FR2976862A1 - Device for reception of interchangeable battery of electric car, has selection unit that is utilized for performing selection between power from power supply and power from power grid by one of set of batteries - Google Patents

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Masato Origuchi
Caroline Marchal
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Renault SAS
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Abstract

The device (D) has two parallel branches (D1, D2) connecting a set of input terminals (e1, e2) to positive terminals (BP1, BP2) and negative terminals (BN1, BN2) of a set of rechargeable batteries (B1, B2). A balancing circuit is adapted to connect the negative terminal of one battery interchangeably to the negative terminal of another battery. A selection unit is utilized for performing selection between power from a power supply and power from a power grid by one of the set of batteries. Independent claims are also included for the following: (1) a method for supplying electrical network of a vehicle (2) a method for recharging energy of a vehicle (3) a computer program comprising instructions for performing a method for supplying electrical network of a vehicle and recharging energy of a vehicle.

Description

Dispositif d'accueil pour batterie interchangeable Home device for interchangeable battery

La présente invention se rapporte de manière générale au domaine des véhicules automobiles, et plus précisément au domaine des véhicules électriques comportant une batterie interchangeable. Ces véhicules sont équipés pour permettre un changement automatique et simple de leurs batteries lorsqu'elles sont déchargées, afin de les remplacer par de nouvelles batteries chargées au maximum de leurs capacités, dans des stations spécifiques dites de « Quick Drop » (changement rapide). Cependant, ces systèmes de changement rapide de batterie ne permettent pas de résoudre complètement le problème de relativement faible autonomie des véhicules électriques par rapport aux véhicules thermiques. Certains véhicules électriques sont équipés de plusieurs batteries rechargeables afin d'augmenter leur autonomie, mais ces véhicules sont seulement adaptés à des systèmes de recharge relativement lente par connexion de ces véhicules à un réseau d'alimentation électrique. Notamment un tel véhicule nécessite généralement d'avoir ses batteries à des niveaux de charge similaires pour optimiser son autonomie, ce qui n'est pas envisageable pour un véhicule à batterie interchangeable. The present invention relates generally to the field of motor vehicles, and more specifically to the field of electric vehicles having an interchangeable battery. These vehicles are equipped to allow an automatic and simple change of their batteries when they are discharged, to replace them with new batteries loaded to their maximum capacity, in specific stations called "Quick Drop" (quick change). However, these rapid battery change systems do not completely solve the problem of relatively low autonomy of electric vehicles compared to thermal vehicles. Some electric vehicles are equipped with several rechargeable batteries to increase their autonomy, but these vehicles are only suitable for relatively slow recharging systems by connecting these vehicles to a power supply network. In particular, such a vehicle generally requires having its batteries at similar charge levels to optimize its autonomy, which is not possible for an interchangeable battery vehicle.

Un des buts de l'invention est de remédier à au moins une partie des inconvénients de la technique antérieure en fournissant un dispositif d'accueil pour batterie interchangeable ainsi qu'un procédé d'alimentation d'un véhicule permettant à celui-ci de bénéficier de deux batteries d'alimentation dont une est interchangeable tout en évitant les inconvénients inhérents à la différence de niveau de charge entre les deux batteries. A cette fin, l'invention propose un dispositif d'accueil pour batterie interchangeable destinée à équiper un véhicule comportant au moins un moteur électrique de traction, comprenant deux bornes d'entrée aptes à se connecter aux bornes positive et négative de ladite batterie interchangeable et deux bornes de sortie reliées à un réseau électrique dudit véhicule, caractérisé en ce que : - ledit dispositif d'accueil comporte deux dérivations parallèles reliant lesdites bornes d'entrée aux bornes positive et négative d'une autre batterie, - ledit dispositif d'accueil comporte, sur la dérivation apte à relier la borne négative de ladite batterie interchangeable à la borne négative de ladite autre batterie, un circuit d'équilibrage, - et ledit dispositif d'accueil comporte un moyen de sélection entre une alimentation dudit réseau électrique par au moins l'ensemble desdites batteries et une alimentation dudit réseau électrique par une seule desdites batteries. Grâce à l'invention, l'autonomie du véhicule comportant une batterie interchangeable est augmentée puisqu'il peut bénéficier rapidement de la charge d'une nouvelle batterie interchangeable récemment mise dans le véhicule, puis de la charge d'une autre batterie, qui peut ne pas être interchangeable, sans effets négatifs dus à la différence de niveau de charge entre les deux batteries. En effet le dispositif d'accueil selon l'invention permet de ne pas connecter constamment les deux batteries en même temps au réseau électrique du véhicule. Par exemple les deux batteries n'alimenteront le véhicule ensemble que lorsque leurs niveaux de charge seront suffisamment proches. De plus, lorsque les deux batteries sont connectées ensemble au réseau électrique du véhicule en utilisant le dispositif selon l'invention, elles sont connectées par un montage en parallèle des batteries, ce qui permet de diminuer le coût du refroidissement nécessaire aux batteries par rapport à un système qui alimenterait le réseau électrique séquentiellement avec une batterie puis l'autre. En effet ce dernier système nécessiterait un dispositif de refroidissement par batterie, alors que l'invention permet de se passer de refroidissement lorsque les deux batteries alimentent ensemble le réseau électrique du véhicule. En outre le circuit d'équilibrage permet d'allonger les durées de vie des deux batteries et leurs performances, que ce soient celles de la batterie interchangeable ou celles de l'autre batterie. Le montage en parallèle des batteries permet notamment de ne pas limiter le courant arrivant sur le réseau électrique du véhicule par rapport à un montage en série dans lequel le courant serait limité par la batterie la moins chargée. Le dispositif d'accueil pour batterie selon l'invention permet de plus de ne pas arrêter le moteur électrique du véhicule lors d'un changement de la batterie interchangeable, puisqu'il pourra être alimenté par l'autre batterie pendant ce changement. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit circuit d'équilibrage comporte un premier interrupteur monté en parallèle d'une branche comportant montés en série une impédance et un deuxième interrupteur. Cette caractéristique constitue un moyen peu coûteux d'équilibrage des deux batteries. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ledit moyen de sélection comporte ledit premier interrupteur ainsi qu'un troisième interrupteur monté sur la dérivation apte à relier la borne positive de ladite batterie interchangeable à la borne positive de ladite autre batterie. Ce moyen de sélection est simple et moins coûteux qu'un sélecteur. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, lesdits premier et troisième interrupteurs sont pilotés par un calculateur de supervision apte à recevoir des données permettant de superviser les états de charge de ladite batterie interchangeable et de ladite autre batterie. Cette caractéristique permet au calculateur du véhicule de piloter les interrupteurs de manière à utiliser les deux batteries simultanément dès que les états de charge des batteries sont suffisamment proches. L'invention concerne aussi un procédé d'alimentation du réseau électrique d'un véhicule comportant au moins un moteur électrique de traction, ledit véhicule comportant un dispositif d'accueil selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape d'alimentation du réseau électrique du véhicule utilisant seulement ladite batterie interchangeable, - et une étape d'équilibrage pendant laquelle ladite batterie interchangeable recharge l'autre batterie dès que la différence entre les niveaux de charge respectifs desdites batteries est en dessous d'un seuil prédéterminé (on décharge l'une batterie dans l'autre et le courant baisse alors petit à petit avec l'équilibrage des tensions). Il est à noter que ce seuil prédéterminé correspondant à une différence de niveau de charge ou SOC (d'après l'anglais « State of Charge ») peut être variable car fonction d'une différence prédéterminée de tensions par exemple entre les deux batteries. Dans ce cas l'utilisation d'un seuil prédéterminé correspondant à une différence entre niveaux de charge, ou l'utilisation d'un seuil prédéterminé correspondant à une différence de tensions, sont équivalentes. Selon une caractéristique avantageuse de ce procédé selon l'invention, ladite étape d'équilibrage est suivie d'une étape d'alimentation du réseau électrique du véhicule par ladite batterie interchangeable et ladite autre batterie. L'invention concerne encore un procédé de recharge en énergie d'un véhicule comportant au moins un moteur électrique de traction, ledit véhicule comportant un dispositif d'accueil selon l'invention, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape de recharge d'une desdites batteries ayant le niveau de charge le plus bas, par un réseau d'alimentation externe audit véhicule, jusqu'à ce que la différence entre les niveaux de charge respectifs desdites batteries soit en dessous d'un seuil prédéterminé. One of the aims of the invention is to remedy at least some of the drawbacks of the prior art by providing an interchangeable battery receiving device and a method of supplying a vehicle enabling it to benefit from two power batteries, one of which is interchangeable while avoiding the disadvantages inherent in the difference in charge level between the two batteries. To this end, the invention proposes an interchangeable battery receiving device intended to equip a vehicle comprising at least one electric traction motor, comprising two input terminals adapted to connect to the positive and negative terminals of said interchangeable battery and two output terminals connected to an electrical network of said vehicle, characterized in that: - said reception device comprises two parallel branches connecting said input terminals to the positive and negative terminals of another battery, - said reception device comprises, on the branch adapted to connect the negative terminal of said interchangeable battery to the negative terminal of said other battery, a balancing circuit; and said reception device comprises means of selection between a supply of said electrical network by means of minus all of said batteries and a supply of said electricity network by a single one of said batteries. Thanks to the invention, the autonomy of the vehicle comprising an interchangeable battery is increased since it can quickly benefit from the charge of a new interchangeable battery recently put in the vehicle, then the charge of another battery, which can not be interchangeable, without negative effects due to the difference in charge level between the two batteries. Indeed, the docking device according to the invention makes it possible not to constantly connect the two batteries at the same time to the electrical network of the vehicle. For example, both batteries will power the vehicle together only when their charge levels are close enough. In addition, when the two batteries are connected together to the vehicle electrical network using the device according to the invention, they are connected by a parallel connection of the batteries, which makes it possible to reduce the cost of the cooling necessary for the batteries compared to a system that would power the power grid sequentially with one battery then the other. Indeed the latter system would require a battery cooling device, while the invention allows to do without cooling when the two batteries together power the vehicle's electrical network. In addition, the balancing circuit makes it possible to extend the lifetimes of the two batteries and their performances, whether those of the interchangeable battery or those of the other battery. The parallel connection of the batteries makes it possible in particular not to limit the current arriving on the vehicle electrical network with respect to a series connection in which the current would be limited by the least charged battery. The battery receiving device according to the invention also makes it possible not to stop the electric motor of the vehicle during a change of the interchangeable battery, since it can be powered by the other battery during this change. According to an advantageous characteristic of the invention, said balancing circuit comprises a first switch connected in parallel with a branch comprising, in series, an impedance and a second switch. This characteristic is an inexpensive way of balancing the two batteries. According to another advantageous characteristic of the invention, said selection means comprises said first switch and a third switch mounted on the branch adapted to connect the positive terminal of said interchangeable battery to the positive terminal of said other battery. This selection means is simple and less expensive than a selector. According to another advantageous characteristic of the invention, said first and third switches are controlled by a supervision computer able to receive data making it possible to supervise the states of charge of said interchangeable battery and said other battery. This feature allows the vehicle computer to control the switches so as to use the two batteries simultaneously as soon as the battery charge states are close enough. The invention also relates to a method for supplying the electrical network of a vehicle comprising at least one electric traction motor, said vehicle comprising a reception device according to the invention, characterized in that it comprises: - a step supplying the vehicle electrical network using only said interchangeable battery, and a balancing step during which said interchangeable battery recharges the other battery as soon as the difference between the respective charge levels of said batteries is below a threshold predetermined (we discharge the one battery in the other and the current then gradually drops with the balancing of the voltages). It should be noted that this predetermined threshold corresponding to a charge level difference or SOC (according to the English "State of Charge") may be variable as a function of a predetermined difference in voltages for example between the two batteries. In this case the use of a predetermined threshold corresponding to a difference between load levels, or the use of a predetermined threshold corresponding to a difference in voltages, are equivalent. According to an advantageous characteristic of this method according to the invention, said balancing step is followed by a step of supplying the vehicle electrical network with said interchangeable battery and said other battery. The invention also relates to a method of recharging energy of a vehicle comprising at least one electric traction motor, said vehicle comprising a reception device according to the invention, characterized in that said method comprises a charging step of one of said batteries having the lowest charge level, by a power supply network external to said vehicle, until the difference between the respective charge levels of said batteries is below a predetermined threshold.

Lorsque cette différence de niveaux de charge atteint ce seuil, la mise en parallèle des batteries avec équilibrage utilisant le circuit d'équilibrage du dispositif d'accueil selon l'invention, peut être actionnée. Préférentiellement, ladite étape de recharge est donc suivie d'une étape de recharge simultanée desdites batteries par un réseau d'alimentation externe audit véhicule. Les procédés d'alimentation et de recharge d'un véhicule selon l'invention présentent des avantages analogues à ceux du dispositif d'accueil pour batterie interchangeable selon l'invention. L'invention concerne encore un programme d'ordinateur comportant des instructions pour mettre en oeuvre l'un des procédés selon l'invention, lorsqu'il est exécuté sur un calculateur. When this difference in charge levels reaches this threshold, the balancing of batteries with balancing using the balancing circuit of the host device according to the invention can be actuated. Preferably, said recharging step is followed by a step of simultaneously charging said batteries by a power supply network external to said vehicle. The methods of supplying and recharging a vehicle according to the invention have advantages similar to those of the interchangeable battery receiving device according to the invention. The invention also relates to a computer program comprising instructions for implementing one of the methods according to the invention, when it is executed on a computer.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préféré décrit en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente un dispositif d'accueil pour batterie interchangeable selon l'invention, dans ce mode de réalisation préféré, - la figure 2 représente des étapes d'un procédé d'alimentation du réseau électrique d'un véhicule selon l'invention, - et la figure 3 représente des étapes d'un procédé de recharge en énergie d'un véhicule selon l'invention. Other features and advantages will appear on reading a preferred embodiment described with reference to the figures in which: FIG. 1 represents an interchangeable battery receiving device according to the invention, in this preferred embodiment, FIG. 2 represents steps of a method for supplying the electrical network of a vehicle according to the invention, and FIG. 3 represents steps of a method of recharging the energy of a vehicle according to the invention. .

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention représenté à la figure 1, un véhicule électrique compatible avec un système d'échange de batteries dit « quick drop » comporte un dispositif D d'accueil pour batterie interchangeable selon l'invention. Le dispositif D d'accueil comporte deux bornes d'entrée e1 et e2 aptes à se connecter respectivement aux bornes positive BPI et négative BN1 d'une batterie B1 rechargeable et interchangeable. Le dispositif D d'accueil selon l'invention comporte également deux bornes de sortie reliées au réseau électrique RES du véhicule, ainsi que des bornes e3 et e4 aptes à se connecter respectivement aux bornes positive BP2 et négative BN2 d'une autre batterie rechargeable B2, non interchangeable. Les bornes positive BPI et négative BN1 de la batterie B1 interchangeable sont en fait chacune connectées aux bornes respectives e1 et e2 du dispositif d'accueil D par l'intermédiaire de relais fusibles respectivement RP et RN. Une résistance RS de pré-charge et un relais RPC de pré-charge sont montés en série sur une branche de circuit montée en parallèle aux bornes du relais fusible RP, connecté à la borne positive BPI de la batterie B1 interchangeable. Les relais fusibles RP, RN et RPC sont contrôlés par un calculateur principal du véhicule, de manière à permettre à la batterie B1 interchangeable d'alimenter progressivement le réseau électrique RES du véhicule sans endommager les capacités d'organes électroniques alimentés par le réseau électrique RES. De plus, ces relais fusibles, ainsi que la résistance RS de pré-charge, font partie d'un premier pack batterie P1 qui contient la batterie interchangeable B1 ainsi qu'un calculateur BMS1 de supervision de la batterie interchangeable B1, qui remonte notamment des informations de température et de tension de la batterie B1 au calculateur principal du véhicule . According to a preferred embodiment of the invention shown in FIG. 1, an electric vehicle that is compatible with a "quick drop" battery exchange system comprises an interchangeable battery docking device D according to the invention. The reception device D comprises two input terminals e1 and e2 able to connect respectively to the positive and negative BN1 BN1 terminals of a rechargeable and interchangeable battery B1. The reception device D according to the invention also comprises two output terminals connected to the electrical network RES of the vehicle, as well as terminals e3 and e4 able to connect respectively to the positive terminals BP2 and negative BN2 of another rechargeable battery B2. , not interchangeable. Positive BPI and negative BN1 terminals of interchangeable battery B1 are in fact each connected to the respective terminals e1 and e2 of the reception device D via fuse relays respectively RP and RN. A pre-charge RS resistor and a pre-charge RPC relay are connected in series on a circuit branch connected in parallel across the fuse relay RP, connected to the positive terminal BPI of the interchangeable battery B1. The RP, RN and RPC fuse relays are controlled by a main computer of the vehicle, so as to allow the interchangeable battery B1 to progressively supply the RES electrical network of the vehicle without damaging the capacities of electronic components powered by the electrical network RES. . Moreover, these fuse relays, as well as the pre-charge resistor RS, are part of a first battery pack P1 which contains the interchangeable battery B1 as well as a computer BMS1 for monitoring the interchangeable battery B1, which in particular temperature and voltage information from the battery B1 to the main vehicle computer.

Les bornes positive BP2 et négative BN2 de l'autre batterie B2 sont connectées de manière similaire aux bornes respectives e3 et e4 du dispositif d'accueil D par l'intermédiaire de relais fusibles et d'une résistance de pré-charge. L'ensemble de ces relais fusibles, de cette résistance de pré-charge et de la batterie B2, ainsi qu'un calculateur BMS2 de supervision associé à la batterie B2, qui remonte des informations de température et de tension de la batterie B2 au calculateur principal du véhicule, font partie d'un deuxième pack P2 de batterie. Les bornes e3 et e4 du dispositif D d'accueil selon l'invention, connectées aux bornes positive BP2 et négative BN2 de la batterie B2, sont reliées respectivement aux bornes d'entrée e1 et e2 du dispositif D d'accueil par des dérivations parallèles respectives D1 et D2. La dérivation D2 reliant la borne e2, apte à se connecter à la borne négative BN1 de la batterie B1 interchangeable, à la borne e4 reliée à la borne négative BN2 de l'autre batterie B2, comporte un circuit d'équilibrage, permettant d'équilibrer la charge entre les deux batteries B1 et B2. Ce circuit est composé d'un premier interrupteur T1 monté en parallèle d'une branche comportant montés en série une résistance RE de pré-charge (qui peut être fixe de l'ordre de l'ohm ou variable : diminuer avec la température par exemple) et un deuxième interrupteur T2. Le dimensionnement de la résistance RE de pré-charge du circuit d'équilibrage dépend du compromis entre l'écart de tension autorisé entre les deux batteries B1 et B2 et l'échauffement de cette résistance RE. Il est à noter qu'en variante une impédance comportant une partie réactive peut-être utilisée à la place d'une simple résistance, mais le circuit d'équilibrage de cette variante est plus complexe. La dérivation D1 reliant la borne e1, apte à se connecter à la borne positive BPI de la batterie B1 interchangeable, à la borne e3 reliée à la borne positive BP2 de l'autre batterie B2, comporte un troisième interrupteur T3. Le circuit d'équilibrage ainsi que le troisième interrupteur T3 sont montés dans un boîtier BC de connexion des deux batteries B1 et B2. Ce boîtier permet donc à la fois : de sélectionner la source d'alimentation du réseau électrique RES, cette source pouvant être soit la batterie interchangeable B1, soit les deux batteries B1 et B2 simultanément, grâce aux premiers et troisième interrupteurs T1 et T3, et d'équilibrer les charges respectives des deux batteries B1 et B2 grâce au circuit d'équilibrage, ce qui permet d'augmenter la durée d'utilisation de ces batteries et donc l'autonomie du véhicule. Il est à noter que lorsque la batterie interchangeable B1 est enlevée du véhicule, par exemple lors du changement de cette batterie dans une station d'échange, le réseau électrique RES continue d'être alimenté par l'autre batterie B2 lorsque les premier et troisième interrupteurs T1 et T3 sont fermés. L'invention permet donc de ne pas couper l'alimentation du véhicule lors d'un changement de la batterie interchangeable B1. The positive terminals BP2 and negative BN2 of the other battery B2 are similarly connected to the respective terminals e3 and e4 of the reception device D via fuse relays and a pre-charge resistor. All of these fuse relays, this pre-load resistor and the B2 battery, and a supervision computer BMS2 associated with the battery B2, which goes back battery temperature and voltage information B2 to the calculator the vehicle, are part of a second P2 battery pack. The terminals e3 and e4 of the reception device D according to the invention, connected to the positive terminals BP2 and negative BN2 of the battery B2, are respectively connected to the input terminals e1 and e2 of the reception device D by parallel branches. respective D1 and D2. The derivation D2 connecting the terminal e2, adapted to connect to the negative terminal BN1 of the interchangeable battery B1, to the terminal e4 connected to the negative terminal BN2 of the other battery B2, comprises a balancing circuit, allowing balance the load between the two batteries B1 and B2. This circuit is composed of a first switch T1 connected in parallel with a branch comprising, in series, a pre-load resistor RE (which can be fixed in the order of one ohm or variable: decrease with temperature, for example ) and a second switch T2. The dimensioning of the pre-load resistor RE resistor of the balancing circuit depends on the compromise between the permitted voltage difference between the two batteries B1 and B2 and the heating of this resistor RE. It should be noted that, alternatively, an impedance comprising a reactive part may be used instead of a simple resistor, but the balancing circuit of this variant is more complex. The derivation D1 connecting the terminal e1, adapted to connect to the positive terminal BPI of the interchangeable battery B1, to the terminal e3 connected to the positive terminal BP2 of the other battery B2, comprises a third switch T3. The balancing circuit and the third switch T3 are mounted in a BC box connection of the two batteries B1 and B2. This housing thus makes it possible: to select the power supply source of the electrical network RES, this source can be either the interchangeable battery B1 or the two batteries B1 and B2 simultaneously, thanks to the first and third switches T1 and T3, and to balance the respective charges of the two batteries B1 and B2 through the balancing circuit, which increases the duration of use of these batteries and thus the autonomy of the vehicle. It should be noted that when the interchangeable battery B1 is removed from the vehicle, for example when changing the battery in an exchange station, the electrical network RES continues to be powered by the other battery B2 when the first and third switches T1 and T3 are closed. The invention therefore makes it possible not to cut the power supply of the vehicle during a change of the interchangeable battery B1.

Les interrupteurs T1, T2 et T3 sont par exemple des relais électriques pilotés par le calculateur principal du véhicule, selon le tableau suivant : Phase d'utilisation Interrupteur T1 Interrupteur T2 Interrupteur T3 B1 seule ouvert ouvert ouvert B1 seule, équilibrage ouvert fermé fermé B1 et B2 fermé ouvert fermé Ainsi : lorsque seule la batterie interchangeable B1 est utilisée comme batterie haute tension par le véhicule, les interrupteurs T1, T2 et T3 sont ouverts, lorsque l'on passe en phase d'équilibrage de la batterie B2 avec la batterie B1, on commence par fermer T2 puis T3 ; l'interrupteur T1 reste ouvert pendant la durée nécessaire à équilibrer les deux batteries ; puis lorsque les deux batteries B1 et B2 sont équilibrées, on ferme 20 l'interrupteur T1 puis on ouvre l'interrupteur T2, ce qui permet au véhicule d'être alimenté par les deux batteries B1 et B2 simultanément. The switches T1, T2 and T3 are, for example, electrical relays driven by the main vehicle computer, according to the following table: Operating phase Switch T1 Switch T2 Switch T3 B1 only open open open B1 only, closed open balancing closed B1 and B2 closed open closed Thus: when only the interchangeable battery B1 is used as a high-voltage battery by the vehicle, the switches T1, T2 and T3 are open, when one goes into phase of balancing the battery B2 with the battery B1 we start by closing T2 then T3; the switch T1 remains open for the time necessary to balance the two batteries; then when the two batteries B1 and B2 are balanced, the switch T1 is closed and then the switch T2 is opened, which allows the vehicle to be powered by the two batteries B1 and B2 simultaneously.

En référence à la figure 2, un procédé selon l'invention d'alimentation 25 du réseau électrique RES du véhicule est représenté sous la forme d'un algorithme comportant des étapes E1 à E3. With reference to FIG. 2, a method according to the invention of supplying the electrical network RES of the vehicle is represented in the form of an algorithm comprising steps E1 to E3.

Ce procédé est mis en oeuvre de manière logicielle dans le calculateur principal du véhicule, et utilise le boîtier BC de connexion. Le calculateur principal du véhicule reçoit des données de supervision des batteries B1 et B2 par leurs calculateurs respectifs BMS1 et BMS2, qui fonctionnent de manière indépendante. Ces données (température, tension, SOC (le SOC de chaque batterie est calculé par son calculateur BMS1 ou BMS2)) permettent notamment au calculateur principal de déterminer le niveau de charge de chacune des batteries B1 et B2. Il est à noter que l'invention permet un pilotage moins complexe des calculateurs de supervision des batteries B1 et B2 par rapport à un système où les batteries B1 et B2 seraient connectées en série et qui nécessiterait de rendre un des calculateurs de supervision d'une des batteries, esclave de l'autre calculateur de supervision de l'autre batterie. L'étape E1 est l'utilisation de la batterie B1 interchangeable seule pour alimenter le réseau électrique RES du véhicule. Cette étape a lieu par exemple juste après un changement de batterie dans une station d'échange, la batterie B1 interchangeable étant alors chargée à son maximum alors que l'autre batterie B2 n'est que très peu chargée. Pendant cette étape, les interrupteurs T1, T2 et T3 sont ouverts. De plus, la batterie B1 interchangeable peut nécessiter un système de refroidissement car elle délivre à elle seule toute la puissance nécessaire au véhicule. Parallèlement à cette étape E1, un test t1 est effectué par le calculateur principal, qui détermine la différence ASOC en valeur absolue de niveau de charge encore appelé SOC (d'après l'anglais « State Of Charge ») entre les deux batteries B1 et B2. Lorsque cette différence devient inférieure à un seuil prédéterminé, par exemple correspondant à une différence en tension de 10V (ce qui correspond à une différence de niveaux de charge pouvant être de 10/0 à 200/0 en fonction des autres caractéristiques de ces batteries), on passe à l'étape E2 d'équilibrage, pendant laquelle la batterie B2 est partiellement rechargée par la batterie B1 de manière à équilibrer leurs niveaux de charge respectifs. Les interrupteurs T2 et T3 sont alors fermés et l'interrupteur T1 est ouvert. Le seuil prédéterminé dépend essentiellement du dimensionnement de la résistance RE de pré-charge. This method is implemented in a software way in the main computer of the vehicle, and uses the BC connection box. The main vehicle computer receives monitoring data from batteries B1 and B2 by their respective computers BMS1 and BMS2, which operate independently. These data (temperature, voltage, SOC (the SOC of each battery is calculated by its computer BMS1 or BMS2)) allow in particular the main computer to determine the level of charge of each of the batteries B1 and B2. It should be noted that the invention makes it possible to control the B1 and B2 battery supervision computers less complex than a system in which the batteries B1 and B2 are connected in series and which would make it necessary to make one of the supervision computers a batteries, slave of the other supervision computer of the other battery. Step E1 is the use of the interchangeable battery B1 alone to supply the RES electrical network of the vehicle. This step takes place for example just after a change of battery in a exchange station, the battery B1 interchangeable then being charged to its maximum while the other battery B2 is only very lightly loaded. During this step, the switches T1, T2 and T3 are open. In addition, the interchangeable battery B1 may require a cooling system because it alone delivers all the power required by the vehicle. In parallel with this step E1, a test t1 is carried out by the main computer, which determines the difference ASOC in absolute value of charge level also called SOC (according to the English "State of Charge") between the two batteries B1 and B2. When this difference becomes less than a predetermined threshold, for example corresponding to a voltage difference of 10V (which corresponds to a difference in charge levels which may be from 10/0 to 200/0 depending on the other characteristics of these batteries) , we go to step E2 balancing, during which the battery B2 is partially recharged by the battery B1 so as to balance their respective charge levels. The switches T2 and T3 are then closed and the switch T1 is open. The predetermined threshold depends essentially on the dimensioning of the pre-charge resistor RE.

L'étape suivante E3 est l'alimentation du réseau électrique RES du véhicule par les deux batteries B1 et B2 (Les interrupteurs T1 et T3 sont alors fermés et l'interrupteur T2 est ouvert). Pendant cette étape, l'échauffement des batteries est limité car la puissance délivrée est répartie dans les deux batteries. Les batteries B1 et B2 ne nécessitent donc pas de refroidissement pendant cette étape E3. Cette étape E3 a lieu dès que l'intensité dans la branche comportant la résistance RE se rapproche de zéro. Ainsi l'invention permet de se passer la plupart du temps de système de refroidissement. Un seul système de refroidissement est à prévoir pour la batterie interchangeable pour les phases où elle est utilisée seule, par rapport à un système qui utiliserait séquentiellement une batterie puis l'autre et qui nécessiterait un système de refroidissement par pack de batterie. The next step E3 is the supply of the RES electrical network of the vehicle by the two batteries B1 and B2 (The switches T1 and T3 are then closed and the switch T2 is open). During this step, the heating of the batteries is limited because the power delivered is distributed in both batteries. Batteries B1 and B2 therefore do not require cooling during this step E3. This step E3 takes place as soon as the intensity in the branch comprising the resistor RE approaches zero. Thus the invention makes it possible to spend most of the time cooling system. A single cooling system is to be provided for the interchangeable battery for the phases where it is used alone, compared to a system that would sequentially use one battery then the other and that would require a battery pack cooling system.

En référence à la figure 3, un procédé selon l'invention de recharge en énergie du véhicule est représenté sous la forme d'un algorithme comportant des étapes E4 à E5. Ce procédé est mis en oeuvre de manière logicielle dans le calculateur principal du véhicule, et utilise le boîtier BC de connexion, de manière similaire au procédé d'alimentation selon l'invention du réseau électrique RES du véhicule, décrit précédemment. With reference to FIG. 3, a method according to the invention for charging the vehicle with energy is represented in the form of an algorithm comprising steps E4 to E5. This method is implemented in a software way in the main computer of the vehicle, and uses the BC connection box, similarly to the power supply method according to the invention of the RES electrical network of the vehicle, described above.

On suppose, dans cet exemple d'utilisation, que la batterie B2 est initialement plus déchargée que la batterie interchangeable B1, et est reliée à un système de recharge par un réseau électrique extérieur au véhicule, par exemple un chargeur interne au véhicule électrique. Les interrupteurs T1, T2 et T3 du boîtier de connexion sont également initialement ouverts, la batterie B1 alimentant seule le réseau électrique RES du véhicule. It is assumed in this example of use that the battery B2 is initially more discharged than the interchangeable battery B1, and is connected to a charging system by an electrical network outside the vehicle, for example an internal charger to the electric vehicle. The switches T1, T2 and T3 of the connection box are also initially opened, the battery B1 alone supplying the electrical network RES of the vehicle.

L'étape E4 est alors la recharge de la batterie B2 par le réseau électrique externe. Parallèlement à cette étape E4, un test t2 est effectué par le calculateur principal, qui détermine la différence ASOC en valeur absolue de niveau de charge entre les deux batteries B1 et B2. Step E4 is then the charging of the battery B2 by the external power network. In parallel with this step E4, a test t2 is performed by the main computer, which determines the ASOC difference in absolute value of the level of charge between the two batteries B1 and B2.

Lorsque cette différence devient inférieure à un seuil prédéterminé, par exemple correspondant à une différence de tension de 10V entre les deux batteries, on passe à une étape E5 d'équilibrage, pendant laquelle la batterie B2 est rechargée à travers le circuit d'équilibrage, de manière à équilibrer les niveaux de charge respectifs des batteries B1 et B2. Pendant cette étape d'équilibrage les interrupteurs T3 et T2 sont fermés et l'interrupteur T1 est ouvert. Une fois les batteries B1 et B2 équilibrées, les batteries B1 et B2 sont rechargées simultanément lors d'une étape E6 par le réseau électrique externe sans équilibrage, les interrupteurs T1 et T3 étant fermés et l'interrupteur T2 étant ouvert. When this difference becomes lower than a predetermined threshold, for example corresponding to a voltage difference of 10V between the two batteries, it goes to a balancing step E5, during which the battery B2 is recharged through the balancing circuit, in order to balance the respective charge levels of the batteries B1 and B2. During this balancing step the switches T3 and T2 are closed and the switch T1 is open. Once the batteries B1 and B2 are balanced, the batteries B1 and B2 are recharged simultaneously during a step E6 by the external electrical network without balancing, the switches T1 and T3 being closed and the switch T2 being open.

Il est à noter que bien que dans ce mode de réalisation de l'invention on utilise un dispositif d'accueil pour deux batteries dont l'une est interchangeable, la batterie interchangeable étant directement connectée au réseau électrique RES du véhicule, d'autres modes de réalisation de l'invention sont possibles. Ainsi l'invention est utilisable avec plus de deux batteries, dont une au moins interchangeable, les différentes batteries étant alors reliées par exemple deux à deux par des boîtiers de connexion identiques au boîtier BC, l'équilibrage des batteries se faisant au fur et à mesure. Par exemple si le véhicule a trois batteries, on équilibre d'abord les deux premières grâce à un boîtier de connexion les reliant entre elles, puis on équilibre la troisième avec l'ensemble des deux premières une fois celles-ci équilibrées. De plus, d'autres variantes de réalisation de l'invention sont possibles, par exemple : 5 dans lesquelles la batterie B2 est également interchangeable, ou dans lesquelles le réseau électrique RES est par défaut alimenté par la batterie B2 non interchangeable, la batterie B1 étant alors connectée indirectement au réseau électrique RES par le boîtier de connexion à la place de la batterie B2, ou dans lesquelles la batterie B1 est également rechargeable par un réseau électrique externe. Dans ce dernier cas, il est possible de recharger d'abord la batterie B1, si celle-ci est moins chargée que la batterie B2, puis les deux batteries B1 et B2 simultanément. 10 15 20 25 30 It should be noted that although in this embodiment of the invention a host device is used for two batteries, one of which is interchangeable, the interchangeable battery being directly connected to the RES electrical network of the vehicle, other modes embodiments of the invention are possible. Thus, the invention can be used with more than two batteries, at least one of which is interchangeable, the different batteries being connected, for example two by two, by identical connection boxes to the BC box, the balancing of the batteries being done as and when measured. For example, if the vehicle has three batteries, first balance the first two through a connection box connecting them, then balance the third with all two first once they are balanced. In addition, other embodiments of the invention are possible, for example: in which the battery B2 is also interchangeable, or in which the electrical network RES is by default powered by the non-interchangeable battery B2, the battery B1 being then indirectly connected to the electrical network RES by the connection box in place of the battery B2, or in which the battery B1 is also rechargeable by an external electrical network. In the latter case, it is possible to recharge the battery B1 first, if it is less charged than the battery B2, then the two batteries B1 and B2 simultaneously. 10 15 20 25 30

Claims (10)

REVENDICATIONS1. Dispositif d'accueil pour batterie interchangeable destinée à équiper un véhicule comportant au moins un moteur électrique de traction, comprenant deux bornes d'entrée aptes à se connecter aux bornes positive et négative de ladite batterie interchangeable et deux bornes de sortie reliées à un réseau électrique dudit véhicule, caractérisé en ce que : - ledit dispositif d'accueil comporte deux dérivations parallèles reliant lesdites bornes d'entrée aux bornes positive et négative d'une autre batterie, - ledit dispositif d'accueil comporte, sur la dérivation apte à relier la borne négative de ladite batterie interchangeable à la borne négative de ladite autre batterie, un circuit d'équilibrage, - et ledit dispositif d'accueil comporte un moyen de sélection entre une alimentation dudit réseau électrique par au moins l'ensemble desdites batteries et une alimentation dudit réseau électrique par une seule desdites batteries. REVENDICATIONS1. An interchangeable battery receiving device intended to equip a vehicle comprising at least one electric traction motor, comprising two input terminals adapted to connect to the positive and negative terminals of said interchangeable battery and two output terminals connected to an electrical network. of said vehicle, characterized in that: - said reception device comprises two parallel branches connecting said input terminals to the positive and negative terminals of another battery, - said reception device comprises, on the derivation suitable for connecting the negative terminal of said battery interchangeable with the negative terminal of said other battery, a balancing circuit, and said host device comprises means of selection between a supply of said electrical network by at least all of said batteries and a power supply. said electricity network by a single one of said batteries. 2. Dispositif d'accueil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit d'équilibrage comporte un premier interrupteur monté en parallèle d'une branche comportant montés en série une impédance et un deuxième interrupteur. 2. Reception device according to claim 1, characterized in that said balancing circuit comprises a first switch connected in parallel with a branch comprising a series of impedance and a second switch. 3. Dispositif d'accueil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de sélection comporte ledit premier interrupteur ainsi qu'un troisième interrupteur monté sur la dérivation apte à relier la borne positive de ladite batterie interchangeable à la borne positive de ladite autre batterie. 3. receiving device according to claim 2, characterized in that said selection means comprises said first switch and a third switch mounted on the branch adapted to connect the positive terminal of said interchangeable battery to the positive terminal of said other drums. 4. Dispositif d'accueil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premier et troisième interrupteurs sont pilotés par un calculateur desupervision apte à recevoir des données permettant de superviser les états de charge de ladite batterie interchangeable et de ladite autre batterie. 4. Reception device according to claim 3, characterized in that said first and third switches are controlled by a servicing computer capable of receiving data for monitoring the charge states of said interchangeable battery and said other battery. 5. Procédé d'alimentation du réseau électrique d'un véhicule comportant au moins un moteur électrique de traction, ledit véhicule comportant un dispositif d'accueil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape d'alimentation du réseau électrique du véhicule utilisant seulement ladite batterie interchangeable, - et une étape d'équilibrage pendant laquelle ladite batterie interchangeable recharge l'autre batterie dès que la différence entre les niveaux de charge respectifs desdites batteries est en dessous d'un seuil prédéterminé. 5. A method for supplying the electrical network of a vehicle comprising at least one electric traction motor, said vehicle comprising a reception device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises: a power supply stage of the vehicle electrical network using only said interchangeable battery, and a balancing step during which said interchangeable battery recharges the other battery as soon as the difference between the respective charge levels of said batteries is below a predetermined threshold. 6. Procédé d'alimentation du réseau électrique d'un véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite étape d'équilibrage est suivie d'une étape d'alimentation du réseau électrique du véhicule par ladite batterie interchangeable et ladite autre batterie. 6. The method of supplying the electrical network of a vehicle according to claim 5, characterized in that said balancing step is followed by a step of supplying the vehicle electrical network with said interchangeable battery and said other battery. 7. Procédé de recharge en énergie d'un véhicule comportant au moins un moteur électrique de traction, ledit véhicule comportant un dispositif d'accueil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape de recharge d'une desdites batteries ayant le niveau de charge le plus bas, par un réseau d'alimentation externe audit véhicule, jusqu'à ce que la différence entre les niveaux de charge respectifs desdites batteries soit en dessous d'un seuil prédéterminé. 7. A method of recharging energy of a vehicle comprising at least one electric traction motor, said vehicle comprising a reception device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said method comprises a charging step one of said batteries having the lowest charge level, by a supply network external to said vehicle, until the difference between the respective charge levels of said batteries is below a predetermined threshold. 8. Procédé de recharge en énergie d'un véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite étape de recharge est suivie d'une étape de recharge simultanée desdites batteries par un réseau d'alimentation externe audit véhicule. 8. A method of recharging energy of a vehicle according to claim 7, characterized in that said recharging step is followed by a step of simultaneously charging said batteries by a power supply network external to said vehicle. 9. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour mettre en oeuvre l'un des procédés selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, lorsqu'il est exécuté sur un calculateur.A computer program comprising instructions for carrying out one of the methods of any one of claims 5 to 8 when executed on a computer. 10 15 10 15
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