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Titre: Véhicule électrique hybride

1
Véhicule électrique hybride

  • Un rapport Dolcera
  • Décembre 2005

2
Raisonnement

  • Les automobiles sont une source considérable
    la pollution au niveau mondial, y compris
  • une fraction importante de la serre totale
    émissions de gaz.
  • Le 22 juillet 2002, le gouverneur de Californie, Gray Davis
    signé dans la loi AB 1493 (communément appelée la
    "Loi Pavley") législation créant un précédent pour
    réduire la pollution causée par le moteur
    Véhicules.
  • Ce projet de loi dirige le California Air Resources
    Conseil d’administration (CARB) pour élaborer et adopter des règlements
    qui atteignent le maximum possible et
    réduction rentable des gaz à effet de serre
    émissions (GES) des voitures de tourisme et des véhicules légers
    camions vendus en Californie.
  • Source http // www.ucsusa.org / clean_vehicles / vehic
    les_health / californias-global-warming-vehicle-law.
    html)

3
Développement I

  • Le nouveau millénaire apporte un millénaire
    changer à la
  • voiture familiale. Il y a quelques années, les principales préoccupations
    étaient
  • La pollution,
  • Craintes sur le réchauffement climatique, et
  • Pénurie de pétrole.
  • Ces préoccupations ont conduit au développement de
    Véhicule
  • (VE) alimentés par des batteries. Mais batterie actuelle
  • la technologie ne fournit pas de VE
    C'est
  • acceptable pour les consommateurs.
  • Limites des véhicules électriques
  • Une moyenne de trajet pour se rendre au travail est d'environ 40 miles.
  • Les véhicules électriques ont une autonomie de 80 à 100 km en utilisant des technologies avancées
    technologie de la batterie.
  • Bien que les batteries nécessitent des recharges fréquentes, elles
    ne sont pas le seul moyen d’alimenter une voiture électrique.

4
Développement II

  • Le VHE n’est que la première étape de la réduction de la
    environnement
  • impacts de l'utilisation de l'automobile sans perte de temps
    le confort,
  • performance, espace de rangement et conduite prolongée
    intervalle.
  • Avantages des VHE
  • HEV contient des parties d'essence et d'électricité
    véhicules pour tenter de tirer le meilleur parti des deux
    des mondes.
  • HEV est capable de fonctionner presque deux fois plus
    efficacement comme combustion interne traditionnelle
    Véhicules.
  • Puissance, portée, coût et sécurité équivalents à un
    véhicule conventionnel tout en réduisant les coûts de carburant
    et émissions nocives.
  • La batterie est continuellement rechargée par un
    moteur / générateur entraîné par l'ICE ou par
    freinage récupératif.

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Composants du système de batterie HEV

  • Les batteries dans un HEV sont le stockage d'énergie
    dispositif pour le électrique
  • moteur. Contrairement à l'essence dans le réservoir de carburant,
    qui ne peut que le pouvoir
  • moteur à essence, le moteur électrique sur un hybride
    voiture peut mettre de l'énergie dans le
  • batteries ainsi que d’en tirer de l’énergie.
  • Batterie – Deux ou plusieurs énergies électrochimiques
    cellules connectées ensemble pour fournir électrique
    énergie.
  • Générateur – Le générateur est similaire à un
    moteur électrique, mais il agit uniquement pour produire
    Puissance électrique.
  • Moteur électrique – L'électronique avancée lui permet
    agir à la fois comme moteur et comme générateur. Pour
    Par exemple, quand il le faut, il peut puiser de l'énergie
    des batteries pour accélérer la voiture. Mais
    agissant comme un générateur, il peut ralentir la voiture
    et renvoyer de l'énergie aux batteries.
  • SOC- L'état de charge d'une batterie est son
    capacité disponible exprimée en pourcentage de
    sa capacité nominale.

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Disposition HEV
Roue
Roue
Moteur IC
Moteur IC
Transmission
Générateur
Batterie
Transmission
Générateur
Batterie
Moteur
Moteur
Roue
Roue
Scénario 2 Freinage L'énergie cinétique est convertie
à l'énergie électrique lors du freinage par récupération par
moteur électrique et fourni à la batterie.
Scénario 3 L'alimentation haute vitesse est fournie par IC
moteur et moteur électrique via générateur.
Le générateur charge également la batterie à haute vitesse.
Scénario 1 Basse vitesse – L’alimentation est fournie par
moteur électrique utilisant l'énergie fournie par le courant continu
batterie
Roue
Moteur IC
Transmission
Générateur
Batterie
Moteur
Roue
7
Paramètres de conception du système de batterie HEV

  • Facteurs affectant les performances de la batterie
  • Température – Les performances de la batterie sont fortement
    dépend de la température.
  • chaque type de batterie fonctionne le mieux dans
    une gamme limitée de températures.
  • Âge de la batterie / Durée de vie – la corrosion est la principale
    composante derrière diminué
  • performances dans les batteries de type acide de plomb par âge.
  • Profondeur de décharge- Les batteries peuvent
    maintenir leurs performances plus longtemps
  • quand ils ne sont pas profondément déchargés régulièrement.
  • Les paramètres de conception
  • Combien d'espace est disponible pour les batteries?
  • Combien peuvent-ils peser?
  • Quelle est la plage souhaitée?
  • Quel est le poids du véhicule?
  • Quel est le coût du véhicule ciblé?
  • Comment les batteries seront-elles rechargées et
  • Quel type de système requis est requis?
  • Ce sont des questions nécessaires en raison de la
    variété de types de batterie
  • disponible et les différences entre eux. le
    Le tableau ci-dessous répertorie les

8
Types de batterie HEV et performances
Il existe de nombreux types de batteries qui sont
en cours d'utilisation – ou en cours de développement
– en VHE. Le tableau suivant répertorie ces types
avec leurs caractéristiques communes. le
les types sont listés par ordre décroissant de
popularité pour une utilisation dans les VHE, avec le plus populaire
choix en haut de la table. La source
http // www.atti-info.org / technology / ev_tech.html
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Comparaison des trois principales batteries utilisées dans les véhicules hybrides

  • Pendant la recharge, il est important de maintenir le
    équilibre de la batterie. La balance de la batterie est
    entretenu par
  • contrôler la batterie de
  • Surcharge et
  • Plus de décharge
  • Le contrôle est obtenu en définissant l’état de
    Charge de batterie
  • Valeur limite supérieure surcharge et
  • Valeur limite inférieure en sortie
  • Lorsque la surcharge est détectée, la production d'énergie est
    contrôlée / coupure et lorsqu’une décharge excessive est
    détectée
  • l'alimentation du moteur électrique est arrêtée.
    La détection est réalisée par des capteurs appropriés.
  • Ce rapport étudie diverses procédures
    disponibles / adoptés par divers cessionnaires afin
    Maintenir
  • batterie équilibrée en évitant les surcharges
    et / ou surdécharge.

dix
Problèmes liés au système de batterie HEV

  • Le but ultime du VHE ne peut être atteint
    avec la balance pack.
  • Comme la principale source d’énergie dans le VHE est
    les piles et la recharge est effectuée
  • à bord.
  • Avantages de la batterie balance
  • L'équilibrage des SOC augmente la durée de vie de la batterie
  • Le circuit d'équilibrage automatisé diminuera
    surcharger
  • (et gazage) et diminuer la maintenance manuelle.
  • Cela fournit à son tour
  • Gamme de puissance équivalente à bas coût
    véhicule conventionnel
  • réduire les coûts de carburant et les émissions nocives.
  • Peut voyager deux fois la distance d'un conventionnel
    véhicule sur le
  • même quantité d'énergie.

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Objectif

  • Le présent rapport tente de découvrir
    divers aspects et
  • approché impliqué dans le maintien équilibré
    batterie par brevet
  • et information non-brevet. Peu de brevets ont été
    sélectionné pour
  • identifier
  • Activité de la propriété intellectuelle au fil des ans
  • Les concurrents
  • Paysage concurrentiel et de marché
  • Carte de la technologie basée sur la technologie des brevets
    concentrer
  • Approche technologique – Concurrents

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Activité de la propriété intellectuelle au fil des ans
Le graphique d'activité affiche l'activité en matière de brevets
au fil des années dans le domaine de la surcharge de VHE
batterie. Le problème semble être calme vieux,
le graphique indique que la première tentative a été faite dans
1978 pour résoudre le problème Depuis lors, il y a
été des efforts continus avec haut et bas
activité à travers. Le graphique indique épais
Activité de propriété intellectuelle pendant la période 1995-1997.
Nombre de brevets
Année prioritaire
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Activité sage du cessionnaire

  • Les entreprises détenant la plupart des brevets de batterie HEV sont
    classés par ordre décroissant dans le graphique ci-dessous. Haut
    trois joueurs sont des moteurs Nissan avec (5) brevet
    records à son actif, suivi de Toyota avec
    (4) et aqueux (3).

Nombre de brevets
Des cessionnaires
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Paysage concurrentiel et de marché
Le graphique en bas à gauche affiche l'adresse IP du destinataire
l’activité au fil des ans, selon la situation actuelle
data le tout premier brevet relatif au VHE
Le système de charge de la batterie a été déposé par HYBRICON au
1978 mais plus dans la course. Bien que Nissan,
AQUEOUS et TOYOTA semblent être en avance dans l’acquisition
max. nombre de brevets à leurs crédits, mais pas
actif depuis 2000. GM et HONDA ont empoché une
brevet unique, unique du même âge en 2003. La
ci-dessous, à droite, le marché d'affichage graphique (pays)
par divers concurrents. Le marché chaud pour
le Japon est le principal concurrent (17), suivi du Royaume-Uni
États (11) et Allemagne (04). Selon
les données actuelles Nissan semble avoir une forte
présence sur le marché japonais que reste avec 5
brevets protégés, suivis de Aqueux et
Toyota Nous allons examiner leurs technologies dans
compétiteur approche section à venir ce dernier
le rapport.
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Distribution de brevets basée sur la technologie

  • Le graphique ci-dessus affichant divers facteurs
    qui a un effet sur la charge et la décharge de la batterie
    et des chiffres
  • indiquant la distribution des brevets dans cette
    zone de la liste sélectionnée de brevets. le
    la distribution des brevets est basée
  • sur la technologie axée sur le brevet.
  • Les technologies de production d’énergie décrites dans
    brevets pour les modes de production d’énergie dans le VHE pour
    chargement de la batterie et des moyens de manutention
  • Technologies de gestion de l’énergie décrites dans
    brevets pour gérer l’équilibre de la batterie pendant
    générer et / ou consommer de l'énergie
  • Mode de fonctionnement HEV fluctuant Technologies
    divulgué dans les brevets pour la gestion de l'équilibre de la batterie
    lors de modes de fonctionnement fluctuants, en particulier dans
    VHE composite
  • Technologie d'alimentation décrite dans le brevet pour
    démarrage du moteur avec courant de batterie auxiliaire
    lorsque le courant de la batterie principale ne suffit pas pour
    démarrer le moteur

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Carte technologique Basée sur la technologie brevetée
Gestion de l'alimentation
La production d'énergie
Source de courant
Mode de fonctionnement hybride fluctuant
Numéro de brevet / Année prioritaire
HEV série / parallèle
Cessionnaire



US6583599 (2003)
Fonctionnement du démarreur / alternateur en tant que moteur.
PHV



JP08098321 (2003)
SPHV exécuté de force en tant que SHV
PHV
Moteur à l'arrêt ou à l'arrêt – supérieur inférieur
tension limite



US6504327 (2000)
SHV
Comparaison de la tension de la batterie avec une valeur prédéterminée



US5550445 (2000)
SHV

Ralenti dans la circulation lente


US6809501 (2000)
SHV



Le mode SHV ou PSHV de type continu est
contrôlée par le conducteur ou basée sur le SOC du
accumulateur.
US5722502 (1995)
PSHV
US4351405 (1999)
PHV
Haute vitesse



JP2001078306 (1997)
PHV
Freinage récupératif



JP06055941 (1997)
SPHV
Freinage récupératif



AQUEUX
JP10295045 (1997)
SHV
Aboiement régénérateur



AQUEUX
JP06319205 (1996)
SHV
Freinage récupératif



JP2001268707 (1996)
SHV
Redémarré après la fin d'un arrêt d'idiling



JP10084636 (1995)
PHV

Régulation du nombre de rotations du moteur thermique


JP09200907 (1995)
PHV

L'unité de contrôle arrête la sortie du générateur


JP11136808 (1994)
SHV

Contrôle de la puissance générée d'un générateur


AQUEUX
PHV

Fait fonctionner le générateur au nombre de tours
correspondant au nombre de révolutions de IC
moteur

JP09117010 (1993)

US5828201 (1993)
SHV

Maintien de la capacité de charge des modules de batterie


SPHV

Suppression de la vibration du couple moteur


US20050038576 (1992)
US6392380 (1978)
SHV



Elec automobile. la batterie du système est utilisée pour
démarre le moteur
17
Focalisation technologique
Diverses méthodes de gestion de l'alimentation
un événement
Sortie
Effet
action
Comparaison de la tension de la batterie avec une valeur prédéterminée
Régulation du nombre de rotations du moteur thermique
L'unité de contrôle arrête la sortie du générateur
Haute vitesse
Surcharge
Contrôle de la puissance générée d'un générateur
Gestion de l'alimentation
Puissance générée / consommée
Freinage récupératif
Plus de décharge
Redémarré après la fin d'un arrêt d'idiling
Fait fonctionner le générateur au nombre de tours
correspondant au nombre de révolutions de IC
moteur
Maintien de la capacité de charge des modules de batterie
Suppression de la vibration du couple moteur
Fonctionnement du démarreur / alternateur en tant que moteur.
Surcharge
Mode de fonctionnement hybride fluctuant
Puissance générée / consommée
Gestion de l'alimentation
SPHV exécuté de force en tant que SHV
Plus de décharge
Moteur à l'arrêt ou à l'arrêt – supérieur inférieur
tension limite
Véhicule hybride parallèle / série SPHV SHV
Série hybride
18
Approche technologique Concurrents

  • En technologie approche brevet et non-brevet
    la littérature est utilisée pour extraire des informations sur
    la technologie
  • profil de divers cessionnaires tels que
  • Années dans cette activité
  • Type de piles utilisées
  • Système de charge de la batterie
  • Type de HEV (Série (SHV) / Parallèle
    (PHV) / Composite (SPHVS))
  • Force de la technologie basée sur l'analyse des citations
  • Identification du produit par rapport au brevet
  • Solutions de gestion de la batterie proposées (c.-à-d.
    système de contrôle / coupure de courant et détection SOC
  • technique)
  • Littérature scientifique et nouvelles de la technologie à
    renforcer le rapport, l’activité brevets étant un
    lent
  • processus.

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TOYOTA MOTORS – Approche technologique

  • Type de batterie Batterie au plomb
  • Système de charge de la batterie
  • La charge d’une batterie DC est fournie par le
    générer de l'énergie à partir d'un générateur et la
    puissance de régénération
  • du moteur d’entraînement au moment du freinage.

Véhicule électrique composite série / parallèle (SPHV)
20
TOYOTA MOTORS – Approche technologique
Diverses méthodes de gestion de l'alimentation
un événement
Sortie
Effet
action
Le générateur de charge lourde o / p est contrôlé pour être
augmenté et le o / p du moteur est
limité. Pas de charge lourde – Le contrôle d'augmentation
de la sortie du générateur et de la limite de sortie de
les moteurs sont arrêtés ou évités.
US5550445 (1993) haute vitesse
La surcharge / décharge excessive de la batterie est
éviter en faisant SPHV de force exécuter comme le SHV
(véhicule hybride série) par un calculateur (électronique)
unité de contrôle) lorsque l'état de charge d'une batterie
est en dehors d'une première plage cible de contrôle.
JP08098321 (1994) Fonctionnement hybride fluctuant
mode
Surcharge
Gestion de l'alimentation
Puissance générée / consommée
Plus de décharge
JP09200907 (1996) Freinage par récupération
La surcharge est évitée en suspendant le courant
sortie d'un générateur par des moyens de commande, lorsque
valeur de différence de potentiel électrique du
La batterie CC atteint la limite supérieure.
US5722502 (1995), fonctionnement hybride fluctuant
mode
On évite la surcharge en utilisant des moyens mécaniques
perte de moteur, générateur et couple
système de distribution. Passage de l’écu en mode SHV pendant
déchargeant (charge lourde) empêchant ainsi
batterie de décharge.
21
Résultats
Produit
Brevet
TOYOTA PRIUS
US5722502
US6691809
TOYOTA HIGHLANDER
22
NISSAN MOTORS – Approche technologique
Type de batterie – acide au plomb et / ou nickel-hydrogène
batterie Système de charge de la batterie – La batterie est
chargé de la puissance générée par le générateur
et la puissance de régénération d'un moteur. Électrique
le moteur fonctionne comme un générateur pour charger le
batterie lorsqu'un véhicule hybride est redémarré après
un arrêt de ralenti libéré.
Littérature scientifique (informations non-brevet)
Batterie
En 1998, développé Li-ion haute densité de puissance
batterie pour HEV parallèle (Jidosha)
Série véhicule hybride électrique
En 1999, conception thermique développée de la batterie
packs pour HEV (Japan Journal of Thermo physical
Propriétés,)
Véhicule électrique hybride parallèle
Référence suivante – JP10295045 (1997)
En 2000, développé double couche électrique
condensateur pour HEV à haute charge / décharge
efficacité à haute densité de puissance (Jidosha)
Année
1998
4
(42 V)
1999
4
2000
3
En 2003, Nissan propose une nouvelle charge / décharge HEV
système de contrôle basé sur la navigation automobile
information. (Actes du congrès annuel de la JSAE)
2001
7
2002
2
(42 V)
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NISSAN MOTORS – Approche technologique
Diverses méthodes de gestion de l'alimentation
un événement
Sortie
Effet
action
L'unité de commande du générateur permet au chargement de permettre
quantité et contrôle la décélération de devenir
trop grande.
JP2001078306 (1997) Freinage par récupération
Le système de gestion de la batterie fournit une
commande d'actionneur pour le contrôle de la puissance électrique
entrée lors du chargement de la batterie en réponse
à la valeur actuelle de BT
JP10295045 (1997) Aboiement régénérant
Restreindre la charge de la batterie DC
montant en limitant le couple de sortie du moteur thermique.
JP2001268707 (1996) redémarré après une idiling
arrêter libéré
Surcharge
Gestion de l'alimentation
Puissance générée / consommée
Plus de décharge
JP10084636 (1995) Haute vitesse
Contrôler le max. la production d'énergie de
générateur et max. nombre de rotations du moteur
en fonction de l'état de la batterie.
JP11136808 (1994) régénératif à grande vitesse
freinage
Une unité de contrôle avec un micro-ordinateur contrôle le
puissance générée du groupe motopropulseur
sur la base des résultats discriminés de l'état
de la batterie DC.
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Résultats

  • JP10295045 (1997) – Système de gestion de batterie,
    reçu 21 avant
  • citations de tous les grands noms sur une période de 5
    années et auto-cité deux fois la
  • même technologie indiquant une technologie forte
    la force et la construction
  • sa propre technologie.
  • Les informations brevets et non brevets indiquent que
    Nissans s'est concentré
  • beaucoup sur les arrangements de circuit pour la charge ou
    dépolariser des batteries ou
  • pour alimenter des charges à partir de batteries (H02J 7/00)
  • Travaillé conjointement avec Sony corp. (1998) en développement
    haute densité de puissance
  • Batterie Li-ion pour HEV parallèle
  • Proposition d'un nouveau système de contrôle de charge / décharge
    basé sur la voiture
  • informations de navigation.