WO2013182575A1 - Dispositif et procédé de maintien à température de fonctionnement d'une batterie - Google Patents

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heating
heating circuit
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Christophe BORNET
Carlos PINTOS
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Valeo Securite Habitacle SAS
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for maintaining the operating temperature of a battery.
  • the field of the invention is that of embedded devices in vehicles.
  • the field of the invention is that of autonomous devices embedded in vehicles and more particularly the power of these devices.
  • Onboard telematics includes, among other things, the long-distance transmission of information between two intelligent type devices.
  • Part of the embedded telematics is to provide relevant information to a user of a vehicle.
  • Another part of the on-board telematics is to guarantee optimal safety conditions for the user of the vehicle.
  • This security is at least double by taking into account the risks inherent in the normal use of the vehicle and by taking into account societal risks.
  • a risk during normal use of the vehicle is the accident.
  • a societal risk is theft. This is a non-limiting example.
  • the accident is taken into account by an onboard device for automatic accident reporting.
  • the principle of such a device is, once the accident detected, to transmit an electronic message signaling the accident to a specialized receiver.
  • the electronic message comprises at least the location of the accident, that is to say the location of the transmitting device. This reduces the time between the accident and the arrival of the emergency services at the scene of the accident.
  • the electronic message signaling the accident is sent automatically, following the detection of the accident by sensors, or manually following the activation, via an actuator, by a user of the vehicle whether the vehicle is uneven or not.
  • the on-board device obtains the location to be included in the message transmitted, for example, by a satellite positioning system.
  • the societal risk is taken into account by a tracking device of the vehicle.
  • SVT Synchronization Vehicle Tracking English equivalent of the previous name
  • safety devices make the normal use of the vehicle safer by reducing as much as possible the effects of the hazards of use. Prevention is the most effective reduction. Safety devices attempt to reduce the effects of deliberate damage to the integrity of the vehicle.
  • the safety devices and safety devices always include a backup battery that gives them a certain autonomy when they are cut from a main power source of a vehicle that they secure.
  • the invention solves these problems by monitoring the temperature of a battery supplying the safety device.
  • the battery is therefore coupled to a temperature sensor and a heater.
  • the heater and the temperature sensor are connected to a microcontroller which controls the heater according to the signals produced by the temperature sensor.
  • the microcontroller turns on the heater to maintain the battery at a temperature at which it is able to operate, i.e., to deliver energy. Such a temperature is above -20 ° C.
  • the invention therefore relates to a device for maintaining the operating temperature of a first battery characterized in that it comprises:
  • a heating circuit able to heat the first battery
  • control circuit connected to the heating circuit, the control circuit being able to control the operation of the heating circuit according to a determined programming.
  • the device according to the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or according to the technically possible combinations: - it comprises :
  • a temperature probe capable of measuring the temperature of the first battery, said probe being connected to the control circuit, the determined programming being a function of a measurement of the temperature of the first battery.
  • the heater is powered by a second battery.
  • a switching circuit for selecting the supply of the heating circuit from among:
  • the heater is powered by the first battery.
  • the heating circuit is a resistive cable winding disposed around the first battery.
  • the heating circuit is composed of two coils arranged on either side of a location for receiving the first battery.
  • the temperature sensor is thermally isolated from the heating circuit.
  • the subject of the invention is also a method for implementing a device for maintaining the operating temperature of a battery, characterized in that it comprises the following steps:
  • the subject of the invention is also a method for implementing a device for maintaining the operating temperature of a battery, characterized in that it comprises the following steps:
  • the method according to the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or according to the technically possible combinations: - it comprises the following step:
  • the heating circuit is stopped.
  • FIG. 1 an illustration of a first implementation of the invention.
  • FIG. 2 an illustration in longitudinal section of a first battery implemented in a device according to the invention.
  • FIG. 3 an illustration in side section of a first battery implemented in a device according to the invention
  • FIG. 4 an illustration of a variant of implementation of a heating device.
  • FIG. 5 an illustration of an alternative implementation of a battery heater.
  • FIG. 8 an illustration of a variant of the invention.
  • Figure 9 an illustration of a power selection circuit.
  • Figure 1 shows a first battery 1 10 having power cables 120 and 130 for connecting the first battery 1 10 to a safety device or a safety device not shown.
  • Figure 1 also shows a heating circuit 140 consisting of a resistive cable wound around the first battery 1 10.
  • a heating circuit 140 consisting of a resistive cable wound around the first battery 1 10.
  • the circuit 140 When the circuit 140 is traversed by an electric current it produces heat joule effect.
  • the heating circuit 140 Insofar as the heating circuit 140 is very close to or in contact with the first battery 140, it is heated when the heating circuit 140 produces heat.
  • FIG. 1 shows that the heating circuit 140 is connected via cables 150 and 160 to a second battery 170. This connection is made via a 180 switch device.
  • a 180 switch device is, for example and without limitation, an electromechanical switch, a transistor, a relay, or any equivalent device. The implementation of the device 180 makes it possible to open or close the supply circuit of the heating circuit 140.
  • FIG. 1 also shows a temperature probe 190.
  • a temperature probe 190 is a thermistor, a thermocouple, or any other equivalent device. It is considered that the temperature probe 190 is able to measure the temperature of the battery at least in the following cases:
  • the temperature sensor is in direct contact with the battery
  • the temperature sensor is in contact with the battery via at least one heat conductive material
  • the temperature probe is close enough to the battery so that the elements between the probe and the battery do not constitute thermal insulation.
  • the relative positioning of the temperature probe with respect to the battery is taken into account for the calibration of the temperature measurement.
  • a corrective factor is applied to the measurement made by the temperature sensor.
  • Figure 1 also shows a control circuit 200.
  • the control circuit 200 is of the microcontroller or microprocessor type.
  • the control circuit 200 is connected to the switch device 180 by a cable 210 and to the temperature sensor 190 by a cable 220.
  • the cable 220 allows the microcontroller 200 to receive the temperature measurements produced by the temperature sensor 190.
  • the cable 210 allows the control circuit 200 to control the switch device 180.
  • cables it is understood that it is a means of conveying an analog, power or digital electrical signal.
  • these cables are either cables or tracks on a printed circuit, or both.
  • FIG. 2 shows an exemplary implementation of a first battery of the type of battery 1 10.
  • FIG. 2 thus shows a battery 310 surrounded by a resistive cable 340.
  • Figure 2 shows, between the cable 340 and the battery 310 a receptacle 370, the upper portion 380 in contact with the cable 340 is thermally insulating.
  • the receptacle 370 receives a probe 390 of temperature equivalent to the probe 190.
  • the probe 390 is connected to a control circuit via a cable 400.
  • Either the receptacle 370 has an orifice for passing the cable 400, or the cable 400 passes between the receptacle 370 and the battery 310.
  • FIG. 3 is a lateral section, at the level of the probe 390, of the device illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 3 illustrates the facts that:
  • the receptacle 370 is between the cable 340 and the battery 310,
  • the receptacle 370 is:
  • Another variant of the invention is made without the receptacle 370.
  • FIG. 4 shows a first battery 410 surrounded by two networks 420 and 430 of resistive cable coils.
  • the networks 420 and 430 are located on either side of the battery 410 and do not intersect.
  • the networks 420 and 430 have the same power supply. It is then possible to discard the networks 420 and 430 to place and / or replace the battery 410.
  • the temperature sensor is either attached to the battery 410, or attached to one of the two networks 420 or 430.
  • FIG. 510 illustrates a box 520 in two parts 520 and 530 able to contain, once closed, a first battery 540. Once the closed case are accessible:
  • connection cable of a temperature sensor 560 A connection cable of a temperature sensor 560.
  • resistive films 570 for part 520 and resistive films 580 for part 530 are covered with resistive films 570 for part 520 and resistive films 580 for part 530. These resistive films are powered by the two power cables.
  • the 560 probe is:
  • the probe 560 or the receptacle 590 is attached is optional. It is sufficient that the probe 560 or the receptacle 590 is inside the casing 510 once it is closed.
  • the receptacle 560 is equivalent to the receptacle 370. According to the variant of the invention, the receptacle 560 comprises or does not comprise an insulating wall for isolating the temperature probe 560 from the heating device 550.
  • a temperature sensor is, by construction of the first battery, inside said first battery. This is particularly easy if said battery is composed of several capacitive elements. An element is said to be capacitive if it is able to store electrical energy.
  • the cable 130 is connected to the switch device 180 in place of the battery 170.
  • the cable 130 is connected to the terminal of the device 180 to which the cable 150 of the heating circuit 140 is not connected.
  • the cable 120 is connected to the cable 160.
  • the first battery 1 10 is capable of supplying the heating circuit 140 using the energy of the first battery 1 10. This power supply is controlled by the circuit 200 control via 180 switch device.
  • FIG. 8 shows a selection device 801 comprising, by naming convention, a first input 802, a second input 803 and an output 804.
  • the input 802 is connected to the positive pole of the second battery 170.
  • the input 803 is connected at the positive pole of the first battery 1 10, that is to say the cable 130.
  • the selection device 801 thus makes it possible to connect the terminal 804 either to the positive pole of the first battery 1 10, or to the positive pole of the second battery 170.
  • the output 804 is connected to a terminal of the 180 switch device, the other terminal of the device 180 being connected to the cable 150.
  • FIG. 8 also shows a selection device 81 1 comprising a first input 812, a second input 813 and an output 814.
  • the input 812 is connected to the positive pole of the second battery 170.
  • the input 813 is connected to the positive pole of the first battery 1 10, that is to say the cable 130.
  • the selection device 81 1 thus makes it possible to connect the terminal 814 to the negative pole of the first battery 1 10, or to the negative pole of the second battery 170.
  • the output 814 is connected to the cable 160.
  • the selection made by the device 801 and the device 81 1 is performed in a coherent manner. This means that the link between input terminal 802 and output terminal 804 is selected together with the link between input terminal 812 and the output terminal 814.
  • the active links are the link between the input terminal 803 and the terminal 804 of exit, and the link between the input terminal 813 and terminal 814 output. This is obtained, for example, by elastic means 805 for the device 801 and by elastic means 815 for the device 81 1.
  • connection between the input terminal 802 and the output terminal 804 and the connection between the input terminal 812 and the output terminal 814 are activated by electromagnetic fields whose the actions are opposed to the action of the elastic means 805 and to the action of the elastic means 815. If the link with the second battery 170 disappears, then the elastic means 805 and the elastic means 815 restore the connection between the input terminal 803 and the output terminal 804 and the connection between the input terminal 813 and the terminal 814 output. There is therefore an automatic switchover, for the supply of the heating device 1 10, between the first and second batteries.
  • the elastic means 805 and 815 are, for example and without limitation, elastics, springs, a shape memory lamella .... It is also possible to use a purely electrical device as a selection device.
  • Such a device is, for example, a switch controlled by a comparator such as the device 900.
  • FIG. 9 shows a comparator 901 whose inputs are connected to the positive terminals of the first battery and the other to the positive terminal. of the second battery.
  • FIG. 9 also shows a switch 902 whose inputs are connected to the positive terminals of the first battery and the other to the positive terminal of the second battery.
  • the output of the switch 902 is connected to a terminal of the switch 180.
  • An output of the comparator 901 controls the switch 902.
  • the device 900 may be used in place of the device 801.
  • the actions are executed by a microcircuit, microprocessor, microcontroller or equivalent circuit. These actions are the result of the interpretation, by said circuit, of instruction codes stored in a program memory not shown of said circuit.
  • FIG. 6 shows a step 601 in which the control circuit 200 acquires the temperature of the battery 1 10.
  • this acquisition consists of reading an analog signal or digital produced by the temperature sensor 190. If it is an analog signal it is converted to a digital signal. We will refer later to this measure as Measure M.
  • control circuit 200 proceeds to a step 602 in which it compares the measurement M with a threshold S.
  • the threshold S is recorded in a memory of the control circuit 200 or in a memory, not shown, connected. by a bus to the control circuit 200.
  • the threshold S is a parameter of the process. It is either fixed by construction or programmable by an interface provided for this purpose,
  • control circuit 200 goes to a step 603 of ignition, or maintenance on, of the heating circuit 140.
  • control circuit 200 sends a switching signal to the device
  • step 603 From step 603 and step 604 control circuit 200 proceeds to step 601.
  • step 601 the control circuit 200 waits for the flow of a predetermined delay T before acquiring and taking into account a new temperature measurement as previously described.
  • the period T is a parameter of the process. It is either fixed by construction or programmable by an interface provided for this purpose.
  • a step 701 the control circuit 200 evaluates the elapsed time since the last ignition. If this time is greater than a time TA then the control circuit 200 goes to a step 702 extinguishing, or maintenance off, the heating circuit 140. The heating device is thus stopped at a second predetermined frequency. This frequency is the inverse of the time period TA. This is a maximum frequency since to be stopped it is necessary that the heating device is off. Since the heating device is only switched on in case of low temperature, the frequency corresponding to the time TA is reached only in the case of low temperature. By misuse of language we assimilate the maximum frequency attainable to the operating frequency.
  • control circuit 200 therefore comprises a counter C corresponding to a memory zone accessible for reading and writing. At each clock beat this counter C is incremented by one unit. In practice it can be a multiple of the frequency of the clock. This result is conventionally achieved via interrupts managed at the level of the control circuit.
  • control circuit 200 proceeds to step 703, equivalent to step 601, in which it acquires the temperature of battery 1 10.
  • step 703 If the measurement M, temperature acquired in step 703, is below the threshold S, then the control circuit 200 proceeds to a step 704 equivalent to step 603. In step 704, the control circuit 200 also returns zero counter C.
  • control circuit 200 proceeds to step 701.
  • control circuit 200 proceeds to step 701.
  • FIG. 1 is considered without the probe 190.
  • the control circuit 200 controls the switch device 180 according to a start cycle. When the control circuit 200 is energized then it closes the device 180 switch. Thus, the heating device 140 is supplied, which makes it possible to heat the first battery 1 10.
  • the control circuit 200 keeps the device 180 switch closed for a determined period of time. This duration is, for example 60 seconds, 90 seconds or 120 seconds. It could be shorter or longer. In a variant, this duration is recorded in a non-represented memory of the control circuit 200.
  • An example of implementation is, for example the case of a vehicle carrying a safety device which must be active as quickly as possible.
  • said safety device is powered by a battery provided with a device according to the invention.
  • the heater is started for a period of time to ensure that the battery supplying the safety device is at a temperature sufficient to allow the operation of the safety device. After a specified time, the heater is turned off.

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Description

Dispositif et procédé de maintien à température de fonctionnement d'une batterie
L'invention a pour objet un dispositif et un procédé de maintien à température de fonctionnement d'une batterie.
Le domaine de l'invention est celui des dispositifs embarqués dans les véhicules.
D'une manière plus précise, le domaine de l'invention est celui des dispositifs autonomes embarqués dans les véhicules et plus particulièrement de l'alimentation de ces dispositifs.
Avec l'accessibilité croissante des nouvelles technologies de l'information et de la communication dans tous les domaines, il y a aujourd'hui un grand intérêt pour la télématique dans les véhicules. La télématique embarquée dans les véhicules inclut, entre autre, la transmission longue distance d'informations entre deux dispositifs de type intelligents. Une partie de la télématique embarquée consiste à fournir de l'information pertinente à un utilisateur d'un véhicule. Une autre partie de la télématique embarquée consiste à garantir des conditions de sécurité optimales à l'utilisateur du véhicule. Cette sécurité est au moins double par la prise en compte des risques inhérents à l'utilisation normale du véhicule et par la prise en compte de risques sociétaux. Un risque lors de l'utilisation normale du véhicule est l'accident. Un risque sociétal est le vol. Il s'agit là d'exemple non limitatif. Ces risques sont pris en compte par des dispositifs dits autonomes en ce sens qu'ils ne doivent pas dépendre de l'intégrité du véhicule pour pouvoir fonctionner.
L'accident est pris en compte par un dispositif embarqué de signalement automatique d'accident. Le principe d'un tel dispositif est, une fois l'accident détecté, de transmettre un message électronique de signalisation de l'accident vers un récepteur spécialisé. Le message électronique comporte au moins la localisation de l'accident, c'est-à-dire la localisation du dispositif transmetteur. Cela permet de réduire le temps qui s'écoule entre l'accident et l'arrivée des services de secours sur le lieu de l'accident.
Le message électronique de signalisation de l'accident est envoyé automatiquement, suite à la détection de l'accident par des capteurs, ou manuellement suite à l'activation, via un actuateur, par un utilisateur du véhicule que le véhicule soit accidenté ou non. Le dispositif embarqué obtient la localisation à inclure dans le message transmis, par exemple, par un système de positionnement par satellite.
Le risque sociétal est pris en compte par un dispositif de poursuite du véhicule.
Ces dispositif sont appelés dispositifs de « poursuite de véhicule volé » et plus souvent dispositifs SVT (Stolen Vehicle Tracking équivalent anglais de la précédente appellation). Un tel dispositif de poursuite transmet, en permanence ou à la demande, sa position. La position transmise est obtenue comme pour le dispositif de signalement automatique d'accident.
De manière plus générale on parle de dispositifs de sûreté et de dispositifs de sécurité. Les dispositifs de sûreté rendent l'utilisation normale du véhicule plus sure en réduisant autant que possible les effets des aléas d'utilisation. La prévention est alors la plus efficace des réductions. Les dispositifs de sécurité tentent de réduire les effets des atteintes volontaires à l'intégrité du véhicule.
On comprendra que la disponibilité de tels dispositifs de sûreté ou de tels dispositifs de sécurité ne saurait dépendre de la disponibilité d'une alimentation principale d'un véhicule. En effet il est relativement aisé de mettre une telle alimentation principale hors-service :
- Déconnexion lors d'un choc durant un accident,
- Acte délibéré de coupure de câbles visant à priver d'alimentation un dispositif de sécurité,
Pour au moins ces raisons les dispositifs de sûreté et les dispositifs de sécurité comportent toujours une batterie de secours qui leur confère une certaine autonomie lorsqu'ils sont coupés d'une source d'alimentation principale d'un véhicule qu'ils sécurisent.
Dans la mesure où ces dispositifs de sûreté et de sécurité sont embarqués dans un véhicule, ils doivent se conformer aux normes en vigueur dans leur domaine d'application. Dans ce cas il existe une fourchette de température dans laquelle ces dispositifs de sûreté et de sécurité doivent fonctionner. Cette fourchette s'étend de - 40°C à +85°C.
Le problème se pose aux basses températures. En dessous de -20°C il est connu que les batteries standard ne délivrent quasiment plus de courant. Les dispositifs dépendant de ces batteries sont alors inopérant. Dans la mesure où ces dispositifs sont utilisés lorsque le véhicule est en fonctionnement et sont situés soit dans le compartiment moteur, soit dans l'habitacle ils sont rarement soumis à des températures extrêmement basses. Dans le cas particulier des dispositifs de sécurité il faut cependant qu'ils puissent fonctionner même lorsque le véhicule n'est pas en fonctionnement, c'est-à-dire lorsque son moteur est éteint. Dans ce cas la température de fonctionnement du dispositif de sécurité est la température ambiante de l'endroit où se trouve le véhicule. Dans ce cas le véhicule et ses composants n'apportent aucune calorie au dispositif de sécurité,
Une variante du problème se pose même lorsque le véhicule est démarré, en fait lorsque le véhicule vient de démarrer et que les composants du véhicule ne sont pas encore montés en température. Pour autant un accident ou un malaise peut survenir lors des premiers tours de roue. Il faudrait donc que les dispositifs de sûreté soient actifs le plus rapidement possible.
L'invention résout ces problèmes en surveillant la température d'une batterie alimentant le dispositif de sécurité. La batterie est donc couplée à une sonde de température et à un dispositif de chauffage. Le dispositif de chauffage et la sonde de température sont connectés à un microcontrôleur qui commande le dispositif de chauffage en fonction des signaux produits par la sonde de température. Le microcontrôleur allume le dispositif de chauffage de manière à maintenir la batterie à une température à laquelle elle est capable de fonctionner, c'est-à-dire de délivrer de l'énergie. Une telle température est supérieure à -20°C. L'invention a donc pour objet un dispositif de maintien à température de fonctionnement d'une première batterie caractérisé en qu'il comporte :
- un circuit de chauffage apte à chauffer la première batterie
- un circuit de contrôle connecté au circuit de chauffage, le circuit de contrôle étant apte à commander le fonctionnement du circuit de chauffage en fonction d'une programmation déterminée.
Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le dispositif selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement possibles : - il comporte :
- une sonde (190) de température apte à mesurer la température de la première batterie, ladite sonde étant connectée au circuit de contrôle, la programmation déterminée étant fonction d'une mesure de la température de la première batterie.
- le dispositif de chauffage est alimenté par une deuxième batterie.
- il comporte un circuit de commutation pour sélectionner l'alimentation du circuit de chauffage parmi :
- la première batterie,
- la deuxième batterie.
- le dispositif de chauffage est alimenté par la première batterie.
- le circuit de chauffage est un enroulement de câble résistif disposé autour de la première batterie.
- le circuit de chauffage est composé de deux serpentins disposés de part et d'autre d'un emplacement destiné à recevoir la première batterie.
- la sonde de température est thermiquement isolée du circuit de chauffage. L'invention a également pour objet un procédé pour la mise en œuvre d'un dispositif de maintien à température de fonctionnement d'une batterie caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- au démarrage du circuit de contrôle, mise en marche du circuit de chauffage pendant une durée déterminée.
L'invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre d'un dispositif de maintien à température de fonctionnement d'une batterie caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- acquisition la température de la première batterie à une première fréquence prédéterminée
- comparaison de la température acquise à un seuil prédéterminé :
- si la température acquise est inférieure au seuil alors mise en marche du circuit de chauffage.
Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le procédé selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement possibles : - il comporte l'étape suivante :
- si, lors de la comparaison la température acquise est supérieure au seuil, alors arrêt du circuit de chauffage.
- il comporte l'étape suivante :
- mise à l'arrêt du dispositif de chauffage à une deuxième fréquence prédéterminée.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent :
- Figure 1 : une illustration d'une première mise en œuvre de l'invention.
- Figure 2 : une illustration en coupe longitudinale d'une première batterie mise en œuvre dans un dispositif selon l'invention.
- Figure 3 : une illustration en coupe latérale d'une première batterie mise en œuvre dans un dispositif selon l'invention
- Figure 4 : une illustration d'une variante de mise en œuvre d'un dispositif de chauffage.
- Figure 5 : une illustration d'une variante de mise en œuvre d'un dispositif de chauffage de batterie.
- Figure 6 : une illustration d'étapes du procédé selon l'invention.
- Figure 7 : une illustration d'étapes du procédé selon l'invention.
- Figure 8 : une illustration d'une variante de l'invention.
- Figure 9 : une illustration d'un circuit de sélection d'alimentation. La figure 1 montre une première batterie 1 10 comportant des câbles 120 et 130 d'alimentation permettant de connecter la première batterie 1 10 à un dispositif de sûreté ou à un dispositif de sécurité non représenté.
La figure 1 montre aussi un circuit 140 de chauffage composé d'un câble résistif enroulé autour de la première batterie 1 10. Lorsque le circuit 140 est parcouru par un courant électrique il produit de la chaleur par effet joule. Dans la mesure où le circuit 140 de chauffage est très proche ou en contact avec la première batterie 140, celle- ci est réchauffée lorsque le circuit 140 de chauffage produit de la chaleur.
La figure 1 montre que le circuit 140 de chauffage est connecté, via des câbles 150 et 160 d'alimentation à une deuxième batterie 170. Cette connexion est réalisée par l'intermédiaire d'un dispositif 180 interrupteur. Un tel dispositif 180 interrupteur est, par exemple et de manière non limitative, un interrupteur électromécanique, un transistor, un relai, ou tout dispositif équivalent. La mise en œuvre du dispositif 180 permet d'ouvrir ou de fermer le circuit d'alimentation du circuit 140 de chauffage.
La figure 1 montre aussi une sonde 190 de température. Une telle sonde est une thermistance, un thermocouple, ou tout autre dispositif équivalent. On considère que la sonde 190 de température est apte à mesurer la température de la batterie au moins dans les cas suivants :
- La sonde de température est en contact direct avec la batterie
- La sonde de température est en contact avec la batterie par l'intermédiaire d'au moins un matériel conducteur de chaleur
- La sonde de température est suffisamment proche de la batterie pour que les éléments entre la sonde est la batterie ne constituent pas un isolant thermique.
Dans une variante le positionnement relatif de la sonde de température par rapport à la batterie est pris en compte pour l'étalonnement de la mesure de température. Dans un cas un facteur correctif est appliqué à la mesure effectuée par la sonde de température.
La figure 1 montre aussi un circuit 200 de contrôle. Le circuit 200 de contrôle est de type microcontrôleur ou microprocesseur. Le circuit 200 de contrôle est connecté au dispositif 180 interrupteur par un câble 210 et à la sonde 190 de température par un câble 220. Le câble 220 permet au microcontrôleur 200 de recevoir les mesures de températures produites par la sonde 190 de température. Le câble 210 permet au circuit 200 de contrôle de commander le dispositif 180 interrupteur.
Relativement aux câbles il est entendu qu'il s'agit de moyen de véhiculer un signal électrique analogique, de puissance ou numérique. En tant que tels ces câbles sont soit des câbles, soit des pistes sur un circuit imprimé, soit les deux.
La figure 2 montre un exemple de mise en œuvre d'une première batterie du type de la batterie 1 10. La figure 2 montre donc une batterie 310 entourée par un câble résistif 340.
La figure 2 montre, entre le câble 340 et la batterie 310 un réceptacle 370 dont la partie supérieure 380 en contact avec le câble 340 est thermiquement isolante. Le réceptacle 370 reçoit une sonde 390 de température équivalente à la sonde 190. La sonde 390 est connectée à un circuit de contrôle via un câble 400. Soit le réceptacle 370 comporte un orifice pour laisser passer le câble 400, soit le câble 400 passe entre le réceptacle 370 et la batterie 310.
La figure 3 est une coupe latérale, au niveau de la sonde 390, du dispositif illustré par la figure 2. La figure 3 permet d'illustrer les faits que :
- Le réceptacle 370 est entre le câble 340 et la batterie 310,
- Le réceptacle 370 est :
o Soit ouvert côté batterie pour permettre à la sonde d'être en contact, o Soit, côté batterie, doté d'une paroi conductrice de chaleur, La variante de la figure 2 permet d'isoler thermiquement la sonde de température du circuit de chauffage pour permettre une mesure de température plus proche de la température réelle de la batterie.
Une autre variante de l'invention est réalisée sans le réceptacle 370.
La figure 4 montre une première batterie 410 entourée de deux réseaux 420 et 430 de serpentins en câble résistif. Les réseaux 420 et 430 sont situés de part et d'autre de la batterie 410 et ne se croisent pas. Les réseaux 420 et 430 ont la même alimentation. Il est alors possible d'écarter les réseaux 420 et 430 pour placer et/ou remplacer la batterie 410.
Dans la variante de la figure 4 la sonde de température, non représentée, est soit fixée à la batterie 410, soit fixée à l'un des deux réseaux 420 ou 430.
La figure 510 illustre un boîtier 510 en deux parties 520 et 530 apte à contenir, une fois fermé, une première batterie 540. Une fois le boîtier fermé sont accessibles :
- Deux câbles de puissance par lesquels la batterie 50 délivre l'énergie électrique qu'elle contient
- Deux câble d'alimentation pour alimenter un dispositif 550 de chauffage, et
- Un câble de raccordement d'une sonde 560 de température.
Les parois internes de la partie 520 et de la partie 530 sont recouvertes de films résistifs 570 pour la partie 520 et de films résistifs 580 pour la partie 530. Ces films résistifs sont alimentés par les deux câbles d'alimentation.
La sonde 560 est :
- Soit fixée à l'une des deux parties 520 ou 530,
- Soit à l'intérieur d'un réceptacle 590 lui-même fixé à l'une des deux parties
520 ou 530.
Le fait que la sonde 560 ou le réceptacle 590 soit fixé est facultatif. Il suffit que la sonde 560 ou le réceptacle 590 soit à l'intérieur du boîtier 510 une fois celui-ci fermé.
Le réceptacle 560 est équivalent au réceptacle 370. Selon la variante de l'invention le réceptacle 560 comporte ou ne comporte pas de paroi isolante pour isoler la sonde 560 de température du dispositif 550 de chauffage.
Dans une variante non représentée de l'invention une sonde de température est, par construction de la première batterie, à l'intérieur de ladite première batterie. Cela est particulièrement aisé si ladite batterie est composée de plusieurs éléments capacitifs. Un élément est dit capacitif s'il est apte à stocker de l'énergie électrique.
Dans une variante de l'invention le câble 130 est connecté au dispositif 180 interrupteur à la place de la batterie 170. Le câble 130 est connecté à la borne du dispositif 180 à laquelle n'est pas connecté le câble 150 du circuit 140 de chauffage. Dans cette variante le câble 120 est connecté au câble 160. Dans cette configuration la première batterie 1 10 est capable d'alimenter le circuit 140 de chauffage en utilisant l'énergie de la première batterie 1 10. Cette alimentation est commandée par le circuit 200 de contrôle via le dispositif 180 interrupteur.
La figure 8 montre un dispositif 801 de sélection comportant par convention de nommage, une première entrée 802, une deuxième entrée 803 et une sortie 804. L'entrée 802 est connectée au pôle positif de la deuxième batterie 170. L'entrée 803 est connectée au pôle positif de la première batterie 1 10, c'est-à-dire au câble 130. Le dispositif 801 de sélection permet donc de raccorder la borne 804 soit au pôle positif de la première batterie 1 10, soit au pôle positif de la deuxième batterie 170. La sortie 804 est connectée à une borne du dispositif 180 interrupteur, l'autre borne du dispositif 180 étant connectée au câble 150.
La figure 8 montre aussi un dispositif 81 1 de sélection comportant une première entrée 812, une deuxième entrée 813 et une sortie 814. L'entrée 812 est connectée au pôle positif de la deuxième batterie 170. L'entrée 813 est connectée au pôle positif de la première batterie 1 10, c'est-à-dire au câble 130. Le dispositif 81 1 de sélection permet donc de raccorder la borne 814 soit au pôle négatif de la première batterie 1 10, soit au pôle négatif de la deuxième batterie 170. La sortie 814 est connectée au câble 160.
La sélection effectuée par le dispositif 801 et le dispositif 81 1 est effectué de manière cohérente. Cela signifie que le lien entre la borne 802 d'entrée et la borne 804 de sortie est sélectionné en même temps que le lien entre la borne 812 d'entrée et la borne 814 de sortie. Dans une mise en œuvre, au repos, c'est-à-dire sans alimentation, les liens actifs sont le lien entre la borne 803 d'entrée et la borne 804 de sorite, et le lien entre la borne 813 d'entrée et le borne 814 de sortie. Cela est obtenu, par exemple, par des moyens élastique 805 pour le dispositif 801 et par des moyens élastiques 815 pour le dispositif 81 1 . Lorsqu'ils sont alimentés, par la deuxième batterie 170, la liaison entre la borne d'entrée 802 et la borne de sortie 804 et la liaison entre la borne 812 d'entrée et la borne 814 de sortie sont activées par des champs électromagnétiques dont les actions s'opposent à l'action du moyen 805 élastique et à l'action du moyen 815 élastique. Si le lien avec la deuxième batterie 170 vient à disparaître, alors le moyen élastique 805 et le moyen élastique 815 rétablissent la liaison entre la borne 803 d'entrée et la borne 804 de sortie et la liaison entre la borne 813 d'entrée et la borne 814 de sortie. Il y a donc bien un basculement automatique, pour l'alimentation du dispositif 1 10 de chauffage, entre les première et deuxième batteries.
Les moyens élastiques 805 et 815 sont, par exemple et de manière non limitative, des élastiques, des ressorts, une lamelle à mémoire de forme.... On peut aussi utiliser un dispositif purement électrique comme dispositif de sélection.
Un tel dispositif est, par exemple, un commutateur commandé par un comparateur tel le dispositif 900. La figure 9 montre un comparateur 901 dont les entrées sont connectés l'une à la bornes positives de la première batterie, l'autre à la borne positive de la deuxième batterie. La figure 9 montre aussi un commutateur 902 dont les entrées sont connectées l'une à la bornes positives de la première batterie, l'autre à la borne positive de la deuxième batterie. La sortie du commutateur 902 est connectée à une borne de l'interrupteur 180. Une sortie du comparateur 901 commande le commutateur 902. Le dispositif 900 peut être utilisé à la place du dispositif 801 .
Pour la description des variantes de procédé de mise en œuvre de l'invention les actions sont exécutées par un microcircuit, microprocesseur, microcontrôleur ou circuit équivalent. Ces actions sont le résultat de l'interprétation, par ledit circuit, de codes instructions enregistrés dans une mémoire de programme non représentée dudit circuit.
La figure 6 montre une étape 601 dans laquelle le circuit 200 de contrôle acquiert la température de la batterie 1 10. Selon la nature de la sonde 190 de température, cette acquisition consiste en la lecture d'un signal analogique ou numérique produit par la sonde 190 de température. S'il s'agit d'un signal analogique il est converti en signal numérique. Nous ferons ultérieurement référence à cette mesure comme étant la mesure M.
Une fois la mesure M acquise le circuit 200 de contrôle passe à une étape 602 dans laquelle il compare la mesure M à un seuil S. Le seuil S est enregistré dans une mémoire du circuit 200 de contrôle ou dans une mémoire, non représentée, connectée par un bus au circuit 200 de contrôle.
Le seuil S est un paramètre du procédé. Il est soit fixé par construction, soit programmable par une interface prévu à cet effet,
Si la mesure M est inférieure au seuil à S alors le circuit 200 de contrôle passe à une étape 603 d'allumage, ou de maintien allumé, du circuit 140 de chauffage.
Pour ce faire le circuit 200 de contrôle envoie un signal de commutation au dispositif
180 interrupteur pour alimenter le circuit 140 de chauffage.
Si M est supérieur à S alors le circuit 200 passe à une étape 604 d'extinction, ou de maintien éteint, du circuit 140 de chauffage.
De l'étape 603 et de l'étape 604 le circuit 200 de contrôle passe à l'étape 601 .
Dans l'étape 601 le circuit 200 de contrôle attend l'écoulement d'un délai T prédéterminé avant d'acquérir et de prendre en compte une nouvelle mesure de température comme précédemment décrit.
La période T est un paramètre du procédé. Il est soit fixé par construction, soit programmable par une interface prévue à cet effet.
Dans une variante de mise en œuvre, dans une étape 701 le circuit 200 de contrôle évalue le temps écoulé depuis le dernier allumage. Si ce temps est supérieur à un temps TA alors le circuit 200 de contrôle passe à une étape 702 d'extinction, ou de maintien éteint, du circuit 140 de chauffage. Le dispositif de chauffage est donc mis à l'arrêt à une deuxième fréquence prédéterminée. Cette fréquence est l'inverse de la période de temps TA. Il s'agit d'une fréquence maximale puisque pour être arrêté il faut que le dispositif de chauffage soit éteint. Comme le dispositif de chauffage n'est allumé qu'en cas de basse température, la fréquence correspondant au temps TA n'est atteinte qu'en cas de basse température. Par abus de langage on assimile la fréquence maximale atteignable à la fréquence de fonctionnement.
Il est connu que tous les circuits de contrôle sont associés à une horloge. La mesure d'un intervalle de temps se fait via un compteur qui s'incrémente de un à chaque battement d'horloge. Lorsque le compteur atteint un certain nombre, cela correspond à un certain temps. Il y a donc équivalence entre une valeur CA que doit atteindre un compteur et le temps TA. Dans cette variante le circuit 200 de contrôle comporte donc un compteur C correspondant à une zone mémoire accessible en lecture et en écriture. A chaque battement d'horloge ce compteur C est incrémenté d'une unité. Dans la pratique il peut s'agir d'un multiple de la fréquence de l'horloge. Ce résultat est classiquement atteint via des interruptions gérées au niveau du circuit de contrôle.
De l'étape 702 le circuit 200 de contrôle passe à une étape 703, équivalente à l'étape 601 , dans laquelle il acquiert la température de la batterie 1 10.
Si la mesure M, température acquise à l'étape 703, est inférieure au seuil S, alors le circuit 200 de contrôle passe à une étape 704 équivalente à l'étape 603. Dans l'étape 704 le circuit 200 de contrôle remet de plus à zéro le compteur C.
Sinon, si la mesure M est supérieure au seuil S, le circuit 200 de contrôle passe à l'étape 701 .
De l'étape 704, le circuit 200 de contrôle passe à l'étape 701 .
Dans une variante de l'invention on considère la figure 1 sans la sonde 190. Dans cette variante le circuit 200 de contrôle commande le dispositif 180 interrupteur selon un cycle de démarrage. Lorsque le circuit 200 de contrôle est alimenté alors il ferme le dispositif 180 interrupteur. Ainsi le dispositif 140 de chauffage est alimenté ce qui permet de chauffer la première batterie 1 10. Le circuit 200 de contrôle maintient le dispositif 180 interrupteur fermé pendant une durée déterminée. Cette durée est, par exemple de 60 secondes, 90 secondes ou 120 secondes. Elle pourrait être plus courte ou plus longue. Dans une variante cette durée est enregistrée dans une mémoire non représentée du circuit 200 de contrôle.
Un exemple de mise en œuvre est, par exemple le cas d'un véhicule embarquant un dispositif de sûreté qui doit être actif le plus rapidement possible. Dans ce cas ledit dispositif de sûreté est alimenté par une batterie muni d'un dispositif selon l'invention. Au démarrage du véhicule le chauffage est donc mis en route pendant une durée permettant d'assurer que la batterie alimentant le dispositif de sûreté est à une température suffisante pour permettre le fonctionnement du dispositif de sûreté. Après une durée déterminée, le chauffage est éteint.

Claims

Revendications
1 . Dispositif de maintien à température de fonctionnement d'une première batterie (1 10) caractérisé en qu'il comporte :
- un circuit (140) de chauffage apte à chauffer la première batterie
- un circuit (200) de contrôle connecté au circuit de chauffage, le circuit de contrôle étant apte à commander le fonctionnement du circuit de chauffage en fonction d'une programmation déterminée.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en qu'il comporte :
- une sonde (190) de température apte à mesurer la température de la première batterie, ladite sonde étant connectée au circuit de contrôle, la programmation déterminée étant fonction d'une mesure de la température de la première batterie.
3. Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif de chauffage est alimenté par une deuxième batterie (1 10).
4. Dispositif de chauffage selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commutation pour sélectionner l'alimentation du circuit de chauffage parmi :
- la première batterie,
- la deuxième batterie.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le dispositif de chauffage est alimenté par la première batterie (170).
6. Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit de chauffage est un enroulement (140) de câble résistif disposé autour de la première batterie.
7. Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit de chauffage est composé de deux serpentins (420, 430) disposés de part et d'autre d'un emplacement destiné à recevoir la première batterie.
8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la sonde de température est thermiquement isolée (370, 380) du circuit de chauffage.
9. Procédé pour la mise en œuvre du dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- au démarrage du circuit de contrôle, mise en marche du circuit de chauffage pendant une durée déterminée.
10. Procédé pour la mise en œuvre du dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- acquisition (601 ) la température de la première batterie à une première fréquence prédéterminée
- comparaison (602) de la température acquise à un seuil prédéterminé :
- si la température acquise est inférieure au seuil alors mise (603) en marche du circuit de chauffage
1 1 . Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante :
- si, lors de la comparaison la température acquise est supérieure au seuil, alors arrêt (604) du circuit de chauffage.
12. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante :
- mise à l'arrêt du dispositif de chauffage à une deuxième fréquence prédéterminée.
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