Brevet FR3085486A1 — publié le 20200306

Procédé et système de détection d'un court-circuit ou d'un circuit ouvert d'une batterie 12V lors d'une phase de roulage d'un véhicule automobile La présente invention concerne le domaine de la détection de courts-circuits ou de circuits ouverts des batteries 12V dans un véhicule automobile, pendant le roulage du véhicule. De nos jours, dans le but continu de réduction des émissions de CO2, de plus en plus de véhicules automobiles sont équipés de systèmes de micro-hybridation, de systèmes de démarrage « stop and start » ou de « sailing stop » lorsque le moteur est arrêté à grande vitesse. Un court-circuit ou un circuit ouvert de la batterie 12V peut apparaître à tout moment, y compris pendant les phases de roulage du véhicule automobile. L'arrêt automatique du moteur lorsque la batterie UV présente ce type de défaillance peut générer un problème de sécurité. Il est préférable de diagnostiquer, de façon simple, transversale et fiable, tout court-circuit ou circuit ouvert de la batterie 12V avant d'autoriser l'arrêt du moteur. On parle de batterie en « circuit ouvert », lorsqu'un élément de conduction électrique interne se casse, généralement à cause d'un défaut de fabrication. Il est courant que ce soit la connexion entre deux éléments qui soit rompue, mais il est également possible d'observer des ruptures de la soudure interne d'une des deux bornes de la batterie. La déconnexion de la batterie est également considérée pour une batterie en circuit ouvert. Lors d'un circuit ouvert, la tension chute à la moindre sollicitation de courant, ce qui rend un circuit ouvert facilement détectable. Par batterie en « court-circuit », on désigne tout contact direct entre au moins une partie négative et une partie positive de l'un des éléments de la batterie. La batterie se décharge alors rapidement et perd 2V ou plus. Il est facile de détecter un court-circuit d'une batterie 2 12V en mesurant sa tension qui, normalement est comprise entre 12.5V et 12.7V, et qui, en cas de court-circuit, est comprise entre 10.5V et 10.7V. Une batterie en court-circuit ou en circuit ouvert ne permet pas 5 le premier démarrage du véhicule, et ainsi, si ces défaillances apparaissent pendant les phases de stationnement, cela n'induit pas de problème de sécurité, uniquement une panne immobilisant le véhicule automobile. Toutefois, lorsque le véhicule est en roulage, en cas de coupure 10 du moteur, et donc de l'alternateur, c'est à la batterie d'assurer l'alimentation électrique du véhicule. Si la batterie est défaillante, en court-circuit ou en circuit ouvert, elle ne pourra pas assurer cette alimentation. On peut se référer au document WO 2015/0258089 - Al qui 15 propose la détection d'un défaut de connexion de la batterie 12V d'un véhicule automobile en superposant un signal de tension sinusoïdal sur le réseau et en étudiant la réponse de la batterie 12V. Toutefois, une telle détection est complexe car elle nécessite un générateur de signal et une analyse de la réponse de la batterie en mesurant notamment son 20 courant. On peut également se référer au document WO 2013/124303 -A qui propose la détection d'un défaut de connexion de la batterie 12V d'un véhicule automobile en modifiant la tension du réseau en en mesurant le courant de la batterie qui en résulte. Toutefois, une telle 25 détection nécessite également de mesurer le courant de la batterie. Les documents WO 2017/114195 - Al et CN 106802396 divulguent une détection d'une cellule de batterie en court-circuit en comparant la tension à vide de chaque cellule au repos. Toutefois, une telle solution nécessite de mesurer individuellement la tension des 30 cellules de la batterie. De plus, une telle solution n'est pas applicable aux batteries au plomb. On connait également les documents CN 105738833 - A et EP 1 810 887 qui divulguent des procédés permettant d'estimer l'état de santé d'une batterie 12V. Il existe un besoin pour détecter la défaillance d'une batterie 12V lorsque le véhicule automobile roule. En effet, bien qu'il soit facile de détecter un circuit ouvert ou un court-circuit d'une batterie 12V lorsque le véhicule est à l'arrêt, 5 ces défauts sont difficilement détectables directement lorsque le véhicule roule, car c'est le convertisseur ou l'alternateur qui assurera la tension, indépendamment de l'état de la batterie. L'objectif de l'invention est donc de développer un procédé et un système universel capable de détecter en permanence un court- 10 circuit ou un circuit ouvert d'une batterie 12V en phase de roulage du véhicule automobile. L'invention a pour objet un procédé de détection de la défaillance d'une batterie 12V d'un véhicule automobile comprenant un calculateur, au moins un producteur d'énergie, tel qu'un alternateur 15 ou un convertisseur DC/DC, et un réseau électrique. Selon le procédé, on vérifie que le véhicule automobile est dans une phase de roulage. Si le véhicule automobile est dans une phase de roulage, on génère une consigne de tension basse et on transmet ladite consigne de tension basse au producteur d'énergie, 20 selon une pente prédéterminée et pendant une durée prédéterminée, par exemple de quelques secondes. Ensuite, on compare, de manière périodique, une valeur mesurée de tension du réseau, mesurée par exemple par un capteur, avec une deuxième valeur de seuil, on détermine si la batterie 12V est 25 défaillante en fonction de ladite comparaison. Si la tension mesurée du réseau électrique est supérieure ou égale à la deuxième valeur de seuil, la batterie 12V n'est pas défaillante, et si la tension mesurée du réseau électrique est inférieure à la deuxième valeur de seuil, la batterie 12V est défaillante et 30 présente un court-circuit ou un circuit ouvert. La consigne de tension basse est, par exemple, supérieure à une première valeur de seuil qui pourrait mettre en danger le véhicule, par exemple égale à 10.5V. 4 La deuxième valeur de seuil de tension peut être égale à 11.7V ou dépendante du courant consommé et/ou de la température de la batterie 12V. Selon un second aspect, l'invention concerne un système de 5 détection de défaillance d'une batterie 12V destiné à être intégré dans le calculateur d'un véhicule automobile comprenant au moins un producteur d'énergie, tel qu'un alternateur ou un convertisseur DC/DC, et un réseau électrique. Ledit système comprend un module de détection d'une phase de 10 roulage du véhicule automobile, un module de génération d'une consigne de tension basse lorsque le véhicule automobile roule, ladite consigne de tension basse étant transmise au producteur d'énergie selon une pente prédéterminée et pendant une durée prédéterminée, par exemple de quelques secondes. 15 Ledit système comprend en coutre un module de comparaison, de manière périodique, d'une valeur mesurée de tension du réseau, mesurée par exemple par un capteur, avec une deuxième valeur de seuil, et un module de détermination de la défaillance de la batterie. Si la tension mesurée du réseau électrique est supérieure ou 20 égale à la deuxième valeur de seuil, la batterie 12V ne présente pas de défaut. Si la tension mesurée du réseau électrique est inférieure à la deuxième valeur de seuil, la batterie 12V est défaillante et présente un court-circuit ou un circuit ouvert. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention 25 apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente un système de détection de la défaillance d'une batterie 12V d'un véhicule automobile selon un mode 30 de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est un graphique illustrant la tension du réseau en ordonnées en fonction du temps en abscisses , et 5 - la figure 3 représente un organigramme d'un procédé de détection de la défaillance d'une batterie 12V selon l'invention mise en oeuvre par le système de la figure 1 Les véhicules automobiles actuels, qu'ils soient à motorisation 5 thermique, électrique ou hybride possèdent un réseau électrique 12V, dont la tension en fonctionnement est ajustée soit par un alternateur, soit par un convertisseur DC/DC. Le fait que la tension de fonctionnement soit ainsi commandée par un calculateur permet de développer un système de détection active 10 de la batterie 12V protégeant le réseau électrique. Ainsi, pour détecter une défaillance de la batterie 12V, on fait varier la tension du réseau électrique et on vérifie périodiquement que la batterie 12V n'est pas défaillante. Pour cela, le calculateur qui commande la tension de régulation 15 va commander l'alternateur ou le convertisseur pour descendre la tension selon une pente déterminée, compatible avec le confort des passagers et le fonctionnement des différents organes du réseau électrique. Ainsi, la répartition de chaque producteur à la consommation 20 générale du réseau électrique sera modifiée. A haute tension, par exemple à 14.5V, l'alternateur ou le convertisseur fournissent 100% de l'énergie nécessaire, et au fur et à mesure de la baisse de tension, c'est la batterie 12V qui va progressivement augmenter sa part de couverture du besoin jusqu'à 25 atteindre 100% La tension du réseau électrique deviendra celle de la batterie 12V. En d'autres termes, la tension du réseau électrique est imposée par la batterie 12V, et, à courant égal, la tension du réseau électrique ne peut pas descendre en dessous de la tension de la batterie 12V, 30 quelque soit la consigne donnée à l'alternateur ou au convertisseur. Cette tension dite « sous courant » est ainsi directement liée à l'état de santé de la batterie 12V, et donc aux défaillances de celle-ci 6 En effet, une batterie 12V qui présente un court-circuit ou un circuit ouvert verra sa tension sous courant s'effondrer lors d'une sollicitation de courant. De ce fait, tel qu'illustré sur la figure 1, un système 10 de 5 détection de défaillance d'une batterie 12V (non représenté) est destiné à être intégré dans le calculateur (non représenté) d'un véhicule automobile (non représenté) comprenant un alternateur ou un convertisseur DC/DC et un réseau électrique (non représenté). Le système 10 de détection de la défaillance de la batterie 10 comprend un module 12 de détection d'une phase de roulage du véhicule automobile et un module 14 de génération d'une consigne de tension basse CT, lorsque le véhicule automobile roule. Ladite consigne de tension basse Cr est transmise au producteur d'énergie (convertisseur ou alternateur), selon une pente P prédéterminée et 15 pendant une durée D prédéterminée, par exemple de quelques secondes. La consigne de tension basse CT est supérieure à une première valeur de seuil S1 qui pourrait mettre en danger le véhicule, par exemple égale à 10.5V. Le système 10 de détection de la défaillance de la batterie 20 comprend en outre un module 16 de comparaison, de manière périodique, d'une valeur de tension du réseau, mesurée par exemple par un capteur, avec une deuxième valeur de seuil S2. Le système 10 de détection de la défaillance de la batterie comprend un module 18 de détermination de la défaillance de la 25 batterie. Si la tension mesurée du réseau électrique est supérieure ou égale à la deuxième valeur de seuil S2, la batterie 12V ne présente pas de défaut. La courbe Cl visible sur la figure 2 montre l'évolution de la tension d'une batterie 12V non défaillante. 30 La valeur de seuil S2 de tension peut être définie par une valeur de tension fixe ou dépendante du courant consommé et/ou de la température de la batterie 12V. Par exemple, la valeur de seuil S2 est égale à 11.7V. 7 Si la tension mesurée du réseau électrique est inférieure à la deuxième valeur de seuil S2, la batterie 12V est défaillante et présente un court-circuit ou un circuit ouvert. La courbe C2 visible sur la figure 2 montre l'évolution de la tension d'une batterie 12V défaillante. 5 L'organigramme représenté sur la figure 3 illustre un exemple de procédé 20 mis en oeuvre par le système représenté sur la figure 1. Lors d'une première étape 22, on vérifie que le véhicule automobile est dans une phase de roulage Lors d'une deuxième étape 24, on Génère une consigne de 10 tension basse CT, lorsque le véhicule automobile roule. Ladite consigne de tension basse Cr est transmise au producteur d'énergie (convertisseur ou alternateur), selon une pente P prédéterminée et pendant une durée D prédéterminée, par exemple de quelques secondes. La consigne de tension basse CT est supérieure à une première valeur 15 de seuil S1 qui pourrait mettre en danger le égale à 10.5V. Lors d'une troisième vehicule par exemple étape 26, on compare, de manière périodique, une valeur de tension du réseau, mesurée par exemple par un capteur, avec une deuxième valeur de seuil S2. 20 Lors d'une quatrième étape 28, on détermine si la batterie 12V est défaillante en fonction de ladite comparaison. Si la tension mesurée du réseau électrique est supérieure ou égale à la deuxième valeur de seuil S2, la batterie 12V ne présente pas de défaut. La courbe Cl visible sur la figure 2 montre l'évolution de la 25 tension d'une batterie 12V non défaillante. La valeur de seuil S2 de tension peut être définie par une valeur de tension fixe ou dépendante du courant consommé et/ou de la température de la batterie 12V. Par exemple, la valeur de seuil S2 est égale à 11.7V. 30 Si la tension mesurée du réseau électrique est inférieure à la deuxième valeur de seuil S2, la batterie 12V est défaillante et présente un court-circuit ou un circuit ouvert. La courbe C2 visible sur la figure 2 montre l'évolution de la tension d'une batterie 12V défaillante. 8 Grace à la présente invention, on peut vérifier, à tout instant, pendant le roulage du véhicule automobile, si la batterie 12V est défaillante, et ce, de manière simple et universelle pour tous les types de batteries (lithium, plomb) et tous les types de véhicules automobiles 5 (propulsion thermique, REVENDICATIONS1. Procédé (20) de détection de la défaillance d'une batterie 12V d'un véhicule automobile comprenant un calculateur, au moins un producteur d'énergie et un réseau électrique, dans lequel : - on vérifie que le véhicule automobile est dans une phase de roulage ; si le véhicule automobile est dans une phase de roulage, on génère une consigne de tension basse (CT), et on transmet ladite consigne de tension basse (CT) au producteur d'énergie, selon une pente prédéterminée et pendant une durée prédéterminée ; - on compare, de manière périodique, une valeur mesurée de tension du réseau, avec une deuxième valeur de seuil (S2) ; et - on détermine si la batterie 12V est défaillante en fonction de ladite comparaison, si la tension mesurée du réseau électrique est supérieure ou égale à la deuxième valeur de seuil (S2), la batterie 12V n'est pas défaillante, et si la tension mesurée du réseau électrique est inférieure à la deuxième valeur de seuil (S2), la batterie 12V est défaillante et présente un court-circuit ou un circuit ouvert. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la consigne de tension basse (CT) est supérieure à une première valeur de seuil (S1) qui pourrait mettre en danger le véhicule. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la première valeur de seuil S1 est égale à 10.5V. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la deuxième valeur de seuil (S2) de tension est égale à 11.7V. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la deuxième valeur de seuil (S2) de tension est dépendante du courant consommé et/ou de la température de la batterie 12V. 6. Système (10) de détection de défaillance d'une batterie 12V destiné à être intégré dans le calculateur d'un véhicule automobile comprenant au moins un producteur d'énergie et un réseau électrique, ledit système (10) comprenant un module (12) de détection d'une phase 10 de roulage du véhicule automobile, un module (14) de génération d'une consigne de tension basse (CT) lorsque le véhicule automobile roule, ladite consigne de tension basse (Cr) étant transmise au producteur d'énergie selon une pente prédéterminée et pendant une durée 5 prédéterminée, ledit système comprenant en outre un module (16) de comparaison, de manière périodique, d'une valeur mesurée de tension du réseau avec une deuxième valeur de seuil (S2), et un module (18) de détermination de la défaillance de la batterie. 7. Système selon la revendication 6, dans lequel la consigne de 10 tension basse (Cr) est supérieure à une première valeur de seuil (S1) qui pourrait mettre en danger le véhicule. 8. Système selon la revendication 7, dans lequel la première valeur de seuil S1 est égale à 10.5V. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, 15 dans lequel la deuxième valeur de seuil (S2) de tension est égale à 11.7V. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel la deuxième valeur de seuil (S2) de tension est dépendante du courant consommé et/ou de la température de la batterie 12V.