INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
l'ensemble des arcs ζ entrants,
l'ensemble des arcs ζ sortants,
l'arc d'origine,
l'arc de destination,
l’itinéraire composé par tous les arcs ζ reliant l'origine à ,
le coût en temps,
le coût en énergie,
la variable de décision qui est de 0 si l’arc concerné n’appartient pas à l’itinéraire ou de 1, s’il appartient à l’itinéraire
le poids du compromis,
A’ représentent l’ensemble des arcs du graphe de routage étendu,
C min : un état de charge minimal acceptable de la batterie
C : état de charge de la batterie
Ainsi, le problème d’optimisation est une fonction objectif qui s'écrit comme une somme pondérée des coûts en temps et coûts en énergie sur chaque arc du graphe de routage, tels qu'estimés par les modèles de temps de trajet et de consommation d'énergie décrits précédemment. Le poids du compromis est noté . La variable de décision prend des valeurs binaires selon que l'arc appartient ou non à l’itinéraire. La deuxième contrainte est une contrainte classique de conservation du flux. La troisième contrainte impose à chaque partie d’itinéraire possible de vérifier les limites physiques de la capacité de la batterie, désignée par . Pour réduire l'inquiétude concernant l'autonomie, l'état de charge minimal de la batterie peut être strictement supérieur à zéro, par exemple supérieur à une valeur de charge minimale prédéfinie.
De manière préférée, l’algorithme d’optimisation peut être un algorithme du plus court chemin de Bellman-Ford pour garantir l'optimalité de la solution de routage afin d’éviter notamment les valeurs négatives en raison de la présence du terme d'énergie.
Par exemple, si la puissance nominale des modules de puissance est égale à 30 kilowatt, si le premier groupe comporte quatre modules de puissance 18 et que le deuxième groupe comporte deux modules de puissance 18, alors le premier groupe de modules de puissance émet un courant continu dont la puissance est égale à 63 kilowatt, de préférence égale à 66 kilowatt. On remarque que cette puissance est inférieure à la puissance maximale délivrée par le premier groupe de modules de puissance, qui est égale à 120 kilowatt.
Ainsi, les modules de puissance du deuxième groupe de modules de puissance sont mis en surcharge.
Ensuite, au cours de la phase de circulation de courant, des grandeurs caractéristiques du fonctionnement des modules de puissance 18 du deuxième groupe de modules de puissance sont mesurées. Il peut s’agir, par exemple, de mesures de températures réalisées grâce à des capteurs de température intégrés aux modules de puissance, ou encore des signaux représentatifs du bon état de fonctionnement de composants de puissance intégrés aux modules de puissance 18, ces composants étant par exemple des transistors de commutation ou des condensateurs.
Ensuite, au cours de l’étape d’analyse, on analyse les grandeurs caractéristiques mesurées au cours de la phase de circulation de courant pour détecter une éventuelle défaillance des modules de puissance du deuxième groupe de modules de puissance. Par exemple, si une température supérieure à un seuil prédéterminé est détectée au sein de l’un des modules de puissance, alors il est conclu que ce module de puissance n’est pas en mesure de résister à une surcharge, et qu’une réparation ou un remplacement est nécessaire.
Le septième diagnostic peut également être réalisé pour tester la résistance à la surcharge des modules de puissance du premier groupe de modules de puissance, en faisant émettre un courant continu au deuxième groupe de modules de puissance dont la puissance est supérieure à la puissance nominale du premier groupe de modules de puissance.
En résumé, au cours du septième diagnostic, la grandeur électrique émise est un courant continu, émis par le premier groupe de modules de puissance, et les états de fonctionnement mesurés sont des grandeurs caractéristiques du fonctionnement des modules de puissance 18 du deuxième groupe de modules de puissance.
Au cours des cinquième, sixième et septième diagnostics, le courant continu reçu par le deuxième groupe de modules de puissance et transformé en courant alternatif est soit réinjecté dans le réseau électrique, soit fourni au premier groupe de modules de puissance par l’intermédiaire du système de distribution 20.
Pour diminuer la consommation énergétique de la méthode de diagnostic, le courant alternatif produit par le deuxième groupe de modules de puissance à partir du courant continu reçu au cours de la phase de circulation de courant de l’étape de test est préférentiellement fourni au premier groupe de modules de puissance. Ainsi, le premier groupe de modules de puissance est essentiellement alimenté en courant alternatif par le deuxième groupe de modules de puissance. Du fait de la présence de déperditions d’énergie dans la boucle, liées notamment à l’effet Joule, et d’un rendement imparfait des modules de puissance 18, la totalité de la puissance électrique du courant continu injecté dans la boucle par le premier groupe de modules de puissance n’est pas récupérée puis transformée en courant alternatif par le deuxième groupe de modules de puissance. En pratique, ces pertes s’élèvent à environ 10%, de préférence environ 5%, du courant alternatif consommé par le premier groupe de modules de puissance. Autrement dit, le rendement du système de station de recharge 10 au cours de la phase de circulation de courant de l’étape de test est d’environ 90%, de préférence d’environ 95%.
Ainsi, la totalité de la puissance électrique consommée par le premier groupe de modules de puissance ne peut pas être fournie par le deuxième groupe de modules de puissance. Le premier groupe de modules de puissance est alors alimenté partiellement par le deuxième groupe de modules de puissance, et partiellement par le réseau électrique. En pratique, compte-tenu du rendement décrit ci-dessus, au moins 90%, de préférence au moins 95%, de la puissance électrique consommée par le premier groupe de modules de puissance est délivrée au premier groupe de modules de puissance par le deuxième groupe de modules de puissance. Ainsi, la consommation d’énergie électrique provenant du réseau électrique est très réduite, et cette consommation sert en pratique à compenser les pertes du système de station de recharge 10.
Cette autoconsommation est très avantageuse, car l’énergie électrique consommée par le premier groupe de modules de puissance lors de la méthode de diagnostic de l’invention n’est pas perdue, contrairement à l’énergie électrique consommée par les méthodes de diagnostic connues, dans lesquelles cette énergie électrique est perdue dans le rechargement de la batterie d’un véhicule électrique, ou perdue par effet Joule dans une charge électrique.
Dès lors, un autre avantage de l’invention est de permettre de diagnostiquer le bon fonctionnement d’un système de station de recharge avant le raccordement de ce système de station de recharge à un réseau électrique de forte puissance, par exemple avant sa mise en service initiale. En effet, seule une faible puissance provenant du réseau électrique est nécessaire pour exécuter les cinquième, sixième et septième diagnostics décrits ci-dessus, et les premier à quatrième diagnostics décrits ci-dessus ne nécessitent pas de consommation électrique significative du système de station de recharge pour leur mise en œuvre.
En outre, un autre avantage de la méthode de diagnostic de l’invention est de permettre la réalisation de tests d’endurance du système de station de recharge 10, en faisant par exemple émettre au premier groupe de modules de puissance un courant électrique sur une longue durée. En effet, compte-tenu de la faible consommation énergétique de la méthode de diagnostic de l’invention, de tels tests d’endurance sont réalisables à un coût attractif, ce qui n’est pas le cas avec les méthodes de diagnostic connues, pour lesquelles l’exécution d’un test d’endurance entraînerait une consommation énergétique élevée.
De plus, la méthode de diagnostic de l’invention est peu onéreuse à mettre en œuvre, car l’outil de connexion 98 est particulièrement simple et peu onéreux à fabriquer, et la méthode de diagnostic ne nécessite pas le recours à d’autres matériels. Ainsi, l’utilisation d’une charge électrique ou d’une voiture électrique dont la batterie est déchargée, comme cela est réalisé dans les méthodes de diagnostic connues, est évitée.
Par ailleurs, la méthode de diagnostic peut incorporer en plusieurs étapes successives toute combinaison des diagnostics décrits ci-dessus. Ainsi, grâce à l’invention, il est possible de diagnostiquer la plupart des composants du système de station de recharge 10 à l’aide d’une seule méthode.
Grâce à la méthode de diagnostic de l’invention, d’autres diagnostics plus complexes peuvent en outre être réalisés. Par exemple, il est possible de simuler complètement le fonctionnement d’un véhicule électrique en cours de recharge avec le deuxième groupe de modules de puissance, qui simule alors la consommation d’énergie du véhicule électrique, et avec la deuxième unité de contrôle 88 et les moyens de communication 92, qui simule alors les communications et données du véhicule électrique. Ainsi, la première unité de contrôle 86 se comporte comme si la recharge d’un véhicule électrique était en cours, ce qui permet de diagnostiquer tous les éléments de la boucle depuis le premier groupe d’unités de contrôle jusqu’à la première prise 52 dans des conditions sensiblement identiques à des conditions réelles de recharge d’un véhicule électrique. Autrement dit, la méthode de diagnostic de l’invention permet de simuler un dialogue entre une station de recharge et un véhicule électrique simplement en connectant les première et deuxième prises 52, 62 l’une à l’autre.
Il est également possible de tester certains composants du système de station de recharge 10 avec des tests dynamiques, en faisant par exemple émettre au premier groupe de modules de puissance, au cours de l’étape de test, une rampe de tension et/ou une rampe de courant
Les deuxième et troisième diagnostics sont ainsi complémentaires pour vérifier le bon fonctionnement des organes d’isolement 72A, 72B, 73A, 73B, c’est-à-dire pour vérifier qu’ils fonctionnent correctement en position ouverte, c’est-à-dire qu’ils interrompent complètement une circulation de courant, et qu’ils fonctionnent correctement en position fermée, c’est-à-dire qu’ils permettent une circulation de courant sans y résister.
En résumé, au cours du troisième 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 quatrième diagnostic réalisable grâce à la méthode de diagnostic est un diagnostic de l’intégrité des moyens de communication 90, 92 des première et deuxième prises 52, 62.
Pour réaliser ce quatrième diagnostic, il n’est pas nécessaire que des modules de puissance 18 soient affectés aux premier et deuxième groupes de modules de puissance.
Dans ce quatrième diagnostic, l’étape de test comprend une phase de communication, au cours de laquelle un signal de communication est émis par la première unité de contrôle 86, ce premier signal de communication circulant ensuite par les première et deuxième prises 52, 62 et par l’outil de connexion 98 jusqu’à la deuxième unité de contrôle 88.
Ensuite au cours de l’étape d’analyse, on vérifie l’intégrité des moyens de communication 90, 92, à l’aide des méthodes suivantes.
Une première méthode consiste à comparer le signal de communication émis par la première unité de contrôle avec le signal de communication reçu par la deuxième unité de contrôle. Cette première méthode permet de détecter une éventuelle dégradation ou perte du signal de communication transmis par les première et deuxième prises 52, 62, et donc de déterminer que le remplacement ou la réparation des moyens de communication 90, 92 est nécessaire.
Une deuxième méthode consiste à faire émettre par la première unité de contrôle 86 un signal de communication appelant une réponse, et à analyser un signal de réponse émis par la deuxième unité de contrôle 88 en réaction à la réception du signal de communication. Cette deuxième méthode permet de détecter une éventuelle défaillance des moyens de communication 90, 92, mais également de la deuxième unité de contrôle 88, notamment dans le cas où un signal de réponse est reçu par la première unité de contrôle 86, mais ne correspond pas au signal qui aurait dû être émis par la deuxième unité de contrôle 88. Par exemple, le signal de communication émis correspond à un signal émis par un véhicule électrique en cas de défaut se produisant au cours de sa recharge, ce qui permet de vérifier que la deuxième unité de contrôle 88 reçoit bien ce signal de défaut, et réagit bien suite à la réception de ce signal.
Le quatrième diagnostic peut être réalisé en utilisant l’une ou l’autre de ces deux méthodes, ou bien en utilisant ces deux méthodes.
La deuxième méthode a l’avantage de permettre la réalisation de tests plus poussés du système de station de recharge 10. Par exemple, le signal de communication émis par la première unité de contrôle 86 peut simuler le fonctionnement d’un véhicule électrique, de manière à faire croire à la deuxième unité de contrôle 88 qu’une recharge de véhicule électrique est en cours. Ainsi, il est possible de tester le comportement de la deuxième unité de contrôle 88 lors de la charge d’un véhicule électrique, sans avoir besoin d’effectuer une recharge réelle d’un véhicule électrique.
En outre, le signal de communication émis par la première unité de contrôle 86 peut simuler des défauts pouvant se produire pendant la recharge d’un véhicule électrique, de manière à analyser le comportement de la deuxième unité de contrôle 88 face à la détection d’un tel défaut. Par exemple, il est possible de simuler une température de batterie d’un véhicule électrique élevée, un défaut de sur-courant au niveau de la batterie d’un véhicule électrique, ou encore un défaut de verrouillage de la première prise 52 à un véhicule électrique.
Le quatrième diagnostic peut également être réalisé pour tester le fonctionnement de la première unité de contrôle 86, en faisant émettre le signal de communication par la deuxième unité de contrôle 88 et en l’analysant selon la deuxième méthode.
En résumé, au cours du quatrième diagnostic, la grandeur électrique émise est un signal de communication émis par la première unité de contrôle 86 et les états de fonctionnement mesurés sont des signaux reçus par les unités de contrôle 86, 88 en réponse à ce signal de communication.
Un cinquième diagnostic réalisable grâce à la méthode de diagnostic est un diagnostic de fiabilité des compteurs d’électricité 82, 84.
Au cours de ce cinquième diagnostic, les premier et deuxième groupes de modules de puissance comportent chacun au moins un module de puissance 18. Par exemple, chacun des premier et deuxième groupes de modules de puissance comporte trois modules de puissance. En outre, les organes d’isolement 72A, 72B, 73A et 73B sont maintenus en position fermée.
Pour effectuer ce cinquième diagnostic, l’étape de test comprend une phase de circulation de courant, au cours de laquelle le premier groupe de modules de puissance émet un courant continu, qui circule dans la boucle jusqu’au deuxième groupe de modules de puissance. Le courant ainsi reçu par le deuxième groupe de modules de puissance est ensuite converti en courant alternatif par le deuxième groupe de modules de puissance.
Au cours de la phase de circulation de courant, la tension et l’intensité du courant continu circulant dans les premier et deuxième conducteurs 40, 46 sont mesurées par les compteurs d’électricité 82, 84 respectivement.
Ensuite, au cours de l’étape d’analyse, on compare la tension mesurée par le premier compteur d’électricité 82 à la tension mesurée par le deuxième compteur d’électricité 84, en vérifiant si la tension mesurée par le premier compteur d’électricité est bien égale, ou sensiblement égale, à l’inverse de la tension mesurée par le deuxième compteur d’électricité. Si tel est le cas, on conclut que les voltmètres des premier et deuxième compteurs d’électricité fonctionnent correctement. Dans le cas contraire, on conclut à une défaillance du voltmètre du premier compteur d’électricité et/ou à une défaillance du voltmètre du deuxième compteur d’électricité.
De manière analogue, au cours de l’étape d’analyse, on compare l’intensité mesurée par le premier compteur d’électricité 82 à l’intensité mesurée par le deuxième compteur d’électricité 84, en vérifiant si l’intensité mesurée par le premier compteur d’électricité est bien égale, ou sensiblement égale, à l’inverse de l’intensité mesurée par le deuxième compteur d’électricité. Si tel est le cas, on conclut que les ampèremètres des premier et deuxième compteurs d’électricité fonctionnent correctement. Dans le cas contraire, on conclut à une défaillance de l’ampèremètre du premier compteur d’électricité et/ou à une défaillance de l’ampèremètre du deuxième compteur d’électricité.
En effet, le courant continu émis par le premier groupe de modules de puissance est transmis au deuxième groupe de modules de puissance par l’intermédiaire des conducteurs 40, 46 et des prises 52, 62 sans qu’aucune consommation significative d’énergie n’ait lieu, car la boucle ne comporte pas de charge électrique susceptible de consommer de l’énergie. En pratique, il existe des déperditions d’énergie dans la boucle, liées notamment à l’effet Joule, mais ces déperditions sont relativement faibles comparées à la puissance pouvant être fournie par le premier groupe de modules de puissance. Dès lors, si les compteurs d’électricité 82 et 84 fonctionnent correctement, les mesures du premier compteur d’électricité sont sensiblement égales à l’inverse des mesures du deuxième compteur d’électricité.
En résumé, au cours du cinquième diagnostic, la grandeur électrique émise est un courant continu, émis par le premier groupe de modules de puissance, et les états de fonctionnement mesurés sont des valeurs de tension et d’intensité.
Un sixième diagnostic réalisable grâce à la méthode de diagnostic est un diagnostic de surchauffe des première et deuxième prises 52, 62.
Au cours de ce sixième diagnostic, les premier et deuxième groupes de modules de puissance comportent chacun au moins un module de puissance 18. Par exemple, chacun des premier et deuxième groupes de modules de puissance comporte trois modules de puissance. En outre, les organes d’isolement 72A, 72B, 73A et 73B sont maintenus en position fermée.
Pour effectuer ce sixième diagnostic, l’étape de test comprend une phase de circulation de courant, qui est soit la même que celle du cinquième diagnostic, soit indépendante mais identique à celle du cinquième diagnostic. Ainsi, le sixième diagnostic peut être réalisé simultanément, ou indépendamment, du cinquième diagnostic.
Au cours de la phase de circulation de courant, la température des première et deuxième prises 52, 62 est mesurée par les capteurs de température 94, 96 respectivement.
Ensuite, au cours de l’étape d’analyse, on analyse les mesures de température réalisées au cours de la phase de circulation de courant pour détecter une éventuelle surchauffe de la première prise et/ou de la deuxième prise. Cette analyse est par exemple réalisée en comparant les mesures de température à des valeurs de référence, ou en étudiant l’évolution des mesures de température au cours de la phase de circulation de courant, une élévation rapide de température pouvant indiquer une surchauffe.
Au cours du sixième diagnostic, il est également possible de ne surveiller que la surchauffe de la première prise 52 ou de la deuxième prise 62, en ne réalisant des mesures de température qu’avec les capteurs de température 94, 96 correspondants.
En résumé, au cours du sixième diagnostic, la grandeur électrique émise est un courant continu, émis par le premier groupe de modules de puissance, et les états de fonctionnement mesurés sont des valeurs de température des première et deuxième prises 52, 62.
Un septième diagnostic réalisable grâce à la méthode de diagnostic est un diagnostic de résistance à la surcharge des modules de puissance du deuxième groupe de modules de puissance.
Au cours de ce septième diagnostic, le deuxième groupe de modules de puissance comporte au moins un module de puissance 18, et le premier groupe de modules de puissance comporte au moins deux modules de puissance 18, de sorte que le premier groupe comporte au moins un module de puissance de plus que le deuxième groupe. Par exemple, le premier groupe de modules de puissance comporte quatre modules de puissance 18 et le deuxième groupe de modules de puissance comporte deux modules de puissance. En outre, les organes d’isolement 72A, 72B, 73A et 73B sont maintenus en position fermée.
Pour effectuer ce septième diagnostic, l’étape de test comprend une phase de circulation de courant, qui est soit la même que celle des cinquième et sixième diagnostics, soit indépendante mais identique à celles des cinquième et sixième diagnostics. Ainsi, le septième diagnostic peut être réalisé simultanément, ou indépendamment, des cinquième et sixième diagnostics.
Les modules de puissance du premier groupe de modules de puissance sont commandés de sorte que, au cours de la phase de circulation de courant, la puissance électrique du courant continu circulant dans la boucle dépasse la puissance nominale du deuxième groupe de modules de puissance, c’est-à-dire à la somme de la puissance nominale de chacun des modules de puissance du deuxième groupe, d’au moins 5%, de préférence d’au moins 10%.
Le premier diagnostic peut également être réalisé en ouvrant les organes d’isolement 72A et 72B et en faisant émettre un signal de test au deuxième dispositif de contrôle d’isolation 78.
En résumé, au cours du premier diagnostic, la grandeur électrique émise est un signal de test émis par le premier dispositif de contrôle d’isolation 74 et les états de fonctionnement mesurés sont des valeurs d’impédance, calculées à partir du signal de test et d’un signal de retour provoqué par le signal de test.
Un deuxième diagnostic réalisable grâce à la méthode de diagnostic est un diagnostic de bon fonctionnement des organes d’isolement 73A et 73B. Pour réaliser ce deuxième diagnostic, au moins un module de puissance 18 est associé au premier groupe de modules de puissance et au moins un module de puissance 18 est associé au deuxième groupe de modules de puissance.
Au cours de ce deuxième diagnostic, 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. La phase d’ouverture du deuxième diagnostic peut être la même phase d’ouverture que celle du premier diagnostic, ou bien une phase d’ouverture différente de celle du premier diagnostic.
Pour effectuer ce premier diagnostic, l’étape de test comprend, pendant la phase d’ouverture, 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. Cette tension est dite « à vide », car aucune charge électrique n’est connectée au premier groupe de modules de puissance.
Lorsque la phase d’ouverture du deuxième diagnostic est la même phase d’ouverture que celle du premier diagnostic, la tension continue est émise soit simultanément, soit en différée, du signal de test.
Ensuite, au cours de la phase d’ouverture 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.