Brevet FR3144869A1 — publié le 20240712

L’invention concerne un véhicule automobile comprenant une batterie de traction équipée d’un réseau électrique ; un moyen de coupure comprenant un relai point milieu ; un système de diagnostic comprenant : - un brin de détection (D) connectant temporairement une branche du pôle positif ou du pôle négatif à une résistance (R) et à la terre (M) ; - un moyen de mesure pour la tension de ladite branche, des cellules et de la résistance (R) ; - un moyen de diagnostic en cas d’ouverture relai point milieu : si ladite tension est supérieure ou égale à celle des cellules et résistance (R), le relai point milieu est bloqué fermé ; - si ladite tension est inférieure, le relai point milieu est ouvert. L’invention concerne également un procédé de fabrication et un programme sur la base d’un tel véhicule. Figure 1 VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN SYSTEME DE DIAGNOSTIQUE DE RELAI POINT MILIEU, PROCEDE ET PROGRAMME SUR LA BASE D’UN TEL VEHICULE L’invention concerne le domaine des batteries de véhicules électriques, en particulier sur une solution de diagnostic d’un relai situé en point milieu du pack batterie. Dans le cadre de la détection de l’évènement d’emballement thermique, une norme chinoise (et une norme européenne à venir) impose de prévenir l’utilisateur via une alerte au tableau de bord, d’un emballement thermique 5 minutes avant l’apparition des premières fumées dans l’habitacle. La spécification du demandeur étant à 10 minutes plus sévère que la future norme), il peut être intéressant voir indispensable de rajouter un moyen de coupure entre un pôle négatif HV- et un pôle positif HV+ (selon la configuration du pack batterie) pour interrompre plus efficacement la propagation de l’emballement thermique et ainsi permettre de respecter et de dépasser les exigences normatives sur le sujet. Le moyen le plus sécuritaire (car le relai est en position naturellement ouverte pour garantir la tenue de l’exigence également en mode veille) est ainsi de rajouter un relai dont le suivi est assuré par le système de gestion de batterie (en abrégé « BMS »). L’ajout de ce relai point milieu entraine des perturbations électriques pouvant amener à la destruction des composants du BMS mesurant les tensions cellules, et donc à une panne directe chez les utilisateurs. Pour pallier cela, il est possible de rajouter un circuit RC en parallèle du relai. L’ajout de ce circuit RC a pour conséquence de conserver la continuité entre les pôles HV+ et HV- de la batterie y compris lorsque le relai point milieu est « ouvert ». Il est important de diagnostiquer à minima l’état « Relai bloqué fermé » qui est une perte directe de barrière de sécurité. Habituellement, ce diagnostic est réalisé en comparant la tension au pôle HV+ en aval du relai et en comparant cette mesure avec la somme des mesures de tensions cellules. Le principe est le suivant : Si les tensions sont équilibrées, le relai est alors fermé. Et s’il est commandé en ouverture, cela signifie qu’il est bloqué fermé et qu’une barrière de sécurité a été perdue. Puisqu’une résistance est présente en parallèle du relai point milieu, cela signifie que les tensions sont toujours équilibrées y compris lorsque le relai est ouvert, cette solution n’est donc plus envisageable. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution pour réaliser ce diagnostic de manière fiable, simple et sans impact sur les performances. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant : - une batterie de traction sous forme de pack batterie équipé d’un réseau électrique ; - un moyen de coupure de courant du réseau électrique, caractérisé en ce que le moyen de coupure de courant comprenant un relai point milieu ; et le véhicule automobile comprend en outre un système de diagnostic comprenant : - un brin de détection connectant temporairement une branche du pôle positif ou du pôle négatif à un module de résistance et à la terre ; - un moyen de mesure pour mesurer la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif et la tension des cellules et du module de résistance du réseau électrique ; - un moyen de diagnostic pour diagnostiquer en cas de commande d’ouverture relai point milieu : si la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif est supérieure ou égale à la tension des cellules et du module de résistance, cela correspondant à un diagnostic de relai point milieu bloqué fermé ; - si la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif est inférieure à la tension des cellules et du module de résistance, cela correspondant à un diagnostic de relai point milieu ouvert. Avantageusement, l’invention consiste à utiliser le circuit pour la détection du défaut d’isolation déjà présent dans le composant BMS dans un mode de pilotage particulier. Lorsque le relai point milieu est piloté en ouverture (et qu’il doit donc être ouvert), en activant un des brins pour la détection d’un défaut d’isolement qui vient connecter une résistance de l’ordre du mégaohm au pôle HV+ ou au pôle HV- temporairement, on vient réaliser un « pont diviseur » de tension. En mesurant la tension au pôle V+, on peut alors différencier deux cas : - La tension mesurée est toujours égale à la somme des tensions cellules : Alors le relai est resté fermé ; et on peut indiquer que le relai est bloqué fermé ; - La tension mesurée est divisée par le pont de résistance : alors le relai est ouvert. L’invention permet de diagnostiquer un relai point milieu et donc de répondre aux exigences sécuritaires sans imposer de recherche et développement, faire augmenter la performance du composant BMS ou rajouter de contraintes durabilité. Selon une variante, le moyen de diagnostic multiplie la tension des cellules par un paramètre de calibration, de préférence entre 0 et 1, permettant de prendre en compte les marges de mesures, avant de le comparer avec la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif et de diagnostiquer. Cela permet d’adapter l’invention aux variations de mesures. Selon une variante, le brin de détection comprend un interrupteur connectant la branche du pôle positif ou du pôle négatif au module de résistance et à la terre. Cela permet de connecter facilement et transitoirement la branche de détection. Selon une variante, le module de résistance comprend une valeur de résistance comprise entre 0,75 et 1,25 MΩ, de préférence de 1 MΩ. Cela permet de faire fonctionner l’invention dans des packs batterie usuels. L’invention porte également sur un procédé de diagnostic pour un véhicule automobile selon l’invention, comprenant les étapes suivantes : - connecter temporairement une branche du pôle positif ou du pôle négatif au module de résistance et à la terre ; - mesurer la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif et la tension des cellules du réseau électrique ; - diagnostiquer en cas de commande d’ouverture relai point milieu : si la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif est supérieure ou égale à la tension des cellules, cela correspondant à un diagnostic de relai point milieu bloqué fermé ; - si la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif est inférieure à la tension des cellules, cela correspondant à un diagnostic de relai point milieu ouvert. Un autre objet de l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de diagnostic selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base de la annexée illustrant schématiquement une partie d’un montage de pack batterie convenant à l’invention. Quelques notions et schéma sont présentés pour comprendre l’invention. Dans un BMS, le détecteur de défaut d’isolation se fait en connectant alternativement une résistance connue de l’ordre du mégohm entre le pôle HV+ et le châssis du véhicule ; et entre le pôle HV- et le châssis véhicule, comme illustré en . On vient ensuite mesurer la tension entre la résistance R et le châssis (le circuit permet d’adapter la tension sur 5V), du côté du pôle HV+ puis du côté du pôle HV- ce qui permet de calculer les résistances de fuite. La particularité de la présente demande est qu’il existe un circuit permettant de connecter une résistance connue entre le pôle HV+ (ou le pôle HV-) et la terre M. Lorsque le relai point milieu est commandé en ouverture, c’est-à-dire lorsque à minima le relai HV+ est ouvert (dans une séquence normale d’ouverture / fermeture des relais HV d’une batterie basse tension), il faut alors implémenter une séquence de diagnostic particulière : - juste avant commande à ouverture du relai point milieu : mesurer la tension de la branche positive notée T1 ; - ne pas activer le mécanisme classique de mesure d’isolation (Ce mécanisme doit déjà être désactivé lorsqu’il existe un relai point milieu) ; - fermer l’interrupteur S de la mesure d’isolation permettant de connecter la résistance de 1 MOhm entre la branche positive et la terre ; - mesurer la tension de la branche positive notée T2 incluant la résistance R, et appliquer la logique suivante : Si T2 >= Y*T1 alors : le relai est à l’état fermé. (Puisque l’on est en commande d’ouverture : cela signifie que le relai est bloqué fermé). Si T2 Dans un exemple d’activation périodique de l’interrupteur S lorsque le relais est « Ouvert », on peut voir la chute de tension amenant à la réalisation du diagnostic, par exemple par des chutes de tensions en ondes carrées de 10s entre 360 V et 356V sont observées. On pourrait décliner l’invention en utilisant l’interrupteur S permettant de connecter une résistance connue entre le pôle HV- et la masse véhicule tout en suivant le même principe. On pourrait également faire la comparaison des mesures (notées T1 et T2 ci-dessus) en utilisant une mesure comparée avec la somme des tensions cellules V1, V2, cela limiterait le nombre d’actions à réaliser dans la séquence de diagnostic mais cela rajouterait des imprécisions et ainsi potentiellement fausser le résultat du diagnostic. Pour cette raison ce n’est pas la solution la plus prometteuse. Véhicule automobile comprenant : - une batterie de traction sous forme de pack batterie équipé d’un réseau électrique ; - un moyen de coupure de courant du réseau électrique, caractérisé en ce que le moyen de coupure de courant comprenant un relai point milieu ; et le véhicule automobile comprend en outre un système de diagnostic comprenant : - un brin de détection (D) connectant temporairement une branche du pôle positif ou du pôle négatif à un module de résistance (R) et à la terre (M) ; - un moyen de mesure pour mesurer la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif et la tension des cellules (V1, V2) et du module de résistance (R) du réseau électrique ; - un moyen de diagnostic pour diagnostiquer en cas de commande d’ouverture relai point milieu : si la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif est supérieure ou égale à la tension des cellules (V1, V2) et du module de résistance (R), cela correspondant à un diagnostic de relai point milieu bloqué fermé ; - si la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif est inférieure à la tension des cellules (V1, V2) et du module de résistance (R), cela correspondant à un diagnostic de relai point milieu ouvert. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de diagnostic multiplie la tension des cellules (V1, V2) par un paramètre de calibration, de préférence entre 0 et 1, permettant de prendre en compte les marges de mesures, avant de le comparer avec la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif et de diagnostiquer. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le brin de détection comprend un interrupteur (S) connectant la branche du pôle positif ou du pôle négatif au module de résistance (R) et à la terre. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le module de résistance (R) comprend une valeur de résistance comprise entre 0,75 et 1,25 MΩ, de préférence de 1 MΩ. Procédé de diagnostic pour un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant les étapes suivantes : - connecter temporairement une branche du pôle positif ou du pôle négatif au module de résistance (R) et à la terre ; - mesurer la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif et la tension des cellules (V1, V2) du réseau électrique ; - diagnostiquer en cas de commande d’ouverture relai point milieu : si la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif est supérieure ou égale à la tension des cellules (V1, V2), cela correspondant à un diagnostic de relai point milieu bloqué fermé ; - si la tension de la branche du pôle positif ou du pôle négatif est inférieure à la tension des cellules (V1, V2), cela correspondant à un diagnostic de relai point milieu ouvert. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de diagnostic selon la revendication 5, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.