Brevet FR3089073A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : Système de commande de modules accumulateurs électriques Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte à un système de commande de n modules accu- mulateurs électriques. Ce système peut notamment être employé dans un véhicule de type électrique ou hybride. Technique antérieure [0002] La traction d'un véhicule électrique ou hybride est permise par l'emploi de plusieurs batteries ou modules, rassemblées dans un pack-batterie. Chaque module comporte plusieurs cellules électrochimiques. Pour alimenter le réseau de bord du véhicule, c'est-à-dire par exemple les phares, les vitres, l'ABS au freinage, l'aide à la direction, mais aussi des fonctions bien plus basiques telles que l'ouverture/fermeture centralisée par télécommande, on utilise en général une batterie standard de 12V ou 24V au plomb, qui est rechargée par le pack-batterie à travers un convertisseur de type DC/ DC. La présence de cette batterie supplémentaire au plomb est justifiée par le besoin d'avoir une tension de 12V même quand le véhicule n'est pas allumé et par le besoin d'avoir une source de 12V indépendante qui ne décharge pas la batterie de traction. Pour des raisons de sécurité notamment, certaines fonctions alimentées par la tension de 12V fournie par cette batterie doivent : [0003] Etre disponibles même en cas de panne grave du pack-batterie employé pour la traction du véhicule (=plus de tension aux bornes du pack-batterie) ; Etre disponibles même en cas de rupture de communication entre les différents circuits de commande du pack-batterie ; Ne pas vider le pack-batterie de traction si le véhicule est à l'arrêt pendant longtemps (des semaines ou des mois) ; Etre disponibles même quand le véhicule est à l'arrêt (contact coupé) ; [0004] Récemment, il a été proposé de supprimer cette batterie au plomb supplémentaire et d'utiliser directement les batteries de traction pour l'alimentation du réseau de bord. Pour chaque module d'un pack-batterie, un convertisseur est destiné à convertir la tension du module en une tension de 12V disponible pour l'alimentation du réseau de bord. Les convertisseurs peuvent être pilotés conformément à l'état de charge de chaque module, en réalisant une fonction d'équilibrage (les modules les plus chargés fourniront plus de courant au réseau de bord 12V). C'est le cas dans la demande de brevet FR2972581A1. [0005] Cependant, si cette architecture présente l'avantage de s'affranchir de l'emploi de la 2 batterie supplémentaire au plomb, elle ne permet pas de répondre à toutes les contraintes de fonctionnement évoquées ci-dessus. [0006] En effet, lorsque le véhicule est à l'arrêt (c'est-à-dire contact coupé), les cartes de mesure de la tension aux bornes de chaque module ne sont pas alimentées, donc les niveaux de tension des modules ne sont plus disponibles, et l'unité centrale de commande, chargée d'envoyer les ordres de commande vers les convertisseurs DC/DC des modules, est également éteinte, cc qui ne permet pas de piloter les convertisseurs de manière adaptée. [0007] Dans une architecture telle que décrite ci-dessus, il existe donc un besoin de proposer une solution qui permette dc palier les inconvénients de l'état de la technique, c'est-à-dire une solution permettant dc garantir une alimentation du réseau de bord, même quand le véhicule est à l'arrêt, quelle que soit la durée de cet arrêt. [0008] Selon un aspect particulier de l'invention, la solution proposée pourra également permettre de protéger les modules des décharges profondes qui pourraient les abimer, même sans avoir à disposition l'information de l'état de charge des cellules des modules. Exposé de l'invention [0009] Cc but est atteint par un système de commande dc n modules accumulateurs électro- chimique(s) destiné chacun à fournir une première tension continue, n étant supérieur ou égal à 1, chaque module comprenant une ou plusieurs cellules électrochimiques, ledit système comportant : [0010] Une unité de conversion de tension distincte connectée à chaque module et comprenant au moins un convertisseur dc type DC/DC pouvant être commandé pour convertir ladite première tension fournie par le module en une deuxième tension et une unité de commande, dite déportée, dudit convertisseur DC/DC, Une unité centrale de commande connectée à l'unité de commande déportée de chaque unité dc conversion et configurée pour générer des ordres de commande à destination de l'unité de commande, Ladite unité de commande de chaque unité de conversion comportant des moyens de détection de la présence de la deuxième tension en sortie dudit convertisseur DC/DC, Chaque unité de conversion comportant un circuit de pilotage de son convertisseur, connecté à son unité de commande déportée, ledit circuit de commande comportant des moyens de commande du convertisseur DC/DC configurés pour activer ledit convertisseur DC/DC lorsque ladite deuxième tension n'est plus disponible. 3 100111 Selon une particularité, pour chaque unité de conversion, le circuit de pilotage comporte une entrée reliée à son unité de commande déportée et une sortie connectée sur une entrée de commande d'activation/désactivation du convertisseur. [0012] Selon une autre particularité, le circuit dc pilotage comporte deux transistors connectés en cascade. [0013] Selon une autre particularité, le système comporte un dispositif de détection de sous- tension destiné à être connecté aux bornes de chaque module et comportant une unité de comparaison configurée pour comparer la première tension fournie par le module avec une valeur seuil et une unité de pilotage connectée à ladite unité de comparaison et au convertisseur et configurée pour déconnecter ledit convertisseur par rapport au module lorsque ladite première tension devient inférieure à ladite valeur seuil. [0014] Selon une autre particularité, l'unité de pilotage du dispositif de détection dc sous- tension comporte un ensemble de deux transistors connectés en cascade. [0015] Selon une autre particularité, le dispositif de détection de sous-tension comporte un pont diviseur à deux résistances choisies pour réaliser ladite valeur seuil de tension. [0016] Selon une autre particularité, pour n supérieur ou égal à 2, le système comporte une unité de commande auxiliaire connectée à l'unité de commande déportée de chaque unité de conversion et configurée pour envoyer à chaque unité de commande déportée des ordres d'activation/désactivation de son convertisseur DC/DC. [0017] Selon une autre particularité, le système comporte un bus de communication reliant l'unité centrale de commande (UC) à chaque unité de conversion. [0018] Selon une autre particularité, l'unité de commande auxiliaire est configurée pour appliquer une séquence d'émission des ordres d'activation/désactivation à destination de chaque unité de commande déportée. [0019] Selon une autre particularité, chaque unité de conversion comporte un système de communication agencé entre l'unité de commande déportée et le circuit de pilotage. [0020] Selon une autre particularité, le système de communication comporte un opto- coupleur. [0021] L'invention concerne également une installation d'alimentation électrique d'un véhicule électrique ou hybride, comprenant n modules accumulateurs électrochimique(s) destiné chacun à fournir une première tension continue, n étant supérieur ou égal à 1, ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte un système tel que défini ci-dessus. Brève description des dessins [0022] D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels : [0023] [fig.]] La figure 1 représente de manière schématique l'architecture d'un système de commande de plusieurs modules accumulateurs électrochimiques pouvant être employés pour l'alimentation électrique d'un véhicule. [0024] [fig.2] La figure 2 représente de manière schématique, une unité de conversion du système de commande de l'invention, associée à un module accumulateur. [0025] [fig.3] La figure 3 représente de manière schématique un circuit de pilotage d'un convertisseur DC/DC employé dans une unité de conversion du système de commande de l'invention. [0026] [fig.4] La figure 4 représente de manière schématique un dispositif de détection de sous-tension employé dans le système de commande de l'invention. Description détaillée d'au moins un mode de réalisation [0027] La figure 1 montre un pack-batterie composé de n modules accumulateurs électro- chimiques, référencés MI, Mi, Mn. On verra que le système de commande de l'invention peut s'appliquer pour n supérieur ou égal à 1. [0028] Dans une série de n modules, chaque module peut être identifié par un rang i. Le module Mi de rang i est connecté d'un côté au module de rang i-F1 et de l'autre côté au module de rang i-1. On peut noter que la borne négative du module de rang 1 n'est pas connectée à la masse du véhicule, parfois indiquée par le sigle GND, car une isolation galvanique complète existe entre le pack-batterie et la masse du véhicule. [0029] Dans la suite de la description, on considère qu'un module accumulateur Mi est composé d'une ou plusieurs cellules électrochimiques (non représentées) connectés en série et/ou parallèle. De manière non limitative, pour un véhicule, un pack-batterie peut comporter huit modules, chaque module pouvant comporter un nombre quelconque de cellules électrochimiques, tout en restant dans un niveau de tension totale compatible avec les composants de mesure (généralement