TITRE : VÉHICULE À CONTRÔLE DES RECHARGES D’UNE BATTERIE EN FONCTION DES ÉTATS DE CAPTEURS DE PRISES

DE RECHARGE Domaine technique de l’invention

La présente invention revendique la priorité de la demande française N ° 2002439 déposée le 12.03.2020 dont le contenu (te<te, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

L’invention concerne les véhicules ayant au moins une batterie rechargeable en courant continu et en courant alternatif, et plus précisément le contrôle des recharges de telles batteries.

Etat de la technique

Certains véhicules comprennent au moins une batterie qui peut être rechargée en courant continu et en courant alternatif (selon le choix de l’utilisateur) grâce à des première et seconde prises qui sont solidarisées fixement à une embase qu’ils comprennent dans une partie avant ou arrière. Plus précisément, la première prise de l’embase est adaptée à une recharge en courant continu et comporte généralement deux premières broches, et la seconde prise de l’embase est adaptée à une recharge en courant alternatif et comporte généralement au moins deux secondes broches (et le plus souvent sept broches).

Lorsque l’on veut réaliser une recharge en courant continu, respectivement alternatif, de la batterie d’un véhicule, on connecte une prise externe (par exemple d’un poste de recharge) à la première, respectivement seconde, prise de ce véhicule.

Les connexions et déconnexions successives des prises externes sur les broches des première et seconde prises de l’embase par lesquelles circule le courant provoquent une usure de ces broches et donc les contacts de ces dernières avec les prises externes deviennent de moins en moins francs. Par conséquent, lorsqu’il y a un jeu entre contacts métal/métal il peut parfois apparaître des petits arcs électriques qui peuvent générer une augmentation de la température de l’embase potentiellement dangereuse pour le véhicule, la prise de l’embase et l’utilisateur qui réalise la déconnexion de la prise externe et/ou pour le véhicule. Il est donc important de surveiller la température de l’embase pendant chaque recharge.

A cet effet, il a été proposé d’adjoindre un premier capteur de température à chacune des deux premières broches de la première prise de l’embase par lesquelles circule le courant continu, et un second capteur de température à chacune des deux secondes broches de la seconde prise de l’embase par lesquelles circule le courant alternatif, et d’interrompre la recharge lorsque l’un au moins des premiers et seconds capteurs détecte une température supérieure à un seuil (typiquement égal à 90 °C). En général cette interruption est accompagnée d’un affichage (par exemple d’un voyant de service) sur un écran du véhicule afin de prévenir son utilisateur. Comme le sait l’homme de l’art, ce mode de fonctionnement présente plusieurs inconvénients. En effet, si les quatre premiers et seconds capteurs sont simultanément défaillants, on ne peut pas disposer de mesure de température et donc il n’y aura pas d’interruption de recharge décidée en raison de la température de l’embase, ce qui peut s’avérer dangereux pour l’utilisateur (risque de brulure) et/ou pour le véhicule et/ou pour la borne de recharge (risque d’incendie). En outre, le capteur qui détecte une température supérieure au seuil peut faire l’objet (éventuellement temporairement) d’un dysfonctionnement, si bien qu’une interruption de recharge peut être décidée à tort du fait de ce dysfonctionnement. Cela peut donc être dommageable pour l’utilisateur puisqu’il va récupérer un véhicule dont la batterie n’aura pas été rechargée et donc possiblement inutilisable si son groupe motopropulseur (ou GMP) est tout électrique.

L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation. Présentation de l’invention

Elle propose notamment à cet effet un véhicule comprenant au moins une batterie rechargeable et une embase à laquelle sont solidarisées fixement, d’une part, une première prise adaptée à une recharge de la batterie en courant continu et comportant deux premières broches pourvues chacune d’un premier capteur mesurant la température, et, d’autre part, une seconde prise adaptée à une recharge de la batterie en courant alternatif et comportant deux secondes broches pourvues chacune d’un second capteur mesurant la température. Ce véhicule se caractérise par le fait qu’il comprend aussi au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant, pendant une recharge avec la première, respectivement seconde, prise, à

- détecter une défaillance simultanée desdits premiers capteurs ou desdits seconds capteurs par une analyse de leurs signaux,

- puis déclencher une interruption de cette recharge lorsque lesdits premiers, respectivement seconds (C2), capteurs sont défaillants et que la température mesurée par au moins un second (C2), respectivement premier (C1), capteur est supérieure à un seuil de température choisi ou que lesdits seconds (C2), respectivement premiers (C1 ), capteurs sont aussi défaillants..

Ainsi, on n’interrompt une recharge en courant continu ou alternatif qu’à condition que cela soit vraiment nécessaire (capteurs de la prise utilisée défaillants et échauffement anormal de l’embase ou tous les capteurs défaillants simultanément), afin d’éviter autant que possible que l’utilisateur récupère son véhicule avec sa batterie non rechargée.

Le véhicule selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :

- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher un signalement à un passager du véhicule de l’interruption de recharge ;

- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant, en cas de défaillance d’au moins un premier ou second capteur pendant une durée supérieure à un seuil temporel, à déclencher un signalement à un passager du véhicule ; - son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant, en cas de défaillance d’au moins un premier ou second capteur, à déclencher un stockage dans une mémoire d’un code de défaut associé à chaque capteur défaillant ; - son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher le stockage dans la mémoire du code de défaut associé à chaque capteur défaillant en correspondance d’une durée de défaillance de ce dernier ; chacun des premiers et seconds capteurs peut mesurer la température de l’embase ;

- le seuil de température peut être compris entre 80 °C et 100° ;

- il peut être de type automobile.

L’invention propose également un procédé destiné à permettre le contrôle de la recharge d’une batterie rechargeable d’un véhicule comprenant aussi une embase à laquelle sont solidarisées fixement, d’une part, une première prise adaptée à une recharge de la batterie en courant continu et comportant deux premières broches pourvues chacune d’un premier capteur mesurant la température, et, d’autre part, une seconde prise adaptée à une recharge de la batterie en courant alternatif et comportant deux secondes broches pourvues chacune d’un second capteur mesurant la température.

Ce procédé se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle :

- dans une première sous-étape on détecte que les deux premiers capteurs ou les deux seconds capteurs sont simultanément défaillants par une analyse de leurs signaux,

- puis dans une seconde sous-étape on interrompt une recharge avec la première, respectivement seconde, prise lorsque les premiers, respectivement seconds, capteurs sont défaillants et que la température mesurée par au moins un second, respectivement premier, capteur est supérieure à un seuil de température choisi ou que les seconds, respectivement premiers, capteurs sont aussi défaillants.

L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en oeuvre un procédé de contrôle du type de celui présenté ci-avant pour contrôler la recharge d’une batterie rechargeable d’un véhicule comprenant aussi une embase à laquelle sont solidarisées fixement, d’une part, une première prise adaptée à une recharge de la batterie en courant continu et comportant deux premières broches pourvues chacune d’un premier capteur mesurant la température, et, d’autre part, une seconde prise adaptée à une recharge de la batterie en courant alternatif et comportant deux secondes broches pourvues chacune d’un second capteur mesurant la température. Brève description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :

[Fig. 1] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un véhicule selon l’invention, [Fig. 2] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’une embase de recharge couplée à un module d’alimentation comprenant un exemple de réalisation d’un calculateur de contrôle, et [Fig. 3] illustre schématiquement un exemple d’algorithme mettant en oeuvre un procédé de contrôle de recharge selon l’invention.

Description détaillée de l’invention

L’invention a notamment pour but de proposer un véhicule V comprenant au moins une batterie BR pouvant être rechargée en courant continu ou en courant alternatif de façon contrôlée, de manière à éviter les surchauffes de son embase de recharge ER.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré sur la figure 1 . Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant un groupe motopropulseur (ou GMP) tout électrique ou hybride et comprenant au moins une batterie rechargeable en courant continu ou en courant alternatif selon le choix de l’utilisateur. Ainsi, elle concerne les véhicules terrestres (véhicules utilitaires, camping-cars, minibus, cars, camions, motocyclettes, engins de voirie, engins de chantier, engins agricoles, engins de loisir (motoneige, kart), engins à chenille(s), et engins d’exploration à équipage), les bateaux et les aéronefs, par exemple.

Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le GMP du véhicule V est tout électrique. Il comprend donc au moins une machine motrice électrique produisant notamment du couple pour ses déplacements à partir de l’énergie stockée dans une batterie rechargeable. Mais le GMP du véhicule V pourrait être hybride et donc comprendre au moins une machine motrice électrique et au moins une machine motrice non électrique (éventuellement thermique).

On a schématiquement représenté sur la figure 1 un véhicule V, selon l’invention, comprenant une chaîne de transmission (ici à GMP tout électrique), une embase (de recharge) ER comprenant des première P1 et seconde P2 prises, et au moins un processeur PR et au moins une mémoire MD.

Comme illustré non limitativement, le GMP du véhicule V comprend ici une machine motrice MM électrique, associée à une batterie BR rechargeable, et un dispositif de couplage DC. De plus, la chaîne de transmission comprend notamment, en complément de son GMP, un arbre moteur AM et un arbre de transmission AT.

La machine motrice MM électrique est chargée de produire du couple sur ordre d’un calculateur de supervision du GMP (non illustré), à partir de l’énergie qui est stockée dans la batterie BR. Elle (MM) délivre ce couple sur l’arbre moteur AM qui est aussi couplé au dispositif de couplage DC. Ce couple est ici produit pour un train de roues motrices (ici le premier train T1) qui est couplé au dispositif de couplage DC via l’arbre de transmission AT. Le couple produit est donc ici transmis au premier train T1 lorsque le dispositif de couplage DC couple l’arbre moteur AM à l’arbre de transmission AT.

Dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 le premier train T 1 est situé à l’avant du véhicule V, et de préférence, et comme illustré, couplé à l’arbre de transmission AT via un différentiel (ici avant) D1 . Mais dans une variante ce train T1 pourrait être celui référencé T2 qui est situé à l’arrière du véhicule V.

Le dispositif de couplage DC peut, par exemple, être une boîte de démultiplication de régime d’arbre. Mais il pourrait aussi s’agir d’un crabot ou d’un embrayage.

La batterie BR est rechargeable en courant continu ou en courant alternatif (selon le choix de l’utilisateur), via un module d’alimentation MA qui est connecté à l’embase (de recharge) ER. Par exemple, cette batterie BR peut être de type basse tension (typiquement 220 V ou 400 V ou encore 600 V). Mais elle pourrait aussi être de type moyenne tension ou très basse tension (typiquement 48V).

Cette batterie BR alimente aussi, comme illustré non limitativement sur la figure

1 , des équipements électriques du véhicule V qui sont, par exemple, connectés à un réseau de bord RB. A cet effet, la batterie BR est, ici, couplée au réseau de bord RB via un convertisseur CV de type DC/DC, ainsi qu’éventuellement via un module de distribution d’énergie MDE.

La première prise P1 est solidarisée fixement à l’embase ER et est adaptée à une recharge de la batterie BR en courant continu. Comme illustré sur la figure

2, elle comprend deux premières broches B1 pourvues chacune d’un premier capteur C1 mesurant la température localement et par lesquelles circule le courant continu.

La seconde prise P2 est solidarisée fixement à l’embase ER et est adaptée à une recharge de la batterie BR en courant alternatif. Comme illustré sur la figure 2, elle comprend notamment deux secondes broches B2 pourvues chacune d’un second capteur C2 mesurant la température localement et par lesquelles circule le courant alternatif. On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 2 la seconde prise P2 comprend sept broches, dont les deux secondes broches B2, du fait qu’elle constitue une prise de type CCS2 (mais l’invention s’applique quel que soit le type de prise).

De préférence, chacun des premiers C1 et seconds C2 capteurs mesure la température de l’embase ER.

Le module d’alimentation MA assure l’interface entre la batterie BR et l’embase ER. Il est chargé de contrôler l’alimentation de la batterie BR lors de chaque phase de recharge pendant laquelle une prise externe (par exemple d’un poste de recharge) est connectée soit à la première prise P1 , soit à la seconde prise P2.

Le processeur PR et la mémoire MD sont agencés pour effectuer les opérations consistant :

- pendant une recharge avec la première prise P1 , à déclencher l’interruption de cette recharge lorsque les deux premiers capteurs C1 sont défaillants et que la température mesurée par au moins un second capteur C2 est supérieure à un seuil de température choisi ou que les seconds capteurs C2 sont aussi défaillants, ou - pendant une recharge avec la seconde prise P2, à déclencher l’interruption de cette recharge lorsque les deux seconds capteurs C2 sont défaillants et que la température mesurée par au moins un premier capteur C1 est supérieure au seuil de température choisi ou que les premiers capteurs C1 sont aussi défaillants. On considère ici qu’un capteur est (dans un état) défaillant lorsque, après analyse de son signal, le processeur PR détermine par exemple :

- que ce signal n’est plus fournit, signifiant plus de mesure de température, ou

- que ce signal est en dehors d’une plage de valeurs prédéterminées, ou

- que l’évolution de ce signal est anormale, par exemple une évolution trop brusque.

Par exemple, le seuil de température peut être compris entre 80 °C et 100°C. Ainsi, il peut, par exemple, être choisi égal à 90 °C.

Grâce à l’invention, une recharge en courant continu ou alternatif est désormais interrompue lorsque cela s’avère vraiment nécessaire, et plus précisément si les capteurs (C1 ou C2) de la prise (P1 ou P2) utilisée sont défaillants et qu’un échauffement anormal de l’embase ER a été constaté ou bien si tous les capteurs (C1 et C2) sont défaillants simultanément. Ainsi, on évite autant que possible que l’utilisateur récupère son véhicule V avec sa batterie BR non rechargée. On considère en effet que ce n’est que lorsqu’au moins les capteurs (C1 ou C2) de la prise (P1 ou P2) utilisée sont défaillants et que la température de l’embase ER est anormale (lorsqu’elle est mesurable) qu’il y a un dysfonctionnement au niveau de cette prise (P1 ou P2) et donc qu’il y a un risque de brulure de l’utilisateur ou d’incendie du véhicule V. Le processeur PR peut, par exemple, être un processeur de signal numérique

(ou DSP (« Digital Signal Processor »)). Ce processeur PR peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique. Ainsi, il peut, par exemple, s’agir d’un microcontrôleur.

La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en oeuvre par le processeur PR d’une partie au moins du procédé de contrôle décrit plus loin (et donc de ses fonctionnalités).

On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, le processeur PR et la mémoire MD font partie d’un calculateur CA qui fait lui- même partie du module d’alimentation MA et qui est réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). Mais dans une variante de réalisation non illustrée le processeur PR et la mémoire MD pourraient faire partie d’un calculateur, éventuellement dédié au contrôle des recharges en fonction de l’état des premier C1 et second C2 capteurs, et externe au module d’alimentation MA, bien qu’étant couplé à ce dernier (MA) pour l’informer des interruptions de recharge décidées.

On notera également que si le processeur PR détecte que seul l’un des deux premiers C1 ou seconds C2 capteurs est défaillant il va continuer à analyser la température mesurée par l’autre premier C1 ou second C2 capteur (non défaillant) et donc décidera d’interrompre la recharge (en courant continu ou alternatif) si cette température mesurée est supérieure au seuil de température choisi précité.

On notera également que le processeur PR et la mémoire MD sont préférentiellement agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher un signalement à un passager du véhicule V de l’interruption de recharge (en courant continu ou alternatif).

On comprendra que ce signalement a lieu lorsque l’utilisateur décide de se servir de nouveau de son véhicule V après la recharge de sa batterie BR.

Par exemple, ce signalement peut se faire par affichage d’un témoin de service ou d’un message textuel d’avertissement dédié sur un écran du véhicule V, comme par exemple celui du tableau de bord ou celui du combiné central, et/ou par diffusion d’un message sonore (ou audio) dédié via au moins un haut- parleur présent dans le véhicule V. On notera également que le processeur PR et la mémoire MD sont préférentiellement agencés, en cas de défaillance d’au moins un premier C1 ou second C2 capteur pendant une durée qui est supérieure à un seuil temporel, pour effectuer les opérations consistant à déclencher un signalement à un passager du véhicule V. On considère ici que lorsqu’une défaillance d’un premier C1 ou second C2 capteur est durable (trop longue) elle doit être signalée à l’utilisateur du véhicule V. Par exemple, ce signalement peut se faire par affichage d’un témoin de service ou d’un message textuel d’avertissement dédié sur un écran du véhicule V, comme par exemple celui du tableau de bord ou celui du combiné central, et/ou par diffusion d’un message sonore (ou audio) dédié via au moins un haut-parleur présent dans le véhicule V.

On notera également que le processeur PR et la mémoire MD sont préférentiellement agencés, en cas de défaillance d’au moins un premier C1 ou second C2 capteur, pour effectuer les opérations consistant à déclencher un stockage dans une mémoire d’un code de défaut associé à chaque capteur défaillant. Ainsi, lors d’un passage dans un service après-vente il est possible, en accédant au contenu de cette mémoire, de savoir si un premier C1 ou second C2 capteur a été considéré comme défaillant (temporairement ou durablement). Cela permet alors de décider s’il faut changer ce premier C1 ou second C2 capteur défaillant ou toute l’embase ER (avec ses première P1 et seconde P2 prises).

La mémoire de stockage des codes de défaut peut, par exemple, faire partie du calculateur CA ou plus généralement du module d’alimentation MA. Mais elle peut aussi être non dédiée et donc utilisée pour le stockage de nombreuses informations de vie du véhicule V. Dans ce dernier cas elle peut, par exemple, faire partie de ce que l’homme de l’art appelle parfois le boîtier de servitude intelligent (ou BSI - équipement de supervision). La transmission à la mémoire des messages contenant les codes de défaut se fait alors via un réseau de communication embarqué dans le véhicule V, et éventuellement multiplexé.

En présence de la dernière option le processeur PR et la mémoire MD peuvent être éventuellement agencés pour effectuer les opérations consistant à déclencher le stockage dans la mémoire du code de défaut associé à chaque capteur défaillant en correspondance d’une durée de défaillance de ce dernier. On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 2, que le calculateur CA peut aussi comprendre, en complément de sa mémoire vive MD et de son processeur PR, une mémoire de masse MM, notamment pour le stockage des mesures de température (issues des premiers C1 et seconds C2 capteurs), et de données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce calculateur CA peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’au moins les mesures de température pour les utiliser dans des calculs ou traitements, éventuellement après les avoir mises en forme et/ou démodulées et/ou amplifiées, de façon connue en soi, au moyen d’un processeur de signal numérique PR’. De plus, ce calculateur CA peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour délivrer ses ordres ou commandes d’interruption de recharge (au moins pour le module d’alimentation MA) et ses messages contenant des signalements de défaillance de capteur(s) ou des codes de défaut.

L’invention peut aussi être considérée sous la forme d’un procédé de contrôle destiné à être mis en oeuvre dans le véhicule V décrit ci-avant afin de permettre le contrôle des recharges de sa batterie BR.

Ce procédé de contrôle comprend une étape 10-40 dans laquelle on interrompt une recharge avec la première P1 , respectivement seconde P2, prise lorsque les premiers C1 , respectivement seconds C2, capteurs sont défaillants (simultanément) et que la température mesurée par au moins un second C2, respectivement premier C1 , capteur est supérieure à un seuil de température choisi ou que les seconds C2, respectivement premiers C1 , capteurs sont aussi défaillants (simultanément).

On a schématiquement illustré sur la figure 3 un exemple d’algorithme mettant en oeuvre un procédé de contrôle de recharge selon l’invention.

L’algorithme comprend une sous-étape 10 dans laquelle, en cas de démarrage d’une recharge en courant continu (via la première prise P1 ) ou bien en courant alternatif (via la seconde prise P2), on obtient et analyse les mesures de température effectuées par les premiers C1 et seconds C2 capteurs.

Puis, si dans une première sous-étape 20 on détecte que les conditions d’interruption de la recharge sont réunies (deux premiers capteurs C1 simultanément défaillants et température mesurée par au moins un second capteur C2 supérieure au seuil de température choisi ou seconds capteurs C2 aussi simultanément défaillants, ou bien deux seconds capteurs C2 simultanément défaillants et température mesurée par au moins un premier capteur C1 supérieure au seuil de température choisi ou premiers capteurs C1 aussi simultanément défaillants), alors dans une seconde sous-étape 30 on interrompt la recharge qui est en cours.

Puis, dans une sous-étape 40, on peut signaler à un passager du véhicule V cette interruption de recharge et/ou stocker dans une mémoire au moins un code de défaut (éventuellement associé à une durée de défaillance).

On notera qu’une ou plusieurs sous-étapes de l’étape 10-40 du procédé de contrôle peuvent être effectuées par des composants différents. Ainsi, le procédé de contrôle peut-être mis en oeuvre par une pluralité de processeurs de signal numérique, mémoire vive, mémoire de masse, interface d’entrée, interface de sortie.

On notera également que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur (ou programme informatique) comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple le processeur PR, est propre à mettre en oeuvre le procédé de contrôle de recharge décrit ci-avant pour contrôler les recharges de la batterie BR du véhicule V.