Brevet FR2960298A1 — publié le 20111125

PROCEDE DE DETECTION DE DEFAUT DE CONNEXION POUR CAPTEUR DE BATTERIE DANS UN VEHICULE La présente invention se rapporte au domaine automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne la détection et le traitement d'un défaut de connexion de borne de la batterie d'un véhicule lorsque cette batterie est équipée d'un capteur de mesure de tension/courant dit « capteur de batterie ». L'utilisation des capteurs de batterie dans les véhicules automobiles est appelée à connaître un fort développement compte-tenu du besoin actuel d'optimiser la gestion de la batterie. La nécessité de réduire les émissions de CO2 dans les nouvelles générations de véhicules conduit au développement de nouvelles stratégies de commande visant à limiter la consommation de carburant et, corrélativement, les émissions de CO2. Ces nouvelles stratégies de commande requièrent une connaissance précise de l'état énergétique de la batterie. Il devient ainsi possible, par exemple, grâce à une gestion serrée de la batterie, de commander un délestage temporaire de l'alternateur, par exemple pour faciliter les reprises dans un véhicule avec motorisation thermique réduite (« engine downsizing » en terminologie anglaise), ou bien de commander un arrêt du moteur thermique dans une stratégie d'arrêt/relance automatique tout en ayant l'assurance de disposer dans la batterie de l'énergie suffisante pour relancer le moteur. En référence à la Fig.l, il est décrit ci-dessous un exemple de configuration faisant appel à un capteur de batterie BS dans un système d'arrêt/relance automatique du moteur thermique. 2 Le système de la Fig.1 est représenté de manière simplifiée et comporte un alterno-démarreur S/G équipé de son convertisseur analogique-numérique et de son unité de commande (non-représentés). L'alterno-démarreur S/G est couplé mécaniquement au vilebrequin d'un moteur thermique EN. Par ailleurs, l'alterno-démarreur S/G est connecté à un bus de communication de type CAN à travers lequel lui parviennent des instructions de fonctionnement émises par une unité ECU de contrôle moteur. L'alterno-démarreur S/G est inséré dans un circuit électrique de puissance le reliant, d'une part, à la borne positive B+ de la batterie et, d'autre part, à la masse du véhicule elle-même reliée à la borne négative B- de la batterie BAT. Comme montré à la Fig.l, le capteur de batterie BS est ici prévu pour être monté au niveau de la borne négative B- de la batterie BAT. Une cosse CS du capteur BS est destinée à être raccordée électriquement à la borne négative B-. De manière classique, le capteur BS comporte essentiellement un shunt série (non représenté) et des circuits électroniques de mesure. Le shunt est traversé par un courant de batterie Ibat et autorise le prélèvement d'une tension de mesure représentative de celui-ci. Ibat est ici l'intensité du courant de batterie, courant entrant ou sortant, le sens de ce courant n'étant pas significatif dans la présente invention. La tension Vbat aux bornes de la batterie BAT est également mesurée par le capteur BS et, en outre, alimente électriquement celui-ci. Le courant Ibat et la tension Vbat mesurés sont numérisés dans le capteur BS est transmis ensuite à l'unité ECU de contrôle moteur à travers une liaison de communication série de type LIN. Dans le capteur de batterie, tel que décrit 35 brièvement ci-dessus, l'entité inventive a constaté la 3 possible apparition d'une situation de défaut dans le cas d'un mauvais raccordement du capteur BS sur la borne B- de la batterie. La flèche FD à la Fig.1 montre un non-raccordement de la cosse CS du capteur sur la borne B-, non-raccordement qui est consécutif, par exemple, à un désengagement de la cosse CS suite à un serrage mécanique insuffisant. Le raccordement de la borne B- à la masse du véhicule se fait ici à travers un câble électrique L1 relié au capteur BS. Le non-raccordement de la cosse CS sur la borne B- signifie donc que la batterie BAT n'est plus connectée au réseau électrique de bord du véhicule. Lorsque la situation ci-dessus se produit alors que la machine électrique S/G (en mode alternateur) est tournante et délivre une tension continue régulée de 14 V, le capteur BS peut délivrer des informations de mesure, Vbat et Ibat, qui apparaîtront comme cohérentes pour l'unité ECU, de telle manière que cette unité sera incapable de détecter le défaut. En effet, si la machine S/G est tournante, c'est elle qui alimente le réseau de bord du véhicule et la déconnexion de la cosse CS n'a pas de conséquence détectable. Le capteur BS mesure une tension Vbat cohérente de 14 V environ et un courant sensiblement nul, Ibat = 0 A environ. La tension Vbat = 14 V est dans ce cas fournie par la machine S/G et non par la batterie BAT. Le courant Ibat est sensiblement nul car aucun courant ne traverse le capteur BS, ce qui est normal puisque la batterie BAT est déconnectée. Ce couple de valeurs Vbat = 14 V, Ibat = 0 A, ne permet pas la discrimination d'un défaut car ces valeurs peuvent être être fournies par le capteur BS dans des conditions normales d'utilisation, par exemple, lorsque le véhicule roule à vitesse constante sur autoroute depuis un certain temps. Dans un tel cas, la batterie BAT sera bien chargée, Vbat = 14 V, et aucun courant ou un 4 courant très faible traversera la batterie BAT, Ibat = 0 A environ. Une telle situation est susceptible de générer des erreurs de commande de la part des stratégies mises en oeuvre dans le véhicule et de provoquer des dysfonctionnements. Par exemple, dans le cas du système d'arrêt/relance automatique de la Fig.l, la stratégie de commande du système pourrait commander un arrêt du moteur thermique EN alors que la batterie BAT est déconnectée et qu'il sera ensuite impossible de relancer le moteur EN. La présente invention propose des perfectionnements permettant de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus de la technique antérieure. L'invention concerne un procédé de détection de défaut de connexion pour capteur de batterie dans un véhicule automobile comprenant des étapes de : lire une information de courant de batterie délivrée par le capteur; comparer l'information de courant de batterie à des premier et second seuils de courant, le second seuil de courant ayant une valeur inférieure à celle du premier seuil de courant; délivrer une première information d'alerte lorsque l'information de courant de batterie est inférieure au premier seuil de courant ; et délivrer une seconde information d'alerte lorsque l'information de courant de batterie est inférieure au second seuil de courant. Selon un mode de réalisation particulier, la première information d'alerte est délivrée lorsque l'information de courant de batterie est inférieure au premier seuil de courant pendant au moins une première durée prédéterminée. Selon une caractéristique particulière, la seconde information d'alerte est délivrée lorsque 5 l'information de courant de batterie est inférieure au second seuil de courant pendant au moins une seconde durée prédéterminée. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'étape de délivrer une première information d'alerte 10 comprend des sous-étapes de : délivrer une première information d'indication de courant de batterie faible lorsque l'information de courant de batterie est inférieure au premier seuil de courant pendant au moins une troisième durée 15 prédéterminée; et délivrer la première information d'alerte lorsque la première information d'indication de courant de batterie faible persiste pendant au moins une quatrième durée prédéterminée. 20 Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'étape de délivrer une première information d'alerte comprend des sous-étapes de : délivrer une seconde information d'indication de courant de batterie faible lorsque l'information de 25 courant de batterie est inférieure au second seuil de courant pendant au moins une cinquième durée prédéterminée; et délivrer la première information d'alerte lorsque la seconde information d'indication de courant de 30 batterie faible persiste pendant au moins une sixième durée prédéterminée. 6 Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'étape de délivrer une seconde information d'alerte comprend des sous-étapes de : commander un accroissement du courant de batterie; délivrer une seconde information d'indication de courant de batterie faible lorsque l'information de courant de batterie reste inférieure au second seuil de courant malgré l'accroissement du courant de batterie commandé à la sous-étape de commander ; et délivrer la seconde information d'alerte lorsque la seconde information d'indication de courant de batterie faible persiste pendant au moins une septième durée prédéterminée. Selon une caractéristique particulière, un accroissement du courant de batterie est obtenu en commandant un accroissement de la tension de consigne de régulation d'un alternateur ou alterno-démarreur du véhicule. Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'information d'indication de courant de batterie faible est délivrée à un système de gestion d'énergie électrique du véhicule. Selon une caractéristique particulière, l'information d'alerte est délivrée par ledit système de gestion d'énergie électrique équipant le véhicule. Selon une autre caractéristique particulière, la délivrance d'une information d'alerte commande l'activation d'une indication lumineuse correspondante sur le tableau de bord du véhicule. Les spécifications détaillées de l'invention sont données dans la description qui suit en liaison avec les 7 dessins ci-annexés. Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention. La Fig.1 montre un exemple de configuration de circuit électrique avec capteur de batterie dans un système d'arrêt/relance automatique de moteur thermique ; La Fig.2 est un diagramme fonctionnel de principe d'un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention dans lequel la détection d'un défaut de connexion du capteur ne fait appel qu'à un traitement interne au capteur ; Les Figs.3A et 3B sont des diagrammes montrant différents échanges et opérations de traitement intervenant dans un autre mode de réalisation du procédé dans lequel la détection d'un défaut de connexion du capteur fait appel à un traitement interne et externe au capteur. En référence plus particulièrement la Fig.2, il est maintenant décrit le premier mode de réalisation du procédé selon l'invention. Comme cela apparaît à la Fig.2, dans ce mode de réalisation du procédé selon l'invention, la détection d'un défaut de connexion du capteur BS est basée sur la comparaison du courant Ibat traversant le capteur à des premier et second seuils de courant, I1 et I2, et sur des filtrages dans la durée effectués à partir de première et seconde durées de seuils, Dl et D2. Les valeurs des seuils de courant I1 et I2 et des durées de seuil Dl et D2 sont des valeurs prédéterminées, mémorisées dans le capteur BS, et le traitement de détection du défaut de connexion peut donc être réalisé entièrement à l'intérieur du capteur BS. Par exemple, 8 dans ce mode de réalisation, les valeurs des seuils de courant I1 et I2 sont établies à 1 A et 100 mA, et les valeurs des durées de seuil Dl et D2 sont établies toutes deux à 2 s. Le procédé comprend ici essentiellement cinq étapes S1 à S4. Les étapes S1 et S2 sont des étapes conditionnelles qui détectent des franchissements des premier et second seuils de courant I1 et I2 pendant les première et seconde durées de seuil D1 et D2, respectivement. A l'étape S1, le courant Ibat est comparé au premier seuil de courant I1. Cette comparaison est faite en valeur absolue, c'est-à-dire que le sens du courant Ibat n'est pas pris en compte. Si le courant Ibat est inférieur (sortie « Y » de l'étape) au premier seuil de courant I1 = 1 A pendant une durée continue au moins égale à la première durée de seuil D1, une seconde comparaison est effectuée à l'étape S2. Dans le cas contraire (sortie « N » de l'étape Si), le traitement boucle sur l'étape S1. On notera ici que selon d'autres modes de réalisation du procédé selon l'invention, le seuil de courant I1 n'a pas une valeur fixe prédéterminée mais une valeur qui est fonction, I1 = f(Ubat), de la tension Ubat de la batterie. A l'étape S2, le courant Ibat est comparé au second seuil de courant I2. De même que pour la comparaison de l'étape S1, cette comparaison de Ibat à I2 est faite en valeur absolue. Si le courant Ibat est inférieur (sortie « Y » de l'étape) au second seuil de courant I2 = 100 mA pendant une durée continue supérieure à la seconde durée de seuil D1, une alerte dite majeure ALT MAJ est générée, à l'étape S3. Dans le cas contraire (sortie « N » de l'étape S2), une alerte dite mineure ALT MIN est generee, a l'étape S4 et le traitement boucle ensuite sur l'étape S1. Les alertes ALT MIN et ALT MAJ correspondent à un courant Ibat compris entre I1 = 1 A et I2 = 100 mA et un courant Ibat inférieur à I2 = 100 mA, respectivement. Ces alertes ALT MIN et ALT MAJ sont transmises à l'unité ECU par le capteur BS, par exemple à travers la liaison de communication LIN (Fig.1), pour une prise en compte par les stratégies de commande concernées. Les durées D1 et D2 permettent d'effectuer un filtrage en écartant des valeurs transitoires, ou temporaires, peu significatives. En variante, ces alertes ALT MIN et ALT MAJ sont transmises, non pas à l'ECU de contrôle moteur du véhicule comme indiqué plus haut, mais à une autre ECU ou à un système de gestion de l'énergie électrique du véhicule (« Electrical Energy Management System » ou « EEMS » en terminologie anglaise). L'alerte ALT MIN est une alerte de type « bas niveau » et pourra donner lieu, selon les applications, à l'activation d'un voyant LED 0, par exemple de couleur orange, sur le tableau de bord du véhicule. L'alerte ALT MAJ est une alerte de niveau supérieur (avec un seuil de courant bien plus faible) et pourra donner lieu, selon les applications, à l'activation d'un voyant LED R, par exemple de couleur rouge, sur le tableau de bord du véhicule. Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, les alertes ALT MIN et ALT MAJ sont considérées par les stratégies de commande comme des indicateurs qui doivent ensuite être interprétés en fonction de la situation du véhicule. 10 Dans le cas où ALT MIN est activée, c'est-à-dire ALT MIN = « 1 », le capteur BS a détecté un courant Ibat inférieur à 1 A pendant au moins 2 s, ce qui correspond à une valeur de courant faible qui demande à être interprétée par la stratégie. Cette valeur peut être normale et correspondre à une circulation sur autoroute ou anormale et correspondre à une déconnexion du capteur BS. Dans le cas où ALT MAJ est activée, c'est-à-dire ALT MAJ = « 1 », le capteur BS a détecté un courant Ibat inférieur à 1 mA pendant au moins 2 s, ce qui correspond à une valeur de courant très faible qui correspond à une forte présomption de déconnexion batterie. En effet, sauf dans le cas d'une stratégie spécifique implantée dans le véhicule, il est rare que le courant Ibat dans la batterie soit inférieur à 100 mA. Cet indicateur ALT MAJ doit être interprété par la stratégie de commande lorsque la machine électrique S/G (en mode alternateur) est tournante, en d'autres termes, lorsque le moteur thermique EN est tournant et entraîne la machine S/G en mode alternateur. Dans ce mode de réalisation, l'indicateur ALT MIN, ALT MAJ, se ré-initialise à l'état « 0 » lorsque la valeur du courant Ibat vient à dépasser trois fois le seuil de courant I1, I2, correspondant qui commande la levée à « 1 » de l'indicateur. Ainsi : - ALT MIN = « 0 » lorsqu'un courant Ibat > 3 A est détecté ; et - ALT MAJ = « 0 » lorsqu'un courant Ibat > 300 mA 30 est détecté. Un avantage de ce premier mode de réalisation du procédé selon l'invention réside dans le fait qu'il peut être développé indépendamment des stratégies de commande implantées dans le véhicule. 11 En référence aux Figs.3A et 3B, il est maintenant décrit un second mode de réalisation du procédé selon l'invention dans lequel le traitement de détection d'un défaut de connexion du capteur BS fait appel à un traitement interne et externe au capteur BS. Dans ce second mode de réalisation, afin d'accroître la réactivité de la détection, le procédé selon l'invention peut être amené à solliciter un organe du véhicule, extérieur au capteur BS. Ce second mode de réalisation du procédé est bien adapté pour une application dans laquelle est en jeu une décision impliquant un possible problème de sécurité. Le cas d'une alerte mineure ALT MIN est plus particulièrement traité à la Fig.3A. Comme montré à la Fig.3A, un filtrage FILT1 est effectué lors de la détection de Ibat Dans le processus ci-dessus, la génération de l'alerte ALT MIN fait appel non seulement au capteur BS mais aussi au système EEMS. On notera que I1 peut être une fonction de la tension Ubat. De plus, dans ce mode de réalisation, la durée D4 peut être ajustée également, en fonction de certaines informations connues du système 12 EEMS, par exemple, en fonction d'un historique d'évolution du courant Ibat géré et disponible dans le système EEMS. Le temps de génération d'une alerte ALT MIN peut donc être réduit, ou bien prolongé, selon les informations dont dispose le système EEMS. Le cas d'une alerte majeure ALT MAJ est plus particulièrement traité à la Fig.3B. Comme montré à la Fig.3B, la détection d'un courant Ibat Comme montré à la Fig.3B, après la génération de l'alerte ALT MIN, le système EEMS transmet à l'unité ECU de contrôle moteur une demande DEM VR d'accroissement de la tension de consigne de régulation. L'ECU délivre alors une commande VR de consigne de régulation accrue, 13 par exemple, 14,5 V au lieu de 14 V précédemment. La commande VR est transmise à la machine S/G (mode alternateur) qui applique alors en sortie une tension Ubat = 14,5 V à la batterie BAT. Les échanges entre le système EEMS, l'unité ECU et la machine S/G interviennent à travers le bus CAN dans la configuration de la Fig.l. Bien entendu, dans d'autres configurations, des échanges pourront intervenir, non pas à travers le bus CAN du véhicule, mais par exemple à travers des liaisons de communication dédiées de type série. Dans le cas où le courant faible (Ibat REVENDICATIONS1. Procédé de détection de défaut de connexion pour capteur de batterie (BS) dans un véhicule 5 automobile comprenant des étapes de : lire une information de courant de batterie (Ibat) délivrée par ledit capteur (BS); comparer ladite information de courant de batterie (Ibat) à des premier (I1) et second (I2) seuils 10 de courant, ledit second seuil de courant ayant une valeur inférieure (I2 = 100mA) à celle (I1 = 1A) dudit premier seuil de courant; délivrer une première information d'alerte (ALT MIN) lorsque ladite information de courant de 15 batterie (Ibat) est inférieure audit premier seuil de courant (I 1) ; et délivrer une seconde information d'alerte (ALT MAJ) lorsque ladite information de courant de batterie (Ibat) est inférieure audit second seuil de 20 courant (12). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première information d'alerte (ALT MIN) est délivrée lorsque ladite information de courant de 25 batterie (Ibat) est inférieure audit premier seuil de courant (I1) pendant au moins une première durée prédéterminée (D1). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, 30 caractérisé en ce que ladite seconde information d'alerte (ALT MAJ) est délivrée lorsque ladite 16 information de courant de batterie (Ibat) est inférieure audit second seuil de courant (I2) pendant au moins une seconde durée prédéterminée (D2). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de délivrer une première information d'alerte (ALT MIN) comprend des sous-étapes de : délivrer une première information d'indication de courant de batterie faible (LCB1) lorsque ladite information de courant de batterie (Ibat) est inférieure audit premier seuil de courant (I1) pendant au moins une troisième durée prédéterminée (D3) ; et délivrer ladite première information d'alerte (ALT MIN) lorsque ladite première information d'indication de courant de batterie faible (LCB1) persiste pendant au moins une quatrième durée prédéterminée (D4). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé 20 en ce que l'étape de délivrer une première information d'alerte (ALT MIN) comprend des sous-étapes de : délivrer une seconde information d'indication de courant de batterie faible (LCB2) lorsque ladite information de courant de batterie (Ibat) est inférieure 25 audit second seuil de courant (I2) pendant au moins une cinquième durée prédéterminée (D5) ; et délivrer ladite première information d'alerte (ALT MIN) lorsque ladite seconde information d'indication de courant de batterie faible (LCB2) 30 persiste pendant au moins une sixième durée prédéterminée (D6). 17 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de délivrer une seconde information d'alerte (ALT MAJ) comprend des sous-étapes de : commander (DEM VR, VR) un accroissement du courant de batterie (Ibat) ; délivrer une seconde information d'indication de courant de batterie faible (LCB2) lorsque ladite information de courant de batterie (Ibat) reste inférieure audit second seuil de courant (I2) malgré l'accroissement du courant de batterie (Ibat) commandé à ladite sous-étape de commander ; et délivrer ladite seconde information d'alerte (ALT MAJ) lorsque ladite seconde information d'indication de courant de batterie faible (LCB2) persiste pendant au moins une septième durée prédéterminée (D7). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit accroissement du courant de batterie (Ibat) est obtenu en commandant un accroissement de la tension de consigne de régulation (VR) d'un alternateur ou alterno-démarreur (S/G) du véhicule. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que ladite information d'indication de courant de batterie faible (LCB1, LCB2) est délivrée à un système de gestion d'énergie électrique (EEMS) du véhicule.30 18 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite information d'alerte (ALT MIN, ALT MAJ) est délivrée par ledit système de gestion d'énergie électrique (EEMS) équipant le véhicule. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la délivrance d'une dite information d'alerte (ALT MIN, ALT MAJ) commande l'activation d'une indication lumineuse correspondante (LED 0, LED R) sur le tableau de bord du véhicule.