EP4338252A1 - Procédé de protection thermique d'un dispositif de charge embarqué de vehicule électrifié - Google Patents

Procédé de protection thermique d'un dispositif de charge embarqué de vehicule électrifié

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Publication number
EP4338252A1
EP4338252A1 EP22717239.2A EP22717239A EP4338252A1 EP 4338252 A1 EP4338252 A1 EP 4338252A1 EP 22717239 A EP22717239 A EP 22717239A EP 4338252 A1 EP4338252 A1 EP 4338252A1
Authority
EP
European Patent Office
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charging
recharging
threshold
thermal protection
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
EP22717239.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Olivier BALENGHIEN
Ludovic PIRES
Minh Nguyen
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Stellantis Auto SAS
Original Assignee
Stellantis Auto SAS
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/60—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements
    • H02J7/65—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements against overtemperature
    • 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
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
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    • B60L2240/525—Temperature of converter or components thereof
    • H—ELECTRICITY
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    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Definitions

  • TITLE METHOD FOR THERMAL PROTECTION OF AN ELECTRIFIED VEHICLE ON-BOARD CHARGING DEVICE
  • the field of the invention relates to a process for thermal protection of a charging device of an electrified vehicle, in particular a rechargeable motor vehicle.
  • Electrified vehicles in the case of electric and rechargeable hybrid motor vehicles, comprise a traction battery, generally of high power, cooperating with electric charging means on an electrical power supply network external to the vehicle.
  • Such vehicles are equipped with a charging device whose function is to control the charging current delivered by a terminal connected to the supply network. In addition, it is also in charge of the on-board electrical voltage conversion function. In terminal charging situations, it performs the conversion of an alternating voltage to a direct voltage (AC/DC), in particular during charging in mode 2 or mode 3 in which it is necessary to convert an alternating voltage in 220V to a compatible DC voltage of the battery system, up to 450V for example.
  • AC/DC direct voltage
  • the charging device also operates the DC/DC conversion between the battery and the vehicle's on-board systems, for example the on-board network (14V) and the electric traction machine of the powertrain.
  • the electrical power flows which pass through the recharging device generate a rise in temperature which it is necessary to control and evacuate in order to avoid damage to the electrical circuits and to the battery.
  • known protection measures provide for limitations of the recharging current and the increase in the level of cooling in the event of exceeding critical temperatures.
  • the document FR2999812A3 is known in particular describing a cooling system optimized for so-called fast loads comprising two circuits of 2 circulation of heat transfer fluid.
  • the document CN109378536A is also known describing the charging and discharging management of an electrified vehicle battery.
  • One objective of the invention is to guarantee the integrity of the charging device for all situations of use of the vehicle, charging at a terminal and while driving. Another objective is to improve the thermal monitoring of the charging device of an electrified vehicle and to manage protective measures for each situation likely to lead to a critical temperature rise.
  • the invention relates to a process for thermal protection of an electric charging device for an electrified vehicle traction battery in which said charging device is suitable for electrical charging at a terminal from a network of electric power supply and on-board electric recharging by regenerative braking, the method comprising the following steps of triggering a first mode of recharging the battery, continuously measuring the temperature of said recharging device, and in the event of detection of the overflow of a first temperature threshold, the triggering of a second charging mode during which the charging power is reduced relative to the power of the first mode.
  • the method further comprises, in the event of detection of the exceeding of a second temperature threshold greater than the first threshold, the triggering of a third charging mode during which the electrical charging on terminal and the electrical charging by braking recuperative are inhibited for a predetermined duration following the instant of exceeding the second threshold.
  • the second charging mode consists in reducing the charging power gradually according to the increase in temperature up to a temperature limit.
  • the inhibition of the electrical charging on the terminal permanently and the recording a diagnosis of thermal failure.
  • it also comprises the inhibition of electric recharging by regenerative braking as long as the temperature is above the third threshold.
  • the third threshold is lower than the first threshold.
  • the method in the event of detection of a temperature of the charging device which is lower than a fourth temperature threshold before the expiry of the predetermined duration, the method comprises the reactivation of the electrical charging on the terminal and the electrical charging by regenerative braking.
  • the third charging mode further comprises the control of a set point of an on-board thermal regulation system so as to increase the level of cooling of said system.
  • the setpoint controls the speed of a ventilation device and/or the speed of a hydraulic pump and/or the valve opening of a hydraulic circuit.
  • the invention provides an electrified vehicle powertrain comprising a traction battery, a device for electrically recharging said traction battery in which said recharging device is suitable for electrical recharging at a terminal from an electrical power supply network and to on-board electrical charging by regenerative braking, in which a control unit is configured to implement the thermal protection method according to any one of the preceding embodiments.
  • the invention provides an electrified vehicle comprising such a powertrain.
  • the method guarantees the integrity of the charging device and aims to avoid thermal operating conditions where electrical charging takes place in degraded mode. In particular, in charging stations and regenerative braking, it allows you to return to normal operating conditions.
  • FIG.1 schematically represents an electrified vehicle comprising a control unit capable of implementing the method according to the invention
  • FIG.2 represents a flowchart illustrating an algorithm of the thermal protection method according to the invention. 4
  • the invention applies to electrified vehicles, in particular rechargeable, hybrid and electric motor vehicles.
  • FIG. 1 there is shown an example of an electrified vehicle 1 capable of implementing the invention.
  • the vehicle 1 comprises a powertrain fitted with a control unit 2, an electric traction machine (not shown) powered by a traction battery system 3 and a battery charging device 4.
  • the battery system 3 comprises a high voltage electric battery, generally of several hundred volts, for example 450V, ensuring the supply of electric power to the electric machine.
  • the electric battery comprises electric cells, for example of the Lithium-ion type.
  • the battery system 3 includes a battery system management computer.
  • the charging device 4 comprises charging means cooperating with a power socket 6 so as to be able to be electrically connected to an external charging terminal 7 connected to an electrical power supply network 8. It is in charge of managing the communication between the different charging stations and to monitor and control electric charging at the station.
  • the recharging device 4 also comprises an electrical converter of the alternating/direct AC/DC and direct/direct DC/DC type.
  • a first function is to convert an alternating voltage delivered by the charging terminal 7 into a compatible direct voltage of the battery.
  • the charging device drives a charging setpoint defining a charging voltage and a compatible charging current of the battery.
  • the charging power can be controlled by the charging device 4 according to various parameters and instructions.
  • the temperature of the recharging device 4 is a recharging power control parameter.
  • the charging device 4 is also provided for converting electrical voltages between the on-board systems of the vehicle, in particular between the high voltage battery 3 and the on-board network, of around 14V, and between the high voltage battery 3 and the electric traction machine, when driving and in regenerative braking.
  • the powertrain also comprises a thermal regulation system 5 of the on-board electrical systems, the level of cooling of which is adjustable by the thermal protection method according to the invention.
  • the 5 thermal regulation system 5 is a circuit of the loop type with thermodynamic cycle consisting of a main cooling circuit with heat transfer fluid and heat exchange elements. It may include secondary water cooling circuits and mechanical ventilation means depending on the cooling architecture.
  • the thermal regulation system 5 comprises means for controlling the flow rate of the heat transfer fluid, in particular a pump and hydraulic valves, and means for controlling the operating speed of the fans.
  • the control unit 2 is equipped with an integrated circuit computer and electronic memories and is configured to control the thermal protection method of the charging device according to the invention, but also other functions of the powertrain, such as electric traction, charging by regenerative braking, the thermal regulation system and the charging device.
  • the computer could be external to the control unit 2, while being coupled to the latter. In the latter case, it can itself be arranged in the form of a dedicated computer comprising a possible dedicated program, for example. Consequently, the control unit, according to the invention, can be produced in the form of software (or computer (or even “software”)) modules, or else of electronic circuits (or “hardware”), or even of a combination of electronic circuits and software modules.
  • FIG 2 there is shown an embodiment of the thermal protection method according to the invention.
  • the thermal protection process aims to protect the electrical components during the generation of electrical flows between the charging device and other on-board components of the vehicle.
  • the method provides for the continuous measurement of the temperature T of the recharging device at each instant to control the various recharging modes and the thermal protection measures.
  • an electric recharge is triggered.
  • This is either charging at a charging station or regenerative braking type driving charging.
  • An electrical flow is generated at the recharging device.
  • Recharging is carried out according to a first mode at an electrical power 6 recharge depending on the type of recharge.
  • the charging power can be 7 kW, 11 kW or more in so-called ultra-fast charging.
  • the recharging power depends on the braking torque and the power of the electric traction machine.
  • the thermal regulation system is controlled at a default cooling level, depending on the cooling strategy of the charging modes.
  • the speed of the hydraulic pump is controlled at a value of 20% to 30% of the maximum setpoint level
  • the speed of the fans is controlled at a value of 20% to 30% of the maximum level
  • the opening of the dampers of the hydraulic circuit at an opening of 70% of the maximum opening.
  • the method includes monitoring the instantaneous temperature T of the recharging device with respect to a first threshold T1, for example configured at 120 degrees Celsius.
  • the method comprises, in a step 22, the triggering of a second charging mode at degraded power, during which the charging power is reduced compared to the power of the first controlled mode at step 20.
  • This protective measure is known and generally aims to prevent damage to the battery.
  • This degraded charging mode is controlled by the charging device by sending a charging instruction to the charging station consisting in limiting the charging current.
  • the recharging power is gradually reduced as a function of the increase in temperature up to a limit Tmax, for example a value of 130 degrees Celsius.
  • the recharging power is limited to a fixed power, lower than the recharging power controlled before the instant of exceeding the threshold T1. 7
  • a thermal evaluation is carried out continuously during a step 23 after the instant of exceeding the first threshold T1.
  • the recharging device pilots at a step 24 the triggering of a third mode recharging configured to ensure the execution of several protective measures.
  • electrical charging is inhibited for a predetermined inhibition period Din following the instant of exceeding the second threshold T2.
  • electrical charging by regenerative braking is inhibited for the predetermined inhibition period Din following the instant of exceeding the second threshold T2.
  • the predetermined inhibition duration is equal for example to 10 seconds.
  • T2 is for example between T1 and Tmax, or can be equal to or greater than Tmax.
  • the third charging mode is configured to increase the level of cooling applied by the thermal regulation system to the charging device simultaneously with the charging inhibition.
  • the cooling level is increased to the maximum level.
  • the recharging device controls a setpoint for increasing the speed of the hydraulic pump of the heat transfer fluid circuit, preferably at maximum speed, a setpoint for increasing the opening of the cooling valves of the hydraulic circuit, preferably at the maximum opening section, and a fan speed increase setpoint, preferably at maximum speed.
  • the method further comprises in a step 26, the permanent inhibition of electric charging at the terminal and the recording of a diagnosis of thermal failure in a failure log. This inhibition is maintained for the charging phase on charging station in progress.
  • the regenerative braking function is inhibited until the temperature of the charging device has not dropped below the third threshold T3.
  • the instructions for increasing the level of cooling controlled during step 24 remain active. Preferably at the maximum cooling level.
  • an alert signal be generated to warn the driver.
  • This signal indicates that a thermal fault has been detected and that a garage check is required.
  • the alert may appear as a warning light on the dashboard.
  • the alert is generated simultaneously with the recording of the diagnosis in the fault log.
  • the method at a step 27, authorizes a reactivation of the recharge.
  • the threshold T4 is equal to the threshold T3, or may be lower than T3.
  • the charging device again authorizes electrical charging at the terminal at normal charging power, identically to step 20.
  • electrical charging by regenerative braking is permitted.
  • the thermal regulation system returns to normal operating parameters.
  • the hydraulic pump speed, damper opening and fan speed setpoints are controlled at default cooling level values, identical to the values controlled during step 20.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de protection thermique d'un dispositif de recharge électrique d'une batterie de traction de véhicule électrifié dans lequel ledit dispositif de recharge est apte à la recharge électrique sur borne à partir d'un réseau d'alimentation électrique et à la recharge électrique embarquée par freinage récupératif, le procédé comportant, en cas de détection (21) du dépassement d'un premier seuil de température (T1), le déclenchement (22) d'un mode de recharge durant lequel la puissance de recharge est réduite, et en cas de détection (23) du dépassement d'un deuxième seuil de température (T2) supérieur au premier seuil (T1), le déclenchement (24) d'un mode de recharge durant lequel la recharge électrique sur borne et la recharge électrique par freinage récupératif sont inhibées pendant une durée prédéterminée suivant l'instant de dépassement du deuxième seuil (T2).

Description

1
DESCRIPTION
TITRE : PROCÉDÉ DE PROTECTION THERMIQUE D'UN DISPOSITIF DE CHARGE EMBARQUÉ DE VEHICULE ÉLECTRIFIÉ
La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2104914 déposée le 10.05.2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
Le domaine de l’invention concerne un procédé de protection thermique d’un dispositif de recharge d’un véhicule électrifié, notamment un véhicule automobile rechargeable.
Les véhicules électrifiés, dans le cas des véhicules automobiles électriques et hybrides rechargeables, comprennent une batterie de traction, généralement de haute puissance, coopérant avec des moyens de recharge électrique sur un réseau d’alimentation électrique externe au véhicule. De tels véhicules sont équipés d’un dispositif de recharge dont la fonction est de piloter le courant de charge délivré par une borne connectée au réseau d’alimentation. De plus, il est en charge également de la fonction de conversion embarquée d’une tension électrique. Dans les situations de recharge sur borne, il réalise la conversion d’une tension alternative vers une tension continue (AC/DC), notamment lors de recharge en mode 2 ou mode 3 dans lesquels il est nécessaire de convertir une tension alternative en 220V vers une tension continue compatible du système de batterie, jusqu’à 450V par exemple. En situation de roulage, le dispositif de recharge opère en outre la conversion DC/DC entre la batterie et les systèmes embarqués du véhicule, par exemple le réseau de bord (14V) et la machine électrique de traction du groupe motopropulseur.
Les flux de puissance électrique qui transitent à travers le dispositif de recharge génèrent une montée de température qu’il est nécessaire de contrôler et d’évacuer afin d’éviter un endommagement des circuits électriques et de la batterie. Classiquement, des mesures de protection connues prévoient des limitations du courant de recharge et l’augmentation du niveau de refroidissement en cas de dépassement de températures critiques. On connaît notamment le document FR2999812A3 décrivant un système de refroidissement optimisé pour les charges dites rapides comprenant deux circuits de 2 circulation de fluide caloporteur. On connaît également le document CN109378536A décrivant la gestion de charge et décharge d’une batterie de véhicule électrifié.
Il est nécessaire d’améliorer les solutions de protection thermique existantes. Un objectif de l’invention est de garantir l’intégrité du dispositif de recharge pour toutes les situations d’usage du véhicule, en recharge sur borne et en roulage. Un autre objectif est d’améliorer la surveillance thermique du dispositif de recharge d’un véhicule électrifié et de piloter des mesures de protection pour chaque situation susceptible d’entrainer une montée de température critique.
Plus précisément, l’invention concerne un procédé de protection thermique d’un dispositif de recharge électrique d’une batterie de traction de véhicule électrifié dans lequel ledit dispositif de recharge est apte à la recharge électrique sur borne à partir d’un réseau d’alimentation électrique et à la recharge électrique embarquée par freinage récupératif, le procédé comprenant les étapes suivantes de déclenchement d’un premier mode de recharge de la batterie, la mesure en permanence de la température dudit dispositif de recharge, et en cas de détection du dépassement d’un premier seuil de température, le déclenchement d’un deuxième mode de recharge durant lequel la puissance de recharge est réduite par rapport à la puissance du premier mode.
Selon l’invention le procédé comporte en outre, en cas de détection du dépassement d’un deuxième seuil de température supérieur au premier seuil, le déclenchement d’un troisième mode de recharge durant lequel la recharge électrique sur borne et la recharge électrique par freinage récupératif sont inhibées pendant une durée prédéterminée suivant l’instant de dépassement du deuxième seuil.
Selon une variante, le deuxième mode de recharge consiste à réduire la puissance de recharge progressivement en fonction de l’augmentation de la température jusqu’à une limite de température.
Selon une variante, en cas de détection d’une température du dispositif de recharge qui est supérieure à un troisième seuil de température après l’écoulement de la durée prédéterminée, l’inhibition de la recharge électrique sur borne de manière permanente et l’enregistrement d’un diagnostic de défaillance thermique.
Selon une variante, il comporte en outre l’inhibition de la recharge électrique par freinage récupératif tant que la température est supérieure au troisième seuil. 3
De préférence, le troisième seuil est inférieur au premier seuil.
Selon le procédé, en cas de détection d’une température du dispositif de recharge qui est inférieure à un quatrième seuil de température avant l’écoulement de la durée prédéterminée, le procédé comporte la réactivation de la recharge électrique sur borne et la recharge électrique par freinage récupératif.
Selon une variante, le troisième mode de recharge comporte en outre la commande d’une consigne d’un système de régulation thermique embarqué de manière à augmenter le niveau de refroidissement dudit système.
Selon une variante, la consigne pilote la vitesse d’un dispositif de ventilation et/ou la vitesse d’une pompe hydraulique et/ou l’ouverture de clapet d’un circuit hydraulique.
L’invention prévoit un groupe motopropulseurde véhicule électrifié comportant une batterie de traction, un dispositif de recharge électrique de ladite batterie de traction dans lequel ledit dispositif de recharge est apte à la recharge électrique sur borne à partir d’un réseau d’alimentation électrique et à la recharge électrique embarquée par freinage récupératif, dans lequel une unité de commande est configurée pour mettre en œuvre le procédé de protection thermique selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents.
L’invention prévoit un véhicule électrifié comportant un tel groupe motopropulseur.
Le procédé garantit l’intégrité du dispositif de recharge et vise à éviter des conditions de fonctionnement thermique où une recharge électrique se déroule en mode dégradé. Il permet notamment en situation de recharge sur borne et de freinage récupératif de revenir dans des conditions de fonctionnement normales.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :
[Fig .1 ] représente schématiquement un véhicule électrifié comportant une unité de commande apte à mettre en œuvre le procédé selon l’invention ;
[Fig.2] représente un logigramme illustrant un algorithme du procédé de protection thermique selon l’invention. 4
L’invention s’applique aux véhicules électrifiés, en particulier les véhicules automobiles rechargeables, hybrides et électriques.
En figure 1 , on a représenté un exemple de véhicule électrifié 1 apte à mettre en œuvre l’invention. Le véhicule 1 comporte un groupe motopropulseur muni d’une unité de commande 2, d’une machine électrique de traction (non représentée) alimentée par un système de batterie de traction 3 et un dispositif de recharge de la batterie 4.
Le système de batterie 3 comporte une batterie électrique de haute tension, généralement de plusieurs centaines de volts, par exemple 450V, assurant la fourniture d’énergie électrique à la machine électrique. La batterie électrique comprend des cellules électriques, par exemple de type Lithium-ion. Le système de batterie 3 comprend un calculateur de gestion du système de batterie.
Le dispositif de recharge 4 comporte des moyens de recharge coopérant avec une prise de courant 6 de manière à pouvoir à se brancher électriquement à une borne de recharge externe 7 connectée à un réseau d’alimentation électrique 8. Il est en charge de gérer la communication entre les différentes bornes de recharge et de surveiller et contrôler la recharge électrique sur borne. Le dispositif de recharge 4 comporte également un convertisseur électrique de type alternatif/continu AC/DC et continu/continu DC/DC. Une première fonction est de convertir une tension alternative délivrée par la borne de recharge 7 en tension continue compatible de la batterie. Selon le mode de recharge, le dispositif de recharge pilote une consigne de charge définissant une tension de charge et un courant de charge compatible de la batterie. La puissance de charge est pilotable par le dispositif de recharge 4 en fonction de divers paramètres et consignes. Dans le cadre du procédé selon l’invention, la température du dispositif de recharge 4 est un paramètre de contrôle de la puissance de recharge. Selon une deuxième fonction, le dispositif de recharge 4 est prévu également pour convertir des tensions électriques entre les systèmes embarqués du véhicule, notamment entre la batterie haute tension 3 et le réseau de bord, d’environ 14V, et entre la batterie haute tension 3 et la machine électrique de traction, en situation de roulage et en freinage récupératif.
Pour assurer la protection thermique de la batterie 3 et du dispositif de recharge 4, le groupe motopropulseur comporte également un système de régulation thermique 5 des systèmes électriques embarqués dont le niveau de refroidissement est ajustable par le procédé de protection thermique selon l’invention. Dans cet exemple non limitatif, le 5 système de régulation thermique 5 est un circuit de type boucle à cycle thermodynamique constitué d’un circuit principal de refroidissement à fluide caloporteur et d’éléments d’échange thermique. Il peut comprendre des circuits secondaires de refroidissement à eau et des moyens de ventilation mécanique en fonction de l’architecture de refroidissement. Dans cet exemple, le système de régulation thermique 5 comporte des moyens de contrôle du débit du fluide caloporteur, notamment une pompe et des clapets hydrauliques, et des moyens de contrôle de la vitesse de fonctionnement des ventilateurs. Ces moyens de contrôle, pilotables par un calculateur permettent d’ajuster le niveau de refroidissement voulu au niveau de la batterie 3, du dispositif de recharge 4 et les autres composants électroniques à contrôler thermiquement conformément au procédé selon l’invention.
L’unité de commande 2 est munie d’un calculateur à circuits intégrés et de mémoires électroniques et est configurée pour piloter le procédé de protection thermique du dispositif de recharge selon l’invention, mais aussi d’autres fonctions du groupe motopropulseur, telle de traction électrique, la recharge par freinage récupératif, le système de régulation thermique et le dispositif de recharge. Le calculateur pourrait être externe à l’unité de commande 2, tout en étant couplé à cette dernière. Dans ce dernier cas, il peut être lui-même agencé sous la forme d’un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, l’unité de commande, selon l’invention, peut être réalisée sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels.
En figure 2, on a représenté un mode de réalisation du procédé de protection thermique selon l’invention. Le procédé de protection thermique vise à protéger les composants électriques lors de la génération de flux électriques entre le dispositif de recharge et d’autres composants embarqués du véhicule. Le procédé prévoit la mesure en permanence de la température T du dispositif de recharge à chaque instant pour piloter les différents modes de recharge et les mesures de protection thermique.
A une étape 20, on est dans une situation de vie du véhicule où une recharge électrique est déclenchée. Il s’agit soit d’une recharge sur borne, soit d’une recharge en roulage de type freinage récupératif. Un flux électrique est généré au niveau du dispositif de recharge. La recharge s’effectue selon un premier mode à une puissance électrique 6 de recharge dépendante du type de recharge. Par exemple, en recharge sur borne, la puissance de charge peut être de 7kW, 11 kW ou plus en recharge dite ultra rapide. En freinage récupératif, la puissance de recharge dépend du couple de freinage et de la puissance de la machine électrique de traction. Le système de régulation thermique est piloté à un niveau de refroidissement par défaut, dépendant de la stratégie de refroidissement des modes de recharge. Par exemple, la vitesse de la pompe hydraulique est pilotée à une valeur de 20% à 30% du niveau de consigne maximal, la vitesse des ventilateurs est pilotée à une valeur de 20% à 30% du niveau maximal et l’ouverture des clapets du circuit hydraulique à une ouverture de 70% de l’ouverture maximale. Ces valeurs sont citées à titre d’exemple non limitatif et dépendent de l’architecture du système de régulation thermique embarqué du véhicule.
A une étape 21 , le procédé comporte la surveillance de la température instantanée T du dispositif de recharge par rapport à un premier seuil T1 , par exemple configuré à 120 degrés Celsius. En cas de détection du dépassement du seuil de température T1 , le procédé comporte à une étape 22 le déclenchement d’un deuxième mode de recharge à puissance dégradée, durant lequel la puissance de recharge est réduite par rapport à la puissance du premier mode piloté à l’étape 20. Cette mesure de protection est connue et vise généralement à éviter un endommagement de la batterie. Ce mode de recharge dégradé est piloté par le dispositif de recharge par l’envoi d’une consigne de recharge à la borne de recharge consistant à limiter le courant de charge.
Selon une variante du procédé, la puissance de recharge est réduite progressivement en fonction de l’augmentation de la température jusqu’à une limite Tmax, par exemple de valeur de 130 degrés Celsius. Par exemple, la réduction de puissance est linéaire et est pilotée selon la relation suivante : Pd = Pn x (Tmax-Tx) /(Tmax-T1 ), où Pd est la puissance de recharge en mode dégradé postérieurement à l’instant de dépassement du seuil T1 , Pn est la puissance de recharge en mode nominal antérieurement à l’instant de dépassement de T1 , Tmax est la limite de température en pilotage à puissance réduite, T1 est la valeur de la température du seuil de déclenchement du mode de recharge dégradé.
Dans une autre variante, la puissance de recharge est limitée à une puissance fixe, inférieure à la puissance de recharge pilotée avant l’instant de dépassement du seuil T1. 7
Une évaluation thermique est réalisée en permanence durant une étape 23 postérieurement à l’instant de dépassement du premier seuil T1 . Dans la situation où la montée en température continue, et en cas de détection du dépassement d’un deuxième seuil de température T2, de valeur supérieure au premier seuil T1 , le dispositif de recharge pilote à une étape 24 le déclenchement d’un troisième mode de recharge configuré pour assurer l’exécution de plusieurs mesures de protection. En situation de recharge sur borne, la recharge électrique est inhibée pendant une durée d’inhibition prédéterminée Din suivant l’instant de dépassement du deuxième seuil T2. En situation de roulage, la recharge électrique par freinage récupératif est inhibée pendant la durée d’inhibition prédéterminée Din suivant l’instant de dépassement du deuxième seuil T2. La durée d’inhibition prédéterminée est égale par exemple à 10 secondes. T2 est par exemple comprise entre T1 et Tmax, ou peut être égale ou supérieur à Tmax.
En outre, de préférence à l’étape 24, le troisième mode de recharge est configuré pour augmenter le niveau de refroidissement appliqué par le système de régulation thermique au niveau du dispositif de recharge simultanément à l’inhibition de recharge. De préférence, le niveau de refroidissement est augmenté au niveau maximal. A cet effet, le dispositif de recharge pilote une consigne d’augmentation de la vitesse de la pompe hydraulique du circuit à fluide caloporteur, de préférence à la vitesse maximale, une consigne d’augmentation d’ouverture des clapets de refroidissement du circuit hydraulique, de préférence à la section d’ouverture maximale, et une consigne d’augmentation de la vitesse de ventilateurs, de préférence à la vitesse maximale. Ces mesures sont citées à titre d’exemple non limitatif et dépendent de l’architecture du système de régulation thermique embarqué du véhicule. D’autres consignes sont envisageables par le procédé selon l’invention.
Lorsque la durée d’inhibition Din s’est écoulée, une nouvelle évaluation thermique 25 est réalisée par le procédé de protection.
Dans la situation où la température du dispositif de recharge est inférieure à T1 mais encore supérieure à un troisième seuil T3 à l’instant de fin de la durée d’inhibition Din, par exemple 115 degrés Celsius, le procédé comporte en outre à une étape 26, l’inhibition de la recharge électrique sur borne de manière permanente et l’enregistrement d’un diagnostic de défaillance thermique dans un journal des défaillances. Cette inhibition est maintenue pour la phase de recharge sur borne en cours. Dans une situation de 8 roulage, à l’étape 26, la fonction de freinage récupératif est inhibée tant que la température du dispositif de recharge n’est pas redescendue sous le troisième seuil T3. De préférence, afin de rétablir des conditions thermiques acceptables, que ce soit pour la situation de recharge sur borne ou pour une situation de roulage, les consignes d’augmentation du niveau de refroidissement pilotées durant l’étape 24 restent actives. De préférence, au niveau de refroidissement maximum. Par ailleurs, il est envisagé dans une variante de l’étape 26 qu’un signal d’alerte soit généré pour prévenir le conducteur. Ce signal indique qu’une défaillance thermique a été détectée et qu’un contrôle en garage est nécessaire. L’alerte peut s’afficher sous forme d’un voyant au tableau de bord. L’alerte est générée simultanément à l’enregistrement du diagnostic dans le journal des défaillances.
Alternativement, dans la situation où la température du dispositif de recharge a diminué plus fortement, la température devenant égale ou inférieure à un quatrième seuil T4 à l’instant de fin de la durée d’inhibition Din, le procédé, à une étape 27, autorise une réactivation de la recharge. De préférence, le seuil T4 est égale au seuil T3, ou peut être inférieur à T3. Dans ces conditions thermiques, lors de l’étape 27, en cas de recharge sur borne, le dispositif de recharge autorise de nouveau la recharge électrique sur borne à une puissance de recharge normale, identiquement à l’étape 20. En situation de roulage, la recharge électrique par freinage récupératif est autorisée. Par ailleurs, le système de régulation thermique revient dans des paramètres de fonctionnement normal. Les consignes de la vitesse de la pompe hydraulique, d’ouverture des clapets et de la vitesse des ventilateurs sont pilotées à des valeurs de niveau de refroidissement par défaut, identiquement aux valeurs pilotées lors de l’étape 20.

Claims

9
REVENDICATIONS Procédé de protection thermique d’un dispositif de recharge électrique d’une batterie de traction de véhicule électrifié dans lequel ledit dispositif de recharge est apte à la recharge électrique sur borne à partir d’un réseau d’alimentation électrique et à la recharge électrique embarquée par freinage récupératif, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- le déclenchement (20) d’un premier mode de recharge de la batterie,
- la mesure en permanence de la température dudit dispositif de recharge,
- en cas de détection (21) du dépassement d’un premier seuil de température (T1), le déclenchement (22) d’un deuxième mode de recharge durant lequel la puissance de recharge est réduite par rapport à la puissance du premier mode,
- caractérisé en ce qu’il comporte en outre, en cas de détection (23) du dépassement d’un deuxième seuil de température (T2) supérieur au premier seuil (T1), le déclenchement (24) d’un troisième mode de recharge durant lequel la recharge électrique sur borne et la recharge électrique par freinage récupératif sont inhibées pendant une durée prédéterminée (Din) suivant l’instant de dépassement du deuxième seuil (T2). Procédé de protection thermique la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième mode de recharge consiste à réduire la puissance de recharge progressivement en fonction de l’augmentation de la température jusqu’à une limite de température (Tmax). Procédé de protection thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comporte en outre, en cas de détection d’une température (T) du dispositif de recharge (4) qui est supérieure à un troisième seuil de température (T3) après l’écoulement de la durée prédéterminée (Din), l’inhibition (26) de la recharge électrique sur borne de manière permanente et l’enregistrement d’un diagnostic de défaillance thermique. Procédé de protection thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comporte en outre l’inhibition (26) de la recharge électrique par freinage récupératif tant que la température (T) est supérieure au troisième seuil (T3). 10 Procédé de protection thermique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce le troisième seuil (T3) est inférieur au premier seuil (T1). Procédé de protection thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisé en ce qu’en cas de détection d’une température du dispositif de recharge qui est inférieure à un quatrième seuil de température (T4) avant l’écoulement de la durée prédéterminée (Din), le procédé comporte la réactivation (27) de la recharge électrique sur borne et la recharge électrique par freinage récupératif. Procédé de protection thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à
6, caractérisé en ce que le troisième mode de recharge comporte en outre la commande d’une consigne d’un système de régulation thermique embarqué (5) de manière à augmenter le niveau de refroidissement dudit système (5). Procédé de protection thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la consigne pilote la vitesse d’un dispositif de ventilation et/ou la vitesse d’une pompe hydraulique et/ou l’ouverture de clapet d’un circuit hydraulique. Groupe motopropulseur de véhicule électrifié comportant une batterie de traction, un dispositif de recharge électrique de ladite batterie de traction dans lequel ledit dispositif de recharge est apte à la recharge électrique sur borne à partir d’un réseau d’alimentation électrique et à la recharge électrique embarquée par freinage récupératif, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de commande configurée pour mettre en œuvre le procédé de protection thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Véhicule électrifié rechargeable comportant un groupe motopropulseur selon la revendication 9.
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