FR3100169A1 - Procede de surveillance thermique d'une batterie - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de surveillance thermique d'une batterie de traction d'un véhicule automobile associée à au moins un calculateur de contrôle, le véhicule étant dans une phase de stationnement et le calculateur de contrôle étant dans une phase de veille, ledit procédé comporte: - une étape (200) de mesure en permanence d'une température de la batterie de traction et/ou d'une température externe, - une étape (201) de comparaison de la température de la batterie de traction et/ou de la température externe avec un seuil de température correspondant, et - une étape (202) de déclenchement d'un réveil du calculateur de contrôle dans le cas où a été détecté un évènement thermique anormal lié à une atteinte ou un dépassement d'un seuil de température. Figure 4

Description

PROCEDE DE SURVEILLANCE THERMIQUE D'UNE BATTERIE
La présente invention porte sur un procédé de surveillance thermique d'une batterie.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les véhicules électriques et hybrides munis d'une batterie de traction, c’est-à-dire une batterie apte à fournir de l'énergie à un moteur électrique de traction du véhicule. L'invention consiste à surveiller la température de la batterie de traction dans les situations de vie dans lesquelles le véhicule est en stationnement alors que la majorité des calculateurs du véhicule est en veille.
Dans toutes les situations de vie du véhicule, il est nécessaire de surveiller thermiquement la batterie de traction. Cette surveillance de la température de la batterie de traction est assurée en permanence pendant toutes les situations de vie dans lesquelles est sollicitée la batterie de traction, en particulier lorsque la batterie fournit de l'énergie au moteur électrique de traction dans une phase de roulage du véhicule ou lorsque la batterie de traction est dans une phase de charge.
Toutefois, dans d'autres situations de vie, notamment lorsque le véhicule est dans une phase de stationnement long et que les calculateurs sont en veille, la surveillance est réalisée par intermittence. Ainsi, un procédé existant consiste à réveiller périodiquement un calculateur de contrôle de la batterie de traction pour vérifier la température de la batterie et la température externe et ensuite revenir à l’état de veille si aucune anomalie thermique est détectée.
Plus précisément, comme cela est illustré par la figure 1, ce procédé consiste à réveiller, dans une étape 100, le calculateur, puis dans une étape 101 à mesurer la température de la batterie et la température externe.
Dans le cas où, dans une étape 102, aucun évènement thermique anormal n'est détecté, le calculateur mémorise, dans une étape 103, les températures mesurées. En fonction de ces températures, le calculateur estime et mémorise la prochaine heure de réveil pour vérifier de nouveau la température de la batterie et la température externe. Les calculateurs sont ensuite mis en veille dans une étape 104. Cette estimation du futur réveil est toutefois relativement difficile à réaliser.
Si un évènement thermique anormal est détecté, le calculateur réveille le véhicule dans une étape 105. L'évènement thermique anormal peut consister en un emballement thermique ou une agression externe de la batterie. Dans ce cas, le calculateur active le refroidissement de la batterie et, le cas échéant, alerte le conducteur et/ou les pompiers. L'évènement thermique anormal peut également consister en une température ambiante très basse mesurée alors que véhicule est connecté à une borne de recharge. Dans ce cas, le calculateur active un dispositif de préchauffage de la batterie.
Dans le cas où l'évènement thermique a été maîtrisé, le calculateur mémorise les températures et l’heure du prochain réveil.
Comme on peut le voir sur la figure 2 qui illustre l'alternance des phases de réveil Ph_R et de mise en veille Ph_V des calculateurs, l’inconvénient de ce procédé est qu’en cas d’évènement thermique anormal détecté, en particulier en cas d’emballement thermique, il existe un décalage ∆t entre le moment où cet évènement E se produit et le moment où il est détecté. Le pire cas est lorsque l’évènement thermique anormal E se produit juste au début la phase de mise en veille des calculateurs.
L’autre inconvénient est que dans la plupart des cas où la température de la batterie et la température externe se situent dans les plages acceptables, le véhicule va devoir se réveiller inutilement pour contrôler la batterie.
L'invention vise à remédier efficacement à au moins un des inconvénients précités en proposant un procédé de surveillance thermique d'une batterie de traction d'un véhicule automobile associée à au moins un calculateur de contrôle, le véhicule étant dans une phase de stationnement et le calculateur de contrôle étant dans une phase de veille, ledit procédé comportant:
- une étape de mesure en permanence d'une température de la batterie de traction et/ou d'une température externe,
- une étape de comparaison de la température de la batterie de traction et/ou de la température externe avec un seuil de température correspondant, et
- une étape de déclenchement d'un réveil du calculateur de contrôle dans le cas où a été détecté un évènement thermique anormal lié à une atteinte ou un dépassement d'un seuil de température.
L’invention permet ainsi, du fait de la mesure permanente des températures, de détecter l'évènement thermique anormal dès son apparition, en sorte qu'il n'existe aucun temps de latence entre l'apparition de l'évènement thermique anormal et le moment où les stratégies sont mises en œuvre pour y remédier. En outre, l'invention permet d'éviter de réveiller inutilement le calculateur de contrôle de façon à optimiser le processus en limitant la consommation électrique. L'invention pourra également être aisément mise en œuvre au moyen d'un dispositif électronique ou logiciel facile à implémenter.
Selon une mise en œuvre, lorsque le calculateur de contrôle est réveillé, ledit procédé comporte une étape de réalisation d'une nouvelle mesure de la température de la batterie de traction et/ou de la température externe pour confirmer la détection de l'évènement thermique anormal.
Selon une mise en œuvre, dans le cas où l'évènement thermique anormal est confirmé, le procédé active un dispositif adéquat de refroidissement ou de réchauffement de la batterie.
Selon une mise en œuvre, dans le cas où l'évènement thermique anormal consiste en un dépassement d'un seuil de température maximal par la température de la batterie de traction, ledit procédé comporte une étape d'activation d'un dispositif de refroidissement de la batterie.
Selon une mise en œuvre, dans le cas où l'évènement thermique anormal consiste en une température externe passant en dessous d'un seuil de température minimal alors que véhicule est connecté à une borne de recharge, ledit procédé comporte une étape d'activation d'un dispositif de préchauffage de la batterie de traction.
L'invention concerne en outre un système de surveillance thermique d'une batterie de traction d'un véhicule automobile associée à au moins un calculateur de contrôle, ledit système comportant:
- des moyens de mesure en permanence de la température de la batterie de traction et/ou d'une température externe,
- des moyens de comparaison de la température de la batterie de traction et/ou de la température externe avec un seuil de température correspondant, et
- des moyens de déclenchement d'un réveil du calculateur de contrôle dans le cas où a été détecté un évènement thermique anormal lié à une atteinte ou un dépassement d'un seuil de température.
Selon une réalisation, les moyens de mesure en permanence de la température consistent en au moins un capteur de température, notamment de type à coefficient de température négatif.
Selon une réalisation, les moyens de comparaison comportent un comparateur pour comparer une tension issue du capteur de température avec une tension de référence correspondant à un seuil de température
Selon une réalisation, les moyens de déclenchement du réveil du calculateur de contrôle comportent un module de réveil du calculateur de contrôle recevant en entrée un signal issu d'une sortie du comparateur.
L'invention a également pour objet un véhicule comportant un système de surveillance thermique d'une batterie de traction tel que précédemment défini.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
La figure 1, déjà décrite, est un diagramme des étapes d'un procédé existant de surveillance thermique de batterie de véhicule automobile;
La figure 2, déjà décrite, est une représentation graphique illustrant la problématique de l'apparition d'un évènement anormal apparaissant entre deux instants de réveil d'un calculateur;
La figure 3 est une représentation schématique d'une batterie de traction d'un véhicule automobile électrique ou hybride disposé sous le châssis d'un véhicule;
La figure 4 est un diagramme des étapes d'un procédé selon l'invention de surveillance thermique d'une batterie de traction jusqu'à un réveil d'un calculateur du véhicule automobile;
La figure 5 est un diagramme des étapes d'un procédé selon l'invention de surveillance thermique d'une batterie de traction après le réveil d'un calculateur du véhicule automobile;
La figure 6 est une représentation schématique d'un système selon l'invention de surveillance thermique de batterie de véhicule automobile.
La figure 3 montre une batterie 10, dite batterie de traction 10, destinée à assurer l'alimentation d'un moteur électrique d'un véhicule automobile de type électrique ou hybride. La batterie de traction 10 est disposée à l'extérieur de l'habitacle du véhicule automobile. La batterie 10 pourra être disposée notamment sous un plancher du véhicule automobile. La batterie 10 pourra être fixée sur des longerons ou des brancards de la caisse du véhicule automobile.
La batterie 10 comporte une pluralité de modules de stockage 11 d’énergie électrique, par exemple de type lithium-ion. Les modules de stockage 11 sont connectés à un bus de puissance afin de pouvoir faire circuler une puissance électrique de la batterie de traction 10 vers le moteur électrique de traction et inversement du moteur électrique vers la batterie 10 lorsque le moteur électrique fonctionne dans un mode générateur.
La batterie de traction 10 est associée à un calculateur de contrôle 13 apte notamment à transmettre des informations relatives à un état de fonctionnement (température, niveau de charge, etc…) de la batterie 10 et à piloter un dispositif de refroidissement et/ou de réchauffement de la batterie 10. Ce calculateur 13 pourra être un calculateur dédié en communication avec le calculateur moteur ou être intégré au calculateur moteur.
On décrit ci-après en référence avec les figures 4, 5 et 6, le procédé et le système de surveillance 14 de la température de la batterie de traction 10 d'un véhicule automobile.
Lorsque le véhicule est dans une phase de stationnement longue durée et que le calculateur de contrôle 13 est dans une phase de veille, le système 14 mesure en permanence, dans une étape 200, la température de la batterie de traction 10. A cet effet, comme on peut le voir sur la figure 6, le système 14 comporte des moyens de mesure 16 consistant en au moins un capteur de température, notamment de type à coefficient de température négatif (CTN). En variante, tout autre type de capteur de température adapté à l'application pourra bien entendu être utilisé.
Dans une étape 201, le système 14 compare la température Tbatt de la batterie de traction 10 avec un seuil de température maximal S_Tbatt. A cet effet, un comparateur 18, notamment réalisé à base d'un amplificateur opérationnel, compare une tension issue du capteur de température 16 avec une tension de référence correspondant au seuil de température maximal S_Tbatt (cf. figure 6). Le seuil de température S_Tbatt est par exemple compris entre 60 et 65 degrés Celsius. Le comparateur 18 pourra être associé à une fonction hystérésis 19 afin d'éviter les déclenchements intempestifs. Les résistances R1-R7 sont choisies convenablement par l'homme du métier de façon à ce que l'amplificateur opérationnel puisse réaliser la fonction de comparaison précitée.
Le système 14 déclenche, dans une étape 202, un réveil du calculateur de contrôle 13 dans le cas où a été détecté un évènement thermique anormal lié à l'atteinte ou le dépassement du seuil de température S_Tbatt. A cet effet, le système 14 comporte un module de réveil 20 du calculateur 13 recevant en entrée un signal issu d'une sortie du comparateur 18 (cf. figure 6).
Dans le cas où la température de la batterie Tbatt est inférieure au seuil de température S_Tbatt (la tension retournée par le capteur 16 est alors inférieure à la tension correspondant au seuil de température S_Tbatt), le comparateur 18 génère une tension de sortie Vs correspondant à un niveau logique 0, ce qui a pour effet de laisser le calculateur de contrôle 13 en veille. Dans le cas où la température de la batterie Tbatt dépasse le seuil de température S_Tbatt (la tension retournée par le capteur 16 est alors supérieure à la tension correspondant au seuil de température S_Tbatt), le comparateur 18 génère une tension de sortie Vs correspondant à un niveau logique 1, ce qui a pour effet de réveiller le calculateur de contrôle 13. Bien entendu, les niveaux logiques correspondant aux résultats de la comparaison pourront être inversés par rapport à ceux indiqués dans l'exemple précité.
Comme on peut le voir sur la figure 5, lorsque le calculateur 13 de la batterie de traction 10 est réveillé, le calculateur de contrôle 13 réalise, dans une étape 203, une nouvelle mesure de la température de la batterie de traction Tbatt pour confirmer la détection de l'évènement thermique anormal.
Le calculateur 13 compare, dans une étape 204, la température de la batterie T_batt mesurée avec le seuil de température S_Tbatt. Dans le cas où l'évènement thermique anormal est confirmé, c'est à dire que la température de la batterie T_batt dépasse le seuil de température S_Tbatt, le calculateur 13 active le dispositif de refroidissement de la batterie 10 dans une étape 205. Dans le cas où l'évènement thermique anormal n'est pas confirmé, c'est à dire que la température de la batterie T_batt est inférieure au seuil de température S_Tbatt, le calculateur 13 repasse dans un état de veille dans une étape 206.
L'invention a été décrite pour la surveillance de la température de la batterie de traction 10. Toutefois, comme cela a été indiqué précédemment, l'invention peut également être mise en œuvre pour surveiller la température externe Text. Dans ce cas, le système 14 pourra mesurer constamment la température externe T_ext. Dans le cas où cette température externe T_ext devient très basse, c’est-à-dire inférieure à un seuil de température minimal S_Text alors que véhicule est connecté à une borne de recharge, le calculateur 13 active le dispositif de préchauffage de la batterie de traction 10. Le seuil de température minimal S_Text pourra par exemple être compris entre -5 et 0 degré Celsius.
Autrement dit, l'évènement thermique anormal pourra consister en un dépassement du seuil de température maximal S_Tbatt par la température de la batterie T_batt ou en une température externe Text passant en dessous du seuil de température minimal S_Text alors que véhicule est connecté à une borne de recharge.
Suivant l'évènement thermique anormal détecté, le calculateur 13 pilote alors une stratégie adéquate de refroidissement (lorsque la température de la batterie Tbatt dépasse le seuil S_Tbatt) ou une stratégie de de préchauffage de la batterie de traction 10 (lorsque la température externe T_ext passe en dessous de S_Text).
L'invention porte également sur un véhicule comportant un système 14 de surveillance thermique d'une batterie de traction 10.

Claims (10)

  1. Procédé de surveillance thermique d'une batterie de traction (10) d'un véhicule automobile associée à au moins un calculateur de contrôle (13), caractérisé en ce que, le véhicule étant dans une phase de stationnement et le calculateur de contrôle (13) étant dans une phase de veille, ledit procédé comporte:
    - une étape (200) de mesure en permanence d'une température (Tbatt) de la batterie de traction (10) et/ou d'une température externe (Text),
    - une étape (201) de comparaison de la température (Tbatt) de la batterie de traction (10) et/ou de la température externe (Text) avec un seuil de température correspondant (S_Tbatt, S_Text), et
    - une étape (202) de déclenchement d'un réveil du calculateur de contrôle (13) dans le cas où a été détecté un évènement thermique anormal lié à une atteinte ou un dépassement d'un seuil de température (S_Tbatt, S_Text).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque le calculateur de contrôle (13) est réveillé, ledit procédé comporte une étape (203) de réalisation d'une nouvelle mesure de la température (T_batt) de la batterie de traction (10) et/ou de la température externe (Text) pour confirmer la détection de l'évènement thermique anormal.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le cas où l'évènement thermique anormal est confirmé, le procédé active un dispositif adéquat de refroidissement ou de réchauffement de la batterie (10).
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans le cas où l'évènement thermique anormal consiste en un dépassement d'un seuil de température maximal (S_Tbatt) par la température (T_batt) de la batterie de traction (10), ledit procédé comporte une étape d'activation d'un dispositif de refroidissement de la batterie (10).
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans le cas où l'évènement thermique anormal consiste en une température externe (Text) passant en dessous d'un seuil de température minimal (S_Text) alors que véhicule est connecté à une borne de recharge, ledit procédé comporte une étape d'activation d'un dispositif de préchauffage de la batterie de traction (10).
  6. Système (14) de surveillance thermique d'une batterie de traction (10) d'un véhicule automobile associée à au moins un calculateur de contrôle (13), caractérisé en ce que ledit système (14) comporte:
    - des moyens de mesure (16) en permanence de la température (T_batt) de la batterie de traction (10) et/ou d'une température externe (T_ext),
    - des moyens de comparaison (18) de la température (T_batt) de la batterie de traction (10) et/ou de la température externe (T_ext) avec un seuil de température correspondant (S_Tbatt, S_Text), et
    - des moyens de déclenchement (20) d'un réveil du calculateur de contrôle (13) dans le cas où a été détecté un évènement thermique anormal lié à une atteinte ou un dépassement d'un seuil de température (S_Tbatt, S_Text).
  7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de mesure (16) en permanence de la température consistent en au moins un capteur de température, notamment de type à coefficient de température négatif.
  8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de comparaison comportent un comparateur (18) pour comparer une tension issue du capteur de température avec une tension de référence correspondant à un seuil de température (S_Tbatt, S_Text).
  9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement du réveil du calculateur de contrôle (13) comportent un module de réveil (20) du calculateur de contrôle (13) recevant en entrée un signal issu d'une sortie du comparateur 18.
  10. Véhicule comportant un système (14) de surveillance thermique d'une batterie de traction (10) tel que défini selon l'une quelconque des revendications 6 à 9.
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