INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Ensuite au cours de l’étape d’analyse, on vérifie si la tension mesurée pendant la phase d’ouverture aux bornes de sortie du module de puissance est nulle, ou sensiblement nulle. Si cette tension est nulle ou sensiblement nulle, alors il est conclu qu’il n’existe pas de fuite de tension au travers des organes d’isolement 73A et 73B, et donc que les organes d’isolement fonctionnent bien. Dans le cas contraire, il est conclu que le fonctionnement des organes d’isolement 73A et 73B est défaillant, et qu’il est nécessaire de les réparer ou de les remplacer.
Le deuxième diagnostic peut également être réalisé pour tester le fonctionnement des organes d’isolement 72A et 72B, en ouvrant les organes d’isolement 72A et 72B et en faisant émettre une tension au deuxième groupe de modules de puissance, qui comprend alors au moins un module de puissance 18.
En résumé, au cours du deuxième diagnostic, la grandeur électrique émise est une tension émise par le premier groupe de modules de puissance et les états de fonctionnement mesurés sont des valeurs de tension.
Un troisième diagnostic réalisable grâce à la méthode de diagnostic est un diagnostic d’intégrité des organes d’isolement 73A et 73B.
Au cours de ce troisième diagnostic, chacun des premier et deuxième groupes de modules de puissance comporte au moins un module de puissance 18. En outre, l’étape de test comporte une phase de fermeture, pendant laquelle les organes d’isolement 73A et 73B sont maintenus en position fermée, de sorte que la deuxième prise 62 est connectée au deuxième groupe de modules de puissance.
Pour effectuer ce troisième diagnostic, l’étape de test comprend, pendant la phase de fermeture, l’émission d’une tension continue par le premier groupe de modules de puissance vers la première prise 52. Cette tension est établie dans les premier et deuxième conducteurs 40, 46, dans les première et deuxième prises 52, 62 et dans l’outil de connexion 98, et circule dans la boucle jusqu’au deuxième groupe de modules de puissance.
Ensuite, au cours de la phase de fermeture de l’étape de test, on effectue une mesure de tension aux bornes de sortie du module de puissance appartenant au deuxième groupe, cette mesure étant effectuée par le voltmètre embarqué par le module de puissance, et une mesure de tension au niveau du deuxième conducteur 46, cette mesure étant effectuée par le deuxième compteur d’électricité 84.
Ensuite, au cours de l’étape d’analyse, le diagnostic est réalisé en comparant entre elles la tension mesurée par le voltmètre du module de puissance 18 pendant la phase de fermeture avec une tension mesurée par le deuxième compteur d’électricité 84 pendant la phase de fermeture. Si ces deux tensions sont égales ou sensiblement égales, alors il est conclu que l’intégrité des organes d’isolement 73A et 73B est préservée, car ils n’agissent pas comme des résistances lorsqu’ils sont en position fermée. Dans le cas contraire, il est conclu que le fonctionnement des organes d’isolement 73A et 73B est défaillant, et qu’il est nécessaire de les réparer ou de les remplacer.
Le troisième diagnostic peut également être réalisé pour tester le fonctionnement des organes d’isolement 72A et 72B, en mesurant au cours de la phase de fermeture la tension de part et d’autre des organes d’isolement 72A et 72B, à l’aide du voltmètre embarqué dans les modules de puissance du premier groupe de modules de puissance et à l’aide du premier compteur d’électricité 82.
Sur les figures 1 et 3, les unités de contrôle 86, 88 sont représentées distinctes des prises 52, 62 et des conducteurs 40, 46. Ainsi, la première unité de contrôle 86 est représentée connecté aux câbles 42 et 44 du premier conducteur par des fils 86A, 86B, connectée au premier dispositif de contrôle d’isolation 74 par un fil 86C, connectée au premier compteur d’électricité 82 par un fil 86D et connectée aux moyens de communication 90 de la première prise 52 par un fil 86E. De même, la deuxième unité de contrôle 88 est représentée connectée aux câbles 48, 50 du deuxième conducteur par des fils 88A, 88B, connectée au deuxième dispositif de contrôle d’isolation 78 par un fil 88C, connectée au deuxième compteur d’électricité 84 par un fil 88D et connectée aux moyens de communication 92 de la deuxième prise 62 par un fil 88E. En variante, les unités de contrôle 86, 88 sont directement intégrées aux prises 52, 62, ou montées directement sur les conducteurs 40, 46.
Avantageusement, la première prise 52 comprend quatre capteurs de température 94. Parmi les quatre capteurs de température, deux mesurent la température de la première prise au niveau du point de connexion positif 54, et deux mesurent la température de la première prise au niveau du point de connexion négatif 56. Ainsi, les mesures de température sont redondantes, ce qui permet de détecter une défaillance éventuelle d’un capteur de température. Les quatre capteurs de température 94 sont connectés à la première unité de contrôle 86, permettant à la première unité de contrôle de collecter les mesures de températures. De même, la deuxième prise 62 comprend quatre capteurs de température 96, qui sont connectés à la deuxième unité de contrôle 88.
On décrit à présent une méthode de diagnostic du système de station de recharge 10, qui vise à tester le système de station de recharge de manière à vérifier son bon fonctionnement. Cette méthode de diagnostic est mise en œuvre lorsqu’aucun véhicule électrique n’est connecté aux prises 52, 62.
La méthode de diagnostic comprend une première étape de connexion, qui consiste à connecter la première prise 52 à la deuxième prise 62, et plus précisément à connecter le point de connexion positif 54 de la première prise avec le point de connexion positif 64 de la deuxième prise, à connecter le point de connexion négatif 56 de la première prise avec le point de connexion négatif 66 de la deuxième prise, à connecter le point de connexion de terre 58 de la première prise avec le point de connexion de terre 68 de la deuxième prise, et, de préférence, à connecter les moyens de communication 90 de la première prise 52 aux moyens de communication 92 de la deuxième prise 62, de manière à former une boucle comprenant : les première et deuxième prises, les premier et deuxième conducteurs, l’unité de distribution de puissance 22, et le premier et le deuxième groupes de modules de puissance.
De manière particulièrement avantageuse, pour connecter la première prise 52 avec la deuxième prise 62, le système de station de recharge 10 comprend des moyens de connexion dédiés. Dans l’exemple, ces moyens de connexion sont formés par un outil de connexion 98. L’outil de connexion 98 se présente par exemple sous la forme d’un câble ou d’un boîtier. Il présente un premier embout femelle 98A, adapté pour être connecté à la première prise 52, et un deuxième embout femelle 98B, adapté pour être connecté à la deuxième prise 62.
En pratique, l’outil de connexion 98 comprend : un câble positif 98C, qui connecte le point de connexion positif 54 de la première prise 52 au point de connexion positif 64 de la deuxième prise 62 ; un câble négatif 98D, qui connecte le point de connexion négatif 56 de la première prise 52 au point de connexion négatif 66 de la deuxième prise 62 ; un câble de terre 98E, qui connecte le point de connexion de terre 58 de la première prise 52 au point de connexion de terre 68 de la deuxième prise 62 ; et de préférence, un câble de communication 98F, qui connecte les moyens de communication 90 de la première prise 52 aux moyens de communication 92 de la deuxième prise 62.
La méthode de diagnostic comprend ensuite une étape de test, qui consiste à émettre au moins une grandeur électrique circulant au moins de la première prise 52 vers la deuxième prise 62 et à mesurer des états de fonctionnement d’une partie au moins des éléments de la boucle en réaction à la grandeur électrique émise.
La méthode de diagnostic comprend ensuite une étape d’analyse, qui consiste à réaliser un diagnostic desdits composants sur la base des mesures des états de fonctionnement.
Cette méthode de diagnostic permet de diagnostiquer divers composants du système de station de recharge 10, en fonction de la ou des grandeurs électriques émises au cours de l’étape de test, et en fonction de la ou des diagnostics réalisés au cours de l’étape d’analyse.
Un premier diagnostic réalisable grâce à la méthode de diagnostic est un diagnostic simultané de l’intégrité de l’isolation des premier et deuxième conducteurs 40, 46 et de la fiabilité des dispositifs de contrôle d’isolation 74, 78.
L’étape de test comporte une phase d’ouverture, pendant laquelle les organes d’isolement 73A et 73B sont maintenus en position ouverte, de sorte que la deuxième prise 62 est isolée du deuxième groupe de modules de puissance.
Pour effectuer ce premier diagnostic, l’étape de test comprend, pendant la phase d’ouverture, l’émission d’un signal de test par le premier dispositif de contrôle d’isolation 74 dans le premier conducteur 40 vers la première prise 52. Ce signal de test est établi dans les premier et deuxième conducteurs 40, 46, dans les première et deuxième prises 52, 62 et dans l’outil de connexion 98.
Ensuite, au cours de l’étape d’analyse, le diagnostic est réalisé en comparant entre elles : une valeur d’impédance entre le câble à polarité positive 42 du premier conducteur et la prise de terre 76 du premier dispositif de contrôle d’isolation 74 avec une valeur d’impédance entre le câble à polarité positive 48 du deuxième conducteur 46 et la prise de terre 80 du deuxième dispositif de contrôle d’isolation 78, les valeurs d’impédance étant calculées pendant la phase d’ouverture par les premier et deuxième dispositifs de contrôle d’isolation, et/ou une valeur d’impédance entre le câble à polarité négative 44 du premier conducteur et la prise de terre 76 du premier dispositif de contrôle d’isolation 74 avec une valeur d’impédance entre le câble à polarité négative 50 du deuxième conducteur 46 et la prise de terre 80 du deuxième dispositif de contrôle d’isolation 78, les valeurs d’impédance étant calculées pendant la phase d’ouverture par les premier et deuxième dispositifs de contrôle d’isolation, et/ou une valeur d’impédance entre les câbles à polarité positive 42 et négative 44 du premier conducteur avec une valeur d’impédance entre les câbles à polarité positive 48 et négative 50 du deuxième conducteur 46, les valeurs d’impédance étant calculées pendant la phase d’ouverture par les premier et deuxième dispositifs de contrôle d’isolation,
les valeurs d’impédance étant calculées par les dispositifs de contrôle d’isolation à partir du signal de test émis et du signal de retour mesuré, comme décrit ci-dessus.
En pratique, si les valeurs d’impédance calculées par le premier dispositif de contrôle d’isolation 74 sont identiques, ou sensiblement identiques, aux valeurs d’impédance calculées par le deuxième dispositif de contrôle d’isolation 78, alors il est conclu que le fonctionnement des premier et deuxième dispositifs de contrôle d’isolation est fiable. En effet, une défaillance de l’un des deux dispositifs de contrôle d’isolation entraînerait une divergence entre leurs calculs valeurs d’impédance.
En outre, si les valeurs d’impédance a) calculées par les premier et deuxième dispositifs de contrôle d’isolation 74, 78 sont sensiblement identiques et proches d’une valeur seuil prédéterminée, alors il est conclu que l’intégrité de l’isolation des premier et deuxième conducteurs entre leurs câbles à polarité positive et la terre est préservée. Dans le cas d’une différence importante entre les valeurs d’impédance a) et la valeur seuil prédéterminée, il est conclu que l’isolation du premier conducteur et/ou du deuxième conducteur est dégradée, et qu’un examen plus poussé des premier et deuxième conducteurs est requis pour effectuer une réparation ou un remplacement. De même, les valeurs d’impédance b) permettent de vérifier l’intégrité de l’isolation des premier et deuxième conducteurs entre leurs câbles à polarité négative et la terre, et les valeurs d’impédance c) permettent de vérifier l’intégrité de l’isolation des premier et deuxième conducteurs entre leurs câbles à polarité positive et leurs câbles à polarité négative.
Avantageusement, chaque module de puissance 18 est également apte à transformer un courant continu provenant de l’unité de distribution de puissance 22 en un courant alternatif injecté dans le réseau électrique, c’est-à-dire que chaque module de puissance 18 peut fonctionner comme un onduleur. Autrement dit, les modules de puissance 18 sont réversibles. De préférence, en conditions normales de fonctionnement, chaque module de puissance est prévu pour être en mesure de fournir au réseau électrique une puissance électrique maximale égale à la puissance nominale du module de puissance.
L’unité de distribution de puissance 22 comprend une première borne de sortie 24, comportant une sortie à polarité positive 26 et une sortie à polarité négative 28, et une deuxième borne de sortie 30, comportant une sortie à polarité positive 32 et une sortie à polarité négative 34.
Chaque module de puissance 18 comprend une sortie négative et une sortie positive.
Par l’intermédiaire de quatre groupes de relais 36 de l’unité de distribution de puissance 22, les sorties à polarité positive 26, 32 des bornes de sortie 24, 30 sont connectées aux sorties positives de tous les modules de puissance 18, et les sorties à polarité négative 28, 34 des bornes de sortie 24, 30 sont connectées aux sorties négatives de tous les modules de puissance. Chaque groupe de relais 36 comprend autant de relais que le système de station de recharge comprend de modules de puissance 18.
Plus précisément, un premier groupe de relais relie la sortie positive de chacun des modules de puissance 18 à la sortie à polarité positive 26 de la première borne de sortie 24, un deuxième groupe de relais relie la sortie positive de chacun des modules de puissance 18 à la sortie à polarité positive 32 de la deuxième borne de sortie 30, un troisième groupe de relais relie la sortie négative de chacun des modules de puissance 18 à la sortie à polarité négative 28 de la première borne de sortie 24 et un quatrième groupe de relais relie la sortie négative de chacun des modules de puissance 18 à la sortie à polarité négative 34 de la deuxième borne de sortie 30.
En pratique, les sorties positive et négative de chaque module de puissance 18 sont connectées aux groupes de relais 36 de l’unité de distribution de puissance 22 soit par des câbles électriques, soit par des jeux de barres.
Ainsi, les deux bornes de sortie 24, 30 sont connectées à tous les modules de puissance 18. De plus, les relais des groupes de relais 36 sont commutables de sorte que chaque module de puissance 18 est soit connecté à la première borne de sortie 24, soit connecté à la deuxième borne de sortie 30, soit isolé des premières et deuxième bornes de sortie. Autrement dit, les groupes de relais 36 sont commutés de sorte qu’un module de puissance 18 ne peut pas être simultanément connecté aux deux bornes de sortie 24, 30, ou encore de sorte que le câble à polarité positive et le câble à polarité négative d’un module de puissance ne peuvent pas être connectés à deux bornes de sortie différentes de l’unité de distribution de puissance.
On distingue alors un premier groupe de modules de puissance, qui comprend les modules de puissance 18 connectés à la première borne de sortie 24, un deuxième groupe de modules de puissance, qui comprend les modules de puissance 18 connectés à la deuxième borne de sortie 30, et un troisième groupe de modules de puissance, qui comprend les modules de puissance 18 n’étant connecté à aucune borne de sortie. Les modules de puissance 18 d’un même groupe de modules de puissance sont montés en parallèle, de sorte que la tension délivrée par un groupe de modules de puissance ne varie pas avec le nombre de modules de puissance appartenant à ce groupe, et de sorte que le courant délivré par un groupe de modules de puissance correspond à la somme du courant délivré par tous les modules de puissance de ce groupe.
En pratique, on peut assimiler le premier groupe de modules de puissance à un unique module de puissance dont la puissance nominale est égale à la somme des puissances nominales des modules de puissance appartenant au premier groupe. Il en est de même pour le deuxième groupe de modules de puissance. Ainsi, mesurer la tension aux bornes de sortie d’un module de puissance est équivalent à mesurer la tension aux bornes de sortie du groupe de modules de puissance auquel appartient ce module.
Le système de station de recharge 10 comprend un premier conducteur 40, qui comporte un câble à polarité positive 42 connecté à la sortie à polarité positive 26 de la première borne de sortie 24, et un câble à polarité négative 44 connecté à la sortie à polarité négative 28 de la première borne de sortie 24, ainsi qu’un deuxième conducteur 46, qui comporte un câble à polarité positive 48 connecté à la sortie à polarité positive 32 de la deuxième borne de sortie 30, et un câble à polarité négative 50 connecté à la sortie à polarité négative 34 de la deuxième borne de sortie 30.
Le système de station de recharge 10 comprend une première prise 52, qui comporte un point de connexion positif 54 et un point de connexion négatif 56, connectés respectivement au câble à polarité positive 42 et négative 44 du premier conducteur 40, ainsi qu’un point de connexion de terre 58, connecté à une prise de terre.
Le système de station de recharge 10 comprend une deuxième prise 62, qui comporte un point de connexion positif 64 et un point de connexion négatif 66, connectés respectivement au câble à polarité positive 48 et négative 50 du deuxième conducteur 46, ainsi qu’un point de connexion de terre 68, connecté à une prise de terre.
Ainsi, la première prise 52 et la deuxième prise 62 sont respectivement connectées à la première borne de sortie 24 et à la deuxième borne de sortie 30 de l’unité de distribution de puissance 22.
Chacune des première et deuxième prises 52, 62 est adaptée à être branchée à un véhicule électrique, permettant ainsi la connexion électrique d’un véhicule électrique au système de station de recharge 10, et permettant plus précisément la fourniture d’un courant continu en provenance de l’unité de distribution de puissance 22 au véhicule électrique pour permettre sa recharge. Ainsi, lorsqu’un véhicule électrique est connecté à une prise 52, 62, le groupe de modules de puissance correspondant délivre un courant continu à la prise par l’intermédiaire du conducteur 40, 46 correspondant.
Les première et deuxième prises 52, 62 se présentent de préférence sous la forme de prises mâle, et sont par exemple conformes au standard « Combined Charging System » (en français « système de recharge combiné »), plus communément désigné par l’abréviation « CCS », ou au standard « CHAdeMO » (abréviation de l’expression « Charge de Move »). Selon un autre exemple, l’une des deux prises 52, 62 est conforme au standard CCS alors que l’autre des deux prises est conforme au standard CHAdeMO. Les prises 52, 62 peuvent également être conformes à d’autres standards non-décrits ici.
Grâce à la présence de deux prises distinctes, le système de station de recharge 10 permet la recharge simultanée de deux véhicules électriques. En pratique, l’unité de distribution de puissance 22 affecte les modules de puissance 18 au premier groupe, au deuxième groupe et au troisième groupe de modules de puissance en fonction de la puissance électrique requise pour recharger des véhicules électriques branchés sur les première et deuxième prises 52, 62. Par exemple, si deux véhicules nécessitant une puissance de recharge égale à trois fois la puissance nominale des modules de puissance 18 sont connectés aux prises 52, 62, alors l’unité de distribution de puissance 22 connecte trois modules de puissance 18 au premier groupe et trois modules de puissance 18 au deuxième groupe, de sorte que chaque véhicule puisse être rechargé le plus efficacement possible. Si un seul véhicule électrique est branché à l’une des deux prises 52, 62 et nécessite une puissance de recharge égale à deux fois la puissance nominale des modules de puissance, alors l’unité de distribution de puissance 22 connecte deux modules de puissance 18 au groupe correspondant à la prise utilisée. Dans cet exemple, les quatre autres modules de puissance sont de préférence attribués au troisième groupe, de sorte que la prise non-utilisée ne soit pas alimentée en courant continu.
Les mesures dans le boitier de distribution et celles en sortie des convertisseurs sont comparées. Les courants des pôles positif et négatif et la tension différentielle doivent être respectivement identiques (pour la tension à la chute des câbles près mais celle-ci est très faible). Si un écart apparaît, cela signifie un problème sur la ligne entre les deux équipements ou un défaut de capteur. Dans les deux cas, il est prévu d’ouvrir la ligne. Un exemple de condition de protection peut être donné par la formule :
Si ABS (I_pôle+_boitier de distribution – I_pôle+_convertisseur) > seuil
Ou ABS (I_pôle-_boitier de distribution – I_pôle-_convertisseur) > seuil
Ou ABS (V_boitier de distribution – V_convertisseur) > seuil
Type D : Consolidation avec les mesures mises en place dans la machine tournante :
Le bobinage de la machine tournante intègre des transformateurs de courant dont les mesures sont faites dans le convertisseur associé, avec l’avantage que ces transformateurs fournissent une mesure isolée du circuit de puissance. Les transformateurs de courant sont placés sur chaque phase et sur les connexions des neutres reliés par une résistance à la masse.
La mesure du courant dans le neutre permet une mesure quasi directe du courant circulant dans un défaut d’isolement, et comme le transformateur de courant est dédié, ses caractéristiques sont définies pour qu’il fasse une mesure avec une bonne précision. La détection des défauts par le courant circulant dans la liaison du neutre prend aussi en compte la fréquence des ondulations de celui-ci pour reconnaître à quel endroit se trouve le défaut, dans la première machine tournante et le câblage AC qui lui est relié, ou dans la seconde machine tournante et son câblage AC, ou dans une liaison DC.
L’analyse est similaire sur les deux systèmes LP et HP, chacun constitué de la machine PMG et du convertisseur PE associé. Les tableaux suivants indiquent de façon générique « PMG » et « PE ». Composant Protections Vérification de la disponibilité de la protection Défaut Détection - mesure Action de protection Consolidation des mesures Type de consolidation Test dispositif de protection PMG et PE Surcharge Courants déséquilibrés Courants des Phases à la sortie du PMG Contrôle ou ouverture des commutateurs MOS du PE puis ouverture du contacteur PDMU puis déconnexion mécanique du PMG Avec les courants de Phases à l’entrée de l’onduleur de PE D, C Test du système de déconnexion du PMG à l’arrêt du moteur ou en maintenance Courants déséquilibrés entre étoiles 1/2 Courant entre Neutre1-Neutre2 Avec le courant dans la liaison Neutre-Masse D Surcharge Delta de courant Pos-Neg Courant Pos à la sortie DC du PE Avec les courants Pos ou Neg à l’entrée PE du PDMU C Ouverture du PE à chaque arrêt du moteur ou à sa mise en route, ou lors de maintenance Sous-tension / Surtension Tension Pos-Neg à la sortie DC du PE Avec la tension Pos-Neg à l’entrée PE du PDMU C Surcharge Courants déséquilibrés Courants de Phase à l’entrée de l’onduleur PE Avec les courants des Phases à la sortie du PMG D Ouverture du PE à chaque arrêt du moteur ou à sa mise en route, ou lors de maintenance Test du système de déconnexion du PMG à l’arrêt du moteur Sous-tension / Surtension Tensions déséquilibrées Tensions entre phases à l’onduleur du PE B Température élevée Températures du bobinage Corrélation avec les courants de phases D Température élevée Température de l’huile Corrélation avec les températures de bobinage D Pression d’huile basse Contact de sous-pression d’huile Corrélation avec la température d’huile D Défaut d’isolant Courant dans la liaison Neutre-Masse du bobinage Alerte de maintenance Corrélation avec le dispositif d’IMD dans le PDMU D, C N/A