Brevet FR3094150A1 — publié le 20200925

Description Titre de l'invention : Procédé de commande des relais électroma- gnétiques d'un véhicule automobile électrique ou hybride [0001] La présente invention se rapporte à un procédé de commande des relais électroma- gnétiques d'un véhicule automobile électrique ou hybride. [0002] Dans le domaine des véhicules automobiles électriques et hybrides, il est bien connu de commander la connexion des bornes de la batterie par des relais électromagnétiques, plus simplement appelés relais. La batterie à laquelle il est fait référence dans cette demande est une « batterie de traction », c'est-à-dire la batterie haute tension d'alimentation du groupe motopropulscur électrique, le véhicule associé pouvant fonctionner en traction ou en propulsion. [0003] En référence à la figure 1 présentant un ensemble de recharge d'un véhicule au- tomobile 20 électrique ou hybride connu de l'art antérieur, le véhicule automobile 20 est connecté par un câble électrique 27 à une borne de recharge électrique 21. [0004] Le véhicule automobile 20 comprend une batterie d'accumulateurs électriques 26, aussi appelée plus simplement batterie 26, connectée d'une part aux organes dc puissance du véhicule tels l'onduleur, et d'autre part à des relais électromagnétiques dc tension continu 25, aussi appelés relais DC 25 ou plus simplement relais 25. [0005] Lorsque ces relais 25 sont ouverts, la batterie 26, faisant partie des organes dc puissance du véhicule automobile, est apte à fournir l'énergie électrique nécessaire aux organes de puissance du véhicule automobile. Toutefois dans cet état, les relais 25 interdisent la recharge de la batterie 26. [0006] Lorsque les relais 25 sont fermés, alors la batterie 26 est apte à recevoir l'énergie électrique fournie par la borne dc recharge électrique 21. [0007] Dans le contexte de la recharge rapide des véhicules automobiles électriques ou hybrides, il est connu qu'une étape de précharge est généralement requise avant que le véhicule ne ferme ses relais 25. [0008] Pendant cette période de précharge, la borne de recharge 21 ajuste la tension continue DC fournie au même niveau que la tension de la batterie 26 du véhicule, de sorte que lorsque les relais 25 sont fermés, les tensions soient sensiblement équilibrées. [0009] En effet, un courant d'appel peut survenir à la fermeture des relais 25 si une trop grande différence de tension persiste entre la tension en amont des relais 25 et la tension en aval des relais 25, autrement dit entre la tension aux bornes de la batterie 26 et la tension en sortie de la borne de recharge 21. [0010] Un courant d'appel élevé présente non seulement des risques d'endommagement pour les relais 25 du véhicule automobile 20, mais entraîne également des refus de 2 charge sur des bornes de recharge 21 qui détectent un défaut si le courant pendant la précharge dépasse un certain seuil. [0011] Aussi, un objectif connu est de chercher à équilibrer de manière optimale les tensions amont et aval des relais 25 dc sorte à réduire le courant d'appel pouvant survenir à la fermeture des relais 25 du véhicule automobile 20. [0012] Plusieurs standards de recharge rapides ont été développés par les constructeurs au- tomobiles. On connaît notamment les standards COMBO pour la recharge en courant continu, aussi appelé DC COMBO, et GB/T. [0013] La norme IEC 61851-23 impose notamment des limites normatives pour la charge DC COMBO : la borne doit réguler la tension de charge pendant la précharge à +/-20V de la tension de consigne envoyée par le véhicule automobile 20 ainsi qu'une limite de courant d'appel à 2A. [0014] Afin de réguler leur tension de précharge, les constructeurs de bornes utilisent dif- férentes solutions techniques. [0015] L'implantation d'une résistance de précharge permet de limiter le courant de précharge, mais certaines bornes de recharge 21 n'en possèdent pas et mettent en oeuvre une régulation uniquement logicielle. [0016] De plus, certaines bornes de recharge 21 ne possèdent pas de diode permettant un équilibrage progressif, ainsi le courant d'appel dépend des tensions en amont et en aval des relais 25 et de l'impédance du circuit. A titre d'exemple, il arrive de mesurer des courants d'appel pouvant aller jusqu'à 150A en sens inverse, ce qui est très au-delà des valeurs recherchées. [0017] Une solution pour réduire le courant d'appel est alors d'ajouter un capteur dif- férentiel des tensions amont/aval des relais 25 du véhicule automobile 20. Toutefois cette solution impose des modifications matérielles coûteuses et qui ne peuvent pas forcément être mises en oeuvre dans un parc de véhicules existants. [0018] Aussi, il existe le besoin d'une solution pour réduire le courant d'appel à' la fermeture des relais de manière simple et robuste sans impact sur les structures techniques des organes de puissance. [0019] A cet effet, on propose un procédé de commande de relais électromagnétiques d'un véhicule automobile électrique ou hybride comprenant une batterie d'accumulateurs électriques définissant une tension de consigne, ledit véhicule automobile étant connecté à une borne de recharge électrique délivrant une tension de charge, ledit procédé comprenant : [0020] - une étape d'acquisition de ladite valeur de tension de consigne ; [0021] - une étape d'acquisition de ladite valeur de tension de charge à un instant courant et à au moins un autre instant précédant l'instant courant ; [0022] - une première étape d'évaluation, au cours de laquelle on évalue si la valeur de 3 tension de charge acquise est stabilisée entre les différents instants d'acquisition ; [0023] - une deuxième étape d'évaluation, au cours de laquelle on évalue si l'écart en valeur absolue entre la tension de charge acquise à l'instant courant et la tension de consigne est inférieur à un premier seuil de tension, par exemple 5V ; [0024] - une étape de commande de la fermeture des relais électromagnétiques 25 si la valeur de tension de charge acquise à l'instant courant est évaluée au cours de la première étape d'évaluation comme étant stabilisée, et si l'écart en valeur absolue entre la tension de charge acquise à l'instant courant et la tension de consigne est évaluée comme étant inférieure audit premier seuil de tension. [0025] Ainsi, on peut obtenir un procédé de commande de la fermeture des relais du véhicule automobile relativement simple, robuste et ne nécessitant aucune adaptation matérielle que cc soit au véhicule ou à la borne de recharge. [0026] Avantageusement et de manière non limitative, la première étape d'évaluation comprend une première sous-étape au cours de laquelle on estime si la différence de tension en valeur absolue entre la valeur de tension de charge à l'instant courant et la tension de consigne est inférieure à un deuxième seuil de tension, par exemple 30V, supérieur au premier seuil de tension. Ainsi, on peut s'assurer que la tension de charge est arrivée à une valeur sensiblement stabilisée, inférieure à ce deuxième seuil, par exemple 30V, correspondant sensiblement à l'erreur maximal pouvant dériver des différents capteurs de mesures et des moyens de régulation. [0027] Avantageusement et de manière non limitative, la première étape d'évaluation comprend une deuxième sous-étape au cours de laquelle on calcule la différence en valeur absolue entre la valeur de tension de charge acquise à l'instant courant, et une autre valeur de tension de charge acquise à un autre instant précédent ledit instant courant, de sorte qu'on estime au cours de ladite deuxième sous-étape si ladite différence calculée est inférieure à un troisième seuil de tension, par exemple 2V, inférieur audit deuxième seuil de tension. Ainsi, on estime si la tension de charge à évolué au cours d'un intervalle de temps prédéfini, par exemple au cours des dernières 1.5secondes, correspondant à un intervalle de temps prévu par les standards comme un objectif de stabilisation de montée en tension de charge pour les bornes de recharge. [0028] Avantageusement et de manière non limitative, au cours de la première étape d'évaluation, il est positivement évalué que la valeur de tension de charge acquise est stabilisée si les estimations des deux sous-étapes sont vérifiées. Ainsi, on obtient une évaluation relativement robuste de la stabilisation de la tension de charge au cours de la période de précharge. [0029] Avantageusement et de manière non limitative, on ne met en oeuvre la deuxième étape de vérification que lorsque la première étape de vérification a évalué positivement que la valeur de tension de charge acquise est stabilisée, sinon ledit procédé de commande recommence à sa première étape. Ainsi, on peut optimiser le fonctionnement du procédé et limiter la quantité de calculs réalisés. [0030] Avantageusement et de manière non limitative, lorsque au cours de la deuxième étape d'évaluation, on évalue que l'écart entre la tension de charge acquise à l'instant courant et la tension de consigne est comprise entre le premier seuil de tension et un quatrième seuil de tension, par exemple 30 V, alors on procède à une étape de modification de ladite valeur de tension de consigne en fonction de ladite valeur d'écart entre la tension de charge acquise à l'instant courant et la tension de consigne, et en ce que ledit procédé reprend à la première étape avec ladite valeur de tension de consigne modifiée. Ainsi, on peut modifier la tension de consigne afin de tenir compte d'une potentielle erreur de mesure, pouvant être issue notamment des différents capteurs de tension, de sorte à permettre une meilleure correspondance entre la tension de consigne et la tension de charge, et permettant de réduire les risques de courants d'appel lors de la fermeture des relais. [0031] Avantageusement et de manière non limitative, ladite valeur de tension de consigne modifiée est égale à ladite valeur de consigne acquise à laquelle est ajoutée la différence entre la tension de consigne à l'itération précédente et la tension de charge acquise à l'instant courant. Ainsi, la tension de consigne est modifiée de manière relativement simple et robuste. [0032] Avantageusement et de manière non limitative, lorsque le procédé est répété durant une période de temps continue, par exemple comprise entre 30 secondes et 1 minute, du fait qu'au cours de la première étape de vérification on évalue négativement que la valeur de tension de charge acquise est stabilisée, alors on met en oeuvre une étape de vérification alternative, au cours de laquelle on évalue si la différence en valeur absolue entre la tension de charge à l'instant courant et la tension de consigne est comprise entre le premier seuil de tension et le deuxième seuil de tension, de sorte qu'on procède le cas échéant à l'étape de commande de la fermeture des relais indépendamment des deux étapes d'évaluation. Ainsi, on peut éviter un refus de charge par la borne de recharge si la première étape de vérification ne peut être positivement évaluée, par exemple parce qu'un capteur de tension est défaillant, ou parce que la régulation de tension n'est pas assez précise. [0033] L'invention concerne aussi un dispositif de commande des relais électromagnétiques d'un véhicule automobile électrique ou hybride comprenant une batterie d'accumulateurs électriques définissant une tension de consigne, ledit véhicule automobile étant destiné à être connecté à une borne de recharge électrique délivrant une tension de charge, adapté pour mettre en oeuvre le procédé tel que décrit précédemment. [0034] L'invention concerne aussi un véhicule automobile électrique ou hybride comprenant une batterie d'accumulateur électriques définissant une tension de consigne, ledit véhicule automobile comprenant en outre des relais électromagnétiques et étant conformé pour être connecté à une borne de recharge électrique délivrant une tension de charge, ledit véhicule comprenant un dispositif de commande des relais électromagnétiques tel que décrit précédemment. [0035] D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la des- cription faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif niais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : [0036] [fig.1] est une vue schématique d'un véhicule automobile électrique ou hybride selon l'invention connecté à une borne de recharge électrique ; [0037] [fig.2] est un organigramme du procédé selon le mode de réalisation principal de l'invention ; et [0038] [fig.3] est un schéma représentant l'évolution par palier de la tension de charge EVSEPresentVoltage en amont des relais du véhicule automobile. [0039] L'invention concerne un procédé 1 de gestion de la charge d'un véhicule automobile 20 électrique ou hybride rechargeable, connecté par un câble électrique 27 adapté avec une borne de recharge électrique 21, selon la norme ISO 15118. [0040] La norme ISO 15118 définit les exigences relatives à la couche physique et à la couche liaison de données pour une communication de haut niveau, directement entre des véhicules électriques à batterie ou des véhicules électriques hybrides rechargeables, basés sur une technologie de communication filaire, et l'installation fixe de recharge électrique. [0041] Le véhicule automobile 20 est en outre apte à communiquer avec la borne de recharge 21 via un canal de communication 22, ici un câble de communication 22. En particulier dans ce mode de réalisation le câble de communication 22 correspond au câble électrique 27, la communication étant réalisée par courant porteur en ligne, fréquemment abrégé en CPL. [0042] Dans la suite de la description, les valeurs de tension seront nommées, conformément aux normes en vigueur dans le domaine technique, en faisant référence aux abréviations EVSE 21 issues de l'anglais Electric Vehicle Supply Equipment, en français équipements d'alimentation du véhicule automobile, autrement dit la borne de recharge électrique 21 du véhicule automobile, et EV, issu de l'anglais Electric Vehicle, correspondant au véhicule automobile 20 électrique ou hybride. [0043] Le véhicule automobile 20 comprend une batterie d'accumulation électrique 26 séparée de la borne de charge 21 par des relais de charge 25. 6 [0044] Selon cette norme de communication le véhicule automobile 20 envoie tout d'abord une requête 23, comprenant un message fréquemment nommé PreCharge, requérant la précharge, à la home de recharge 21, en fournissant en argument du message une valeur de tension de consigne EVTargetVoltage. [0045] La valeur de tension de consigne EVTargetVoltage correspond ici à la tension mesurée aux homes de la batterie 26, donc en aval des relais 25, et acquise en vue de la transmission du message de requête 23. [0046] Un message de réponse 24 est alors envoyé par la home de recharge 21 au véhicule automobile 20 par le canal de communication 22, le message étant fréquemment nommé PreChargeRes (de l'anglais PreCharge Response, en français réponse à la demande de préchargc), comprenant une mesure de la tension actuelle côté borne de rechargement EVSEPresentVoltage, autrement dit de la tension en amont des relais 25. [0047] Le temps de réponse prévu entre le message de requête du véhicule automobile 20 et la réponse de la borne de recharge 21 pour restituer cette mesure est prévue par la norme ISO 15118 à 1,5 secondes, laissant le temps à la borne de recharge 21 de réguler sa tension à la tension de consigne EVTargetVoltage. Or, en pratique ce temps de réponse est beaucoup plus court. [0048] En outre, la précision du capteur de la mesure de tension amont des relais 25 dans la borne de rechargement 21 varie entre +/- 10V, et la précision du capteur de la mesure de la tension de la batterie 26 du véhicule automobile 20 varie entre +/- 5V. [0049] Par conséquent, l'écart total possible entre les deux mesures de tensions est de +1- 15V ce qui est relativement important, d'autant que la précision de la régulation de la tension de la borne de recharge 21 est de -F/- 20V. [0050] Ainsi, bien que la borne de recharge 21 puisse avoir terminé sa régulation à la tension de consigne EVTargetVoltage, elle peut délivrer une valeur de tension divergeant de +/- 30V par rapport à cette tension de consigne, créant un courant d'appel non souhaité et potentiellement élevé. [0051] L'invention concerne donc un procédé 1 visant s'assurer que la tension délivrée par la borne de recharge 21 corresponde sensiblement à la tension de consigne EVTargetVoltage, de sorte à éviter un courant d'appel. [0052] A cet effet, le procédé 1 comprend une première étape d'acquisition 10 d'une tension de consigne EVTargetVoltage, aussi appelée tension de consigne initiale EVTargetVoltage, correspondant à la tension de consigne EVTargetVoltage transmise par le véhicule automobile 20 à la borne de recharge 21. [0053] Le procédé 2 comprend ensuite une étape de réception 10' d'une valeur de tension de charge EVSEPresentVoltage, correspondant à la tension en amont des relais 25 mesurée par la borne de recharge 21 à l'instant présent, dit instant t. [0054] Ensuite, le procédé met en oeuvre une première étape d'évaluation 11 de la stabi- 7 lisation de la mesure de tension de charge EVSEPresentVoltage mesurée sur la borne de recharge 21. [0055] En effet, on sait que certaines bornes augmentent leur tension de précharge par palier lors de la phase transitoire de régulation, tel que représenté sous forme d'exemple en figure 3, pour une tension de consigne de 359 V. [0056] Ainsi la première étape d'évaluation 11 de la stabilisation comprend deux sous- étapes mise en oeuvre sensiblement concomitamment et vérifiant chacune un critère de stabilisation. Si les deux critères de stabilisation sont remplis alors la tension de charge EVSEPresentVoltage est considérée comme stabilisée. [0057] On vérifie d'une part un premier critère de stabilisation, dans la première sous-étape, vérifiant si la différence de tension en valeur absolue entre la mesure de tension de charge EVSEPresentVoltage côté borne 21 et la tension de consigne EVTargetVoltage est inférieure à 30V. [0058] On calcule d'autre part, au cours d'une deuxième sous-étape, la différence entre la valeur de tension de charge EVSEPresentVoltage à l'instant courant, dit instant t, et la valeur de tension de charge EVSEPresentVoltage à l'instant t-1,5s, soit telle que mesurée 1.5 secondes précédemment l'instant courant. [0059] On procède alors à la vérification du deuxième critère, au cours de la deuxième sous- étape, vérifiant si la différence en valeur absolue entre ces deux valeurs de tension de charge EVSEPresentVoltage, respectivement aux instants t et t-1 .5s, est inférieure à 2V. [0060] La valeur de seuil de 2V peut être librement adaptée par l'homme du métier, elle peut être par exemple inférieure à 2V, ou supérieure à 2V, mais il convient de conserver une valeur la plus petite possible, préférentiellement inférieure ou égale à 2V, afin d'optimiser le fonctionnement du procédé 1. [0061] Si les deux critères de la première étape d'évaluation 11 sont remplis, on met alors en oeuvre une deuxième étape d'évaluation 12. [0062] Si les deux critères de la première étape d'évaluation 11 ne sont pas remplis, alors le procédé 1 reprend du début. [0063] Au cours de la deuxième étape d'évaluation 12, on vérifie si l'écart en valeur absolue entre la tension de charge EVSEPresentVoltage à l'instant t et la tension de consigne initiale EVTargetVoltage est inférieure à 5V. [0064] Si la différence est effectivement inférieure à 5V, alors on procède à la fermeture 14 des relais 25 et la recharge du véhicule automobile 20 commence. [0065] Si la différence est comprise entre 5V et 30V, on procède alors à une étape de modi- fication 13 de la valeur de tension de consigne EVTargetVoltage de sorte que la nouvelle tension de consigne EVTargetVoltagen, est égale à la tension de consigne précédente EVTargetVoltage à laquelle est ajoutée l'erreur, ici la différence entre la 8 tension de consigne précédente EVTargetVoltage et la tension de de charge EVSEPresentVoltage à l'instant t, soit : [0066] [Math .1] EVTargetVoltage = EVTargetVoltage - (EVTargetVoltage -EVSEPresentVoltage (t))fle 100671 Après la modification 13 de la valeur de consigne EVTargetVoltage' le procédé 1 recommence, en conservant la valeur de consigne modifiée EVTargetVoltage'' comme nouvelle valeur de consigne EVTargetVoltage. 100681 Cette méthode d'ajustement de la valeur de consigne EVTargetVoltage envoyée par le véhicule automobile 20 à la borne de recharge 21 permet de réduire l'erreur, ici l'écart de tension entre l'amont et l'aval des relais 25 et donc de réduire le courant d'appel lors de la fermeture des relais 25. 100691 Dans un mode de réalisation particulier, afin d'éviter un refus de charge de la borne de recharge 21 ; si après 35 secondes, les critères de la première étape d'évaluation 11 ne sont pas remplis, autrement dit si après 35 secondes le procédé 1 recommence sans jamais remplir les critères de la première étape d'évaluation 11, on procède à une étape de vérification alternative, au cours de laquelle on évalue si la différence entre la tension de charge EVSEPresentVoltage à l'instant t et la tension de consigne initiale EVTargetVoltage est comprise entre 5V et 30V, et dans cc cas on procède directement à la fermeture des relais 25 du véhicule automobile 20. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]