FR3159443A1 - Surveillance des tensions mesurées des cellules d’une batterie cellulaire d’un véhicule - Google Patents

Surveillance des tensions mesurées des cellules d’une batterie cellulaire d’un véhicule

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FR3159443A1
FR3159443A1 FR2401593A FR2401593A FR3159443A1 FR 3159443 A1 FR3159443 A1 FR 3159443A1 FR 2401593 A FR2401593 A FR 2401593A FR 2401593 A FR2401593 A FR 2401593A FR 3159443 A1 FR3159443 A1 FR 3159443A1
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Olivier Balenghien
Olivier Simon
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Abstract

Un procédé de surveillance est mis en œuvre dans un véhicule comprenant une batterie cellulaire comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs mesurant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules, et un groupe motopropulseur propre à être alimenté en énergie électrique par cette batterie cellulaire pour produire du couple moteur. Ce procédé comprend une étape (10-20) dans laquelle, lorsqu’au moins une tension mesurée est en dehors d’un intervalle de tensions choisi, on interdit l’alimentation du groupe motopropulseur en énergie électrique lorsque le véhicule est dans une phase de roulage ou une recharge de la batterie cellulaire lorsque cette dernière est dans une phase de recharge. Figure 3

Description

SURVEILLANCE DES TENSIONS MESURÉES DES CELLULES D’UNE BATTERIE CELLULAIRE D’UN VÉHICULE Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les véhicules comprenant au moins une batterie cellulaire associée notamment à un groupe motopropulseur, et plus précisément la surveillance au sein de tels véhicules des tensions mesurées des cellules de telles batteries cellulaires.
 Etat de la technique
Certains véhicules, éventuellement de type automobile, comprennent :
- une batterie cellulaire rechargeable et comportant, d’une part, N cellules de stockage d’énergie électrique (possiblement regroupées dans des modules cellulaires et éventuellement électrochimiques (par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd)), avec N > 1, et, d’autre part, N capteurs mesurant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules, et
- un groupe motopropulseur (ou GMP) comprenant au moins une machine motrice électrique propre à être alimentée en énergie électrique par cette batterie cellulaire pour produire du couple moteur.
On notera que dans ce type de véhicule la recharge de la batterie cellulaire peut se faire par couplage temporaire du véhicule à une source d’alimentation externe et/ou par récupération de couple (par exemple du couple de freinage récupératif).
Comme le sait l’homme de l’art, dans une batterie cellulaire l’une au moins des cellules peut parfois faire l’objet d’une surtension ou sous-tension lors d’une phase de recharge ou d’une phase de roulage. On entend ici par « cellule ayant une surtension » une cellule ayant une tension plus forte que la plupart des autres cellules identiques de sa batterie cellulaire, et donc ayant une forte probabilité de faire l’objet d’un vieillissement prématuré. Par ailleurs, on entend ici par « cellule ayant une sous-tension » une cellule ayant une tension plus faible que la plupart des autres cellules identiques de sa batterie cellulaire, et donc ayant une forte probabilité de faire l’objet d’une fuite d’électrolyte.
Ces surtensions et sous-tensions sont de nature à réduire la durée de vie des cellules de la batterie cellulaire, et peuvent provoquer, lorsque leur durée est relativement importante, des dégradations qui peuvent être à l’origine d’un incendie dans le véhicule et/ou d’une électrocution de passager(s).
Il a été proposé, notamment dans le document brevet FR-B1 3128790, de déterminer une tension minimale et une tension maximale parmi les N tensions mesurées des N cellules, et, lorsque la différence entre ces tensions minimale et maximale déterminées est supérieure à un seuil, de limiter la puissance maximale fournie ou reçue par la batterie cellulaire.
Cela permet, en cas de problème de tension détecté au niveau d’une cellule, de continuer de solliciter la batterie cellulaire mais de façon moindre et sans modifier son état de charge en cours, et donc de ne pas aggraver la situation de la cellule posant problème. Cependant, si l’on peut vérifier que la dispersion des tensions mesurées par les N capteurs des N cellules reste limitée, lorsqu’un problème est détecté on ne sait pas s’il résulte d’une dispersion sur la précision de tensions mesurées par certains capteurs ou du fait qu’un ou plusieurs capteurs ne fonctionne(nt) plus. Or, en cas de défaillance d’un capteur il y a un risque d’incendie de la batterie cellulaire. En outre, en cas de problème détecté, on est contraint de remplacer tous les modules cellulaires de la batterie cellulaire, voire la batterie entière, et non pas le (ou chaque) module cellulaire comprenant au moins un capteur défaillant.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
 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 cellulaire comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs mesurant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules, et
- un groupe motopropulseur propre à être alimenté en énergie électrique par cette batterie cellulaire pour produire du couple moteur.
Ce procédé de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle, lorsqu’au moins une tension mesurée est en dehors d’un intervalle de tensions choisi, on interdit l’alimentation du groupe motopropulseur en énergie électrique lorsque le véhicule est dans une phase de roulage ou une recharge de la batterie cellulaire.
Grâce à l’invention, on peut désormais détecter chaque cellule posant problème (elle-même ou son capteur), et agir en conséquence en engageant un mode de « reconfiguration » (comportant au moins une interdiction d’alimentation du GMP ou de recharge de la batterie cellulaire) afin d’éviter le déclenchement d’un incendie dans la batterie cellulaire.
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, on peut interdire l’alimentation du groupe motopropulseur en énergie électrique ou la recharge de la batterie cellulaire lorsqu’au moins une tension mesurée est en dehors de l’intervalle de tensions pendant au moins une première durée choisie ;
- en présence de la première option, dans son étape, la première durée choisie peut être comprise entre 200 ms et 1 s ;
- dans son étape, on peut aussi isoler électriquement la batterie cellulaire de tout circuit d’alimentation électrique du véhicule après écoulement d’une seconde durée choisie depuis l’interdiction d’alimentation du groupe motopropulseur en énergie électrique ou de recharge de la batterie cellulaire ;
- en présence de la dernière option, dans son étape, la seconde durée peut être fonction d’un nombre de tensions mesurées en dehors de l’intervalle de tensions ;
- dans son étape, l’intervalle de tensions peut comprendre des bornes inférieure et supérieure qui sont fonction d’un état de santé en cours de la batterie cellulaire ;
- dans son étape, en cas d’interdiction d’alimentation du groupe motopropulseur en énergie électrique ou de recharge de la batterie cellulaire, on peut aussi effectuer dans le véhicule au moins une action choisie parmi une alerte d’un conducteur du véhicule au moyen d’un voyant de ce dernier et/ou d’un message textuel et/ou d’un message sonore, et un enregistrement d’au moins un code défaut représentatif d’un problème de tension mesurée dans une cellule.
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, dans un véhicule comprenant, d’une part, une batterie cellulaire comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs mesurant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules, et, d’autre part, un groupe motopropulseur propre à être alimenté en énergie électrique par cette batterie cellulaire pour produire du couple moteur, pour surveiller les tensions mesurées.
L’invention propose également un dispositif de surveillance destiné à équiper un véhicule comprenant :
- une batterie cellulaire comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs mesurant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules, et
- un groupe motopropulseur propre à être alimenté en énergie électrique par cette batterie cellulaire pour produire du couple moteur.
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, lorsqu’au moins une tension mesurée est en dehors d’un intervalle de tensions choisi, à déclencher une interdiction de l’alimentation du groupe motopropulseur en énergie électrique lorsque le véhicule est dans une phase de roulage ou une recharge de la batterie cellulaire lorsque cette dernière est dans une phase de recharge.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant :
- une batterie cellulaire comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs mesurant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules,
- un groupe motopropulseur propre à être alimenté en énergie électrique par cette batterie cellulaire pour produire du couple moteur, et
- un dispositif de surveillance du type de celui présenté ci-avant.
 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 :
FIG. 1illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un véhicule comprenant une chaîne de transmission à GMP à machine motrice électrique associée à une batterie principale associée à un calculateur de batterie, et un dispositif de surveillance selon l’invention,
FIG. 2illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un calculateur de batterie comprenant un exemple de réalisation d’un dispositif de surveillance selon l’invention, et
FIG. 3illustre 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 des tensions ucm qui sont mesurées par N capteurs respectivement dans N cellules d’une batterie cellulaire BP (rechargeable) au sein d’un véhicule V.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré sur laFIG. 1. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant une chaîne de transmission à GMP à machine motrice électrique associée à une batterie cellulaire (rechargeable). Ainsi, elle concerne les véhicules terrestres (véhicules utilitaires, camping-cars, minibus, cars, camions, motocyclettes, engins de voirie, engins de chantier, engins agricoles, engins de loisir (motoneige, kart), engins à chenille(s), les trains et les tramways, par exemple), les aéronefs et les bateaux.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V comprend une chaîne de transmission à 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 laFIG. 1un véhicule V comprenant une chaîne de transmission à GMP électrique (et donc à machine motrice électrique MME), un calculateur de supervision CS, un réseau de bord RB, une batterie de servitude BS, une batterie cellulaire BP (rechargeable) associée à un dispositif d’interface DI et un calculateur de batterie CB, un circuit électrique principal CEP, 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.
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 cellulaire BP via le circuit électrique principal CEP, et parfois à la place de ce convertisseur CV. 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.
Le circuit électrique principal (ou « haute tension ») CEP est connecté, d’une part, à la batterie cellulaire BP (ici) via le dispositif d’interface DI, et, d’autre part, à des équipements électroniques, comme par exemple le convertisseur CV et la machine motrice électrique MME. Il permet aussi la recharge (au moins en courant continu) de la batterie cellulaire BP par une source d’alimentation SA externe et temporairement couplée au véhicule V, par exemple via un connecteur de recharge CR de ce dernier (V). Ce circuit électrique principal CEP comprend donc au moins un circuit d’alimentation P1 assurant le couplage entre la batterie cellulaire BP et au moins les machine motrice électrique MME et convertisseur CV, et un circuit de recharge P2 connecté (ici) au connecteur de recharge CR et permettant de recharger la batterie cellulaire BP via une source d’alimentation SA externe et temporairement couplée au connecteur de recharge CR via un câble de recharge.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur laFIG. 1le circuit de recharge P2 permet de recharger la batterie cellulaire BP non seulement en courant continu (ou mode 4), mais aussi en courant alternatif (ou mode 2 ou 3), sous le contrôle d’un calculateur de chargeur CA d’un chargeur CH et calculateur de batterie CB (associé à la batterie cellulaire BP). Mais dans des variantes de réalisation non illustrées, le circuit de recharge P2 pourrait ne permettre que les recharges en courant continu (ou mode 4) ou bien que les recharges en courant alternatif (ou mode 2 ou 3).
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 du couple moteur pour déplacer le véhicule V lorsqu’elle est alimentée en énergie électrique, ainsi qu’éventuellement à récupérer du couple dans la chaîne de transmission.
Le fonctionnement de la chaîne de transmission (et donc du GMP) est supervisé par un calculateur de supervision CS.
La machine motrice électrique MME (ici un moteur électrique) est ici couplée à la batterie cellulaire BP via le circuit d’alimentation P1 du circuit électrique principal CEP, afin d’être alimentée en énergie électrique, ainsi qu’éventuellement d’alimenter cette batterie cellulaire BP en énergie électrique résultant d’une récupération de couple (par exemple lors d’une phase de freinage récupératif).
Par ailleurs, cette machine motrice électrique MME est couplée à l’arbre moteur AM, pour lui fournir du couple moteur par entraînement 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 DV.
Ce premier train T1 est ici situé dans la partie avant PVV du véhicule V. 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 V.
Le convertisseur CV est aussi chargé, ici, pendant les phases de roulage du véhicule V de convertir une partie du courant électrique stocké dans la batterie cellulaire BP pour alimenter en courant électrique converti le réseau de bord RB et la batterie de servitude BS (pour la recharger).
On notera, comme illustré non limitativement sur laFIG. 1, que le convertisseur CV peut faire partie du chargeur CH qui comprend aussi le calculateur de chargeur CA chargé, au moins, de contrôler les recharges de la batterie cellulaire BP.
La batterie cellulaire BP alimentant la machine motrice électrique MME, elle constitue une batterie principale (ou « de traction » ou encore « de puissance »). Elle comprend N cellules CE de stockage d’énergie électrique, avec N ≥ 2. Ces cellules CE peuvent, par exemple, être électrochimiques (par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd). Egalement par exemple, la batterie cellulaire BP peut être de type basse tension (typiquement 450 V à titre illustratif). Mais elle pourrait être de type moyenne tension ou haute tension.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur laFIG. 1, les cellules CE peuvent être regroupées dans des modules cellulaires MC.
La batterie cellulaire BP comprend aussi N capteurs (de tension) mesurant respectivement les N tensions ucm aux bornes des N cellules CE. Ces mesures sont de préférence effectuées périodiquement. Par exemple, la période peut être comprise entre 50 ms et 500 ms. A titre d’exemple illustratif, la période peut être égale à 100 ms.
Par ailleurs, la batterie cellulaire BP est (ici) associée à un boîtier de batterie BB qui comprend notamment le dispositif d’interface DI, des moyens de mesure de tension/courant (non illustrés), et le calculateur de batterie CB. Par exemple, la batterie cellulaire BP et le boîtier de batterie BB peuvent faire partie d’un ensemble (ou « pack ») de batterie.
Le dispositif d’interface DI est agencé de manière à isoler électriquement en cas de besoin la batterie cellulaire BP de l’intégralité du circuit électrique principal CEP, ainsi qu’individuellement (ici) du connecteur de recharge CR, de la machine motrice électrique MME, et du convertisseur CV. Il comprend des contacteurs (ou interrupteurs), éventuellement à base de MOSFET(s), qui peuvent être placés chacun dans un état ouvert (ou non passant) ou un état fermé (ou passant) sur ordre du calculateur de batterie CB, ainsi que des fusibles de protection.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur laFIG. 1le véhicule V 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 stockée dans la batterie de servitude BS ou produite par le convertisseur CV, pour l’alimentation des organes (ou équipements) électriques couplés au réseau de bord RB 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 des N tensions ucm mesurées respectivement aux bornes des N cellules CE de la batterie cellulaire BP par les N capteurs (de tension).
Ce procédé (de surveillance) peut être mis en œuvre au moins partiellement par le dispositif de surveillance DS (illustré au moins partiellement 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 connexions 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. 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, ou bien pourrait faire partie du calculateur de supervision CS, par exemple.
Comme illustré non limitativement sur laFIG. 3, le procédé (de surveillance), selon l’invention, comprend une étape 10-20 qui est mise en œuvre chaque fois que la batterie cellulaire BP est utilisée pour fournir de l’énergie électrique dans une phase de roulage ou pour recevoir un courant de recharge dans une phase de recharge (par récupération de couple en roulage ou par couplage à une source d’alimentation externe SA à l’arrêt).
L’étape 10-20 du procédé comprend une sous-étape 20 dans laquelle, lorsqu’au moins une tension mesurée ucm (parmi les N) est en dehors d’un intervalle de tensions iu choisi, on interdit (par exemple le dispositif de surveillance DS déclenche une interdiction de) l’alimentation du GMP en énergie électrique lorsque le véhicule V est dans une phase de roulage ou une recharge de la batterie cellulaire BP lorsque cette dernière (BP) est dans une phase de recharge.
Ainsi, on peut désormais déterminer si chaque capteur associé à une cellule CE fournit une tension mesurée ucm cohérente (par comparaison à des tensions « normales » (ou acceptables) qui sont les bornes inférieure et supérieure de l’intervalle de tensions iu), ce qui permet d’engager un mode de « reconfiguration » (comportant au moins une interdiction d’alimentation du GMP ou de recharge de la batterie cellulaire BP) lorsqu’au moins une tension mesurée ucm est incohérente. On comprendra que l’incohérence d’une tension mesurée ucm peut résulter d’une défaillance du capteur concerné ou d’un problème de surtension ou sous-tension de la cellule associée à ce capteur.
L’engagement du mode de reconfiguration permet d’éviter le déclenchement d’un incendie dans la batterie cellulaire CE. En outre, on connaît désormais chaque cellule CE posant problème (elle-même ou son capteur), ce qui permet avantageusement à un service après-vente de ne remplacer que chaque cellule CE posant problème ou chaque module cellulaire MC comportant au moins une cellule CE posant problème, et non pas l’intégralité des modules cellulaires MC de la batterie cellulaire BP.
On notera que l’interdiction de recharge de la batterie cellulaire BP est sans conséquence sur les déplacements du véhicule V lorsque ce dernier (V) est dans une phase de roulage. Mais l’interdiction d’alimentation du GMP engendre un arrêt du véhicule V lorsque le GMP est tout électrique (ce qui n’est pas le cas lorsque le GMP est hybride). Par conséquent, pour que les passagers du véhicule V ne soient pas trop pénalisés lorsque le GMP est tout électrique, on peut envisager d’alerter son conducteur dans la sous-étape 20 pour lui demander d’arrêter rapidement son véhicule V dans un intervalle de temps choisi (par exemple d’une durée d’une minute), et de ne procéder à l’interdiction d’alimentation du GMP qu’une fois cet intervalle de temps écoulé. Par exemple, l’alerte du conducteur du véhicule V peut se faire au moyen d’un message textuel et/ou d’un message sonore. Le message d’alerte textuel peut être affiché sur au moins un écran EA du véhicule V (par exemple du tableau de bord ou du combiné central) ou sur l’écran d’un téléphone intelligent (ou « smartphone ») du conducteur. Le message d’alerte sonore (ou audio) peut être diffusé par au moins un haut-parleur du véhicule V ou du téléphone intelligent précité.
On notera également que l’interdiction d’alimentation du GMP peut, par exemple, se faire en ordonnant au calculateur de supervision CS de cesser de transmettre des consignes de couple moteur à fournir au calculateur de machine qui contrôle la machine motrice électrique MME. Cela permet en effet d’éviter un appel de courant auprès de la batterie cellulaire BP.
On notera également que l’interdiction de recharge de la batterie cellulaire BP peut, par exemple, se faire en ordonnant au calculateur de chargeur CA de stopper immédiatement une recharge en cours via une source d’alimentation externe SA ou bien en ordonnant au calculateur de supervision CS de cesser de transmettre des consignes de couple de freinage récupératif au calculateur de machine qui contrôle la machine motrice électrique MME. Cela permet en effet d’éviter que la machine motrice électrique MME récupère du couple de freinage récupératif et donc qu’elle fournisse un courant de recharge à la batterie cellulaire BP.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur laFIG. 3, l’étape 10-20 peut comprendre une sous-étape 10 dans laquelle on (par exemple le dispositif de surveillance DS) peut comparer chaque tension mesurée ucm aux bornes inférieure et supérieure de l’intervalle de tensions iu choisi. Si toutes les N tensions mesurées ucm sont contenues dans l’intervalle de tensions iu choisi, on (par exemple le dispositif de surveillance DS) peut retourner effectuer la sous-étape 10 avec les prochaines N tensions mesurées ucm. En revanche, si l’une au moins des N tensions mesurées ucm est en dehors de l’intervalle de tensions iu choisi, on (par exemple le dispositif de surveillance DS) effectue la sous-étape 20 pour au moins interdire l’alimentation du GMP ou la recharge de la batterie cellulaire BP.
De préférence, dans la sous-étape 20 de l’étape 10-20 on peut interdire (par exemple le dispositif de surveillance DS peut déclencher l’interdiction de) l’alimentation du GMP ou la recharge de la batterie cellulaire BP lorsqu’au moins une tension mesurée ucm est en dehors de l’intervalle de tensions iu pendant au moins une première durée d1 choisie. A cet effet, on (par exemple le dispositif de surveillance DS) peut déclencher dans la sous-étape 10 une temporisation de la première durée choisie d1 dès qu’une tension mesurée ucm est en dehors de l’intervalle de tensions iu pour la première fois. Si avant l’expiration de la première durée choisie d1 associée à cette tension mesurée ucm, cette dernière (ucm) est de nouveau contenue dans l’intervalle de tensions iu, on va de nouveau effectuer la sous-étape 10 et la temporisation correspondante est interrompue. En revanche, si à l’expiration de la première durée choisie d1 la tension mesurée ucm concernée est toujours en dehors de l’intervalle de tensions iu, alors on effectue la sous-étape 20.
Cette option est destinée à éviter d’interdire l’alimentation du GMP ou la recharge de la batterie cellulaire BP de façon précipitée dès qu’une tension mesurée ucm est en dehors de l’intervalle de tensions iu une unique fois ou quelques fois successives, par exemple en raison d’un dysfonctionnement très bref du capteur concerné, ou du réseau de communication interne (éventuellement multiplexé) sur lequel sont transmises les tensions mesurées ucm, ou encore d’un calculateur impliqué dans la transmission des tensions mesurées ucm.
Par exemple, la première durée choisie d1 peut être comprise entre 200 ms et 1 s. A titre d’exemple illustratif cette première durée choisie d1 peut être égale à 500 ms. Mais d’autres valeurs de première durée choisie d1 peuvent être utilisées. Par exemple, cette première durée choisie d1 peut être choisie pendant la phase de mise au point ou d’essais d’un véhicule similaire au véhicule V.
Egalement par exemple, dans la sous-étape 20 de l’étape 10-20 on peut aussi isoler électriquement (par exemple le dispositif de surveillance DS peut déclencher l’isolement électrique de) la batterie cellulaire BP de tout circuit d’alimentation électrique du véhicule V (et donc ici du circuit électrique principal CEP) après écoulement d’une seconde durée d2 choisie depuis le début de l’interdiction d’alimentation du GMP ou de la recharge de la batterie cellulaire BP.
On comprendra que cet isolement électrique de la batterie cellulaire BP fait alors aussi partie du mode de reconfiguration précité qui est engagé.
Lorsque la batterie cellulaire BP est associée à un dispositif d’interface DI, comme illustré non limitativement sur laFIG. 1, l’isolement électrique peut être assuré par ce dispositif d’interface DI (par exemple par placement de contacteur(s) (ou interrupteur(s)) dans l’état ouvert (ou non passant)), sous le contrôle du calculateur de batterie CB.
On notera que dans la sous-étape 20 de l’étape 10-20 la seconde durée choisie d2 peut être fonction du nombre de tensions mesurées ucm qui sont en dehors de l’intervalle de tensions iu. Par exemple, on peut utiliser une première seconde durée choisie d21lorsqu’une unique tension mesurée ucm est en dehors de l’intervalle de tensions iu et une seconde seconde durée choisie d22lorsqu’au moins deux tensions mesurées ucm sont en dehors de l’intervalle de tensions iu. Dans ce cas, la seconde seconde durée choisie d22est de préférence strictement inférieure à la première seconde durée choisie d21car la situation est plus grave et donc nécessite une réaction plus rapide.
Par exemple, la première seconde durée choisie d21peut être comprise entre 40 s et 80 s. A titre d’exemple illustratif cette première seconde durée choisie d21peut être égale à 60 s. Mais d’autres valeurs de première seconde durée choisie d21peuvent être utilisées. Par exemple, cette première seconde durée choisie d21peut être choisie pendant la phase de mise au point ou d’essais d’un véhicule similaire au véhicule V.
Egalement par exemple, la seconde seconde durée choisie d22peut être comprise entre 1 s et 3 s. A titre d’exemple illustratif cette seconde seconde durée choisie peut être égale à 2 s. Mais d’autres valeurs de seconde seconde durée choisie d22peuvent être utilisées. Par exemple, cette seconde seconde durée choisie d22peut être choisie pendant la phase de mise au point ou d’essais d’un véhicule similaire au véhicule V.
Egalement par exemple, dans la sous-étape 10 de l’étape 10-20 les bornes inférieure et supérieure de l’intervalle de tensions iu peuvent éventuellement être fonction de l’état de santé en cours de la batterie cellulaire BP. En effet, les tensions minimale et maximale « normales » d’une cellule CE peuvent varier dans le temps en fonction de son état de santé (ou SOH (« State Of Health »)).
Mais les bornes inférieure et supérieure de l’intervalle de tensions iu peuvent être indépendantes de l’état de santé en cours de la batterie cellulaire BP, et donc constantes dans le temps. Par exemple, dans le cas de cellules CE de type lithium-ion (ou Li-ion) la borne inférieure de l’intervalle de tensions iu peut être comprise entre 0,2 V et 0,4 V. A titre d’exemple illustratif cette borne inférieure peut être égale 0,3 V. Mais d’autres valeurs de la borne inférieure peuvent être utilisées. Par exemple, cette borne inférieure peut être choisie pendant la phase de mise au point ou d’essais d’un véhicule similaire au véhicule V. Egalement par exemple, dans le cas de cellules CE de type lithium-ion (ou Li-ion) la borne supérieure de l’intervalle de tensions iu peut être comprise entre 4,6 V et 4,8 V. A titre d’exemple illustratif cette borne supérieure peut être égale 4,7 V. Mais d’autres valeurs de la borne supérieure peuvent être utilisées. Par exemple, cette borne supérieure peut être choisie pendant la phase de mise au point ou d’essais d’un véhicule similaire au véhicule V.
Egalement par exemple, dans la sous-étape 20 de l’étape 10-20, en cas d’interdiction d’alimentation du GMP ou de recharge de la batterie cellulaire BP, on peut aussi effectuer (par exemple le dispositif de surveillance DS peut aussi déclencher la réalisation) dans le véhicule V au (d’au) moins une action qui est choisie parmi :
- une alerte du conducteur du véhicule V au moyen d’un voyant de ce dernier (V) et/ou d’un message textuel et/ou d’un message sonore, et
- un enregistrement d’au moins un code défaut représentatif d’un problème de tension mesurée ucm dans une cellule CE.
Par exemple, en cas d’alerte du conducteur (destinée à attirer son attention sur l’occurrence d’une interdiction d’alimentation du GMP ou de recharge de la batterie cellulaire BP) le voyant peut faire partie du tableau de bord ou être affiché sur un écran d’affichage EA du véhicule V (éventuellement celui du combiné central installé sur ou dans la planche de bord). Il peut s’agir d’un voyant dédié au problème d’interdiction d’alimentation du GMP ou de recharge de la batterie cellulaire BP ou d’un voyant de service (non dédié), comme par exemple le voyant de stop (requérant un arrêt immédiat du véhicule V).
Egalement par exemple, en cas d’alerte du conducteur le message d’alerte textuel peut signaler une interdiction d’alimentation du GMP ou de recharge de la batterie cellulaire BP, et peut être affiché sur au moins un écran EA du véhicule V (par exemple du tableau de bord ou du combiné central) ou sur l’écran du téléphone intelligent du conducteur.
Egalement par exemple, en cas d’alerte du conducteur le message d’alerte sonore (ou audio) peut signaler une interdiction d’alimentation du GMP ou de recharge de la batterie cellulaire BP, et peut être diffusé par au moins un haut-parleur du véhicule V ou du téléphone intelligent précité.
On notera également que le stockage du (de chaque) code défaut peut, par exemple, se faire dans une mémoire (éventuellement morte) du dispositif de surveillance DS ou du calculateur de batterie CB ou encore du calculateur de supervision CS. Cela permet de signaler au service après-vente qui révisera le véhicule V qu’une interdiction d’alimentation du GMP ou de recharge de la batterie cellulaire BP est survenue en raison d’un problème de tension mesurée ucm incohérente détecté dans au moins une cellule CE, et ainsi de faciliter la réparation dans ce service après-vente. De préférence, on prévoit un code défaut spécifique pour chaque cellule CE pour faciliter encore plus la réparation dans le service après-vente.
On notera également que lorsque le véhicule V est remis en fonctionnement après une interdiction d’alimentation du GMP ou de recharge de la batterie cellulaire BP, on (par exemple le dispositif de surveillance DS) peut de nouveau autoriser l’alimentation du GMP ou la recharge de la batterie cellulaire BP si toutes les N tensions mesurées ucm sont de nouveau contenues dans l’intervalle de tensions iu choisi. Le mode de reconfiguration est alors annulé. En revanche, si l’une au moins des N tensions mesurées ucm est toujours en dehors de l’intervalle de tensions iu choisi, on continue d’interdire l’alimentation du GMP ou la recharge de la batterie cellulaire BP (et donc le mode de reconfiguration est maintenu).
On notera également, comme illustré non limitativement sur laFIG. 2, que le calculateur de batterie CB (ou le calculateur du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une mémoire de masse MM1, notamment pour stocker chaque tension mesurée ucm et l’éventuel état de santé en cours de la batterie cellulaire BP, ainsi que d’éventuelles données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce calculateur de batterie CB (ou le calculateur du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’au moins chaque tension mesurée ucm et l’éventuel état de santé en cours de la batterie cellulaire BP, 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 du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour délivrer un message (ou ordre) requérant l’interdiction d’alimentation du GMP ou de recharge de la batterie cellulaire BP, et chaque éventuel message de déclenchement d’un isolement électrique de la batterie cellulaire BP ou d’une alerte ou encore de stockage d’un code défaut.
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 véhicule V les N tensions ucm mesurées respectivement aux bornes des N cellules CE de la batterie cellulaire BP.

Claims (10)

  1. Procédé de surveillance pour un véhicule (V) comprenant i) une batterie cellulaire (BP) comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs mesurant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE), et ii) un groupe motopropulseur propre à être alimenté en énergie électrique par ladite batterie cellulaire (BP) pour produire du couple moteur, caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-20) dans laquelle, lorsqu’au moins une tension mesurée est en dehors d’un intervalle de tensions choisi, on interdit l’alimentation dudit groupe motopropulseur en énergie électrique lorsque ledit véhicule (V) est dans une phase de roulage ou une recharge de ladite batterie cellulaire (BP) lorsque cette dernière (BP) est dans une phase de recharge.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-20) on interdit ladite alimentation du groupe motopropulseur en énergie électrique ou ladite recharge de la batterie cellulaire (BP) lorsqu’au moins une tension mesurée est en dehors dudit intervalle de tensions pendant au moins une première durée choisie.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-20) ladite première durée choisie est comprise entre 200 ms et 1 s.
  4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-20) on isole électriquement ladite batterie cellulaire (BP) de tout circuit d’alimentation électrique dudit véhicule (V) après écoulement d’une seconde durée choisie depuis ladite interdiction d’alimentation du groupe motopropulseur en énergie électrique ou de recharge de la batterie cellulaire (BP).
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-20) ladite seconde durée est fonction d’un nombre de tensions mesurées en dehors dudit intervalle de tensions.
  6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-20) ledit intervalle de tensions comprend des bornes inférieure et supérieure fonction d’un état de santé en cours de ladite batterie cellulaire (BP).
  7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-20), en cas d’interdiction d’alimentation du groupe motopropulseur en énergie électrique ou de recharge de la batterie cellulaire (BP), on effectue aussi dans ledit véhicule (V) au moins une action choisie parmi une alerte d’un conducteur dudit véhicule (V) au moyen d’un voyant de ce dernier (V) et/ou d’un message textuel et/ou d’un message sonore, et un enregistrement d’au moins un code défaut représentatif d’un problème de tension mesurée dans une cellule (CE).
  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, dans un véhicule (V) comprenant i) une batterie cellulaire (BP) comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs mesurant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE), et ii) un groupe motopropulseur propre à être alimenté en énergie électrique par ladite batterie cellulaire (BP) pour produire du couple moteur, pour surveiller lesdites tensions mesurées.
  9. Dispositif de surveillance (DS) pour un véhicule (V) comprenant i) une batterie cellulaire (BP) comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs mesurant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE), et ii) un groupe motopropulseur propre à être alimenté en énergie électrique par ladite batterie cellulaire (BP) pour produire du couple moteur, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR1) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant, lorsqu’au moins une tension mesurée est en dehors d’un intervalle de tensions choisi, à déclencher une interdiction de l’alimentation dudit groupe motopropulseur en énergie électrique lorsque ledit véhicule (V) est dans une phase de roulage ou d’une recharge de ladite batterie cellulaire (BP) lorsque cette dernière (BP) est dans une phase de recharge.
  10. Véhicule (V) comprenant i) une batterie cellulaire (BP) comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs mesurant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE), et ii) un groupe motopropulseur propre à être alimenté en énergie électrique par ladite batterie cellulaire (BP) pour produire du couple moteur, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de surveillance (DS) selon la revendication 9.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0913292B1 (fr) * 1997-10-30 2011-02-09 Bae Systems Controls, Inc. Méthode d'équilibrage de la tension des modules de batteries de traction d'un véhicule électrique hybride
WO2023079220A1 (fr) * 2021-11-04 2023-05-11 Psa Automobiles Sa Surveillance des tensions des cellules d'une batterie cellulaire d'un véhicule

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