EP4396023A1 - Contrôle de la recharge en mode 4 d'une batterie de véhicule - Google Patents

Contrôle de la recharge en mode 4 d'une batterie de véhicule

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Publication number
EP4396023A1
EP4396023A1 EP22755247.8A EP22755247A EP4396023A1 EP 4396023 A1 EP4396023 A1 EP 4396023A1 EP 22755247 A EP22755247 A EP 22755247A EP 4396023 A1 EP4396023 A1 EP 4396023A1
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EP
European Patent Office
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current
power source
vehicle
battery
charging
Prior art date
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Pending
Application number
EP22755247.8A
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German (de)
English (en)
Inventor
Olivier BALENGHIEN
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Stellantis Auto SAS
Original Assignee
Stellantis Auto SAS
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4396023A1 publication Critical patent/EP4396023A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • B60L53/10—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 the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/11—DC charging controlled by the charging station, e.g. mode 4
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J7/60—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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Definitions

  • TITLE CONTROL OF CHARGING IN MODE 4 OF A VEHICLE BATTERY
  • the DC/DC converter is responsible during the driving phases of the vehicle for converting part of the electric current stored in the main battery to supply electric current to an on-board network of the vehicle and/or a very useful service battery.
  • low voltage0 fitted to the vehicle, generally of the 12 V to 48 V type, to recharge it.
  • on-board network means an electrical power supply network to which are coupled electrical (or electronic) equipment (or organs) consuming electrical energy and being “non-priority (s) )” or “safe(s)” (and therefore priority(s)).
  • overvoltages can occur in a vehicle, in particular during a charging phase in mode 4. They can originate from the direct current power source and/or at least one electrical component (or equipment) of the vehicle. These overvoltages are likely to reduce the life of certain electrical components (or equipment), and in particular of the electrochemical cells for storing electrical energy of the main battery (for example of the lithium-ion (or Li-ion) type or Ni-Mh or Ni-Cd). In addition, these overvoltages can cause, when their duration is relatively long, damage to these electrical components (or equipment) which can be the cause of a fire in the vehicle and/or electrocution of passenger(s). ).
  • the object of the invention is therefore in particular to avoid as much as possible the deterioration of certain electrical components (or equipment) (and in particular of the electrochemical cells of the main battery), and therefore the occurrence of incidents, during and after a phase charging in 4.0 mode
  • This control method is characterized in that it comprises a step in which at least one input voltage resulting from the charging current and measured between a first input terminal of the vehicle temporarily coupled to the power source and a second input terminal of the vehicle temporarily coupled to the power source or an input terminal of the battery, and, when this input voltage is higher than the threshold for a chosen duration, transmitting to the power source at least one new current setpoint, less than one previous current setpoint, so that it provides at least one new recharge current lower than a previous recharge current.
  • this overvoltage can be reduced to a minimum
  • an electric GMP transmission chain an on-board network RB, a service battery BS, a main battery BP, a converter CV, and a DC control device according to the invention.
  • the BP main battery is suitable for recharging in mode 4. It is therefore rechargeable at high direct current (typically 125 A or 250 A) which is
  • the converter CV is responsible during the driving phases of the vehicle V5 for converting part of the electric current stored in the main battery BP to supply converted electric current, on the one hand, to the on-board network RB, and, on the other hand , the service battery BS (to recharge it). Furthermore, the converter CV notably comprises two terminals (positive and negative) placed respectively at potentials U4 and U01. 0
  • the charging connector CN notably comprises two terminals (positive and negative) which respectively define first and second input terminals of the vehicle V intended to be temporarily coupled to a power source SA and placed respectively at potentials U6 and U02 . 5
  • the driving machine MME comprises in particular two terminals (positive and negative) placed respectively at potentials U3 and U01.
  • the main battery BP notably comprises two terminals (positive and negative) placed respectively at potentials U1 and U00.
  • the main battery BP is associated with a battery box BB which notably comprises an isolation device DI, means for measuring voltage/current (not shown), and a battery computer CB.
  • the isolation device DI is arranged in such a way as to isolate the main battery BP from the converter CV and/or from the charging connector CN and/or from the driving machine MME if necessary.
  • this isolation device DI can comprise
  • the processor PR1 and memory MD of the DC control device which are arranged to perform the operations consisting in comparing to the chosen threshold s1 at least one input voltage vek resulting from the charging current crn and measured between the first input terminal U6 of vehicle V (temporarily coupled to power source SA) and second input terminal U02 of vehicle V (temporarily coupled0 to power source SA) or to terminal U1 or U00 of the battery BP, and, when the (at least one) input voltage vek is greater than the threshold s1 for a chosen duration ds, in triggering the transmission to the power source SA of at least one new current setpoint NCC Lower to the previous current set point cci, so that it provides at least one new recharge current crn lower than the previous recharge current cri.
  • the chosen durations dsk can be identical or different.
  • the (each) ds (or dsk) duration can be between 30 ms and 80 ms.
  • the duration dsl associated with the input voltage ve1 can be equal to 50 ms
  • any durations ds2 and ds3 associated respectively with the input voltages ve2 and ve3 can be equal to 60 ms. But other values can be used.
  • step 10-40 the first time interval it1 can be between 30 seconds and 2 minutes, to arrive at zero current.
  • the first time interval it1 can be equal to 1 minute.
  • step 10-40 may comprise a sub-step 30 in which the main battery BP is electrically isolated (the control device DC triggers the electrical isolation) from the electrical equipment, and in particular from the machine MME electric motor. It will be understood that this puts an end to the recharging of the main battery BP, but not to the supply by the power source SA of new recharging current crn when the latter is gradually reduced.
  • a first fault code can be stored in a memory (possibly dead) of the battery computer CB, and the supervision computer CS observing the storage of this first fault code can possibly in turn store a second fault code in a memory (possibly ROM) that it understands.
  • this battery computer CB (or the dedicated computer of the control device DC) can also comprise an output interface IS, in particular for delivering electrical isolation commands or messages containing new cnc current setpoints or messages containing fault codes or even messages0 signaling an interruption of charging for a safety reason.
  • the invention also proposes a computer program product (or computer program) comprising a set of instructions which, when it is executed by circuit-type processing means electronics (or hardware), such as the processor PR1 for example, is capable of implementing the control method described above to control the charging in mode 4 of the main battery BP of the vehicle V.

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Abstract

Un procédé contrôle la recharge en mode 4 d'une batterie d'un véhicule alimentant des équipements électriques et couplée temporairement à une source d'alimentation délivrant un courant de recharge continu et défini par une consigne de courant. Ce procédé comprend une étape (10-40) dans laquelle on compare à un seuil choisi au moins une tension d'entrée résultant du courant de recharge et mesurée entre une première borne d'entrée du véhicule couplée temporairement à la source d'alimentation et une seconde borne d'entrée du véhicule couplée temporairement à la source d'alimentation ou une borne de la batterie, et, lorsque cette tension d'entrée est supérieure au seuil pendant une durée choisie, on transmet à la source d'alimentation au moins une nouvelle consigne de courant, inférieure à la consigne de courant précédente, afin qu'elle fournisse au moins un nouveau courant de recharge inférieur au courant de recharge précédent.

Description

DESCRIPTION
TITRE : CONTRÔLE DE LA RECHARGE EN MODE 4 D’UNE BATTERIE DE VÉHICULE
La présente invention revendique la priorité de la demande française
5 N°2109206 déposée le 03.09.2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les véhicules comprenant une batterie rechargeable en mode 4, et plus précisément le contrôle de la recharge de cette batterie pendant une phase de recharge en mode 4.
Etat de la technique
Certains véhicules, éventuellement de type automobile, comprennent une5 batterie dite « principale » (ou de traction) chargée d’alimenter en courant électrique des équipements électriques, parmi lesquels on peut citer une machine motrice électrique de leur groupe motopropulseur (ou GMP).
Certaines batteries principales peuvent être rechargées selon au moins le mode 4 une fois qu’une prise de recharge de leur véhicule a été connectée à0 une source d’alimentation en courant continu (ou DC (« Direct Current »)).
Il est rappelé que dans une recharge en mode 4, la batterie principale (à recharger) est alimentée directement en courant continu élevé (typiquement 125 A ou 250 A) sous une tension d’entrée basse (typiquement 450 V) par la source d’alimentation (via la prise de recharge), c’est-à-dire sans conversion5 par le convertisseur DC/DC du véhicule.
Il est également rappelé que le convertisseur DC/DC est chargé pendant les phases de roulage du véhicule de convertir une partie du courant électrique stocké dans la batterie principale pour alimenter en courant électrique un réseau de bord du véhicule et/ou une batterie de servitude très basse tension0 équipant le véhicule, généralement de type 12 V à 48 V, pour la recharger. Dans ce qui suit et ce qui precede, on entend par « reseau de bord » un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) consommant de l’énergie électrique et étant « non prioritaire(s) » ou « sécuritaire(s) » (et donc prioritaire(s)).
5 Comme le sait l’homme de l’art, des surtensions peuvent survenir dans un véhicule notamment lors d’une phase de recharge en mode 4. Elles peuvent avoir pour origine la source d’alimentation en courant continu et/ou au moins un composant (ou équipement) électrique du véhicule. Ces surtensions sont de nature à réduire la durée de vie de certains composants (ou équipements) électriques, et en particulier des cellules électrochimiques de stockage d’énergie électrique de la batterie principale (par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd). De plus, ces surtensions peuvent provoquer, lorsque leur durée est relativement importante, des dégradations de ces composants (ou équipements) électriques qui peuvent être à l’origine d’un5 incendie dans le véhicule et/ou d’une électrocution de passager(s).
L’invention a donc notamment pour but d’éviter autant que possible la détérioration de certains composants (ou équipements) électriques (et en particulier des cellules électrochimiques de la batterie principale), et donc la survenue d’incidents, pendant et après une phase de recharge en mode 4.0
Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un procédé destiné à contrôler la recharge en mode 4 d’une batterie d’un véhicule propre à alimenter des équipements électriques et couplée temporairement à une source d’alimentation délivrant un5 courant de recharge continu et défini par une consigne de courant.
Ce procédé de contrôle se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle on compare à un seuil choisi au moins une tension d’entrée résultant du courant de recharge et mesurée entre une première borne d’entrée du véhicule couplée temporairement à la source d’alimentation et une seconde0 borne d’entrée du véhicule couplée temporairement à la source d’alimentation ou une borne d’entrée de la batterie, et, lorsque cette tension d’entrée est supérieure au seuil pendant une durée choisie, on transmet à la source d’alimentation au moins une nouvelle consigne de courant, inférieure à une consigne de courant precedente, afin qu elle fournisse au moins un nouveau courant de recharge inférieur à un courant de recharge précédent.
En réduisant, voire annulant, le courant de recharge en présence d’une surtension durable, on peut au minimum réduire cette surtension, et
5 possiblement la supprimer, ce qui permet de limiter (voire éviter) la détérioration de certains composants (ou équipements) électriques du véhicule et donc de diminuer (voire rendre quasi nulle) la probabilité de survenue d’un incident, pendant et après une phase de recharge en mode 4.
Le procédé de contrôle selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- dans son étape on peut comparer au seuil choisi au moins des première et deuxième tensions d’entrée résultant du courant de recharge et mesurées respectivement entre les première et seconde bornes d’entrée du véhicule5 couplées temporairement à la source d’alimentation et entre cette première borne d’entrée et une borne de la batterie, et, lorsque l’une au moins de ces première et deuxième tensions d’entrée est supérieure au seuil pendant une durée choisie associée, on peut transmettre à la source d’alimentation au moins une nouvelle consigne de courant, inférieure à la consigne de courant0 précédente, afin qu’elle fournisse au moins un nouveau courant de recharge inférieur au courant de recharge précédent ;
- dans son étape on peut transmettre à la source d’alimentation, dans un premier intervalle de temps, des nouvelles consignes de courant successives, de plus en plus petites, jusqu’à une consigne de courant nulle, afin qu’elle5 fournisse successivement des nouveaux courants de recharge décroissant progressivement depuis un courant de recharge initial jusqu’à un courant de recharge nul ;
- en présence de la dernière option, dans son étape le premier intervalle de temps peut être compris entre 30 secondes et 2 minutes, pour arriver à un0 courant nul ;
- dans son étape la durée choisie peut être comprise entre 30 ms et 80 ms ;
- dans son étape on peut isoler électriquement la batterie des équipements électriques ; - dans son etape on peut enregistrer dans au moins une mémoire du véhiculé au moins un code défaut qui est représentatif d’un problème de surtension détecté pendant la recharge en mode 4.
L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant
5 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 recharge en mode 4 d’une batterie d’un véhicule propre à alimenter des équipements électriques et couplée temporairement à une source d’alimentation délivrant un courant de recharge continu et défini par une consigne de courant.
L’invention propose également un dispositif de contrôle destiné à équiper un véhicule comprenant une batterie propre à alimenter des équipements électriques et à être couplée temporairement pendant une recharge en mode 4 à une source d’alimentation délivrant un courant de recharge continu et défini5 par une consigne de courant.
Ce dispositif de contrôle se caractérise par le fait qu’il comprend au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant à comparer à un seuil choisi au moins une tension d’entrée résultant du courant de recharge et mesurée entre une première borne d’entrée du0 véhicule couplée temporairement à la source d’alimentation et une seconde borne d’entrée du véhicule couplée temporairement à la source d’alimentation ou une borne d’entrée de la batterie, et, lorsque la tension d’entrée est supérieure au seuil pendant une durée choisie, à déclencher une transmission à la source d’alimentation d’au moins une nouvelle consigne de courant,5 inférieure à une consigne de courant précédente, afin qu’elle fournisse au moins un nouveau courant de recharge inférieur à un courant de recharge précédent.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant une batterie, propre à alimenter des équipements0 électriques et à être couplée temporairement pendant une recharge en mode 4 à une source d’alimentation délivrant un courant de recharge continu et défini par une consigne de courant, et un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant. Breve 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 :
5 [Fig. 1] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un véhicule comprenant un GMP, à machine motrice électrique alimentée par une batterie principale rechargeable selon le mode 4, et un dispositif de contrôle selon l’invention,
[Fig. 2] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un boîtier de batterie, couplé à une batterie principale et comprenant un exemple de réalisation d’un calculateur de batterie comportant un dispositif de contrôle selon l’invention, et
[Fig. 3] illustre schématiquement un exemple d’algorithme mettant en œuvre un procédé de contrôle selon l’invention. 5
Description détaillée de l’invention
L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de contrôle, et un dispositif de contrôle DC associé, destinés à permettre le contrôle de la recharge en mode 4 d’une batterie principale BP d’un véhicule V0 temporairement couplée à une source d’alimentation en courant continu SA, notamment en présence de surtensions.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré sur la figure 1 . Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne5 en effet tout type de véhicule comprenant une batterie principale rechargeable selon au moins le mode 4. Ainsi, elle concerne, par exemple, les véhicules terrestres (véhicules utilitaires, camping-cars, minibus, cars, camions, motocyclettes, engins de voirie, engins de chantier, engins agricoles, engins de loisir (motoneige, kart), et engins à chenille(s), par exemple), les bateaux et0 les aéronefs.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V comprend un groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique (et donc dont la motricité est assurée exclusivement par au moins une machine motrice électrique MME). Mais le GMP pourrait être de type hybride (thermique et électrique).
On a schématiquement représenté sur la figure 1 un véhicule V comprenant
5 une chaîne de transmission à GMP électrique, un réseau de bord RB, une batterie de servitude BS, une batterie principale BP, un convertisseur CV, et un dispositif de contrôle DC selon l’invention.
Le réseau de bord RB est un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) qui consomment de l’énergie électrique.
La batterie de servitude BS est chargée de fournir de l’énergie électrique au réseau de bord RB, en complément de celle fournie par le convertisseur CV alimenté par la batterie principale BP. Par exemple, cette batterie de servitude BS peut être agencée sous la forme d’une batterie de type très basse tension5 (typiquement 12 V, 24 V ou 48 V). Elle est rechargeable au moins par le convertisseur de courant CV. On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie de servitude BS est de type Lithium-ion 12 V.
La chaîne de transmission a un GMP qui est, ici, purement électrique et donc qui comprend, notamment, une machine motrice MME électrique, un arbre0 moteur AM, et un arbre de transmission AT. On entend ici par « machine motrice électrique » une machine électrique agencée de manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer le véhicule V.
Le fonctionnement du GMP est supervisé par un calculateur de supervision CS. 5 La machine motrice MME (ici un moteur électrique) est couplée à la batterie principale BP, afin d’être alimentée en énergie électrique, ainsi qu’éventuellement d’alimenter cette batterie principale BP en énergie électrique. Elle est couplée à l’arbre moteur AM, pour lui fournir du couple par entraînement en rotation. Cet arbre moteur AM est ici couplé à un réducteur0 RD qui est aussi couplé à l’arbre de transmission AT, lui-même couplé à un premier train T1 (ici de roues), de préférence via un différentiel D1 .
Ce premier train T1 est ici situé dans la partie avant PW du véhicule V. Mais dans une variante ce premier tram T 1 pourrait etre celui qui est ICI reference T2 et qui est situé dans la partie arrière PRV du véhicule V.
La batterie principale BP est adaptée aux recharges en mode 4. Elle est donc rechargeable en courant continu élevé (typiquement 125 A ou 250 A) qui est
5 issu directement d’une source d’alimentation (en courant continu) SA temporairement connectée via un câble de recharge CR à un connecteur de recharge CN du véhicule V, sans conversion par le convertisseur CV.
Par exemple, la batterie principale BP peut comprendre des cellules électrochimiques de stockage d’énergie électrique, éventuellement de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd.
Egalement par exemple, la batterie principale BP peut être de type basse tension (typiquement 450 V à titre illustratif). Mais elle pourrait être de type moyenne tension ou haute tension.
Le convertisseur CV est chargé pendant les phases de roulage du véhicule V5 de convertir une partie du courant électrique stocké dans la batterie principale BP pour alimenter en courant électrique converti, d’une part, le réseau de bord RB, et, d’autre part, la batterie de servitude BS (pour la recharger). Par ailleurs, le convertisseur CV comprend notamment deux bornes (positive et négative) placées respectivement à des potentiels U4 et U01 . 0 Le connecteur de recharge CN comprend notamment deux bornes (positive et négative) qui définissent respectivement des première et seconde bornes d’entrée du véhicule V destinées à être couplées temporairement à une source d’alimentation SA et placées respectivement à des potentiels U6 et U02. 5 De même, la machine motrice MME comprend notamment deux bornes (positive et négative) placées respectivement à des potentiels U3 et U01 .
Egalement de même, la batterie principale BP comprend notamment deux bornes (positive et négative) placées respectivement à des potentiels U1 et U00. 0 Par ailleurs, la batterie principale BP est associée à un boîtier de batterie BB qui comprend notamment un dispositif d’isolement DI, des moyens de mesure de tension/courant (non illustrés), et un calculateur de batterie CB. Le dispositif d isolement DI est agence de maniéré a isoler en cas de besoin la batterie principale BP du convertisseur CV et/ou du connecteur de recharge CN et/ou de la machine motrice MME. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 2, ce dispositif d’isolement DI peut comprendre des
5 contacteurs (ou interrupteurs) Kj à base de MOSFET(s) pouvant prendre chacun un état ouvert (ou non passant) et un état fermé (ou passant).
Dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 2 le dispositif d’isolement DI comprend cinq contacteurs (ou interrupteurs) K1 à K5 (j = 1 à 5).
Le premier contacteur (ou interrupteur) K1 est ici connecté à la borne positive (U1 ) de la batterie principale BP et monté en série avec une résistance de précharge R qui est connectée plus ou moins directement aux bornes positives des connecteurs de recharge CN (U6), convertisseur CV (U4) et machine motrice MME (U3). Ce premier contacteur (ou interrupteur) K1 est toujours placé dans son état ouvert pendant une phase de recharge. 5 Le deuxième contacteur (ou interrupteur) K2 est ici monté en parallèle du premier contacteur (ou interrupteur) K1 et de la résistance de précharge R (entre U1 et U3). Il assure le couplage/découplage de la batterie principale BP (U1 ) aux/des connecteur de recharge CN (U6), convertisseur CV (U4) et machine motrice MME (U3). 0 Le troisième contacteur (ou interrupteur) K3 est ici connecté à la borne négative (U00) de la batterie principale BP et à la borne négative (U01 ) de la machine motrice MME. Il assure le couplage/découplage de la batterie principale BP (U00) à/de la machine motrice MME (U01 ).
Le quatrième contacteur (ou interrupteur) K4 est ici connecté au deuxième5 contacteur (ou interrupteur) K2 (via un fusible F3 (U3-U5)) et à la borne positive (U6) du connecteur de recharge CN. Il assure le couplage/découplage de la batterie principale BP au/du connecteur de recharge CN.
Le cinquième contacteur (ou interrupteur) K5 est ici connecté, d’une part, au troisième contacteur (ou interrupteur) K3 (U01 ) et à la borne négative du0 convertisseur CV, et, d’autre part, à la borne négative (U02) du connecteur de recharge CN. Il assure le couplage/découplage de la batterie principale BP au/du connecteur de recharge CN.
Dans l’agencement illustré, les moyens de mesure de tension/courant peuvent, par exemple et non limitativement, determiner une tension U10 (difference entre les potentiels U1 et U00), une tension U20 (différence entre les potentiels U2 et U00), une tension U30 (différence entre les potentiels U3 et U00), une tension U31 (différence entre les potentiels U3 et U01 ), une tension U40
5 (différence entre les potentiels U4 et U00), une tension U60 (différence entre les potentiels U6 et U00), une tension U61 (différence entre les potentiels U6 et U1 ), et une tension U62 (différence entre les potentiels U6 et U02).
Le calculateur de batterie CB centralise les mesures de tension et de courant et détermine des paramètres de la batterie principale BP en fonction de ces mesures, et notamment sa résistance interne, sa tension minimale et son état de charge (ou SOC (« State Of Charge »)). Par ailleurs, le calculateur de batterie CB gère les recharges en mode 4 (notamment en échangeant des informations avec la source d’alimentation SA). Il échange aussi des informations avec le calculateur de supervision CS du GMP. 5 On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 le véhicule V comprend aussi un boîtier de distribution BD auquel sont couplés la batterie de servitude BS, le convertisseur CV et le réseau de bord RB. Ce boîtier de distribution BD est chargé de distribuer dans le réseau de bord RB l’énergie électrique stockée dans la batterie de servitude BS ou0 produite par le convertisseur CV, pour l’alimentation des organes (ou équipements) électriques couplés au réseau de bord RB en fonction de demandes d’alimentation reçues (notamment du calculateur de supervision CS du GMP).
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé de5 contrôle destiné à permettre le contrôle de la recharge en mode 4 de la batterie principale BP du véhicule V.
Ce procédé (de contrôle) peut être mis en œuvre au moins partiellement par le dispositif de contrôle DC (illustré sur les figures 1 et 2) qui comprend à cet effet au moins un processeur PR1 , par exemple de signal numérique (ou DSP («0 Digital Signal Processor »)), et au moins une mémoire MD. Ce dispositif de contrôle DC peut donc être réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR1 d’une partie au moins du procédé de contrôle. Le processeur PR1 peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou
5 non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, le dispositif de contrôle DC fait partie du calculateur de batterie CB (et donc du boîtier de batterie BB). Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le dispositif de contrôle DC pourrait comprendre son propre calculateur dédié, lequel est alors couplé au calculateur de batterie CB.
Comme illustré non limitativement sur la figure 3, le procédé (de contrôle), selon l’invention, comprend une étape 10-40 qui est mise en œuvre lors de chaque phase de recharge en mode 4 de la batterie principale BP. On notera5 qu’au début d’une phase de recharge en mode 4 le calculateur de batterie CB adresse à la source d’alimentation SA (via le connecteur CN et le câble de recharge CR) une consigne de courant initiale cci afin qu’elle fournisse au véhicule V (auquel elle est temporairement couplée) un courant de recharge initial cri sous une tension nominale (par exemple 450 V). 0 Dans cette étape 10-40 on (le dispositif de contrôle DC) commence, dans une sous-étape 10, par comparer à un seuil s1 choisi au moins une tension d’entrée vek résultant du courant de recharge cri et mesurée entre une première borne d’entrée U6 du véhicule V couplée temporairement à la source d’alimentation SA et une seconde borne d’entrée U02 du véhicule V couplée temporairement5 à la source d’alimentation SA ou bien à une borne U1 ou U00 de la batterie BP. Chaque tension d’entrée vek peut, par exemple, être choisie parmi au moins les tensions U62, U60 et U61 présentées plus haut. De préférence, lorsqu’une seule tension d’entrée ve1 (k = 1 ) fait l’objet de la comparaison avec le seuil s1 , c’est la tension U62. Mais cela n’est pas une obligation. 0 Si la (chaque) tension d’entrée vek est inférieure ou égale au seuil s1 (vek < s1 ) pendant une durée ds choisie, on (le dispositif de contrôle DC) autorise la poursuite de la recharge en mode 4 avec la consigne de courant précédente (et donc initiale) cci, puis retourne effectuer la sous-étape 10. En revanche, si la (au moins une) tension d entree vek est supérieure au seuil s1 (vek > s1 ) pendant la durée ds choisie, on considère que l’on est en présence d’une surtension potentiellement dangereuse dans le véhicule V. Par conséquent, on transmet (le dispositif de contrôle DC déclenche la
5 transmission) à la source d’alimentation SA, dans une sous-étape 20, au (d’au) moins une nouvelle consigne de courant ccn, inférieure à la consigne de courant précédente cci, afin qu’elle fournisse au moins un nouveau courant de recharge crn inférieur au courant de recharge précédent (et donc initial) cri.
On notera que la nouvelle consigne de courant ccn peut être éventuellement nulle (ccn = 0), ce qui met immédiatement fin à la recharge en cours. Mais cela n’est pas obligatoire, comme on le verra plus loin.
On notera également que c’est de préférence le calculateur de batterie CB qui se charge de transmettre chaque nouvelle consigne de courant ccn à la source d’alimentation SA, à la demande du dispositif de contrôle DC. 5 Grâce à la transmission d’au moins une nouvelle consigne de courant ccn qui déclenche la fourniture d’au moins un nouveau courant de recharge crn inférieur au courant de recharge précédent cri, on peut au minimum réduire la surtension, et possiblement la supprimer. Ainsi, on limite (voire évite) la détérioration de certains composants (ou équipements) électriques (et en0 particulier des cellules électrochimiques de la batterie principale BP), et donc on diminue (voire rend quasi nulle) la probabilité de survenue d’un incident (incendie ou électrocution), pendant et après une phase de recharge en mode 4.
On comprendra que ce sont au moins les processeur PR1 et mémoire MD du5 dispositif de contrôle DC qui sont agencés pour effectuer les opérations consistant à comparer au seuil s1 choisi au moins une tension d’entrée vek résultant du courant de recharge crn et mesurée entre la première borne d’entrée U6 du véhicule V (couplée temporairement à la source d’alimentation SA) et la seconde borne d’entrée U02 du véhicule V (couplée temporairement0 à la source d’alimentation SA) ou bien à la borne U1 ou U00 de la batterie BP, et, lorsque la (au moins une) tension d’entrée vek est supérieure au seuil s1 pendant une durée ds choisie, à déclencher la transmission à la source d’alimentation SA d’au moins une nouvelle consigne de courant ccn, inférieure a la consigne de courant precedente cci, afin qu elle fournisse au moins un nouveau courant de recharge crn inférieur au courant de recharge précédent cri.
La valeur du seuil s1 peut être choisie pendant la phase de mise au point du
5 véhicule V. Cette valeur dépend principalement de l’architecture électrique du véhicule V, et en particulier du nombre de cellules électrochimiques de la batterie principale BP, de la tension maximale de la batterie principale BP lorsque son état de charge est égal à 100%, et des caractéristiques des contacteurs (ou interrupteurs) Kj. Par exemple, la valeur du seuil s1 peut être comprise entre 500 V et 600 V. A titre d’exemple illustratif, la valeur du seuil s1 peut être égale à 550 V.
Comme évoqué plus haut, dans la sous-étape 10 de l’étape 10-40 on peut comparer au seuil s1 choisi au moins des première et deuxième tensions d’entrée vek qui résultent du courant de recharge cri et qui sont mesurées5 respectivement entre les première U6 et seconde U02 bornes d’entrée du véhicule V (ici celles du connecteur de recharge CN) couplées temporairement à la source d’alimentation SA et entre cette première borne d’entrée U6 et une borne U1 ou U00 de la batterie BP.
La première tension d’entrée ve1 (k = 1 ) peut, par exemple, être la tension U62. 0 La deuxième tension d’entrée ve2 (k = 2) peut, par exemple, être U60 ou U61 . Lorsque des première ve1 , deuxième ve2 et troisième ve3 tensions d’entrée sont comparées au seuil s1 , il peut s’agir respectivement des tensions U62, U60 et U61 , par exemple.
Si toutes les tensions d’entrée vek sont inférieures ou égales au seuil s1 (vek5 < s1 ) pendant des durées choisies dsk qui leurs sont respectivement associées, on (le dispositif de contrôle DC) autorise la poursuite de la recharge en mode 4 avec la consigne de courant précédente (et donc initiale) cci, puis retourne effectuer la sous-étape 10.
En revanche, si au moins l’une des tensions d’entrée vek est supérieure au0 seuil s1 (vek > s1 ) pendant la durée choisie dsk qui lui est associée, on considère que l’on est en présence d’une surtension potentiellement dangereuse dans le véhicule V. Par conséquent, on transmet (le dispositif de contrôle DC déclenche la transmission) à la source d’alimentation SA, dans la sous-etape 20, au (d au) moms une nouvelle consigne de courant ccn, inférieure à la consigne de courant précédente cci, afin qu’elle fournisse au moins un nouveau courant de recharge crn inférieur au courant de recharge précédent (et donc initial) cri.
5 On notera que les durées choisies dsk peuvent être identiques ou différentes. Par exemple, dans l’étape 10-40 la (chaque) durée ds (ou dsk) peut être comprise entre 30 ms et 80 ms. A titre d’exemple illustratif la durée dsl associée à la tension d’entrée ve1 peut être égale à 50 ms, et les éventuelles durée ds2 et ds3 associées respectivement aux tensions d’entrée ve2 et ve3 peuvent être égales à 60 ms. Mais d’autres valeurs peuvent être utilisées.
On notera également que dans la sous-étape 20 de l’étape 10-40 on peut transmettre à la source d’alimentation SA, dans un premier intervalle de temps it1 , des nouvelles consignes de courant ccn successives, de plus en plus petites, jusqu’à une consigne de courant nulle. Cette option est destinée à5 contraindre la source d’alimentation SA à fournir successivement des nouveaux courants de recharge crn qui décroissent progressivement depuis le courant de recharge initial cri jusqu’à un courant de recharge nul. Cela permet d’éviter d’avoir à faire subir aux composants (ou équipements) électriques concernés des gradients de tension et gradient de courant trop forts qui0 pourraient les endommager.
Par exemple, dans l’étape 10-40 le premier intervalle de temps it1 peut être compris entre 30 secondes et 2 minutes, pour arriver à un courant nul. A titre d’exemple illustratif le premier intervalle de temps it1 peut être égal à 1 minute. Mais d’autres valeurs de premier intervalle de temps it1 peuvent être utilisées. 5 On notera également que l’étape 10-40 peut comprendre une sous-étape 30 dans laquelle on isole électriquement (le dispositif de contrôle DC déclenche l’isolement électrique) de la batterie principale BP des équipements électriques, et en particulier de la machine motrice électrique MME. On comprendra que cela met fin à la recharge de la batterie principale BP, mais0 pas à la fourniture par la source d’alimentation SA de nouveau courant de recharge crn lorsque ce dernier est réduit progressivement. On comprendra également que l’isolement électrique est assuré par le dispositif d’isolement DI, par exemple en plaçant (ici) les contacteurs (ou interrupteurs) K2 et K3 dans leur état ouvert. Cette option peut eventuellement se dérouler en deux phases. Dans une première phase, le dispositif de contrôle DC peut déclencher la transmission au calculateur de supervision CS du GMP d’une demande d’autorisation d’ouverture des contacteurs (ou interrupteurs) K2 et K3. Cette
5 transmission est ici assurée par le calculateur de batterie CB. Puis, si au bout d’un second intervalle de temps IT2 le dispositif de contrôle DC n’a pas reçu de réponse à sa demande d’autorisation, il peut déclencher dans une seconde phase, de sa propre initiative, l’ouverture des contacteurs (ou interrupteurs) K2 et K3 pour isoler électriquement la batterie principale BP des équipements électriques.
Par exemple, le second intervalle de temps it2 peut être compris entre 30 ms et 100 ms. A titre d’exemple illustratif le second intervalle de temps it2 peut être égal à 50 ms. Mais d’autres valeurs de second intervalle de temps it2 peuvent être utilisées. 5 On notera également que l’étape 10-40 peut comprendre une sous-étape 40 dans laquelle on enregistre (le dispositif de contrôle DC déclenche l’enregistrement) dans au moins une mémoire du véhicule V au (d’au) moins un code défaut qui est représentatif d’un problème de surtension détecté pendant la recharge en mode 4. L’enregistrement de chaque code défaut0 permet dans un service après-vente de déterminer l’origine de chaque surtension (source d’alimentation défaillante ou composant(s) du véhicule V défaillant(s)), et d’informer l’usager du véhicule V de l’origine déterminée de chaque surtension. Cela peut aussi permettre de déterminer les sources d’alimentation défaillantes afin d’avertir leurs propriétaires ou gérants. 5 Par exemple, après chaque détection de surtension on peut stocker un premier code défaut dans une mémoire (éventuellement morte) du calculateur de batterie CB, et le calculateur de supervision CS observant le stockage de ce premier code défaut peut éventuellement à son tour stocker un second code défaut dans une mémoire (éventuellement morte) qu’il comprend. 0 On notera également que lorsque l’usager du véhicule V revient dans ce dernier (V), il peut soit être informé par un message dédié affiché et/ou diffusé de l’interruption de la recharge pour une raison de sécurité (éventuellement en signalant une surtension), à l’initiative du dispositif de contrôle DC ou du calculateur de batterie CB, soit constater que I état de charge de la batterie principale BP ne correspond pas à ce qu’il avait programmé (ou choisi) alors que la phase de recharge est apparemment terminée. Dans ce cas, l’usager peut soit débrancher le câble de recharge CR du connecteur CN, puis accepter
5 la situation et commencer une nouvelle phase de roulage avec son véhicule V, soit relancer la phase de recharge et ainsi tenter de la compléter, par exemple après avoir remis le contact puis refermé le contact (et sous réserve que la surtension ait disparu), soit encore de connecter une nouvelle source d’alimentation SA au connecteur CN pour effectuer une nouvelle phase de recharge, éventuellement après avoir déplacé son véhicule V. On notera que dans la deuxième alternative (relance de la phase de recharge) le code défaut stocké dans la mémoire du calculateur de batterie CB peut, par exemple, être associé à un état fugitif si la surtension ne se reproduit pas, et à un état permanent si la surtension se reproduit. 5 On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 3, que le calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de contrôle DC) peut aussi comprendre une mémoire de masse MM1 , notamment pour le stockage temporaire des valeurs des tensions d’entrée vek et d’éventuelles données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par0 ailleurs, ce calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de contrôle DC) peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’au moins les valeurs des tensions d’entrée vek pour les utiliser dans des calculs ou traitements, éventuellement après les avoir mises en forme et/ou démodulées et/ou amplifiées, de façon connue en soi, au moyen d’un5 processeur de signal numérique PR2. De plus, ce calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de contrôle DC) peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour délivrer des ordres d’isolement électrique ou des messages contenant des nouvelles consignes de courant ccn ou des messages contenant des codes défaut ou encore des messages0 signalant une interruption de la recharge pour une raison de sécurité.
On notera également que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur (ou programme informatique) comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple le processeur PR1 , est propre à mettre en œuvre le procédé de contrôle décrit ci-avant pour contrôler la recharge en mode 4 de la batterie principale BP du véhicule V.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de contrôle de la recharge en mode 4 d’une batterie (BP) d’un véhicule (V) propre à alimenter des équipements électriques (MME) et couplée temporairement à une source d’alimentation (SA) délivrant un courant de
5 recharge continu et défini par une consigne de courant, caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-40) dans laquelle on compare à un seuil choisi au moins une tension d’entrée résultant dudit courant de recharge et mesurée entre une première borne d’entrée dudit véhicule (V) couplée temporairement à ladite source d’alimentation (SA) et une seconde borne d’entrée dudit véhicule (V) couplée temporairement à ladite source d’alimentation (SA) ou une borne de ladite batterie (BP), et, lorsque ladite tension d’entrée est supérieure audit seuil pendant une durée choisie, on transmet à ladite source d’alimentation (SA) au moins une nouvelle consigne de courant, inférieure à une consigne de courant précédente, afin qu’elle fournisse au moins un5 nouveau courant de recharge inférieur à un courant de recharge précédent.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) on compare audit seuil choisi au moins des première et deuxième tensions d’entrée résultant dudit courant de recharge et mesurées respectivement entre lesdites première et seconde bornes d’entrée dudit0 véhicule (V) couplées temporairement à ladite source d’alimentation (SA) et entre cette première borne d’entrée et une borne de ladite batterie (BP), et, lorsque l’une au moins desdites première et deuxième tensions d’entrée est supérieure audit seuil pendant une durée choisie associée, on transmet à ladite source d’alimentation (SA) au moins une nouvelle consigne de courant,5 inférieure à ladite consigne de courant précédente, afin qu’elle fournisse au moins un nouveau courant de recharge inférieur audit courant de recharge précédent.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) on transmet à ladite source d’alimentation (SA), dans un premier0 intervalle de temps, des nouvelles consignes de courant successives, de plus en plus petites, jusqu’à une consigne de courant nulle, afin qu’elle fournisse successivement des nouveaux courants de recharge décroissant progressivement depuis un courant de recharge initial jusqu a un courant de recharge nul.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) ledit premier intervalle de temps est compris entre 30 secondes
5 et 2 minutes, pour arriver à un courant nul.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) ladite durée choisie est comprise entre 30 ms et 80 ms.
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) on isole électriquement ladite batterie (BP) desdits équipements électriques (MME).
7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) on enregistre dans au moins une mémoire dudit véhicule (V) au moins un code défaut représentatif d’un problème de surtension5 détecté pendant ladite recharge en mode 4.
8. Produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre le procédé de contrôle selon l’une des revendications 1 à 7 pour contrôler la recharge en mode 4 d’une batterie (BP) d’un véhicule (V) propre à0 alimenter des équipements électriques (MME) et couplée temporairement à une source d’alimentation (SA) délivrant un courant de recharge continu et défini par une consigne de courant.
9. Dispositif de contrôle (DC) pour un véhicule (V) comprenant une batterie (BP) propre à alimenter des équipements électriques (MME) et à être couplée5 temporairement pendant une recharge en mode 4 à une source d’alimentation (SA) délivrant un courant de recharge continu et défini par une consigne de courant, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR1 ) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant à comparer à un seuil choisi au moins une tension d’entrée résultant dudit0 courant de recharge et mesurée entre une première borne d’entrée dudit véhicule (V) couplée temporairement à ladite source d’alimentation (SA) et une seconde borne d’entrée dudit véhicule (V) couplée temporairement à ladite source d’alimentation (SA) ou une borne de ladite batterie (BP), et, lorsque ladite tension d’entrée est supérieure audit seuil pendant une durée choisie, à déclencher une transmission à ladite source d’alimentation (SA) d’au moins une nouvelle consigne de courant, inférieure à une consigne de courant précédente, afin qu’elle fournisse au moins un nouveau courant de recharge 5 inférieur à un courant de recharge précédent.
10. Véhicule (V) comprenant une batterie (BP) propre à alimenter des équipements électriques (MME) et à être couplée temporairement pendant une recharge en mode 4 à une source d’alimentation (SA) délivrant un courant de recharge continu et défini par une consigne de courant, caractérisé en ce qu’il 0 comprend en outre un dispositif de contrôle (DC) selon la revendication 9.
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