FR3081393A1 - Dispositif de detection de dommage subi par une batterie de vehicule - Google Patents

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Abstract

Un dispositif de détection (DD) équipe une batterie (BV) comprenant un boîtier (BB) définissant un espace interne et installé dans un soubassement (SV) d'un véhicule (V). Ce dispositif (DD) comprend un capteur de pression (CP) installé à l'intérieur du boîtier (BB) et mesurant une pression interne régnant dans l'espace interne, et au moins un circuit d'analyse (CA) comparant chaque pression interne mesurée à un seuil choisi, et générant un signal d'alerte lorsqu'au moins une pression interne mesurée est supérieure à ce seuil choisi.

Description

DISPOSITIF DE DÉTECTION DE DOMMAGE SUBI PAR UNE BATTERIE DE VÉHICULE
L’invention concerne les véhicules qui comprennent au moins une batterie exposée aux chocs.
Certains véhicules, généralement de type automobile, comprennent un groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique ou hybride (thermique/électrique), et donc comportant au moins une machine électrique motrice alimentée en énergie électrique par au moins une batterie. Cette dernière est fréquemment installée fixement dans une partie centrale et/ou une partie arrière du soubassement du véhicule.
En raison de cette localisation dans le soubassement du véhicule, la batterie est exposée aux chocs avec des objets qui sont situés à l’extérieur de ce véhicule, et donc peut être endommagée. Or, il arrive fréquemment que certains des modules de stockage d’une batterie, impliquée dans certains au moins des déplacements d’un véhicule, deviennent instables consécutivement à un dommage subi. Cette instabilité des modules de stockage peut induire un incendie qui peut se déclarer soudainement et de façon imprévisible dans un intervalle de temps après le choc dont la durée est très variable, typiquement entre quelques minutes et quelques mois. On comprendra qu’un tel incendie peut être très dangereux lorsque le véhicule comprend au moins un passager et/ou est situé dans un garage, un bateau ou un train, par exemple.
Comme cela est décrit dans le document brevet EP 2887446, il a été proposé d’installer à l’intérieur du circuit de refroidissement de la batterie, en plusieurs endroits, des capteurs chargés de mesurer la pression exercée par le fluide de refroidissement circulant. Ainsi, lorsque la pression est supérieure à un seuil, cela signifie que le circuit de refroidissement a été au moins partiellement écrasé, et donc que la batterie a subi un dommage, et par conséquent un signal d’alerte est généré.
Cette solution présente plusieurs inconvénients. Tout d’abord, elle n’est applicable qu’à condition que la batterie comprenne un circuit de refroidissement, ce qui n’est pas toujours le cas. Ensuite, l’installation de capteurs à l’intérieur du circuit de refroidissement complexifie notablement l’assemblage de la batterie et pose des problèmes d’étanchéité, ce qui peut nuire à sa fiabilité et induit une augmentation notable de son coût. De plus, la batterie peut subir un choc dans une partie qui est éloignée du circuit de refroidissement, et donc peut être endommagée sans que ce dernier ne soit endommagé et par conséquent sans qu’un signal d’alerte ne soit généré.
Une autre solution consiste à prévoir une garde au sol du véhicule importante et à utiliser des boîtiers de batterie dépourvus d’éléments saillants et très résistants. Cela augmente non seulement le coût des études, mais également le poids de la batterie, ce qui nuit à la consommation. De plus, la grande résistance du boîtier pour qu’il encaisse de nombreux types de choc sans que cela n’induise d’instabilité des modules de stockage, nécessite qu’il soit surdimensionné. Or, ce surdimensionnement s’avère excessif au regard de l’usage que la plupart des conducteurs font de leur véhicule.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un dispositif de détection destiné à équiper une batterie comprenant un boîtier définissant un espace interne et propre à être installé dans un soubassement d’un véhicule.
Ce dispositif de détection se caractérise par le fait qu’il comprend :
- un capteur de pression destiné à être installé à l’intérieur du boîtier et mesurant une pression interne régnant dans l’espace interne, et
- au moins un circuit d’analyse comparant chaque pression interne mesurée à un seuil choisi, et générant un signal d’alerte lorsqu’au moins une pression interne mesurée est supérieure à ce seuil choisi.
Ainsi, tout endommagement du boîtier par déformation est désormais détectable, et c’est le dépassement du seuil choisi par la pression interne (qui est en l’absence de dommage sensiblement égale à une pression initiale connue), qui sert de déclencheur pour la génération du signal d’alerte.
Le dispositif de détection selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- son circuit d’analyse peut générer un signal d’alerte destiné à déclencher la transmission par voie d’ondes par le véhicule d’un message d’alerte à destination d’au moins un équipement électronique communiquant et/ou la diffusion d’un message d’alerte sonore par au moins un haut-parleur du véhicule et/ou l’affichage d’un message textuel sur au moins un écran du véhicule ;
- son circuit d’analyse peut générer un signal d’alerte lorsqu’au moins deux pressions internes mesurées successivement sont supérieures au seuil choisi ;
- son circuit d’analyse peut générer un signal d’alerte qui est représentatif d’une différence entre la pression interne mesurée et le seuil choisi ;
- le seuil peut être choisi en fonction de l’un au moins des paramètres que sont une raideur du boîtier, un volume d’air contenu dans ce dernier, et une perméabilité à l’air du boîtier ;
- son capteur de pression peut être destiné à être solidarisé fixement à une face interne d’une paroi du boîtier qui n’est pas exposée aux chocs avec un objet situé à l’extérieur du véhicule.
L’invention propose également une batterie, d’une part, comprenant un boîtier définissant un espace interne et propre à être installé dans un soubassement d’un véhicule, et, d’autre part, comprenant un dispositif de détection du type de celui présenté ci-avant.
Par exemple, cette batterie peut être propre à stocker de l’énergie électrique destinée à alimenter au moins une machine électrique motrice équipant le véhicule et participant à des déplacements de ce dernier.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un soubassement auquel est solidarisée fixement au moins une batterie du type de celle présentée ci-avant.
Par exemple, ce véhicule peut aussi comprendre au moins une machine électrique motrice couplée à la batterie afin d’être alimentée en énergie électrique lorsqu’elle participe à des déplacements du véhicule.
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 comprenant un soubassement auquel est solidarisé fixement une batterie équipée d’un exemple de réalisation d’un dispositif de détection selon l’invention.
L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de détection DD destiné à équiper une batterie BV, devant alimenter en énergie électrique une machine électrique motrice MEM d’un groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique ou hybride (thermique/électrique) d’un véhicule V, afin de détecter un dommage subi par cette batterie BV en cas de choc.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout véhicule comportant un soubassement auquel est solidarisée fixement une batterie devant alimenter en énergie électrique une machine électrique motrice d’un GMP.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le GMP du véhicule V est de type tout électrique. Mais il pourrait être de type hybride (thermique/électrique).
On a schématiquement illustré sur l’unique figure un exemple de véhicule V comprenant un GMP tout électrique et un soubassement SV auquel est solidarisée fixement une batterie BV équipée d’un exemple de réalisation d’un dispositif de détection DD selon l’invention et couplée au GMP. On notera que le véhicule V pourrait comprendre plusieurs (au moins deux) batteries BV solidarisées fixement à son soubassement SV.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur l’unique figure, le GMP comprend une machine électrique motrice MEM et des moyens de couplage MC.
La machine électrique motrice MEM est chargée de produire du couple moteur pour déplacer le véhicule V, à partir de l’énergie électrique qui est stockée dans la batterie BV, par exemple en basse tension (typiquement 220 V ou 400 V ou encore 600 V).
La batterie BV comprend un boîtier BB définissant un espace interne contenant, par exemple, au moins deux modules de stockage d’énergie électrique. Ces modules peuvent, par exemple, comprendre chacun au moins une cellule électrochimique de stockage d’énergie électrique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd ou encore plomb.
Le boîtier BB de la batterie BV est solidarisé fixement au soubassement SV du véhicule V.
Les moyens de couplage MC sont ici chargés de coupler/découpler la machine électrique motrice MEM à un/d’un arbre de transmission AT, sur ordre d’un calculateur de supervision (non représenté). Cet arbre de transmission AT et couplé à un train de roues TR. Par exemple, ce train de roues TR est situé à l’arrière du véhicule V, et est couplé à l’arbre de transmission AT, comme illustré, via un différentiel DR. Mais dans une variante le train de roues TR pourrait être situé à l’avant du véhicule V.
Les moyens de couplage MC peuvent, par exemple, être un mécanisme à crabots ou un embrayage ou encore un convertisseur de couple hydraulique. Ils peuvent prendre au moins deux états de couplage : un premier (couplé) dans lequel ils assurent le couplage de la machine électrique motrice MEM à l’arbre de transmission AT, et un second (découplé) dans lequel ils découplent la machine électrique motrice MEM de l’arbre de transmission AT.
Comme illustré, le dispositif de détection DD est destiné à équiper la batterie BV et comprend un capteur de pression CP et au moins un circuit d’analyse CA.
Le capteur de pression CP est destiné à être installé à l’intérieur du boîtier BB et mesure la pression interne qui règne dans l’espace interne. On comprendra que cela nécessite que le boîtier BB soit partiellement fermé ou du moins qu’une perte de charge soit détectable lors d’une variation de pression. Par conséquent, il règne une pression initiale connue dans l’espace interne lorsque le boîtier BB n’est pas endommagé.
Par exemple, le capteur de pression CP peut être solidarisé fixement à la face interne d’une paroi PS du boîtier BB qui n’est pas exposée aux chocs avec un objet situé à l’extérieur du véhicule V. De préférence, cette paroi PS est la paroi supérieure qui est opposée à la paroi inférieure, qui est orientée vers la surface sur laquelle est situé le véhicule V et qui est a priori la plus exposée aux chocs. Mais il pourrait également s’agir de l’une des faces latérales du boîtier BB à condition qu’elle soit protégée des agressions directes (ou chocs directs).
Egalement par exemple, le capteur de pression CP peut être solidarisé fixement à la face interne de la paroi PS par collage (éventuellement au moyen d’au moins un ruban adhésif), ou vissage, ou soudage, ou encore au moins un lien.
Le circuit d’analyse CA est agencé de manière à comparer chaque pression interne mesurée par le capteur de pression CP à un seuil choisi, et à générer un signal d’alerte lorsqu’au moins une pression interne mesurée est supérieure au seuil choisi.
On comprendra que toute augmentation de la pression initiale, régnant dans l’espace interne en l’absence de dommage, va résulter d’une réduction du volume de cet espace interne et donc d’un endommagement subi par le boîtier BB dans n’importe laquelle de ses parties. Par conséquent, tout endommagement du boîtier BB par déformation est désormais détectable, et c’est le dépassement du seuil choisi par la pression interne qui sert de déclencheur pour la génération du signal d’alerte. En outre, cela offre plusieurs autres avantages. En effet, cela permet de détecter un endommagement du boîtier BB qu’il comprenne ou non un circuit de refroidissement. De plus, le capteur de pression CP étant logé dans le boîtier BB, à l’extérieur de l’éventuel circuit de refroidissement, cela évite de complexifier l’assemblage de la batterie BV et de poser des problèmes d’étanchéité. Par ailleurs, la possibilité de détecter tout endommagement du boîtier BB peut permettre de moins surdimensionner ce dernier (BB), et en particulier sa résistance, et donc de réduire son poids et son coût.
Les variations de pression interne en cas de dommage pouvant être relativement faibles, il est préférable d’utiliser un capteur de pression CP sensible. Plus généralement, les caractéristiques du capteur de pression CP sont préférentiellement déterminées en fonction au moins du volume d’air contenu dans le boîtier BB et de la perméabilité à l’air de ce dernier (BB).
On notera que le signal d’alerte généré peut être analogique ou numérique.
On notera également que le circuit d’analyse CA peut être agencé de manière à générer un signal d’alerte destiné à déclencher la transmission par voie d’ondes par le véhicule V d’un message d’alerte à destination d’au moins un équipement électronique communiquant et/ou la diffusion d’un message d’alerte sonore par au moins un haut-parleur du véhicule V et/ou l’affichage d’un message textuel sur au moins un écran du véhicule V (par exemple celui du combiné central CC implanté dans ou sur la planche de bord, ou celui du tableau de bord).
L’équipement électronique communiquant peut être un serveur de service, appartenant éventuellement au réseau de service après-vente du constructeur du véhicule V, ou bien un téléphone mobile ou fixe utilisé par le conducteur du véhicule V ou un réseau de service après-vente du constructeur du véhicule V. D’une manière générale, chaque équipement électronique communiquant concerné par le message d’alerte est joignable à une adresse de communication qui est connue du circuit d’analyse CA et stockée dans ce dernier (CA). Lorsque l’équipement électronique communiquant appartient au conducteur du véhicule V, le message d’alerte peut, par exemple, signaler le dommage détecté au niveau de la batterie BV ainsi que de préférence le besoin d’aller rapidement dans le réseau de service après-vente pour faire changer cette batterie BV. Lorsque l’équipement électronique communiquant appartient au réseau de service après-vente du constructeur du véhicule V, c’est ensuite ce réseau qui se charge de joindre le conducteur du véhicule V pour l’alerter du dommage détecté au niveau de la batterie BV et lui demander de venir rapidement dans le réseau pour faire changer cette batterie BV (au moins une proposition de rendez-vous peut éventuellement lui être proposé).
On notera également que le circuit d’analyse CA peut être éventuellement agencé de manière à ne générer un signal d’alerte que lorsqu’au moins deux pressions internes mesurées successivement par le capteur de pression CP sont supérieures au seuil choisi. Cette option est destinée à éviter d’alerter en cas de fourniture d’une mesure de pression interne erronée par le capteur de pression CP.
On notera également que le circuit d’analyse CA peut être agencé de manière à générer un signal d’alerte qui est représentatif de la différence entre la pression interne mesurée par le capteur de pression CP et le seuil choisi. Ainsi, on peut définir plusieurs (au moins deux) niveaux d’alerte associés respectivement à différents intervalles de différences. Par exemple, on peut associer un premier signal d’alerte d’un premier niveau (faible) à un premier intervalle de différences partant d’une valeur tout juste supérieure à zéro et allant jusqu’à une première différence de pressions (de faible valeur), et un second signal d’alerte d’un second niveau (fort) à un second intervalle de différences partant de la première différence de pressions et allant jusqu’à une seconde différence de pressions (de forte valeur). Dans cet exemple, lorsque le circuit d’analyse CA détecte une différence de pressions appartenant au premier intervalle de différences, il génère un premier signal d’alerte représentatif du premier niveau d’alerte (faible), et lorsque le circuit d’analyse CA détecte une différence de pressions appartenant au second intervalle de différences, il génère un second signal d’alerte représentatif du second niveau d’alerte (fort). Le premier signal d’alerte peut, par exemple, déclencher la génération d’un premier message demandant d’aller relativement rapidement dans le réseau de service après-vente pour faire changer la batterie BV, tandis que le second signal d’alerte peut, par exemple, déclencher la génération d’un second message demandant d’aller urgemment dans le réseau de service après-vente pour faire changer la batterie BV.
On notera également que le seuil peut être choisi en fonction d’au moins l’un au moins des paramètres que sont la raideur du boîtier BB, le volume d’air contenu dans ce dernier (BB), et la perméabilité à l’air du boîtier BB.
De façon générale, le choix du capteur de pression CP et de ses caractéristiques est intimement lié aux caractéristiques fonctionnelles du boîtier BB. Par ailleurs, chaque seuil de déclenchement peut être déterminé dans une phase de calibration et de caractérisation réalisée lors de la conception de la batterie BV.
On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur l’unique figure le circuit d’analyse CA est solidarisé fixement à la batterie BV. Il est par exemple installé fixement sur la face externe de la paroi supérieure PS du boîtier BB. Mais cela n’est pas obligatoire. On peut en effet envisager de déporter le circuit d’analyse CA à distance du boîtier BV, par exemple dans un calculateur embarqué dans le véhicule V.
On notera également que sur l’unique figure le circuit d’analyse CA est très schématiquement illustré. Ce circuit d’analyse CA peut prendre la forme d’un boîtier comprenant des circuits imprimés, ou bien de plusieurs circuits imprimés reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit imprimé tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique. Par conséquent, le circuit d’analyse CA pourra éventuellement comprendre au moins un processeur de signal numérique (ou DSP (Digital Signal Processor)), une mémoire vive pour stocker des instructions de fonctionnement et/ou le seuil choisi, et une mémoire de masse pour le stockage des pressions internes mesurées successivement. Un tel processeur de signal numérique reçoit au moins les pressions internes mesurées successivement pour les utiliser dans ses calculs, éventuellement après les avoir mises en forme et/ou démodulées et/ou amplifiées, de façon connue en soi. Le circuit d’analyse CA peut également comporter une interface d’entrée pour la réception d’au moins les pressions internes mesurées successivement, et une interface de sortie pour la transmission du signal d’alerte.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de détection (DD) pour une batterie (BV) comprenant un boîtier (BB) définissant un espace interne et propre à être installé dans un soubassement (SV) d’un véhicule (V), caractérisé en ce qu’il comprend i) un capteur de pression (CP) destiné à être installé à l’intérieur dudit boîtier (BB) et mesurant une pression interne régnant dans ledit espace interne, et ii) au moins un circuit d’analyse (CA) comparant chaque pression interne mesurée à un seuil choisi, et générant un signal d’alerte lorsqu’au moins une pression interne mesurée est supérieure audit seuil choisi.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit d’analyse (CA) génère un signal d’alerte destiné à déclencher la transmission par voie d’ondes par ledit véhicule (V) d’un message d’alerte à destination d’au moins un équipement électronique communiquant et/ou la diffusion d’un message d’alerte sonore par au moins un haut-parleur dudit véhicule (V) et/ou l’affichage d’un message textuel sur au moins un écran dudit véhicule (V).
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit circuit d’analyse (CA) génère un signal d’alerte lorsqu’au moins deux pressions internes mesurées successivement sont supérieures audit seuil choisi.
  4. 4. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit circuit d’analyse (CA) génère un signal d’alerte représentatif d’une différence entre ladite pression interne mesurée et ledit seuil choisi.
  5. 5. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit seuil est choisi en fonction de l’un au moins des paramètres que sont une raideur du boîtier (BB), un volume d’air contenu dans ce dernier (BB), et une perméabilité à l’air dudit boîtier (BB).
  6. 6. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit capteur de pression (CP) est destiné à être solidarisé fixement à une face interne d’une paroi (PS) dudit boîtier (BB) qui n’est pas exposée aux chocs avec un objet situé à l’extérieur dudit véhicule (V).
  7. 7. Batterie (BV) comprenant un boîtier (BB) définissant un espace interne et propre à être installé dans un soubassement (SV) d’un véhicule (V), caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif de détection (DD) selon l’une des revendications précédentes.
  8. 8. Batterie selon la revendication 7, caractérisée en ce qu’elle est propre à stocker de l’énergie électrique destinée à alimenter au moins une machine
    5 électrique motrice (MEM) équipant ledit véhicule (V) et participant à des déplacements de ce dernier (V).
  9. 9. Véhicule (V) comprenant un soubassement (SV), caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une batterie (BV) selon l’une des revendications 7 et 8, et solidarisée fixement audit soubassement (SV).
    ίο
  10. 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une machine électrique motrice (MEM) couplée à ladite batterie (BV) afin d’être alimentée en énergie électrique lorsqu’elle participe à des déplacements dudit véhicule (V).
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