FR3132599A1 - Surveillance d’un circuit de précharge d’un circuit d’interface d’un système - Google Patents

Surveillance d’un circuit de précharge d’un circuit d’interface d’un système Download PDF

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Abstract

Un procédé de surveillance est mis en œuvre dans un système comprenant une batterie comportant des première et seconde bornes et alimentant des équipements électriques via un circuit d’interface comprenant un circuit de précharge ayant une borne d’entrée, connectée à la première borne, et une borne de sortie. Ce procédé comprend une étape (10-60) dans laquelle, lorsque le circuit de précharge est utilisé, on détermine la différence entre une première tension mesurée entre les première et seconde bornes et une seconde tension mesurée entre la borne de sortie et la seconde borne ou une borne intermédiaire du circuit d’interface couplée temporairement à la seconde borne, et, lorsque cette différence est supérieure à un seuil choisi après expiration d’une durée choisie, on interrompt de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge. Figure 3

Description

SURVEILLANCE D’UN CIRCUIT DE PRÉCHARGE D’UN CIRCUIT D’INTERFACE D’UN SYSTÈME Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les systèmes comprenant une batterie alimentant en énergie électrique des équipements électriques via un circuit d’interface, et plus précisément la surveillance au sein de tels systèmes d’un circuit de précharge faisant partie du circuit d’interface.
 Etat de la technique
Certains systèmes, comme par exemple certains véhicules (éventuellement de type automobile), comprennent une batterie chargée d’alimenter en puissance électrique des équipements électriques via un circuit d’interface comprenant un circuit de précharge. On notera que lorsque le système est un véhicule, sa batterie est parfois dite « principale » (ou de traction) du fait qu’elle est chargée d’alimenter en courant électrique une machine motrice électrique du groupe motopropulseur (ou GMP).
Comme le sait l’homme de l’art, un circuit de précharge est une sous-partie d’un circuit d’interface dont le but est de limiter le courant issu de la batterie avant qu’il n’alimente un ou plusieurs équipements électrique. A cet effet, un circuit de précharge comprend fréquemment un contacteur (ou interrupteur) monté en série avec un composant résistif ou une résistance offrant une importante résistance électrique (par exemple de l’ordre de 500 Ohms dans le cas d’un véhicule). A titre d’exemple illustratif, lorsque la batterie est pleinement chargée (et donc présente à ses bornes une tension maximale, par exemple comprise entre 350 V et 450 V) et que le circuit de précharge est utilisé (ou actif), le courant de précharge qui circule dans le circuit de précharge est très petit, et donc dans tous les équipements électriques concernés (c’est-à-dire alimentés « directement » par la batterie) s’établit une tension sensiblement égale à la tension maximale précitée avec ce courant de précharge très petit (typiquement < 1 A). Cela permet de mettre en tension le circuit d’alimentation des équipements électriques concernés sans créer de pic de courant qui pourrait endommager leurs composants et/ou les composants du circuit d’alimentation au moment où la véritable alimentation d’au moins l’un de ces équipements électriques commence du fait du placement dans un état fermé d’au moins un contacteur (ou interrupteur) du circuit d’interface. En effet, lors de la fermeture de ce contacteur (ou interrupteur), si le circuit d’alimentation n’a pas été préalablement mis en tension, il peut survenir dans ce dernier pendant une durée très courte un pic de courant très important (possiblement supérieur à 1000 A) pouvant endommager des composants électriques situés en aval. Ce pic de courant très important est à comparer à celui qui apparaît très brièvement dans la pratique au moment où l’on place dans son état fermé le contacteur (ou interrupteur) du circuit de précharge pour débuter la fonction de précharge, et qui est rarement supérieur à 20 A dans un véhicule.
On comprendra que si un élément du circuit de précharge ne fonctionne pas correctement, la fonction de précharge ne peut pas être assurée correctement, et donc au moment où la batterie va commencer à alimenter directement au moins l’un des équipements électriques, il va y avoir une probabilité élevée d’endommagement de l’un au moins de ses composants électriques et/ou du circuit d’alimentation.
L’invention a donc notamment pour but de surveiller le circuit de précharge afin de détecter s’il a ou non correctement assuré sa fonction de précharge.
 Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un procédé de surveillance destiné à être mis en œuvre dans un véhicule comprenant une batterie comportant des première et seconde bornes et propre à alimenter en puissance électrique des équipements électriques via un circuit d’interface comprenant un circuit de précharge ayant une borne d’entrée, connectée à la première borne, et une borne de sortie.
Ce procédé de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle, lorsque le circuit de précharge est utilisé, on détermine une différence entre une première tension mesurée entre les première et seconde bornes et une seconde tension mesurée entre la borne de sortie et la seconde borne ou une borne intermédiaire du circuit d’interface couplée temporairement à la seconde borne, et, lorsque cette différence est supérieure à un seuil choisi après expiration d’une durée choisie, on interrompt de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge (car il n’a pas réalisé son objectif).
Ainsi, on peut désormais détecter si l’opération de précharge se déroule correctement, ce qui permet de décider sans risque d’autoriser ou non l’alimentation d’au moins un équipement électrique via le circuit d’interface.
Le procédé de surveillance selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- dans son étape, lorsque la différence est supérieure au seuil choisi après l’expiration de la durée choisie, on peut découpler la borne intermédiaire du circuit d’interface de la seconde borne ;
- dans son étape, lorsque la batterie est rechargeable et dans une phase de recharge via une source d’alimentation externe couplée au circuit d’interface, on peut transmettre à la source d’alimentation externe au moins une consigne de courant, inférieure à une consigne de courant précédente, afin qu’elle fournisse un courant de recharge réduit, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge ;
- en présence de la dernière option, dans son étape on peut transmettre à la source d’alimentation externe une consigne de courant nulle, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge ;
- dans son étape, lorsque la batterie doit participer à une phase de fourniture à au moins l’un des équipements électriques d’une puissance électrique définie par une consigne de puissance, on peut réduire cette consigne de puissance, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge ;
- en présence de la dernière option, dans son étape on peut réduire immédiatement à zéro la consigne de puissance, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge ;
- dans son étape, en cas d’interruption anticipée de l’utilisation du circuit de précharge, on peut enregistrer dans au moins une mémoire du système au moins un code défaut représentatif d’un problème de précharge détecté.
L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre un procédé de surveillance du type de celui présenté ci-avant pour surveiller un circuit de précharge faisant partie d’un circuit d’interface installé entre une batterie et des équipements électriques d’un système, la batterie comportant des première et seconde bornes et étant propre à alimenter en puissance électrique ces équipements électriques.
L’invention propose également un dispositif de surveillance destiné à équiper un système comprenant une batterie comportant des première et seconde bornes et propre à alimenter en puissance électrique des équipements électriques via un circuit d’interface comprenant un circuit de précharge ayant une borne d’entrée, connectée à cette première borne, et une borne de sortie.
Ce dispositif de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant, lorsque le circuit de précharge est utilisé, à déterminer une différence entre une première tension mesurée entre les première et seconde bornes et une seconde tension mesurée entre la borne de sortie et la seconde borne ou une borne intermédiaire du circuit d’interface couplée temporairement à la seconde borne, et, lorsque cette différence est supérieure à un seuil choisi après expiration d’une durée choisie, à déclencher une interruption anticipée de l’utilisation du circuit de précharge.
L’invention propose également un système comprenant une batterie comportant des première et seconde bornes et propre à alimenter en puissance électrique des équipements électriques via un circuit d’interface comprenant un circuit de précharge ayant une borne d’entrée, connectée à cette première borne, et une borne de sortie, et un dispositif de surveillance du type de celui présenté ci-avant.
Par exemple, ce système peut être un véhicule, éventuellement de type automobile.
 Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un véhicule comprenant un GMP, à machine motrice électrique alimentée par une batterie principale rechargeable via un circuit d’interface à circuit de précharge, et un dispositif de surveillance selon l’invention,
illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un boîtier de batterie, couplé à une batterie principale rechargeable et comprenant un exemple de réalisation d’un calculateur de batterie comportant un dispositif de surveillance selon l’invention, et
illustre schématiquement un exemple d’algorithme mettant en œuvre un procédé de surveillance selon l’invention.
 Description détaillée de l’invention
L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de surveillance, et un dispositif de surveillance DS associé, destinés à permettre la surveillance d’un circuit de précharge CPC faisant partie d’un circuit d’interface CI installé entre une batterie BP et des équipements électriques MME et CH d’un système S.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le système S est un véhicule de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré sur la . Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout type de système comprenant une batterie alimentant en énergie électrique des équipements électriques via un circuit d’interface comprenant un circuit de précharge. Ainsi, elle concerne, par exemple, les véhicules terrestres (véhicules utilitaires, camping-cars, minibus, cars, camions, motocyclettes, engins de voirie, engins de chantier, engins agricoles, engins de loisir (motoneige, kart), et engins à chenille(s), par exemple), les bateaux et les aéronefs.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le système S (ici un véhicule) comprend un groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique (et donc dont la motricité est assurée exclusivement par au moins une machine motrice électrique MME). Mais le GMP pourrait être de type hybride (thermique et électrique).
On a schématiquement représenté sur la un système S (ici un véhicule) comprenant une chaîne de transmission à GMP électrique, un réseau de bord RB, une batterie de servitude BS, une batterie (principale) BP, un convertisseur CV, et un dispositif de surveillance DS selon l’invention.
Le réseau de bord RB est un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) qui consomment de l’énergie électrique par exemple de très basse tension (typiquement 12 V, 24 V ou 48 V).
La batterie de servitude BS est chargée de fournir de l’énergie électrique au réseau de bord RB, en complément de celle fournie par le convertisseur CV alimenté par la batterie BP, et parfois à la place de ce convertisseur CV (en particulier lorsque le GMP est endormi et le générateur d’énergie électrique GE inactif). Par exemple, cette batterie de servitude BS peut être agencée sous la forme d’une batterie de type très basse tension (typiquement 12 V, 24 V ou 48 V). Elle est rechargeable au moins par le convertisseur CV. On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie de servitude BS est de type Lithium-ion 12 V.
La chaîne de transmission a un GMP qui est, ici, purement électrique, et donc qui comprend, notamment, une machine motrice électrique MME, un arbre moteur AM, et un arbre de transmission AT. On entend ici par « machine motrice électrique » une machine électrique agencée de manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer le système S (ici un véhicule). Le fonctionnement du GMP est supervisé par un calculateur de supervision CS.
La machine motrice électrique MME (ici un moteur électrique) est couplée à la batterie BP, afin d’être alimentée en énergie électrique, ainsi qu’éventuellement d’alimenter cette batterie BP en énergie électrique pendant une phase de freinage récupératif. Elle est couplée à l’arbre moteur AM, pour lui fournir du couple pour l’entraîner en rotation. Cet arbre moteur AM est ici couplé à un réducteur RD qui est aussi couplé à l’arbre de transmission AT, lui-même couplé à un premier train T1 (ici de roues), de préférence via un différentiel D1.
Ce premier train T1 est ici situé dans la partie avant PVV du véhicule S. Mais dans une variante ce premier train T1 pourrait être celui qui est ici référencé T2 et qui est situé dans la partie arrière PRV du véhicule S.
La machine motrice électrique MME est, ici, aussi couplée au convertisseur CV qui est aussi couplé indirectement à la batterie de servitude BS, notamment pour la recharger avec de l’énergie électrique issue de la batterie BP et convertie.
Ce convertisseur CV est couplé électriquement au connecteur de recharge CN du véhicule S, à titre d’exemple. Il est ici aussi chargé d’alimenter le réseau de bord RB en énergie électrique issue de la batterie BP et convertie lorsque le GMP est en fonctionnement ou lorsque le GMP est endormi mais que le véhicule S est dans une phase de recharge de sa batterie BP, en plus d’assurer la recharge de la batterie de servitude BS.
La batterie BP est ci-après appelée batterie principale (ou de traction) du fait qu’elle est notamment chargée de fournir de la puissance (ou énergie) électrique à la machine motrice électrique MME pour déplacer le véhicule S..
Par exemple, cette batterie principale BP peut comprendre des cellules électrochimiques de stockage d’énergie électrique, éventuellement de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd.
Egalement par exemple, la batterie principale BP peut être de type basse tension (typiquement 450 V à titre illustratif). Mais elle pourrait être de type moyenne tension ou haute tension.
Comme illustré sur la , cette batterie principale BP comprend notamment des première b1 et seconde b2 bornes placées respectivement à des potentiels U1 et U00.
Par ailleurs, dans l’exemple illustré non limitativement sur la la batterie principale BP est rechargeable non seulement en mode 2 ou 3, mais aussi en mode 4. Il est rappelé que dans une recharge en mode 2 ou 3 le convertisseur CV alimente la batterie principale BP avec un courant continu, après une conversion AC/DC (« Alternative Current / Direct Current », par exemple de 220 V vers 450 V) d’un courant de recharge qui est fourni par une source d’alimentation externe SA temporairement couplée à un connecteur de recharge CN du véhicule S via un câble de recharge CR.
Il est également rappelé que dans une recharge en mode 4, la batterie principale BP est alimentée « directement » en courant de recharge continu et élevé (typiquement entre 100 A et 400 A) sous une tension d’entrée basse (typiquement 450 V) par une source d’alimentation externe SA temporairement couplée à un connecteur de recharge CN du véhicule S via un câble de recharge CR (et donc sans conversion par le convertisseur CV).
On notera, comme illustré non limitativement sur la , que le convertisseur CV peut faire partie d’un chargeur CH chargé au sein de son véhicule S de contrôler la recharge de la batterie principale BP et connecté électriquement au connecteur de recharge CN.
Le convertisseur CV est aussi chargé pendant les phases de roulage du véhicule S de convertir une partie du courant électrique stocké dans la batterie principale BP pour alimenter en courant électrique converti, d’une part, le réseau de bord RB, et, d’autre part, la batterie de servitude BS (pour la recharger). Par ailleurs, le convertisseur CV comprend notamment deux bornes placées respectivement à des potentiels U4 et U01.
On notera également que la batterie principale BP est associée à un boîtier de batterie BB qui comprend notamment un circuit d’interface CI, des moyens de mesure de tension/courant (non illustrés), et un calculateur de batterie CB. Cette batterie principale BP et son boîtier de batterie BB constituent un pack batterie.
Le circuit d’interface CI est parfois appelé « circuit d’alimentation haute tension » du fait qu’il est installé entre la batterie principale BP et les équipements électriques CV et MME qui doivent être alimentés sans conversion sous la tension en cours de la batterie principale BP, lorsqu’un calculateur (par exemple le calculateur de supervision CS) le demande. Ce circuit d’interface CI est agencé de manière à isoler en cas de besoin la batterie principale BP du convertisseur CV et/ou de la machine motrice MME et/ou du connecteur CN, et comprend un circuit de précharge CPC qui est utilisé pour mettre en tension le circuit d’alimentation et les équipements électriques concernés CV et MME juste avant de fournir de la puissance électrique à l’un au moins de ces derniers pour le faire fonctionner.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la , ce circuit d’interface CI peut comprendre des fusibles de protection F2 et F3 et des contacteurs (ou interrupteurs) Kj, par exemple à base de MOSFET(s), pouvant prendre chacun un état ouvert (ou non passant) et un état fermé (ou passant). Dans l’exemple illustré non limitativement sur la le circuit d’interface CI comprend cinq contacteurs (ou interrupteurs) K1 à K5 (j = 1 à 5).
Le premier contacteur (ou interrupteur) K1 comprend une borne d’entrée be connectée à la première borne b1 (positive et placée au potentiel électrique U1) de la batterie principale BP et est monté en série avec une résistance de précharge R qui comprend une borne de sortie bs placée au potentiel électrique U3 et couplée indirectement ou directement aux bornes positives des convertisseur CV (U4) et machine motrice MME (U3). Ce premier contacteur (ou interrupteur) K1 et la résistance de précharge R constituent le circuit de précharge CPC précité.
Le deuxième contacteur (ou interrupteur) K2 est ici monté en parallèle du circuit de précharge CPC (entre les bornes d’entrée be et borne de sortie bs). Il assure le couplage/découplage de la batterie principale BP aux/des convertisseur CV et machine motrice MME.
Le troisième contacteur (ou interrupteur) K3 est ici connecté à la seconde borne b2 (négative et placée au potentiel électrique U00) de la batterie principale BP et à une borne intermédiaire b3 du circuit d’interface CI qui est connectée aux bornes négatives (U01) de la machine motrice MME et du convertisseur CV. Il assure le couplage/découplage de la batterie principale BP à/de la machine motrice MME et du convertisseur CV.
Le quatrième contacteur (ou interrupteur) K4 est ici connecté au deuxième contacteur (ou interrupteur) K2 (via un fusible F3 (U3-U5)) et à la borne positive (U6) du connecteur de recharge CN. Il assure le couplage/découplage de la batterie principale BP au/du connecteur de recharge CN.
Le cinquième contacteur (ou interrupteur) K5 est ici connecté, d’une part, au troisième contacteur (ou interrupteur) K3 (U01) et à la borne négative du convertisseur CV, et, d’autre part, à la borne négative (U02) du connecteur de recharge CN. Il assure le couplage/découplage de la batterie principale BP au/du connecteur de recharge CN.
En présence de cet agencement du circuit d’interface CI illustré sur la , lorsque le calculateur de supervision CS veut que le convertisseur CV ou la machine motrice électrique MME soit alimenté en puissance électrique par la batterie principale BP, il demande au calculateur de batterie CB la fermeture des contacteurs (ou interrupteurs) Kj concernés pour alimenter le circuit d’interface CI. Le calculateur de batterie CB déclenche alors la fermeture du troisième contacteur K3, ce qui est sans risque car les autres contacteurs (ou interrupteur) Kj sont ouverts, puis déclenche la précharge du circuit d’interface CI. Pour ce faire, il déclenche la fermeture du premier contacteur (ou interrupteur) K1 afin que le courant de la batterie principale BP puisse circuler dans le circuit d’interface CI et que le convertisseur CV, la machine motrice électrique MME et le circuit d’interface CI se mettent à la tension de la batterie principale BP (ici entre 350V et 450V selon le niveau de charge de cette dernière (BP)). Si le circuit d’interface CI fonctionne correctement le courant se stabilise dans le circuit d’interface CI (typiquement à un peu moins de 1 A), et donc ce dernier (CI) est dit « mis en tension ». Le calculateur de batterie CB déclenche alors la fermeture du deuxième contacteur (ou interrupteur) K2, et le circuit d’interface CI étant déjà sous la tension de la batterie principale BP (et donc correctement polarisé) il n’y a plus de risque de pic de courant lors de la fermeture du quatrième contacteur (ou interrupteur) K4 et/ou du cinquième contacteur (ou interrupteur) K5. On notera qu’une fois le deuxième contacteur (ou interrupteur) K2 fermé, le premier contacteur (ou interrupteur) K1 ne sert plus à rien à cause de la grosse résistance présentée par la résistance de précharge R qui contraint le courant à passer uniquement par le deuxième contacteur (ou interrupteur) K2. Par conséquent, quelques millisecondes après la fermeture du deuxième contacteur (ou interrupteur) K2, le calculateur de batterie CB déclenche l’ouverture du premier contacteur (ou interrupteur) K1 (car en cas de nécessité d’ouvrir urgemment le deuxième contacteur (ou interrupteur) K2 pour protéger le circuit d’interface CI le courant pourrait continuer à passer par le premier contacteur (ou interrupteur) K1 si ce dernier (K1) était encore fermé).
Dans l’agencement illustré, les moyens de mesure de tension/courant déterminent notamment une première tension U10 (différence entre les potentiels U1 et U00) qui est la tension entre les première b1 et seconde b2 bornes de la batterie principale BP, une tension U30 (différence entre les potentiels U3 et U00 lorsque le troisième contacteur (ou interrupteur) K3 est fermé), et une tension U31 (différence entre les potentiels U3 et U01).
Le calculateur de batterie CB centralise les mesures de tension et de courant et détermine des paramètres en cours de la batterie principale BP en fonction de ces mesures, et notamment sa résistance interne, sa tension minimale, son état de charge (ou SOC (« State Of Charge »)) et son état de santé (ou SOH (« State Of Health »)). Par ailleurs, le calculateur de batterie CB échange des informations avec le calculateur de supervision CS du GMP et avec le calculateur CC associé au convertisseur CV (notamment pour les recharges en mode 4).
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la le véhicule S comprend aussi un boîtier de distribution BD auquel sont couplés la batterie de servitude BS, le convertisseur CV et le réseau de bord RB. Ce boîtier de distribution BD est chargé de distribuer dans le réseau de bord RB l’énergie électrique produite par le convertisseur CV ou stockée dans la batterie de servitude BS, pour l’alimentation des organes (ou équipements) électriques (très basse tension) couplés au réseau de bord RB (et notamment le calculateur de batterie CB), en fonction de demandes d’alimentation reçues (notamment du calculateur de supervision CS du GMP).
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé de surveillance destiné à permettre la surveillance du circuit de précharge CPC du véhicule S.
Ce procédé (de surveillance) peut être mis en œuvre au moins partiellement par le dispositif de surveillance DS (illustré sur les figures 1 et 2) qui comprend à cet effet au moins un processeur PR1, par exemple de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)), et au moins une mémoire MD. Ce dispositif de surveillance DS peut donc être réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). A titre d’exemple, il peut s’agir d’un microcontrôleur.
La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR1 d’une partie au moins du procédé de surveillance. Le processeur PR1 peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, le dispositif de surveillance DS fait partie du calculateur de batterie CB (et donc du boîtier de batterie BB). Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le dispositif de surveillance DS pourrait comprendre son propre calculateur dédié, lequel est alors couplé au calculateur de batterie CB.
Comme illustré non limitativement sur la , le procédé (de surveillance), selon l’invention, comprend une étape 10-60 qui est mise en œuvre dans le véhicule S dès que le circuit de précharge CPC doit être utilisé, par exemple à la demande du calculateur de batterie CB.
Cette étape 10-60 comprend une sous-étape 10 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) commence par déterminer une différence dv entre la première tension U10 (mesurée entre les première b1 et seconde b2 bornes de la batterie principale BP) et une seconde tension mesurée entre la borne de sortie bs du circuit de précharge CPC et la seconde borne b2 (soit U30) ou une borne intermédiaire b3 du circuit d’interface CI couplée temporairement (ici via K3) à la seconde borne b2 (soit U31). Selon l’implémentation choisie, on a donc dv = U10 – U30 ou dv = U10 – U31.
Cette étape 10-60 comprend aussi une sous-étape 40 dans laquelle on interrompt (le dispositif de surveillance DS déclenche l’interruption de) l’utilisation du circuit de précharge CPC de façon anticipée lorsque la différence dv est supérieure à un seuil s1 choisi (soit dv > s1) après expiration d’une durée dc choisie, car il n’a pas réalisé son objectif.
Pour ce faire, et comme illustré non limitativement sur la , l’étape 10-60 peut comprendre une sous-étape 20 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) compare la différence dv au seuil s1. Si la différence dv est inférieure ou égale au seuil s1 (soit dv ≤ s1) au plus tard à l’expiration de la durée dc choisie, on (le dispositif de surveillance DS) peut, dans une sous-étape 30 de l’étape 10-60, adresser un message au calculateur de batterie CB afin de l’informer du fait que la fonction de précharge s’est déroulée correctement (car le circuit d’interface CI a été sensiblement placé à la tension de la batterie principale BP (dv ≤ s1)). Comme indiqué plus haut, le calculateur de batterie CB peut alors déclencher la fermeture du deuxième contacteur (ou interrupteur) K2. En revanche, si la différence dv est supérieure au seuil s1 (soit dv > s1) après expiration de la durée dc choisie, on (le dispositif de surveillance DS) adresse dans la sous-étape 40 un autre message au calculateur de batterie CB afin de l’informer du fait que la fonction de précharge ne s’est pas déroulée correctement (car le circuit d’interface CI n’a pas été placé sensiblement à la tension de la batterie principale BP (dv > s1)). Le calculateur de batterie CB sait alors qu’il doit déclencher l’ouverture du premier contacteur (ou interrupteur) K1, mais qu’il ne doit surtout pas déclencher la fermeture du deuxième contacteur (ou interrupteur) K2.
Grâce à la surveillance du circuit de précharge CPC lorsqu’il est utilisé, on peut détecter si l’opération de précharge se déroule correctement et donc on peut décider sans risque d’autoriser ou non l’alimentation d’au moins un équipement électrique via le circuit d’interface CI.
On comprendra que ce sont au moins les processeur PR1 et mémoire MD du dispositif de surveillance DS qui sont agencés pour effectuer les opérations consistant, lorsque le circuit de précharge CPC est utilisé, à déterminer la différence dv, et, lorsque cette différence dv est supérieure au seuil s1 choisi après expiration de la durée dc choisie, à déclencher l’interruption anticipée de l’utilisation du circuit de précharge CPC.
Par exemple, la valeur du seuil s1 peut être comprise entre 5 V et 15 V. A titre d’exemple illustratif, la valeur du seuil s1 peut être égale à 10 V.
Egalement par exemple, la valeur de la durée dc choisie peut être comprise entre 0,5 s et 3 s. A titre d’exemple illustratif, la valeur de la durée dc choisie peut être égale à 1,5 s.
On notera qu’afin de diminuer le temps nécessaire au début de la fourniture effective de puissance électrique par la batterie principale BP en l’absence de problème de précharge, il est possible de détecter l’instant id où la différence dv devient inférieure au seuil s1. Ainsi, dès que cette détection est effectuée on peut effectuer la sous-étape 30, sans attendre que la durée dc choisie soit écoulée.
On notera que l’étape 10-60 peut aussi comprendre une sous-étape 50 dans laquelle, lorsque la différence dv est supérieure au seuil s1 choisi après l’expiration de la durée dc choisie, on découple (le dispositif de surveillance DS déclenche le découplage de) la borne intermédiaire b3 du circuit d’interface CI de la seconde borne b2. En présence de l’agencement du circuit d’interface CI illustré sur la , ce découplage se fait en plaçant le troisième contacteur (ou interrupteur) K3 dans son état ouvert, par sécurité.
L’ouverture des premier K1 et troisième K3 contacteurs (ou interrupteurs) peut éventuellement se dérouler en deux phases. Dans une première phase, le dispositif de surveillance DS peut déclencher la transmission au calculateur de supervision CS du GMP d’une demande d’autorisation d’ouverture des premier K1 et troisième K3 contacteurs (ou interrupteurs). Cette transmission est ici assurée par le calculateur de batterie CB. Puis, si au bout d’un intervalle de temps choisi le dispositif de surveillance DS n’a pas reçu de réponse à sa demande d’autorisation, il peut déclencher dans une seconde phase, de sa propre initiative, l’ouverture des premier K1 et troisième K3 contacteurs (ou interrupteurs) pour isoler électriquement la batterie principale BP du circuit d’interface CI.
Par exemple, cet intervalle de temps peut être compris entre 1 s et 3 s. A titre d’exemple illustratif cet intervalle de temps peut être égal à 2 s. Mais d’autres valeurs d’intervalle de temps peuvent être utilisées (éventuellement variables selon que l’on est dans une phase de recharge ou une phase de fourniture de puissance électrique par la batterie principale BP).
On notera également que lorsque la batterie principale BP est rechargeable et dans une phase de recharge via une source d’alimentation externe SA couplée au circuit d’interface CI via le connecteur CN, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-60, on peut transmettre (le dispositif de surveillance DS peut déclencher la transmission) à la source d’alimentation externe SA au (d’au) moins une consigne de courant qui est inférieure à la consigne de courant précédente, afin qu’elle fournisse un courant de recharge réduit, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge CPC.
Il est rappelé qu’au début d’une phase de recharge on génère une consigne de courant initiale cci afin que la source d’alimentation externe SA fournisse au véhicule S (auquel elle est temporairement couplée) un courant de recharge initial cri sous une tension nominale. Par conséquent, la (chaque) consigne de courant qui est transmise en cas de détection d’un problème de précharge pendant une phase de recharge, est inférieure à la consigne de courant initiale cci, afin que le courant de recharge devienne inférieur au courant de recharge initial cri, dans un but sécuritaire.
En présence de la dernière option, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-60, on peut transmettre (le dispositif de surveillance DS peut déclencher la transmission) à la source d’alimentation externe SA une (d’une) consigne de courant nulle, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge CPC. Dans ce cas, on interrompt immédiatement la phase de recharge. Mais dans une variante de réalisation on pourrait transmettre dans un intervalle de temps des nouvelles consignes de courant successives, de plus en plus petites, jusqu’à une consigne de courant nulle, afin que la source d’alimentation externe SA fournisse successivement des nouveaux courants de recharge qui décroissent progressivement depuis le courant de recharge initial cri jusqu’à un courant de recharge nul.
On notera également que lorsque la batterie BP doit participer à une phase de fourniture à au moins l’un des équipements électriques MME et CV via le circuit d’interface CI d’une puissance électrique définie par une consigne de puissance, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-60 on peut réduire (le dispositif de surveillance DS peut déclencher la réduction de) cette consigne de puissance, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge CPC.
Il est rappelé que la précharge est décidée après qu’une phase de fourniture de puissance électrique ait été décidée (par exemple par le calculateur de supervision CS), et donc après qu’une consigne de puissance initiale cpi ait été générée pour le calculateur de batterie CB. Par conséquent, la (chaque) consigne de puissance qui est transmise au calculateur de batterie CB en cas de détection d’un problème de précharge juste avant la fourniture effective de la puissance électrique, est inférieure à la consigne de puissance initiale cpi, dans un but sécuritaire.
En présence de la dernière option, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-60, on peut réduire immédiatement à zéro (le dispositif de surveillance DS peut déclencher la réduction immédiate à zéro de) la consigne de puissance initiale cpi, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge CPC. Dans ce cas, on interrompt immédiatement la phase de fourniture de puissance électrique avant même que la fourniture ait effectivement commencé. Mais dans une variante de réalisation on pourrait transmettre dans un intervalle de temps des nouvelles consignes de puissance successives, de plus en plus petites, jusqu’à une consigne de puissance nulle.
On notera également que l’étape 10-60 peut aussi comprendre une sous-étape 60 dans laquelle, en cas d’interruption anticipée de l’utilisation du circuit de précharge CPC, on peut enregistrer (le dispositif de surveillance DS peut déclencher l’enregistrement) dans au moins une mémoire du système S au (d’au) moins un code défaut qui est représentatif d’un problème de précharge détecté.
L’enregistrement du code défaut permet dans un service après-vente de déterminer l’origine du problème de précharge détecté (premier contacteur (ou interrupteur) K1 et/ou résistance de précharge R), et d’informer l’usager du véhicule S de l’origine déterminée du problème de précharge.
Par exemple, après chaque détection d’un problème de précharge on peut stocker un premier code défaut dans une mémoire (éventuellement morte) du calculateur de batterie CB, et le calculateur de supervision CS observant le stockage de ce premier code défaut peut éventuellement à son tour stocker un second code défaut dans une mémoire (éventuellement morte) qu’il comprend.
On notera également que dans cette sous-étape 60 on peut éventuellement alerter un (le dispositif de surveillance DS peut déclencher l’alerte d’un) usager du véhicule S, par exemple au moyen d’un simple voyant (éventuellement « stop ») allumé et/ou d’un message (éventuellement dédié au problème de précharge détecté) qui est affiché sur au moins un écran du véhicule S (par exemple du tableau de bord) ou sur l’écran d’un téléphone intelligent (ou « smartphone ») de l’usager, et/ou diffusé par au moins un haut-parleur du véhicule S ou de ce téléphone intelligent.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la , que le calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une mémoire de masse MM1, notamment pour le stockage temporaire des valeurs des première U10 et seconde U30 ou U31 tensions et d’éventuelles données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’un message signalant le début d’une précharge et d’au moins les valeurs des première U10 et seconde U30 ou U31 tensions pour les utiliser dans des calculs ou traitements, éventuellement après les avoir mis en forme et/ou démodulés et/ou amplifiés, de façon connue en soi, au moyen d’un processeur de signal numérique PR2. De plus, ce calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour délivrer des ordres ou demandes d’ouverture de contacteur(s) (ou interrupteur(s)) Kj, ou des messages contenant des nouvelles consignes de courant ou de puissance électrique, ou des éventuels messages contenant des codes défaut, ou encore des éventuels messages d’alerte.
On notera également que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur (ou programme informatique) comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple le processeur PR1, est propre à mettre en œuvre le procédé de surveillance décrit ci-avant pour surveiller dans le système S le circuit de précharge CPC qui fait partie du circuit d’interface CI installé entre la batterie BP et des équipements électriques CV et MME.

Claims (10)

  1. Procédé de surveillance pour un système (S) comprenant une batterie (BP) comportant des première (b1) et seconde (b2) bornes et propre à alimenter en puissance électrique des équipements électriques via un circuit d’interface (CI) comprenant un circuit de précharge (CPC) ayant une borne d’entrée (be), connectée à ladite première borne (b1), et une borne de sortie (bs), caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-60) dans laquelle, lorsque ledit circuit de précharge (CPC) est utilisé, on détermine une différence entre une première tension mesurée entre lesdites première (b1) et seconde (b2) bornes et une seconde tension mesurée entre ladite borne de sortie (bs) et ladite seconde borne (b2) ou une borne intermédiaire (b3) dudit circuit d’interface (CI) couplée temporairement à ladite seconde borne (b2), et, lorsque ladite différence est supérieure à un seuil choisi après expiration d’une durée choisie, on interrompt de façon anticipée l’utilisation dudit circuit de précharge (CPC).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60), lorsque ladite différence est supérieure audit seuil choisi après l’expiration de ladite durée choisie, on découple ladite borne intermédiaire (b3) du circuit d’interface (CI) de ladite seconde borne (b2).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60), lorsque ladite batterie (BP) est rechargeable et dans une phase de recharge via une source d’alimentation externe (SA) couplée audit circuit d’interface (CI), on transmet à ladite de source d’alimentation externe (SA) au moins une consigne de courant, inférieure à une consigne de courant précédente, afin qu’elle fournisse un courant de recharge réduit, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation dudit circuit de précharge (CPC).
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60) on transmet à ladite source d’alimentation externe (SA) une consigne de courant nulle, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation dudit circuit de précharge (CPC).
  5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60), lorsque ladite batterie (BP) doit participer à une phase de fourniture à au moins l’un desdits équipements électriques d’une puissance électrique définie par une consigne de puissance, on réduit ladite consigne de puissance, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation dudit circuit de précharge (CPC).
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60) on réduit immédiatement à zéro ladite consigne de puissance, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation dudit circuit de précharge (CPC).
  7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60), en cas d’interruption anticipée de l’utilisation dudit circuit de précharge (CPC), on enregistre dans au moins une mémoire dudit système (S) au moins un code défaut représentatif d’un problème de précharge détecté.
  8. Produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre le procédé de surveillance selon l’une des revendications 1 à 7 pour surveiller un circuit de précharge (CPC) faisant partie d’un circuit d’interface (CI) installé entre une batterie (BP) et des équipements électriques d’un système (S), ladite batterie (BP) comportant des première (b1) et seconde (b2) bornes et étant propre à alimenter en puissance électrique lesdits équipements électriques.
  9. Dispositif de surveillance (DS) pour un système (S) comprenant une batterie (BP) comportant des première (b1) et seconde (b2) bornes et propre à alimenter en puissance électrique des équipements électriques via un circuit d’interface (CI) comprenant un circuit de précharge (CPC) ayant une borne d’entrée (be), connectée à ladite première borne (b1), et une borne de sortie (bs), caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR1) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant, lorsque ledit circuit de précharge (CPC) est utilisé, à déterminer une différence entre une première tension mesurée entre lesdites première (b1) et seconde (b2) bornes et une seconde tension mesurée entre ladite borne de sortie (BS) et ladite seconde borne (b2) ou une borne intermédiaire (b3) dudit circuit d’interface (CI) couplée temporairement à ladite seconde borne (b2), et, lorsque ladite différence est supérieure à un seuil choisi après expiration d’une durée choisie, à déclencher une interruption anticipée de l’utilisation dudit circuit de précharge (CPC).
  10. Système (S) comprenant une batterie (BP) comportant des première (b1) et seconde (b2) bornes et propre à alimenter en puissance électrique des équipements électriques via un circuit d’interface (CI) comprenant un circuit de précharge (CPC) ayant une borne d’entrée (be), connectée à ladite première borne (b1), et une borne de sortie (bs), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de surveillance (DS) selon la revendication 9.
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