. 1a and 1b show examples of architecture of a power supply device according to the invention
  • FIGS. 2a, 2b and 2c represent the consequence of the implementation of a clipping on the power signals seen by a device according to the invention
  • FIGS. 3a, 3b, 3c, 3d, and 3e represent variation laws that can be used to determine the exchanges of energy to be controlled during a process according to the invention.
  • FIGS 1a and 1b show power supply device architectures comprising a main storage device 10a (resp.lOb) and a secondary storage device 12a (respectively 12b). These devices, main and secondary, are coupled by an electric coupling member 14a (respectively 14b).
  • This coupling member 14a (or 14b) is, for example constituted by a switching member, or a DC / DC converter (DC / DC), or a combination of several DC / DC converters.
  • DC current (DC / DC).
  • the coupling member is used to couple the main and secondary device, but also to distribute the power demand between these two devices, in particular according to the dimensioning of the devices.
  • This device is also used, in some embodiments, to control the energy exchanges between the main device and the secondary device.
  • main storage devices 10a (respectively 10b) and secondary storage devices 12a (respectively 12b) are distinct and each comprised in the group comprising: a "power" type electrochemical battery, an electrochemical battery of "energy” type, and a supercapacity.
  • the embodiment illustrated in Figure la is advantageously used to implement the first feeding strategy described above. Indeed, in this first strategy, the main storage device is allowed to respond to any power demand.
  • FIG. 1a it appears that the coupling member 14a is placed in such a way that the main storage device 10a is permanently connected to the system to be powered, the member 14a being used solely to manage the contributions of the device secondary 12a.
  • FIG. 2a represents the evolution of the power demand received by a device according to the invention, during a cycle of operation.
  • This solicitation corresponds, for example, to the energy requirements of a motor vehicle, and the variations in the load are therefore representative of the different phases of vehicle life (rolling phase at constant speed ratio, shifting phase gear ratio , and stop phase).
  • the sizing of the main device sometimes requires that the power demand be limited to destination of this device.
  • a limitation threshold is, for example, determined beforehand according to the characteristics of the device, and entered in a memory of a microprocessor used to implement the method.
  • a quantity of energy less than or equal to the limitation threshold will be provided by the main device, and the missing amount will, if necessary, be provided by the secondary device.
  • the limitation threshold is set to 10000 W in absolute value.
  • the power demand is distributed in such a way that the main storage device responds to a load corresponding to that shown in FIG. 1b, ie a load that remains lower, in absolute value, than the limit threshold of 10000 W.
  • graph 2a it can be seen, for example, in points 20a and 22a, that the overall load of the powered system exceeds this absolute value of 10,000 W (between a minimum threshold of 5000 W and a maximum threshold of 5000 W).
  • the main device supplies or stores the maximum quantity, namely 10,000 W. in absolute value (20b and 22b, Fig.
  • the main device can supply or store all the energy required, and in this case the secondary device provides only a very small quantity, or even a zero quantity. , energy.
  • the points 30 and 32 shown in the graphs 3a to 3d respectively define optimum operating zones of the supply device.
  • Graph 3 illustrates a case in which the optimal operating area is reduced to a point 33.
  • the main device must be able to respond to a request from the powered system, and for this it is useful that it is at a state of charge corresponding preferably, but not necessarily, to a half-load to be able to supply or store energy.
  • the upper half-planes defined by a state of charge of the main device greater than 50%, correspond to a discharge of the main storage in the direction of the secondary device which is then loaded.
  • the lower half-planes correspond to a discharge of the secondary device towards the main device which then charges.
  • the values 34 and 36 represent the maximum values accepted in charge and in discharge by the energy storage devices.
  • the values 34 and 36, as well as the positions of the points 30 and 32 may be, in some embodiments, variable as a function of parameters representing the technical characteristics of the storage devices.
  • FIG. 3e represents the particular case of a law of variation in which the optimum operating zone of the system is reduced to a point 33.
  • the state of charge of the main storage device is measured and, from this measurement and a law of variation, for example such that the one of those shown in FIGS. 3a to 3e, the energy exchanges that must be made between the main device and the secondary device are determined.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

L invention se rapporte à un procédé de gestion des flux énergétiques dans un dispositif d alimentation électrique comprenant au moins un dispositif de stockage d énergie principal et un dispositif de stockage secondaire, le procédé comprenant les étapes suivantes: -on répartit, lorsque le dispositif d alimentation électrique reçoit une sollicitation en puissance électrique, la demande en puissance entre le dispositif principal et le dispositif secondaire, -on mesure l état de charge (35) du dispositif de stockage principal, -à partir de cette mesure, on commande un échange d énergie électrique entre le stockeur d énergie principal et le stockeur d énergie secondaire.

Description

PROCEDE DE GESTION DES FLUX DANS UN DISPOSITIF
D'ALIMENTATION ELECTRIQUE
La présente invention concerne la gestion d'un dispositif d'alimentation électrique, notamment destiné à être installé dans un véhicule.
Dans les systèmes nécessitant une alimentation électrique capable de fournir des puissances et énergies électriques importantes, notamment les véhicules automobiles, les dispositifs d'alimentation comprennent généralement un ou plusieurs types de stockeurs d'énergie. Ces stockeurs sont, par exemple, des batteries électrochimiques ou des supercapacités.
Lorsque plusieurs éléments de stockage sont présents, il est connu d'utiliser l'un des ces éléments, appelé dispositif principal, pour fournir effectivement l'énergie nécessaire au fonctionnement du système à alimenter. Dans ce cas, le ou les élément (s) secondaires sont utilisés pour charger ou décharger le dispositif principal, afin de lui permettre d'assurer une alimentation optimale du système.
Toutefois, il a été constaté que, dans certains cas, le dispositif principal n'est pas suffisamment dimensionné pour pouvoir fournir toute l'énergie requise par le système. Par ailleurs, il a également été constaté que, pour obtenir un fonctionnement optimal d'un système d'alimentation électrique, il était nécessaire que les échanges d'énergie ayant lieu entre les différents dispositifs de stockage soient adaptés selon l'état de charge du dispositif principal.
L' invention propose ainsi un procédé de gestion des flux énergétiques dans un dispositif d'alimentation électrique comprenant au moins un dispositif de stockage d'énergie principal et un dispositif de stockage secondaire, permettant d'améliorer l'optimisation du fonctionnement d'un tel système d'alimentation, en terme de flexibilité et de performances. Le procédé comprenant les étapes suivantes :
Une étape au cours de laquelle on répartit, lorsque le dispositif d'alimentation électrique reçoit une sollicitation en puissance électrique, de la demande en puissance entre le dispositif principal et le dispositif secondaire, une étape au cours de laquelle on mesure l'état de charge du dispositif de stockage principal, et
, une étape au cours de laquelle on commande, à partir de cette mesure, d'un échange d'énergie électrique entre le stockeur d'énergie principal et le stockeur d'énergie secondaire.
Le dispositif de stockage d'énergie principal est généralement un dispositif dit « de puissance », c'est-à-dire un dispositif ayant la capacité de fournir ou d'emmagasiner une grande puissance sur un temps très court. Le dispositif secondaire, quant à lui, est généralement un dispositif dit « d'énergie » ; il peut donc être utilisé pour fournir de l'énergie pendant une plus longue durée.
Toutes les caractéristiques et modes de réalisation présentés par la suite seront préférentiellement mis en œuvre en utilisant un dispositif de puissance et un dispositif d'énergie ainsi que définis ci-dessus. Dans toute la suite de la description, le terme « stockeur » sera équivalent au terme « dispositif de stockage ».
Ces dispositifs sont, par exemple, sous la forme d'une batterie électrochimique de type Oxyde de Plomb-Acide sulfurique, Nickel-Hydrure ou encore Lithium-ion.
Il existe deux types de batteries à couple électrochimique : les batteries de type « puissance », qui peuvent, par exemple, être utilisées pour le dispositif de stockage principal, et les batteries de type « énergie », utilisables pour le dispositif secondaire. La différence entre ces deux types réside dans la quantité de matière active contenue dans ces batteries. En effet, plus une batterie contient de matière active, plus elle est à même de fournir ou d'emmagasiner de l'énergie mais, en contrepartie, elle est d' autant plus encombrante .
Ainsi, les batteries de type « énergie », qui contiennent une grande quantité de matière active, peuvent fournir une énergie de l'ordre de 40 à 100 ampères par heure. Les batteries de type « puissance », quant à elles, sont moins encombrantes et ont une capacité de l'ordre de quelques ampères seulement. En revanche, elles permettent de fournir une forte puissance pendant un temps très court.
Le dispositif d'alimentation électrique est destiné à être installé dans le, ou à proximité du, système qu' il alimente, par exemple un véhicule. Ainsi, le procédé de gestion ici décrit peut s'inscrire dans un procédé global d'alimentation en énergie d'un système, notamment un véhicule automobile hybride .
Ce procédé, ainsi que mentionné précédemment, est mis en œuvre dans un dispositif d'alimentation électrique comportant deux dispositifs de stockage distincts. Le but de ce procédé est d'utiliser principalement celui des deux dispositifs de stockage ayant la puissance spécifique la plus grande, et de n'utiliser le second dispositif que pour maintenir le premier dispositif en état de fonctionnement et, éventuellement, pour fournir ou emmagasiner une partie de l'énergie requise par le système alimenté par ce dispositif d'alimentation.
Cet objectif peut être atteint en mettant en œuvre différentes stratégies d'utilisation qui dépendent, notamment, des caractéristiques des deux dispositifs de stockage.
Une première stratégie consiste, dans le cas où le dimensionnement du dispositif principal permet de répondre à tout appel de puissance en provenant du système alimenté, à laisser ce dispositif principal fournir ou emmagasiner tout le courant demandé. Dans ce cas, le dispositif secondaire n'est utilisé que pour maintenir le dispositif principal en état de fournir et d'emmagasiner, à tout instant, le maximum de courant que lui autorise sa capacité. A cet effet, dans une réalisation, on répartit la demande de puissance de façon telle que seul le dispositif de stockage principal est sollicité pour répondre à cette demande.
Dans une seconde stratégie, avantageusement utilisée lorsque le dimensionnement du dispositif principal est insuffisant pour répondre à tout appel de puissance en provenance du système alimenté, le dispositif secondaire est utilisé pour fournir ou emmagasiner une partie de la puissance demandée .
Dans ce cas, il est nécessaire de répartir la puissance entre les dispositifs de stockage. Un exemple de répartition possible est une limitation sous forme d'un écrêtage de la sollicitation en puissance subie par le système de stockage. A cet effet, dans une réalisation, la répartition est effectuée en fixant un seuil de limitation de la puissance fournie par le dispositif principal, le dispositif secondaire fournissant une quantité de puissance correspondant à la différence entre ce seuil de limitation et la quantité demandée.
La valeur de ce seuil est, par exemple fixée en fonction d' au moins un paramètre compris dans le groupe comprenant la taille des dispositifs de stockage principal et secondaire, l'état de charge du dispositif secondaire, des paramètres représentatifs de l'état des éléments formant les dispositifs de stockage, et l'état de fonctionnement du système alimenté par le dispositif d'alimentation.
Cette répartition par écrêtage sera décrite en détail ultérieurement à l'aide de graphes d'évolution des puissances dans les deux dispositifs de stockage.
Les paramètres représentatifs de l'état des éléments formant les dispositifs de stockage sont, par exemple, l'état d'usure de ces éléments, ou leur température. Dans le cas où le procédé est mis en œuvre dans un dispositif d'alimentation installé dans un véhicule, l'état de fonctionnement du système correspond, par exemple, à des phases de vie du véhicule telles qu'une phase de roulage à rapport de vitesse constant, une phase de changement de rapport de vitesse, ou encore une phase d'arrêt. Cet état de fonctionnement peut également tenir compte du mode d'alimentation du véhicule, par exemple pour un véhicule hybride qui peut fonctionner soit en mode électrique pur, soit en mode thermique, soit les deux.
Par ailleurs, indépendamment du choix de la stratégie, il est nécessaire que les deux dispositifs de stockage soient maintenus dans un état de fonctionnement optimal, notamment en terme de charge et de décharge, afin d'optimiser les performances du dispositif d'alimentation. Ainsi, lors de la mise en œuvre du procédé, des échanges d'énergie ont lieu entre le dispositif de stockage principal et le dispositif secondaire. Ces échanges d'énergie doivent être effectués en tenant compte de l'état de charge de chacun des dispositifs afin, par exemple, de recharger le dispositif principal si son état de charge est insuffisant pour garantir un bon fonctionnement du dispositif d'alimentation.
A cet effet, il est donc nécessaire de mesurer l'état de charge des dispositifs de stockage. Dans une réalisation, cette mesure est réalisée en déterminant le pourcentage d'énergie emmagasinée dans ce dispositif par rapport à la quantité maximale pouvant être stockée.
Dans le cas où un dispositif de stockage prend la forme d'une supercapacité, cette détermination est, notamment, effectuée en mesurant la tension aux bornes de cette supercapacité .
Après avoir mesuré l'état de charge du dispositif principal, il est intéressant d'utiliser des données prédéterminées pour déterminer l'échange d'énergie à commander entre les dispositifs.
A cet effet, dans une réalisation, le procédé comprend l'étape de déterminer, à partir de la mesure de l'état de charge et d'une loi de variation prédéterminée, l'échange d'énergie à commander entre le dispositif principal et le dispositif secondaire.
Des exemples de lois de variation seront donnés ultérieurement. Ces lois de variations sont établies, par exemple, à partir de tests effectués au préalable sur différents éléments de stockage, en fonction d'au moins un paramètre compris dans le groupe comprenant : la taille des dispositifs de stockage principal et secondaire, l'état de charge du dispositif secondaire, des paramètres représentatifs de l'état des éléments formant les dispositifs de stockage, et l'état de fonctionnement du système alimenté par le dispositif d'alimentation. Dans une réalisation, le procédé est tel que lorsque l'état du dispositif principal est inférieur à une valeur prédéterminée, on commande un échange d'énergie correspondant à une charge du dispositif principal et à une décharge du dispositif secondaire.
L' invention concerne également un dispositif destiné à mettre en œuvre le procédé défini précédemment. Ce dispositif comprend : - un dispositif de stockage d'énergie principal, un dispositif de stockage d'énergie secondaire, des moyens de mesure de l'état de charge d'un dispositif de stockage, et des moyens de commande et de répartition des flux énergétiques.
Les moyens de commande et de répartition prennent par exemple, la forme d'un microprocesseur. Ainsi, dans une réalisation, les lois de variation utilisées pour déterminer les échanges d' énergie à commander sont enregistrées dans une mémoire reliée au microprocesseur.
Dans une réalisation, ces moyens de commande et de répartition sont sous la forme d'un organe de couplage électrique.
Dans une réalisation préférentielle, le dispositif de stockage principal et le dispositif de stockage secondaire sont distincts et sont compris dans le groupe comprenant : une batterie électrochimique de type « puissance », une batterie électrochimique de type « énergie », et une supercapacité.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, cette description étant effectuée à titre non limitatif à l'aide des figures sur lesquelles : les figures la et Ib représentent des exemples d'architecture d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention, les figures 2a, 2b et 2c représentent la conséquence de la mise en œuvre d'un écrêtage sur les signaux de puissance vus par un dispositif selon l'invention, les figures 3a, 3b, 3c, 3d, et 3e représentent des lois de variation pouvant être utilisées pour déterminer les échanges d' énergie à commander au cours d'un procédé conforme à l'invention.
Les figures la et Ib présentent des architectures de dispositif d'alimentation électrique comprenant un dispositif de stockage principal 10a (resp.lOb) et un dispositif de stockage secondaire 12a (resp. 12b) . Ces dispositifs, principal et secondaire, sont couplés par un organe de couplage électrique 14a (resp. 14b) .
Cet organe de couplage 14a (resp. 14b) est, par exemple constitué d'un organe de commutation, ou d'un convertisseur courant continu/ courant continu (DC/DC) , ou encore d'une association de plusieurs convertisseurs courant continu/ courant continu (DC/DC) .
L'organe de couplage est utilisé pour coupler le dispositif principal et secondaire, mais également pour répartir la demande en puissance entre ces deux dispositifs, notamment en fonction du dimensionnement des dispositifs.
Cet organe est également utilisé, dans certaines réalisations, pour commander les échanges d'énergie entre le dispositif principal et le dispositif secondaire.
Ainsi que décrit précédemment, les dispositifs de stockage principal 10a (resp. 10b) et secondaire 12a (resp. 12b) , sont distincts et chacun compris dans le groupe comprenant : une batterie électrochimique de type « puissance », une batterie électrochimique de type « énergie », et une supercapacité .
Ainsi, on utilise des combinaisons de type : batterie « puissance »/batterie « énergie », - batterie « puissance »/supercapacité, batterie « énergie »/supercapacité.
La réalisation illustrée sur la figure la est avantageusement utilisée pour mettre en œuvre la première stratégie d'alimentation décrite précédemment. En effet, dans cette première stratégie, on laisse le dispositif de stockage principal répondre à tout appel de puissance.
Or, sur la figure la, il apparaît que l'organe de couplage 14a est placé de façon telle que le dispositif de stockage principal 10a est relié en permanence au système à alimenter, l'organe 14a étant utilisé uniquement pour gérer les contributions du dispositif secondaire 12a.
En revanche, il a été mentionné précédemment qu'un moyen de mise en œuvre de la seconde stratégie d' alimentation consistait à réaliser un écrêtage de la sollicitation en puissance afin de répartir la demande sur les deux dispositifs de stockage. Ce processus d' écrêtage est illustré par les graphes apparaissant sur les figures 2a, 2b et 2c. Le graphe de la figure 2a représente l'évolution de la sollicitation en puissance reçue par un dispositif conforme à l'invention, au cours d'un cycle de fonctionnement. Cette sollicitation correspond, par exemple, aux besoins en énergie d'un véhicule automobile, et les variations dans la sollicitation sont donc représentatives des différentes phases de vie du véhicule (phase de roulage à rapport de vitesse constant, phase de changement de rapport de vitesse, et phase d' arrêt) .
Le dimensionnement du dispositif principal exige parfois que l'on limite la sollicitation en puissance à destination de ce dispositif. Pour cela, il est utile de disposer d'un seuil de limitation permettant de répartir la demande entre les deux dispositifs. Ce seuil est, par exemple, déterminé au préalable en fonction des caractéristiques du dispositif, et inscrit dans une mémoire d'un microprocesseur utilisé pour mettre en œuvre le procédé.
Ainsi, une quantité d'énergie inférieure ou égale au seuil de limitation sera fournie par le dispositif principal, et la quantité manquante sera, le cas échéant, fournie par le dispositif secondaire.
Ainsi, dans le cas représenté sur les figures 2a à 2c, le seuil de limitation est fixé à 10000 W en valeur absolue. Ainsi, la demande en puissance est répartie de façon telle que le dispositif de stockage principal répond à une sollicitation conforme à celle représentée sur la figure Ib, c'est à dire une sollicitation qui reste inférieure, en valeur absolue, au seuil de limitation de 10000 W. Or, sur le graphe 2a, on constate, par exemple aux points 20a et 22a, que la sollicitation globale du système alimenté dépasse cette valeur absolue de 10 000 W (entre un seuil min - 5000 W, et un seuil max + 5000 W) . Dans ce cas, le dispositif principal fournit ou emmagasine la quantité maximum, à savoir 10 000 W. en valeur absolue (20b et 22b, fig. 2b) , et le complément est fourni ou emmagasiné par le dispositif secondaire (20c et 22c, fig. 2c) En revanche, lorsque la sollicitation reste inférieure à ce seuil de limitation, le dispositif principal peut fournir ou emmagasiner toute l'énergie requise, et dans ce cas le dispositif secondaire ne fournit qu'une quantité très faible, voire une quantité nulle, d'énergie.
Par ailleurs, quelle que soit la stratégie d'alimentation utilisée, il est utile que les deux dispositifs de stockage soient maintenus dans un état optimal pour pouvoir répondre à toute sollicitation. A cet effet, des échanges d'énergie ont lieu entre le dispositif principal et le dispositif secondaire. Ces échanges d'énergie sont, par exemple, régis par des lois de variation telles qu'illustrées sur les figures 3a à 3e. Ces lois de variations représentent, en fonction de l'état de charge 35 du dispositif principal, exprimé en pourcentage, la puissance échangée entre les dispositifs. Cette puissance échangée correspond à la puissance électrique pouvant transiter entre les deux dispositifs.
Les points 30 et 32 représentés sur les graphes 3a à 3d définissent respectivement des zones de fonctionnement optimal du dispositif d'alimentation.
Le graphe 3e illustre un cas dans lequel la zone de fonctionnement optimale est réduite à un point 33.
En effet, à tout instant, le dispositif principal doit être capable de répondre à une sollicitation de la part du système alimenté, et pour cela il est utile qu' il soit à un état de charge correspondant de préférence, mais pas obligatoirement, à une demi-charge pour pouvoir aussi bien fournir ou emmagasiner de l'énergie.
Ainsi, sur ces courbes, les demi-plans supérieurs, définis par un état de charge du dispositif principal supérieur à 50%, correspondent à une décharge de ce stockeur principal en direction du dispositif secondaire qui se charge alors.
De la même façon, les demi-plans inférieurs correspondent à une décharge du dispositif secondaire en direction du dispositif principal qui se charge alors.
Sur ces graphiques, les valeurs 34 et 36 représentent les valeurs maximums acceptées en charge et en décharge par les dispositifs de stockage d'énergie.
Les valeurs 34 et 36, ainsi que les positions des points 30 et 32 peuvent être, dans certaines réalisations, variables en fonction de paramètres représentants des caractéristiques techniques des dispositifs de stockage. La figure 3e représente le cas particulier d'une loi de variation dans laquelle la zone de fonctionnement optimal du système est réduite à un point 33.
Ainsi, lors de la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention, on mesure l'état de charge 35 du dispositif principal de stockage et, à partir de cette mesure et d'une loi de variation, par exemple telle que l'une de celles présentées sur les figures 3a à 3e, on détermine les échanges d'énergie qui doivent être effectués entre le dispositif principal et le dispositif secondaire.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion des flux énergétiques dans un dispositif d'alimentation électrique comprenant au moins un dispositif de stockage d'énergie principal (10a, 10b) et un dispositif de stockage secondaire (12a, 12b) , le procédé comprenant les étapes suivantes : on répartit, lorsque le dispositif d'alimentation électrique reçoit une sollicitation en puissance électrique, la demande en puissance entre le dispositif principal (10a, 10b) et le dispositif secondaire (12a, 12b), on mesure l'état de charge du dispositif de stockage principal (10a, 10b) , à partir de cette mesure, on commande un échange d'énergie électrique entre le stockeur d'énergie principal (10a, 10b) et le stockeur d'énergie secondaire (12a, 12b), le procédé étant caractérisé en ce que, pour répartir la demande en puissance,
- on détermine un seuil de limitation de la puissance fournie par le dispositif principal, en fonction des caractéristiques du dispositif principal, et
- on réalise un écrêtage de la sollicitation en puissance du dispositif principal au niveau du seuil de limitation.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on répartit la demande de puissance de façon telle que seul le dispositif de stockage principal (10a, 10b) est sollicité pour répondre à cette demande .
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2 dans lequel le dispositif secondaire (12a, 12b) fournit une quantité de puissance correspondant à la différence entre ce seuil de limitation et la quantité demandée.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la valeur du seuil de limitation est prédéterminée en fonction d' au moins un paramètre compris dans le groupe comprenant : la taille des dispositifs de stockage principal (10a, 10b) et secondaire (12a, 12b) , l'état de charge du dispositif secondaire (12a, 12b), des paramètres représentatifs de l'état des éléments formant les dispositifs de stockage, et l'état de fonctionnement du système alimenté par le dispositif d'alimentation.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel, pour mesurer l'état de charge du dispositif principal, on détermine le pourcentage d'énergie stockée dans ce dispositif par rapport à la quantité maximale pouvant être stockée dans ce dispositif.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 comprenant l'étape de déterminer, à partir de la mesure de l'état de charge (35) et d'une loi de variation prédéterminée, l'échange d'énergie à commander entre le dispositif principal (10a, 10b) et le dispositif secondaire (12a, 12b) .
7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel la loi de variation est déterminée au préalable en fonction d' au moins un paramètre compris dans le groupe comprenant : la taille des dispositifs de stockage principal (10a, 10b) et secondaire (12a, 12b), l'état de charge du dispositif secondaire, des paramètres représentatifs de l'état des éléments formant les dispositifs de stockage, et l'état de fonctionnement du système alimenté par le dispositif d' alimentation .
8. Procédé selon la revendication 6 ou 7 dans lequel la loi de variation est telle que lorsque l'état de charge (35) du dispositif principal (10a, 10b) est inférieur à une valeur prédéterminée, on commande un échange d'énergie correspondant à une charge du dispositif principal (10a, 10b) et à une décharge du dispositif secondaire (12a, 12b) .
9. Dispositif destiné à mettre en œuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes, ce dispositif comprenant : un dispositif de stockage principal (10a, 10b), - un dispositif de stockage secondaire (12a, 12b) , des moyens de mesure de l'état de charge (35) d'un dispositif de stockage (10a, 10b) , et des moyens de commande et de répartition des échanges électriques.
10. Dispositif selon la revendication 9 dans lequel le dispositif de stockage principal (10a, 10b) et le dispositif de stockage secondaire (12a, 12b) sont distincts et sont chacun compris dans le groupe comprenant : une batterie électrochimique de type « puissance », une batterie électrochimique de type « énergie », et une supercapacité.
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