FR2963766A1 - Procede de fonctionnement d'un systeme de charge de batteries d'alimentation de moteurs d'entrainement de vehicules automobiles. - Google Patents
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Abstract
Procédé de fonctionnement d'un système de charge de batteries d'alimentation de moteurs d'entraînement de véhicules automobiles, caractérisé en ce qu'on met en œuvre une phase de diagnostic d'une batterie et/ou d'un chargeur du système de charge avant la charge de la batterie et/ou pendant la charge de la batterie et/ou après la charge de la batterie.
Description
L'invention concerne un procédé de fonctionnement d'un système de charge de batteries de véhicules automobiles, en particulier un système de charge d'une station de remplacement de batteries de véhicules automobiles. L'invention concerne aussi une batterie de véhicule automobile apte à être chargée par un tel système. L'invention concerne encore un support de données et un système mettant en oeuvre le procédé de fonctionnement.
Certains véhicules automobiles, comme les véhicules électriques ou hybrides, comprennent une batterie d'alimentation d'un moteur électrique d'entraînement. Du fait des autonomies de ces véhicules, il peut se révéler intéressant d'échanger cette batterie, contre une nouvelle batterie remplie d'énergie, lorsque le niveau d'énergie de la première est faible. Ceci peut être fait dans une station de remplacement de batteries similaire à une station service dans laquelle on peut remplir un réservoir d'essence d'un véhicule automobile.
Dans ces stations, les batteries sont retirées des véhicules, chargées « hors des véhicules» puis remontées sur de nouveaux véhicules. On connaît de telles stations notamment des documents DE4229687 et EP-476405. On connaît aussi du document US20090252994 un procédé de gestion d'une station de remplacement de batteries, notamment la gestion de flux de données entre un ordinateur central de la station, la batterie et un terminal à disposition de l'utilisateur. 25 Cependant, il est nécessaire que de telles stations fonctionnent de manière optimale pour assurer de manière fiable et sûre leurs fonctions de recharge et de remplacement des batteries.
30 Le but de l'invention est de fournir un procédé de fonctionnement améliorant les procédés de fonctionnement connus de l'art antérieur. En particulier, MS\REN231FR.dpt.doc20 l'invention fournit un procédé de fonctionnement permettant un fonctionnement fiable et sûr d'une station de remplacement de batteries.
Selon l'invention, le procédé régit le fonctionnement d'un système de charge de batteries d'alimentation de moteurs d'entraînement de véhicules automobiles. Dans ce procédé, on met en oeuvre une phase de diagnostic d'une batterie et/ou d'un chargeur du système de charge avant la charge de la batterie et/ou pendant la charge de la batterie et/ou après la charge de la batterie.
Dans la phase de diagnostic, on peut tester si la fermeture de relais de la batterie est autorisée ou non par la batterie et/ou on peut tester l'existence d'un défaut d'état d'un ou plusieurs relais de la batterie et/ou on peut tester l'état de santé de la batterie et/ou on peut tester l'état d'un indicateur de nombre de connexions et de déconnexions de la batterie et/ou on peut tester l'état d'un indicateur de nombre de montages et démontages de la batterie et/ou on peut tester l'état d'une mémoire de défaut de la batterie et/ou on peut tester si la batterie passe ou non dans un mode de charge et/ou on peut tester l'existence d'un défaut de verrouillage de connexion de la batterie et/ou on peut tester l'existence d'un défaut d'isolement de la batterie et/ou on peut tester l'existence d'un défaut lors de la charge de la batterie.
En cas de détection d'un dysfonctionnement de la batterie lors de la phase de diagnostic, on peut envoyer celle-ci dans une zone de maintenance d'une station d'échange de batterie pour mise en oeuvre d'une opération de maintenance. Dans la phase de diagnostic, on peut tester l'état d'un indicateur de nombre 30 de connexions et des connexions d'un chargeur du système de charge et/ou MS\REN231FR.dpt.doc on peut tester l'existence d'un défaut du chargeur et/ou on peut tester l'existence d'un défaut d'alimentation du chargeur.
En cas de détection d'un dysfonctionnement du chargeur lors de la phase de diagnostic, on peut envoyer celui-ci dans une zone de maintenance pour mise en oeuvre d'une opération de maintenance.
Dans la phase de diagnostic, on peut tester la température de la batterie.
Au cas où la température de la batterie dépasse un seuil, on peut envoyer celle-ci dans une zone de stockage pour refroidissement. La phase de diagnostic peut comprendre une étape de communication entre le chargeur et la batterie, et plus précisément entre un calculateur du chargeur et un calculateur de la batterie.
L'invention porte aussi sur un support d'enregistrement de données lisible par un calculateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des moyens logiciels de mise en oeuvre des étapes du procédé défini précédemment.
Selon l'invention, le système de charge de batteries d'alimentation de moteurs d'entraînement de véhicules automobiles, comprend des moyens matériels et/ou logiciels de mise en oeuvre du procédé de fonctionnement défini précédemment, en particulier de mise en oeuvre d'une phase de diagnostic. Le système peut comprendre un chargeur comprenant un calculateur apte à communiquer avec un calculateur de la batterie. Selon l'invention, la station d'échange de batteries comprend un système de charge défini précédemment. MS\REN231FR.dpt.doc30 Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, un mode d'exécution du procédé de fonctionnement selon l'invention et un mode de réalisation d'un système de recharge de batteries selon l'invention. La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un système de recharge selon l'invention et d'une batterie.
La figure 2 est un schéma représentant les différentes phases d'un mode 10 d'exécution d'un procédé de fonctionnement selon l'invention.
La figure 3 est un schéma électrique d'une batterie connectée à un système de charge selon l'invention, différents interrupteurs de la batterie et du système de charge étant représentés. La figure 4 est un schéma de principe de mise en oeuvre d'une étape de charge de la batterie selon le procédé de l'invention.
La figure 5 est un diagramme temporel représentant des phases de réveil et 20 d'endormissement d'une batterie chargée selon le procédé de l'invention.
La figure 6 est un diagramme temporel représentant une séquence de fermeture d'interrupteurs selon le procédé de l'invention.
25 La figure 7 est un diagramme temporel représentant une séquence d'ouverture d'interrupteurs selon le procédé de l'invention.
La figure 8 est un diagramme temporel représentant un signal de pilotage de la charge de la batterie. MS\REN231FR.dpt.doc 15 30 La figure 9 est un diagramme temporel représentant la réponse de la batterie au signal de pilotage.
La figure 10 est un ensemble de diagrammes temporels représentant les évolutions des signaux d'intensité et de puissance de charge de la batterie.
La figure 11 est un schéma représentant les différents flux possible des batteries et des dispositifs de charge entre différentes zones de la station de remplacement de batterie.
Un mode de réalisation d'un système 1 de charge de batteries est décrit ci-après en référence à la figure 1. Le système de charge 1 comprend un chargeur 3 connecté par exemple au réseau électrique commercial 5 et à un automate 4 de gestion du système 1 de charge et, notamment de gestion d'une station de charge (et éventuellement de remplacement) de batterie dont le système de charge fait partie. Le système de charge permet de charger des batteries de véhicules, notamment des batteries haute-tension de véhicules, et en particulier, des batteries d'alimentation de moteurs d'entraînement de véhicules automobiles électriques ou hybrides.
Le chargeur 3 comprend une alimentation haute tension 31 reliée au réseau électrique commercial, une alimentation basse tension 33 et un calculateur 32 (ou superviseur). Les alimentations haute-tension et basse-tension sont électriquement reliées à une batterie 2 à charger. Le calculateur 32 est connecté d'une part à l'automate 4 et d'autre part à l'alimentation haute tension 31, ce calculateur permettant de piloter l'alimentation haute tension. Le calculateur 32 est en outre connecté au calculateur 21 de la batterie à charger. Cette dernière connexion permet la communication entre le calculateur 21 de la batterie et le calculateur 32 du chargeur. Préalablement à la connexion de la batterie au chargeur, celle-ci a été déposée du véhicule automobile qu'elle est destinée à équiper. MS\REN231FR.dpt.doc L'automate communique donc avec le calculateur du chargeur qui doit fonctionner de manière optimale pour charger la batterie sans la détériorer. Par exemple, le système de charge doit se comporter comme un véhicule automobile vis-à-vis de la charge de la batterie 2. De préférence, la batterie ne doit avoir aucune différence entre une charge dans le véhicule et une charge hors véhicule.
Une fois chargée, la batterie est destinée à être montée sur un véhicule, notamment un véhicule différent de celui qu'elle est équipée préalablement. La station de charge et/ou le système de charge doivent ainsi s'assurer que la batterie est bien chargée et ne présente aucun défaut avant que celle-ci soit montée dans un véhicule.
Pour assurer les fonctions et contraintes mentionnées dans les deux paragraphes précédents, les actions suivantes doivent être menées : 1. définir les échanges entre le calculateur de la batterie, le calculateur du chargeur et le système de charge de façon à charger la batterie correctement, 2. définir une stratégie de gestion des batteries de façon à connaitre précisément l'état de toutes les batteries et optimiser le processus d'échange des batteries.
Un mode de réalisation d'un procédé de fonctionnement d'un système de charge de batteries selon l'invention est décrit par la suite. On détaillera les échanges d'informations entre le calculateur de la batterie, le système de charge et le calculateur du chargeur qui permettent d'atteindre les buts précédemment mentionnés. Par ailleurs, le procédé de fonctionnement propose une stratégie de gestion des batteries au sein de la station de charge. Principalement, comme représenté à la figure 11, à un flux de batteries courant dans lequel après démontage de la batterie, dans une MS\REN231FR.dpt.doc zone de montage/démontage 80, on charge la batterie dans une zone de charge 70, puis on stocke éventuellement la batterie dans une zone de stockage 90, puis on remonte la batterie sur un véhicule dans la zone de montage/démontage 80, on ajoute un premier flux supplémentaire de batteries et un deuxième flux supplémentaire de batteries. Dans le premier flux supplémentaire de batteries, on surveille la température des batteries et on envoie les batteries en zone de stockage 90 pour refroidissement lorsque celles-ci sont trop chaudes. Dans le deuxième flux supplémentaire de batteries, on surveille l'état des batteries et on envoie les batteries dans une zone de maintenance des batteries 50 si elles sont défectueuses. Un troisième flux supplémentaire concerne le ou les chargeurs du système de charge. Dans ce troisième flux, on surveille l'état du ou des chargeurs et on envoie les chargeurs dans une zone de maintenance de chargeur 60 s'ils sont défectueux.
Six phases principales d'un mode de réalisation du procédé de fonctionnement du système de charge selon l'invention sont décrites ci-après en référence à la figure 2. - Connexion du système de charge à la batterie (F1), - Début de charge de la batterie (F2), - Charge de la batterie (F3), - Fin de charge de la batterie (F4), - Déconnexion de la batterie (F5), - Diagnostic (F6).
A partir de ces phases, il est possible de décrire les principaux échanges entre la batterie, le chargeur et plus généralement, le système de charge et la station. La phase de diagnostic, bien que représentée distincte des autres phases, est en fait incluse dans la plupart des autres phases, de préférence dans chacune des autres phases. MS\REN231FR.dpt.doc La communication entre la batterie et le chargeur (ou plus généralement le système de charge ou la station) est réalisée par une communication entre le calculateur de batterie et le calculateur de chargeur. Ainsi, lorsqu'une information est communiquée de la batterie au chargeur, elle est en fait communiquée du calculateur de la batterie au calculateur du chargeur.
Première phase : Connexion du chargeur et de la batterie De préférence, le chargeur et la batterie se connectent via des connecteurs enfichables, en particulier des connecteurs enfichables solidaires respectivement du bâti de la batterie et du bâti du chargeur. Ainsi, la mise en position de la batterie sur le chargeur ou dans le chargeur entraîne l'enfichage mutuel des connecteurs.
Dans une sous-phase d'allumage du chargeur, le chargeur alimente le calculateur de la batterie à l'aide de l'alimentation basse tension. Dans une sous-phase de diagnostic, le calculateur du chargeur vérifie que son compteur de connexion/déconnexion n'a pas atteint un seuil de maintenance. En effet, le calculateur du chargeur incrémente, dans sa mémoire, un compteur de connexion/déconnexion (représentatif du nombre de connexions à des batteries) lorsque le chargeur est connecté à une batterie. Le comptage peut être effectué lors des connexions ou lors des déconnexions. Lorsque le compteur atteint un nombre seuil de connexions, la charge est interdite et une maintenance doit être faite sur le chargeur.
Dans une sous-phase de réveil de la batterie, le chargeur envoie à la batterie un signal K_WakeUpSleep_CAN_EL_req pour réveiller la batterie.
Ce signal peut prendre les valeurs suivantes : K_WakeUpSleep_CAN_EL_req = 0 lorsque le chargeur demande à la batterie de s'endormir, MS\REN231FR.dpt.doc K_WakeUpSleep_CAN_EL_req = 3 - lorsque le chargeur demande à la batterie de se réveiller.
Dans une sous-phase de fermeture des relais, le chargeur attend que la batterie autorise la fermeture de relais grâce au signal K_HVConnectAuth_bhv_status. Cette autorisation est traduite par un signal K_HVConnectAuth_bhv_status que la batterie envoie au chargeur. Ce signal peut prendre les valeurs suivantes : K_HVConnectAuth_bhv_status=1 lorsque la fermeture des relais est autorisée, K_HVConnectAuth_bhv_status=2 lorsque la fermeture des relais n'est pas autorisée. Dans une sous-phase de diagnostic, on surveille si le calculateur de la batterie autorise la fermeture des relais. S'il ne l'autorise pas, une opération de maintenance doit être effectuée sur la batterie. Pour ce faire, la batterie peut être évacuée en zone de maintenance 50. Le calculateur du chargeur peut transmettre les raisons de cette évacuation à l'automate de la station.
La batterie envoie au chargeur la tension mesurée de la batterie Volt _HVNet bhv mes. Cette tension, également référencée U_batterie par la suite, est utilisée dans la procédure de fermeture des relais décrite ci-dessous.
L'ensemble constitué par la batterie et le chargeur est représenté par le schéma électrique de la figure 3. La batterie comprend trois interrupteurs, en particulier des relais A, P et N aussi référencés 23, 24, 25. Le chargeur comprend aussi des interrupteurs 35, 36 constituant un contacteur C. Ce contacteur permet de relier ou d'isoler le chargeur de la batterie. Le chargeur comprend des moyens de mesure pour mesurer la tension U_amont en amont du contacteur de puissance C. MS\REN231FR.dpt.doc Le tableau suivant récapitule les paramètres utilisés dans une sous phase de procédure de fermetures des interrupteurs. Paramètres Unité Définition Temps Fermeture A OK s Temporisation au bout de laquelle le chargeur considère que le relais A est fermé. Seuil_Tension_N_Resté_fermé V Après la fermeture de A, si les variations de la tension U_amont atteignent ce seuil de tension, on considère que le relais N est défectueux. Temps_Diag_Relais_N s Temps durant lequel le chargeur diagnostique le relais N. Temps_Fermeture_N_OK s Temporisation au bout de laquelle le chargeur considère que le relais N est fermé. Seuil_Tension_N_A_Restés_Ouverts V Après la fermeture de N, si la Temps_Defaut_N_A_Restés_Ouverts s différence de tension entre U_batterie et U_amont reste supérieure à ce seuil de tension pendant le temps Tem ps_Defaut_N_A_Restés_Ouverts, on considère que le relais A ou N est défectueux. Seuil Tension Fermeture P V Si la différence de tension entre Temps_Fermeture relais_P s U_batterie et U_amont est plus petite Temps_demande_Fermeture_N s que le seuil Seuil Tension_Fermeture_P pendant le temps Temps_Fermeture relais_P et le chargeur demande la fermeture MS\REN231FR.dpt.doc5 de N depuis Temps_demande_Fermeture_N, le chargeur commande la fermeture de P. Temps_Fermeture_P_OK s Temporisation au bout de laquelle le chargeur considère que le relais P est fermé Temps_Ouverture_A s Lorsque P est fermé depuis Temps_Ouverture_A, le chargeur commande l'ouverture de A. Temps_Diag_Relais_P s Le chargeur réalise le diagnostic de P pendant Temps_Diag_Relais_P. Seuil Tension P Resté Ouvert V Si la différence de tension entre U_batterie et U _amont devient supérieure au seuil Seuil_Tension_P_Resté_Ouvert, le chargeur considère que le relais P est défectueux. Temps_Arret_Diag_P s Le chargeur arrête le diagnostic de P au bout de la temporisation Temps_Arret_Diag_P. Seuil Tension Fermeture C V Si la différence de tension entre Temps_Fermeture_C s U_batterie et U_chargeur est inférieur au seuil Seuil Tension Fermeture C pendant Temps_Fermeture_C, le chargeur ferme le relais C. Dans une première étape de la procédure de fermeture des relais, la tension aux bornes du chargeur est nulle : U_chargeur = 0 V. Les relais A, N, P et C sont ouverts. MS \REN23 1 FR.dpt.doc Dans une deuxième étape de la procédure de fermeture des relais, on teste si le chargeur reçoit l'autorisation de fermeture des relais (vu plus haut) de la batterie. Si tel est le cas, le chargeur commande la fermeture du relais A en envoyant le signal B_HVReIayA_sch_req = 1 à la batterie. Au bout d'un temps Temps Fermeture A OK s, le chargeur considère que le relais A est fermé.
Dans une troisième étape de la procédure de fermeture des relais, dès que la requête de fermeture du relais A est envoyée, on diagnostique l'état du relais N (vérification que le relais N n'est pas collé). Pour cela, le chargeur vérifie que sa tension U_amont n'augmente pas. Si U_amont (n) [après fermeture de A] - U_amont (n-1) [avant fermeture de A] >= Seuil Tension N Resté fermé V, on considère que le relais N est fermé et on détecte donc un défaut de ce relais. Si tel est le cas, une opération de maintenance doit être mise en oeuvre.
Dans une quatrième étape de la procédure de fermeture des relais, après une temporisation permettant de faire le diagnostic Temps Diag Relais N précédent, le chargeur commande la fermeture du relais N en envoyant le signal B_HVReIayN_sch_req = 1 et arrête le diagnostic précédent du relais N. Le chargeur considère que le relais N est fermé au bout de Temps Fermeture N OK. Dès que la requête de la fermeture du relais N est demandée, le diagnostic du relais N ou A commence (vérification que N ou A n'est pas resté ouvert). Pour cela le chargeur vérifie que la tension U_amont augmente jusqu'à la tension U_batterie : Si U batterie - U amont > Seuil Tension N A Restés Ouverts V au bout de Temps Defaut N A_Restés Ouverts s, on considère qu'au moins un des deux relais est resté ouvert et on détecte un défaut d'un de ces relais. Si tel est le cas, une opération de maintenance doit être mise en oeuvre.
MS\REN231FR.dpt.doc Dans une cinquième étape de la procédure de fermeture des relais, le chargeur commande la fermeture du relais P si : La différence de tension 1 U_batterie - U_amont 1 est plus petite que Seuil Tension Fermeture P V depuis plus de Temps Fermeture relais _P s. 5 ET le chargeur demande la fermeture du relais N depuis au moins Temps demande Fermeture N s. alors Le chargeur commande la fermeture du relais P en envoyant le signal 10 B_HVReIayP_sch_req = 1. Le chargeur considère que le relais P est fermé au bout de Temps Fermeture P OK s.
Dans une sixième étape de la procédure de fermeture des relais, Temps Ouverture A s après la commande de fermeture du relais P, le 15 chargeur commande l'ouverture du relais A en envoyant le signal B_HVReIayA_sch_req = 0. Au même moment, le chargeur commence le diagnostic de l'état du relais P (vérification que P n'est pas resté ouvert) pendant Temps Diag Relais _P s. Pour cela, le chargeur vérifie que la tension U_amont ne diminue pas: 20 Si U_batterie - U_amont > Seuil Tension P Resté Ouvert V, on considère que le relais P est ouvert et on détecte un défaut relais. Si tel est le cas, une opération de maintenance doit être mise en oeuvre. Ce diagnostic s'arrête si le chargeur demande l'ouverture du relais A pendant au moins Temps Arret Diag P s ou si le chargeur ne demande 25 plus la fermeture de P.
Si au cours de cette procédure, le chargeur perd l'autorisation de la batterie (K_HVConnectAuth_bhv_status) ou détecte un défaut relais, le calculateur demande la déconnexion de tous les relais en suivant la séquence 30 d'ouverture (B_HVReIayA_sch_req = 0 puis B_HVReIayP_sch_req = 0 puis MS\REN231FR.dpt.doc B_HVReIayN_sch_req = 0). Puis la batterie est évacuée en zone de maintenance 50.
Si aucun défaut sur les relais n'a été détecté durant les diagnostics, on 5 amène la tension du chargeur U_chargeur à une tension équivalente à la tension de la batterie.
- Lorsque 1 U_batterie - U_chargeur 1 est plus petite que Seuil Tension Fermeture C V depuis plus de Temps Fermeture C ms, le 10 calculateur du chargeur commande la fermeture du commutateur C du chargeur.
Dès le réveil de la batterie, le chargeur envoie l'état des relais à la batterie avec le signal K_HVConnection_ets_status. 15 Ce signal peut prendre 3 valeurs : K_HVConnection_ets_status = 2 lorsque les relais sont ouverts, c'est-à-dire du réveil du calculateur de la batterie à la deuxième étape de la procédure de fermeture des relais. K_HVConnection_ets_status = 0 - lorsque la batterie est préchargée, c'est-20 à-dire lorsque les relais A et N sont fermés soit de la fin de la deuxième étape à la sixième étape. K HVConnection_ets_status = 1 - lorsque les relais sont fermés, c'est-à-dire de la fin de la sixième étape à une demande d'ouverture des relais.
25 Dans une dernière sous-phase, le calculateur pilote l'état dans lequel la batterie doit se trouver. Le calculateur demande ainsi à la batterie de passer en mode « No_Request » en envoyant le signal K BHVState_ets_req. Le mode « No_Request » est un mode dans lequel la batterie est passive et attend les instructions du calculateur du chargeur. 30 Deuxième phase : début de la charge MS\REN231FR.dpt.doc
15 Dans une première sous-phase de diagnostic, on vérifie l'état de la batterie.
Le chargeur reçoit un certain nombre d'informations sur la batterie qui vont permettre d'organiser et d'optimiser la charge de cette dernière. Notamment, il reçoit - l'identifiant de la batterie K IdentNumber bhv_status. Le chargeur communique cette information à l'automate de la station. C'est une information importante pour la traçabilité des batteries. - l'état de charge de la batterie Pct UserSOC bhvest. Ce signal permet d'identifier le besoin de charge de la batterie. Une batterie ne doit être chargée que si Pct UserSOC bhv_est < 99 %. Cette information est utile pour organiser la charge des batteries. Suivant le besoin exprimé par les clients et l'état de charge des batteries présentes dans la station, la station peut choisir de charger en priorité telle ou telle batterie - l'état de santé de la batterie Pct SOHEnergy_bhv_est. Une batterie dont l'état de santé atteint un certain seuil devra être écartée des flux. Elle pourra subir une étape de maintenance pour améliorer son état de santé. L'indicateur de l'état de santé de la batterie peut être construit à partir de tests ou de paramètres prédéterminés permettant de déterminer par exemple le vieillissement de la batterie. - la température de la batterie Temp TempBhv_BMS mes. Une batterie dont la température est supérieure à un certain seuil devra être chargée ultérieurement. Elle pourra être dirigée vers la zone de stockage, au moins le temps qu'elle refroidisse. - des informations issues d'une sous-phase de diagnostic. Il est en effet nécessaire d'effectuer une sous-phase de diagnostic pour accéder à certaines informations qui ne circulent pas sur le réseau électrique de communication entre la batterie et le chargeur. Trois actions principales sont à mener : MS\REN231FR.dpt.doc 5 10 15 20 25 30 - incrémenter les compteurs de montage/démontage et de connexion/déconnexion. Par exemple, le chargeur incrémente le compteur de connexion/déconnexion de la batterie de « 2 » (1 connexion/déconnexion sur le véhicule + 1 connexion/déconnexion sur le chargeur) et incrémente le compteur de montage/démontage de la batterie de « 1 » (1 montage/démontage de la batterie sur le véhicule). Le chargeur doit ensuite vérifier que les deux compteurs sont bien incrémentés. Si la valeur du compteur connexion/déconnexion atteint un seuil max Seuil_HT_Max, la batterie n'est pas chargée et une opération de maintenance est effectuée. Pour ce faire, la batterie est par exemple évacuée dans la zone de maintenance. Si la valeur du compteur de montage/démontage atteint un seuil max Seuil_Verrou_max, la batterie n'est pas chargée et une opération de maintenance est effectuée. Pour ce faire, la batterie est par exemple évacuée dans la zone de maintenance. - lire et enregistrer l'état de la batterie (état avant charge). Le chargeur lit des informations internes de la batterie et les transfère à l'automate de la station. Le chargeur réalise la synthèse des défauts présents et mémorisés dans la batterie. Toutes ces informations sont également transférées à l'automate avec des informations sur le contexte d'apparition des défauts. Si la synthèse de ces défauts est mauvaise, la batterie est évacuée en zone de maintenance 50. - effacer les défauts mémorisés dans la batterie. Le chargeur demande une remise à zéro des mémoires de défauts de la batterie. MS\REN231FR.dpt.doc - l'état de verrouillage de la connexion haute-tension de la batterie B Interlock8att bhv_status. Tout au long de la séquence de charge, la batterie envoie le signal B Interlock8att bhv_status au chargeur qui surveille l'état de verrouillage de la connexion. Le signal peut prendre plusieurs valeurs : K Interlock8att bhv_status = 2 lorsque la connexion est verrouillée et K Interlock8att bhv_status = 1 lorsque la déconnexion est déverrouillée. - l'état d'isolement Diag auth insu/ def LBC mes. Tout au long de la séquence de charge, la batterie envoie au chargeur le signal Diag auth insu/ def LBÇ mes qui permet au chargeur de savoir s'il peut effectuer le diagnostic du défaut d'isolement ou pas. Ce signal peut prendre deux valeurs : Diag auth insu/ def LBÇ mes = 1 lorsque le diagnostic du défaut d'isolement est autorisé et Diag auth insu/ def LBÇ mes = 2 lorsque le diagnostic du défaut d'isolement n'est pas autorisé. La batterie envoie également au chargeur la valeur de la résistance qui permet de détecter un défaut d'isolement. Si la valeur de cette résistance descend en dessous d'un certain seuil, le chargeur considère qu'il y a un défaut d'isolement. - une information d'existence d'un défaut de niveau 1. Tout au long de la séquence de charge, la batterie envoie au chargeur un signal K Caution bhv_status qui permet au chargeur de savoir s'il existe ou non un défaut de niveau 1. Ce signal peut prendre deux valeurs : K Caution bhv_status = 1 lorsqu'il n'y a pas de défaut de niveau 1 et K Caution bhv_status = 2 lorsqu'il y a un défaut de niveau 1. - une information d'existence d'un défaut de niveau 2. Tout au long de la séquence de charge, la batterie envoie au chargeur un signal K Failure bhv_status qui permet au chargeur de savoir s'il existe ou non un défaut de niveau 2. Ce signal peut prendre deux valeurs : K Failure bhv_status = 1 lorsqu'il n'y a pas de défaut de niveau 2 et K Failure bhv_status = 2 lorsqu'il y a un défaut de niveau 2. MS\REN231FR.dpt.doc Dans une deuxième sous-phase, la batterie passe en mode de charge. Le chargeur demande à la batterie de passer en mode de charge (notamment un mode de charge rapide) en envoyant à la batterie le signal K BHVState_ets_req.
Dans une troisième sous-phase, la batterie confirme son passage en mode de charge. La batterie répond à la demande de passage en mode charge du chargeur en envoyant au chargeur son état avec le signal K_ECU_bhv_status (la batterie confirme qu'elle est bien passée en mode de charge). Si la batterie ne confirme pas au chargeur qu'elle est passée en mode de charge au bout d'un certain temps, une opération de maintenance peut être nécessaire. La batterie est alors par exemple évacuée en zone de maintenance.
Dans une quatrième sous-phase, la charge de la batterie est initiée. Si : la batterie est passée en mode de charge, le chargeur (et le réseau électrique commercial) ne présente pas de défaillance, les relais sont fermés Pct_UserSOC_bhv_est < 99 % (la batterie a besoin d'être chargée), K_Failure_bhv_status= 1 (Pas de défaut de niveau 1), K_Caution_bhv_status= 1 (Pas de défaut de niveau 2), K InterlockBatt_bhv_status = 2 (Pas de défaut interlock), le calculateur ne détecte pas de perte d'isolement, alors Le chargeur lance la phase de charge qui est décrite plus en détail ci-dessous.
Troisième phase : charge de la batterie, en particulier pilotage de la charge. 30 Dans cette phase, le chargeur détermine une consigne de courant de charge. Il utilise pour ce faire les données suivantes : MS\REN231FR.dpt.doc Volt_HVNet_bhv_mes : la tension aux bornes de la batterie (fournie par la batterie), P ChargeMax_bhv_est : la puissance maximale admissible par la batterie (fournie par la batterie), La puissance maximale que peut fournir le chargeur. Avec ces données, le chargeur peut par exemple calculer et réguler la consigne de courant selon la formule suivante : Consigne _ courant = min(P_ChargeMax_bhv_est,puissance que peut fournir chargeur) Volt_HVNet_bhv_mes Le principe de cette régulation est illustré par la figure 4.
Quatrième phase : fin de charge de la batterie. Dans une première sous-phase, la charge est arrêtée. 15 Cette charge peut être arrêtée pour deux raisons : a- la batterie est chargée ou b- un dysfonctionnement a provoqué l'arrêt de la charge.
Cas a- la batterie est chargée : Dans ce cas, la fin de la charge fait suite à une détection de charge 20 suffisante de la batterie.
Si 25 OULa batterie envoie un signal de fin de charge grâce au signal K EndOfCharge_bhv_req pouvant prendre la valeur « 1 » lorsque la batterie n'est pas chargée et « 2 » lorsque la batterie est chargée et que l'arrêt de la charge est demandé. ^ La batterie envoie un niveau de charge Pct_UserSOC_bhv_est = 100 0/0 (batterie chargée) OU MS \REN23 1FR.dpt.doc ^ Le courant demandé au chargeur est inférieur au courant minimal qu'il peut fournir depuis un certain temps Alors Le chargeur arrête la charge de la batterie. Cas b- il y a un dysfonctionnement : Si ^ Le chargeur ou le réseau électrique commercial présente une défaillance 10 OU ^ La batterie envoie un défaut de niveau 1 ou 2 (K_Caution_bhv_status= 2) ou (K_Failure_bhv_status= 2) OU ^ La batterie envoie un défaut d'état de verrouillage de la charge : 15 K InterlockBatt bhv status = 1 OU ^ Le calculateur détecte une perte d'isolement. Alors Le chargeur arrête la charge. Dans toute cette phase, si le chargeur présente une défaillance, il est envoyé en zone de maintenance 60. De même, si un défaut survient sur la batterie, elle est envoyée en zone de maintenance.
25 Cinquième phase : Déconnexion de la batterie Dans une première sous-phase, la batterie passe dans un mode No_Request.
Le chargeur demande à la batterie de passer en mode « No_Request » en 30 envoyant à la batterie le signal K_BHVState_ets_req. MS\REN231FR.dpt.doc 20 Dans ce mode, une fois la charge terminée, il est nécessaire d'ouvrir une session de diagnostic pour accéder à certaines informations qui ne circulent pas sur le réseau électronique de communication entre la batterie et le chargeur. Deux actions principales sont à mener : Lecture et enregistrement de l'état de la batterie (« état après charge ») - Le chargeur lit toutes les informations internes de la batterie et les transfère à l'automate de la station. - Le chargeur réalise la synthèse des défauts présents et mémorisés 10 de la batterie. Toutes ces informations sont transférées à l'automate de la station avec le contexte d'apparition des défauts. Si le résultat de cette synthèse est mauvais, une opération de maintenance de la batterie doit intervenir. La batterie est par exemple évacuée en zone de maintenance. 15 Effacement des défauts mémorisés - S'il existe des défauts en mémoire dans la batterie, le chargeur demande une remise à zéro de ces mémoires de défauts.
20 Dans une deuxième sous-phase, le chargeur demande l'ouverture des relais suite à l'arrêt de la charge.
Différents paramètres sont utilisés pour définir la séquence d'ouverture des relais. Le tableau suivant récapitule ces paramètres. Paramètres Unité Définition Seuil_Tension_P_A_restés_fermés V Après la demande d'ouverture de Temps_Defaut_P_A_restés_fermés P, si la tension U_amont ne diminue pas de plus de Seuil Tension P A restés fermés MS\REN231FR.dpt.doc 25 V au bout de Tem ps_Defaut_P_A_restés_fermé s, on considère que le relais P ou A est défectueux. Temps Ouverture P OK ms Temporisation au bout de laquelle on considère que le relais P est ouvert. Temps Ouverture N_OK ms Temporisation au bout de laquelle on considère que le relais N est ouvert. - Le courant en sortie du chargeur doit être nul ou sensiblement nul (ceci permet d'éviter l'apparition d'arc électrique lors de l'ouverture du relais C). - Le chargeur commande l'ouverture de son relais C. - Si le relais A est ouvert, le chargeur demande l'ouverture du relais P en envoyant le signal B_HVReIayP_sch_req = 0 à la batterie. - Au même moment, le chargeur commence le diagnostic de l'état du relais P ou A (vérification que P ou A n'est pas resté fermé). Pour cela le calculateur vérifie que la tension U_amont diminue : Si U_amont > Seuil Tension P A restés fermés V au bout de Temps Defaut P A restés fermés s, on considère que le relais P est fermé et on détecte un défaut du relais.
Au bout de Temps Ouverture P 0K s, le calculateur considère que le relais P est ouvert.
Si le relais P est ouvert, le calculateur demande l'ouverture du relais N en envoyant le signal B_HVReIayN_sch_req = 0. Le diagnostic du relais P est arrêté lorsque le chargeur envoie la demande d'ouverture du relais N. MS\REN231FR.dpt.doc20 Au bout de Temps Ouverture N OK ms, le calculateur considère que le relais N est ouvert.
Le chargeur envoie à la batterie l'état des relais en envoyant le signal 5 K HVConnection ets status.
Dans une troisième sous-phase, l'endormissement de la batterie est commandé. Pour ce faire, la batterie envoie le signal K_RTS_bhv_status pour indiquer au chargeur si elle est prête à s'endormir ou pas. Ce signal 10 peut prendre les valeurs suivantes : K_RTS_bhv_status =1 lorsque la batterie n'est pas prête à s'endormir et K RTS_bhv status =2 - lorsque la batterie est prête à s'endormir.
Si les relais sont ouverts (K_HVConnection_ets_status =ouvert) et que la 15 batterie est prête à s'endormir (K_RTS_bhv_status =2), le chargeur peut commander l'endormissement de la batterie en envoyant le signal K_W ake U pS leep_CAN_E L_req.
Le fonctionnement de la batterie et du chargeur a été simulé. Les évolutions 20 de certains des signaux mentionnés précédemment ont été représentées sur les diagrammes des figures 5 à 10. Ainsi, la figure 5 montre un exemple de gestion de l'endormissement et du réveil de la batterie, la figure 6 montre un exemple de séquence de fermeture des relais, la figure 7 un exemple de séquence d'ouverture des relais, les figures 8 et 9 montrent des exemples 25 de requête de mode du chargeur et de réponse de la batterie et la figure 10 montre un exemple de gestion du courant de charge. MS\REN231FR.dpt.doc
Claims (6)
- REVENDICATIONS: 1. Procédé de fonctionnement d'un système (1) de charge de batteries (2) d'alimentation de moteurs d'entraînement de véhicules automobiles, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre une phase de diagnostic d'une batterie (2) et/ou d'un chargeur (3) du système de charge avant la charge de la batterie et/ou pendant la charge de la batterie et/ou après la charge de la batterie.
- 2. Procédé de fonctionnement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, dans la phase de diagnostic, on teste si la fermeture de relais de la batterie est autorisée ou non par la batterie et/ou on teste l'existence d'un défaut d'état d'un ou plusieurs relais de la batterie et/ou on teste l'état de santé de la batterie et/ou on teste l'état d'un indicateur de nombre de connexions et de déconnexions de la batterie et/ou on teste l'état d'un indicateur de nombre de montages et démontages de la batterie et/ou on teste l'état d'une mémoire de défaut de la batterie et/ou on teste si la batterie passe ou non dans un mode de charge et/ou on teste l'existence d'un défaut de verrouillage de connexion de la batterie et/ou on teste l'existence d'un défaut d'isolement de la batterie et/ou on teste l'existence d'un défaut lors de la charge de la batterie.
- 3. Procédé de fonctionnement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, en cas de détection d'un dysfonctionnement de la batterie lors de la phase de diagnostic, on envoie celle-ci dans une zone de maintenance (50) d'une station d'échange de batterie pour mise en oeuvre d'une opération de maintenance.
- 4. Procédé de fonctionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans la phase de diagnostic, onteste l'état d'un indicateur de nombre de connexions et des connexions d'un chargeur (3) du système de charge et/ou on teste l'existence d'un défaut du chargeur et/ou on teste l'existence d'un défaut d'alimentation du chargeur.
- 5. Procédé de fonctionnement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, en cas de détection d'un dysfonctionnement du chargeur lors de la phase de diagnostic, on envoie celui-ci dans une zone de maintenance (60) pour mise en oeuvre d'une opération de maintenance.
- 6. Procédé de fonctionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans la phase de diagnostic, on teste la température de la batterie. Procédé de fonctionnement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au cas où la température de la batterie dépasse un seuil, on envoie celle-ci dans une zone de stockage (90) pour refroidissement. 20 8. Procédé de fonctionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la phase de diagnostic comprend une étape de communication entre le chargeur et la batterie, et plus précisément entre un calculateur du chargeur et un calculateur de la 25 batterie. 9. Support d'enregistrement de données lisible par un calculateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des moyens logiciels de mise en oeuvre des étapes du procédé selon l'une 30 des revendications précédentes.1526 10. Système (1) de charge de batteries (2) d'alimentation de moteurs d'entraînement de véhicules automobiles, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens matériels et/ou logiciels de mise en oeuvre du procédé de fonctionnement selon l'une des revendications 1 à 8. 11. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend un chargeur comprenant un calculateur (32) apte à communiquer avec un calculateur (21) de la batterie. 10 12. Station d'échange de batteries comprenant un système de charge selon la revendication 10 ou 11.
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