FR3068789A1 - DEVICE FOR PROTECTING AGAINST A SHORT CIRCUIT IN AN ELECTRICITY NETWORK OF A SYSTEM DURING RAPID RECHARGING OF A BATTERY - Google Patents

DEVICE FOR PROTECTING AGAINST A SHORT CIRCUIT IN AN ELECTRICITY NETWORK OF A SYSTEM DURING RAPID RECHARGING OF A BATTERY Download PDF

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Abstract

Un dispositif de protection (DP) équipe un système (S) comprenant une batterie (BR) rechargeable et connectée, via des premiers moyens de commutation (MC1) pouvant être placés dans des premier et second états dans lesquels respectivement ils permettent et empêchent la circulation de courant, à un réseau électrique (RE) auquel est connecté un connecteur de recharge (CR) couplé à une station (SR) de recharge rapide en courant continu. Ce dispositif de protection (DP) comprend des moyens de contrôle (MCT) qui, lors d'une recharge rapide de la batterie (BR) lorsqu'un courant de recharge entrant dans la batterie (BR) est suivi d'un courant de décharge sortant de la batterie (BR) et représentatif d'un court-circuit dans le réseau électrique (RE), déclenchent le placement des premiers moyens de commutation (MC1) dans leur second état et la transmission d'un message requérant l'arrêt immédiat de la recharge rapide à destination de la station (SR).A protection device (DP) equips a system (S) comprising a battery (BR) rechargeable and connected, via first switching means (MC1) can be placed in first and second states in which respectively they allow and prevent the circulation current to an electrical network (RE) to which is connected a charging connector (CR) coupled to a station (SR) fast charging DC. This protection device (DP) comprises control means (MCT) which, during a fast charging of the battery (BR) when a charging current entering the battery (BR) is followed by a discharge current leaving the battery (BR) and representative of a short-circuit in the electrical network (RE), trigger the placement of the first switching means (MC1) in their second state and the transmission of a message requiring immediate stoppage fast charging to the station (SR).

Description

DISPOSITIF DE PROTECTION CONTRE UN COURT-CIRCUIT DANS UNPROTECTION AGAINST A SHORT-CIRCUIT IN A

RÉSEAU ÉLECTRIQUE D’UN SYSTÈME PENDANT UNE RECHARGEELECTRICAL NETWORK OF A SYSTEM DURING A RECHARGE

RAPIDE D’UNE BATTERIEQUICK BATTERY

L’invention concerne les systèmes qui comprennent un réseau électrique auquel sont connectés un connecteur de recharge, propre à être couplé à une station de recharge rapide en courant continu, et au moins une batterie rechargeable, éventuellement à groupe(s) de cellule(s) de stockage d’énergie électrique.The invention relates to systems which include an electrical network to which are connected a charging connector, suitable for being coupled to a rapid DC charging station, and at least one rechargeable battery, possibly with cell group (s). ) electric energy storage.

Certains systèmes comprennent au moins une batterie rechargeable alimentant un réseau électrique et pouvant faire l’objet d’une recharge rapide en courant continu lorsque ce réseau électrique est couplé à une station de recharge rapide en courant continu. C’est par exemple le cas de certains véhicules, de type tout électrique ou hybride et éventuellement de type automobile.Certain systems include at least one rechargeable battery supplying an electrical network and which can be subject to rapid DC charging when this electrical network is coupled to a rapid DC charging station. This is for example the case of certain vehicles, of the all-electric or hybrid type and possibly of the automobile type.

Il est rappelé que lors d’une recharge rapide la station de recharge, externe au système, est directement connectée au réseau électrique embarqué (par exemple à haute tension continue (ou HV DC (« high voltage direct current ») selon la terminologie anglosaxone) afin de recharger la batterie et éventuellement de faire fonctionner au moins un équipement électrique embarqué. La station de recharge adapte la puissance électrique de charge en fonction des consignes qu’elle reçoit du système, et plus particulièrement de moyens de commande de la batterie.It is recalled that during rapid recharging, the charging station, external to the system, is directly connected to the on-board electrical network (for example at high direct voltage (or HV DC ("high voltage direct current") according to English terminology) in order to recharge the battery and possibly to operate at least one on-board electrical equipment The charging station adapts the electrical charging power as a function of the instructions it receives from the system, and more particularly from the battery control means.

Lorsque le réseau électrique fait l’objet d’un court-circuit, par exemple du fait d’agression(s) (chocs, frottements, corrosion) subie(s) par l’isolant d’un conducteur sous tension ou de la présence d’une pièce conductrice détachée ou oubliée dans un carter d’un équipement (comme par exemple une vis métallique), un courant de forte intensité est appelé par la résistance électrique de faible valeur que représente ce court-circuit, ce qui induit localement une forte chaleur (ou point chaud). Il y a alors un risque d’incendie si ce point chaud se propage. Ce risque est accru lors d’une recharge rapide, généralement nommée « recharge de mode 4 >> dans les standards. En effet, le bilan électrique est alors fortement déséquilibré entre la puissance électrique qui est fournie par la station de recharge et le courant qui est consommé par la batterie, car la majorité du courant de court-circuit est fournie par la batterie, et non par la station de recharge, lorsque son électrochimie a une capacité à fournir bien plus de puissance instantanée que cette station de recharge. Les moyens de protection de la station de recharge ne sachant pas distinguer un courant de court-circuit d’un courant de recharge de la batterie, la station de recharge ne réagit pas nécessairement ou pas assez rapidement pour éviter le point chaud.When the electrical network is subject to a short circuit, for example due to aggression (shocks, friction, corrosion) undergone by the insulation of a live conductor or the presence of a conductive part detached or forgotten in a casing of an equipment (such as for example a metal screw), a high current is called by the low value electrical resistance represented by this short circuit, which locally induces a strong heat (or hot spot). There is a risk of fire if this hot spot spreads. This risk is increased during a rapid recharge, generally called "mode 4 recharge" in the standards. Indeed, the electrical balance is then strongly unbalanced between the electric power which is supplied by the charging station and the current which is consumed by the battery, because the majority of the short-circuit current is supplied by the battery, and not by the charging station, when its electrochemistry has a capacity to provide much more instantaneous power than this charging station. The means of protection of the charging station not knowing how to distinguish a short-circuit current from a charging current of the battery, the charging station does not necessarily react or not quickly enough to avoid the hot spot.

Afin de protéger le réseau électrique en présence d’un court-circuit plusieurs solutions ont été proposées.In order to protect the electrical network in the presence of a short circuit, several solutions have been proposed.

Une première solution, dite préventive, consiste à prévoir des protections physiques, comme par exemple une isolation renforcée des conducteurs électriques ou une implantation des composants du réseau électrique dans des zones peu exposées aux chocs.A first solution, called preventive, consists in providing physical protections, such as, for example, reinforced insulation of the electrical conductors or an implantation of the components of the electrical network in zones little exposed to shocks.

Cette première solution s’avère onéreuse (tant en adaptation matérielle qu’en adaptation architecturale) et peut être impossible à mettre en oeuvre dans certains systèmes de petites dimensions et/ou à taux élevé d’encombrement.This first solution proves to be expensive (both in hardware adaptation and in architectural adaptation) and may be impossible to implement in certain systems of small dimensions and / or with a high rate of congestion.

Une seconde solution, dite curative, consiste à installer des fusibles dans le réseau électrique ou à mettre en oeuvre des diagnostics électriques qui détectent les courts-circuits et coupent l’alimentation en puissance des équipements électriques connectés au réseau électrique.A second solution, called curative, consists of installing fuses in the electrical network or implementing electrical diagnostics which detect short circuits and cut the power supply to electrical equipment connected to the electrical network.

La protection au moyen de fusibles présente plusieurs inconvénients. En effet, ces fusibles sont volumineux (et donc encombrants) et chers, et doivent être accessibles afin de pouvoir être remplacés. En outre, ces fusibles requièrent pour fondre un courant de court-circuit (ou « courant de défaut ») qui est important par rapport à leur calibre. Or, dans le cas d’un court-circuit impédant ou ayant une résistance importante, le courant de défaut (ou de court-circuit) peut être insuffisamment élevé pour faire fondre un fusible ou être détecté par la station de recharge, mais suffisant pour créer un point chaud dangereux.Protection by means of fuses has several disadvantages. Indeed, these fuses are bulky (and therefore bulky) and expensive, and must be accessible in order to be replaced. In addition, these fuses require a short-circuit current (or "fault current") to melt, which is significant in relation to their rating. However, in the case of an impedant short circuit or one having a high resistance, the fault current (or short circuit) may be insufficiently high to blow a fuse or be detected by the charging station, but sufficient to create a dangerous hot spot.

II a également été proposé dans le document brevet FR 2831272 de mesurer dans un réseau électrique bitension d’un véhicule trois courants (11, I2, I3) transitant dans trois branches de ce réseau électrique et un courant de masse (I4) des équipement électriques consommateurs, et de considérer qu’il y a un court-circuit lorsque la somme des quatre courants 11+12+13+14 est nulle. Cette solution permet de détecter un court-circuit, mais elle ne permet pas de protéger le réseau électrique contre ce court-circuit, en particulier lors d’une recharge rapide.It has also been proposed in patent document FR 2831272 to measure in a two-voltage electrical network of a vehicle three currents (11, I2, I3) passing through three branches of this electrical network and a ground current (I4) of electrical equipment consumers, and to consider that there is a short circuit when the sum of the four currents 11 + 12 + 13 + 14 is zero. This solution can detect a short circuit, but it does not protect the electrical network against this short circuit, in particular during rapid recharging.

L’invention a notamment pour but d’améliorer la situation.One of the object of the invention is to improve the situation.

Elle propose notamment à cet effet un dispositif de protection destiné à équiper un système comprenant une batterie rechargeable et connectée, via des premiers moyens de commutation pouvant être placés dans des premier et second états dans lesquels respectivement ils permettent et empêchent une circulation de courant, à un réseau électrique auquel est connecté un connecteur de recharge qui est propre à être couplé à une station de recharge rapide en courant continu.It proposes in particular for this purpose a protection device intended to equip a system comprising a rechargeable and connected battery, via first switching means which can be placed in first and second states in which respectively they allow and prevent a flow of current, an electrical network to which is connected a charging connector which is suitable for being coupled to a fast DC charging station.

Ce dispositif de protection se caractérise par le fait qu’il comprend des moyens de contrôle qui, lors d’une recharge rapide de la batterie lorsqu’un courant de recharge entrant dans la batterie est suivi d’un courant de décharge sortant de la batterie et représentatif d’un court-circuit dans le réseau électrique, déclenchent :This protection device is characterized by the fact that it includes control means which, during a rapid recharging of the battery when a recharging current entering the battery is followed by a discharging current leaving the battery. and representative of a short circuit in the electrical network, trigger:

- un placement des premiers moyens de commutation dans leur second état, etplacing the first switching means in their second state, and

- la transmission d’un message requérant l’arrêt immédiat de la recharge rapide à destination de la station.- the transmission of a message requesting the immediate cessation of rapid recharging bound for the station.

Ainsi, la présence d’un court-circuit dans le réseau électrique peut être très rapidement détectée, et dans ce cas le réseau électrique peut être immédiatement « isolé >> de toute source de courant (batterie et station).Thus, the presence of a short circuit in the electrical network can be very quickly detected, and in this case the electrical network can be immediately "isolated" from any current source (battery and station).

Le dispositif de protection selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :The protective device according to the invention may include other characteristics which can be taken separately or in combination, and in particular:

- ses moyens de contrôle peuvent effectuer le déclenchement lorsque le courant de recharge est suivi d’un courant de décharge qui est supérieur à un seuil de courant ;- its control means can trigger when the recharge current is followed by a discharge current which is higher than a current threshold;

- ses moyens de contrôle peuvent effectuer le déclenchement lorsque le courant de recharge est suivi du courant de décharge pendant une durée qui est supérieure à un seuil temporel ;its control means can trigger when the recharging current is followed by the discharging current for a duration which is greater than a time threshold;

- il peut comprendre des moyens de mesure chargés de mesurer le courant de recharge et le courant de décharge ;- It can include measuring means responsible for measuring the charging current and the discharging current;

> les moyens de mesure peuvent être implantés dans la batterie.> the measurement means can be installed in the battery.

L’invention propose également une batterie rechargeable, d’une part, propre à équiper un système et à être connectée, via des premiers moyens de commutation pouvant être placés dans des premier et second états dans lesquels respectivement ils permettent et empêchent une circulation de courant, à un réseau électrique auquel est connecté un connecteur de recharge propre à être couplé à une station de recharge rapide en courant continu, et, d’autre part, comprenant un dispositif de protection du type de celui présenté ci-avant.The invention also provides a rechargeable battery, on the one hand, suitable for equipping a system and for being connected, via first switching means which can be placed in first and second states in which respectively they allow and prevent a flow of current. , to an electrical network to which is connected a charging connector suitable for being coupled to a rapid charging station for direct current, and, on the other hand, comprising a protection device of the type of that presented above.

Par exemple, cette batterie rechargeable peut comprendre au moins un groupe de cellule(s) de stockage d’énergie électrique.For example, this rechargeable battery can comprise at least one group of electrical energy storage cell (s).

L’invention propose également un système comprenant un réseau électrique auquel sont connectés un connecteur de recharge propre à être couplé à une station de recharge rapide en courant continu, et au moins une batterie rechargeable du type de celle présentée ci-avant et alimentant ce réseau électrique.The invention also provides a system comprising an electrical network to which are connected a charging connector suitable for being coupled to a rapid DC charging station, and at least one rechargeable battery of the type presented above and supplying this network. electric.

L’invention propose également un système comprenant, d’une part, un réseau électrique auquel sont connectés un connecteur de recharge propre à être couplé à une station de recharge rapide en courant continu, et au moins une batterie rechargeable alimentant ce réseau électrique, et, d’autre part, un dispositif de protection du type de celui présenté ci-avant.The invention also proposes a system comprising, on the one hand, an electrical network to which are connected a recharging connector suitable for being coupled to a fast DC charging station, and at least one rechargeable battery supplying this electrical network, and , on the other hand, a protection device of the type presented above.

Chacun de ces systèmes peut, par exemple, constituer un véhicule de type tout électrique ou hybride, et éventuellement de type automobile.Each of these systems can, for example, constitute a vehicle of the all-electric or hybrid type, and possibly of the automobile type.

L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant l’un des systèmes présentés ci-avant.The invention also provides a vehicle, possibly of the automobile type, and comprising one of the systems presented above.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel l’unique figure illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de véhicule de type tout électrique et comprenant une batterie rechargeable équipée d’un exemple de réalisation d’un dispositif de protection selon l’invention.Other characteristics and advantages of the invention will appear on examining the detailed description below, and the appended drawing, in which the single figure schematically and functionally illustrates an example of a vehicle of the all-electric type and comprising a battery. rechargeable equipped with an exemplary embodiment of a protection device according to the invention.

L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de protection DP destiné à équiper un système S afin de protéger son réseau électrique RE lorsqu’il fait l’objet d’un court-circuit pendant une phase de recharge rapide en courant continu d’au moins une batterie rechargeable BR.The object of the invention is in particular to propose a protection device DP intended to equip a system S in order to protect its electrical network RE when it is the subject of a short circuit during a rapid recharging phase in direct current d '' at least one BR rechargeable battery.

Dans ce qui suit, on considère à titre d’exemple non limitatif que le système S est un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout type de système comportant au moins une batterie rechargeable et connectée à un réseau électrique auquel est également connecté un connecteur de recharge propre à être couplé à une station de recharge rapide en courant continu. Par conséquent, le système pourra être un véhicule (terrestre (et notamment un tramway alimenté par un caténaire), maritime (ou fluvial) ou aérien), une installation, éventuellement de type industriel, ou un bâtiment, par exemple. En variante, un système S peut faire partie d’un véhicule, éventuellement de type automobile.In what follows, it is considered by way of nonlimiting example that the system S is a motor vehicle, such as for example a car. However, the invention is not limited to this type of system. It relates in fact to any type of system comprising at least one rechargeable battery and connected to an electrical network to which is also connected a charging connector suitable for being coupled to a rapid DC charging station. Consequently, the system could be a vehicle (land (and in particular a tram powered by a catenary), sea (or river) or air), an installation, possibly of industrial type, or a building, for example. Alternatively, an S system may be part of a vehicle, possibly of the automotive type.

Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule S comprend un groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique. Mais le GMP pourrait également être de type hybride (thermique/électrique).Furthermore, it is considered in what follows, by way of nonlimiting example, that vehicle S comprises a powertrain (or GMP) of the all-electric type. But the GMP could also be of the hybrid type (thermal / electric).

De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie rechargeable BR comprend un ensemble EG d’au moins un groupe de cellule(s) de stockage d’énergie électrique. Par exemple, chaque cellule peut être de type Li-ion, ou Ni-MH, ou plomb, ou Sodium-ion, ou encore Lithium-Métal-Polymère (ou LMP). Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de batterie rechargeable. Elle concerne en effet tout type de batterie rechargeable pouvant être rechargée lors de phases de recharge rapide en courant continu (« recharges de mode 4 »).In addition, it is considered in the following, by way of nonlimiting example, that the rechargeable battery BR comprises an assembly EG of at least one group of electrical energy storage cell (s). For example, each cell can be of the Li-ion, or Ni-MH, or lead, or Sodium-ion, or even Lithium-Metal-Polymer (or LMP) type. But the invention is not limited to this type of rechargeable battery. It relates to any type of rechargeable battery that can be recharged during rapid DC charging phases ("mode 4 recharges").

On a schématiquement représenté sur l’unique figure un système S, ici un véhicule automobile, comprenant une chaîne de transmission, un calculateur de supervision CS, un dispositif de protection DP selon l’invention, et un réseau électrique RE auquel sont connectés une batterie (rechargeable) BR, un premier ensemble E1 d’équipements électriques consommateurs d’énergie électrique, un second ensemble E2 d’équipements électriques producteurs d’énergie électrique et un connecteur de recharge CR.There is schematically shown in the single figure a system S, here a motor vehicle, comprising a transmission chain, a supervision computer CS, a protection device DP according to the invention, and an electrical network RE to which a battery is connected (rechargeable) BR, a first set E1 of electrical equipment consuming electrical energy, a second set E2 of electrical equipment producing electrical energy and a charging connector CR.

La chaîne de transmission comporte un groupe motopropulseur (ou GMP), ici de type tout électrique.The transmission chain includes a powertrain (or GMP), here of the all-electric type.

Le calculateur de supervision CS est propre à superviser (ou gérer) le fonctionnement du GMP.The CS supervision computer is suitable for supervising (or managing) the operation of the GMP.

Le GMP comprend notamment un équipement électrique MM définissant une machine motrice et faisant partie du premier ensemble E1, et un moyen de couplage MCP.The GMP includes in particular an electrical equipment MM defining a driving machine and forming part of the first set E1, and a coupling means MCP.

La machine motrice MM est une machine ou un moteur électrique (et donc non thermique) destiné(e) à fournir du couple pour au moins un train TV du véhicule V via le moyen de couplage MCP. On notera que dans l’exemple de réalisation illustré non limitativement, la machine motrice MM fournit du couple pour le train avant TV via le moyen de couplage MCP. Mais dans une variante de réalisation elle pourrait fournir du couple au seul train arrière TR ou bien aux trains avant TV et arrière TR. Ici, la machine motrice MM fournit son couple à un arbre de transmission AT qui est couplé au train avant TV, via le moyen de couplage MCP.The motive machine MM is an electric (and therefore non-thermal) machine or motor intended to supply torque for at least one TV train of the vehicle V via the coupling means MCP. It will be noted that in the exemplary embodiment illustrated without limitation, the motor machine MM supplies torque for the front axle TV via the coupling means MCP. But in an alternative embodiment it could provide torque to the rear axle only TR or to the front axle TV and rear axle TR. Here, the motor machine MM supplies its torque to a transmission shaft AT which is coupled to the front axle TV, via the coupling means MCP.

Compte tenu du type du véhicule S décrit, les trains avant TV et arrière TR comprennent des roues.Taking into account the type of vehicle S described, the front undercarriages TV and rear undercarriage TR comprise wheels.

Le fonctionnement de la machine motrice MM est piloté par le calculateur de supervision CS.The operation of the motive machine MM is controlled by the supervision computer CS.

La batterie BR est par exemple installée dans le soubassement du véhicule V. Elle comprend ici un ensemble EG d’au moins un groupe de cellule(s) qui est connecté au réseau électrique RE via des premiers moyens de commutation MC1.The battery BR is for example installed in the base of the vehicle V. It here comprises an assembly EG of at least one group of cell (s) which is connected to the electrical network RE via first switching means MC1.

Ces premiers moyens de commutation MC1 peuvent être placés dans au moins un premier état (fermé), dans lequel ils permettent la circulation de courant du réseau électrique RE vers la batterie BR ou de la batterie BR vers le réseau électrique RE, et un second état (ouvert) dans lequel ils empêchent la circulation de courant entre le réseau électrique RE et la batterie BR. Ils assurent donc au moins une fonction d’interrupteur. On notera que dans le cas du « mode 4 », on prévoit deux autres états afin d’éviter d’avoir de la haute tension au niveau du connecteur de recharge CR lorsque le véhicule circule, et donc pour que la partie du réseau électrique RE située entre la batterie rechargeable BR et le connecteur de recharge CR ne soit pas sous tension lors du roulage.These first switching means MC1 can be placed in at least one first state (closed), in which they allow current to flow from the electrical network RE to the battery BR or from the battery BR to the electrical network RE, and a second state (open) in which they prevent the flow of current between the electrical network RE and the battery BR. They therefore provide at least one switch function. It will be noted that in the case of “mode 4”, two other states are provided in order to avoid having high voltage at the level of the charging connector CR when the vehicle is traveling, and therefore so that the part of the electrical network RE located between the BR rechargeable battery and the CR charging connector is not energized during driving.

Par exemple, et comme illustré non limitativement sur l’unique figure, les premiers moyens de commutation MC1 peuvent comprendre des premier R1 et deuxième R2 relais de commutation installés respectivement sur les deux entrées/sorties de l’ensemble de groupe(s) de cellule(s) EG. Chacun de ces premier R1 et deuxième R2 relais de commutation peut, par exemple, comprendre au moins un interrupteur de puissance dont les premier et second états peuvent être contrôlés par des commandes en tension. Chaque interrupteur de puissance peut, par exemple, être de type IGBT (« Insulated Gâte Bipolar Transistor >> - transistor bipolaire à grille isolée), ou MOSFET, ou encore relais.For example, and as illustrated without limitation in the single figure, the first switching means MC1 can comprise first R1 and second R2 switching relays installed respectively on the two inputs / outputs of the group of cell group (s) (s) EG. Each of these first R1 and second R2 switching relays can, for example, include at least one power switch, the first and second states of which can be controlled by voltage commands. Each power switch can, for example, be of the IGBT (Insulated Gâte Bipolar Transistor >>) type, or MOSFET, or relay.

Le connecteur de recharge CR est connecté au réseau électrique RE et est propre à être couplé à une station SR de recharge rapide en courant continu, via un câble de recharge CL.The CR charging connector is connected to the electrical network RE and is suitable for being coupled to a fast DC charging station SR, via a CL charging cable.

La station SR est connectée à un réseau d’alimentation en puissance électrique. Elle comprend des seconds moyens de commutation MC2 et un module de supervision de recharge MSR.The SR station is connected to an electrical power supply network. It includes second switching means MC2 and a charging supervision module MSR.

Les seconds moyens de commutation MC2 peuvent être placés dans un premier état (fermé), dans lequel ils permettent la circulation de courant de la station SR vers le réseau électrique RE du véhicule S, et un second état (ouvert) dans lequel ils empêchent la circulation de courant de la station SR vers le réseau électrique RE du véhicule S.The second switching means MC2 can be placed in a first state (closed), in which they allow current to flow from the station SR to the electrical network RE of the vehicle S, and a second state (open) in which they prevent the current flow from station SR to the electrical network RE of vehicle S.

Par exemple, et comme illustré non limitativement sur l’unique figure, les seconds moyens de commutation MC2 peuvent comprendre des troisième R3 et quatrième R4 relais de commutation installés respectivement sur les deux sorties d’alimentation de la station SR. Chacun de ces troisième R3 et quatrième R4 relais de commutation peut, par exemple, comprendre au moins un transistor de puissance (éventuellement de type MOSFET) dont les premier et second états peuvent être contrôlés par des commandes en tension fournies par le module de supervision de recharge MSR.For example, and as illustrated without limitation in the single figure, the second switching means MC2 can comprise third R3 and fourth R4 switching relays installed respectively on the two power outputs of the station SR. Each of these third R3 and fourth R4 switching relays can, for example, include at least one power transistor (possibly of MOSFET type), the first and second states of which can be controlled by voltage commands supplied by the supervisory module. MSR refill.

Ce module de supervision de recharge MSR est chargé de contrôler la puissance électrique de recharge qui alimente le réseau électrique RE lors d’une phase de recharge rapide, en fonction de consignes et informations transmises par le véhicule S via le connecteur de recharge CR et le câble de recharge CL, et fournies par les moyens de commande de la batterie BR, lesquels font éventuellement partie de cette dernière (BR).This MSR recharging supervision module is responsible for controlling the electric recharging power which supplies the electrical network RE during a rapid recharging phase, according to instructions and information transmitted by the vehicle S via the recharging connector CR and the CL charging cable, and supplied by the BR battery control means, which may be part of the latter (BR).

Le dispositif de protection DP comprend au moins des moyens de contrôle MCT qui sont chargés d’agir lors d’une recharge rapide de la batterie BR lorsqu’un courant de recharge entrant dans la batterie BR est suivi d’un courant de décharge sortant de la batterie BR et représentatif d’un courtcircuit dans le réseau électrique RE. Chaque fois que cette situation est présente, les moyens de contrôle MCT déclenchent un placement des premiers moyens de commutation MC1 dans leur second état (ouvert) et la transmission d’un message requérant l’arrêt immédiat de la recharge rapide à destination de la station SR (et plus précisément de son module de supervision de recharge MSR).The protection device DP comprises at least MCT control means which are responsible for acting upon rapid recharging of the battery BR when a recharging current entering the battery BR is followed by a discharging current exiting from the battery BR and representative of a short circuit in the electrical network RE. Whenever this situation is present, the control means MCT trigger a placement of the first switching means MC1 in their second state (open) and the transmission of a message requesting the immediate stopping of rapid recharging bound for the station. SR (and more precisely its MSR recharge supervision module).

On comprendra en effet que le placement des premiers moyens de commutation MC1 dans leur second état (ouvert) empêche toute circulation de courant (sortant) de la batterie BR vers le réseau électrique RE, et qu’à réception de la requête le module de supervision de recharge MSR place les seconds moyens de commutation MC2 dans leur second état (ouvert), par exemple au moyen d’au moins une commande en tension, ce qui empêche toute circulation de courant (sortant) de la station SR vers le réseau électrique RE.It will indeed be understood that the placement of the first switching means MC1 in their second state (open) prevents any circulation of current (outgoing) from the battery BR to the electrical network RE, and that on receipt of the request the supervision module charging station MSR places the second switching means MC2 in their second state (open), for example by means of at least one voltage control, which prevents any circulation of current (leaving) from the station SR to the electrical network RE .

Ainsi, grâce à la surveillance du courant circulant entre la batterie BR et le réseau électrique RE lors d’une recharge rapide, on peut très vite détecter la présence d’un court-circuit dans ce réseau électrique RE et « isoler >> ce dernier (RE), et donc tous les équipements électriques qui sont connectés à lui, de toute source de courant (batterie BR et station SR). Il en résulte certes un arrêt de fonctionnement des équipements électriques, mais surtout un arrêt immédiat de la production d’une forte chaleur (ou point chaud) au niveau du court-circuit, et donc un empêchement de la propagation de ce point chaud.Thus, by monitoring the current flowing between the battery BR and the electrical network RE during rapid recharging, it is very quickly possible to detect the presence of a short circuit in this electrical network RE and to “isolate” the latter. (RE), and therefore all the electrical equipment which is connected to it, from any current source (BR battery and SR station). This certainly results in an interruption in the operation of the electrical equipment, but above all an immediate stop in the production of high heat (or hot spot) at the short circuit, and therefore an prevention of the propagation of this hot spot.

On notera que le déclenchement du placement des premiers moyens de commutation MC1 dans leur second état (ouvert) peut, par exemple, se faire au moyen d’une commande en tension (et donc de type analogique). Mais dans une variante elle pourrait se faire au moyen d’une commande ou instruction de type numérique.It will be noted that the triggering of the placement of the first switching means MC1 in their second (open) state can, for example, be done by means of a voltage command (and therefore of analog type). But in a variant it could be done by means of a command or instruction of the numerical type.

On notera également que le courant de recharge et le courant de décharge sont mesurés (ou estimés) par des moyens de mesure MM, par exemple sur une entrée/sortie de l’ensemble de groupe(s) de cellule(s) EG, comme illustré non limitativement. De préférence, on utilise un moyen de mesure de courant MM sur chaque rail de puisance. Ces moyens de mesure MM peuvent faire partie du dispositif de protection DP. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, ils peuvent éventuellement faire partie de la batterie BR ou d’un autre dispositif surveillant le fonctionnement de cette dernière (BR). Par ailleurs, ces moyens de mesure MM peuvent, comme illustré non limitativement, être implantés à l’intérieur de la batterie BR. Mais cela n’est pas obligatoire.It will also be noted that the recharging current and the discharging current are measured (or estimated) by means of measurement MM, for example on an input / output of the group of cell group (s) EG, such as illustrated without limitation. Preferably, a current measurement means MM is used on each power rail. These measurement means MM can be part of the protection device DP. But it is not compulsory. Indeed, they can possibly be part of the BR battery or of another device monitoring the operation of the latter (BR). Furthermore, these measurement means MM can, as shown without limitation, be installed inside the battery BR. But it is not compulsory.

De préférence, les moyens de contrôle MCT peuvent effectuer le déclenchement (consécutif à la détection du court-circuit) lorsque le courant de recharge est suivi d’un courant de décharge qui est supérieur à un seuil de courant. Par exemple, lorsque le système S est un véhicule, ce seuil de courant peut être compris entre 10 A et 30 A. A titre d’exemple, ce seuil de courant peut être égal à 20 A.Preferably, the MCT control means can trigger (following the detection of the short circuit) when the recharging current is followed by a discharging current which is higher than a current threshold. For example, when the system S is a vehicle, this current threshold can be between 10 A and 30 A. For example, this current threshold can be equal to 20 A.

Cette option est destinée à éviter l’arrêt d’une recharge rapide lorsque le courant de décharge sortant de la batterie BR est faible et donc que le risque de formation d’un point chaud dans le réseau électrique RE au niveau du court-circuit est très faible. Il y a en effet des phases de vie transitoires où la batterie BR peut délivrer du courant sans qu’il y ait de court-circuit pour autant.This option is intended to avoid stopping a rapid recharge when the discharge current leaving the BR battery is low and therefore that the risk of a hot spot in the electrical network RE at the short circuit is very weak. There are indeed transient life phases where the BR battery can deliver current without there being a short circuit.

Egalement de préférence, les moyens de contrôle MCT peuvent effectuer le déclenchement (consécutif à la détection du court-circuit) lorsque le courant de recharge est suivi d’un courant de décharge pendant une durée qui est supérieure à un seuil temporel. Par exemple, lorsque le système S est un véhicule, ce seuil temporel peut être compris entre 500 ms et 2 s. A titre d’exemple, ce seuil temporel peut être égal à 1 s.Also preferably, the MCT control means can trigger (consecutive to the detection of the short circuit) when the recharge current is followed by a discharge current for a duration which is greater than a time threshold. For example, when the system S is a vehicle, this time threshold can be between 500 ms and 2 s. As an example, this time threshold can be equal to 1 s.

Cette autre option, qui peut être éventuellement mais avantageusement combinée à la précédente, est destinée à éviter l’arrêt d’une recharge rapide en présence d’une erreur de mesure de courant par les moyens de mesure MM ou bien d’une mesure de courant juste mais très brève et donc non significative.This other option, which can be optionally but advantageously combined with the previous one, is intended to avoid stopping a rapid recharging in the presence of an error in current measurement by the measurement means MM or else a measurement of current just but very brief and therefore not significant.

On notera également, comme illustré non limitativement sur l’unique figure, que les moyens de contrôle MCT peuvent faire partie de la batterie BR. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, ils peuvent éventuellement faire partie d’un calculateur, comme par exemple le calculateur de supervision CS, ou bien constituer une partie des moyens de commande de la batterie BR. Par conséquent, les moyens de contrôle MCT peuvent être réalisés 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.It will also be noted, as illustrated without limitation in the single figure, that the MCT control means can be part of the battery BR. But it is not compulsory. Indeed, they can possibly be part of a computer, such as for example the supervisory computer CS, or even constitute part of the control means of the battery BR. Consequently, the MCT control means can be produced in the form of software modules (or computer or even "software"), or else of a combination of electronic circuits (or "hardware") and software modules.

On notera également que l’invention peut être aussi considérée sous l’angle d’un procédé de protection pouvant être notamment mis en oeuvre au moyen d’un dispositif de protection DP du type de celui présenté ci-avant. Les fonctionnalités offertes par la mise en oeuvre du procédé selon l’invention étant identiques à celles offertes par le dispositif de protection DP présenté ciavant, seule la combinaison de fonctionnalités principales offerte par le procédé est présentée ci-après.It will also be noted that the invention can also be considered from the angle of a protection method which can in particular be implemented by means of a DP protection device of the type of that presented above. The functionalities offered by the implementation of the method according to the invention being identical to those offered by the protection device DP presented above, only the combination of main functionalities offered by the method is presented below.

Ce procédé de protection comprend une étape dans laquelle, lors d’une recharge rapide de la batterie BR lorsqu’un courant de recharge entrant dans la batterie BR est suivi d’un courant de décharge sortant de la batterie BR et représentatif d’un court-circuit dans le réseau électrique RE, on place les premiers moyens de commutation MC1 dans leur second état et on transmet un message requérant l’arrêt immédiat de la recharge rapide à destination de la station SR.This protection method comprises a step in which, during a rapid recharging of the battery BR when a recharging current entering the battery BR is followed by a discharge current leaving the battery BR and representative of a short -circuit in the electrical network RE, the first switching means MC1 are placed in their second state and a message requesting the immediate stopping of the rapid recharging is sent to the station SR.

L’invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels :The invention offers several advantages, including:

- elle permet d’améliorer très notablement la sécurité électrique lors des recharges rapides,- it makes it possible to very significantly improve electrical safety during rapid recharges,

- elle est très facile à mettre en oeuvre,- it is very easy to implement,

- elle est très peu onéreuse.- it is very inexpensive.

Claims (10)

1. Dispositif de protection (DP) pour un système (S) comprenant une batterie (BR) rechargeable et connectée, via des premiers moyens de commutation (MC1) pouvant être placés dans des premier et second états dans lesquels respectivement ils permettent et empêchent une circulation de courant, à un réseau électrique (RE) auquel est connecté un connecteur de recharge (CR) propre à être couplé à une station (SR) de recharge rapide en courant continu, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de contrôle (MCT) qui, lors d’une recharge rapide de ladite batterie (BR) lorsqu’un courant de recharge entrant dans ladite batterie (BR) est suivi d’un courant de décharge sortant de ladite batterie (BR) et représentatif d’un court-circuit dans ledit réseau électrique (RE), déclenchent un placement desdits premiers moyens de commutation (MC1) dans leur second état et la transmission d’un message requérant l’arrêt immédiat de ladite recharge rapide à destination de ladite station (SR).1. Protection device (DP) for a system (S) comprising a rechargeable and connected battery (BR), via first switching means (MC1) which can be placed in first and second states in which respectively they allow and prevent a current flow, to an electrical network (RE) to which is connected a charging connector (CR) suitable for being coupled to a station (SR) for rapid DC charging, characterized in that it comprises control means ( MCT) which, during rapid recharging of said battery (BR) when a recharging current entering said battery (BR) is followed by a discharge current leaving said battery (BR) and representative of a short -circuit in said electrical network (RE), trigger a placement of said first switching means (MC1) in their second state and the transmission of a message requesting the immediate stopping of said rapid recharging for destination n of said station (SR). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MCT) effectuent ledit déclenchement lorsque ledit courant de recharge est suivi d’un courant de décharge supérieur à un seuil de courant.2. Device according to claim 1, characterized in that said control means (MCT) effect said triggering when said recharging current is followed by a discharge current greater than a current threshold. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MCT) effectuent ledit déclenchement lorsque ledit courant de recharge est suivi dudit courant de décharge pendant une durée supérieure à un seuil temporel.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that said control means (MCT) effect said triggering when said recharging current is followed by said discharging current for a duration greater than a time threshold. 4. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de mesure (MM) mesurant ledit courant de recharge et ledit courant de décharge.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises measurement means (MM) measuring said recharging current and said discharging current. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure (MM) sont implantés dans ladite batterie (BR).5. Device according to claim 4, characterized in that said measuring means (MM) are located in said battery (BR). 6. Batterie rechargeable (BR) propre à équiper un système (S) et à être connectée, via des premiers moyens de commutation (MC1) pouvant être placés dans des premier et second états dans lesquels respectivement ils permettent et empêchent une circulation de courant, à un réseau électrique (RE) auquel est connecté un connecteur de recharge (CR) propre à être couplé à une station (SR) de recharge rapide en courant continu, caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif de protection (DP) selon l’une des 5 revendications précédentes.6. Rechargeable battery (BR) suitable for equipping a system (S) and for being connected, via first switching means (MC1) which can be placed in first and second states in which respectively they allow and prevent a flow of current, to an electrical network (RE) to which is connected a charging connector (CR) suitable for being coupled to a station (SR) for rapid DC charging, characterized in that it comprises a protection device (DP) according to the 'one of the 5 preceding claims. 7. Batterie rechargeable (BR) selon la revendication 6, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un groupe de cellule(s) de stockage d’énergie électrique.7. Rechargeable battery (BR) according to claim 6, characterized in that it comprises at least one group of cell (s) for storing electrical energy. 8. Système (S) comprenant un réseau électrique (RE) auquel est îo connecté un connecteur de recharge (CR) propre à être couplé à une station (SR) de recharge rapide en courant continu, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une batterie rechargeable (BR) selon la revendications 6 ou 7, connectée audit réseau électrique (RE), ou un dispositif de protection (DP) selon l’une des revendications 1 à 5.8. System (S) comprising an electrical network (RE) to which is connected a charging connector (CR) suitable for being coupled to a station (SR) for rapid DC charging, characterized in that it further comprises at least one rechargeable battery (BR) according to claim 6 or 7, connected to said electrical network (RE), or a protection device (DP) according to one of claims 1 to 5. 1515 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il constitue un véhicule de type tout électrique ou hybride.9. System according to claim 8, characterized in that it constitutes an all-electric or hybrid type vehicle. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit véhicule est de type automobile.10. System according to claim 9, characterized in that said vehicle is of automobile type.
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