FR3126204A1 - METHOD FOR MONITORING THE ELECTRICAL INSULATION OF THE HIGH VOLTAGE ELECTRICAL TRACTION NETWORK OF AN ELECTRIFIED VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Le procédé est mis en œuvre dans un véhicule électrifié rechargeable du type ayant un réseau électrique haute tension. Le véhicule comprend un stockeur d’énergie électrique haute tension et un dispositif de commutation électrique associé au stockeur d’énergie. Le procédé assure une surveillance (BF1, S1, S2) de l’isolation électrique du réseau et une déconnexion (BF2) du stockeur d’énergie du réseau lorsqu’un défaut d’isolation électrique est détecté dans le réseau. Conformément à l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes, exécutées lorsqu’est détecté un défaut d’isolation électrique (BF1, S2), de a) vérifier (BF1, S3) un raccordement électrique éventuel (IPT) du véhicule à une borne de recharge électrique, et b) lorsqu’un raccordement électrique du véhicule est détecté à l’étape a), exécuter une phase de confirmation (BF3) du défaut avec le véhicule étant débranché de la borne de recharge et ne déconnecter le stockeur d’énergie que si le défaut est confirmé. Fig.2The method is implemented in a rechargeable electrified vehicle of the type having a high voltage electrical network. The vehicle includes a high voltage electrical energy store and an electrical switching device associated with the energy store. The method ensures monitoring (BF1, S1, S2) of the electrical insulation of the network and disconnection (BF2) of the energy store from the network when an electrical insulation fault is detected in the network. According to the invention, the method comprises the following steps, executed when an electrical insulation fault (BF1, S2) is detected, of a) checking (BF1, S3) a possible electrical connection (IPT) of the vehicle to a electric charging station, and b) when an electrical connection of the vehicle is detected in step a), performing a confirmation phase (BF3) of the fault with the vehicle being disconnected from the charging station and not disconnecting the storage device from energy only if the fault is confirmed. Fig.2
Description
L’invention concerne de manière générale la surveillance de l’isolation électrique du réseau électrique haute tension associé à la chaîne de traction électrique dans un véhicule électrifié. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un procédé de surveillance de l’isolation électrique du réseau électrique haute tension dans un véhicule électrifié, en particulier lors des phases de recharge du stockeur d’énergie électrique haute tension du véhicule.The invention generally relates to the monitoring of the electrical insulation of the high voltage electrical network associated with the electrical traction chain in an electrified vehicle. More particularly, the invention relates to a method for monitoring the electrical insulation of the high voltage electrical network in an electrified vehicle, in particular during the charging phases of the high voltage electrical energy store of the vehicle.
Dans un véhicule électrifié ayant un réseau électrique haute tension destiné à sa traction et à sa recharge, l’isolation électrique du réseau est surveillée en permanence, dans toutes les situations de vie du véhicule, à partir du moment où le stockeur d’énergie électrique haute tension est connecté au réseau et que celui-ci est sous tension. Typiquement, l’isolation électrique du réseau électrique haute tension est surveillée par un calculateur dit « BMS » ou « BMU », respectivement pour « Battery Management System » et « Battery Management Unit » en anglais, chargé de la gestion du stockeur d’énergie électrique haute tension. Lorsqu’un défaut d’isolation électrique est détecté par le calculateur BMS, celui-ci en informe un calculateur superviseur du véhicule. Le calculateur superviseur active alors une stratégie sécuritaire pour protéger les utilisateurs contre un risque d’électrocution, en commandant immédiatement une réduction de la fourniture de courant par le stockeur haute tension et une déconnexion de celui-ci par l’ouverture de contacteurs haute tension. L’ouverture des contacteurs haute tension entraîne une désactivation de la chaîne de traction électrique et une immobilisation du véhicule, en particulier si celui-ci est de type tout électrique. Une intervention du service de réparation après-vente est nécessaire pour remettre en service la chaîne de traction électrique du véhicule.In an electrified vehicle having a high-voltage electrical network intended for its traction and its recharging, the electrical insulation of the network is permanently monitored, in all the life situations of the vehicle, from the moment when the electrical energy storer high voltage is connected to the network and that the network is live. Typically, the electrical insulation of the high voltage electrical network is monitored by a computer called "BMS" or "BMU", respectively for "Battery Management System" and "Battery Management Unit" in English, responsible for managing the energy storage device. high voltage electricity. When an electrical insulation fault is detected by the BMS computer, the latter informs a supervising computer of the vehicle. The supervising computer then activates a security strategy to protect users against a risk of electrocution, by immediately ordering a reduction in the supply of current by the high-voltage storage device and a disconnection of it by opening high-voltage contactors. The opening of the high voltage contactors deactivates the electric powertrain and immobilizes the vehicle, in particular if it is an all-electric type. Intervention by the after-sales repair service is necessary to restore the vehicle's electric drive train to service.
Lors d’une recharge du véhicule électrifiée sur une borne de recharge électrique, par exemple, avec le véhicule raccordé à une borne de recharge rapide opérant en mode 4, la stratégie susmentionnée de l’état de la technique conduit à une désactivation de la chaîne de traction électrique lorsqu’un défaut d’isolation électrique est présent dans la borne de recharge. Il en résulte une situation non satisfaisante, générant un mécontentement chez l’utilisateur, dans laquelle la disponibilité du véhicule est affectée, avec une intervention nécessaire du service de réparation après-vente pour sa remise en service, alors que le défaut d’isolation électrique n’est pas localisé dans le véhicule mais dans la borne de recharge.When recharging the electrified vehicle on an electric charging station, for example, with the vehicle connected to a fast charging station operating in mode 4, the aforementioned strategy of the state of the art leads to a deactivation of the chain electric traction when an electrical insulation fault is present in the charging station. This results in an unsatisfactory situation, generating dissatisfaction on the part of the user, in which the availability of the vehicle is affected, with the necessary intervention of the after-sales repair service for its return to service, while the fault in the electrical insulation is not located in the vehicle but in the charging station.
Par le document CN112572219A, il est connu un procédé sécuritaire de gestion du processus de recharge électrique d’un véhicule, incluant une surveillance d’informations de recharge, de l’état de charge du pack batterie du véhicule, de la station de recharge et autres. Des alarmes sont prévues pour signaler des défauts comme un pistolet de recharge qui chauffe ou un défaut d’isolation électrique. Par ailleurs, le document CN111231708A divulgue une méthode d’analyse d’un défaut d’isolement électrique dans un pistolet de recharge.From the document CN112572219A, a secure method is known for managing the electrical charging process of a vehicle, including monitoring charging information, the state of charge of the battery pack of the vehicle, the charging station and others. Alarms are provided to report faults such as a charging gun that heats up or an electrical insulation fault. Furthermore, document CN111231708A discloses a method for analyzing an electrical insulation fault in a charging gun.
Il est souhaitable de fournir une solution ne présentant pas l’inconvénient susmentionné de la technique antérieure pour surveiller l’isolation électrique du réseau électrique haute tension dans un véhicule électrifié, en particulier lors des phases de recharge du stockeur d’énergie électrique haute tension du véhicule.It is desirable to provide a solution that does not have the aforementioned drawback of the prior art for monitoring the electrical insulation of the high voltage electrical network in an electrified vehicle, in particular during the recharging phases of the high voltage electrical energy storer of the vehicle.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé mis en œuvre dans un véhicule électrifié rechargeable du type ayant un réseau électrique haute tension dédié à une chaîne de traction électrique du véhicule, le véhicule comprenant un stockeur d’énergie électrique haute tension et un dispositif de commutation électrique haute tension associé au stockeur d’énergie électrique haute tension, le procédé assurant une surveillance de l’isolation électrique du réseau électrique haute tension et une déconnexion du stockeur d’énergie électrique haute tension du réseau électrique haute tension au moyen du dispositif de commutation électrique haute tension lorsqu’un défaut d’isolation électrique est détecté dans le réseau électrique haute tension. Conformément à l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes, exécutées lorsqu’est détecté un défaut d’isolation électrique, de a) vérifier un raccordement électrique éventuel du véhicule électrifié rechargeable à une borne de recharge électrique de véhicule, et b) lorsqu’un raccordement électrique du véhicule électrifié rechargeable est détecté à l’étape a), exécuter une phase de confirmation du défaut d’isolation électrique avec le véhicule électrifié rechargeable étant débranché de la borne de recharge électrique de véhicule et ne déconnecter le stockeur d’énergie électrique haute tension que si le défaut d’isolation électrique est confirmé.According to a first aspect, the invention relates to a method implemented in a rechargeable electrified vehicle of the type having a high voltage electrical network dedicated to an electric traction chain of the vehicle, the vehicle comprising a high voltage electrical energy storage device and a high voltage electrical switching device associated with the high voltage electrical energy storer, the method ensuring monitoring of the electrical insulation of the high voltage electrical network and disconnection of the high voltage electrical energy storer from the high voltage electrical network by means of the high voltage electrical switching device when an electrical insulation fault is detected in the high voltage electrical network. In accordance with the invention, the method comprises the following steps, carried out when an electrical insulation fault is detected, of a) checking a possible electrical connection of the rechargeable electrified vehicle to an electric vehicle charging station, and b) when 'an electrical connection of the rechargeable electrified vehicle is detected in step a), performing a confirmation phase of the electrical insulation fault with the rechargeable electrified vehicle being disconnected from the electric vehicle charging station and disconnecting the storage device from high voltage electrical energy only if the electrical insulation fault is confirmed.
Selon une caractéristique particulière, le procédé comprend une coupure d’un courant de recharge du stockeur d’énergie électrique haute tension provenant de la borne de recharge électrique de véhicule lorsqu’un raccordement électrique du véhicule électrifié rechargeable est détecté à l’étape a).According to a particular characteristic, the method comprises cutting off a recharging current of the high-voltage electrical energy store coming from the electric vehicle charging terminal when an electrical connection of the rechargeable electrified vehicle is detected in step a) .
Selon une autre caractéristique particulière du procédé, la coupure du courant de recharge intervient après une réduction progressive de celui-ci.According to another particular characteristic of the method, the cutting off of the recharging current occurs after a progressive reduction of the latter.
Selon une autre caractéristique particulière du procédé, dans ladite étape b), la phase de confirmation comprend une communication via des moyens d’interface homme-machine incitant un utilisateur du véhicule électrifié rechargeable à débrancher celui-ci de la borne de recharge électrique de véhicule.According to another particular characteristic of the method, in said step b), the confirmation phase comprises communication via man-machine interface means prompting a user of the rechargeable electrified vehicle to disconnect the latter from the electric vehicle charging station .
Selon encore une autre caractéristique particulière du procédé, dans ladite étape b), la phase de confirmation comprend une vérification de l’absence de raccordement électrique du véhicule électrifié rechargeable à la borne de recharge électrique de véhicule pendant une mesure d’isolation électrique, l’absence de raccordement électrique pendant la mesure d’isolation électrique étant requise pour une validation de ladite phase de confirmation.According to yet another particular characteristic of the method, in said step b), the confirmation phase comprises a verification of the absence of electrical connection of the rechargeable electrified vehicle to the electric vehicle charging station during an electrical insulation measurement, the the absence of an electrical connection during the electrical insulation measurement being required for validation of said confirmation phase.
L’invention concerne également un véhicule électrifié rechargeable comprenant un calculateur ayant une mémoire dans laquelle sont stockées des instructions de programme pour la mise en œuvre du procédé brièvement décrit ci-dessus.The invention also relates to a rechargeable electrified vehicle comprising a computer having a memory in which are stored program instructions for implementing the method briefly described above.
Selon une caractéristique particulière, le calculateur est un calculateur dit “BMS” chargé de la gestion du stockeur d’énergie électrique haute tension du véhicule.According to one particular characteristic, the computer is a so-called "BMS" computer responsible for managing the vehicle's high-voltage electrical energy store.
Selon une autre caractéristique particulière, le véhicule électrifié rechargeable comprend des moyens de recharge électrique agencés de façon à autoriser une recharge électrique en mode 4.According to another particular characteristic, the rechargeable electrified vehicle comprises electrical charging means arranged so as to allow electrical charging in mode 4.
L’invention concerne en particulier un véhicule électrifié rechargeable de type tout électrique ou de type hybride.The invention relates in particular to a rechargeable electrified vehicle of the all-electric type or of the hybrid type.
D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :Other advantages and characteristics of the present invention will appear more clearly on reading the detailed description below of several particular embodiments of the invention, with reference to the appended drawings, in which:
En référence aux Figs.1 à 2, il est maintenant décrit un mode de réalisation particulier du procédé selon l’invention. Dans cet exemple de réalisation, le procédé est mis en œuvre dans un véhicule électrifié sous la forme d’un véhicule tout électrique VE. L’architecture de la chaîne de traction du véhicule VE, ainsi que différents calculateurs intervenant dans les processus de commande, sont représentés schématiquement à la
Le véhicule VE comporte un réseau électrique haute tension dédié à la traction du véhicule. Un stockeur d’énergie électrique haute tension BAT_HV est relié, à travers un dispositif de commutation de sécurité CT, à une unité de commande de moteur dite « MCU », pour « Motor Control Unit » en anglais, et à un système de recharge électrique embarqué OBCDC.The vehicle VE comprises a high voltage electrical network dedicated to the traction of the vehicle. A high voltage electrical energy storer BAT_HV is connected, through a safety switching device CT, to a motor control unit called “MCU”, for “Motor Control Unit” in English, and to an electrical charging system Embedded OBDC.
Le stockeur d’énergie électrique haute tension BAT_HV est par exemple un pack batterie haute tension de type lithium-ion ayant une tension nominale de l’ordre de 400 Volts et est géré par un calculateur dit « BMS », pour Battery Management System » en anglais.The high voltage electrical energy storer BAT_HV is for example a high voltage battery pack of the lithium-ion type having a nominal voltage of the order of 400 Volts and is managed by a so-called "BMS" computer, for Battery Management System" in English.
Le stockeur d’énergie électrique haute tension BAT_HV comprend essentiellement une pluralité de modules élémentaires de puissance qui stockent l’énergie électrique, des bus conducteurs pour la connexion électrique des modules élémentaires de puissance, un système de refroidissement/chauffage des modules élémentaires de puissance, une armature d’assemblage mécanique des modules élémentaires de puissance, et des capotages garantissant l’isolation électrique du stockeur BAT_HV.The high voltage electrical energy storer BAT_HV essentially comprises a plurality of elementary power modules which store the electrical energy, conductive buses for the electrical connection of the elementary power modules, a cooling/heating system for the elementary power modules, a mechanical assembly frame for the elementary power modules, and covers guaranteeing the electrical insulation of the BAT_HV storer.
Le calculateur BMS est relié à un réseau de communication de données eCAN, typiquement de type « CAN », du véhicule et héberge des modules logiciels embarqués qui réalisent différentes fonctions de gestion et de mesure. Ainsi, typiquement, le calculateur BMS estime l’état de charge « SOC » (pour « State Of Charge » en anglais) du stockeur, mesure la température de celui-ci et réalise d’autres tâches comme la mesure de l’isolation électrique du réseau électrique haute tension du véhicule.The BMS computer is connected to an eCAN data communication network, typically of the “CAN” type, of the vehicle and hosts on-board software modules which perform various management and measurement functions. Thus, typically, the BMS computer estimates the state of charge "SOC" (for "State Of Charge" in English) of the storer, measures its temperature and performs other tasks such as measuring the electrical insulation. the vehicle's high-voltage electrical network.
La mise en œuvre du procédé selon l’invention fait appel à un module logiciel embarqué MOD_SW hébergé dans un calculateur du véhicule. Dans ce mode de réalisation particulier de l’invention, comme représenté à la
Le dispositif de commutation de sécurité CT est localisé de préférence au plus près du stockeur BAT_ HV et assure une connexion/déconnexion électrique de celui-ci par rapport aux autres composants du réseau électrique haute tension, notamment le câblage électrique, le système OBCDC et l’unité MCU. Typiquement, le dispositif de commutation de sécurité CT comporte des interrupteurs de puissance haute tension comme des contacteurs mécaniques ou des interrupteurs électroniques tels que des transistors de type « MOSFET » ou « IGBT ». Lorsque le dispositif de commutation de sécurité CT est dans un état « ouvert », le stockeur BAT_HV est isolé électriquement des autres composants du véhicule et les utilisateurs sont protégés contre un risque d’électrocution en cas de défaut d’isolation électrique dans le réseau électrique haute tension. Le fonctionnement du dispositif de commutation de sécurité CT est géré par un calculateur UCCTrelié au réseau de communication de données eCAN et qui communique en particulier avec le calculateur superviseur eVCU et le calculateur BMS. Par ailleurs, comme représenté schématiquement à la
L’unité MCU comprend notamment un convertisseur électrique de type « AC/DC » réversible (non représenté) qui est relié à un groupe motopropulseur électrique GMP du véhicule. Le groupe motopropulseur électrique GMP comprend une machine électrique tournante MEL et un réducteur mécanique de vitesse RED. La réversibilité de la machine électrique MEL et du convertisseur électrique de l’unité MCU autorise une récupération d’énergie (dite freinage récupératif) lors des phases de freinage du véhicule. L’unité MCU est gérée par un calculateur UCMCUrelié au réseau de communication de données eCAN et qui communique en particulier avec le calculateur superviseur eVCU.The MCU unit notably comprises a reversible “AC/DC” type electric converter (not shown) which is connected to an electric powertrain GMP of the vehicle. The GMP electric powertrain consists of an MEL rotating electric machine and a RED mechanical speed reducer. The reversibility of the electric machine MEL and of the electric converter of the MCU unit allows energy recovery (known as regenerative braking) during the braking phases of the vehicle. The MCU unit is managed by a computer UC MCU connected to the data communication network eCAN and which communicates in particular with the supervising computer eVCU.
Le système de recharge électrique embarqué OBCDC est apte à réaliser la recharge du stockeur BAT_HV selon des modes de recharge normalisés. Le système de recharge électrique embarqué OBCDC comprend essentiellement une prise de recharge PLUG, des moyens de conversion de tension AC/DC et une unité de commande UCOBC.The onboard electric recharging system OBCDC is capable of recharging the storer BAT_HV according to standardized recharging modes. The OBCDC on-board electrical charging system essentially comprises a PLUG charging socket, AC/DC voltage conversion means and a UC OBC control unit.
Les modes de recharge normalisés typiquement utilisés sont des modes 2 à 4, repérés M2 à M4 à la
Le mode 2 (M2) est un mode dit de recharge lente, avec un courant alternatif de 8 A ou 13 A en monophasé, à partir d’une prise électrique murale. Le mode 3 (M3) est un mode dit de recharge normale à accélérer, avec un courant alternatif de 1x16 A ou 1x32 A en monophasé ou de 3x16A en triphasé, à partir d’un boîtier mural, ou d’une borne de recharge, équipé d'un dispositif de contrôle intelligent. Dans ces modes 2 et 3 (M2 et M3), la tension de recharge fournie au système de recharge électrique embarqué OBCDC étant une tension alternative, celle-ci est convertie en une tension continue par un convertisseur AC/DC inclus dans le système de recharge électrique embarqué OBCDC.Mode 2 (M2) is a so-called slow charging mode, with an alternating current of 8 A or 13 A in single phase, from a wall socket. Mode 3 (M3) is a so-called normal charging mode to be accelerated, with an alternating current of 1x16 A or 1x32 A in single-phase or 3x16A in three-phase, from a wall box, or a charging station, equipped with intelligent control device. In these modes 2 and 3 (M2 and M3), the charging voltage supplied to the on-board electrical charging system OBCDC being an alternating voltage, it is converted into a direct voltage by an AC/DC converter included in the charging system OBCDC on-board electrics.
Le mode 4 (M4) est un mode dit de recharge rapide, avec une haute tension continue de 450 V et un courant continu de 125 A ou 250 A, à partir d’une borne de recharge spéciale intégrant un convertisseur AC/DC. Dans ce mode 4 (M4), la haute tension continue délivrée par la borne de recharge est directement envoyée au stockeur BAT_HV pour recharger celui-ci. Dans l’exemple illustratif de la
L’unité de commande UCOBCest un calculateur chargé plus particulièrement de la gestion du système de recharge électrique embarqué OBCDC et de la régulation du courant continu de recharge du stockeur BAT_HV. Ainsi, l’unité de commande UCOBCgère la prise de recharge PLUG et les différents modes de recharge, ainsi que des échanges d’information avec la borne BR pour une configuration adéquate de celle-ci et du système de recharge électrique embarqué OBCDC pour le mode de recharge adapté. Le calculateur UCOBCest relié au réseau de communication de données eCAN et communique en particulier avec le calculateur superviseur eVCU.The control unit UC OBC is a computer responsible more particularly for managing the on-board electric recharging system OBCDC and for regulating the direct current for recharging the storer BAT_HV. Thus, the control unit UC OBC manages the recharging socket PLUG and the various recharging modes, as well as exchanges of information with the terminal BR for an adequate configuration of the latter and of the on-board electric recharging system OBCDC for the appropriate charging mode. The UC OBC computer is linked to the eCAN data communication network and communicates in particular with the eVCU supervisor computer.
En référence également au logigramme de la
Comme visible à la
Le bloc fonctionnel BF1 est chargé de surveiller l’isolation électrique du réseau électrique haute tension du véhicule VE dans différentes situations de vie de celui-ci, notamment en roulage et pendant les recharges électriques. Le bloc fonctionnel BF1 comprend essentiellement trois étapes de traitement S1 à S3.The BF1 functional block is responsible for monitoring the electrical insulation of the high-voltage electrical network of the EV vehicle in different life situations, in particular when driving and during electrical charging. Function block BF1 essentially comprises three processing steps S1 to S3.
L’étape S1 est la mesure d’une résistance d’isolation électrique R du réseau électrique haute tension. La résistance d’isolation électrique R est mesurée périodiquement par le calculateur BMS, par application de la loi d’Ohm U=RxI, U et I étant respectivement la tension aux bornes du stockeur BAT_HV et le courant sortant de celui-ci.Step S1 is the measurement of an electrical insulation resistance R of the high voltage electrical network. The electrical insulation resistance R is measured periodically by the BMS computer, by application of Ohm's law U=RxI, U and I being respectively the voltage at the terminals of the store BAT_HV and the current leaving it.
L’étape S2 a pour fonction de détecter un défaut d’isolation électrique dans le réseau électrique haute tension en comparant la résistance d’isolation électrique R, mesurée à l’étape S1, à un seuil de résistance d’isolation électrique RL préalablement calibré. Lorsque la résistance d’isolation électrique R est inférieure au seuil de résistance d’isolation électrique RL (sortie « OK » à l’étape S2), le processus de traitement détecte un défaut d’isolation électrique dans le réseau électrique haute tension et passe à l’étape S3. Dans le cas contraire (sortie « NOK » à l’étape S2), le processus de traitement ne détecte aucun défaut d’isolation électrique et boucle sur l’étape S2 en attente d’une détection de défaut.Step S2 has the function of detecting an electrical insulation fault in the high-voltage electrical network by comparing the electrical insulation resistance R, measured in step S1, with a previously calibrated electrical insulation resistance threshold RL . When the electrical insulation resistance R is lower than the electrical insulation resistance threshold RL (output "OK" at step S2), the processing process detects an electrical insulation fault in the high-voltage electrical network and passes at step S3. Otherwise (“NOK” output at step S2), the processing process does not detect any electrical insulation fault and loops to step S2 awaiting fault detection.
L’étape S3 fait suite à une détection positive à l’étape S2 d’un défaut d’isolation électrique et a pour fonction de déterminer si cette détection intervient pendant une recharge électrique du véhicule VE ou dans une autre situation de vie de celui-ci, comme une phase de roulage. A l’étape S3, le processus de traitement détecte une recharge électrique en cours grâce à une information IPT indiquant la présence ou pas d’un pistolet de recharge électrique PT de la borne BR dans la prise de recharge électrique PLUG du véhicule. L’information IPT est acquise typiquement par le calculateur UCOBCet est rendue disponible au calculateur BMS via le réseau eCAN.Step S3 follows a positive detection in step S2 of an electrical insulation fault and has the function of determining whether this detection occurs during electrical charging of the vehicle VE or in another life situation thereof. here, like a rolling phase. At step S3, the processing process detects an electric recharge in progress thanks to information IPT indicating the presence or not of an electric recharge gun PT of the terminal BR in the electric recharge socket PLUG of the vehicle. The IPT information is typically acquired by the computer UC OBC and is made available to the computer BMS via the eCAN network.
L’information IPT dans un état inactif, IPT= « 0 » (sortie « NOK » à l’étape S3), indique au processus de traitement qu’aucun pistolet PT n’est inséré dans la prise PLUG et, corrélativement, que le véhicule n’est pas dans une situation de recharge électrique. L’information IPT dans un état actif, IPT= « 1 » (sortie « OK » à l’étape S3), indique au processus de traitement qu’un pistolet PT est inséré dans la prise PLUG et, corrélativement, que le véhicule est dans une situation de recharge électrique. Les états IPT= « 0 » et IPT= « 1 » de l’information IPT détectés à l’étape S3 enclenchent respectivement l’exécution des blocs de traitement BF2 et BF3.The IPT information in an inactive state, IPT= "0" (output "NOK" at step S3), indicates to the processing process that no PT gun is inserted in the PLUG socket and, correlatively, that the vehicle is not in an electric charging situation. The IPT information in an active state, IPT=“1” (output “OK” at step S3), indicates to the processing process that a PT gun is inserted into the PLUG socket and, correlatively, that the vehicle is in an electrical charging situation. The states IPT= “0” and IPT= “1” of the information IPT detected in step S3 respectively trigger the execution of the processing blocks BF2 and BF3.
Conformément à l’invention, le lancement de l’exécution du bloc de traitement BF2, ici après l’étape S3 du bloc de traitement BF1, est supervisé par le module logiciel MOD_SW et intervient dans une situation où le défaut d’isolation électrique est localisé de manière certaine dans le véhicule VE. Comme visible à la
A l’étape S4, le calculateur BMS commande une réduction, par exemple linéaire, du courant sortant fourni par le stockeur BAT_HV au véhicule VE ou du courant entrant dans le stockeur BAT_HV et provenant typiquement du freinage récupératif. Cette réduction jusqu’à sensiblement un courant nul, 0 A, est gérée par le calculateur BMS pendant une durée calibrable D, par exemple D=90 s. Le processus de traitement passe ensuite à l’étape S5.At step S4, the computer BMS commands a reduction, for example linear, of the outgoing current supplied by the storer BAT_HV to the vehicle VE or of the current entering the storer BAT_HV and typically originating from regenerative braking. This reduction down to substantially zero current, 0 A, is managed by the BMS computer for a calibratable duration D, for example D=90 s. The processing process then proceeds to step S5.
A l’étape S5, le calculateur BMS remonte une alerte de détection de défaut d’isolation électrique au calculateur superviseur eVCU qui enclenche consécutivement une stratégie sécuritaire pour protéger contre un risque d’électrocution les utilisateurs du véhicule et toutes autres personnes susceptibles de venir en contact avec celui-ci, telles que des piétons ou des opérateurs de service de réparation après-vente. La stratégie sécuritaire mise en œuvre par le calculateur superviseur eVCU comporte l’exécution successive des étapes suivantes S6 à S10.At step S5, the BMS computer sends an electrical insulation fault detection alert to the supervisor computer eVCU which subsequently triggers a security strategy to protect the users of the vehicle and all other persons likely to come into contact against a risk of electrocution. contact with it, such as pedestrians or after-sales repair service operators. The security strategy implemented by the supervisor computer eVCU includes the successive execution of the following steps S6 to S10.
A l’étape S6, le calculateur superviseur eVCU commande l’activation du voyant lumineux dit « STOP », STOP= « 1 », du véhicule VE, pour prévenir l’utilisateur de l’arrêt de la traction électrique.In step S6, the supervising computer eVCU commands the activation of the so-called “STOP” indicator light, STOP= “1”, of the vehicle VE, to warn the user of the stopping of the electric traction.
A l’étape S7, le calculateur superviseur eVCU commande l’ouverture du dispositif de commutation de sécurité CT, CT= « 0 », via une instruction transmise à l’unité UCCT, ou au calculateur BMS dans un autre mode de réalisation, et isole ainsi électriquement le réseau électrique de la haute tension présente aux bornes du stockeur BAT_HV.In step S7, the supervisor computer eVCU commands the opening of the safety switching device CT, CT=“0”, via an instruction transmitted to the unit UC CT , or to the computer BMS in another embodiment, and thus electrically isolates the electrical network from the high voltage present at the terminals of the storer BAT_HV.
A l’étape S8, le calculateur superviseur eVCU bloque l’activation du mode dit « READY », READY= « 0 », du véhicule VE.At step S8, the supervisor computer eVCU blocks the activation of the so-called “READY” mode, READY=“0”, of the vehicle VE.
A l’étape S9, le calculateur superviseur eVCU désactive le freinage récupératif pour éviter tout risque de présence d’une haute tension dans le réseau électrique provenant de l’unité MCU.At step S9, the supervisor computer eVCU deactivates the regenerative braking to avoid any risk of the presence of a high voltage in the electrical network coming from the MCU unit.
A l’étape S10, le calculateur superviseur eVCU commande une connexion au réseau électrique haute tension du circuit résistif de décharge RD, représentée par RD= « 1 », via le dispositif de commutation de sécurité CT. Le circuit RD assure ainsi une décharge active des charges électriques résiduelles stockées dans des condensateurs dans le réseau électrique haute tension.In step S10, the supervising computer eVCU commands a connection to the high voltage electrical network of the resistive discharge circuit RD, represented by RD=“1”, via the safety switching device CT. The circuit RD thus ensures an active discharge of the residual electrical charges stored in capacitors in the high-voltage electrical network.
L’étape S10 termine l’exécution du bloc de traitement BF3. Le véhicule VE est alors dans un état sans risque d’électrocution pour les personnes, avec sa chaîne de traction électrique désactivée. Le véhicule ne pourra être remis dans un état fonctionnel que par un opérateur du service de réparation après-vente, une fois corrigé l’origine du défaut d’isolation électrique.Step S10 ends the execution of processing block BF3. The VE vehicle is then in a state without risk of electrocution for people, with its electric traction chain deactivated. The vehicle can only be restored to working order by an after-sales repair service operator, once the origin of the electrical insulation fault has been corrected.
Conformément à l’invention, le lancement de l’exécution du bloc de traitement BF3, après l’étape S3 du bloc de traitement BF1, est supervisé par le module logiciel MOD_SW et intervient dans une situation où le défaut d’isolation électrique n’est pas localisé de manière certaine, car le véhicule VE est connecté à une borne de recharge BR. Comme visible à la
A l’étape S11, le calculateur BMS commande une réduction, par exemple linéaire, du courant de recharge fourni au stockeur BAT_HV, jusqu’à sensiblement un courant nul, 0 A, et coupe la charge.At step S11, the computer BMS commands a reduction, for example linear, of the recharging current supplied to the storer BAT_HV, down to substantially zero current, 0 A, and cuts off the load.
A l’étape S12, le calculateur BMS stocke localement dans sa mémoire MEM une information de détection de défaut d’isolation électrique D_IS, qui indique, par son état actif D_IS= « 1 », le défaut d’isolation électrique détecté à l’étape S2 du bloc de traitement BF1. A ce stade du processus de traitement, l’information de détection de défaut d’isolation électrique D_IS n’est pas remontée au calculateur superviseur eVCU.At step S12, the computer BMS locally stores in its memory MEM electrical insulation fault detection information D_IS, which indicates, by its active state D_IS=“1”, the electrical insulation fault detected at the step S2 of processing block BF1. At this stage of the processing process, the electrical insulation fault detection information D_IS is not sent back to the eVCU supervising computer.
A l’étape S13, la charge ayant été coupée à l’étape S11, l’utilisateur est incité, à travers des moyens d’interface homme-machine IHM de la borne de recharge BR, et/ou du véhicule VE, à retirer le pistolet de recharge électrique PT de la prise PLUG du véhicule, cette action étant représentée IHM(PT) à la
A l’étape S14, le calculateur BMS surveille l’état de l’information IPT de façon à détecter le retrait du pistolet de recharge électrique PT de la prise PLUG. Lorsque l’information IPT= « 0 » (sortie « OK » à l’étape S14) indique que le pistolet de recharge électrique PT a été retiré, le calculateur BMS lance immédiatement à l’étape suivante S15 une mesure de la résistance d’isolation électrique R du réseau électrique haute tension. A l’étape S14, dans le cas contraire où IPT= « 1 » (sortie « NOK » à l’étape S14), le processus de traitement boucle sur cette étape en attente d’un retrait du pistolet de recharge électrique PT.At step S14, the computer BMS monitors the state of the information IPT so as to detect the removal of the electric recharging gun PT from the PLUG socket. When the information IPT = "0" (output "OK" in step S14) indicates that the electric recharging gun PT has been removed, the computer BMS immediately launches in the next step S15 a measurement of the resistance of electrical insulation R of the high voltage electrical network. At step S14, in the opposite case where IPT = "1" (output "NOK" at step S14), the processing process loops to this step awaiting removal of the electric charging gun PT.
A l’étape S15, la mesure de la résistance d’isolation électrique R du réseau électrique haute tension est effectuée comme décrit plus haut à l’étape S1. Pendant cette mesure, le calculateur BMS continue à surveiller l’état de l’information IPT et ne valide la mesure que si le pistolet de recharge électrique PT est resté retiré, IPT= « 0 », pendant toute la durée de la mesure. Dans le cas contraire où le pistolet PT a été réinséré dans la prise PLUG pendant la mesure, celle-ci est invalidée (sortie « INV » à l’étape S15) et le processus de traitement retourne à l’étape S14. La réinsertion du pistolet PT dans la prise PLUG pendant ces étapes reste sans effet sur la procédure de recharge qui reste interdite par le calculateur BMS (cf. étape S11). Les étapes S14 et S15 sont exécutées jusqu’à l’obtention d’une mesure valide de la résistance d’isolation électrique R.At step S15, the measurement of the electrical insulation resistance R of the high-voltage electrical network is carried out as described above at step S1. During this measurement, the BMS computer continues to monitor the status of the IPT information and only validates the measurement if the PT electric recharging gun has remained withdrawn, IPT= "0", throughout the duration of the measurement. In the contrary case where the PT gun has been reinserted into the PLUG socket during the measurement, the latter is invalidated (“INV” output at step S15) and the processing process returns to step S14. The reinsertion of the pistol PT into the PLUG socket during these steps has no effect on the recharging procedure which remains prohibited by the computer BMS (cf. step S11). Steps S14 and S15 are executed until a valid measurement of electrical insulation resistance R is obtained.
L’étape S16, qui fait suite à l’obtention d’une mesure valide de la résistance d’isolation électrique R à l’étape S15, a pour fonction de détecter un défaut d’isolation électrique dans le réseau électrique haute tension en comparant la résistance d’isolation électrique R, mesurée à l’étape S15, au seuil de résistance d’isolation électrique RL, de manière similaire à l’étape S2.Step S16, which follows obtaining a valid measurement of the electrical insulation resistance R in step S15, has the function of detecting an electrical insulation fault in the high-voltage electrical network by comparing the electrical insulation resistance R, measured in step S15, to the electrical insulation resistance threshold RL, similarly in step S2.
A l’étape S16, lorsque la résistance d’isolation électrique R mesurée est inférieure au seuil de résistance d’isolation électrique RL (sortie « NOK » à l’étape S16), le défaut d’isolation électrique détecté à l’étape S2 avec le pistolet PT inséré dans la prise PLUG, IPT= « 1 », est localisé de manière certaine dans le véhicule VE et le calculateur BMS lance alors l’exécution du bloc traitement BF2 décrit plus haut qui met le véhicule VE dans un état sans risque d’électrocution pour les personnes, avec sa chaîne de traction électrique désactivée.At step S16, when the electrical insulation resistance R measured is lower than the electrical insulation resistance threshold RL (“NOK” output at step S16), the electrical insulation fault detected at step S2 with the gun PT inserted into the PLUG socket, IPT= "1", is located with certainty in the vehicle VE and the computer BMS then launches the execution of the processing block BF2 described above which puts the vehicle VE in a state without risk of electrocution for people, with its electric traction chain deactivated.
A l’étape S16, lorsque la résistance d’isolation électrique R mesurée est supérieure au seuil de résistance d’isolation électrique RL (sortie « OK » à l’étape S16), le défaut d’isolation électrique détecté à l’étape S2 avec le pistolet PT inséré dans la prise PLUG, IPT= « 1 », n’est pas localisé dans le véhicule VE, mais est localisé de manière certaine dans la borne de recharge électrique BR. Le calculateur BMS exécute alors l’étape S17.At step S16, when the electrical insulation resistance R measured is greater than the electrical insulation resistance threshold RL (“OK” output at step S16), the electrical insulation fault detected at step S2 with the pistol PT inserted into the socket PLUG, IPT=“1”, is not located in the vehicle VE, but is located with certainty in the electric charging station BR. The BMS computer then executes step S17.
A l’étape S17, le calculateur BMS efface l’information de détection de défaut d’isolation électrique D_IS stockée dans sa mémoire MEM, en la plaçant dans son état inactif D_IS= « 0 », et annule l’interdiction de la recharge électrique activée à l’étape S11 pour la borne défectueuse BR. Aucune détection de défaut d’isolation électrique n’est remontée au calculateur superviseur eVCU, évitant ainsi l’exécution du bloc de traitement BF3. Le véhicule VE reste totalement fonctionnel, VE= « OK », et l’utilisateur peut rouler avec celui-ci jusqu’à une autre borne de recharge électrique. Bien entendu, si l’utilisateur tente à nouveau une recharge avec la même borne de recharge défectueuse, ou une autre borne de recharge défectueuse, le processus décrit ci-dessus s’exécutera à nouveau à partir du bloc de traitement BF1.At step S17, the computer BMS erases the electrical insulation fault detection information D_IS stored in its memory MEM, by placing it in its inactive state D_IS=“0”, and cancels the prohibition of electrical charging activated in step S11 for the faulty terminal BR. No electrical insulation fault detection is reported to the eVCU supervising computer, thus avoiding the execution of processing block BF3. The EV vehicle remains fully functional, VE= "OK", and the user can drive with it to another electric charging station. Of course, if the user tries to recharge again with the same defective charging station, or another defective charging station, the process described above will be executed again from the processing block BF1.
Ainsi, le procédé selon l’invention autorise une discrimination les défauts d’isolation électrique du réseau électrique haute tension détectés dans un véhicule électrifié, entre ceux réellement localisés dans le véhicule et ceux localisés dans la borne de recharge électrique. Les défauts d’isolation électrique détectés peuvent ainsi être traités de manière différenciée, en évitant une désactivation de la chaîne de traction électrique du véhicule lorsque celle-ci n’est pas justifiée.Thus, the method according to the invention allows discrimination of the electrical insulation faults of the high voltage electrical network detected in an electrified vehicle, between those actually located in the vehicle and those located in the electric charging station. Detected electrical insulation faults can thus be treated in a differentiated manner, avoiding deactivation of the vehicle's electric powertrain when this is not justified.
L’invention autorise à moindre coût une amélioration de la disponibilité des véhicules électrifiés. En effet, l’invention est mise en œuvre par du logiciel et ne demande l’ajout d’aucun moyen matériel supplémentaire dans le véhicule. Par ailleurs, on notera que l’invention autorise également une réduction des coûts d’intervention après-vente.The invention allows an improvement in the availability of electrified vehicles at a lower cost. Indeed, the invention is implemented by software and does not require the addition of any additional material means in the vehicle. Furthermore, it should be noted that the invention also allows a reduction in after-sales intervention costs.
Par ailleurs, la solution proposée est adaptée pour répondre aux besoins et contraintes d’architecture de différents types de véhicules électrifiés rechargeables, notamment les véhicules automobiles de type tout électrique et de type hybride rechargeable. On notera cependant que l’application de l’invention ne se limite pas aux véhicules automobiles et concerne de manière plus générale les véhicules terrestres (véhicules utilitaires, camping-cars, minibus, cars, camions, motocyclettes, engins de voirie, engins de chantier, engins agricoles, engins de loisir tels que motoneige et kart, et engins à chenille, par exemple), ainsi que les bateaux et les aéronefs, non exclusivement.In addition, the proposed solution is adapted to meet the needs and architectural constraints of different types of rechargeable electrified vehicles, in particular motor vehicles of the all-electric type and of the rechargeable hybrid type. It will be noted, however, that the application of the invention is not limited to motor vehicles and relates more generally to land vehicles (commercial vehicles, camper vans, minibuses, coaches, trucks, motorcycles, road construction machinery, construction machinery , agricultural machinery, recreational machinery such as snowmobiles and karts, and tracked machinery, for example), as well as boats and aircraft, but not exclusively.
L’invention ne se limite donc pas aux modes de réalisation particuliers qui ont été décrits ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l’invention.The invention is therefore not limited to the particular embodiments which have been described here by way of example. A person skilled in the art, depending on the applications of the invention, may make various modifications and variants falling within the scope of protection of the invention.
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