EP4423872A1 - Procédé de connexion d'une batterie haute tension à un réseau haute tension dans un groupe motopropulseur de véhicule électrique ou hybride - Google Patents

Procédé de connexion d'une batterie haute tension à un réseau haute tension dans un groupe motopropulseur de véhicule électrique ou hybride

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EP4423872A1
EP4423872A1 EP22809153.4A EP22809153A EP4423872A1 EP 4423872 A1 EP4423872 A1 EP 4423872A1 EP 22809153 A EP22809153 A EP 22809153A EP 4423872 A1 EP4423872 A1 EP 4423872A1
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EP
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high voltage
voltage
battery
network
voltage battery
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Application number
EP22809153.4A
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German (de)
English (en)
Inventor
Maria Agapios
Alessandro Monti
Martin PEREZ-CHUECOS
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Ampere SAS
Original Assignee
Ampere SAS
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Publication date
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    • H02J2105/37—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load the load networks being external to vehicles, i.e. exchanging power with vehicles exchanging power with road vehicles exchanging power with electric vehicles [EV] or with hybrid electric vehicles [HEV]

Definitions

  • the present invention relates, in general, to electric or hybrid vehicles, such as motor vehicles, equipped with relays for connecting a battery to the electrical network of a powertrain.
  • the invention relates to a method for connecting a high voltage battery to a high voltage network from a relay in an electric or hybrid vehicle powertrain, as well as an associated powertrain .
  • An electromechanical relay is an electrical component actuated by an electromagnet and acting as a switch to distribute power from an order issued by a command. It thus allows the opening and closing of an electrical power circuit from logic information.
  • An electric arc can be created by ionization of the insulating medium, generally the air. Once ionized, the gas creates a conductive channel that drives the rest of the charge present on the starting surface. The arc then continues, even if the surfaces move away from each other and provided that the potential difference remains sufficient, but several orders of magnitude under the critical electric field are necessary to ionize the air.
  • a current passing through an electric arc is generally intense. This is why an electric arc causes strong electromagnetic disturbances.
  • the surfaces of the conductive parts connected by an arc deteriorate greatly, due in particular to the temperature of the arc. This can easily be seen by the wear of the contact terminals of the electrical relays.
  • One solution is to add a specific circuit to pre-charge the high voltage network from the high voltage battery.
  • This circuit incorporates a resistor and an additional precharge relay.
  • the ohmic value of the resistor is very high in order to greatly limit the inrush current when the precharging circuit is closed.
  • DC/DC boost converter also commonly called “boost converter direct current/direct current”.
  • voltage sensors are associated with the high voltage battery and the high voltage network.
  • An electronic control unit controlling the high voltage battery sends to a master electronic control unit the voltage level of the latter, detected by the voltage sensor associated with it.
  • the master control unit sends a high voltage network precharge voltage setpoint to an electronic control unit controlling the DC/DC boost converter.
  • the DC/DC boost converter uses the energy of the low voltage battery to raise the voltage of the high voltage network, and in particular its capacitors, up to the voltage setpoint received by the master electronic control unit.
  • the main relay can be closed without arcing
  • the voltage sensor of the electronic battery control unit and the voltage sensor of the electronic control unit of the DC/DC boost converter estimate the same voltage value, it may on the contrary, there may be a significant difference in actual voltage between the high voltage battery and the high voltage network. Despite the precharge, an electric arc can form when the relay is closed and damage it.
  • the invention therefore aims to remedy these drawbacks and to propose a simple method for connecting a high voltage battery to the high voltage network preventing the formation of an electric arc, without it being necessary to provide a circuit specific supplement.
  • a method for connecting a high-voltage battery to a high-voltage network from at least one relay in an electric or hybrid vehicle powertrain comprising:
  • one or more consumers can be connected to the high voltage network and consume the energy of the high voltage battery when the high voltage battery and the high voltage network are connected, the voltage difference between the high voltage battery and the high voltage grid being measured before the consumers consume energy from the high voltage battery.
  • one or more consumers can be connected to the high voltage network and consume energy from the high voltage battery when the high voltage battery and the high voltage network are connected, the difference voltage between the high voltage battery and the high voltage grid being measured after the consumers have finished consuming energy from the high voltage battery, before disconnecting the high voltage battery from the high voltage grid.
  • the voltages of the high-voltage battery and of the high-voltage network are measured from voltage sensors, the method further comprising a step of temperature mapping of the voltage sensors, and the corrected precharge setpoint being established according to the temperatures recorded by cartography.
  • the voltages of the high voltage battery and of the high voltage network are measured from voltage sensors.
  • the method further comprises a measured voltage mapping step of one of said voltage sensors, at zero high voltage battery current, and the corrected precharge setpoint is established as a function of the measured voltages noted by mapping
  • the step of establishing the corrected preload setpoint can be carried out at each connection cycle between the high voltage battery and the high voltage network.
  • the invention also relates to a powertrain for an electric or hybrid vehicle, comprising a high voltage battery, a high voltage network, at least one relay for connecting the high voltage battery to the high voltage network, and a device control configured for:
  • one or more energy consumers of the high voltage battery can be connected to the high voltage network, the control device being configured to measure the voltage difference between the high voltage battery and the network. high voltage, when the high voltage battery and the high voltage grid are connected, before consumers consume power from the high voltage battery.
  • one or more energy consumers of the high voltage battery can be connected to the high voltage network, the control device being configured to measure the voltage difference between the high voltage battery and the high-voltage grid, when the high-voltage battery and the high-voltage grid are connected, after consumers finish consuming power from the high-voltage battery, before disconnecting the high-voltage battery from the high-voltage grid.
  • the powertrain may comprise a high voltage battery voltage sensor, a high voltage network voltage sensor, and a temperature mapping system for said voltage sensors, the control device being configured to carry out a temperature mapping of said voltage sensors and establishing the corrected preload setpoint according to the temperatures recorded by mapping.
  • the powertrain comprises a high voltage battery voltage sensor, a high voltage network voltage sensor, and a measured voltage mapping system of one of said voltage sensors, the control device being configured to perform a measured voltage mapping of said voltage sensor and establish the corrected preload setpoint according to the measured voltages noted by mapping.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a powertrain as described previously.
  • FIG-1 is a schematic representation of the electrical circuit of an electric or hybrid vehicle powertrain according to one embodiment of the invention.
  • FIG.l schematically illustrates an electrical circuit 1 of an electric or hybrid vehicle powertrain.
  • the vehicle is a motor vehicle.
  • provision may be made for the vehicle not to be a motor vehicle, for example a train or a boat.
  • the illustrated powertrain is equipped with a high voltage battery 2 and a high voltage network 3.
  • High voltage consumers 4 are connected to the high voltage network 3 so that they are able to consume the energy of high voltage battery 2 when high voltage battery 2 and high voltage grid 3 are connected.
  • the consumers 4 are, for example, electric or hybrid motors ensuring the traction of the motor vehicle or the air conditioning of the passenger compartment.
  • At least one electromechanical relay 5 allows, by its opening or closing, to respectively disconnect or connect the high voltage network 3 and the high voltage battery 2.
  • the powertrain also comprises a low voltage battery 6 and a direct current - direct current step-up power electronic converter 7, hereinafter called DC/DC step-up converter 7.
  • DC/DC step-up converter 7 a direct current - direct current step-up power electronic converter 7, hereinafter called DC/DC step-up converter 7.
  • the powertrain further comprises a control device 8 configured to:
  • control device 8 comprises a first master electronic control unit 9, a second electronic control unit 10 associated with the high voltage battery 2 and a third electronic control unit 11 associated with the boost converter.
  • the second electronic control unit 10 is configured to manage the high voltage battery 2 and measure its voltage.
  • the voltage of the high voltage battery 2 is measured from at least one voltage sensor (not shown) of the high voltage battery.
  • the third electronic control unit 11 is configured to manage the power conversion by the DC/DC boost converter 7 and to measure the voltage of the high voltage network 3.
  • the voltage of the high voltage network 3 is measured from a voltage sensor (not shown) of the high voltage network.
  • the first master electronic control unit 9 is configured to centralize the voltage measurement information of the high voltage battery 2 and of the high voltage network 3 received from the first and second electronic control units 10 and 11, to control the sequencing of the precharging of the high voltage network 3, the learning and correction of the voltage measurements, and the control of the opening and closing of the relay 5.
  • the first, second and third electronic control units 9, 10 and 11 communicate with each other via, for example, a multiplexing bus (“Controller Area Network”: CAN in English) or Ethernet multiplexing.
  • a multiplexing bus (“Controller Area Network”: CAN in English) or Ethernet multiplexing.
  • connection request from the high voltage network 3 is received by the first control unit master electronics 9 and a connection cycle begins.
  • a precharging of the high voltage network 3 is carried out according to a pre-established precharging instruction in order to raise the voltage of the high voltage network 3 to the same voltage level as the high voltage battery 2.
  • the precharging makes it possible to reduce the fluent call at the level of relay 5 when connecting between the high voltage network 3 and the high voltage battery 2.
  • the precharging is carried out using the DC/DC boost converter 7 and the low voltage battery 6.
  • the DC/DC boost converter 7 uses the energy of the low voltage battery 6 to raise the voltage of the high voltage network 3 up to the pre-established precharge setpoint.
  • the established precharge setpoint can be calculated from a previous connection cycle.
  • connection between the high voltage battery 2 and the high voltage network 3 can then be made by closing the relay 5 whose control is performed by the control device 8, and more particularly in the example illustrated, by the first master electronic control unit 9.
  • relay 5 remains closed.
  • the control device 8 and more particularly in the example illustrated, the first control unit master electronics 9 orders the opening of relay 5 to disconnect the high voltage network 3 from the high voltage battery 2.
  • the second electronic control unit 10 sends the high voltage battery voltage measurement detected by the high voltage battery voltage sensor to the first master electronic control unit 9.
  • the third electronic control unit 11 sends the high voltage network voltage measurement 3 taken by the high voltage network voltage sensor at the first master electronic control unit 9.
  • the measurement of the voltage difference is carried out by the control device 8, and in particular in the example illustrated, by the first master electronic control unit 9. If, at this moment, there is a difference between the voltage measurement by the voltage sensor of the high voltage battery 2 and the voltage measurement by the voltage sensor of the high voltage network 3, this difference is recorded by the control device 8, in particular in this example, the first master electronic control unit 9, in order to correct the precharge voltage setpoint sent to the control device 8, in this example the third electronic control unit 11 of the DC/DC boost converter 7, for a next connection between the high voltage network 3 and the high voltage battery 2.
  • a corrected precharge setpoint is then established by the control device 8, advantageously by the first master electronic control unit 9, as a function of the difference measured between the high voltage battery 2 and the high voltage network 3, for next connection.
  • control device 8 in particular in this example the first master electronic control unit 9, controls the opening of the relay 5 to disconnect the high voltage network 3 from the high battery. tension 2.
  • the precharge setpoint sent by the first master electronic control unit 9 to the third electronic control unit 11 associated with the DC/DC boost converter 7 corresponds to the precharge setpoint corrected according to the voltage difference measured during the previous connection cycle.
  • the correction of the inaccuracies of the voltage sensors makes it possible to suppress the inrush current when the relay 5 is closed, so that no electric arc is formed.
  • the corrected precharge voltage setpoint calculated by the first master electronic control unit 9 is the sum of the voltage measurement read by the voltage sensor of the high voltage battery 2 and the deviation of the measurements of the voltage sensors of the high-voltage battery and the zero-current high-voltage network learned during a previous connection cycle between the high-voltage battery 2 and the high-voltage network 3.
  • the voltage difference between the high voltage battery 2 and the high voltage network 3 is measured, with the current of the high voltage battery 2 zero, after the consumers 4 have finished consuming energy from the high voltage battery, before disconnecting the high voltage battery from the high voltage network.
  • provision may also be made for the voltage difference between the high voltage battery 2 and the high voltage network 3 to be measured, at zero current from the high voltage battery 2, before the consumers 4 consume power from the high voltage battery 2.
  • the powertrain may also comprise a temperature mapping system intended to produce a temperature mapping of the voltage sensors of the high voltage battery 2 and of the high voltage network 3.
  • the illustrated control device 8 is configured to perform a temperature mapping of the voltage sensors and establish the corrected precharge setpoint according to the temperatures thus recorded.
  • the powertrain may also comprise a voltage mapping system intended to perform a measured voltage mapping of one of said voltage sensors of the high voltage battery 2 and of the high voltage network 3, at current of the high voltage battery 2 nil.
  • This voltage sensor is considered to be a reference voltage sensor, here for example the high voltage battery voltage sensor.
  • control device 8 illustrated is configured to perform a measured voltage mapping of the voltage sensor of the high voltage battery and establish the corrected precharge setpoint according to the voltages thus recorded.
  • the establishment of a corrected precharge setpoint can be carried out at each cycle of connection of the high voltage battery 2 to the high voltage network 3.

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Abstract

Procédé de connexion d'une batterie haute tension (2) à un réseau haute tension (3) à partir d'au moins un relais (5) dans un groupe motopropulseur de véhicule électrique ou hybride, comprenant : une précharge du réseau haute tension (3) en fonction d'une consigne de précharge préétablie; une connexion entre la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) par fermeture du relais; une mesure de l'écart entre la tension de la batterie haute tension (2) et la tension du réseau haute tension (3) lorsque la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) sont connectés et que le courant de la batterie haute tension (2) est nul; et un établissement d'une consigne de précharge corrigée en fonction de l'écart mesuré entre la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) pour une prochaine connexion.

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé de connexion d’une batterie haute tension à un réseau haute tension dans un groupe motopropulseur de véhicule électrique ou hybride
[0001] La présente invention concerne, de manière générale, les véhicules électriques ou hybrides, comme par exemple les véhicules automobiles, équipés de relais permettant de connecter une batterie au réseau électrique d’un groupe motopropulseur.
[0002] Plus précisément, l’invention se rapporte à un procédé de connexion d’une batterie haute tension à un réseau haute tension à partir d’un relais dans un groupe motopropulseur de véhicule électrique ou hybride, ainsi qu’un groupe motopropulseur associé.
[0003] Un relais électromécanique est un organe électrique actionné par un électroaimant et jouant le rôle d’interrupteur pour distribuer de la puissance à partir d’un ordre émis par une commande. Il permet ainsi l’ouverture et la fermeture d’un circuit électrique de puissance à partir d’une information logique.
[0004] Un arc électrique peut se créer par ionisation du milieu isolant, généralement l'air. Une fois ionisé, le gaz crée un canal conducteur qui entraîne le reste de la charge présente sur la surface de départ. L'arc continue alors, même si les surfaces s'écartent l'une de l'autre et pour autant que la différence de potentiel reste suffisante, mais plusieurs ordres de grandeurs sous le champ électrique critique sont nécessaires pour ioniser l'air.
[0005] Un courant traversant un arc électrique est généralement intense. C'est pourquoi un arc électrique cause de fortes perturbations électromagnétiques. Les surfaces des parties conductrices reliées par un arc se détériorent fortement, du fait de la température de l'arc notamment. Cela peut aisément être constaté par l'usure des bornes de contact des relais électriques.
[0006] Le fait de connecter via des relais une batterie à un réseau électrique qui est à tension non nulle amène à un risque de formation d’arc électrique au niveau du relais. Plus l’écart de tension est grand, plus le courant de l’arc électrique formé est élevé.
[0007] Dans les véhicules automobiles électriques ou hybrides actuels, considérant un écart de tension pouvant aller de 200V à 800V entre le réseau électrique et la batterie, les relais communément utilisés ne peuvent résister qu’une dizaine de commutations compte tenu de la dégradation produite suite à la formation de l’arc électrique.
[0008] Pour réduire le courant d’appel, au niveau du relais, associé à l’arc électrique qui se produit au moment de la connexion entre la batterie et le réseau électrique, il est classique d’effectuer une précharge du réseau électrique afin que celui-ci soit porté au même niveau de tension que la batterie. Lorsque le niveau de tension de la batterie et du réseau haute tension est identique, au moment de la fermeture du relais, le courant d’appel est nul et, par conséquent, aucun arc électrique ne se forme. Ceci améliore la durabilité des relais.
[0009] Plusieurs solutions pour précharger un réseau haute tension d’un groupe moto- propulseur sont connues.
[0010] Une solution est d’ajouter un circuit spécifique pour précharger le réseau haute tension depuis la batterie haute tension. Ce circuit intègre une résistance et un relais supplémentaire de précharge. La valeur ohmique de la résistance est très élevée afin de fortement limiter le courant d’appel au moment de la fermeture du circuit de précharge. Une fois que le réseau haute tension est préchargé, autrement dit, lorsqu’il est au même niveau de tension que la batterie haute tension, le relais principal peut être fermé sans formation d’arc électrique.
[0011] Une autre solution consiste à précharger le réseau haute tension grâce à une batterie basse tension via un convertisseur de puissance élévateur courant continu/courant continu dit « convertisseur élévateur CC/CC », appelé aussi communément « boost converter direct current/direct current DC/DC » en langue anglaise.
[0012] Classiquement, des capteurs de tension sont associés à la batterie haute tension et au réseau haute tension. Une unité de contrôle électronique contrôlant la batterie haute tension envoie à une unité de contrôle électronique maître le niveau de tension de cette dernière, relevé par le capteur de tension qui lui est associé. En fonction de l’information reçue, l’unité de contrôle maître envoie une consigne de tension de précharge du réseau haute tension à une unité de contrôle électronique contrôlant le convertisseur élévateur CC/CC.
[0013] Le convertisseur élévateur CC/CC utilise l’énergie de la batterie basse tension pour faire monter en tension le réseau haute tension, et notamment ses condensateurs, jusqu’à la consigne de tension reçue par l’unité de contrôle électronique maître. Lorsque le réseau haute tension est préchargé, le relais principal peut être fermé sans formation d’arc électrique
[0014] Cependant, différents paramètres affectent la précision des capteurs de tension de la batterie haute tension et du réseau haute tension tels que leur déviation de production, leur vieillissement, la température à laquelle ils sont exposés, le niveau de tension de la batterie haute tension ainsi que la conception électrique et électronique.
[0015] De ce fait, bien que le capteur de tension de l’unité de contrôle électronique de la batterie et le capteur de tension de l’unité de contrôle électronique du convertisseur élévateur CC/CC estiment la même valeur de tension, il peut au contraire exister un écart important de tension réelle entre la batterie haute tension et le réseau haute tension. Malgré la précharge, un arc électrique peut se former lorsque le relais est fermé et endommager ce dernier.
[0016] L’invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer un procédé simple permettant de connecter une batterie haute tension au réseau haute tension empêchant la formation d’arc électrique, sans qu’il soit nécessaire de prévoir un circuit supplémentaire spécifique.
[0017] Il est donc proposé un procédé de connexion d’une batterie haute tension à un réseau haute tension à partir d’au moins un relais dans un groupe motopropulseur de véhicule électrique ou hybride, comprenant :
[0018] une précharge du réseau haute tension en fonction d’une consigne de précharge préétablie ;
[0019] une connexion entre la batterie haute tension et le réseau haute tension par fermeture du relais ;
[0020] une mesure de l’écart entre la tension de la batterie haute tension et la tension du réseau haute tension lorsque la batterie haute tension et le réseau haute tension sont connectés et que le courant de la batterie haute tension est nul ; et
[0021] un établissement d’une consigne de précharge corrigée en fonction de l’écart mesuré entre la batterie haute tension et le réseau haute tension pour une prochaine connexion.
[0022] Selon un mode de mise en œuvre, un ou plusieurs consommateurs peuvent être connectés au réseau haute tension et consomment l’énergie de la batterie haute tension lorsque la batterie haute tension et le réseau haute tension sont connectés, l’écart de tension entre la batterie haute tension et le réseau haute tension étant mesuré avant que les consommateurs consomment l’énergie de la batterie haute tension.
[0023] Selon un autre mode de mise en œuvre, un ou plusieurs consommateurs peuvent être connectés au réseau haute tension et consomment de l’énergie de la batterie haute tension lorsque la batterie haute tension et le réseau haute tension sont connectés, l’écart de tension entre la batterie haute tension et le réseau haute tension étant mesuré après que les consommateurs aient terminé de consommer de l’énergie de la batterie haute tension, avant de déconnecter la batterie haute tension du réseau haute tension.
[0024] De préférence, les tensions de la batterie haute tension et du réseau haute tension sont mesurées à partir de capteurs de tension, le procédé comprenant en outre une étape de cartographie en température des capteurs de tension, et la consigne de précharge corrigée étant établie en fonction des températures relevées par cartographie.
[0025] Selon un autre mode de mise en œuvre, les tensions de la batterie haute tension et du réseau haute tension sont mesurées à partir de capteurs de tension. Le procédé comprend en outre une étape de cartographie en tension mesurée d’un desdits capteurs de tension, à courant de la batterie haute tension nul, et la consigne de précharge corrigée est établie en fonction des tensions mesurées relevées par cartographie
[0026] Avantageusement, l’étape d’établissement de la consigne de précharge corrigée peut être réalisée à chaque cycle de connexion entre la batterie haute tension au réseau haute tension.
[0027] L’invention se rapporte également à un groupe motopropulseur pour véhicule électrique ou hybride, comprenant une batterie haute tension, un réseau haute tension, au moins un relais pour la connexion de la batterie haute tension au réseau haute tension, et un dispositif de commande configuré pour :
[0028] commander la précharge du réseau haute tension en fonction d’une consigne de précharge préétablie ;
[0029] commander la connexion entre la batterie haute tension et le réseau haute tension par fermeture du relais ;
[0030] commander la mesure de l’écart entre la tension de la batterie haute tension et la tension du réseau haute tension lorsque la batterie haute tension et le réseau haute tension sont connectés et que le courant de la batterie haute tension est nul ; et
[0031] établir une consigne de précharge corrigée en fonction de l’écart mesuré entre les tensions de la batterie haute tension et du réseau haute tension pour une prochaine connexion.
[0032] Selon un mode de réalisation, un ou plusieurs consommateurs d’énergie de la batterie haute tension peuvent être connectés au réseau haute tension, le dispositif de commande étant configuré pour mesurer l’écart de tension entre la batterie haute tension et le réseau haute tension, lorsque la batterie haute tension et le réseau haute tension sont connectés, avant que les consommateurs consomment de l’énergie de la batterie haute tension.
[0033] Selon un autre mode de réalisation, un ou plusieurs consommateurs d’énergie de la batterie haute tension peuvent être connectés au réseau haute tension, le dispositif de commande étant configuré pour mesurer l’écart de tension entre la batterie haute tension et le réseau haute tension, lorsque la batterie haute tension et le réseau haute tension sont connectés, après que les consommateurs aient terminé de consommer de l’énergie de la batterie haute tension, avant de déconnecter la batterie haute tension du réseau haute tension.
[0034] Avantageusement, le groupe motopropulseur peut comprendre un capteur de tension de la batterie haute tension, un capteur de tension du réseau haute tension, et un système de cartographie en température desdits capteurs de tension, le dispositif de commande étant configuré pour effectuer une cartographie en température desdits capteurs de tension et établir la consigne de précharge corrigée en fonction des températures relevées par cartographie.
[0035] Selon un autre mode de réalisation, le groupe motopropulseur comprend un capteur de tension de la batterie haute tension, un capteur de tension du réseau haute tension, et un système de cartographie en tension mesurée d’un desdits capteurs de tension, le dispositif de commande étant configuré pour effectuer une cartographie en tension mesurée dudit capteur de tension et établir la consigne de précharge corrigée en fonction des tensions mesurées relevées par cartographie.
[0036] L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un groupe mo- topropulseur comme décrit précédemment.
[0037] D’autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[0038] [Fig-1] est une représentation schématique du circuit électrique d’un groupe moto- propulseur de véhicule électrique ou hybride selon un mode de réalisation de l’invention.
[0039] Dans ce qui va suivre, l’expression « au moins un » utilisée dans la présente description est équivalente à l’expression « un ou plusieurs ».
[0040] La [Fig.l] illustre schématiquement un circuit électrique 1 d’un groupe moto- propulseur de véhicule électrique ou hybride.
[0041] Dans l’exemple illustré, le véhicule est un véhicule automobile.
[0042] Selon un autre mode de réalisation, on pourra prévoir que le véhicule ne soit pas un véhicule automobile, par exemple un train ou un bateau.
[0043] Le groupe motopropulseur illustré est équipé d’une batterie haute tension 2 et d’un réseau haute tension 3. Des consommateurs haute tension 4 sont connectés au réseau haute tension 3 de sorte qu’ils sont aptes à consommer l’énergie de la batterie haute tension 2 lorsque la batterie haute tension 2 et le réseau haute tension 3 sont connectés.
[0044] Les consommateurs 4 sont, par exemple, des moteurs électriques ou hybrides assurant la motricité du véhicule automobile ou la climatisation de l’habitacle.
[0045] Au moins un relais 5 électromécanique permet, par son ouverture ou sa fermeture de, respectivement, déconnecter ou connecter le réseau haute tension 3 et la batterie haute tension 2.
[0046] De préférence, le groupe motopropulseur comprend également une batterie basse tension 6 et un convertisseur électronique de puissance élévateur de tension Courant Continu - Courant Continu 7, ci-après nommé convertisseur élévateur CC/CC 7.
[0047] Dans l’exemple illustré, tous les éléments du réseau haute tension, incluant les consommateurs 4 et le convertisseur élévateur CC/CC 7, sont connectés en parallèle.
[0048] Le groupe motopropulseur comprend, en outre, un dispositif de commande 8 configuré pour :
[0049] commander la précharge du réseau haute tension 3 en fonction d’une consigne de précharge préétablie ;
[0050] commander la connexion entre la batterie haute tension 2 et le réseau haute tension 3 par fermeture du relais 5 ; [0051] commander la mesure de l’écart entre la tension de la batterie haute tension 2 et la tension du réseau haute tension 3 lorsque la batterie haute tension 2 et le réseau haute tension 3 sont connectés et que le courant de la batterie haute tension 2 est nul ; et
[0052] établir une consigne de précharge corrigée en fonction de l’écart mesuré entre les tensions de la batterie haute tension 2 et du réseau haute tension 3 pour une prochaine connexion entre la batterie haute tension 2 et le réseau haute tension 3.
[0053] Dans l’exemple illustré, le dispositif de commande 8 comporte une première unité de contrôle électronique maître 9, une deuxième unité de contrôle électronique 10 associée à la batterie haute tension 2 et une troisième unité de contrôle électronique 11 associée au convertisseur élévateur CC/CC 7.
[0054] La deuxième unité de contrôle électronique 10 est configurée pour gérer la batterie haute tension 2 et mesurer sa tension. La tension de la batterie haute tension 2 est mesurée à partir d’au moins un capteur de tension (non représenté) de la batterie haute tension.
[0055] La troisième unité de contrôle électronique 11 est configurée pour gérer la conversion de puissance par le convertisseur élévateur CC/CC 7 et mesurer la tension du réseau haute tension 3. La tension du réseau haute tension 3 est mesurée à partir d’un capteur de tension (non représenté) du réseau haute tension.
[0056] Enfin, la première unité de contrôle électronique maître 9 est configurée pour centraliser les informations de mesures de tension de la batterie haute tension 2 et du réseau haute tension 3 reçues depuis les première et deuxième unités de contrôle électronique 10 et 11, piloter le séquencement de la précharge du réseau haute tension 3, l’apprentissage et la correction des mesures de tension, et la commande de l’ouverture et fermeture du relais 5.
[0057] Les première, deuxième et troisième unités de contrôle électronique 9, 10 et 11 communiquent entre elles via, par exemple, un bus de multiplexage (« Controller Area Network » : CAN en langue anglaise) ou multiplexage Ethernet.
[0058] Selon une alternative, on pourra prévoir que la première unité de contrôle électronique maître 9, la deuxième unité de contrôle électronique 10 et la troisième unité de contrôle électronique 11 forment un nombre différent de trois unités de contrôle électronique, voire une seule et même unité de contrôle électronique.
[0059] Lorsque le réseau haute tension 3 est déconnecté de la batterie haute tension 2 et que les consommateurs 4 du réseau haute tension 3 ont besoin d’énergie, une demande de connexion du réseau haute tension 3 est reçue par la première unité de contrôle électronique maître 9 et un cycle de connexion débute.
[0060] Une précharge du réseau haute tension 3 est effectuée en fonction d’une consigne de précharge préétablie afin d’élever la tension du réseau haute tension 3 au même niveau de tension que la batterie haute tension 2. La précharge permet de réduire le courant d’appel au niveau du relais 5 lors de la connexion entre le réseau haute tension 3 et la batterie haute tension 2.
[0061] Dans l’exemple illustré, la précharge est réalisée à l’aide du convertisseur élévateur CC/CC 7 et de la batterie basse tension 6. Le convertisseur élévateur CC/CC 7 utilise l’énergie de la batterie basse tension 6 pour faire monter en tension le réseau haute tension 3 jusqu’à la consigne de précharge préétablie. La consigne de précharge établie peut être calculée à partir d’un cycle de connexion précédent.
[0062] Il est alors possible de réaliser la précharge sans qu’il soit nécessaire d’ajouter un circuit spécifique comportant une résistance et un relais supplémentaire de précharge.
[0063] La connexion entre la batterie haute tension 2 et le réseau haute tension 3 peut ensuite être effectuée par fermeture du relais 5 dont la commande est réalisée par le dispositif de commande 8, et plus particulièrement dans l’exemple illustré, par la première unité de contrôle électronique maître 9.
[0064] Tant que des consommateurs 4 connectés au réseau haute tension 3 demandent de l’énergie, le relais 5 reste fermé.
[0065] Lorsque plus aucun des consommateurs 4 ne demande à consommer de l’énergie, ou pour des raisons de sécurité du réseau haute tension 3, le dispositif de commande 8, et plus particulièrement dans l’exemple illustré, la première unité de contrôle électronique maître 9 ordonne l’ouverture du relais 5 pour la déconnexion du réseau haute tension 3 de la batterie haute tension 2.
[0066] Lorsque tout consommateur ou producteur d’énergie connecté au réseau haute tension 3 est arrêté, le courant de la batterie haute tension 2 devient nul. Tous les éléments connectés au réseau haute tension 3 étant connectés en parallèle, la tension de la batterie haute tension 2 et la tension du réseau haute tension 3 sont physiquement les mêmes.
[0067] Lorsque la batterie haute tension 2 et le réseau haute tension 3 sont connectés et que le courant de la batterie haute tension 2 est nul, l’écart entre la tension de la batterie haute tension 2 et la tension du réseau haute tension 3 est mesuré.
[0068] La deuxième unité de contrôle électronique 10 envoie la mesure de tension de la batterie haute tension relevée par le capteur de tension de la batterie haute tension à la première unité de contrôle électronique maître 9. La troisième unité de contrôle électronique 11 envoie la mesure de tension du réseau haute tension 3 relevée par le capteur de tension du réseau haute tension à la première unité de contrôle électronique maître 9.
[0069] La mesure de l’écart de tension est réalisée par le dispositif de commande 8, et en particulier dans l’exemple illustré, par la première unité de contrôle électronique maître 9. Si, à ce moment, il existe un écart entre la mesure de tension par le capteur de tension de la batterie haute tension 2 et la mesure de tension par le capteur de tension du réseau haute tension 3, cet écart est enregistré par le dispositif de commande 8, en particulier dans cet exemple, la première unité de contrôle électronique maître 9, afin de corriger la consigne de tension de précharge envoyée vers le dispositif de commande 8, dans cet exemple la troisième unité de contrôle électronique 11 du convertisseur élévateur CC/CC 7, pour une prochaine connexion entre le réseau haute tension 3 et la batterie haute tension 2.
[0070] Une consigne de précharge corrigée est alors établie par le dispositif de commande 8, avantageusement par la première unité de contrôle électronique maître 9, en fonction de l’écart mesuré entre la batterie haute tension 2 et le réseau haute tension 3, pour une prochaine connexion.
[0071] L’apprentissage de l’écart de tension et la correction de la consigne de précharge permet de corriger les imprécisions de mesure des capteurs de tension de la batterie haute tension et du réseau haute tension dues à leur déviation de production, leur vieillissement, le niveau de tension de la batterie haute tension 2 ainsi que leur conception électrique et électronique.
[0072] Un fois que l’apprentissage est réalisé, le dispositif de commande 8, en particulier dans cet exemple la première unité de contrôle électronique maître 9, commande l’ouverture du relais 5 pour déconnecter le réseau haute tension 3 de la batterie haute tension 2.
[0073] Lors du cycle de connexion suivant, la consigne de précharge envoyée par la première unité de contrôle électronique maître 9 vers la troisième unité de contrôle électronique 11 associée au convertisseur élévateur CC/CC 7 correspond à la consigne de précharge corrigée en fonction de l’écart de tension mesuré lors du cycle de connexion précédent.
[0074] La correction des imprécisions des capteurs de tension permet de supprimer le courant d’appel au moment de la fermeture du relais 5, de sorte qu’aucun arc électrique ne se forme.
[0075] De préférence, la consigne de tension de précharge corrigée calculée par la première unité de contrôle électronique maître 9 est la somme de la mesure de tension relevée par le capteur de tension de la batterie haute tension 2 et de l’écart des mesures de tension des capteurs de tension de la batterie haute tension et du réseau haute tension à courant nul appris lors d’un cycle de connexion précédent entre la batterie haute tension 2 et le réseau haute tension 3.
[0076] De préférence, l’écart de tension entre la batterie haute tension 2 et le réseau haute tension 3 est mesuré, à courant de la batterie haute tension 2 nul, après que les consommateurs 4 aient terminés de consommer de l’énergie de la batterie haute tension, avant de déconnecter la batterie haute tension du réseau haute tension.
[0077] Ceci permet de ne pas retarder la mise à disposition de l’énergie de la batterie haute tension 2 pour les consommateurs 4 du réseau haute tension 3 dès qu’une demande de connexion entre la batterie haute tension 2 et le réseau haute tension 3 a été faite.
[0078] Dans un autre mode de réalisation, on pourra également prévoir que l’écart de tension entre la batterie haute tension 2 et le réseau haute tension 3 soit mesuré, à courant de la batterie haute tension 2 nul, avant que les consommateurs 4 consomment l’énergie de la batterie haute tension 2.
[0079] Le groupe motopropulseur peut, en outre, comprendre un système de cartographie en température destiné à réaliser une cartographie en température des capteurs de tension de la batterie haute tension 2 et du réseau haute tension 3.
[0080] A cet égard, le dispositif de commande 8 illustré est configuré pour effectuer une cartographie en température des capteurs de tension et établir la consigne de précharge corrigée en fonction des températures ainsi relevées.
[0081] Il est alors possible de corriger les imprécisions des capteurs de tension en fonction de la température à laquelle ils sont exposés.
[0082] Le groupe motopropulseur peut, en outre, comprendre un système de cartographie en tension destiné à réaliser une cartographie en tension mesurée d’un desdits capteurs de tension de la batterie haute tension 2 et du réseau haute tension 3, à courant de la batterie haute tension 2 nul.
[0083] Ce capteur de tension est considéré comme étant un capteur de tension de référence, ici par exemple le capteur de tension de la batterie haute tension.
[0084] Dans ce cas-là, le dispositif de commande 8 illustré est configuré pour effectuer une cartographie en tension mesurée du capteur de tension de la batterie haute tension et établir la consigne de précharge corrigée en fonction des tensions ainsi relevées.
[0085] Il est alors possible de corriger les imprécisions des capteurs de tension en fonction de la tension mesurée du capteur de tension de la batterie haute tension. Cette tension mesurée peut être variée par exemple due à la relaxation de cellules de la batterie haute tension 2.
[0086] Il convient de noter qu’il est possible d’utiliser de façon combinée les cartographies en température et en tension mesurée pour établir la consigne de précharge corrigée.
[0087] L’établissement d’une consigne de précharge corrigée peut être réalisé à chaque cycle de connexion de la batterie haute tension 2 au réseau haute tension 3.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de connexion d’une batterie haute tension (2) à un réseau haute tension (3) à partir d’au moins un relais (5) dans un groupe moto- propulseur de véhicule électrique ou hybride, comprenant : une précharge du réseau haute tension (3) en fonction d’une consigne de précharge préétablie ; une connexion entre la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) par fermeture du relais ; une mesure de l’écart entre la tension de la batterie haute tension (2) et la tension du réseau haute tension (3) lorsque la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) sont connectés et que le courant de la batterie haute tension (2) est nul ; et un établissement d’une consigne de précharge corrigée en fonction de l’écart mesuré entre la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) pour une prochaine connexion.
[Revendication 2] Procédé de connexion selon la revendication 1, dans lequel un ou plusieurs consommateurs (4) connectés au réseau haute tension (3) consomment de l’énergie de la batterie haute tension (2) lorsque la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) sont connectés, l’écart de tension entre la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) étant mesuré après que les consommateurs aient terminé de consommer de l’énergie de la batterie haute tension (2), avant de déconnecter la batterie haute tension (2) du réseau haute tension (3).
[Revendication 3] Procédé de connexion selon la revendication 1, dans lequel un ou plusieurs consommateurs (4) connectés au réseau haute tension consomment l’énergie de la batterie haute tension (2) lorsque la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) sont connectés, l’écart de tension entre la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) étant mesuré avant que les consommateurs (4) consomment l’énergie de la batterie haute tension (2).
[Revendication 4] Procédé de connexion selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les tensions de la batterie haute tension (2) et du réseau haute tension (3) sont respectivement mesurées à partir de capteurs de tension, le procédé comprenant en outre une étape de cartographie en température des capteurs de tension, et la consigne de précharge corrigée étant établie en fonction des températures relevées par cartographie.
[Revendication 5] Procédé de connexion selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les tensions de la batterie haute tension (2) et du réseau haute tension (3) sont mesurées à partir de capteurs de tension, le procédé comprenant en outre une étape de cartographie en tension mesurée d’un desdits capteurs de tension, à courant de la batterie haute tension (2) nul, et la consigne de précharge corrigée étant établie en fonction des tensions mesurées relevées par cartographie.
[Revendication 6] Procédé de connexion selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’étape d’établissement de la consigne de précharge corrigée est réalisée à chaque cycle de connexion entre la batterie haute tension (2) au réseau haute tension (3).
[Revendication 7] Groupe motopropulseur pour véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant une batterie haute tension (2), un réseau haute tension (3), au moins un relais (5) pour la connexion de la batterie haute tension (2) au réseau haute tension (3), et un dispositif de commande (8) configuré pour : commander la précharge du réseau haute tension (3) en fonction d’une consigne de précharge préétablie ; commander la connexion entre la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) par fermeture du relais (5) ; commander la mesure de l’écart entre la tension de la batterie haute tension (2) et la tension du réseau haute tension (3) lorsque la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) sont connectés et que le courant de la batterie haute tension (2) est nul ; et établir une consigne de précharge corrigée en fonction de l’écart mesuré entre les tensions de la batterie haute tension (2) et du réseau haute tension (3) pour une prochaine connexion.
[Revendication 8] Groupe motopropulseur selon la revendication 7, comprenant un ou plusieurs consommateurs (4) d’énergie de la batterie haute tension (2) connectés au réseau haute tension (3), le dispositif de commande (8) étant configuré pour mesurer l’écart de tension entre la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3), lorsque la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) sont connectés, après que les consommateurs (4) aient terminé de consommer de l’énergie de la batterie haute tension (2), avant de déconnecter la batterie haute tension (2) du réseau haute tension (3).
[Revendication 9] Groupe motopropulseur selon la revendication 7, comprenant un ou plusieurs consommateurs (4) d’énergie de la batterie haute tension (2) connectés au réseau haute tension (3), le dispositif de commande (8) étant configuré pour mesurer l’écart de tension entre la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3), lorsque la batterie haute tension (2) et le réseau haute tension (3) sont connectés, avant que les consommateurs (4) consomment de l’énergie de la batterie haute tension (2).
[Revendication 10] Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications 7 à
9, comprenant un capteur de tension de la batterie haute tension (2), un capteur de tension du réseau haute tension (3), et un système de cartographie en température desdits capteurs de tension, le dispositif de commande (8) étant configuré pour effectuer une cartographie en température desdits capteurs de tension et établir la consigne de précharge corrigée en fonction des températures relevées par cartographie.
[Revendication 11] Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications 7 à
10, comprenant un capteur de tension de la batterie haute tension (2), un capteur de tension du réseau haute tension (3), et un système de cartographie en tension mesurée d’un desdits capteurs de tension, le dispositif de commande (8) étant configuré pour effectuer une cartographie en tension mesurée dudit capteur de tension et établir la consigne de précharge corrigée en fonction des tensions mesurées relevées par cartographie.
[Revendication 12] Véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications 7 à 11.
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