Brevet FR3092530A1 — publié le 20200814

Description Titre de l'invention : Dispositif de gestion de la mise en oeuvre d'un calcul du rendement d'une chaîne de traction d'un véhicule au- tomobile électrique mol La présente invention concerne les véhicules automobiles électriques et sc rapporte plus particulièrement aux groupes motopropulseurs électriques. [0002] Un groupe motopropulseur d'un véhicule automobile, également appelé chaîne de traction, est l'ensemble des éléments participant à sa motricité. Par exemple, on peut citer le moteur thermique et ses accessoires, l'embrayage, la boite de vitesses et les roues fournissant la poussée nécessaire à la propulsion. [0003] Contrairement à un groupe motopropulseur traditionnel, un groupe motopropulseur électrique (souvent abrégé GMPE) comprend une machine électrique, un train d'engrenage, de l'électronique de puissance et des calculateurs. [0004] La machine électrique est dite réversible. Elle est susceptible de se comporter soit en « moteur » soit en « générateur » c'est-à-dire qu'elle peut produire une énergie mécanique à partir d'une énergie électrique provemuit d'une batterie et inversement. [0005] L'un des avantages de la chaine de traction du véhicule automobile électrique réside dans la mesure fiable à tout instant de la puissance électrique prélevée au niveau de la batterie. [0006] Pour ce faire, les calculateurs du véhicule récupèrent la tension et le courant au niveau de la batterie par un bus de communication ayant avantageusement une fréquence de 10 Hz pour éviter une surcharge inutile des capacités de traitement des calculateurs. [0007] Un autre avantage est d'extraire de manière précise le couple généré par la machine électrique et sa vitesse. Ces grandeurs permettent aux calculateurs de calculer la puissance en sortie de la chaîne de traction. [0008] On peut donc déduire le rendement global de la chaîne de traction par le calcul des puissances en entrée et en sortie de ladite chaîne. Le rendement peut atteindre les 90%. [0009] Le calcul du rendement global est une information de diagnostic importante qui permet d'améliorer la maintenance préventive du véhicule électrique. [0010] Or, l'acquisition des mesures permettant de calculer le rendement global peut présenter un défaut de synchronisation par exemple lors de phases transitoires d'accélération. Ce décalage temporel conduit à un résultat de calcul du rendement imprécis ou absurde, ce qui peut fausser par exemple les résultats d'un diagnostic préventif [0011] L'enjeu est donc de réussir à calculer un rendement global fiable de la chaîne de 2 traction pour garantir par exemple un bon diagnostic. [0012] Au vu de cc qui précède, l'invention a pour objet un procédé de gestion de la mise en oeuvre d'un calcul de rendement d'une chaîne de traction d'un véhicule automobile électrique, dans lequel on détecte une phase d'appel de puissance du véhicule automobile, et on réalise ledit calcul uniquement après détection de la phase d'appel de puissance du véhicule automobile. [0013] Par « phase d'appel de puissance » on entend une phase dans laquelle le véhicule au- tomobile électrique est en accélération ou sur une pente et que certaines conditions sont réunies pour qu'elle soit détectée. [0014] La détection de la phase d'appel de puissance améliore la fiabilité des traitements et permet de calculer le rendement global de manière précise et fiable. [0015] Avantageusement, le véhicule automobile électrique comprend une batterie, la détection de la phase d'appel de puissance comprend une mesure de la puissance électrique échangée avec la batterie et sa dérivée filtrée. Si la puissance électrique est supérieure à une première valeur de seuil et que sa dérivée filtrée est inférieure à une deuxième valeur de seuil pendant une durée déterminée, on détecte la phase d'appel. [0016] Autrement dit, pour détecter la phase d'appel, la puissance électrique doit être su- périeure à une première valeur de seuil qui est avantageusement de 20 kW. [0017] La puissance électrique dérivée doit être inférieure à une deuxième valeur de seuil, de préférence 2000 W/s et cela pendant une durée d'ordre de quelques secondes par exemple 2 secondes. [0018] Ces conditions validées permettent de s'affranchir des décalages temporels des ac- quisitions. [0019] Préférentiellement, on mémorise chaque résultat de calcul du rendement de ladite chaîne de traction. [0020] La mémorisation du résultat de calcul du rendement permet par la suite de l'utiliser par exemple dans des étapes de diagnostic. [0021] Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet un procédé de contrôle du fonctionnement d'une chaîne de traction d'un véhicule automobile électrique comprenant le procédé tel que décrit ci-avant, et comprenant un calcul de la différence entre une première et une deuxième série de résultats de calcul du rendement de la chaîne de traction, et une génération d'un signal d'alarme si la différence est supérieure à une valeur de seuil. [0022] Par « contrôle du fonctionnement » on entend la vérification du bon fonctionnement de la chaîne de traction. Si une anomalie est constatée, elle est signalée lors d'un diagnostic préventif. [0023] Par « première série et deuxième série » on entend par exemple les 10 premiers et les 10 derniers résultats de calcul du rendement mémorisés de la chaîne de traction. 3 [0024] Un résultat de calcul peut être par exemple une moyenne de tous les résultats de calcul du rendement sur une journée de référence. [0025] Si la différence entre la première et la deuxième série est significative, cela permet de mettre en évidence l'existence d'une anomalie au niveau de la chaîne de traction. [0026] Par « différence significative » on entend par exemple une différence de l'ordre de 15%. [0027] Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif de gestion de la mise en oeuvre d'un calcul du rendement d'une chaîne de traction d'un véhicule automobile électrique, comprenant des moyens de détection configurés pour détecter une phase d'appel de puissance du véhicule automobile, des moyens de calcul configurés pour réaliser ledit calcul du rendement, et des moyens de commande aptes à commander les moyens de calcul pour qu'ils réalisent ledit calcul uniquement après que les moyens de détection détectent la phase d'appel de puissance. [0028] Avantageusement, le véhicule automobile électrique comprend une batterie. Les moyens de détection de la phase d'appel comportent des moyens de mesure configurés pour mesurer la puissance électrique échangée avec la batterie, des moyens de comparaison configurés pour comparer la puissance électrique à une première valeur de seuil et la puissance électrique dérivée filtrée à une deuxième valeur de seuil, et si la puissance électrique est supérieure à la première valeur de seuil et si la puissance électrique dérivée filtrée est inférieure à la deuxième valeur de seuil pendant une durée déterminée, les moyens de détection détectent la phase d'appel. [0029] De préférence, le dispositif comprend une mémoire non-volatile configurée pour mémoriser chaque résultat de calcul du rendement de la chaîne de traction délivré par les moyens de calcul. [0030] Comme mémoire non-volatile, on peut citer par exemple une mémoire morte (communément appelée ROM pour « Read-Only Memory » en anglais) ou une mémoire RAM non-volatile (communément appelée NVRAM pour «Non-Volatile Random-Access Memory » en anglais). [0031] Préférentiellement, le dispositif comprend un filtre numérique passe-bas configuré pour filtrer la puissance électrique. [0032] Le filtre numérique passe-bas a avantageusement une fréquence de coupure entre 5 et 10 Hz. [0033] Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une chaîne de traction d'un véhicule automobile électrique, comportant le dispositif de gestion tel que défini ci-avant, des moyens de calcul configurés pour calculer la différence entre une première et une deuxième série de résultats de calcul du rendement de la chaîne de traction, et des moyens de génération de signal configurés pour générer un signal d'alarme si la différence est supérieure à une troisième valeur de seuil. [0034] L'invention a encore pour objet un véhicule automobile électrique comprenant un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une chaîne de traction du véhicule tel que défini ci-avant ou un dispositif de gestion de la mise en oeuvre d'un calcul du rendement de ladite chaîne également défini ci-dessus. [0035] Le véhicule automobile peut en variante ne pas comprendre le dispositif de contrôle niais comprendre le dispositif de gestion de la mise en oeuvre du calcul du rendement pour des fonctions autres que le contrôle du fonctionnement de la chaîne de traction. [0036] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée des modes de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : [0037] [fig.1] représente de manière schématique les différents composants d'un véhicule automobile électrique selon un mode de réalisation de l'invention. [0038] [fig.2] représente un synoptique d'un procédé de gestion de la mise en oeuvre d'un calcul du rendement de la chaîne de traction du véhicule automobile électrique selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. [0039] [fig.3] illustre deux graphiques G1 et G2 représentant respectivement l'évolution de la dérivée de la puissance électrique en W/sec (pour Watt par secondes) en fonction du temps en secondes, et l'évolution du résultat du calcul du rendement en fonction du temps en secondes. [0040] [fig.4A] [0041] [fig.4B] représentent un synoptique d'un procédé de contrôle du fonctionnement de la chaîne de traction du véhicule automobile électrique selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. [0042] Sur la figure 1 est représenté un véhicule automobile électrique 1 comprenant une chaîne de traction électrique (communément appelée groupe motopropulseur). La chaîne de traction comprend une machine électrique 2 et une batterie 3. [0043] La machine électrique est réversible et peut fonctionner en mode « moteur » ou générateur » c'est-à-dire qu'elle peut produire une énergie mécanique à partir d'une énergie électrique provenant de la batterie 3 et inversement. [0044] Ainsi, la batterie 3 est configurée pour délivrer par sa borne d'entrée/sortie b3 une énergie électrique à la machine électrique 2 par l'intermédiaire d'un convertisseur branché sur sa borne d'entrée/sortie b2. [0045] La machine électrique 2 délivre par sa borne d'entrée/sortie b2 une énergie électrique par l'intermédiaire d'un convertisseur non représenté à la borne d'entrée/sortie h3 de la batterie 3. [0046] Le véhicule 1 comprend également des moyens d'acquisition 4 configurés pour mesurer des grandeurs physiques. [0047] Dans cet exemple, les moyens d'acquisition 4 comportent un premier moyen d'acquisition 41 configuré pour mesurer le courant au niveau de la batterie 3, un deuxième moyen d'acquisition 42 configure pour mesurer la tension au niveau de la batterie 3, un troisième moyen d'acquisition 43 configuré pour mesurer le couple généré et un quatrième moyen d'acquisition 44 configuré pour mesurer la vitesse. [0048] A noter que le moyen d'acquisition 43 est typiquement constitué d'un capteur de courant situé dans l'onduleur de traction et que le couple est ainsi estimé par l'application d'un coefficient multiplicateur appelé coefficient de couple, ce coefficient étant une caractéristique connue du moteur électrique. [0049] Par ces données, on peut ensuite calculer la puissance en entrée et en sortie de la chaîne de traction du véhicule et déterminer le rendement global de ladite chaîne. [0050] Pour ce faire, on récupère tout d'abord les données acquises par les quatre moyens de mesure 41, 42, 43 et 44 respectivement par les bornes de sortie 141,142,143 et h44 de ces moyens de mesure. [0051] Ces données sont envoyées via un bus CAN 5 (pour « Controller Arca Network » en anglais) pour transférer les données acquises entre les différents dispositifs du véhicule automobile électrique 1. [0052] Dans cet exemple, le véhicule automobile électrique 1 comprend un dispositif de contrôle 12 du fonctionnement de la chaîne de traction du véhicule 1. [0053] Par « contrôle du fonctionnement » on entend la vérification du bon fonctionnement de la chaîne de traction. Si une anomalie est constatée, elle est signalée lors d'un diagnostic préventif. [0054] Le dispositif de contrôle 12 comprend un dispositif 6 de mise en oeuvre du calcul du rendement de la chaîne de traction. Les données acquises par le bus CAN 5 sont transférées audit dispositif 6 par sa borne d'entrée b6. [0055] Le dispositif 6 comprend des moyens de détection 10 configurés pour détecter une phase d'appel de puissance du véhicule automobile électrique 1. [0056] Par « phase d'appel de puissance » on entend une phase dans laquelle le véhicule au- tomobile électrique 1 est en accélération ou sur une pente et que certaines conditions sont réunies pour qu'elle soit détectée. Ces conditions seront détaillées dans la figure 2. [0057] Les moyens de détection 10 comprennent des moyens de mesure 101 configurés pour mesurer la puissance électrique et sa dérivée. [0058] Pour cela, le bus CAN 5 envoie les données acquises aux moyens de mesure 101 pour déterminer ladite puissance électrique et sa dérivée. 6 [0059] Les moyens de détection 10 comportent également des moyens de comparaison 102 configurés pour comparer la puissance électrique déterminée par les moyens de mesure 101 à une première valeur de seuil et sa dérivée à une deuxième valeur de seuil. [0060] Les moyens de comparaison 102 comprennent un chronomètre (communément appelé « timcr » en anglais) non représenté sur la figure, configure pour calculer la durée durant laquelle ladite dérivée est inférieure à la deuxième valeur de seuil. [0061] Les moyens de mesure 101 délivrent la valeur de la puissance électrique et sa dérivée par leur home de sortie b101 aux moyens de comparaison 102 par leur home d'entrée 1,102. [0062] Les moyens de détection 10 envoient ensuite par leur borne 1,10 une valeur booléenne CMD à des moyens de commande 9 compris dans le dispositif 6 par leur borne d'entrée h9. [0063] Le dispositif 6 comprend des moyens de calcul 7 configurés pour réaliser le calcul du rendement de la chaîne de traction. Ils sont activables ou désactivables par les moyens de commande 9. [0064] En fonction de la valeur booléenne CMD reçue, les moyens de commande 9 délivrent par une home de sortie h91 un signal de commande aux moyens de calcul 7 par une borne d'entrée 117. [0065] Le dispositif 6 comprend une mémoire non-volatile 11 configurée pour mémoriser chaque résultat de calcul du rendement de la chaîne de traction. [0066] Comme mémoire non-volatile, on peut citer par exemple une mémoire morte (communément appelée ROM pour « Read-Only Memory » en anglais) ou une mémoire RAM non-volatile (communément appelée NVRAM pour « Non-Volatile Random-Access Memory » en anglais). [0067] Le résultat de chaque calcul du rendement opéré par les moyens de calcul 7 est délivré par une borne de sortie b71 à une borne d'entrée bl l de la mémoire 11 pour être stocké. [0068] Un résultat de calcul peut être par exemple une moyenne de tous les résultats de calcul du rendement mémorisés sur une journée de référence comme cela sera exposé dans les figures 4A et 4B. [0069] Le dispositif de contrôle 12 du fonctionnement de la chaîne de traction comprend également des moyens de calcul 13 configurés pour calculer la différence entre une première série et une deuxième série de résultats de calcul du rendement de la chaîne de traction. [0070] Par « première série et deuxième série » on entend par exemple les 10 premiers et derniers résultats de calcul du rendement mémorisés de la chaîne de traction. [0071] Les moyens de calcul 13 sont configurés pour récupérer lesdits résultats par des bornes b130 et b110. 7 [0072] Si la différence calculée est supérieure à une troisième valeur de seuil par exemple 15%, des moyens de génération de signal 14 compris dans le dispositif 12 sont configurés pour générer un signal d'alarme qui sera pris en compte lors d'une opération de maintenance préventive. [0073] La figure 2 représente un synoptique d'un procédé de gestion de la mise en oeuvre d'un calcul du rendement RDT de la chaîne de traction du véhicule automobile électrique 1. [0074] L'étape SO représente le début des étapes caractéristiques dudit procédé de gestion. Elle est suivie par les étapes Sll et S12. [0075] Dans l'étape S11, on mesure la puissance électrique obtenue par acquisition du courant et de la tension au niveau de la batterie 3 par les moyens d'acquisition 4. [0076] Dans l'étape S12, on mesure la puissance mécanique obtenue par acquisition du couple généré et de la vitesse par les moyens d'acquisition 4. [0077] La puissance électrique et la puissance mécanique mesurées vont ainsi permettre de calculer le rendement global de la chaîne de traction sous certaines conditions. [0078] Ensuite, à l'étape S2 on réalise un filtrage et une dérivation de la puissance électrique mesurée à l'étape S11. [0079] Pour le filtrage, il est avantageux d'utiliser un filtre numérique passe-bas ayant une fréquence de coupure entre 5 et 10 Hz. [0080] Les moyens de comparaison 102 comparent à l'étape S3 la puissance électrique à une première valeur de seuil par exemple 20 kW. Si la puissance électrique est supérieure à ladite première valeur de seuil, on passe à l'étape S4, sinon on revient à l'étape SO. [0081] Dans l'étape S4, les moyens de comparaison 102 comparent la puissance électrique filtrée et dérivée à une deuxième valeur de seuil par exemple 2000 W/sec. Si la puissance électrique filtrée et dérivée est inférieure à ladite deuxième valeur de seuil, on passe à l'étape S5, sinon on revient à l'étape SO. [0082] Dans l'étape S5, les moyens de comparaison 102 activent le chronomètre configuré pour compter la durée pendant laquelle la puissance électrique filtrée et dérivée reste inférieure à la deuxième valeur de seuil. Si cette durée excède par exemple 2 secondes, on passe à l'étape S6. Sinon, on revient à l'étape SO. [0083] Le passage à l'étape S6 signifie que les moyens de détection 10 ont détecté une phase d'appel de puissance suite à la vérification des conditions présentées aux étapes S3, S4 et S5. [0084] Dans l'étape S6, les moyens de détection 10 envoient la valeur booléenne CMD aux moyens de commande 9, ayant pour valeur par exemple « 1 » qui signifie que les 3 conditions ont été vérifiées. [0085] Dans les étapes S3, S4, S5, si les conditions n'ont pas été toutes vérifiées, la valeur booléenne CMD est également envoyée aux moyens de commande 9 en ayant pour 8 valeur « 0 ». [0086] Bien évidemment, CMD n'est pas nécessairement une valeur booléenne. On peut envoyer une autre valeur 55 par exemple pour signifier la vérification de toutes les conditions. [0087] Les moyens de commande 9 délivrent par la suite à l'étape S7 un signal de commande permettant d'activer les moyens de calcul 7 dans le cas où la valeur booléenne CMD reçue par les moyens de commande 9 équivaut à « 1 ». [0088] Dans l'étape S8, les moyens de calcul 7 étant activés, ils calculent le rendement global de la chaîne de traction du véhicule automobile électrique 1 en fonction de la puissance électrique mesurée à l'étape Sll et la puissance mécanique mesurée à l'étape S12. [0089] Ainsi, le rendement est calculé de manière fiable. [0090] La figure 3 illustre deux graphiques G1 et G2. [0091] Le graphique G1 représente l'évolution de la dérivée de la puissance électrique en W/sec (pour Watt par secondes) en fonction du temps T en secondes s. [0092] Le graphique G2, quant à lui, représente l'évolution de la valeur booléenne CMD et le résultat du calcul du rendement RDT en fonction du temps T en secondes s. [0093] On peut constater sur le graphique G2 que la valeur booléenne CMD est égale à « 1 lorsque la puissance électrique dérivée est inférieure à la deuxième valeur de seuil et cela suffisamment longtemps. [0094] Chaque fois que la valeur booléenne CMD est égale à « 1 ». le rendement RDT est calculé comme illustré sur le graphique G2 par exemple lorsque T est égal à 60 secondes. On remarque par conséquent que le rendement calculé RDT présente des valeurs stables autour de 93%. [0095] Comme illustré ensuite sur la figure 4A, le résultat du calcul du rendement RDT est mémorisé dans la mémoire 11 dans l'étape El de la figure 4A. [0096] Dans cet exemple, on choisit dans l'étape E2 de calculer une moyenne sur tous les résultats de calcul du rendement mémorisés stockés et cela sur une journée de référence. [0097] Dans l'étape E3, la moyenne est ensuite mémorisée. On passe à l'étape E4 illustrée dans la figure 4B si la mémoire 11 contient suffisamment de données stockées par exemple 20 valeurs moyennes. [0098] Dans l'étape E4, les moyens de calcul 13 sont activés pour récupérer lesdits résultats. [0099] Dans l'étape E51, les moyens de calcul 13 récupèrent la première série de résultats de calcul du rendement moyen mémorisés ici les 10 premières valeurs, et dans l'étape E52, les moyens de calcul 13 récupèrent la deuxième série de résultats de calcul du rendement moyen mémorisés ici les 10 dernières valeurs moyennes. [0100] Les moyens de calcul 13 calculent ensuite la différence entre la première série et la 9 deuxième série à l'étape E6. [0101] Les moyens de calcul 13 vérifient ensuite si la différence calculée est supérieure à la troisième valeur de seuil par exemple 15% dans l'étape E7. [0102] Si la différence calculée est supérieure à la troisième valeur de seuil, les moyens de génération de signal 14 génèrent, dans l'étape E9, un signal d'alarme qui sera pris en compte lors d'une opération de maintenance préventive. Sinon, on passe à l'étape ES dans laquelle aucun signal d'alarme n'est généré. [0103] Par ailleurs, l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation et de mise en oeuvre mais en embrasse toutes les variantes, par exemple, les dispositifs 6 et 12 peuvent être intégrés dans un superviseur comme par exemple un superviseur EVC® (pour « Electric Vehicle Computer). 10