FR3134189A1 - Procede de controle d’un vehicule comprenant un dispositif de test d’isolement d’un circuit electrique - Google Patents

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Pascal Bacholas
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Abstract

Procédé de contrôle d’un véhicule comprenant :- un dispositif de contrôle propre à mettre en œuvre le procédé,- un circuit électrique,- un dispositif de test d’isolement (102) du circuit électrique,ce circuit électrique comprenant : - une batterie de stockage d’énergie électrique (BR1),- au moins deux dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI) propres à être alimentés par la batterie (BR1), la batterie (BR1) comprenant un premier dispositif propre à la connecter et à l’isoler électriquement de l’ensemble des dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI), et chacun des dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI) comprenant un deuxième dispositif propre à le connecter et à l’isoler électriquement de la batterie (BR1) et des autres dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI), ce procédé exécutant : - une étape de détermination d’une valeur représentative de la résistance d’isolement du circuit électrique,- une étape de contrôle du premier dispositif de sorte à isoler la batterie (BR1) si la valeur est strictement inférieure à un premier seuil. Figure 1.

Description

PROCEDE DE CONTROLE D’UN VEHICULE COMPRENANT UN DISPOSITIF DE TEST D’ISOLEMENT D’UN CIRCUIT ELECTRIQUE
L’invention concerne par exemple les véhicules comprenant un dispositif de propulsion électrique alimenté par une batterie de stockage d’énergie électrique de capacité suffisante pour faire évoluer le véhicule sur plusieurs kilomètres, dite batterie de traction.
De tels véhicules sont dotés d’un circuit électrique comprenant :
- la batterie de traction,
- au moins deux dispositifs consommateurs dont une machine motrice électrique, alimentés par la batterie de traction et électriquement connectés entre eux par un montage en parallèle,
la batterie de traction comprenant un premier dispositif propre à l’isoler électriquement de l’ensemble des dispositifs consommateurs en cas d’apparition d’un défaut d’isolement du circuit électrique.
En effet, ce type de batterie de tractions travaillent sous une tension généralement comprise entre 350 et 800V, si bien qu’un défaut d’isolement de ce circuit électrique présente un risque d’électrocution pour le conducteur ou des usagers du véhicule, ou pour toute personne qui viendrait en contact avec une partie métallique de la structure du véhicule.
Malheureusement, lorsque ce défaut d’isolement apparait, le procédé actuel fait que la batterie de traction est isolée par le premier dispositif, si bien que le véhicule tombe en panne, cette panne intervenant par exemple dans des conditions routières mettant en danger les occupants du véhicule et/ou les usagers de la route.
Le but de l’invention est de remédier à ce manque en proposant un perfectionnement de ce procédé.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de contrôle d’un véhicule comprenant :
- un dispositif de contrôle propre à mettre en œuvre le procédé,
- un circuit électrique,
- un dispositif de test d’isolement du circuit électrique,
ce circuit électrique comprenant :
- une batterie de stockage d’énergie électrique, dite batterie dans tout le texte de ce document,
- au moins deux dispositifs consommateurs propres à être alimentés par la batterie,
la batterie comprenant un premier dispositif propre à la connecter et à l’isoler électriquement de l’ensemble des dispositifs consommateurs, et chacun des dispositifs consommateurs comprenant un deuxième dispositif propre à le connecter et à l’isoler électriquement de la batterie et des autres dispositifs consommateurs, ce procédé exécutant :
- une étape de détermination d’une valeur représentative de la résistance d’isolement du circuit électrique,
- une étape de contrôle du premier dispositif de sorte à isoler la batterie si la valeur est strictement inférieure à un premier seuil,
- une étape de contrôle d’un deuxième dispositif prédéterminé parmi les deuxièmes dispositifs, si la valeur est comprise entre ce premier seuil inclus et un deuxième seuil inclus strictement supérieur au premier seuil, de sorte à isoler un dispositif consommateur prédéterminé.
On comprendra par batterie de stockage d’énergie électrique, dite batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique. Cette batterie comprend éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d’énergie électrique de ce au moins un module. Lorsqu’il y a plusieurs modules, ils sont regroupés dans un carter et forment alors un bloc batterie, ce bloc batterie étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack battery », ce carter formant une enceinte hermétique et comprenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement.
Par ailleurs, on comprendra par cellule électrochimique dans tout le texte de ce document, des cellules générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb.
On comprendra par l’expression « propre à le/la connecter et à l’isoler », dans tout le texte de ce document, le fait que le premier et les deuxièmes dispositifs permettent les deux possibilités (connexion / isolation) même si, bien entendu, ces deux possibilités sont alternatives puisqu’elles ne peuvent être simultanées pour un même premier ou deuxième dispositif. Ces dispositifs sont par exemple des relais de puissance, ou des transistors par exemple de type MOSFET, préférentiellement intégrés aux dispositifs consommateurs ou à la batterie mais peuvent également en être déportés, et prennent un état fermé (connecté) ou ouvert (isolé) contrôlé par le dispositif de contrôle.
La batterie est par exemple une batterie de traction.
Le dispositif de test d’isolement du circuit électrique, ainsi que l’étape de détermination de la valeur représentative de la résistance d’isolement du circuit électrique sont connus de l’homme de l’art, des exemples seront détaillés par la suite.
Ainsi ce procédé présente une gradation sur les seuils de la valeur représentative de la résistance d’isolement du circuit électrique, et permet de ne pas obligatoirement isoler la batterie en présentant une mesure intermédiaire isolant d’abord le dispositif consommateur prédéterminé si le défaut d’isolement est modéré, c’est-à-dire si la valeur est comprise entre ce premier seuil inclus et ce deuxième seuil inclus. Ce procédé évite donc une panne du véhicule qui interviendrait consécutivement à l’isolement de la batterie selon l’art antérieur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les au moins deux dispositifs consommateurs alimentés par la batterie sont électriquement connectés entre eux par un montage en parallèle. Autrement dit, chaque dispositif consommateur est au même potentiel que celui entre les bornes de la batterie.
On notera que la batterie, ainsi que chaque dispositif consommateur, sont des dipôles dont conventionnellement le premier pôle est connecté au potentiel positif « + » de la batterie ou borne positive de la batterie, et le deuxième pôle est connecté au potentiel négatif «-» de la batterie ou borne négative de la batterie.
Il est implicite que la résistance d’isolement du circuit électrique est la résistance entre l’un des deux potentiels négatifs ou positifs, et un potentiel dit de « masse » représenté par une structure métallique du véhicule et/ou le carter de la batterie. Par conséquent, le circuit électrique est, en fonctionnement normal, isolé de la structure métallique du véhicule et/ou du carter de la batterie. On entendra par « isolé » , une valeur de résistance d’isolement suffisamment grande pour que des usagers n’aient aucun risque d’électrocution. En ordre de grandeur, les seuils de la valeur représentative seront quantifiés par la suite par des exemples.
Selon un mode de réalisation de l’invention, ce procédé exécute :
- une étape de contrôle du deuxième dispositif prédéterminé, si la valeur est comprise entre ce deuxième seuil exclus et un troisième seuil inclus strictement supérieur au deuxième seuil, de sorte à maintenir l’alimentation de ce dispositif consommateur prédéterminé par la batterie jusqu’au prochain arrêt du véhicule puis à isoler ce dispositif consommateur prédéterminé pour tous prochains démarrages du véhicule.
Ainsi le service en cours du dispositif consommateur prédéterminé n’est pas perturbé, cependant ce service ne sera plus disponible pour de futures utilisations du véhicule (futurs trajets) ce qui évite un effet de surprise du conducteur en cours de trajet.
Selon un mode de réalisation de l’invention, ce procédé exécute une nouvelle étape de détermination de la valeur après chaque mise à l’isolement du dispositif consommateur prédéterminé, et si la position de cette valeur par rapport aux seuils ne change pas, le procédé exécute l’étape de contrôle du premier dispositif de sorte à isoler la batterie de l’ensemble des dispositifs consommateurs.
Ainsi, si le défaut d’isolement n’est pas provoqué par le dispositif consommateur prédéterminé, les usagers du véhicule sont quand même mis en sécurité en isolant la batterie, même si cela provoque une panne du véhicule.
Avantageusement si le procédé détecte que le défaut d’isolement n’est pas provoqué par le dispositif consommateur prédéterminé, le procédé exécutera une étape de choix d’un second dispositif consommateur prédéterminé avant de procéder à l’isolement de la batterie.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif consommateur prédéterminé comprenant un fluide caloporteur.
En effet, certains fluides sont corrosifs et cette corrosion peut provoquer un défaut d’isolement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif consommateur prédéterminé est un compresseur de climatisation du véhicule.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif consommateur prédéterminé est le dispositif ayant la plus grande probabilité d’apparition d’un défaut d’isolement parmi l’ensemble des dispositifs consommateurs.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque probabilité d’apparition d’un défaut d’isolement de chaque dispositif consommateur est fonction de caractéristiques techniques intrinsèques de conception de chaque dispositif consommateur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque probabilité d’apparition d’un défaut d’isolement est fonction en outre d’un temps d’utilisation de chaque dispositif consommateur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des seuils est fonction des dispositifs consommateurs connectés à la batterie de stockage d’énergie électrique par les deuxièmes dispositifs.
L’invention porte également sur un véhicule comprenant :
- un circuit électrique,
- un dispositif de test d’isolement du circuit électrique,
ce circuit électrique comprenant :
- une batterie de stockage d’énergie électrique,
- au moins deux dispositifs consommateurs propres à être alimentés par la batterie,
la batterie comprenant un premier dispositif propre à la connecter et à l’isoler électriquement de l’ensemble des dispositifs consommateurs, et chacun des dispositifs consommateurs comprenant un deuxième dispositif propre à le connecter et à l’isoler électriquement de la batterie et des autres dispositifs consommateurs,
- un dispositif de contrôle comprenant les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé tel que précédemment décrit.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :
: illustre un exemple de véhicule pour lequel le procédé selon l’invention s’applique.
: illustre un circuit électrique pour lequel le procédé selon l’invention s’applique.
Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En outre, dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. Les références des éléments inchangés ou ayant la même fonction sont communes à toutes les figures, et les variantes de réalisation.
Le véhicule de la comprend :
- une batterie de stockage d’énergie électrique principale BR1, dite de traction, rechargeable, fonctionnant sous une première haute tension continue par exemple 350V, ou encore entre 350V et 800V,
- un moyen de contrôle BMS de la batterie de traction BR1, ici intégré à la batterie de traction BR1, et apte par exemple à déterminer un état de charge de la batterie de traction, ce moyen de contrôle BMS de la batterie de traction BR1 comprenant par exemple un dispositif de test d’isolement 102 d’un circuit électrique.
Le véhicule comprend ce circuit électrique , et ce circuit électrique comprend par exemple :
- la batterie de traction BR1,
- un premier réseau électrique haute tension comprenant des faisceaux haute tension Hc1, Hc2, H1, H2 travaillant à la tension de la batterie de traction BR1,
- un chargeur embarqué OBC, comprenant son propre moyen de contrôle, et étant couplé à la batterie de traction BR1 par un premier faisceau haute tension de charge Hc1,
- un convertisseur de courant C1, comprenant un moyen de contrôle OBCDC du convertisseur C1, et étant couplé à la batterie de traction BR1 par un second faisceau haute tension de charge Hc2.
Ce véhicule comprend en outre :
- un deuxième réseau électrique basse tension continue comprenant un faisceau basse tension B1,
- une batterie secondaire BR2, dite de servitude, rechargeable, fonctionnant sous une deuxième basse tension continue par exemple 12V, ou encore entre 12V et 48V, cette batterie secondaire BR2 étant couplée au convertisseur de courant C1 par le faisceau basse tension B1, cette batterie secondaire BR2 comprenant en outre un boîtier BECB apte par exemple à déterminer un état de charge de la batterie secondaire BR2,
- un équipement électrique E1 du véhicule alimenté par la batterie secondaire BR2 via le faisceau basse tension B1.
Ce véhicule comprend également :
- une première chaîne de transmission comportant au moins une première machine motrice électrique MM1 comprenant un premier onduleur OD1, et fournissant du couple pour entraîner au moins un train T1 à partir de l’énergie stockée dans la batterie de traction BR1, cette première machine motrice MM1 étant couplée à la batterie de traction BR1 via le premier onduleur OD1 par un premier faisceau haute tension H1,
- un compresseur de climatisation CLI couplé à la batterie de traction BR1 via le premier faisceau haute tension H1, ou un autre faisceau haute tension,
- optionnellement une deuxième chaîne de transmission comportant au moins une deuxième machine motrice électrique MM2 comprenant un deuxième onduleur OD2, et fournissant du couple pour entraîner au moins un deuxième train T2 à partir de l’énergie stockée dans la batterie de traction BR1, cette deuxième machine motrice MM2 étant couplée à la batterie de traction BR1 via le deuxième onduleur OD2 par un deuxième faisceau haute tension H2.
On notera que selon l’invention, le circuit électrique comprend en outre le premier onduleur OD1, le premier faisceau haute tension H1, le deuxième onduleur OD2, le deuxième faisceau haute tension H2, et le compresseur de climatisation CLI.
On notera également que le premier onduleur OD1, le deuxième onduleur OD2, le compresseur de climatisation CLI, le convertisseur de courant C1, sont susceptibles de décharger la batterie de traction BR1 et sont donc des dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI au sens de l’invention, même si tous ces dispositifs peuvent être réversibles et charger, pour de courtes durées, la batterie de traction BR1. A l’inverse, le chargeur embarqué OBC non réversible, c’est-à-dire n’ayant que des modes de fonctionnement de recharge de la batterie principale BR1, n’est pas un dispositif consommateur au sens de l’invention sauf s’il permet de décharger la batterie de traction BR1 à travers un réseau électrique terrestre.
Ce véhicule comprend en outre :
- un réseau de communication CAN,
- un dispositif de contrôle DC, dit de supervision du véhicule.
Ce réseau de communication CAN, par exemple un bus de données série CAN pour l’acronyme anglais « Controller Area Network » mais d’autres type de bus sont envisageables, couple entre eux :
- le moyen de contrôle BMS de la batterie de traction BR1 et le dispositif de test d’isolement 102 du circuit électrique,
- le moyen de contrôle du chargeur embarqué OBC,
- le moyen de contrôle du convertisseur OBCDC,
- le boîtier BECB,
- un premier moyen de contrôle (non représenté) du premier onduleur OD1,
- un deuxième moyen de contrôle (non représenté) du deuxième onduleur OD2,
- le dispositif de contrôle DC.
Ainsi par exemple, le moyen de contrôle BMS de la batterie de traction BR1 transmet, via ce réseau de communication CAN, le résultat du dispositif de test d’isolement 102 du circuit électrique à n’importe quel moyen ou dispositif de contrôle couplé à ce réseau de communication CAN, et notamment au dispositif de contrôle DC.
Ce réseau de communication CAN est représenté sur la par un trait en pointillés, alors que le premier réseau électrique haute tension et le deuxième réseau électrique basse tension sont représentés par un trait plein « gras ».
On notera que le premier réseau électrique haute tension comprend :
- le premier faisceau haute tension de charge Hc1,
- le second faisceau haute tension de charge Hc2,
- le premier faisceau haute tension H1,
- le deuxième faisceau haute tension H2.
Cette architecture de faisceaux haute tension n’est qu’un exemple, et d’autres architectures économisant des longueurs de faisceaux sont bien entendu envisageables comme par exemple fusionner le premier faisceau haute tension H1 avec le deuxième faisceau haute tension H2, l’idée subjacente étant également de n’avoir qu’une sortie (prise) de puissance haute tension sur la batterie de traction BR1 par exemple.
On notera que le deuxième réseau électrique basse tension comprend :
- le faisceau basse tension B1.
Cette architecture de faisceaux basse tension n’est qu’un exemple, et d’autres architectures sont bien entendu envisageables par exemple en prenant en compte le fait que le véhicule comprend plus qu’un seul équipement électrique E1.
On notera en particulier un équipement électrique spécifique, qui est par exemple une pompe électrique E1 de circulation du fluide caloporteur d’un moyen de refroidissement de la batterie de traction BR1. Ce fluide caloporteur est par exemple sous forme liquide ou gazeuse, par exemple de l’eau glycolée, ou un fluide diélectrique immergeant directement les cellules.
Ce deuxième réseau électrique basse tension est notamment le réseau de bord du véhicule, qui par exemple alimente tous les moyens de contrôle ou dispositifs de contrôle DC du véhicule.
Le premier réseau électrique haute tension et le deuxième réseau électrique basse tension sont deux réseaux fonctionnant respectivement sous la première tension et la deuxième tension, ces tensions étant par exemple différentes comme précédemment décrit, le convertisseur de courant C1 adaptant la tension d’un réseau à l’autre selon le sens du courant souhaité, dans le cas d’un convertisseur C1 réversible pour transférer du courant de la batterie secondaire BR2 à la batterie de traction BR1 et inversement. Ce convertisseur de courant C1 est par exemple un convertisseur de courant continu / continu, mais pas nécessairement. Sur la ce convertisseur C1 est représenté en dehors de la batterie de traction BR1 et de la batterie secondaire BR2, mais ce n’est pas obligatoire et il peut être intégré par exemple dans la batterie de traction BR1, au niveau de ses modules ou même de ses cellules.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant une chaîne de transmission comportant au moins une machine motrice électrique produisant du couple pour entraîner au moins un train (par exemple de roues). Par conséquent, l’invention concerne au moins les véhicules terrestres.
On entend par « machine motrice électrique », dans tout le texte de ce document, une machine (ou un moteur) électrique agencé(e) de manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer un véhicule, soit seul(e) soit en complément d’au moins une éventuelle autre machine motrice électrique ou thermique (comme par exemple un moteur thermique (réacteur, turboréacteur ou moteur chimique)).
On entend ici par équipement électrique E1, dans tout le texte de ce document, un équipement électrique alimenté par le réseau basse tension de la batterie secondaire BR2, cette alimentation pouvant se faire sans utiliser le convertisseur de courant C1 et donc sans l’aide de la batterie de traction BR1, et qui a besoin d’une quantité d’énergie électrique plus ou moins forte pour fonctionner et qui peut éventuellement assurer une fonction sécuritaire.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur la , la chaîne de transmission est de type tout électrique et peut comprendre une unique machine motrice électrique MM1. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de chaîne de transmission. En effet, la chaîne de transmission pourrait être de type hybride en comportant en complément une machine motrice thermique associée à au moins un train (par exemple le second T2), ou, comme illustré, une deuxième machine motrice MM2.
La chaîne de transmission comprend ici, en complément de la première machine motrice électrique MM1, un arbre de transmission et des moyens de couplage de cette première machine motrice à cet arbre de transmission. Le contrôle d’au moins la première machine motrice électrique MM1 et des moyens de couplage est assuré par le un dispositif de contrôle DC, dit de supervision du véhicule, via le réseau de communication CAN. Le dispositif de contrôle DC contrôle le premier onduleur OD1 de la première machine motrice MM1.
Les moyens de couplage sont ici chargés de coupler/découpler la première machine motrice électrique MM1 à/de l’arbre de transmission, sur ordre du dispositif de contrôle DC, afin de communiquer du couple qu’elle produit et qui est défini par une consigne (de couple ou de régime), grâce à l’énergie électrique stockée dans la batterie de traction BR1, à l’arbre de transmission. Ce dernier est ici couplé au premier train T1 (ici de roues).
Par exemple, le premier train T1 est situé à l’avant du véhicule V, et de préférence. Mais dans une variante ce premier train T1 pourrait être situé à l’arrière du véhicule.
Les moyens de couplage peuvent, par exemple, être un mécanisme à crabots ou un embrayage ou un convertisseur de couple hydraulique ou encore un frein. Ils peuvent prendre au moins deux états de couplage : un premier (couplé) dans lequel ils assurent le couplage de la première machine motrice électrique MM1 à l’arbre de transmission et un second (découplé) dans lequel ils découplent la première machine motrice électrique MM1 de l’arbre de transmission. On notera qu’ils peuvent, également et éventuellement, prendre au moins un état intermédiaire (par exemple pour un glissement d’embrayage).
En cas de présence de la deuxième machine motrice MM2, le contrôle de cette deuxième machine motrice MM2 se fera, mutatis mutandis de la même façon par le dispositif de contrôle DC.
La batterie de traction BR1 est agencée pour stocker de l’énergie électrique sous la première tension. Elle peut notamment être rechargée via le chargeur embarqué OBC configuré en phase de recharge de sorte à recharger la batterie de traction BR1, ce chargeur embarqué OBC étant couplé au réseau de distribution de courant terrestre via par exemple un cordon électrique amovible dédié raccordé au chargeur embarqué OBC d’une part, et à une borne de recharge ou une prise de courant du réseau de distribution de courant terrestre.
On comprendra par batterie secondaire, dite de servitude BR2 dans tout le texte de ce document, une batterie fonctionnant sous la deuxième tension (notamment 12V) qui est inférieure à la première tension.
On comprendra par batterie principale, dite de traction BR1 dans tout le texte de ce document, une batterie fonctionnant sous la première tension qui est supérieure à la deuxième tension, et qui alimente en courant la ou les machines motrices MM1, MM2. Cette batterie principale BR1 a une capacité de stockage d’énergie généralement très supérieure à la batterie secondaire BR2.
Le chargeur embarqué OBC est représenté déporté de la batterie de traction BR1, mais ce n’est pas obligatoire : il peut être intégré entièrement dans la batterie de traction BR1, au niveau même des modules ou des cellules, tout comme les onduleurs OD1, OD2, et le convertisseur C1.
Ce chargeur embarqué OBC est par exemple un convertisseur redresseur de courant alternatif – continue, et peut piloter la recharge en tension, en courant, ou tout autre cycle comprenant la phase de recharge, une phase de décharge, une phase de relaxation de la batterie de traction BR1.
Ainsi, ce dispositif de contrôle DC, par le moyen du réseau de communication CAN, peut notamment désactiver la recharge ou limiter une puissance consommée par l’un quelconque des onduleurs OD1, OD2, du convertisseur C1, ou du chargeur embarqué OBC.
Le procédé selon l’invention est mis en œuvre par exemple au moyen du dispositif de contrôle DC. Mais ce n’est pas obligatoire, et comme explicité par de nombreux exemples en référence à la , cette mise en œuvre peut se faire par plusieurs dispositifs de contrôle répartis dans le véhicule, ou en partie regroupés dans un calculateur dédié, ces calculateurs recevant les données nécessaires de différents capteurs disposés dans le véhicule, via le réseau CAN par exemple.
Ces calculateurs sont par exemple :
- le moyen de contrôle de la batterie principale BMS,
- le moyen de contrôle du chargeur embarqué OBC,
- le moyen de contrôle du convertisseur OBCDC,
- le boîtier BECB,
- le premier moyen de contrôle (non représenté) du premier onduleur OD1,
- le deuxième moyen de contrôle (non représenté) du deuxième onduleur OD2,
- le dispositif de contrôle DC.
Ces calculateurs comprennent un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, un calculateur ou dispositif de contrôle DC selon l’invention, peuvent être réalisés sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels ».
Le dispositif de contrôle DC et/ou les calculateurs, comprennent les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé selon l’invention.
L’invention porte donc sur un procédé de contrôle d’un véhicule, notamment le véhicule précédemment présenté, et comprenant :
- le dispositif de contrôle DC propre à mettre en œuvre le procédé,
- le circuit électrique, dont une représentation est faite en ,
- le dispositif de test d’isolement 102 du circuit électrique,
ce circuit électrique comprenant :
- la batterie de traction BR1,
- au moins deux dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI propres à être alimentés par la batterie de traction BR1,
la batterie de traction BR1 comprenant un premier dispositif K1x propre à la connecter et à l’isoler électriquement de l’ensemble des dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI, et chacun des dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI comprenant un deuxième dispositif K2x, K3x, K4x propre à le connecter et à l’isoler électriquement de la batterie de traction BR1 et des autres dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI, ce procédé exécutant :
- une étape de détermination d’une valeur représentative de la résistance d’isolement du circuit électrique,
- une étape de contrôle du premier dispositif K1x de sorte à isoler la batterie de traction BR1 si la valeur est strictement inférieure à un premier seuil,
- une étape de contrôle d’un deuxième dispositif prédéterminé K4x parmi les deuxièmes dispositifs K2x, K3x, K4x, si la valeur est comprise entre ce premier seuil inclus et un deuxième seuil inclus strictement supérieur au premier seuil, de sorte à isoler un dispositif consommateur prédéterminé CLI.
Ce premier dispositif K1x et les deuxièmes dispositifs K2x, K3x, K4x, sont illustrés en . Avantageusement chacun de ces premier et deuxième dispositif comprend deux relais de puissance, ou contacteurs de puissance, l’indice x prenant la valeur 1 ou 2 pour désigner respectivement le premier K11, K21, K31, K41 ou le deuxième K12, K22, K32, K42 relais de puissance, ou contacteurs de puissance. Par exemple, pour une isolation certaine de chaque dispositif consommateur, le premier relais de puissance, ou contacteurs de puissance K11, K21, K31, K41 est au potentiel négatif de la batterie de traction BR1, alors que le deuxième relais de puissance, ou contacteurs de puissance K12, K22, K32, K42 est au potentiel positif de la batterie de traction BR1, mais d’autres arrangements sont bien entendu possibles.
Le dispositif de test d’isolement électrique 102 est par exemple un boitier électronique qui teste l’isolement électrique entre un premier élément conducteur à un premier potentiel, et un deuxième élément conducteur à un deuxième potentiel différent du premier potentiel, le boitier électronique étant dans cet exemple intégré à la batterie de traction BR1 et plus particulièrement au moyen de contrôle BMS de la batterie de traction BR1. Le dispositif de test d’isolement électrique 102 est un dispositif connu en soi, déjà utilisé et présent sur la majorité des batteries. Le dispositif de test d’isolement éléctrique102 peut cependant aussi être extérieur au bloc batterie.
Le premier élément conducteur est par exemple un élément d’une barre omnibus de la batterie de traction BR1, connecté au potentiel de la borne négative de la batterie de traction BR1 ou connecté au potentiel de la borne positive de la batterie de traction BR1, et le deuxième élément conducteur est une partie de la structure métallique du véhicule ou de la batterie de traction BR1 implicitement connectée à un potentiel de masse. Il peut y avoir plusieurs premiers éléments, par exemple l’un est connecté au potentiel de la borne positive et l’autre au potentiel de la borne négative. Ainsi, le dispositif de test d’isolement électrique 102 est électriquement relié aux premiers éléments par des premières liaisons électriques 23, 24 et au deuxième élément par une deuxième liaison électrique 22 représentées sur la .
Par exemple ce dispositif de test d’isolement électrique 102 connu comprend :
- au moins une résistance de valeur connue, connectable via un contacteur piloté entre le premier élément et le deuxième élément,
- un dispositif de mesure du courant et de la tension entre les deux bornes de cette résistance,
- un dispositif de mesure du courant sortant de la batterie de traction BR1.
Ainsi, par la simple loi d’Ohm, il est possible de déterminer la valeur de la résistance d’isolement du premier élément par rapport au deuxième élément, dans cet exemple la résistance d’isolement d’une barre omnibus positive ou négative (et de tous dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI) qui y est connecté) par rapport à la masse du véhicule.
Sur ce principe, ou pourra par exemple utiliser les connaissances divulguées dans les documents de brevet FR-A1-3072501 qui prend comme référence de comparaison la valeur de tension mesurée aux bornes de cette résistance de valeur connue, cette tension étant représentative de la valeur de la résistance d’isolement.
Un autre exemple est illustré par le document de brevet FR-B1-2721407 divulguant un procédé de contrôle permanent de l'isolement d'un réseau haute tension à courant continu, comprenant une source d'alimentation électrique et une pluralité de charges, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- deux mesures respectives, sous une impédance de mesure connue, de la tension entre la masse et successivement deux points liés au réseau à courant continu et isolés électriquement, lesdites mesures étant électriquement découplées par un séquencement temporel;
- différence algébrique des deux mesures de tension délivrant une fraction de la tension du réseau haute tension à courant continu obtenue à travers un pont constitué par une résistance de fuite et par l'impédance de mesure;
- mesure différentielle de la tension du réseau entre lesdits points;
- comparaison du rapport entre la différence algébrique des deux mesures de tension et la mesure différentielle de la tension du réseau avec un seuil de référence critère de défaut ;
- signalisation d'une fuite dans le réseau haute tension en cas de dépassement dudit seuil de référence.
Il existe d’autres méthodes et d’autres dispositifs de test d’isolement électrique 102, plus sophistiqués, comprenant notamment un générateur de tension pilotable. On pourra par exemple se référer au document de brevet FR-A1-3109222 décrivant un procédé de détection d'un défaut d'isolation électrique entre une source d'énergie électrique et une masse électrique, au moyen d'un circuit qui comporte un générateur de tension pilotable et une résistance électrique de mesure branchés en série entre une borne de la source d'énergie électrique et la masse électrique, et qui comprend également un moyen de mesure de la tension aux bornes de la résistance électrique de mesure.
Il est implicite que le dispositif de test d’isolement électrique 102 n’est pas limité à cette configuration, et qu’il peut ainsi tester l’isolement de multiples éléments.
On notera en outre que tous ces exemples de réalisation du dispositif de test d’isolement électrique 102 permettent une mesure ou détermination de la valeur représentative de la résistance d’isolement du circuit électrique à tout moment, soit en permanence soit sur demande par un séquençage, par exemple sur demande du dispositif de contrôle DC, et ceci quelle que soit la configuration du circuit électrique à l’instant de cette demande. Il est donc tout à fait possible de mesurer ou déterminer la valeur représentative de la résistance d’isolement du circuit électrique avant et après la déconnexion ou isolation électrique du dispositif consommateur prédéterminé CLI.
La représente la batterie de traction BR1 comprenant au moins un module MO. La batterie de traction BR1 présente deux bornes, conventionnellement une borne positive et une borne négative, sur lesquelles sont connectés les faisceaux haute tension H1, H2. Ces faisceaux sont représentés sur la par deux lignes électriques référencées N pour le potentiel négatif, et P pour le potentiel positif. Chaque dispositif consommateur OD1, C1, CLI sont connectés en parallèle sur ces deux lignes électriques N, P. Le dispositif de test d’isolement électrique 102 est relié au deuxième élément par la deuxième liaison électrique 22 qui, sur la relie le dispositif de test d’isolement électrique 102 à un cadre référencé BR1 pour batterie de traction. Il est bien évident au vu de ce qui précède, que ce cadre est le deuxième élément et représente le carter de la batterie de traction BR1 qui lui-même est en contact électrique avec la structure métallique du véhicule, c’est-à-dire en conduction avec le potentiel de masse du véhicule. Bien entendu, en variante, et en particulier si le carter de la batterie de traction BR1 est en matériaux composites non conducteurs, la deuxième liaison électrique 22 est directement connectée à la structure métallique du véhicule. En variante, cette deuxième liaison électrique 22 peut être multiple et être en conduction électrique avec plusieurs deuxièmes éléments. Tous les dispositifs consommateurs ne sont pas représentés sur la , on pourra par exemple y rajouter le deuxième onduleur OD2.
Ce procédé exécute en outre :
- une étape de contrôle du deuxième dispositif prédéterminé K4x, si la valeur est comprise entre ce deuxième seuil exclus et un troisième seuil inclus strictement supérieur au deuxième seuil, de sorte à maintenir l’alimentation de ce dispositif consommateur prédéterminé CLI par la batterie de traction BR1 jusqu’au prochain arrêt du véhicule puis à isoler ce dispositif consommateur prédéterminé CLI pour tous prochains démarrages du véhicule.
On pourra prendre en ordre de grandeur, en ohm, les valeurs suivantes pour les seuils :
- premier seuil = 800 000 Ω,
- deuxième seuil = 1 000 000 Ω,
- troisième seuil = 2 000 000 Ω.
Avantageusement ce procédé comprend par exemple d’autres étapes complémentaires si la valeur est comprise entre ce premier seuil inclus et le troisième seuil inclus, comme par exemple :
- une étape de mémorisation de la valeur, et/ou
- une étape d’enregistrement d’un code défaut accessible aux services après-vente indiquant un changement nécessaire du dispositif consommateur prédéterminé CLI, et/ou
- une étape d’activation d’un voyant pour indiquer au conducteur de se rendre à un service après-vente,
- et/ou une étape d’affichage d’un message pour indiquer au conducteur d’une possible défaillance du dispositif consommateur prédéterminé CLI.
Avantageusement ce procédé comprend par exemple d’autres étapes complémentaires si la valeur est strictement inférieure au premier seuil, comme :
- une étape de mémorisation de la valeur, et/ou
- une étape d’enregistrement d’un code défaut accessible aux services après-vente indiquant un changement nécessaire du dispositif consommateur prédéterminé CLI, et/ou
- une étape d’activation d’un voyant « stop » rouge au tableau de bord.
Par exemple ce procédé exécute une nouvelle étape de détermination de la valeur après chaque mise à l’isolement du dispositif consommateur prédéterminé CLI, et si la position de cette valeur par rapport aux seuils ne change pas, le procédé exécute l’étape de contrôle du premier dispositif K1x de sorte à isoler la batterie de traction BR1 de l’ensemble des dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI.
Le dispositif consommateur prédéterminé CLI comprend par exemple un fluide caloporteur. C’est-à-dire que le choix du dispositif consommateur prédéterminé CLI et pré enregistré dans le dispositif de contrôle DC et correspond au dispositif consommateur comprenant ce fluide.
En particulier ce dispositif consommateur prédéterminé CLI est un compresseur de climatisation du véhicule. Notamment, le dispositif consommateur prédéterminé CLI est le dispositif ayant la plus grande probabilité d’apparition d’un défaut d’isolement parmi l’ensemble des dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI.
En variante, le procédé détermine chaque probabilité d’apparition d’un défaut d’isolement de chaque dispositif consommateur OD1, C1, CLI en fonction de caractéristiques techniques intrinsèques de conception de chaque dispositif consommateur OD1, C1, CLI et en outre en fonction d’un temps d’utilisation de chaque dispositif consommateur OD1, C1, CLI.
Ce temps d’utilisation est par exemple un temps cumulé pendant lequel le dispositif consommateur consomme effectivement un courant de la batterie de traction BR1. Mais ce temps d’utilisation peut être aussi un temps équivalent comprenant une combinaison du temps cumulé pendant lequel le dispositif consommateur consomme effectivement un courant de la batterie de traction BR1, d’un temps écoulé hors utilisation complémentaire au précédent, et d’une quantité d’énergie cumulée consommée par le dispositif consommateur. D’autres facteurs de vieillissement de l’isolement des dispositifs consommateurs peuvent aussi être pris en compte comme des températures maximales ou moyennes de fonctionnement, des types de roulages prépondérants par exemple conduite économique, sport, confort, une température extérieure au véhicule, des conditions hydrométriques, cette liste n’étant pas exhaustive.
En variante, chacun des seuils est fonction des dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI connectés à la batterie de traction BR1 par les deuxièmes dispositifs K2x, K3x, K4x.On comprendra par connectés, le fait que le deuxième dispositif K2x, K3x, K4x est en position fermée et qu’un courant est effectivement consommé. Cependant, la valeur de ces seuils ne sera pas en dessous des valeurs ci-dessous :
- premier seuil = 800 000 Ω,
- deuxième seuil = 1 000 000 Ω,
- troisième seuil = 2 000 000 Ω.
Cette disposition permet d’avoir une meilleure sensibilité sur la détection d’un défaut d’isolement. En effet, si l’on considère le circuit électrique à neuf, c’est à dire que chaque dispositif consommateur OD1, C1, CLI a une résistance d’isolement nominale, plus il y aura de dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI connectés à la batterie principale BR1, en se connectant par un montage en parallèle pour chaque dispositif consommateur OD1, C1, CLI, plus la résistance d’isolement nominale équivalente diminue et, à l’inverse, moins il y aura de dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI connectés et plus la résistance d’isolement nominale équivalente augmente. Le risque est que si la résistance d’isolement nominale équivalente est grande, un défaut d’isolement ou début de défaut d’isolement d’un seul des dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI peut ne pas faire descendre la résistance d’isolement équivalente sous l’un des trois seuils, sauf si, comme explicité ci-dessus, ces seuils sont adaptés en fonction des dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI connectés à la batterie de traction BR1.
Comme dit précédemment, ce procédé s’applique avantageusement à un véhicule comprenant :
- le circuit électrique,
- le dispositif de test d’isolement du circuit électrique 102,
ce circuit électrique comprenant :
- la batterie de traction BR1,
- au moins les deux dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI propres à être alimentés par la batterie de traction BR1,
la batterie de traction BR1 comprenant le premier dispositif K1x propre à la connecter et à l’isoler électriquement de l’ensemble des dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI, et chacun des dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI comprenant le deuxième dispositif K2x, K3x, K4x propre à le connecter et à l’isoler électriquement de la batterie de traction BR1 et des autres dispositifs consommateurs OD1, C1, CLI,
- le dispositif de contrôle DC comprenant les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé tel que précédemment décrit.

Claims (10)

  1. Procédé de contrôle d’un véhicule comprenant :
    - un circuit électrique,
    - un dispositif de test d’isolement (102) du circuit électrique,
    ce circuit électrique comprenant :
    - une batterie de stockage d’énergie électrique (BR1),
    - au moins deux dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI) propres à être alimentés par la batterie (BR1),
    la batterie (BR1) comprenant un premier dispositif (K1x) propre à la connecter et à l’isoler électriquement de l’ensemble des dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI), et chacun des dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI) comprenant un deuxième dispositif (K2x, K3x, K4x) propre à le connecter et à l’isoler électriquement de la batterie (BR1) et des autres dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI), ce procédé exécutant :
    - une étape de détermination d’une valeur représentative de la résistance d’isolement du circuit électrique,
    - une étape de contrôle du premier dispositif (K1x) de sorte à isoler la batterie (BR1) si la valeur est strictement inférieure à un premier seuil,
    caractérisée en ce que le procédé exécute en outre :
    - une étape de contrôle d’un deuxième dispositif prédéterminé (K4x) parmi les deuxièmes dispositifs (K2x, K3x, K4x), si la valeur est comprise entre ce premier seuil inclus et un deuxième seuil inclus strictement supérieur au premier seuil, de sorte à isoler un dispositif consommateur prédéterminé (CLI).
  2. Procédé selon la revendication 1, exécutant :
    - une étape de contrôle du deuxième dispositif prédéterminé (K4x), si la valeur est comprise entre ce deuxième seuil exclus et un troisième seuil inclus strictement supérieur au deuxième seuil, de sorte à maintenir l’alimentation de ce dispositif consommateur prédéterminé (CLI) par la batterie (BR1) jusqu’au prochain arrêt du véhicule puis à isoler ce dispositif consommateur prédéterminé (CLI) pour tous prochains démarrages du véhicule.
  3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, exécutant une nouvelle étape de détermination de la valeur après chaque mise à l’isolement du dispositif consommateur prédéterminé (CLI), et si la position de cette valeur par rapport aux seuils ne change pas, le procédé exécute l’étape de contrôle du premier dispositif (K1x) de sorte à isoler la batterie (BR1) de l’ensemble des dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI).
  4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, le dispositif consommateur prédéterminé (CLI) comprenant un fluide caloporteur.
  5. Procédé selon la revendication 4, le dispositif consommateur prédéterminé (CLI) étant un compresseur de climatisation du véhicule.
  6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, le dispositif consommateur prédéterminé (CLI) étant le dispositif ayant la plus grande probabilité d’apparition d’un défaut d’isolement parmi l’ensemble des dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI).
  7. Procédé selon la revendication 6, chaque probabilité d’apparition d’un défaut d’isolement de chaque dispositif consommateur (OD1, C1, CLI) étant fonction de caractéristiques techniques intrinsèques de conception de chaque dispositif consommateur (OD1, C1, CLI).
  8. Procédé selon la revendication 7, chaque probabilité d’apparition d’un défaut d’isolement étant fonction en outre d’un temps d’utilisation de chaque dispositif consommateur (OD1, C1, CLI).
  9. Procédé selon l’une des revendications précédentes, chacun des seuils étant fonction des dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI) connectés à la batterie de stockage d’énergie électrique (BR1) par les deuxièmes dispositifs (K2x, K3x, K4x).
  10. véhicule comprenant :
    - un circuit électrique,
    - un dispositif de test d’isolement du circuit électrique (102),
    ce circuit électrique comprenant :
    - une batterie de stockage d’énergie électrique (BR1),
    - au moins deux dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI) propres à être alimentés par la batterie (BR1),
    la batterie (BR1) comprenant un premier dispositif (K1x) propre à la connecter et à l’isoler électriquement de l’ensemble des dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI), et chacun des dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI) comprenant un deuxième dispositif (K2x, K3x, K4x) propre à le connecter et à l’isoler électriquement de la batterie (BR1) et des autres dispositifs consommateurs (OD1, C1, CLI),
    - un dispositif de contrôle comprenant les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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