FR3013903A1

FR3013903A1 - DEVICE FOR DIAGNOSING THE HEALTH STATUS OF ELECTRIC ENERGY STORAGE MEANS COUPLED TO AN ELECTRIC POWER PRODUCER, AND ASSOCIATED CONTROL DEVICE

Info

Publication number: FR3013903A1
Application number: FR1361786A
Authority: FR
Inventors: Franck Briault
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2015-05-29

Abstract

Un dispositif de diagnostic (DD) est chargé de déterminer l'état de santé de moyens de stockage (MS) d'énergie électrique couplés à un moyen de production d'énergie électrique (AD) et à un réseau d'alimentation (RA) auquel sont couplés des organes électriques d'un système (V). Ce dispositif (DD) comprend, d'une part, des moyens d'analyse (MA) agencés pour déclencher la circulation dans les moyens de stockage (MS) d'un courant de diagnostic d'une valeur choisie propre à provoquer une décharge stabilisée de ces derniers (MS), et pour calculer une résistance interne des moyens de stockage (MS) en fonction d'une différence entre deux mesures de tension aux bornes de ces derniers (MS), effectuées respectivement pendant et juste avant la décharge stabilisée, et cette valeur choisie, et, d'autre part, des moyens de contrôle (MC) agencés pour générer une alarme lorsque cette résistance interne calculée est strictement supérieure à un seuil.A diagnostic device (DD) is responsible for determining the state of health of storage means (MS) of electrical energy coupled to an electrical power generation means (AD) and a power supply network (RA) which are coupled electrical components of a system (V). This device (DD) comprises, on the one hand, analysis means (AM) arranged to trigger the circulation in the storage means (MS) of a diagnostic current of a chosen value suitable for causing a stabilized discharge of the latter (MS), and for calculating an internal resistance of the storage means (MS) as a function of a difference between two voltage measurements at the terminals of the latter (MS), carried out during and just before the stabilized discharge, and this selected value, and secondly, control means (MC) arranged to generate an alarm when this calculated internal resistance is strictly greater than a threshold.

Description

DISPOSITIF DE DIAGNOSTIC DE L'ÉTAT DE SANTÉ DE MOYENS DE STOCKAGE D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE COUPLÉS À UN PRODUCTEUR D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE, ET DISPOSITIF DE CONTRÔLE ASSOCIÉ L'invention concerne les moyens de stockage d'énergie électrique qui font partie de réseaux d'alimentation de systèmes auxquels sont couplés des organes électriques. Dans certains systèmes, comme par exemple des véhicules, éventuellement automobiles, le réseau d'alimentation, parfois dit réseau de bord, sert à alimenter des organes électriques qui sont consommateurs d'énergie électrique. Cette énergie électrique est fournie, sous le contrôle d'un dispositif de contrôle, par un moyen de production d'énergie, comme par exemple un alternateur ou un alterno-démarreur, et par des moyens de stockage d'énergie électrique, comme par exemple une batterie (de servitude), par exemple de type 12 V ou 24 V, ou un stockeur électrochimique multicellulaire (par exemple de type plomb, Li-ion, Ni-MH ou Ni-Cd). Dans le cas d'un véhicule, ce type de dispositif de contrôle permet de gérer de façon dynamique la charge des moyens de stockage par le moyen de production d'énergie pendant les phases de roulage. Par ailleurs, certains véhicules comprenant ce type de dispositif de contrôle peuvent également comporter un système de coupure automatique du moteur thermique à l'arrêt (ou système Stop & Start), destiné à éviter toute consommation de carburant à l'arrêt.The invention relates to the means for storing electrical energy that are part of electrical networks. The invention relates to electrical energy storage means which are part of electrical energy storage networks and to a device for controlling electrical energy. supply of systems to which electrical components are coupled. In some systems, such as for example vehicles, possibly automobiles, the power network, sometimes called the on-board network, is used to power electrical components that consume electrical energy. This electrical energy is supplied, under the control of a control device, by a power generation means, such as for example an alternator or an alternator-starter, and by electrical energy storage means, such as, for example a (service) battery, for example of the 12 V or 24 V type, or a multicellular electrochemical storer (for example of the lead, Li-ion, Ni-MH or Ni-Cd type). In the case of a vehicle, this type of control device makes it possible to dynamically manage the load of the storage means by the power generation means during the rolling phases. Moreover, certain vehicles comprising this type of control device may also include an automatic shutdown system of the engine at a standstill (or Stop & Start system), intended to avoid any fuel consumption at a standstill.

Les nouvelles fonctionnalités de gestion énergétique offertes par ces dispositifs de contrôle et ces systèmes de coupure automatique provoquent des sollicitations plus importantes des moyens de stockage, et en particulier des cyclages plus fréquents et des profondeurs de décharge plus importantes. Il en résulte un vieillissement accéléré des moyens de stockage, notamment lorsqu'ils comprennent des cellules contenant du plomb. Les dispositifs de contrôle actuels permettent d'informer sur l'état de charge (ou SOC (« State Of Charge »)) des moyens de stockage, et ainsi de mieux maîtriser les limites de sollicitation de ces derniers pour garantir une durabilité minimum. Certains d'entre eux permettent également de prédire le comportement des moyens de stockage et de la tension du réseau de bord lors du prochain redémarrage pendant une phase de « Stop and Start », afin de limiter l'usage de ces phases si l'état de charge des moyens de stockage ne le permet pas. Aujourd'hui, la détermination dynamique et continue de l'état de santé (ou SOF (« State Of Health »)) des moyens de stockage n'est ni proposée ni utilisée, car les défaillances subites de ces derniers ne conduisent pas, dans la plupart des cas, à une situation grave pour les passagers. En effet, tant que le véhicule est roulant et que son moteur fonctionne, le moyen de production d'énergie (alternateur ou alterno-démarreur) produit l'énergie électrique nécessaire au réseau de bord. Par conséquent, en cas de dégradation des moyens de stockage pendant une phase de roulage, le défaut n'apparaîtra qu'au prochain démarrage. Ce dernier peut alors être impossible, mais cela reste sans danger pour les passagers du véhicule. Cependant, lorsque les moyens de stockage sont défaillants et que survient une charge du réseau de bord très dynamique, par exemple due à l'activation d'une fonction de type DAE (« Direction Assistée Electriquement ») ou ESP (« Electronic Stability Program »), le moyen de production d'énergie se retrouve seul à fournir de l'énergie électrique. Or, il ne peut pas répondre suffisamment rapidement à cet appel de courant transitoire, ce qui provoque une chute de tension sur le réseau de bord, et une potentielle remise à zéro des fonctions sécuritaires. Par exemple, avec un alternateur de classe 12 (à courant de 120 A), la tension tombe à moins de 7 V en cas d'appel de courant de 70 A, par exemple dû à un changement de direction brutal ou à une activation de la fonction ESP. De même, si la défaillance des moyens de stockage survient pendant une phase de « Stop and Start », le véhicule ne peut plus redémarrer, ce qui peut s'avérer très dangereux dans certaines situations, et notamment lorsqu'il est placé dans une intersection ou sur un passage à niveau. De plus, il a été très récemment proposé de placer le véhicule dans une phase de « Stop and Start » lorsqu'il circule à une vitesse stabilisée et que le couple demandé aux roues est très faible. Cette future fonctionnalité imposera que dans cette situation l'énergie électrique soit fournie par les seuls moyens de stockage. Or, la défaillance de ces derniers pendant la phase de roulage serait d'une gravité maximale en raison de la perte de toutes les fonctions sécuritaires (direction assistée, éclairage, essuyage et freinage, en particulier). Pour remédier à cet inconvénient majeur, il a été proposé de mettre en parallèle deux moyens de stockage. Mais cette solution s'avère onéreuse, et induit une augmentation de l'encombrement et du poids.The new energy management features offered by these control devices and these automatic shutdown systems cause greater stresses on the storage means, and in particular more frequent cycling and greater depths of discharge. This results in accelerated aging of the storage means, especially when they comprise cells containing lead. The current control devices make it possible to inform on the state of charge (or SOC) of the storage means, and thus to better control the solicitation limits of the latter to guarantee a minimum durability. Some of them also make it possible to predict the behavior of the storage means and the voltage of the onboard network during the next restart during a "Stop and Start" phase, in order to limit the use of these phases if the state charging means storage does not allow it. Today, the dynamic and continuous state of health (SOF) determination of storage facilities is neither proposed nor used, because the sudden failures of the latter do not lead, in in most cases, a serious situation for passengers. Indeed, as the vehicle is rolling and its engine running, the power generation means (alternator or alternator-starter) produces the necessary electrical energy to the onboard network. Therefore, in case of degradation of the storage means during a rolling phase, the fault will appear only at the next start. The latter may then be impossible, but it remains safe for the passengers of the vehicle. However, when the storage means are faulty and a very dynamic onboard network load occurs, for example due to the activation of a function of the type DAE ("Electrically Assisted Steering") or ESP ("Electronic Stability Program"). ), the means of energy production is alone in providing electrical energy. However, it can not respond quickly enough to this transient current draw, which causes a voltage drop on the on-board network, and a potential reset safety functions. For example, with a class 12 alternator (at a current of 120 A), the voltage falls to less than 7 V in the event of a current draw of 70 A, for example due to a sudden change of direction or an activation of the ESP function. Similarly, if the failure of the storage means occurs during a "Stop and Start" phase, the vehicle can not restart, which can be very dangerous in certain situations, and particularly when it is placed in an intersection. or on a railway crossing. In addition, it has been proposed very recently to place the vehicle in a "Stop and Start" phase when it is traveling at a steady speed and that the torque requested for the wheels is very low. This future functionality will require that in this situation the electrical energy is provided by the only storage means. However, the failure of these during the taxiing phase would be of maximum gravity due to the loss of all safety functions (power steering, lighting, wiping and braking, in particular). To remedy this major drawback, it has been proposed to put two storage means in parallel. But this solution is expensive, and induces an increase in size and weight.

Il existe donc un réel besoin de fonction de diagnostic dynamique de l'état de santé des moyens de stockage de certains systèmes pour détecter leurs faiblesses avant qu'elles ne soient effectivement défaillantes. Il existe au moins deux causes principales de défaillance : l'une est progressive et résulte du vieillissement dû à la sollicitation dans le temps (elle provoque une augmentation progressive de la résistance interne des moyens de stockage), l'autre est subite et résulte de la casse interne d'une soudure entre plaques ou d'un court-circuit entre plaques, par exemple du fait d'une accumulation de matière en fond de bac. L'invention a donc notamment pour but de permettre le diagnostic en dynamique et de façon continue de l'état de santé des moyens de stockage de manière à détecter leur prochaine défaillance, et ainsi éviter de passer dans une phase de vie où cette défaillance aurait un impact grave (par exemple en interdisant l'arrêt du moteur pour conserver la production d'énergie électrique par l'alternateur).There is therefore a real need for a dynamic diagnostic function of the state of health of the storage means of certain systems to detect their weaknesses before they are actually failing. There are at least two main causes of failure: one is progressive and results from the aging due to the stress in time (it causes a progressive increase in the internal resistance of the storage means), the other is sudden and results from the internal breakage of a weld between plates or a short circuit between plates, for example due to an accumulation of material in the tank bottom. The purpose of the invention is therefore to enable dynamic and continuous diagnosis of the state of health of the storage means so as to detect their next failure, and thus avoid going into a phase of life where this failure would have occurred. a serious impact (for example by prohibiting the stopping of the engine to conserve the production of electrical energy by the alternator).

Elle propose notamment à cet effet un dispositif de diagnostic, destiné à déterminer l'état de santé de moyens de stockage d'énergie électrique couplés à un moyen de production d'énergie électrique et à un réseau d'alimentation auquel sont couplés des organes électriques d'un système, et comprenant : - des moyens d'analyse agencés pour déclencher la circulation dans les moyens de stockage d'un courant de diagnostic d'une valeur choisie propre à provoquer une décharge stabilisée de ces derniers, et pour calculer une résistance interne des moyens de stockage en fonction d'une différence entre deux mesures de tension aux bornes de ces derniers, effectuées respectivement pendant et juste avant la décharge stabilisée, et cette valeur choisie, et - des moyens de contrôle agencés pour générer une alarme lorsque cette résistance interne calculée est strictement supérieure à un seuil. L'établissement forcé d'un courant de diagnostic stable sur une courte durée dans les moyens de stockage, permet de mesurer la chute de tension que cela provoque aux bornes de ces derniers et d'en déduire en temps réel et dynamiquement par le calcul la résistance interne des moyens de stockage, laquelle est représentative de l'état de santé en cours de ces derniers. Le dispositif de diagnostic selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses moyens d'analyse peuvent être agencés pour calculer la résistance interne en effectuant le rapport entre la différence des deux mesures de tension aux bornes des moyens de stockage et la valeur choisie ; - ses moyens d'analyse peuvent être agencés pour fournir une première consigne de courant égale à la valeur choisie et propre à être utilisée par un dispositif de contrôle, chargé de contrôler le fonctionnement des moyens de stockage et du moyen de production d'énergie électrique, pour déterminer une seconde consigne de courant destinée à piloter le moyen de production d'énergie électrique pour qu'il induise la circulation dans les moyens de stockage du courant de diagnostic de la valeur choisie ; - ses moyens d'analyse et ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour fonctionner de façon périodique. L'invention propose également un dispositif de contrôle, destiné à contrôler un moyen de production d'énergie électrique et des moyens de stockage d'énergie électrique, couplés entre eux et à un réseau d'alimentation auquel sont couplés des organes électriques d'un système, et comprenant un dispositif de diagnostic du type de celui présenté ci-avant. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un moyen de production d'énergie électrique et des moyens de stockage d'énergie électrique, couplés entre eux et à un réseau d'alimentation auquel sont couplés des organes électriques, et soit un dispositif de diagnostic du type de celui présenté ci-avant, soit un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant. Par exemple, les moyens de stockage peuvent comprendre des cellules électrochimiques contenant une matière qui est choisie parmi (au moins) le plomb, le nickel-métal hydrure et le nickel-cadmium. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à io l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel l'unique figure illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule comprenant un exemple de chaîne de transmission, un réseau de bord et un superviseur de réseau de bord équipé d'un dispositif de diagnostic selon l'invention. 15 L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de diagnostic DD destiné à contrôler de façon dynamique l'état de moyens de stockage d'énergie électrique MS couplés à un moyen de production d'énergie électrique AD au sein d'un réseau d'alimentation RA d'un système V. 20 Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le système V est un véhicule de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout type de système comprenant au moins un moteur (ou machine) destiné(e), notamment, à entraîner un moyen de production d'énergie 25 électrique couplé au moteur, un réseau d'alimentation auquel sont couplés des organes électriques, et des moyens de stockage d'énergie électrique couplés au moyen de production d'énergie électrique et au réseau d'alimentation. Ainsi, l'invention concerne notamment tout véhicule terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien, et toute station fixe de production/stockage 30 d'énergie électrique comprenant un générateur électromécanique (à entrainement éolien ou par turbine). On a schématiquement représenté sur l'unique figure un véhicule (ou système) V comprenant une chaîne de transmission, un superviseur (ou calculateur) SC propre à superviser (ou gérer) le fonctionnement de la chaîne de transmission, un moyen de production d'énergie électrique AD, des moyens de stockage d'énergie électrique MS de type basse tension ou très basse tension, un réseau d'alimentation RA, et un dispositif de diagnostic DD selon l'invention. Le moyen de production d'énergie électrique AD est, par exemple, une machine électrique constituant un alternateur ou un alterno-démarreur. Il est couplé à la chaîne de transmission. On considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que le moyen de production d'énergie électrique AD l a est un alterno-démarreur. Les moyens de stockage d'énergie électrique MS sont chargés de stocker une partie au moins de l'énergie électrique produite par l'alternodémarreur AD à partir du couple qui est fourni par la chaîne de transmission. On considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que les moyens 15 de stockage d'énergie électrique MS constituent une batterie de servitude au plomb (Pb), de type multicellulaire et par exemple de type 12 V ou 24 V. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de batterie rechargeable. Elle concerne en effet également les batteries multicellulaires électrochimiques comportant une matière telle que le nickel-métal hydrure (Ni-MH) ou le nickel-cadmium 20 (Ni-Cd). La chaîne de transmission comprend notamment un moteur MT destiné à assurer les déplacements du véhicule V, un embrayage EM et une boite de vitesses BV. On considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que le 25 moteur MT est de type thermique et donc consomme un carburant. Mais l'invention concerne également les véhicules de type dit « mild hybrides » (c'est-à-dire comportant un moteur thermique et au moins un moteur (ou machine) électrique servant de générateur). Le moteur thermique MT comprend un vilebrequin (non représenté) 30 qui est solidarisé fixement à un arbre moteur afin d'entraîner ce dernier en rotation, et couplé, éventuellement via une roue libre, à l'alterno-démarreur AD qui est chargé, notamment, de le lancer afin de lui permettre de démarrer. La boîte de vitesses BV comprend au moins un arbre d'entrée (ou primaire) et un arbre de sortie destinés à être couplés l'un à l'autre. L'arbre d'entrée est destiné à recevoir le couple moteur (ici thermique) via l'embrayage EM. L'arbre de sortie est destiné à recevoir le couple moteur via l'arbre d'entrée afin de le communiquer à l'arbre de transmission auquel il est couplé et qui est couplé indirectement aux roues d'un train TV (par exemple avant) du véhicule V, via un différentiel DV. L'embrayage EM comprend notamment un volant moteur qui est solidarisé fixement à l'arbre moteur et un disque d'embrayage qui est solidarisé fixement à l'arbre d'entrée.It proposes for this purpose a diagnostic device, intended to determine the state of health of electrical energy storage means coupled to a means of producing electrical energy and to a power supply network to which electrical organs are coupled. of a system, and comprising: - analysis means arranged to trigger the circulation in the storage means of a diagnostic current of a chosen value suitable for causing a stabilized discharge of the latter, and for calculating a resistance internal storage means according to a difference between two voltage measurements at the terminals thereof, performed respectively during and just before the stabilized discharge, and this chosen value, and - control means arranged to generate an alarm when this calculated internal resistance is strictly greater than a threshold. The forced establishment of a short-term stable diagnostic current in the storage means makes it possible to measure the voltage drop that it causes at the terminals of the latter and to deduce in real time and dynamically by the calculation the internal resistance of the storage means, which is representative of the current state of health of the latter. The diagnostic device according to the invention can comprise other characteristics that can be taken separately or in combination, and in particular: its analysis means can be arranged to calculate the internal resistance by making the ratio between the difference of the two measurements; voltage across the storage means and the value selected; its analysis means may be arranged to provide a first current set equal to the value chosen and suitable for use by a control device, responsible for controlling the operation of the storage means and the means for producing electrical energy. to determine a second current setpoint for controlling the electric power generating means to induce circulation in the diagnostic current storage means of the selected value; its analysis means and its control means can be arranged to operate periodically. The invention also proposes a control device, intended to control a means for producing electrical energy and electrical energy storage means, coupled together and to a power supply network to which electrical components of a system, and comprising a diagnostic device of the type of that presented above. The invention also proposes a vehicle, possibly of automobile type, and comprising a means for producing electrical energy and electrical energy storage means, coupled together and to a power supply network to which electrical members are coupled, and either a diagnostic device of the type of the one presented above, or a control device of the type of that presented above. For example, the storage means may comprise electrochemical cells containing a material which is selected from (at least) lead, nickel-metal hydride and nickel-cadmium. Other features and advantages of the invention will become apparent from consideration of the following detailed description, and the accompanying drawing, in which the single figure schematically and functionally illustrates a vehicle comprising an exemplary transmission chain, a network and an onboard network supervisor equipped with a diagnostic device according to the invention. The object of the invention is in particular to propose a diagnostic device DD intended to dynamically control the state of electrical energy storage means MS coupled to a means for producing electrical energy AD within a network. In the following, by way of nonlimiting example, the system V is a vehicle of the automotive type. This is for example a car. But the invention is not limited to this type of system. It relates in fact to any type of system comprising at least one motor (or machine) intended, in particular, to drive a means for producing electrical energy coupled to the motor, a power supply network to which electrical components are coupled. , and electrical energy storage means coupled to the power generation means and the power supply network. Thus, the invention particularly relates to any land vehicle, maritime (or fluvial), or air, and any fixed station for producing / storing 30 electrical energy comprising an electromechanical generator (with wind or turbine drive). FIG. 1 shows a vehicle (or system) V comprising a transmission chain, a supervisor (or computer) SC capable of supervising (or managing) the operation of the transmission chain, a means of production of electrical energy AD, MS electrical energy storage means of the low voltage or very low voltage type, a power supply network RA, and a diagnostic device DD according to the invention. The electrical power generation means AD is, for example, an electric machine constituting an alternator or an alternator-starter. It is coupled to the transmission chain. In what follows, by way of non-limiting example, the electric power generation means AD 1a is an alternator-starter. The electrical energy storage means MS are responsible for storing at least a portion of the electrical energy produced by the alternator starter AD from the torque that is provided by the transmission chain. In what follows, by way of nonlimiting example, the electrical energy storage means MS constitute a lead-acid battery (Pb) of the multicellular type, for example of the 12 V or 24 V type. But the invention is not limited to this type of rechargeable battery. It also relates to multicell electrochemical batteries comprising a material such as nickel-metal hydride (Ni-MH) or nickel-cadmium (Ni-Cd). The transmission chain comprises in particular an MT motor intended to ensure the movements of the vehicle V, an EM clutch and a gearbox BV. In what follows, by way of non-limiting example, the MT motor is of thermal type and therefore consumes a fuel. But the invention also relates to the so-called "mild hybrid" type of vehicles (that is to say comprising a heat engine and at least one electric engine (or machine) serving as a generator). The thermal engine MT comprises a crankshaft (not shown) which is fixedly attached to a drive shaft in order to drive the latter in rotation, and coupled, possibly via a freewheel, to the alternator-starter AD which is loaded, in particular , to launch it to allow it to start. The gearbox BV comprises at least one input shaft (or primary) and an output shaft intended to be coupled to each other. The input shaft is intended to receive the engine torque (here thermal) via the clutch EM. The output shaft is intended to receive the engine torque via the input shaft in order to communicate it to the transmission shaft to which it is coupled and which is coupled indirectly to the wheels of a TV train (for example before) of the vehicle V, via a differential DV. The EM clutch comprises in particular a flywheel which is fixedly secured to the drive shaft and a clutch disc which is fixedly secured to the input shaft.

Le fonctionnement du moteur thermique MT est contrôlé par le superviseur SC qui peut se présenter sous la forme d'un calculateur (de préférence dédié). Le réseau d'alimentation RA est ici un réseau de bord auquel sont couplés des organes électriques du véhicule V qui doivent être alimentés en basse tension fournie par l'alterno-démarreur AD ou la batterie (de servitude) MS sous le contrôle d'un superviseur de réseau de bord SR. Le dispositif de diagnostic DD, selon l'invention, comprend au moins des moyens d'analyse MA et des moyens de contrôle MC. Ce dispositif de diagnostic DD peut, comme illustré non limitativement, faire partie d'un dispositif de contrôle DC qui est chargé de contrôler le moyen de production d'énergie électrique AD (ici un alternodémarreur) et les moyens de stockage MS (ici une batterie). On comprendra plus loin l'intérêt de cette intégration du dispositif de diagnostic DD dans le dispositif de contrôle DC. Mais dans une variante de réalisation non représentée, le dispositif de diagnostic DD pourrait être lui-même agencé sous la forme d'un équipement (comme par exemple un calculateur) embarqué dans le véhicule V, ou bien être intégré dans le superviseur de la chaîne de transmission SC. Par conséquent, ce dispositif de diagnostic DD peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software »), ou bien d'une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels. On notera que dans l'exemple illustré non limitativement sur l'unique figure le dispositif de contrôle DC fait lui-même partie du superviseur (ou calculateur) SR qui est dédié au réseau de bord RA. Mais dans une variante de réalisation non représentée, le dispositif de contrôle DC pourrait être lui-même agencé sous la forme d'un calculateur embarqué dans le véhicule V, ou bien être intégré dans le superviseur de la chaîne de transmission SC. Par conséquent, ce dispositif de contrôle DC peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software »), ou bien d'une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels. On notera également que le dispositif de contrôle DC peut être du type de celui qui est décrit dans le document brevet portant le numéro de dépôt FR 1256170. Les moyens d'analyse MA sont agencés, d'une part, pour déclencher la circulation dans les moyens de stockage MS d'un courant de diagnostic d'une valeur VC choisie de manière à provoquer une décharge stabilisée de ces derniers (MS), et, d'autre part, pour calculer une résistance interne RI des moyens de stockage MS en fonction d'une différence entre deux mesures de tension aux bornes de ces derniers (MS), effectuées respectivement pendant (V2) et juste avant (V1) la décharge stabilisée, et cette valeur choisie. On entend ici par « décharge stabilisée » une décharge des moyens de stockage MS sous un courant stable de faible valeur (correspondant à un courant de diagnostic de la valeur choisie VC), et pendant un temps court (typiquement entre 0,5 seconde et 2 secondes). Par exemple, la durée précitée peut être égale à environ 1 seconde, et la valeur choisie VC peut être égale à environ 10 A.The operation of the heat engine MT is controlled by the supervisor SC which can be in the form of a computer (preferably dedicated). The power supply network RA is here an onboard network to which are coupled electrical components of the vehicle V which must be supplied with low voltage supplied by the alternator-starter AD or the battery (of servitude) MS under the control of a Supervisor of SR on-board network. The diagnostic device DD according to the invention comprises at least the analysis means MA and the control means MC. This diagnostic device DD may, as shown without limitation, be part of a DC control device which is responsible for controlling the electrical power generation means AD (here an alternator starter) and the storage means MS (here a battery ). It will be understood later on the interest of this integration of the diagnostic device DD in the control device DC. But in an embodiment variant not shown, the diagnostic device DD could itself be in the form of equipment (such as for example a computer) embedded in the vehicle V, or be integrated in the chain supervisor SC transmission. Therefore, this diagnostic device DD can be realized in the form of software modules (or computer or "software"), or a combination of electronic circuits (or "hardware") and software modules. Note that in the example shown in non-limiting manner in the single figure the DC control device itself is part of the supervisor (or calculator) SR which is dedicated to the onboard network RA. But in an alternative embodiment not shown, the control device DC could itself be in the form of a computer embedded in the vehicle V, or be integrated in the supervisor of the transmission chain SC. Therefore, this DC control device can be realized in the form of software modules (or computer or "software"), or a combination of electronic circuits (or "hardware") and software modules. It will also be noted that the control device DC may be of the type described in the patent document bearing the deposit number FR 1256170. The analysis means MA are arranged, on the one hand, to trigger the circulation in the storage means MS of a diagnostic current of a value VC chosen to cause a stabilized discharge of the latter (MS), and secondly, to calculate an internal resistance RI of the storage means MS in function a difference between two voltage measurements at the terminals of the latter (MS), made during (V2) and just before (V1) the stabilized discharge, and this value chosen. Here, the term "stabilized discharge" means a discharge of the storage means MS under a stable current of low value (corresponding to a diagnostic current of the selected value VC), and for a short time (typically between 0.5 seconds and 2 seconds). seconds). For example, the aforementioned duration may be equal to about 1 second, and the selected value VC may be equal to about 10 A.

Grâce à l'établissement forcé d'un courant de diagnostic stable (et donc constant) sur une courte durée dans les moyens de stockage MS, on peut mesurer la chute de tension (V2 - V1) que cela provoque aux bornes de ces derniers (MS) et en déduire par calcul la résistance interne RI des moyens de stockage MS, de façon dynamique et maîtrisée (c'est-à-dire indépendamment de la consommation du réseau de bord RA). Par exemple, le déclenchement précité peut être réalisé par une commande transmise par les moyens d'analyse MA au dispositif de contrôle DC.Thanks to the forced establishment of a stable (and thus constant) diagnostic current for a short time in the storage means MS, it is possible to measure the voltage drop (V2 - V1) that this causes at the terminals thereof ( MS) and computationally deduce the internal resistance RI storage means MS dynamically and controlled (that is to say independently of the consumption of the onboard network RA). For example, the aforementioned triggering can be achieved by a command transmitted by the analysis means MA to the control device DC.

Les mesures de la tension aux bornes des moyens de stockage MS sont effectuées par un premier capteur C1. Ce premier capteur Cl fait par exemple partie des moyens de stockage MS. Mais il pourrait également faire partie du dispositif de diagnostic DD ou du dispositif de contrôle DC. Ces mesures de tension peuvent en effet être utilisées par d'autres fonctions embarquées que la fonction de diagnostic offerte par le dispositif de diagnostic DD. On notera que ces mesures de tension peuvent être transmises (ici) au superviseur de réseau de bord SR via un réseau de communication du véhicule V, par exemple de type LIN ou CAN. On notera également que ces mesures de tension sont requises par les moyens d'analyse MA, chaque fois qu'ils veulent réaliser une analyse en vue d'un diagnostic, ce qui peut éventuellement se faire de façon périodique. Par exemple, les moyens d'analyse MA peuvent être agencés pour calculer la résistance interne RI en effectuant le rapport entre la différence des deux mesures de tension V2 et V1 aux bornes des moyens de stockage MS et la valeur choisie VC du courant de diagnostic. On a alors RI = (V2 V1)/VC. On notera que les moyens d'analyse MA peuvent utiliser comme valeur choisie VC dans leur calcul une valeur qui est prédéfinie (et éventuellement calibrable) et stockée dans le dispositif de diagnostic DD. Cette valeur prédéfinie est par exemple modifiable au moyen d'un module logiciel. Les moyens de contrôle MC du dispositif de diagnostic DD sont agencés pour générer une alarme lorsque la résistance interne calculée RI est strictement supérieure à un seuil. Une défaillance des moyens de stockage MS se traduit en effet par une résistance interne strictement supérieure à une valeur normale connue. On comprendra que ce seuil (de résistance) dépend des moyens de stockage MS.The measurements of the voltage across the storage means MS are performed by a first sensor C1. This first sensor C1 is for example part of the storage means MS. But it could also be part of the DD diagnostic device or the DC control device. These voltage measurements can in fact be used by other on-board functions than the diagnostic function offered by the diagnostic device DD. It will be noted that these voltage measurements can be transmitted (here) to the supervisor of the on-board network SR via a communication network of the vehicle V, for example of the LIN or CAN type. It will also be noted that these voltage measurements are required by the analysis means MA, whenever they want to carry out an analysis for a diagnosis, which may possibly be done periodically. For example, the analysis means MA can be arranged to calculate the internal resistance RI by making the ratio between the difference of the two voltage measurements V2 and V1 across the storage means MS and the selected value VC of the diagnostic current. We then have RI = (V2 V1) / VC. Note that the analysis means MA can use as chosen value VC in their calculation a value that is predefined (and possibly calibrated) and stored in the diagnostic device DD. This predefined value is for example modifiable by means of a software module. The control means MC of the diagnostic device DD are arranged to generate an alarm when the calculated internal resistance RI is strictly greater than a threshold. A failure of the storage means MS results in an internal resistance strictly greater than a known normal value. It will be understood that this (resistance) threshold depends on the storage means MS.

On comprendra également que les moyens de contrôle MC, qui procèdent au diagnostic, effectuent une comparaison par rapport au seuil (de résistance) chaque fois que les moyens d'analyse MA viennent de calculer la résistance interne RI des moyens de stockage MS. Par conséquent, lorsque les moyens d'analyse MA fonctionnent périodiquement, les moyens de contrôle MC fonctionnent également périodiquement. Lorsque le véhicule V est équipé d'un dispositif de contrôle DC chargé de contrôler le fonctionnement des moyens de stockage MS et du moyen de production d'énergie électrique AD, comme dans l'exemple non limitatif illustré sur l'unique figure, la décharge stabilisée des moyens de stockage MS peut être déclenchée par une action du moyen de production d'énergie électrique AD à la demande (éventuellement périodique) du dispositif de diagnostic DD, et non pas par une action directe de ce dernier 1 o sur les moyens de stockage MS. Dans ce cas, les moyens d'analyse MA peuvent être agencés pour fournir, éventuellement périodiquement, une première consigne de courant égale à la valeur choisie VC au dispositif de contrôle DC. A partir de cette première consigne de courant VC, le dispositif de contrôle DC peut déterminer 15 par régulation interne une seconde consigne de courant destinée à piloter le moyen de production d'énergie électrique AD pour qu'il induise la circulation dans les moyens de stockage MS du courant de diagnostic de la valeur choisie VC. En d'autres termes, les moyens d'analyse MA s'appuient ici sur le dispositif de contrôle DC pour que le courant de décharge stabilisée circule 20 dans les moyens de stockage MS avec une valeur régulée sensiblement égale à la valeur choisie VC. Pour cela, le dispositif de contrôle DC compare la valeur de la première consigne VC reçue du dispositif de diagnostic DD à la valeur réelle du courant du moyen de stockage MS reçue d'un capteur de courant C2. 25 Ce deuxième capteur C2 fait par exemple partie des moyens de stockage MS. Mais il pourrait également faire partie du dispositif de diagnostic DD ou du dispositif de contrôle DC. Ces mesures de courant peuvent en effet être utilisées par d'autres fonctions embarquées que la fonction de diagnostic offerte par le dispositif de diagnostic DD. On notera que ces mesures de 30 courant peuvent être transmises (ici) au superviseur de réseau de bord SR via le réseau de communication du véhicule V. Si le moyen de stockage MS ne se décharge pas assez, alors cela signifie que la seconde consigne de courant définie pour piloter le moyen de production d'énergie électrique AD est trop élevée, et donc le dispositif de contrôle DC corrige cette décharge insuffisante en diminuant la valeur de la seconde consigne, et ce jusqu'à obtention de la bonne valeur régulée du courant de décharge VC du moyen de stockage MS. Inversement, lorsque le moyen de stockage MS se décharge trop vite, cela signifie que la valeur de la seconde consigne définie pour piloter le moyen de production d'énergie électrique AD est trop faible, et donc le dispositif de contrôle DC corrige cette décharge excessive en augmentant la valeur de la seconde consigne, et ce jusqu'à obtention de la bonne valeur régulée du courant de décharge VC du 1 o moyen de stockage MS. En d'autres termes, selon la consigne de courant de décharge VC du moyen de stockage MS fournie par le dispositif de diagnostic DD, le dispositif de Contrôle DC calcule et corrige si nécessaire la consigne de courant de production du moyen de production d'énergie électrique AD, de façon, d'une 15 part, à assurer l'alimentation du réseau d'alimentation RA, et, d'autre part, à décharger le moyen de stockage MS du courant de consigne VC. Un dispositif de contrôle DC, du type de celui décrit dans le document brevet portant le numéro de dépôt FR 1256170, est particulièrement bien adapté au mode de fonctionnement décrit ci-dessus du fait qu'il est capable 20 de réguler le courant qui circule dans les moyens de stockage MS. Dans ce cas, la consigne de courant qui est déterminée par le dispositif de contrôle DC dans le cadre de sa régulation est remplacée temporairement par la première consigne précitée qui est déterminée par les moyens d'analyse MA, afin de créer les conditions de décharge stabilisée des moyens de stockage MS. 25 Ainsi, quelle que soit la consommation, même variable, du réseau de bord RA, le mécanisme de régulation de courant adapte et corrige la production de courant au niveau du moyen de production d'énergie électrique AD, afin de stabiliser le courant de décharge des moyens de stockage MS à la valeur choisie VC. 30 Lorsque les moyens de stockage MS sont endommagés pendant une phase de roulage, la circulation du courant de diagnostic dans les moyens de stockage MS provoque une chute de la tension (V2 - V1). Cette chute de tension reste dans tous les cas limitée par les barrières Vmin et Vmax qui sont habituellement utilisées par la fonction de gestion du superviseur de réseau de bord SR. Par exemple, une chute de tension d'un volt (de 12,8 V à 11,8 V) en présence d'une valeur choisie VC égale à 10 A donne une résistance interne RI des moyens de stockage MS égale à 100 milliohms ((12,8-11,8)/10 = 100 mO), ce qui est plus de 10 fois la valeur normale de résistance interne d'une batterie au plomb. Dans ce cas, les moyens de contrôle MC vont générer une alarme destinée à signaler la défaillance des moyens de stockage MS. Cette alarme est de préférence destinée (ici) au conducteur du véhicule V. Il s'agit, par exemple, d'un message textuel qui est affiché sur un écran d'affichage du véhicule V (par exemple celui du combiné central implanté dans la planche de bord) et/ou d'un message audio de synthèse qui est diffusé par des haut-parleurs du véhicule V. Chaque message est destiné à alerter le conducteur suffisamment tôt pour qu'il puisse anticiper le remplacement des moyens de stockage MS.It will also be understood that the control means MC, which carries out the diagnosis, make a comparison with respect to the (resistance) threshold each time the analysis means MA has just calculated the internal resistance RI of the storage means MS. Therefore, when the MA analysis means operate periodically, the MC control means also operate periodically. When the vehicle V is equipped with a DC control device responsible for controlling the operation of the storage means MS and the means for producing electrical energy AD, as in the nonlimiting example illustrated in the single figure, the discharge stabilized storage means MS can be triggered by an action of the electrical power generation means AD on demand (possibly periodic) of the diagnostic device DD, and not by a direct action of the latter 1 o on the means of MS storage. In this case, the analysis means MA may be arranged to supply, possibly periodically, a first current setpoint equal to the selected value VC to the control device DC. From this first current setpoint VC, the control device DC can determine, by internal regulation, a second current setpoint intended to drive the electric power generation means AD so that it induces the circulation in the storage means. MS of the diagnostic current of the selected value VC. In other words, the analysis means MA here rely on the control device DC so that the stabilized discharge current flows in the storage means MS with a regulated value substantially equal to the chosen value VC. For this purpose, the control device DC compares the value of the first reference VC received from the diagnostic device DD with the actual value of the current of the storage means MS received from a current sensor C2. This second sensor C2 is for example part of storage means MS. But it could also be part of the DD diagnostic device or the DC control device. These current measurements can in fact be used by other on-board functions than the diagnostic function offered by the diagnostic device DD. Note that these current measurements can be transmitted (here) to the on-board network supervisor SR via the communication network of the vehicle V. If the storage means MS does not discharge enough, then this means that the second instruction of defined current to drive the electrical power generation means AD is too high, and therefore the DC control device corrects this insufficient discharge by decreasing the value of the second setpoint, until the good value of the regulated current is obtained discharging VC of the storage means MS. Conversely, when the storage means MS is discharged too quickly, it means that the value of the second setpoint defined for controlling the electric power generation means AD is too low, and therefore the DC control device corrects this excessive discharge by increasing the value of the second setpoint, until the good regulated value of the discharge current VC of the storage means MS is obtained. In other words, according to the discharge current set point VC of the storage means MS supplied by the diagnostic device DD, the control device DC calculates and corrects, if necessary, the production current setpoint of the power generation means. electrical AD, so, on the one hand, to supply power to the power supply network RA, and, secondly, to discharge the storage means MS VC setpoint current. A DC control device, of the type described in the patent document bearing the deposit number FR 1256170, is particularly well suited to the mode of operation described above because it is capable of regulating the current flowing through the storage means MS. In this case, the current setpoint which is determined by the control device DC in the context of its regulation is temporarily replaced by the first aforementioned setpoint which is determined by the analysis means MA, in order to create the stabilized discharge conditions. storage means MS. Thus, irrespective of the consumption, even variable, of the on-board system RA, the current regulation mechanism adapts and corrects the production of current at the level of the electric power generation means AD, in order to stabilize the discharge current. storage means MS at the chosen value VC. When the storage means MS are damaged during a rolling phase, the flow of the diagnostic current in the storage means MS causes a voltage drop (V2 - V1). This voltage drop remains in all cases limited by the barriers Vmin and Vmax which are usually used by the management function of the on-board network supervisor SR. For example, a voltage drop of one volt (from 12.8 V to 11.8 V) in the presence of a chosen value VC equal to 10 A gives an internal resistance RI of the storage means MS equal to 100 milliohms ( (12.8-11.8) / 10 = 100 mO), which is more than 10 times the normal value of internal resistance of a lead-acid battery. In this case, the control means MC will generate an alarm intended to signal the failure of the storage means MS. This alarm is preferably intended (here) to the driver of the vehicle V. This is, for example, a text message that is displayed on a display screen of the vehicle V (for example that of the central handset implanted in the dashboard) and / or a synthetic audio message that is broadcast by the speakers of the vehicle V. Each message is intended to alert the driver sufficiently early so that he can anticipate the replacement of the storage means MS.

L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : - une simplicité de mise en oeuvre avantageuse sur le plan des coûts, - un diagnostic dynamique et robuste de l'état de santé des moyens de stockage, quel que soit l'état du réseau de bord, la possibilité d'utiliser le réseau de bord au-delà des limites habituelles, en particulier pour garantir la sécurité d'alimentation de toutes les fonctions, y compris lors de phases de roulage avec le moteur coupé.The invention offers several advantages, among which: cost-effective simplicity of implementation, dynamic and robust diagnosis of the state of health of the storage means, irrespective of the state of the storage network. on board, the possibility of using the on-board network beyond the usual limits, in particular to guarantee the power safety of all functions, including during driving phases with the engine switched off.

Claims

REVENDICATIONS1. Diagnostic device (DD) for determining the state of health of electrical energy storage means (MS) coupled to an electric power generation means (AD) and a power supply network (RA) coupled thereto electrical components of a system (V), characterized in that it comprises analysis means (AM) arranged to trigger the circulation in said storage means (MS) of a diagnostic current of a chosen value capable of causing a stabilized discharge of the latter (MS), and for calculating an internal resistance of said storage means (MS) as a function of a difference between two voltage measurements at the terminals of the latter (MS), carried out respectively during and just before said stabilized discharge, and said selected value, and control means (MC) arranged to generate an alarm when said calculated internal resistance is strictly greater than a threshold.

2. Device according to claim 1, characterized in that said analysis means (MA) are arranged to calculate said internal resistance by making the ratio between said difference of the two voltage measurements at the terminals of said storage means (MS) and said chosen value.

3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that said analysis means (MA) are arranged to provide a first current set equal to said selected value and adapted to be used by a control device ( DC), responsible for controlling the operation of said storage means (MS) and said electric power generating means (AD), for determining a second current setpoint for controlling said electric power generating means (AD) for it induces the circulation in said storage means (MS) of said diagnostic current of the chosen value.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that said analysis means (MA) and control means (MC) can be arranged to operate periodically.

5. Control device (DC) of an electrical energy generation means (AD) and storage means (MS) for electrical energy, coupled together and to a power supply network (RA) to which are coupled electrical components of a system (V), characterized in that it comprises a diagnostic device (DD) according to one of the preceding claims.

6. Vehicle (V) comprising an electric power generation means (AD) and electrical energy storage means (MS) coupled to one another and to a power supply network (RA) to which electrical components are coupled. , characterized in that it further comprises a diagnostic device (DD) according to one of claims 1 to 4 or a control device (DC) according to claim 5.

7. Vehicle according to claim 6, characterized in that it is automotive type.

8. Vehicle according to one of claims 6 and 7, characterized in that said storage means (MS) comprises electrochemical cells containing a material selected from a group comprising at least lead, nickel-metal hydride and nickel- cadmium.