FR3126665A1 - Surveillance des tensions dans un véhicule à batterie à recharge en mode 2 ou 3 - Google Patents

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Abstract

Un procédé surveille des tensions dans un véhicule comprenant un réseau de bord alimenté par un convertisseur couplé à une batterie rechargeable selon un mode 2 ou 3. Ce procédé comprend une étape (10-40) dans laquelle on compare à un seuil choisi une tension surveillée mesurée entre une première borne du convertisseur et une seconde borne du convertisseur ou une borne de la batterie, et, lorsque la tension surveillée est supérieure au seuil pendant une durée choisie, soit on impose une nouvelle consigne de courant, inférieure à la consigne de courant précédente, afin que la source d’alimentation fournisse un nouveau courant de recharge inférieur au courant de recharge précédent, soit on réduit la puissance électrique fournie par le convertisseur au réseau de bord ou la consigne de puissance électrique maximale acceptable par la batterie, selon que le véhicule est dans une phase de recharge ou de roulage. Fig. 3

Description

SURVEILLANCE DES TENSIONS DANS UN VÉHICULE À BATTERIE À RECHARGE EN MODE 2 OU 3
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les véhicules comprenant une batterie rechargeable selon le mode 2 ou 3, et plus précisément la surveillance au sein de tels véhicules des tensions pendant les phases de recharge en mode 2 ou 3 et les phases de roulage.
Etat de la technique
Certains véhicules, éventuellement de type automobile, comprennent une batterie dite « principale » (ou de traction) chargée d’alimenter en courant électrique un réseau de bord via un convertisseur et une machine motrice électrique de leur groupe motopropulseur (ou GMP).
Dans ce qui suit et ce qui précède, on entend par « réseau de bord » un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) consommant de l’énergie électrique et étant « non prioritaire(s) » ou « sécuritaire(s) » (et donc prioritaire(s)).
Certaines batteries principales peuvent être rechargées selon le mode 2 ou 3 une fois qu’une prise de recharge de leur véhicule a été connectée à une source d’alimentation en courant alternatif (ou AC (« Alternative Current »)).
Il est rappelé qu’une recharge en mode 2 se fait par couplage du connecteur de recharge du véhicule à une prise électrique murale classique, avec un courant généralement compris entre 8 A et 13 A, sous une tension alternative de 220 V AC. Il est également rappelé qu’une recharge en mode 3 se fait par couplage du connecteur de recharge du véhicule à un boîtier mural spécifique (ou « wallbox »), avec un courant généralement compris entre 16 A et 32 A, sous une tension alternative de 220 V AC, en monophasé ou triphasé.
Dans une recharge en mode 2 ou 3 c’est le convertisseur, qui est couplé temporairement à la source d’alimentation via le connecteur de recharge du véhicule, qui alimente la batterie principale (à recharger) en courant continu, après conversion AC/DC (par exemple de 220 V vers 450 V). Dans une phase de roulage du véhicule le convertisseur est chargé de convertir une partie du courant électrique stocké dans la batterie principale pour alimenter en courant électrique le réseau de bord du véhicule et/ou une batterie de servitude très basse tension équipant le véhicule, généralement de type 12 V à 48 V, pour la recharger.
Comme le sait l’homme de l’art, des surtensions peuvent survenir dans un véhicule non seulement lors d’une phase de recharge en mode 2 ou 3, mais aussi lors d’une phase de roulage. Elles peuvent avoir pour origine le convertisseur et/ou au moins un composant (ou équipement) électrique du véhicule, notamment lors d’un début ou d’une fin d’alimentation électrique. Par exemple, lors d’une phase de recharge en mode 2 ou 3 les condensateurs du convertisseur peuvent délivrer un courant continu plus ou moins stable qui peut provoquer des surtensions furtives, et certains composants (ou équipements) électriques du véhicule peuvent provoquer des surtensions au début ou à la fin de leur alimentation électrique. Egalement par exemple, lors d’une phase de roulage des surtensions peuvent provenir de composants électriques couplés au réseau de bord au début ou à la fin de leur alimentation électrique, ou de modules de puissance de l’ensemble constitué de la batterie principale et de son dispositif d’isolement (parfois appelé « pack batterie ») qui font parfois l’objet de serrages imparfaits provoquant des mauvais contacts du fait de la complexité de leur assemblage, ou encore des contacteurs (ou interrupteurs) du pack batterie lors de leur ouverture ou fermeture.
Ces surtensions sont de nature à réduire la durée de vie de certains composants (ou équipements) électriques, et en particulier des cellules électrochimiques de stockage d’énergie électrique de la batterie principale (par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd) et du convertisseur. De plus, ces surtensions peuvent provoquer, lorsque leur durée est relativement importante, des dégradations de ces composants (ou équipements) électriques qui peuvent être à l’origine d’un incendie dans le véhicule et/ou d’une électrocution de passager(s).
L’invention a donc notamment pour but d’éviter autant que possible la détérioration de certains composants (ou équipements) électriques (et en particulier des cellules électrochimiques de la batterie principale et du convertisseur), et donc la survenue d’incidents, pendant une phase de recharge en mode 2 ou 3 ou une phase de roulage.
Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un procédé de surveillance destiné à être mis en œuvre dans un véhicule comprenant un réseau de bord alimenté en énergie électrique par un convertisseur couplé à une batterie rechargeable selon un mode 2 ou 3 lorsqu’elle est couplée temporairement à une source d’alimentation délivrant un courant de recharge alternatif et défini par une consigne de courant.
Ce procédé de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle on compare à un seuil choisi au moins une tension surveillée mesurée entre une première borne du convertisseur et une seconde borne du convertisseur ou une borne de la batterie, et, lorsque la tension surveillée est supérieure au seuil pendant une durée choisie, soit on impose au moins une nouvelle consigne de courant, inférieure à une consigne de courant précédente, afin que la source d’alimentation fournisse au moins un nouveau courant de recharge inférieur à un courant de recharge précédent, soit on réduit une puissance électrique fournie par le convertisseur au réseau de bord ou une consigne de puissance électrique maximale acceptable par la batterie, selon que le véhicule est dans une phase de recharge ou dans une phase de roulage.
En réduisant, voire annulant, le courant de recharge ou bien la puissance électrique fournie par le convertisseur au réseau de bord ou la consigne de puissance électrique maximale acceptable par la batterie en présence d’une surtension durable, on peut au minimum réduire cette surtension, et possiblement la supprimer, ce qui permet de limiter (voire éviter) la détérioration de certains composants (ou équipements) électriques du véhicule et donc de diminuer (voire rendre quasi nulle) la probabilité de survenue d’un incident, pendant et après une phase de recharge en mode 2 ou 3 ou pendant une phase de roulage.
Le procédé de surveillance selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- dans son étape on peut comparer au seuil choisi au moins des première et deuxième tensions surveillées mesurées respectivement entre les première et seconde bornes du convertisseur et entre la première borne du convertisseur et une borne de la batterie, et, lorsque l’une au moins des première et deuxième tensions surveillées est supérieure au seuil pendant une durée choisie associée, soit on impose au moins une nouvelle consigne de courant, inférieure à la consigne de courant précédente, afin que la source d’alimentation fournisse au moins un nouveau courant de recharge inférieur au courant de recharge précédent, soit on réduit la puissance électrique fournie par le convertisseur au réseau de bord ou la consigne de puissance électrique maximale acceptable par la batterie, selon que le véhicule est dans une phase de recharge ou dans une phase de roulage ;
- dans son étape soit on peut imposer, dans un premier intervalle de temps, des nouvelles consignes de courant successives, de plus en plus petites, jusqu’à une consigne de courant nulle, afin que la source d’alimentation fournisse successivement des nouveaux courants de recharge décroissant progressivement depuis un courant de recharge initial jusqu’à un courant de recharge nul, soit on peut réduire dans un deuxième intervalle de temps jusqu’à une valeur nulle la puissance électrique fournie par le convertisseur au réseau de bord ou dans un troisième intervalle de temps jusqu’à une valeur nulle la consigne de puissance électrique maximale acceptable par la batterie, selon que le véhicule est dans une phase de recharge ou dans une phase de roulage ;
- en présence de la dernière option, dans son étape chacun des premier, deuxième et troisième intervalles de temps peut être compris entre 1 ms et 10 ms ;
- dans son étape la durée choisie peut être comprise entre 30 ms et 80 ms ;
- dans son étape on peut isoler électriquement la batterie du convertisseur et des équipements électriques ;
- dans son étape on peut enregistrer dans au moins une mémoire du véhicule au moins un code défaut représentatif d’un problème de surtension détecté pendant une phase de recharge ou une phase de roulage.
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 des tensions dans un véhicule comprenant un réseau de bord alimenté en énergie électrique par un convertisseur couplé à une batterie rechargeable selon un mode 2 ou 3 lorsqu’elle est couplée temporairement à une source d’alimentation délivrant un courant de recharge alternatif et défini par une consigne de courant.
L’invention propose également un dispositif de surveillance destiné à équiper un véhicule comprenant un réseau de bord alimenté en énergie électrique par un convertisseur couplé à une batterie rechargeable selon un mode 2 ou 3 lorsqu’elle est couplée temporairement à une source d’alimentation délivrant un courant de recharge alternatif et défini par une consigne de courant.
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 à comparer à un seuil choisi au moins une tension surveillée mesurée entre une première borne du convertisseur et une seconde borne du convertisseur ou une borne de la batterie, et, lorsque la tension surveillée est supérieure au seuil pendant une durée choisie, soit à imposer au moins une nouvelle consigne de courant, inférieure à une consigne de courant précédente, afin que la source d’alimentation fournisse au moins un nouveau courant de recharge inférieur à un courant de recharge précédent, soit à déclencher une réduction d’une puissance électrique fournie par le convertisseur au réseau de bord ou d’une consigne de puissance électrique maximale acceptable par la batterie, selon que le véhicule est dans une phase de recharge ou dans une phase de roulage.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un réseau de bord alimenté en énergie électrique par un convertisseur couplé à une batterie rechargeable selon un mode 2 ou 3 lorsqu’elle est couplée temporairement à une source d’alimentation délivrant un courant de recharge alternatif et défini par une consigne de courant, et un dispositif de surveillance du type de celui présenté ci-avant.
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 :
illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un véhicule comprenant un GMP, à machine motrice électrique alimentée par une batterie principale rechargeable selon le mode 2 ou 3, via un convertisseur, et un dispositif de surveillance selon l’invention,
illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un boîtier de batterie, couplé à une batterie principale et comprenant un exemple de réalisation d’un calculateur de batterie comportant un dispositif de surveillance selon l’invention, et
illustre schématiquement un exemple d’algorithme mettant en œuvre un procédé de surveillance selon l’invention.

Claims (10)

  1. Procédé de surveillance pour un véhicule (V) comprenant un réseau de bord (RB) alimenté en énergie électrique par un convertisseur (CV) couplé à une batterie (BP) rechargeable selon un mode 2 ou 3 lorsqu’elle est couplée temporairement à une source d’alimentation (SA) délivrant un courant de recharge alternatif et défini par une consigne de courant, caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-40) dans laquelle on compare à un seuil choisi au moins une tension surveillée mesurée entre une première borne dudit convertisseur (CV) et une seconde borne dudit convertisseur (CV) ou une borne de ladite batterie (BP), et, lorsque ladite tension surveillée est supérieure audit seuil pendant une durée choisie, soit on impose au moins une nouvelle consigne de courant, inférieure à une consigne de courant précédente, afin que ladite source d’alimentation (SA) fournisse au moins un nouveau courant de recharge inférieur à un courant de recharge précédent, soit on réduit une puissance électrique fournie par ledit convertisseur (CV) audit réseau de bord (RB) ou une consigne de puissance électrique maximale acceptable par ladite batterie (BP), selon que ledit véhicule (V) est dans une phase de recharge ou dans une phase de roulage.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) on compare audit seuil choisi au moins des première et deuxième tensions surveillées mesurées respectivement entre lesdites première et seconde bornes du convertisseur (CV) et entre ladite première borne du convertisseur (CV) et une borne de ladite batterie (BP), et, lorsque l’une au moins desdites première et deuxième tensions surveillées est supérieure audit seuil pendant une durée choisie associée, soit on impose au moins une nouvelle consigne de courant, inférieure à ladite consigne de courant précédente, afin que ladite source d’alimentation (SA) fournisse au moins un nouveau courant de recharge inférieur audit courant de recharge précédent, soit on réduit ladite puissance électrique fournie par ledit convertisseur (CV) audit réseau de bord (RB) ou ladite consigne de puissance électrique maximale acceptable par ladite batterie (BP), selon que ledit véhicule (V) est dans une phase de recharge ou dans une phase de roulage.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) soit on impose, dans un premier intervalle de temps, des nouvelles consignes de courant successives, de plus en plus petites, jusqu’à une consigne de courant nulle, afin que la source d’alimentation (SA) fournisse successivement des nouveaux courants de recharge décroissant progressivement depuis un courant de recharge initial jusqu’à un courant de recharge nul, soit on réduit dans un deuxième intervalle de temps jusqu’à une valeur nulle ladite puissance électrique fournie par ledit convertisseur (CV) audit réseau de bord (RB) ou dans un troisième intervalle de temps jusqu’à une valeur nulle ladite consigne de puissance électrique maximale acceptable par ladite batterie (BP), selon que ledit véhicule (V) est dans une phase de recharge ou dans une phase de roulage.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) chacun desdits premier, deuxième et troisième intervalles de temps est compris entre 1 ms et 10 ms.
  5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) ladite durée choisie est comprise entre 30 ms et 80 ms.
  6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) on isole électriquement ladite batterie (BP) dudit convertisseur (CV) et desdits équipements électriques (MME).
  7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-40) on enregistre dans au moins une mémoire dudit véhicule (V) au moins un code défaut représentatif d’un problème de surtension détecté pendant une phase de recharge ou une phase de roulage.
  8. 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 l’une des revendications 1 à 7 pour surveiller des tensions dans un véhicule (V) comprenant un réseau de bord (RB) alimenté en énergie électrique par un convertisseur (CV) couplé à une batterie (BP) rechargeable selon un mode 2 ou 3 lorsqu’elle est couplée temporairement à une source d’alimentation (SA) délivrant un courant de recharge alternatif et défini par une consigne de courant.
  9. Dispositif de surveillance (DS) pour un véhicule (V) comprenant un réseau de bord (RB) alimenté en énergie électrique par un convertisseur (CV) couplé à une batterie (BP) rechargeable selon un mode 2 ou 3 lorsqu’elle est couplée temporairement à une source d’alimentation (SA) délivrant un courant de recharge alternatif et défini par une consigne de courant, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR1) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant à comparer à un seuil choisi au moins une tension surveillée mesurée entre une première borne dudit convertisseur (CV) et une seconde borne dudit convertisseur (CV) ou une borne de ladite batterie (BP), et, lorsque ladite tension surveillée est supérieure audit seuil pendant une durée choisie, soit à imposer au moins une nouvelle consigne de courant, inférieure à une consigne de courant précédente, afin que ladite source d’alimentation (SA) fournisse au moins un nouveau courant de recharge inférieur à un courant de recharge précédent, soit à déclencher une réduction d’une puissance électrique fournie par ledit convertisseur (CV) audit réseau de bord (RB) ou d’une consigne de puissance électrique maximale acceptable par ladite batterie (BP), selon que ledit véhicule (V) est dans une phase de recharge ou dans une phase de roulage.
  10. Véhicule (V) comprenant un réseau de bord (RB) alimenté en énergie électrique par un convertisseur (CV) couplé à une batterie (BP) rechargeable selon un mode 2 ou 3 lorsqu’elle est couplée temporairement à une source d’alimentation (SA) délivrant un courant de recharge alternatif et défini par une consigne de courant, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de surveillance (DS) selon la revendication 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20100078993A1 (en) * 2007-07-18 2010-04-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power supply device for vehicle
JP2010115035A (ja) * 2008-11-07 2010-05-20 Toyota Motor Corp 電池保護装置

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