Brevet FR3092434A1 — publié le 20200807

Description Titre de l'invention : Procédé de diagnostic et de décollage d'un relais de puissance [0001] La présente invention se rapporte de manière générale au domaine de l'électrotechnique et concerne plus précisément un procédé de diagnostic et de décollage d'un relais de puissance. [0002] Lors de la charge en courant continu d'une batterie de traction d'un véhicule électrique ou hybride, des relais de puissance sont nécessaires entre la borne de recharge et la batterie de traction, pour sécuriser le début et la fin de la charge. Or à la fermeture des relais, des pics transitoires de courant peuvent atteindre des valeurs dc 460A (ampères). Cela provoque parfois le collage des relais par soudage. De même à l'ouverture des relais, des arcs électriques peuvent provoquer un collage des relais. Une surcharge temporaire en courant pendant la charge peut également parvenir à coller les relais. [0003] Lorsqu'un tel collage de relais survient, il est généralement détecté par le système de charge, et des mécanismes sécuritaires permettent dc protéger la batterie de traction. Cependant une nouvelle charge du véhicule n'est alors plus possible avant son passage en après-vente, où un technicien parviendra dans la plupart des cas à décoller le ou les relais défectueux par une action mécanique, par exemple en tapant dessus avec un tournevis. Or une telle procédure de maintenance est coûteuse et très contraignante pour l'utilisateur du véhicule. [0004] Un des buts de l'invention est dc remédier à au moins une partie des inconvénients de la technique antérieure en fournissant un procédé de diagnostic et de décollage d'un relais de puissance, qui ne nécessite pas l' intervention d'un technicien en après-vente dans la plupart des cas. [0005] A cette fin, l'invention propose un procédé de diagnostic et de décollage d'un relais de puissance apte à connecter électriquement une source de puissance à une charge électrique, comportant des étapes de : [0006] - vérification dc l'état dudit relais de puissance après une commande d'ouverture dudit relais de puissance, lors de laquelle ledit relais de puissance est diagnostiqué collé, [0007] - application d'un nombre prédéfini de commandes en ouverture et en fermeture dudit relais de puissance précédemment diagnostiqué collé. [0008] Grâce à l'invention, le relais diagnostiqué collé est décollé automatiquement lorsque le collage par soudure est léger, ce qui évite l'intervention d'un technicien en après-vente. En effet les inventeurs ont constaté que quelques commandes successives en 2 ouverture et en fermeture d'un relais collé permettent de stresser localement le soudage du contact incriminé, et donc de décoller le relais dans la plupart des cas. Ce procédé fonctionne lorsque le collage du relais n'est pas très fort, c'est-à-dire lorsque le relais peut également être décollé en tapant simplement dessus avec un tournevis. [0009] Selon une caractéristique avantageuse du système selon l'invention, ladite étape d'application est suivie d'une étape de détermination de l'état dudit relais de puissance, lors de laquelle ledit relais de puissance est diagnostiqué fonctionnel ou définitivement collé. Cette étape permet notamment de remonter une alerte à l'utilisateur, pour qu'il aille en après-vente faire changer un relais diagnostiqué définitivement collé. [0010] Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ledit procédé comporte une étape de comparaison d'un nombre de fois où ledit procédé a été précédemment utilisé pour décoller ledit relais avec un seuil, et lorsque ledit nombre de fois est supérieur ou égal audit seuil, ladite étape d'application n'est pas réalisée pour ledit relais, et ledit relais est diagnostiqué définitivement collé lors de ladite étape de détermination. Ainsi lorsqu'un même relais a été décollé via ledit procédé ledit nombre de fois, on force l'utilisateur à changer le relais en allant en après-vente, car le relais concerné est certainement en mauvais état et cause d'une prochaine défaillance. [0011] Préférentiellement, ledit nombre prédéfini est supérieur à 9 commandes en ouverture et en fermeture. Les inventeurs ont en effet constaté que dans le cas d'un collage léger d'un relais diagnostiqué collé, une dizaine de commandes en ouverture et en fermeture suffisait à le décoller dans 99% des cas. [0012] L'invention concerne aussi un système de charge d'une batterie de traction d'un véhicule électrique ou hybride, comportant [0013] - une batterie de traction, [0014] - une prise de charge, [0015] - un boîtier de connexion apte à connecter électriquement les bornes de ladite batterie de traction aux bornes de ladite prise de charge, ledit boîtier de connexion comportant deux relais de puissance aptes à connecter chacun une borne différente de ladite batterie de traction à une borne correspondante de ladite prise de charge, [0016] - un calculateur connecté à des moyens de commande desdits relais, et à un moyen de détection ou de mesure de la tension aux bornes de ladite prise de charge ou aux bornes d'au moins un desdits relais, ledit système de charge étant caractérisé en ce que ledit calculateur comporte des moyens pour mettre en oeuvre le procédé de diagnostic et de décollage d'un relais de puissance selon l'invention. [0017] Le système de charge selon l'invention présente des avantages analogues à ceux du procédé de diagnostic et de décollage selon l'invention. [0018] D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture d'un mode de réa- lisation préféré décrit en référence aux figures clans lesquelles : 3 [0019] [fig.1] représente un système de charge selon l'invention, dans ce mode préféré de réalisation, [0020] [fig.2] représente un procédé de diagnostic et de décollage d'un relais de puissance selon l'invention, dans ce mode préféré de réalisation. [0021] Selon un mode préféré de réalisation de l'invention représenté à la figure 1, un système de charge selon l'invention comporte une batterie de traction WATT, une prise de charge CV, un boîtier de connexion BOX et un calculateur CAL. Le système de charge est embarqué dans un véhicule électrique ou hybride et comporte des moyens logiciels de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0022] La batterie de traction BATT est connectée par ses deux bornes électriques aux bornes correspondantes de la prise de charge CV intégrée au véhicule, par l'intermédiaire du boîtier de connexion BOX qui comporte deux relais de puissance RELI et REL2. Le relais de puissance RELI relie la borne positive de la batterie BATT à une borne de la prise de charge CV, et le relais de puissance REL2 relie la borne négative de la batterie BATT à l'autre borne de la prise de charge CV. Les relais RELI et REL2 sont, dans cc mode de réalisation, des relais supportant une tension de 400V (volts) et un courant de 200A. [0023] Il est à noter qu'on appelle dans cette demande « batterie de traction », une batterie d'accumulateurs de puissance assez importante pour assurer la traction ou la propulsion d'un véhicule électrique ou hybride. La tension Vbatt de la batterie de traction BATT atteint ainsi 400V lorsqu'elle est complètement chargée. [0024] Dans ce mode de réalisation de l'invention, la prise de charge CV est utilisée pour charger en courant continu de forte puissance la batterie de traction BATT. Pour cela, on connecte au véhicule une borne de charge BC fournissant une puissance de l'ordre de 50kW en courant continu au véhicule, par l'intermédiaire d'un cordon de charge CC comportant un connecteur CCo de type « Combo ». Le connecteur CCo est branché dans la prise de charge CV, ce qui déclenche le démarrage d'une charge en courant continu de la batterie BATT. [0025] Cette charge est supervisée côté véhicule par le calculateur CAL, qui comporte des moyens de commande des relais RELI et REL2, et des moyens de réception de mesures ou de résultats d'une détection de tension effectués par un détecteur de tension V connecté aux bornes de la prise de charge CV en amont des relais RELI et REL2. Ce détecteur remonte un état tout ou rien suivant un seuil de 60V. Si la tension aux bornes de la prise de charge CV est supérieure à 60V, alors le détecteur remonte l'état tension présente » au calculateur CAL, sinon l'état « absence de tension ». Le calculateur CAL comporte également des moyens de communication avec un calculateur batterie, intégré à la batterie BATT, et des moyens de commande de relais batterie situés en aval du boîtier de connexion BOX. Le calculateur CAL comporte en outre éventuellement des moyens de communication avec la home de charge BC. [0026] En référence à la figure 2, un procédé de diagnostic et de décollage d'un relais de puissance selon l'invention est représenté sous la forme d'un algorithme comportant des étapes El à E.5. Il est mis en oeuvre, dans cet exemple de réalisation de l'invention, dans le calculateur CAL, juste après la fin d'une charge rapide par courant continu de la batterie de traction BATT. Les relais au niveau de la borne de charge BC sont donc ouverts. [0027] L'étape El est la commande en ouverture des relais REL1 et REL2 par la calculateur CAL. [0028] L'étape suivante E2 est une étape de vérification de l'état des relais de puissance RELI et REL2 par le calculateur CAL. Pour cela, le calculateur CAL reçoit dynamiquement l'état ou la mesure Vmcs de la tension déterminés par le détecteur de tension V, aux bornes de la prise de charge CV en amont des relais RELI et REL2. [0029] Dans cette étape E2, si l'état ou la mesure Vmes remontés par le détecteur de tension V indiquent la présence de tension, alors les deux relais REL1 et REL2 sont collés. Ils sont donc diagnostiqués collés par le calculateur. Si au contraire, l'état ou la mesure Vmes remontés par le détecteur de tension V indiquent l'absence de tension, alors dans cette étape E2 le calculateur CAL commande la fermeture du relais RELl. [0030] Si après cette commande en fermeture du relais REL1 l'état ou la mesure Vmes remontés par le détecteur de tension V indiquent la présence de tension, alors le calculateur CAL diagnostique le relais REL2 comme étant collé et le relais REL1 comme étant fonctionnel. Si au contraire, l'état ou la mesure Vmes remontés par le détecteur de tension V indiquent l'absence de tension, alors, toujours dans cette étape E2, le calculateur CAL commande l'ouverture du relais REL1 et la fermeture du relais REL2. [0031] Si après cette commande en ouverture du relais RELI et en fermeture du relais REL2, l'état ou la mesure Vmes remontés par le détecteur de tension V indiquent la présence de tension, alors le calculateur CAL diagnostique le relais REL1 comme étant collé et le relais REL2 comme étant fonctionnel. Si au contraire, l'état ou la mesure Vmes remontés par le détecteur de tension V indiquent l'absence de tension, alors, toujours dans cette étape E2, le calculateur CAL diagnostique les deux relais RELI et REL2 comme étant fonctionnels. [0032] On suppose, dans cet exemple d'utilisation de l'invention, que le relais RELI est diagnostiqué collé à la fin de l'étape E2, le relais REL2 étant diagnostiqué fonctionnel. [0033] L'étape suivante E3 est la comparaison, par le calculateur CAL, entre le nombre de fois Comp où le procédé a été utilisé pour décoller le relais RELI, et un seuil. Si ce nombre de fois Comp est inférieur à ce seuil, alors l'étape suivante est l'étape E4, dans laquelle le calculateur tente de décoller le relais RELI, sinon l'étape suivante est l'étape E5, dans laquelle le calculateur diagnostique le relais RELI comme définitivement collé. Ce seuil est déterminé expérimentalement, il correspond à un nombre de décollages d'un même relais par le procédé après lequel une nouvelle tentative de décollage rendrait le contact de ce relais trop dégradé. En particulier la résistance de contact du relais après un décollage utilisant le procédé doit rester en dessous de la valeur garantie par le constructeur, qui est de 0,75mQ (micro Ohms) dans ce mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation de l'invention, cc seuil est fixé à trois. Dans une variante plus sécuritaire il est par exemple fixé à deux ou dans une variante moins sécuritaire il est par exemple fixé à quatre. On suppose de plus, dans cet exemple d'utilisation de l'invention, que le relais n'a pas été décollé plus de deux fois, et l'étape suivante est donc l'étape E4. [0034] L'étape E4 est l'application d'un nombre prédéfini N de commandes en ouverture et en fermeture du relais RELl. Ce nombre N est égal à 10 dans ce mode dc réalisation de l'invention. En variante il peut être égal à un nombre supérieur à 5. Il est fixé expérimentalement et doit correspondre à un nombre de commutations au bout duquel le relais diagnostiqué collé a de bonnes chances d'être décollé. Les commandes en ouverture et en fermeture sont appliquées successivement en alternance. Par exemple dans cette étape E4, le calculateur CAL commence par une commande en fermeture du relais RELI, puis par une commande en ouverture, et ainsi de suite jusqu'à ce que dix commandes en fermeture et en ouverture aient été réalisées. L'étape suivant l'étape E4 est l'étape E5. [0035] L'étape E5 est la détermination de l'état du relais RELI Pour cela le calculateur CAL reçoit l'état ou la mesure Vmes de tension aux bornes de la prise CV déterminés par le détecteur de tension V, le relais RELI étant commandé ouvert et le relais REL2 étant commandé fermé. [0036] Si l'état ou la mesure Vmes remontés par le détecteur de tension V indiquent la présence de tension, alors le calculateur CAL diagnostique le relais REL1 comme définitivement collé. Il remonte alors une alerte à un dispositif permettant d'alerter l'utilisateur de la nécessité d'aller en après-vente pour faire remplacer le relais. Cette remontée peut se faire via une interface homme-machine telle qu'un écran sur le tableau de bord. Le dispositif est par exemple un dispositif d'affichage sur le tableau de bord, ou un dispositif de communication apte à envoyer un message sonore ou visuel à l'utilisateur, par exemple sur son téléphone portable. En variante la remontée de l'alerte se fait directement auprès d'un service après-vente, par exemple si le véhicule est un véhicule autonome. [0037] Si au contraire l'état ou la mesure Vmes de tension remontés par le détecteur de tension V indiquent l'absence de tension dans cette étape E5, alors le calculateur CAL 6 diagnostique le relais REL1 comme étant fonctionnel. Dans ce cas il incrémente la valeur Comp du nombre de fois où le procédé selon l'invention a été utilisé pour le décoller. [0038] Bien que dans ce mode de réalisation de l'invention, le procédé de diagnostic et de décollage soit mis en oeuvre dans le calculateur CAL, d'autres modes de réalisation sont possibles, dans lesquels par exemple le procédé de diagnostic et de décollage est mis oeuvre de manière distribuée dans plusieurs calculateurs. De plus l'ordre des étapes et leur réalisation tels que décrits dans ce mode de réalisation préféré ne sont pas figés. En effet en variante l'étape E3 n'est pas réalisée, le procédé pouvant dans cette variante être répété indéfiniment pour un même relais. Dans une autre variante l'étape E3 comporte une étape d' incrémentation du compteur Comp, qui n'est alors pas effectuée à l'étape E5. Lors de l'étape E2, l'état du relais REL1 est par exemple en variante vérifié avant celui du relais REL2. De plus le procédé est utilisable non seulement juste après la fin d'une charge de batterie, niais également après toute autre commande en ouverture du relais à diagnostiquer. Les mesures ou détections de tension peuvent également être effectués en d'autres endroits qu'aux bornes de la prise de charge. L'utilisation du procédé n'est d'ailleurs pas limitée aux relais d'un système de charge en courant continu d'un véhicule électrique. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]