WO2024069062A1 - Procede de detection d'un liquide indesirable dans un ensemble electrique - Google Patents

Procede de detection d'un liquide indesirable dans un ensemble electrique Download PDF

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WO2024069062A1
WO2024069062A1 PCT/FR2023/051178 FR2023051178W WO2024069062A1 WO 2024069062 A1 WO2024069062 A1 WO 2024069062A1 FR 2023051178 W FR2023051178 W FR 2023051178W WO 2024069062 A1 WO2024069062 A1 WO 2024069062A1
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leak
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Stephane Guerin
Yann Nedelec
Christian Schweitzer
Christian Noiret
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Stellantis Auto Sas
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Definitions

  • TITLE METHOD FOR DETECTING AN UNWANTED LIQUID IN AN ELECTRICAL ASSEMBLY
  • This invention applies for example to a motor vehicle comprising an electric traction battery, but can be applied to other technical fields relating to an electrical assembly.
  • an assembly comprising at least one electrochemical cell.
  • electrochemical cells When there are several electrochemical cells, they are grouped into one or more modules.
  • This battery possibly comprises electrical or electronic means for managing the electrical energy of this at least one module.
  • modules When there are several modules, they are grouped together in a tray or casing and then form a battery pack, this battery pack often being referred to by the English expression "battery pack", this casing generally containing a mounting interface, and connection terminals.
  • This battery pack is for example divided into several independent battery sub-assemblies and comprising their own casing containing at least one module.
  • These battery subassemblies are called modular batteries, and some or all of the modular batteries are extractable and interchangeable to avoid downtime by recharging, for example extractable from a housing of an electrically powered vehicle or from 'a fixed power supply station.
  • This battery block and this or these modular batteries, will also be referred to by the term battery throughout the text of this document.
  • This traction battery comprises for example a device for detecting a serious thermal event internal to the battery, and must inform a vehicle supervisor upon detection of this situation.
  • This thermal event is notably a thermal runaway, often referred to by the English acronym “Thermal Runaway Detection”.
  • This device for detecting a serious thermal event comprises for example a battery calculator, and sensors internal to the battery measuring for example a temperature of the battery, an internal pressure in the casing, a voltage or more precisely a sudden change in voltage, and this computer then sends a signal outside the battery, in particular to the vehicle supervisor.
  • This calculator determines, among other things, a state of charge of the battery, a state of health of the battery, and is often referred to by the abbreviation “BMS” for the English acronym “battery management system”.
  • This signal is regulatory. It allows, in the event of a fire in the battery, to inform the driver, via a display on the dashboard, associated with an audible alert “High battery temperature: Stop as soon as possible and leave the vehicle”. The challenge is to inform the driver while giving him enough time to stop the vehicle if possible in a clear area, and allow him to evacuate the occupants calmly.
  • This thermal event is for example caused by an internal short circuit in a cell, causing a fire to start which would propagate step by step to several neighboring cells, therefore causing an “exponential” runaway phenomenon.
  • This detection is therefore intended to protect against production defects (impurity on the separator) or excessive lithium deposits (Li-plating) which would pierce the separator of a single cell.
  • This detection is therefore based on the principle that a first cell catches fire, and that the propagation is slow before the runaway.
  • a particular situation can potentially lead to a fire starting in several cells at the same time: A leak from a circuit internal liquid cooling to the battery casing, which would come into contact with multiple cells or conductors at the same time. A leak which would be linked, for example, to a vehicle accident. Although all measures are taken to ensure that this does not happen in all cases of accident deemed reasonably foreseeable, exceptional cases must also be covered.
  • the invention aims to achieve reliable detection as early as possible of the presence of this liquid to prevent this thermal event due to the leak from the cooling circuit, without using specific sensors and in particular without a humidity or temperature sensor. presence of liquid.
  • the subject of the invention is a method for detecting the undesirable presence of an electrically conductive liquid in the internal volume of a casing of an assembly comprising:
  • first electrical subassembly comprising:
  • a second subassembly constituting a closed circuit for circulating the electrically conductive liquid, comprising:
  • This process comprises:
  • the method executes a development step of a defect in the undesirable presence of liquid in the internal volume of the casing.
  • the method executes a step of developing a defect in the undesirable presence of liquid in the internal volume of the crankcase.
  • a predetermined time interval during which at least one electrical insulation test and a liquid leak diagnosis are carried out.
  • This interval is ideally 0 seconds, but for reasons of cycle or load time or communication delays of one or more computers implementing the method, and depending on the characteristics of the assembly and in particular of the first potential electrical, this interval can be set at 1 second, or even at 60 seconds, or between 0 and 120 seconds, or any interval technically consistent with the whole.
  • the test and diagnostic means memorize the liquid leak fault and the insulation fault during this interval.
  • the method executes a step of memorizing the liquid leak fault for a first determined duration, and a step of memorizing the insulation fault for a second determined duration, and if these two stored faults have a common period, the method executes the step of developing the fault of undesirable presence of liquid in the internal volume of the casing.
  • the first and second determined duration are different or equal.
  • the first duration is greater than the second duration, due to the fact that the insulation test is a permanent test that can detect a stealthy insulation fault.
  • the first and second determined duration, as well as the time interval, are however not essential. Indeed, the insulation test is a permanent test that can detect a stealthy insulation fault while the diagnosis of the liquid leak fault is by nature irreversible: as long as liquid is not added by external intervention (and the leak is blocked), the liquid leak fault will be permanent.
  • the electrical quantity is for example a current, a voltage, a power, an internal electrical resistance, a modulated electrical signal, or a variation or profile of this current, voltage, power, or internal electrical resistance.
  • the liquid leak diagnosis compares the measured electrical quantity to a predetermined expected threshold.
  • This threshold is for example a threshold in absolute value, or in relative value (variation), or even a curve representing a predetermined limit evolution as a function of time.
  • the first electrical subassembly comprises:
  • controllable isolation means capable of isolating the electrical element from the electrical network by cutting the electrical conductor, the method carrying out, in the event of a fault in the undesirable presence of the liquid, a step of controlling the isolation means to isolate the electrical element, then executes the electrical insulation test step again, and if this insulation test again establishes an insulation fault, the method executes a step of generating an alarm warning of an electrical or thermal risk.
  • the part external to the casing of the closed liquid circulation circuit comprises several circulation pumps fluidly connected in series or in parallel, and the leak diagnosis step Liquid runs this diagnostic on each of the circulation pumps, and establishes a liquid leak if at least one of these diagnostics establishes a leak.
  • the invention also relates to an assembly comprising a calculator and comprising:
  • first electrical subassembly comprising:
  • a second subassembly constituting a closed circulation circuit for the electrically conductive liquid and closed volume, comprising:
  • this calculator comprising the means of acquisition, processing by software instructions stored in a memory as well as the control means required to implement the method as previously described.
  • the part external to the casing of the closed liquid circulation circuit comprises several circulation pumps fluidly connected in series or in parallel, the computer implementing the method as previously described.
  • the part external to the casing comprises a liquid reservoir and a means for measuring the level of the liquid in the reservoir, the diagnostic means being capable of establishing the diagnosis of the leak in function of at least the measured electrical quantity of the circulation pump, and the level of the liquid in the tank.
  • the second subassembly comprises a liquid pressure sensor, the diagnostic means being clean to establish the diagnosis of the leak as a function of at least the measured electrical quantity of the circulation pump and the pressure of the liquid.
  • the first electrical subassembly is a battery comprising the casing, and an electrochemical energy storage cell being the electrical element.
  • the invention also relates to a vehicle with at least electric power comprising a battery and an electric driving machine powered by this battery, this vehicle comprising an assembly as previously described, the electrical network comprising the electric driving machine.
  • the invention only uses pre-existing means: the insulation test means, just like the means for diagnosing a leak as a function of at least one measured electrical quantity of the pump, this means being generally integrated into the pump to stop it if it is no longer in the presence of liquid (non-empty operation safety).
  • the invention makes it possible to construct a reliable signal making it possible to warn of a risk of thermal runaway and/or of a too high liquid level. unwanted in the battery.
  • FIG. 1 represents a schematic diagram of a first subassembly according to the invention, for which the method according to the invention applies.
  • FIG. 2 represents a block diagram of a second subassembly according to the invention, for which the method according to the invention applies.
  • Figure 1 represents a first electrical subassembly 1 for which the invention applies.
  • This first electrical subassembly 1 is for example a battery 1 comprising a casing 2 defining an interior volume 3, the casing 2 comprising a retention base 4 for an unwanted conductive liquid, this base being optional.
  • This retention base 4 is shown here with a recess forming a reserve for the unwanted conductive liquid, but it can just as easily be of a planar or arbitrary shape.
  • the term “unwanted” or “undesirable” means, throughout the text of this document, an abnormality, in particular for example the fact that the quantity of liquid present in the reserve is too large and presents an electrical risk or thermal. Generally speaking, this unwanted liquid comes from a leak from part of a circulation circuit for this liquid, this part of the circuit 200, 201, 202 being internal to the casing 2. This circuit will be detailed a little more far in the description.
  • the interior volume 3 further comprises an electrical conductor 5, 6, 7, 8 electrically insulated from the casing 2.
  • This electrical conductor 5, 6, 7, 8 comprises a conductive material comprising for example copper or copper. aluminum, in forms such as wires, strips, bars or even rails.
  • the electrical conductor 5, 6, 7, 8 can be in a single piece or assembled from several constituent elements, each constituent element being able to have the shape of a wire, strip, bar or even rail.
  • Zone 9 is for example the only zone of the electrical conductor 5, 6, 7, 8 having electrical contact with the unwanted conductive liquid when the unwanted conductive liquid is present at the predetermined altitude h.
  • This predetermined altitude h corresponds to a level of the undesired conductive liquid beyond which a risk of internal short circuit to the battery 1 is present.
  • this short circuit can come from the electrical contact of two constituent elements of the electrical conductor 5, 6, 7, 8 at two different potentials, these two constituent elements not being protected against electrical contact by the unwanted conductive liquid when it is at a level above the predetermined altitude h.
  • the diagram in Figure 1 also shows two connection terminals 19, 20 to an external electrical network 101 to the casing 2, for example a current consumer network 101 external to the battery 1, for example an on-board network, or a power network of a motor vehicle comprising power electronics and a reversible electric traction motor.
  • a terminal 19 is connected to a positive potential by a first constituent element 8 of the electrical conductor 5, 6, 7, 8, while the other terminal 20 is connected to a negative potential by a second constituent element 5 of the conductor electrical 5, 6, 7, 8.
  • the two terminals 19, 20, as well as the first constituent element 8 and the second constituent element 5 of the electrical conductor 5, 6, 7, 8 are at different potentials, capable of creating a short circuit if they are not protected against electrical contact by the conductive liquid.
  • an isolation means 100 comprising a set of electrical cut-off power relays called disconnectors,
  • the first constituent element 8 and the second constituent element 5 connect the set of electrical cut-off power relays 100 to terminals 19, 20.
  • the electrical conductor 6, 7 also connects the set of power relays electrical cutoff 100 to the two electrochemical cell modules 17, 18 so that the isolation means 100 cuts the electrical conductor 5, 6, 7, 8 when its relays are open, and therefore makes it possible to isolate the two terminals 19, 20 and the network connected thereto 101 of electrochemical cell modules 17, 18.
  • the first constituent element 8 and the second constituent element 5 form a downstream zone of the electrical conductor 5, 6, 7, 8, while a third constituent element 7 of the electrical conductor 5, 6, 7, 8 and a fourth constituent element 6 of the electrical conductor 5, 6, 7, 8 connecting the electrochemical cell modules 17, 18 to the set of electrical cutoff power relays 100 form a upstream zone of the electrical conductor 5, 6, 7, 8.
  • the first constituent element 8 and the third constituent element 7 are thus, in this example, connected to the positive potential, while the second constituent element 5 and the fourth constituent element 6 are connected to the negative potential, the set of electrical cut-off power relays 100 interposed between the upstream zone and the downstream zone cutting the electrical conductor 5, 6, 7, 8 if the relays are open.
  • This isolation means 100 is controlled by a computer controlling the opening of all the electrical cutoff power relays 100 in the event of a fault in the battery 1.
  • This calculator can be integrated into the battery 1.
  • the two electrochemical cell modules 17, 18 are connected in series, but can just as easily be connected in parallel. Likewise, the fuse 21 between the two electrochemical cell modules 17, 18 can be mounted in another place of the battery 1.
  • the electrical insulation test means 102 is in this example, an electronic box, for example integrated into the computer, which tests the electrical insulation of an element constituting the electrical conductor 5, 6, 7, 8 at a first potential, relative to a reference element to a second reference potential.
  • the electrical insulation test means 102 is a means known in itself, already used and present on the majority of batteries, being regulatory.
  • the electrical insulation test means 102 can, however, also be external to the battery 1.
  • the first potential here is the potential of the fourth constituent element 6 of the electrical interconnection means 5, 6, 7, 8, i.e. the negative potential.
  • the electrical insulation test means 102 is electrically connected to the fourth constituent element 6 by a first electrical connection 24.
  • This fourth constituent element 6 comprises a first optional conductive branch branch 11, provided with a free end, this end free including zone 9.
  • the reference element is the conductive liquid.
  • the second reference potential is that of the conducting liquid.
  • the electrical insulation test means 102 is electrically connected to the casing 2 by a second electrical connection 22, the casing 2 presenting an electrical conduction to the conductive liquid, thus placing it at the potential of the conductive liquid.
  • casing 2 is made of metallic material.
  • the second electrical connection 22 is in electrical contact directly with the unwanted conductive liquid, without passing through the casing 2, having a submerged part at an altitude lower than the predetermined altitude h.
  • the casing 2 comprises an outer skin and an inner skin, the inner skin being made of an electrically conductive material.
  • the electrical insulation test means 102 can then detect an insulation fault of zone 9 with respect to the unwanted conductive liquid, and more generally of the electrical conductor with respect to the unwanted conductive liquid.
  • the electrical insulation test means 102 additionally tests the electrical insulation of the third constituent element 7 at a third potential, relative to the reference element. This third potential here is the positive potential.
  • the electrical insulation test means 102 is electrically connected to the third constituent element 7 by a third electrical connection 23. It is obvious that the electrical insulation test means 102 is not limited to this configuration, and that it can thus test the insulation of multiple constituent elements, for example the cells of modules 17, 18.
  • Zone 9 is connected to the negative potential. In a variant, not shown, this zone 9 is connected to the positive potential, in the upstream zone or the downstream zone.
  • the electrical conductor 5, 6, 7, 8 is in electrical contact with a first conductive branch 11 comprising zone 9.
  • zone 9 is any zone of the electrical conductor 5, 6, 7, 8.
  • FIG. 2 represents a second subassembly to which the invention applies, this second subassembly constituting the closed circuit for circulation of the electrically conductive liquid, comprising:
  • the internal part 200, 201, 202 of the casing 2 comprises for example a plate-shaped cooler 200, this plate comprising a chamber through which the electrically conductive liquid circulates, as well as inlet and outlet pipes 201, 202 of the liquid comprising hydraulic connections to be connected to the chamber on the one hand, and to be connected to the external part on the other hand and in particular to one or more first pipes 203 of the liquid, of the external part.
  • connections are for example a potential source of a liquid leak, which then flows undesirably into the internal volume 3 of the casing 2.
  • This plate 200 is in particular in thermal contact on one of its largest faces, by thermal conduction, with the module(s) 17, 18, so as to be able to cool or heat the electrical element 17, 18, i.e. the modules in this example.
  • the external part of the casing 2 forms with the internal part a first liquid circulation loop.
  • This external part which closes this first loop, includes in particular:
  • the first pipe 203 hydraulically connected to the internal part and conveying the liquid propelled by the first pump P1.
  • This external part which closes this first loop, comprises for example a heater 204 and/or a heat exchanger 205 hydraulically connected in series with the first pump P1, and the plate 200.
  • This exchanger 205 is for example a radiator of a motor vehicle, and the heater 204 is for example a burner consuming fuel.
  • this external part also forms a second liquid circulation loop.
  • This second loop comprises a second liquid pipe 206, a second pump P2 for circulating the liquid through the second pipe.
  • This second loop is partially shown, the second pipe 206 extending by dotted lines symbolizing the part not shown of this second loop, in particular for example an electric driving machine of the vehicle cooled by this second loop.
  • the part external to the casing comprises several circulation pumps P1, P2 fluidly connected in series or in parallel, here connected in series.
  • this illustrated external part comprises a hydraulic coupling valve V12 between the first loop and the second loop, this valve V12 being for example controlled by the computer to occupy several positions allowing:
  • the part external to the casing 2 may further comprise a reservoir (not illustrated) for the liquid and a means for measuring the level of the liquid (not illustrated) in the reservoir.
  • This tank is for example an expansion tank, well known to those skilled in the art, to absorb variations in the volume of the liquid due to its temperature variation.
  • the second sub-assembly may further comprise a liquid pressure sensor (not illustrated), in the internal or external part of the casing 2. It is implicit that this second sub-assembly comprises a liquid temperature sensor (not shown).
  • This second subassembly comprises the diagnostic means C1, C2 of a leak of liquid coming from the circuit, as a function of at least one measured electrical quantity of the circulation pump P1, P2.
  • This second sub-assembly can include a single diagnostic means C1, it will then be preferentially associated with the first pump P1 of the first loop, but not necessarily, it can for example be associated with the second pump P2 if it is present, or to any one of the n pumps of the n loops of the second subassembly, these n loops all being hydraulically connected or connectable to each other by the hydraulic coupling valve(s) V12.
  • this diagnostic means C1 can be unique, but acquire each electrical quantity measured from each of the circulation pumps P1, P2.
  • This diagnostic means C1, C2 is known to those skilled in the art and does not present any technical difficulty. It can be integrated into each of the pumps P1, P2 in the form of a calculator and constitute protection of empty operation of pump P1, P2 for its least evolved form but nevertheless sufficient for the invention: detected empty operation corresponds to a diagnosis of liquid leak from one of the loops.
  • this diagnostic means C1 is suitable for carrying out the liquid leak diagnosis by comparing the measured electrical quantity to a predetermined expected threshold.
  • This comparison is for example the comparison of a current intensity to a low intensity threshold below which this current intensity should never be possible in the presence of a liquid completely filling the chamber containing the propelling member of the liquid of the pump P1, P2, for example a piston or a bladed turbine for respectively a positive displacement pump and a kinetic pump.
  • the closed volume liquid system includes a reservoir having a piston that expands a reservoir volume between a maximum and a minimum, preferably further comprising the step of sensing the level of the liquid in the closed loop, and so more preferred in which the level is determined by a position of the piston in the tank.
  • This type of diagnosis is of course possible in the context of the present invention, if the liquid pressure sensor and the tank level sensor are present.
  • the invention relates to a method for detecting the undesirable presence of an electrically conductive liquid in the internal volume 3 of a casing 2 of an assembly comprising:
  • the first electrical subassembly comprising:
  • the second subassembly constituting the closed circuit for circulating the electrically conductive liquid, comprising:
  • This process comprises:
  • This method is such that if the diagnosis establishes the leak and the insulation test establishes an insulation fault, in the same time interval, the method executes a step of developing an undesirable presence fault of the liquid in the internal volume 3 of the casing 2.
  • This step of developing a fault of undesirable presence of the liquid can directly trigger a step of developing an alarm warning of an electrical or thermal risk, but can also be an intermediate stage in which the lack of undesirable presence of liquid must be confirmed.
  • the first electrical subassembly comprises:
  • the controllable isolation means 100 capable of isolating the electrical element 17, 18 from the external electrical network 101 by cutting the electrical conductor 5, 6, 7, 8, and the method executes, in the event of a fault of undesirable presence of the liquid, a step of controlling the isolation means 100 to isolate the electrical element 17, 18, then executes the electrical insulation test step again, and if this insulation test again establishes a fault isolation, the method executes the step of generating an alarm warning of the electrical or thermal risk.
  • the external part comprises for example several circulation pumps P1, P2 fluidly connected in series or in parallel, and the liquid leak diagnosis step carries out this diagnosis on each of the circulation pumps P1, P2, and establishes a liquid leak if at least one of these diagnoses establishes a leak.
  • the object of the invention further relates to the assembly comprising the calculator and comprising:
  • the isolation means 100 being controllable by the computer
  • this calculator comprising the means of acquisition, processing by software instructions stored in a memory as well as the control means required to implement the method as previously described.
  • the invention proposes in particular to implement this method of detecting the undesirable presence of an electrically conductive liquid, within the assembly.
  • This implementation is done using the calculator.
  • This calculator can be integrated into the first subassembly and for example include the insulation test means.
  • This calculator is for example, if this subset is the battery 1, the “BMS” of the battery 1 for the English acronym “battery management system” and determines, among other things, a state of charge of the battery 1, a state health of the battery 1, and can be in network communication with a supervisor handling the fault of unwanted presence of the liquid and/or the alarm warning of the electrical or thermal risk.
  • This calculator can also group together the diagnostic means C1, C2 of the liquid leak. But this is not obligatory. Indeed, this calculator could be external to the diagnostic means C1, C2 and to the insulation test means, while being coupled to the latter.
  • a calculator can be produced in the form of software modules (or computer modules (or even “software”)), or of electronic circuits (or “hardware”), or even of a combination of electronic circuits and software modules”.
  • the supervisor can group together the computer, the diagnostic means C1, C2, and insulation test means, and can also be produced in the form of software modules (or computer modules (or even “ software”)), or electronic circuits (or “hardware”), or even a combination of electronic circuits and software modules”.
  • the diagnostic means is capable of establishing the diagnosis of the leak based on at least the measured electrical quantity of the circulation pump P1, P2, and the liquid level in the tank.
  • the diagnostic means is capable of establishing the diagnosis of the leak as a function of at least the measured electrical quantity of the circulation pump P1, P2 and the liquid pressure.
  • the first electrical subassembly is for example the battery 1 comprising the casing 2, and the electrochemical energy storage cell is the electrical element 17, 18.
  • the invention applies for example to a vehicle with at least electric power comprising the battery 1 and an electric motor machine powered by this battery 1, and comprising an assembly as previously described, the external electrical network 101 comprising the electric driving machine.

Abstract

Procédé de détection de présence indésirable d'un liquide électriquement conducteur dans un ensemble comprenant : * un premier sous-ensemble électrique comprenant : ** un carter (2) logeant un conducteur électrique (5, 6, 7, 8), ** un moyen de test d'isolement (102) du conducteur électrique (5, 6, 7, 8), * un deuxième sous-ensemble constituant un circuit fermé de circulation du liquide électriquement conducteur, comprenant : ** une partie interne au carter (2), et une partie externe au carter (2) comprenant une pompe électrique de circulation du liquide, et ** un moyen de diagnostic d'une fuite du liquide provenant du circuit, ce procédé comprenant : * une étape exécutant un diagnostic de fuite du liquide, et * une étape exécutant un test d'isolement électrique du conducteur électrique (5, 6, 7, 8), et si le diagnostic établit la fuite et que le test d'isolement établit un défaut d'isolement, le procédé exécute une étape d'élaboration d'un défaut de présence indésirable du liquide.

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE DETECTION D’UN LIQUIDE INDESIRABLE DANS UN ENSEMBLE ELECTRIQUE
[001] La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2209840 déposée le 28.09.2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[002] Cette invention s’applique par exemple à un véhicule automobile comprenant une batterie électrique de traction, mais peut s’appliquer à d’autres domaines techniques concernant un ensemble électrique.
[003] On comprendra par batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant au moins une cellule électrochimique. Lorsqu’il y a plusieurs cellules électrochimiques, elles sont regroupées en un ou plusieurs modules. 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 bac ou carter et forment alors un bloc batteries, ce bloc batteries étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack batteries », ce carter contenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement. Ce bloc batterie est par exemple divisé en plusieurs sous-ensembles de batterie indépendants et comprenant leur propre carter renfermant au moins un module. Ces sous- ensembles de batterie sont dits batteries modulaires, et certaines ou la totalité des batteries modulaires sont extractibles et interchangeables pour éviter le temps d’immobilisation par une recharge, par exemple extractibles d’un logement d’un véhicule à propulsion électrique ou d’une station d’alimentation électrique fixe.
[004] Ce bloque batterie, et ce ou ces batteries modulaires, seront également désignées par le terme batterie dans tout le texte de ce document.
[005] 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 plomb ou encore les piles à combustible.
[006] Cette batterie de traction comprend par exemple un dispositif de détection d’un évènement thermique grave interne à la batterie, et doit en informer un superviseur du véhicule dès détection de cette situation. Cet évènement thermique est notamment un emballement thermique, souvent désigné par l’acronyme anglais « Détection de Thermal Runaway ».
[007] Ce dispositif de détection d’un évènement thermique grave comprend par exemple un calculateur de la batterie, et des capteurs internes à la batterie mesurant par exemple une température de la batterie, une pression interne au carter, une tension ou plus exactement une variation brutale d’une tension, et ce calculateur envoie alors un signal à l’extérieur de la batterie, notamment au superviseur du véhicule. Ce calculateur détermine entre autres, un état de charge de la batterie, un état de santé de la batterie, et est souvent désigné par l’abréviation « BMS » pour l’acronyme anglais « battery management system ».
[008] Ce signal est réglementaire. Il permet, en cas de départ de feu dans la batterie, d’informer le conducteur, par un affichage au tableau de bord, associé à une alerte sonore « Température batterie élevée : Arrêtez-vous dès que possible et quittez le véhicule ». L’enjeu est d’informer le conducteur en lui laissant assez de temps pour stopper le véhicule si possible dans un endroit dégagé, et lui permettre d’évacuer les occupants sereinement.
[009] Cet événement thermique est par exemple provoqué par un court-circuit interne à une cellule, provoquant un départ de feu qui se propagerait de proche en proche à plusieurs cellules voisines, avec donc un phénomène d’emballement « exponentiel ». Cette détection est donc destinée à protéger contre des défauts de production (impureté sur le séparateur) ou de dépôts de lithium (Li-plating) excessifs qui perceraient le séparateur d’une seule cellule.
[010] Le principe de cette détection est donc de reconnaitre des signatures du départ de feu sur une cellule et de lancer une alerte. Plusieurs solutions existent, on peut placer un capteur de pression dans le carter qui constate une augmentation de pression rapide, on peut aussi détecter une chute de tension anormale, une augmentation de température de cellule, une perte d’isolement.
[011] Cette détection repose donc sur le principe qu’une première cellule prends feu, et que la propagation est lente avant l’emballement.
[012] Mais si plusieurs cellules prennent feu en même temps, l’emballement va être immédiat, et le temps de prévenance sera insuffisant voire nul.
[013] Une situation en particulier peut conduire potentiellement à un départ de feu de plusieurs cellules en même temps : Une fuite d’un circuit de refroidissement liquide interne au carter de la batterie, qui entrerait en contact avec plusieurs cellules ou conducteurs en même temps. Une fuite qui serait liée par exemple à un accident du véhicule. Bien que toutes les mesures soient prises pour que cela n’arrive pas dans tous les cas d’accident jugés raisonnablement prévisibles, il faut aussi couvrir des cas exceptionnels.
[014] Des solutions sont connues dans ce domaine, et nécessitent la présence d’un capteur spécifique à ce problème, ce capteur détectant la présence de ce liquide dans le carter. Malheureusement ce type de capteur n’est pas fiable.
[015] Par exemple, on connaît du document de brevet EP-A1 -3476645 une batterie comprenant un premier et un deuxième capteur d’humidité, un comparatif des mesures étant faite entre les deux capteurs de sorte à fiabiliser le signal remonté.
[016] Mais cette solution est complexe à mettre en oeuvre, et demande des capteurs spécifiques et un développement complexe d’un contrôle traitant l’information des deux capteurs.
[017] L’invention vise à réaliser une détection fiable au plus tôt de la présence de ce liquide pour prévenir cet évènement thermique dû à la fuite du circuit de refroidissement, sans utiliser de capteurs spécifiques et en particulier sans capteur d’humidité ou de présence de liquide.
[018] A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de détection de présence indésirable d’un liquide électriquement conducteur dans le volume interne d’un carter d’un ensemble comprenant :
- un premier sous-ensemble électrique comprenant :
* le carter logeant un élément électrique et un conducteur électrique qui est à un premier potentiel électrique,
* un moyen de test d’isolement du conducteur électrique par rapport à un deuxième potentiel de référence,
- un deuxième sous-ensemble constituant un circuit fermé de circulation du liquide électriquement conducteur, comprenant :
* une partie interne au carter, traversant le carter, et propre à échanger des calories avec l’élément électrique,
* une partie externe au carter, comprenant une pompe électrique de circulation du liquide, et
* un moyen de diagnostic d’une fuite du liquide provenant du circuit, en fonction d’au moins une grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation. [019] Ce procédé comprend:
- une étape exécutant un diagnostic de fuite du liquide provenant du circuit de circulation, en fonction d’au moins une grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation, et
- une étape exécutant un test d’isolement électrique du conducteur électrique par rapport au deuxième potentiel de référence, et si le diagnostic établit la fuite et que le test d’isolement établit un défaut d’isolement, le procédé exécute une étape d’élaboration d’un défaut de présence indésirable du liquide dans le volume interne du carter.
[020] Selon un mode de réalisation de l’invention, si le diagnostic établit la fuite et que le test d’isolement établit un défaut d’isolement, dans un même intervalle de temps, le procédé exécute une étape d’élaboration d’un défaut de présence indésirable du liquide dans le volume interne du carter.
[021] On comprendra par « dans un même intervalle de temps », dans tout le texte de ce document, un intervalle de temps prédéterminé au cours duquel au moins un test d’isolement électrique et un diagnostic de fuite du liquide sont exécutés. Cet intervalle est idéalement de 0 secondes, mais pour des raisons de temps de cycle ou de charge ou de délais de communication d’un ou plusieurs calculateurs mettant en oeuvre le procédé, et en fonction des caractéristiques de l’ensemble et notamment du premier potentiel électrique, cet intervalle peut être fixé à 1 seconde, voire à 60 secondes, ou encore entre 0 et 120 secondes, ou tout intervalle techniquement cohérent avec l’ensemble. Par exemple, les moyens de test et de diagnostic mémorisent le défaut de fuite du liquide et le défaut d’isolement pendant cet intervalle.
[022] Selon une variante de réalisation de l’invention, le procédé exécute une étape de mémorisation du défaut de fuite du liquide pendant une première durée déterminée, et une étape de mémorisation du défaut d’isolement pendant une deuxième durée déterminée, et si ces deux défauts mémorisés ont une période commune, le procédé exécute l’étape d’élaboration du défaut de présence indésirable du liquide dans le volume interne du carter.
[023] Par exemple, la première et la deuxième durée déterminée sont différente ou égales. Par exemple la première durée est supérieure à la deuxième durée, du fait que le test d’isolement est un test permanent pouvant détecter un défaut d’isolement furtif. [024] La première et la deuxième durée déterminée, tout comme l’intervalle de temps ne sont cependant pas essentiels. En effet, le test d’isolement est un test permanent pouvant détecter un défaut d’isolement furtif alors que le diagnostic du défaut de fuite du liquide est par nature irréversible : tant que du liquide n’est pas rajouté par une intervention extérieure (et la fuite colmatée), le défaut de fuite de liquide sera permanant.
[025] On comprendra par « un circuit fermé de circulation du liquide électriquement conducteur », dans tout le texte de ce document, un circuit formant une ou plusieurs boucles recirculant le même liquide, la variation en volume de ce liquide n’étant due qu’à sa variation de température sans changement d’état.
[026] La grandeur électrique est par exemple un courant, une tension, une puissance, une résistance électrique interne, un signal électrique modulé, ou une variation ou profile de ce courant, tension, puissance, ou résistance électrique interne.
[027] Selon un mode de réalisation de l’invention, le diagnostic de fuite du liquide compare la grandeur électrique mesurée à un seuil attendu prédéterminé.
[028] Ce seuil est par exemple un seuil en valeur absolue, ou en valeur relative (variation), ou encore une courbe représentant une évolution limite prédéterminée en fonction du temps.
[029] Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier sous-ensemble électrique comprend :
- un réseau électrique externe au carter, réseau auquel est raccordé l’élément électrique via le conducteur électrique,
- un moyen d’isolement pilotable, propre à isoler l’élément électrique du réseau électrique en sectionnant le conducteur électrique, le procédé exécutant, en cas de défaut de présence indésirable du liquide, une étape de pilotage du moyen d’isolement pour isoler l’élément électrique, puis exécute à nouveau l’étape de test d’isolement électrique, et si ce test d’isolement établit à nouveau un défaut d’isolement, le procédé exécute une étape d’élaboration d’une alarme avertissant d’un risque électrique ou thermique.
[030] Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie externe au carter du circuit fermé de circulation du liquide comprend plusieurs pompes de circulation fluidiquement connectées en série ou en parallèle, et l’étape de diagnostic de fuite du liquide exécute ce diagnostic sur chacune des pompes de circulation, et établit une fuite du liquide si au moins l’un de ces diagnostics établit une fuite.
[031] L’invention a également pour objet un ensemble comprenant un calculateur et comprenant :
- un premier sous-ensemble électrique comprenant :
* un carter logeant un élément électrique et logeant en outre un conducteur électrique qui est à un premier potentiel électrique,
* un moyen de test d'isolement du conducteur électrique par rapport à un deuxième potentiel de référence,
* un réseau électrique externe au carter, réseau auquel est raccordé l’élément électrique via le conducteur électrique,
* un moyen d’isolement pilotable par le calculateur, propre à isoler l’élément électrique du réseau électrique en sectionnant le conducteur électrique,
- un deuxième sous-ensemble constituant un circuit fermé de circulation du liquide électriquement conducteur et à volume fermé, comprenant :
* une partie interne au carter, traversant le carter, et propre à échanger des calories avec l'élément électrique,
* une partie externe au carter, comprenant une pompe électrique de circulation du liquide, et
* un moyen de diagnostic d'une fuite du liquide provenant du circuit, en fonction d'au moins une grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation, ce calculateur comprenant les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en oeuvre du procédé tel que précédemment décrit.
[032] Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie externe au carter du circuit fermé de circulation du liquide comprend plusieurs pompes de circulation fluidiquement connectées en série ou en parallèle, le calculateur mettant en oeuvre le procédé tel que précédemment décrit.
[033] Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie externe au carter comprend un réservoir du liquide et un moyen de mesure du niveau du liquide dans le réservoir, le moyen de diagnostic étant propre à établir le diagnostic de la fuite en fonction d'au moins la grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation, et du niveau du liquide dans le réservoir.
[034] Selon un mode de réalisation de l’invention, le deuxième sous-ensemble comprend un capteur de pression du liquide, le moyen de diagnostic étant propre à établir le diagnostic de la fuite en fonction d'au moins la grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation et de la pression du liquide.
[035] Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier sous-ensemble électrique est une batterie comprenant le carter, et une cellule électrochimique de stockage d’énergie étant l’élément électrique.
[036] L’invention a également pour objet un véhicule à motricité au moins électrique comprenant une batterie et une machine motrice électrique alimentée par cette batterie, ce véhicule comprenant un ensemble tel que précédemment décrit, le réseau électrique comprenant la machine motrice électrique.
[037] En effet, Le fait d’avoir du liquide indésiré dans la batterie ne conduit pas nécessairement à un départ de feu, mais la probabilité est grande si ce liquide conducteur est en contact avec des parties sous tension électrique (l’élément électrique et/ou le conducteur). Ce contact génère une perte d’isolement qui est vue par le moyen de test d’isolement qui est un moyen réglementaire et donc présent. Inversement une perte d’isolement seule n’est pas nécessairement une signature d’un futur départ de feu, car la cause peut être en dehors de la batterie, par exemple dans le réseau électrique externe au carter. En outre, une perte d’isolement électrique peut être produite par de faible quantité de liquide, qui ne sont pas de nature à créer un départ de feu.
[038] Ainsi l’invention n’utilise que des moyens préexistants : le moyen de test d’isolement, tout comme le moyen de diagnostic d’une fuite en fonction d’au moins une grandeur électrique mesurée de la pompe, ce moyen étant en général intégré à la pompe pour la stopper si elle n’est plus en présence du liquide (sécurité non- fonctionnement à vide). Avec ces moyens préexistants, et donc en particulier sans capteurs d’humidité dans la batterie, l’invention permet de construire un signal fiable permettant d’avertir d’un risque d’emballement thermique et/ou d’un niveau trop haut du liquide indésirable dans la batterie.
[039] 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 :
[040] [Fig. 1] : représente un schéma de principe d’un premier sous-ensemble selon l’invention, pour lequel le procédé selon l’invention s’applique.
[041] [Fig. 2] : représente un schéma de principe d’un deuxième sous-ensemble selon l’invention, pour lequel le procédé selon l’invention s’applique. [042] La figure 1 représente un premier sous-ensemble électrique 1 pour lequel l’invention s’applique. Ce premier sous-ensemble électrique 1 est par exemple une batterie 1 comprenant un carter 2 définissant un volume intérieur 3, le carter 2 comprenant un fond de rétention 4 d’un liquide conducteur indésiré, ce fond étant optionnel.
[043] On comprendra par « interne au carter » dans tout le texte de ce document, tout élément ou partie d’élément localisé entièrement dans ce volume intérieur 3.
[044] Ce fond de rétention 4 est ici représenté avec un renfoncement formant une réserve pour le liquide conducteur indésiré, mais il peut tout aussi bien être d’une forme plane ou quelconque.
[045] On notera que le terme « indésiré » ou « indésirable » signifie, dans tout le texte de ce document, une anormalité, notamment par exemple le fait que la quantité de liquide présente dans la réserve est trop importante et présente un risque électrique ou thermique. D’une manière générale, ce liquide indésiré provient d’une fuite d’une partie d’un circuit de circulation de ce liquide, cette partie du circuit 200, 201 , 202 étant interne au carter 2. Ce circuit sera détaillé un peu plus loin dans la description.
[046] Le volume intérieur 3 comprend, en outre, un conducteur électrique 5, 6, 7, 8 isolé électriquement du carter 2. Ce conducteur électrique 5, 6, 7, 8 comprend un matériau conducteur comprenant par exemple du cuivre ou de l’aluminium, sous des formes comme des fils, des bandes, des barres ou encore des rails. Le conducteur électrique 5, 6, 7, 8 peut être en une seule pièce ou assemblé de plusieurs éléments constitutifs, chaque élément constitutif pouvant avoir une forme de fil, de bande, de barre ou encore de rail.
[047] Le schéma de la figure 1 montre une zone 9 optionnelle, du conducteur électrique 5, 6, 7, 8, et située à une altitude h prédéterminée par rapport au fond de rétention 4. La zone 9 est par exemple la seule zone du conducteur électrique 5, 6, 7, 8 ayant un contact électrique avec le liquide conducteur indésiré lorsque le liquide conducteur indésiré est présent à l’altitude prédéterminée h. Cette altitude prédéterminée h correspond à un niveau du liquide conducteur indésiré au-delà duquel un risque de court-circuit interne à la batterie 1 est présent. Par exemple, ce court-circuit peut provenir de la mise en contact électrique de deux éléments constitutifs du conducteur électrique 5, 6, 7, 8 à deux potentiels différents, ces deux éléments constitutifs n’étant pas protégés contre un contact électrique par le liquide conducteur indésiré lorsqu’il est à un niveau supérieur à l’altitude prédéterminée h.
[048] Le schéma de la figure 1 montre aussi deux bornes de raccordement 19, 20 à un réseau électrique externe 101 au carter 2, par exemple un réseau consommateur de courant 101 extérieur à la batterie 1 , par exemple un réseau de bord, ou un réseau de puissance d’un véhicule automobile comprenant une électronique de puissance et un moteur électrique réversible de traction. Par exemple, une borne 19 est reliée à un potentiel positif par un premier élément constitutif 8 du conducteur électrique 5, 6, 7, 8, alors que l’autre borne 20 est reliée à un potentiel négatif par un deuxième élément constitutif 5 du conducteur électrique 5, 6, 7, 8. Ainsi, les deux bornes 19, 20, ainsi que le premier élément constitutif 8 et le deuxième élément constitutif 5 du conducteur électrique 5, 6, 7, 8 sont à des potentiels différents, pouvant créer un court-circuit s’ils ne sont pas protégés contre un contact électrique par le liquide conducteur.
[049] Toujours sur le schéma de la figure 1 , est schématisé, dans le volume intérieur 3 :
- un moyen d’isolement 100 comprenant un ensemble de relais de puissance de coupure électrique dits sectionneurs,
- un élément électrique 17, 18 comprenant deux modules de cellules électrochimiques de la batterie et montés en série 17, 18,
- un moyen de test d’isolement électrique 102,
- un fusible 21 entre les deux modules de cellules électrochimiques 17, 18.
[050] Le premier élément constitutif 8 et le deuxième élément constitutif 5 relient l’ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 aux bornes 19, 20. Le conducteur électrique 6, 7 relie d’autre part l’ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 aux deux modules de cellules électrochimiques 17, 18 de sorte que le moyen d’isolement 100 sectionne le conducteur électrique 5, 6, 7, 8 quand ses relais sont ouverts, et donc permet d’isoler les deux bornes 19, 20 et le réseau qui y est raccordé 101 des modules de cellules électrochimiques 17, 18.
[051] On notera, dans tout le texte de ce document, que le premier élément constitutif 8 et le deuxième élément constitutif 5 forment une zone aval du conducteur électrique 5, 6, 7, 8, alors qu’un troisième élément constitutif 7 du conducteur électrique 5, 6, 7, 8 et un quatrième élément constitutif 6 du conducteur électrique 5, 6, 7, 8 reliant les modules de cellules électrochimiques 17, 18 à l’ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 forment une zone amont du conducteur électrique 5, 6, 7, 8. Le premier élément constitutif 8 et le troisième élément constitutif 7 sont ainsi, dans cet exemple, reliés au potentiel positif, alors que le deuxième élément constitutif 5 et le quatrième élément constitutif 6 sont reliés au potentiel négatif, l’ensemble de relais de puissance de coupure électrique 100 intercalé entre la zone amont et la zone aval venant sectionner le conducteur électrique 5, 6, 7, 8 si les relais sont ouverts. Ce moyen d’isolement 100 est piloté par un calculateur pilotant l’ouverture de l’ensemble des relais de puissance de coupure électrique 100 en cas d’apparition d’un défaut de la batterie 1 . Ce calculateur peut être intégré à la batterie 1 .
[052] Les deux modules de cellules électrochimiques 17, 18 sont montés en série, mais peuvent tout aussi bien être montés en parallèle. De même, le fusible 21 entre les deux modules de cellules électrochimiques 17, 18 peut être monté à une autre place de la batterie 1 .
[053] Le moyen de test d’isolement électrique 102 est dans cet exemple, un boitier électronique, par exemple intégré au calculateur, qui teste l’isolement électrique d’un élément constitutif du conducteur électrique 5, 6, 7, 8 à un premier potentiel, par rapport à un élément de référence à un deuxième potentiel de référence. Le moyen de test d’isolement électrique 102 est un moyen connu en soi, déjà utilisé et présent sur la majorité des batteries, étant réglementaire. Le moyen de test d’isolement éléctrique102 peut cependant aussi être extérieur à la batterie 1 .
[054] Le premier potentiel est ici le potentiel du quatrième élément constitutif 6 du moyen d’interconnexion électrique 5, 6, 7, 8, soit le potentiel négatif. Ainsi, le moyen de test d’isolement électrique 102 est électriquement relié au quatrième élément constitutif 6 par une première liaison électrique 24. Ce quatrième élément constitutif 6 comprend une première branche de dérivation conductrice 11 optionnelle, dotée d’une extrémité libre, cette extrémité libre comprenant la zone 9.
[055] L’élément de référence est le liquide conducteur. Ainsi le deuxième potentiel de référence est celui du liquide conducteur. Par exemple Le moyen de test d’isolement électrique 102 est électriquement relié au carter 2 par une deuxième liaison électrique 22, le carter 2 présentant une conduction électrique jusqu’au liquide conducteur, le mettant ainsi au potentiel du liquide conducteur. Par exemple, le carter 2 est en matière métallique. En variante, la deuxième liaison électrique 22 est en contact électrique directement avec le liquide conducteur indésiré, sans passer par le carter 2, en ayant une partie immergée à une altitude inférieure à l’altitude h prédéterminée. En variante encore, le carter 2 comprend une peau extérieure et une peau intérieure, la peau intérieure étant en une matière électriquement conductrice. Ces variantes ne sont pas limitatives, et d’autres configurations du carter 2 ou de la deuxième liaison électrique 22 sont envisageables.
[056] Le moyen de test d’isolement électrique 102 peut alors détecter un défaut d’isolement de la zone 9 par rapport au liquide conducteur indésiré, et plus généralement du conducteur électrique par rapport au liquide conducteur indésiré.
[057] On notera que le moyen de test d’isolement électrique 102 teste en plus l’isolement électrique du troisième élément constitutif 7 à un troisième potentiel, par rapport à l’élément de référence. Ce troisième potentiel est ici le potentiel positif. Ainsi, le moyen de test d’isolement électrique 102 est électriquement relié au troisième élément constitutif 7 par une troisième liaison électrique 23. Il est évident que le moyen de test d’isolement électrique 102 n’est pas limité à cette configuration, et qu’il peut ainsi tester l’isolement de multiples éléments constitutifs, par exemple les cellules des modules 17, 18.
[058] La zone 9 est reliée au potentiel négatif. Dans une variante, non représentée, cette zone 9 est reliée au potentiel positif, dans la zone amont ou la zone aval.
[059] Le conducteur électrique 5, 6, 7, 8 est en contact électrique avec une première branche de dérivation conductrice 11 comprenant la zone 9.
[060] En variante, la zone 9 est une zone quelconque du conducteur électrique 5, 6, 7, 8.
[061] Le schéma de la figure 2 représente un deuxième sous-ensemble pour lequel l’invention s’applique, ce deuxième sous-ensemble constituant le circuit fermé de circulation du liquide électriquement conducteur, comprenant :
- la partie interne 200, 201 , 202 au carter 2, traversant le carter 2, et propre à échanger des calories avec l’élément électrique 17, 18,
- une partie externe au carter 2, comprenant une pompe électrique P1 , P2 de circulation du liquide, et
- un moyen de diagnostic C1 , C2 d’une fuite du liquide provenant du circuit, en fonction d’au moins une grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation P1 , P2. [062] La partie interne 200, 201 , 202 au carter 2 comprend par exemple un refroidisseur en forme de plaque 200, cette plaque comprenant une chambre au travers de laquelle circule le liquide électriquement conducteur, ainsi que des conduites d’entrée et de sortie 201 , 202 du liquide comprenant des raccords hydrauliques pour être connectées à la chambre d’une part, et pour être connectés à la partie externe d’autre part et en particulier à une ou des premières conduites 203 du liquide, de la partie externe.
[063] Ces raccords sont par exemple une source potentielle d’une fuite du liquide, qui s’écoule alors de façon indésirable dans le volume interne 3 du carter 2.
[064] Cette plaque 200 est en particulier en contact thermique sur l’une de ses plus grandes faces, par conduction thermique, avec le ou les modules 17, 18, de sorte à pouvoir refroidir ou réchauffer l’élément électrique 17, 18, c’est-à-dire les modules dans cet exemple.
[065] La partie externe au carter 2 forme avec la partie interne une première boucle de circulation du liquide. Cette partie externe, qui ferme cette première boucle, comprend notamment :
- une première pompe de circulation P1 , et
- la première conduite 203 hydrauliquement connectée à la partie interne et acheminant le liquide propulsé par la première pompe P1.
[066] Cette partie externe, qui ferme cette première boucle, comprend par exemple un réchauffeur 204 et/ou un échangeur de chaleur 205 hydrauliquement connectés en série avec la première pompe P1 , et la plaque 200. Cet échangeur 205 est par exemple un radiateur d’un véhicule automobile, et le réchauffeur 204 est par exemple un brûleur consommant un carburant.
[067] Comme illustré sur la figure 2, cette partie externe forme en outre une deuxième boucle de circulation du liquide. Cette deuxième boucle comprend une deuxième conduite 206 du liquide, une deuxième pompe P2 de circulation du liquide au travers de la deuxième conduite. Cette deuxième boucle est partiellement représentée, la deuxième conduite 206 se prolongeant par des pointillés symbolisant la partie non représentée de cette deuxième boucle, notamment par exemple une machine électrique motrice du véhicule refroidie par cette deuxième boucle. [068] Ainsi la partie externe au carter comprend plusieurs pompes de circulation P1 , P2 fluidiquement connectées en série ou en parallèle, ici connectées en série. En effet, cette partie externe illustrée comprend une vanne de couplage hydraulique V12 entre la première boucle et la deuxième boucle, cette vanne V12 étant par exemple pilotée par le calculateur pour occuper plusieurs positions permettant :
- soit d’isoler la première boucle de la deuxième boucle,
- soit de mettre en commun le liquide de la première boucle et de la deuxième boucle, en les connectant hydrauliquement en série comme illustré sur la figure 2. La vanne V12 est illustrée dans sa position permettant de coupler les deux pompes P1 , P2 en série. Mais bien entendu d’autres configurations sont possibles.
[069] La partie externe au carter 2 peut comprendre en outre un réservoir (non illustré) du liquide et un moyen de mesure du niveau du liquide (non illustré) dans le réservoir. Ce réservoir est par exemple un vase d’expansion, bien connu de l’homme du métier, pour absorber les variations de volume du liquide dues à sa variation de température.
[070] Le deuxième sous-ensemble peut en outre comprendre un capteur de pression du liquide (non illustré), dans la partie interne ou externe au carter 2. Il est implicite que ce deuxième sous-ensemble comprend un capteur de température du liquide (non représenté).
[071] Ce deuxième sous-ensemble comprend le moyen de diagnostic C1 , C2 d’une fuite du liquide provenant du circuit, en fonction d’au moins une grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation P1 , P2. Ce deuxième sous- ensemble peut comprendre un unique moyen de diagnostic C1 , il sera alors associé préférentiellement à la première pompe P1 de la première boucle, mais pas nécessairement, il peut par exemple être associé à la deuxième pompe P2 si elle est présente, ou à l’une quelconque des n pompes des n boucles du deuxième sous-ensemble, ces n boucles étant toutes hydrauliquement connectées ou connectables entre elles par la ou les vanne de couplage hydraulique V12. En variante encore, ce moyen de diagnostic C1 peut être unique, mais acquérir chaque grandeur électrique mesurée de chacune des pompes de circulation P1 , P2.
[072] Ce moyen de diagnostic C1 , C2, est connu de l’homme du métier et ne présente pas de difficulté technique. Il peut être intégré à chacune des pompes P1 , P2 sous la forme d’un calculateur et constituer une protection de fonctionnement à vide de la pompe P1 , P2 pour sa forme la moins évoluée mais néanmoins suffisante pour l’invention : un fonctionnement à vide détecté correspond bien à un diagnostic de fuite du liquide de l’une des boucles. Par exemple, ce moyen de diagnostic C1 est propre à mettre en oeuvre le diagnostic de fuite du liquide en comparant la grandeur électrique mesurée à un seuil attendu prédéterminé. Cette comparaison est par exemple la comparaison d’une intensité de courant à un seuil d’intensité faible en dessous duquel cette intensité de courant ne devrait jamais être possible en présence d’un liquide remplissant entièrement la chambre contenant l’organe propulseur du liquide de la pompe P1 , P2, par exemple un piston ou une turbine à aubes pour respectivement une pompe volumétrique et une pompe cinétique.
[073] Il est tout à fait possible d’envisager des diagnostics plus précis, et surtout détectant une fuite plus rapidement, par exemple si ce moyen de diagnostic C1 est propre à acquérir la pression du liquide dans la boucle associée à la pompe P1. A cette fin, on connaît par exemple du document de brevet EP-A1 -2538193 un procédé de détection d'une fuite dans un système de liquide à volume fermé comprenant un système de refroidissement liquide dans un aéronef, le procédé comprenant la circulation d'un liquide par une boucle fermée avec une pompe entraînée par un moteur électrique, la détection d'une pression dans la boucle fermée, la détection de la consommation de courant par le moteur électrique ; et la détermination d'une présence d'une fuite de liquide de la boucle fermée sur la base de la pression détectée et de la consommation de courant détectée. En outre le système de liquide à volume fermé inclut un réservoir présentant un piston qui élargit un volume de réservoir entre un maximum et un minimum, comprenant de préférence en outre l'étape de détection du niveau du liquide dans la boucle fermée, et de manière davantage préférée dans lequel le niveau est déterminé par une position du piston dans le réservoir. Ce type de diagnostic est bien entendu envisageable dans le cadre de la présente invention, si le capteur de pression du liquide et le capteur de niveau du réservoir sont présents.
[074] Ainsi l’invention porte sur un procédé de détection de présence indésirable d’un liquide électriquement conducteur dans le volume interne 3 d’un carter 2 d’un ensemble comprenant :
- le premier sous-ensemble électrique comprenant :
* le carter 2 logeant l’élément électrique 17, 18 et le conducteur électrique 5, 6, 7, 8 qui est à un premier potentiel électrique,
* le moyen de test d’isolement 102 du conducteur électrique 5, 6, 7, 8 par rapport au deuxième potentiel de référence,
- le deuxième sous-ensemble constituant le circuit fermé de circulation du liquide électriquement conducteur, comprenant :
* la partie interne 200, 201 , 202 au carter 2, traversant le carter 2, et propre à échanger des calories avec l’élément électrique 17, 18,
* la partie externe au carter 2, comprenant la pompe électrique P1 , P2 de circulation du liquide, et
* le moyen de diagnostic C1 , C2 de la fuite du liquide provenant du circuit, en fonction d’au moins la grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation P1 , P2.
[075] Ce procédé comprend :
- une étape exécutant le diagnostic de fuite du liquide provenant du circuit de circulation, en fonction d’au moins la grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation P1 , P2 et
- une étape exécutant le test d’isolement électrique du conducteur électrique 5, 6, 7, 8 par rapport au deuxième potentiel de référence.
[076] Ce procédé est tel que si le diagnostic établit la fuite et que le test d’isolement établit un défaut d’isolement, dans un même intervalle de temps, le procédé exécute une étape d’élaboration d’un défaut de présence indésirable du liquide dans le volume interne 3 du carter 2. Cette étape d’élaboration d’un défaut de présence indésirable du liquide peut déclencher directement une étape d’élaboration d’une alarme avertissant d’un risque électrique ou thermique, mais peut également être une étape intermédiaire dont le défaut de présence indésirable du liquide doit être confirmé.
[077] Ainsi, par exemple le premier sous-ensemble électrique comprend:
- le réseau électrique externe 101 au carter 2, réseau 101 auquel est raccordé l’élément électrique 17, 18 via le conducteur électrique 5, 6, 7, 8,
- le moyen d’isolement pilotable 100, propre à isoler l’élément électrique 17, 18 du réseau électrique externe 101 en sectionnant le conducteur électrique 5, 6, 7, 8, et le procédé exécute, en cas de défaut de présence indésirable du liquide, une étape de pilotage du moyen d’isolement 100 pour isoler l’élément électrique 17, 18, puis exécute à nouveau l’étape de test d’isolement électrique, et si ce test d’isolement établit à nouveau un défaut d’isolement, le procédé exécute l’étape d’élaboration d’une alarme avertissant du risque électrique ou thermique. [078] Ce pilotage du moyen d’isolement 100 permet ainsi de confirmer que le défaut d’isolement se produit bien dans le volume interne 3 de la batterie 1 , et donc que la probabilité de présence indésirable du liquide dans ce volume interne 3 est très forte. Or comme nous l’avons vu précédemment, la présence de ce liquide conducteur indésirable peut provoquer un court-circuit et engendrer une sur intensité dans plusieurs modules 17, 18 et/ou plusieurs cellules électrochimiques en même temps, provoquant alors un emballement thermique très rapide. Ce procédé, et cet ensemble permettent de détecter ce risque d’emballement thermique au moment où il se produit, voire avant qu’il se produise, laissant le temps au conducteur du véhicule de ranger en sécurité son véhicule et d’évacuer les passagers.
[079] La partie externe comprend par exemple plusieurs pompes de circulation P1 , P2 fluidiquement connectées en série ou en parallèle, et l’étape de diagnostic de fuite du liquide exécute ce diagnostic sur chacune des pompes de circulation P1 , P2, et établit une fuite du liquide si au moins l’un de ces diagnostics établit une fuite.
[080] Ainsi l’objet de l’invention porte en outre sur l’ensemble comprenant le calculateur et comprenant :
- le premier sous-ensemble électrique, le moyen d’isolement 100 étant pilotable par le calculateur,
- le deuxième sous-ensemble, ce calculateur comprenant les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en oeuvre du procédé tel que précédemment décrit.
[081] Ainsi l’invention propose notamment de mettre en oeuvre ce procédé de détection de présence indésirable d’un liquide électriquement conducteur, au sein de l’ensemble.
[082] Cette mise en oeuvre se fait au moyen du calculateur. Ce calculateur peut être intégré au premier sous-ensemble et par exemple inclure le moyen de moyen de test d’isolement. Ce calculateur est par exemple, si ce sous-ensemble est la batterie 1 , le « BMS » de la batterie 1 pour l’acronyme anglais « battery management system » et détermine entre autres, un état de charge de la batterie 1 , un état de santé de la batterie 1 , et peut être en communication réseau avec un superviseur traitant le défaut de présence indésirable du liquide et/ou l’alarme avertissant du risque électrique ou thermique. Ce calculateur peut également regrouper les moyens de diagnostic C1, C2 de la fuite du liquide. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, ce calculateur pourrait être externe aux moyens de diagnostic C1 , C2 et au moyen de test d’isolement, tout en étant couplé à ces derniers. Dans ce dernier cas, il peut être agencé sous la forme d’un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, un calculateur, 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 ».
[083] A l’inverse, le superviseur peut regrouper le calculateur, les moyens de diagnostic C1 , C2, et moyen de test d’isolement, et peut être lui aussi 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 ».
[084] En outre, si la partie externe au carter comprend le réservoir du liquide et un moyen de mesure du niveau du liquide dans le réservoir, le moyen de diagnostic est propre à établir le diagnostic de la fuite en fonction d'au moins la grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation P1 , P2, et du niveau du liquide dans le réservoir.
[085] De même, si le deuxième sous-ensemble comprend le capteur de pression du liquide, le moyen de diagnostic est propre à établir le diagnostic de la fuite en fonction d'au moins la grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation P1 , P2 et de la pression du liquide.
[086] Le premier sous-ensemble électrique est par exemple la batterie 1 comprenant le carter 2, et la cellule électrochimique de stockage d’énergie est l’élément électrique 17, 18.
[087] L’invention s’applique par exemple à un véhicule à motricité au moins électrique comprenant la batterie 1 et une machine motrice électrique alimentée par cette batterie 1 , et comprenant un ensemble tel que précédemment décrit, le réseau électrique externe 101 comprenant la machine motrice électrique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection de présence indésirable d’un liquide électriquement conducteur dans le volume interne (3) d’un carter (2) d’un ensemble comprenant :
* un premier sous-ensemble électrique comprenant :
** le carter (2) logeant un élément électrique (17, 18) et un conducteur électrique (5, 6,
7, 8) qui est à un premier potentiel électrique,
** un moyen de test d’isolement (102) du conducteur électrique (5, 6, 7, 8) par rapport à un deuxième potentiel de référence,
* un deuxième sous-ensemble constituant un circuit fermé de circulation du liquide électriquement conducteur, comprenant :
** une partie interne (200, 201 , 202) au carter (2), traversant le carter (2), et propre à échanger des calories avec l’élément électrique (17, 18),
** une partie externe au carter (2), comprenant une pompe électrique (P1 , P2) de circulation du liquide, et
** un moyen de diagnostic (C1 , C2) d’une fuite du liquide provenant du circuit, en fonction d’au moins une grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation (P1 , P2), ce procédé comprenant :
* une étape exécutant un diagnostic de fuite du liquide provenant du circuit de circulation, en fonction d’au moins la grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation (P1 , P2) et
* une étape exécutant un test d’isolement électrique du conducteur électrique (5, 6, 7, 8) par rapport au deuxième potentiel de référence, caractérisé en ce que si le diagnostic établit la fuite et que le test d’isolement établit un défaut d’isolement, le procédé exécute une étape d’élaboration d’un défaut de présence indésirable du liquide dans le volume interne (3) du carter (2).
2. Procédé selon la revendication 1 , le diagnostic de fuite du liquide comparant la grandeur électrique mesurée à un seuil attendu prédéterminé.
3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, le premier sous-ensemble électrique comprenant :
* un réseau électrique externe (101 ) au carter (2), réseau (101 ) auquel est raccordé l’élément électrique (17, 18) via le conducteur électrique (5, 6, 7, 8),
* un moyen d’isolement pilotable (100), propre à isoler l’élément électrique (17, 18) du réseau électrique externe (101 ) en sectionnant le conducteur électrique (5, 6, 7, 8), le procédé exécutant, en cas de défaut de présence indésirable du liquide, une étape de pilotage du moyen d’isolement (100) pour isoler l’élément électrique (17, 18), puis exécute à nouveau l’étape de test d’isolement électrique, et si ce test d’isolement établit à nouveau un défaut d’isolement, le procédé exécute une étape d’élaboration d’une alarme avertissant d’un risque électrique ou thermique.
4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, la partie externe comprenant plusieurs pompes de circulation (P1 , P2) fluidiquement connectées en série ou en parallèle, et l’étape de diagnostic de fuite du liquide exécute ce diagnostic sur chacune des pompes de circulation (P1 , P2), et établit une fuite du liquide si au moins l’un de ces diagnostics établit une fuite.
5. Ensemble comprenant un calculateur et comprenant :
* un premier sous-ensemble électrique comprenant :
** un carter (2) logeant un élément électrique (17, 18) et logeant en outre un conducteur électrique (5, 6, 7, 8) qui est à un premier potentiel électrique,
** un moyen de test d'isolement (102) du conducteur électrique (5, 6, 7, 8) par rapport à un deuxième potentiel de référence,
** un réseau électrique externe (101 ) au carter (2), réseau (101 ) auquel est raccordé l’élément électrique (17, 18) via le conducteur électrique (5, 6, 7, 8),
** un moyen d’isolement (100) pilotable par le calculateur, propre à isoler l’élément électrique (17, 18) du réseau électrique externe (101) en sectionnant le conducteur électrique (5, 6, 7, 8),
* un deuxième sous-ensemble constituant un circuit fermé de circulation du liquide électriquement conducteur et à volume fermé, comprenant :
** une partie interne (200, 201 , 202) au carter (2), traversant le carter (2), et propre à échanger des calories avec l'élément électrique (17, 18),
** une partie externe au carter (2), comprenant une pompe électrique de circulation du liquide (P1 , P2), et
** un moyen de diagnostic d'une fuite du liquide provenant du circuit (C1 , C2), en fonction d'au moins une grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation (P1 , P2), caractérisé en ce que ce calculateur comprend les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en oeuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3.
6. Ensemble selon la revendication 5, la partie externe au carter comprenant plusieurs pompes de circulation (P1 , P2) fluidiquement connectées en série ou en parallèle, le calculateur mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 4.
7. Ensemble selon la revendication 5 ou 6, la partie externe au carter comprenant un réservoir du liquide et un moyen de mesure du niveau du liquide dans le réservoir, le moyen de diagnostic étant propre à établir le diagnostic de la fuite en fonction d'au moins la grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation (P1 , P2), et du niveau du liquide dans le réservoir.
8. Ensemble selon l’une des revendications 5 à 7, le deuxième sous-ensemble comprenant un capteur de pression du liquide, le moyen de diagnostic étant propre à établir le diagnostic de la fuite en fonction d'au moins la grandeur électrique mesurée de la pompe de circulation (P1 , P2) et de la pression du liquide.
9. Ensemble selon l’une des revendications 5 à 8, le premier sous-ensemble électrique étant une batterie (1 ) comprenant le carter (2), et une cellule électrochimique de stockage d’énergie étant l’élément électrique (17, 18).
10. Véhicule à motricité au moins électrique comprenant une batterie (1 ) et une machine motrice électrique alimentée par cette batterie (1 ), caractérisé en ce qu’il comprend un ensemble selon la revendication 9, le réseau électrique externe (101 ) comprenant la machine motrice électrique.
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