Brevet FR3133496A1 — publié le 20230915

L’invention concerne un procédé de contrôle d’un réseau haute tension comprenant une batterie (B) principale alimentant une machine électrique (M) via un dispositif d’isolement comprenant deux contacteurs principaux (K2, K3) se trouvant respectivement sur une branche positive ou négative du dispositif d’isolement reliant soit un pôle positif ou négatif de la batterie (B) à la machine électrique (M). Des différences de tension associées respectivement à un des deux contacteurs principaux (K2, K3) sont surveillées à des intervalles de temps respectifs. Si au moins l’une des différences de tension surveillées dépasse un seuil de tension prédéterminé pendant au moins une durée de dépassement prédéterminée, il est détecté une surtension en sortie d’au moins l’un des deux contacteurs principaux (K2, K3), une réduction d’une puissance électrique de la machine électrique (M) et une mémorisation permanente d’un défaut de surtension étant alors effectuées. FIGURE 1 PROCEDE DE CONTROLE D’UN RESEAU HAUTE TENSION AVEC BATTERIE ALIMENTANT UNE MACHINE ELECTRIQUE VIA UN DISPOSITIF D’ISOLEMENT A CONTACTEURS Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un procédé de contrôle de surtension dans un réseau haute tension avec batterie alimentant une machine électrique via un dispositif d’isolement à contacteurs. La présente invention concerne aussi un réseau électrique haute tension protégé par un tel procédé. De tels procédé et réseau électrique trouvent une application avantageuse mais non limitative pour des moyens de transport à propulsion électrique par une batterie de traction via un réseau de traction haute tension, notamment mais pas uniquement un véhicule automobile électrique ou hybride. Art antérieur Il est connu qu’il peut se produire des surtensions à la fermeture des contacteurs principaux dans un réseau haute tension comportant une batterie principale alimentant une machine électrique. Il a été proposé une protection contre des surtensions dans le réseau haute tension se faisant par la surveillance des surtensions en sortie d’un module de puissance ou batterie principale. Il s’est cependant avéré que des surtensions peuvent apparaître non pas du fait de la batterie mais lors de la fermeture des contacteurs, notamment de contacteurs principaux sur des branches du réseau de traction reliant directement la batterie à la machine électrique. Les surtensions peuvent dégrader la durée de vie des organes électriques présents dans le réseau haute tension. On peut ainsi non seulement endommager la machine électrique, un ou des convertisseurs de courant continu en continu quand présents mais aussi endommager la batterie. On définit un pack batterie ou bloc de batterie par la réunion des divers organes suivants. Le premier organe est la batterie elle-même ou batterie principale constituée de modules de puissance qui contiennent et stockent l’énergie électrique du pack batterie, les modules de puissance étant dotés d’une armature de maintien. Le bloc comprend aussi un module de pilotage formé par le boîtier d’état de charge de la batterie précédemment mentionné ainsi qu’éventuellement un système de refroidissement/réchauffage des modules de puissance. La batterie principale alimente une machine électrique via un dispositif d’isolement muni de contacteurs. Ce sont ces contacteurs ou une partie de ces contacteurs qui peuvent générer des surtensions lors de leur fermeture, notamment des contacteurs dits contacteurs principaux se trouvant sur des branches du réseau de traction reliant la batterie à la machine électrique. Le document FR2801441-B1 décrit un dispositif pour écrêter des surtensions susceptibles d'être générées par un équipement de puissance sur un réseau de bord de véhicule. Ceci est effectué par des moyens écrêteurs présents sur le réseau de bord. Par contre, ce document ne décrit aucun moyen de détection de possibles surtensions aux bornes de contacteurs d’un dispositif d’isolement présent dans un réseau haute tension. Le problème à la base de la présente invention est, pour un réseau haute tension reliant notamment une batterie de traction à une machine électrique via un dispositif d’isolement, de surveiller quasiment en temps réel que la fermeture d’au moins une partie des contacteurs du dispositif d’isolement ne génère pas de surtension dans le réseau haute tension. A cet effet la présente invention concerne un procédé de contrôle d’un réseau haute tension comprenant une batterie principale alimentant une machine électrique via un dispositif d’isolement muni de contacteurs dont deux contacteurs dits principaux se trouvant respectivement sur une branche positive ou négative du dispositif d’isolement reliant soit un pôle positif ou négatif de la batterie à la machine électrique, caractérisé en ce que des différences de tension associées respectivement à un des deux contacteurs principaux sont surveillées à des intervalles de temps respectifs prédéterminés, une première différence de tension associée au contacteur principal de la branche positive étant entre un point de tension directement en aval du contacteur principal de la branche positive par rapport à la batterie et un point de tension directement en aval de la borne négative de la batterie tandis qu’une deuxième différence de tension associée au contacteur principal de la branche négative étant entre un point de tension directement en aval du contacteur principal de la branche positive par rapport à la batterie de traction et un point de tension directement en aval du contacteur principal de la branche négative et, si au moins l’une des différences de tension surveillées dépasse un seuil de tension prédéterminé pendant au moins une durée de dépassement prédéterminée lui étant associée, il est détecté une surtension en sortie d’au moins l’un des deux contacteurs principaux, une réduction d’une puissance électrique de la machine électrique et une mémorisation permanente d’un défaut de surtension étant alors effectuées. La présente invention consiste à développer une stratégie, avantageusement dans le boîtier d’état de charge de la batterie, pour surveiller les surtensions dans le réseau haute tension en sortie des contacteurs principaux du dispositif d’isolement, lors de la fermeture de ces derniers, afin d’éviter la dégradation des organes électriques, par exemple de la machine électrique, d’un ou de convertisseurs courant continu en courant continu et de tout organe présent dans le réseau haute tension. Ceci permet d’assurer la protection des organes électriques dans ou connectés au réseau électrique haute tension particulièrement vis-à-vis du risque d’incendie ou d’électrocution. Il est ainsi créé une fonction qui surveille la tension à la sortie des contacteurs principaux du réseau haute tension, afin de vérifier que le réseau haute tension ne subisse pas de surtension en phase de mise en tension du réseau haute tension. La signalisation d’un défaut de surtension ainsi que sa mémorisation permettent de prévenir un opérateur, par exemple un conducteur de véhicule automobile et d’orienter un réparateur ou un service après-vente sur la source du problème. Ceci permet aussi de sécuriser le réseau haute tension en cas de surtension et, le cas échéant l’équipement, par exemple un moyen de transport, qui utilise un tel réseau haute tension. Avantageusement, le seuil de tension prédéterminé est une valeur calibrable dépendante des caractéristiques des deux contacteurs principaux, d’une tension maximale à charge complète de la batterie de traction ainsi que de son état de charge en vigueur et des caractéristiques de la machine électrique. Avantageusement, quand le réseau de traction comprend un chargeur embarqué à courant continu, la valeur calibrable du seuil de tension prédéterminé est aussi dépendante des caractéristiques du chargeur embarqué à courant continu. Avantageusement, la puissance électrique de la machine électrique est réduite entre 5kW et 20kW dans un premier intervalle de temps prédéterminé en dépendance d’une tension en vigueur de la batterie avec, le cas échéant, lors d’une charge de la batterie principale, une limitation d’une intensité de courant de recharge à 50% d’une intensité de courant de recharge acceptable prédéterminée dans une cartographie de recharge s’effectuant en un deuxième intervalle de temps prédéterminé. Avantageusement, le seuil de tension prédéterminé est supérieur de 10 à 30% à la tension maximale nominale de la batterie, les durées de dépassement prédéterminées associées respectivement à un des deux contacteurs principaux étant entre 50 et 500 millisecondes en pouvant être différentes l’une de l’autre. Avantageusement, si ladite au moins l’une des différences de tension surveillées ayant dépassée le seuil de tension prédéterminé pendant une durée de dépassement prédéterminée associée repasse en dessous du seuil de tension prédéterminé pendant une durée de retour en dessous du seuil de tension prédéterminé qui est associée à ladite au moins une des tensions surveillées, le défaut de surtension en sortie d’au moins l’un des deux contacteurs principaux dans le réseau haute tension n’est plus en vigueur mais reste mémorisé et la réduction de puissance électrique de la machine électrique n’est plus maintenue. Avantageusement, la durée de retour en dessous du seuil de tension prédéterminé est calibrée entre 50 et 500 millisecondes. Avantageusement, chaque intervalle de temps respectif prédéterminé de surveillance des différences de tension associées respectivement à un des deux contacteurs principaux est supérieur ou égal à 10 millisecondes. L’invention concerne aussi un réseau haute tension comprenant une batterie principale alimentant une machine électrique via un dispositif d’isolement muni de contacteurs dont deux contacteurs dits principaux se trouvant respectivement sur une branche du dispositif d’isolement reliant soit un pôle positif ou négatif de la batterie principale à la machine électrique, le réseau haute tension étant piloté par un boîtier d’état de charge de la batterie, caractérisé en ce que le boîtier d’état de charge de la batterie comprend des moyens requis pour mettre en œuvre un tel procédé de protection de la batterie principale. L’invention concerne enfin un moyen de transport comportant au moins un moteur à propulsion électrique associé ou non à un moteur à propulsion non électrique et une unité électronique de contrôle faisant office de superviseur de la propulsion du moyen de transport, caractérisé en ce qu’il comporte un tel réseau haute tension, la batterie principale faisant office de batterie de traction pour la machine électrique assurant en tant que moteur la propulsion électrique du moyen de transport, le boîtier d’état de charge de la batterie remontant le défaut de surtension en sortie d’au moins l’un des deux contacteurs principaux dans le réseau haute tension jusqu’à l’unité électronique de contrôle du moyen de transport. Le problème de détection des surtensions dans un dispositif d’isolement du réseau haute tension de traction d’un moyen de transport est vital non seulement pour s’assurer du bon fonctionnement des contacteurs du dispositif d’isolement afin de protéger les composants électriques connectés au réseau haute tension mais aussi et principalement pour assurer la sécurité du ou des passagers du moyen de transport vis-à-vis du risque d’incendie ou d’électrocution provoqué par de possibles surtensions aux contacteurs, la tension du réseau étant nécessairement élevée. Brève description de la figure D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard du dessin annexé donné à titre d’exemple non limitatif et sur lequel : - la illustre un réseau haute tension avec une batterie principale alimentant une machine électrique via un dispositif d’isolement muni de contacteurs dont deux contacteurs dits principaux, un tel réseau haute tension pouvant mettre en œuvre un procédé de contrôle selon la présente invention. Procédé de contrôle d’un réseau haute tension comprenant une batterie (B) principale alimentant une machine électrique (M) via un dispositif d’isolement muni de contacteurs dont deux contacteurs dits principaux (K2, K3) se trouvant respectivement sur une branche positive ou négative du dispositif d’isolement reliant soit un pôle positif ou négatif de la batterie (B) à la machine électrique (M), caractérisé en ce que des différences de tension associées respectivement à un des deux contacteurs principaux (K2, K3) sont surveillées à des intervalles de temps respectifs prédéterminés, une première différence de tension (U3-U00) associée au contacteur principal de la branche positive étant entre un point de tension directement en aval du contacteur principal (K2) de la branche positive par rapport à la batterie (B) et un point de tension directement en aval de la borne négative de la batterie (B) tandis qu’une deuxième différence de tension (U3-U01) associée au contacteur principal de la branche négative étant entre un point de tension directement en aval du contacteur principal (K2) de la branche positive par rapport à la batterie (B) de traction et un point de tension directement en aval du contacteur principal (K3) de la branche négative et, si au moins l’une des différences de tension surveillées dépasse un seuil de tension prédéterminé pendant au moins une durée de dépassement prédéterminée lui étant associée, il est détecté une surtension en sortie d’au moins l’un des deux contacteurs principaux (K2, K3), une réduction d’une puissance électrique de la machine électrique (M) et une mémorisation permanente d’un défaut de surtension étant alors effectuées. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le seuil de tension prédéterminé est une valeur calibrable dépendante des caractéristiques des deux contacteurs principaux (K2, K3), d’une tension maximale à charge complète de la batterie (B) ainsi que de son état de charge en vigueur et des caractéristiques de la machine électrique (M). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, quand le réseau de traction comprend un chargeur (C) embarqué à courant continu, la valeur calibrable du seuil de tension prédéterminé est aussi dépendante des caractéristiques du chargeur (C) embarqué à courant continu. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la puissance électrique de la machine électrique (M) est réduite entre 5kW et 20kW dans un premier intervalle de temps prédéterminé en dépendance d’une tension en vigueur de la batterie (B) avec, le cas échéant, lors d’une charge de la batterie (B) principale, une limitation d’une intensité de courant de recharge à 50% d’une intensité de courant de recharge acceptable prédéterminée dans une cartographie de recharge s’effectuant en un deuxième intervalle de temps prédéterminé. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le seuil de tension prédéterminé est supérieur de 10 à 30% à la tension maximale nominale de la batterie (B), les durées de dépassement prédéterminées associées respectivement à un des deux contacteurs principaux (K2, K3) étant entre 50 et 500 millisecondes en pouvant être différentes l’une de l’autre. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, si ladite au moins l’une des différences de tension surveillées ayant dépassé le seuil de tension prédéterminé pendant une durée de dépassement prédéterminée associée repasse en dessous du seuil de tension prédéterminé pendant une durée de retour en dessous du seuil de tension prédéterminé qui est associée à ladite au moins une des tensions surveillées, le défaut de surtension en sortie d’au moins l’un des deux contacteurs principaux (K2, K3) dans le réseau haute tension n’est plus en vigueur mais reste mémorisé et la réduction de puissance électrique de la machine électrique (M) n’est plus maintenue. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la durée de retour en dessous du seuil de tension prédéterminé est calibrée entre 50 et 500 millisecondes. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque intervalle de temps respectif prédéterminé de surveillance des différences de tension associées respectivement à un des deux contacteurs principaux (K2, K3) est supérieur ou égal à 10 millisecondes. Réseau haute tension comprenant une batterie (B) principale alimentant une machine électrique (M) via un dispositif d’isolement muni de contacteurs dont deux contacteurs dits principaux (K2, K3) se trouvant respectivement sur une branche du dispositif d’isolement reliant soit un pôle positif ou négatif de la batterie (B) principale à la machine électrique (M), le réseau haute tension étant piloté par un boîtier d’état de charge de la batterie (B), caractérisé en ce que le boîtier d’état de charge de la batterie (B) comprend des moyens requis pour mettre en œuvre un procédé de protection de la batterie (B) principale selon l’une quelconque des revendications précédentes. Moyen de transport comportant au moins un moteur à propulsion électrique associé ou non à un moteur à propulsion non électrique et une unité électronique de contrôle faisant office de superviseur de la propulsion du moyen de transport, caractérisé en ce qu’il comporte un réseau haute tension selon la revendication précédente, la batterie (B) principale faisant office de batterie de traction pour la machine électrique (M) assurant en tant que moteur la propulsion électrique du moyen de transport, le boîtier d’état de charge de la batterie (B) remontant le défaut de surtension en sortie d’au moins l’un des deux contacteurs principaux (K2, K3) dans le réseau haute tension jusqu’à l’unité électronique de contrôle du moyen de transport.