FR3134044A1 - Système modulaire pour batteries de traction de véhicules - Google Patents

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module
designed
control unit
modular system
traction battery
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FR2302988A
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Marco Augustdörfer
Tim Burrer
Jens Krüger
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Abstract

Système modulaire pour batteries de traction de véhicules La présente invention concerne un système modulaire comprenant au moins un premier module (A, B) et un deuxième module (D, E, H), ledit premier module (A, B) et ledit deuxième module (D, E, H) étant conçus pour qu’un premier dispositif doté du premier module (A, B) et du deuxième module (D, E, H) soit conçu sous la forme d’une première unité de commande (1) destinée à une première batterie de traction d’un premier véhicule à moteur, ledit premier module (A, B) étant conçu pour des premières fonctions de la première unité de commande (1) et ledit deuxième module (D, E, H) pour des deuxièmes fonctions de la première unité de commande (1), et ledit premier module (A, B) étant conçu pour qu’un deuxième dispositif doté du premier module (A, B) et exempt du deuxième module (D, E, H) soit conçu sous la forme d’une deuxième unité de commande (2, 3) destinée à une deuxième batterie de traction d’un deuxième véhicule à moteur, ladite deuxième unité de commande (2, 3) ne disposant pas desdites deuxièmes fonctions. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Système modulaire pour batteries de traction de véhicules
La présente invention concerne un système modulaire pour batteries de traction de véhicules, permettant de produire des unités de commande pour batteries de traction.
EP 2612395 B1 est un système de gestion de batterie avec plusieurs unités modulaires. Chaque unité de module surveille la tension, la température, l’humidité et le courant électrique d’une pluralité de cellules de batterie.
Ceci étant, la présente invention a pour objectif de réduire les efforts liés à la production de différentes unités de commande.
Cet objectif est atteint selon un premier aspect de l’invention par un système modulaire comprenant au moins un premier module et un deuxième module, ledit premier module et ledit deuxième module étant conçus pour qu’un premier dispositif doté du premier module et du deuxième module soit conçu sous la forme d’une première unité de commande destinée à une première batterie de traction d’un premier véhicule à moteur, ledit premier module étant conçu pour des premières fonctions de la première unité de commande et ledit deuxième module pour des deuxièmes fonctions de la première unité de commande, et ledit premier module étant conçu pour qu’un deuxième dispositif doté du premier module et exempt du deuxième module soit conçu sous la forme d’une deuxième unité de commande destinée à une deuxième batterie de traction d’un deuxième véhicule à moteur, ladite deuxième unité de commande ne disposant pas desdites deuxièmes fonctions.
Il est aussi atteint par l’intermédiaire d’un système comprenant une première unité de commande destinée à une première batterie de traction d’un premier véhicule à moteur et dotée du premier module et du deuxième module du système modulaire précité, et une deuxième unité de commande dotée du premier module et exempte du deuxième module et destinée à une deuxième batterie de traction d’un deuxième véhicule à moteur.
L’objectif est également atteint par le biais d’un véhicule à moteur comprenant l’une des unités de commande du système précité et la première ou la deuxième batterie de traction.
Enfin, il est de même atteint par un procédé de fabrication de l’une des unités de commande du système précité, caractérisé en ce que les instructions enregistrées dans la mémoire de données de la première unité de commande et de la deuxième unité de commande sont respectivement remplacées par diverses instructions spécifiques au véhicule.
Dans le cadre de la présente description, est notamment compris comme étant un système modulaire un système comprenant plusieurs modules pouvant être combinés entre eux pour produire une unité de commande destinée à un véhicule à moteur. Par exemple, différents modules peuvent être conçus pour différentes fonctions, si bien qu’en ajoutant un certain module, il est possible de fournir certaines fonctions à l’unité de commande. A cet effet, un module peut se différencier notamment des composants classiques en ce qu’il consiste, dès sa production, en une combinaison bien établie de composants, qui se voit ajoutée en bloc à l’unité de commande. Ainsi, un système modulaire doté de plusieurs modules permet de produire différentes unités de commande dotées de différentes fonctions avec un effort de production relativement faible.
Le système modulaire selon l’invention comprend un premier et un deuxième module. Le premier et le deuxième module sont conçus pour qu’un premier dispositif doté du premier et du deuxième module soit conçu sous la forme d’une première unité de commande destinée à une première batterie de traction du véhicule à moteur. La première unité de commande peut également comprendre d’autres éléments. Le premier module est conçu pour des premières fonctions de la première unité de commande et le deuxième module pour des deuxièmes fonctions de la première unité de commande. Le premier module est en outre conçu pour qu’un deuxième dispositif doté du premier module et exempt du deuxième module soit conçu sous la forme d’une deuxième unité de commande destinée à une deuxième batterie de traction d’un deuxième véhicule à moteur. La deuxième unité de commande ne dispose alors pas desdites deuxièmes fonctions. Les premier et deuxième véhicules peuvent par exemple consister en des modèles de véhicules différents se différenciant l’un de l’autre non seulement par leurs unités de commande mais également par d’autres éléments.
Le système modulaire est avantageux pour permettre la production, avec peu d’efforts, d’une pluralité desdites premières et deuxièmes unités de commande. Une première unité de commande peut facilement être transformée en une deuxième unité de commande par ajout du deuxième module.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier module peut être conçu pour déterminer un état de charge à partir de la tension de plusieurs cellules de la première ou de la deuxième batterie de traction, pour commander une décharge des cellules de batterie lors du fonctionnement du véhicule à moteur, pour échanger des données avec d’autres composants du véhicule à moteur et/ou pour établir et interrompre une liaison électrique entre la batterie de traction respective et des composants du véhicule respectif. Le premier module peut dans ce cas être qualifié de système de gestion de batterie, de contrôleur de gestion de batterie et/ou de boîtier de raccordement de batterie.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le deuxième module peut être conçu pour éteindre une unité de charge du premier véhicule à moteur destinée à charger la première batterie de traction. L’unité de charge peut par exemple consister en un chargeur embarqué. En variante ou en complément, le deuxième module peut comprendre un circuit de précharge et/ou un convertisseur CC-CC.
Il est également possible de mettre en œuvre une ou plusieurs des caractéristiques mentionnées précédemment en lien avec le premier et le deuxième module dans un troisième, quatrième ou cinquième module du système modulaire, ce qui permet d’ajouter ces fonctions de façon individualisée à une unité de commande en cours de production. On pourra ainsi, par exemple, concevoir la deuxième unité de commande sous la forme d’une variante de base dotée de relativement peu de fonctions. L’ajout de modules individuels permettra alors de réaliser des fonctions particulières.
Le système modulaire peut, selon un mode de réalisation de l’invention, comprendre un module de support de fusibles électriques. Le module de support peut être conçu, lorsqu’il est utilisé dans le premier dispositif, pour porter des premiers fusibles électriques et pour relier électriquement ces derniers à des premiers composants électriques de la première batterie de traction. Le module de support peut être conçu, lorsqu’il est utilisé dans le deuxième dispositif, pour porter des deuxièmes fusibles électriques et pour relier électriquement ces derniers à des deuxièmes composants électriques de la deuxième batterie de traction.
Le système modulaire peut, selon un mode de réalisation de l’invention, comprendre plusieurs premiers modules et plusieurs deuxièmes modules. Il est ainsi particulièrement facile de produire plusieurs premières et deuxièmes unités de commande. Il est également possible que le système modulaire comprenne plusieurs troisièmes, quatrièmes et/ou cinquièmes modules et/ou plusieurs modules de support.
Le système modulaire peut, selon un mode de réalisation de l’invention, comprendre plusieurs interfaces et/ou plusieurs boîtiers. Les interfaces peuvent être conçues pour être reliées au premier et/ou au deuxième module et transmettre des données au module respectif et en provenance du module respectif. Les boîtiers peuvent être conçus pour recevoir le premier et/ou le deuxième module. Les interfaces et les boîtiers peuvent être adaptés individuellement au premier ou au deuxième véhicule. La première et la deuxième unité de commande peuvent ainsi être adaptées aux circonstances propres à chaque véhicule. Cela demande toutefois la présence de plusieurs boîtiers et interfaces différents. Cet inconvénient est pour le moins compensé par cette meilleure adaptabilité.
Les interfaces peuvent être conçues pour être reliées au troisième, quatrième et/ou cinquième module et transmettre des données au module respectif et en provenance du module respectif. Les boîtiers peuvent également être conçus pour recevoir le troisième, le quatrième et/ou le cinquième module.
Le premier module peut, selon un mode de réalisation de l’invention, comprendre une mémoire de données numériques et une unité de traitement de données numériques. L’unité de traitement de données peut également être qualifiée de processeur. Des instructions peuvent être enregistrées dans cette mémoire de données. L’unité de traitement de données peut être conçue pour lire et exécuter les instructions. Les instructions peuvent être conçues aussi bien pour une utilisation dans le premier dispositif que pour une utilisation dans le deuxième. L’unité de traitement de données peut notamment être conçue pour fournir ces premières fonctions lors de l’exécution des instructions.
Le système selon l’invention comprend une première unité de commande destinée à une première batterie de traction d’un premier véhicule à moteur comprenant le premier et le deuxième module du système modulaire selon un mode de réalisation de l’invention et une deuxième unité de commande comprenant le premier module, sans le deuxième, pour une deuxième batterie de traction d’un deuxième véhicule à moteur.
Le véhicule à moteur selon l’invention comprend l’une des unités de commande du système et la première ou la deuxième batterie de traction. Le véhicule à moteur peut notamment comprendre la première batterie de traction lorsqu’il comprend la première unité de commande, et la deuxième batterie de traction lorsqu’il comprend la deuxième unité de commande.
L’invention porte aussi sur un procédé pour la production d’une des unités de commande du système, dans lequel les instructions mémorisées dans la mémoire de données de la première et de la deuxième unité de commande sont respectivement remplacées par différentes instructions spécifiques au véhicule. Il est ainsi également possible d’adapter les instructions à différents modèles de véhicules ou à différentes fonctions. Dans le cadre de la présente description, le terme « spécifique au véhicule » désigne notamment le fait que les instructions peuvent être adaptées au moins au modèle du véhicule, mais aussi, dans certaines circonstances, à un véhicule donné.
Le procédé est avantageux pour une production particulièrement simple d’unités de commande différentes. Les instructions initialement contenues dans la mémoire de données permettraient de faire fonctionner différents véhicules. Une unité de commande adaptée à un modèle de véhicule donné ou à un véhicule donné peut ainsi être réalisée en remplaçant ces instructions par lesdites instructions spécifiques au véhicule.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-dessous d’exemples de modes de réalisation préférentiels en référence aux figures annexées. Les mêmes signes de référence sont utilisés pour des caractéristiques identiques ou similaires ainsi que pour des caractéristiques ayant des fonctions identiques ou similaires. Parmi les figures :
illustre une vue d’ensemble schématique d’un système modulaire selon un mode de réalisation de l’invention ;
illustre une vue de dessus schématique d’une première unité de commande dotée d’un premier et d’un deuxième module du système modulaire de la ; et
illustre une vue de dessus schématique d’une deuxième unité de commande dotée du premier module et exempte du deuxième module de la .
Le système modulaire de la comprend les modules A à E et H. Le module A ou le module B sont les premiers modules. Les modules A et B sont conçus pour les premières fonctions de l’unité de commande. Les premières fonctions sont des fonctions de base que doivent présenter toutes les unités de commande devant être produites à l’aide du système modulaire. Le module A peut, par exemple, assurer les fonctions d’un boîtier de raccordement de batterie. Le module B peut par exemple assurer les fonctions d’un système de gestion de batterie ou d’un contrôleur de gestion de batterie.
Le module C est conçu sous la forme d’un module de support de fusibles électriques lui aussi intégré à toutes les unités de commande devant être produites à l’aide du système modulaire.
Les modules D, E et H sont des deuxièmes modules et sont conçus pour des deuxièmes fonctions des unités de commande. Le module D peut, par exemple, être conçu pour éteindre une unité de charge du véhicule. Le module E peut par exemple comprendre un circuit de précharge. Le module H peut par exemple comprendre un convertisseur CC-CC.
Le système modulaire comprend en outre différentes interfaces F et différents boîtiers G.
Ainsi qu’il ressort de la , une première unité de commande 1 comprend tous les modules A à E et H, une interface F.2 et un boîtier G.2. Cette première unité de commande 1 peut donc assurer toutes les fonctions susceptibles d’être mises en œuvre à l’aide du système modulaire. Elle est par ailleurs, grâce à l’interface F.2 et au boîtier G.2, adaptée à une utilisation dans un premier modèle de véhicule donné. La première unité de commande est représentée à l’état assemblé dans la .
Une deuxième unité de commande 2 comprend les modules A à C, une interface F.1 et un boîtier G.1. La deuxième unité de commande 2 est donc exempte des modules D, E et H. Par conséquent, contrairement à la première, la deuxième unité de commande ne dispose d’aucune fonction d’extinction de l’unité de charge du véhicule, d’aucun circuit de précharge et d’aucun convertisseur CC-CC. L’utilisation de l’interface F.1 et du boîtier G.1 rend la deuxième unité de commande adaptée à une utilisation dans un deuxième modèle de véhicule à moteur donné. La deuxième unité de commande est représentée à l’état assemblé dans la .
Une troisième unité de commande 3 comprend les modules A à C et E ainsi qu’une interface F.3 et un boîtier G.3. La troisième unité de commande est donc exempte des modules D et H. Par conséquent, contrairement à la première, la troisième unité de commande ne dispose d’aucune fonction d’extinction de l’unité de charge du véhicule et d’aucun convertisseur CC-CC. L’utilisation de l’interface F.3 et du boîtier G.3 rend la troisième unité de commande adaptée à une utilisation dans un troisième modèle de véhicule à moteur donné.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (10)

  1. Système modulaire, comprenant au moins un premier module (A, B) et un deuxième module (D, E, H), ledit premier module (A, B) et ledit deuxième module (D, E, H) étant conçus pour qu’un premier dispositif doté du premier module (A, B) et du deuxième module (D, E, H) soit conçu sous la forme d’une première unité de commande (1) destinée à une première batterie de traction d’un premier véhicule à moteur, ledit premier module (A, B) étant conçu pour des premières fonctions de la première unité de commande (1) et ledit deuxième module (D, E, H) pour des deuxièmes fonctions de la première unité de commande (1), et ledit premier module (A, B) étant conçu pour qu’un deuxième dispositif doté du premier module (A, B) et exempt du deuxième module (D, E, H) soit conçu sous la forme d’une deuxième unité de commande (2, 3) destinée à une deuxième batterie de traction d’un deuxième véhicule à moteur, ladite deuxième unité de commande (2, 3) ne disposant pas desdites deuxièmes fonctions.
  2. Système modulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier module (A, B) est conçu pour déterminer un état de charge à partir de la tension de plusieurs cellules de la première ou de la deuxième batterie de traction, pour commander une décharge des cellules de batterie, pour échanger des données avec d’autres composants du véhicule à moteur et/ou pour établir et interrompre une liaison électrique entre la batterie de traction respective et des composants du véhicule respectif.
  3. Système modulaire selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième module (D, E, H) est conçu pour éteindre une unité de charge du premier véhicule à moteur destinée à charger la première batterie de traction, et/ou en ce que le deuxième module (D, E, H) comprend un circuit de précharge, et/ou en ce que le deuxième module (D, E, H) comprend un convertisseur CC-CC.
  4. Système modulaire selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système modulaire comprend un module de support (C) de fusibles électriques, ledit module de support (C) étant conçu, lorsqu’il est utilisé dans le premier dispositif, pour porter des premiers fusibles électriques et pour relier électriquement les premiers fusibles électriques à des premiers composants électriques de la première batterie de traction, et ledit module de support (C) étant conçu, lorsqu’il est utilisé dans le deuxième dispositif, pour porter des deuxièmes fusibles électriques et pour relier électriquement les deuxièmes fusibles électriques à des deuxièmes composants électriques de la deuxième batterie de traction.
  5. Système modulaire selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend plusieurs premiers modules (A, B) et plusieurs deuxièmes modules (D, E, H).
  6. Système modulaire selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que qu’il comprend plusieurs interfaces (F.1, F.2, F.3) et/ou plusieurs boîtiers (G.1, G.2, G.3), lesdites interfaces (F.1, F.2, F.3) étant conçues pour être reliées au premier module (A, B) et/ou au deuxième module (D, E, H) et pour transmettre des données au module (A, B, D, E, H) respectif et en provenance du module (A, B, D, E, H) respectif, lesdits boîtiers (G.1, G.2, G.3) étant conçus pour recevoir le premier module (A, B) et/ou le deuxième module (D, E, H), lesdites interfaces (F.1, F.2, F.3) et lesdits boîtiers (G.1, G.2, G.3) étant adaptés individuellement au premier véhicule à moteur ou au deuxième véhicule à moteur.
  7. Système modulaire selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier module (A, B) comprend une mémoire de données numériques et une unité de traitement de données numériques, des instructions étant enregistrées dans ladite mémoire de données, ladite unité de traitement de données étant conçue pour lire et exécuter les instructions, lesdites instructions étant conçues aussi bien pour une utilisation dans le premier dispositif que pour une utilisation dans le deuxième dispositif.
  8. Système comprenant une première unité de commande (1) destinée à une première batterie de traction d’un premier véhicule à moteur et dotée du premier module (A, B) et du deuxième module (D, E, H) du système modulaire précité, et une deuxième unité de commande (2, 3) dotée du premier module (A, B) et exempte du deuxième module (D, E, H) et destinée à une deuxième batterie de traction d’un deuxième véhicule à moteur.
  9. Véhicule à moteur comprenant l’une des unités de commande (1, 2, 3) du système précité et la première ou la deuxième batterie de traction.
  10. Procédé de fabrication de l’une des unités de commande (1, 2, 3) du système précité, caractérisé en ce que les instructions enregistrées dans la mémoire de données de la première unité de commande (1) et de la deuxième unité de commande (2, 3) sont respectivement remplacées par diverses instructions spécifiques au véhicule.
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