WO2020187814A1 - Procédé de commande des relais électromagnétiques d'un véhicule automobile électrique ou hybride - Google Patents

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Elise JEAN
Thibaud ROLLAND
Arnaud SZEWCZYK
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Nissan Motor Co Ltd
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Renault SAS
Nissan Motor Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the electromagnetic relays of an electric or hybrid motor vehicle.
  • the battery referred to in this application is a "traction battery”, that is to say the high voltage battery supplying the electric powertrain, the associated vehicle being able to operate in traction or in propulsion.
  • the motor vehicle 20 comprises an electric accumulator battery 26, also called more simply battery 26, connected on the one hand to the power members of the vehicle such as the inverter, and on the other hand to direct voltage electromagnetic relays 25, also called DC 25 relays or more simply 25 relays.
  • relays 25 When these relays 25 are open, the battery 26, forming part of the power units of the motor vehicle, is able to supply the electrical energy necessary for the power units of the motor vehicle. However in this state, the relays 25 prevent the recharging of the battery 26.
  • the recharging terminal 21 adjusts the direct DC voltage supplied to the same level as the voltage of the battery 26 of the vehicle, so that when the relays 25 are closed, the voltages are substantially balanced.
  • an inrush current can occur when the relays 25 close if too great a voltage difference persists between the voltage upstream of the relays 25 and the voltage downstream of the relays 25, in other words between the voltage across the terminals. battery 26 and the voltage at the outlet of the charging station 21.
  • a high inrush current not only presents risks of damage to the relays 25 of the motor vehicle 20, but also leads to charging refusals on the charging stations 21 which detect a fault if the current during the precharging exceeds a certain threshold. .
  • a known objective is to seek to optimally balance the upstream and downstream voltages of the relays 25 so as to reduce the inrush current that may occur when the relays 25 of the motor vehicle 20 close.
  • the COMBO standards are known in particular for direct current recharging, also called DC COMBO, and GB / T.
  • the IEC 61851-23 standard notably imposes normative limits for DC COMBO charging: the terminal must regulate the charging voltage during the precharging to +/- 20V of the setpoint voltage sent by the motor vehicle 20 as well as a limit of inrush current at 2A.
  • some charging stations 21 do not have a diode allowing progressive balancing, so the inrush current depends on the voltages upstream and downstream of the relays 25 and on the impedance of the circuit. For example, it happens to measure inrush currents of up to 150A in the reverse direction, which is far beyond the desired values.
  • a solution to reduce the inrush current is then to add a differential sensor for the upstream / downstream voltages of the relays 25 of the motor vehicle 20.
  • this solution requires costly hardware modifications which cannot necessarily be implemented in an existing fleet of vehicles.
  • a method for controlling electromagnetic relays of an electric or hybrid motor vehicle comprising an electric accumulator battery defining a setpoint voltage, said motor vehicle being connected to an electric charging station delivering a charging voltage.
  • said method comprising:
  • a second evaluation step during which it is evaluated whether the difference in absolute value between the charge voltage acquired at the current instant and the setpoint voltage is less than a first voltage threshold, for example 5V;
  • a step for controlling the closing of the electromagnetic relays 25 if the charge voltage value acquired at the current instant is evaluated during the first evaluation step as being stabilized, and if the difference in absolute value between the charge voltage acquired at the current instant and the setpoint voltage is evaluated as being below said first voltage threshold.
  • the first evaluation step comprises a first sub-step during which it is estimated whether the voltage difference in absolute value between the charge voltage value at the current instant and the setpoint voltage is less than a second voltage threshold, for example 30V, greater than the first voltage threshold. So we can ensure that the charging voltage has reached a substantially stabilized value, below this second threshold, for example 30V, corresponding substantially to the maximum error that may derive from the various measurement sensors and regulation means.
  • a second voltage threshold for example 30V
  • the first evaluation step comprises a second sub-step during which the difference in absolute value between the charge voltage value acquired at the current instant, and another voltage value is calculated. of charge acquired at another instant preceding said current instant, so that it is estimated during said second sub-step whether said calculated difference is less than a third voltage threshold, for example 2V, below said second voltage threshold.
  • a third voltage threshold for example 2V
  • the acquired charge voltage value is stabilized if the estimates of the two sub-steps are verified.
  • a relatively robust assessment of the stabilization of the charging voltage during the precharging period is obtained.
  • the second verification step is implemented only when the first verification step has positively evaluated that the value of the charge voltage acquired is stabilized, otherwise said control method begins again in its first step.
  • a step is carried out for modifying said setpoint voltage value as a function of said difference value between the charge voltage acquired at the current instant and the setpoint voltage, and in that said method resumes from first step with said modified setpoint voltage value.
  • the setpoint voltage can be modified in order to take account of a potential measurement error, which may arise in particular from the various voltage sensors, so as to allow a better match between the setpoint voltage and the load voltage, and to reduce the risk of inrush currents when the relays are closed.
  • said modified setpoint voltage value is equal to said acquired setpoint value to which is added the difference between the setpoint voltage at the previous iteration and the charge voltage acquired at the current instant.
  • the setpoint voltage is modified in a relatively simple and robust manner.
  • an alternative verification step is implemented, during which it is evaluated whether the difference in absolute value between the charge voltage at the current instant and the setpoint voltage is between the first threshold of voltage and the second voltage threshold, so that the step of controlling the closing of the relays independently of the two evaluation steps is carried out, if necessary.
  • a refusal of charge by the charging station can be avoided if the first verification step cannot be positively evaluated, for example because a voltage sensor is faulty, or because the voltage regulation is not enough. precise.
  • the invention also relates to a device for controlling the electromagnetic relays of an electric or hybrid motor vehicle comprising an electric accumulator battery defining a setpoint voltage, said motor vehicle being intended to be connected to an electric charging terminal delivering a voltage. load, adapted to implement the method as described above.
  • the invention also relates to an electric or hybrid motor vehicle comprising an electric accumulator battery defining a setpoint voltage, said motor vehicle further comprising relays. electromagnetic and being configured to be connected to an electric charging station delivering a charging voltage, said vehicle comprising a device for controlling electromagnetic relays as described above.
  • FIG. 1 is a schematic view of an electric or hybrid motor vehicle according to the invention connected to an electric charging station;
  • FIG. 2 is a flowchart of the method according to the main embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the stepwise evolution of the EVSEPresentVoltage charge voltage upstream of the motor vehicle relays.
  • the invention relates to a method 1 for managing the charging of an electric or rechargeable hybrid motor vehicle 20, connected by an electric cable 27 adapted to an electric charging station 21, according to the ISO 15118 standard.
  • ISO 15118 defines the physical and data link layer requirements for high level communication, directly between battery electric vehicles or plug-in hybrid electric vehicles, based on wired communication technology, and fixed installation of electric recharging.
  • the motor vehicle 20 is also able to communicate with the charging station 21 via a communication channel 22, here a communication cable 22.
  • the communication cable 22 corresponds to the electric cable 27, the communication being carried out by line powerline, frequently abbreviated as CPL.
  • the voltage values will be named, in accordance with the standards in force in the technical field, with reference to the abbreviations EVSE 21 from the English Electric Vehicle Supply Equipment, in French motor vehicle supply equipment , in other words the electric charging station 21 of the motor vehicle, and EV, from the English Electric Vehicle, corresponding to the electric or hybrid motor vehicle.
  • the motor vehicle 20 includes an electric storage battery 26 separated from the charging station 21 by charging relays 25.
  • the motor vehicle 20 first sends a request 23, comprising a message frequently called Preloaded, requiring preloading, to the recharging terminal 21, providing a setpoint voltage value EVTargetVoltage as argument of the message.
  • the setpoint voltage value EVTargetVoltage corresponds here to the voltage measured at the terminals of the battery 26, therefore downstream of the relays 25, and acquired with a view to transmitting the request message 23. It is more generally the battery voltage. , measured or estimated.
  • a response message 24 is then sent by the charging station 21 to the motor vehicle 20 via the communication channel 22, the message being frequently called PreChargeRes (from the English Préchargé Response, in French response to the precharge request), comprising a measurement of the current voltage on the EVSEPresentVoltage recharging terminal side, in other words of the voltage upstream of the relays 25. This is therefore the direct voltage supplied by the charging terminal.
  • PreChargeRes from the English Préchargé Response, in French response to the precharge request
  • the response time provided between the request message from the motor vehicle 20 and the response from the charging station 21 to restore this measurement is provided for by the ISO 15118 standard at 1.5 seconds, leaving time at the charging station 21 to regulate its voltage to the setpoint voltage EVTargetVoltage. However, in practice this response time is much shorter.
  • the precision of the sensor for measuring the voltage of the battery 26 of the motor vehicle 20 varies between +/- 5V.
  • the charging station 21 may have completed its regulation to the setpoint voltage EVTargetVoltage, it may deliver a value of voltage deviating by +/- 30V from this setpoint voltage, creating an unwanted and potentially high inrush current.
  • the invention therefore relates to a method 1 aimed at ensuring that the voltage delivered by the charging station 21 substantially corresponds to the setpoint voltage EVTargetVoltage, so as to avoid an inrush current.
  • the method 1 comprises a first step of acquiring a setpoint voltage EVTargetVoltage, also called initial setpoint voltage EVTargetVoltage, corresponding to the setpoint voltage EVTargetVoltage transmitted by the motor vehicle 20 to the charging station 21 .
  • a setpoint voltage EVTargetVoltage also called initial setpoint voltage EVTargetVoltage
  • Method 2 then comprises a step of receiving 10 ′ of a charge voltage value EVSEPresentVoltage, corresponding to the voltage upstream of the relays 25 measured by the charging terminal 21 at the present instant, called instant t.
  • the method implements a first evaluation step 11 of the stabilization of the measurement of the charging voltage EVSEPresentVoltage measured on the charging station 21.
  • the first stabilization evaluation step 11 comprises two sub-steps implemented substantially simultaneously and each verifying a stabilization criterion. If both stabilization criteria are met then the charge voltage EVSEPresentVoltage is considered stabilized.
  • a first stabilization criterion is checked, in the first sub-step, verifying whether the voltage difference in absolute value between the load voltage measurement EVSEPresentVoltage on the terminal 21 side and the setpoint voltage EVTargetVoltage is less than 30V.
  • the difference between the charge voltage value EVSEPresentVoltage at the current instant, called instant t, and the charge voltage value EVSEPresentVoltage at the instant t is calculated on the other hand, during a second sub-step -1, 5s, or as measured 1.5 seconds previously the current moment.
  • the second criterion is then checked, during the second sub-step, verifying whether the difference in absolute value between these two charge voltage values EVSEPresentVoltage, respectively at times t and t-1 5s, is less than 2V .
  • the threshold value of 2V can be freely adapted by a person skilled in the art, it can for example be less than 2V, or greater than 2V, but it is advisable to keep a value as small as possible, preferably less than or equal to 2V, in order to optimize the operation of the process 1.
  • a second evaluation step 12 is implemented.
  • process 1 starts over.
  • the second evaluation step 12 it is checked whether the difference in absolute value between the charge voltage EVSEPresentVoltage at time t and the initial setpoint voltage EVTargetVoltage is less than 5V.
  • a step 13 is then carried out for modifying the setpoint voltage value EVTargetVoltage so that the new setpoint voltage EVTargetVoltage new is equal to the previous setpoint voltage EVTargetVoltage to which is added the error, here the difference between the previous setpoint voltage EVTargetVoltage and the load voltage EVSEPresentVoltage at time t, i.e.:
  • process 1 starts again, keeping the modified setpoint value EVTargetVoltage new as the new setpoint value EVTargetVoltage.
  • This method of adjusting the EVTargetVoltage setpoint sent by the motor vehicle 20 to the charging station 21 makes it possible to reduce the error, here the voltage difference between the upstream and downstream relays 25 and therefore reduce the inrush current when the relays 25 close.
  • a step of alternative verification during which it is evaluated whether the difference between the load voltage EVSEPresentVoltage at time t and the initial setpoint voltage EVTargetVoltage is between 5V and 30V, and in this case we proceed directly to the closing of the relays 25 of the motor vehicle 20.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de commande (1) de relais électromagnétiques (25) d'un véhicule automobile (20) électrique ou hybride comprenant une batterie d'accumulateur électriques (26) définissant une tension de consigne, EVTargetVoltage, ledit véhicule automobile étant connecté à une borne de recharge électrique (21) délivrant une tension de charge, EVSEPresentVoltage, ledit procédé (1) comprenant : - une étape de commande de la fermeture des relais électromagnétiques 25 si la valeur de tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, à l'instant courant t, est évaluée au cours de la première étape d'évaluation (11) comme étant stabilisée, et si l'écart entre la tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, à l'instant courant et la tension de consigne, EVTargetVoltage, est évaluée comme étant inférieure audit premier seuil de tension.

Description

Description
Titre de l’invention : Procédé de commande des relais électromagnétiques d’un véhicule automobile électrique ou hybride La présente invention se rapporte à un procédé de commande des relais électromagnétiques d’un véhicule automobile électrique ou hybride.
Dans le domaine des véhicules automobiles électriques et hybrides, il est bien connu de commander la connexion des bornes de la batterie par des relais électromagnétiques, plus simplement appelés relais. La batterie à laquelle il est fait référence dans cette demande est une « batterie de traction », c’est-à-dire la batterie haute tension d’alimentation du groupe motopropulseur électrique, le véhicule associé pouvant fonctionner en traction ou en propulsion.
En référence à la figure 1 présentant un ensemble de recharge d’un véhicule automobile 20 électrique ou hybride connu de l’art antérieur, le véhicule automobile 20 est connecté par un câble électrique 27 à une borne de recharge électrique 21.
Le véhicule automobile 20 comprend une batterie d’accumulateurs électriques 26, aussi appelée plus simplement batterie 26, connectée d’une part aux organes de puissance du véhicule tels l’onduleur, et d’autre part à des relais électromagnétiques de tension continu 25, aussi appelés relais DC 25 ou plus simplement relais 25.
Lorsque ces relais 25 sont ouverts, la batterie 26, faisant partie des organes de puissance du véhicule automobile, est apte à fournir l’énergie électrique nécessaire aux organes de puissance du véhicule automobile. Toutefois dans cet état, les relais 25 interdisent la recharge de la batterie 26.
Lorsque les relais 25 sont fermés, alors la batterie 26 est apte à recevoir l’énergie électrique fournie par la borne de recharge électrique 21.
Dans le contexte de la recharge rapide des véhicules automobiles électriques ou hybrides, il est connu qu’une étape de précharge est généralement requise avant que le véhicule ne ferme ses relais 25.
Pendant cette période de précharge, la borne de recharge 21 ajuste la tension continue DC fournie au même niveau que la tension de la batterie 26 du véhicule, de sorte que lorsque les relais 25 sont fermés, les tensions soient sensiblement équilibrées.
En effet, un courant d’appel peut survenir à la fermeture des relais 25 si une trop grande différence de tension persiste entre la tension en amont des relais 25 et la tension en aval des relais 25, autrement dit entre la tension aux bornes de la batterie 26 et la tension en sortie de la borne de recharge 21.
Un courant d’appel élevé présente non seulement des risques d’endommagement pour les relais 25 du véhicule automobile 20, mais entraîne également des refus de charge sur des bornes de recharge 21 qui détectent un défaut si le courant pendant la précharge dépasse un certain seuil.
Aussi, un objectif connu est de chercher à équilibrer de manière optimale les tensions amont et aval des relais 25 de sorte à réduire le courant d’appel pouvant survenir à la fermeture des relais 25 du véhicule automobile 20.
Plusieurs standards de recharge rapides ont été développés par les constructeurs automobiles. On connaît notamment les standards COMBO pour la recharge en courant continu, aussi appelé DC COMBO, et GB/T.
La norme IEC 61851 -23 impose notamment des limites normatives pour la charge DC COMBO : la borne doit réguler la tension de charge pendant la précharge à +/-20V de la tension de consigne envoyée par le véhicule automobile 20 ainsi qu’une limite de courant d’appel à 2A.
Afin de réguler leur tension de précharge, les constructeurs de bornes utilisent différentes solutions techniques.
L’implantation d’une résistance de précharge permet de limiter le courant de précharge, mais certaines bornes de recharge 21 n’en possèdent pas et mettent en œuvre une régulation uniquement logicielle.
De plus, certaines bornes de recharge 21 ne possèdent pas de diode permettant un équilibrage progressif, ainsi le courant d’appel dépend des tensions en amont et en aval des relais 25 et de l’impédance du circuit. A titre d’exemple, il arrive de mesurer des courants d’appel pouvant aller jusqu’à 150A en sens inverse, ce qui est très au-delà des valeurs recherchées.
Une solution pour réduire le courant d’appel est alors d’ajouter un capteur différentiel des tensions amont/aval des relais 25 du véhicule automobile 20. Toutefois cette solution impose des modifications matérielles coûteuses et qui ne peuvent pas forcément être mises en oeuvre dans un parc de véhicules existants.
Aussi, il existe le besoin d’une solution pour réduire le courant d’appel à la fermeture des relais de manière simple et robuste sans impact sur les structures techniques des organes de puissance.
A cet effet, on propose un procédé de commande de relais électromagnétiques d’un véhicule automobile électrique ou hybride comprenant une batterie d’accumulateurs électriques définissant une tension de consigne, ledit véhicule automobile étant connecté à une borne de recharge électrique délivrant une tension de charge, ledit procédé comprenant :
- une étape d’acquisition de ladite valeur de tension de consigne ;
- une étape d’acquisition de ladite valeur de tension de charge à un instant courant et à au moins un autre instant précédant l’instant courant ;
- une première étape d’évaluation, au cours de laquelle on évalue si la valeur de tension de charge acquise est stabilisée entre les différents instants d’acquisition ;
- une deuxième étape d’évaluation, au cours de laquelle on évalue si l’écart en valeur absolue entre la tension de charge acquise à l’instant courant et la tension de consigne est inférieur à un premier seuil de tension, par exemple 5V ;
- une étape de commande de la fermeture des relais électromagnétiques 25 si la valeur de tension de charge acquise à l’instant courant est évaluée au cours de la première étape d’évaluation comme étant stabilisée, et si l’écart en valeur absolue entre la tension de charge acquise à l’instant courant et la tension de consigne est évaluée comme étant inférieure audit premier seuil de tension.
Ainsi, on peut obtenir un procédé de commande de la fermeture des relais du véhicule automobile relativement simple, robuste et ne nécessitant aucune adaptation matérielle que ce soit au véhicule ou à la borne de recharge.
Avantageusement et de manière non limitative, la première étape d’évaluation comprend une première sous-étape au cours de laquelle on estime si la différence de tension en valeur absolue entre la valeur de tension de charge à l’instant courant et la tension de consigne est inférieure à un deuxième seuil de tension, par exemple 30V, supérieur au premier seuil de tension. Ainsi, on peut s’assurer que la tension de charge est arrivée à une valeur sensiblement stabilisée, inférieure à ce deuxième seuil, par exemple 30V, correspondant sensiblement à l’erreur maximal pouvant dériver des différents capteurs de mesures et des moyens de régulation.
Avantageusement et de manière non limitative, la première étape d’évaluation comprend une deuxième sous-étape au cours de laquelle on calcule la différence en valeur absolue entre la valeur de tension de charge acquise à l’instant courant, et une autre valeur de tension de charge acquise à un autre instant précédent ledit instant courant, de sorte qu’on estime au cours de ladite deuxième sous-étape si ladite différence calculée est inférieure à un troisième seuil de tension, par exemple 2V, inférieur audit deuxième seuil de tension. Ainsi, on estime si la tension de charge à évolué au cours d’un intervalle de temps prédéfini, par exemple au cours des dernières 1 5secondes, correspondant à un intervalle de temps prévu par les standards comme un objectif de stabilisation de montée en tension de charge pour les bornes de recharge.
Avantageusement et de manière non limitative, au cours de la première étape d’évaluation, il est positivement évalué que la valeur de tension de charge acquise est stabilisée si les estimations des deux sous-étapes sont vérifiées. Ainsi, on obtient une évaluation relativement robuste de la stabilisation de la tension de charge au cours de la période de précharge.
Avantageusement et de manière non limitative, on ne met en oeuvre la deuxième étape de vérification que lorsque la première étape de vérification a évalué positivement que la valeur de tension de charge acquise est stabilisée, sinon ledit procédé de commande recommence à sa première étape. Ainsi, on peut optimiser le fonctionnement du procédé et limiter la quantité de calculs réalisés.
Avantageusement et de manière non limitative, lorsque au cours de la deuxième étape d’évaluation, on évalue que l’écart entre la tension de charge acquise à l’instant courant et la tension de consigne est comprise entre le premier seuil de tension et un quatrième seuil de tension, par exemple 30 V, alors on procède à une étape de modification de ladite valeur de tension de consigne en fonction de ladite valeur d’écart entre la tension de charge acquise à l’instant courant et la tension de consigne, et en ce que ledit procédé reprend à la première étape avec ladite valeur de tension de consigne modifiée. Ainsi, on peut modifier la tension de consigne afin de tenir compte d’une potentielle erreur de mesure, pouvant être issue notamment des différents capteurs de tension, de sorte à permettre une meilleure correspondance entre la tension de consigne et la tension de charge, et permettant de réduire les risques de courants d’appel lors de la fermeture des relais.
Avantageusement et de manière non limitative, ladite valeur de tension de consigne modifiée est égale à ladite valeur de consigne acquise à laquelle est ajoutée la différence entre la tension de consigne à l’itération précédente et la tension de charge acquise à l’instant courant. Ainsi, la tension de consigne est modifiée de manière relativement simple et robuste.
Avantageusement et de manière non limitative, lorsque le procédé est répété durant une période de temps continue, par exemple comprise entre 30 secondes et 1 minute, du fait qu’au cours de la première étape de vérification on évalue négativement que la valeur de tension de charge acquise est stabilisée, alors on met en œuvre une étape de vérification alternative, au cours de laquelle on évalue si la différence en valeur absolue entre la tension de charge à l’instant courant et la tension de consigne est comprise entre le premier seuil de tension et le deuxième seuil de tension, de sorte qu’on procède le cas échéant à l’étape de commande de la fermeture des relais indépendamment des deux étapes d’évaluation. Ainsi, on peut éviter un refus de charge par la borne de recharge si la première étape de vérification ne peut être positivement évaluée, par exemple parce qu’un capteur de tension est défaillant, ou parce que la régulation de tension n’est pas assez précise.
L’invention concerne aussi un dispositif de commande des relais électromagnétiques d’un véhicule automobile électrique ou hybride comprenant une batterie d’accumulateurs électriques définissant une tension de consigne, ledit véhicule automobile étant destiné à être connecté à une borne de recharge électrique délivrant une tension de charge, adapté pour mettre en œuvre le procédé tel que décrit précédemment.
L’invention concerne aussi un véhicule automobile électrique ou hybride comprenant une batterie d’accumulateur électriques définissant une tension de consigne, ledit véhicule automobile comprenant en outre des relais électromagnétiques et étant conformé pour être connecté à une borne de recharge électrique délivrant une tension de charge, ledit véhicule comprenant un dispositif de commande des relais électromagnétiques tel que décrit précédemment.
D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1 ] est une vue schématique d’un véhicule automobile électrique ou hybride selon l’invention connecté à une borne de recharge électrique ;
[Fig. 2] est un organigramme du procédé selon le mode de réalisation principal de l’invention ; et
[Fig. 3] est un schéma représentant l’évolution par palier de la tension de charge EVSEPresentVoltage en amont des relais du véhicule automobile.
L’invention concerne un procédé 1 de gestion de la charge d’un véhicule automobile 20 électrique ou hybride rechargeable, connecté par un câble électrique 27 adapté avec une borne de recharge électrique 21 , selon la norme ISO 15118.
La norme ISO 15118 définit les exigences relatives à la couche physique et à la couche liaison de données pour une communication de haut niveau, directement entre des véhicules électriques à batterie ou des véhicules électriques hybrides rechargeables, basés sur une technologie de communication filaire, et l'installation fixe de recharge électrique.
Le véhicule automobile 20 est en outre apte à communiquer avec la borne de recharge 21 via un canal de communication 22, ici un câble de communication 22. En particulier dans ce mode de réalisation le câble de communication 22 correspond au câble électrique 27, la communication étant réalisée par courant porteur en ligne, fréquemment abrégé en CPL.
Dans la suite de la description, les valeurs de tension seront nommées, conformément aux normes en vigueur dans le domaine technique, en faisant référence aux abréviations EVSE 21 issues de l’anglais Electric Vehicle Supply Equipment, en français équipements d’alimentation du véhicule automobile, autrement dit la borne de recharge électrique 21 du véhicule automobile, et EV, issu de l’anglais Electric Vehicle, correspondant au véhicule automobile 20 électrique ou hybride.
Le véhicule automobile 20 comprend une batterie d’accumulation électrique 26 séparée de la borne de charge 21 par des relais de charge 25.
Selon cette norme de communication le véhicule automobile 20 envoie tout d’abord une requête 23, comprenant un message fréquemment nommé Préchargé, requérant la précharge, à la borne de recharge 21 , en fournissant en argument du message une valeur de tension de consigne EVTargetVoltage.
La valeur de tension de consigne EVTargetVoltage correspond ici à la tension mesurée aux bornes de la batterie 26, donc en aval des relais 25, et acquise en vue de la transmission du message de requête 23. Il s’agit plus généralement de la tension batterie, mesurée ou estimée.
Un message de réponse 24 est alors envoyé par la borne de recharge 21 au véhicule automobile 20 par le canal de communication 22, le message étant fréquemment nommé PreChargeRes (de l’anglais Préchargé Response, en français réponse à la demande de précharge), comprenant une mesure de la tension actuelle côté borne de rechargement EVSEPresentVoltage, autrement dit de la tension en amont des relais 25. Il s’agit donc de la tension continue fournie par la borne de charge.
Le temps de réponse prévu entre le message de requête du véhicule automobile 20 et la réponse de la borne de recharge 21 pour restituer cette mesure est prévue par la norme ISO 15118 à 1 ,5 secondes, laissant le temps à la borne de recharge 21 de réguler sa tension à la tension de consigne EVTargetVoltage. Or, en pratique ce temps de réponse est beaucoup plus court.
En outre, la précision du capteur de la mesure de tension amont des relais
25 dans la borne de rechargement 21 varie entre +/- 10V, et la précision du capteur de la mesure de la tension de la batterie 26 du véhicule automobile 20 varie entre +/- 5V.
Par conséquent, l’écart total possible entre les deux mesures de tensions est de +/- 15V ce qui est relativement important, d’autant que la précision de la régulation de la tension de la borne de recharge 21 est de +/- 20V.
Ainsi, bien que la borne de recharge 21 puisse avoir terminé sa régulation à la tension de consigne EVTargetVoltage, elle peut délivrer une valeur de tension divergeant de +/- 30V par rapport à cette tension de consigne, créant un courant d’appel non souhaité et potentiellement élevé.
L’invention concerne donc un procédé 1 visant s’assurer que la tension délivrée par la borne de recharge 21 corresponde sensiblement à la tension de consigne EVTargetVoltage, de sorte à éviter un courant d’appel.
A cet effet, le procédé 1 comprend une première étape d’acquisition 10 d’une tension de consigne EVTargetVoltage, aussi appelée tension de consigne initiale EVTargetVoltage, correspondant à la tension de consigne EVTargetVoltage transmise par le véhicule automobile 20 à la borne de recharge 21.
Le procédé 2 comprend ensuite une étape de réception 10’ d’une valeur de tension de charge EVSEPresentVoltage, correspondant à la tension en amont des relais 25 mesurée par la borne de recharge 21 à l’instant présent, dit instant t.
Ensuite, le procédé met en oeuvre une première étape d’évaluation 11 de la stabilisation de la mesure de tension de charge EVSEPresentVoltage mesurée sur la borne de recharge 21.
En effet, on sait que certaines bornes augmentent leur tension de précharge par palier lors de la phase transitoire de régulation, tel que représenté sous forme d’exemple en figure 3, pour une tension de consigne de 359 V.
Ainsi la première étape d’évaluation 11 de la stabilisation comprend deux sous-étapes mise en oeuvre sensiblement concomitamment et vérifiant chacune un critère de stabilisation. Si les deux critères de stabilisation sont remplis alors la tension de charge EVSEPresentVoltage est considérée comme stabilisée.
On vérifie d’une part un premier critère de stabilisation, dans la première sous- étape, vérifiant si la différence de tension en valeur absolue entre la mesure de tension de charge EVSEPresentVoltage côté borne 21 et la tension de consigne EVTargetVoltage est inférieure à 30V.
On calcule d’autre part, au cours d’une deuxième sous-étape, la différence entre la valeur de tension de charge EVSEPresentVoltage à l’instant courant, dit instant t, et la valeur de tension de charge EVSEPresentVoltage à l’instant t-1 ,5s, soit telle que mesurée 1.5 secondes précédemment l’instant courant. On procède alors à la vérification du deuxième critère, au cours de la deuxième sous-étape, vérifiant si la différence en valeur absolue entre ces deux valeurs de tension de charge EVSEPresentVoltage, respectivement aux instants t et t-1 5s, est inférieure à 2V.
La valeur de seuil de 2V peut être librement adaptée par l’homme du métier, elle peut être par exemple inférieure à 2V, ou supérieure à 2V, mais il convient de conserver une valeur la plus petite possible, préférentiellement inférieure ou égale à 2V, afin d’optimiser le fonctionnement du procédé 1.
Si les deux critères de la première étape d’évaluation 11 sont remplis, on met alors en oeuvre une deuxième étape d’évaluation 12.
Si les deux critères de la première étape d’évaluation 11 ne sont pas remplis, alors le procédé 1 reprend du début.
Au cours de la deuxième étape d’évaluation 12, on vérifie si l’écart en valeur absolue entre la tension de charge EVSEPresentVoltage à l’instant t et la tension de consigne initiale EVTargetVoltage est inférieure à 5V.
Si la différence est effectivement inférieure à 5V, alors on procède à la fermeture 14 des relais 25 et la recharge du véhicule automobile 20 commence.
Si la différence est comprise entre 5V et 30V, on procède alors à une étape de modification 13 de la valeur de tension de consigne EVTargetVoltage de sorte que la nouvelle tension de consigne EVTargetVoltagenew est égale à la tension de consigne précédente EVTargetVoltage à laquelle est ajoutée l’erreur, ici la différence entre la tension de consigne précédente EVTargetVoltage et la tension de de charge EVSEPresentVoltage à l’instant t, soit :
[Math. 1 ]
EVTargetVoltage new
= EVTargetVoltage
+ (EVTargetVoltage - EVSEPresentVoltage(t))
Après la modification 13 de la valeur de consigne EVTargetVoltagenew le procédé 1 recommence, en conservant la valeur de consigne modifiée EVTargetVoltagenew comme nouvelle valeur de consigne EVTargetVoltage.
Cette méthode d’ajustement de la valeur de consigne EVTargetVoltage envoyée par le véhicule automobile 20 à la borne de recharge 21 permet de réduire l’erreur, ici l’écart de tension entre l’amont et l’aval des relais 25 et donc de réduire le courant d’appel lors de la fermeture des relais 25.
Dans un mode de réalisation particulier, afin d’éviter un refus de charge de la borne de recharge 21 ; si après 35 secondes, les critères de la première étape d’évaluation 11 ne sont pas remplis, autrement dit si après 35 secondes le procédé 1 recommence sans jamais remplir les critères de la première étape d’évaluation 11 , on procède à une étape de vérification alternative, au cours de laquelle on évalue si la différence entre la tension de charge EVSEPresentVoltage à l’instant t et la tension de consigne initiale EVTargetVoltage est comprise entre 5V et 30V, et dans ce cas on procède directement à la fermeture des relais 25 du véhicule automobile 20.

Claims

Revendications
1. Procédé de commande (1 ) de relais électromagnétiques (25) d’un véhicule automobile (20) électrique ou hybride comprenant une batterie d’accumulateurs électriques (26) définissant une tension de consigne, EVTargetVoltage, ledit véhicule automobile étant connecté à une borne de recharge électrique (21 ) délivrant une tension de charge, EVSEPresentVoltage, ledit procédé (1 ) comprenant :
- une étape d’acquisition (10) de ladite valeur de tension de consigne, EVTargetVoltage, correspondant à la tension de la batterie d’accumulateurs électriques (26) ;
- une étape d’acquisition (10’) de ladite valeur de tension de charge, EVSEPresentVoltage, à un instant courant t, et à au moins un autre instant précédant l’instant courant t ;
-une première étape d’évaluation (11 ), au cours de laquelle on évalue si la valeur de tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, est stabilisée entre les différents instants d’acquisition ;
- une deuxième étape d’évaluation (12), au cours de laquelle on évalue si l’écart en valeur absolue entre la tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, à l’instant courant t, et la tension de consigne, EVTargetVoltage, est inférieure à un premier seuil de tension ;
- une étape de commande de la fermeture des relais électromagnétiques (25) si la valeur de tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, à l’instant courant t, est évaluée au cours de la première étape d’évaluation (11 ) comme étant stabilisée, et si l’écart en valeur absolue entre la tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, à l’instant courant t, et la tension de consigne, EVTargetVoltage, est évaluée comme étant inférieure audit premier seuil de tension.
2. Procédé de commande (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la première étape d’évaluation (11 ) comprend une première sous-étape au cours de laquelle on estime si la différence de tension en valeur absolue entre la valeur de tension de charge, EVSEPresentVoltage, à l’instant courant t, et la tension de consigne, EVTargetVoltage, est inférieure à un deuxième seuil de tension, supérieur au premier seuil de tension.
3. Procédé de commande (1 ) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première étape d’évaluation (11 ) comprend une deuxième sous-étape au cours de laquelle on calcule la différence en valeur absolue entre la valeur de tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, à l’instant courant t, et une autre valeur de tension de charge, EVSEPresentVoltage, acquise à un autre instant précédent ledit instant courant t, de sorte qu’on estime au cours de ladite deuxième sous-étape si ladite différence calculée est inférieure à un troisième seuil de tension, inférieur audit deuxième seuil de tension.
4. Procédé de commande (1 ) selon la revendication 3 lorsqu’il dépend de la 2, caractérisé en ce qu’au cours de la première étape d’évaluation (11 ), il est positivement évalué que la valeur de tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, est stabilisée si les estimations des deux sous-étapes sont vérifiées.
5. Procédé de commande (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’on ne met en œuvre la deuxième étape de vérification (12) que lorsque la première étape de vérification (11 ) a évalué positivement que la valeur de tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, est stabilisée, sinon ledit procédé de commande (1 ) recommence à sa première étape.
6. Procédé de commande (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lorsque au cours de la deuxième étape d’évaluation (12), on évalue que l’écart entre la tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, à l’instant courant t, et la tension de consigne, EVTargetVoltage, est comprise entre le premier seuil de tension et un quatrième seuil de tension, par exemple 30 V, alors on procède à une étape de modification (13) de ladite valeur de tension de consigne, EVTargetVoltage, en fonction de ladite valeur d’écart entre la tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, à l’instant courant t, et la tension de consigne, EVTargetVoltage, et en ce que ledit procédé reprend à la première étape avec ladite valeur de tension de consigne modifiée, EVTargetVoltagenew,.
7. Procédé de commande (1 ) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite valeur de tension de consigne modifiée, EVTargetVoltagenew, est égale à ladite valeur de consigne acquise, EVTargetVoltage, à laquelle est ajoutée la différence entre la tension de consigne, EVTargetVoltage, à l'itération précédente et la tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, à l’instant courant, t.
8. Procédé de commande (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lorsque le procédé (1 ) est répété durant une période de temps continue par exemple comprise entre 30 secondes et 1 minute, du fait qu’au cours de la première étape de vérification (11 ) on évalue négativement que la valeur de tension de charge acquise, EVSEPresentVoltage, est stabilisée, alors on met en œuvre une étape de vérification alternative, au cours de laquelle on évalue si la différence en valeur absolue entre la tension de charge, EVSEPresentVoltage, à l’instant courant t, et la tension de consigne, EVTargetVoltage, est comprise entre le premier seuil de tension et le deuxième seuil de tension, de sorte qu’on procède le cas échéant à l’étape de commande de la fermeture des relais indépendamment des deux étapes d’évaluation (11 , 12).
9. Dispositif de commande des relais électromagnétiques (25) d’un véhicule automobile (20) électrique ou hybride comprenant une batterie d’accumulateurs électriques (26) définissant une tension de consigne, EVTargetVoltage, ledit véhicule automobile étant destiné à être connecté à une borne de recharge électrique (21 ) délivrant une tension de charge, EVSEPresentVoltage, adapté pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à
8.
10. Véhicule automobile (20) électrique ou hybride comprenant une batterie d’accumulateurs électriques (26) définissant une tension de consigne, EVTargetVoltage, ledit véhicule automobile comprenant en outre des relais électromagnétiques (25) et étant conformé pour être connecté à une borne de recharge électrique (21 ) délivrant une tension de charge, EVSEPresentVoltage, ledit véhicule comprenant un dispositif de commande des relais électromagnétiques (25) selon la revendication 9.
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