FR3131638A1 - Surveillance d’une batterie principale d’un système pour la détection d’un dysfonctionnement - Google Patents
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Abstract
Un procédé surveille une batterie principale équipant un système, ayant une tension principale à ses bornes, dans laquelle circule un courant principal et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique ayant chacune une tension cellulaire à ses bornes. Ce procédé comprend une étape (10-60) dans laquelle on compare à un premier seuil choisi une variation temporelle du courant principal, et lorsque cette variation temporelle est inférieure à ce premier seuil on compare à un second seuil choisi une information représentative d’une différence entre la tension principale et la somme des N tensions cellulaires, et, lorsque cette information est supérieure au second seuil pendant une durée choisie, on effectue dans le système au moins une action car la batterie principale fait l’objet d’un dysfonctionnement. Figure 3
Description
L’invention concerne les systèmes comprenant une batterie cellulaire principale (ou de traction), et plus précisément la surveillance de telles batteries en vue de la détection d’un dysfonctionnement.
Certains systèmes, comme par exemple certains véhicules (éventuellement de type automobile), comprennent une batterie cellulaire dite « principale » (ou de traction) chargée d’alimenter en courant électrique un réseau de bord via un convertisseur et une machine électrique éventuellement motrice.
On entend ici par « batterie cellulaire » une batterie comprenant N cellules de stockage d’énergie électrique (avec N ≥ 2), éventuellement électrochimiques (comme par exemple des cellules de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd).
Par ailleurs, 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.
Comme le sait l’homme de l’art, la plupart des batteries cellulaires principales sont agencées sous la forme d’au moins deux modules habituellement montés en série et comportant chacun au moins une cellule (et généralement plusieurs montées en série). Ces modules étant interconnectés entre eux, il peut arriver qu’une interconnexion soit endommagée ou défaillante ou mal solidarisée (pas bien vissée ou soudée), et dans ce cas la tension principale aux bornes de la batterie cellulaire principale peut être sensiblement différente de la somme des N tensions cellulaires de ses N cellules (que l’on considère correctement interconnectées entre elles).
Il serait donc utile de surveiller cette différence entre la tension principale et la somme des N tensions cellulaires, afin de détecter le plus rapidement possible un éventuel dysfonctionnement au sein d’une batterie cellulaire principale, et ainsi éviter des dégradations internes pouvant être à l’origine d’un incendie dans le système ou d’une électrocution d’un usager de ce système. Cependant, la détection d’une différence anormale ne garantit pas de façon certaine que la batterie cellulaire principale fait l’objet d’un réel dysfonctionnement, et donc il peut arriver que des actions soient réalisées dans un système pour sécuriser ses usagers suite à la détection d’un dysfonctionnement alors même que ce dernier n’est pas réel.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un procédé de surveillance destiné à être mis en œuvre dans un système comprenant une batterie principale ayant une tension principale à ses bornes, dans laquelle circule un courant principal et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique ayant chacune une tension cellulaire à ses bornes, avec N ≥ 2.
Ce procédé de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle on compare à un premier seuil choisi une variation temporelle du courant principal, et lorsque cette variation temporelle (de courant principal) est inférieure au premier seuil on compare à un second seuil choisi une information représentative d’une différence entre la tension principale (aux bornes de la batterie principale) et une somme des N tensions cellulaires, et, lorsque cette information est supérieure au second seuil pendant une première durée choisie, on effectue dans le système au moins une action.
Grâce à l’analyse des variations temporelles (ou fluctuations dynamiques) du courant principal, on a la garantie que lorsque ces variations temporelles sont faibles elles ne vont pas engendrer des fluctuations dynamiques de l’information, et donc on ne risque plus de réaliser des actions dans le système pour sécuriser ses usagers alors même que le dysfonctionnement n’est pas réel. En d’autres termes chaque action est effectuée car la batterie principale fait l’objet d’un dysfonctionnement.
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 déterminer l’information en prenant la valeur absolue de la différence entre la tension principale (aux bornes de la batterie principale) et la somme des N tensions cellulaires ;
- dans son étape le premier seuil peut être compris entre 0,3 A/ms et 0,7 A/ms. Par exemple, le premier seuil peut être égal à 0,5 A/ms ;
- dans son étape chaque action peut être choisie dans un groupe comprenant une génération d’une alerte d’un usager du système d’un besoin de faire vérifier ce dernier, une réduction d’une puissance électrique fournie par la batterie principale à une machine électrique du système et/ou un convertisseur du système, une réduction d’une puissance électrique fournie à la batterie principale, une réduction pendant une phase de recharge de la batterie principale d’un courant de recharge fourni par une source d’alimentation externe, un isolement de la batterie principale de la machine électrique et/ou du convertisseur, et un enregistrement d’un code défaut représentatif d’un problème de dysfonctionnement de la batterie principale ;
- en présence de la dernière option, dans son étape la réduction de la puissance électrique, fournie par la batterie principale, peut être progressive jusqu’à une valeur nulle et peut se faire pendant une deuxième durée choisie ;
- également en présence de la dernière option, dans son étape la réduction de la puissance électrique fournie à la batterie principale peut être progressive jusqu’à une valeur nulle et peut se faire pendant une troisième durée choisie ;
- également en présence de la dernière option, dans son étape la réduction du courant de recharge fourni peut se faire pendant une quatrième durée choisie.
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 une batterie principale équipant un système et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N ≥ 2.
L’invention propose également un dispositif de surveillance destiné à équiper un système comprenant une batterie principale ayant une tension principale à ses bornes, dans laquelle circule un courant principal et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique ayant chacune une tension cellulaire à ses bornes, avec N ≥ 2.
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 premier seuil choisi une variation temporelle du courant principal, et, lorsque cette variation temporelle est inférieure à ce premier seuil, à comparer à un second seuil choisi une information représentative d’une différence entre la tension principale (aux bornes de la batterie principale) et une somme des N tensions cellulaires, et, lorsque cette information est supérieure à ce second seuil pendant une durée choisie, à déclencher la réalisation dans le système d’au moins une action.
L’invention propose également un système comprenant, d’une part, une batterie principale ayant une tension principale à ses bornes, dans laquelle circule un courant principal et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique ayant chacune une tension cellulaire à ses bornes, avec N ≥ 2, et, d’autre part, un dispositif de surveillance du type de celui présenté ci-avant.
Par exemple, ce système peut être un véhicule, éventuellement de type automobile.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de surveillance, et un dispositif de surveillance DS associé, destinés à permettre la surveillance d’une batterie cellulaire principale BP faisant partie d’un système S.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le système S est un véhicule de type automobile, comme par exemple une voiture (comme illustré sur la ). Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout type de système comprenant une batterie cellulaire principale (ou de traction). 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, les aéronefs, les installations (éventuellement industrielles) et les bâtiments électrifiés.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le système S (ici un véhicule) comprend un groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique (et donc dont la motricité est assurée exclusivement par au moins une machine motrice électrique MME). Mais le GMP pourrait être de type hybride (thermique et électrique).
On a schématiquement représenté sur la un système S (ici un véhicule) comprenant notamment une chaîne de transmission à GMP électrique, un réseau de bord RB, une batterie de servitude BS, une batterie cellulaire principale (ou de traction) BP associée à un calculateur de batterie CB, un convertisseur CV, et un dispositif de surveillance DS selon l’invention.
Le réseau de bord RB est un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) qui consomment de l’énergie électrique.
La batterie de servitude BS est chargée de fournir de l’énergie électrique au réseau de bord RB, en complément de celle fournie par le convertisseur CV alimenté par la batterie cellulaire principale BP, et parfois à la place de ce convertisseur CV. Par exemple, cette batterie de servitude BS peut être agencée sous la forme d’une batterie de type très basse tension (typiquement 12 V, 24 V ou 48 V). Elle est rechargeable au moins par le convertisseur de courant CV. On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie de servitude BS est de type Lithium-ion 12 V.
La chaîne de transmission a un GMP qui est, ici, purement électrique, et donc qui comprend, notamment, une machine motrice MME électrique, un arbre moteur AM, et un arbre de transmission AT. On entend ici par « machine motrice électrique » une machine électrique agencée de manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer le véhicule S.
Le fonctionnement du GMP est supervisé par un calculateur de supervision CS.
La machine motrice électrique MME (ici un moteur électrique) est couplée à la batterie cellulaire principale BP, afin d’être alimentée en énergie électrique, ainsi qu’éventuellement d’alimenter cette batterie cellulaire principale BP en énergie électrique pendant une phase de freinage récupératif. Elle est couplée à l’arbre moteur AM, pour lui fournir du couple par entraînement en rotation. Cet arbre moteur AM est ici couplé à un réducteur RD qui est aussi couplé à l’arbre de transmission AT, lui-même couplé à un premier train T1 (ici de roues), de préférence via un différentiel D1.
Ce premier train T1 est ici situé dans la partie avant PVV du véhicule S. Mais dans une variante ce premier train T1 pourrait être celui qui est ici référencé T2 et qui est situé dans la partie arrière PRV du véhicule S.
Le convertisseur CV est chargé (ici pendant les phases de roulage du véhicule S) de convertir une partie du courant électrique stocké dans la batterie cellulaire principale BP pour alimenter en courant électrique converti, d’une part, le réseau de bord RB, et, d’autre part, la batterie de servitude BS (lorsqu’il faut la recharger).
La batterie cellulaire principale BP comprend notamment deux bornes (positive et négative) placées respectivement à des potentiels U1 et U00 (voir ).
Dans l’exemple illustré non limitativement sur la la batterie cellulaire principale BP est adaptée non seulement aux recharges en mode 2 ou 3, mais aussi aux recharges en mode 4, sous le contrôle d’un calculateur CC associé au convertisseur CV.
Il est rappelé que dans une recharge en mode 2 ou 3, la batterie cellulaire principale BP est rechargeable en courant continu par le convertisseur CV, après une conversion AC/DC (par exemple de 220 V AC (courant alternatif) vers 450 V DC (courant continu)), lorsque ce convertisseur CV a été temporairement couplé à une source d’alimentation externe, ici via un câble de recharge préalablement connecté à un connecteur de recharge CN du véhicule S.
Il est également rappelé que dans une recharge en mode 4, la batterie cellulaire principale BP est rechargeable en courant continu élevé (typiquement entre 40 A et 250 A) qui est issu directement d’une source d’alimentation (en courant continu) externe, ici temporairement connectée via un câble de recharge au connecteur de recharge CN du véhicule S, sans conversion par le convertisseur CV.
La batterie cellulaire principale BP comprend N cellules de stockage d’énergie électrique faisant chacune l’objet d’une mesure de la tension cellulaire à ses bornes. Par exemple, ces N cellules peuvent être électrochimiques, et dans ce cas elles peuvent être de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd, par exemple. On notera que ces cellules sont regroupées au sein d’au moins deux modules montés en série via des interconnexions, chaque module comportant au moins une cellule (et possiblement plusieurs montées en série).
Egalement par exemple, la batterie cellulaire principale BP peut être de type basse tension (typiquement 450 V à titre illustratif). Mais elle pourrait être de type moyenne tension ou haute tension.
Par ailleurs, la batterie cellulaire principale BP est associée à un boîtier de batterie BB qui comprend, ici, au moins un dispositif d’isolement DI, des moyens de mesure de tension/courant (partiellement illustrés), et le calculateur de batterie CB (qui est alimenté en énergie électrique par la batterie de servitude BS).
Le dispositif d’isolement DI est agencé de manière à isoler la batterie cellulaire principale BP du convertisseur CV et/ou du connecteur de recharge CN et/ou de la machine motrice électrique MME, lorsque le calculateur de batterie CB le demande. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la , ce dispositif d’isolement DI peut comprendre des fusibles de protection F2 et F3 et des contacteurs (ou interrupteurs) Kj, par exemple à base de MOSFET(s), pouvant prendre chacun un état ouvert (ou non passant) et un état fermé (ou passant). Dans l’exemple illustré non limitativement sur la le dispositif d’isolement DI comprend cinq contacteurs (ou interrupteurs) K1 à K5 (j = 1 à 5).
Le premier contacteur (ou interrupteur) K1 est ici connecté à la borne positive (U1) de la batterie cellulaire principale BP et monté en série avec une résistance de précharge R qui est connectée plus ou moins directement aux bornes positives des convertisseur CV (U4) et machine motrice MME (U3). Ce premier contacteur (ou interrupteur) K1 est toujours placé dans son état ouvert pendant une phase de recharge.
Le deuxième contacteur (ou interrupteur) K2 est ici monté en parallèle du premier contacteur (ou interrupteur) K1 et de la résistance de précharge R (entre U1 et U3). Il assure le couplage/découplage de la batterie cellulaire principale BP (U1) aux/des convertisseur CV (U4) et machine motrice MME (U3).
Le troisième contacteur (ou interrupteur) K3 est ici connecté à la borne négative (U00) de la batterie cellulaire principale BP et à la borne négative (U01) de la machine motrice MME. Il assure le couplage/découplage de la batterie cellulaire principale BP (U00) à/de la machine motrice MME (U01).
Dans l’agencement illustré, les moyens de mesure de tension/courant déterminent notamment une tension U10 (différence entre les potentiels U1 et U00) qui est la tension aux bornes de la batterie cellulaire principale BP, et un courant principal I1 ou I2 circulant dans la batterie cellulaire principale BP. Le courant principal I1 est celui qui sort de la batterie cellulaire principale BP alors que le courant principal I2 est celui qui entre dans la batterie cellulaire principale BP.
Le calculateur de batterie CB centralise les mesures de tension et de courant et détermine des paramètres en cours de la batterie cellulaire principale BP en fonction de ces mesures, et notamment sa résistance interne, sa tension minimale, son état de charge (ou SOC (« State Of Charge »)) et son état de santé (ou SOH (« State Of Health »)). Par ailleurs, le calculateur de batterie CB échange des informations avec le calculateur de supervision CS du GMP et avec le calculateur CC associé au convertisseur CV (notamment pour les recharges en mode 4).
On notera, comme illustré non limitativement sur la , que le convertisseur CV peut faire partie d’un chargeur CH connecté électriquement au connecteur de recharge CN et comprenant le calculateur CC chargé au sein de son véhicule S de contrôler la recharge de la batterie cellulaire principale BP, quel qu’en soit le mode.
On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la le véhicule S comprend aussi un boîtier de distribution BD auquel sont couplés la batterie de servitude BS, le convertisseur CV et le réseau de bord RB. Ce boîtier de distribution BD est chargé de distribuer dans le réseau de bord RB l’énergie électrique produite par le convertisseur CV ou stockée dans la batterie de servitude BS, pour l’alimentation des organes (ou équipements) électriques couplés au réseau de bord RB (et notamment le calculateur de batterie CB), en fonction de demandes d’alimentation reçues (notamment du calculateur de supervision CS du GMP).
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé de surveillance destiné à permettre la surveillance de la batterie cellulaire principale BP du véhicule S.
Ce procédé (de surveillance) peut être mis en œuvre au moins partiellement par le dispositif de surveillance DS (illustré sur les figures 1 et 2) qui comprend à cet effet au moins un processeur PR1, par exemple de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)), et au moins une mémoire MD. Ce dispositif de surveillance DS peut donc être réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). A titre d’exemple, il peut s’agir d’un microcontrôleur.
La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR1 d’une partie au moins du procédé de surveillance. Le processeur PR1 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.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, le dispositif de surveillance DS fait partie du calculateur de batterie CB (et donc du boîtier de batterie BB). Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le dispositif de surveillance DS pourrait comprendre son propre calculateur dédié, lequel est alors couplé au calculateur de batterie CB.
Comme illustré non limitativement sur la , le procédé (de surveillance), selon l’invention, comprend une étape 10-60 qui est mise en œuvre dans le véhicule S dès que le calculateur de batterie CB est alimenté en énergie électrique par la batterie de servitude BS.
Cette étape 10-60 comprend une sous-étape 20 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) compare successivement (par exemple périodiquement) à un premier seuil choisi s1 une variation temporelle vtim+1du courant principal (par exemple I1) pendant la période.
On entend ici par « variation temporelle vtim+1» une valeur représentative de la différence entre deux valeurs successives I1m+1(obtenue à un instant tm+1) et I1m(obtenue à un instant tm). Par exemple, chaque variation temporelle vtimpeut être définie par la relation vtim= |(I1m+1- I1m)/(tm+1- tm)| et déterminée dans une sous-étape 10 de l’étape 10-60. On considère ici de préférence la valeur absolue car cela permet de tenir compte des variations positives comme des variations négatives.
A titre d’exemple illustratif, la période (tm+1- tm) entre deux mesures successives du courant principal I1 peut être égale à 100 ms.
Puis, dans une sous-étape 40 de l’étape 10-60, lorsque la variation temporelle vtim+1est inférieure au premier seuil s1 on (le dispositif de surveillance DS) compare à un second seuil s2 choisi une information idum+1qui est représentative de la différence entre la tension principale (aux bornes de la batterie cellulaire principale BP) U10m+1(obtenue à l’instant tm+1) et la somme des N tensions cellulaires sucm+1(obtenue à l’instant tm+1).
Par exemple, chaque information idum+1peut être déterminée dans une sous-étape 30 de l’étape 10-60. On notera que chaque tension principale U10m+1et/ou chaque somme des N tensions cellulaires sucm+1peut, par exemple, être déterminée dans chaque sous-étape 30 par le dispositif de surveillance DS ou par le calculateur de batterie CB (indépendamment du dispositif de surveillance DS). La somme des N tensions cellulaires sucm+1est déterminée à partir des mesures fournies par les N capteurs de tension associés aux N cellules.
Puis, dans une sous-étape 50 de l’étape 10-60, lorsque l’information idu est supérieure au second seuil s2 pendant une première durée d1 choisie, on effectue (le dispositif de surveillance DS déclenche la réalisation) dans le véhicule S au (d’au) moins une action (car on considère que la batterie cellulaire principale BP fait l’objet d’un dysfonctionnement).
On comprendra que pour savoir si l’information idu demeure supérieure au second seuil s2 pendant au moins la première durée d1 choisie, on retourne effectuer de façon itérative la sous-étape 10 à l’instant tm+2, et si la variation temporelle vtim+2est toujours inférieure au premier seuil s1 dans la sous-étape 20, on effectue de nouveau les sous-étapes 30 et 40 afin de déterminer si l’information idum+2est toujours supérieure au second seuil s2, et ainsi de suite jusqu’à l’écoulement de la première durée d1 choisie. La valeur maximale M de l’indice m (m = 1 à M) dépend de la première durée d1 choisie et de la valeur de la période (tm+1- tm).
On comprendra également que dans ce processus itératif dès qu’à un instant tm+1la variation temporelle vtim+1devient supérieure au premier seuil s1 ou l’information idum+1devient inférieure au second seuil s2 pendant l’écoulement de la première durée d1 choisie, le procédé prend fin. On recommence alors une toute première sous-étape 10 à un nouvel instant t1, et l’instant suivant t2servira à son tour éventuellement d’instant de démarrage d’une nouvelle première durée d1 choisie.
L’analyse itérative de chaque variation temporelle (ou fluctuation dynamique) vtim+1est ici indispensable car une instabilité (ou fluctuation dynamique) trop importante (supérieure au premier seuil s1) du courant principal I1 (ou I2) peut engendrer une fluctuation dynamique de l’information idu sans qu’il y ait nécessairement un dysfonctionnement de la batterie cellulaire principale BP. En revanche, lorsque les variations temporelles (ou fluctuations dynamiques) vtim+1successives du courant principal I1 (ou I2) sont faibles (inférieures au premier seuil s1) on a la garantie qu’elles ne vont pas engendrer une fluctuation dynamique de l’information idu, et par conséquent si l’information idu demeure supérieure au second seuil s2 pendant au moins la première durée d1 choisie on est certain que la batterie cellulaire principale BP fait l’objet d’un dysfonctionnement. En d’autres termes chaque action est effectuée car la batterie principale BP fait l’objet d’un dysfonctionnement. Ainsi, grâce à l’invention on ne risque plus de réaliser au moins une action dans le système S pour sécuriser ses usagers alors même que le dysfonctionnement n’est pas réel.
On notera également que dans la sous-étape 30 de l’étape 10-60 on (le dispositif de surveillance DS) peut déterminer l’information idum+1en prenant la valeur absolue de la différence entre la tension principale (aux bornes de la batterie principale) U10m+1et la somme des N tensions cellulaires sucm+1(soit idum+1= |U10m+1- sucm+1|). Cela permet de tenir compte des variations positives comme des variations négatives.
Par exemple, la première durée d1 choisie peut être comprise entre 1 s et 5 s. A titre d’exemple illustratif, la première durée d1 choisie peut être égale à 2 s. Mais d’autres premières durées d1 peuvent être utilisées.
Egalement par exemple, le premier seuil s1 peut être compris entre 0,3 A/ms et 0,7 A/ms. A titre d’exemple illustratif, le premier seuil s1 peut être égal à 0,5 A/ms.
Egalement par exemple, lorsque la tension nominale aux bornes de la batterie cellulaire principale BP est égale à 450 V, le second seuil s2 peut être compris entre 5 V et 15 V. A titre d’exemple illustratif, le second seuil s2 peut être égal à 10 V.
On notera également que dans la sous-étape 50 de l’étape 10-60 chaque action peut être choisie parmi :
- la génération d’une alerte d’un usager du système S d’un besoin de faire vérifier ce dernier (S), par exemple dans un service après-vente lorsqu’il s’agit notamment d’un véhicule,
- la réduction de la puissance électrique qui est fournie par la batterie cellulaire principale BP à la machine (ici motrice) électrique MME et/ou au convertisseur CV,
- la réduction de la puissance électrique qui est fournie à la batterie cellulaire principale BP, par exemple dans une phase de freinage récupératif lorsque le système S est un véhicule,
- la réduction pendant une phase de recharge de la batterie cellulaire principale BP du courant de recharge qui est fourni par une source d’alimentation externe (ici couplée au connecteur CN),
- l’isolement de la batterie cellulaire principale BP de la machine (ici motrice) électrique MME et/ou du convertisseur CV, et
- l’enregistrement d’un code défaut qui est représentatif d’un problème de dysfonctionnement de la batterie cellulaire principale BP.
Par exemple, l’alerte d’un usager du véhicule S peut se faire par un simple voyant allumé ou par un message de service (éventuellement dédié au problème de dysfonctionnement de la batterie cellulaire principale BP détecté) qui est affiché sur au moins un écran du véhicule S (par exemple du tableau de bord) ou sur l’écran d’un téléphone intelligent (ou « smartphone ») de l’usager, et/ou diffusé par au moins un haut-parleur du véhicule S ou de ce téléphone intelligent.
Egalement par exemple, la réduction de la puissance électrique fournie par la batterie cellulaire principale BP peut être progressive jusqu’à une valeur nulle et peut se faire pendant une deuxième durée d2 choisie.
Par exemple, la deuxième durée d2 choisie peut être comprise entre 10 ms et 500 ms. A titre d’exemple illustratif, la deuxième durée d2 choisie peut être égale à 100 ms. Mais d’autres deuxièmes durées d2 peuvent être utilisées.
Egalement par exemple, la réduction de la puissance électrique fournie à la batterie cellulaire principale BP peut être progressive jusqu’à une valeur nulle et peut se faire pendant une troisième durée d3 choisie. Cela permet d’éviter d’avoir à faire subir aux composants (ou équipements) électriques concernés des gradients de tension et gradients de courant trop forts qui pourraient les endommager.
Par exemple, la troisième durée d3 choisie peut être comprise entre 10 ms et 500 ms. A titre d’exemple illustratif, la troisième durée d3 choisie peut être égale à 100 ms. Mais d’autres troisièmes durées d3 peuvent être utilisées.
Egalement par exemple, la réduction du courant de recharge fourni lors d’une phase de recharge (soit au convertisseur CV en mode 2 ou 3, soit directement à la batterie cellulaire principale BP en mode 4) peut être progressive jusqu’à une valeur nulle et peut se faire pendant une quatrième durée d4 choisie. Cela permet d’éviter d’avoir à faire subir aux composants (ou équipements) électriques concernés des gradients de tension et gradients de courant trop forts qui pourraient les endommager.
On notera que la réduction du courant de recharge se fait par la fourniture de consignes de courant de recharge successives (au moins deux). C’est de préférence le calculateur de batterie CB qui se charge de transmettre chaque nouvelle consigne de courant de recharge.
Par exemple, la quatrième durée d4 choisie peut être comprise entre 10 ms et 500 ms. A titre d’exemple illustratif, la quatrième durée d4 choisie peut être égale à 100 ms. Mais d’autres quatrièmes durées d4 peuvent être utilisées.
Egalement par exemple, l’isolement de la batterie cellulaire principale BP de la machine (ici motrice) électrique MME et/ou du convertisseur CV se fait préférentiellement via le dispositif d’isolement DI. Pour ce faire on peut, par exemple placer (ici) les contacteurs (ou interrupteurs) K1, K2 et K3 dans leur état ouvert. Cette option peut éventuellement se dérouler en deux phases. Dans une première phase, le dispositif de surveillance DS peut déclencher la transmission au calculateur de supervision CS du GMP d’une demande d’autorisation d’ouverture des contacteurs (ou interrupteurs) K1, K2 et K3. Cette transmission est ici assurée par le calculateur de batterie CB. Puis, si au bout d’une cinquième durée d5 choisie le dispositif de surveillance DS n’a pas reçu de réponse à sa demande d’autorisation, il peut déclencher dans une seconde phase, de sa propre initiative, l’ouverture des contacteurs (ou interrupteurs) K2 et K3 pour isoler électriquement la batterie cellulaire principale BP de la machine motrice électrique MME, du convertisseur CV et du connecteur CN. On comprendra que dans une phase de recharge cela met fin à la recharge de la batterie cellulaire principale BP.
Par exemple, la cinquième durée d5 choisie peut être comprise entre 1 s et 5 s. A titre d’exemple illustratif, la cinquième durée d5 choisie peut être égale à 2 s. Mais d’autres cinquièmes durées d5 peuvent être utilisées.
Egalement par exemple, après chaque détection d’un dysfonctionnement on peut stocker un premier code défaut dans une mémoire (éventuellement morte) du calculateur de batterie CB, et le calculateur de supervision CS observant le stockage de ce premier code défaut peut éventuellement à son tour stocker un second code défaut dans une mémoire (éventuellement morte) qu’il comprend.
L’enregistrement de chaque code défaut permet dans un service après-vente de déterminer l’origine de chaque dysfonctionnement de la batterie cellulaire principale BP, et d’informer l’usager du véhicule S de l’origine déterminée de chaque dysfonctionnement de la batterie cellulaire principale BP.
On notera également que l’étape 10-60 peut comporter une sous-étape 60 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) peut mettre fin à l’ensemble d’action(s) effectuée(s) dans le système S (ici un véhicule) en cas de fin de détection d’un dysfonctionnement de la batterie cellulaire principale BP. Cette fin est détectée par le dispositif de surveillance DS lorsque la variation temporelle vtim+1demeure inférieure au premier seuil s1 pendant une sixième durée d6 choisie et qu’en même temps l’information idu demeure inférieure au second seuil s2 pendant cette sixième durée d6 choisie.
Par exemple, la sixième durée d6 choisie peut être comprise entre 10 ms et 500 ms. A titre d’exemple illustratif, la sixième durée d6 choisie peut être égale à 100 ms. Mais d’autres sixièmes durées d6 peuvent être utilisées.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la , que le calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une mémoire de masse MM1, notamment pour le stockage temporaire du courant principal I1 (ou I2), de la tension principale U10 et des N mesures de tension cellulaire, et d’éventuelles données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’au moins le courant principal I1 (ou I2), la tension principale U10 et les N mesures de tension cellulaire 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 PR2. De plus, ce calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour délivrer des ordres d’isolement électrique, ou des messages contenant des nouvelles consignes de courant de recharge ou des ordres de réduction de la puissance électrique fournie par la batterie BP ou des ordres de réduction de la puissance électrique fournie à la batterie BP, ou des messages contenant des codes défaut, ou des messages signalant un dysfonctionnement, ou des messages signalant une interruption de recharge, ou encore des ordres d’arrêt d’action(s).
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 PR1, est propre à mettre en œuvre le procédé de surveillance décrit ci-avant pour surveiller la batterie cellulaire principale BP du système S.
Claims (10)
- Procédé de surveillance pour un système (S) comprenant une batterie principale (BP) ayant une tension principale à ses bornes, dans laquelle circule un courant principal et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique ayant chacune une tension cellulaire à ses bornes, avec N ≥ 2, caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-60) dans laquelle on compare à un premier seuil choisi une variation temporelle dudit courant principal, et lorsque cette variation temporelle est inférieure audit premier seuil on compare à un second seuil choisi une information représentative d’une différence entre ladite tension principale et une somme des N tensions cellulaires, et, lorsque ladite information est supérieure audit second seuil pendant une première durée choisie, on effectue dans ledit système (S) au moins une action.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60) on détermine ladite information en prenant la valeur absolue de la différence entre lesdites tension principale et somme des N tensions cellulaires.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60) ledit premier seuil est compris entre 0,3 A/ms et 0,7 A/ms.
- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60) ledit premier seuil est égal à 0,5 A/ms.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60) chaque action est choisie dans un groupe comprenant une génération d’une alerte d’un usager dudit système (S) d’un besoin de faire vérifier ce dernier (S), une réduction d’une puissance électrique fournie par ladite batterie principale (BP) à une machine électrique (MME) dudit système (S) et/ou un convertisseur (CV) dudit système (S), une réduction d’une puissance électrique fournie à ladite batterie principale (BP), une réduction pendant une phase de recharge de ladite batterie principale (BP) d’un courant de recharge fourni par une source d’alimentation externe, un isolement de ladite batterie principale (BP) de ladite machine électrique (MME) et/ou dudit convertisseur (CV), et un enregistrement d’un code défaut représentatif d’un problème de dysfonctionnement de ladite batterie principale (BP).
- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60) ladite réduction de la puissance électrique fournie par ladite batterie principale (BP) est progressive jusqu’à une valeur nulle et se fait pendant une deuxième durée choisie.
- Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-60) ladite réduction de la puissance électrique fournie à ladite batterie principale (BP) est progressive jusqu’à une valeur nulle et se fait pendant une troisième durée choisie.
- 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 une batterie principale (BP) équipant un système (S) et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N ≥ 2.
- Dispositif de surveillance (DS) pour un système (S) comprenant une batterie principale (BP) ayant une tension principale à ses bornes, dans laquelle circule un courant principal et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique ayant chacune une tension cellulaire à ses bornes, avec N ≥ 2, 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 premier seuil choisi une variation temporelle dudit courant principal, et, lorsque cette variation temporelle est inférieure audit premier seuil, à comparer à un second seuil choisi une information représentative d’une différence entre ladite tension principale et une somme des N tensions cellulaires, et, lorsque ladite information est supérieure audit second seuil pendant une durée choisie, à déclencher la réalisation dans ledit système (S) d’au moins une action.
- Système (S) comprenant une batterie principale (BP) ayant une tension principale à ses bornes, dans laquelle circule un courant principal et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique ayant chacune une tension cellulaire à ses bornes, avec N ≥ 2, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de surveillance (DS) selon la revendication 9.
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