Brevet FR3122776A1 — publié le 20221111

La présente invention a pour objet un procédé de protection thermique d’un dispositif de recharge électrique d’une batterie de traction de véhicule électrifié dans lequel ledit dispositif de recharge est apte à la recharge électrique sur borne à partir d’un réseau d’alimentation électrique et à la recharge électrique embarquée par freinage récupératif, le procédé comportant, en cas de détection (21) du dépassement d’un premier seuil de température (T1), le déclenchement (22) d’un mode de recharge durant lequel la puissance de recharge est réduite, et en cas de détection (23) du dépassement d’un deuxième seuil de température (T2) supérieur au premier seuil (T1), le déclenchement (24) d’un mode de recharge durant lequel la recharge électrique sur borne et la recharge électrique par freinage récupératif sont inhibées pendant une durée prédéterminée suivant l’instant de dépassement du deuxième seuil (T2). Figure 2 PROCEDE DE PROTECTION THERMIQUE D’UN DISPOSITIF DE RECHARGE EMBARQUE DE VEHICULE ELECTRIFIE Le domaine de l’invention concerne un procédé de protection thermique d’un dispositif de recharge d’un véhicule électrifié, notamment un véhicule automobile rechargeable. Les véhicules électrifiés, dans le cas des véhicules automobiles électriques et hybrides rechargeables, comprennent une batterie de traction, généralement de haute puissance, coopérant avec des moyens de recharge électrique sur un réseau d’alimentation électrique externe au véhicule. De tels véhicules sont équipés d’un dispositif de recharge dont la fonction est de piloter le courant de charge délivré par une borne connectée au réseau d’alimentation. De plus, il est en charge également de la fonction de conversion embarquée d’une tension électrique. Dans les situations de recharge sur borne, il réalise la conversion d’une tension alternative vers une tension continue (AC/DC), notamment lors de recharge en mode 2 ou mode 3 dans lesquels il est nécessaire de convertir une tension alternative en 220V vers une tension continue compatible du système de batterie, jusqu’à 450V par exemple. En situation de roulage, le dispositif de recharge opère en outre la conversion DC/DC entre la batterie et les systèmes embarqués du véhicule, par exemple le réseau de bord (14V) et la machine électrique de traction du groupe motopropulseur. Les flux de puissance électrique qui transitent à travers le dispositif de recharge génèrent une montée de température qu’il est nécessaire de contrôler et d’évacuer afin d’éviter un endommagement des circuits électriques et de la batterie. Classiquement, des mesures de protection connues prévoient des limitations du courant de recharge et l’augmentation du niveau de refroidissement en cas de dépassement de températures critiques. On connait notamment le document FR2999812A3 décrivant un système de refroidissement optimisé pour les charges dites rapides comprenant deux circuits de circulation de fluide caloporteur. On connait également le document CN109378536A décrivant la gestion de charge et décharge d’une batterie de véhicule électrifié. Il est nécessaire d’améliorer les solutions de protection thermique existantes. Un objectif de l’invention est de garantir l’intégrité du dispositif de recharge pour toutes les situations d’usage du véhicule, en recharge sur borne et en roulage. Un autre objectif est d’améliorer la surveillance thermique du dispositif de recharge d’un véhicule électrifié et de piloter des mesures de protection pour chaque situation susceptible d’entrainer une montée de température critique. Plus précisément, l’invention concerne un procédé de protection thermique d’un dispositif de recharge électrique d’une batterie de traction de véhicule électrifié dans lequel ledit dispositif de recharge est apte à la recharge électrique sur borne à partir d’un réseau d’alimentation électrique et à la recharge électrique embarquée par freinage récupératif, le procédé comprenant les étapes suivantes de déclenchement d’un premier mode de recharge de la batterie, la mesure en permanence de la température dudit dispositif de recharge, et en cas de détection du dépassement d’un premier seuil de température, le déclenchement d’un deuxième mode de recharge durant lequel la puissance de recharge est réduite par rapport à la puissance du premier mode. Selon l’invention le procédé comporte en outre, en cas de détection du dépassement d’un deuxième seuil de température supérieur au premier seuil, le déclenchement d’un troisième mode de recharge durant lequel la recharge électrique sur borne et la recharge électrique par freinage récupératif sont inhibées pendant une durée prédéterminée suivant l’instant de dépassement du deuxième seuil. Selon une variante, le deuxième mode de recharge consiste à réduire la puissance de recharge progressivement en fonction de l’augmentation de la température jusqu’à une limite de température. Selon une variante, en cas de détection d’une température du dispositif de recharge qui est supérieure à un troisième seuil de température après l’écoulement de la durée prédéterminée, l’inhibition de la recharge électrique sur borne de manière permanente et l’enregistrement d’un diagnostic de défaillance thermique. Selon une variante, il comporte en outre l’inhibition de la recharge électrique par freinage récupératif tant que la température est supérieure au troisième seuil. De préférence, le troisième seuil est inférieur au premier seuil. Selon le procédé, en cas de détection d’une température du dispositif de recharge qui est inférieure à un quatrième seuil de température avant l’écoulement de la durée prédéterminée, le procédé comporte la réactivation de la recharge électrique sur borne et la recharge électrique par freinage récupératif. Selon une variante, le troisième mode de recharge comporte en outre la commande d’une consigne d’un système de régulation thermique embarqué de manière à augmenter le niveau de refroidissement dudit système. Selon une variante, la consigne pilote la vitesse d’un dispositif de ventilation et/ou la vitesse d’une pompe hydraulique et/ou l’ouverture de clapet d’un circuit hydraulique. L’invention prévoit un groupe motopropulseur de véhicule électrifié comportant une batterie de traction, un dispositif de recharge électrique de ladite batterie de traction dans lequel ledit dispositif de recharge est apte à la recharge électrique sur borne à partir d’un réseau d’alimentation électrique et à la recharge électrique embarquée par freinage récupératif, dans lequel une unité de commande est configurée pour mettre en œuvre le procédé de protection thermique selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents. L’invention prévoit un véhicule électrifié comportant un tel groupe motopropulseur. Le procédé garantit l’intégrité du dispositif de recharge et vise à éviter des conditions de fonctionnement thermique où une recharge électrique se déroule en mode dégradé. Il permet notamment en situation de recharge sur borne et de freinage récupératif de revenir dans des conditions de fonctionnement normales. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : représente schématiquement un véhicule électrifié comportant une unité de commande apte à mettre en œuvre le procédé selon l’invention ; représente un logigramme illustrant un algorithme du procédé de protection thermique selon l’invention. L’invention s’applique aux véhicules électrifiés, en particulier les véhicules automobiles rechargeables, hybrides et électriques. En , on a représenté un exemple de véhicule électrifié 1 apte à mettre en œuvre l’invention. Le véhicule 1 comporte un groupe motopropulseur muni d’une unité de commande 2, d’une machine électrique de traction (non représentée) alimentée par un système de batterie de traction 3 et un dispositif de recharge de la batterie 4. Le système de batterie 3 comporte une batterie électrique de haute tension, généralement de plusieurs centaines de volts, par exemple 450V, assurant la fourniture d’énergie électrique à la machine électrique. La batterie électrique comprend des cellules électriques, par exemple de type Lithium-ion. Le système de batterie 3 comprend un calculateur de gestion du système de batterie. Le dispositif de recharge 4 comporte des moyens de recharge coopérant avec une prise de courant 6 de manière à pouvoir à se brancher électriquement à une borne de recharge externe 7 connectée à un réseau d’alimentation électrique 8. Il est en charge de gérer la communication entre les différentes bornes de recharge et de surveiller et contrôler la recharge électrique sur borne. Le dispositif de recharge 4 comporte également un convertisseur électrique de type alternatif/continu AC/DC et continu/continu DC/DC. Une première fonction est de convertir une tension alternative délivrée par la borne de recharge 7 en tension continue compatible de la batterie. Selon le mode de recharge, le dispositif de recharge pilote une consigne de charge définissant une tension de charge et un courant de charge compatible de la batterie. La puissance de charge est pilotable par le dispositif de recharge 4 en fonction de divers paramètres et consignes. Dans le cadre du procédé selon l’invention, la température du dispositif de recharge 4 est un paramètre de contrôle de la puissance de recharge. Selon une deuxième fonction, le dispositif de recharge 4 est prévu également pour convertir des tensions électriques entre les systèmes embarqués du véhicule, notamment entre la batterie haute tension 3 et le réseau de bord, d’environ 14V, et entre la batterie haute tension 3 et la machine électrique de traction, en situation de roulage et en freinage récupératif. Pour assurer la protection thermique de la batterie 3 et du dispositif de recharge 4, le groupe motopropulseur comporte également un système de régulation thermique 5 des systèmes électriques embarqués dont le niveau de refroidissement est ajustable par le procédé de protection thermique selon l’invention. Dans cet exemple non limitatif, le système de régulation thermique 5 est un circuit de type boucle à cycle thermodynamique constitué d’un circuit principal de refroidissement à fluide caloporteur et d’éléments d’échange thermique. Il peut comprendre des circuits secondaires de refroidissement à eau et des moyens de ventilation mécanique en fonction de l’architecture de refroidissement. Dans cet exemple, le système de régulation thermique 5 comporte des moyens de contrôle du débit du fluide caloporteur, notamment une pompe et des clapets hydrauliques, et des moyens de contrôle de la vitesse de fonctionnement des ventilateurs. Ces moyens de contrôle, pilotables par un calculateur permettent d’ajuster le niveau de refroidissement voulu au niveau de la batterie 3, du dispositif de recharge 4 et les autres composants électroniques à contrôler thermiquement conformément au procédé selon l’invention. L’unité de commande 2 est munie d’un calculateur à circuits intégrés et de mémoires électroniques et est configurée pour piloter le procédé de protection thermique du dispositif de recharge selon l’invention, mais aussi d’autres fonctions du groupe motopropulseur, telle de traction électrique, la recharge par freinage récupératif, le système de régulation thermique et le dispositif de recharge. Le calculateur pourrait être externe à l’unité de commande 2, tout en étant couplé à cette dernière. Dans ce dernier cas, il peut être lui-même agencé sous la forme d’un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, l’unité de commande, selon l’invention, peut être réalisée sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels. En , on a représenté un mode de réalisation du procédé de protection thermique selon l’invention. Le procédé de protection thermique vise à protéger les composants électriques lors de la génération de flux électriques entre le dispositif de recharge et d’autres composants embarqués du véhicule. Le procédé prévoit la mesure en permanence de la température T du dispositif de recharge à chaque instant pour piloter les différents modes de recharge et les mesures de protection thermique. A une étape 20, on est dans une situation de vie du véhicule où une recharge électrique est déclenchée. Il s’agit soit d’une recharge sur borne, soit d’une recharge en roulage de type freinage récupératif. Un flux électrique est généré au niveau du dispositif de recharge. La recharge s’effectue selon un premier mode à une puissance électrique de recharge dépendante du type de recharge. Par exemple, en recharge sur borne, la puissance de charge peut être de 7kW, 11kW ou plus en recharge dite ultra rapide. En freinage récupératif, la puissance de recharge dépend du couple de freinage et de la puissance de la machine électrique de traction. Le système de régulation thermique est piloté à un niveau de refroidissement par défaut, dépendant de la stratégie de refroidissement des modes de recharge. Par exemple, la vitesse de la pompe hydraulique est pilotée à une valeur de 20% à 30% du niveau de consigne maximal, la vitesse des ventilateurs est pilotée à une valeur de 20% à 30% du niveau maximal et l’ouverture des clapets du circuit hydraulique à une ouverture de 70% de l’ouverture maximale. Ces valeurs sont citées à titre d’exemple non limitatif et dépendent de l’architecture du système de régulation thermique embarqué du véhicule. A une étape 21, le procédé comporte la surveillance de la température instantanée T du dispositif de recharge par rapport à un premier seuil T1, par exemple configuré à 120 degrés Celsius. En cas de détection du dépassement du seuil de température T1, le procédé comporte à une étape 22 le déclenchement d’un deuxième mode de recharge à puissance dégradée, durant lequel la puissance de recharge est réduite par rapport à la puissance du premier mode piloté à l’étape 20. Cette mesure de protection est connue et vise généralement à éviter un endommagement de la batterie. Ce mode de recharge dégradé est piloté par le dispositif de recharge par l’envoi d’une consigne de recharge à la borne de recharge consistant à limiter le courant de charge. Selon une variante du procédé, la puissance de recharge est réduite progressivement en fonction de l’augmentation de la température jusqu’à une limite Tmax, par exemple de valeur de 130 degrés Celsius. Par exemple, la réduction de puissance est linéaire et est pilotée selon la relation suivante : Pd = Pn x (Tmax-Tx) /(Tmax-T1), où Pd est la puissance de recharge en mode dégradé postérieurement à l’instant de dépassement du seuil T1, Pn est la puissance de recharge en mode nominal antérieurement à l’instant de dépassement de T1, Tmax est la limite de température en pilotage à puissance réduite, T1 est la valeur de la température du seuil de déclenchement du mode de recharge dégradé. Dans une autre variante, la puissance de recharge est limitée à une puissance fixe, inférieure à la puissance de recharge pilotée avant l’instant de dépassement du seuil T1. Une évaluation thermique est réalisée en permanence durant une étape 23 postérieurement à l’instant de dépassement du premier seuil T1. Dans la situation où la montée en température continue, et en cas de détection du dépassement d’un deuxième seuil de température T2, de valeur supérieure au premier seuil T1, le dispositif de recharge pilote à une étape 24 le déclenchement d’un troisième mode de recharge configuré pour assurer l’exécution de plusieurs mesures de protection. En situation de recharge sur borne, la recharge électrique est inhibée pendant une durée d’inhibition prédéterminée Din suivant l’instant de dépassement du deuxième seuil T2. En situation de roulage, la recharge électrique par freinage récupératif est inhibée pendant la durée d’inhibition prédéterminée Din suivant l’instant de dépassement du deuxième seuil T2. La durée d’inhibition prédéterminée est égale par exemple à 10 secondes. T2 est par exemple comprise entre T1 et Tmax, ou peut être égale ou supérieur à Tmax. En outre, de préférence à l’étape 24, le troisième mode de recharge est configuré pour augmenter le niveau de refroidissement appliqué par le système de régulation thermique au niveau du dispositif de recharge simultanément à l’inhibition de recharge. De préférence, le niveau de refroidissement est augmenté au niveau maximal. A cet effet, le dispositif de recharge pilote une consigne d’augmentation de la vitesse de la pompe hydraulique du circuit à fluide caloporteur, de préférence à la vitesse maximale, une consigne d’augmentation d’ouverture des clapets de refroidissement du circuit hydraulique, de préférence à la section d’ouverture maximale, et une consigne d’augmentation de la vitesse de ventilateurs, de préférence à la vitesse maximale. Ces mesures sont citées à titre d’exemple non limitatif et dépendent de l’architecture du système de régulation thermique embarqué du véhicule. D’autres consignes sont envisageables par le procédé selon l’invention. Lorsque la durée d’inhibition Din s’est écoulée, une nouvelle évaluation thermique 25 est réalisée par le procédé de protection. Dans la situation où la température du dispositif de recharge est inférieure à T1 mais encore supérieure à un troisième seuil T3 à l’instant de fin de la durée d’inhibition Din, par exemple 115 degrés Celsius, le procédé comporte en outre à une étape 26, l’inhibition de la recharge électrique sur borne de manière permanente et l’enregistrement d’un diagnostic de défaillance thermique dans un journal des défaillances. Cette inhibition est maintenue pour la phase de recharge sur borne en cours. Dans une situation de roulage, à l’étape 26, la fonction de freinage récupératif est inhibée tant que la température du dispositif de recharge n’est pas redescendue sous le troisième seuil T3. De préférence, afin de rétablir des conditions thermiques acceptables, que ce soit pour la situation de recharge sur borne ou pour une situation de roulage, les consignes d’augmentation du niveau de refroidissement pilotées durant l’étape 24 restent actives. De préférence, au niveau de refroidissement maximum. Par ailleurs, il est envisagé dans une variante de l’étape 26 qu’un signal d’alerte soit généré pour prévenir le conducteur. Ce signal indique qu’une défaillance thermique a été détectée et qu’un contrôle en garage est nécessaire. L’alerte peut s’afficher sous forme d’un voyant au tableau de bord. L’alerte est générée simultanément à l’enregistrement du diagnostic dans le journal des défaillances. Alternativement, dans la situation où la température du dispositif de recharge a diminué plus fortement, la température devenant égale ou inférieure à un quatrième seuil T4 à l’instant de fin de la durée d’inhibition Din, le procédé, à une étape 27, autorise une réactivation de la recharge. De préférence, le seuil T4 est égale au seuil T3, ou peut être inférieur à T3. Dans ces conditions thermiques, lors de l’étape 27, en cas de recharge sur borne, le dispositif de recharge autorise de nouveau la recharge électrique sur borne à une puissance de recharge normale, identiquement à l’étape 20. En situation de roulage, la recharge électrique par freinage récupératif est autorisée. Par ailleurs, le système de régulation thermique revient dans des paramètres de fonctionnement normal. Les consignes de la vitesse de la pompe hydraulique, d’ouverture des clapets et de la vitesse des ventilateurs sont pilotées à des valeurs de niveau de refroidissement par défaut, identiquement aux valeurs pilotées lors de l’étape 20. Procédé de protection thermique d’un dispositif de recharge électrique d’une batterie de traction de véhicule électrifié dans lequel ledit dispositif de recharge est apte à la recharge électrique sur borne à partir d’un réseau d’alimentation électrique et à la recharge électrique embarquée par freinage récupératif, le procédé comprenant les étapes suivantes : le déclenchement (20) d’un premier mode de recharge de la batterie, la mesure en permanence de la température dudit dispositif de recharge, en cas de détection (21) du dépassement d’un premier seuil de température (T1), le déclenchement (22) d’un deuxième mode de recharge durant lequel la puissance de recharge est réduite par rapport à la puissance du premier mode, caractérisé en ce qu’il comporte en outre, en cas de détection (23) du dépassement d’un deuxième seuil de température (T2) supérieur au premier seuil (T1), le déclenchement (24) d’un troisième mode de recharge durant lequel la recharge électrique sur borne et la recharge électrique par freinage récupératif sont inhibées pendant une durée prédéterminée (Din) suivant l’instant de dépassement du deuxième seuil (T2). Procédé de protection thermique la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième mode de recharge consiste à réduire la puissance de recharge progressivement en fonction de l’augmentation de la température jusqu’à une limite de température (Tmax). Procédé de protection thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comporte en outre, en cas de détection d’une température (T) du dispositif de recharge (4) qui est supérieure à un troisième seuil de température (T3) après l’écoulement de la durée prédéterminée (Din), l’inhibition (26) de la recharge électrique sur borne de manière permanente et l’enregistrement d’un diagnostic de défaillance thermique. Procédé de protection thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comporte en outre l’inhibition (26) de la recharge électrique par freinage récupératif tant que la température (T) est supérieure au troisième seuil (T3). Procédé de protection thermique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce le troisième seuil (T3) est inférieur au premier seuil (T1). Procédé de protection thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’en cas de détection d’une température du dispositif de recharge qui est inférieure à un quatrième seuil de température (T4) avant l’écoulement de la durée prédéterminée (Din), le procédé comporte la réactivation (27) de la recharge électrique sur borne et la recharge électrique par freinage récupératif. Procédé de protection thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le troisième mode de recharge comporte en outre la commande d’une consigne d’un système de régulation thermique embarqué (5) de manière à augmenter le niveau de refroidissement dudit système (5). Procédé de protection thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la consigne pilote la vitesse d’un dispositif de ventilation et/ou la vitesse d’une pompe hydraulique et/ou l’ouverture de clapet d’un circuit hydraulique. Groupe motopropulseur de véhicule électrifié comportant une batterie de traction, un dispositif de recharge électrique de ladite batterie de traction dans lequel ledit dispositif de recharge est apte à la recharge électrique sur borne à partir d’un réseau d’alimentation électrique et à la recharge électrique embarquée par freinage récupératif, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de commande configurée pour mettre en œuvre le procédé de protection thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Véhicule électrifié rechargeable comportant un groupe motopropulseur selon la revendication 9.