FR3137180A1 - Procede de detection d’un court-circuit pour un capteur de temperature d’une machine electrique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de détection d’un court-circuit dans un circuit d’alimentation d’un capteur de température destiné à mesurer la température dans une machine électrique d’un véhicule électrique, le circuit d’alimentation comprenant un chemin d’alimentation positif reliant une borne positive du capteur de température à une borne positive d’une source d’alimentation électrique et un chemin d’alimentation négatif reliant une borne négative du capteur de température à une borne négative de la source d’alimentation électrique. Un court-circuit est détecté dans le circuit d’alimentation lorsque la température mesurée par le capteur de température est inférieure ou égale à une température de saturation minimale Tsatmin ou lorsque la température mesurée par le capteur de température est supérieure ou égale à une température de saturation maximale Tsatmax pendant une durée supérieure à un temps T prédéfini, le dispositif de contrôle de la machine électrique définissant un état de défaut de court-circuit. (pas de figure)
Description
L'invention concerne, de façon générale, un procédé de détection d’un court-circuit dans un circuit d’alimentation d’un capteur de température destiné à mesurer la température dans une machine électrique d’un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique et un procédé de gestion d’un défaut de court-circuit comprenant le procédé de détection.
On entend par véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique, un véhicule automobile à traction ou propulsion électrique ou hybride, comportant une machine électrique (de traction ou de propulsion) alimentée par un ou plusieurs modules de batterie reliés à un réseau de puissance.
L’invention se rapporte plus spécifiquement à la mesure de température par des thermistances telles les sondes NTC (Acronyme en anglais de Negative Temperature Coefficient) ou PTC (Acronyme en anglais de Positive Temperature Coefficient).
Les sondes NTC présentent des résistances à coefficient de température négatif, ce qui signifie que la résistance des sondes diminue lorsque la température augmente. Les sondes NTC sont principalement utilisées comme capteurs de température résistifs et comme dispositifs limiteurs de courant.
Les sondes PTC présentent des résistances à coefficient de température positif, ce qui signifie que la résistance des sondes augmente lorsque la température augmente. Les sondes PTC sont principalement utilisées comme capteurs de température résistifs.
Le véhicule comprend une unité de supervision du véhicule eVCU (Acronyme en anglais de electronic Vehicle Control Unit) qui pilote, entre autre, un dispositif de contrôle de la machine électrique MCU (Acronyme en anglais de Microcontroller Unit).
Le dispositif de contrôle de la machine électrique MCU pilote la machine électrique et envoie à l’unité de supervision du véhicule eVCU les informations de température relevées sur le ou les différents capteurs de température de la machine électrique à travers un réseau de communication CAN (Acronyme en anglais de Controller Area Network).
L’unité de supervision du véhicule eVCU régule la température de la machine électrique en fonction des mesures de températures réalisées par les capteurs de température de la machine électrique et des capteurs de température prévus dans un circuit de régulation thermique destiné à réguler la température de la machine électrique.
Lorsque la température de la machine électrique est trop élevée, l’unité de supervision du véhicule eVCU commande des phases de refroidissement de la machine électrique. Ou alors, lorsque la température de la machine électrique est trop basse, l’unité de supervision du véhicule eVCU commande des phases de réchauffage de la machine électrique.
Le ou les capteurs de température de la machine électrique sont alimentés par un courant venant du réseau de bord à travers un circuit d’alimentation. La tension du réseau de bord est en générale de12 Volt, par exemple.
Cependant, il peut se produire un court-circuit dans le circuit d’alimentation, entrainant une défaillance du capteur de température et une mesure de température erronée. Cette défaillance entraîne un risque d’endommagement de la machine électrique.
Actuellement, un ampèremètre est utilisé pour mesurer le courant d’alimentation du capteur de température et détecter des courts-circuits dans le circuit d’alimentation du capteur de température.
Cependant, cette solution est peu fiable, encombrante et couteuse puisqu’il faut prévoir un ampèremètre.
L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment un procédé de détection d’un court-circuit dans un circuit d’alimentation d’un capteur de température permettant de simplifier l’architecture de la machine électrique, de réduire son encombrement et également de fournir une détection de court-circuit plus fiable.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un procédé de détection d’un court-circuit dans un circuit d’alimentation d’un capteur de température destiné à mesurer la température dans une machine électrique d’un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique. Le circuit d’alimentation comprend un chemin d’alimentation positif reliant une borne positive du capteur de température à une borne positive d’une source d’alimentation électrique et un chemin d’alimentation négatif reliant une borne négative du capteur de température à une borne négative de la source d’alimentation électrique. Le capteur de température présente une résistance variable en fonction de la température mesurée. La température mesurée varie entre une température de saturation minimale Tsatmin et une température de saturation maximale Tsatmax. Les températures mesurées sont transmises à un dispositif de contrôle de la machine électrique.
Un court-circuit est détecté dans le circuit d’alimentation lorsque la température mesurée par le capteur de température est inférieure ou égale à la température de saturation minimale Tsatmin ou lorsque la température mesurée par le capteur de température est supérieure ou égale à la température de saturation maximale Tsatmax pendant une durée supérieure à un temps T prédéfini. Le dispositif de contrôle de la machine électrique définit alors un état de défaut de court-circuit.
Selon un mode de réalisation, le temps T est d’au moins 5 millisecondes.
En variante, le temps T est de 10 millisecondes.
Selon un mode de réalisation, le capteur de température est une thermistance présentant une résistance à coefficient de température négatif. Un court-circuit à la masse est détecté lorsque la température mesurée est supérieure ou égale à la température de saturation maximale Tsatmax pendant une durée supérieure à un temps T1. Un court-circuit au plus est détecté lorsque la température mesurée est inférieure ou égale à la température de saturation minimale Tsatmin pendant une durée supérieure à un temps T2.
Selon un autre mode de réalisation, le capteur de température est une thermistance présentant une résistance à coefficient de température positif. Un court-circuit au plus est détecté lorsque la température mesurée est supérieure ou égale à la température de saturation maximale Tsatmax pendant une durée supérieure à un temps T3. Un court-circuit à la masse est détecté lorsque la température mesurée est inférieure ou égale à la température de saturation minimale Tsatmin pendant une durée inférieure à un temps T4.
Selon un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à un procédé de gestion d’un défaut de court-circuit comprenant un procédé de détection tel que défini précédemment et selon lequel un code défaut est mémorisé dans une mémoire du dispositif de contrôle de la machine électrique lorsqu’un défaut de court-circuit a été détecté. Le dispositif de contrôle de la machine électrique transmet le code défaut à une unité de supervision du groupe motopropulseur du véhicule.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de contrôle de la machine électrique demande à l’unité de supervision du groupe motopropulseur d’allumer un voyant d’alerte sur un tableau de bord du véhicule et arrête le fonctionnement de la machine électrique.
Selon un mode de réalisation, l’état de défaut de court-circuit est supprimé dans le dispositif de contrôle de la machine électrique lorsque le contact du véhicule est coupé.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de contrôle de la machine électrique arrête de demander l’allumage du voyant d’alerte et autorise le démarrage de la machine électrique lorsque le contact est remis.
Selon un mode de réalisation, le code défaut reste mémorisé dans la mémoire du dispositif de contrôle de la machine électrique et dans une mémoire de l’unité de supervision du groupe motopropulseur après la suppression de l’état de défaut de court-circuit.
L’invention fournit ainsi un procédé de détection d’un court-circuit dans un circuit d’alimentation d’un capteur de température et un procédé de gestion d’un défaut de court-circuit permettant de fournir une détection de court-circuit plus fiable.
Les risques d’incendie dans la machine électrique et le véhicule sont ainsi réduits.
Contrairement aux solutions de l’art antérieur, il n’est plus nécessaire d’utiliser un ampèremètre couteux et encombrant pour détecter des courts-circuits.
L’invention permet donc de simplifier l’architecture de la machine électrique et de réduire son encombrement.
L’invention concerne un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique comportant une machine électrique (de traction ou de propulsion) alimentée par un ou plusieurs modules de batterie reliés à un réseau de puissance.
La température de la machine électrique est contrôlée par un ou plusieurs capteurs de température qui sont des thermistances telles les sondes NTC (Acronyme en anglais de Negative Temperature Coefficient) ou PTC (Acronyme en anglais de Positive Temperature Coefficient).
Les sondes NTC présentent des résistances à coefficient de température négatif, ce qui signifie que la résistance des sondes diminue lorsque la température augmente. Les sondes NTC sont principalement utilisées comme capteurs de température résistifs et comme dispositifs limiteurs de courant.
Les sondes PTC présentent des résistances à coefficient de température positif, ce qui signifie que la résistance des sondes augmente lorsque la température augmente. Les sondes PTC sont principalement utilisées comme capteurs de température résistifs.
Le véhicule comprend une unité de supervision du véhicule eVCU (Acronyme en anglais de electronic Vehicle Control Unit) qui pilote un dispositif de contrôle de la machine électrique MCU (Acronyme en anglais de Microcontroller Unit), un moyen de gestion électrique ou électronique des batteries (ou calculateur de pilotage), appelé BMS (Acronyme en anglais de Battery Management System), un moyen de contrôle d’un chargeur embarqué OBC (Acronyme en anglais de On Board Charging) et un moyen de contrôle de convertisseur appelé OBCDC (Acronyme en anglais de On Board Charging DC-DC Converters.
La communication entre ces différents systèmes est réalisée au moyen d’un réseau de communication CAN (Acronyme en anglais de Controller Area Network).
Les températures mesurées sont transmises au dispositif de contrôle de la machine électrique MCU.
Le dispositif de contrôle de la machine électrique MCU pilote la machine électrique et envoie à l’unité de supervision du véhicule eVCU les informations de température relevées sur le ou les différents capteurs de température de la machine électrique à travers le réseau de communication CAN.
L’unité de supervision du véhicule eVCU régule la température de la machine électrique en fonction des mesures de températures réalisées par les capteurs de température de la machine électrique et des capteurs de température prévus dans un circuit de régulation thermique destiné à réguler la température de la machine électrique.
Lorsque la température de la machine électrique est trop élevée, l’unité de supervision du véhicule eVCU commande des phases de refroidissement de la machine électrique en activant des pompes à eau du circuit de régulation thermique (ou caloporteur), des électrovannes et des ventilateurs prévus sur un radiateur.
Ou alors, lorsque la température de la machine électrique est trop basse, l’unité de supervision du véhicule eVCU commande des phases de réchauffage de la machine électrique en activant les pompes à eau du circuit de régulation thermique, les électrovannes et un réchauffeur de liquide caloporteur.
Le ou les capteurs de température de la machine électrique sont alimentés par un courant venant du réseau de bord à travers un circuit d’alimentation. Si la tension du réseau de bord est en 12 Volt, la tension maximale de cette alimentation est de 15 Volt. Le réseau de bord est relié à une batterie secondaire de 12 Volt qui est donc la source d’alimentation des capteurs de température.
En variante, si la tension du réseau de bord est en 24 Volt ou en 48 Volt, le capteur de température peut être alimenté respectivement jusqu’à 27 Volt ou 51 Volt.
Le circuit d’alimentation comprend un chemin d’alimentation positif reliant une borne positive du capteur de température à une borne positive d’une source d’alimentation électrique et un chemin d’alimentation négatif reliant une borne négative du capteur de température à une borne négative (masse) de la source d’alimentation électrique.
La température mesurée par le capteur de température varie entre une température de saturation minimale Tsatmin et une température de saturation maximale Tsatmax.
L’exemple qui suit est donné pour une sonde NTC alimentée par un courant venant d’un réseau de bord ayant une tension de 12 Volt, une température de saturation minimale Tsatmin de -55°C et une température de saturation maximale Tsatmax de 163°C. D’autres températures de saturation sont possibles.
La sonde NTC se comporte comme une résistance qui évolue en fonction de la température environnante autour du capteur de température.
La sonde NTC renvoie une tension proche de 0 Volt (donc une résistance quasi nulle) quand la température mesurée par la sonde NTC est proche de sa température de saturation maximale Tsatmax de 163°C.
La sonde NTC renvoie une tension proche de 12 Volts (pour une tension de réseau de bord à 12 Volts) donc une résistance quasi infinie quand la température mesurée par la sonde NTC est proche de sa température de saturation minimale Tsatmin de -55°C.
Selon le procédé de l’invention, un court-circuit à la masse est détecté sur la sonde NTC lorsque la température mesurée est supérieure ou égale à la température de saturation maximale Tsatmax pendant une durée supérieure à un temps T1. Cela signifierait que la sonde NTC renverrait une tension de 0 Volt pendant tout ce temps, ce qui est quasiment impossible.
Un court-circuit au plus est détecté sur la sonde NTC lorsque la température mesurée est inférieure ou égale à la température de saturation minimale Tsatmin pendant une durée supérieure à un temps T2. Cela signifierait que la sonde NTC renverrait une tension de 12 Volts pendant tout ce temps, ce qui est quasiment impossible.
Selon un autre mode de réalisation, le capteur de température est une sonde PTC alimentée par un courant venant d’un réseau de bord ayant une tension de 12 Volt, une température de saturation minimale Tsatmin de -55°C et une température de saturation maximale Tsatmax de 163°C. D’autres températures de saturation sont possibles.
Selon le procédé de l’invention, un court-circuit au plus est détecté sur la sonde PTC lorsque la température mesurée est supérieure ou égale à la température de saturation maximale Tsatmax pendant une durée supérieure à un temps T3. Cela signifierait que la sonde PTC renverrait une tension de 12 Volts pendant tout ce temps, ce qui est quasiment impossible.
Un court-circuit à la masse est également détecté sur la sonde PTC lorsque la température mesurée est inférieure ou égale à la température de saturation minimale Tsatmin pendant une durée supérieure à un temps T4. Cela signifierait que la sonde PTC renverrait une tension de 0 Volt pendant tout ce temps, ce qui est quasiment impossible.
Les temps T1, T2, T3 et T4 sont d’au moins 5 millisecondes et de préférence de 10 millisecondes. Les temps T1, T2, T3 et T4 peuvent être identiques ou différents les uns des autres.
Le dispositif de contrôle de la machine électrique MCU ne prend pas en compte la valeur de température mesurée renvoyée par le capteur de température mais la considère comme une valeur de température erronée. Il détermine que le capteur de température est en court-circuit à la masse ou au plus. Le dispositif de contrôle de la machine électrique MCU définit alors un état de défaut de court-circuit.
L’invention concerne également un procédé de gestion d’un défaut de court-circuit dans le circuit d’alimentation comprenant le procédé de détection défini précédemment.
Le procédé de gestion comprend une étape de reconfiguration après la détection du court-circuit.
Un code défaut est mémorisé dans une mémoire du dispositif de contrôle de la machine électrique MCU lorsqu’un défaut de court-circuit a été détecté. Le dispositif de contrôle de la machine électrique MCU transmet ensuite le code défaut à l’unité de supervision du groupe motopropulseur eVCU du véhicule.
Ceci permet d’indiquer au service après-vente ou de réparation que le dispositif de contrôle de la machine électrique MCU a détecté un problème de court-circuit à la masse ou au plus.
Le dispositif de contrôle de la machine électrique MCU demande à l’unité de supervision du groupe motopropulseur eVCU d’allumer un voyant d’alerte, tel un voyant STOP, sur un tableau de bord du véhicule pour indiquer aux utilisateurs du véhicule qu’un problème est survenu sur la chaine de traction. Le dispositif de contrôle de la machine électrique MCU arrête alors le fonctionnement de la machine électrique.
Une étape de rétablissement est ensuite appliquée lors de la coupure du contact du véhicule. En effet, l’état de défaut de court-circuit est supprimé dans le dispositif de contrôle de la machine électrique MCU lorsque le contact du véhicule est coupé.
Le dispositif de contrôle de la machine électrique MCU arrête de demander l’allumage du voyant d’alerte et autorise le démarrage de la machine électrique lorsque le contact est remis. Le véhicule peut repartir.
Cependant, le code défaut reste mémorisé dans la mémoire du dispositif de contrôle de la machine électrique MCU et dans une mémoire de l’unité de supervision du groupe motopropulseur eVCU après la suppression de l’état de défaut de court-circuit.
Ceci permet d’indiquer au service après-vente ou de réparation que le dispositif de contrôle de la machine électrique MCU a détecté un problème de court-circuit à la masse ou au plus.
Cependant, le code défaut ne reste pas en l’état « permanent » dans la mémoire du dispositif de contrôle de la machine électrique MCU et la mémoire de l’unité de supervision du groupe motopropulseur eVCU mais passe en état « fugitif » pour indiquer au service après-vente que le défaut s’est résolu de lui-même.
Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
Claims (10)
- Procédé de détection d’un court-circuit dans un circuit d’alimentation d’un capteur de température destiné à mesurer la température dans une machine électrique d’un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique, le circuit d’alimentation comprenant un chemin d’alimentation positif reliant une borne positive du capteur de température à une borne positive d’une source d’alimentation électrique et un chemin d’alimentation négatif reliant une borne négative du capteur de température à une borne négative de la source d’alimentation électrique, le capteur de température présentant une résistance variable en fonction de la température mesurée, la température mesurée variant entre une température de saturation minimale Tsatmin et une température de saturation maximale Tsatmax, les températures mesurées étant transmises à un dispositif de contrôle de la machine électrique, caractérisé en ce qu’un court-circuit est détecté dans le circuit d’alimentation lorsque la température mesurée par le capteur de température est inférieure ou égale à la température de saturation minimale Tsatmin ou lorsque la température mesurée par le capteur de température est supérieure ou égale à la température de saturation maximale Tsatmax pendant une durée supérieure à un temps T prédéfini, le dispositif de contrôle de la machine électrique définissant un état de défaut de court-circuit.
- Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps T est d’au moins 5 millisecondes.
- Procédé de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le temps T est de 10 millisecondes.
- Procédé de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur de température est une thermistance présentant une résistance à coefficient de température négatif, un court-circuit à la masse étant détecté lorsque la température mesurée est supérieure ou égale à la température de saturation maximale Tsatmax pendant une durée supérieure à un temps T1, un court-circuit au plus étant détecté lorsque la température mesurée est inférieure ou égale à la température de saturation minimale Tsatmin pendant une durée supérieure à un temps T2.
- Procédé de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur de température est une thermistance présentant une résistance à coefficient de température positif, un court-circuit au plus étant détecté lorsque la température mesurée est supérieure ou égale à la température de saturation maximale Tsatmax pendant une durée supérieure à un temps T3, un court-circuit à la masse étant détecté lorsque la température mesurée est inférieure ou égale à la température de saturation minimale Tsatmin pendant une durée inférieure à un temps T4.
- Procédé de gestion d’un défaut de court-circuit dans un circuit d’alimentation d’un capteur de température destiné à mesurer la température dans une machine électrique d’un véhicule mû au moins partiellement par de l’énergie électrique caractérisé en ce qu’il comprend un procédé de détection défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, un code défaut étant mémorisé dans une mémoire du dispositif de contrôle de la machine électrique lorsqu’un défaut de court-circuit a été détecté, le dispositif de contrôle de la machine électrique transmettant le code défaut à une unité de supervision du groupe motopropulseur du véhicule.
- Procédé de gestion selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle de la machine électrique demande à l’unité de supervision du groupe motopropulseur d’allumer un voyant d’alerte sur un tableau de bord du véhicule et arrête le fonctionnement de la machine électrique.
- Procédé de gestion selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l’état de défaut de court-circuit est supprimé dans le dispositif de contrôle de la machine électrique lorsque le contact du véhicule est coupé.
- Procédé de gestion selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle de la machine électrique arrête de demander l’allumage du voyant d’alerte et autorise le démarrage de la machine électrique lorsque le contact est remis.
- Procédé de gestion selon l’une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le code défaut reste mémorisé dans la mémoire du dispositif de contrôle de la machine électrique et dans une mémoire de l’unité de supervision du groupe motopropulseur après la suppression de l’état de défaut de court-circuit.
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