Brevet FR3118822A1 — publié le 20220715

L’invention concerne un dispositif de gestion de batterie comprenant : - une première interface (303.1) d’accès à un réseau filaire multiplexé, tel qu’un bus de données CAN par exemple ; - un processeur (302) apte à générer un signal d’alerte sur détection d’une défaillance d’une batterie. Le dispositif de gestion de batterie comprend en outre au moins une deuxième interface filaire (303.2), apte à être reliée directement à une entité externe à la batterie et, sur détection de la défaillance de la batterie, le processeur est apte à transmettre le signal d’alerte à l’entité externe via la deuxième interface filaire. FIG. 3 Transmission d’un signal d’alerte par une liaison filaire directe La présente invention appartient au domaine des systèmes d’alerte pour signaler une défaillance d’une batterie telle qu’une batterie de traction d’un véhicule automobile. Elle concerne en particulier un procédé et un dispositif de transmission d’un signal d’alerte sur détection d’une défaillance. Elle est particulièrement avantageuse dans le cas où la défaillance est une défaillance thermique, ou « thermal runaway » en anglais. Dans la suite, on entend par « véhicule » tout type de véhicule tel qu’un véhicule automobile, un cyclomoteur, une motocyclette, un robot de stockage dans un entrepôt, etc. La demande de brevet chinois CN207747772 décrit un système de sécurité dynamique pour une batterie comprenant un module de contrôle de données environnementales pour détecter une défaillance de la batterie et un module de communication d’alerte. Le module de communication d’alerte et le module de contrôle sont reliés via un bus de données CAN, pour « Controller Area Network » en anglais. Un bus de données CAN présente l’avantage de pouvoir relier un grand nombre de dispositifs ou modules en série, appelés calculateurs, au sein d’un réseau multiplexé. Toutefois, lors de la détection d’une défaillance de la batterie, telle qu’un emballement thermique, le réseau multiplexé peut défaillir et tomber par rupture de communication due à l’emballement ou par perte d’alimentation 12V du fait de la défaillance de la batterie. En outre, lorsque le véhicule est hors contact, ou endormi, le réseau multiplexé nécessite un réveil permanent ou périodique de tous les calculateurs reliés via le réseau, pour pouvoir communiquer. Ainsi, lorsque le calculateur de la batterie se réveille périodiquement pour contrôler les cellules, les autres calculateurs doivent être simultanément allumés, ce qui génère une consommation électrique élevée. En outre, comme pour le cas évoqué précédemment, la transmission d’un signal d’alerte peut être empêchée par l’emballement thermique, soit par rupture de communication, soit par perte d’alimentation 12V. Enfin, le réveil du réseau multiplexé prend une durée importante, ce qui diminue la réactivité du système d’alerte. La présente invention vient améliorer la situation. A cet effet, un premier aspect de l’invention concerne un dispositif de gestion de batterie comprenant : - une première interface pour accéder à un réseau filaire multiplexé ; - un processeur apte à générer un signal d’alerte sur détection d’une défaillance d’une batterie. Le dispositif de gestion de batterie comprend en outre au moins une deuxième interface filaire apte à être reliée directement à une entité externe à la batterie et, sur détection de la défaillance de la batterie, le processeur est apte à transmettre le signal d’alerte à l’entité externe via la deuxième interface filaire. On entend par « liaison filaire directe », toute liaison point à point entre deux entités uniquement, ce qui exclut tout réseau multiplexé et donc les bus de données CAN. Une telle solution est peu coûteuse et peu encombrante et tire partie d’interfaces déjà présentes sur la plupart des dispositifs ou modules de gestion. L’utilisation d’une liaison filaire directe permet à la fois une liaison plus robuste qu’un réseau multiplexé, ce qui améliore la sécurité en cas de défaillance sur la batterie. En outre, l’invention améliore la réactivité du signalement de l’alerte, notamment lorsque le véhicule est hors tension. Selon un mode de réalisation, la deuxième interface filaire peut être apte à être reliée directement à une première entité externe à la batterie, le dispositif de gestion de batterie peut comprendre en outre une troisième interface filaire apte à être reliée directement à une autre deuxième externe à la batterie, et le processeur peut être apte à transmettre le signal d’alerte à la première entité externe et/ou à la deuxième entité externe via la première ou deuxième interface filaire directe. Un tel mode de réalisation permet de renforcer la robustesse associée au signalement de la défaillance de la batterie. Qui plus est, les deux entités externes peuvent avoir des fonctions différente, complémentaires ou alternatives. Selon un mode de réalisation, la première entité externe peut être un dispositif de gestion d’un véhicule et le processeur peut être apte à transmettre le signal d’alerte au dispositif de gestion du véhicule lorsque le véhicule est actif. Le signal d’alerte est ainsi remonté jusqu’à une entité centrale qui peut ainsi informer un serveur distant ou le conducteur du véhicule. En variante, la première entité externe est une interface d’accès à un réseau sans fil, et le processeur peut être apte à transmettre le signal d’alerte à l’interface d’accès au réseau sans fil lorsque le véhicule est actif ou lorsque le véhicule est inactif. Un tel mode de réalisation permet de signaler la défaillance de la batterie à un serveur distant même dans le cas où le véhicule est inactif. « Inactif » signifie que le véhicule est hors contact, et par conséquent que le véhicule n’est ni en situation de conduite, ni en situation de contact à l’arrêt. Un deuxième aspect de l’invention concerne un système comprenant : - un dispositif de gestion de batterie selon l’une des revendications précédentes, - une entité externe à la batterie apte à recevoir le signal d’alerte et à communiquer avec un serveur distant ou avec une interface homme machine, afin de transmettre le signal d’alerte ; - une liaison filaire directe entre le dispositif de gestion de batterie et l’entité externe à la batterie. Selon un mode de réalisation, l’entité externe à la batterie peut être : - un dispositif de gestion centralisée du véhicule ; ou - une interface d’accès à un réseau sans fil. En complément, le système peut comprendre en outre une interface homme machine reliée au dispositif de gestion centralisée du véhicule, et, sur réception du signal d’alerte, le dispositif de gestion centralisé du véhicule peut être apte à commander l’interface homme machine de manière à générer une alerte sonore ou visuelle. Ainsi, la sécurité est améliorée en ce que le conducteur est informé de la défaillance de la batterie. Un troisième aspect de l’invention concerne un procédé de transmission d’un signal d’alerte, mis en œuvre par un dispositif de gestion de batterie et comprenant les étapes suivantes : - sur détection d’une défaillance d’une batterie, génération d’un signal d’alerte ; - transmission du signal d’alerte à une entité externe via une interface filaire directe liant l’entité externe et le dispositif de gestion de batterie. Selon un mode de réalisation, le dispositif de gestion de batterie peut être relié à un dispositif de gestion centralisée d’un véhicule via une première liaison filaire directe et à une interface d’accès à un réseau sans fil via une deuxième liaison filaire directe, et le procédé peut comprendre en outre les étapes suivantes : - détermination d’un état d’activité du véhicule ; - si le véhicule est actif, le signal d’alerte est transmis à l’interface d’accès au réseau sans fil ou au dispositif de gestion centralisée du véhicule ; - si le véhicule est inactif, le signal d’alerte est transmis à l’interface d’accès au réseau sans fil. Ainsi, la transmission du signal d’alerte est optimisée en fonction de l’état d’activité du véhicule. Un quatrième aspect de l’invention concerne un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon le troisième aspect de l’invention, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels : illustre un système d’alerte pour une batterie de traction selon un mode de réalisation de l’invention; est un diagramme illustrant les étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention; illustre un dispositif de gestion de batterie selon un mode de réalisation de l’invention. La présente un système 10 selon un mode de réalisation de l’invention. Le système 10 peut être intégré dans un véhicule automobile, tel qu’un véhicule électrique, comprenant une batterie 100, telle qu’une batterie de traction. Aucune restriction n’est attachée à la technologie de la batterie de traction 100, notamment aux électrodes et à l’électrolyte de la batterie, qui peut être liquide, en gel ou solide. Par exemple, l’invention s’applique indifféremment à une batterie au lithium-ion, au lithium- métal polymère (LMP), une batterie à graphène, ou à toute autre technologie présente ou future. Le système 10 comprend en outre un dispositif de gestion de batterie 102 installé dans un bloc de batterie 101 comprenant également la batterie de traction 100. Selon l’invention, le dispositif de gestion de batterie 102 est configuré pour gérer et surveiller la batterie de traction 100, et notamment pour détecter une défaillance de la batterie 100 de traction. La défaillance peut notamment être un emballement thermique, causé par un stress thermique d’une cellule de la batterie de traction 100 qui peut générer un incendie du véhicule. Le dispositif de gestion de batterie 102, sur détection de la défaillance de la batterie 100, est en outre apte à générer un signal d’alerte. Aucune restriction n’est attachée au format du signal d’alerte, qui peut être une trame de données prédéterminée. Le système 10 comprend en outre un dispositif de gestion du véhicule 104, qui est une unité centrale en liaison avec les autres dispositifs ou modules de gestion dédiés à des fonctions plus spécifiques, telles que le dispositif de gestion de batterie 102. Le dispositif de gestion du véhicule 104 est apte à recevoir des données montantes issues des autres dispositifs de gestion spécifiques, mais également à transmettre des ordres en voie descendante. Le dispositif de gestion du véhicule 104 est en outre apte à communiquer avec une interface homme machine IHM 105. Aucune restriction n’est attachée à l’IHM 105, qui peut être un module d’affichage, tel qu’un écran, tactile par exemple, ou un voyant lumineux, un haut parleur apte à émettre un signal sonore, ou toute autre interface apte à signaler l’alerte auprès du conducteur du véhicule. Le système 10 comprend en outre une interface sans fil 106 du véhicule apte à communiquer avec une entité distante, tel qu’un serveur distant, non représenté sur la , via toute technologie sans fil. Par exemple, l’interface sans fil 106 peut être apte à communiquer avec un réseau cellulaire, tel qu’un réseau 4G, 5G ou toute autre génération de technologie cellulaire. En variante, l’interface sans fil 106 peut être une interface satellitaire, telle qu’une interface GPRS par exemple. Une passerelle 103 assure l’interface entre le dispositif de gestion de batterie 102 et le dispositif de gestion du véhicule 104. La passerelle 103 peut notamment être une interface commune à l’ensemble de la chaîne de traction qui comprend notamment le dispositif de gestion de batterie 102. A cet effet, le dispositif de gestion de batterie 102 peut être reliée à la passerelle 103 via un premier réseau multiplexé 110.1, tel qu’un premier bus de données CAN par exemple. D’autres calculateurs de la chaîne de traction peuvent être reliés à la passerelle 103 via le premier bus CAN 110.1. Aucune restriction n’est attachée au premier bus de données CAN 110.1, qui peut être un bus CAN hybride. Afin d’assurer l’interface avec le dispositif de gestion de véhicule 104, la passerelle 103 est reliée au dispositif de gestion de véhicule 104 via un deuxième réseau multiplexé 110.2, tel qu’un deuxième bus de données CAN. Aucune restriction n’est attachée au deuxième bus CAN, qui peut être un bus CAN haute vitesse, ou HS pour « high speed » en anglais, par exemple. Un troisième réseau multiplexé 110.3 peut relier le dispositif de gestion du véhicule 104 et l’interface homme machine IHM 105. A nouveau, le troisième réseau multiplexé 110.3 peut être un troisième bus de données CAN. D’autres calculateurs peuvent être reliés au troisième bus CAN. Aucune restriction n’est attachée au troisième bus CAN qui peut être un bus CAN INFODIV, par exemple. Les systèmes de l’art antérieur proposent généralement de transmettre le signal d’alerte généré par le dispositif de gestion de batterie 102 au dispositif de gestion de véhicule 104, ou à toute autre unité centrale, via les bus CAN 110.1 et 110.2 de manière à ce que le dispositif de gestion de véhicule 104 puisse générer une alerte sur l’IHM 105 par exemple. Toutefois, comme précédemment décrit, l’utilisation de réseaux multiplexés pour signaler une défaillance présente plusieurs inconvénients. Afin de surmonter au moins certains de ces inconvénients, le dispositif de gestion de batterie 102 comprend en outre une interface filaire directe pour communiquer : - directement avec le dispositif de gestion de véhicule 104 via une première liaison filaire directe 120.1. Lorsque le véhicule est actif, en situation de conduite ou à l’arrêt avec la clé sur le véhicule, soit en mode « Key On », le réseau multiplexé peut défaillir. La première liaison filaire directe 120.1 permet la transmission du signal d’alerte avec une plus grande robustesse que le premier bus CAN 110.1; et/ou - directement avec l’interface sans fil 106 via une deuxième liaison filaire directe 120.2. La deuxième liaison filaire directe 120.2 permet la transmission du signal d’alerte à l’interface sans fil 106, que ce soit lorsque le véhicule est actif, en situation de conduite ou en mode « Key On », ou lorsque le véhicule est inactif ou hors tension, soit en mode « Key Off ». En effet : - lorsque le véhicule est actif, comme expliqué ci-dessus, le premier réseau multiplexé 110.1 peut défaillir, et la deuxième liaison filaire directe 120.2 permet la transmission du signal d’alerte à l’interface sans fil 106 avec une plus grande robustesse qu’un réseau multiplexé. - lorsque le véhicule est hors tension, la deuxième liaison filaire directe 120.2 nécessite seulement le réveil du dispositif de gestion de batterie 102, et non de l’ensemble des calculateurs reliés au premier réseau multiplexé 110.1 comme dans les systèmes de l’art antérieur. L’envoi du signal d’alerte génère donc une moindre consommation d’énergie. De plus, la réactivité associée à l’envoi du signal d’alerte est améliorée comparativement aux systèmes transmettant un signal d’alerte sur un réseau multiplexé. En outre, l’interface sans fil 103 peut être avantageusement alimentée de manière autonome, indépendamment de la batterie 100. Par exemple, l’interface sans fil 106 peut être une interface 4G/5G avec batterie dédiée. On entend par « liaison filaire directe », toute liaison point à point entre deux entités uniquement, ce qui exclut tout réseau multiplexé et donc les bus de données CAN. Une telle solution est peu coûteuse et peu encombrante et tire partie d’interfaces déjà présentes sur la plupart des dispositifs ou modules de gestion. La est un diagramme illustrant les étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention. Le procédé peut être mis en œuvre par le dispositif de gestion de batterie 102 décrit ci-dessus. A une étape 200, le dispositif de gestion de batterie 102 détermine un état d’activité du véhicule, c’est à dire si le véhicule est actif ou hors tension. Aucune restriction n’est attachée à une telle étape de détermination, qui peut être mise en œuvre par réception d’un signal d’allumage/d’extinction du véhicule par exemple. Il peut être considéré que le véhicule est actif : - lorsque le moteur est allumé ; ou - lorsque la clé est sur le contact du véhicule, soit en mode « Key On ». Dans le cas où le véhicule est actif, le procédé passe à une étape 201. A une étape 201, le dispositif de gestion de batterie 204 peut déterminer si la batterie est défaillante. Aucune restriction n’est attachée à l’étape 201, qui peut être mise en œuvre de manière régulière, par exemple à fréquence donnée, ou bien suite à une détection d’erreur/défaillance par un capteur. Dans le cas où aucune défaillance n’est détectée, l’étape 201 peut être itérée. Dans le cas où une défaillance est détectée, par exemple un emballement thermique, un signal d’alerte est généré à une étape 202. A une étape 203, le signal d’alerte peut être transmis au dispositif de gestion du véhicule 104 via la première liaison filaire directe 120.1. A une étape 204, le signal d’alerte peut être transmis à l’interface sans fil 106 via la deuxième liaison filaire directe 120.2. Les étapes 203 et 204 peuvent être complémentaires ou alternatives. Le procédé s’achève à une étape 205 en retournant à l’étape 204. Lorsqu’il est déterminé à l’étape 200 que le véhicule est hors tension, l’étape 206 est mise en œuvre. A l’étape 206, le dispositif de gestion de batterie 102 est actif ou activé. Selon un mode de réalisation, le dispositif de gestion de batterie 102 passe d’un état de veille à un état actif de manière périodique. De manière alternative, le dispositif de gestion de batterie 102 est actif en permanence, même lorsque le véhicule est hors tension. A une étape 207, le dispositif de gestion de batterie 102 vérifie l’état de la batterie 100. Dans le cas où aucune défaillance de la batterie n’est détectée par le dispositif de gestion de batterie 102, le procédé retourne à l’étape 206, soit pour rester actif, soit pour repasser dans un état de veille jusqu’à un prochain réveil périodique. Dans le cas où une défaillance de la batterie 100 est détectée par le dispositif de gestion de batterie 102, par exemple un emballement thermique, un signal d’alerte est généré par le dispositif de gestion de batterie 102 à une étape 208. A une étape 209, le signal d’alerte est transmis à l’interface sans fil 106 via la deuxième liaison filaire directe 120.2. Le procédé s’achève ensuite à l’étape 205. La présente la structure d’un dispositif de gestion de batterie 102 selon un mode de réalisation de l’invention. Le dispositif de gestion de batterie 102 peut comprendre un capteur ou une unité de mesure 301 apte à détecter une défaillance de la batterie 100, telle qu’un emballement thermique. Aucune restriction n’est attachée au capteur 301 qui peut être une sonde de température localisée dans des cellules de la batterie 100 ou à proximité de la batterie. D’autres moyens de détection de défaillance sont connus et peuvent être utilisés en tant que capteur 301. Le dispositif de gestion de batterie 102 peut comprendre une interface d’entrée 301 apte à recevoir des données depuis un autre dispositif du bloc batterie 101 ou de tout autre dispositif. Le dispositif de gestion de batterie 102 peut comprendre en outre un processeur 302 et une mémoire 304, le processeur 302 étant apte à mettre en œuvre les étapes du procédé illustrées en référence à la , par exemple en exécutant des instructions stockées dans la mémoire 304. Le dispositif de gestion de batterie 102 peut comprendre en outre une première interface 303.1. La première interface 303.1 peut être une interface de bus CAN apte à être reliée au premier bus CAN 110.1 par exemple. Le dispositif de gestion de batterie 102 peut comprendre en outre une deuxième interface 303.2, telle qu’une première interface filaire directe apte à être reliée à la première liaison filaire directe 120.1. Le dispositif de gestion de batterie 102 peut comprendre en outre une troisième interface 303.2, telle qu’une deuxième interface filaire directe apte à être reliée à la deuxième liaison filaire directe 120.2. Selon l’invention, le dispositif de gestion de batterie 102 comprend au moins une interface filaire directe, telle que la deuxième interface filaire directe 303.2 ou la troisième interface filaire directe 303.3. Le dispositif de gestion de batterie 102 peut comprendre en outre une interface d’entrée apte à recevoir un signal indiquant l’état d’activation/désactivation du véhicule et/ou du dispositif de gestion du véhicule 104. Le dispositif de gestion de batterie 102 comprend bien entendu d’autres composants nécessaires à son fonctionnement ou permettant la réalisation de fonctions supplémentaires, qui ne sont pas représentés sur la par souci de clarté. La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d’exemples ; elle s’étend à d’autres variantes. Dispositif de gestion de batterie (102) comprenant : - une première interface (303.1) pour accéder à un réseau filaire multiplexé (110.1) ; - un processeur (302) apte à générer un signal d’alerte sur détection d’une défaillance d’une batterie (100) ; caractérisé en ce que le dispositif de gestion de batterie comprend en outre au moins une deuxième interface filaire (303.2), apte à être reliée directement à une entité externe (104 ; 106) à la batterie ; et en ce que, sur détection de la défaillance de la batterie, le processeur est apte à transmettre le signal d’alerte à l’entité externe via la deuxième interface filaire. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la deuxième interface filaire (303.2) est apte à être reliée directement à une première entité externe (104 ; 106) à la batterie (100), dans lequel le dispositif de gestion de batterie (102) comprend en outre une troisième interface filaire (303.3) apte à être reliée directement à une deuxième entité externe à la batterie, et dans lequel le processeur (302) est apte à transmettre le signal d’alerte à la première entité externe et/ou à la deuxième entité externe via la première ou deuxième interface filaire directe. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première entité externe est un dispositif de gestion d’un véhicule (104) et dans lequel le processeur (102) est apte à transmettre le signal d’alerte au dispositif de gestion du véhicule lorsque le véhicule est actif. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première entité externe est une interface d’accès à un réseau sans fil (106), et dans lequel le processeur est apte à transmettre le signal d’alerte à l’interface d’accès au réseau sans fil lorsque le véhicule est actif ou lorsque le véhicule est inactif. Système comprenant : - un dispositif de gestion de batterie (102) selon l’une des revendications précédentes ; - une entité externe (104 ; 106) à la batterie apte à recevoir le signal d’alerte et à communiquer avec un serveur distant ou avec une interface homme machine (105), afin de transmettre le signal d’alerte ; - une liaison filaire directe (120.1 ; 120.2) entre le dispositif de gestion de batterie et l’entité externe à la batterie. Système selon la revendication 5, dans lequel l’entité externe à la batterie est : - un dispositif de gestion centralisé du véhicule (104) ; ou - une interface d’accès à un réseau sans fil (106). Système selon la revendication 6, comprenant en outre une interface homme machine (105) reliée au dispositif de gestion centralisé du véhicule, et dans lequel, sur réception du signal d’alerte, le dispositif de gestion centralisé du véhicule (104) est apte à commander l’interface homme machine de manière à générer une alerte sonore ou visuelle. Procédé de transmission d’un signal d’alerte, mis en œuvre par un dispositif de gestion de batterie (102) comprenant les étapes suivantes : - sur détection (201 ; 207) d’une défaillance d’une batterie, génération 202 ; 208) d’un signal d’alerte ; - transmission (203 ; 204 ; 209) du signal d’alerte à une entité externe à la batterie via une interface filaire directe liant l’entité externe et le dispositif de gestion de batterie. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le dispositif de gestion de batterie est relié à un dispositif de gestion centralisée d’un véhicule via une première liaison filaire directe et à une interface d’accès à un réseau sans fil via une deuxième liaison filaire directe, et dans lequel le procédé comprend en outre : - détermination d’un état d’activité du véhicule ; - si le véhicule est actif, le signal d’alerte est transmis à l’interface d’accès au réseau sans fil ou au dispositif de gestion centralisée du véhicule ; - si le véhicule est inactif, le signal d’alerte est transmis à l’interface d’accès au réseau sans fil. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 8 ou 9, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur.