FR2934419A1

FR2934419A1 - Autonomous power supply device for operating parameter measuring unit of e.g. fuel cell in motor vehicle, has generator comprising elementary cells connected in series, and measuring unit supplied with power by generator

Info

Publication number: FR2934419A1
Application number: FR0855160A
Authority: FR
Inventors: Francis Roy; Jean Claude Dolhagaray; Alain Giraud; Francis Joffre
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2010-01-29
Anticipated expiration: 2028-07-28
Also published as: FR2934419B1

Abstract

The device has a generator e.g. fuel cell (P), comprising elementary cells connected in series. A measuring unit (7) measures or changes an operating parameter of the generator. The measuring unit is supplied with power by the generator. Each cell has an output terminal for measuring voltage supplied by the cell. A processing module deduces the voltage individually delivered by each cell from the voltage delivered by a pair of contiguous cells.

Description

Dispositif d'alimentation autonome d'une unité de mesure d'un paramètre de fonctionnement d'un générateur La présente invention concerne un dispositif permettant d'alimenter une unité de mesure de manière autonome, ladite unité permettant de mesurer un paramètre de fonctionnement d'un générateur. The present invention relates to a device for feeding a unit of measurement autonomously, said unit for measuring a parameter of operation of a generator. a generator.

L'invention est applicable à tous les domaines dans lesquels sont utilisés des générateurs électriques comportant plusieurs cellules élémentaires, comme par exemple le domaine des piles à combustible, des électrolyseurs, des batteries, des condensateurs ou encore des surcapacités. The invention is applicable to all fields in which electrical generators comprising several elementary cells are used, such as, for example, the field of fuel cells, electrolysers, batteries, capacitors or overcapacities.

Certains générateurs électriques, comme par exemple les piles à combustible embarquées dans les véhicules automobiles, comportent une pluralité de cellules élémentaires. Des systèmes électroniques de diagnostic permettent de mesurer la tension aux bornes de ces cellules élémentaires. Some electric generators, such as on-board fuel cells in motor vehicles, have a plurality of elementary cells. Electronic diagnostic systems make it possible to measure the voltage at the terminals of these elementary cells.

Ces systèmes de diagnostic doivent eux-même être alimentés en courant électrique, ceci dans un contexte environnemental sévère, notamment un contexte embarqué. De plus, les exigences réglementaires et sécuritaires dans le domaine de l'automobile imposent une isolation galvanique de la pile jusqu'à 1500V. Il s'agit là de l'un des problèmes techniques que la présente invention se propose de résoudre. Certains systèmes de diagnostic embarqués actuels utilisent une source d'alimentation électrique externe comme une batterie 12V et un convertisseur DC/DC. En général, l'isolation galvanique est maîtrisée, même au-delà de 1500°V. La tension délivrée par une source externe permet d'alimenter un système de diagnostic, assurant au moins la lecture et la numérisation des tensions aux bornes des cellules ainsi que la gestion d'une liaison numérique pour communiquer ces informations vers l'extérieur. Cette solution est satisfaisante lorsque le générateur ne comporte que quelques cellules. Mais elle ne l'est plus lorsque le nombre de cellules devient important. En effet, il faut alors ramener les tensions aux bornes des différentes cellules à des niveaux compatibles avec le système de mesure, ceci grâce à des ponts de résistances. Il faut également gérer de nombreux multiplexeurs électromécaniques, avec toutes les difficultés inhérentes à l'acheminement d'un grand nombre d'informations : nombreux potentiels dans le routage, diaphonie, précision, commutations. Il s'agit là encore de l'un des problèmes techniques que la présente invention se propose de résoudre. D'autres systèmes de diagnostic embarqués actuels utilisent une source d'alimentation électrique externe et plusieurs convertisseurs DC/DC, afin de fournir plusieurs sources d'alimentation pour plusieurs systèmes de diagnostic autonomes fonctionnant en parallèle. Cette solution permet de 1 o regrouper les cellules en paquets, chaque paquet étant associé à un convertisseur et au système de diagnostic qu'il alimente. Elle résout également le problème d'isolation galvanique jusqu'à 1500V, même dans le cas d'un grand nombre de cellules. Mais cette solution est pénalisante par son encombrement, notamment dans les domaines embarqués tels que celui 15 de l'automobile.. Il s'agit là encore de l'un des problèmes techniques que la présente invention se propose de résoudre. Cette solution est également pénalisante par le manque de précision et de fiabilité des mesures, qui est essentiellement dû à la complexité des traitements de données. Dans le domaine de l'automobile, la précision sur la mesure des tensions est de 20 l'ordre de 10°mV, ce niveau de précision devant être respecté dans toutes les situations. La précision des mesures ne doit notamment pas être affectée par les fluctuations des tensions d'alimentation. Il s'agit là encore de l'un des problèmes techniques que la présente invention se propose de résoudre. These diagnostic systems must themselves be powered by electricity, this in a severe environmental context, including an embedded context. In addition, regulatory and safety requirements in the automotive field require galvanic isolation of the battery up to 1500V. This is one of the technical problems that the present invention proposes to solve. Some current on-board diagnostic systems use an external power source such as a 12V battery and a DC / DC converter. In general, the galvanic isolation is controlled even beyond 1500 ° V. The voltage delivered by an external source is used to power a diagnostic system, ensuring at least the reading and digitization of the voltages at the terminals of the cells as well as the management of a digital link to communicate this information to the outside. This solution is satisfactory when the generator has only a few cells. But it is no longer when the number of cells becomes important. In fact, it is then necessary to reduce the voltages across the different cells to levels compatible with the measurement system, this thanks to bridges of resistances. It is also necessary to manage many electromechanical multiplexers, with all the difficulties inherent to the routing of a great deal of information: numerous potentials in the routing, crosstalk, precision, commutations. This is again one of the technical problems that the present invention proposes to solve. Other current on-board diagnostics utilize an external power source and multiple DC / DC converters to provide multiple power sources for multiple independent diagnostic systems operating in parallel. This solution makes it possible to group the cells into packets, each packet being associated with a converter and the diagnostic system that it supplies. It also solves the problem of galvanic isolation up to 1500V, even in the case of a large number of cells. But this solution is penalizing by its size, especially in embedded areas such as that of the automobile .. This is again one of the technical problems that the present invention proposes to solve. This solution is also penalizing by the lack of precision and reliability of the measurements, which is mainly due to the complexity of the data processing. In the automobile field, the accuracy of the measurement of the voltages is of the order of 10 ° mV, this level of precision having to be respected in all situations. In particular, the accuracy of the measurements must not be affected by fluctuations in supply voltages. This is again one of the technical problems that the present invention proposes to solve.

25 Le brevet français numéro FR 2 866 475 B1 divulgue un système permettant de réguler le niveau d'eau dans les cellules élémentaires d'une pile à combustible, à partir des tensions mesurées aux bornes desdites cellules. Ce brevet décrit un exemple de réalisation, dans lequel un dispositif 30 permet de mesurer les tensions aux bornes des cellules. Il s'agit de l'unité de commande électronique référencée 8 dans les figures annexées audit brevet. Mais le mode d'alimentation de cette unité de commande n'est pas divulgué dans le brevet. La demande internationale numéro WO 2008/017946 A2 divulgue 35 également un système permettant de réguler le niveau d'eau dans les cellules élémentaires d'une pile à combustible, à partir des tensions mesurées aux bornes desdites cellules. Cette demande décrit un exemple de réalisation, dans lequel un dispositif permet de mesurer les tensions aux bornes des cellules. Il s'agit de l'unité de commande référencée 20 dans les figures annexées à la demande. Mais le mode d'alimentation de cette unité de commande n'est pas divulgué dans la demande. French patent number FR 2 866 475 B1 discloses a system for regulating the water level in the elementary cells of a fuel cell, from the voltages measured at the terminals of said cells. This patent describes an exemplary embodiment, in which a device 30 makes it possible to measure the voltages at the terminals of the cells. This is the electronic control unit referenced 8 in the figures appended to said patent. But the power mode of this control unit is not disclosed in the patent. International application number WO 2008/017946 A2 also discloses a system for regulating the water level in the elementary cells of a fuel cell, from the measured voltages across said cells. This application describes an exemplary embodiment, in which a device makes it possible to measure the voltages at the terminals of the cells. This is the control unit referenced in the figures appended to the application. But the power mode of this control unit is not disclosed in the application.

L'invention a notamment pour but de pallier les inconvénients précités, en permettant notamment l'alimentation d'un système de diagnostic directement par le générateur qu'il contrôle. Disposer d'une source d'alimentation autonome prise directement sur le générateur permet de concevoir un système de diagnostic dans l'environnement immédiat du générateur, ainsi que de s'affranchir de toute source d'alimentation externe et des fortes contraintes d'isolation qui en découlent. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif permettant d'alimenter une unité de mesure, l'unité permettant de mesurer un paramètre de fonctionnement d'un générateur et l'unité de mesure étant alimentée par ledit générateur. Avantageusement, si le générateur comporte une pluralité de cellules élémentaires connectées en série, l'unité de mesure peut être connectée à une première cellule élémentaire fournissant un référentiel de tension et à une deuxième cellule élémentaire fournissant une tension d'alimentation. L'unité de mesure peut alors être connectée à une troisième cellule élémentaire fournissant la tension à mesurer, cette troisième cellule pouvant par exemple être une des cellules situées entre la première et la deuxième cellule. Par exemple, l'unité de mesure peut mesurer la tension délivrée par une paire de cellules élémentaires contiguës. Dans un mode de réalisation, le dispositif peut comporter un circuit imprimé sur lequel est implantée l'unité de mesure. Si chaque cellule élémentaire du générateur comporte au moins un plot de sortie pour mesurer la tension fournie par ladite cellule, le circuit imprimé peut comporter trois connecteurs, chacun des trois connecteurs pouvant être relié par un fil conducteur à un plot de sortie d'une des trois cellules, chacun des trois connecteurs pouvant être relié à l'unité de mesure par une piste conductrice routée sur le circuit imprimé. The invention aims in particular to overcome the aforementioned drawbacks, in particular by enabling the supply of a diagnostic system directly by the generator that it controls. Having a stand-alone power supply directly on the generator makes it possible to design a diagnostic system in the immediate environment of the generator, as well as to get rid of any external power source and the strong isolation constraints that resulting. To this end, the invention relates to a device for feeding a unit of measurement, the unit for measuring an operating parameter of a generator and the measurement unit being powered by said generator. Advantageously, if the generator comprises a plurality of elementary cells connected in series, the measurement unit can be connected to a first elementary cell providing a voltage reference and to a second elementary cell supplying a supply voltage. The measurement unit can then be connected to a third elementary cell providing the voltage to be measured, this third cell may for example be one of the cells located between the first and the second cell. For example, the measurement unit can measure the voltage delivered by a pair of adjacent elementary cells. In one embodiment, the device may comprise a printed circuit on which the measurement unit is located. If each elementary cell of the generator comprises at least one output pad for measuring the voltage supplied by said cell, the printed circuit may comprise three connectors, each of the three connectors being connectable by a conductive wire to an output pad of one of the three cells, each of the three connectors can be connected to the measurement unit by a conductive track routed on the printed circuit.

L'invention a également pour objet un dispositif permettant d'alimenter une pluralité d'unités de mesure, chaque unité permettant de mesurer un paramètre de fonctionnement du générateur, chaque unité de mesure étant connectée au générateur conformément à ce qui précède. Par exemple, s'il manque des cellules pour alimenter une unité de mesure, alors ladite unité de mesure est fournie en tension d'alimentation par une alimentation locale. Avantageusement, le dispositif peut comporter un module de 1 o traitement permettant de déduire la tension délivrée individuellement par chaque cellule élémentaire du générateur, à partir des tensions délivrées par les paires de cellules élémentaires contiguës mesurées par les unités de mesure. Le circuit imprimé peut être assemblé directement sur le 15 générateur, de manière à minimiser la longueur des fils conducteurs. Le générateur peut être une pile à combustible, par exemple une pile utilisable pour alimenter la chaîne de traction d'un véhicule automobile. The invention also relates to a device for supplying a plurality of measurement units, each unit for measuring an operating parameter of the generator, each measurement unit being connected to the generator in accordance with the foregoing. For example, if cells are missing to power a unit of measurement, then said unit of measurement is supplied as a supply voltage by a local power supply. Advantageously, the device may comprise a processing module 1 to deduce the voltage delivered individually by each elementary cell of the generator, from the voltages delivered by the pairs of contiguous elementary cells measured by the measurement units. The printed circuit can be assembled directly on the generator, so as to minimize the length of the conductive wires. The generator may be a fuel cell, for example a battery that can be used to power the power train of a motor vehicle.

20 L'invention a encore pour principaux avantages qu'elle permet de bénéficier d'un rendement optimum par prélèvement à la source de l'alimentation nécessaire, sans passer par un stockage tampon de l'énergie et par des étages électroniques de conversion. En minimisant le nombre de composants impliqués dans la mesure, l'invention permet également de 25 garantir une excellente sûreté de fonctionnement. The main advantages of the invention are that it makes it possible to benefit from an optimum yield by sampling at the source of the necessary power supply, without going through a buffer storage of the energy and by electronic conversion stages. By minimizing the number of components involved in the measurement, the invention also makes it possible to guarantee excellent operational safety.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui 30 représentent : - la figure 1, par un synoptique, une illustration de l'un des principes de fonctionnement de l'invention, à partir d'un exemple de réalisation permettant de contrôler une pile à combustible utilisable dans un véhicule automobile ; - la figure 2, par un synoptique, une illustration d'un exemple d'agencement des plots de sortie des cellules d'une pile à combustible ; - les figures 3a et 3b, par deux synoptiques, une illustration d'un 5 exemple de branchement aux cellules d'une pile à combustible selon l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will become apparent with the aid of the following description made with reference to appended drawings which represent: FIG. 1, by a block diagram, an illustration of one of the operating principles of FIG. the invention, from an embodiment for controlling a fuel cell for use in a motor vehicle; FIG. 2, by a block diagram, an illustration of an example of arrangement of the output pads of the cells of a fuel cell; FIGS. 3a and 3b, by two block diagrams, an illustration of an example of connection to the cells of a fuel cell according to the invention.

La figure 1 illustre par un synoptique l'un des principes de 1 o fonctionnement de l'invention, à partir d'un exemple de réalisation permettant de contrôler une pile à combustible référencée P, la pile P étant utilisable dans un véhicule automobile. La pile P comporte N cellules élémentaires identiques connectées en série les unes aux autres. Sur la figure 1, les N cellules élémentaires sont référencées (Cm)1<m<N dans l'ordre d'empilement. 15 Chaque cellule comprend une plaque bipolaire et un assemblage membrane-électrodes. Dans un souci de simplification, la figure 1 illustre par exemple le cas où la pile P comporte N=10 cellules élémentaires connectées en série les unes aux autres. Mais dans la pratique, la pile P utilisée dans un véhicule automobile comporte plusieurs dizaines de cellules élémentaires, comme 20 illustré par les figures 3a et 3b. Chaque cellule dispose de plots de sortie, non représentés sur la figure 1, grâce auxquels il est possible de mesurer la tension délivrée par la cellule. La pile P délivre une tension V2 par rapport à un référentiel V7, V7 étant le référentiel de tension fixe de la pile P. La tension V2 est la somme des tensions délivrées par chaque cellule 25 élémentaire. Avantageusement, le présent exemple de réalisation peut être implémenté sur un circuit imprimé, de manière à former une carte électronique. La carte de diagnostic peut alors accéder aux plots de sortie des cellules par l'intermédiaire de limandes souples, non représentées sur la 30 figure 1. Du même coup, la carte de diagnostic a alors potentiellement à sa disposition une pluralité de sources de courant, plus exactement une source en regard de chaque plaque bipolaire. Et la carte de diagnostic peut utiliser ces sources pour alimenter des systèmes électroniques, ceci dès l'instant que les courants d'alimentation qu'elle dérive ne remettent pas en cause la 35 fonction même de la pile P, qui est dans le présent exemple de servir de générateur électrique à une chaîne de traction. Or, la pile P débite en mode nominal plusieurs dizaines d'ampères pour la chaîne de traction, alors qu'un système électronique embarqué n'utilise que quelques dizaines de milliampères. Notamment, le courant nécessaire à une mesure de tension ne pénalise pas le rendement de la pile P. C'est pourquoi l'invention propose d'utiliser la tension délivrée par une ou plusieurs cellules contiguës pour alimenter une unité de mesure (UM) référencée 7 sur la figure 1. Mais cela n'est pas sans poser des difficultés, le nombre de cellules servant à l'alimentation de l'unité de mesure 7 devant être suffisant pour garantir le niveau de tension nécessaire pour alimenter l'ensemble des composants électroniques de l'unité de mesure 7. Par exemple, l'unité de mesure 7 peut être alimentée par une alimentation flottante V3 par rapport à un référentiel flottant V5. Le référentiel flottant V5 peut être formé en connectant l'unité de mesure 7 à l'une quelconque des cellules élémentaires. Par exemple, le référentiel flottant V5 peut être formé en connectant l'unité de mesure 7 à une cellule Ci où 1 <_i<_N. L'alimentation flottante V3 par rapport au référentiel flottant V5 peut être formée en connectant l'unité de mesure 7 à une cellule Ck où 1 <_k<_N, de sorte que la tension V3 est délivrée par k-i cellules élémentaires connectées les unes aux autres. Le nombre k-i est déterminé par la tension minimale nécessaire à la mise en état de fonctionnement de l'unité de mesure 7. Les k-i cellules de la cellule Ci à la cellule Ck sont les cellules d'alimentation. Par exemple, en connectant l'unité de mesure 7 à une cellule élémentaire Cj, où j est compris entre i et k, l'unité de mesure 7 peut lire une tension V4 par rapport au référentiel flottant V5. Dans le présent exemple, la tension V4 est alors délivrée par j-i cellules élémentaires connectées les unes aux autres. La tension V4 correspond en fait au différentiel de tension entre le référentiel flottant V5 et la cellule Cj. Les j-i cellules allant de la cellule Ci à la cellule Cj sont les cellules mesurées. Une cellule élémentaire peut donc jouer trois rôles : le rôle de référentiel flottant V5, le rôle d'alimentation flottante V3 par rapport au référentiel flottant V5 ou encore le rôle de source de tension V4 à mesurer. Un principe de l'invention est d'exploiter le triple rôle potentiel d'une cellule, pour rendre totalement autonome la lecture et au moins une conversion de la tension V4. Il faut entendre par totalement autonome le fait que tout s'exécute sans autre apport de courant que celui fourni par l'alimentation flottante V3, c'est-à-dire sans avoir recours à des sources externes à la pile P. La mesure de la tension V4 délivrée par les cellules Ci à Cj peut par exemple s'effectuer en trois étapes. Une première étape peut permettre d'établir un lien L3 d'alimentation, un lien L4 de mesure et un lien L5 de référence, les liens L3, L4 et L5 connectant l'unité de mesure 7 aux trois cellules Ck, Cj et Ci respectivement. Une deuxième étape peut permettre de lire et de traiter la tension V4 mesurée. Une troisième étape peut permettre de rompre les liens L3, L4 et L5 afin de déconnecter l'unité de mesure 7 des 1 o cellules Ck, Cj et Ci. Ce principe de fonctionnement en trois étapes peut permettre de mesurer la tension délivrée par n'importe quel autre groupe de cellules. Par exemple, une tension V'4 délivrée par j'-i' cellules allant d'une cellule Ci' à une cellule Cj', où i'#i et j'#j, peut être mesurée en établissant d'abord les liens L3, L4 et L5 afin de connecter une unité de mesure 7' à une 15 cellule Ck', où k'#k, ainsi qu'aux cellules Cj' et Ci' respectivement. Puis, une deuxième étape peut permettre de lire et de traiter la tension V'4. Une troisième étape peut enfin permettre de rompre les liens L3, L4 et L5 afin de déconnecter l'unité de mesure 7' des cellules Ck', Cj' et Ci'. Ainsi, le même principe de fonctionnement peut se répéter à l'ensemble des cellules de la 20 pile P, pour un nombre quelconque de cellules mesurées et pour un nombre quelconque de cellules d'alimentation. L'implantation sur une pile dépendra donc non seulement du nombre de cellules élémentaires formant la pile P, mais également des paramètres à mesurer et des exigences que cela représente en termes d'alimentation, d'agencement des différents 25 composants et plus globalement de la fiabilité du système de mesures à développer. FIG. 1 illustrates by a block diagram one of the operating principles of the invention, based on an exemplary embodiment making it possible to control a fuel cell referenced P, the battery P being usable in a motor vehicle. The stack P has N identical elementary cells connected in series with each other. In FIG. 1, the N elementary cells are referenced (Cm) 1 <m <N in the stacking order. Each cell comprises a bipolar plate and a membrane-electrode assembly. For the sake of simplification, FIG. 1 illustrates, for example, the case where the stack P has N = 10 elementary cells connected in series with each other. In practice, however, the battery P used in a motor vehicle comprises several tens of elementary cells, as illustrated by FIGS. 3a and 3b. Each cell has output pads, not shown in Figure 1, by which it is possible to measure the voltage delivered by the cell. The battery P delivers a voltage V2 with respect to a reference frame V7, V7 being the fixed voltage reference frame of the battery P. The voltage V2 is the sum of the voltages delivered by each elementary cell. Advantageously, the present exemplary embodiment can be implemented on a printed circuit, so as to form an electronic card. The diagnostic board can then access the output pads of the cells via flexible strips, not shown in FIG. 1. At the same time, the diagnostic board then potentially has at its disposal a plurality of current sources, more exactly, a source facing each bipolar plate. And the diagnostic board can use these sources to power electronic systems, as long as the feed currents it derives do not question the very function of the battery P, which is in the present example to serve as an electric generator for a power train. However, the battery P delivers in nominal mode several tens of amperes for the traction chain, while an on-board electronic system uses only a few tens of milliamperes. In particular, the current required for a voltage measurement does not penalize the efficiency of the battery P. This is why the invention proposes to use the voltage delivered by one or more contiguous cells to supply a referenced unit of measurement (UM). 7 in Figure 1. But this is not without difficulties, the number of cells used to supply the measurement unit 7 to be sufficient to ensure the level of voltage required to power all components 7. For example, the measurement unit 7 may be powered by a floating power supply V3 with respect to a floating reference frame V5. The floating reference frame V5 can be formed by connecting the measurement unit 7 to any one of the elementary cells. For example, the floating reference frame V5 can be formed by connecting the measurement unit 7 to a cell Ci where 1 <_i <_N. The floating supply V3 with respect to the floating reference frame V5 can be formed by connecting the measurement unit 7 to a cell Ck where 1 <_k <_N, so that the voltage V3 is delivered by ki elementary cells connected to each other . The number k-1 is determined by the minimum voltage necessary to put the measurement unit into operation. The k-1 cells of the cell C 1 to the cell C k are the supply cells. For example, by connecting the measurement unit 7 to an elementary cell Cj, where j is between i and k, the measurement unit 7 can read a voltage V4 with respect to the floating reference frame V5. In the present example, the voltage V4 is then delivered by j-i elementary cells connected to each other. The voltage V4 corresponds in fact to the voltage differential between the floating reference frame V5 and the cell Cj. The cells ranging from cell C1 to cell Cj are the cells measured. An elementary cell can therefore play three roles: the floating reference role V5, the floating supply role V3 with respect to the floating reference frame V5 or the role of voltage source V4 to be measured. A principle of the invention is to exploit the potential triple role of a cell, to make completely autonomous reading and at least a conversion of the voltage V4. It must be understood by completely autonomous that everything runs without any input of current than that provided by the floating supply V3, that is to say without having recourse to sources external to the battery P. The measurement of the voltage V4 delivered by the cells Ci to Cj can for example be carried out in three steps. A first step may make it possible to establish a supply link L3, a measurement link L4 and a reference link L5, the links L3, L4 and L5 connecting the measurement unit 7 to the three cells Ck, Cj and Ci respectively . A second step can be used to read and process the measured voltage V4. A third step can be used to break the links L3, L4 and L5 in order to disconnect the measurement unit 7 from the cells Ck, Cj and Ci. This three-stage operating principle can be used to measure the voltage delivered by n. any other group of cells. For example, a voltage V'4 delivered by cells ranging from a cell Ci 'to a cell Cj', where i '# i and j' # j, can be measured by first establishing the links L3, L4 and L5 to connect a measurement unit 7 'to a cell Ck', where k '# k, as well as to the cells Cj' and Ci 'respectively. Then, a second step can be used to read and process the voltage V'4. A third step may finally be used to break the links L3, L4 and L5 in order to disconnect the measurement unit 7 'from the cells Ck', Cj 'and Ci'. Thus, the same operating principle can be repeated for all the cells of the P cell, for any number of cells measured and for any number of feeder cells. The implantation on a stack will thus depend not only on the number of elementary cells forming the stack P, but also on the parameters to be measured and the requirements that this represents in terms of power supply, arrangement of the various components and, more generally, of the reliability of the measurement system to be developed.

La figure 2 illustre par un synoptique un exemple d'agencement 30 des plots de sortie des cellules, à partir du même exemple de réalisation que la figure 1. Dans cet exemple de réalisation, il est possible de mesurer individuellement la tension délivrée par chacune des cellules de la pile P et d'établir un diagnostic d'état de la cellule en comparant la tension mesurée à des seuils de tension. Avantageusement implémenté sous la forme d'une 35 carte électronique, ladite carte doit en outre s'insérer dans un contexte automobile où les exigences en termes de robustesse conditionnent le dimensionnement et l'implantation des divers composants utilisés. Ainsi, chaque cellule ne dispose que de deux plots de sortie P1 et P2, P'1 et P'2, P"1 et P"2 et ainsi de suite. Chaque plot de sortie constitue un point de mesure potentiel, qu'il faut ramener sur la carte de diagnostic. Or, il n'existe pas de connecteur standard permettant de relier P1 et P'1, P'1 et P"1, P2 et P'2, P'2 et P"2 et ainsi de suite. Par conséquent, pour mesurer la tension individuelle d'une cellule, il faut procéder à une lecture croisée de P1 et P'2, de P'1 et P"2 et ainsi de suite. Cela peut conduire à disposer des faisceaux 1 o ramenant de préférence l'ensemble de ces points de mesure d'un seul et même côté de la carte de diagnostic. Dans le cas où la compacité de la pile P ne permettrait pas un accès individuel à chacune des cellules élémentaires, la pile P peut avantageusement être considérée comme deux demi-piles entrelacées, deux 15 plots contigus appartenant alors à deux piles virtuelles distinctes. Cela permet non seulement de limiter les croisements et les accumulations de fils ramenant les points de mesure sur la carte de diagnostic, mais aussi d'éviter un routage trop complexe du circuit imprimé formant la carte. Dans ce cas, la carte de diagnostic peut comporter une pluralité d'unités de mesure 20 identiques à l'unité 7, chaque unité de mesure ne procédant qu'à la lecture d'une paire de cellules contiguës. La détermination de la tension individuelle peut alors être reportée sur des modules de traitement de niveau supérieur. FIG. 2 illustrates, by a block diagram, an exemplary arrangement of the cell output pads, from the same embodiment as FIG. 1. In this exemplary embodiment, it is possible to measure individually the voltage delivered by each of the cells. cells of the P cell and establish a cell status diagnosis by comparing the measured voltage to voltage thresholds. Advantageously implemented in the form of an electronic card, said card must also be inserted in an automotive context where the requirements in terms of robustness condition the sizing and the implementation of the various components used. Thus, each cell has only two output pads P1 and P2, P'1 and P'2, P "1 and P" 2 and so on. Each output pin constitutes a potential measurement point, which must be brought back to the diagnostic card. However, there is no standard connector for connecting P1 and P'1, P'1 and P "1, P2 and P'2, P'2 and P" 2 and so on. Therefore, to measure the individual voltage of a cell, it is necessary to read P1 and P'2, P'1 and P "2 and so on together, which may lead to having the beams 1 o reducing preferably, all of these measurement points on one and the same side of the diagnostic card In the case where the compactness of the battery P does not allow individual access to each of the individual cells, the battery P can advantageously two contiguous blocks then belonging to two separate virtual cells, which not only makes it possible to limit crossings and accumulations of wires reducing the measurement points on the diagnostic card, but also to avoid In this case, the diagnostic card may comprise a plurality of measurement units 20 identical to the unit 7, each unit of measurement reading only. a pair of contiguous cells. The determination of the individual voltage can then be carried over to higher level processing modules.

25 Les figures 3a et 3b illustrent par deux synoptiques un exemple de branchement à des cellules selon l'invention, toujours à partir de l'exemple de réalisation permettant de contrôler la pile P. La figure 3a illustre le branchement aux cellules basses de la pile P, qui sont les cellules les plus proches du référentiel de tension V7 de la pile. La figure 3b illustre le 30 branchement aux cellules hautes de la pile P, qui sont les cellules les plus éloignées du référentiel de tension V7 de la pile. Des unités de mesure (UM) identiques, référencées 1 à 22, sont connectées aux cellules élémentaires d'une première partie de la pile. Des unités de mesure (UM) identiques, référencées 1' à 21', sont connectées aux cellules élémentaires d'une 35 deuxième partie de la pile. Dans l'exemple des figures 3a et 3b, chaque unité de mesure peut être connectée à un lien de référence L5 par le bas, à un lien d'alimentation L3 par le haut et à un lien de mesure L4 latéralement. Dans le présent exemple, chaque unité de mesure peut prendre en compte deux cellules consécutives, ce qui correspond à i°=9+2 pour l'unité de mesure 7 et à j'°=9'+2 pour l'unité de mesure 7'. Chaque unité de mesure est alimentée par une source formée par k-i°=°20 cellules, k-i étant le nombre de cellules nécessaires à l'alimentation des unités de mesure du type utilisé. La tension d'alimentation ainsi délivrée, comprise en mode de fonctionnement de la pile P entre 0,3V*20 (6V) et 1,1 V*20 (22V), permet le fonctionnement permanent 1 o de l'unité de mesure. A partir des plots des cellules élémentaires de la pile P, les liens L3, L4 et L5 peuvent par exemple être formés par des faisceaux de fils, qui relient les plots à des connecteurs répartis de manière régulière sur la carte de diagnostic en regard de l'axe de la pile P. Par exemple, l'implantation de 15 la carte de diagnostic directement contre la pile P peut permettre d'utiliser des faisceaux très courts. Puis, à partir des connecteurs et pour chacune des différentes parties constituant la pile, les liens L3, L4 et L5 peuvent être réalisés sous la forme de pistes conductrices routées sur les différentes couches du circuit imprimé supportant la carte. Cela ne veut pas dire que 20 toutes les unités de mesure 1 à 22 et 1' à 21' sont actives simultanément, mais simplement que les trois données V3, V4 et V5 dont elles ont besoin sont en permanence présentes sur leurs entrées respectives. Il appartient au module de traitement de niveau supérieur d'activer simultanément ou séquentiellement les unités de mesure en fonction de sa capacité de 25 traitement, en particulier pour reconstituer la tension individuelle de chaque cellule élémentaire de la pile P. Par exemple, le milieu de la carte de diagnostic peut être dédié au module de traitement, qui peut être alimenté par la batterie 12V du véhicule. Un réseau de type CAN ( Controller Area Network ) peut assurer l'envoi des données numérisées vers l'extérieur, 30 pour exploitation par des systèmes de supervision par exemple. Il convient de remarquer que les dernières unités de mesure 18 à 22 et 18' à 21' ne sont pas alimentées par k-i cellules selon l'invention, puisque pour ces unités de mesure, il manque des cellules pour pouvoir former une source d'alimentation à k-i cellules. Dans le présent exemple de 35 réalisation, une alimentation locale 6V peut remplacer les cellules manquantes. Elle est connectée aux dernières cellules 18 à 22 et 18' à 21'. Cependant, il existe bien d'autres stratégies pour alimenter les dernières cellules sans déroger aux principes de l'invention. FIGS. 3a and 3b illustrate, by two block diagrams, an example of connection to cells according to the invention, again from the exemplary embodiment making it possible to control the battery P. FIG. 3a illustrates the connection to the low cells of the battery P, which are the cells closest to the voltage reference frame V7 of the stack. Figure 3b illustrates the connection to the high cells of the stack P, which are the cells furthest away from the voltage reference frame V7 of the stack. Identical units of measurement (UM), referenced 1 to 22, are connected to the elementary cells of a first part of the stack. Identical units of measurement (UM), referenced 1 'to 21', are connected to the elementary cells of a second part of the stack. In the example of FIGS. 3a and 3b, each measuring unit can be connected to a reference link L5 from below, to a supply link L3 from above and to a measurement link L4 laterally. In the present example, each unit of measurement can take into account two consecutive cells, which corresponds to i ° = 9 + 2 for the measurement unit 7 and to j '° = 9' + 2 for the unit of measurement 7 '. Each measurement unit is powered by a source formed by k-i ° = ° 20 cells, k-i being the number of cells required to supply the measurement units of the type used. The supply voltage thus delivered, included in the operating mode of the battery P between 0.3V * 20 (6V) and 1.1V * 20 (22V), allows the permanent operation 1 o of the measurement unit. From the pads of the elementary cells of the stack P, the links L3, L4 and L5 may for example be formed by bundles of wires, which connect the pads to connectors regularly distributed on the diagnostic card facing the For example, the implantation of the diagnostic card directly against the battery P may allow the use of very short beams. Then, from the connectors and for each of the different parts constituting the stack, the links L3, L4 and L5 can be made in the form of conductive tracks routed on the various layers of the printed circuit supporting the card. This is not to say that all the measurement units 1 to 22 and 1 'to 21' are active simultaneously, but simply that the three data V3, V4 and V5 which they need are permanently present on their respective inputs. It is up to the higher level processing module to simultaneously or sequentially activate the measurement units according to its processing capacity, in particular to reconstruct the individual voltage of each elementary cell of the P cell. the diagnostic board can be dedicated to the processing module, which can be powered by the 12V battery of the vehicle. A CAN (Controller Area Network) type network can ensure the sending of digitized data to the outside, for operation by supervisory systems for example. It should be noted that the last units of measurement 18 to 22 and 18 'to 21' are not powered by ki cells according to the invention, since for these units of measurement, it lacks cells to be able to form a power source at ki cells. In the present exemplary embodiment, a 6V local power supply can replace the missing cells. It is connected to the last cells 18 to 22 and 18 'to 21'. However, there are many other strategies for supplying the last cells without departing from the principles of the invention.

Il faut comprendre que l'alimentation directe par la pile des unités de mesure permet non seulement de garantir l'isolation galvanique, mais également de supprimer les convertisseurs DC/DC et ainsi de limiter considérablement l'encombrement. Par ailleurs, en restreignant l'usage des 1 o faisceaux de fils à l'établissement de liens entre les plots et les connecteurs de la carte et en privilégiant le routage des liens sur le circuit imprimé, la présente invention permet non seulement de limiter encore l'encombrement, mais elle permet également une autonomie totale des unités de mesure et la suppression des multiplexeurs électromécaniques. La robustesse globale de 15 la carte de diagnostic est fortement améliorée, surtout lorsque la fréquence de lecture par le superviseur de la tension aux bornes des cellules est importante. It should be understood that the direct supply by the battery of the measurement units not only makes it possible to guarantee the galvanic isolation, but also to suppress the DC / DC converters and thus to considerably limit the bulk. Moreover, by restricting the use of the 1 o bundles of wires to the establishment of links between the pads and the connectors of the card and by privileging the routing of the links on the printed circuit, the present invention makes it possible not only to limit further congestion, but it also allows a total autonomy of measurement units and the elimination of electromechanical multiplexers. The overall robustness of the diagnostic board is greatly improved, especially when the frequency of supervisor reading of the voltage across the cells is large.

20 Il est tout à fait envisageable d'étendre les principes de la présente invention à la mesure d'autres paramètres associés à un générateur, comme la température ou le champ magnétique par exemple. Il est même envisageable d'étendre les principes de la présente invention au pilotage d'actionneurs, dès lors que le générateur est maintenu en état de 25 fonctionnement nominal ou au moins contrôlé. It is quite conceivable to extend the principles of the present invention to the measurement of other parameters associated with a generator, such as temperature or magnetic field for example. It is even conceivable to extend the principles of the present invention to the control of actuators, provided that the generator is maintained in nominal operating condition or at least controlled.

L'invention décrite précédemment a encore pour principaux avantages qu'elle s'adapte très facilement au nombre de cellules 30 élémentaires formant le générateur, qu'il s'agisse d'électrolyseurs, d'éléments de batterie, de condensateurs ou encore de supercapacités. Elle peut également permettre de doter le générateur d'un capteur intelligent accessible par l'ensemble des calculateurs à travers un réseau CAN. The invention described above still has the main advantages that it adapts very easily to the number of elementary cells forming the generator, whether electrolysers, battery cells, capacitors or supercapacities . It can also provide the generator with an intelligent sensor accessible by all the computers through a CAN network.

Claims

REVENDICATIONS1. Device comprising a generator (P) and a measurement or actuator unit (7), the unit for measuring or acting on an operating parameter of the generator, the device being characterized in that the unit (7) ) is powered by the generator.

2. Device according to claim 1, the generator (P) comprising N elementary cells (Cm) 1 <msN connected in series, the device being characterized in that: the unit (7) is connected to a first elementary cell Ci where 1 i, the cell Ci providing the measurement unit (7) with a voltage reference (V5); the unit (7) is connected to a second elementary cell Ck where 1 <_k <_N, the cell Ck supplying the measurement unit (7) with a supply voltage (V3). 15

3. Device according to claim 2, characterized in that the unit (7) is connected to a third elementary cell Cj where 1 <_j <_N, the cell Cj providing the unit (7) a voltage to be measured (V4 ). 20

4. Device according to claim 3, characterized in that the elementary cell Cj is such that j is between i and k.

5. Device according to claim 4, characterized in that the cells Ci and Cj are such that i j-i = 2, so that the unit (7) measures the voltage delivered by a pair of contiguous elementary cells.

6. Device according to claim 5, characterized in that it comprises a printed circuit on which is implanted the unit (7). 30

7. Device according to claim 6, each elementary cell of the generator (P) comprising at least one output pad for measuring the voltage supplied by said cell, the device being characterized in that the printed circuit comprises: a first connector connected by a conductive wire (L5) to the output terminal of the elementary cell Ci; a second connector connected by a conductive wire (L3) to the output terminal of the elementary cell Ck; a third connector connected by a conducting wire (L4) to the output terminal of the elementary cell Cj.

8. Device according to claim 7, characterized in that each of the three connectors is connected to the unit (7) by a conductive track routed on the printed circuit.

9. Device according to claim 8 comprising a plurality of measurement units (1 to 22, 1 'to 21'), each unit for measuring an operating parameter of the generator (P), the device being characterized in that each unit of measurement is connected to the generator (P) according to claim 8.

10. Device according to claim 9, characterized in that, if a measurement unit is connected to the generator (P) so that i = N-1 and j = N or so that i = 2 and j = 1 , then said measurement unit is supplied with supply voltage by a local power supply.

11. Device according to claim 10, characterized in that it comprises a processing module for deducing the voltage delivered individually by each elementary cell of the generator (P), from the voltages delivered by the pairs of contiguous elementary cells measured by units of measurement (1 to 22, 1 to 21 ').

12. Device according to claim 11, characterized in that the printed circuit is assembled directly on the generator (P), so as to minimize the length of the conductive son (L3, L4, L5).

13. Device according to claim 12, characterized in that the generator is a fuel cell (P).

14. Device according to claim 13, characterized in that the fuel cell (P) is used to power the power train of a motor vehicle.