FR3119893A1 - Surveillance de l’état d’une batterie de servitude d’un véhicule à gmp mhev - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de surveillance (DS) équipe un véhicule (V) comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique (MT) associé à un générateur d’énergie électrique (GE) couplé à une batterie auxiliaire (BA) d’une première tension et, via un convertisseur (CV) de type DC/DC, à une batterie de servitude (BS) d’une seconde tension. En cas de mise en fonctionnement du groupe motopropulseur et de disponibilité du convertisseur (CV), le dispositif (DS) déclenche la transmission au convertisseur (CV) d’un profil de consigne de courant propre à induire au moins une décharge de courant de la batterie de servitude (BS) et la transmission de chaque courant de décharge à la batterie auxiliaire (BA), et détermine pendant chaque décharge une tension minimale aux bornes de la batterie de servitude (BS) et une résistance interne de cette dernière, puis détermine l’état de la batterie de servitude (BS) en fonction des tension minimale et résistance interne déterminées. Figure 1
Description
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les véhicules ayant un groupe motopropulseur (ou GMP) dit « à hybridation légère » (ou MHEV (« Mild Hybrid Electric Vehicle »)), et plus précisément la surveillance de l’état de la batterie de servitude de tels véhicules.
Etat de la technique
Comme le sait l’homme de l’art, certains groupes motopropulseurs (ou GMPs) à hybridation légère (ou MHEV) de véhicules comprennent un moteur thermique auquel est associé un générateur d’énergie électrique couplé à une batterie auxiliaire et, via un convertisseur de type courant continu/courant continu (ou DC/DC) et couplé à cette dernière, à une batterie de servitude.
Le générateur d’énergie électrique peut, par exemple, être un alterno-démarreur couplé au moteur thermique via la courroie accessoire afin de lui fournir du couple, dans certaines situations de vie du véhicule, à partir de l’énergie électrique stockée dans la batterie auxiliaire. Le générateur d’énergie électrique, fonctionne à une première tension, et est aussi chargé de participer à l’alimentation d’un réseau de bord du véhicule, fonctionnant à une seconde tension inférieure à la première tension, via le convertisseur DC/DC. On comprendra que le convertisseur DC/DC convertit de la première tension vers la seconde tension l’énergie électrique qui est fournie par le générateur d’énergie électrique afin d’alimenter le réseau de bord.
La batterie auxiliaire est rechargeable, au moins par le générateur d’énergie électrique, et a la première tension. Cette première tension est généralement très basse (typiquement 48 V). De même, la seconde tension est généralement très basse (typiquement 12 V ou 24 V).
La batterie de servitude est rechargeable, au moins par le générateur d’énergie électrique via le convertisseur DC/DC, a la seconde tension, et est chargée de participer à l’alimentation du réseau de bord du véhicule via le convertisseur DC/DC.
Dans ce qui suit et ce qui précède, on entend par « réseau de bord » un réseau d’alimentation électrique comprenant des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) consommant de l’énergie électrique et étant « non prioritaire(s) » pour l’un au moins d’entre eux et « sécuritaire(s) » (et donc prioritaire(s)) pour au moins un autre d’entre eux.
Par ailleurs, dans ce qui suit et ce qui précède, on entend par « équipement (ou organe) sécuritaire » un équipement (ou organe) assurant au moins une fonction dite « sécuritaire » du fait qu’elle concerne la sécurité des passagers d’un véhicule, et donc devant être alimenté en énergie électrique de façon prioritaire. C’est le cas, par exemple, de la direction assistée électrique ou d’un dispositif de freinage électrique (frein de service, frein de secours, système d’aide au freinage ou anti-patinage, par exemple).
Dans certaines situations de vie d’un véhicule, comme par exemple lors de manœuvres dites d’urgence (telles que des freinages d’urgence ou des évitements), il est indispensable que les organes sécuritaires participant à ces manœuvres soient alimentés avec un niveau de puissance électrique qui garantit leur fonctionnement, ainsi que leur niveau de performance attendu.
Le groupe d’alimentation, comprenant la batterie auxiliaire, le générateur d’énergie électrique et la batterie de servitude, est responsable de la fourniture de ce niveau de puissance électrique aux organes sécuritaires concernés à l’instant considéré, mais aussi, en parallèle, du niveau de puissance électrique nécessaire au fonctionnement des autres organes non sécuritaires utilisés à cet instant considéré. En cas d’incapacité du groupe d’alimentation à fournir la puissance électrique nécessaire à tous les organes électriques concernés à l’instant considéré, un écroulement de la tension pourrait survenir aux bornes du réseau de bord et donc des organes électriques sécuritaires, ce qui ne permettrait pas à ces derniers de fonctionner correctement (c’est-à-dire avec un niveau de performance suffisant), et donc pourrait mettre en danger les passagers du véhicule et/ou ce dernier et/ou des personnes situées dans l’environnement de ce véhicule.
C’est la batterie auxiliaire et le générateur d’énergie électrique qui sont principalement sollicités pour alimenter le réseau de bord. La batterie de servitude assure un complément d’alimentation électrique permettant d’éviter l’écroulement du réseau de bord en cas de forte consommation énergétique transitoire. Par conséquent, dans un véhicule à GMP au moins partiellement thermique (mais pas MHEV), lorsque la batterie de servitude est dans un état dégradé ou faiblement chargée, la machine motrice thermique ne pourra pas être démarrée ce qui alertera le conducteur. Mais dans un véhicule à GMP MHEV la batterie de servitude peut avoir le niveau de puissance requis (pas très élevé) pour alimenter des calculateurs (nécessaires à la mise en action du véhicule), mais ce niveau de puissance peut être insuffisant pour assurer les besoins d’alimentation électrique sécuritaire, ce qui fait courir un risque aux passagers du véhicule.
Il a été proposé dans le document brevet EP-A1 1207083 de déterminer si la capacité de la batterie de servitude est inférieure à un seuil choisi de manière à satisfaire au minimum les besoins d’alimentation électrique d’une direction assistée électrique ou d’un système électrique de freinage, et dans l’affirmative de déclencher une limitation de la vitesse maximale du véhicule. Mais cela ne permet pas d’informer le conducteur d’un éventuel risque. En outre, cela ne permet pas d’informer le conducteur d’un éventuel risque. De plus, si la mesure de capacité n’est pas fiable, la limitation de vitesse peut être injustifiée ou être une mesure insuffisante en présence d’un risque sécuritaire.
L’invention a donc notamment pour but de déterminer l’état réel de la batterie de servitude d’un véhicule à GMP MHEV, et si possible la fiabilité de cet état.
Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un dispositif de surveillance destiné à équiper un véhicule comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique associé à un générateur d’énergie électrique couplé à une batterie auxiliaire d’une première tension et, via un convertisseur de type courant continu/courant continu et couplé à cette dernière, à une batterie de servitude d’une seconde tension inférieure à la première tension.
Ce dispositif de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant, en cas de mise en fonctionnement du groupe motopropulseur et de disponibilité du convertisseur, à déclencher une transmission au convertisseur d’un profil de consigne de courant propre à induire au moins une décharge de courant de la batterie de servitude et une transmission de chaque courant de décharge à la batterie auxiliaire après conversion de tension, et à déterminer pendant chaque décharge une tension minimale aux bornes de la batterie de servitude et une résistance interne de cette dernière, puis à déterminer un état de la batterie de servitude en fonction de chaque tension minimale déterminée et chaque résistance interne déterminée.
Ainsi, on dispose de l’état réel de la batterie de servitude juste avant que le véhicule ne commence à circuler, ce qui est particulièrement rassurant pour ses passagers.
Le dispositif de surveillance selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer l’état de la batterie de servitude dans un groupe d’au moins deux états prédéfinis.
- en présence de la dernière option, son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer l’état dans un groupe comprenant i) un premier état représentatif d’une impossibilité de la batterie de servitude à participer à une alimentation électrique d’un réseau de bord, couplé au convertisseur, adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle d’au moins un organe électrique sécuritaire, ii) d’un deuxième état représentatif d’une incertitude de capacité de ladite batterie de servitude à participer à une alimentation électrique du réseau de bord adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle d’au moins un organe électrique sécuritaire, et iii) d’un troisième état représentatif d’une capacité de la batterie de servitude à participer à une alimentation électrique du réseau de bord adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle d’au moins un organe électrique sécuritaire ;
- en présence de la dernière sous-option, son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant, en cas de détermination du premier état, à déclencher au moins une alerte d’un passager du véhicule choisie parmi une alerte de risque encouru et une alerte de préconisation d’au moins une action à effectuer, et en cas de détermination du deuxième état, à déclencher une alerte de service pour ce passager ;
- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer chaque tension minimale et chaque résistance interne lorsque le courant sortant de la batterie de servitude croit d’une valeur supérieure à un seuil pendant une durée paramétrable commençant au début d’une décharge de courant ;
- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer l’état en fonction en outre d’une information de fiabilité des tension(s) minimale(s) et résistance(s) interne(s) déterminées ;
- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer l’état lorsque l’information de fiabilité est représentative d’une fiabilité certaine des tension(s) minimale(s) et résistance(s) interne(s) déterminées ;
- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer l’état au moyen d’une cartographie d’état de la batterie de servitude en fonction de sa résistance interne et de sa tension minimale ;
- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher la transmission au convertisseur d’un profil de consigne de courant propre à induire au moins deux décharges de courant de la batterie de servitude, et à déterminer pendant chaque décharge une tension minimale et une résistance interne, puis à déterminer une tension minimale moyenne à partir de ces tensions minimales déterminées et une résistance interne moyenne à partir de ces résistances internes déterminées, puis à déterminer l’état de la batterie de servitude en fonction de ces tension minimale moyenne et résistance interne moyenne déterminées.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique associé à un générateur d’énergie électrique couplé à une batterie auxiliaire d’une première tension et, via un convertisseur de type courant continu/ courant continu et couplé à cette dernière, à une batterie de servitude d’une seconde tension inférieure à la première tension, ainsi qu’un dispositif de surveillance du type de celui présenté ci-avant.
L’invention propose également un procédé de surveillance destiné à être mis en œuvre dans un véhicule comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique associé à un générateur d’énergie électrique couplé à une batterie auxiliaire d’une première tension et, via un convertisseur de type courant continu/courant continu et couplé à cette dernière, à une batterie de servitude d’une seconde tension inférieure à la première tension.
Ce procédé de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle, en cas de mise en fonctionnement dudit groupe motopropulseur et de disponibilité du convertisseur, on transmet au convertisseur un profil de consigne de courant propre à induire au moins une décharge de courant de la batterie de servitude et une transmission de chaque courant de décharge à la batterie auxiliaire après conversion de tension, et on détermine pendant chaque décharge une tension minimale aux bornes de la batterie de servitude et une résistance interne de cette dernière, puis on détermine un état de la batterie de servitude en fonction de chaque tension minimale déterminée et chaque résistance interne déterminée.
L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre un procédé de surveillance du type de celui présenté ci-avant pour surveiller l’état d’une batterie de servitude (d’une seconde tension) d’un véhicule comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique associé à un générateur d’énergie électrique couplé à une batterie auxiliaire d’une première tension (supérieure à la seconde tension) et, via un convertisseur de type courant continu/courant continu et couplé à cette dernière, à cette batterie de servitude.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
Description détaillée de l’invention
L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de surveillance, et un procédé de surveillance associé, destinés à permettre la surveillance de l’état d’une batterie de servitude BS d’un véhicule V à groupe motopropulseur (ou GMP) à hybridation légère (ou MHEV).
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, comme illustré sur la . Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant un GMP MHEV et un réseau de bord alimenté en énergie électrique par un groupe d’alimentation comportant une batterie de servitude, un générateur d’énergie électrique et une batterie auxiliaire. Ainsi, elle concerne, par exemple, les véhicules terrestres (véhicules utilitaires, camping-cars, minibus, cars, camions, motocyclettes, engins de voirie, engins de chantier, engins agricoles, engins de loisir (motoneige, kart), et engins à chenille(s), par exemple), les bateaux et les aéronefs.
On a schématiquement représenté sur la un véhicule V comprenant une chaîne de transmission à GMP MHEV, un réseau de bord RB, une batterie de servitude BS, un convertisseur CV de type courant continu/courant continu (ou DC/DC), et un dispositif de surveillance DS selon l’invention.
Le réseau de bord RB est un réseau d’alimentation électrique qui comprend des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) qui consomment de l’énergie électrique. Au moins l’un de ces équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) est « non prioritaire » et au moins un autre de ces équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) est « sécuritaire » (et donc prioritaire).
Il est rappelé que l’on entend ici par « équipement (ou organe) sécuritaire » un équipement (ou organe) consommant de l’énergie électrique pour assurer au moins une fonction dite sécuritaire (car concernant la sécurité des passagers du véhicule V), et donc devant être alimenté en énergie électrique de façon prioritaire. Il pourra s’agir, par exemple, de la direction assistée électrique ou d’un dispositif de freinage électrique (frein de service, frein de secours, système d’aide au freinage ou anti-patinage, par exemple).
Un équipement (ou organe) électrique (ou électronique) non prioritaire consomme de l’énergie électrique pour assurer au moins une fonction qui n’est pas indispensable, comme par exemple le chauffage/climatisation ou le chauffage de siège ou le dispositif de massage de siège.
La chaîne de transmission comprend ici, notamment, un moteur thermique MT, un arbre moteur AM, un embrayage EM, une boîte de vitesses BV, une batterie auxiliaire BA, un générateur d’énergie électrique GE, et un arbre de transmission AT.
Le moteur thermique MT est une machine motrice comprenant un vilebrequin (non représenté) solidarisé fixement à l’arbre moteur AM pour l’entraîner en rotation. Il fournit du couple pour au moins un premier train T1 (ici de roues), via (ici) l’arbre moteur AM, l’embrayage EM et la boîte de vitesses BV (ces deux derniers (EM et BV) étant couplés via un arbre primaire AP).
Ce premier train T1 est ici situé dans la partie avant PV du véhicule V, et couplé à l’arbre de transmission AT via un différentiel D1. Mais dans une variante ce premier train T1 pourrait être celui qui est ici référencé T2 et qui est situé dans la partie arrière PR du véhicule V.
Les batterie auxiliaire BA et batterie de servitude BS ont respectivement des première v1 et seconde v2 tensions. La première tension v1 est par exemple très basse. Ainsi, elle peut, par exemple, être égale à 48 V. La seconde tension v2 est inférieure à la première tension v1, et est par exemple également très basse. Ainsi, elle peut, par exemple, être égale à 12 V (ou 24 V).
Le générateur d’énergie électrique GE est couplé au moteur thermique MT afin de lui fournir du couple, dans certaines situations de vie du véhicule V, à partir de l’énergie électrique qui est stockée dans la batterie auxiliaire BA. Il peut s’agir, par exemple, d’un alterno-démarreur couplé au moteur thermique MT via la courroie accessoire. Ce générateur d’énergie électrique GE fonctionne à la première tension v1, et est aussi chargé de participer, via le convertisseur (DC/DC) CV, à l’alimentation du réseau de bord RB du véhicule V, lequel fonctionne à la seconde tension v2. Il est aussi chargé de recharger la batterie auxiliaire BA en énergie électrique.
Le convertisseur CV convertit de la première tension v1 vers la seconde tension v2 l’énergie électrique, qui est fournie par le générateur d’énergie électrique GE ou la batterie auxiliaire BA, afin d’alimenter le réseau de bord RB ou de recharger la batterie de servitude BS. Il est également chargé, d’une part, de convertir de la seconde tension v2 vers la première tension v1 l’énergie électrique qui est fournie par la batterie de servitude BS et destinée à la batterie auxiliaire BA ou au générateur d’énergie électrique GE, et, d’autre part, d’alimenter le réseau de bord RB avec de l’énergie électrique stockée dans la batterie de servitude BS (sans conversion de tension). Le convertisseur CV a donc un fonctionnement réversible et peut être commandé par des consignes de tension ou des consignes de courant.
La supervision de la distribution de l’énergie électrique dans le véhicule V, et notamment au réseau de bord RB, peut être assurée par un calculateur de supervision CS réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »).
Comme illustré non limitativement sur la , un dispositif de surveillance DS, selon l’invention, comprend au moins un processeur PR et au moins une mémoire MD qui sont agencés pour effectuer des opérations au moins lors de chaque mise en fonctionnement du groupe motopropulseur MHEV.
Ces opérations consistent tout d’abord, en cas de mise en fonctionnement du groupe motopropulseur MHEV et de disponibilité du convertisseur CV, à déclencher la transmission au convertisseur CV d’un profil de consigne de courant qui est propre à induire au moins une décharge de courant de la batterie de servitude BS et la transmission de chaque courant de décharge imk à la batterie auxiliaire BA après conversion de tension, et à déterminer pendant chaque décharge une tension minimale umk aux bornes de la batterie de servitude BS et une résistance interne rmk de cette dernière (BS).
La transmission du profil de consigne au convertisseur CV se fait, directement ou indirectement, via au moins un message d’ordre (ou d’instruction).
On comprendra que le fait de configurer le convertisseur CV avec une consigne de courant négative provoque immédiatement une décharge de la batterie de servitude BS d’un courant inférieur ou égal à cette consigne de courant. Par exemple, chaque consigne de courant négative peut être comprise entre -80 A et -60 A. Ainsi, chaque consigne de courant négative peut, par exemple, être égale à -70 A, afin que chaque courant de décharge imk soit au moins égal à -50 A.
Par ailleurs, chaque courant de décharge imk issu de la batterie de servitude BS fait l’objet d’une conversion en tension (v2 vers v1) afin de pouvoir être transmis à la batterie auxiliaire BA.
Les opérations (des processeur PR et mémoire MD) consistent ensuite à déterminer un état de la batterie de servitude BS en fonction de chaque tension minimale umk déterminée et chaque résistance interne rmk déterminée.
On dispose ainsi de l’état réel en cours de la batterie de servitude BS, juste avant que le véhicule V ne commence à circuler. Cela est particulièrement rassurant notamment lorsque la batterie de servitude BS est dans un état dégradé ou faiblement chargé qui empêchera d’assurer les besoins d’alimentation électrique sécuritaire au sein du véhicule V.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, le processeur PR et la mémoire MD font partie du calculateur de supervision CS. Mais dans une variante de réalisation (non illustrée) le processeur PR et la mémoire MD pourraient faire partie d’un calculateur qui n’est pas le calculateur de supervision CS et donc assurant au moins une autre fonction au sein du véhicule V. Dans une autre variante de réalisation (non illustrée) le dispositif de surveillance DS pourrait comprendre son propre calculateur comportant notamment son processeur PR et sa mémoire MD.
Le processeur PR peut, par exemple, être un processeur de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)). Ce processeur PR peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique. Ainsi, il peut, par exemple, s’agir d’un microcontrôleur.
La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR d’une partie au moins du procédé de surveillance décrit plus loin (et donc de ses fonctionnalités).
On notera que le processeur PR et la mémoire MD peuvent être aussi agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher la transmission au convertisseur CV d’un profil de consigne de courant qui est propre à induire au moins deux décharges de courant de la batterie de servitude BS, et à déterminer pendant chaque décharge une tension minimale umk et une résistance interne rmk. Par exemple, le profil de consigne de courant peut être propre à induire trois décharges de courant. Mais ce nombre de décharges de courant peut prendre n’importe quelle valeur supérieure ou égale à un. Ainsi, ce nombre pourrait être égal à un, deux, quatre ou cinq, par exemple.
Egalement par exemple, le profil de consigne de courant peut être en créneau. Dans ce cas, lorsque le nombre précité est égal à trois, on peut partir d’une première consigne de courant égale à 0 V, puis instaurer une seconde consigne de courant égale à -70 A pendant une première durée d1 pour induire une première décharge de courant, puis instaurer de nouveau la première consigne de courant pendant une seconde durée d2, puis instaurer de nouveau la seconde consigne de courant pendant la première durée d1, puis instaurer de nouveau la première consigne de courant pendant la seconde durée d2, puis instaurer de nouveau la seconde consigne de courant pendant la première durée d1, puis transmettre une consigne de tension pour faire fonctionner normalement le convertisseur CV.
Par exemple, chaque première durée d1 peut être comprise entre 100 ms et 300 ms, et chaque seconde durée d2 peut être comprise entre 100 ms et 300 ms. Ainsi, on peut, par exemple, choisir des première d1 et seconde d2 durées égales à 200 ms. Mais d1 et d2 peuvent avoir des valeurs différentes.
Les déterminations des tension minimale umk et résistance interne rmk peuvent, par exemple, être effectuées après l’expiration d’une durée paramétrable après l’apparition (ou le début) de la variation (i1 – i2) du courant sortant de la batterie de servitude BS (la dynamique de tension est plus faible que la dynamique de courant). Par exemple, cette durée paramétrable peut être choisie égale à 5 ms. De préférence, chaque détermination d’une résistance interne rmk est effectuée juste après l’expiration de la durée paramétrable, tandis que chaque détermination d’une tension minimale umk est effectuée à l’expiration d’un intervalle de temps débutant juste après l’expiration de la durée paramétrable et ayant une durée strictement inférieure à d1, et par exemple égale à 100 ms. Dans ce cas, on détermine la résistance interne rmk immédiatement après la fin de la variation (i1 – i2) du courant sortant de la batterie de servitude BS (soit 5 ms ou 6 ms après le début de cette variation) et la tension minimale umk 100 ms après la fin de la variation (i1 – i2) du courant sortant de la batterie de servitude BS (soit 105 ms après le début de cette variation).
Chaque tension minimale um peut être déterminée par un premier circuit électronique couplé à la batterie de servitude BS. Par ailleurs, chaque résistance interne rmk peut être déduite de la variation de la tension (u1 – u2) pendant la variation de courant (i1 – i2) et de cette variation du courant (i1 – i2) déterminée par un second circuit électronique (rmk = (u1 – u2)/(i1 – i2)).
Ce second circuit électronique peut aussi, éventuellement, déterminer la résistance interne rmk, sinon cela est réalisé par le dispositif de surveillance DS. Par exemple, ces premier et second circuits peuvent faire partie d’un boîtier BB associé à la batterie de servitude BS. Ce boîtier BB peut, par exemple, être ce que l’homme de l’art appelle parfois le boîtier de gestion de la batterie (ou BMS (« Battery Management System »)), lequel est généralement chargé de mesurer le courant sortant de la batterie de servitude BS, le courant entrant dans la batterie de servitude BS, la tension aux bornes de la batterie de servitude BS, ainsi qu’éventuellement la température de la batterie de servitude BS.
De préférence, pendant chaque décharge les déterminations de la tension minimale umk aux bornes de la batterie de servitude BS et de la résistance interne rmk de cette dernière (BS) ne se font que lorsqu’une condition est satisfaite. Cette condition peut, par exemple, consister à n’effectuer les déterminations précitées que lorsque le courant sortant de la batterie de servitude BS croit d’une valeur (i1 – i2) qui est supérieure à un seuil sc pendant une durée paramétrable (par exemple égale à 5 ms) qui débute en même temps que débute une première durée d1. Par exemple, sc peut être choisi égal à -50 A. Lorsque cette condition n’est pas satisfaite, les tension minimale umk et résistance interne rmk ne sont pas déterminées.
Ensuite, le processeur PR et la mémoire MD sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer une tension minimale moyenne um à partir des tensions minimales umk déterminées, et une résistance interne moyenne rm à partir des résistances internes rmk déterminées. Enfin, le processeur PR et la mémoire MD sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer l’état de la batterie de servitude BS en fonction de ces tension minimale moyenne um et résistance interne moyenne rm déterminées.
On notera également que le processeur PR et la mémoire MD peuvent être aussi agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer l’état de la batterie de servitude BS dans un groupe d’au moins deux états prédéfinis.
A titre d’exemple, le processeur PR et la mémoire MD peuvent utiliser trois états. Dans ce cas :
- un premier état e1 peut être représentatif d’une impossibilité de la batterie de servitude BS à participer à une alimentation électrique du réseau de bord RB adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle d’au moins un organe électrique sécuritaire,
- un deuxième état e2 peut être représentatif d’une incertitude de capacité de la batterie de servitude BS à participer à une alimentation électrique du réseau de bord RB adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle d’au moins un organe électrique sécuritaire, et
- un troisième état e3 peut être représentatif d’une capacité de la batterie de servitude BS à participer à une alimentation électrique du réseau de bord RB adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle d’au moins un organe électrique sécuritaire.
On comprendra que lorsque la batterie de servitude BS est dans le premier état e1, elle ne pourra pas fournir le complément d’énergie électrique nécessaire pour satisfaire aux besoins d’alimentation électrique sécuritaire au sein du véhicule V, ce qui est dangereux. En revanche, lorsque la batterie de servitude BS est dans le troisième état e3, elle pourra fournir le complément d’énergie électrique nécessaire pour satisfaire aux besoins d’alimentation électrique sécuritaire au sein du véhicule V. Enfin, lorsque la batterie de servitude BS est dans le deuxième état e2, il existe une probabilité non nulle qu’elle ne puisse pas fournir le complément d’énergie électrique nécessaire pour satisfaire aux besoins d’alimentation électrique sécuritaire au sein du véhicule V, ce qui est potentiellement dangereux.
Pour déterminer l’état, le dispositif de surveillance DS peut, par exemple, utiliser une cartographie d’état de la batterie de servitude BS en fonction de sa résistance interne (par exemple moyenne rm) en milliohms ou ohms et de sa tension minimale (par exemple moyenne um) en volts. Les données numériques définissant cette cartographie sont stockées dans la mémoire MD ou dans une mémoire de masse MM sur laquelle on reviendra plus loin.
Un exemple d’une telle cartographie est illustré sur la . Dans cet exemple :
- la batterie de servitude BS est dans son premier état e1 (impossibilité d’alimentation) lorsque sa résistance interne moyenne rm et sa tension minimale moyenne um déterminées sont comprises dans une première zone Z1 délimitée par les points (um1, rm1), (um1, rm4), (um5, rm4), (um5, rm3), (um2, rm3) et (um2, rm1),
- la batterie de servitude BS est dans son deuxième état e2 (incertitude de capacité d’alimentation) lorsque sa résistance interne moyenne rm et sa tension minimale moyenne um déterminées sont comprises dans une deuxième zone Z2 délimitée par les points (um2, rm1), (um2, rm3), (um5, rm3), (um4, rm2) et (um3, rm1), et
- la batterie de servitude BS est dans son troisième état e3 (certitude de capacité d’alimentation) lorsque sa résistance interne moyenne rm et sa tension minimale moyenne um déterminées sont comprises dans une troisième zone Z3 délimitée par les points (um3, rm1), (um4, rm2), (um5, rm3) et (um5, rm1).
Par exemple, les paramètres de tension um1 à um5 peuvent varier entre 5 V et 16 V, et les paramètres de résistance interne rm1 à rm4 peuvent varier entre 3 milliohms et 20 milliohms. Ces valeurs sont bien entendu fonction du type de la batterie de servitude BS et du niveau de sévérité requis pour le diagnostic de la batterie de servitude BS.
Mais au lieu d’utiliser une cartographie pour déterminer l’état de la batterie de servitude BS on pourrait utiliser une ou plusieurs formules mathématiques.
On notera que lorsque le dispositif de surveillance DS n’utilise que deux états pour caractériser la batterie de servitude BS se sont de préférence les premier e1 et troisième e3 états.
En cas de détermination du premier état e1 (impossibilité d’alimentation), le processeur PR et la mémoire MD peuvent aussi être agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher au moins une première alerte d’un passager du véhicule V qui est choisie parmi une alerte de risque encouru et une alerte de préconisation d’au moins une action à effectuer.
Une telle première alerte de passager est destinée à attirer l’attention du passager sur l’existence d’un problème au niveau de la batterie de servitude BS et devant faire l’objet le plus rapidement possible d’une réparation dans un service après-vente. Cette première alerte peut se faire par affichage d’un premier témoin de service dédié (par exemple le témoin de batterie de servitude), éventuellement dans une couleur rouge, et/ou d’un second témoin de service dédié (par exemple le témoin d’arrêt immédiat (ou « stop »)), éventuellement dans une couleur rouge, ou d’un message d’alarme textuel dédié sur un écran du véhicule V, comme par exemple celui du tableau de bord ou celui du combiné central, et/ou par diffusion d’un message d’alarme sonore (ou audio) dédié via au moins un haut-parleur présent dans le véhicule V. L’affichage d’une première alerte perdure alors de préférence jusqu’à la fin de la phase de roulage du véhicule V.
En cas de détermination du deuxième état e2 (incertitude de capacité d’alimentation), le processeur PR et la mémoire MD peuvent être aussi agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher une seconde alerte de service pour le passager.
Une telle seconde alerte est seulement destinée à attirer l’attention du passager sur un possible problème afin qu’il pense à aller dans un service après-vente pour un contrôle technique. Cette alerte peut se faire par affichage du témoin de service général (non dédié), éventuellement dans une couleur orange, ou d’un message d’avertissement textuel dédié sur un écran du véhicule V, comme par exemple celui du tableau de bord ou celui du combiné central, et/ou par diffusion d’un message d’avertissement sonore (ou audio) dédié via au moins un haut-parleur présent dans le véhicule V. L’affichage d’une seconde alerte perdure alors de préférence jusqu’à la fin de la phase de roulage du véhicule V.
On notera également que le processeur PR et la mémoire MD peuvent être aussi agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer l’état de la batterie de servitude BS en fonction en outre d’une information de fiabilité des tension(s) minimale(s) umk ou um et résistance(s) interne(s) rmk ou rm déterminées. On comprendra en effet qu’une telle information est de nature à renforcer l’intérêt qu’offre la connaissance de l’état en cours de la batterie de servitude BS, puisqu’il garantit que cet état est conforme à la réalité.
L’information de fiabilité peut, par exemple, être choisie parmi au moins :
- une première information if1 représentative d’une absence de fiabilité, car les résistances internes et tensions minimales sont considérées comme non fiables en raison de leurs valeurs anormales ou d’une variation anormale,
- une deuxième information if2 représentative d’une impossibilité de réaliser le profil de consigne de courant, par exemple en raison d’une défaillance interne du boîtier BB,
- une troisième information if3 représentative d’une incertitude quant à la possibilité de réaliser complètement le profil de consigne de courant, par exemple en raison de conditions non optimales pour le réaliser correctement ou d’une interruption du profil de consigne de courant requise par un calculateur du véhicule V (éventuellement CS), et
- une quatrième information if4 représentative d’une fiabilité certaine, car les résistances internes rm (ou rmk) et tensions minimales um (ou umk) sont considérées comme fiables en raison de leurs valeurs normales.
Par exemple, on peut considérer qu’une résistance interne rmk (ou rm) a une variation normale lorsque la valeur du courant de décharge imk sortant de la batterie de servitude BS est devenue inférieure à une valeur de courant prédéfinie (par exemple -50 A) fonction de la seconde consigne de courant du profil de consigne de courant et que ce courant sortant a varié d’une valeur supérieure à la valeur de courant prédéfinie dans un intervalle de temps prédéfini (par exemple égal à 5 ms). Dans tous les autres cas on considère que la résistance interne rmk (ou rm) a une variation anormale.
Par exemple, le processeur PR et la mémoire MD peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à considérer que la batterie de servitude BS est de façon certaine dans le premier e1 ou deuxième e2 ou troisième e3 état, en présence de la seule quatrième information if4. En d’autres termes dans ce cas, on ne détermine l’état de la batterie de servitude BS qu’à condition d’être en présence de la quatrième information if4. Cela est particulièrement utile lorsque les décisions (d’alerter ou de ne pas alerter) sont prises à partir du déclenchement d’un unique profil de consigne de courant et donc de la détermination d’un unique état (ou diagnostic) de la batterie de servitude BS.
Mais dans une variante les décisions (d’alerter ou de ne pas alerter) peuvent être prises à partir de plusieurs déclenchements successifs du profil de consigne de courant et donc de la détermination de plusieurs états (ou diagnostics) successifs de la batterie de servitude BS avant plusieurs phases de roulage successives. L’objectif de cette variante est donc de lever les possibles défauts d’états e1 et e2 sur un cumul d’apparitions dans les première Z1 et deuxième Z2 zones.
Dans ce qui suit, le mot « on » désigne le dispositif de surveillance DS.
Si l’on est en présence d’une quatrième information if4 représentative d’une fiabilité certaine, on considère que le diagnostic est certain. On détermine alors l’état au moyen de la cartographie, par exemple. Si l’on est en présence du premier état e1, on incrémente d’une unité (soit +1) un premier compteur associé à l’impossibilité d’alimentation. Si l’on est en présence du deuxième état e2, on incrémente d’une unité (soit +1) un deuxième compteur associé à l’incertitude de capacité d’alimentation. Si l’on est en présence du troisième état e3, on remet à zéro les premier et deuxième compteurs.
Si l’on est en présence d’une première information if1 représentative d’une absence de fiabilité, on considère que le diagnostic est indisponible. On incrémente alors d’une unité (soit +1) un troisième compteur associé aux diagnostics indisponibles. Ce troisième compteur est remis à zéro dès que l’on est en présence du troisième état e3.
Si l’on est en présence d’une deuxième information if2 représentative d’une impossibilité de réaliser le profil de consigne de courant, on considère que le diagnostic a échoué. On incrémente alors d’une unité (soit +1) un quatrième compteur associé aux diagnostics ayant échoué. Ce quatrième compteur est remis à zéro dès que l’on est en présence du troisième état e3.
Si l’on est en présence d’une troisième information if3 représentative d’une incertitude quant à la possibilité de réaliser complètement le profil de consigne de courant, on considère que le diagnostic est incertain. On incrémente alors d’une unité (soit +1) un cinquième compteur associé aux diagnostics incertains. Ce cinquième compteur est remis à zéro dès que l’on est en présence du troisième état e3.
Ensuite, après chaque diagnostic (ou tentative de diagnostic) on analyse la valeur en cours de chaque compteur.
Si la valeur du premier compteur est inférieure à un premier seuil s1, on ne fait rien et on attend le prochain diagnostic qui sera effectué avant la prochaine phase de roulage. En revanche, si la valeur du premier compteur devient égale au premier seuil s1, on déclenche au moins une première alerte.
Si la valeur du deuxième compteur est inférieure à un deuxième seuil s2, on ne fait rien et on attend le prochain diagnostic qui sera effectué avant la prochaine phase de roulage. En revanche, si la valeur du deuxième compteur devient égale au deuxième seuil s2, on déclenche au moins une seconde alerte.
Si la valeur du troisième compteur est inférieure à un troisième seuil s3, on ne fait rien et on attend le prochain diagnostic qui sera effectué avant la prochaine phase de roulage. En revanche, si la valeur du troisième compteur devient égale au troisième seuil s3, on déclenche au moins une seconde alerte.
Si la valeur du quatrième compteur est inférieure à un quatrième seuil s4, on ne fait rien et on attend le prochain diagnostic qui sera effectué avant la prochaine phase de roulage. En revanche, si la valeur du quatrième compteur devient égale au quatrième seuil s4, on déclenche au moins une seconde alerte.
Si la valeur du cinquième compteur est inférieure à un cinquième seuil s4, on ne fait rien et on attend le prochain diagnostic qui sera effectué avant la prochaine phase de roulage. En revanche, si la valeur du cinquième compteur devient égale au cinquième seuil s5, on déclenche au moins une seconde alerte.
Il est important de noter que la gestion des différents compteurs décrite ci-avant ne constitue qu’un exemple de réalisation. D’autres exemples de gestion peuvent être envisagés, y compris des exemples dans lesquels la prise de décision relative au déclenchement d’une première ou seconde alerte peut dépendre des valeurs en cours d’au moins deux compteurs différents.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la , que le calculateur CS (ou l’éventuel calculateur du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre, en complément des mémoire vive MD et processeur PR, une mémoire de masse MM, notamment pour le stockage des tensions minimales um (ou umk) déterminées, des courants de décharge imk déterminés, des résistances internes rm (ou rmk) déterminées, et des éventuelles données numériques de la cartographie, et de données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce calculateur CD peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’au moins les tensions minimales umk déterminées, les courants de décharge imk déterminés et éventuellement les résistances internes rmk déterminées, et les messages signalant la mise en fonctionnement du GMP électrique et la disponibilité du convertisseur CV pour les utiliser dans des calculs ou traitements, éventuellement après les avoir mis en forme et/ou démodulés et/ou amplifiés, de façon connue en soi, au moyen d’un processeur de signal numérique PR’. De plus, ce calculateur CS (ou l’éventuel calculateur du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour délivrer les commandes d’alerte et ordres de déclenchement déterminés par le dispositif de surveillance DS.
L’invention peut aussi être considérée sous la forme d’un procédé de surveillance destiné à être mis en œuvre dans le véhicule V décrit ci-avant afin de permettre la surveillance de l’état de sa batterie de servitude BS.
Ce procédé de surveillance comprend une étape 10-40 dans laquelle, en cas de mise en fonctionnement du GMP MHEV et de disponibilité du convertisseur CV, on transmet au convertisseur CV un profil de consigne de courant qui est propre à induire au moins une décharge de courant de la batterie de servitude BS et la transmission de chaque courant de décharge imk à la batterie auxiliaire BA après conversion de tension, et on détermine pendant chaque décharge une tension minimale umk aux bornes de la batterie de servitude BS et une résistance interne rmk de cette dernière (BS). Puis, dans cette étape 10-40 on détermine un état de la batterie de servitude BS en fonction de chaque tension minimale umk déterminée et chaque résistance interne rmk déterminée.
On a schématiquement illustré sur la un exemple d’algorithme mettant en œuvre un procédé de surveillance 10-40 selon l’invention correspondant au premier exemple de réalisation décrit qui ne tient pas compte de l’information de fiabilité.
L’algorithme comprend une sous-étape 10 qui débute lorsque le dispositif de surveillance DS est informé de la mise en fonctionnement du GMP électrique et de la disponibilité du convertisseur CV. Un diagnostic de la batterie de servitude BS débute alors avant que le roulage ne commence.
Puis, dans une sous-étape 20 on transmet au convertisseur CV un profil de consigne de courant qui est propre à induire au moins une décharge de courant de la batterie de servitude BS et la transmission de chaque courant de décharge imk à la batterie auxiliaire BA après conversion de tension, et on détermine pendant chaque décharge une tension minimale umk aux bornes de la batterie de servitude BS et une résistance interne rmk de cette dernière (BS).
Puis, dans une sous-étape 30 on détermine une tension minimale moyenne um à partir des tensions minimales umk déterminées et une résistance interne moyenne rm à partir des résistances internes rmk déterminées.
Puis, dans une sous-étape 40 on détermine l’état de la batterie de servitude BS en fonction de ces tension minimale moyenne um et résistance interne moyenne rm déterminées. On peut alors décider des mesures devant être prises compte tenu de l’état déterminé.
On notera également que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur (ou programme informatique) comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple le processeur PR, est propre à mettre en œuvre le procédé de surveillance décrit ci-avant pour surveiller l’état de la batterie de servitude BS du véhicule V.
Claims (10)
- Dispositif de surveillance (DS) pour un véhicule (V) comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique (MT) associé à un générateur d’énergie électrique (GE) couplé à une batterie auxiliaire (BA) d’une première tension et, via un convertisseur (CV) de type courant continu/courant continu et couplé à cette dernière (BA), à une batterie de servitude (BS) d’une seconde tension inférieure à ladite première tension, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant, en cas de mise en fonctionnement dudit groupe motopropulseur et de disponibilité dudit convertisseur (CV), à déclencher une transmission audit convertisseur (CV) d’un profil de consigne de courant propre à induire au moins une décharge de courant de ladite batterie de servitude (BS) et une transmission de chaque courant de décharge à ladite batterie auxiliaire (BA) après conversion de tension, et à déterminer pendant chaque décharge une tension minimale aux bornes de ladite batterie de servitude (BS) et une résistance interne de cette dernière (BS), puis à déterminer un état de ladite batterie de servitude (BS) en fonction de chaque tension minimale déterminée et chaque résistance interne déterminée.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer ledit état dans un groupe d’au moins deux états prédéfinis.
- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer ledit état dans un groupe comprenant un premier état représentatif d’une impossibilité de ladite batterie de servitude (BS) à participer à une alimentation électrique d’un réseau de bord (RB), couplé audit convertisseur (CV), adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle d’au moins un organe électrique sécuritaire, d’un deuxième état représentatif d’une incertitude de capacité de ladite batterie de servitude (BS) à participer à une alimentation électrique dudit réseau de bord (RB) adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle d’au moins un organe électrique sécuritaire, et d’un troisième état représentatif d’une capacité de ladite batterie de servitude (BS) à participer à une alimentation électrique dudit réseau de bord (RB) adaptée à des besoins d’alimentation électrique au moins partielle d’au moins un organe électrique sécuritaire.
- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant, en cas de détermination dudit premier état, à déclencher au moins une alerte d’un passager dudit véhicule (V) choisie parmi une alerte de risque encouru et une alerte de préconisation d’au moins une action à effectuer, et en cas de détermination dudit deuxième état, à déclencher une alerte de service pour ledit passager.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer ledit état en fonction en outre d’une information de fiabilité desdites tension(s) minimale(s) et résistance(s) interne(s) déterminées.
- Dispositif selon la revendication 3 ou 4 prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer ledit état lorsque ladite information de fiabilité est représentative d’une fiabilité certaine desdites tension(s) minimale(s) et résistance(s) interne(s) déterminées.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer ledit état au moyen d’une cartographie d’état de ladite batterie de servitude (BS) en fonction de sa résistance interne et de sa tension minimale.
- Véhicule (V) comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique (MT) associé à un générateur d’énergie électrique (GE) couplé à une batterie auxiliaire (BA) d’une première tension et, via un convertisseur (CV) de type courant continu/courant continu et couplé à cette dernière (BA), à une batterie de servitude (BS) d’une seconde tension inférieure à ladite première tension, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de surveillance (DS) selon l’une des revendications précédentes.
- Procédé de surveillance pour un véhicule (V) comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique (MT) associé à un générateur d’énergie électrique (GE) couplé à une batterie auxiliaire (BA) d’une première tension et, via un convertisseur (CV) de type courant continu/courant continu et couplé à cette dernière (BA), à une batterie de servitude (BS) d’une seconde tension inférieure à ladite première tension, caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-40) dans laquelle, en cas de mise en fonctionnement dudit groupe motopropulseur et de disponibilité dudit convertisseur (CV), on transmet audit convertisseur (CV) un profil de consigne de courant propre à induire au moins une décharge de courant de ladite batterie de servitude (BS) et une transmission de chaque courant de décharge à ladite batterie auxiliaire (BA) après conversion de tension, et on détermine pendant chaque décharge une tension minimale aux bornes de ladite batterie de servitude (BS) et une résistance interne de cette dernière (BS), puis on détermine un état de ladite batterie de servitude (BS) en fonction de chaque tension minimale déterminée et chaque résistance interne déterminée.
- Produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre le procédé de surveillance selon la revendication 9 pour surveiller l’état d’une batterie de servitude (BS) d’un véhicule (V) comprenant un groupe motopropulseur à moteur thermique (MT) associé à un générateur d’énergie électrique (GE) couplé à une batterie auxiliaire (BA) d’une première tension et, via un convertisseur (CV) de type courant continu/courant continu et couplé à cette dernière (BA), à ladite batterie de servitude (BS).
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