FR3131779A1 - ELECTRICAL INSULATION MONITORING OF A MAIN VEHICLE BATTERY CHARGING LINE - Google Patents
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Abstract
Un procédé surveille un isolement électrique d’une ligne de recharge interconnectant dans un véhicule un connecteur de recharge à au moins un contacteur faisant partie d’un circuit d’isolement couplé à une batterie principale rechargeable. Ce procédé comprend une étape (10-100) dans laquelle, en l’absence de couplage du connecteur de recharge à une source d’alimentation externe, on place le contacteur dans son état fermé, puis on vérifie si la ligne de recharge est isolée électriquement, et, dans la négative, on interdit une future recharge de la batterie principale via la ligne de recharge et on place le contacteur dans son état ouvert. Figure 3A method monitors an electrical isolation of a charging line interconnecting in a vehicle a charging connector to at least one contactor forming part of an isolation circuit coupled to a rechargeable main battery. This method comprises a step (10-100) in which, in the absence of coupling of the charging connector to an external power source, the contactor is placed in its closed state, then it is checked whether the charging line is isolated electrically, and, if not, future recharging of the main battery is prohibited via the recharging line and the contactor is placed in its open state. Figure 3
Description
L’invention concerne les véhicules comprenant une batterie principale (ou de traction) rechargeable, et plus précisément la surveillance de l’isolement électrique d’une ligne de recharge à laquelle est couplée une telle batterie principale.The invention concerns vehicles comprising a rechargeable main (or traction) battery, and more specifically the monitoring of the electrical insulation of a charging line to which such a main battery is coupled.
Certains véhicules, éventuellement de type automobile, comprennent une batterie rechargeable dite « principale » (ou de traction) du fait qu’elle est chargée d’alimenter en courant électrique un réseau de bord via un convertisseur et une machine motrice électrique de leur groupe motopropulseur (ou GMP).Certain vehicles, possibly of the automobile type, include a rechargeable battery called "main" (or traction) because it is responsible for supplying electric current to an on-board network via a converter and an electric motor of their powertrain. (or 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.In the following and the above, the term “on-board network” means an electrical power supply network to which electrical (or electronic) equipment (or components) consuming electrical energy are coupled.
Certaines batteries principales sont couplées à un circuit d’isolement qui comporte au moins un contacteur connecté à une ligne de recharge, elle-même connectée à un connecteur de recharge. Chaque contacteur a un état ouvert dans lequel il assure le découplage entre la batterie principale et la ligne de recharge et un état fermé dans lequel il assure le couplage de la batterie principale à la ligne de recharge pendant une phase de recharge de la batterie principale par une source d’alimentation couplée au connecteur de recharge du véhicule.Some main batteries are coupled to an isolation circuit which includes at least one contactor connected to a charging line, itself connected to a charging connector. Each contactor has an open state in which it ensures the decoupling between the main battery and the charging line and a closed state in which it ensures the coupling of the main battery to the charging line during a charging phase of the main battery by a power source coupled to the vehicle's charging connector.
La ligne de recharge est donc un élément d’interconnexion important permettant d’alimenter la batterie principale en courant continu (ou DC (« Direct Current »)) issu d’une source d’alimentation lors d’une recharge dite en mode 4. Il est rappelé que dans une recharge en mode 4, la batterie principale (à recharger) est alimentée directement en courant continu élevé (typiquement entre 125 A et 500 A) sous une tension d’entrée basse (typiquement 450 V), et donc en cas de défaut d’isolement électrique entre le connecteur de recharge et la batterie principale, il y a un risque élevé de court-circuit électrique pouvant être à l’origine d’un incendie du véhicule et/ou d’un choc électrique (éventuellement une électrocution) d’un usager.The charging line is therefore an important interconnection element making it possible to supply the main battery with direct current (or DC (“Direct Current”)) from a power source during so-called mode 4 charging. Please note that in mode 4 recharging, the main battery (to be recharged) is supplied directly with high direct current (typically between 125 A and 500 A) at a low input voltage (typically 450 V), and therefore in In the event of an electrical insulation fault between the charging connector and the main battery, there is a high risk of an electrical short circuit which could cause a vehicle fire and/or an electric shock (possibly electrocution) of a user.
Il a certes été proposé d’effectuer un diagnostic de l’isolement électrique une fois qu’une source d’alimentation a été connectée au connecteur de recharge du véhicule. Ce diagnostic est généralement réalisé à l’initiative de la source d’alimentation et consiste à injecter une puissance dans la ligne de recharge pour tester l’ensemble du circuit de recharge (connecteur de recharge, ligne de recharge et partie du circuit d’isolement impliquée dans la recharge). Mais ce type de diagnostic n’est pas assez sensible. En outre, la puissance injectée est suffisamment élevée pour occasionner des dégâts, comme par exemple un arc électrique et un début de court-circuit, en particulier lorsqu’ils proviennent de la ligne de recharge, ce qui peut déclencher dans le véhicule un défaut d’isolement de la batterie principale. Or, ce défaut d’isolement provoque une immobilisation du véhicule qui nécessite alors l’intervention d’un technicien d’un service après-vente.It has certainly been proposed to carry out a diagnosis of electrical insulation once a power source has been connected to the vehicle's charging connector. This diagnosis is generally carried out at the initiative of the power source and consists of injecting power into the charging line to test the entire charging circuit (charging connector, charging line and part of the isolation circuit involved in recharging). But this type of diagnosis is not sensitive enough. In addition, the injected power is high enough to cause damage, such as an electric arc and the start of a short circuit, particularly when they come from the charging line, which can trigger a fault in the vehicle. isolation of the main battery. However, this insulation fault causes the vehicle to be immobilized, which then requires the intervention of an after-sales service technician.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation, et en particulier la sécurité et/ou la disponibilité.The invention therefore aims in particular to improve the situation, and in particular security and/or availability.
Elle propose notamment à cet effet un procédé de surveillance destiné à être mis en œuvre dans un véhicule comprenant une batterie principale rechargeable et couplée à un circuit d’isolement comportant au moins un contacteur connecté à une ligne de recharge connectée à un connecteur de recharge et ayant des états ouvert et fermé dans lesquels il assure respectivement le découplage et le couplage de la batterie principale à la ligne de recharge.To this end, it proposes in particular a monitoring method intended to be implemented in a vehicle comprising a rechargeable main battery and coupled to an isolation circuit comprising at least one contactor connected to a charging line connected to a charging connector and having open and closed states in which it respectively ensures decoupling and coupling of the main battery to the charging line.
Ce procédé de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle, en l’absence de couplage du connecteur de recharge à une source d’alimentation externe, on place le contacteur dans son état fermé, puis on vérifie si la ligne de recharge est isolée électriquement, et, dans la négative, on interdit une future recharge de la batterie principale via la ligne de recharge et on place le contacteur dans son état ouvert.This monitoring method is characterized by the fact that it comprises a step in which, in the absence of coupling of the charging connector to an external power source, the contactor is placed in its closed state, then we check whether the charging line is electrically isolated, and, if not, future charging of the main battery via the charging line is prohibited and the contactor is placed in its open state.
Cette vérification de l’isolement électrique de la ligne de recharge réalisée avant qu’une source d’alimentation externe ne soit couplée au connecteur de recharge, permet de disposer d’un diagnostic précis, sans risque d’engendrer un arc électrique et/ou un début de court-circuit en cas de défaut d’isolement électrique, mais aussi sans risque d’immobilisation du véhicule.This verification of the electrical insulation of the charging line, carried out before an external power source is coupled to the charging connector, provides a precise diagnosis, without the risk of causing an electric arc and/or the start of a short circuit in the event of an electrical insulation fault, but also without the risk of immobilizing the vehicle.
Le procédé de surveillance selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :The monitoring method according to the invention may include other characteristics which can be taken separately or in combination, and in particular:
- on peut réaliser l’étape lorsque le véhicule circule à une vitesse qui est supérieure à un premier seuil choisi depuis une durée supérieure à un deuxième seuil choisi ;- the step can be carried out when the vehicle is traveling at a speed which is greater than a first chosen threshold for a duration greater than a second chosen threshold;
- en présence de la première option, dans son étape le premier seuil peut, par exemple, être compris entre 40 km/h et 60 km/h ;- in the presence of the first option, in its stage the first threshold can, for example, be between 40 km/h and 60 km/h;
- également en présence de la première option, dans son étape le deuxième seuil peut, par exemple, être compris entre 5 s et 15 s ;- also in the presence of the first option, in its step the second threshold can, for example, be between 5 s and 15 s;
- dans son étape, lorsque le circuit d’isolement comprend deux contacteurs connectés à la ligne de recharge, on peut placer un premier contacteur dans son état fermé, puis on peut vérifier si la ligne de recharge est isolée électriquement, et, dans l’affirmative, on peut placer le premier contacteur dans son état ouvert puis on peut placer un second contacteur dans son état fermé, puis on peut vérifier si la ligne de recharge est isolée électriquement, et, dans la négative, on peut interdire une future recharge de la batterie principale via la ligne de recharge et on peut placer le second contacteur dans son état ouvert ;- in its stage, when the isolation circuit includes two contactors connected to the charging line, we can place a first contactor in its closed state, then we can check if the charging line is electrically isolated, and, in the affirmative, we can place the first contactor in its open state then we can place a second contactor in its closed state, then we can check if the charging line is electrically isolated, and, if not, we can prohibit future charging of the the main battery via the recharge line and the second contactor can be placed in its open state;
- dans son étape on peut vérifier si la ligne de recharge est isolée électriquement pendant une durée choisie ;- in this step we can check whether the charging line is electrically isolated for a chosen duration;
- en présence de la dernière option, dans son étape la durée choisie peut, par exemple, être comprise entre 15 s et 60 s.- in the presence of the last option, in its step the chosen duration can, for example, be between 15 s and 60 s.
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 un isolement électrique d’une ligne de recharge interconnectant dans un véhicule un connecteur de recharge à au moins un contacteur faisant partie d’un circuit d’isolement couplé à une batterie principale rechargeable.The invention also proposes a computer program product comprising a set of instructions which, when executed by processing means, is capable of implementing a monitoring method of the type of that presented above to monitor electrical insulation of a charging line interconnecting in a vehicle a charging connector to at least one contactor forming part of an isolation circuit coupled to a main rechargeable battery.
L’invention propose également un dispositif de surveillance destiné à équiper un véhicule comprenant une batterie principale rechargeable et couplée à un circuit d’isolement comportant au moins un contacteur connecté à une ligne de recharge connectée à un connecteur de recharge et ayant des états ouvert et fermé dans lesquels il assure respectivement le découplage et le couplage de la batterie principale à la ligne de recharge.The invention also proposes a monitoring device intended to equip a vehicle comprising a rechargeable main battery and coupled to an isolation circuit comprising at least one contactor connected to a charging line connected to a charging connector and having open and closed in which it respectively ensures the decoupling and coupling of the main battery to the charging line.
Ce dispositif de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant, en l’absence de couplage du connecteur de recharge à une source d’alimentation externe, à déclencher un placement du contacteur dans son état fermé, puis à déclencher une vérification de l’isolement électrique de la ligne de recharge, et, dans la négative, à déclencher une interdiction d’une future recharge de la batterie principale via la ligne de recharge et à déclencher un placement du contacteur dans son état ouvert.This monitoring device is characterized by the fact that it comprises at least one processor and at least one memory arranged to carry out the operations consisting, in the absence of coupling of the charging connector to an external power source, of triggering a placing the contactor in its closed state, then triggering a check of the electrical insulation of the charging line, and, if not, triggering a ban on future charging of the main battery via the charging line and trigger a placement of the contactor in its open state.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant, d’une part, une batterie principale rechargeable et couplée à un circuit d’isolement comportant au moins un contacteur connecté à une ligne de recharge connectée à un connecteur de recharge et ayant des états ouvert et fermé dans lesquels il assure respectivement le découplage et le couplage de la batterie principale à la ligne de recharge, et, d’autre part, un dispositif de surveillance du type de celui présenté ci-avant.The invention also proposes a vehicle, possibly of automobile type, and comprising, on the one hand, a rechargeable main battery and coupled to an isolation circuit comprising at least one contactor connected to a charging line connected to a charging connector and having open and closed states in which it respectively ensures the decoupling and coupling of the main battery to the charging line, and, on the other hand, a monitoring device of the type of that presented above.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear on examination of the detailed description below, and the appended drawings, in which:
L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de surveillance, et un dispositif de surveillance DS associé, destinés à permettre la surveillance de l’isolement électrique de la ligne de recharge LR interconnectant dans un véhicule V un connecteur de recharge CN à au moins un contacteur K4, K5 d’un circuit CI couplé à une batterie principale BP rechargeable.The invention aims in particular to propose a monitoring method, and an associated DS monitoring device, intended to allow monitoring of the electrical insulation of the LR charging line interconnecting in a vehicle V a CN charging connector at at least minus a contactor K4, K5 of a CI circuit coupled to a main rechargeable BP battery.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré sur la
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V 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).Furthermore, we consider in what follows, by way of non-limiting example, that the vehicle V comprises a powertrain (or GMP) of all-electric type (and therefore whose traction is ensured exclusively by at least one electric driving machine MRS). But the GMP could be of hybrid type (thermal and electric).
On a schématiquement représenté sur la
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.The RB on-board network is an electrical supply network to which electrical (or electronic) equipment (or components) are coupled which consume electrical energy.
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 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.The utility battery BS is responsible for supplying electrical energy to the on-board network RB, in addition to that supplied by the CV converter powered by the main battery BP, and sometimes in place of this CV converter. For example, this BS utility battery can be arranged in the form of a very low voltage type battery (typically 12 V, 24 V or 48 V). It is rechargeable at least via the CV current converter. We consider in the following, by way of non-limiting example, that the BS utility battery is of the 12 V Lithium-ion type.
La chaîne de transmission a un GMP qui est, ici, purement électrique, et donc qui comprend, notamment, une machine motrice électrique MME, 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 V.The transmission chain has a GMP which is, here, purely electric, and therefore which includes, in particular, an electric driving machine MME, an AM motor shaft, and an AT transmission shaft. Here we mean “electric driving machine” an electric machine arranged so as to provide or recover torque to move the vehicle V.
Le fonctionnement du GMP est supervisé par un calculateur de supervision CS.The operation of the GMP is supervised by a CS supervision computer.
La machine motrice électrique MME (ici un moteur électrique) est couplée à la batterie principale BP, afin d’être alimentée en énergie électrique, ainsi qu’éventuellement d’alimenter cette batterie 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.The electric driving machine MME (here an electric motor) is coupled to the main battery BP, in order to be supplied with electrical energy, as well as possibly to supply this main battery BP with electrical energy during a regenerative braking phase. It is coupled to the AM motor shaft, to provide it with torque by rotational drive. This motor shaft AM is here coupled to a reduction gear RD which is also coupled to the transmission shaft AT, itself coupled to a first train T1 (here of wheels), preferably via a differential D1.
Ce premier train T1 est ici situé dans la partie avant PVV du véhicule V. 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 V.This first train T1 is here located in the front part PVV of the vehicle V. But in a variant this first train T1 could be the one which is here referenced T2 and which is located in the rear part PRV of the vehicle V.
Le convertisseur CV est chargé (ici pendant les phases de roulage du véhicule V) de convertir une partie du courant électrique stocké dans la batterie 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).The CV converter is responsible (here during the driving phases of the vehicle V) of converting part of the electric current stored in the main battery BP to supply the converted electric current, on the one hand, to the on-board network RB, and, d On the other hand, the BS service battery (when it needs to be recharged).
Dans l’exemple illustré non limitativement sur la
Il est rappelé que dans une recharge en mode 2 ou 3, la batterie 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 au connecteur de recharge CN du véhicule V.Please note that when recharging in mode 2 or 3, the main battery BP is rechargeable in direct current by the CV converter, after an AC/DC conversion (for example from 220 V AC (alternating current) to 450 V DC (current continuous)), when this CV converter has been temporarily coupled to an external power source, here via a charging cable previously connected to the CN charging connector of the vehicle V.
Il est également rappelé que dans une recharge en mode 4, la batterie principale BP est rechargeable en courant continu élevé (typiquement entre 125 A et 500 A) qui est issu directement d’une source d’alimentation (en courant continu) externe, temporairement connectée via un câble de recharge au connecteur de recharge CN du véhicule V, sans conversion par le convertisseur CV. Ce connecteur de recharge CN est connecté au circuit d’isolement CI via la ligne de recharge LR.It is also recalled that in mode 4 recharging, the main BP battery is rechargeable with high direct current (typically between 125 A and 500 A) which comes directly from an external (direct current) power source, temporarily connected via a charging cable to the CN charging connector of vehicle V, without conversion by the CV converter. This CN charging connector is connected to the CI isolation circuit via the LR charging line.
La batterie principale BP peut comprendre N cellules de stockage d’énergie électrique. 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.The main BP battery can include N electrical energy storage cells. For example, these N cells can be electrochemical, and in this case they can be of the lithium-ion (or Li-ion) or Ni-Mh or Ni-Cd type, for example.
Egalement par exemple, la batterie 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.Also for example, the main BP battery can be of the low voltage type (typically 450 V for illustration purposes). But it could be medium voltage or high voltage.
Par ailleurs, la batterie principale BP est associée à un boîtier de batterie BB qui comprend, ici, au moins le circuit d’isolement CI, 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).Furthermore, the main battery BP is associated with a battery box BB which includes, here, at least the isolation circuit CI, voltage/current measuring means (partially illustrated), and the battery calculator CB (which is supplied with electrical energy by the BS service battery).
Le circuit d’isolement CI est agencé de manière à isoler la batterie 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
Le premier contacteur (ou interrupteur) K1 est ici connecté à la borne positive (U1) de la batterie 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.The first contactor (or switch) K1 is here connected to the positive terminal (U1) of the main battery BP and connected in series with a precharging resistor R which is connected more or less directly to the positive terminals of the CV converter (U4) and driving machine MME (U3). This first contactor (or switch) K1 is always placed in its open state during a recharging phase.
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 principale BP (U1) aux/des convertisseur CV (U4) et machine motrice MME (U3).The second contactor (or switch) K2 is here connected in parallel with the first contactor (or switch) K1 and the precharge resistor R (between U1 and U3). It ensures the coupling/decoupling of the main BP battery (U1) to the CV converter (U4) and MME prime mover (U3).
Le troisième contacteur (ou interrupteur) K3 est ici connecté à la borne négative (U00) de la batterie principale BP et à la borne négative (U01) de la machine motrice MME. Il assure le couplage/découplage de la batterie principale BP (U00) à/de la machine motrice MME (U01).The third contactor (or switch) K3 is here connected to the negative terminal (U00) of the main battery BP and to the negative terminal (U01) of the driving machine MME. It ensures the coupling/decoupling of the main battery BP (U00) to/from the driving machine MME (U01).
Le quatrième contacteur (ou interrupteur) K4 est ici connecté au deuxième contacteur (ou interrupteur) K2 (via un fusible F3 (U3-U5)) et à la partie de la ligne de recharge LR qui est connectée à la borne positive (U6) du connecteur de recharge CN. Il assure le couplage/découplage de la batterie principale BP au/du connecteur de recharge CN. On notera que les fusibles F2 et F3 sont optionnels.The fourth contactor (or switch) K4 is here connected to the second contactor (or switch) K2 (via a fuse F3 (U3-U5)) and to the part of the charging line LR which is connected to the positive terminal (U6) of the CN charging connector. It ensures the coupling/decoupling of the main battery BP to/from the CN charging connector. Note that fuses F2 and F3 are optional.
Le cinquième contacteur (ou interrupteur) K5 est ici connecté, d’une part, au troisième contacteur (ou interrupteur) K3 (U01) et à la borne négative du convertisseur CV, et, d’autre part, à la partie de la ligne de recharge LR qui est connectée à la borne négative (U02) du connecteur de recharge CN. Il assure le couplage/découplage de la batterie principale BP au/du connecteur de recharge CN.The fifth contactor (or switch) K5 is here connected, on the one hand, to the third contactor (or switch) K3 (U01) and to the negative terminal of the CV converter, and, on the other hand, to the part of the line charging connector LR which is connected to the negative terminal (U02) of the charging connector CN. It ensures the coupling/decoupling of the main battery BP to/from the CN charging connector.
On notera que le circuit d’isolement CI pourrait ne comprendre que l’un des quatrième K4 et cinquième K5 contacteurs pour le couplage/découplage de la batterie principale BP.Note that the CI isolation circuit could only include one of the fourth K4 and fifth K5 contactors for coupling/decoupling from the main battery BP.
Le calculateur de batterie CB centralise les mesures de tension et de courant et détermine des paramètres en cours de la batterie 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).The CB battery calculator centralizes voltage and current measurements and determines current parameters of the main battery BP based on these measurements, and in particular its internal resistance, its minimum voltage, its state of charge (or SOC (“State Of Charge")) and his state of health (or SOH (“State Of Health")). Furthermore, the CB battery calculator exchanges information with the GMP CS supervision calculator and with the CC calculator associated with the CV converter (in particular for recharges in mode 4).
On notera, comme illustré non limitativement sur la
On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé de surveillance destiné à permettre la surveillance de l’isolement électrique de la ligne de recharge LR.As mentioned above, the invention notably proposes a monitoring method intended to enable monitoring of the electrical insulation of the LR charging line.
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.This (monitoring) method can be implemented at least partially by the monitoring device DS (illustrated in Figures 1 and 2) which comprises for this purpose at least one processor PR1, for example a digital signal (or DSP ("DSP") Digital Signal Processor")), and at least one MD memory. This DS monitoring device can therefore be produced in the form of a combination of electrical or electronic circuits or components (or “hardware”) and software modules (or “software”). For example, it can be a microcontroller.
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.The memory MD is RAM in order to store instructions for the implementation by the processor PR1 of at least part of the monitoring process. The processor PR1 may include integrated (or printed) circuits, or several integrated (or printed) circuits connected by wired or non-wired connections. By integrated (or printed) circuit we mean any type of device capable of performing at least one electrical or electronic operation.
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.In the example illustrated without limitation in Figures 1 and 2, the monitoring device DS is part of the battery calculator CB (and therefore of the battery box BB). But this is not obligatory. Indeed, the monitoring device DS could include its own dedicated computer, which is then coupled to the battery computer CB.
Comme illustré non limitativement sur la
Cette étape 10-100 comprend une sous-étape 20 dans laquelle on place le (le dispositif de surveillance DS déclenche le placement du) quatrième K4 ou cinquième K5 contacteur dans son état fermé.This step 10-100 includes a sub-step 20 in which the (the monitoring device DS triggers the placement of) the fourth K4 or fifth K5 contactor is placed in its closed state.
Puis, dans une sous-étape 30 de l’étape 10-100 on vérifie si la ligne de recharge LR est isolée électriquement. On comprendra que ce sont les processeur PR1 et mémoire MD du dispositif de surveillance DS qui sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher la vérification de l’isolement électrique de la ligne de recharge LR.Then, in a substep 30 of step 10-100 we check whether the charging line LR is electrically isolated. It will be understood that it is the processor PR1 and memory MD of the monitoring device DS which are arranged to carry out the operations consisting of triggering the verification of the electrical insulation of the charging line LR.
La vérification de l’isolement électrique se fait au moyen d’un test qui peut, par exemple, être contrôlé par le calculateur de batterie CB.Verification of electrical insulation is carried out by means of a test which can, for example, be controlled by the CB battery calculator.
Dans la négative (et donc en cas de défaut d’isolement), dans une sous-étape 40 de l’étape 10-100 on interdit une (le dispositif de surveillance DS déclenche une interdiction d’une) future recharge de la batterie principale BP via la ligne de recharge LR. Et dans une sous-étape 50 de l’étape 10-100 on place le (le dispositif de surveillance DS déclenche un placement du) quatrième K4 ou cinquième K5 contacteur dans son état ouvert.If not (and therefore in the event of an insulation fault), in a sub-step 40 of step 10-100 a future recharging of the main battery is prohibited (the monitoring device DS triggers a prohibition of a) BP via the LR recharge line. And in a sub-step 50 of step 10-100 we place the (the monitoring device DS triggers a placement of the) fourth K4 or fifth K5 contactor in its open state.
Dans l’affirmative (et donc en l’absence de défaut d’isolement), on effectue directement la sous-étape 50 de l’étape 10-100, et donc on place le (le dispositif de surveillance DS déclenche un placement du) quatrième K4 ou cinquième K5 contacteur dans son état ouvert.If so (and therefore in the absence of an insulation fault), we directly carry out substep 50 of step 10-100, and therefore we place the (the monitoring device DS triggers a placement of) fourth K4 or fifth K5 contactor in its open state.
Grâce à cette vérification de l’isolement électrique de la ligne de recharge LR réalisée avant une phase de recharge, et surtout avant qu’une source d’alimentation externe ne soit couplée au connecteur de recharge CN, on dispose désormais d’un diagnostic précis, sans risque d’engendrer un arc électrique et/ou un début de court-circuit en cas de défaut d’isolement électrique. De plus, en cas de détection d’un défaut d’isolement on ne fait qu’interdire la prochaine recharge en mode 4 sans provoquer une immobilisation du véhicule V. Cela permet donc au conducteur du véhicule V de continuer à utiliser ce dernier (V) et par exemple de le recharger en mode 2 ou 3, avant de le faire examiner dans un service après-vente.Thanks to this verification of the electrical insulation of the LR charging line carried out before a charging phase, and especially before an external power source is coupled to the CN charging connector, we now have a precise diagnosis , without the risk of causing an electric arc and/or the start of a short circuit in the event of an electrical insulation fault. Furthermore, in the event of detection of an insulation fault, the next recharge in mode 4 is simply prohibited without causing the vehicle V to be immobilized. This therefore allows the driver of the vehicle V to continue to use the latter (V ) and for example to recharge it in mode 2 or 3, before having it examined by an after-sales service.
On notera que l’on peut réaliser l’étape 10-100 lorsque le véhicule V circule à une vitesse qui est supérieure à un premier seuil choisi s1 depuis une durée qui est supérieure à un deuxième seuil choisi s2. Dans ce cas, comme illustré non limitativement sur la
Dans la négative (et donc si la vitesse est inférieure au premier seuil choisi s1 ou supérieure au premier seuil choisi s1 pendant une durée inférieure au deuxième seuil choisi s2), on (le dispositif de surveillance DS) retourne effectuer la sous-étape 10.If not (and therefore if the speed is lower than the first chosen threshold s1 or higher than the first chosen threshold s1 for a duration less than the second chosen threshold s2), we (the monitoring device DS) returns to carry out substep 10.
Dans l’affirmative (et donc si la vitesse est supérieure au premier seuil choisi s1 pendant une durée supérieure au deuxième seuil choisi s2), on (le dispositif de surveillance DS) effectue la sous-étape 20.If so (and therefore if the speed is greater than the first chosen threshold s1 for a duration greater than the second chosen threshold s2), we (the monitoring device DS) carry out substep 20.
Par exemple, le premier seuil choisi s1 peut être compris entre 40 km/h et 60 km/h. A titre d’exemple illustratif, le premier seuil choisi s1 peut être égal à 55 km/h.For example, the first chosen threshold s1 can be between 40 km/h and 60 km/h. As an illustrative example, the first chosen threshold s1 can be equal to 55 km/h.
Egalement par exemple, le deuxième seuil choisi s2 peut être compris entre 5 s et 15 s. A titre d’exemple illustratif, le deuxième seuil choisi s2 peut être égal à 10 s.Also for example, the second chosen threshold s2 can be between 5 s and 15 s. As an illustrative example, the second chosen threshold s2 can be equal to 10 s.
Lorsque le circuit d’isolement CI comprend les quatrième K4 et cinquième K5 contacteurs connectés à la ligne de recharge LR, l’étape 10-100 peut se décomposer comme illustré non-limitativement sur la
Dans une éventuelle sous-étape 10 on (le dispositif de surveillance DS) peut comparer la vitesse en cours du véhicule V au premier seuil choisi s1 et dès que cette vitesse est supérieure au premier seuil choisi s1 on (le dispositif de surveillance DS) peut observer si elle demeure dans cet état pendant une durée supérieure au deuxième seuil choisi s2.In a possible sub-step 10 we (the monitoring device DS) can compare the current speed of the vehicle V to the first chosen threshold s1 and as soon as this speed is greater than the first chosen threshold s1 we (the monitoring device DS) can observe if it remains in this state for a duration greater than the second chosen threshold s2.
Dans la négative on (le dispositif de surveillance DS) retourne effectuer la sous-étape 10, tandis que dans l’affirmative on (le dispositif de surveillance DS) effectue la sous-étape 20. On place donc le quatrième contacteur K4 dans son état fermé. Puis, dans une sous-étape 30 on vérifie si la ligne de recharge LR est isolée électriquement. Dans l’affirmative on (le dispositif de surveillance DS) effectue directement la sous-étape 50, et donc on place le cinquième contacteur K5 dans son état ouvert, tandis que dans la négative on (le dispositif de surveillance DS) effectue la sous-étape 40 afin d’interdire une future recharge de la batterie principale BP via la ligne de recharge LR, et on (le dispositif de surveillance DS) effectue ensuite la sous-étape 50.If not, we (the monitoring device DS) return to carry out sub-step 10, while in the affirmative we (the monitoring device DS) carry out sub-step 20. We therefore place the fourth contactor K4 in its state farm. Then, in a substep 30 we check whether the charging line LR is electrically isolated. If so, we (the monitoring device DS) directly carry out sub-step 50, and therefore we place the fifth contactor K5 in its open state, while in the negative we (the monitoring device DS) carry out the sub-step 50. step 40 in order to prohibit future recharging of the main battery BP via the recharging line LR, and we (the monitoring device DS) then performs sub-step 50.
Puis, on (le dispositif de surveillance DS) peut effectuer une éventuelle sous-étape 60 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) compare de nouveau la vitesse en cours du véhicule V au premier seuil choisi s1 et dès que cette vitesse est supérieure au premier seuil choisi s1 on (le dispositif de surveillance DS) observe si elle demeure dans cet état pendant une durée supérieure au deuxième seuil choisi s2.Then, we (the monitoring device DS) can carry out a possible sub-step 60 in which we (the monitoring device DS) again compare the current speed of the vehicle V to the first chosen threshold s1 and as soon as this speed is higher at the first chosen threshold s1 we (the monitoring device DS) observe whether it remains in this state for a duration greater than the second chosen threshold s2.
Dans la négative on (le dispositif de surveillance DS) retourne effectuer la sous-étape 60, tandis que dans l’affirmative on (le dispositif de surveillance DS) effectue une sous-étape 70 dans laquelle on place le cinquième contacteur K5 dans son état fermé. Puis, dans une sous-étape 80 on vérifie si la ligne de recharge LR est isolée électriquement. Dans l’affirmative on (le dispositif de surveillance DS) effectue directement une sous-étape 100 afin de placer le cinquième contacteur K5 dans son état ouvert, tandis que dans la négative on (le dispositif de surveillance DS) effectue une sous-étape 90 afin d’interdire une future recharge de la batterie principale BP via la ligne de recharge LR, et on (le dispositif de surveillance DS) effectue ensuite la sous-étape 100.If not, we (the monitoring device DS) return to carry out sub-step 60, while in the affirmative we (the monitoring device DS) carry out a sub-step 70 in which we place the fifth contactor K5 in its state farm. Then, in a sub-step 80 we check whether the charging line LR is electrically isolated. If so, we (the monitoring device DS) directly carry out a sub-step 100 in order to place the fifth contactor K5 in its open state, while in the negative we (the monitoring device DS) carry out a sub-step 90 in order to prohibit future recharging of the main battery BP via the recharging line LR, and we (the monitoring device DS) then performs substep 100.
On vérifie ainsi l’isolement électrique de l’intégralité de la ligne de recharge LR.We thus check the electrical insulation of the entire LR charging line.
On notera que dans la sous-étape 30 (et l’éventuelle sous-étape 80) de l’étape 10-100 on peut vérifier si la ligne de recharge LR est isolée électriquement pendant une durée choisie. Cette option est destinée à réduire la probabilité de détecter un défaut d’isolement électrique qui n’en est pas un à cause d’une mesure erronée ou aberrante et la probabilité de ne pas détecter un réel défaut d’isolement électrique du fait qu’il n’apparaît pas de façon quasi-instantanée.Note that in substep 30 (and possible substep 80) of step 10-100 we can check whether the LR charging line is electrically isolated for a chosen duration. This option is intended to reduce the probability of detecting an electrical insulation fault which is not one due to an erroneous or aberrant measurement and the probability of not detecting a real electrical insulation fault due to the fact that it does not appear almost instantly.
Par exemple, la durée choisie peut être comprise entre 15 s et 60 s. A titre d’exemple illustratif, la durée choisie peut être égale à 45 s.For example, the chosen duration can be between 15 s and 60 s. As an illustrative example, the chosen duration can be equal to 45 s.
On notera également que le dispositif de surveillance DS peut être aussi agencé de manière à déclencher la génération d’une alerte d’un usager du véhicule V d’une interdiction d’effectuer une recharge en mode 4 et d’un besoin de faire vérifier le véhicule V dans un service après-vente, en cas de détection d’un défaut d’isolement électrique.It should also be noted that the monitoring device DS can also be arranged so as to trigger the generation of an alert from a user of the vehicle V of a ban on recharging in mode 4 and of a need to have it checked the vehicle V in an after-sales service, in the event of detection of an electrical insulation fault.
Par exemple, l’alerte d’un usager du véhicule V peut se faire par au moins un voyant allumé et/ou par un message de service (éventuellement dédié au défaut d’isolement électrique détecté) qui est affiché sur au moins un écran du véhicule V (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 V ou de ce téléphone intelligent.For example, alerting a user of vehicle V can be done by at least one light on and/or by a service message (possibly dedicated to the electrical insulation fault detected) which is displayed on at least one screen of the vehicle V (for example from the dashboard) or on the screen of a smartphone (or “smartphone”) of the user, and/or broadcast by at least one speaker of the vehicle V or this smartphone .
Egalement par exemple, après chaque détection d’un défaut d’isolement électrique on peut stocker un (le dispositif de surveillance DS peut déclencher le stockage d’un) code défaut dans une mémoire (éventuellement morte) du calculateur de batterie CB ou du calculateur de supervision CS. L’enregistrement de chaque code défaut permet dans un service après-vente de déterminer plus facilement l’origine d’un défaut d’isolement électrique.Also for example, after each detection of an electrical insulation fault, a (the DS monitoring device can trigger the storage of a) fault code can be stored in a (possibly dead) memory of the CB battery computer or the computer. of CS supervision. Recording each fault code makes it easier for an after-sales service to determine the origin of an electrical insulation fault.
On notera également que dans la sous-étape 30 (et l’éventuelle sous-étape 80) de l’étape 10-100 on (le dispositif de surveillance DS) peut continuer à surveiller la vitesse en cours du véhicule V. Dans ce cas, lorsque la vitesse devient inférieure à un troisième seuil choisi s3 (strictement inférieur au premier seuil choisi s1) pendant une durée qui est supérieure à un quatrième seuil choisi s4, on interrompt immédiatement (le dispositif de surveillance DS déclenche une interruption immédiate de) la vérification et on (le dispositif de surveillance DS) effectue directement la sous-étape 50 (ou l’éventuelle sous-étape 100), afin d’éviter que les usagers du véhicule V fasse l’objet d’un éventuel choc électrique si la ligne de recharge LR fait l’objet d’un défaut d’isolement électrique.It will also be noted that in sub-step 30 (and possible sub-step 80) of step 10-100 we (the monitoring device DS) can continue to monitor the current speed of the vehicle V. In this case , when the speed becomes lower than a third chosen threshold s3 (strictly lower than the first chosen threshold s1) for a duration which is greater than a fourth chosen threshold s4, we immediately interrupt (the monitoring device DS triggers an immediate interruption of) the verification and we (the monitoring device DS) directly carries out sub-step 50 (or the possible sub-step 100), in order to prevent the users of the vehicle V from being subject to a possible electric shock if the LR charging line is subject to an electrical insulation fault.
Par exemple, le troisième seuil choisi s3 peut être compris entre 2 km/h et 10 km/h. A titre d’exemple illustratif, le troisième seuil choisi s3 peut être égal à 5 km/h.For example, the third chosen threshold s3 can be between 2 km/h and 10 km/h. As an illustrative example, the third chosen threshold s3 can be equal to 5 km/h.
Egalement par exemple, le quatrième seuil choisi s4 peut être compris entre 1 s et 5 s. A titre d’exemple illustratif, le quatrième seuil choisi s4 peut être égal à 2 s.Also for example, the fourth chosen threshold s4 can be between 1 s and 5 s. As an illustrative example, the fourth chosen threshold s4 can be equal to 2 s.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la
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 l’isolement électrique de la ligne de recharge LR qui interconnecte le connecteur de recharge CN à au moins un contacteur K4 ou K5 du circuit d’isolement CI couplé à la batterie principale BP dans le véhicule V.
It will also be noted that the invention also proposes a computer program product (or computer program) comprising a set of instructions which, when executed by processing means of the electronic circuit (or hardware) type, such as for example the processor PR1, is capable of implementing the monitoring method described above to monitor the electrical insulation of the charging line LR which interconnects the charging connector CN to at least one contactor K4 or K5 of the isolation circuit IC coupled to the main BP battery in vehicle V.
Claims (10)
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| FR2200248 | 2022-01-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PLFP | Fee payment |
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20230714 |
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| PLFP | Fee payment |
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| CD | Change of name or company name |
Owner name: STELLANTIS AUTO SAS, FR Effective date: 20240423 |