FR3119119A1 - Systeme de module de chargeur a bord comprenant un controleur de securisation - Google Patents

Systeme de module de chargeur a bord comprenant un controleur de securisation Download PDF

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Dalida Plassais
Yi Zhou
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Abstract

L’invention concerne un système de chargeur à bord pour véhicule électrique comprenant - un module de chargeur à bord (OBC) équipé de connecteurs (1) pour connecter une source (BEPR) de courant alternatif à haute tension (HV AC), et de connecteurs (2) pour connecter un module de jonction (JB) via des connecteurs (3) pour lui transmettre un courant continu à haute tension (HV DC) ; - ledit module de jonction (JB) équipé de connecteurs (4) pour connecter une batterie (B) pour lui transmettre un courant continu à haute tension (HV DC), dans lequel le module de chargeur à bord (OBC) est équipé d’un contrôleur (µ) et comprend en outre au moins une première ligne d’interconnexion (L1, L2) entre le contrôleur (µ) et au moins un connecteur (1, 2, 5) du module de chargeur à bord (OBC). L’invention concerne en outre un procédé et un véhicule sur la base d’un tel système. Figure 2

Description

SYSTEME DE MODULE DE CHARGEUR A BORD COMPRENANT UN CONTROLEUR DE SECURISATION
L’invention se rapporte au domaine des dispositifs et systèmes électroniques de chargeur à bord pour véhicule électrique.
Ce type de système électronique comprend généralement un module de chargeur à bord connecté à un module de jonction. Le module de chargeur à bord est connecté à une source de courant alternatif à haute tension et transmets un courant continu à haute tension au module de jonction en vue de charger une batterie.
Ce type de système peut être connecté à un contrôleur général commun à plusieurs modules électroniques externes au chargeur à bord et au module de jonction, avec un module d’interrupteur de sécurité configuré pour couper l’alimentation en cas de défaut électronique.
Malheureusement, les solutions de l’art antérieur ne sont pas satisfaisantes pour ce qui concerne la détection d’incident électrique localisé entre le chargeur à bord et le module de jonction, ou dans leurs connecteurs, de façon précise.
En outre, l’art antérieur ne permet pas de vérifier si les connecteurs en usine sont correctement montés pour éviter des risques de court-circuit, d’électrocution, ou d’incendie par échauffement local.
Ainsi, un premier objectif de la présente invention est de proposer une solution efficace pour détecter avec précision des incidents électriques localisés entre le chargeur à bord et le module de jonction, ou dans leurs connecteurs.
Un deuxième objectif est de proposer une solution permettant de vérifier l’état de connexion des connecteurs et de limiter les risques de court-circuit, d’électrocution, ou d’incendie par échauffement local.
Pour atteindre ces objectifs, l’invention propose un système de chargeur à bord pour véhicule électrique comprenant
- un module de chargeur à bord équipé d’au moins un premier connecteur configuré pour connecter le module de chargeur à bord à une source de courant alternatif à haute tension, et au moins un deuxième connecteur configuré pour connecter le module de chargeur à bord à un module de jonction pour lui transmettre un courant continu à haute tension ;
- ledit module de jonction équipé d’au moins un troisième connecteur configuré pour connecter le module de jonction au module de chargeur à bord pour recevoir ledit courant continu à haute tension, et au moins un quatrième connecteur configuré pour connecter le module de jonction à un module de batterie pour lui transmettre un courant continu à haute tension,
caractérisé en ce que le module de chargeur à bord est équipé d’un contrôleur, et comprend en outre au moins une première ligne d’interconnexion entre le contrôleur et au moins un connecteur du module de chargeur à bord.
Avantageusement, le système de chargeur à bord comprend un contrôleur local et au moins une ligne d’interconnexion permettant de détecter des défauts électriques, par exemple en tenant compte de la résistance de la ligne d’interconnexion. En cas de défaut, le courant dans la ligne sera affecté et détecté par le contrôleur.
Cela permet en outre de vérifier l’état de connexion des connecteurs et de limiter les risques de court-circuit, d’électrocution, ou d’incendie par échauffement local.
En particulier, la ligne d’interconnexion comprend deux fils ou passe par un câble à haute tension comportant deux fils intégrés, l’un positif, l’autre négatif.
Selon d’autres aspects pris isolément, ou combinés selon toutes les combinaisons techniquement réalisables :
- le module de chargeur à bord et/ou le module de jonction comprend en outre au moins un connecteur signal dédié aux lignes d’interconnexion ; et/ou
- le module de chargeur à bord comprend au moins une première ligne d’interconnexion de courant alternatif entre le contrôleur et au moins un connecteur de courant alternatif, et au moins une première ligne d’interconnexion de courant continu entre le contrôleur et au moins un connecteur de courant continu, lesdites lignes étant séparées ; et/ou
- le module de chargeur à bord comprend au moins une deuxième ligne d’interconnexion dans le prolongement d’une première ligne d’interconnexion, la deuxième ligne d’interconnexion s’étendant entre au moins un connecteur du module de chargeur à bord et au moins un connecteur du module de jonction ; et/ou
- au moins une deuxième ligne d’interconnexion est dans le prolongement d’une première ligne d’interconnexion de courant continu ; et/ou
- le module de chargeur à bord comprend au moins deux deuxièmes lignes d’interconnexion s’étendant entre au moins un connecteur de courant continu et plusieurs connecteurs du module de jonction, en circuits séparés.
L’invention porte en outre sur un procédé de sécurisation de système de chargeur à bord pour véhicule électrique, le système comprenant
- un module de chargeur à bord équipé de connecteurs et d’un contrôleur ;
- un module de jonction équipé de connecteurs,
le procédé étant caractérisé par des étapes pour
- disposer un contrôleur dans le module de chargeur à bord ;
- vérifier l’état dudit système de chargeur à bord via au moins une ligne d’interconnexion entre le contrôleur et au moins un connecteur du module de chargeur à bord.
Selon d’autres aspects pris isolément, ou combinés selon toutes les combinaisons techniquement réalisables :
- l’étape pour vérifier l’état dudit système de chargeur à bord est réalisée via au moins une ligne d’interconnexion entre le contrôleur et au moins un connecteur du module de jonction ; et/ou
- l’étape pour vérifier l’état dudit système de chargeur à bord est réalisée via au moins deux lignes d’interconnexion en circuits séparés pour différents groupes de connecteurs du module de jonction.
Un autre objet de l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de sécurisation selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.
Un autre objet de l’invention concerne un véhicule comprenant un système de chargeur à bord selon l’invention.
L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles :
- illustre schématiquement un système selon un premier mode de réalisation préférée avec une première, une deuxième et une troisième lignes d’interconnexion ;
- illustre schématiquement un système selon un deuxième mode de réalisation similaire au premier avec deux premières lignes, une deuxième ligne et une troisième ligne d’interconnexion ;
- illustre schématiquement un système selon un troisième mode de réalisation similaire aux précédents avec trois premières lignes, une deuxième ligne et une troisième ligne d’interconnexion ;
- illustre schématiquement un système selon un quatrième mode de réalisation similaire aux précédents avec deux premières lignes, deux deuxièmes lignes et deux troisièmes lignes d’interconnexion ; et
- illustre schématiquement un système selon un cinquième mode de réalisation similaire aux précédents avec trois premières lignes, deux deuxièmes lignes et deux troisièmes lignes d’interconnexion.
L’invention concerne un système de chargeur à bord pour véhicule électrique.
Le système de chargeur à bord comprend un module de chargeur à bord OBC. Il s’agit d’un module de chargeur à bord utilisé pour connecter une batterie rechargeable de véhicule électrique à une alimentation en courant alternatif. A cet effet, le module de chargeur à bord OBC est équipé d’au moins un premier connecteur 1 configuré pour connecter le module de chargeur à bord OBC à une source BEPR de courant alternatif à haute tension HV AC. Lorsque plusieurs connecteurs du même type sont utilisée, la référence est incrémentée d’une lettre dans les figures, par exemple 1a, 1b.
La connexion du module de chargeur à bord OBC à la batterie B se fait généralement par une carte de jonction. Ainsi, le module de chargeur à bord OBC comprend au moins un deuxième connecteur 2 à cet effet. Ledit deuxième connecteur 2 est configuré pour connecter le module de chargeur à bord OBC à un module de jonction JB pour lui transmettre un courant continu à haute tension HV DC
Le système comprend en outre ledit module de jonction JB. Le module de jonction JB est équipé d’au moins un troisième connecteur 3 correspondant au deuxième connecteur 2. Le troisième connecteur 3 est configuré pour connecter le module de jonction JB au module de chargeur à bord OBC pour recevoir ledit courant continu à haute tension HV DC.
Concernant la connexion à la batterie, le module de jonction JB comprend en outre au moins un quatrième connecteur 4 à cet effet. Ainsi, ledit un quatrième connecteur 4 est configuré pour connecter le module de jonction JB à un module de batterie B pour lui transmettre un courant continu à haute tension HV DC.
Selon l’invention, le module de chargeur à bord OBC est équipé d’un contrôleur µ permettant de surveiller la présence de défaut électrique. Avantageusement le contrôleur µ est local, ce qui permet d’avoir une détection précise. Le contrôleur µ comprend au moins une structure électronique intégrant un calculateur par exemple sous forme de processeur ou de microprocesseur. Le contrôleur est configuré pour réaliser des détections et chutes de tensions dans des câblages entre lui et d’autres structures électroniques.
En outre, le module de chargeur à bord OBC comprend au moins une première ligne d’interconnexion L1, L2entre le contrôleur µ et au moins un connecteur 1, 2, 5 du module de chargeur à bord OBC.
Avantageusement, le contrôleur local et ladite ligne d’interconnexion L1, L2permettent de détecter des défauts électriques avec une très grande précision, par exemple en tenant compte de la résistance de la ligne d’interconnexion. En cas de défaut, le courant dans la ligne sera affecté et détecté par le contrôleur µ.
Cela permet en outre de vérifier l’état de connexion des connecteurs et de limiter les risques de court-circuit, d’électrocution, ou d’incendie par échauffement local.
En outre, ce système est facile à mettre en place et a peu d’impact sur le montage et l’emballage en production. Les chutes de tension liées au vieillissement des câbles peuvent être évitées.
Le demandeur propose donc en particulier de ne pas nécessairement embarquer d’intelligence (PCB, µC, etc.) dans tous les organes connectés à l’OBC DCDC tel que le module de jonction JB qui a pour rôle principal de distribuer la puissance sur d’autres organes sans nécessiter d’avoir une intelligence embarquée.
De préférence, la ligne d’interconnexion L1, L2comprend deux fils ou passe par un câble à haute tension comportant deux fils intégrés, l’un positif, l’autre négatif.
En particulier, les lignes d’interconnexion sont des liaisons filaires alimentées par un générateur de courant pour se passer de chute de tension. Chaque liaison filaire fait le lien entre deux connecteurs munis d’une entrée positive et d’une entrée négative sur le connecteur. Ainsi, la boucle représente une résistance ohmique exploitable par le contrôleur.
Si la ligne d’interconnexion est ouverte, cela se détecte directement en mesurant le courant, par exemple via un montage connu de l’homme du métier.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les modules de chargeur à bord OBC de type DCDC où l’on trouve une tension alternative aux bornes du module OBC et en sortie du convertisseur DCDC (HV DC à 110V – 900V).
Selon une variante, le module de chargeur à bord OBC et/ou le module de jonction JB comprend en outre au moins un connecteur signal 5, 6 dédié aux lignes d’interconnexion L1, L2, L3, L5.
Les premiers à quatrième connecteurs 1-4 sont utilisés pour les lignes d’interconnexion et également pour la transmission du courant de la source BEPR vers la batterie B.
Selon une variante, le module de chargeur à bord OBC comprend au moins une première ligne d’interconnexion de courant alternatif L1entre le contrôleur µ et au moins un connecteur de courant alternatif 1a, 1b. Cette ligne est prévue en conséquence. La référence L est utilisée lorsqu’il y a une seule ligne d’interconnexion dans le module de chargeur à bord OBC.
Le module de chargeur à bord OBC comprend en outre au moins une première ligne d’interconnexion de courant continu L2entre le contrôleur µ et au moins un connecteur de courant continu 2a, 5 tels que ceux reliés au module de jonction JB.
Dans une variante préférée, lesdites lignes L1, L2sont séparées. La séparation permet de faire fonctionner le réseau AC indépendamment du réseau DC ou inversement. Ainsi, si le réseau AC est bloqué, le réseau DC permettant de délivrer la puissance sur le réseau 12V peut fonctionner. Le véhicule n’est pas à l’arrêt.
Pour le contrôle des connecteurs du module de jonction JB, des lignes d’interconnexion doivent être prolongées jusqu’audit module JB. Ainsi, selon une variante, le module de chargeur à bord OBC comprend au moins une deuxième ligne d’interconnexion L3dans le prolongement d’une première ligne d’interconnexion L1, L2. Par prolongement peut être entendu une continuité de connexion électrique. La deuxième ligne d’interconnexion L3s’étend entre au moins un connecteur 1, 2, 5 du module de chargeur à bord OBC et au moins un connecteur 3, 4, 6 du module de jonction JB.
Selon une variante, lorsque les circuits de lignes de courant continu et alternatif sont séparés, cela peut être pris en compte dans la mise en place de la deuxième ligne d’interconnexion. Ainsi, au moins une deuxième ligne d’interconnexion L3est dans le prolongement d’une une première ligne d’interconnexion de courant continu L2.
Lorsque plusieurs connecteurs sont prévus dans le module de jonction JB, il peut être pertinent de les contrôler de manière séparée. Ainsi, selon une variante, le module de chargeur à bord OBC comprend au moins deux deuxièmes lignes d’interconnexion L3. Lesdites deuxièmes lignes d’interconnexion L3s’étendent entre au moins un connecteur de courant continu 5 et plusieurs connecteurs 3, 4, 5, 6 du module de jonction JB.
Les connecteurs du module de jonction peuvent être contrôlés par groupes. Ainsi, les deuxièmes lignes d’interconnexion L3sont agencées en circuits séparés.
L’invention concerne également un procédé de sécurisation de système de chargeur à bord. Le système de chargeur à bord peut être celui décrit précédemment.
Il comprend un module de chargeur à bord OBC équipé de connecteurs 1 pour connecter une source BEPR de courant alternatif à haute tension HV AC. Le module de chargeur à bord OBC est en outre équipé de connecteurs 2 pour connecter un module de jonction JB via des connecteurs 3 pour lui transmettre un courant continu à haute tension HV DC.
Le système comprend en outre ledit module de jonction JB équipé de connecteurs 4 pour connecter un module de batterie B pour lui transmettre un courant continu à haute tension HV DC.
Le procédé de sécurisation vise à avoir un contrôle localisé.
A cet effet, le module de chargeur à bord OBC est équipé d’un contrôleur µ. Outre le contrôleur, des lignes d’interconnexion sont disposées entre le contrôleur µ et plusieurs connecteurs du système.
Le procédé comprend une étape pour vérifier l’état dudit système de chargeur à bord via au moins une ligne d’interconnexion L1, L2, L3, L4entre le contrôleur µ et au moins un connecteur 1, 2, 5 du module de chargeur à bord OBC.
De préférence, l’étape pour vérifier l’état dudit système de chargeur à bord est réalisée via au moins une ligne d’interconnexion L2, L3, L4entre le contrôleur µ et au moins un connecteur 3, 4, 5, 6 du module de jonction JB.
Dans la variante préférée, l’étape pour vérifier l’état dudit système de chargeur à bord est réalisée via au moins deux lignes d’interconnexion L2, L3, L4en circuits séparés pour différents groupes de connecteurs du module de jonction JB.
Le premier mode de réalisation illustré par la a pour avantage la simplicité de constitution.
Les deuxième à cinquième modes de réalisation illustrés respectivement par les figures 2 à 5, ont pour avantages une disponibilité accrue du courant continu due à la séparation des circuits alternatif et continu. En outre, ils ont de très bonnes possibilités de diagnostic sur le courant continu et sur le courant alternatif.
Ces modes de réalisation sont adaptés pour des véhicules de type tout électrique (ou véhicules BEV).
L’invention concerne en outre un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé de sécurisation tel que décrit précédemment, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. Il s’agit par exemple d’un programme de contrôle d’un contrôleur de module de chargeur à bord OBC.
Un autre objet de l’invention concerne un véhicule comprenant un système de chargeur à bord selon l’invention.

Claims (10)

  1. Système de chargeur à bord pour véhicule électrique comprenant
    - un module de chargeur à bord (OBC) équipé d’au moins un premier connecteur (1) configuré pour connecter le module de chargeur à bord (OBC) à une source (BEPR) de courant alternatif à haute tension (HV AC), et au moins un deuxième connecteur (2) configuré pour connecter le module de chargeur à bord (OBC) à un module de jonction (JB) pour lui transmettre un courant continu à haute tension (HV DC) ;
    - ledit module de jonction (JB) équipé d’au moins un troisième connecteur (3) configuré pour connecter le module de jonction (JB) au module de chargeur à bord (OBC) pour recevoir ledit courant continu à haute tension (HV DC), et au moins un quatrième connecteur (4) configuré pour connecter le module de jonction (JB) à un module de batterie (B) pour lui transmettre un courant continu à haute tension (HV DC),
    caractérisé en ce que le module de chargeur à bord (OBC) est équipé d’un contrôleur (µ) et comprend en outre au moins une première ligne d’interconnexion (L1, L2) entre le contrôleur (µ) et au moins un connecteur (1, 2, 5) du module de chargeur à bord (OBC).
  2. Système de chargeur à bord selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de chargeur à bord (OBC) et/ou le module de jonction (JB) comprend en outre au moins un connecteur signal (5, 6) dédié aux lignes d’interconnexion (L1, L2, L3, L4).
  3. Système de chargeur à bord selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le module de chargeur à bord (OBC) comprend au moins une première ligne d’interconnexion de courant alternatif (L1) entre le contrôleur (µ) et au moins un connecteur de courant alternatif (1a, 1b), et au moins une première ligne d’interconnexion de courant continu (L2) entre le contrôleur (µ) et au moins un connecteur de courant continu (2a, 5), lesdites lignes (L1, L2) étant séparées.
  4. Système de chargeur à bord selon la revendication 3, caractérisé en ce que le module de chargeur à bord (OBC) comprend au moins une deuxième ligne d’interconnexion (L3) dans le prolongement d’une première ligne d’interconnexion (L1, L2), la deuxième ligne d’interconnexion (L3) s’étendant entre au moins un connecteur (1, 2, 5) du module de chargeur à bord (OBC) et au moins un connecteur (3, 4, 6) du module de jonction (JB).
  5. Système de chargeur à bord selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’au moins une deuxième ligne d’interconnexion (L3) est dans le prolongement d’une première ligne d’interconnexion de courant continu (L2).
  6. Système de chargeur à bord selon l’une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que le module de chargeur à bord (OBC) comprend au moins deux deuxièmes lignes d’interconnexion (L3) s’étendant entre au moins un connecteur de courant continu (5) et plusieurs connecteurs (3, 4, 5, 6) du module de jonction (JB), en circuits séparés.
  7. Procédé de sécurisation de système de chargeur à bord pour véhicule électrique, le système comprenant
    - un module de chargeur à bord (OBC) équipé de connecteurs (1, 2, 5) et d’un contrôleur (µ) ;
    - un module de jonction (JB) équipé de connecteurs (3, 4, 6),
    le procédé étant caractérisé par des étapes pour
    - vérifier l’état dudit système de chargeur à bord via au moins une ligne d’interconnexion (L1, L2, L3, L4) entre le contrôleur (µ) et au moins un connecteur (1, 2, 5) du module de chargeur à bord (OBC).
  8. Procédé de sécurisation selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’étape pour vérifier l’état dudit système de chargeur à bord est réalisée via au moins une ligne d’interconnexion (L2, L3, L4) entre le contrôleur (µ) et au moins un connecteur (3, 4, 6) du module de jonction (JB).
  9. Procédé de sécurisation selon l’une quelconque des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que l’étape pour vérifier l’état dudit système de chargeur à bord est réalisée via au moins deux lignes d’interconnexion (L2, L3, L4) en circuits séparés pour différents groupes de connecteurs du module de jonction (JB).
  10. Véhicule comprenant un système de chargeur à bord selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
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