FR3123990A1 - Procede de protection d’un circuit de batterie avec detection d’une liaison electrique vissee defectueuse - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de protection d’un circuit comportant un interrupteur (6) et une batterie à plusieurs modules (1, N) avec détection d’une liaison électrique vissée (3) défectueuse, deux modules adjacents étant reliés par une barre de connexion (4) fixée à un des deux modules adjacents par une liaison électrique vissée (3), une tension globale aux bornes du circuit étant mesurée et une tension pour chaque barre de connexion (4) étant mesurée entre ses deux liaisons électriques (3). Si la tension globale (Vp) aux bornes du circuit diminuée d’une somme des tensions (V1 à VN-1) des barres de connexion (4) entre leurs deux liaisons électriques vissées (3) est supérieure à une première valeur de tension prédéterminée, il est conclu qu’au moins une des liaisons électriques vissées (3) est défectueuse et l’interrupteur (6) est au moins provisoirement ouvert ou une première alerte de demande d’ouverture de l’interrupteur (6) est émise. FIGURE 1
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un procédé de protection d’un circuit de batterie après détection d’une liaison électrique vissée défectueuse ou dévissée. Sans que cela soit limitatif, un tel circuit de batterie comprend avantageusement une batterie de traction pour un moteur électrique de véhicule automobile hybride ou électrique.
Art antérieur
Il est connu de concevoir une batterie, aussi appelée bloc de batterie, comprenant une série de modules de batterie. Les modules sont connectés électriquement entre eux par des barres de connexion qui sont vissées par des liaisons électriques à chaque borne des modules.
Une batterie sous forme d’un bloc de batterie comprend au moins deux modules de batterie connectés en série, avantageusement six modules, chaque module comprenant une cellule électrochimique.
L’ensemble des modules connectés en série qui forme le bloc de batterie est associé à un circuit présentant une borne positive de raccordement et une borne négative de raccordement pour l’alimentation électrique d’un organe, avantageusement mais pas uniquement un moteur électrique.
Dans le cadre de la présente invention, ce qui est appelé cellule électrochimique est une cellule générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb.
Les liaisons électriques vissées, avec une liaison disposée de chaque côté longitudinal d’une barre de connexion effectuent la fixation de chaque barre du système de barres de connexion tout en assurant un contact électrique entre une borne d’un module et sa barre de connexion associée.
Il peut arriver que ce vissage se desserre, par exemple à cause de vibrations transmises à la batterie, notamment quand la batterie est embarquée dans un véhicule. Ainsi, la résistance de contact électrique entre la borne du module et sa barre de connexion augmente. Ceci est très néfaste car, avec le courant traversant cette résistance de contact, il peut apparaître une élévation de température allant jusqu’à amorcer un départ d’incendie du module de la batterie.
Il est connu de l’état de la technique d’effectuer une détection du desserrage d’une liaison électrique vissée dans un circuit associé à une batterie ou bloc de batterie.
Le but est de parvenir à détecter un desserrage partiel ou total d’une liaison électrique vissée entre une barre de connexion et un module de batterie avant qu’il n’y ait de conséquences graves comme une surchauffe de la batterie et au pire un risque d’incendie du module concerné.
Il est aussi possible d’appliquer cela pour une barre de connexion réalisant un contact électrique entre soit un module de batterie et ou un élément autre tel qu’un relais, un fusible ou un interrupteur ou soit entre deux éléments autres.
Plusieurs solutions techniques de détection d’une liaison électrique dévissée ou défectueuse existent. Une première solution met en jeu des mesures de température dédiées, sur les barres de connexion ou dans les modules de batterie. Ainsi, le document FR-A-3 051 558 effectue une mesure de la température au niveau d’une résistance de contact, donnant ainsi une indication quant à la valeur de la résistance de contact.
Une deuxième solution prévoit d’effectuer des mesures de tension dédiées aux bornes des liaisons électriques vissées ou aux bornes d’un ensemble constitué par une barre de connexion comprenant une liaison électrique vissée à chacun de ses deux bords longitudinaux.
Enfin, une troisième solution est basée sur une comparaison entre, d’une part, la somme des mesures de tension des modules et, d’autre part, la tension globale mesurée aux bornes du bloc batterie.
La première solution assure une détection peu efficace et aléatoire en manquant de précision sur la détermination de la résistance de contact en requérant de plus des moyens de mesure de la température.
La deuxième solution mise en œuvre isolément n’a pas donné entière satisfaction du fait de sa faible fiabilité et a besoin d’être confortée par une autre détection.
Enfin, la troisième solution ne permet pas de différencier une baisse de tension due à un module d’une baisse de tension due à un déserrage d’une liaison électrique vissée.
Par conséquent, le problème à la base de l’invention est pour un bloc de batterie à plusieurs modules connectés en série par un ensemble liaison électrique vissée/barre de connexion/liaison électrique vissée de détecter avec précision et le plus rapidement possible qu’au moins une liaison électrique est défectueuse ou mal vissée.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de protection d’un circuit comportant un interrupteur et une batterie suite à une détection d’une liaison électrique vissée défectueuse ou dévissée, la batterie comprenant un groupe de modules reliés par un système de barres de connexion, chaque barre de connexion reliant deux modules adjacents en étant fixée à chacune de ses extrémités longitudinales à un des deux modules adjacents par une liaison électrique vissée respective, une tension globale aux bornes du circuit étant mesurée et une tension pour chaque barre de connexion étant mesurée entre deux liaisons électriques vissées associées à la barre, caractérisé en ce que, si la tension globale aux bornes du circuit diminuée d’une somme des tensions des barres de connexion prises entre leurs deux liaisons électriques vissées associées est supérieure à une première valeur de tension prédéterminée, il est conclu qu’au moins une des liaisons électriques vissées du système de barres de connexion est défectueuse ou dévissée et l’interrupteur du circuit est au moins provisoirement placé en position ouverte ou une première alerte de demande d’ouverture de l’interrupteur du circuit est émise.
L’état de la technique comparait dans une des solutions proposées la tension globale mesurée aux bornes du circuit de la batterie à la somme des mesures de tension des cellules. Contrairement à cela, la présente invention prévoit de comparer la tension globale mesurée aux bornes du circuit de la batterie à la somme des mesures des tensions aux bornes des barres de connexion et de leurs liaisons électriques vissées, donc en évitant de prendre en compte une possible dérive de la tension des modules pouvant fausser la détection.
La présente invention est particulièrement bien adaptée à la détection d’une liaison électrique vissée défectueuse en considérant la somme des tensions des barres de connexion prises entre leurs deux liaisons électriques vissées associées, donc sans interférence avec les possibles variations des modules de la batterie et en retranchant cette somme de la tension globale aux bornes du circuit. Si la différence est trop élevée, c’est que la résistance d’au moins une barre de connexion a anormalement augmenté, probablement à causse d’une liaison électrique vissée défectueuse.
Avantageusement, la première valeur de tension prédéterminée est fixée entre 5 et 10 Volts.
Avantageusement, quand la tension globale aux bornes du circuit diminuée d’une somme des tensions des barres de connexion prises entre leurs deux liaisons électriques vissées associées est supérieure à la première valeur de tension prédéterminée, il est procédé à des mesures de résistance en vigueur pour les ensembles constitués chacun d’une barre de connexion et de ses deux liaisons électriques vissées et à la comparaison de chaque mesure de résistance en vigueur avec une résistance prédéterminée pour un tel ensemble et si une mesure de résistance d’au moins un ensemble est au moins dix fois supérieure à la résistance prédéterminée, il est conclu à ce que ledit au moins un ensemble est défectueux ou qu’au moins une de ses deux liaisons électriques vissées est dévissée et l’interrupteur du circuit est maintenu en position ouverte ou un ordre de gravité de l’alerte de demande d’ouverture de l’interrupteur du circuit est augmenté, tandis que si, pour aucun ensemble la mesure de résistance de l’ensemble n’est pas dix fois supérieure à la résistance prédéterminée, l’interrupteur du circuit est replacé en position fermée ou l’ordre de gravité de l’alerte est diminué.
Ceci permet d’affiner la détection et de la confirmer ou de l’annuler.
Avantageusement, la détection est appliquée aussi pour des liaisons électriques vissées de barres auxiliaires de connexion reliant un module de batterie avec un élément autre qu’un module ou deux éléments autres qu’un module de batterie.
Avantageusement, l’élément autre ou les éléments autres sont unitairement ou en combinaison l’interrupteur, un relais électrique ou un fusible.
Avantageusement, quand la tension globale aux bornes du circuit diminuée d’une somme des tensions des barres de connexion prises entre leurs deux liaisons électriques vissées associées est supérieure à la première valeur de tension prédéterminée, il est procédé à des mesures de résistance en vigueur pour tous les ensembles du circuit constitués chacun d’une barre de connexion et de ses deux liaisons électriques vissées aussi bien entre deux modules de batterie qu’entre un module de batterie et un élément autre ou entre deux éléments autres, et si la résistance totale aux bornes du circuit diminuée d’une somme des résistances de tous les ensembles est dix fois supérieure à une résistance prédéterminée moyenne pour un ensemble pris isolément, il est conclu à ce que le circuit présente au moins un de ses ensembles qui est défectueux ou avec au moins une liaison électrique dévissée, l’interrupteur du circuit étant maintenu placé en position ouverte ou un ordre de gravité de l’alerte de demande d’ouverture de l’interrupteur du circuit étant augmenté, tandis que, si la résistance totale aux bornes du circuit diminuée d’une somme des résistances de tous les ensembles n’est pas dix fois supérieure à une résistance prédéterminée moyenne pour un ensemble pris isolément, l’interrupteur du circuit est replacé en position fermée ou l’ordre de gravité de l’alerte est diminué.
Avantageusement, la résistance prédéterminée est égale à 0,05 milliohms.
Avantageusement, si la mesure de résistance d’au moins un ensemble est dix fois supérieure à la résistance prédéterminée, il est procédé à la recherche d’un arc électrique série.
L’arc électrique série est représentatif d’un défaut grave concernant une ou des liaisons électriques vissées et une telle recherche permet encore d’améliorer la précision de la détection. L’arc électrique série est reconnaissable par une chute de tension précise comprise dans un gabarit étroit, incluant une dérivée.
Avantageusement, un arc électrique série est détecté si la tension globale aux bornes du circuit diminuée d’une somme des tensions des barres de connexion prises entre leurs deux liaisons électriques vissées associées est comprise entre 25 Volts et 20 Volts et, en cas d’une détection d’un arc électrique série, l’interrupteur du circuit est placé en position ouverte avec émission d’une alerte de risque d’incendie.
L’invention concerne aussi un ensemble d’un circuit de batterie et de son unité de contrôle électronique, caractérisé en ce que l’unité de contrôle comprend des moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que des moyens de commande requis pour la mise en œuvre d’un tel procédé.
L’unité de contrôle électronique est avantageusement le boîtier de management de la batterie ou BMS déjà systématiquement présent pour la surveillance d’une batterie de traction d’un véhicule automobile hybride ou électrique.
Pour la mise en œuvre a minima de la présente invention, il suffit d’ajouter dans le BMS une formule de calcul pour la comparaison de la tension globale du circuit avec la somme des mesures de tension des barres de connexion et de leurs liaisons électriques vissées.
Pour affiner la détection, il est possible de rajouter dans le BMS d’autres formules de calcul discriminant les différents défauts pour faciliter leur reconnaissance. Par exemple, au lieu de comparer la tension à un seuil, le BMS peut rechercher une chute de tension précise comprise dans un gabarit étroit, par exemple de dérivée en fonction du temps, ce qui permet l’identification d’un arc électrique.
Il n’est pas alors besoin d’ajouter de capteur supplémentaire dans le circuit, comme par exemple un ou des capteurs de température. Selon le procédé de prévention conforme à la présente invention, il est possible de détecter des augmentations faibles de résistance, qui pour autant peuvent faire des dégâts quand traversées par un fort courant, ce courant pouvant être de l’ordre de 400 Ampères ou plus, ce qui permet de prévenir une panne plus grave qui aurait des coûts de réparation importants.
Ainsi, selon la nature des déficiences constatées, il est possible d’envisager une réponse graduée allant d’une alerte pour un défaut mineur à un arrêt totale de la fourniture d’électricité par la batterie, ce qui correspond pour un véhicule automobile électrique à un arrêt du véhicule ou pour un véhicule automobile hybride à un arrêt du moteur électrique et à un passage à une propulsion par un moteur thermique.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard du dessin annexé donné à titre d’exemple non limitatif et sur lequel :
Claims (10)
- Procédé de protection d’un circuit comportant un interrupteur (6) et une batterie suite à une détection d’une liaison électrique vissée (3) défectueuse ou dévissée, la batterie comprenant un groupe de modules (1, N) reliés par un système de barres de connexion (4), chaque barre de connexion (4) reliant deux modules adjacents en étant fixée à chacune de ses extrémités longitudinales à un des deux modules adjacents par une liaison électrique vissée (3) respective, une tension globale (Vp) aux bornes du circuit étant mesurée et une tension (V1 à VN-1) pour chaque barre de connexion (4) étant mesurée entre deux liaisons électriques vissées (3) associées à la barre, caractérisé en ce que, si la tension globale (Vp) aux bornes du circuit diminuée d’une somme des tensions (V1 à VN-1) des barres de connexion (4) prises entre leurs deux liaisons électriques vissées (3) associées est supérieure à une première valeur de tension prédéterminée, il est conclu qu’au moins une des liaisons électriques vissées (3) du système de barres de connexion (4) est défectueuse ou dévissée et l’interrupteur (6) du circuit est au moins provisoirement placé en position ouverte ou une première alerte de demande d’ouverture de l’interrupteur (6) du circuit est émise.
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la première valeur de tension prédéterminée est fixée entre 5 et 10 Volts.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, quand la tension globale (Vp) aux bornes du circuit diminuée d’une somme des tensions (V1 à VN-1) des barres de connexion (4) prises entre leurs deux liaisons électriques vissées (3) associées est supérieure à la première valeur de tension prédéterminée, il est procédé à des mesures de résistance en vigueur pour les ensembles constitués chacun d’une barre de connexion (4) et de ses deux liaisons électriques vissées (3) et à la comparaison de chaque mesure de résistance en vigueur avec une résistance prédéterminée pour un tel ensemble et si une mesure de résistance d’au moins un ensemble est au moins dix fois supérieure à la résistance prédéterminée, il est conclu à ce que ledit au moins un ensemble est défectueux ou qu’au moins une de ses deux liaisons électriques vissées (3) est dévissée et l’interrupteur (6) du circuit est maintenu en position ouverte ou un ordre de gravité de l’alerte de demande d’ouverture de l’interrupteur (6) du circuit est augmenté, tandis que si, pour aucun ensemble la mesure de résistance de l’ensemble n’est pas dix fois supérieure à la résistance prédéterminée, l’interrupteur (6) du circuit est replacé en position fermée ou l’ordre de gravité de l’alerte est diminué.
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la détection est appliquée aussi pour des liaisons électriques vissées (3) de barres auxiliaires de connexion (4a, 4b) reliant un module de batterie avec un élément autre (5, 6) qu’un module ou deux éléments autres (5, 6) qu’un module de batterie.
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’élément autre ou les éléments autres (5, 6) sont unitairement ou en combinaison l’interrupteur (6), un relais électrique ou un fusible (5).
- Procédé selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel, quand la tension globale (Vp) aux bornes du circuit diminuée d’une somme des tensions (V1 à VN-1) des barres de connexion (4) prises entre leurs deux liaisons électriques vissées (3) associées est supérieure à la première valeur de tension prédéterminée, il est procédé à des mesures de résistance en vigueur pour tous les ensembles du circuit constitués chacun d’une barre de connexion (4) et de ses deux liaisons électriques vissées (3) aussi bien entre deux modules (1, N) de batterie qu’entre un module de batterie et un élément autre (5, 6) ou entre deux éléments autres (5, 6), et si la résistance totale aux bornes du circuit diminuée d’une somme des résistances de tous les ensembles est dix fois supérieure à une résistance prédéterminée moyenne pour un ensemble pris isolément, il est conclu à ce que le circuit présente au moins un de ses ensembles qui est défectueux ou avec au moins une liaison électrique (3) dévissée, l’interrupteur (6) du circuit étant maintenu placé en position ouverte ou un ordre de gravité de l’alerte de demande d’ouverture de l’interrupteur (6) du circuit étant augmenté, tandis que, si la résistance totale aux bornes du circuit diminuée d’une somme des résistances de tous les ensembles n’est pas dix fois supérieure à une résistance prédéterminée moyenne pour un ensemble pris isolément, l’interrupteur (6) du circuit est replacé en position fermée ou l’ordre de gravité de l’alerte est diminué.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel la résistance prédéterminée est égale à 0,05 milliohms.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel, si la mesure de résistance d’au moins un ensemble est dix fois supérieure à la résistance prédéterminée, il est procédé à la recherche d’un arc électrique série.
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel un arc électrique série est détecté si la tension globale (Vp) aux bornes du circuit diminuée d’une somme des tensions (V1 à VN-1) des barres de connexion (4) prises entre leurs deux liaisons électriques vissées (3) associées est comprise entre 25 Volts et 20 Volts et, en cas d’une détection d’un arc électrique série, l’interrupteur (6) du circuit est placé en position ouverte avec émission d’une alerte de risque d’incendie.
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