Brevet FR3164421A1 — publié le 20260116

L’invention concerne un véhicule automobile comprenant : - une batterie de traction ; - un chargeur embarqué (OBC) ; - un moyen de connexion (C) à une station de recharge (S) ; - au moins un contrôleur, en charge, le contrôleur ferme les troisième commutateur de la borne négative de la batterie et le premier commutateur (K1) d’une branche de précharge connectée à une résistance (R) et à la borne positive de la batterie, jusqu’à ce que la tension aux bornes de la batterie et de la branche de précharge soit suffisante pendant une durée suffisante, et le contrôleur ferme alors le deuxième commutateur court-circuitant la branche de précharge, et dans la négative, le contrôleur désactive les commutateurs de l’onduleur de la machine électrique et/ou désactive l’alternodémarreur ; et/ou désactive le convertisseur DCDC. L’invention concerne également un procédé et un programme sur la base d’un tel véhicule. Figure 1 VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN MOYEN DE RECONFIGURATION DE GROUPE MOTOPROPULSEUR EN CAS DE DEFAUT DE PRECHARGE, PROCEDE ET PROGRAMME SUR LA BASE D’UN TEL VEHICULE L'invention se rapporte au domaine de la surveillance de la durée de précharge du circuit à haute tension sur des véhicules hybrides, ainsi qu’une reconfiguration du groupe motopropulseur en cas de défaut de précharge. Dans ce domaine, certaines solutions concernent un mode de reconfiguration d'un groupe motopropulseur d’un véhicule électrique, des solutions similaires concernant un mode de reconfiguration ne sont pas proposées au motif que la tension des véhicules hybrides étant de 48V n’implique pas de risques significatifs. Malheureusement, même à une tension de 48V, le mauvais fonctionnement du mécanisme de précharge peut avoir des conséquences importantes sur les composants électriques des véhicules hybrides, notamment en cas de trop longues opérations de précharge. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution de préservations des composants par une reconfiguration adaptée aux véhicules hybrides. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant : - une batterie de traction comprenant une borne positive, une borne négative, et au moins un circuit électrique connecté à la borne positive et la borne négative ; - un chargeur embarqué connecté au circuit électrique ; - un moyen de connexion à une station de recharge, connecté au circuit électrique ; - une machine électrique de traction connectée au circuit électrique, équipée d’un onduleur connecté à des commutateurs de machine ; - un alternodémarreur connecté au circuit électrique ; - un convertisseur DCDC connecté au circuit électrique ; - au moins un contrôleur connecté au circuit électrique, la borne positive comprenant une dérivation d’une branche de précharge et d’une première branche de commutation connectées au circuit électrique, la branche de précharge comprenant un premier commutateur, et une résistance, la première branche de commutation comprenant un deuxième commutateur, la borne négative comprenant une deuxième branche de commutation comprenant un troisième commutateur, connectée au circuit électrique, le contrôleur fermant le troisième commutateur et le premier commutateur pour démarrer une précharge, jusqu’à ce que la différence entre la tension aux bornes de la batterie et la tension aux bornes de la branche de précharge soit supérieure à un seuil de tension pendant une durée supérieure à un seuil de durée, et le contrôleur ferme alors le deuxième commutateur, dans lequel si ladite différence de tension n’est pas supérieure audit seuil de tension pendant une durée supérieure audit seuil de durée, le contrôleur désactive les commutateurs de l’onduleur de la machine électrique et/ou désactive l’alternodémarreur ; et/ou désactive le convertisseur DCDC. Avantageusement, l’invention propose une nouvelle fonction de reconfiguration en cas d’opération de précharge trop longue sur les véhicules hybrides et notamment sur les véhicules de type MHEV P2. De préférence, le véhicule automobile comprend en outre des calculateurs, une pompe de direction assistée, un système de freinage électronique, et des dispositifs électroniques additionnels non impliqués dans le déplacement ou le freinage du véhicule, et si ladite différence de tension n’est pas supérieure audit seuil de tension pendant une durée supérieure audit seuil de durée, ledit contrôleur désactive en outre l’alimentation desdits dispositifs électroniques additionnels, mais pas l’alimentation dudit contrôleur, des calculateurs, de la pompe de direction assistée, et du système de freinage électronique. Cela permet de faire une reconfiguration limitant la consommation de courant des consommateurs électriques à basse tension sans désactiver les organes de traction et freinage. Préférentiellement, si ladite différence de tension n’est pas supérieure audit seuil de tension pendant une durée supérieure audit seuil de durée, ledit contrôleur isole électriquement le pack batterie du reste dudit circuit électrique. Cela permet d’isoler le pack batterie de la station de recharge. De préférence, ledit contrôleur isole électriquement le pack batterie en commandant l’ouverture du deuxième commutateur et du troisième commutateur. Cela permet de faciliter l’isolation du pack batterie de la station de recharge. Préférentiellement, le seuil de tension est compris entre 3V et 7V, de préférence est de 5V ; et le seuil de durée est compris entre 700ms et 900ms, de préférence est de 810 ms. Cela permet de mettre en œuvre un seuil de tension suffisant et une durée suffisante. De préférence, le contrôleur ouvre le premier contacteur après la fermeture du deuxième contacteur. Cela permet de désactiver la branche de précharge à la fin de l’étape de précharge. Préférentiellement, le contrôleur ouvre le premier contacteur entre 2ms et 500ms, de préférence entre 100 et 200 ms, après la fermeture du deuxième contacteur. Cela permet de laisser assez de temps pour réaliser l’étape de précharge. L’invention concerne en outre un procédé de contrôle d’un véhicule automobile selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - une étape de fermeture dans laquelle on ferme le troisième commutateur et le premier commutateur pour démarrer une précharge, jusqu’à ce que la différence entre la tension aux bornes de la batterie et la tension aux bornes de la branche de précharge soit supérieure à un seuil de tension pendant une durée supérieure à un seuil de durée ; - puis une étape de fermeture dans laquelle on ferme le deuxième commutateur si ladite différence de tension est supérieure audit seuil de tension pendant une durée supérieure audit seuil de durée, - si ladite différence de tension n’est pas supérieure audit seuil de tension pendant une durée supérieure audit seuil de durée, une étape de désactivation dans laquelle on désactive les commutateurs de l’onduleur de la machine électrique et/ou l’alternodémarreur ; et/ou le convertisseur DCDC. De préférence, dans l’étape de désactivation, on désactive en outre l’alimentation des dispositifs électroniques additionnels non impliqués dans le déplacement ou le freinage du véhicule, mais pas l’alimentation dudit contrôleur, des calculateurs, de la pompe de direction assistée, et du système de freinage électronique, et de préférence on isole électriquement le pack batterie du reste dudit circuit électrique. 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 traitement 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 FIG. 1 qui illustre schématiquement une architecture électronique d’un véhicule selon un mode de réalisation préféré de l’invention. L’invention propose un véhicule automobile hybride ayant une architecture illustrée en FIG. 1 . Le circuit électrique à haute tension est illustré dans cette figure. Le pack batterie de véhicules électriques de type MHEV comprend principalement : - une batterie de traction qui contient les modules de puissances qui contiennent l'énergie électrique du pack batterie (c'est la partie entourée) ; - un module de pilotage : le calculateur de pilotage du pack batterie (généralement appelé BMS pour « Battery Management System » en langue anglaise) ; - un système de refroidissement/réchauffage des modules de puissance ; - une armature de maintien des modules de puissances ; - des contacteurs K1, K2, K3, K4 et K5 pour isoler le pack batterie de la machine électrique de traction ; et pour isoler le pack batterie de la borne de recharge ou tout au moins de l'embase de recharge du véhicule C ; Le contacteur K1 est le contacteur de précharge et la résistance R est la résistance de précharge. Ainsi, la précharge du circuit à haute tension est réalisée au moyen du contacteur K1 et de la résistance R. Le pack batterie comprend en outre des capotages inférieurs et supérieurs (non représentés) pour garantir l'isolation du pack batterie. Globalement tout ce qui est dans le cadre de la figure, est contenu dans le pack batterie. Une opération de précharge est le fait de créer un circuit avec une grosse résistance (dans notre exemple, c'est la résistance R dans la FIG. 1 ). Cette résistance R est dimensionnée pour limiter le courant à moins de 1A lors de l'opération de précharge. Cette valeur R dépend de la résistance du reste du circuit électrique. Ainsi, en fonction du véhicule, cette résistance R est différente, mais l'ordre de grandeur de cette résistance est de 50 Ohms. En conséquence, même avec une batterie à haute tension pleinement chargée à 48V, le courant de précharge n'excède pas 48 à 50 V (0,9A) ; c'est-à-dire que dans tout le circuit à haute tension du véhicule, la tension s'établit dans les composants du circuit à haute tension entre 30V et 48V, mais avec un courant de précharge très petit de l'ordre de moins de 1 Ampère. Ce système permet de mettre en courant le circuit à haute tension sans créer de pic de courant qui pourrait endommager les composants du circuit à la mise en courant. En effet, lors de la fermeture d'un contacteur, si le circuit n'est pas mis en courant, la mise en courant peut générer des sur-courants sur un temps court. Ces pics de courant à la fermeture des contacteurs peuvent endommager les composants électriques du circuit à haute tension. Concernant le déroulement de la phase de précharge, lorsque le conducteur met le contact, le contrôleur (noté BSI dans les véhicules du demandeur) réveille les calculateurs du véhicule, puis le conducteur démarre son véhicule. A ce moment-là, tous les contacteurs du pack batterie sont ouverts. Le superviseur du groupe motopropulseur demande au contrôleur BMS de fermer les contacteurs pour alimenter le circuit à haute tension du véhicule. Le contrôleur BMS ferme le contacteur K3 sans risque, et démarre une précharge du circuit à haute tension, c'est-à-dire il ferme le contacteur K1 qui est relié à la résistance R. Le courant circule ainsi dans le réseau à haute tension et le circuit se met à la tension de la batterie de traction, c'est-à-dire entre 30V et 48V (en fonction du niveau de charge de la batterie de traction). A la fermeture du contacteur K1, un pic de courant se produit, mais reste largement raisonnable puisqu'il ne dépasse pas les 20A et est très court. Ensuite, le courant se stabilise dans le réseau à moins de 1 Ampère. Une fois le contacteur K1 fermé et surtout une fois le courant stabilisé à moins de 1A dans le circuit, le contrôleur BMS peut procéder à la fermeture du contacteur K2. A la fermeture du contacteur K2, comme le circuit à haute tension est déjà sous tension, il n'y a plus de pic de courant (le circuit est déjà polarisé). Dans les faits, on peut observer un léger sur-courant possible, mais qui n'excède pas plus de 20A à la fermeture du contacteur K2. Le circuit est alors apte à faire circuler le courant fournit par la batterie de traction aux composants électriques du circuit. Une fois le contacteur K2 fermé, le contacteur K1 ne sert plus à rien car à cause de la grosse résistance R, le courant ne passera plus par le contacteur K1, mais passera uniquement par le contacteur K2. Ainsi, quelques millisecondes après la fermeture du contacteur K2, le contrôleur BMS commande l’ouverture du contacteur K1, car si sur un besoin d'ouvrir urgemment K2 pour protéger le circuit à haute tension, le contacteur K1 est encore fermé, le courant pourrait continuer à passer par le contacteur K1 à l'ouverture du contacteur K2. Ainsi, le contacteur K1 et la résistance R ne sont utilisés que pour l'opération de précharge. Les différents calculateurs qui interviennent sur ce sujet sont les suivants. Le calculateur de la batterie de traction, appelé le contrôleur BMS (ou BMU : Battery Management Unit ou System) : il gère la batterie de traction. C'est lui qui estime l’état d’énergie SOE du pack batterie et qui envoie l'information au superviseur du groupe motopropulseur (contrôleur eVCU chez le demandeur). Ledit superviseur (eVCU) coordonne/ pilote/ commande/ supervise les calculateurs du contrôleur eCAN (contrôlant le chargeur embarqué OBCDC, et d’autres contrôleurs MCU, ePLU et le contrôleur BMS). Concernant maintenant la procédure de détection d'un temps trop long de l'opération de précharge, la fonction de surveillance de la durée de précharge fonctionne de la façon suivante : - on mesure la tension aux bornes de la batterie (qui est l'écart de tension entre U1 et U0) ; - on mesure la tension aux bornes de la batterie et de la branche de précharge (qui est l'écart de tension entre U3 et U0 ; ou en variante entre U3 et U01) ; - on mesure le temps noté Tr à partir de la demande du contrôleur BMS de fermer le relais K3. En réalité, les mesures de tensions sont faites par des capteurs de tension et sont envoyées au contrôleur BMS. Quand le contrôleur eVCU demande au contrôleur BMS de fournir du courant à haute tension aux dispositifs électriques du véhicule, le contrôleur BMS fait la demande de fermeture du relais (commutateur) K3, à partir de ce moment-là, il lance le chronomètre pour mesurer un temps noté Tr, et demande la fermeture du relais de précharge (commutateur) K1. Le contrôleur BMS surveille l'écart de tension en valeur absolue. Quand cette valeur absolue passe sous un seuil de tension noté DUr, il regarde le temps Tr effectif. Et si le temps Tr est inférieur au critère noté CTr (seuil de durée), l'opération de précharge est jugée réussie sinon l'opération de précharge est jugée défectueuse. Et si le seuil de tension DUr n'est toujours pas atteint au bout d'un temps Tfin, la procédure de suivi de la fonction de précharge est arrêtée et l'opération de précharge est jugée défectueuse également. Les critères DUr, Tfin et CTr sont calibrables lors de la mise au point de la fonction. Pour information, chez le demandeur les calibrations sont les suivantes : - le seuil de tension DUr à 5V ; - le temps Tfin à 1,5 secondes ; - seuil de durée CTr à 810 millisecondes. L’invention concerne en particulier un nouveau mode de reconfiguration spécialement développé pour les véhicules hybrides. Ainsi, si le seuil de tension DUr n'est pas atteint en moins du critère de temps CTr (seuil de temps), alors : - le contrôleur BMS enregistre un code défaut dans sa mémoire morte pour indiquer au service de maintenance la source du problème, ce code défaut indiquera un problème sur la procédure de précharge ; - le superviseur du groupe motopropulseur inhibe le fonctionnement de la machine électrique de traction, c'est-à-dire que les transistors mosfets de l'onduleur de la machine électrique sont pilotés uniquement à l'état ouvert pour ne pas laisser passer de courant à haute tension vers le stator ; - ledit superviseur inhibe le fonctionnement de l'alternodémarreur, c'est-à-dire que l'alternodémarreur ne fonctionne plus ni en mode alternateur : donc ne recharge plus la batterie 48V ; ni en mode démarreur : donc si le moteur thermique n'est pas déjà démarré, le moteur thermique ne pourra pas être démarré et le véhicule ne pourra pas prendre la route ; Ainsi, c’est uniquement si le moteur thermique était déjà démarré, que l'utilisateur pourra continuer son trajet jusqu'à une aire de stationnement sécuritaire ; - ledit superviseur inhibe le fonctionnement du convertisseur DCDC, c'est-à-dire que le courant à 48V de la batterie de traction n'est plus transformé en courant à 12V ; - ledit superviseur inhibe le fonctionnement de tous les accessoires électriques alimentés en 12V qui ne sont pas jugé sécuritaires, c'est-à-dire que tous les calculateurs sont toujours alimentés en courant 12V, la pompe de direction assistée, les composants électriques du système de freinage et les composants électriques de l'assistance de freinage sont toujours alimentés. Mais au contraire, les systèmes électriques optionnels comme les sièges chauffants, les miroirs de courtoisie électriques, la radio ne sont plus alimentés en 12V ; - le moteur thermique reste opérationnel et la boîte de vitesse automatique ou pilotée restent opérationnels et aptes à déplacer le véhicule (si le moteur thermique était déjà démarré avant la détection du problème de précharge) ; - ledit superviseur demande l'allumage du voyant « stop » au tableau de bord pour que le conducteur puisse conduire son véhicule jusqu'à un lieu sécuritaire, où garer son véhicule ; - ledit superviseur demande au contrôleur BMS d'isoler électriquement le pack batterie du reste du véhicule, par l'ouverture des contacteurs K2 et K3. Les conditions de rétablissement de la reconfiguration sont les suivantes : Dès que le conducteur a fait une extinction de clé (« key Off » en langue anglaise), le mode de reconfiguration est rétabli, c'est-à-dire que le contrôleur BMS réautorise la procédure de précharge du circuit à haute tension. Ainsi, la procédure de précharge est de nouveau opérationnelle au prochain allumage de clé (« key On » en langue anglaise), et le contrôleur BMS refera la même procédure vue ci-dessus, si la procédure de précharge n'est toujours pas finie en moins de la durée CTr. L’invention concerne en outre un procédé et un programme mettant en œuvre les éléments décrits ci-dessus. Le programme peut être chargé dans la mémoire d’un ou plusieurs contrôleurs pour mettre en œuvre l’invention. Véhicule automobile comprenant : - une batterie de traction comprenant une borne positive, une borne négative, et au moins un circuit électrique connecté à la borne positive et la borne négative ; - un chargeur embarqué (OBC) connecté au circuit électrique ; - un moyen de connexion (C) à une station de recharge (S), connecté au circuit électrique ; - une machine électrique de traction (ME) connectée au circuit électrique, équipée d’un onduleur connecté à des commutateurs de machine ; - un alternodémarreur connecté au circuit électrique ; - un convertisseur DCDC connecté au circuit électrique ; - au moins un contrôleur connecté au circuit électrique, la borne positive comprenant une dérivation d’une branche de précharge et d’une première branche de commutation connectées au circuit électrique, la branche de précharge comprenant un premier commutateur (K1), et une résistance (R), la première branche de commutation comprenant un deuxième commutateur (K2), la borne négative comprenant une deuxième branche de commutation comprenant un troisième commutateur (K3), connectée au circuit électrique, le contrôleur fermant le troisième commutateur (K3) et le premier commutateur (K1) pour démarrer une précharge, jusqu’à ce que la différence entre la tension aux bornes de la batterie et la tension aux bornes de la branche de précharge soit supérieure à un seuil de tension pendant une durée supérieure à un seuil de durée, et le contrôleur ferme alors le deuxième commutateur, dans lequel si ladite différence de tension n’est pas supérieure audit seuil de tension pendant une durée supérieure audit seuil de durée, le contrôleur désactive les commutateurs de l’onduleur de la machine électrique et/ou désactive l’alternodémarreur ; et/ou désactive le convertisseur DCDC. Véhicule automobile selon la revendication 1, comprenant en outre des calculateurs, une pompe de direction assistée, un système de freinage électronique, et des dispositifs électroniques additionnels non impliqués dans le déplacement ou le freinage du véhicule, caractérisé en ce que si ladite différence de tension n’est pas supérieure audit seuil de tension pendant une durée supérieure audit seuil de durée, ledit contrôleur désactive en outre l’alimentation desdits dispositifs électroniques additionnels, mais pas l’alimentation dudit contrôleur, des calculateurs, de la pompe de direction assistée, et du système de freinage électronique. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que si ladite différence de tension n’est pas supérieure audit seuil de tension pendant une durée supérieure audit un seuil de durée, ledit contrôleur isole électriquement le pack batterie du reste dudit circuit électrique. Véhicule automobile selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit contrôleur isole électriquement le pack batterie en commandant l’ouverture du deuxième commutateur (K2) et du troisième commutateur (K3). Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le seuil de tension est compris entre 3V et 7V, de préférence est de 5V ; et le seuil de durée est compris entre 700ms et 900ms, de préférence est de 810 ms. Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que le contrôleur ouvre le premier contacteur (K1) après la fermeture du deuxième contacteur (K2). Véhicule automobile selon la revendication 6, caractérisé en ce que le contrôleur ouvre le premier contacteur (K1) entre 2 et 500ms, de préférence entre 100 et 200 ms, après la fermeture du deuxième contacteur (K2). Procédé de contrôle d’un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - une étape de fermeture dans laquelle on ferme le troisième commutateur (K3) et le premier commutateur (K1) pour démarrer une précharge, jusqu’à ce que la différence entre la tension aux bornes de la batterie et la tension aux bornes de branche de précharge soit supérieure à un seuil de tension pendant une durée supérieure à un seuil de durée ; - puis une étape de fermeture dans laquelle on ferme le deuxième commutateur (K2) si ladite différence de tension est supérieure audit seuil de tension pendant une durée supérieure audit seuil de durée, - si ladite différence de tension n’est pas supérieure audit seuil de tension pendant une durée supérieure audit seuil de durée, une étape de désactivation dans laquelle on désactive les commutateurs de l’onduleur de la machine électrique et/ou l’alternodémarreur ; et/ou le convertisseur DCDC. Procédé de contrôle selon la revendication 8, dans lequel dans l’étape de désactivation, on désactive en outre l’alimentation des dispositifs électroniques additionnels non impliqués dans le déplacement ou le freinage du véhicule, mais pas l’alimentation dudit contrôleur, des calculateurs, de la pompe de direction assistée, et du système de freinage électronique, et de préférence on isole électriquement le pack batterie du reste dudit circuit électrique. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de traitement selon l’une quelconque des revendications 8 à 9, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.