FR3136904A1 - Adaptateur d’alimentation electrique branchable a un boitier de recharge d’un vehicule electrifie - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un adaptateur d’alimentation électrique (20) destiné à être branché à un boitier de prise de recharge de la batterie de traction d’un véhicule électrifié pour alimenter un équipement électrique externe audit véhicule comprenant un premier connecteur électrique (201), un deuxième connecteur électrique (202), une première ligne d’alimentation d’énergie (220) reliant électriquement le premier et le deuxième connecteur (201, 202). Selon l’invention, l’adaptateur comporte en outre un moyen de détection (203) d’un défaut d’isolement de l’équipement externe lorsqu’il est branché au deuxième connecteur et un premier moyen de commande (206) d’un commutateur électrique de la ligne d’alimentation (220) en fonction de la détection. L’invention concerne également un procédé de protection contre les défauts d’isolement. L’invention aux recharges de véhicules électrifiés dites bidirectionnelles.
Figure 2
Description
Le domaine de l’invention concerne un adaptateur d’alimentation électrique branchable à un boitier de prise de recharge de véhicule électrifié pour alimenter un équipement électrique externe audit véhicule, un véhicule automobile comprenant un tel adaptateur et un procédé de protection électrique contre un défaut d’isolement.
L’invention s’applique aux applications d’usage d’un véhicule électrifié en recharge bidirectionnelle permettant, notamment, l’alimentation d’un équipement externe ou d’une installation externe à partir d’énergie stockée dans la batterie de traction du véhicule. Ce cas d’usage est couramment désigné par les expressions anglophones « Vehicule-To-Load » (V2L), « Vehicule-To-Home » (V2H), ou bien encore « Vehicule-to-Building » (V2B). Pour ce type d’usage on cherche à garantir la sécurité de l’utilisateur contre les défauts électriques pouvant surgir d’un appareil défectueux alimenté par l’adaptateur.
On connait de l’état de la technique le document brevet US10855070B2 décrivant un véhicule comportant un générateur électrique et un socle de prise embarqué du véhicule destiné à l’alimentation d’un équipement à partir d’énergie générée par le générateur. Dans cet exemple, l’énergie électrique est fournie par une machine électrique fonctionnant en générateur. Ce document enseigne une solution de protection électrique contre les surchauffes au niveau du socle. Il est prévu une réduction de courant, voire une coupure de courant lorsque la température dépasse un seuil prédéterminé afin d’éviter un endommagement du socle et de la prise qui y est branchée.
Comme solution V2L alternative, des constructeurs automobiles proposent un adaptateur d’alimentation électrique, appelé connecteur V2L ou adaptateur V2L, pouvant se brancher sur le boitier de prise de recharge du véhicule, au moyen d’un connecteur de type 2, et présentant un socle pouvant alimenter un équipement électrique en tension alternative jusqu’à une puissance de consommation d’environ 4kW ou 15 ampères. Le système de batterie et le chargeur embarqué du véhicule sont configurés de sorte que lorsque l’accessoire est activé, on autorise le transfert d’énergie électrique depuis la batterie de traction vers le socle électrique.
Ce type d’adaptateur prévoit généralement un mécanisme de protection contre la surchauffe et contre les courants de décharge excessifs. Lorsqu’une de ces situations est détectée, le véhicule déclenche une coupure d’alimentation pour protéger ses systèmes. Toutefois, il n’est pas prévu de protection lorsque c’est l’équipement, branché à l’adaptateur, qui est défectueux, notamment contre les défauts d’isolement électrique.
L’objectif de l’invention est de proposer une solution V2L de transfert d’énergie depuis un véhicule électrifié vers un équipement externe garantissant une sécurité électrique optimale pour l’utilisateur. Un objectif de l’invention est d’améliorer la protection contre le risque d’électrocution en cas d’un défaut de l’équipement externe.
Plus précisément, l’invention concerne un adaptateur d’alimentation électrique destiné à être branché à un boitier de prise de recharge de la batterie de traction d’un véhicule électrifié pour alimenter un équipement électrique externe audit véhicule comprenant :
- un premier connecteur électrique destiné à être branché au boitier de prise de recharge,
- un deuxième connecteur électrique destiné à l’alimentation électrique dudit équipement externe,
- une première ligne d’alimentation d’énergie reliant électriquement le premier et le deuxième connecteur.
Selon l’invention, il comporte en outre un moyen de détection d’un défaut d’isolement de l’équipement externe lorsqu’il est branché au deuxième connecteur et un premier moyen de commande d’un commutateur électrique de la ligne d’alimentation en fonction de la détection.
Selon une variante, le moyen de détection est un premier module électronique comportant un premier signal et un deuxième signal d’entrée reliés respectivement à une ligne de phase et une ligne de terre de la première ligne d’alimentation, une fonction intégrée de détection et diagnostic d’un défaut d’isolement et comportant un premier signal de sortie piloté en fonction du résultat de la fonction de détection et de diagnostic.
Selon une variante, le premier moyen de commande est un deuxième module électronique recevant le premier signal de sortie du premier module et comportant un deuxième signal de sortie piloté en fonction du premier signal.
Selon une variante, le deuxième signal de sortie est adapté pour piloter un signal de contrôle du premier connecteur en modulation de largeur d’impulsion selon un niveau de tension et une fréquence prédéterminés.
Selon une variante, l’adaptateur comporte en outre une batterie intégrée alimentant les premier et deuxième modules.
Selon une variante, l’adaptateur comporte en outre un premier commutateur intégré pilotable reliant électriquement dans la première ligne d’alimentation le premier connecteur et le deuxième connecteur et l’état d’ouverture/fermeture du premier commutateur est piloté par le premier moyen de commande de commutateur.
Il est prévu un véhicule électrifié comprenant une batterie de traction, un boitier de prise de recharge électrique, un chargeur embarqué de la batterie de traction, une deuxième ligne d’alimentation reliant électriquement le boitier de recharge, le chargeur et la batterie de traction, un deuxième commutateur électrique entre la batterie et le boitier de recharge et un deuxième moyen de commande dudit commutateur, le véhicule comporte en outre un adaptateur amovible selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents apte à alimenter électriquement un équipement électrique externe au véhicule par son deuxième connecteur à partir d’énergie stockée dans la batterie de traction lorsque ledit adaptateur est branché audit boitier par son premier connecteur, l’adaptateur et le deuxième moyen de commande du commutateur sont reliés en communication et configurés pour commander l’ouverture du deuxième commutateur du véhicule de manière à déconnecter la batterie de traction et le boitier en cas de détection d’un défaut d’isolement dans la première ligne d’alimentation.
Il est prévu un procédé de protection électrique contre un défaut d’isolement électrique lorsqu’un équipement électrique est branché à un adaptateur selon l’un quelconque des modes de réalisation de l’adaptateur décrits précédemment, le procédé comportant les étapes suivantes :
- la surveillance d’un défaut d’isolement de l’équipement externe branché à la première ligne d’alimentation électrique mise en œuvre par l’adaptateur,
- la commande de l’ouverture d’un commutateur électrique en cas de détection d’un défaut d’isolement.
Selon une variante du procédé dans lequel l’adaptateur est branché au boitier de prise de recharge d’un véhicule électrifié comportant une batterie de traction, la commande de l’ouverture comporte la génération d’une consigne de commande à destination du véhicule, la consigne étant un signal piloté en modulation de largeur d’impulsion selon un niveau de tension et une fréquence prédéterminés interprétable par le véhicule pour l’ouverture d’un commutateur, la transmission de la dite consigne à travers le boitier de prise de recharge, l’ouverture d’un commutateur électrique du véhicule pour la déconnexion du boitier avec la batterie.
Selon une variante dans laquelle l’adaptateur comporte un commutateur intégré, la commande de l’ouverture comporte la génération d’une consigne de commande d’ouverture du commutateur intégré de l’adaptateur, l’ouverture du premier commutateur, la signalisation d’un défaut d’isolement de la première ligne d’alimentation.
L’adaptateur selon l’invention fournit une solution V2L ayant une protection électrique améliorée contre les défauts électriques d’un éventuel équipement externe défectueux. En particulier, l’adaptateur à une fonction de détection d’un défaut d’isolement IMD pouvant fonctionner lors de la décharge, ainsi que préalablement à l’opération d’une décharge. L’utilisateur est ainsi informé dès le branchement de l’équipement externe à l’adaptateur que ce dernier présente un défaut d’isolement.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :
L’invention s’applique aux véhicules électrifiés, en particulier les véhicules automobiles rechargeables. Cela inclut les véhicules électriques à motorisation 100% électrique et les véhicules hybrides dits « Plug-In » munis d’un boitier de prise de recharge. L’invention concerne les cas d’usage dits V2L, V2H ou V2B dans lesquelles on utilise de l’énergie électrique stockée dans la batterie de traction du véhicule pour alimenter un équipement externe au véhicule. L’invention concerne plus particulièrement un adaptateur d’alimentation électrique prévu pour être branché sur le boitier de prise de recharge du véhicule et présentant un socle d’alimentation. L’adaptateur comporte une fonction de protection électrique contre les défauts d’isolement électrique d’un éventuel équipement externe défectueux. L’invention concerne un véhicule électrifié comportant un adaptateur selon l’invention.
En , on a représenté schématiquement une situation d’usage V2L dans laquelle un véhicule électrifié 1 est à l’arrêt et un adaptateur d’alimentation électrique 20 selon l’invention est branché au boitier de prise de recharge 7 du véhicule 1. L’adaptateur 20 permet d’alimenter un équipement électrique 30 externe au véhicule à partir d’énergie électrique stockée dans une batterie de traction 3 du véhicule 1. Les deux flèches représentent le sens de transfert de l’énergie électrique dans cet usage V2L. Le véhicule 1 comporte une machine électrique de traction (non représentée) alimentée par le système de batterie de traction 3 et un chargeur embarqué 9 de la batterie 3.
Le chargeur embarqué 9 coopère avec le boitier électrique de prise de recharge 7 destiné à se brancher au moyen d’un câble de recharge à une source d’alimentation externe connectée à un réseau d’alimentation électrique, fonctionnant généralement en tension alternative. Par exemple, le chargeur 9 est positionné sous la carrosserie du véhicule 1 à proximité du boitier de prise de recharge 7, et il est relié électriquement entre le boitier 7 et le système de batterie 3. Le chargeur 9 a pour fonction de gérer la communication entre les différentes bornes de recharge et de surveiller et de contrôler la recharge électrique sur borne. Le chargeur 9 comporte également un module de conversion électrique de type alternatif/continu AC/DC et un autre module de type continu/continu DC/DC. Dans les situations de recharge sur borne, il réalise la conversion d’une tension alternative vers une tension continue, notamment lors de recharge en mode 2 ou mode 3 dans lesquels il est nécessaire de convertir une tension alternative en 220V de type monophasée ou triphasée (ou 110V selon le standard électrique de la région) vers une tension continue compatible du système de batterie. La source d’alimentation peut être une prise domestique, station fixe domestique (appelée couramment « Wallbox » en anglais), une borne de recharge d’une station autoroutière prévue à cet effet, ou bien encore une borne de recharge mobile. Le boitier 7 comporte un connecteur électrique apte à recevoir une tension alternative de type monophasée, triphasée ou bien encore continue pour les recharges dites rapides. Par exemple, le boitier de prise de recharge 7 est de type 2.
Pour la mise en œuvre d’un usage V2L, le chargeur embarqué 9 est apte à fonctionner en recharge bidirectionnelle. La conversion électrique est possible dans le sens du boitier 7 vers la batterie 3 et dans le sens inverse, de la batterie 3 vers le boitier 7. En outre, le chargeur 9 est prévu pour superviser la décharge de la batterie 3 vers un équipement externe, par exemple pour contrôler le niveau de décharge de la batterie, le niveau du courant de décharge ou bien encore la température du chargeur.
La batterie de traction 3 est destinée à l’alimentation électrique de la machine de traction du véhicule. Il comporte des moyens de stockage d’énergie électrique. Dans le cadre de l’invention, la tension du système de batterie de traction 3 peut être de type 48V ou supérieure, de type 400 volts selon le mode de réalisation préférentielle (comprise entre 350 volts et 450 volts), de type 800 volts (comprise entre 700 volts et 900 volts), ou voire plus. La batterie 3 comprend des éléments de stockage d’énergie comportant des cellules électrochimiques, par exemple de type Lithium-ion.
La batterie 3 comprend également un calculateur de gestion (désigné par l’acronyme BMS pour « Battery Management System » ou TBCU pour « Traction Battery Control Unit ») adapté pour superviser les paramètres spécifiques à la batterie 3 en coopération avec des capteurs de courant et tension, tels l’état de charge SOC (« State of Charge »), la tension de circuit ouvert OCV (« Open Circuit Voltage ») exprimée en Volt, le courant de charge exprimé en Ampère, l’état de santé SOH (« State of Health), la tension ou bien encore la température de la batterie.
En outre, un ou plusieurs commutateurs haute tension 5 assurent la déconnexion/connexion de la batterie 3 avec le circuit électrique de puissance du véhicule, le chargeur 9, le boitier de prise 7, la machine électrique de traction, notamment. Les commutateurs haute tension 5 sont des commutateurs de puissance pilotables en ouverture et fermeture par le calculateur de gestion du système de batterie 3 ou par le chargeur 9 pour la connecter et l’isoler des autres systèmes électriques du véhicule. Ces commutateurs sont ouverts en cas d’arrêt d’une recharge de la batterie à partir de la borne, ou en cas de détection d’une situation à risque, notamment en cas de surchauffe de la batterie ou de détection d’un courant de charge/décharge excessif.
Plus précisément, l’adaptateur 20 selon l’invention permet le transfert d’énergie électrique depuis la batterie de traction 3 vers l’équipement externe 30. L’adaptateur 20 est un dispositif externe au véhicule et est branché sur le boitier de prise de recharge 7 du véhicule. L’adaptateur 20 est amovible, c’est-à-dire qu’il peut être branché ou débranché du boitier de prise de recharge. Il a la fonction d’un accessoire pour un usage ponctuel V2L.
L’équipement externe 30 est un appareil électrique fonctionnant à une tension d’alimentation alternative conformément aux normes électriques connues (110V, 230V ou 240V). L’équipement 30 comporte une fiche électrique 31 reliée par un câble à l’équipement 30 et est branchée à un socle de l’adaptateur 20. On envisage que l’adaptateur 20 puisse être relié à un ou plusieurs équipements électriques ou bien à une installation électrique.
Afin de garantir la sécurité d’un utilisateur, l’adaptateur 20 comporte des moyens intégrés de détection et diagnostic de défauts électriques et des moyens d’actionnement d’une protection. En particulier, il comporte des moyens de détection d’un défaut d’isolement électrique au niveau d’un équipement externe défectueux 30 lorsque ce dernier est branché à l’adaptateur 20.
De préférence, on envisage en outre que la fonction de détection d’un défaut d’isolement de l’adaptateur 20 fonctionne de manière autonome, c’est-à-dire sans être branché au boitier de prise de recharge 7 du véhicule. L’adaptateur est apte en outre à signaler ce défaut via un moyen d’interface homme machine, par exemple un signal lumineux, sonore ou bien encore par un écran intégré.
En on a représenté plus précisément un mode de réalisation préférentiel du schéma électrique interne de l’adaptateur 20.
L’adaptateur 20 comporte un premier connecteur 201 destiné à son branchement au boitier de prise de recharge du véhicule. Dans cet exemple, le connecteur 201 est de type 2 conforment à la norme EC 62196« Fiches, socles de prise de courant, prises mobiles et socles de connecteurs de véhicule - Charge conductive des véhicules électriques ». D’autres types de connecteurs sont envisageables par exemple de type 1 ou de conception propriétaire d’un constructeur. Le connecteur 201 comporte au moins cinq bornes coopérant avec des connecteurs du boitier de prise de recharge du véhicule. De préférence, l’adaptateur 20 est destiné à fournir une alimentation alternative monophasée à un utilisateur du véhicule.
Conformément à ce type d’alimentation pour les applications de recharge électrique de véhicule automobile, le connecteur 201 comporte trois bornes électriques formant une ligne d’alimentation monophasée 220 comprenant une ligne de phase 207, une ligne neutre 209 et une ligne de terre 208. Lorsque l’adaptateur 20 est branché au véhicule, la ligne d’alimentation 220 et la ligne d’alimentation interne du véhicule reliant le boitier de recharge et la batterie forment une même ligne d’alimentation. En référence à la , le commutateur 5, ou tout autre commutateur reliant la batterie 3 au boitier de prise 7, fait partie de la ligne d’alimentation 220 et permet de couper l’alimentation de l’équipement externe lorsque l’adaptateur est branché au véhicule 1.
Le connecteur 201 comporte en outre deux broches de signaux de contrôle 210 et 211 pour un usage de signalisation entre le véhicule et l’adaptateur. Ces signaux sont conformes à la norme IEC 61851-1« Système de charge conductive pour véhicules électriques ». Le signal 210 correspond au signal de proximité dit signal PP (« Proximity Pilot »). Une résistance 212 est prévue pour signaler le niveau de courant de décharge maximum acceptable par l’adaptateur. Le signal 211 correspond au signal de contrôle dit signal CP (« Control Pilot »). Dans le cadre de l’invention, le signal 211 est utilisé pour communiquer au chargeur embarqué du véhicule le niveau de courant de décharge accepté par l’adapteur 20. Ce signal CP est utilisé pour stopper la décharge en cas de détection d’un défaut d’isolement et ouvrir un commutateur de la ligne d’alimentation. Eventuellement, le signal CP est utilisé pour signaler au véhicule un défaut d’isolement détecté par l’adaptateur 20. Par exemple, le niveau de tension du signal CP varie entre -12Volts et +12Volts conformément à la norme IEC 61851-1.
L’adaptateur 20 comporte un deuxième connecteur 202 destiné au branchement de l’équipement externe. Dans cet exemple, le connecteur 202 est un socle électrique fonctionnant en tension alternative monophasée. Il comporte trois bornes reliées électriquement à la ligne de phase 207, la ligne neutre 209 et la ligne terre 208. De préférence, le connecteur 202 comporte un moyen de mesure de la température au niveau du socle et un signal 215 représentatif de la température interne du socle 202. Ce signal 215 est utilisé à des fins de diagnostic de température.
L’adaptateur 20 comporte en outre un premier module 203 de détection et de diagnostic d’un défaut d’isolement dans la ligne d’alimentation 220 de l’adaptateur 20 formée par les lignes 207, 208 et 209. Ce module 203 est un composant électronique à circuits intégrés exécutant la fonction de détection et de diagnostic d’un défaut d’isolement d’un équipement alimenté par l’adaptateur. Dans cet exemple, le module 203 est connecté électriquement à la ligne de phase 207 et la ligne terre 208 pour surveiller la résistance d’isolement d’un équipement électronique connecté à l’adaptateur 20. Le module 203 exécute un diagnostic de défaut d’isolement d’un équipement externe et en cas de détection d’une anomalie émet un signal d’alerte. Ce type de module est communément désigné par l’acronyme IMD pour « Insulation Monitoring Device » en langage anglophone.
Le module 203 présente l’avantage de permettre la détection d’un défaut d’isolement hors branchement électrique au véhicule, c’est-à-dire avant le branchement de l’adaptateur au boitier de prise du véhicule. Cela améliore la sécurité pour l’utilisateur. Pour son usage, il est d’ailleurs préconisé de connecter tout d’abord l’équipement externe à l’adaptateur 20 puis d’activer l’alimentation par le véhicule.
Le module 203 comporte un premier signal de sortie 217 relié électriquement à un deuxième module de commande intégré 206 de l’adaptateur 20. Le signal de sortie 217 signale au deuxième module de commande 206 si un défaut d’isolement a été détecté ou non. Le signal 217 est par exemple un signal binaire qui dans un premier état signale l’absence de défaut d’isolement et dans un deuxième état signale la détection d’un défaut d’isolement.
Le module 203 comporte un deuxième signal de sortie 221 connecté électriquement au signal CP 211 de l’adaptateur. Le signal 221 pilote une tension sur le signal CP 211. Le signal 221 peut être utilisé pour commander l’arrêt de l’opération V2L directement depuis le module 203 vers le véhicule ou vers un commutateur de la ligne d’alimentation de manière à ouvrir un commutateur électrique en cas de détection d’un défaut d’isolement. Le signal 221 est un signal binaire ou un signal à modulation de largeur d’impulsion dont le niveau et la fréquence sont pilotés pour commander l’ouverture d’un commutateur à travers le signal CP 211.
Le module de commande 206 est un microcontrôleur électronique en charge de superviser les composants intégrés de l’adaptateur 20. Il a notamment la fonction de collecter une valeur de température 215 du socle 202, une valeur de courant 216 traversant la ligne de phase 207 et la détection d’un défaut d’isolement 217. Le module 206 a pour fonction en outre de signaler à l’utilisateur une situation d’une anomalie de surchauffe, de courant excessif ou de défaut d’isolement en pilotant un moyen d’interface homme machine (IHM) 204. Dans cet exemple, il s’agit d’une LED « Light Emitting Device » pouvant prendre un premier état allumé vert, un deuxième état allumé rouge en cas de détection d’un défaut, ou un troisième état éteint, en fonction de l’état d’un signal 219 en sortie du module 206. L’état du signal 219 dépend des signaux 215, 216, 217 et 218. Le moyen 204 peut être tout type de moyen IHM, par exemple de type sonore et/ou visuel, comme un écran.
L’adaptateur 20 comporte un moyen d’actionnement 213, dans cet exemple un bouton, qui émet le signal d’état 218 vers le module 206. Le bouton permet d’activer/désactiver l’alimentation électrique fournie par l’adaptateur 20, c’est-à-dire le transfert d’énergie V2L depuis le véhicule vers l’équipement externe, une fois que ce dernier est branché au boitier de prise du véhicule.
Plus précisément, le module 206 est apte à activer la fonction de transfert d’énergie V2L à travers le signal de contrôle CP 211 par l’intermédiaire d’une batterie intégrée 205. Similairement au protocole de communication connu entre une borne de recharge et un véhicule, ou un câble de recharge et le véhicule, le pilotage en modulation de largeur d’impulsion par le signal de contrôle CP 211 permet de réveiller le véhicule.
Les modules électroniques 203 et/ou 206 sont en communication avec le chargeur du véhicule à travers les signaux 210 et 211. Ces communications permettent d’activer/désactiver la décharge V2L et de commander l’ouverture d’un commutateur de la ligne d’alimentation du véhicule pour déconnecter la batterie de traction et le boitier de prise de recharge en cas de détection d’un défaut d’isolement dans la ligne d’alimentation.
Plus précisément, le module 203, ou le module 206, est configuré pour, en cas de détection d’un défaut d’isolement, piloter le signal CP 211 en modulation de largeur d’impulsion pour stopper le transfert d’énergie depuis le véhicule vers l’adaptateur 20. La commande d’arrêt de transfert provoque l’ouverture d’un commutateur électrique de la ligne d’alimentation du véhicule.
La batterie intégrée 205 alimente électriquement le module 203, le module 206 et la LED 204. En outre, la batterie intégrée 205 comporte une sortie connectée au signal de commande 211 CP. La batterie intégrée 205 assure l’opération des modules 203 et 206 même quand l’adaptateur 20 n’est pas branché au boitier de prise de recharge du véhicule. Cela permet de détecter un défaut d’isolement dès le branchement d’un équipement électrique externe, préalablement au branchement de l’adaptateur 20 au véhicule électrique. On améliore ainsi la sécurité électrique pour l’utilisateur.
En outre, la batterie intégrée 205 fournit la tension nécessaire pour le pilotage du signal de contrôle 211 CP lors de la décharge, notamment pour piloter la tension de contrôle communicant au véhicule le courant de décharge maximal accepté et la commande de coupure de la décharge en cas de détection d’un défaut d’isolement ou lors de l’arrêt commandé au moyen du bouton d’actionnement 213.
L’adaptateur comporte en outre un fusible 214 sur la ligne de phase 207 reliant électriquement le connecteur 201 et le connecteur 202. Le fusible assure la coupure de la ligne d’alimentation en cas de dépassement d’un niveau de courant.
En variante (non représentée sur la ), le fusible 214 peut être un commutateur piloté actionnable par le module 203 et/ou 206 en cas de détection d’un défaut électrique, par exemple surchauffe, courant excessif ou défaut d’isolement. Ce commutateur est pilotable par des fonctions intégrées de protection électrique de l’adaptateur 20.
Il est prévu en outre un procédé de protection contre les défauts d’isolement d’un équipement électrique externe pour un adaptateur branchable à un boitier de prise de recharge de la batterie de traction d’un véhicule électrifié. Le module électronique de détection et diagnostic IMD 203 de l’adapteur est muni d’un calculateur à circuits intégrés et de mémoires électroniques configurés pour exécuter le procédé de protection selon l’invention. Mais cela n’est pas obligatoire. Le module électronique 203, selon l’invention, peut être réalisé 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 procédé de protection peut être mis en œuvre dès le branchement de l’équipement électrique externe à l’adaptateur, avant le branchement de l’adaptateur au véhicule ou avant l’activation de l’opération V2L. Le procédé s’exécute en permanence durant l’usage de l’adaptateur lorsqu’il est branché au véhicule.
Une fois que l’utilisateur active l’adaptateur, le module IMD 203 exécute la surveillance d’un défaut d’isolement de l’équipement externe qui branché à l’adaptateur. Le module IMD détermine, oui ou non, s’il existe un défaut d’isolement sur la ligne d’alimentation. Le module IMD 203 de l’adaptateur 20 commande l’ouverture d’un commutateur électrique en cas de détection d’un défaut d’isolement et signale à l’utilisateur l’occurrence d’un défaut d’isolement, via la LED intégrée par exemple, ou éventuellement via l’IHM du véhicule.
Dans un premier cas, lorsque l’adaptateur est branché au véhicule, le module IMD 203 génère la consigne de commande d’ouverture d’un commutateur à destination du véhicule. La consigne est transmise à travers le boitier de prise de recharge, via le signal CP. La consigne est dans cet exemple un signal piloté, en modulation de largeur d’impulsion selon un niveau de tension et une fréquence prédéterminés, interprétable par le chargeur du véhicule pour arrêter le transfert d’énergie V2L et ouvrir un commutateur de la ligne d’alimentation, en particulier un commutateur reliant électriquement la batterie de traction au boitier de prise de recharge. Le commutateur est par exemple le relais du système de batterie reliant la batterie et le chargeur. Le relais peut être un relais du boitier de prise de recharge ou bien encore un relais du chargeur.
Dans un deuxième cas, le module IMD ouvre un commutateur intégré pour isoler l’adaptateur de la batterie de traction. Selon le procédé de protection, le procédé comporte la génération d’une consigne de commande d’ouverture d’un commutateur intégré de l’adaptateur, l’ouverture du commutateur intégré et enfin la signalisation d’un défaut d’isolement de la première ligne d’alimentation, via la LED intégrée. Le signal de commande d’ouverture peut être un signal binaire.
L’adaptateur selon l’invention s’applique à tout type de véhicule électrifié rechargeable comprenant une batterie de traction, une machine électrique de traction, un chargeur intégré et une prise de recharge. Elle s’applique dans le cadre d’applications V2L, VHL ou VBL.
Claims (10)
- Adaptateur d’alimentation électrique (20) destiné à être branché à un boitier de prise de recharge (7) de la batterie de traction (3) d’un véhicule électrifié (1) pour alimenter un équipement électrique externe (30) audit véhicule (1) comprenant :
- un premier connecteur électrique (201) destiné à être branché au boitier de prise de recharge (7),
- un deuxième connecteur électrique (202) destiné à l’alimentation électrique dudit équipement externe (30),
- une première ligne d’alimentation d’énergie (220) reliant électriquement le premier et le deuxième connecteur (201, 202),
- caractérisé en ce qu’il comporte en outre un moyen de détection (203) d’un défaut d’isolement de l’équipement externe lorsqu’il est branché au deuxième connecteur et un premier moyen de commande (206) d’un commutateur électrique de la ligne d’alimentation (220) en fonction de la détection.
- Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détection est un premier module électronique (203) comportant un premier signal et un deuxième signal d’entrée reliés respectivement à une ligne de phase (207) et une ligne de terre (208) de la première ligne d’alimentation (220), une fonction intégrée de détection et diagnostic d’un défaut d’isolement et comportant un premier signal de sortie (217) piloté en fonction du résultat de la fonction de détection et de diagnostic.
- Adaptateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier moyen de commande est un deuxième module électronique (206) recevant le premier signal de sortie (217) du premier module (203) et comportant un deuxième signal de sortie (222) piloté en fonction du premier signal (217).
- Adaptateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième signal de sortie (222) est adapté pour piloter un signal de contrôle du premier connecteur (CP) en modulation de largeur d’impulsion selon un niveau de tension et une fréquence prédéterminés.
- Adaptateur selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une batterie intégrée (205) alimentant les premier et deuxième modules (203, 206).
- Adaptateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un premier commutateur intégré pilotable (214) reliant électriquement dans la première ligne d’alimentation (220) le premier connecteur (201) et le deuxième connecteur (202) et en ce que l’état d’ouverture/fermeture du premier commutateur (214) est piloté par le premier moyen de commande (206) de commutateur.
- Véhicule électrifié (1) comprenant une batterie de traction (3), un boitier de prise de recharge électrique (7), un chargeur embarqué (9) de la batterie de traction (3), une deuxième ligne d’alimentation reliant électriquement le boitier de recharge (7), le chargeur (9) et la batterie de traction (3), un deuxième commutateur électrique (5) entre la batterie (3) et le boitier de recharge (7) et un deuxième moyen de commande dudit commutateur, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un adaptateur amovible (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 apte à alimenter électriquement un équipement électrique (30) externe au véhicule (1) par son deuxième connecteur (202) à partir d’énergie stockée dans la batterie de traction (3) lorsque ledit adaptateur (20) est branché audit boitier (7) par son premier connecteur (201), en ce que l’adaptateur (20) et le deuxième moyen de commande du commutateur (5) sont reliés en communication et configurés pour commander l’ouverture du deuxième commutateur (5) du véhicule (1) de manière à déconnecter la batterie de traction (3) et le boitier (7) en cas de détection d’un défaut d’isolement dans la première ligne d’alimentation (220).
- Procédé de protection électrique contre un défaut d’isolement électrique lorsqu’un équipement électrique (30) est branché à un adaptateur (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
- la surveillance d’un défaut d’isolement de l’équipement externe (30) branché à la première ligne d’alimentation électrique (220) mise en œuvre par l’adaptateur (20),
- la commande de l’ouverture d’un commutateur électrique (5 ;214) en cas de détection d’un défaut d’isolement.
- Procédé selon la revendication 8, et dans lequel l’adaptateur (20) est branché au boitier de prise de recharge (7) d’un véhicule électrifié (1) comportant une batterie de traction (3), caractérisé en ce que la commande de l’ouverture comporte :
- la génération d’une consigne de commande à destination du véhicule, la consigne étant un signal (211) piloté en modulation de largeur d’impulsion selon un niveau de tension et une fréquence prédéterminés interprétable par le véhicule pour l’ouverture d’un commutateur (5),
- la transmission de la dite consigne à travers le boitier de prise de recharge (7),
- l’ouverture d’un commutateur électrique (5) du véhicule pour la déconnexion du boitier (7) avec la batterie (3).
- Procédé selon les revendications 6 et 8, caractérisé en ce que la commande de l’ouverture comporte :
- la génération d’une consigne de commande d’ouverture du premier commutateur (214) intégré de l’adaptateur (20),
- l’ouverture du premier commutateur (214),
- la signalisation d’un défaut d’isolement de la première ligne d’alimentation (220).
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2022-06-21 FR FR2206061A patent/FR3136904A1/fr not_active Withdrawn
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