Brevet FR3021466A1 — publié le 20151127

Système de batteries et procédé de commande de ce système Domaine technique La présente invention se rapporte à un système de batteries comportant une pluralité de batteries connectées entre elles. Elle concerne un procédé de commande de ce système. Etat de la technique Dans le domaine non limitatif des véhicules électriques et hybrides, est connue une batterie comportant une pluralité de relais, avec une alimentation secondaire agencée de sorte à fournir des courants de commande des relais, et un superviseur pour piloter la pluralité de relais de la batterie avec les ordres de commande. Sur la figure 1 illustrant une batterie selon une technique actuelle, la batterie comprend trois relais RA, Rp et RN et une résistance de précharge Rprec, un instrument de mesure de tension VHVB, une interface de communication recevant l'ordre de fermeture et d'ouverture des relais (CRA, CRp, CRN) et le retour d'état de relais (ERA, ERp, ERN). La batterie est connectée à deux polarités d'un circuit d'utilisation comportant un ou plusieurs composants d'électronique de puissance de type chargeur, onduleur ou convertisseur DC/DC ; ce ou ces composant(s) déterminent la tension VHVN entre les deux polarités. La résistance de précharge Rprec a une grande valeur afin d'établir un courant limité entre la batterie et le circuit d'utilisation permettant d'équilibrer les tensions entre la batterie et les polarités pendant une phase transitoire. La batterie comporte un premier relais RN et un deuxième relais Rp de connexion directe respectivement d'un premier pôle (-) de la batterie à une première des polarités et d'un deuxième pôle (+) à une deuxième des polarités. Elle comporte et en outre un troisième relais RA connectant le deuxième pôle (+) à la deuxième polarité par l'intermédiaire de la résistance de précharge. La batterie est reliée au superviseur qui pilote l'ouverture et la fermeture des relais CRA, CRP, CRN et qui reçoit des informations (ERA, ERP, ERN) sur l'état des relais, ouverts ou fermés. La séquence de fermeture des relais comporte une phase d'initialisation I et une phase d'établissement II comme montré sur la figure 2. Pendant la phase d'initialisation : 1) Le superviseur vérifie que les relais de la batterie sont ouverts, à savoir ERA = 0, ERP = 0 et ERN = 0. Si cette condition est vérifiée : 2) Le superviseur envoie un ordre CRA = 1 d'activation de la fermeture du troisième relais RA. La batterie commande l'activation de la fermeture du troisième relais RA. Si le troisième relais RA est fermé, la batterie envoie l'état ERA = 1 au superviseur. 3) Si le superviseur reçoit l'état ERA = 1, alors il envoie un ordre CRN = 1 de la fermeture du premier relais RN : La batterie commande la fermeture du premier relais RN. Si le premier relais RN est fermé, la batterie envoie l'état ERN = 1 au superviseur. 4) Le superviseur surveille si la différence entre VHVB et VHVN est inférieure à un seuil prédéterminé, auquel cas il lance la phase d'établissement dans laquelle il envoie un ordre de la fermeture du deuxième relais Rp : CRP = 1. La batterie commande la fermeture du deuxième relais R. Si le deuxième relais Rp est fermé, la batterie envoie l'état ERP = 1 au superviseur. 5) Si le superviseur reçoit l'état ERP = 1, alors le superviseur envoie l'ordre de l'ouverture du troisième relais RA : CRA = 0. La batterie commande l'ouverture du troisième relais RA. Si le troisième relais RA est ouvert, la batterie envoie l'état ERA = 0 au superviseur. La séquence est alors terminée. Une telle batterie est destinée à être utilisée seule sur un véhicule. Cependant, lorsque les capacités de la batterie ne sont plus suffisantes pour alimenter correctement un véhicule, ou alors pour installer la batterie dans une ferme de rechargement, il est prévu d'installer une pluralité de batteries de ce type ensemble. Il a été constaté qu'un tel système à plusieurs batteries n'était pas optimal, car dans l'éventualité où plusieurs relais doivent être alimentés en courants de commande simultanément, l'alimentation secondaire doit être capable de fournir un courant total important. En effet, la commutation d'un relais nécessite un courant d'appel assez fort, par exemple de l'ordre de 1A, alors qu'en régime permanent, seul un courant de maintien de l'ordre de 600mA est nécessaire. Si plusieurs relais sont commandés simultanément, le courant à fournir par l'alimentation secondaire est important et il est nécessaire de calibrer celle-ci en conséquence. L'invention vise à fournir un système de batterie comportant une pluralité de batteries et une alimentation secondaire dont le calibre soit minimisé autant que possible. Description de l'invention Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un système de batteries électriques comportant une pluralité de batteries connectées entre elles par deux polarités, chaque batterie comportant au moins deux relais pour connecter des pôles de la batterie aux deux polarités, le système comportant une alimentation secondaire pour fournir une énergie d'activation aux relais, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de supervision pour piloter les relais de manière décalée de telle sorte que chaque activation de relais succède à une activation précédente d'au moins un délai prédéterminé. Le système de supervision permet de s'assurer que l'appel de courant pour la commutation des relais ne concerne à chaque instant qu'un seul relais. Le délai est prédéterminé en fonction des caractéristiques des relais pour que le courant d'alimentation du relais soit déjà très proche du niveau du courant de maintien après la commande d'activation et l'écoulement dudit délai. Selon un premier mode de réalisation, les moyens de supervision comportent un superviseur secondaire avec chaque batterie et un superviseur principal connecté à chacun des superviseurs secondaires, chaque superviseur secondaire étant apte à recevoir un ordre de connexion depuis le superviseur principal et à piloter l'activation successive décalée des relais de la batterie correspondante, le superviseur principal étant apte à fournir des ordres de connexion successifs décalés de telle sorte qu'un deuxième ordre est donné après un premier ordre et après que les relais pilotés par le superviseur secondaire ayant reçu le premier ordre ont été activés. Chaque superviseur secondaire garantit que les relais d'une même batterie sont activés successivement. De plus, comme le superviseur principal pilote les superviseurs secondaires les uns après les autres, avec un intervalle suffisant entre deux commandes successives, on garantit qu'un seul relais est en phase d'activation en même temps. Ce système est simple à mettre en oeuvre puisqu'il reprend les superviseurs secondaires qui gèrent individuellement une batterie. De manière complémentaire, les superviseurs secondaires envoient une information d'état indiquant que les relais sont fermés ou non. Le superviseur peut ainsi synchroniser le déclenchement des ordres successifs en fonction de ces informations d'état. La durée totale pour commander l'ensemble des batteries est optimisée en comparaison à un déclenchement des ordres selon un intervalle prédéfini qui doit être calibré sur les durées les plus longues envisageables. Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens de supervision comportent un superviseur central apte à commander individuellement chaque relais. On peut ainsi optimiser la durée totale pour commander l'ensemble des batteries. En effet, l'intervalle de commutation entre deux relais d'une même batterie est fonction de la durée d'établissement d'un équilibre des tensions entre la batterie et le réseau auquel est connectée. Pendant cet intervalle, qui est généralement plus long que la durée d'établissement du courant de maintien d'un relais, on peut commander l'activation d'autres relais. De manière particulière, la batterie comporte un premier relais et un deuxième relais de connexion directe respectivement d'un premier pôle de la batterie à une première des polarités et d'un deuxième pôle à une deuxième des polarités, et en outre un troisième relais connectant le deuxième pôle à la deuxième polarité par l'intermédiaire d'une résistance de précharge. Dans cette configuration et selon le premier mode de réalisation, le superviseur secondaire pilote par exemple dans l'ordre le troisième relais, le premier relais puis le deuxième relais. On réalise ainsi pour chaque batterie la connexion avec la résistance de charge, puis la connexion directe de la batterie aux polarités. Dans cette configuration et selon le deuxième mode de réalisation, le superviseur central est programmé pour commander dans une phase d'initialisation le troisième puis le premier relais de l'une des batteries puis pour vérifier si, pour une autre batterie dont la phase d'initialisation a été lancée, la différence de tension entre le deuxième pôle et la deuxième polarité est inférieure à un seuil prédéterminé, auquel cas, le superviseur pilote une phase d'établissement dans laquelle le deuxième relais de ladite autre batterie est actionné. On peut ainsi intercaler des activations de relais entre l'activation du premier et du deuxième relais d'une même batterie. Pendant la phase d'initialisation, les instants de commande du troisième et du premier relais sont espacés par exemple d'un délai de temporisation. Le délai de temporisation est adapté aux caractéristiques du troisième relais, en particulier à son délai d'établissement du courant de maintien. De manière complémentaire, la phase d'établissement comprend la commande de désactivation du troisième relais. Lorsque les polarités sont connectées directement aux pôles des batteries, il n'est plus nécessaire d'utiliser la résistance de précharge. Elle peut donc être déconnectée. L'invention a aussi pour objet un procédé de commande d'un système de batteries électriques, le système comportant une pluralité de batteries connectées entre elles par deux polarités, chaque batterie comportant au moins deux relais pour connecter des pôles de la batterie aux deux polarités, le système comportant une alimentation secondaire pour fournir une énergie d'activation aux relais, caractérisé en ce que les relais sont pilotés de manière décalée pour que chaque activation de relais succède à une activation précédente d'au moins un délai prédéterminé. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 représente de manière schématique une batterie et son superviseur selon l'art antérieur ; - la figure 2 est un diagramme temporel de commande de la batterie de la figure 1 ; - la figure 3 représente de manière schématique un système de batterie selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente de manière schématique un système de batterie selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est un diagramme temporel explicitant le fonctionnement du système de la figure 4. DESCRIPTION DETAILLEE Un système de batteries électriques selon un premier mode de réalisation de l'invention est montré sur la figure 3. Le système comporte une pluralité de batteries HVB1, HVB2, HVB3, connectées entre elles par deux polarités, chaque batterie étant conforme à la batterie décrite selon l'art antérieur et en lien avec les figures 1 et 2. Ainsi, la batterie comporte trois relais pour connecter des pôles de la batterie aux deux polarités. Le système comporte une alimentation secondaire 2 commune à toutes les batteries HVB1, HVB2, HVB3 pour fournir une énergie d'activation aux relais. Chaque batterie est commandée par un superviseur secondaire SHVB1, SHVB2, SHVB3, tandis qu'un superviseur principal SP est connecté à chacun des superviseurs secondaires SHVB1, SHVB2, SHVB3. Le superviseur principal SP et les superviseurs secondaires SHVB1, SHVB2, SHVB3 forment des moyens de supervision 1. Chaque superviseur secondaire SHVB1, SHVB2, SHVB3 est apte à recevoir un ordre de connexion CF1, CF2, CF3 depuis le superviseur principal SP. A partir de la réception de cet ordre de connexion CF1, CF2, CF3 , le superviseur secondaire SHVB1, SHVB2, SHVB3 met en oeuvre la phase d'initialisation et la phase d'établissement de la même manière que dans l'art antérieur. Ainsi, le superviseur secondaire SHVB1, SHVB2, SHVB3 pilote l'activation successive décalée des relais de la batterie HVB1, HVB2, HVB3 correspondante. Le superviseur principal SP fournit quant à lui des ordres de connexion CF1, CF2, CF3 successifs décalés de telle sorte qu'on s'assure que tous les relais pilotés par le superviseur secondaire SHVB1 ayant reçu un premier ordre CF1 ont été activés avant de délivrer un deuxième ordre CF2 au superviseur secondaire SHVB2 suivant. Pour cela, les superviseurs secondaires SHVB1, SHVB2, SHVB3 envoient une information d'état EFS, EF2, EF3 au superviseur principal SP indiquant que les phases d'initialisation et d'établissement sont terminées, et le superviseur principal SP envoie l'ordre de connexion CF1, CF2, CF3 suivant après le délai prédéterminé. Ainsi, chaque activation de relais succède à une activation précédente d'au moins le délai prédéterminé. Selon un deuxième mode de réalisation, représenté sur la figure 3, le système de batteries diffère du système selon le premier mode de réalisation en ce que les moyens de supervision 1' comportent un superviseur central SC apte à commander individuellement chaque relais. Comme dans l'art antérieur, la batterie HVB1, HVB2, HVB3 comporte un premier relais RN et un deuxième relais RP de connexion directe respectivement d'un premier pôle (-) de la batterie à une première des polarités et d'un deuxième pôle (+) à une deuxième des polarités, et en outre un troisième relais RA connectant le deuxième pôle (+) à la deuxième polarité par l'intermédiaire d'une résistance de précharge Rprec. Ainsi, le superviseur central SC est apte à envoyer des commandes d'activation CRA1, CRP1 , CRN1 pour chaque relais RN, RP, RA d'une première des batteries HVB1, des commandes d'activation CRA2, CRP2, CRN2 pour chaque relais d'une deuxième des batteries HVB2, des commandes d'activation CRA3, CRP3, CRN3 pour chaque relais d'une troisième des batteries HVB3 etc... Le superviseur central SC est apte à recevoir des états des relais ERA1, ERP1 , ERN1 pour chaque relais de la première batterie HVB1, des états des relais ERA2, ERP2, ERN2 pour chaque relais de la deuxième batterie HVB2, des états des relais ERA3, ERP3, ERN3 pour chaque relais de la troisième batterie HVB3 etc... Pour chaque batterie HVB;, référencée par un indice i compris entre 1 et n, n étant le nombre total de batteries HVB du système, le superviseur central SC est programmé pour commander successivement dans une phase d'initialisation le troisième RA puis le premier relais RN de la batterie d'indice i, avec un décalage temporel d'au moins un délai de temporisation DT, comme le montre les deux premières courbes CRA1 et CRN1 du diagramme de la figure 5. Puis le superviseur central SC vérifie pour une batterie d'indice k compris entre 1 et n si la phase d'initialisation I a été déjà été effectuée et si la différence de tension entre le deuxième pôle (+) et la deuxième polarité VHVB-VHVN est inférieure à un seuil prédéterminé. Dans ce cas, le superviseur pilote une phase d'établissement dans laquelle le deuxième relais RP de la batterie d'indice k est actionné puis le troisième relais RA est désactivé, comme le montre par exemple la première et la troisième courbe CRA1 et CRpi du diagramme de la figure 5. Si aucune batterie n'est dans ce cas, le superviseur commande la phase d'initialisation pour la batterie d'indice i+1 avec un décalage temporel d'au moins le délai de temporisation DT entre la commande du premier relais RN de la batterie d'indice i et la commande du troisième relais RA de la batterie d'indice i+1, comme le montre par exemple la quatrième courbe CRA2 du diagramme. Pour chaque activation ou désactivation de l'un des relais RN, RP, RA, le superviseur central SC surveille l'état du relais commandé, par exemple l'état ERA1 pour une commande CRA1 fournie. Si l'état ne correspond pas à la commande après un certain délai, le superviseur considère que la batterie est hors service et la déconnecte du système en désactivant tous ses relais. Si l'état correspond à la commande, et que le délai de temporisation DT s'est écoulé, la commande suivante est autorisée.15 REVENDICATIONS1. Système de batteries électriques comportant une pluralité de batteries (HVB1, HVB2, HVB3) connectées entre elles par deux polarités, chaque batterie comportant au moins deux relais (RN, RP, RA) pour connecter des pôles de la batterie aux deux polarités, le système comportant une alimentation secondaire (2) pour fournir une énergie d'activation aux relais, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de supervision (1, 1') pour piloter les relais (RN, RP, RA) de manière décalée de telle sorte que chaque activation de relais succède à une activation précédente d'au moins un délai prédéterminé (DT). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel les moyens de supervision (1) comportent un superviseur secondaire (SHVB1, SHVB2, SHVB3) avec chaque batterie et un superviseur principal (SP) connecté à chacun des superviseurs secondaires, chaque superviseur secondaire (SHVB1, SHVB2, SHVB3) étant apte à recevoir un ordre de connexion (CF1, CF2, CF3 ) depuis le superviseur principal (SP) et à piloter l'activation successive décalée des relais de la batterie correspondante, le superviseur principal (SP) étant apte à fournir des ordres de connexion successifs décalés de telle sorte qu'un deuxième ordre est donné après un premier ordre et après que les relais pilotés par le superviseur secondaire (SHVB1, SHVB2, SHVB3) ayant reçu le premier ordre ont été activés. 3. Système selon la revendication 2, dans lequel les superviseurs secondaires envoient une information d'état (ERA1, ERpi, ERN1) indiquant que les relais (RN, RP, RA) sont fermés ou non. 4. Système selon la revendication 1, dans lequel les moyens de supervision (1') comportent un superviseur central (SC) apte à commander individuellement chaque relais. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la batterie comporte un premier relais (RN) et un deuxième relais (RP) de connexion directe respectivement d'un premier pôle (-) de la batterie à une première des polarités et d'un deuxième pôle (+) à une deuxième des polarités, et en outre un troisième relais (RA) connectant le deuxième pôle (+) à la deuxième polarité par l'intermédiaire d'une résistance de précharge. 6. Système selon les revendications 2 et 5 prises en combinaison, dans lequel le superviseur secondaire (SHVB1, SHVB2, SHVB3) pilote dans l'ordre le troisième relais (RA), le premier relais (RN) puis le deuxième relais (RP). 7. Système selon les revendications 4 et 5 prises en combinaison, dans lequel le superviseur central (SC) est programmé pour commander dans une phase d'initialisation (I) le troisième puis le premier relais (RN) de l'une des batteries puis pour vérifier si, pour une autre batterie dont la phase d'initialisation (I) a été déclenchée, la différence de tension entre le deuxième pôle (+) et la deuxième polarité est inférieure à un seuil prédéterminé, auquel cas, le superviseur pilote une phase d'établissement (II) dans laquelle le deuxième relais (RP) de ladite autre batterie est actionné. 8. Système selon la revendication 7, dans lequel pendant la phase d'initialisation, les instants de commande du troisième et du premier relais (RN) sont espacés d'un délai de temporisation (DT). 9. Système selon la revendication 7, dans lequel la phase d'établissement comprend la commande de désactivation du troisième relais (RA). 10. Procédé de commande d'un système de batteries électriques, le système comportant une pluralité de batteries (HVB1, HVB2, HVB3) connectées entre elles par deux polarités, chaque batterie comportant au moins deux relais (RN, RP, RA) pour connecter des pôles de la batterieaux deux polarités, le système comportant une alimentation secondaire (2) pour fournir une énergie d'activation aux relais, caractérisé en ce que les relais (RN, RP, RA) sont pilotés de manière décalée pour que chaque activation de relais succède à une activation précédente d'au moins un délai prédéterminé (DT).