FR3133349A1 - METHOD FOR PROTECTING AGAINST FREQUENCY ANOMALIES OF AN EXTERNAL CHARGING POINT FOR AN ON-BOARD CHARGER OF AN ELECTRIFIED VEHICLE - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un procédé de protection d’un chargeur électrique embarqué d’un véhicule électrifié comportant les étapes successives suivantes de déclenchement de la recharge électrique (E2) par le chargeur durant laquelle un courant de charge alternatif est converti en un courant de charge continu, de mesure (E3), en permanence pendant la recharge, d’une fréquence du courant de charge alternatif en entrée du chargeur, de comparaison (E4) de ladite fréquence par rapport à une première plage de fréquence prédéterminée fixe, ladite première plage étant délimitée par une borne inférieure (BINF1) comprise entre 39 Hz et 47 Hz et une borne supérieure (BSUP1) comprise entre 61 Hz et 73Hz, et de commande de l’arrêt de la recharge (E5) en cas de détection que ladite fréquence n’est pas comprise dans la première plage prédéterminée (PF1) pendant au moins une première durée prédéterminée (SD1). Figure 4The subject of the present invention is a method of protecting an on-board electric charger of an electrified vehicle comprising the following successive steps of triggering electric recharging (E2) by the charger during which an alternating charging current is converted into a current continuous charging, measurement (E3), permanently during recharging, of a frequency of the alternating charging current at the input of the charger, comparison (E4) of said frequency with respect to a first fixed predetermined frequency range, said first range being delimited by a lower terminal (BINF1) between 39 Hz and 47 Hz and an upper terminal (BSUP1) between 61 Hz and 73 Hz, and controlling the stopping of charging (E5) in the event of detection that said frequency is not included in the first predetermined range (PF1) for at least a first predetermined duration (SD1). Figure 4
Description
Le domaine de l’invention concerne un procédé de protection d’un chargeur embarqué d’une batterie de traction pour un véhicule électrifié automobile, et plus précisément pour les recharges opérant une conversion de courant alternatif en courant continu.The field of the invention relates to a method of protecting an on-board charger of a traction battery for an electrified automobile vehicle, and more precisely for recharging operating a conversion of alternating current into direct current.
Les recharges de batteries de traction de véhicules électrifiés s’opèrent à partir d’une borne de recharge externe au véhicule qui délivre un courant de recharge en tension alternative. Un chargeur embarqué du véhicule est alors prévu pour transformer ce courant alternatif en un courant continu compatible du système de batterie.The traction batteries of electrified vehicles are recharged from a charging station external to the vehicle which delivers an alternating voltage charging current. An on-board vehicle charger is then provided to transform this alternating current into direct current compatible with the battery system.
Une recharge électrique à forte puissance doit être surveillée pour garantir son exécution dans les plages de fonctionnement électrique adaptées au système de batterie de traction afin d’éviter son endommagement mais aussi un vieillissement accéléré. En outre, il est nécessaire d’assurer la protection du chargeur électrique embarqué.High-power electric charging must be monitored to ensure it is carried out within the electrical operating ranges suitable for the traction battery system in order to avoid damage but also accelerated aging. In addition, it is necessary to ensure protection of the on-board electrical charger.
Un type connu de module de conversion électrique AC/DC (Alternatif/continu) pour chargeur de véhicule électrique comprend des transistors MOSFET (« Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » en anglais) agencés et pilotés en commutation selon un programme d’ordonnancement d’états d’ouverture et de fermeture de manière à lisser le courant alternatif en un courant continu. En outre, la tension est pilotée en permanence à une tension sensiblement supérieure à la tension de la batterie afin de s’assurer que le courant de recharge circule depuis le chargeur vers la batterie.A known type of AC/DC (Alternative/DC) electrical conversion module for an electric vehicle charger comprises MOSFET transistors (“Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” in English) arranged and controlled in switching according to a switching scheduling program. open and closed states so as to smooth the alternating current into a direct current. Additionally, the voltage is continuously controlled at a voltage significantly higher than the battery voltage to ensure that charging current flows from the charger to the battery.
Lors du pilotage du module de conversion AC/DC, on a constaté que si la fréquence du courant alternatif délivré par la borne n’est pas de bonne qualité, notamment pour des plages de fréquence éloignées des normes connues, alors la tension délivrée par le module de conversion AC/DC ne présente pas un profil continu. Cette situation peut endommager les cellules électrochimiques de la batterie de traction. Il est donc nécessaire d’assurer un contrôle de la fréquence du courant de recharge délivré par une borne extérieure.When controlling the AC/DC conversion module, it was noted that if the frequency of the alternating current delivered by the terminal is not of good quality, particularly for frequency ranges far from known standards, then the voltage delivered by the AC/DC conversion module does not have a continuous profile. This situation can damage the electrochemical cells of the traction battery. It is therefore necessary to ensure control of the frequency of the charging current delivered by an external terminal.
Dans ce but, on connait de l’état de la technique le document brevet WO2009/034877A1 qui décrit un appareil de charge pour un véhicule électrique qui interdit la charge lorsque l’unité de commande détermine que l’énergie électrique pouvant être fournie n'est pas délivrée conformément à une norme prédéfinie. Plus précisément, cette solution prévoit notamment la comparaison de la fréquence du courant de recharge d’entrée du chargeur avec deux plages de fréquence spécifiques, une première plage centrée à la fréquence de 50Hz et une deuxième plage centrée à la fréquence de 60Hz, chacune étant associée avec des normes électriques prédéterminées. Si le signal d’entrée n’est pas compris dans l’une de ces deux normes alors l’unité de commande détecte une anomalie et met fin à la recharge.For this purpose, we know from the state of the art the patent document WO2009/034877A1 which describes a charging device for an electric vehicle which prohibits charging when the control unit determines that the electrical energy that can be supplied is not is not delivered in accordance with a predefined standard. More precisely, this solution provides in particular the comparison of the frequency of the input charging current of the charger with two specific frequency ranges, a first range centered at the frequency of 50Hz and a second range centered at the frequency of 60Hz, each being associated with predetermined electrical standards. If the input signal is not included in one of these two standards then the control unit detects an anomaly and stops charging.
Cependant, cette solution présente un inconvénient lorsque la fréquence du courant délivré par la borne ne respecte pas strictement la plage d’une norme et se situe dans des valeurs intermédiaires entre ces deux plages. En effet, certains types de chargeurs embarqués sont prévus pour fonctionner correctement dans des valeurs intermédiaires entre les normes de 50 Hz et 60 Hz. Cette solution de protection décrite dans WO2009/034877A1 bloque la recharge alors que le chargeur embarqué est en capacité de fonctionner correctement. On souhaite un chargeur pouvant être plus permissif que cette solution embarquant un contrôle de la norme. En outre, on souhaite que l’anomalie à l’origine de la défaillance soit correctement identifiée pour informer l’utilisateur.However, this solution has a disadvantage when the frequency of the current delivered by the terminal does not strictly respect the range of a standard and is located in intermediate values between these two ranges. Indeed, certain types of on-board chargers are designed to operate correctly in intermediate values between the 50 Hz and 60 Hz standards. This protection solution described in WO2009/034877A1 blocks recharging while the on-board charger is able to operate correctly . We want a charger that can be more permissive than this solution incorporating control of the standard. In addition, we want the anomaly causing the failure to be correctly identified to inform the user.
Il existe donc un besoin de pallier les problèmes précités. Un objectif est d’améliorer la fiabilité de la recharge et de détecter les anomalies de fréquence. Un autre objectif est de proposer une solution de protection ne se limitant pas strictement à des normes connues, notamment lorsque le chargeur embarqué est en capacité d’opérer correctement pour des fréquences intermédiaires entre 50 Hz et 60 Hz. Un autre objectif est d’améliorer le diagnostic d’une défaillance de recharge lorsqu’elle est provoquée par la borne.There is therefore a need to overcome the aforementioned problems. One objective is to improve charging reliability and detect frequency anomalies. Another objective is to propose a protection solution not strictly limited to known standards, in particular when the on-board charger is capable of operating correctly for intermediate frequencies between 50 Hz and 60 Hz. Another objective is to improve the diagnosis of a charging failure when caused by the terminal.
Plus précisément, l’invention concerne un procédé de protection d’un chargeur électrique embarqué d’un véhicule électrifié, ledit chargeur étant apte à opérer une recharge électrique d’une batterie de traction du véhicule à partir d’un courant de charge délivré par une source d’alimentation externe au véhicule. Le procédé comporte les étapes successives suivantes :More specifically, the invention relates to a method of protecting an on-board electric charger of an electrified vehicle, said charger being capable of carrying out electrical recharging of a traction battery of the vehicle from a charging current delivered by a power source external to the vehicle. The process comprises the following successive steps:
- le déclenchement de la recharge électrique par le chargeur durant laquelle un courant de charge alternatif est converti en un courant de charge continu,- the triggering of electric charging by the charger during which an alternating charging current is converted into a direct charging current,
- la mesure, en permanence pendant la recharge, d’une fréquence du courant de charge alternatif en entrée du chargeur.- measuring, continuously during recharging, a frequency of the alternating charging current at the charger input.
Selon l’invention, le procédé comporte en outre les étapes successives suivantes pendant la recharge :According to the invention, the method further comprises the following successive steps during recharging:
- la comparaison de ladite fréquence par rapport à une première plage de fréquence prédéterminée fixe, ladite première plage étant délimitée par une borne inférieure comprise entre 39 Hz et 47 Hz et une borne supérieure comprise entre 61 Hz et 73Hz.- comparing said frequency with respect to a first fixed predetermined frequency range, said first range being delimited by a lower limit between 39 Hz and 47 Hz and an upper limit between 61 Hz and 73 Hz.
- la commande de l’arrêt de la recharge en cas de détection que ladite fréquence n’est pas comprise dans la première plage prédéterminée pendant au moins une première durée prédéterminée.- controlling the stopping of recharging in the event of detection that said frequency is not included in the first predetermined range for at least a first predetermined duration.
Selon une variante, la borne inférieure de la première plage est égale à 43Hz et la borne supérieure de la première plage est égale à 67Hz.According to a variant, the lower limit of the first range is equal to 43 Hz and the upper limit of the first range is equal to 67 Hz.
Selon une variante, la première durée prédéterminée est comprise entre 50 millisecondes et 200 millisecondes, de préférence est égale à 100 millisecondes.According to a variant, the first predetermined duration is between 50 milliseconds and 200 milliseconds, preferably equal to 100 milliseconds.
Selon une variante du procédé, dans lequel le chargeur comporte un module de conversion du courant de charge alternatif en courant de charge continu comprenant des interrupteurs électriques, la commande de l’arrêt de la recharge comporte la commande d’ouverture des interrupteurs du module de conversion.According to a variant of the method, in which the charger comprises a module for converting the alternating charging current into direct charging current comprising electrical switches, the command to stop the charging includes the command to open the switches of the charging module. conversion.
Selon une variante, le procédé comporte en outre lors de la commande de l’arrêt de recharge, une étape d’enregistrement d’un code de défaut dans un premier état d’anomalie permanente signalant une anomalie de fréquence de la source d’alimentation externe et une étape de signalement du code de défaut à travers un réseau de communication embarqué du véhicule, le premier état informant que l’anomalie de fréquence persiste et que la recharge électrique est inhibée.According to a variant, the method further comprises, when controlling the charging stop, a step of recording a fault code in a first permanent anomaly state signaling a frequency anomaly of the power source external and a step of signaling the fault code through an on-board vehicle communication network, the first state informing that the frequency anomaly persists and that electric charging is inhibited.
Selon une variante, le procédé comporte en outre, à la suite de l’enregistrement du code de défaut, en cas de détection que la fréquence est comprise dans une deuxième plage prédéterminée pendant au moins une deuxième durée prédéterminée, la modification du code de défaut dans un deuxième état d’anomalie furtive, le deuxième état informant que l’anomalie de fréquence est rétablie et que la recharge électrique est autorisée.According to a variant, the method further comprises, following the recording of the fault code, in the event of detection that the frequency is included in a second predetermined range for at least a second predetermined duration, the modification of the fault code in a second stealth anomaly state, the second state informing that the frequency anomaly is restored and that electrical recharging is authorized.
Selon une variante, la deuxième plage est délimitée par une borne inférieure comprise entre 39 Hz et 47 Hz et une borne supérieure comprise entre 61 Hz et 73Hz.According to a variant, the second range is delimited by a lower limit between 39 Hz and 47 Hz and an upper limit between 61 Hz and 73 Hz.
Selon une variante, la borne inférieure de la deuxième plage est égale à 45 Hz et la borne supérieure de la deuxième plage est égale à 65 HzAccording to a variant, the lower limit of the second range is equal to 45 Hz and the upper limit of the second range is equal to 65 Hz
On envisage en outre un chargeur électrique embarqué d’un véhicule électrifié, ledit chargeur comportant une unité de commande et étant apte à opérer une recharge électrique d’une batterie de traction du véhicule à partir d’un courant de charge délivré par une source d’alimentation externe au véhicule, l’unité de commande est configurée pour mettre en œuvre le procédé selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents durant une recharge électrique.We further envisage an on-board electric charger for an electrified vehicle, said charger comprising a control unit and being capable of carrying out electrical recharging of a traction battery of the vehicle from a charging current delivered by a power source. External power supply to the vehicle, the control unit is configured to implement the method according to any of the preceding embodiments during electrical recharging.
On envisage selon l’invention un véhicule électrifié comportant une machine électrique de traction, une batterie de traction destinée à alimenter électriquement ladite machine électrique et un tel chargeur électrique embarqué selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents.According to the invention, an electrified vehicle is envisaged comprising an electric traction machine, a traction battery intended to electrically power said electric machine and such an on-board electric charger according to any of the preceding embodiments.
Grâce à l’invention, il est possible de diagnostiquer une anomalie de fréquence de la tension de charge ayant son origine au niveau de la borne de recharge. On évite ainsi des changements à tort du chargeur embarqué en après-vente. En outre, la stratégie de détection de l’anomalie et de gestion des codes de diagnostic permet de réhabiliter la recharge en cas d’exécution d’une nouvelle recharge.Thanks to the invention, it is possible to diagnose a frequency anomaly of the charging voltage originating at the charging station. This avoids incorrect after-sales changes to the on-board charger. In addition, the anomaly detection and diagnostic code management strategy makes it possible to rehabilitate the recharge in the event of a new recharge.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the detailed description which follows including embodiments of the invention given by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which:
L’invention s’applique aux véhicules électrifiés, en particulier les véhicules automobiles rechargeables. Cela inclut les véhicules électriques à motorisation entièrement électrique et les véhicules hybrides dits « Plug-In » en anglais munis d’un boitier de recharge. L’invention concerne plus précisément un procédé de protection pour le chargeur embarqué du véhicule contre les anomalies de fréquence au niveau de la borne de recharge.The invention applies to electrified vehicles, in particular rechargeable motor vehicles. This includes electric vehicles with fully electric engines and so-called “Plug-In” hybrid vehicles equipped with a charging box. The invention relates more precisely to a protection method for the vehicle's on-board charger against frequency anomalies at the charging station.
En
Le chargeur 9 coopère avec un boitier électrique de prise de recharge 7 destiné à se brancher au moyen d’un câble de recharge 10 à une source d’alimentation externe 11 connectée à un réseau d’alimentation électrique 8, fonctionnant généralement en tension alternative. Le terme embarqué signifie que le chargeur 9 est intégré et figé à l’intérieur du véhicule. Le chargeur 9 est un système permanent du véhicule, ou bien encore une borne de recharge mobile. Par exemple, le chargeur 9 est positionné sous la carrosserie du véhicule 1 à proximité du boitier de prise de recharge 7, et il est relié électriquement entre le boitier 7 et le système de batterie 3.The charger 9 cooperates with an electrical charging socket box 7 intended to connect by means of a charging cable 10 to an external power source 11 connected to an electrical supply network 8, generally operating at alternating voltage. The term on-board means that the charger 9 is integrated and fixed inside the vehicle. The charger 9 is a permanent vehicle system, or even a mobile charging station. For example, the charger 9 is positioned under the body of the vehicle 1 near the charging socket box 7, and it is electrically connected between the box 7 and the battery system 3.
La source d’alimentation externe 11 délivre un courant de charge au véhicule. La source d’alimentation externe 11 peut être une prise domestique, station fixe domestique (appelée couramment « Wallbox » en anglais) ou une borne de recharge d’une station autoroutière prévue à cet effet. Dans l’exemple décrit ci-après la source d’alimentation externe 11 est une borne de recharge apte à délivrer une tension alternative de type monophasée ou triphasée.The external power source 11 delivers a charging current to the vehicle. The external power source 11 can be a domestic outlet, a fixed domestic station (commonly called a “Wallbox” in English) or a charging station from a motorway station provided for this purpose. In the example described below, the external power source 11 is a charging terminal capable of delivering an alternating voltage of single-phase or three-phase type.
Le système de batterie de traction 3 est destiné à l’alimentation électrique de la machine de traction du véhicule. Il comporte des moyens de stockage d’énergie électrique 6. Dans le cadre de l’invention, la tension du système de batterie de traction peut être de type 48V ou supérieure, de type 400 volts selon le mode de réalisation préférentielle (comprise entre 350 volts et 450 volts), de type 800 volts (comprise entre 700 volts et 900 volts), ou voire plus. Le système de batterie de traction 3 assure la fourniture d’énergie électrique pour les besoins de la machine électrique de traction. La batterie électrique 6 comprend des éléments de stockage d’énergie comportant des cellules électrochimiques, par exemple de type Lithium-ion.The traction battery system 3 is intended for the power supply of the vehicle's traction machine. It comprises electrical energy storage means 6. In the context of the invention, the voltage of the traction battery system can be of type 48V or higher, of type 400 volts according to the preferred embodiment (between 350 volts and 450 volts), 800 volt type (between 700 volts and 900 volts), or even more. The traction battery system 3 ensures the supply of electrical energy for the needs of the electric traction machine. The electric battery 6 comprises energy storage elements comprising electrochemical cells, for example of the Lithium-ion type.
Le système de batterie de traction 3 comprend également un calculateur de gestion 4 (désigné par l’acronyme BMS pour « Battery Management System » ou TBCU pour « Traction Battery Control Unit ») adapté pour superviser les paramètres spécifiques à la batterie en coopération avec des capteurs de courant et tension, tels l’état de charge SOC (« State of Charge »), la tension de circuit ouvert OCV (« Open Circuit Voltage ») exprimée en Volt, le courant de charge exprimé en Ampère, l’état de santé SOH (« State of Health), la tension ou bien encore la température de la batterie.The traction battery system 3 also includes a management computer 4 (designated by the acronym BMS for “Battery Management System” or TBCU for “Traction Battery Control Unit”) adapted to supervise the parameters specific to the battery in cooperation with current and voltage sensors, such as the state of charge SOC (“State of Charge”), the open circuit voltage OCV (“Open Circuit Voltage”) expressed in Volts, the charging current expressed in Amperes, the state of health SOH (“State of Health), the voltage or even the temperature of the battery.
Le procédé de protection selon l’invention ne concerne pas la recharge de la batterie de servitude de type 12 volts. Par conséquent et par souci de clarté, la batterie de servitude de type 12 volts et le réseau de bord de type 12 volts ne sont pas représentés sur la
En outre, des contacteurs haute tension 5 du système de batterie 3 assurent la déconnexion/connexion de la batterie 6 avec le circuit électrique de puissance du véhicule, le chargeur 9 et le boitier de prise 7 et la machine électrique de traction. Les contacteurs haute tension 5 sont des commutateurs de puissance pilotables en ouverture et fermeture par le calculateur 4 du système de batterie 3 pour la connecter et l’isoler des autres systèmes électriques du véhicule.In addition, high voltage contactors 5 of the battery system 3 ensure the disconnection/connection of the battery 6 with the electrical power circuit of the vehicle, the charger 9 and the socket box 7 and the electric traction machine. The high voltage contactors 5 are power switches that can be controlled in opening and closing by the computer 4 of the battery system 3 to connect it and isolate it from the other electrical systems of the vehicle.
Le chargeur 9 a pour fonction de gérer la communication entre les différentes bornes de recharge et de surveiller et contrôler la recharge électrique sur borne. Le chargeur 9 comporte également un module de conversion électrique de type alternatif/continu AC/DC et un autre module de type continu/continu DC/DC. Dans les situations de recharge sur borne, il réalise la conversion d’une tension alternative vers une tension continue, notamment lors de recharge en mode 2 ou mode 3 dans lesquels il est nécessaire de convertir une tension alternative en 220V de type monophasique ou triphasique (ou 110V selon le standard électrique de la région) vers une tension continue compatible du système de batterie. En outre, dans le cadre des recharges dites rapides ou de mode 4, le courant de charge est délivré directement par la borne 11 à la batterie de traction, c’est-à-dire sans conversion de tension. En situation de roulage, une autre fonction du chargeur est la conversion DC/DC entre la batterie de traction et les systèmes embarqués du véhicule, par exemple le réseau de bord et la batterie basse tension en 12V (batterie de servitude).The function of the charger 9 is to manage the communication between the different charging terminals and to monitor and control the electric charging on the terminal. The charger 9 also includes an AC/DC alternating/continuous type electrical conversion module and another DC/DC direct/continuous type module. In terminal charging situations, it converts an alternating voltage to a direct voltage, particularly when recharging in mode 2 or mode 3 in which it is necessary to convert an alternating voltage into 220V of monophasic or three-phase type ( or 110V according to the electrical standard of the region) to a compatible DC voltage of the battery system. In addition, in the context of so-called rapid or mode 4 recharges, the charging current is delivered directly by terminal 11 to the traction battery, that is to say without voltage conversion. When driving, another function of the charger is the DC/DC conversion between the traction battery and the vehicle's on-board systems, for example the on-board network and the 12V low voltage battery (service battery).
En outre, le véhicule comporte une unité de commande 2 jouant le rôle de superviseur des calculateurs du véhicule, désigné par l’acronyme EVCU pour « Electronic Vehicule Control Unit ». Dans cet exemple, l’unité de commande 2 supervise notamment la machine électrique de traction, le système de batterie 3 et le chargeur 9. L’unité de commande 2 est un organe à calculateur dont une fonction est de centraliser les données collectées du véhicule et de les retransmettre à d’autres calculateurs du véhicule à travers un bus de communication de données 12, par exemple de type CAN.In addition, the vehicle includes a control unit 2 playing the role of supervisor of the vehicle's computers, designated by the acronym EVCU for “Electronic Vehicle Control Unit”. In this example, the control unit 2 supervises in particular the electric traction machine, the battery system 3 and the charger 9. The control unit 2 is a computer unit whose function is to centralize the data collected from the vehicle and retransmit them to other computers of the vehicle through a data communication bus 12, for example of the CAN type.
Pour les besoins du procédé de protection du chargeur 9, l’unité de commande 2 collecte des informations relatives à des anomalies détectées par le chargeur 9 et le système de batterie de traction 3 de manière à les retransmettre à une autre unité de commande centralisée 14 désignée par l’acronyme BSI pour Boitier de Servitude Intelligent. Dans cet exemple non limitatif, le boitier 14 et l’unité de commande 2 communique à travers un deuxième bus de communication 13, de type CAN.For the purposes of the charger protection method 9, the control unit 2 collects information relating to anomalies detected by the charger 9 and the traction battery system 3 so as to retransmit it to another centralized control unit 14 designated by the acronym BSI for Intelligent Service Box. In this non-limiting example, the box 14 and the control unit 2 communicate via a second communication bus 13, of the CAN type.
Plus précisément, le boitier 14 est en charge d’enregistrer un journal de diagnostics et d’alertes consultable par un service de contrôle du véhicule 1. Une anomalie est enregistrée en mémoire du boitier 14 sous la forme d’un code d’anomalie représentatif du niveau de gravité et de l’état de l’anomalie.More precisely, the box 14 is responsible for recording a log of diagnostics and alerts that can be consulted by a vehicle inspection service 1. An anomaly is recorded in the memory of the box 14 in the form of a representative fault code the level of severity and the state of the anomaly.
En
Le système de batterie de traction 3 comporte les cellules électrochimiques 6 de stockage d’énergie et des commutateurs haute tension, indiqués plus en détail par les références K1, K2, K3 et K4, permettant de connecter et d’isoler sélectivement la batterie de traction avec les autres systèmes. La batterie de traction 6 présente une tension Vbat à ses bornes. La batterie de traction 6 peut être connectée électriquement directement à la station de recharge 11, en tension continue pour une charge en mode 4, lorsque les commutateurs K4 et K3 sont fermés. Les commutateurs K1 et K2 permettent de connecter électriquement la batterie de traction 6 à la sortie du chargeur 9 en tension continue.The traction battery system 3 comprises the electrochemical energy storage cells 6 and high voltage switches, indicated in more detail by the references K1, K2, K3 and K4, for selectively connecting and isolating the traction battery with other systems. The traction battery 6 has a voltage Vbat at its terminals. The traction battery 6 can be electrically connected directly to the charging station 11, in direct voltage for charging in mode 4, when switches K4 and K3 are closed. Switches K1 and K2 allow the traction battery 6 to be electrically connected to the DC voltage output of the charger 9.
Plus précisément, le chargeur 9 reçoit en entrée une tension alternative V0 de fréquence F0 délivrant un courant de recharge alternatif fourni par la borne externe 11. La tension en entrée est une tension de type monophasique ou triphasique. Le chargeur 9 comporte un moyen de mesure de la fréquence F0 d’une tension alternative délivrée par la borne externe 11. Cette mesure est exécutée périodiquement toutes les millisecondes durant la recharge, par exemple. La fréquence d’une ou chaque ligne de courant de charge de la borne est mesurée. Le chargeur 9 comporte en outre un module de conversion 91 de tension de type AC/DC, un moyen de mesure (capteur de tension) de la tension V1 en sortie du module de conversion 91 et une unité de commande 92.More precisely, the charger 9 receives as input an alternating voltage V0 of frequency F0 delivering an alternating charging current supplied by the external terminal 11. The input voltage is a monophasic or three-phase voltage. The charger 9 includes means for measuring the frequency F0 of an alternating voltage delivered by the external terminal 11. This measurement is carried out periodically every millisecond during recharging, for example. The frequency of one or each terminal load current line is measured. The charger 9 further comprises an AC/DC type voltage conversion module 91, a measuring means (voltage sensor) of the voltage V1 at the output of the conversion module 91 and a control unit 92.
Dans ce mode de réalisation préférentielle, le module de conversion AC/DC 91 est une unité comportant plusieurs transistors MOSFET pilotés par l’unité de commande 92. Ces transistors sont agencés et pilotés par un programme d’ordonnancement d’état d’ouverture et fermeture pour convertir la tension alternative en entrée V0 (monophasique ou triphasique) en une tension de charge continue V1. La fréquence de commutation du programme d’ordonnancement est pilotée en fonction de la mesure de la fréquence F0 du courant de charge délivré par la borne 11. Ce pilotage assure un rendement de conversion électrique optimal. Le type de module de conversion AC/DC 91 pour la recharge électrique n’est aucunement limitatif du procédé de protection du chargeur.In this preferred embodiment, the AC/DC conversion module 91 is a unit comprising several MOSFET transistors controlled by the control unit 92. These transistors are arranged and controlled by an opening state scheduling program and closure to convert the alternating input voltage V0 (single-phase or three-phase) into a direct charging voltage V1. The switching frequency of the scheduling program is controlled according to the measurement of the frequency F0 of the charging current delivered by terminal 11. This control ensures optimal electrical conversion efficiency. The type of AC/DC conversion module 91 for electric charging is in no way restrictive of the charger protection process.
Le procédé de protection selon l’invention vise à s’assurer que la fréquence F0 du courant de charge reste comprise dans une plage prédéterminée durant la recharge et dans des conditions électriques de fonctionnement évitant un endommagement des circuits du chargeur. A cet effet, l’unité de commande 92 comporte un moyen d’enregistrement d’une première plage prédéterminée de fréquence PF1 du courant de charge délivré par la borne 11 et d’un premier seuil de durée SD1 d’une anomalie de fréquence.The protection method according to the invention aims to ensure that the frequency F0 of the charging current remains within a predetermined range during recharging and under electrical operating conditions avoiding damage to the charger circuits. For this purpose, the control unit 92 comprises means for recording a first predetermined frequency range PF1 of the charging current delivered by terminal 11 and a first duration threshold SD1 of a frequency anomaly.
En outre, pour la réhabilitation de la recharge suite à une détection d’anomalie de fréquence, l’unité de commande 92 enregistre en mémoire une deuxième plage prédéterminée PF2 du courant de charge délivré par la borne 11 et d’un deuxième seuil de durée de rétablissement de l’anomalie de fréquence SD2. Les valeurs des plages de fréquence PF1 et PF2 et des seuils SD1 et SD2 sont fixes et enregistrées en mémoire de l’unité de commande en conception du véhicule. Ces valeurs restent fixes durant toute l’opération de recharge.In addition, for recharging rehabilitation following frequency anomaly detection, the control unit 92 records in memory a second predetermined range PF2 of the charging current delivered by terminal 11 and a second duration threshold recovery of the SD2 frequency anomaly. The values of the frequency ranges PF1 and PF2 and the thresholds SD1 and SD2 are fixed and recorded in the memory of the control unit in the vehicle design. These values remain fixed throughout the charging operation.
L’unité de commande 92 comporte en outre un moyen de détection du débranchement et branchement d’un câble de recharge au boitier de prise de recharge du véhicule, un moyen de génération d’un signal d’une anomalie de fréquence sous la forme d’un code d’anomalie et des moyens de communication de données avec le superviseur EVCU. Le chargeur 9 comporte en outre des moyens de conversion 93 de tension DC/DC.The control unit 92 further comprises means for detecting the disconnection and connection of a charging cable to the vehicle charging socket box, means for generating a signal of a frequency anomaly in the form of a fault code and means of data communication with the EVCU supervisor. The charger 9 further comprises DC/DC voltage conversion means 93.
Dans le cadre de la surveillance des évènements d’anomalie de fréquence de la borne externe 11, un code d’anomalie peut être enregistré dans un premier état d’anomalie permanente, c’est-à-dire que l’anomalie de fréquence détectée persiste. Cette situation déclenche un arrêt de la recharge. Dans un deuxième état d’anomalie furtive, l’anomalie est considérée comme rétablie ou réparée. L’évènement d’anomalie de fréquence a alors disparu. La recharge peut être de nouveau autorisée.As part of monitoring frequency anomaly events of the external terminal 11, an anomaly code can be recorded in a first permanent anomaly state, that is to say that the frequency anomaly detected persists. This situation triggers a charging stop. In a second stealth anomaly state, the anomaly is considered restored or repaired. The frequency anomaly event then disappeared. Charging can be authorized again.
En
De préférence, comme cela est visible sur la
On décrit maintenant un mode de réalisation du procédé de protection du chargeur 9 mis en œuvre par un calculateur du véhicule, dans cet exemple l’unité de commande 92 du chargeur 9. L’unité de commande 92 est munie d’un calculateur à circuits intégrés et de mémoires électroniques, le calculateur et les mémoires étant configurés pour exécuter le procédé de protection selon l’invention. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le calculateur pourrait être externe à l’unité de commande 92, tout en étant couplé à cette dernière 92. Dans ce dernier cas, il peut être lui-même agencé sous la forme d’un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, l’unité de commande, selon l’invention, peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels.We now describe an embodiment of the method of protecting the charger 9 implemented by a vehicle computer, in this example the control unit 92 of the charger 9. The control unit 92 is provided with a computer with circuits integrated and electronic memories, the computer and the memories being configured to execute the protection method according to the invention. But this is not obligatory. Indeed, the computer could be external to the control unit 92, while being coupled to the latter 92. In the latter case, it can itself be arranged in the form of a dedicated computer including a possible dedicated program , For example. Consequently, the control unit, according to the invention, can be produced in the form of software modules (or computer (or even “software”)), or of electronic circuits (or “hardware”), or even of 'a combination of electronic circuits and software modules.
La
A une deuxième étape E2, le chargeur embarqué 9 du véhicule déclenche une recharge électrique durant laquelle un courant de charge alternatif est converti en un courant de charge continu compatible de la batterie par le module de conversion AC/DC 91. L’opération de recharge est en cours.In a second step E2, the on-board charger 9 of the vehicle triggers an electrical recharge during which an alternating charging current is converted into a compatible direct charging current of the battery by the AC/DC conversion module 91. The charging operation is in progress.
A une troisième étape E3, le chargeur 9 mesure la fréquence F0 de la tension alternative V0. Il s’agit d’une étape de surveillance qui s’exécute en permanence, par exemple chaque milliseconde, à chaque instant de la recharge. La mesure est réalisée à partir d’un capteur de fréquence en entrée du module de conversion AC/DC 91.In a third step E3, the charger 9 measures the frequency F0 of the alternating voltage V0. This is a monitoring step that runs continuously, for example every millisecond, at every moment of charging. The measurement is carried out using a frequency sensor at the input of the AC/DC conversion module 91.
Ensuite, à une quatrième étape E4 pour chaque mesure, le chargeur 9 compare la fréquence mesurée F0 par rapport à la plage prédéterminée PF1. La comparaison est exécutée avec une unique plage PF1 délimitée par la borne inférieure BINF1 comprise entre 39 Hz et 47 Hz et la borne supérieure BSUP1 comprise entre 61 Hz et 73Hz. Cette unique plage couvre l’ensemble des standards électriques. Selon le mode de réalisation préférentielle, la borne inférieure est égale à 43Hz et la borne supérieure est égale à 67Hz. Cette étape vise à vérifier si la fréquence d’entrée F0 est comprise ou non dans la plage PF1 et si elle permet une conversion AC/DC de qualité suffisante au regard des spécificités du module de conversion.Then, at a fourth step E4 for each measurement, the charger 9 compares the measured frequency F0 with respect to the predetermined range PF1. The comparison is performed with a single PF1 range delimited by the lower limit BINF1 between 39 Hz and 47 Hz and the upper limit BSUP1 between 61 Hz and 73 Hz. This single range covers all electrical standards. According to the preferred embodiment, the lower limit is equal to 43Hz and the upper limit is equal to 67Hz. This step aims to check whether or not the input frequency F0 is included in the PF1 range and whether it allows an AC/DC conversion of sufficient quality with regard to the specificities of the conversion module.
A cette étape E4, le chargeur vérifie donc, si la fréquence F0 est comprise ou non dans la plage PF1, et de plus si une anomalie de fréquence persiste ou non pendant au moins une durée prédéterminée SD1. Par exemple, un compteur CT peut être déclenché dès l’instant que le chargeur 9 détecte que F0 est supérieure à 67 Hz ou dès que F0 est inférieure à 43 Hz. Le compteur est réinitialisé dès que la fréquence F0 revient dans la plage PF1. Le procédé vérifie la durée de ce compteur CT par rapport au seuil SD1. La durée SD1 est comprise entre 50 millisecondes et 500 millisecondes. Dans ce mode de réalisation préférentielle, SD1 est égale à 100 millisecondes.At this step E4, the charger therefore checks whether or not the frequency F0 is included in the range PF1, and furthermore whether or not a frequency anomaly persists for at least a predetermined duration SD1. For example, a CT counter can be triggered as soon as the charger 9 detects that F0 is greater than 67 Hz or as soon as F0 is less than 43 Hz. The counter is reset as soon as the frequency F0 returns to the PF1 range. The method checks the duration of this counter CT in relation to the threshold SD1. The SD1 duration is between 50 milliseconds and 500 milliseconds. In this preferred embodiment, SD1 is equal to 100 milliseconds.
Tant que F0 est comprise dans la plage PF1, ou si F0 sort de la plage PF1 durant une durée inférieure à SD1, alors le procédé de protection retourne à l’étape E3 de surveillance de la fréquence F0. On évite ainsi des arrêts intempestifs de la recharge.As long as F0 is included in the PF1 range, or if F0 leaves the PF1 range for a duration less than SD1, then the protection process returns to step E3 of monitoring the frequency F0. This avoids untimely stopping of charging.
Si le chargeur 9 détecte que la fréquence F0 n’est pas comprise dans la plage PF1, c’est-à-dire si F0 est inférieure à 43 Hz ou F0 est supérieure à 67 Hz, durant une durée continue d’au moins 100 millisecondes, alors à une cinquième étape E5, le chargeur 9 commande l’arrêt de la recharge.If the charger 9 detects that the frequency F0 is not included in the PF1 range, that is to say if F0 is less than 43 Hz or F0 is greater than 67 Hz, for a continuous duration of at least 100 milliseconds, then at a fifth step E5, the charger 9 orders the charging to stop.
Plus précisément, l’arrêt de la recharge E5 comporte la commande d’ouverture des interrupteurs du module de conversion AC/DC 91. L’arrêt de la recharge se réalise par la mise en pause de la conversion AC/DC et par l’ouverture immédiate des transistors MOSFET. Aucun courant ne circule à travers le chargeur. Le chargeur est mis en pause et est isolé du circuit haute tension et de la batterie de traction 6. On évite ainsi que le courant de charge en sortie du module de conversion soit de mauvaise qualité et détériore les composants électriques du circuit haute tension et des cellules de la batterie auquel il est relié.More precisely, stopping the recharge E5 includes the command to open the switches of the AC/DC conversion module 91. Stopping the recharge is carried out by pausing the AC/DC conversion and by immediate opening of the MOSFET transistors. No current is flowing through the charger. The charger is paused and is isolated from the high voltage circuit and the traction battery 6. This prevents the charging current at the output of the conversion module from being of poor quality and damaging the electrical components of the high voltage circuit and the cells of the battery to which it is connected.
Ensuite, lorsque l’arrêt de la recharge est déclenché, le procédé comporte une sixième étape d’enregistrement E6 d’un code de défaut signalant une anomalie de fréquence du signal de tension délivré par la borne, et de signalement du code de défaut à travers le réseau de communication embarqué du véhicule. L’anomalie est enregistrée sous la forme d’un code d’anomalie permanente dans le journal de diagnostic. Ce code informe que l’anomalie de fréquence persiste et que la recharge électrique est inhibée.Then, when the stopping of charging is triggered, the method comprises a sixth step E6 of recording a fault code signaling a frequency anomaly of the voltage signal delivered by the terminal, and of reporting the fault code to through the vehicle's on-board communications network. The fault is recorded as a permanent fault code in the diagnostic log. This code informs that the frequency anomaly persists and that electric charging is inhibited.
En référence à la
Ensuite, à une étape E7, le procédé comporte une deuxième vérification de fréquence pour réhabiliter ou non la recharge. La vérification E7 consiste à détecter si la fréquence F0 est comprise ou non dans une plage PF2 de réhabilitation de la recharge pendant au moins une deuxième durée prédéterminée SD2. PF2 est délimitée par une borne inférieure BINF2, par exemple 45 Hz et une borne supérieure BSUP2, par exemple 65 Hz. BINF2 est comprise entre 39 Hz et 47 Hz et la borne supérieure BSUP2 est comprise entre 61 Hz et 73Hz. Les plages PF1 et PF2 peuvent être identiques ou distinctes. De préférence, la deuxième durée prédéterminée SD2 est égale à 1000 millisecondes. Par exemple, un compteur CT peut être déclenché dès l’instant que le chargeur 9 détecte que la fréquence F0 est comprise dans PF2.Then, in a step E7, the method includes a second frequency check to rehabilitate the recharge or not. Verification E7 consists of detecting whether or not the frequency F0 is included in a range PF2 for recharging rehabilitation for at least a second predetermined duration SD2. PF2 is delimited by a lower limit BINF2, for example 45 Hz and an upper limit BSUP2, for example 65 Hz. BINF2 is between 39 Hz and 47 Hz and the upper limit BSUP2 is between 61 Hz and 73 Hz. The PF1 and PF2 ranges can be identical or distinct. Preferably, the second predetermined duration SD2 is equal to 1000 milliseconds. For example, a counter CT can be triggered as soon as the charger 9 detects that the frequency F0 is included in PF2.
Dans le cas positif, le procédé comporte une étape E8 de modification du code de défaut dans un deuxième état d’anomalie furtive. La recharge est de nouveau autorisée par le chargeur en cas de demande de recharge. Le deuxième état informe que l’anomalie de fréquence est rétablie et que la recharge électrique est autorisée. Ce procédé de gestion du diagnostic et des états des codes d’anomalie permet d’informer le conducteur qu’une anomalie a eu lieu au niveau de la borne et non au niveau de son chargeur embarqué. On évite ainsi une réparation inutile du véhicule. L’étape 8 peut avoir lieu lors d’une même session de recharge ou lors d’une session de recharge suivant l’arrêt provoqué en étape E5, c’est-à-dire après un débranchement et branchement du câble.In the positive case, the method includes a step E8 of modifying the fault code in a second stealth anomaly state. Recharging is authorized again by the charger in the event of a recharging request. The second state informs that the frequency anomaly has been restored and that electric charging is authorized. This process for managing diagnostics and fault code states informs the driver that an anomaly has occurred at the terminal and not at the on-board charger. This avoids unnecessary repairs to the vehicle. Step 8 can take place during the same charging session or during a charging session following the stop caused in step E5, that is to say after unplugging and plugging in the cable.
Dans le cas négatif, le code d’anomalie reste permanent et inhibe la recharge de la batterie de traction. L’arrêt de la recharge reste actif. Les interrupteurs du module de conversion sont pilotés dans un état ouvert pour l’isoler de la borne et de la batterie.In the negative case, the fault code remains permanent and inhibits recharging of the traction battery. The charging stop remains active. The switches on the conversion module are driven in an open state to isolate it from the terminal and the battery.
L’invention s’applique aux véhicules électriques et véhicules hybrides lors de la recharge de la batterie de traction par branchement sur une borne de recharge externe. Plus généralement, le procédé s’applique à tout type de recharge par branchement à une source d’alimentation externe au véhicule qui est prévue pour délivrer un courant de charge alternatif au chargeur embarqué du véhicule.The invention applies to electric vehicles and hybrid vehicles when recharging the traction battery by connecting to an external charging station. More generally, the method applies to any type of charging by connection to a power source external to the vehicle which is designed to deliver an alternating charging current to the vehicle's on-board charger.
Claims (10)
- le déclenchement de la recharge électrique (E2) par le chargeur (9) durant laquelle un courant de charge alternatif est converti en un courant de charge continu,
- la mesure (E3), en permanence pendant la recharge, d’une fréquence (F0) du courant de charge alternatif en entrée du chargeur (9),
- ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes successives suivantes pendant la recharge :
- la comparaison (E4) de ladite fréquence (F0) par rapport à une première plage de fréquence prédéterminée fixe (PF1), ladite première plage (PF1) étant délimitée par une borne inférieure (BINF1) comprise entre 39 Hz et 47 Hz et une borne supérieure (BSUP1) comprise entre 61 Hz et 73 Hz,
- la commande de l’arrêt de la recharge (E5) en cas de détection que ladite fréquence (F0) n’est pas comprise dans la première plage prédéterminée (PF1) pendant au moins une première durée prédéterminée (SD1).
- triggering electric charging (E2) by the charger (9) during which an alternating charging current is converted into a direct charging current,
- the measurement (E3), permanently during recharging, of a frequency (F0) of the alternating charging current at the input of the charger (9),
- said method being characterized in that it further comprises the following successive steps during recharging:
- the comparison (E4) of said frequency (F0) with respect to a first fixed predetermined frequency range (PF1), said first range (PF1) being delimited by a lower limit (BINF1) between 39 Hz and 47 Hz and a limit upper (BSUP1) between 61 Hz and 73 Hz,
- controlling the stopping of recharging (E5) in the event of detection that said frequency (F0) is not included in the first predetermined range (PF1) for at least a first predetermined duration (SD1).
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Owner name: STELLANTIS AUTO SAS, FR Effective date: 20240423 |