FR3077688A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETECTION AND IDENTIFICATION OF A HEAT SOURCE EXCEEDING A PREDEFINED TEMPERATURE THRESHOLD - Google Patents
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Abstract
Dispositif de détection de dépassement d'un seuil de température par une source de chaleur parmi une pluralité de sources de chaleur, le dispositif comprenant une pluralité de composants connectés en série et présentant chacun une résistance électrique variable en fonction de sa température de fonctionnement, chaque composant étant apte à être couplé thermiquement à au moins une source de chaleur, la résistance électrique variable présentant alors une haute valeur dès lors que la température de ladite source de chaleur est supérieure ou égale au seuil de température, le dispositif comprenant en outre une pluralité de résistances ayant des valeurs ohmiques distinctes, une résistance étant connectée en parallèle en parallèle de chaque composant, de sorte que lorsque la résistance électrique variable d'un composant présente la haute valeur, la résistance équivalente de la chaîne électrique formée par les composants et les résistances présente une valeur distincte pour chaque résistance connectée en parallèle caractéristique de ce composant et de la résistance qui lui est connectée en parallèle.A device for detecting a temperature threshold by a heat source from a plurality of heat sources, the device comprising a plurality of components connected in series and each having a variable electrical resistance as a function of its operating temperature, each component being able to be thermally coupled to at least one heat source, the variable electrical resistance then having a high value when the temperature of said heat source is greater than or equal to the temperature threshold, the device further comprising a plurality of resistors having distinct resistance values, a resistor being connected in parallel parallel with each component, so that when the variable electrical resistance of a component is of high value, the equivalent resistance of the electrical chain formed by the components and resistors presents a v distinct value for each parallel connected resistor characteristic of this component and of the resistor connected to it in parallel.
Description
METHODE ET DISPOSITIF POUR DETECTION ET IDENTIFICATION D'UNEMETHOD AND DEVICE FOR DETECTION AND IDENTIFICATION OF A
SOURCE DE CHALEUR AYANT DEPASSE UN SEUIL DE TEMPERATURE PREDEFINISOURCE OF HEAT HAVING EXCEEDED A PRESET TEMPERATURE THRESHOLD
DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
L'invention concerne les dispositifs de surveillance de température des sources de chaleur, et plus particulièrement les dispositifs de surveillance comprenant des composants électroniques présentant une résistance variable avec la température de fonctionnement.The invention relates to devices for monitoring the temperature of heat sources, and more particularly to devices for monitoring comprising electronic components having a resistance which varies with the operating temperature.
CONTEXTE DECONTEXT OF
L'INVENTIONTHE INVENTION
La présente invention propose un dispositif de détection de dépassement de température d'une ou plusieurs sources de chaleur permettant l'ajustement du seuil de température surveillé.The present invention provides a device for detecting the temperature overshoot of one or more heat sources allowing the temperature threshold monitored to be adjusted.
On connaît du document CN102195270 un dispositif pour surveiller la température de plusieurs sources de chaleur, constituées par des cellules de batterie. Le dispositif comprend une plaque présentant un volume variable avec la température.Document CN102195270 discloses a device for monitoring the temperature of several heat sources, consisting of battery cells. The device comprises a plate having a variable volume with the temperature.
La plaque est placée contre une paroi de la cellule à surveiller. En cas de surchauffe, la plaque gonfle et vient actionner mécaniquement un interrupteur disposé en regard de ladite plaque, l'ouverture de 1'interrupteur interrompant le passage d'un courant de charge dans la cellule.The plate is placed against a wall of the cell to be monitored. In the event of overheating, the plate swells and mechanically actuates a switch arranged opposite said plate, the opening of the switch interrupting the passage of a load current in the cell.
Toutefois, cette solution présente un seul d'ajustement du seuil de température de surchauffe, à distance entre la plaque et l'interrupteur; il paramètre savoir la est donc paramétrable uniquement à la fabrication du module comprenant la ou les cellules à surveiller, ensuite il est figé. On ne peut plus ajuster la valeur du seuil de température surveillé. De plus, il provoque la déconnexion brutale des cellules, aucune autre mesure corrective ne peut être envisagée.However, this solution has only one adjustment of the overheating temperature threshold, at a distance between the plate and the switch; it parameter knowing the is therefore configurable only during the manufacture of the module comprising the cell or cells to be monitored, then it is frozen. The value of the monitored temperature threshold can no longer be adjusted. In addition, it causes the abrupt disconnection of the cells, no other corrective measure can be envisaged.
Par conséquent, il y a un besoin d'un dispositif de surveillance de la température d'une ou plusieurs sources de chaleur, permettant l'ajustement du seuil de température surveillé.Therefore, there is a need for a device for monitoring the temperature of one or more heat sources, allowing adjustment of the monitored temperature threshold.
Dans ce but, l'invention vise à fournir un dispositif de détection de dépassement d'un premier seuil prédéfini d'une température par au moins une source de chaleur, le dispositif de détection comprenant au moins un composant présentant une résistance électrique variable en fonction d'une température de fonctionnement du composant, une source d'énergie électrique apte à fournir un courant électrique parcourant ledit composant, ledit composant étant apte à être couplé thermiquement à ladite source de chaleur, de sorte que la température de fonctionnement varie en fonction de la température de la source de chaleur et de la chaleur dégagée par effet Joule dans le composant lorsqu'il est parcouru par le courant électrique, la résistance électrique variable présentant une haute valeur si la température de fonctionnement est supérieure à un deuxième seuil prédéfini de température, dit seuil de déclenchement, la source d'énergie électrique étant configurée pour générer le courant électrique de sorte que la température de fonctionnement soit supérieure ou égale au seuil de déclenchement dès lors que la température de ladite source de chaleur est supérieure ou égale au premier seuil de température prédéfini, la résistance électrique variable présentant alors la haute valeur.To this end, the invention aims to provide a device for detecting that a first predefined threshold of a temperature has been exceeded by at least one heat source, the detection device comprising at least one component having a variable electrical resistance as a function an operating temperature of the component, an electrical energy source capable of supplying an electric current flowing through said component, said component being able to be thermally coupled to said heat source, so that the operating temperature varies as a function of the temperature of the heat source and of the heat given off by the Joule effect in the component when it is traversed by the electric current, the variable electric resistance having a high value if the operating temperature is greater than a second predefined temperature threshold , said trigger threshold, the electrical energy source being configured e to generate the electric current so that the operating temperature is greater than or equal to the trigger threshold as soon as the temperature of said heat source is greater than or equal to the first predefined temperature threshold, the variable electrical resistance then having the high value.
Suivant des modes de réalisation préférés, le dispositif de détection comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes qui peuvent être utilisées séparément ou en combinaison partielle entre elles ou en combinaison totale entre elles :According to preferred embodiments, the detection device comprises one or more of the following characteristics which can be used separately or in partial combination with one another or in total combination with one another:
Le dispositif de détection est isolé électriquement de la source de chaleur.The detection device is electrically isolated from the heat source.
Dans le dispositif de détection, la source d'énergie électrique est une source de courant.In the detection device, the source of electrical energy is a source of current.
Le courant électrique est fourni sous forme d'impulsions périodiques, de rapport cyclique fixe ou variable.Electric current is supplied in the form of periodic pulses, with a fixed or variable duty cycle.
Le dispositif est configuré pour détecter le dépassement du premier seuil de température par une source de chaleur parmi une pluralité de sources de chaleur, et il comprend une pluralité de composants sous la forme d'une pluralité de fusibles réarmables, chaque fusible réarmable étant couplé thermiquement à au moins une source de chaleur, les fusibles étant connectés en série.The device is configured to detect that a first heat source is exceeded by a heat source among a plurality of heat sources, and it comprises a plurality of components in the form of a plurality of resettable fuses, each resettable fuse being thermally coupled at least one heat source, the fuses being connected in series.
Le dispositif comprend en outre une pluralité de résistances, chacune ayant une valeur ohmique distincte, une résistance étant connectée en parallèle aux bornes de chaque fusible.The device further comprises a plurality of resistors, each having a distinct ohmic value, a resistor being connected in parallel to the terminals of each fuse.
L' au moins une source de chaleur est une cellule de batterie.The at least one heat source is a battery cell.
Le dispositif comprend en outre un module de surveillance configuré pour déclencher une action de correction ou de signalisation lorsque la résistance de l'un desdits composants présente la haute électrique variable valeur.The device further comprises a monitoring module configured to trigger a correction or signaling action when the resistance of one of said components exhibits the high electric variable value.
L'invention concerne également un dispositif de détection de dépassement d'un premier seuil prédéfini d'une température par une source de chaleur parmi une pluralité de sources de chaleur, le dispositif de détection comprenant une pluralité de composants connectés en série et présentant chacun une résistance électrique variable en fonction d'une température de fonctionnement respective, la résistance électrique variable présentant une haute valeur si la température de fonctionnement est supérieure à un deuxième seuil prédéfini de température, dit seuil de déclenchement, et une faible valeur dans le cas contraire, chaque composant étant apte à être couplé thermiquement à au moins une des sources de chaleur, de sorte que sa température de fonctionnement soit supérieure ou égale au seuil de déclenchement dès lors que la température de ladite au moins une source de chaleur est supérieure ou égale au premier seuil prédéfini de température, la résistance électrique variable présentant alors la haute valeur, le dispositif comprenant en outre une pluralité de résistances présentant des valeurs ohmiques distinctes, une résistance étant connectée en parallèle aux bornes de chaque composant, de sorte que lorsque la résistance électrique d'un composant présente la haute valeur, la résistance équivalente de la chaîne électrique formée par les composants et les résistances présente une valeur caractéristique de ce composant et de la résistance qui lui est connectée en parallèle.The invention also relates to a device for detecting that a first predefined threshold of a temperature is exceeded by a heat source from among a plurality of heat sources, the detection device comprising a plurality of components connected in series and each having a variable electrical resistance as a function of a respective operating temperature, the variable electrical resistance having a high value if the operating temperature is greater than a second predefined temperature threshold, called the triggering threshold, and a low value otherwise, each component being able to be thermally coupled to at least one of the heat sources, so that its operating temperature is greater than or equal to the triggering threshold as soon as the temperature of said at least one heat source is greater than or equal to the first predefined temperature threshold, the resistance variable electrical resistance then having the high value, the device further comprising a plurality of resistors having distinct ohmic values, a resistor being connected in parallel across the terminals of each component, so that when the electrical resistance of a component has the high value, the equivalent resistance of the electric chain formed by the components and the resistors has a characteristic value of this component and of the resistance which is connected to it in parallel.
d'unea
L'invention source de vise également un procédé d'identification chaleur ayant dépassé un premier seuil prédéfini d'une température, parmi une pluralité de sources de chaleur, le procédé comprenant :The source invention also relates to a heat identification method having exceeded a first predefined threshold of a temperature, among a plurality of heat sources, the method comprising:
une étape de couplage thermique de la pluralité de sources de chaleur à des composants d'un dispositif de détection tel que décrit ci-dessus, chaque composant étant couplé thermiquement à au moins une source de chaleur, de sorte que sa température de fonctionnement soit supérieure ou égale au seuil de déclenchement dès lors que la température de ladite au moins une source de chaleur est supérieure ou égale au premier seuil prédéfini de température, la résistance électrique variable du composant présentant alors la haute valeur, une étape de connexion de la chaîne électrique formée par les composants et les résistances à une source d'alimentation électrique, une étape de génération d'un signal d'alimentation par la source d'alimentation électrique, une étape de détection d'un signal de réponse aux bornes de la source d'alimentation électrique, une étape de détermination d'une résistance équivalente de la chaîne électrique formée par les composants et les résistances ;a step of thermal coupling of the plurality of heat sources to components of a detection device as described above, each component being thermally coupled to at least one heat source, so that its operating temperature is higher or equal to the trigger threshold as soon as the temperature of said at least one heat source is greater than or equal to the first predefined temperature threshold, the variable electrical resistance of the component then having the high value, a step of connecting the electrical chain formed by the components and resistances to an electrical power source, a step of generating a power signal by the electrical power source, a step of detecting a response signal across the terminals of the power source power supply, a step of determining an equivalent resistance of the electric chain formed by the components ants and resistances;
réalisation de l'invention.realization of the invention.
La figure 5 représente les étapes du procédé d'identification d'une source de chaleur ayant dépassé un seuil de température prédéfini, selon un mode de réalisation deFIG. 5 represents the steps of the method of identifying a heat source having exceeded a predefined temperature threshold, according to an embodiment of
1'invention.1'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
En figure 1 est représenté schématiquement un dispositif de détection selon un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif D est installé dans un véhicule V, pour surveiller la température d'une pluralité de sources de chaleur SI,In Figure 1 is shown schematically a detection device according to an embodiment of the invention. The device D is installed in a vehicle V, for monitoring the temperature of a plurality of heat sources SI,
S2,S2,
Sj,... Sn constituées par des cellules de batterie, groupées dans des modules Ml,Sj, ... Sn constituted by battery cells, grouped in Ml modules,
Mm.Mm.
Les cellules de batteries sont de type souple, connues sous le terme anglais de «soft-shel1».The battery cells are of the flexible type, known by the English term "soft-shel1".
Le dispositif comprend une pluralité de composants Cl,The device comprises a plurality of components C1,
C2,C2,
Ci, Ck, présentant une résistance électrique variable R_PTC en fonction d'une température de fonctionnement Tf du composantCi, Ck, having a variable electrical resistance R_PTC as a function of an operating temperature Tf of the component
Cl,Cl,
C2, Ci, Ck. Dans un mode de réalisation préféré, les composants Cl, C2, Ci, Ck se présentent sous la forme d'une pluralité de fusibles réarmables.C2, Ci, Ck. In a preferred embodiment, the components C1, C2, Ci, Ck are in the form of a plurality of resettable fuses.
Chaque fusible réarmable Cl,Each resettable fuse Cl,
C2, Ci,C2, Ci,
Ck est couplé thermiquement à au moins une source de chaleurCk is thermally coupled to at least one heat source
SI,IF,
S2,S2,
Sj, Sn.Sj, Sn.
Dans l'exemple illustré en figureIn the example illustrated in figure
1, les sources de chaleur sont des cellules de batterie, et le couplage thermique est réalisé en enrobant chaque fusible réarmable1, the heat sources are battery cells, and the thermal coupling is carried out by coating each resettable fuse
Cl,Cl,
C2, Ci,C2, Ci,
Ck d'une gaine thermique, qui est ensuite fixée au contact des cellules de batterie. Chaque fusible réarmableCk of a thermal sheath, which is then fixed in contact with the battery cells. Each resettable fuse
Cl,Cl,
C2, Ci,C2, Ci,
Ck est couplé à deux cellules de batteries, la fixation étant obtenue par compression et/ou collage.Ck is coupled to two battery cells, the fixing being obtained by compression and / or gluing.
Le dispositif comprend aussi une source d'énergie électrique E apte à fournir un courant électrique Is parcourant les fusibles réarmables Cl,The device also includes a source of electrical energy E capable of supplying an electrical current Is passing through the resettable fuses Cl,
C2, Ci, Ck, couplés thermiquement aux cellules de batteriesC2, Ci, Ck, thermally coupled to battery cells
SI,IF,
S2, Sj, Sn, de sorte que les températures de fonctionnement respectives des composantsS2, Sj, Sn, so that the respective operating temperatures of the components
Cl,Cl,
C2, Ci, Ck, varie en fonction de la températureC2, Ci, Ck, varies depending on the temperature
T de de chaleur S auxquelles ils sont couplés thermiquement, et de la chaleur dégagée par effet Joule dans le composant Cl, C2, Ci, Ck lorsqu'il est parcouru par le courant électrique Is.T of heat S to which they are thermally coupled, and of the heat given off by the Joule effect in the component Cl, C2, Ci, Ck when it is traversed by the electric current Is.
La résistance électrique variable d'un composant, dans cet exemple un fusible réarmable, présente une haute valeur Rd si la température de fonctionnement Tf du composant est supérieure à un deuxième seuil prédéfini de température, dit seuil de déclenchement Td.The variable electrical resistance of a component, in this example a resettable fuse, has a high value Rd if the operating temperature Tf of the component is greater than a second predefined temperature threshold, called the tripping threshold Td.
La source d'énergie électrique est configurée pour générer le courant électrique Is de sorte que la température de fonctionnement Tf soit supérieure ou égale au seuil de déclenchement Td dès lors que la température T de ladite source de chaleur S est supérieure ou égale au premier seuil de température prédéfini TS, la résistance électrique variable présentant alors la haute valeur Rd.The electrical energy source is configured to generate the electrical current Is so that the operating temperature Tf is greater than or equal to the trigger threshold Td as soon as the temperature T of said heat source S is greater than or equal to the first threshold of predefined temperature TS, the variable electrical resistance then having the high value Rd.
Le dispositif D est isolé électriquement de la source de chaleur S. De cette manière fonctionnement du dispositif D de les caractéristiques de détection sont indépendantes de caractéristiques électriques des sources de chaleur à surveiller: le courant Is parcourant les fusible réarmables présente une valeur variant entre 100 tension délivrée par la source d'alimentation E d'une valeur typique de 12 V, tandis que la tension de fonctionnement délivrée par l'ensemble de cellules de batterie s'élève typiquement à 400 V.The device D is electrically isolated from the heat source S. In this way operation of the device D the detection characteristics are independent of the electrical characteristics of the heat sources to be monitored: the current Is flowing through the resettable fuses has a value varying between 100 voltage delivered by the power source E of a typical value of 12 V, while the operating voltage delivered by the set of battery cells typically amounts to 400 V.
Dans l'exemple illustré, la source d'énergie E est une source de courant et les composants Cl, C2, Ci,In the example illustrated, the energy source E is a current source and the components Cl, C2, Ci,
Ck sont connectés en série. De cette manière, le courant électrique Is ne dépend pas du nombre k de composants du dispositif D, ni du nombre n de sources de chaleur à surveiller, ce qui simplifieCk are connected in series. In this way, the electric current Is does not depend on the number k of components of the device D, nor on the number n of heat sources to be monitored, which simplifies
1' ajustement du premier seuil de température1 adjustment of the first temperature threshold
Simplement en baissant le courant Is délivré par la source de courant E, le premier seuil de température TS est augmenté, et inversement.Simply by lowering the current Is delivered by the current source E, the first temperature threshold TS is increased, and vice versa.
Comme déjà mentionné, la température de fonctionnement d'un composant, dans cet exemple un fusible réarmable, dépend de la température T de la source de chaleurAs already mentioned, the operating temperature of a component, in this example a resettable fuse, depends on the temperature T of the heat source
S à laquelle le composant est couplé thermiquement, et de la chaleur dégagée par effet Joule dans le composant lorsqu'il est parcouru par le courant électrique Is. Ainsi, pour un composant caractérisé par un seuil de température de déclenchement Td donné, l'ajustement du premier seuil de température TS atteint par les sources de chaleur surveillées SI, S2, Sj, Sn, peut être obtenu en variant la chaleur dégagée par effet Joule dans le composant.S to which the component is thermally coupled, and the heat given off by the Joule effect in the component when it is traversed by the electric current Is. Thus, for a component characterized by a given trigger temperature threshold Td, the adjustment the first temperature threshold TS reached by the monitored heat sources SI, S2, Sj, Sn, can be obtained by varying the heat given off by the Joule effect in the component.
Dans un mode de réalisation préféré le courant électrique Is est fourni sous forme d'impulsions périodiques, de rapport cyclique fixe ou variable.In a preferred embodiment, the electrical current Is is supplied in the form of periodic pulses, of fixed or variable duty cycle.
La quantité de chaleur dégagée par effet Joule dans le composant peut être ainsi ajustée en modifiant le temps de passage du courant électrique dans le composant, ce qui peut être obtenu simplement en variant le rapport cyclique des impulsions périodiques.The amount of heat released by the Joule effect in the component can thus be adjusted by modifying the passage time of the electric current in the component, which can be obtained simply by varying the duty cycle of the periodic pulses.
En figure 3 est illustré un mode de réalisation du dispositif de détection intégrant une source d'énergie électrique E configurée pour délivrer un courant électrique Is sous forme d'impulsions électriques.In Figure 3 is illustrated an embodiment of the detection device incorporating an electrical energy source E configured to deliver an electrical current Is in the form of electrical pulses.
Dans une phase de dimensionnement du dispositif D de détection, un rapport cyclique fixe peut être déterminé pour chaque application, en fonction du premier seuil de température TS à surveiller, des caractéristiques électriques des composants Cl, C2, Ci, Ck, et des caractéristiques du couplage thermique réalisé entre les sources de chaleur à surveiller et ces composants. Ce rapport cyclique, et par conséquent le premier seuil de température TS à surveiller, peut être ainsi ajusté en fonction de spécificités de chaque application.In a dimensioning phase of the detection device D, a fixed duty cycle can be determined for each application, as a function of the first temperature threshold TS to be monitored, the electrical characteristics of the components Cl, C2, Ci, Ck, and the characteristics of the thermal coupling carried out between the heat sources to be monitored and these components. This duty cycle, and therefore the first temperature threshold TS to be monitored, can thus be adjusted according to the specificities of each application.
Dans une phase d'exploitation du dispositif D de détection, la possibilité de varier le rapport cyclique permet d'ajuster le premier seuil de température TS sans intervenir sur l'installation du dispositif D et de son couplage thermique aux sources de chaleur.In an operating phase of the detection device D, the possibility of varying the duty cycle makes it possible to adjust the first temperature threshold TS without intervening in the installation of the device D and of its thermal coupling to the heat sources.
Une variation ponctuelle du rapport cyclique après une première détection de dépassement du premier seuil de température TS, permet de confirmer cette première détection et donc de rendre plus fiable le résultat de la détection, par l'envoi d'impulsions de rapport cyclique inférieur.A punctual variation of the duty cycle after a first detection of exceeding the first temperature threshold TS, makes it possible to confirm this first detection and therefore to make the result of the detection more reliable, by sending pulses of lower duty cycle.
Dans un mode préféré de réalisation, le dispositif D de détection comprend en outre un module de surveillance M configuré pour déclencher une action de correction ou de signalisation lorsque la résistance électrique variable de l'un desdits composants Cl, C2, Ci, Cn, présente la haute valeur Rd. Ce module M est configuré pour détecter le changement de valeur de la résistance d'un composant Ci, par exemple en mesurant et la tension et/ou le courant aux bornes de la source d'énergie électrique.In a preferred embodiment, the detection device D further comprises a monitoring module M configured to trigger a correction or signaling action when the variable electrical resistance of one of said components C1, C2, Ci, Cn, has the high value Rd. This module M is configured to detect the change in value of the resistance of a component Ci, for example by measuring both the voltage and / or the current at the terminals of the electrical energy source.
Ensuite le module de surveillance M peut déclencher une action de refroidissement, qui provoquera une baisse de la température des sources de chaleur et des composants Cl, C2, Ci, Cn. Cette configuration est particulièrement avantageuse dans le cas des dispositifs de détection D munis de composants Cl, C2, Ci, Cn, sous forme de fusibles réarmables. En effet, la résistance variable de ce type de composant retrouve une faible valeur, dite résistance de maintien Rm, une fois la température de fonctionnement descendue, ce qui permet le relancement du processus de surveillance de la température des sources de chaleur.Then the monitoring module M can trigger a cooling action, which will cause a drop in the temperature of the heat sources and of the components C1, C2, Ci, Cn. This configuration is particularly advantageous in the case of the detection devices D provided with components C1, C2, Ci, Cn, in the form of resettable fuses. Indeed, the variable resistance of this type of component finds a low value, called the holding resistance Rm, once the operating temperature has dropped, which allows the process of monitoring the temperature of the heat sources to be restarted.
Dans un mode de réalisation préféré, illustré en figure 2, le dispositif D comprend en outre une pluralité de résistances RI, R2, Ri, Rk, chacune ayant une valeur ohmique distincte, une résistance étant connectée en parallèle aux bornes de chaque composant Cl, C2, Ci, Ck.In a preferred embodiment, illustrated in FIG. 2, the device D further comprises a plurality of resistors RI, R2, Ri, Rk, each having a distinct ohmic value, a resistor being connected in parallel across the terminals of each component C1, C2, Ci, Ck.
Cet agencement permet l'identification d'un fusible réarmable Ci couplé thermiquement à une source de chaleur Sj, dans cet exemple une cellule de batterie, ayant dépassé le premier seuil de température TS, comme sera expliqué par la suite. Ainsi, des stratégies de refroidissement ciblées au niveau des sources de chaleur peuvent être mises en œuvre.This arrangement allows the identification of a resettable fuse Ci thermally coupled to a heat source Sj, in this example a battery cell, having exceeded the first temperature threshold TS, as will be explained below. Thus, targeted cooling strategies at the heat source level can be implemented.
Un tel dispositif de détection D peut être configuré pour identifier, parmi une pluralité de sources de chaleur SI, S2, Sj, Sn, une source de chaleur Sj ayant dépassé un premier seuil TS prédéfini de température. Le dispositif D comprend une pluralité de composants Cl, C2, Ci, Ck connectés en série, et présentant chacun une résistance électrique variable en fonction d'une température de fonctionnement respective, la résistance électrique variable présentant une haute valeur Rd, dite résistance de déclenchement, si la température de fonctionnement Tf j est supérieure au deuxième seuil prédéfini de température, dit seuil de déclenchement Td, et une faible valeur Rm, dite résistance de maintien, dans le cas contraire.Such a detection device D can be configured to identify, among a plurality of heat sources S1, S2, Sj, Sn, a heat source Sj having exceeded a first predefined temperature threshold TS. The device D comprises a plurality of components Cl, C2, Ci, Ck connected in series, and each having a variable electrical resistance as a function of a respective operating temperature, the variable electrical resistance having a high value Rd, called the triggering resistance , if the operating temperature Tf j is greater than the second predefined temperature threshold, called the triggering threshold Td, and a low value Rm, called the holding resistance, otherwise.
Il est à noter que selon les modes de réalisation, la résistance de maintien Rm d'un composant Cl, C2, Ci, Ck, peut correspondre à une valeur proche de 0Ω, et la résistance de déclenchement Rd à un circuit ouvert ; c'est le cas des composants de type fusible ou interrupteur.It should be noted that according to the embodiments, the holding resistance Rm of a component Cl, C2, Ci, Ck, can correspond to a value close to 0Ω, and the tripping resistance Rd to an open circuit; this is the case for components of the fuse or switch type.
Dans le mode de réalisation utilisant des fusibles réarmables, la résistance de maintien Rm présente une résistance typique de 0Ω, et la résistance de déclenchement Rd présente une résistance typique de quelques υΩ.In the embodiment using resettable fuses, the holding resistor Rm has a typical resistance of 0Ω, and the trip resistor Rd has a typical resistance of a few υΩ.
Dans tous les cas, la valeur de la résistance de maintien Rm est négligeable devant la valeur de la résistance de déclenchement Rd, de sorte que Rd + (k-l)*Rm ~ Rd, k étant le nombre de composants du dispositif de détection D. L'utilisation de cette caractéristique sera expliquée par la suite.In all cases, the value of the holding resistance Rm is negligible compared to the value of the triggering resistance Rd, so that Rd + (kl) * Rm ~ Rd, k being the number of components of the detection device D. The use of this feature will be explained later.
Chaque composant Cl, C2, Ci, Ck est apte à être couplé thermiquement à au moins une des sources de chaleur SI, S2, Sj, Sn, de sorte que sa température de fonctionnement soit supérieure ou égale au seuil de déclenchement Td dès lors que la température de ladite au moins une source de chaleur Si, Sk, Sn, est supérieure ou égale au premier seuil TS prédéfini de température, la résistance électrique variable présentant alors la haute valeur Rd.Each component Cl, C2, Ci, Ck is able to be thermally coupled to at least one of the heat sources SI, S2, Sj, Sn, so that its operating temperature is greater than or equal to the trigger threshold Td as soon as the temperature of said at least one heat source Si, Sk, Sn, is greater than or equal to the first predefined temperature threshold TS, the variable electrical resistance then having the high value Rd.
Le dispositif D comprend en outre une pluralité de résistancesThe device D further comprises a plurality of resistors
RI,RI
R2, Ri,R2, Ri,
Rk, présentant des valeurs ohmiques distinctes, une résistance étant connectée en parallèle aux bornes de chaque composant Cl, C2, Ci, Ck, de sorte que lorsque la résistance électrique d'un composant Ci présente la haute valeurRk, having distinct ohmic values, a resistor being connected in parallel to the terminals of each component Cl, C2, Ci, Ck, so that when the electrical resistance of a component Ci has the high value
Rd, la résistance équivalente Re de la chaîne électrique formée par les composantsRd, the equivalent resistance Re of the electrical chain formed by the components
Cl, C2, Ci, Ck et les résistances RI,Cl, C2, Ci, Ck and the resistances RI,
R2,R2,
RiRi
Rk, présente une valeur caractéristique de ce composantRk, has a characteristic value of this component
Ci et de la résistance Ri qui lui est connectée en parallèle.Ci and the resistor Ri which is connected to it in parallel.
enin
Alternativement, une résistance Ri peut être connectée parallèle d'un groupe de composants Ci-1, Ci, Ci+1, connectés en série, et couplés chacun à au moins une source de chaleur respective. Cet agencement est particulièrement avantageux si les sources de chaleur sont groupées. Un exemple d'application de ce mode de réalisation de l'invention est la surveillance de la température de cellules de batterie souples, groupées dans de modules de batterie Ml, M2,„. Mm, comme illustré en figure 4. Si une des cellules de batterie surveilléesAlternatively, a resistor Ri can be connected parallel to a group of components Ci-1, Ci, Ci + 1, connected in series, and each coupled to at least one respective heat source. This arrangement is particularly advantageous if the heat sources are grouped. An example of application of this embodiment of the invention is the monitoring of the temperature of flexible battery cells, grouped in battery modules Ml, M2, „. Mm, as illustrated in figure 4. If one of the battery cells monitored
Sj dépasse le premier seuil prédéfiniSj exceeds the first predefined threshold
TS de température, le composant Ci couplé thermiquement à cette cellule Sj présentera la haute valeur de résistance Rd.TS of temperature, the component Ci thermally coupled to this cell Sj will present the high resistance value Rd.
Si les autres cellules de batterie ne dépassent pas le premier seuil de température TS, l'ensemble des composants connectés en série présentera une résistance équivalente Rd + (k-l)*Rm, k étant le nombre de composants connectés en série ; l'ensemble de ces résistances connecté en parallèle à la résistance Ri présentera une résistance équivalenteIf the other battery cells do not exceed the first temperature threshold TS, all of the components connected in series will have an equivalent resistance Rd + (k-l) * Rm, k being the number of components connected in series; all of these resistors connected in parallel to resistance Ri will present an equivalent resistance
fait tel quedone as
1) la valeur de la résistance Rm est négligeable devant celle de Rd ;1) the value of the resistance Rm is negligible compared to that of Rd;
Rd + (k-l)*Rm ~ Rd.Rd + (k-l) * Rm ~ Rd.
Par conséquent, commeTherefore, as
Re = Ri * [Rd + (k-1)*Rm]/[Ri + Rd + (k-1)*Rm], sa valeur est sensiblement égale àRe = Ri * [Rd + (k-1) * Rm] / [Ri + Rd + (k-1) * Rm], its value is substantially equal to
Re ~ Ri * Rd/(Ri + Rd).Re ~ Ri * Rd / (Ri + Rd).
2) Ri est négligeable devant Rd, de sorte que2) Ri is negligible in front of Rd, so that
Ri * Rd/(Ri + Rd) ~ Ri.Ri * Rd / (Ri + Rd) ~ Ri.
Par conséquent, la résistance équivalente Re d'une résistance Ri, connecté en parallèle à un composant Ci couplé thermiquement à une cellule de batterie Sj ayant dépassé le premier seuil de température TS, ou à un groupe de composants Ci-1, Ci, Ci + 1, connectés en série, dont un composant Ci est couplé thermiquement à une cellule de batterie Sj ayant dépassé le premier seuil de température TS, est sensiblement égale à Ri. En choisissant judicieusement des valeurs ohmiques distinctes pour les résistances RI, R2, ... Ri, Rk, la résistance équivalente de la chaîne électrique considérée présente une valeur caractéristique du composant Ci couplé thermiquement à la cellule de batterie Sj ayant dépassé le premier seuil de température TS, ou du groupe de composants Ci-1, Ci, Ci+1, connectés en série, dont un composant Ci couplé thermiquement à une cellule de batterie Sk ayant dépassé le premier seuil de température TS, et de la résistance Ri qui lui est connectée en parallèle.Consequently, the equivalent resistance Re of a resistance Ri, connected in parallel to a component Ci thermally coupled to a battery cell Sj having exceeded the first temperature threshold TS, or to a group of components Ci-1, Ci, Ci +1, connected in series, one component Ci of which is thermally coupled to a battery cell Sj having exceeded the first temperature threshold TS, is substantially equal to Ri. By judiciously choosing distinct ohmic values for the resistances RI, R2, ... Ri, Rk, the equivalent resistance of the electric chain considered has a characteristic value of the component Ci thermally coupled to the battery cell Sj having exceeded the first threshold of temperature TS, or of the group of components Ci-1, Ci, Ci + 1, connected in series, including a component Ci thermally coupled to a battery cell Sk having exceeded the first temperature threshold TS, and of the resistance Ri which is connected in parallel.
Un procédé d'identification d'une source de chaleur Sj ayant dépassé un premier seuil TS prédéfini d'une températureA method of identifying a heat source Sj having exceeded a first predefined threshold TS of a temperature
T, parmi une pluralité de sources de chaleurT, among a plurality of heat sources
SI,IF,
S2, Sj, Sn, sera maintenant décrit en référence à la figureS2, Sj, Sn, will now be described with reference to the figure
Le procédé peut être mis en œuvre en utilisant un dispositif de détection tel que décrit ci-dessus, c'est-à-dire comprenant une pluralité de composantsThe method can be implemented using a detection device as described above, that is to say comprising a plurality of components
Cl, C2, Ci, Ck pouvant présenter, en fonction de leur température de fonctionnement, une faible valeur, dite résistance de maintienCl, C2, Ci, Ck may have, depending on their operating temperature, a low value, called holding resistance
Rm, ou une haute valeur dite résistance de déclenchement Rd, et une pluralité de résistances RI, R2, Ri, Rk, présentant des valeurs ohmiques distinctes et connectées en parallèle d'un composant Ci ou d'un groupe de composants Ci-1, Ci, Ci+1 connectés en série.Rm, or a high value called tripping resistance Rd, and a plurality of resistors RI, R2, Ri, Rk, having distinct ohmic values and connected in parallel with a component Ci or a group of components Ci-1, Ci, Ci + 1 connected in series.
Le procédé comprend une étape de couplage E10 thermique de la pluralité de sources de chaleur SI, S2, Sj, Sn, à des composants Cl, C2,The method comprises a thermal coupling step E10 of the plurality of heat sources S1, S2, Sj, Sn, with components C1, C2,
Ci, Ck, chaque composant étant couplé thermiquement à au moins une source de chaleur Si, de sorte que sa température de fonctionnement soit supérieure ou égale au seuil de déclenchement Td dès lors que la température de ladite au moins une source de chaleur est supérieure ou égale au premier seuilCi, Ck, each component being thermally coupled to at least one heat source Si, so that its operating temperature is greater than or equal to the triggering threshold Td when the temperature of said at least one heat source is higher or equal to the first threshold
TS prédéfini de température, la résistance électrique variable du composant présentant alors la haute valeur Rd, une étape de connexion E20 de la chaîne électrique formée par les composants Cl, C2, Ci, Ck et les résistances RI,TS predefined temperature, the variable electrical resistance of the component then having the high value Rd, a step of connection E20 of the electrical chain formed by the components Cl, C2, Ci, Ck and the resistors RI,
R2, Ri, Rk, à une source d'énergie électrique E, une étape de générationR2, Ri, Rk, to a source of electrical energy E, a generation step
E30 d'un signal d'alimentation U,E30 of a supply signal U,
I par la source d'énergie électrique E, une étape de détection E40 d'un signal de réponse i, u aux bornes de la source d'énergie électriqueI by the electrical energy source E, a step E40 of detecting a response signal i, u at the terminals of the electrical energy source
E, une étape de détermination E50 d'une résistance équivalente Re de la chaîne électrique formée par les composants Cl, C2, Ci,E, a step of determining E50 of an equivalent resistance Re of the electric chain formed by the components Cl, C2, Ci,
Ck et les résistances RI, R2, Ri, Rk ;Ck and the resistors RI, R2, Ri, Rk;
une étape d'identification E60 du composant Ci dont la résistance présente la haute valeur Rd, en fonction de la résistance équivalente Re.an identification step E60 of the component Ci whose resistance has the high value Rd, as a function of the equivalent resistance Re.
Dans l'exemple illustré, le signal d'alimentation généré à l'étape de génération E30 est un courant électrique Is, et le signal de réponse détecté à l'étape de détection E40 est une tension aux bornes de la source de courant E.In the example illustrated, the supply signal generated in the generation step E30 is an electrical current Is, and the response signal detected in the detection step E40 is a voltage across the terminals of the current source E.
Connaissant la valeur du courant généré Is, et la valeur de la tension détectée, la résistance équivalente Re de la chaîne électrique est déterminée lors de l'exécution de l'étape détermination E50. Comme expliqué précédemment, cette résistance équivalente est caractéristique du composant Ci, ou du groupe de composants dont un présentant une haute valeur de résistance Rd, et de la résistance Ri qui lui est connecté en parallèle. Ceci permet l'identification de ce composant Ci lors de l'étape d'identification E60.Knowing the value of the current generated Is, and the value of the voltage detected, the equivalent resistance Re of the electric chain is determined during the execution of the determination step E50. As explained above, this equivalent resistance is characteristic of the component Ci, or of the group of components, one of which has a high resistance value Rd, and of the resistance Ri which is connected to it in parallel. This allows the identification of this component Ci during the identification step E60.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme du métier.Of course, the present invention is not limited to the examples and to the embodiments described and shown, but it is susceptible of numerous variants accessible to those skilled in the art.
Par exemple, d'autres agencements sont possibles, en fonction des la configuration des sources de chaleur.For example, other arrangements are possible, depending on the configuration of the heat sources.
En particulier l'invention est applicable à la surveillance des surfaces des sources de chaleur, en réalisant des quadrillages couvrant la surface à surveiller, et en plaçant dans les nœuds du quadrillage des composants tels que décrits, couplés thermiquement à la surface à surveiller.In particular, the invention is applicable to monitoring the surfaces of heat sources, by producing grids covering the surface to be monitored, and by placing components in the grids of the grid as described, thermally coupled to the surface to be monitored.
Claims (7)
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EP3270454A1 (en) * | 2016-07-12 | 2018-01-17 | Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG | Battery module and method for monitoring a battery module |
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2018
- 2018-02-07 FR FR1851033A patent/FR3077688B1/en active Active
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