EP4292190A1 - Dispositif et procédé de contrôle de la configuration d'une batterie modulaire pour éviter des situations dangereuses - Google Patents

Dispositif et procédé de contrôle de la configuration d'une batterie modulaire pour éviter des situations dangereuses

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Publication number
EP4292190A1
EP4292190A1 EP22702499.9A EP22702499A EP4292190A1 EP 4292190 A1 EP4292190 A1 EP 4292190A1 EP 22702499 A EP22702499 A EP 22702499A EP 4292190 A1 EP4292190 A1 EP 4292190A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cpk
main switches
states
switches
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22702499.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Salah-Eddine MAARIF
Raphael Gomez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
Stellantis Auto SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Stellantis Auto SAS filed Critical Stellantis Auto SAS
Publication of EP4292190A1 publication Critical patent/EP4292190A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/19—Switching between serial connection and parallel connection of battery modules

Definitions

  • the invention relates to rechargeable modular batteries, and more specifically to the control of the configuration of such batteries.
  • Certain systems such as for example certain vehicles, possibly of the automotive type, comprise at least one rechargeable battery comprising at least two electrical energy storage modules coupled together via at least three switches each receiving a control signal defining a state in which it must be placed and each consuming a current.
  • Each module (for storing electrical energy) comprises at least one electrochemical cell for storing electrical energy, for example of the lithium-ion (or Li-ion) or Ni-Mh or Ni-Cd type, intended to supply 20 electrical energy of the electrical (or electronic) equipment (or organs) of its system.
  • a module for storing electrical energy
  • electrochemical cells for storing electrical energy
  • 25 can be coupled in series and/or in parallel.
  • a series interconnection will be more suited to a power requirement (due to the sum of the voltages), while a parallel or series-parallel interconnection will be more suited to an energy requirement (due to the the sum of the capacities).
  • control of the configuration of a battery is provided by software (or "software”). More specifically, the latter is responsible for determining the configuration which is best suited to the needs of its system in terms of power and/or energy, then determining control signals, such as for example control voltages with modulation of pulse width (or PWM (“Pulse Width Modulation”)), for each of the switches involved in the coupling of the modules.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • These control signals together define a combination of future states in which the switches must be placed to ensure the determined configuration.
  • the determined combination of future states is dangerous. This is then referred to as a software failure. This is the case, for example, when it causes a short circuit or a zero voltage level at the parallel output terminals of the battery.
  • the object of the invention is therefore in particular to remedy the aforementioned drawback.
  • a control device intended to control the configuration of a battery comprising at least two electrical energy storage modules coupled together via at least three main switches each receiving a control signal defining a state in which it must be placed and each consuming a current.
  • This control device is characterized by the fact that it is arranged in such a way: - to determine whether a combination of future states is part of a set of forbidden combinations of states according to the currents consumed by the main switches, the actual states in which the main switches are placed and control signals for the main switches, and - If so, to determine for each of the main switches a new control signal modifying this combination of future states in order to make it non-dangerous.
  • control device may comprise other characteristics which may be taken separately or in combination, and in particular:
  • it may comprise a circuit carrying out each determination of membership of a combination of future states to the set, and each determination of new control signals;
  • the electronic circuit may comprise combinations of logic gates respectively associated with the prohibited combinations of states and respectively delivering the new control signals;
  • it may comprise at least one processor and at least one memory arranged to perform the operations consisting in carrying out each determination of membership of a combination of future states to the set, and each determination of new control signals.
  • the invention also proposes a vehicle comprising at least one battery comprising at least two electrical energy storage modules coupled together via at least three main switches each receiving a control signal defining a state in which it must be placed and each consuming a current, and a microcontroller determining these control signals.
  • This vehicle is characterized in that it also comprises at least one control device of the type presented above, associated with the battery and coupled to the microcontroller.
  • the vehicle according to the invention may include other characteristics which may be taken separately or in combination, and in particular:
  • the battery may comprise two electrical energy storage modules and five main switches ensuring, according to their respective states determined by the microcontroller, a paralleling or a serialization of the electrical energy storage modules;
  • two of the main battery switches can each be mounted in parallel with an auxiliary switch associated with a resistive precharging component and receiving a control signal defining a state in which it must be placed.
  • Each resistive precharging component is then responsible for limiting an amplitude of an inrush current in capacitive loads of at least one of the electrical energy storage modules when the battery is powered up;
  • each electrical energy storage module of the battery can comprise at least two electrical energy storage cells connected in series or in parallel.
  • the invention also proposes a control method intended to allow control of the configuration of a battery comprising at least two electrical energy storage modules coupled together via at least three main switches each receiving a control signal defining a state in which it must be placed and each consuming a current.
  • the invention also proposes a computer program product comprising a set of instructions which, when it is executed by processing means, is capable of implementing a control method of the type of that presented above for controlling the configuration of a battery comprising at least two electrical energy storage modules coupled together via at least three main switches each receiving a control signal defining a state in which it must be placed and each consuming a current.
  • FIG. 1 schematically and functionally illustrates a vehicle comprising an example of a modular battery comprising a first embodiment of a control device according to the invention
  • FIG. 2 schematically and functionally illustrates an embodiment of an electronic circuit of the control device of Figure 1
  • FIG. 3 schematically and functionally illustrates a second embodiment of a control device according to the invention
  • FIG. 4 schematically illustrates an example of an algorithm implementing a control method according to the invention.
  • the object of the invention is in particular to propose a control device DC, and an associated control method, intended to allow control of the configuration of a battery BR comprising at least two electrical energy storage modules MSj coupled together via at least three main CPk switches.
  • the battery BR is intended to equip a vehicle V, possibly of the automobile type (such as for example a car). But the invention is not limited to this application. Indeed, the BR battery can equip any system, and in particular all vehicles (land, sea (or river) and air), all buildings, all installations (including industrial), and all electrical appliances ( or electronic). Furthermore, it is considered in what follows, by way of non-limiting example, that the battery BR is intended to supply electrical energy to at least one powertrain (or GMP) of the vehicle V, of the all-electric or rechargeable hybrid type (that is to say comprising at least one thermal driving machine and at least one electric driving machine). But the battery BR could be intended to supply electrical energy to other electrical (or electronic) equipment or components of the vehicle V.
  • GMP powertrain
  • the battery BR could be intended to supply electrical energy to other electrical (or electronic) equipment or components of the vehicle V.
  • FIG. 1 There is schematically represented in FIG. 1 an example of vehicle V comprising an example of modular battery BR comprising a control device DC according to the invention and a microcontroller MC coupled to the latter (DC) and responsible for determining configurations for the battery (modular)
  • DC control device
  • MC microcontroller
  • the invention applies when the battery BR comprises at least two electrical energy storage modules MSj coupled together via at least three main switches CPk.
  • the number of electrical energy storage modules MSj can take any value greater than or equal to two
  • the number of main switches CPk can take any value greater than or equal to three.
  • each main switch CPk receives a control signal which defines a state in which it must be placed and consumes a current.
  • each main switch CPk comprises a coil consuming current to switch from one state to another, and at least one contact that can be placed by the coil in a closed (or conducting) state or an open (or non-conducting) state. ).
  • the current consumed by the coil therefore defines the state of the latter, and the state in which a contact is placed defines the real (current) state of its main switch CPk.
  • the microcontroller MC runs a software (or “software”) responsible for determining the so-called future control signals defining the future states in which at least the main switches CPk must be placed respectively to ensure together a configuration of the battery BR that it has determined.
  • the control device DC is responsible for controlling whether each configuration of the battery BR determined (and defined by a combination of future states of at least the main switches CPk) is dangerous or not.
  • control device DC is first of all arranged so as to determine whether the combination of future states (just determined by the microcontroller MC) is part of a set of combinations of states prohibited in function of the currents consumed by the main switches CPk, of the actual states in which the main switches CPk are placed and of the control signals for the main switches CPk (defining the determined combination of future states). If the combination of future states determined is not part of the set (of forbidden combinations of states) this means that it is not dangerous and therefore the control signals determined by the microcontroller MC can be transmitted respectively to the main switches CPk, without modification.
  • the control device DC is arranged in such a way as to determine for each of the main switches CPk a new control signal modifying the combination of future states in order to make it non-dangerous. It is important to note that at least one of the new control signals can be identical to that which was previously determined by the microcontroller MC for the same main switch CPk. In other words, within a set of new control signals (determined by the control device DC and defining the new combination of states to be effectively established in the battery BR), there is at least one signal control which is different from that previously determined by the microcontroller MC for the same main switch CPk.
  • control device DC forms part of the battery BR.
  • control device DC could be external to the battery BR.
  • the microcontroller MC is external to the battery BR.
  • the microcontroller MC could be part of the battery BR.
  • control signals which are determined by the microcontroller MC for the main switches CPk, can be pulse-width modulated (or PWM) control voltages.
  • the (electrical energy storage) modules MSj of the battery BR can optionally be coupled together via two main switches CPk (among the at least three) each mounted in parallel with an auxiliary switch CAp associated with a resistive precharging component CRp and receiving a control signal defining a state in which it must be placed.
  • Each resistive precharging component CRp is here responsible for limiting the amplitude of the inrush current in the capacitive loads of at least one of the modules MSj when the battery BR is energized.
  • the control device DC is first of all arranged so as to determine whether the combination of future states, determined by the microcontroller MC and including the future states of the auxiliary switches CAp, part of the set of prohibited combinations of states according to the currents consumed by the main switches CPk, the actual states in which the main switches CPk are placed and the control signals for the main switches CPk and auxiliary switches CAp. If so, the control device DC is arranged so as to determine for each of the main switches CPk and auxiliary switches CAp a new control signal modifying this combination of future states in order to make it non-dangerous.
  • control signals which are different from that previously determined by the microcontroller MC for the same main switch CPk or auxiliary switch CAp.
  • the control signals which are determined by the microcontroller MC for the auxiliary switches CAp, can be all-or-nothing type signals.
  • the control device DC comprises an electronic circuit CE arranged so as to carry out each determination of membership of a combination of future states to the set of forbidden state combinations, and each determination of new control signals.
  • the control device DC comprises an electronic circuit CE arranged so as to carry out each determination of membership of a combination of future states to the set of forbidden state combinations, and each determination of new control signals.
  • the electronic circuit CE can comprise combinations of logic gates respectively associated with the prohibited combinations of states and respectively delivering the new control signals.
  • These logic gates can, for example, be of the “OR” (or “OR”) or “AND” (or “AND”) or “NAND” (or “NAND”) or “NON-OR” (or “NOR”) or “Exclusive OR” (or “XOR”) or “Exclusive NON-OR” (or “XNOR”), and may be associated with other electronic components, such as resistive or capacitive components or operational amplifiers.
  • FIG 2 An example of non-limiting embodiment of an electronic circuit CE of a DC control device.
  • This example is well suited to a BR battery with the arrangement shown in Figure 1.
  • the part referenced BC designates an example of a control block for a main switch CPk or an auxiliary switch CAp.
  • the logic gates used here are of the OR (OR) and AND (AND) type, and some of them are associated with resistive or capacitive electronic components and/or with operational amplifiers.
  • the first upper left OR (OR) logic gate receives the current drawn by the first main switch CP1 and the actual state in which the first main switch CP1 is placed.
  • the second OR (OR) logic gate located under the aforementioned first OR (OR) logic gate, receives the current consumed by the second main switch CP2 and the actual state in which the second main switch CP2 is placed.
  • the third OR (OR) logic gate located under the aforementioned second OR (OR) logic gate, receives the current consumed by the fourth main switch CP4 and the actual state in which the fourth main switch CP4 is placed.
  • the fourth OR logic gate located below the third OR logic gate
  • the fifth OR (OR) logic gate located under the aforementioned fourth OR (OR) logic gate (slightly shifted to the right), receives the future control signal for the first auxiliary switch CA1 (“CDE TOR P1”).
  • the sixth OR (OR) logic gate located under the aforementioned fifth OR (OR) logic gate, receives the future control signal for the second auxiliary switch CA2 (“CDE_TOR_P2”).
  • the seventh OR (OR) logic gate located under the aforementioned sixth OR (OR) logic gate, receives the current consumed by the fifth main switch CP5 and the actual state in which the fifth main switch CP5 is placed.
  • the input located under the reference BC and common to the second series of five AND logic gates (AND) receives the future control signal for the fifth main switch CP5 (“CDE_PWM_R5”).
  • the first AND logic gate receives the future control signal for the first main switch CP1 ("CDE_PWM_R1"), and outputs the new control signal for the first main switch CP1 ("CDE_R1").
  • the second AND (AND) logic gate located under the aforementioned first AND (AND) logic gate (by being shifted to the right), receives the future control signal for the first auxiliary switch CA1 (“CDE_TOR_P1”), and outputs the new control signal for the first auxiliary switch CA1 ("CDE_P1").
  • the third AND (AND) logic gate located under the aforementioned second AND (AND) logic gate (being shifted to the left), receives the future control signal for the second main switch CP2 (“CDE_PWM_R2”), and outputs the new control signal for the second main switch CP2 ("CDE_R2").
  • the fourth AND (AND) logic gate located under the aforementioned third AND (AND) logic gate, receives the future control signal for the third main switch CP3 ("CDE_PWM_R3"), and outputs the new control signal for the third main switch CP3 ("CDE R3").
  • the fifth AND (AND) logic gate located under the aforementioned fourth AND (AND) logic gate (by being shifted to the right), receives the future control signal for the second auxiliary switch CA2 (“CDE_TOR_P2”), and outputs the new control signal for the second auxiliary switch CA2 (“CDE_P2").
  • the sixth AND (AND) logic gate located below the aforementioned fifth AND (AND) logic gate (being shifted to the left), receives the future control signal for the fourth main switch CP4 (“CDE_PWM_R4”), and outputs the new control signal for the fourth main switch CP4 ("CDE_R4").
  • the AND logic gate located in the upper right, outputs the new control signal for the fifth main switch CP5 ("CDE_R5").
  • the reference c1 designates an output intended to prohibit placing the fifth main switch CP5 in the closed state when the first main switch CP1 and the first auxiliary switch CA1 are in the closed state to be in parallel and the fourth main switch
  • the reference c2 designates an output intended to prohibit the placement in the closed state of the fifth main switch CP5 when the second CP2 and third main switches CP3 are in the closed state.
  • the reference c3 designates an output intended to prohibit the placement in the closed state of the fifth main switch CP5 when the third main switch CP3 and the second auxiliary switch CA2 are in the closed state.
  • the reference c4-1 designates an output intended to prohibit placing the fifth main switch CP5 in the closed state when the third
  • the reference c4-2 designates an output intended to prohibit placement in the closed state of the fifth main switch CP5 when the first main switch CP1 and the first auxiliary switch CA1 are in the closed state to be in parallel and the second main switch CP2 and the second auxiliary switch CA2 are in the closed state to be in parallel.
  • the reference c5 designates an output intended to prohibit the placing in the closed state of the first main switch CP1 when the fourth CP4 and fifth main switches CP5 are in the closed state and the second main switch CP2 and the second auxiliary switch CA2 are in the closed state.
  • the closed state to be in parallel, to avoid short circuit.
  • the reference c6 designates an output intended to prohibit placing the third main switch CP3 in the closed state when the fourth main switches CP4 and fifth CP5 are in the closed state and the second main switch CP2 and the second auxiliary switch CA2 are in the closed state.
  • the closed state to be in parallel, to avoid short circuit.
  • the reference c 7 designates an output intended to prohibit the placement in the closed state of the second main switch CP2 when the third CP3 and fifth main switches CP5 are in the closed state and the first main switch CP1 and the first auxiliary switch CA1 are in the closed state to be in parallel, to avoid short circuit.
  • the reference c8 designates an output intended to prohibit placing the fourth main switch CP4 in the closed state when the third main switches CP3 and fifth CP5 are in the closed state and the first main switch CP1 and the first auxiliary switch CA1 are in the closed state.
  • the closed state to be in parallel, to avoid short circuit.
  • the reference c9 designates an output intended to prohibit the placing in the closed state of the first auxiliary switch CA1 when the fourth CP4 and fifth main switches CP5 are in the closed state and the second main switch CP2 and the second auxiliary switch CA2 are in the closed state.
  • the closed state to be in parallel, to avoid short circuit.
  • the reference c10 designates an output intended to prohibit the placement in the closed state of the second auxiliary switch CA2 when the third CP3 and fifth CP5 main switches are in the closed state and the first main switch CP1 and the first auxiliary switch CA1 are in the closed state to be in parallel, to avoid a short circuit.
  • control device DC comprises at least one processor PR and at least one memory MD arranged to carry out the operations consisting in carrying out each determination of membership of a combination of future states to the set of forbidden state combinations, and each determination of new control signals.
  • the control device DC comprises a computer CD comprising the processor PR and the memory MD. Therefore, the DC control device is made in the form of a combination of electrical or electronic circuits or components (or “hardware”) and software modules (or “software”). But in a variant embodiment not shown, the DC control device could be part of a computer ensuring at least one other function within the system (here the vehicle V).
  • the processor PR can, for example, be a digital signal processor (or DSP (“Digital Signal Processor”)).
  • This processor PR can comprise integrated (or printed) circuits, or else several integrated (or printed) circuits connected by wired or wireless connections.
  • integrated (or printed) circuit is meant any type of device capable of performing at least one electrical or electronic operation. Thus, it can, for example, be a microcontroller.
  • the memory MD is live in order to store instructions for the implementation by the processor PR of at least part of the control method described below (and therefore of its functionalities).
  • the computer CD (and therefore here the control device DC) can also comprise, in addition to the random access memory MD and processor PR, a mass memory MM, in particular for the storage of the set of prohibited combinations of states, of the currents consumed by the main switches CPk, of the actual states of the main switches CPk and of the control signals for the main switches CPk and any switches auxiliaries CAp, and intermediate data involved in all its calculations and processing.
  • a mass memory MM in particular for the storage of the set of prohibited combinations of states, of the currents consumed by the main switches CPk, of the actual states of the main switches CPk and of the control signals for the main switches CPk and any switches auxiliaries CAp, and intermediate data involved in all its calculations and processing.
  • this computer CD (and therefore here the control device DC) can also comprise an input interface IE for receiving at least the currents consumed, real states and control signals, to use them in calculations or processing, possibly after having formatted and/or demodulated and/or amplified them, in a manner known per se, by means of a digital signal processor PR′.
  • this computer CD (and therefore here the control device DC) can also comprise an output interface IS, in particular to deliver the definitions of the new control signals determined for the main switches CPk and any auxiliary switches CAp.
  • the invention can also be considered in the form of a control method, intended to be implemented for a battery BR of a system (here a vehicle V), each time a new combination of future states has been determined in the system (for example by a microcontroller MC) and must be checked before being implemented.
  • the latter comprises a step 10-30 in which one (the control device DC) begins by determining in a sub-step 10 if the combination of future states is part of a set of forbidden combinations of states as a function of the currents consumed by the main switches CPk, of the actual states in which the main switches CPk are placed and of the control signals for (at least) the main switches CPk (defining the determined future state combination).
  • the control device DC begins by determining in a sub-step 10 if the combination of future states is part of a set of forbidden combinations of states as a function of the currents consumed by the main switches CPk, of the actual states in which the main switches CPk are placed and of the control signals for (at least) the main switches CPk (defining the determined future state combination).
  • step 20 of step 10-30 of the control method on the control device DC . If the combination of future states determined is not part of the set (of forbidden combinations of states), then in a sub-step 20 of step 10-30 of the control method on (the control device DC ) considers that the determined control signals (defining the verified future state combination) can be transmitted respectively to the main switches
  • step 10- 30 of the control method on determines for each of the main switches CPk (at least) a new control signal modifying this combination of future states in order to make it non-dangerous. These new control signals are then transmitted respectively to the main switches CPk (at least).
  • the invention also proposes a computer program product (or computer program) comprising a set of instructions which, when it is executed by processing means of the electronic circuit (or hardware) type, such as for example the processor PR is capable of implementing the control method described above to control each configuration of the battery BR determined (for example by the microcontroller MC).
  • processing means of the electronic circuit (or hardware) type such as for example the processor PR is capable of implementing the control method described above to control each configuration of the battery BR determined (for example by the microcontroller MC).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Un dispositif de contrôle (DC) contrôle la configuration d'une batterie (BR) comprenant des modules de stockage d'énergie électrique (MS1-MS2) couplés entre eux via des commutateurs principaux (CP1-CP5) recevant chacun un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé et consommant chacun un courant. Ce dispositif (DC) détermine si une combinaison d'états futurs fait partie d'un ensemble de combinaisons d'états interdites en fonction des courants consommés par les commutateurs principaux (CP1-CP5), des états réels dans lesquels sont placés les commutateurs principaux (CP1-CP5) et des signaux de commande pour les commutateurs principaux (CP1-CP5), et dans l'affirmative détermine pour chacun des commutateurs principaux (CP1-CP5) un nouveau signal de commande modifiant la combinaison d'états futurs afin de la rendre non dangereuse.

Description

TITRE : DESCRIPTION
DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE CONTRÔLE DE LA CONFIGURATION D'UNE BATTERIE MODULAIRE POUR ÉVITER DES SITUATIONS
DANGEREUSES
La présente invention revendique la priorité de la demande française 5 N°2101204 déposée le 09.02.2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les batteries modulaires rechargeables, et plus précisément le contrôle de la configuration de telles batteries.
10
Etat de la technique
Certains systèmes, comme par exemple certains véhicules, éventuellement de type automobile, comportent au moins une batterie rechargeable comprenant au moins deux modules de stockage d’énergie électrique couplés entre eux via 15 au moins trois commutateurs recevant chacun un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé et consommant chacun un courant. Chaque module (de stockage d’énergie électrique) comprend au moins une cellule électrochimique de stockage d’énergie électrique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd, destinée à alimenter 20 en énergie électrique des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) de son système.
Lorsqu’un module (de stockage d’énergie électrique) comprend plusieurs cellules électrochimiques (de stockage d’énergie électrique), ces dernières peuvent être couplées en série et/ou en parallèle. De même, les modules
25 peuvent être couplés en série et/ou en parallèle.
Dans certains systèmes dans lesquels les besoins en énergie électrique peuvent varier fortement, il est possible de contrôler la configuration de la batterie. En d’autres termes, selon les besoins il est possible de passer d’une configuration dans laquelle les modules sont montés en parallèle à une
30 configuration dans laquelle les modules sont montés en série, voire à une configuration dans laquelle les modules sont montés en série et en parallèle (en présence d’au moins trois modules). On notera qu’il peut être aussi possible de contrôler la configuration des cellules de chaque module.
Par exemple, une interconnexion en série sera plutôt adaptée à un besoin de puissance (du fait de la somme des tensions), tandis qu’une interconnexion en parallèle ou en série-parallèle sera plutôt adaptée à un besoin d’énergie (du fait de la somme des capacités).
Actuellement, le contrôle de la configuration d’une batterie est assuré par un logiciel (ou « software »). Plus précisément, ce dernier est chargé de déterminer la configuration qui est la mieux adaptée aux besoins de son système en termes de puissance et/ou d’énergie, puis de déterminer des signaux de commande, comme par exemple des tensions de commande à modulation de largeur d’impulsion (ou PWM (« Puise Width Modulation »)), pour chacun des commutateurs impliqués dans le couplage des modules. Ces signaux de commande définissent ensemble une combinaison d’états futurs dans lesquels les commutateurs doivent être placés pour assurer la configuration déterminée. Cependant, il arrive parfois que la combinaison d’états futurs déterminée soit dangereuse. On parle alors de défaillance logicielle. C’est par exemple le cas lorsqu’elle provoque un court-circuit ou un niveau de tension nul aux bornes de sortie parallèle de la batterie. L’invention a donc notamment pour but de remédier à l’inconvénient précité.
Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un dispositif de contrôle destiné à contrôler la configuration d’une batterie comprenant au moins deux modules de stockage d’énergie électrique couplés entre eux via au moins trois commutateurs principaux recevant chacun un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé et consommant chacun un courant.
Ce dispositif de contrôle se caractérise par le fait qu’il est agencé de manière : - à déterminer si une combinaison d’états futurs fait partie d’un ensemble de combinaisons d’états interdites en fonction des courants consommés par les commutateurs principaux, des états réels dans lesquels sont placés les commutateurs principaux et des signaux de commande pour les commutateurs principaux, et - dans l’affirmative, à déterminer pour chacun des commutateurs principaux un nouveau signal de commande modifiant cette combinaison d’états futurs afin de la rendre non dangereuse.
Grâce à cette comparaison à un ensemble de combinaisons d’états interdites de la combinaison d’états futurs déterminée pour la batterie par un logiciel, avant sa mise en œuvre effective, on peut désormais déterminer si cette combinaison est dangereuse et dans l’affirmative empêcher sa mise en œuvre en la remplaçant par une autre combinaison non dangereuse. On évite ainsi d’instaurer des combinaisons d’états résultant de défaillances logicielles. Le dispositif de contrôle selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- en présence de modules de stockage d’énergie électrique couplés entre eux via deux commutateurs principaux montés chacun en parallèle avec un commutateur auxiliaire associé à un composant résistif de précharge et recevant un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé, il peut être agencé de manière à déterminer si la combinaison d’états futurs, incluant les états futurs des commutateurs auxiliaires, fait partie de l’ensemble de combinaisons d’états interdites en fonction des courants consommés par les commutateurs principaux, des états réels dans lesquels sont placés les commutateurs principaux et des signaux de commande pour les commutateurs principaux et commutateurs auxiliaires, et dans l’affirmative à déterminer pour chacun des commutateurs principaux et commutateurs auxiliaires un nouveau signal de commande modifiant la combinaison d’états futurs afin de la rendre non dangereuse ;
- dans un premier mode de réalisation, il peut comprendre un circuit réalisant chaque détermination d’appartenance d’une combinaison d’états futurs à l’ensemble, et chaque détermination de nouveaux signaux de commande ;
- dans ce premier mode de réalisation, le circuit électronique peut comprendre des combinaisons de portes logiques associées respectivement aux combinaisons d’états interdites et délivrant respectivement les nouveaux signaux de commande ;
- dans un second mode de réalisation, il peut comprendre au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant à réaliser chaque détermination d’appartenance d’une combinaison d’états futurs à l’ensemble, et chaque détermination de nouveaux signaux de commande.
L’invention propose également un véhicule comprenant au moins une batterie comprenant au moins deux modules de stockage d’énergie électrique couplés entre eux via au moins trois commutateurs principaux recevant chacun un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé et consommant chacun un courant, et un microcontrôleur déterminant ces signaux de commande.
Ce véhicule se caractérise par le fait qu’il comprend aussi au moins un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant, associé à la batterie et couplé au microcontrôleur.
Le véhicule selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- sa batterie peut comprendre deux modules de stockage d’énergie électrique et cinq commutateurs principaux assurant selon leurs états respectifs déterminés par le microcontrôleur une mise en parallèle ou une mise en série des modules de stockage d’énergie électrique ;
- en présence de la dernière option, deux des commutateurs principaux de la batterie peuvent être montés chacun en parallèle avec un commutateur auxiliaire associé à un composant résistif de précharge et recevant un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé. Chaque composant résistif de précharge est alors chargé de limiter une amplitude d’un courant d’appel dans des charges capacitives de l’un au moins des modules de stockage d’énergie électrique lors d’une mise sous tension de la batterie ;
- chaque module de stockage d’énergie électrique de la batterie peut comprendre au moins deux cellules de stockage d’énergie électrique montés en série ou en parallèle.
L’invention propose également un procédé de contrôle destiné à permettre le contrôle de la configuration d’une batterie comprenant au moins deux modules de stockage d’énergie électrique couplés entre eux via au moins trois commutateurs principaux recevant chacun un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé et consommant chacun un courant.
Ce procédé de contrôle se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle :
- on détermine si une combinaison d’états futurs fait partie d’un ensemble de combinaisons d’états interdites en fonction des courants consommés par les commutateurs principaux, des états réels dans lesquels sont placés les commutateurs principaux et des signaux de commande pour les commutateurs principaux, et
- dans l’affirmative, on détermine pour chacun des commutateurs principaux un nouveau signal de commande modifiant cette combinaison d’états futurs afin de la rendre non dangereuse.
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 contrôle du type de celui présenté ci-avant pour contrôler la configuration d’une batterie comprenant au moins deux modules de stockage d’énergie électrique couplés entre eux via au moins trois commutateurs principaux recevant chacun un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé et consommant chacun un courant.
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. 1] illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule comprenant un exemple de batterie modulaire comportant un premier exemple de réalisation d’un dispositif de contrôle selon l’invention,
[Fig. 2] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un circuit électronique du dispositif de contrôle de la figure 1 ,
[Fig. 3] illustre schématiquement et fonctionnellement un second exemple de réalisation d’un dispositif de contrôle selon l’invention, et [Fig. 4] illustre schématiquement un exemple d’algorithme mettant en œuvre un procédé de contrôle selon l’invention. Description détaillée de l’invention
L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de contrôle DC, et un procédé de contrôle associé, destinés à permettre le contrôle de la configuration d’une batterie BR comprenant au moins deux modules de stockage d’énergie électrique MSj couplés entre eux via au moins trois commutateurs principaux CPk.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie BR est destinée à équiper un véhicule V, éventuellement de type automobile (comme par exemple une voiture). Mais l’invention n’est pas limitée à cette application. En effet, la batterie BR peut équiper n’importe quel système, et notamment tous les véhicules (terrestres, maritimes (ou fluviaux) et aériens), tous les bâtiments, toutes les installations (y compris industrielles), et tous les appareils électriques (ou électroniques). Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie BR est destinée à alimenter en énergie électrique au moins un groupe motopropulseur (ou GMP) du véhicule V, de type tout électrique ou hybride rechargeable (c’est-à-dire comprenant au moins une machine motrice thermique et au moins une machine motrice électrique). Mais la batterie BR pourrait être destinée à alimenter en énergie électrique d’autres équipements ou organes électriques (ou électroniques) du véhicule V.
On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple de véhicule V comprenant un exemple de batterie modulaire BR comportant un dispositif de contrôle DC selon l’invention et un microcontrôleur MC couplé à ce dernier (DC) et chargé de déterminer des configurations pour la batterie (modulaire)
BR.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 , la batterie (modulaire) BR comprend notamment deux modules de stockage d’énergie électrique MSj (j = 1 ou 2) couplés entre eux via cinq commutateurs principaux CPk (k = 1 à 5). Mais l’invention s’applique dès lors que la batterie BR comprend au moins deux modules de stockage d’énergie électrique MSj couplés entre eux via au moins trois commutateurs principaux CPk. En d’autres termes, le nombre de modules de stockage d’énergie électrique MSj peut prendre n’importe quelle valeur supérieure ou égale à deux, et le nombre de commutateurs principaux CPk peut prendre n’importe quelle valeur supérieure ou égale à trois.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 , la batterie (modulaire) BR comprend notamment : un premier module MS1 (j = 1) ayant une tension UM1 à ses bornes,
- un second module MS2 (j = 2) ayant une tension UM2 à ses bornes,
- une borne de sortie série positive U1 couplée à la borne de sortie positive du premier module MS1 ,
- une borne de sortie série négative U2 couplée à la borne de sortie négative du second module MS2,
- une borne de sortie parallèle positive U3,
- une borne de sortie parallèle négative U4,
- un premier commutateur principal CP1 (k = 1) installé entre la borne de sortie série positive U1 et la borne de sortie parallèle positive U3, - un deuxième commutateur principal CP2 (k = 2) installé entre la borne de sortie parallèle positive U3 et la borne de sortie positive du second module MS2,
- un troisième commutateur principal CP3 (k = 3) installé entre la borne de sortie négative du premier module MS1 et la borne de sortie parallèle négative U4, - un quatrième commutateur principal CP4 (k = 4) installé entre la borne de sortie parallèle négative U4 et la borne de sortie série négative U2, et
- un cinquième commutateur principal CP5 (k = 5) installé entre la borne de sortie négative du premier module MS1 et la borne de sortie positive du second module MS2. Chaque commutateur principal CPk reçoit un signal de commande qui définit un état dans lequel il doit être placé et consomme un courant. Par exemple, chaque commutateur principal CPk comprend une bobine consommant du courant pour passer d’un état à un autre, et au moins un contact pouvant être placé par la bobine dans un état fermé (ou passant) ou un état ouvert (ou non passant). Le courant consommé par la bobine définit donc l’état de cette dernière, et l’état dans lequel est placé un contact définit l’état réel (en cours) de son commutateur principal CPk. Le microcontrôleur MC fait tourner un logiciel (ou « software ») chargé de déterminer les signaux de commande dits futurs définissant les états futurs dans lesquels au moins les commutateurs principaux CPk doivent être respectivement placés pour assurer ensemble une configuration de la batterie BR qu’il a déterminée. Le dispositif de contrôle DC est chargé de contrôler si chaque configuration de la batterie BR déterminée (et définie par une combinaison d’états futurs d’au moins les commutateurs principaux CPk) est dangereuse ou non. A cet effet, le dispositif de contrôle DC est tout d’abord agencé de manière à déterminer si la combinaison d’états futurs (venant d’être déterminée par le microcontrôleur MC) fait partie d’un ensemble de combinaisons d’états interdites en fonction des courants consommés par les commutateurs principaux CPk, des états réels dans lesquels sont placés les commutateurs principaux CPk et des signaux de commande pour les commutateurs principaux CPk (définissant la combinaison d’états futurs déterminée). Si la combinaison d’états futurs déterminée ne fait pas partie de l’ensemble (de combinaisons d’états interdites) cela signifie qu’elle n’est pas dangereuse et donc les signaux de commande déterminés par le microcontrôleur MC peuvent être transmis respectivement aux commutateurs principaux CPk, sans modification. En revanche, si la combinaison d’états futurs déterminée fait partie de l’ensemble (ou dans l’affirmative) cela signifie qu’elle est dangereuse et donc le dispositif de contrôle DC est agencé de manière à déterminer pour chacun des commutateurs principaux CPk un nouveau signal de commande modifiant la combinaison d’états futurs afin de la rendre non dangereuse. Il est important de noter que l’un au moins des nouveaux signaux de commande peut être identique à celui qui a été précédemment déterminé par le microcontrôleur MC pour le même commutateur principal CPk. En d’autres termes, au sein d’un ensemble de nouveaux signaux de commande (déterminé par le dispositif de contrôle DC et définissant la nouvelle combinaison d’états devant être effectivement instaurée dans la batterie BR), il y a au moins un signal de commande qui est différent de celui précédemment déterminé par le microcontrôleur MC pour le même commutateur principal CPk.
Cette comparaison à un ensemble de combinaisons d’états interdites de la combinaison d’états futurs déterminée pour la batterie BR par le logiciel du microcontrôleur MC permet très avantageusement de déterminer avant sa mise en œuvre effective si cette combinaison est dangereuse. Ainsi, dans l’affirmative on peut désormais empêcher la mise en œuvre d’une combinaison dangereuse en raison d’une défaillance logicielle en la remplaçant par une autre combinaison non dangereuse déterminée au moins en partie par le dispositif de contrôle DC.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 , le dispositif de contrôle DC fait partie de la batterie BR. Mais dans une variante de réalisation (non illustrée) le dispositif de contrôle DC pourrait être externe à la batterie BR. Ainsi, il pourrait, par exemple, faire partie d’un boîtier comportant le microcontrôleur MC. On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 , le microcontrôleur MC est externe à la batterie BR. Mais dans une variante de réalisation (non illustrée) le microcontrôleur MC pourrait faire partie de la batterie BR.
Par exemple, les signaux de commande, qui sont déterminés par le microcontrôleur MC pour les commutateurs principaux CPk, peuvent être des tensions de commande à modulation de largeur d’impulsion (ou PWM).
On notera, comme illustré non limitativement sur la figure 1 , que les modules (de stockage d’énergie électrique) MSj de la batterie BR peuvent éventuellement être couplés entre eux via deux commutateurs principaux CPk (parmi les au moins trois) montés chacun en parallèle avec un commutateur auxiliaire CAp associé à un composant résistif de précharge CRp et recevant un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé. Chaque composant résistif de précharge CRp est ici chargé de limiter l’amplitude du courant d’appel dans les charges capacitives de l’un au moins des modules MSj lors d’une mise sous tension de la batterie BR.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 , un premier commutateur auxiliaire CA1 (p = 1) est associé en série à un premier composant résistif de précharge CR1 , et ces derniers (CA1 et CR1) sont montés en parallèle avec le premier commutateur principal CP1 , et un second commutateur auxiliaire CA2 (p = 2) est associé en série à un second composant résistif de précharge CR2, et ces derniers (CA2 et CR2) sont montés en parallèle avec le second commutateur principal CP2.
En présence de l’agencement décrit ci-avant, le dispositif de contrôle DC est tout d’abord agencé de manière à déterminer si la combinaison d’états futurs, déterminée par le microcontrôleur MC et incluant les états futurs des commutateurs auxiliaires CAp, fait partie de l’ensemble de combinaisons d’états interdites en fonction des courants consommés par les commutateurs principaux CPk, des états réels dans lesquels sont placés les commutateurs principaux CPk et des signaux de commande pour les commutateurs principaux CPk et commutateurs auxiliaires CAp. Dans l’affirmative, le dispositif de contrôle DC est agencé de manière à déterminer pour chacun des commutateurs principaux CPk et commutateurs auxiliaires CAp un nouveau signal de commande modifiant cette combinaison d’états futurs afin de la rendre non dangereuse. Comme évoqué plus haut, au sein d’un ensemble de nouveaux signaux de commande (déterminé par le dispositif de contrôle DC et définissant la nouvelle combinaison d’états devant être effectivement instaurée par les commutateurs principaux CPk et commutateurs auxiliaires CAp), il y a au moins un signal de commande qui est différent de celui précédemment déterminé par le microcontrôleur MC pour le même commutateur principal CPk ou commutateur auxiliaire CAp. Par exemple, les signaux de commande, qui sont déterminés par le microcontrôleur MC pour les commutateurs auxiliaires CAp, peuvent être des signaux de type tout-ou-rien.
Deux modes de réalisation peuvent être envisagés pour le dispositif de contrôle DC. Un premier mode de réalisation est illustré sur les figures 1 et 2. Dans ce premier mode de réalisation le dispositif de contrôle DC comprend un circuit électronique CE agencé de manière à réaliser chaque détermination d’appartenance d’une combinaison d’états futurs à l’ensemble de combinaisons d’états interdites, et chaque détermination de nouveaux signaux de commande. Une telle solution matérielle permet d’assurer une protection de la batterie BR parfaitement adaptée à l’agencement interne de cette dernière (BR) et ne risquant pas de faire l’objet d’une défaillance logicielle.
Par exemple, le circuit électronique CE peut comprendre des combinaisons de portes logiques associées respectivement aux combinaisons d’états interdites et délivrant respectivement les nouveaux signaux de commande. Ces portes logiques peuvent, par exemple, être de type « OU » (ou « OR ») ou « ET » (ou « AND ») ou « NON-ET » (ou « NAND ») ou « NON-OU » (ou « NOR ») ou « OU exclusif » (ou « XOR ») ou « NON-OU exclusif » (ou « XNOR »), et peuvent être associées à d’autres composants électroniques, comme par exemple des composants résistifs ou capacitifs ou des amplificateurs opérationnels.
On a schématiquement illustré sur la figure 2, un exemple de réalisation non limitatif d’un circuit électronique CE d’un dispositif de contrôle DC. Cet exemple est bien adapté à une batterie BR présentant l’agencement illustré sur la figure 1 . Dans cet exemple, la partie référencée BC désigne un exemple de bloc de commande d’un commutateur principal CPk ou d’un commutateur auxiliaire CAp. Ici, c’est plus précisément le bloc de commande du cinquième commutateur principal CP5. Par ailleurs, les portes logiques utilisées sont ici de type OU (OR) et ET (AND), et certaines d’entre elles sont associées à des composants électroniques résistifs ou capacitifs et/ou à des amplificateurs opérationnels.
La première porte logique OU (OR) la plus en haut à gauche reçoit le courant consommé par le premier commutateur principal CP1 et l’état réel dans lequel est placé le premier commutateur principal CP1 .
La deuxième porte logique OU (OR), située sous la première porte logique OU (OR) précitée, reçoit le courant consommé par le deuxième commutateur principal CP2 et l’état réel dans lequel est placé le deuxième commutateur principal CP2.
La troisième porte logique OU (OR), située sous la deuxième porte logique OU (OR) précitée, reçoit le courant consommé par le quatrième commutateur principal CP4 et l’état réel dans lequel est placé le quatrième commutateur principal CP4. La quatrième porte logique OU (OR), située sous la troisième porte logique OU
(OR) précitée, reçoit le courant consommé par le troisième commutateur principal CP3 et l’état réel dans lequel est placé le troisième commutateur principal CP3.
La cinquième porte logique OU (OR), située sous la quatrième porte logique OU (OR) précitée (légèrement décalée vers la droite), reçoit le signal de commande futur pour le premier commutateur auxiliaire CA1 (« CDE TOR P1 »).
La sixième porte logique OU (OR), située sous la cinquième porte logique OU (OR) précitée, reçoit le signal de commande futur pour le second commutateur auxiliaire CA2 (« CDE_TOR_P2 »).
La septième porte logique OU (OR), située sous la sixième porte logique OU (OR) précitée, reçoit le courant consommé par le cinquième commutateur principal CP5 et l’état réel dans lequel est placé le cinquième commutateur principal CP5.
L’entrée située sous la référence BC et commune à la seconde série de cinq portes logiques ET (AND) reçoit le signal de commande futur pour le cinquième commutateur principal CP5 (« CDE_PWM_R5 »).
La première porte logique ET (AND), de l’ensemble de six portes logiques ET (AND) situé en bas à droite, reçoit le signal de commande futur pour le premier commutateur principal CP1 (« CDE_PWM_R1 »), et délivre en sortie le nouveau signal de commande pour le premier commutateur principal CP1 (« CDE_R1 »).
La deuxième porte logique ET (AND), située sous la première porte logique ET (AND) précitée (en étant décalée à droite), reçoit le signal de commande futur pour le premier commutateur auxiliaire CA1 (« CDE_TOR_P1 »), et délivre en sortie le nouveau signal de commande pour le premier commutateur auxiliaire CA1 (« CDE_P1 »).
La troisième porte logique ET (AND), située sous la deuxième porte logique ET (AND) précitée (en étant décalée à gauche), reçoit le signal de commande futur pour le deuxième commutateur principal CP2 (« CDE_PWM_R2 »), et délivre en sortie le nouveau signal de commande pour le deuxième commutateur principal CP2 (« CDE_R2 »).
La quatrième porte logique ET (AND), située sous la troisième porte logique ET (AND) précitée, reçoit le signal de commande futur pour le troisième commutateur principal CP3 (« CDE_PWM_R3 »), et délivre en sortie le nouveau signal de commande pour le troisième commutateur principal CP3 (« CDE R3 »).
La cinquième porte logique ET (AND), située sous la quatrième porte logique ET (AND) précitée (en étant décalée à droite), reçoit le signal de commande futur pour le second commutateur auxiliaire CA2 (« CDE_TOR_P2 »), et délivre en sortie le nouveau signal de commande pour le second commutateur auxiliaire CA2 (« CDE_P2 »).
La sixième porte logique ET (AND), située sous la cinquième porte logique ET (AND) précitée (en étant décalée à gauche), reçoit le signal de commande futur pour le quatrième commutateur principal CP4 (« CDE_PWM_R4 »), et délivre en sortie le nouveau signal de commande pour le quatrième commutateur principal CP4 (« CDE_R4 »).
La porte logique ET (AND), située la plus en haut à droite, délivre en sortie le nouveau signal de commande pour le cinquième commutateur principal CP5 (« CDE_R5 »).
La référence c1 désigne une sortie destinée à interdire le placement dans l’état fermé du cinquième commutateur principal CP5 lorsque le premier commutateur principal CP1 et le premier commutateur auxiliaire CA1 sont dans l’état fermé pour être en parallèle et que le quatrième commutateur principal
CP4 est dans l’état fermé.
La référence c2 désigne une sortie destinée à interdire le placement dans l’état fermé du cinquième commutateur principal CP5 lorsque les deuxième CP2 et troisième CP3 commutateurs principaux sont dans l’état fermé. La référence c3 désigne une sortie destinée à interdire le placement dans l’état fermé du cinquième commutateur principal CP5 lorsque le troisième commutateur principal CP3 et le second commutateur auxiliaire CA2 sont dans l’état fermé.
La référence c4-1 désigne une sortie destinée à interdire le placement dans l’état fermé du cinquième commutateur principal CP5 lorsque les troisième
CP3 et quatrième CP4 commutateurs principaux sont dans l’état fermé.
La référence c4-2 désigne une sortie destinée à interdire le placement dans l’état fermé du cinquième commutateur principal CP5 lorsque le premier commutateur principal CP1 et le premier commutateur auxiliaire CA1 sont dans l’état fermé pour être en parallèle et le deuxième commutateur principal CP2 et le second commutateur auxiliaire CA2 sont dans l’état fermé pour être en parallèle.
La référence c5 désigne une sortie destinée à interdire le placement dans l’état fermé du premier commutateur principal CP1 lorsque les quatrième CP4 et cinquième CP5 commutateurs principaux sont dans l’état fermé et le deuxième commutateur principal CP2 et le second commutateur auxiliaire CA2 sont dans l’état fermé pour être en parallèle, pour éviter un court-circuit.
La référence c6 désigne une sortie destinée à interdire le placement dans l’état fermé du troisième commutateur principal CP3 lorsque les quatrième CP4 et cinquième CP5 commutateurs principaux sont dans l’état fermé et le deuxième commutateur principal CP2 et le second commutateur auxiliaire CA2 sont dans l’état fermé pour être en parallèle, pour éviter un court-circuit.
La référence c 7 désigne une sortie destinée à interdire le placement dans l’état fermé du deuxième commutateur principal CP2 lorsque les troisième CP3 et cinquième CP5 commutateurs principaux sont dans l’état fermé et le premier commutateur principal CP1 et le premier commutateur auxiliaire CA1 sont dans l’état fermé pour être en parallèle, pour éviter un court-circuit.
La référence c8 désigne une sortie destinée à interdire le placement dans l’état fermé du quatrième commutateur principal CP4 lorsque les troisième CP3 et cinquième CP5 commutateurs principaux sont dans l’état fermé et le premier commutateur principal CP1 et le premier commutateur auxiliaire CA1 sont dans l’état fermé pour être en parallèle, pour éviter un court-circuit.
La référence c9 désigne une sortie destinée à interdire le placement dans l’état fermé du premier commutateur auxiliaire CA1 lorsque les quatrième CP4 et cinquième CP5 commutateurs principaux sont dans l’état fermé et le deuxième commutateur principal CP2 et le second commutateur auxiliaire CA2 sont dans l’état fermé pour être en parallèle, pour éviter un court-circuit.
La référence c10 désigne une sortie destinée à interdire le placement dans l’état fermé du second commutateur auxiliaire CA2 lorsque les troisième CP3 et cinquième CP5 commutateurs principaux sont dans l’état fermé et le premier commutateur principal CP1 et le premier commutateur auxiliaire CA1 sont dans l’état fermé pour être en parallèle, pour éviter un court-circuit.
Un second mode de réalisation est illustré sur la figure 3. Dans ce second mode de réalisation le dispositif de contrôle DC comprend au moins un processeur PR et au moins une mémoire MD agencés pour effectuer les opérations consistant à réaliser chaque détermination d’appartenance d’une combinaison d’états futurs à l’ensemble de combinaisons d’états interdites, et chaque détermination de nouveaux signaux de commande.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 3, le dispositif de contrôle DC comprend un calculateur CD comportant le processeur PR et la mémoire MD. Par conséquent, le dispositif de contrôle DC est réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). Mais dans une variante de réalisation non illustrée le dispositif de contrôle DC pourrait faire partie d’un calculateur assurant au moins une autre fonction au sein du système (ici le véhicule V).
Le processeur PR peut, par exemple, être un processeur de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)). Ce processeur PR 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. Ainsi, il peut, par exemple, s’agir d’un microcontrôleur.
La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR d’une partie au moins du procédé de contrôle décrit plus loin (et donc de ses fonctionnalités).
On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 3, que le calculateur CD (et donc ici le dispositif de contrôle DC) peut aussi comprendre, en complément des mémoire vive MD et processeur PR, une mémoire de masse MM, notamment pour le stockage de l’ensemble de combinaisons d’états interdites, des courants consommés par les commutateurs principaux CPk, des états réels des commutateurs principaux CPk et des signaux de commande pour les commutateurs principaux CPk et éventuels commutateurs auxiliaires CAp, et de données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce calculateur CD (et donc ici le dispositif de contrôle DC) peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’au moins les courants consommés, états réels et signaux de commande, 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 PR’. De plus, ce calculateur CD (et donc ici le dispositif de contrôle DC) peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour délivrer les définitions des nouveaux signaux de commande déterminés pour les commutateurs principaux CPk et éventuels commutateurs auxiliaires CAp.
L’invention peut aussi être considérée sous la forme d’un procédé de contrôle, destiné à être mis en œuvre pour une batterie BR d’un système (ici un véhicule V), chaque fois qu’une nouvelle combinaison d’états futurs a été déterminée dans le système (par exemple par un microcontrôleur MC) et doit être vérifiée avant d’être mise en œuvre.
Comme illustré schématiquement dans l’exemple d’algorithme de la figure 4, mettant en œuvre un procédé de contrôle 10-30 selon l’invention, ce dernier comprend une étape 10-30 dans laquelle on (le dispositif de contrôle DC) commence par déterminer dans une sous-étape 10 si la combinaison d’états futurs fait partie d’un ensemble de combinaisons d’états interdites en fonction des courants consommés par les commutateurs principaux CPk, des états réels dans lesquels sont placés les commutateurs principaux CPk et des signaux de commande pour (au moins) les commutateurs principaux CPk (définissant la combinaison d’états futurs déterminée).
Si la combinaison d’états futurs déterminée ne fait pas partie de l’ensemble (de combinaisons d’états interdites), alors dans une sous-étape 20 de l’étape 10- 30 du procédé de contrôle on (le dispositif de contrôle DC) considère que les signaux de commande déterminés (définissant la combinaison d’états futurs vérifiée) peuvent être transmis respectivement aux commutateurs principaux
CPk (au moins).
En revanche, si la combinaison d’états futurs déterminée fait partie de l’ensemble (ou dans l’affirmative), alors dans une sous-étape 30 de l’étape 10- 30 du procédé de contrôle on (le dispositif de contrôle DC) détermine pour chacun des commutateurs principaux CPk (au moins) un nouveau signal de commande modifiant cette combinaison d’états futurs afin de la rendre non dangereuse. Ces nouveaux signaux de commande sont ensuite transmis respectivement aux commutateurs principaux CPk (au moins).
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 PR, est propre à mettre en œuvre le procédé de contrôle décrit ci-avant pour contrôler chaque configuration de la batterie BR déterminée (par exemple par le microcontrôleur MC).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de contrôle (DC) pour contrôler la configuration d’une batterie (BR) comprenant au moins deux modules de stockage d’énergie électrique (MSj) couplés entre eux via au moins trois commutateurs principaux (CPk) recevant chacun un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé et consommant chacun un courant, caractérisé en ce qu’il est agencé de manière à déterminer si une combinaison d’états futurs fait partie d’un ensemble de combinaisons d’états interdites en fonction des courants consommés par lesdits commutateurs principaux (CPk), des états réels dans lesquels sont placés lesdits commutateurs principaux (CPk) et des signaux de commande pour lesdits commutateurs principaux (CPk), et dans l’affirmative à déterminer pour chacun desdits commutateurs principaux (CPk) un nouveau signal de commande modifiant ladite combinaison d’états futurs afin de la rendre non dangereuse.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’en présence de modules de stockage d’énergie électrique (MSj) couplés entre eux via deux commutateurs principaux (CPk) montés chacun en parallèle avec un commutateur auxiliaire (CAp) associé à un composant résistif de précharge (CRp) et recevant un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé, il est agencé de manière à déterminer si ladite combinaison d’états futurs, incluant lesdits états futurs des commutateurs auxiliaires (CAp), fait partie dudit ensemble de combinaisons d’états interdites en fonction des courants consommés par lesdits commutateurs principaux (CPk), des états réels dans lesquels sont placés lesdits commutateurs principaux (CPk) et des signaux de commande pour lesdits commutateurs principaux (CPk) et commutateurs auxiliaires (CAp), et dans l’affirmative à déterminer pour chacun desdits commutateurs principaux (CPk) et commutateurs auxiliaires (CAp) un nouveau signal de commande modifiant ladite combinaison d’états futurs afin de la rendre non dangereuse.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend un circuit électronique (CE) réalisant chaque détermination d’appartenance d’une combinaison d’états futurs audit ensemble, et chaque détermination de nouveaux signaux de commande.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit circuit électronique (CE) comprend des combinaisons de portes logiques associées respectivement auxdites combinaisons d’états interdites et délivrant respectivement lesdits nouveaux signaux de commande.
5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant à réaliser chaque détermination d’appartenance d’une combinaison d’états futurs audit ensemble, et chaque détermination de nouveaux signaux de commande.
6. Véhicule comprenant au moins une batterie (BR) comprenant au moins deux modules de stockage d’énergie électrique (MSj) couplés entre eux via au moins trois commutateurs principaux (CPk) recevant chacun un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé et consommant chacun un courant, et un microcontrôleur (MC) déterminant lesdits signaux de commande, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un dispositif de contrôle (DC) selon l’une des revendications précédentes, associé à ladite batterie (BR) et couplé audit microcontrôleur (MC).
7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite batterie (BR) comprend deux modules de stockage d’énergie électrique (MSj) et cinq commutateurs principaux (CPk) assurant selon leurs états respectifs déterminés par ledit microcontrôleur (MC) une mise en parallèle ou une mise en série desdits modules de stockage d’énergie électrique (MSj).
8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que deux desdits commutateurs principaux (CPk) de la batterie (BR) sont montés chacun en parallèle avec un commutateur auxiliaire (CAp) associé à un composant résistif de précharge (CRp) et recevant un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé, chaque composant résistif de précharge (CRp) étant chargé de limiter une amplitude d’un courant d’appel dans des charges capacitives de l’un au moins desdits modules de stockage d’énergie électrique
(MSj) lors d’une mise sous tension de ladite batterie (BR).
9. Procédé de contrôle de la configuration d’une batterie (BR) comprenant au moins deux modules de stockage d’énergie électrique (MSj) couplés entre eux via au moins trois commutateurs principaux (CPk) recevant chacun un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé et consommant chacun un courant, caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-30) dans laquelle on détermine si une combinaison d’états futurs fait partie d’un ensemble de combinaisons d’états interdites en fonction des courants consommés par lesdits commutateurs principaux (CPk), des états réels dans lesquels sont placés lesdits commutateurs principaux (CPk) et des signaux de commande pour lesdits commutateurs principaux (CPk), et dans l’affirmative on détermine pour chacun desdits commutateurs principaux (CPk) un nouveau signal de commande modifiant ladite combinaison d’états futurs afin de la rendre non dangereuse.
10. 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 contrôle selon la revendication 9 pour contrôler la configuration d’une batterie (BR) comprenant au moins deux modules de stockage d’énergie électrique (MSj) couplés entre eux via au moins trois commutateurs principaux (CPk) recevant chacun un signal de commande définissant un état dans lequel il doit être placé et consommant chacun un courant.
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JP6038822B2 (ja) * 2011-03-17 2016-12-07 イーブイ チップ エナジー リミテッドＥｖ Ｃｈｉｐ Ｅｎｅｒｇｙ Ｌｔｄ． 電池パックシステム
TWI492485B (zh) * 2014-03-05 2015-07-11 達方電子股份有限公司 切換電池系統中電池組態的方法
DE102015010531A1 (de) * 2015-08-16 2017-02-16 IdeTec GmbH Elektrischer Energiespeicher und darin verwendetes Batterieverwaltungssystem
GB2584829B (en) * 2019-06-04 2023-01-11 Jaguar Land Rover Ltd Vehicle traction battery circuit and control system
US10723235B1 (en) * 2019-08-30 2020-07-28 Kitty Hawk Corporation Flexible battery system for a vehicle

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