FR3023007A1

FR3023007A1 - Systeme de batteries d'accumulateurs a communication fiabilisee et acceleree

Info

Publication number: FR3023007A1
Application number: FR1456010A
Authority: FR
Inventors: Michael Palmieri; Alexis Derbey
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2016-01-01
Anticipated expiration: 2034-06-26
Also published as: FR3023007B1

Abstract

L'invention concerne un système de batterie d'accumulateurs, comprenant : -des premier et deuxième étages d'accumulateurs électrochimiques (41, 42) connectés en série ; -un premier dispositif de contrôle (31) alimenté par les potentiels aux bornes du premier étage, comprenant une première interface de sortie (312), ladite première interface de sortie délivrant une première séquence numérique codée avec trois niveaux logiques définis respectivement par lesdits potentiels aux bornes du premier étage et par un état haute impédance sur la première interface de sortie ; -un deuxième dispositif de contrôle (32) alimenté par les potentiels aux bornes du deuxième étage, comprenant une interface d'entrée (321), comprenant une deuxième interface de sortie (322), comprenant un décodeur configuré pour décoder une séquence numérique reçue sur l'interface d'entrée, dans lequel la deuxième interface de sortie est configurée pour délivrer une deuxième séquence numérique correspondant à la séquence numérique décodée avec trois niveaux logiques définis respectivement par lesdits potentiels aux bornes du deuxième étage et par un état haute impédance sur la deuxième interface de sortie (322) ; -un convertisseur de niveau de potentiel (34) convertissant les potentiels de la première séquence numérique appliquée par la première interface de sortie en des potentiels compris entre les potentiels d'alimentation du deuxième dispositif de contrôle, et appliquant la première séquence numérique convertie sur l'interface d'entrée du deuxième dispositif de contrôle.

Description

SYSTEME DE BATTERIES D'ACCUMULATEURS A COMMUNICATION FIABILISEE ET ACCELEREE L'invention concerne les batteries d'accumulateurs électrochimiques. Celles-ci peuvent par exemple être utilisées dans le domaine des transports 5 électriques et hybrides ou les systèmes embarqués. Un accumulateur électrochimique a habituellement une tension nominale de l'ordre de grandeur suivant: 1.2 V pour des batteries de type NiMH, 3.3 V pour une technologie Lithium ion phosphate de fer, LiFePO4, 10 3.7 V pour une technologie de type Lithium ion à base d'oxyde de cobalt. Ces tensions nominales sont trop faibles par rapport aux exigences de la plupart des systèmes à alimenter. Pour obtenir le niveau de tension adéquat, on place en série plusieurs accumulateurs. Pour obtenir de fortes puissances et capacités, on place plusieurs groupes d'accumulateurs en série. Le nombre 15 d'étages et le nombre d'accumulateurs en parallèle dans chaque étage varient en fonction de la tension, du courant et de la capacité souhaités pour la batterie. L'association de plusieurs accumulateurs est appelée une batterie d'accumulateurs. La charge d'un accumulateur se traduit par une croissance de la tension 20 à ses bornes. Chaque technologie d'accumulateur présente un profil de charge qui lui est propre, par exemple défini par l'évolution de la tension d'un accumulateur dans le temps pour un courant de charge donné. On considère un accumulateur chargé par exemple lorsque, sous un courant donné, celui-ci a atteint un niveau de tension nominal défini par son 25 processus électrochimique. Si la charge est interrompue avant que cette tension ne soit atteinte, l'accumulateur n'est pas complètement chargé. L'accumulateur peut aussi être considéré comme chargé lorsque la charge a duré un temps prédéterminé ou encore lorsque le courant de charge, alors que l'accumulateur est maintenu à tension constante, a atteint une valeur seuil minimale. 30 Du fait de dispersions de fabrication, les accumulateurs présentent en pratique des caractéristiques différentes. Ces différences, relativement faibles lorsque la batterie est neuve, s'accentuent avec l'usure hétérogène des accumulateurs de la batterie. Même en associant des accumulateurs d'un même lot de fabrication dans une batterie, des dispersions subsistent, voire 35 s'amplifient en fonction des conditions de refroidissement distinctes des différents accumulateurs. La plage de fonctionnement d'un accumulateur de type Li - ion à base d'oxyde de cobalt est typiquement comprise entre 2,7 V et 4,2 V. Une utilisation ICG10914 FR Depot Texte.doc hors de cette plage peut induire une détérioration irréversible des accumulateurs de la batterie. Une tension inférieure à la plage d'utilisation induit la détérioration de la cellule. Une surcharge peut conduire à une destruction d'un accumulateur, à son usure accélérée, ou à une explosion par un phénomène d'emballement thermique. Des dispositifs de contrôle respectifs surveillent ainsi le niveau de tension de chaque étage. Chacun de ces dispositifs de contrôle est accolé à un étage et est généralement alimenté par cet étage. Chaque dispositif de contrôle communique avec une unité centrale pour lui fournir le niveau de tension mesuré pour son étage. L'unité centrale génère des commandes d'interruption de charge ou de décharge de chaque étage, en fonction des niveaux de tension reçus. La charge de tous les étages est par exemple interrompue lorsque l'étage le plus chargé atteint une limite haute de la plage de fonctionnement. La tension 15 de l'étage le moins chargé est alors égale à une tension inférieure à la limite haute. L'unité centrale commande également l'interruption de la décharge de la batterie lorsque l'étage le moins chargé atteint une limite basse de la plage de fonctionnement. 20 Les mesures et les décisions d'interruption étant distantes, la communication entre les dispositifs de contrôle et l'unité centrale est primordiale pour garantir l'intégrité de la batterie. Selon une première solution de communication connue de l'état de la technique, l'unité centrale est connectée à un bus de données. Ce bus de 25 données est connecté à chaque dispositif de contrôle par une isolation galvanique, du fait des différents niveaux de tension appliqués à chacun de ces dispositifs de contrôle. Selon une deuxième solution de communication connue de l'état de la technique, les dispositifs de contrôle communiquent de proche en proche par 30 l'intermédiaire de connexions filaires. L'unité centrale est connectée à deux dispositifs de contrôle aux extrémités de la batterie par l'intermédiaire de dispositifs d'isolation galvanique. Pour réduire le coût de cette deuxième solution, le document US6411912 décrit une communication de proche en proche entre les dispositifs de contrôle 35 par l'intermédiaire d'une translation de niveau de tension. Une telle structure permet notamment de se dispenser d'isolateur galvanique et donc de réduire le coût global de la batterie. ICG10914 FR Depot Texte.doc Cependant, une telle structure présente un débit de données relativement limité, qui peut notamment s'avérer insuffisant en présence d'un grand nombre d'étages. L'invention vise à résoudre cet inconvénient. L'invention porte ainsi sur un 5 système de batterie d'accumulateurs, comprenant : -des premier et deuxième étages d'accumulateurs électrochimiques connectés en série ; -un premier dispositif de contrôle alimenté par les potentiels aux bornes du premier étage, comprenant une première interface de sortie, ladite première 10 interface de sortie délivrant une première séquence numérique codée avec trois niveaux logiques définis respectivement par lesdits potentiels aux bornes du premier étage et par un état haute impédance sur la première interface de sortie -un deuxième dispositif de contrôle alimenté par les potentiels aux 15 bornes du deuxième étage, comprenant une interface d'entrée, comprenant une deuxième interface de sortie, comprenant un décodeur configuré pour décoder une séquence numérique reçue sur l'interface d'entrée, la deuxième interface de sortie est configurée pour délivrer une deuxième séquence numérique correspondant à la séquence numérique décodée avec trois niveaux logiques 20 définis respectivement par lesdits potentiels aux bornes du deuxième étage et par un état haute impédance sur la deuxième interface de sortie ; -un convertisseur de niveau de potentiel convertissant les potentiels de la première séquence numérique appliquée par la première interface de sortie en des potentiels compris entre les potentiels d'alimentation du deuxième 25 dispositif de contrôle, et appliquant la première séquence numérique convertie sur l'interface d'entrée du deuxième dispositif de contrôle. Selon une variante, ledit convertisseur de niveau de potentiel comporte un diviseur de tension présentant : -une première charge électrique connectée entre la première interface de 30 sortie du premier dispositif de contrôle et l'interface d'entrée du deuxième dispositif de contrôle ; -une deuxième charge électrique connectée entre l'interface d'entrée du deuxième dispositif de contrôle et un desdits potentiels d'alimentation du deuxième dispositif de contrôle. 35 Selon encore une variante, ledit convertisseur de niveau de potentiel est dépourvu d'isolation galvanique. Selon une autre variante, les premier et deuxième dispositifs de contrôle sont configurés pour mesurer la différence de potentiel respectivement entre les ICG10914 FR Depot Texte.doc bornes du premier étage et entre les bornes du deuxième étage, lesdits premier et deuxième dispositifs de contrôle comprenant chacun un convertisseur analogique/numérique numérisant la différence de potentiel mesurée respectivement entre les bornes du premier étage et entre les bornes du deuxième étage, lesdites interface de sortie des premier et deuxième dispositifs de contrôle délivrant respectivement, sur les première et deuxième interfaces de sortie, des séquences numériques codant les différences de potentiel respectives numérisées. Selon encore une autre variante, lesdits premier et deuxième dispositifs de contrôle sont configurés pour appliquer sélectivement un courant de charge sur les premier et deuxième étages respectivement, et comprennent chacun un dispositif de traitement, lesdits dispositifs de traitement des premier et deuxième dispositifs de contrôle étant configurés pour sélectivement commander l'application ou l'interruption d'un courant de charge sur leur étage respectif en fonction d'une séquence numérique reçue sur une interface d'entrée respective. Selon une variante, le système comprend en outre un circuit de commande connecté à une interface de sortie dudit premier dispositif de contrôle ou dudit deuxième dispositif de contrôle par l'intermédiaire d'un circuit d'isolation galvanique, le circuit de commande étant configuré pour décoder une séquence numérique reçue dudit premier ou deuxième dispositif de contrôle et incluant une valeur de différence de potentiel mesurée. Selon une autre variante, le circuit de commande est connecté à une interface d'entrée d'un dispositif de contrôle par l'intermédiaire d'un circuit d'isolation galvanique, et le circuit de commande est configuré pour générer une séquence numérique commandant l'application ou l'interruption d'un courant de décharge par ce dispositif de contrôle sur son étage. Selon encore une variante, ledit décodeur du deuxième dispositif de contrôle est configuré pour décoder une séquence numérique reçue sur son interface d'entrée en comparant les potentiels de cette séquence numérique reçue à deux seuils de potentiel, ledit deuxième dispositif de contrôle étant configuré pour modifier au moins la valeur d'un de ces seuils de potentiel en fonction d'au moins un potentiel d'une séquence numérique reçue sur l'interface d'entrée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : ICG10914 FR Depot Texte.doc -la figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de système de batterie d'accumulateurs selon l'invention ; -la figure 2 représente un premier exemple d'association de dispositifs de contrôle , -la figure 3 représente schématiquement un exemple de dispositif de contrôle ; -la figure 4 illustre un exemple de chronogramme d'un signal de communication ; -la figure 5 est une représentation schématique d'un deuxième exemple 10 de système de batterie d'accumulateurs selon l'invention ; -la figure 6 illustre un exemple de chronogramme d'un signal de communication ; -la figure 7 représente un nombre de symboles de transmission gagnés en fonction du nombre de bits de données à transmettre ; 15 -la figure 8 représente le pourcentage de gain en nombre de symboles en fonction du nombre de bits de données à transmettre. La figure 1 illustre schématiquement un système de batterie d'accumulateurs 1 selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention. Un tel 20 système 1 peut par exemple être mis en oeuvre pour assurer l'entraînement d'un moteur électrique. Le système 1 comprend une batterie 2 incluant des étages d'accumulateurs électrochimiques 4 connectés en série. La batterie 2 comprend par exemple un grand nombre d'étages 4, incluant typiquement entre 20 et 100 accumulateurs connectés en série en fonction de la tension nécessaire et du 25 type d'accumulateurs utilisé. Les étages 4 sont connectés en série par l'intermédiaire de connexions électriques de puissance 71. Chaque étage 4 comporte un dispositif de contrôle 3 qui lui est accolé. Chaque dispositif de contrôle comporte une interface d'entrée et une interface de sortie. Les dispositifs de contrôle sont configurés pour mesurer la différence de potentiel 30 aux bornes de leurs étages respectifs. Les dispositifs de contrôle 3 sont également configurés pour communiquer de proche en proche, notamment des valeurs de différences de potentiels mesurées. Dans le mode de réalisation de la figure 1, les dispositifs de contrôle 3 sont tous des dispositifs de contrôle esclaves, incluant une interface d'entrée 35 301 et une interface de sortie 302. Une unité centrale déportée 5 est connectée aux extrémités de la chaine de communication formée par les dispositifs de contrôle 3, par l'intermédiaire de dispositifs d'isolation galvanique 51 et 52. L'unité centrale 5 récupère typiquement des valeurs de différence de potentiel ICG10914 FR Depot Texte.doc mesurées par les dispositifs de contrôle 3, et fournit des commandes à ces dispositifs de contrôle 3. On peut cependant également envisager que la plupart des dispositifs de contrôle 3 sont des dispositifs de contrôle esclaves, incluant une interface 5 d'entrée 301 et une interface de sortie 302, et qu'un autre dispositif de contrôle est utilisé comme dispositif de contrôle maître, incluant une interface d'entrée et une interface de sortie. Tous ces dispositifs de contrôle sont configurés pour mesurer la différence de potentiel aux bornes de leurs étages respectifs. Une telle structure permet par exemple au dispositif de contrôle maître de 10 transmettre des commandes aux dispositifs de contrôle esclaves, en se dispensant d'isolation galvanique entre les dispositifs de contrôle esclaves 3 et le dispositif de contrôle maître. La figure 2 représente un premier exemple d'association de dispositifs de 15 contrôle au niveau de deux étages 41 et 42 connectés en série. L'étage 41 est par exemple d'indice N et l'étage 42 est alors d'indice N+1 dans la connexion en série entre les bornes négative et positive de la batterie 2. Le potentiel au niveau de la borne négative de l'étage 41 sera notée Vn-i, le potentiel au niveau de la borne positive de l'étage 41 sera notée Vn et égal au potentiel au niveau 20 de la borne négative de l'étage 42, le potentiel au niveau de la borne positive de l'étage 42 sera notée Vn+1. En supposant que la différence de potentiel moyenne aux bornes des étages soit égale à Vcel (on suppose que la tension nominale de chaque étage est identique), le potentiel Vn-i est approximativement égal à (N-1)*Vcel. 25 Un premier dispositif de contrôle 31 est accolé et connecté électriquement à l'étage 41. Le premier dispositif de contrôle 31 est alimenté par les potentiels Vn et Vn-i. Un deuxième dispositif de contrôle 32 est accolé et connecté électriquement à l'étage 42. Le deuxième dispositif de contrôle 32 est alimenté par les potentiels Vn+i et Vn. 30 Dans l'exemple illustré à la figure 2, la communication s'effectue du dispositif de contrôle 32 vers le dispositif de contrôle 31. Le dispositif de contrôle 31 comporte une interface d'entrée 311 et une interface de sortie 312. Le dispositif de contrôle 32 comporte une interface d'entrée 321 et une interface de sortie 322. L'interface de sortie 322 est connectée à l'interface d'entrée 311 par 35 l'intermédiaire d'un convertisseur de niveau de potentiel 33. L'interface d'entrée 321 est connectée à l'interface de sortie du dispositif de contrôle de l'étage d'indice N+2. L'interface de sortie 312 est connectée à l'interface d'entrée du dispositif de contrôle de l'étage d'indice N-1. ICG10914 FR Depot Texte.doc Le dispositif de contrôle 32 mesure la différence de potentiel aux bornes de l'étage 42, numérise cette différence de potentiel et applique sur la sortie 322 la différence de potentiel numérisée (notée Mn+i) sous la forme d'une séquence numérique incluant trois niveaux logiques différents. La séquence numérique est donc codée non pas en binaire mais en ternaire. Les trois niveaux logiques sont définis respectivement par les potentiels d'alimentation Vn+i et Vn et par un état haute indépendance de l'interface de sortie 322. Les premier et deuxième potentiels d'alimentation du dispositif de contrôle 32 peuvent par exemple coder un 1 et un 2, et l'état haute impédance peut coder un O.

La séquence numérique est appliquée sur une entrée du convertisseur de niveau de potentiel 33. Une sortie du convertisseur 33 est connectée à l'interface d'entrée 311. Une borne de référence du convertisseur 33 est connectée au potentiel Vn-i. Le convertisseur 33 est configuré pour convertir les potentiels Vn+1 et Vn de la séquence numérique appliquée sur son entrée en des potentiels compris entre les potentiels d'alimentation du dispositif de contrôle 31. Lorsque l'entrée du convertisseur 33 est connectée à l'interface de sortie 322 à l'état haute impédance, le convertisseur 33 applique le potentiel Vn-1 sur l'entrée 311. Le potentiel appliqué sur l'entrée 311 est alors indépendant des différences de potentiel des étages 41 et 42. Ainsi, tous les potentiels de la séquence numérique convertie par le convertisseur 33 sont compris entre les potentiels Vn et Vn-1 d'alimentation du dispositif de contrôle 31. La figure 4 est un chronogramme du potentiel appliqué sur une entrée du convertisseur 33 pour un exemple de séquence numérique à trois états générée par le dispositif de contrôle 32. Le seuil S12 définit le potentiel limite entre l'état 1 et l'état 2 de la séquence numérique et le seuil SO1 définit le potentiel limite entre l'état 0 et l'état 1 de la séquence numérique. Le convertisseur 33 forme ici un diviseur de tension entre sa borne de référence et son entrée. Le convertisseur 33 comporte par exemple une résistance 331 connectée entre la sortie 322 et l'entrée 311, et une résistance 332 connectée entre l'entrée 311 et la borne de référence de ce convertisseur 33. Par exemple, si les résistances 331 et 332 présentent une même valeur de résistance, les potentiels Vn+1 et Vn de la séquence numérique appliquée sur l'entrée du convertisseur 33 sont convertis en deux potentiels respectivement égaux à (Vn-1 + (Vn+1 -Vn-1)/2) et (Vn-1 + (Vn -Vn-i)/2). D'autres rapports de division de tension peuvent bien entendu être utilisés, par exemple avec une résistance 331 ayant une valeur de résistance double de celle de la résistance 332. ICG10914 FR Depot Texte.doc Le dispositif de contrôle 31 mesure la différence de potentiel aux bornes de l'étage 41 et numérise cette différence de potentiel (notée Mn). Par ailleurs, le dispositif de contrôle 31 décode la séquence numérique reçue sur l'entrée 311 afin de lire la différence de potentiel Mn±i de l'étage 42. Le dispositif de contrôle 31 applique, par exemple, sur la sortie 312, la différence de potentiel numérisée Mn, ou la différence de potentiel Mn±i décodée. Le dispositif de contrôle peut également appliquer d'autres informations sur sa sortie 312. La figure 3 est une représentation schématique d'un exemple de dispositif de contrôle 30 pouvant être utilisé comme dispositif de contrôle 31 ou 32. Le dispositif de contrôle 30 mesure la différence entre les potentiels Vi et Vo appliqués aux bornes d'un étage, par l'intermédiaire d'un circuit de mesure 303. Le dispositif de contrôle 30 comporte un convertisseur analogique/numérique 304. Le circuit de mesure 303 applique la différence de potentiel mesurée sur une entrée du convertisseur analogique/numérique 304. Le convertisseur analogique/numérique 304 applique la différence de potentiel mesurée sur une entrée d'une unité de traitement 306. Le dispositif de contrôle 30 est alimenté par ces potentiels Vi et Vo. Le dispositif de contrôle 30 comporte une interface d'entrée 301 et une interface de sortie 302. L'interface 301 reçoit une séquence numérique. Le 20 dispositif de contrôle 30 comprend un décodeur 305. L'interface d'entrée 301 reçoit la séquence numérique et l'applique sur une entrée du décodeur 305. Le décodeur 305 décode la séquence numérique ternaire et applique la mesure de différence de potentiel décodée sur l'unité de traitement 306. A cet effet, le décodeur 305 compare les potentiels reçus sur l'entrée 301 à des seuils 25 appropriés pour déduire la valeur ternaire associée à chacun de ces potentiels. L'unité de traitement 306 commande les informations qui doivent être transmises par l'intermédiaire de l'interface de sortie 302, par exemple la différence de potentiel mesurée par le circuit 303 et numérisée par le convertisseur 304, ou la différence de potentiel décodée par le décodeur 305. 30 L'interface de sortie 302 transmet les informations sélectionnées sous la forme d'une séquence numérique codés par l'intermédiaire des potentiels d'alimentation Vi et Vo (soit les potentiels d'alimentation de ce dispositif de contrôle 30) et par l'intermédiaire de l'état haute impédance. 35 Outre une valeur de potentiel, d'autres informations peuvent être transmises entre les dispositifs de contrôle, par exemple un identifiant unique du dispositif de contrôle auquel la mesure de potentiel est associé. Les dispositifs de contrôle peuvent également mesurer d'autres paramètres de fonctionnement, ICG10914 FR Depot Texte.doc comme la température de leur étage, et transmettre ces paramètres de proche en proche par une séquence numérique ternaire. Des commandes à exécuter par les dispositifs de contrôle peuvent également être transmises de proche en proche par une séquence numérique ternaire, par exemple des ordres d'initiation/d'interruption d'une charge d'un étage, ou des ordres de mesure de différences de potentiel aux bornes d'un étage. Les dispositifs de contrôle 30 peuvent générer de façon simple des séquences numériques à codage ternaire, puisque la plupart des circuits 10 intégrés sont configurés pour appliquer soit un état haute impédance, soit les potentiels d'alimentation sur une sortie. Un tel codage ternaire permet d'accroître le débit de données entre les dispositifs de contrôle. Un tel accroissement du débit de données s'avère particulièrement avantageux pour une communication de proche en proche, en 15 particulier dans le cas où les mesures d'un très grand nombre d'étages doivent être récupérées. Un système 1 basé sur de tels dispositifs de contrôle 30 permet une communication de proche en proche sans problématique d'isolation galvanique entre différents dispositifs de contrôle, du fait de la translation des niveaux de potentiels. Les dispositifs de contrôle 30 peuvent par exemple être 20 mis en oeuvre sous la forme de microcontrôleurs. La figure 7 représente un nombre de symboles gagnés lors de la transmission d'une séquence numérique, pour un codage ternaire par rapport à un codage binaire. Le diagramme illustre en abscisse le nombre de bits binaires 25 à transmettre dans la séquence numérique, et le nombre de symboles gagnés par l'utilisation d'un codage ternaire en ordonnée. La figure 8 représente le pourcentage de gain en nombre de symboles en fonction du nombre de bits de données à transmettre. A partir d'une dizaine de bits binaires des informations à transmettre dans 30 la séquence numérique, le gain atteint 30%. Ce gain se stabilise autour de 36% lorsque le nombre de bits binaires de ces informations augmente. La figure 5 représente un deuxième exemple d'association de dispositifs de contrôle au niveau de deux étages 41 et 42 connectés en série (identifiés 35 respectivement par les indices N et N+1). Les potentiels sont identifiés avec les mêmes références qu'à la figure 2. Un premier dispositif de contrôle 31 est accolé et connecté électriquement à l'étage 41. Le premier dispositif de contrôle 31 est alimenté par les potentiels Vn et Vn-i. Un deuxième dispositif de contrôle ICG10914 FR Depot Texte.doc 32 est accolé et connecté électriquement à l'étage 42. Le deuxième dispositif de contrôle 32 est alimenté par les potentiels Vn+i et Vn. Dans l'exemple illustré à la figure 5, la communication s'effectue du dispositif de contrôle 31 vers le dispositif de contrôle 32. Le dispositif de contrôle 5 31 comporte une interface d'entrée 311 et une interface de sortie 312. Le dispositif de contrôle 32 comporte une interface d'entrée 321 et une interface de sortie 322. L'interface de sortie 312 est connectée à l'interface d'entrée 321 par l'intermédiaire d'un convertisseur de niveau de potentiel 34. L'interface d'entrée 311 est connectée à l'interface de sortie du dispositif de contrôle de l'étage 10 d'indice N-1. L'interface de sortie 322 est connectée à l'interface d'entrée du dispositif de contrôle de l'étage d'indice N+2. Le dispositif de contrôle 31 mesure la différence de potentiel aux bornes de l'étage 41, numérise cette différence de potentiel et applique sur la sortie 312 la différence de potentiel numérisée (notée Mn) sous la forme d'une séquence 15 numérique incluant trois niveaux logiques différents, comme dans l'exemple détaillé en référence à la figure 2. Le dispositif de contrôle peut également appliquer d'autres informations sur sa sortie 312. Les trois niveaux logiques sont définis respectivement par les potentiels d'alimentation Vn et Vn-i et par un état haute indépendance de l'interface de sortie 312. Les premier et deuxième 20 potentiels d'alimentation du dispositif de contrôle 31 peuvent par exemple coder un 0 et un 1, et l'état haute impédance peut coder un 2. La séquence numérique est appliquée sur une entrée du convertisseur de niveau de potentiel 34. Une sortie du convertisseur 34 est connectée à l'interface d'entrée 321. Une borne de référence du convertisseur 34 est 25 connectée au potentiel Vn±i. Le convertisseur 34 est configuré pour convertir les potentiels Vn et Vn-i de la séquence numérique appliquée sur son entrée en des potentiels compris entre les potentiels d'alimentation du dispositif de contrôle 32. Lorsque l'entrée du convertisseur 34 est connectée à l'interface de sortie 312 à l'état haute impédance, le convertisseur 34 applique le potentiel Vn+1 sur l'entrée 30 321. Tous les potentiels de la séquence numérique convertie par le convertisseur 34 sont compris entre les potentiels Vn+i et Vn d'alimentation du dispositif de contrôle 32. La figure 6 est un chronogramme du potentiel appliqué sur une entrée du convertisseur 34 pour un exemple de séquence numérique à trois états générée 35 par le dispositif de contrôle 31. Le seuil S12 définit le potentiel limite entre l'état 1 et l'état 2 de la séquence numérique et le seuil S01 définit le potentiel limite entre l'état 0 et l'état 1 de la séquence numérique. ICG10914 FR Depot Texte.doc Le convertisseur 34 forme ici un diviseur de tension entre sa borne de référence et son entrée. Le convertisseur 34 comporte par exemple une résistance 341 connectée entre la borne de référence de ce convertisseur 34 et l'entrée 321, et une résistance 342 connectée entre l'entrée 321 et la sortie 312. 5 Par exemple, si les résistances 341 et 342 présentent une même valeur de résistance, les potentiels Vn et Vn-i de la séquence numérique appliquée sur l'entrée du convertisseur 34 sont convertis en deux potentiels respectivement égaux à (Vn+i - (Vn+i -Vn-i)/2) et (Vn-i - (Vn+i -Vn)/2). D'autres rapports de division de tension peuvent bien entendu être utilisés, par exemple avec une résistance 10 342 ayant une valeur de résistance double de celle de la résistance 341. Le dispositif de contrôle 32 mesure la différence de potentiel aux bornes de l'étage 42 et numérise cette différence de potentiel (notée Mn+i). Par ailleurs, le dispositif de contrôle 32 décode la séquence numérique reçue sur l'entrée 15 321 afin de lire la différence de potentiel Mn de l'étage 41. Le dispositif de contrôle 32 applique, par exemple, sur la sortie 322, la différence de potentiel numérisée Mn+i, ou la différence de potentiel Mn décodée. Les dispositifs de contrôle 31 et 32 de la figure 5 peuvent présenter la structure du dispositif de contrôle 30 détaillé en référence à la figure 3. 20 Les dispositifs de contrôle utilisés dans le système 1 peuvent également mettre en oeuvre à la fois une communication ascendante entre dispositifs de contrôle, et une communication descendante entre dispositifs de contrôle. A cet effet, chaque dispositif de contrôle peut comporter deux interfaces d'entrée (une 25 première destinée à communiquer avec une interface de sortie du dispositif de contrôle d'indice supérieur, une deuxième destinée à communiquer avec une interface de sortie du dispositif de contrôle d'indice inférieur) et deux interfaces de sortie (une première destinée à communiquer avec une interface d'entrée du dispositif de contrôle d'indice supérieur, une deuxième destinée à communiquer 30 avec une interface d'entrée du dispositif de contrôle d'indice inférieur). Comme mentionné précédemment, le décodeur 305 d'un dispositif de contrôle peut discriminer les niveaux logiques des séquences numériques reçues en comparant les niveaux de potentiel reçus à des seuils, pour déduire la 35 valeur ternaire associée à chacun de ces potentiels. Si un potentiel est supérieur à un seuil haut, le décodeur 305 lui attribue une première valeur numérique, par exemple 2. Si un potentiel est inférieur à ce seuil haut et supérieur à un seuil bas, le décodeur 305 lui attribue une deuxième ICG10914 FR Depot Texte.doc valeur numérique, par exemple 1. Si un potentiel est supérieur à un seuil bas, le décodeur 305 lui attribue une troisième valeur numérique, par exemple 0. Afin de limiter le risque d'erreur de décodage, les seuils sont avantageusement fixés à une valeur médiane entre deux potentiels de valeurs logiques à discriminer.

Comme un dispositif de contrôle 30 est alimenté par l'étage auquel il est connecté, les potentiels d'alimentation de ce dispositif de contrôle 30 varient en fonction de la charge, du vieillissement, ou de la résistance interne de cet étage, ou encore en fonction du courant débité par cet étage. Par conséquent, les niveaux de potentiel du signal numérique, générés sur la base de ces potentiels d'alimentation et appliqués sur un autre dispositif de contrôle 30, varient. Avantageusement, chaque dispositif de contrôle 30 adapte un ou plusieurs seuils de son décodeur 305. L'adaptation d'un seuil peut être réalisée lors d'une étape d'initialisation durant laquelle un dispositif de contrôle 30 reçoit une séquence numérique provenant d'un autre dispositif de contrôle 30, en fixant un seuil comme une valeur médiane entre deux niveaux de potentiel de la séquence numérique reçue. Un seuil peut également être ajusté à une moyenne entre ces niveaux de potentiel sur un certain nombre d'échantillons. Chaque dispositif de contrôle peut mettre en oeuvre des commandes reçues d'une unité centrale ou d'un dispositif de contrôle maître, par exemple pour appliquer un courant de décharge aux bornes de son étage. Un tel courant de décharge peut par exemple être mis en oeuvre pour procéder à un équilibrage de charge des étages.

Jusqu'ici, les exemples détaillés utilisaient trois niveaux logiques différents pour le codage d'une séquence numérique transmise. On peut cependant également envisager d'utiliser un plus grand nombre de niveaux logiques, dont au moins un est défini par un état haute impédance de l'interface de sortie d'un dispositif de contrôle.

Le nombre de niveaux logiques peut notamment être accru avec des potentiels intermédiaires entre les potentiels d'alimentation du dispositif de contrôle transmettant la séquence numérique. Des potentiels entre matière entre les potentiels d'alimentation du dispositif de contrôle peuvent notamment être générés par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique vers analogique.

Le débit d'information transmise peut ainsi être fortement accru. La figure 9 représente une variante de l'exemple de la figure 2. Dans cet exemple, les interfaces de sortie 312 et 322 des dispositifs de contrôle 31 et 32 comportent respectivement des convertisseurs numériques vers analogique 313 ICG10914 FR Depot Texte.doc et 323. En fonction de la résolution de ces convertisseurs 313 et 323, un ou plusieurs niveaux intermédiaires entre les potentiels d'alimentation d'un dispositif de contrôle peuvent être générés. La figure 10 représente une autre variante de système permettant de 5 générer au moins quatre niveaux logiques, dont un par un état haute impédance, dans une séquence numérique. Afin de réduire le coût du système 1, chaque dispositif de contrôle est mutualisé pour un même module comprenant plusieurs accumulateurs en série, tout en conservant la capacité de mesurer la différence de potentiel aux bornes de chaque accumulateur, ce qui 10 est important en termes de sécurité. Le système 1 illustré comprend deux modules 61 et 62 connectés en série. Les modules 61 et 62 sont également connectés en série avec d'autres modules non illustrés. Le module 61 comprend plusieurs accumulateurs 611 connectés en série. Le module 62 comprend plusieurs accumulateurs 621 15 connectés en série. Chaque étage des modules 61 et 62 illustrés comprend un unique accumulateur, mais chaque étage peut bien entendu comprendre plusieurs accumulateurs connectés en parallèle. Dans un souci de simplification, les modules 61 et 62 comprennent un même nombre m d'accumulateurs connectés en série.

20 Un premier dispositif de contrôle 31 est accolé et connecté électriquement au module 61. Les différents potentiels VN à VN+m sont appliqués sur une entrée de mesure du dispositif de contrôle 31. Les différents potentiels VN+1 à VN+m sont également appliqués sur une entrée d'un multiplexeur de niveaux analogiques 314. Le potentiel VN est également appliqué sur une borne 25 de référence du multiplexeur 314. Un deuxième dispositif de contrôle 32 est accolé et connecté électriquement au module 62. Les différents potentiels VN+m à VN+2m sont appliqués sur une entrée de mesure du dispositif de contrôle 32. Les différents potentiels VN+m+1 à VN+2m sont également appliqués sur une entrée d'un multiplexeur de niveaux analogiques 324. Le potentiel VN+m est 30 également appliqué sur une borne de référence du multiplexeur 324. En fonction d'un signal appliqué sur une borne de commande, les multiplexeurs analogiques appliquent sélectivement sur leur sortie un des potentiels reçus sur une entrée ou sur la borne de référence. Chacun de ces potentiels peut ainsi former un niveau logique pour la séquence numérique à transmettre.

35 Afin de disposer d'une tension d'alimentation stable, avec un niveau compatible avec un dispositif de contrôle de tension, et avec une consommation identique pour les différents accumulateurs en série dans un module, les dispositifs de contrôle sont avantageusement alimentés par l'intermédiaire de ICG10914 FR Depot Texte.doc circuits de régulation de tension connectés aux bornes de l'ensemble du module. Dans l'exemple, le dispositif de contrôle 31 est muni d'un circuit de régulation de tension 313 et le dispositif de contrôle 32 est muni d'un circuit de régulation de tension 323. Les circuits de régulation de tension 313 et 323 sont 5 ici des convertisseurs abaisseurs de tension, leur entrée étant alimentée par la différence de tension aux bornes de leur module respectif. Si on définit par Vm la différence de potentiel (supposée sensiblement identique pour l'ensemble des étages), les circuits de régulation de tension 313 et 323 alimentent avantageusement leur dispositif de contrôle respectif avec cette différence de 10 potentiel Vm. Dans l'exemple illustré à la figure 10, la communication s'effectue du dispositif de contrôle 32 vers le dispositif de contrôle 31. Le dispositif de contrôle 31 comporte une interface d'entrée 311 et une interface de sortie 312.

15 L'interface de sortie 312 est connectée à une entrée de commande du multiplexeur 314. Le dispositif de contrôle 32 comporte une interface d'entrée 321 et une interface de sortie 322. L'interface de sortie 322 est connectée à la borne de commande du multiplexeur 324. La sortie du multiplexeur 324 est connectée à l'interface d'entrée 311 par l'intermédiaire d'un interrupteur 325 et 20 par l'intermédiaire d'un convertisseur de niveau de potentiel 33. Le convertisseur 33 forme ici un diviseur de tension entre sa borne de référence et son entrée, comme détaillé dans un exemple précédent. Le convertisseur 33 comporte ici une résistance 331 connectée entre l'interrupteur 325 et l'entrée 311, et une résistance 332 connectée entre l'entrée 311 et le potentiel de référence VN du 25 dispositif de contrôle 31. Pour définir un niveau logique par l'intermédiaire d'un état haute impédance, la sortie 322 commande l'ouverture de l'interrupteur 325 (par exemple un transistor MOSFET) par l'intermédiaire d'un adaptateur de niveau de tension 326. En effet, avec un interrupteur 325 sous forme de transistor MOSFET, la source peut être connectée à un potentiel hors de la 30 plage d'alimentation du dispositif de contrôle 32. Pour les autres niveaux logiques, l'interrupteur 325 est maintenu fermé pour connecter la sortie du multiplexeur 324 au convertisseur 33. Le multiplexeur 324 dispose de m+1 potentiels d'entrée différents et l'état haute impédance forme un niveau logique supplémentaire pour coder la 35 séquence numérique. La sortie du multiplexeur 314 est connectée à l'interface d'entrée d'un autre dispositif de contrôle par l'intermédiaire d'un interrupteur 315 et par l'intermédiaire d'un convertisseur de niveau de potentiel non illustré. Pour définir ICG10914 FR Depot Texte.doc un niveau logique par l'intermédiaire d'un état haute impédance, la sortie 312 commande l'ouverture de l'interrupteur 315 par l'intermédiaire d'un adaptateur de niveau de tension 316. Pour les autres niveaux logiques, l'interrupteur 315 est maintenu fermé pour connecter la sortie du multiplexeur 314 à son convertisseur de niveau de tension. ICG10914 FR Depot Texte.doc

Claims

REVENDICATIONS1. Système (1) de batterie d'accumulateurs, caractérisé en ce qu'il comprend : -des premier et deuxième étages d'accumulateurs électrochimiques (41, 42) connectés en série ; -un premier dispositif de contrôle (31) alimenté par les potentiels aux bornes du premier étage, comprenant une première interface de sortie (312), ladite première interface de sortie délivrant une première séquence numérique codée avec trois niveaux logiques définis respectivement par lesdits potentiels aux bornes du premier étage et par un état haute impédance sur la première interface de sortie ; -un deuxième dispositif de contrôle (32) alimenté par les potentiels aux bornes du deuxième étage, comprenant une interface d'entrée (321), comprenant une deuxième interface de sortie (322), comprenant un décodeur configuré pour décoder une séquence numérique reçue sur l'interface d'entrée, dans lequel la deuxième interface de sortie est configurée pour délivrer une deuxième séquence numérique correspondant à la séquence numérique décodée avec trois niveaux logiques définis respectivement par lesdits potentiels aux bornes du deuxième étage et par un état haute impédance sur la deuxième interface de sortie (322) ; -un convertisseur de niveau de potentiel (34) convertissant les potentiels de la première séquence numérique appliquée par la première interface de sortie en des potentiels compris entre les potentiels d'alimentation du deuxième dispositif de contrôle, et appliquant la première séquence numérique convertie sur l'interface d'entrée du deuxième dispositif de contrôle.
2. Système (1) de batterie d'accumulateurs selon la revendication 1, dans lequel ledit convertisseur de niveau de potentiel (34) comporte un diviseur de tension présentant : -une première charge électrique (342) connectée entre la première interface de sortie (312) du premier dispositif de contrôle (31) et l'interface d'entrée (321) du deuxième dispositif de contrôle (32) ; -une deuxième charge électrique (341) connectée entre l'interface d'entrée (321) du deuxième dispositif de contrôle (32) et un desdits potentiels d'alimentation du deuxième dispositif de contrôle.
3. Système (1) de batterie d'accumulateurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit convertisseur de niveau de potentiel (34) est dépourvu d'isolation galvanique. ICG10914 FR Depot Texte.doc
4. Système (1) de batterie d'accumulateurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premier et deuxième dispositifs de contrôle sont configurés pour mesurer la différence de potentiel respectivement entre les bornes du premier étage et entre les bornes du deuxième étage, lesdits premier et deuxième dispositifs de contrôle comprenant chacun un convertisseur analogique/numérique numérisant la différence de potentiel mesurée respectivement entre les bornes du premier étage et entre les bornes du deuxième étage, lesdites interface de sortie des premier et deuxième dispositifs de contrôle délivrant respectivement, sur les première et deuxième interfaces de sortie, des séquences numériques codant les différences de potentiel respectives numérisées.
5. Système (1) de batterie d'accumulateurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premier et deuxième dispositifs de contrôle sont configurés pour appliquer sélectivement un courant de charge sur les premier et deuxième étages respectivement, et comprennent chacun un dispositif de traitement, lesdits dispositifs de traitement des premier et deuxième dispositifs de contrôle étant configurés pour sélectivement commander l'application ou l'interruption d'un courant de charge sur leur étage respectif en fonction d'une séquence numérique reçue sur une interface d'entrée respective.
6. Système (1) de batterie d'accumulateurs selon la revendication 4 et 5, comprenant en outre un circuit de commande (5) connecté à une interface de sortie dudit premier dispositif de contrôle ou dudit deuxième dispositif de contrôle par l'intermédiaire d'un circuit d'isolation galvanique (51,52), le circuit de commande étant configuré pour décoder une séquence numérique reçue dudit premier ou deuxième dispositif de contrôle et incluant une valeur de différence de potentiel mesurée.
7. Système (1) de batterie d'accumulateurs selon les revendications 6, dans lequel le circuit de commande (5) est connecté à une interface d'entrée d'un dispositif de contrôle par l'intermédiaire d'un circuit d'isolation galvanique, et le circuit de commande est configuré pour générer une séquence numérique commandant l'application ou l'interruption d'un courant de décharge par ce dispositif de contrôle sur son étage.
8. Système (1) de batterie d'accumulateurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit décodeur (305) du deuxième dispositif de contrôle (32) est configuré pour décoder une séquence numérique reçue sur son interface d'entrée en comparant les potentiels de ICG10914 FR Depot Texte.doccette séquence numérique reçue à deux seuils de potentiel, ledit deuxième dispositif de contrôle étant configuré pour modifier au moins la valeur d'un de ces seuils de potentiel en fonction d'au moins un potentiel d'une séquence numérique reçue sur l'interface d'entrée. ICG10914 FR Depot Texte.doc