FR2948843A1

FR2948843A1 - Architecture de reseau de communication pour la gestion des fonctionnalites d'au moins une batterie

Info

Publication number: FR2948843A1
Application number: FR0955291A
Authority: FR
Inventors: Jean Yves Stineau
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2011-02-04
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: FR2948843B1

Abstract

L'invention concerne une architecture de réseau de communication pour la gestion des fonctionnalités de charge d'au moins une batterie comprenant d'une part un premier réseau de communication apte à prendre place dans une station de recharge de batterie comportant au moins un premier noeud apte à être connecté à un calculateur du dispositif de recharge électrique de station et un deuxième noeud apte à être connecté à au moins un calculateur de batterie lorsqu'elle se situe hors du véhicule et d'autre part un deuxième réseau de communication apte à prendre place dans un véhicule comportant au moins un premier noeud apte à être connecté à un calculateur du dispositif de recharge électrique intégré et un deuxième noeud apte à être connecté au calculateur de batterie lorsqu'elle se situe dans le véhicule et dans laquelle le premier réseau de communication est apte à permettre une communication entre le calculateur du dispositif de recharge électrique de station et le calculateur de batterie suivant un protocole et une collection de messages de premier réseau supportant respectivement un protocole et une collection de messages du deuxième réseau.

Description

L'invention concerne le domaine des architectures de réseau de communication pour la gestion des fonctionnalités d'au moins une batterie, en particulier d'une batterie de traction amovible d'un véhicule électrique..

Un réseau ou bus CAN (en anglais : Controller Area Network) est un système de réseau de communication multiplexé série généralement utilisé dans les véhicules automobiles et qui a été développé pour répondre à l'augmentation du nombre de calculateurs embarqués, elle-même liée à une multiplication des fonctionnalités des véhicules. Les calculateurs sont alors généralement reliés avec ce bus CAN en série et disposent des mêmes droits d'accès sur le réseau. Ainsi, l'échange d'informations entre les différents calculateurs et l'ajout de nouveaux calculateurs dans le véhicule s'en trouvent facilités. Les véhicules à chaine de traction électrique subissent l'inconvénient d'offrir une autonomie limitée, ce qui grève leur attractivité pour des usagers souhaitant se déplacer sur des distances équivalentes à celles qu'ils ont pour habitude de parcourir avec un véhicule à chaine de traction thermique. En effet, la puissance électrique consommée par la chaine de traction électrique alimentée à partir d'une batterie de traction, composée d'une pluralité d'accumulateurs électriques, nécessite une durée de recharge de quelques heures lorsqu'une source d'énergie électrique usuelle est utilisée, telle qu'une prise murale domestique fournissant entre 3 et 4 kW. Pendant la durée de recharge, le véhicule est immobilisé, rendant de longs trajets fastidieux. Pour résoudre ce problème, il est connu d'offrir un service d'échange de batterie, qui permet d'approvisionner rapidement le véhicule en énergie électrique en substituant à la batterie déchargée, une batterie chargée au préalable et stockée dans une station d'échange. Ces stations d'échange de batterie permettent alors de supprimer l'inconvénient du temps de recharge d'une batterie de traction pour l'usager, en comportant des moyens de recharge de la batterie afin que la batterie ôtée du véhicule soit rechargée sans que l'usager n'ait eu à patienter pendant la durée de recharge avant de reprendre son trajet. Lors de cette recharge, les moyens de recharge de la station ont besoin de communiquer avec un calculateur de la batterie afin d'échanger un certain nombre d'informations avec la batterie, par exemple des paramètres d'identification de la batterie, mais également des paramètres physiques, telle que la température ou la tension des cellules, éventuellement afin d'adapter le procédé de recharge à la batterie à recharger.

Ainsi, un but de l'invention est de proposer un dispositif de réseau de communication pour véhicules, ainsi qu'un procédé de modification de l'architecture de réseau de communication d'un véhicule permettant de résoudre les problématiques citées précédemment. A cette fin, l'invention proposée se définit par une architecture de réseau de communication pour la gestion des fonctionnalités de charge d'au moins une batterie_comprenant d'une part un premier réseau de communication apte à prendre place dans une station de recharge de batterie comportant au moins un premier noeud apte à être connecté à un calculateur du dispositif de recharge électrique de station et un deuxième noeud apte à être connecté à au moins un calculateur de batterie lorsqu'elle se situe hors du véhicule et d'autre part un deuxième réseau de communication apte à prendre place dans un véhicule comportant au moins un premier noeud apte à être connecté à un calculateur du dispositif de recharge électrique intégré et un deuxième noeud apte à être connecté au calculateur de batterie lorsqu'elle se situe dans le véhicule et dans laquelle le premier réseau de communication est apte à permettre une communication entre le calculateur du dispositif de recharge électrique de station et le calculateur de batterie suivant un protocole et une collection de messages de premier réseau supportant respectivement un protocole et une collection de messages du deuxième réseau. Selon d'autres caractéristiques avantageuses, l'architecture de réseau se caractérise en ce que : le protocole du premier réseau est compatible avec le protocole du deuxième réseau ; le protocole du premier réseau est identique au le protocole du deuxième réseau ; la collection de messages du premier réseau comporte la collection de messages de deuxième réseau ; le premier réseau et/ou le deuxième réseau est un réseau multiplexé série ; le premier réseau et/ou le deuxième réseau est un réseau choisi parmi un réseau CAN, VAN, LIN ou Flexray. 20 Selon un autre aspect, l'invention vise un système de mobilité comportant au moins un véhicule comportant une chaine de traction électrique alimentée par au moins un batterie de traction amovible connectée à un deuxième réseau de communication sur lequel est connecté un dispositif de recharge électrique intégré, le 25 dit système de mobilité comportant en outre au moins une station de recharge de batterie apte à recevoir une batterie de traction par connexion sur un premier réseau de communication lorsqu'elle est retirée du véhicule pour la recharger à l'aide d'un dispositif de recharge électrique de station et dans lequel le système de mobilité 15 comporte une architecture de réseau de communication selon l'invention. Selon une autre caractéristique avantageuse, le système de mobilité se caractérise en ce que le dispositif de recharge électrique de station est doté d'une pluralité de pilotes de périphériques pour s'adapter à une pluralité de types de batteries aptes à communiquer sur des premiers réseaux de communication implémentés de type différent dans les véhicules. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard de la figure unique donnée à titre d'exemple non limitatif de mise en oeuvre de l'invention représentant un schéma d'une architecture de réseau de communication pour la recharge de batterie de traction selon l'invention.

En référence à la figure, une architecture 1 de réseau de communication pour la gestion des fonctionnalités de charge d'au moins une batterie de traction amovible B, comprend un premier réseau 10 et un deuxième réseau 20. Ces réseaux 10, 20, également autrement dénommés bus , comprennent une pluralité (11, 12, 21, 22) de noeuds, ou stations, par l'intermédiaire desquels des calculateurs (Cs, Cv, Cb) peuvent être connectés en série. Ces bus pourront être du type des réseaux de communication embarqués (et de préférence aptes à gérer des modes de fonctionnement dégradés pour sauvegarder la transmission d'information liée à la mobilité et au déplacement du véhicule), et plus particulièrement des réseaux de communication (série). On pourra notamment choisir ces bus parmi des bus CAN, VAN (Vehicule Area Network), LIN (en anglais : Local Interconnect Network) ou encore Flexray qui sont d'autres systèmes de réseau de communication embarqués série généralement utilisés dans les véhicules automobiles développé pour répondre à l'augmentation du nombre de calculateurs embarqués.

Le premier réseau 10 est situé dans une station de recharge de batterie S, ou autrement dénommé station d'échange de batterie, et comporte une pluralité de noeuds de sorte que des calculateurs puissent y être reliés afin que chacun des calculateurs puisse communiquer avec un ou plusieurs autres calculateurs sur ce réseau 10.

Plus particulièrement, ce premier réseau 10 comporte un premier noeud 11 sur lequel est connecté un calculateur Cs d'un dispositif de recharge électrique de station DRS et un deuxième noeud 12 sur lequel est connecté un calculateur Cb d'une batterie de traction B lorsque celle-ci a été extraite hors du véhicule V pour être rechargée dans la station de recharge S. Ce deuxième noeud 12 est doté d'un connecteur (non représenté) permettant de connecter ou de déconnecter une batterie au premier réseau 10, pour accueillir une batterie de traction B extraite d'un véhicule V lors de l'échange de batteries.

Le calculateur Cs du dispositif de recharge électrique de station DRS est apte à supporter une pluralité de types de batteries B à recharger de caractéristiques différentes. A cet effet, le calculateur de batterie Cb communique des messages émis sous forme de trames de données sur le premier réseau de communication 10 à destination du calculateur Cs du dispositif de recharge électrique de station DRS qui adresse des messages à la batterie B en retour. L'ensemble de ces messages échangés sur le premier réseau 10 forme une collection de messages station MESS_S.

Ces messages peuvent être des messages applicatifs tels que des consignes de charge, de tension, de courant, des messages de remontée de défaut, ou des messages de diagnostic. Cette collection de messages MESS_S est échangée suivant un 5 protocole de communication PROT_S de premier réseau 10. Les trames de données échangées entre les calculateurs Cs du dispositif de recharge électrique de station DRS et Cb de batterie B connectés au premier réseau 10 comportent des identifiants de trame différents et spécifiques à chaque type de batterie. 10 L'identifiant de trame est apte à indiquer des paramètres représentatifs de la batterie B, tels que le constructeur, le modèle, des spécifications techniques. Ainsi, le calculateur Cs du dispositif de recharge électrique de station DRS recevant une trame de données du calculateur Cb de batterie 15 B connectée au premier réseau 10 compare l'identifiant reçu aux identifiants de trame des batteries B supportées par le dispositif de recharge électrique de station DRS qui sont mémorisés par des moyens de mémorisation (non représentés). Le calculateur Cs du dispositif de recharge électrique de station 20 DRS pourra alors adapter le type de trames de données échangées, en termes de contenu d'information et de format de trame tels que des champs de préambule, d'identificateur, de paramétrage d'échange réseau dans le cas d'un bus CAN en fonction du type de batterie B connecté. Le deuxième réseau 20 est situé dans un véhicule automobile V et 25 comporte une pluralité de noeuds, ou stations, de sorte que des calculateurs puissent y être reliés afin que chacun des calculateurs puisse communiquer avec un ou plusieurs autres calculateurs sur ce réseau 20.

Plus particulièrement, ce deuxième réseau 20 comporte un premier noeud 21 sur lequel est connecté un calculateur Cv d'un dispositif de recharge électrique intégré DRI dans le véhicule, et plus particulièrement dans sa chaine de traction, apte à être connecté à la batterie B lorsque celle-ci est située à l'intérieur du véhicule V et reliée au réseau 20 par l'intermédiaire d'un deuxième noeud 22. Ce deuxième noeud 22 est doté d'un connecteur (non représenté) permettant de connecter ou de déconnecter une batterie au deuxième réseau 20, pour accueillir la batterie de traction B en place dans un logement du véhicule. A cet effet, le calculateur Cb de batterie communique des messages émis sous forme de trames de données sur le premier réseau de communication 10 à destination du calculateur Cv du dispositif de recharge électrique intégré DRI qui adresse des messages à la batterie B en retour. L'ensemble de ces messages échangés sur le deuxième réseau 20 forme une collection de messages MESS_V de deuxième réseau 20. Ces messages peuvent être des messages applicatifs tels que des consignes de charge, de tension, de courant, des messages de remontée de défaut, ou des messages de diagnostic.

Cette collection de messages MESS_V est échangée suivant un protocole de communication PROT_V de deuxième réseau 20. Les trames de données échangées entre les calculateurs Cv du dispositif de recharge électrique intégré DRI et Cb de la batterie B comportent des identifiants de trame différents et spécifiques à chaque type de batterie. L'identifiant de trame est apte à indiquer des paramètres représentatifs de la batterie B, tels que le constructeur, le modèle, des spécifications techniques.

Ainsi, le calculateur Cv du dispositif de recharge électrique intégré DRI recevant une trame de données du calculateur Cb de la batterie B connectée au deuxième réseau 20 compare l'identifiant reçu aux identifiants de trame des batteries B supportées par le dispositif de recharge électrique intégré DRI qui sont mémorisés par des moyens de mémorisation (non représentés). Le calculateur Cv du dispositif de recharge électrique intégré DRI pourra alors adapter un procédé de recharge, au type de batterie B à charger. Par exemple, le dispositif de recharge électrique de intégré DRI pourra choisir de décharger partiellement une batterie avant de la recharger. La collection de message MESS_S de premier réseau 10 est une collection de messages comportant la collection de messages MESS_V de deuxième réseau 20.

Le protocole de communication PROT_S de premier réseau 10 est un protocole de communication qui est au moins compatible avec le protocole de communication PROT_V de deuxième réseau 20, c'est-à-dire que les messages circulant et décodés sur le deuxième réseau 20 peuvent circuler et être décodés sur le premier réseau 10. Selon un mode particulier, ce but est atteint par le fait que protocole de communication PROT_S de premier réseau 10 est identique au protocole de communication PROT V de deuxième réseau 20. On peut faire en sorte que le dispositif de recharge électrique de station DRS soit doté d'une pluralité de pilotes de périphériques, ou driver en anglais, répondant aux réseaux de communication CAN, VAN, LIN ou Flexray, afin que ledit dispositif DRS puisse s'adapter à une pluralité de réseaux de communication de type différents implémentés dans les véhicules supportés par la station d'échange S.

Une telle architecture suivant l'invention permet de réaliser une station de recharge de batterie particulièrement adaptée à la prise en charge d'un nombre élevée de types de batterie pour une plus grande standardisation.

En effet, la communication entre le dispositif de recharge électrique de station DRS et la batterie B sur le premier réseau 10 peut se faire sans avoir recours à un bus supplémentaire par rapport au bus déjà implémenté dans la batterie pour communiquer à l'intérieur du véhicule. De plus, la collection de messages échangée à l'intérieur du véhicule est supportée par la station, si bien qu'il n'y a pas besoin de réaliser de développement logiciel spécifique dans la batterie par rapport à celui qui est réalisé pour faire communiquer le dispositif de recharge électrique intégré DRI avec la batterie. Plus particulièrement, les moyens de diagnostic de la batterie développés pour le véhicule peuvent être intégralement repris à l'intérieur de la station. Cette architecture permet également de mettre à jour le logiciel du calculateur de la batterie lorsque celle-ci est connecté dans une station de recharge. 10 15 25

Claims

REVENDICATIONS1. Architecture de réseau de communication (1) pour la gestion des fonctionnalités d'au moins une batterie de traction amovible (B), 5 comprenant : un premier réseau de communication (10) apte à prendre place dans une station de recharge de batterie (S) comportant au moins un premier noeud (11) apte à être connecté à un calculateur (Cs) du dispositif de recharge électrique de station (DRS) et un deuxième noeud (12) apte à être connecté à au moins un calculateur (Cb) de batterie (B) lorsqu'elle se situe hors du véhicule (V) ; un deuxième réseau de communication (20) apte à prendre place dans un véhicule (V) comportant au moins un premier noeud (21) apte à être connecté à un calculateur (Cv) du dispositif de recharge électrique intégré (DRI) et un deuxième noeud (22) apte à être connecté au calculateur (Cb) de batterie (B) lorsqu'elle se situe dans le véhicule (V) ; caractérisé en ce que le premier réseau de communication (10) est apte à permettre une communication entre le calculateur (Cs) du dispositif de recharge électrique de station (DRS) et le calculateur (Cb) de batterie (B) suivant un protocole (PROT_S) et une collection de messages (MESS_S) de premier réseau (10) supportant respectivement un protocole (PROT_V) et une collection de messages (MESS_V) du deuxième réseau (20).
2. Architecture de réseau de communication (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le protocole (PROT_S) du premier réseau (10) est compatible avec le protocole (PROLV) du deuxième réseau (20).
3. Architecture de réseau de communication (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le protocole (PROT_S) du premier réseau (10) est identique au le protocole (PROT_V) du deuxième réseau (20).
4. Architecture de réseau de communication (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la collection de messages (MESS_S) du premier réseau (10) comporte la collection de messages (MESS_V) de deuxième réseau (20).
5. Architecture de réseau de communication (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier réseau (10) et/ou le deuxième réseau (20) est un réseau multiplexé série.
6. Architecture de réseau de communication (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier réseau (10) et/ou le deuxième réseau (20) est un réseau choisi parmi un réseau CAN, VAN, LIN ou Flexray.
7. Système de mobilité comportant au moins un véhicule (V) comportant une chaine de traction électrique alimentée par au moins un batterie de traction (B) amovible connectée à un deuxième réseau de communication (20) sur lequel est connecté un dispositif de recharge électrique intégré (DRI), le dit système de mobilité comportant en outre au moins une station de recharge de batterie (S) apte à recevoir une batterie de traction (B) par connexion sur un premier réseau de communication (10) lorsqu'elle est retirée du véhicule (V) pour la recharger à l'aide d'undispositif de recharge électrique de station (DRS) caractérisé en ce que le système de mobilité comporte une architecture de réseau de communication (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
8. Système de mobilité selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de recharge électrique de station (DRS) est doté d'une pluralité de pilotes de périphériques pour s'adapter à une pluralité de types de batteries (B) aptes à communiquer sur des premiers réseaux de communication (10) implémentés de type différent dans les véhicules (V) .