WO2026003038A1 - Batterie configurable par commutation de cellules à fiabilité accrue - Google Patents

Batterie configurable par commutation de cellules à fiabilité accrue

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WO2026003038A1
WO2026003038A1 PCT/EP2025/067828 EP2025067828W WO2026003038A1 WO 2026003038 A1 WO2026003038 A1 WO 2026003038A1 EP 2025067828 W EP2025067828 W EP 2025067828W WO 2026003038 A1 WO2026003038 A1 WO 2026003038A1
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voltage
cell
switches
unit
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PCT/EP2025/067828
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Thierry BAVOIS
Jérôme LACHAIZE
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to the general field of accumulators, and more specifically to a battery particularly suitable for equipping an electric propulsion vehicle.
  • a battery is a storage device that converts chemical energy into electrical energy to power the electric motor during its discharge phase, which in turn converts the electrical energy into mechanical work. Conversely, the battery converts electrical energy back into chemical energy during its recharge phase.
  • an electric vehicle battery 1 is electrically connected to the electric motor 2, which drives the wheels 3 in rotation in response to the electrical energy supplied by the battery 1.
  • This battery 1 is composed of several elementary units 4, called “cells,” each consisting of a cathode, an anode, a separator, and an electrolyte. They are primarily characterized by their elementary voltage, typically from 1V to 4V depending on the electrochemistry used.
  • these cells 4 are of low power, on the order of plus or minus 1 Watt, they are commonly connected in series and/or in parallel in a static configuration meeting the performance specifications required by motor 2.
  • the 4 cells are installed in series of four, forming sets called modules 5. These modules 5 are then networked (series-parallel) to obtain the desired voltages/currents.
  • the cells in module 5 discharges completely before the others when battery 1 is discharged to power the electric motor 2, the current flowing through it will drop to zero, and battery 1 will appear completely discharged. If battery 1 is recharged, the cells will then charge until the healthy cells in module 3 reach their maximum charge, without allowing the completely discharged cell to fully charge, given that the healthy cells initially start with a non-zero charge. As can be understood, the completely discharged cell will then increase the battery's charge to a level below its maximum capacity.
  • This dispersion will only increase naturally over time due to the non-homogeneous aging of cells as they cycle through charge/discharge, until it reaches an order of magnitude of plus or minus 5%.
  • passive balancing consists of individually discharging cells that are more charged than others in a module 5 in order to eliminate the voltage difference.
  • This technique The classical method involves integrating for each cell 2 a circuit 6 connected to their terminal, which is equipped with a switch and a resistor of the order of 20Q. The closing of the circuit 6 by the switch thus induces the discharge of the cell in question.
  • acting balancing involves balancing the charge levels of the cells in a module by recharging a low-charge cell with energy extracted from higher-charge cells.
  • Figure 3 illustrates the recharging dynamics of CELL 2 as it draws energy from the storage of CELL 1.
  • CELL 2 charges simultaneously with the discharge of CELL 1, with each cell moving towards the charge level of CELL 3.
  • the aim of the invention is to propose a robust battery architecture to justify its integration into a vehicle.
  • the invention relates to a configurable battery for powering an electric vehicle motor, this battery comprising:
  • each capacity unit comprising:
  • the battery further comprising, for each capacity unit, an electronic circuit board including:
  • control unit that selectively controls the opening and closing of each of the switches
  • the measurement circuitry comprises:
  • each electronic board further comprises:
  • the invention also relates to a battery defined as follows, in which each electronic board diagnostic unit provides, for each cell:
  • the invention also relates to a battery as defined above, further comprising at least one assembly including:
  • bypass circuit associated with a capacity unit or a series of several capacity units placed side by side along the branch, this bypass circuit comprising an electrical path along which a switch is interposed, and
  • an electronic control board for the bypass circuit switch in which the electrical path of said at least one bypass circuit extends between two ends which are connected to the nodes of the associated capacity unit or to the nodes which bound the series of several associated capacity units; in which the electronic control board for the bypass circuit switch is equipped with circuitry for measuring the temperature and voltage at the terminals of this switch.
  • the invention also relates to a battery as defined above, in which the switches are transistors.
  • the invention also relates to a method for monitoring the performance of the battery thus defined, comprising:
  • the invention also relates to a performance monitoring method as defined above, in which the model of step S1) is also constructed on the basis of the temperature and voltage across the switch of said at least one bypass circuit.
  • the invention also relates to a performance monitoring method as defined above, in which the model of step S1) is also built on the basis of a measurement of the intensity of the current flowing along the branch during charging or discharging of the battery.
  • the invention also relates to a vehicle propelled partially or totally by an electric motor and comprising a battery as defined.
  • FIG.1 is a diagram of the installation of a battery in a vehicle equipped with an electric motor that generates a rotational torque on the wheels;
  • FIG.2 is a representation of a load balancing of cells installed in series following a passive logic, called “passive balancing";
  • FIG.3 is a representation of a load balancing of cells installed in series following an active logic, called "active balancing";
  • FIG. 4 is a schematic and partial view of a battery according to the invention, comprising a branch along which capacity units are mounted in series, each unit comprising a circuitry path main track along which several cells are mounted in series and an auxiliary circuit track mounted in parallel with the main track; a set of two switches, one of which is interposed in the main track and the other is interposed in the auxiliary track;
  • FIG.5 is a schematic view which illustrates the control of the switches of the capacity units by electronic boards in a battery according to the invention
  • FIG.6 is an illustrative representation of a problem of measuring voltage across the terminals of cells connected in series
  • FIG.7 is a partial branch view which illustrates a circuitry for measuring capacitance unit cells according to a first particular aspect of the invention
  • FIG.8 illustrates a redundancy of power supply of electronic boards for controlling the switches of the capacity units according to a second particular aspect of the invention
  • FIG.9 illustrates a variant of the arrangement comprising voltage limiters according to a third aspect of the invention
  • FIG.10 illustrates another variant of the arrangement comprising voltage limiters according to the third aspect of the invention.
  • FIG.11 illustrates an example of the implementation of a countermeasure circuit according to a fourth particular aspect of the invention
  • FIG.12 illustrates another example of the realization of a countermeasure circuit according to the fourth particular aspect of the invention.
  • the idea behind the invention is to offer a battery architecture following a "power balancing" logic, allowing the user to decide precisely when needed whether or not to use a cell.
  • a battery 10 according to the invention comprises a branch B mounted between an upper terminal Ts and a lower terminal Ti, which is connected to ground Gnd.
  • This branch B is provided with capacity units, collectively designated as 12, arranged in series and each comprising one or more cells 14 that can be considered as elementary batteries.
  • branch B is equipped with four capacity units, referenced 12a, 12b, 12c and 12d, each comprising four cells 14 mounted in series.
  • a different number of capacity units 12 and a different number of cells 14 per capacity unit 12 may be used, in particular a single cell 14.
  • the number of capacity units 12 and constituent cells 14 is determined according to the cost-energy requirements balance for a given application.
  • the battery 10 can very well include several branches B mounted in parallel between the upper and lower terminals Ts, Ti; a single branch B equipped with one or more capacity units 12, or several branches of which at least one is equipped with a capacity unit 12.
  • each capacity unit 12 comprises a two-way parallel circuit 16p, 16s, connected at their ends to each other by two nodes 20, 22, including a main 16p channel and an auxiliary 16s bypass channel.
  • Node 22 corresponds to the node in the batch that is closer to the lower terminal than node 20.
  • each capacitance unit 12 is interposed in series within the main channel 16p, alternating their polarity, that is, by connecting the positive terminal of one to the negative terminal of the one directly adjacent to it.
  • the voltages measured across the cells 14, also called electromotive forces are added along the main channel 16p in the expression for the voltage measured between nodes 20, 22.
  • this voltage measured between the two nodes 20, 22 of a capacitance unit 12 is denoted V followed by the reference "a", "b", "c", "d” indicating the position of the capacitance unit 12 along branch B.
  • the voltage associated with unit 12a is denoted Va
  • the voltage associated with unit 12d is denoted.
  • main and auxiliary channels 16p, 16s are each further equipped with a controlled switch, respectively designated 24p, 24s.
  • Transistors are advantageously used as 24p switches. 24s to electrically control their current passing or blocking state, but the invention is not limited to this feature.
  • the invention aims to modulate the opening and closing of the switches of each of the 12 capacity units in such a way as to:
  • the battery 10 comprises electronic boards 26 for managing the capacity units 12.
  • the battery has as many electronic boards 26 as there are capacity units 12.
  • These electronic boards 26a-26d each include at least one control unit 27a-27d designed to control the opening and closing of the switches 24p, 24s of the associated capacity unit 12.
  • the control units 27a-27d control the switches 24p, 24s by transmitting to them a respective setpoint Cp, Cs.
  • each capacitance unit 12a-12d with a measurement circuitry 28a-28d ensuring the measurement of certain characteristic parameters of the cell state.
  • This measurement circuitry 28a-28d is an integral part of the electronic boards 26a-26d and includes, for example, voltage measurement sensors across each cell and temperature sensors for each cell.
  • the electronic boards 26a-26d are equipped with a diagnostic unit 29a-29d, similar to a microcontroller-type computer.
  • This diagnostic unit 29a-29d analyzes the data acquisition measurements from the measuring circuitry 28a-28d, for example by comparing the potential difference measured at each cell, and communicates its analysis results to the control unit 27a-27d, which can then decide on the preferred current routing by activating the switches.
  • a control unit 27a-27d can, in particular, prevent any observed imbalance between the cells 14 of the associated capacity unit 12 from manifesting by separating them.
  • the set of cells 14 of the capacity units 12a and 12c are shown with different charge states, resulting in a voltage imbalance. They are therefore separated by preventing current from flowing along the main channels 16p of the capacity units 12a and 12c.
  • a temperature measurement sensor indicates that a cell 14 of the corresponding capacity unit 12 is overheating, it may be considered to control the opening of the switch 24p of the main channel 16p and the closing of the switch 24s of the auxiliary channel 16s for safety purposes.
  • the management of the battery 10 according to the invention is not limited to a particular protocol, such as isolating the cells 14 from a capacity unit 12 based solely on the identification of a voltage irregularity or a temperature anomaly.
  • the battery architecture according to the invention due to its modular nature, is particularly well-suited for use in an electric vehicle to power its electric motor.
  • an electric vehicle motor has a variable input voltage requirement, which depends in particular on the mechanical power to be delivered to the wheels to satisfy a driver demand (pedal press).
  • the battery 10 according to the invention makes it possible to directly supply an appropriate voltage Vt and current It in real time to the electric motor, ensuring operation at nominal speed at a given operating point, by activating the cells 14 as needed through the actuation of the switches 24p, 24s of the capacity units 12.
  • the battery 10 according to the invention thus makes it possible to do without the use of voltage converters which are classically connected between the electric motor and a conventional type battery to align the output voltage of the battery with the motor requirements.
  • the battery 10 can be controlled to deliver a constant overall voltage value Vt or to deliver any optimal voltage profile by driving the capacity units 12 in this way.
  • the battery structure 10 described on the basis of figures 4 and 5 provides real flexibility in configuration, which is of particular interest for its integration into a vehicle.
  • the aim is to increase the robustness of battery 10 by refining the diagnosis by voltage of cells 14 to avoid measurement errors that could lead to poor management of switches 24p, 24s by electronic boards 26.
  • these amplifiers 30 are each configured with one output and two inputs, including a "+” input called non-inverting which is connected to the positive terminal of the associated cell by a first connecting wire 31p and a "-" input called inverting connected to the negative terminal of this cell by a second connecting wire 31n.
  • the inverting input "-" of the amplifier 30 associated with a cell 14 corresponds to the non-inverting input "+” of the amplifier 30 associated with the cell 14 directly adjacent to it along the main channel 16p of a capacitor unit 12.
  • such a common connection is found between the non-inverting input "+” of the amplifier 30 associated with a given cell and the inverting input “-” of amplifier 30 associated with cell 14 directly juxtaposed above.
  • the signal recorded at the inverting input "-" of the associated amplifier 30 corresponds to the existing voltage referred to ground upstream of this cell, that is to say, it corresponds to the sum of the voltages of the cells 14 which are interposed between the given cell and the ground of the battery 10.
  • the signal recorded at the non-inverting input "+” it corresponds to the existing voltage directly downstream of the given cell, namely, it corresponds to the existing voltage upstream of the given cell plus the voltage specific to this cell.
  • amplifier 30 provides the individual voltage of its associated cell 14 by calculating the difference between the voltages measured at the two inputs. As can be understood, the use of such differential amplifiers 30 allows the voltage of each cell 14 to be isolated.
  • differential amplifiers 30 are sized to operate over predefined input voltage ranges.
  • diagnostic unit 29 may incorrectly identify a cell as healthy, a "false positive,” or conversely, incorrectly identify a cell as healthy. The cell is damaged, resulting in a "false negative” based on incorrect measurements. This situation can then lead the control unit 27 to direct the current inappropriately.
  • FIG. 7 illustrates the two specific cases in which a depolarization of the measuring circuitry 28 occurs: a first capacitance unit 12a has a cell disconnection identified by D, while the cells of a second capacitance unit 12b are isolated.
  • capacitance units 12a and 12b each have four cells numbered from 1 to 4.
  • the voltage associated with each cell 1-4 is denoted V1-V4.
  • the principle is to map the activation/connection state of cells 14 to validate or reject the acquisition voltages recorded by the measurement circuitry 28.
  • a first controllable current source 32u is connected to the connecting wire 31p provided between the non-inverting "+" input and the positive terminal of the corresponding cell 14;
  • a first controllable current source 32g is connected to the connecting wire 31n provided between the inverting "-" input and the negative terminal of cell 14.
  • the first 32u controllable current source allows for upward biasing, namely pulling the potential of cell 14 towards the positive battery supply value
  • the second controllable current source 32g called “pull-down”
  • Pull-up allows for upward biasing, namely pulling the potential of cell 14 towards the positive battery supply value
  • the second controllable current source 32g called “pull-down” allows downward bias, i.e. tends to force the potential towards the reference ground Gnd of the battery 10.
  • this first aspect of the battery 10 according to the invention makes it possible to ensure reliable voltage monitoring of the cells 14 of each capacity unit 12 by means of:
  • step S3 of "verification" measurement in voltage across the terminals of each cell 14 via the differential amplifiers 30, by activating the other controllable current source 32u, 32g of that activated during the second step S2;
  • step S4 of comparison of the voltage values obtained in the three steps S1, S2 and S3 allowing to confirm the validity of the standard measurements or on the contrary to alert the diagnostic unit 29 that the basic measurements are erroneous so as to prevent an inadequate actuation of the switches 24p, 24s by the control unit 27.
  • the measurements carried out in the second stage S2 and in the third stage S3 are complementary in that the disconnection of a cell 14 can occur at the level of its positive pole as well as at the level of its negative pole.
  • the measuring circuitry 28 By allowing precise control of the voltage across the cells 14, the measuring circuitry 28, according to this first aspect of the invention, enables the battery 10 to effectively regulate its capacity units 12 by disconnecting them when a fault is identified. By performing its self-diagnosis and activating switches 24p and 24s accordingly to isolate the fault, it is understood that the battery 10, according to this first aspect of the invention, both limits the frequency of failures and the associated maintenance steps. Furthermore, since the location of faults is known to the battery 10, maintenance can be facilitated and expedited by replacing the disconnected cell 12 with a healthy cell.
  • this measurement circuit architecture 28 conveniently allows for an assessment of the connection status of the cells 14 during battery 10 startup, i.e., before the voltage Vt is established.
  • the invention allows the controllable current sources 32u, 32g to be activated and the "verification" voltage measurements to be taken across each cell 14, as described in steps S2 and S3. Obtaining different voltage values for a cell 14 indicates a cell disconnection. In such a case, the current must be routed along the auxiliary channel 16s of the corresponding capacitor unit 12.
  • the aim is to increase the operational safety of the battery 10 by limiting the risk of loss of control of the switches 24p, 24s of the capacity units 12 by the electronic boards 26.
  • under-powering the electronic boards 26 can lead to their malfunction and therefore to chaotic management of the switches 24p, 24s, quickly leading to the ruin of the battery 10.
  • the integration of the 24p, 24s switches into the battery 10 requires maintaining control of the 24p, 24s switches while ensuring that the electronic boards 26 are not underpowered.
  • each electronic card 26 be powered by drawing from the cells 14 belonging to:
  • this first capacity unit may not be able to meet the expected characteristics in powering the electronic board.
  • Figure 8 illustrates an arrangement in which the electronic boards 26a and 26b, which respectively drive the capacity units 12a, 12b of the battery 10, are powered by the cells 14 of these capacity units 12a, 12b.
  • the first electronic board 26a is powered by the cells 14 of the first capacitor unit 12a that it drives, as well as by the cells 14 of the second capacitor unit 12b directly adjacent to it.
  • the second electronic board 26b is powered by the cells 14 of the second capacitor unit 12b that it drives and by the cells 14 of the first capacitor unit 12a directly adjacent to it.
  • the battery 10 has a power supply circuit comprising a first power supply sub-circuit associated with the first capacity unit 12a and a second power supply sub-circuit associated with the second capacity unit 12b.
  • the first power supply sub-circuit of the first 26a board is in the form of a loop comprising:
  • first output line 42a which carries this direct current ia direct output from the first electronic board 26a to the lower terminal Bi of the series of cells 14 of the first capacity unit 12a to close the current loop associated with this first capacity unit 12a.
  • second power supply sub-circuit of the first 26a board it also takes the form of a loop comprising:
  • This first 44-amp DC/DC converter is designed for both:
  • the second input line 40b is split on either side of the DC/DC converter 44 into:
  • an upstream pre-transformation portion 40b1 which carries the direct current ib, taken from the upper terminal Bs of the series of cells 14 of the second capacity unit 12b, to an input of the DC/DC converter 44 to be transformed into a DC/DC current ib compatible with a sharing with the direct current ia flowing along the first sub-circuit to power the first electronic board 26a; and - an upstream post-transformation portion 40b2 which extends from an output of the DC/DC converter 44 to the first electronic board 26a to supply it with said current ib dc/dc at the end of its transformation at the level of the DC/DC converter 44.
  • the second output line 42b can be split on either side of the DC/DC converter 44 into:
  • downstream post-transformation portion 42b2 which carries the current ib dc/dc downstream of the first electronic board 26a to an input of the DC/DC converter 44;
  • the first DC/DC converter 44 equips the second power supply subcircuit to conform the current ib so that it is aligned with the ground potential of the first capacitance unit 12a, in the form ib dc/dc, and thus be eligible to supply the first electronic board 26a commonly with the direct current ia, before restoring it to its original direct ib form to return to the second capacitance unit 12b.
  • the power supply circuit of the first electronic board 26a is provided with two diode modules, identified by 46 and 48. These diode modules 46 and 48 each form a sharing/de-sharing interface between the first and second power supply sub-circuits at the input and output of the first electronic board 26a.
  • the first diode module 46 is positioned upstream of the first electronic board 26a. It has one output which is connected to the power supply input of the first electronic board 26a by a line labeled 49i, and two inputs, including:
  • this first diode module 46 performs a power supply function, also known as electronic decoupling, which differentiates between input currents by allowing the flow of the direct current ia or the DC/DC current ib with the highest voltage, namely the current best suited to meet the minimum current required by the electronic board 26a, i.e., its nominal current. As understood, this first diode module 46 ensures a continuous power supply to the electronic board 26a with a sufficient current level by substituting the faulty direct current ia with the DC/DC current ib, and vice versa.
  • a power supply function also known as electronic decoupling
  • the second diode module 48 is located downstream of the first electronic board 26a. It has one input which is connected to the power supply output of the first electronic board 26a by a line labeled 49s, and two outputs, including:
  • This second diode module 48 guarantees, in the same way as for the first diode module 48, the decoupling of the direct ia and dc/dc ib currents at the output of the first electronic board 26a.
  • the diode modules 46 and 48 provide an anti-reflux function, namely they impose the direction of current flow, indicated by arrows in Figure 8, from the capacitance units 12a, 12b to the first electronic board 26a on the way there, and then from the first electronic board 26a to the capacitance units 12a, 12b on the return of the current.
  • the power supply topology of the first electronic board 26a was explained as involving a conversion of the direct current ib to match the ground potential ref12a of the current ia in order to create a compatible power supply.
  • the power supply for the second electronic board 26b follows the same logic, except that this time it is the ia current that is subjected to a conversion by a second isolated DC/DC converter, while the current ib remains unchanged.
  • a second DC/DC converter, denoted 54 is thus recommended to transform the current ia to match the ground potential, ref 12b, of the second capacitance unit 12b and thus make it compatible with a sharing with the current ib, then to restore the current ia to the original ground potential, namely to the ground potential ref 12a of the first capacitance unit 12a.
  • the power supply of the second electronic board 26b is provided by the battery 10 by means of a first power supply sub-circuit associated with the second capacity unit 12b and a second power supply sub-circuit associated with the first capacity unit 12a.
  • the first power supply sub-circuit of the second electronic board 26b is in the form of a loop comprising:
  • the second isolated DC/DC converter 54 is interposed in the second input and output lines 50a, 52a of the second sub-circuit. This second DC/DC converter 54 allows both:
  • the second input line 50b and the second output line 52b of the second power supply subcircuit of the second electronic board 26b can be discretized into two portions on either side of the DC/DC converter 54.
  • an upstream pre-transformation portion 50a1 which carries the direct current ia, taken from the upper terminal Bs of the series of cells 14 of the first capacity unit 12a, to an input of the DC/DC converter 54 to be transformed into a DC/DC current ia compatible with sharing with the direct current ib flowing along the first sub-circuit to power the second electronic board 26b;
  • an upstream post-transformation portion 50a2 which extends from an output of the DC/DC converter 54 to the second electronic board 26b to supply it with said current ia dc/dc obtained at the end of its transformation at the level of the DC/DC converter 54.
  • the second output line 52a can be split on either side of the second DC/DC converter 54 into:
  • downstream post-transformation portion 52a2 which carries the DC/DC current ia downstream of the second electronic board 26b to an input of the DC/DC converter 54; and - a downstream return portion 52a1 which connects an output of the DC/DC converter 54 to the lower terminal Bi of the series of cells 14 of the first capacitance unit 12b, to reinject the current ia which has been counterbalanced in its direct form ia into the DC/DC converter 54 from the current ia dc/dc.
  • the power supply circuit of the second electronic board 26b is provided with two diode modules, identified by 56 and 58. These diode modules 56 and 58 each form a sharing/de-sharing interface between the first and second power supply sub-circuits at the input and output of the second electronic board 26b.
  • the first diode module 56 is located upstream of the second electronic board 26b. It has one output which is connected to the power input of the second electronic board 26b by a line labeled 59i, and two inputs, including:
  • the second diode module 58 is located downstream of the second electronic board 26b. It has one input which is connected to the power supply output of the second electronic board 26b by a line labeled 59s, and two outputs, including:
  • each electronic board 26 to be powered by the cells 14 of the capacity unit 12 it controls and at least one juxtaposed unit as in the example of Figure 8, the invention is not strictly limited to this particular feature.
  • the redundancy of power supply of a given electronic card 26 can be ensured by the cells 14 of two or more capacity units 12, regardless of their relative position in the battery 10, provided that isolated DC/DC converters are provided in accordance with the invention.
  • the battery 10, according to this second aspect is not strictly limited to the use of a diode module.
  • any electronic equipment or group of electronic equipment that allows the currents supplied by the cells 14 of the capacity units 12 to be prioritized for powering the same electronic board 26 can be used as a substitute for a diode module as illustrated.
  • the aim is to increase the reliability of battery 10 by limiting the risk of damage by overvoltage of the constituent elements of battery 10.
  • a disconnection or unexpected failure of a cell 14 of a capacity unit 12 along branch B may occur.
  • a disconnection of cell 14 may be caused, in particular, by vibrations generated when the vehicle equipped with the battery 10 is in motion, or by any other cause. creating a local increase in voltage. For example, a large variation in current can induce overvoltages at the cell level.
  • the capacity unit 12 one of whose cells is faulty/disconnected, is used to charge or discharge the battery 10, namely when the main channel 16p switch 24p is closed and the auxiliary channel 16s switch 24s is open, then a sudden voltage spike occurs between the upper terminal Ts of the battery 10 and the faulty/disconnected cell.
  • This voltage spike depending on the location of the fault/disconnection along branch B, can be significantly higher than the maximum voltage that the constituent elements of battery 10, particularly cells 14, can withstand. Such an electrical overvoltage stress event can therefore lead to damage to the electronic components used to diagnose cells 14, or even to the destruction of battery 10.
  • the measuring circuitry 28 of the capacitance units 12 is equipped with voltage limiters 60, each associated with a corresponding cell 14.
  • These voltage limiters 60 are in the form of modules, each interposed in a series arrangement along the connecting wire 31p provided between the positive terminal of a cell 14 and the non-inverting "+" input of the corresponding differential amplifier 30.
  • Each voltage limiter 60 is advantageously referenced to the potential of the lower part of the capacitance unit 12, namely referenced to node 22, which ensures a maximum voltage that must not be exceeded between the lower reference and the line of the cell to be diagnosed.
  • the voltage limiters 60 can be of any type, passive or active, as long as they are compatible with a series connection with the power line, such as an inductor, a semiconductor block, or a block with a biased magnetic core. With this arrangement, any overvoltage incident along branch B, and more specifically along the main channel 16p of the capacity units 12, does not affect the measuring circuitry 28, which is protected by the voltage limiters 60 acting as barriers. It follows that the current received by the measuring circuitry 28 always remains below a maximum voltage limit to which its components can be subjected without damage.
  • the third particular aspect of the invention is not strictly limited to the arrangement in Figure 9, in which the voltage limiters are installed in series between the cells 14 and the differential amplifiers 30 of the measuring circuitry 28, along the first connecting wires 31p.
  • a parallel arrangement of the voltage limiters 60 may be used.
  • Figure 10 illustrates a capacity unit 12 of the battery 10 which is equipped with voltage limiters 60 in the form of Zener diodes arranged between the cells 14.
  • each cell 14 is equipped with two voltage limiters 60 each placed in parallel at one of the terminals and connected to the ground Gnd of the battery 10.
  • breakdown diodes 60 characterized by a so-called “breakdown” voltage, also called the “Zener voltage,” allow a portion of the current flowing along the main channel 16p to be diverted when its voltage exceeds the breakdown voltage.
  • breakdown voltage also called the “Zener voltage”
  • the input voltage namely the voltage measured across cell 14 with which the Zener diode 60 is connected in parallel
  • part of the current passes through diode 60 instead of passing along the main channel 16p.
  • the Zener diodes used are designed to block any unwanted voltage rise beyond a predefined value, corresponding to a maximum voltage acceptance threshold at the terminal of the relevant cell 14. Consequently, the current flowing along the main channel 16p always remains within a maximum voltage limit to which the battery components 10 can be subjected without damage. They are judiciously used in the context of the invention, taking care to limit their current and reduce their leakage in order to minimize diagnostic measurement errors.
  • Zener 60 diodes are judiciously used in combination with resistors, not shown, to limit the intensity of the current passing through them to an admissible value, namely a value that they can withstand.
  • Zener diodes can be replaced by so-called Transil diodes.
  • voltage limiters 60 can also be applied in a generic battery architecture that includes a plurality of cells installed in series to provide an overall voltage that is higher than the voltage that these cells can withstand.
  • the aim is to increase the reliability of operation of the battery 10 by incrementing a countermeasure solution to a failure of the switches 24p, 24s of capacity units 12 or a failure of control of these switches by the associated electronic boards 26.
  • bypass circuits 70 from the English "by-pass”, allowing the current, in discharge or charge of the battery 10, flowing along branch B so that it does not pass through the capacity units 12.
  • FIG. 11 illustrates two capacitance units 12a, 12b, each controlled by a separate electronic board 26a-26b.
  • Each capacitance unit 12 is assigned a bypass circuit 70 in the form of an electrical channel 72 along which a switch 74 is interposed.
  • this switch 74 is a transistor.
  • each bypass circuit 70 extends between two ends which are each grafted to a node 20, 22 of the capacity unit 12 considered, so as to form an external current routing path different from the main and auxiliary paths 16p, 16s.
  • Each bypass circuit 70 is allocated an electronic card 76 for controlling the switch 74, which sends a control command Cb for opening or closing.
  • bypass circuit 70 When the switch 74 of a given bypass circuit is opened, it is understood that said bypass circuit 70 is non-working, that is, it has no influence on the current flowing through the capacity unit 12. Conversely, closing the switch 74 creates a preferential path for the current to flow along the electrical path 72 of the bypass circuit 70, so that it no longer flows along the main path 16p or the auxiliary path 16s of the capacity unit 12. In other words, when the switch 74 is closed, the bypass circuit 70 ensures a current diversion between the nodes 20 and 22 that connect the capacity unit 12. In such a case, the electrical path 72 of the bypass circuit 70 becomes comparable to a portion of a battery branch 10 that is devoid of cells 14.
  • bypass circuit 70 is allocated to each capacity unit 12. It is understood here that an arrangement may be considered in which a bypass circuit 70 ensures a current diversion along several juxtaposed capacity units along branch B.
  • Figure 12 illustrates this particularity by associating, as a non-limiting example, two by two the capacity units 12a-12d of branch B of battery 10 with a bypass circuit 70.
  • a bypass circuit 70 we distinguish an electronic board denoted 26ab which controls capacity units 12a and 12b, and an electronic board denoted 26cd which controls capacity units 12c and 12d.
  • each bypass circuit 70 is connected to the so-called extremum nodes 20, 22, namely, bounding the series of juxtaposed capacity units 12, to allow the current to bypass them as needed.
  • a current diversion along several adjacent capacity units 12, using the same bypass circuit 70, is particularly preferable if these capacity units are controlled by the same card electronic 26 as illustrated in figure 7. Indeed, a switch control corruption by the electronic board 26 can generalize to all the capacity units allocated to it.
  • Each bypass circuit 70 is preferably controlled by a separate electronic card 76, but an arrangement with several bypass circuits 70 controlled by the same electronic card 76 does not fall outside the scope of the invention.
  • the aim is for the bypass circuits 70 to be able to reroute the current as quickly as possible in the event of a detected failure.
  • the battery 10 incorporates a communication network 80 that transmits information about the failure to the electronic board 76, which controls the bypass circuit 70 and implements the appropriate countermeasure.
  • This network 80 primarily comprises main communication channels 82 between each electronic control board 26 for a capacity unit 12 and the electronic control board 76 for the bypass circuit 70 associated with the capacity unit in question.
  • the electronic control board labeled 26a in Figure 10 which controls the capacity unit 12a, is connected by a main communication channel 82 to its associated electronic control board 76.
  • the network 80 includes secondary communication channels 84 ensuring dialogue between the electronic boards 26 controlling the capacity units 12 or between the electronic boards 76 controlling the bypass circuits 70.
  • These secondary communication channels 84 allow the detection of a fault to be sent back to the appropriate electronic board 76 for countermeasures via one or more other electronic boards forming a relay point.
  • These secondary communication channels 84 thus ensure transmission of the fault detection even if the electronic board 26 of the faulty capacity unit 12 is unable to communicate directly with the appropriate countermeasure electronic board 76.
  • the electronic board 26 of the faulty capacity unit 12 sends a transmission message along all the communication channels 82, 84, so that the fault identification information has a significantly greater chance of reaching the appropriate countermeasure electronic board 76.
  • the primary and secondary communication channels 82 and 84 of network 80 are also subject to a risk of failure.
  • these channels are configured independently of each other. Thus, if one channel is unexpectedly interrupted, the other channels can still successfully transmit the fault detection.
  • each electronic card 26, 76 be capable of detecting faulty communication on the communication channels 82, 84 with which it cooperates by means of a "watchdog" type control mechanism.
  • these control mechanisms denoted 85, allow the electronic cards 26, 76 to recognize an anomaly in the routing of information on a channel and to exclude it from the information management process.
  • the power supply to the electronic board 76 that controls this bypass circuit 70 is designed to be independent of these components.
  • the power supply to the electronic boards 26 that control the capacity units 12 is collectively labeled AL26; while the power supply to the electronic boards 76 that control the bypass circuits 70 is labeled AL76.
  • the electronic board 26 controlling one or more capacity units 12 is powered (AL26) by the cells 14 of this or These capacity units, according to the preferred embodiment described in the third aspect of the invention, these cells 14 are not used for the power supply (AL76) of the electronic board 76 for controlling the bypass circuit 70.
  • a second safety curtain is advantageously erected in the event of failure of a bypass circuit 70 or of its control by the associated electronic card 76.
  • bypass circuit 70 which corresponds to the first safety curtain, does not fulfill its role of diverting the current along its electrical path 72 when the capacity unit 12 assigned to it is faulty.
  • This second safety curtain consists of blocking in a controlled manner the passage of current along branch B whose capacity unit 12 is faulty, advantageously by means of a fuse 86 which can receive a cut-off instruction from all electronic boards by means of an independent safety wire 88.
  • the management of the capacity units 12 has been defined so far on the basis of temperature and voltage measurements of the cells 14 by the electronic boards 26, while the implementation of the means of counter-measurement has been explained as being based on the assessment of compliance with the opening/closing instructions of the switches 24p, 24s and 74 conditioning the routing of the current.
  • the transistors used to make up the 24p, 24s, and 74 switches are semiconductor components with a specific impedance and voltage and temperature acceptance ranges. In practice, a current that may be acceptable for the 14 cells is not necessarily acceptable for a given transistor, which can lead to excessive heating and damage.
  • transistors 24p, 24s, and 74 are integrated into battery 10 in general, the integration of transistors 24p, 24s, and 74 into battery 10 is likely to interfere with the voltage measurements of cells 14, primarily because their impedance is added to that of the cells. Specifically, when a voltage measurement is taken across a cell 14, the recorded voltage value also depends on whether the transistors are open or closed.
  • transistors 24p, 24s, and 74 in battery 10 is also likely to skew the temperature measurements of cells 14. Since even the slightest current flowing through a transistor causes it to heat up, this results in an increase in the ambient temperature around it. Therefore, the temperature measured at a given cell 14, depending on its relative position with a transistor, could be artificially inflated. This could lead to an undesirable situation where the cells 14 of a capacitor unit 12 are incorrectly isolated due to an excessively high operating temperature reading.
  • the diagnostic units 29 of the electronic boards 26 for controlling the capacity units 12 take into account the temperature and voltage measured at the transistors in their assessment of the parameters of cells 14.
  • it is a matter of formulating a phenomenological model for assessing the performance of the cells 14 which provides information on the expected acquisition values in temperature and voltage across each cell 14 of the capacity units 12 according to the closed or open state of the switches.
  • This model can be generated as follows:
  • This knowledge correlated with a measurement of the intensity (It) of the current passing through branch B, also makes it possible to model the battery 10 in real time and in particular to enrich the behavioral model of the battery 10 on the basis of the series impedance of the cells 14 which varies according to the conducting or blocking state of the transistors 24p, 24s, 74.
  • Such a model allows a precise evaluation of the capacity of the battery 10 to supply or receive current as a function of the activation state of the transistors 24p, 24s, 74.

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Abstract

La présente invention a pour objet une batterie (10) comprenant une branche (B) et une pluralité d'unités de capacité (12a-12d) interposées en séries dans la branche, chaque unité de capacité comportant une voie principale (16p) et une voie auxiliaire (16s) montées en parallèle et équipées chacune d'un interrupteur (24p, 24s), et au moins une cellule (14) interposée dans la voie principale, la batterie comportant pour chaque unité de capacité une circuiterie de mesure (28a-28d) de paramètres, une unité de diagnostic (27a-27d) communiquant avec l'unité de commande, et une carte électronique (26a- 26d) communiquant avec l'unité de diagnostic pour piloter l'ouverture et la fermeture des interrupteurs, la circuiterie de mesure comportant : - des capteurs de mesure en tension aux bornes de ladite au moins une cellule et aux bornes des interrupteurs associés, et - des capteurs de mesure en température de ladite au moins une cellule et des interrupteurs associés.

Description

DESCRIPTION
Batterie configurable par commutation de cellules à fiabilité accrue
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention se rapporte au domaine général des accumulateurs, et plus spécifiquement à une batterie particulièrement adaptée pour équiper un véhicule à propulsion électrique.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Dans un contexte de transition énergétique, la tendance actuelle est de remplacer progressivement les véhicules à moteur thermique par des véhicules propulsés partiellement ou totalement par un moteur électrique.
Les constructeurs ont majoritairement retenu d’utiliser des batteries pour stocker et libérer l’électricité nécessaire au fonctionnement du moteur électrique. Une batterie est un accumulateur qui transforme de l’énergie chimique en énergie électrique pour alimenter en phase dite de décharge le moteur électrique transformant à son tour l’énergie électrique en travail mécanique. De façon réversible, la batterie transforme de l’énergie électrique en énergie chimique en phase dite de recharge.
Selon une architecture conventionnelle telle qu’illustrée sur la figure 1 , une batterie 1 de véhicule électrique est reliée électriquement au moteur électrique 2 qui entraîne en rotation les roues 3 en réponse à la fourniture d’énergie électrique par la batterie 1 . Cette batterie 1 est composée de plusieurs unités élémentaires 4, appelées « cellules », composées chacune d’une cathode, d’une anode, d’un séparateur et d’un électrolyte. Elles sont caractérisées principalement par leur tension élémentaire, classiquement de 1V à 4V selon l’électrochimie retenue.
Ces cellules 4 étant de faible puissance, de l’ordre de plus ou moins 1 Watt, il s’agit communément de les associer en série et/ou en parallèle dans une configuration statique répondant aux spécifications de performance requises du moteur 2. Dans cet exemple, les cellules 4 sont installées en série de quatre en formant des lots appelés modules 5. Ces modules 5 sont ensuite associés en réseau (série-parallèle) de façon à obtenir les tensions/courants désirés.
En pratique, il s’agit de former les modules 5 en montant en série des cellules 4 de paramètres rigoureusement équivalents de manière à tendre vers un chargement / déchargement de ces cellules au même rythme. Cette particularité découle du fait qu’une variation de charge des cellules au sein du module conduit rapidement à une dégradation en cascade, puis à la ruine.
En effet, en admettant qu’une des cellules du module 5 considéré se décharge entièrement avant les autres lorsque la batterie 1 est sollicitée en décharge pour alimenter le moteur électrique 2, le courant la traversant va s’annuler et la batterie 1 va paraitre comme déchargée totalement. En cas de recharge de la batterie 1 , les cellules vont alors se charger jusqu’à ce que les cellules saines du module 3 atteignent leur charge maximum, sans pour autant permettre à la cellule complètement déchargée de se charger complètement, entendu que les cellules saines partent initialement d’une valeur de charge non nulle. Comme il est compris, la cellule complètement déchargée va alors majorer la charge de la batterie à un niveau en deçà de sa capacité maximale.
Même si les cellules sont initialement classées pour former des lots de cellules associables en modules 5, il subsiste de la dispersion en tension élémentaire, de l’ordre de plus ou moins 1 %, du fait notamment qu’elles ne sont pas toutes fabriquées selon le même processus industriel.
Cette dispersion ne va avoir de cesse que de s’amplifier naturellement dans le temps sous l’effet d’un vieillissement non homogène des cellules au fur et à mesure des cycles de charge/décharge, jusqu’à atteindre un ordre de grandeur de plus ou moins 5%.
Afin de résoudre cette problématique, les constructeurs ont implémenté différentes solutions technologiques d’équilibrage des cellules, dont l’équilibrage dit passif, de l’anglais « passive balancing », et l’équilibrage dit actif, de l’anglais « active balancing ».
En référence à la figure 2, le « passive balancing » consiste à décharger isolément les cellules plus chargées que les autres dans un module 5 de manière à supprimer la différence de voltage. Cette technique consiste classiquement à intégrer pour chaque cellule 2 un circuit 6 relié à leur borne, qui est doté d’un interrupteur et d’une résistance, de l’ordre de 20Q. La fermeture du circuit 6 par l’interrupteur induit ainsi le déchargement de la cellule considérée.
Dans l’exemple de la figure 2, on considère un module 5 comprenant trois cellules CELL 1 , CELL 2 et CELL 3 dont le niveau de charge est schématisé par des barres. CELL 2 étant moins chargée que CELL 1 et CELL 3 dans cet exemple, il s’agit selon la logique de passive balancing de décharger CELL 1 et CELL 3 pour s’aligner sur la tension de CELL 2.
En référence à la figure 3, « l’acting balancing » consiste à équilibrer le niveau de charge des cellules d’un module moyennant le rechargement d’une cellule à faible niveau de charge avec de l’énergie extraite des cellules à plus haut niveau de charge. Sur la base de l’arrangement à trois cellules CELL 1 , CELL 2 et CELL 3 de la figure 2, la figure 3 illustre la dynamique de rechargement de CELL 2 en puisant dans le stockage de CELL 1 . CELL 2 se charge ainsi simultanément à la décharge de CELL 1 pour tendre chacune vers la valeur de charge de CELL 3.
Ces différentes technologies, bien qu’efficaces, consistent à niveler par le bas le niveau de charge des cellules pour les lisser vers un état moyen. Une partie de l’énergie accumulée dans les cellules se retrouve ainsi utilisée à des fins autres que l’alimentation du moteur 2. Il s’ensuit le besoin de trouver une solution permettant de s’adapter au déséquilibre des cellules sans pour autant conduire à un abattement de leur restitution énergétique.
La recherche continue de solutions a révélé la pertinence d’intégrer des interrupteurs suivant une logique dite de « power balancing ». Cette logique vise à choisir au juste besoin d’utiliser ou non une cellule ou un groupement de cellules en jouant sur l’actionnement de ces interrupteurs. Comme il est compris, une telle architecture permet de réguler le niveau de charge des cellules en discriminant durant la charge ou la décharge de la batterie les cellules à utiliser de celles à isoler.
Cependant, l’utilisation de tels interrupteurs le long de la ligne de courant ajoute de la complexité à la batterie due à son partitionnement, ce qui est source de défaillance. Dans le prolongement de la logique de « power balancing », le but de l’invention est de proposer une architecture robuste de batterie pour justifier son intégration dans un véhicule.
EXPOSÉ DE L’INVENTION
À cet effet, l’invention a pour objet une batterie configurable pour alimenter un moteur électrique de véhicule, cette batterie comprenant :
- une branche définie entre une borne supérieure et une borne inférieure de batterie, la borne inférieure étant définie à la masse ; et
- une pluralité d’unités de capacité qui sont interposées en série chacune entre deux nœuds de connexion le long de la branche, chaque unité de capacité comportant :
-- un circuit à deux voies montées en parallèle entre les deux nœuds, dont une voie principale et une voie auxiliaire ;
-- au moins une cellule interposée dans la voie principale ;
-- un lot de deux interrupteurs comprenant un premier interrupteur interposé dans la voie principale et un deuxième interrupteur interposé dans la voie auxiliaire ; la batterie comportant en outre pour chaque unité de capacité une carte électronique comportant :
- une unité de commande qui pilote sélectivement l’ouverture et la fermeture de chacun des interrupteurs ;
- une unité de diagnostic qui communique avec l’unité de commande ; et
- une circuiterie de mesure de paramètres qui communique avec l’unité de diagnostic ; dans laquelle la circuiterie de mesure comporte :
- au moins un capteur de mesure en tension aux bornes de ladite au moins une cellule de l’unité de capacité associée, et
- au moins un capteur de mesure en température de ladite au moins une cellule de l’unité de capacité associée ; caractérisée en ce que la circuiterie de mesure de chaque carte électronique comporte en outre :
- des capteurs de mesures en tension aux bornes des interrupteurs de l’unité de capacité associée, et - des capteurs de mesure en température des interrupteurs de l’unité de capacité associée.
L’invention concerne également une batterie ainsi définie, dans laquelle chaque unité de diagnostic de carte électronique assure pour chaque cellule :
- une corrélation entre les mesures de température de la cellule et les mesures de températures des interrupteurs pour définir la température inhérente de cellule ; et
- une corrélation entre les mesures de tensions aux bornes de la cellule et les mesures de tension aux bornes des interrupteurs pour définir la tension inhérente de cellule.
L’invention concerne également une batterie ainsi définie, comprenant en outre au moins un ensemble incluant :
- un circuit de contournement associé à une unité de capacité ou une série de plusieurs unités de capacité juxtaposées le long de la branche, ce circuit de contournement comportant une voie électrique le long de laquelle est interposée un interrupteur, et
- une carte électronique de pilotage de l’interrupteur du circuit de contournement ; dans laquelle la voie électrique dudit au moins un circuit de contournement s’étend entre deux extrémités qui sont raccordées aux nœuds de l’unité de capacité associée ou aux nœuds qui bornent la série de plusieurs unités de capacité associées ; dans laquelle la carte électronique de pilotage de l’interrupteur du circuit de contournement est équipée d’une circuiterie de mesure de la température et de la tension aux bornes de cet interrupteur.
L’invention concerne également une batterie ainsi définie, dans laquelle les interrupteurs sont des transistors.
L’invention concerne également un procédé de suivi de performances de la batterie ainsi définie, comprenant :
- S1 ) la formulation d’un modèle prédictif de performances attendues selon l’état fermé ou ouvert des interrupteurs des unités de capacité, sur la base de la température des cellules, de la tension aux bornes des cellules ainsi que sur la température des interrupteurs et de la tension aux bornes des interrupteurs ;
- S2) la comparaison entre les performances effectives de la batterie dans sa configuration actuelle, conditionnée par l’état fermé ou ouvert des interrupteurs, et les performances attendues conformément au modèle prédictif pour une telle configuration.
L’invention concerne également un procédé de suivi de performances ainsi défini, dans lequel le modèle de l’étape S1) est construit également sur la base de la température et de la tension aux bornes de l’interrupteur dudit au moins un circuit de contournement.
L’invention concerne également un procédé de suivi de performances ainsi défini, dans lequel le modèle de l’étape S1) est construit également sur la base d’une mesure de l’intensité du courant circulant le long de la branche en charge ou en décharge de la batterie.
L’invention concerne également un véhicule propulsé partiellement ou totalement par un moteur électrique et comportant une batterie ainsi définie.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- [Fig.1 ], déjà décrite, est un schéma d’installation d’une batterie dans un véhicule doté d’un moteur électrique qui génère un couple de rotation sur les roues ;
- [Fig.2], déjà décrite, est une représentation d’un équilibrage de charge de cellules installées en série suivant une logique passive, dite « passive balancing » ;
- [Fig.3], déjà décrite, est une représentation d’un équilibrage de charge de cellules installées en série suivant une logique active, dite « active balancing » ;
- [Fig.4] est une vue schématique et partielle d’une batterie selon l’invention, comprenant une branche le long desquelles des unités de capacité sont montées en séries, chaque unité comprenant une voie de circuiterie principale le long de laquelle plusieurs cellules sont montées en série et une voie de circuiterie auxiliaire montée en parallèle de la voie principale; un lot de deux commutateurs dont l’un est interposé dans la voie principale et l’autre est interposé dans la voie auxiliaire ;
- [Fig.5] est une vue schématique qui illustre le pilotage des interrupteurs des unités de capacité par des cartes électroniques dans une batterie selon l’invention ;
- [Fig.6] est une représentation illustrative d’une problématique de mesure en tension aux bornes de cellules montées en série ;
- [Fig.7] est une vue partielle de branche qui illustre une circuiterie de mesure des cellules d’unités de capacité selon un premier aspect particulier de l’invention ;
- [Fig.8] illustre une redondance d’alimentation de cartes électroniques de pilotage des interrupteurs des unités de capacité selon un deuxième aspect particulier de l’invention ;
- [Fig.9] illustre une variante d’arrangement comprenant des limiteurs en tension selon un troisième aspect de l’invention ;
- [Fig.10] illustre une autre variante d’arrangement comprenant des limiteurs en tension selon le troisième aspect de l’invention ;
- [Fig.11] illustre un exemple de réalisation d’un circuit de contre-mesures selon un quatrième aspect particulier de l’invention ;
- [Fig.12] illustre un autre exemple de réalisation d’un circuit de contre- mesures selon le quatrième aspect particulier de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
L’idée à la base de l’invention est de proposer une architecture de batterie suivant une logique de « power balancing » permettant de décider au juste besoin d’utiliser ou non une cellule.
En référence à la figure 4, une batterie 10 selon l’invention comporte une branche B montée, entre une borne supérieure Ts et une borne inférieure Ti qui est reliée à la masse Gnd. Cette branche B est pourvue d’unités de capacité, collectivement désignées par 12, disposées en séries et comprenant chacune une ou plusieurs cellules 14 assimilables à des piles élémentaires.
Dans cet exemple, la branche B est équipée de quatre unités de capacité, référencées 12a, 12b, 12c et 12d comprenant chacune quatre cellules 14 montées en série.
Il est entendu que l’invention n’est pas limitée rigoureusement à l’exemple de la figure 4. Il peut être retenu un nombre différent d’unités de capacité 12 ainsi qu’un nombre de cellules 14 différent par unité de capacité 12, notamment une seule cellule 14. En pratique, le nombre d’unités de capacité 12 et de cellules 14 constitutives est fixé en fonction de la balance coût-besoins énergétiques pour application donnée.
Aussi, la batterie 10 peut tout à fait comprendre plusieurs branches B montées en parallèle entre les bornes supérieure et inférieure Ts, Ti ; une seule branche B dotée d’une ou plusieurs unités de capacité 12, ou plusieurs branches dont au moins une est pourvue d’unité de capacité 12.
En détail, chaque unité de capacité 12 comporte un circuit à deux voies parallèles 16p, 16s, raccordées en extrémités de circuit l’une à l’autre par deux nœuds 20, 22, dont une voie principale 16p et une voie auxiliaire 16s de contournement. Le nœud 22 correspond au nœud du lot qui est plus proche de la borne inférieure que ne l’est le nœud 20.
Les cellules 14 de chaque unité de capacité 12 sont interposées en série au sein de la voie principale 16p en alternant leur polarité, à savoir en raccordant la borne positive de l’une à la borne négative de celle directement juxtaposée. De cette manière, les tensions mesurées aux bornes des cellules 14, aussi appelées forces électromotrices, s’additionnent le long de la voie principale 16p dans l’expression de la tension mesurée entre les nœuds 20, 22. Dans l’exemple de la figure 4, cette tension mesurée entre les deux nœuds 20, 22 d’une unité de capacité 12 est notée V suivi de la référence « a », « b », « c », « d » marquant le positionnement de l’unité de capacité 12 le long de la branche B. Par exemple, la tension associée à l’unité 12a se note Va, tandis que la tension associée à l’unité 12d se note Vd.
Ces voies principale et auxiliaire 16p, 16s sont en outre chacune équipées d’un interrupteur commandé, respectivement désigné par 24p, 24s. Des transistors sont avantageusement utilisés en qualité d’interrupteurs 24p, 24s pour piloter électriquement leur état passant ou bloquant du courant, mais l’invention n’est pas limitée à cette particularité.
Il est visé selon l’invention de moduler l’ouverture et la fermeture des interrupteurs de chacune des unités de capacité 12 de manière à :
- solliciter leurs cellules 14 en charge/décharge de la batterie 10 en forçant le routage du courant le long de la voie principale 16p moyennant la fermeture de l’interrupteur 24p de la voie principale 16p et l’ouverture de l’interrupteur 24s de la voie auxiliaire 16s ; et complémentairement
- isoler leurs cellules 14 du phénomène de charge/décharge de la batterie 10 en forçant le routage du courant le long de la voie auxiliaire 16s via l’ouverture de l’interrupteur 24p de la voie principale 16p et la fermeture de l’interrupteur 24s de la voie auxiliaire 16s.
En référence à la figure 5, la batterie 10 comporte des cartes électroniques 26 de gestion des unités de capacité 12. Avantageusement, la batterie est pourvue d’autant de cartes électroniques 26 que d’unités de capacité 12. Dans l’exemple de la figure 5, on distingue quatre cartes électroniques 26a-26d chacune associée à une unité de capacité 12a-12d distincte. Ces cartes électroniques 26a-26d comportent au moins une unité de commande 27a-27d prévue pour piloter l’ouverture et la fermeture des interrupteurs 24p, 24s de l’unité de capacité 12 associée. Comme schématisé par des flèches en pointillés, les unités de commande 27a-27d pilotent les interrupteurs 24p, 24s en leur transmettant une consigne Cp, Cs respective.
En pratique, l’actionnement des interrupteurs 24p, 24s des voies principale et auxiliaire 16p, 16s suit une dynamique alternée : quand l’un est ouvert, l’autre est fermé. Cette alternance d’état ouvert/fermé des interrupteurs 24p, 24s assure une ininterruption de courant établi dans des conditions normales de fonctionnement en veillant à toujours lui proposer une voie de circulation.
Avec cette architecture, il est ainsi permis de solliciter ou non la ou les cellule(s) 14 de chaque unité de capacité 12. Cela revient en pratique à ajouter ou non la tension générée de part et d’autre des cellules 14 de chaque unité de capacité 12, à savoir la différence de potentiel entre les nœuds 20 et 22, dans l’expression de la tension générale Vt de la batterie 10 mesurée entre la borne inférieure Ti et la borne supérieure Ts.
Dans le cadre de l’invention, il est préconisé d’instrumenter chaque unité de capacité 12a-12d avec une circuiterie de mesure 28a-28d assurant la mesure de certaines grandeurs caractéristiques de l’état des cellules. Ces circuiteries de mesure 28a-28d font partie intégrante des cartes électroniques 26a-26d et comportent par exemple des capteurs de mesure de tension aux bornes de chacune des cellules et des capteurs de températures de chaque cellule.
Complémentairement, les cartes électroniques 26a-26d sont équipées d’une unité de diagnostic 29a-29d, comme un calculateur de type microcontrôleur. Cette unité de diagnostic 29a-29d analyse les mesures d’acquisition de la circuiterie de mesure 28a-28d, par exemple en comparant la différence de potentiel mesuré au niveau de chaque cellule, et communique ses résultats d’analyse à l’unité de commande 27a-27d qui peut décider sur cette base du routage privilégié du courant en actionnant les interrupteurs.
Moyennant des mesures et analyses de tension, une unité de commande 27a-27d peut permettre notamment de ne pas laisser s’exprimer un quelconque déséquilibre observé entre les cellules 14 de l’unité de capacité 12 associée en choisissant de les écarter. Dans l’exemple de la figure 5, le lot de cellules 14 des unités de capacité 12a et 12c sont représentées avec des états de charge différents, ce qui se répercute sur un déséquilibre en tension. Elles sont à ce titre écartées en empêchant le courant de transiter le long des voies principales 16p des unités de capacité 12a et 12c.
De la même manière, si un capteur de mesure de température renseigne qu’une cellule 14 de l’unité de capacité 12 correspondante surchauffe, il peut être envisagé de piloter l’ouverture de l’interrupteur 24p de la voie principale 16p et la fermeture de l’interrupteur 24s de la voie auxiliaire 16s à des fins de sécurité.
Il est à noter que la gestion de la batterie 10 selon l’invention n’est pas limitée à un protocole particulier, comme celui d’isoler les cellules 14 d’une unité de capacité 12 sur la base uniquement de l’identification d’une irrégularité en tension ou d’une anomalie en température.
Par exemple, l’architecture de batterie selon l’invention, de par son caractère modulable, est particulièrement adaptée pour être embarquée dans un véhicule électrique pour alimenter en énergie son moteur électrique. En effet, un moteur électrique de véhicule présente un besoin variable en tension d’entrée, qui est fonction notamment de la puissance mécanique à délivrer aux roues pour satisfaire une demande du conducteur (appui- pédale). La batterie 10 selon l’invention permet de directement fournir une tension Vt et un courant It adéquats en temps réel au moteur électrique, assurant un fonctionnement à régime nominal au point de fonctionnement donné, en sollicitant à la demande les cellules 14 au juste besoin par l’actionnement des interrupteurs 24p, 24s des unités de capacité 12.
La batterie 10 selon l’invention permet ainsi de s’affranchir de l’utilisation de convertisseurs de tension qui sont classiquement rapportés entre le moteur électrique et une batterie de type conventionnel pour aligner la tension de sortie de la batterie sur les besoins moteur.
Suivant une logique inverse, la batterie 10 peut être commandée pour délivrer une valeur en tension globale Vt constante ou délivrer un profil optimal quelconque en tension en pilotant les unités de capacité 12 en ce sens.
L’ossature de batterie 10 ainsi décrite sur la base des figures 4 et 5 octroie une véritable souplesse de configuration, ce qui revêt d’un intérêt particulier pour son intégration dans un véhicule.
Cependant, l’intégration des interrupteurs 24p, 24s, avantageusement sous la forme de transistors, ajoute une composante de complexité. Il sera dans la suite décrit des solutions selon l’invention permettant à la batterie 10 d’atteindre un niveau d’intégrité qui satisfait aux standards ASIL, pour « Automotive Safety Integrity Levels », les plus sévères pour justifier son intégration dans un véhicule.
Selon un premier aspect particulier de l’invention, il est visé d’augmenter la robustesse de la batterie 10 en affinant le diagnostic en tension des cellules 14 pour s’affranchir d’erreurs de mesures pouvant conduire à une mauvaise gestion des interrupteurs 24p, 24s par les cartes électroniques 26.
D’une manière générale, il est délicat de fournir une mesure individuelle directe en tension de chaque cellule 14 du fait que le point de référence de la mesure ne peut être modifié par rapport à la masse le long de la branche B. Autrement dit, quand une mesure simple de tension est effectuée, la tension relevée est représentative de la somme des tensions de l’ensemble des cellules interposées entre la cellule à mesurer et la masse de référence de la branche B. En référence à la figure 6 qui illustre un circuit quelconque comprenant quatre cellules montées en série, une mesure de tension d’une première cellule notée Cell 1 est possible puisque son extrémité est reliée à la masse Gnd, tandis qu’il est seulement possible de mesurer la tension des autres cellules avec les cellules précédentes. Par exemple, une prise de mesure en tension au niveau de la cellule la plus éloignée de la masse, notée cell 4, revient à mesurer la tension des quatre cellules cell 1 - cell 4 ensemble.
Pour mesurer la tension individuelle aux bornes de chaque cellule 14 dans le cas de la batterie 10 selon l’invention, à savoir la différence de potentiel entre la cathode et l’anode, il est préconisé d’équiper la circuiterie de mesure 28 d’amplificateurs soustracteurs 30, aussi appelés amplificateurs différentiels, chacun associé à une cellule distincte 14.
En référence à la figure 7, ces amplificateurs 30 sont conformés chacun avec une sortie et deux entrées, dont une entrée « + » dite non inverseuse qui est reliée à la borne positive de la cellule associée par un premier fil de raccordement 31 p et une entrée « - » dite inverseuse reliée à la borne négative de cette cellule par un deuxième fil de raccordement 31 n.
Comme il est compris, l’entrée inverseuse « - » de l’amplificateur 30 associé à une cellule 14 correspond à l’entrée non-inverseuse « + » de l’amplificateur 30 associé à la cellule 14 directement juxtaposée en deçà le long de la voie principale 16p d’une unité de capacité 12. De la même manière, on retrouve une telle communalité de connexion entre l’entrée non inverseuse « + » de l’amplificateur 30 associé à une cellule donnée et l’entrée inverseuse « - » de l’amplificateur 30 associé à la cellule 14 directement juxtaposée au-dessus.
Ainsi, pour une cellule 14 donnée, le signal relevé au niveau de l’entrée inverseuse « - » de l’amplificateur 30 associé correspond à la tension existante rapportée à la masse en amont de cette cellule, c’est-à-dire correspond à la somme des tensions des cellules 14 qui sont interposées entre la cellule donnée et la masse de la batterie 10. En ce qui concerne le signal relevé au niveau de l’entrée non inverseuse « + », il correspond à la tension existante directement en aval de la cellule donnée, à savoir correspond à la tension existante en amont de la cellule donnée à laquelle s’ajoute la tension propre à cette cellule.
En sortie, l’amplificateur 30 renseigne de la tension individuelle de la cellule 14 qui lui est affiliée en calculant la différence entre les tensions relevées au niveau des deux entrées. Comme il est compris, l’utilisation de tels amplificateurs différentiels 30 permet d’isoler la tension de chaque cellule 14.
D’une manière générale, les amplificateurs différentiels 30 sont dimensionnés pour fonctionner sur des plages de tension en entrée prédéfinies.
Il est à noter toutefois que lorsque les cellules 14 d’une unité de capacité 12 sont isolées moyennant l’ouverture de l’interrupteur 24p de la voie principale 16p, ou encore en cas de déconnexion inopinée d’une cellule 14, les amplificateurs différentiels 30 travaillent hors de ces plages prédéfinies de tension d’entrée. En effet, en pareille situation de déconnexion ou de routage du courant le long de la voie auxiliaire 16s, la référence par rapport à la masse d’alimentation classique est perdue. Dès lors, la circuiterie de mesure 28 n’est plus référencée par rapport à un multiple des cellules et on se retrouve dès lors dans une situation dite « flottante » qui induit une dépolarisation de la circuiterie de mesure 28.
Une telle dépolarisation est génératrice d’erreurs de mesures en tension, ce qui se répercute par un diagnostic incertain par l’unité de diagnostic 29. Concrètement, l’unité de diagnostic 29 peut considérer à tort une cellule saine, dit « faux-positif », ou à l’inverse considérer à tort qu’une cellule est endommagée, dit « faux-négatif » sur la base de mesures incorrectes. Cette situation peut alors conduire l’unité de commande 27 à aiguiller le courant de manière inappropriée.
L’exemple de la figure 7 illustre les deux cas d’espèce pour lesquels une dépolarisation de la circuiterie de mesure 28 survient : une première unité de capacité 12a est le siège d’une déconnexion de cellule repérée par D, tandis que les cellules d’une deuxième unité de capacité 12b sont isolées. Dans cet exemple, les unités de capacité 12a et 12b comportent quatre cellules numérotées de 1 à 4. La tension associée à chaque cellule 1-4 est notée V1-V4.
Pour s’affranchir d’une telle situation, il s’agit en principe de cartographier l’état d’activation / de connexion des cellules 14 pour valider ou écarter les tensions d’acquisition relevées par la circuiterie de mesure 28.
L’intégration des interrupteurs 24p, 24s dans le cadre de l’invention présente l’avantage de garantir le passage du courant quand bien même une cellule 14 serait déconnectée, mais cela rend néanmoins cette cartographie d’état d’activation / de connexion délicate. En effet, il peut subsister des capacités résiduelles aux bornes des cellules 14 isolées ou déconnectées qui sont induites par le passage du courant le long des interrupteurs.
Afin de permettre d’évaluer l’état d’activation / de connexion des cellules 14 et ainsi statuer sur la validité des mesures d’acquisition en tension, il est préconisé selon l’invention d’enrichir la circuiterie de mesure 28 avec des sources de courant pilotable qui sont raccordées aux entrées inverseuse « - » et non inverseuse « + » des amplificateurs différentiels 30.
Pour chaque amplificateur différentiel 30 :
- une première source de courant pilotable 32u est reliée au fil de raccordement 31 p prévu entre l’entrée « + » non-inverseuse et la borne positive de la cellule 14 correspondante ; et
- une première source de courant pilotable 32g est reliée au fil de raccordement 31 n prévu entre l’entrée « - » inverseuse et la borne négative de la cellule 14.
La première source de courant pilotable 32u, dite « pull-up », permet de polariser vers le haut, à savoir tirer le potentiel de la cellule 14 vers la valeur positive d’alimentation de la batterie, tandis que la deuxième source de courant pilotable 32g, dite « pull-down », permet de polariser vers le bas, c’est-à-dire tend à forcer le potentiel vers la masse de référence Gnd de la batterie 10.
Avec cet arrangement, il devient possible de détecter et localiser toute défaillance en relevant la tension aux bornes de chaque cellule 14 sans actionner les sources de courant pilotable puis en la comparant aux résultats d’acquisition obtenus en actionnant sélectivement la première source de courant pilotable 32u et la deuxième source de courant pilotable 32g.
En détail, ce premier aspect de la batterie 10 selon l’invention permet d’assurer un suivi fiable en tension des cellules 14 de chaque unité de capacité 12 moyennant :
- une première étape S1 ) de mesure dite « standard » en tension aux bornes de chaque cellule 14 via les amplificateurs différentiels 30, sans activer les sources de courant pilotable 32u, 32g ;
- une deuxième étape S2) de mesure dite « de vérification » en tension aux bornes de chaque cellule 14 via les amplificateurs différentiels 30, en activant l’une ou l’autre parmi la première et la deuxième sources de courant pilotable 32u, 32g ;
- une troisième étape S3) de mesure « de vérification » en tension aux bornes de chaque cellule 14 via les amplificateurs différentiels 30, en activant l’autre source de courant pilotable 32u, 32g de celle activée lors de la deuxième étape S2 ;
- une quatrième étape S4) de comparaison des valeurs en tension obtenues aux trois étapes S1 , S2 et S3 permettant de confirmer la validité des mesures standards ou au contraire d’alerter l’unité de diagnostic 29 que les mesures de bases sont erronées de sorte à empêcher un actionnement inadéquat des interrupteurs 24p, 24s par l’unité commande 27.
Il est à noter que les mesures effectuées à la deuxième étape S2 et à la troisième étape S3 sont complémentaires en ce que la déconnexion d’une cellule 14 peut survenir au niveau de son pôle positif comme au niveau de son pôle négatif.
En pratique, lorsqu’une anomalie est détectée au niveau d’une cellule donnée 14, mise en évidence par des valeurs en tension obtenues aux trois étapes S1 , S2 et S3 qui ne coïncident pas, il est avantageusement préconisé d’isoler l’unité de capacité 12 à laquelle appartient cette cellule donnée. Autrement dit, il est retenu en cas d’anomalie de mesure de potentiel relevée au niveau d’une unité de capacité 12 dont les cellules 14 sont sollicitées de prévoir une contre-mesure d’exclusion de ses cellules 14 par l’unité de commande 27 en assurant un contournement du courant le long de la voie auxiliaire 16s par l’ouverture de l’interrupteur 24p de voie principale 16p.
En permettant de contrôler avec finesse la tension aux bornes des cellules 14, la circuiterie de mesure 28 selon ce premier aspect de l’invention permet ainsi à la batterie 10 de réguler avec satisfaction ses unités de capacité 12 en les écartant quand une défaillance est identifiée. En réalisant ainsi son autodiagnostic et en actionnant les interrupteurs 24p, 24s sur cette base pour isoler la défaillance, il est compris que la batterie 10 selon ce premier aspect de l’invention permet à la fois de limiter les pannes et donc les étapes de maintenance qu’elles imposent. Aussi, entendu que la localisation des défaillances est connue de la batterie 10, il s’ensuit le cas échéant une maintenance plus aisée et rapide moyennant le remplacement de l’unité de capacité 12 dont une cellule est déconnectée par une unité de capacité 12 saine.
Il est à noter également que cette architecture de circuiterie de mesure 28 permet judicieusement de faire un bilan de l’état de connexion des cellules 14 lors du démarrage de la batterie 10, à savoir avant l’établissement de la tension Vt. En pratique, lorsque le véhicule démarre, il est permis dans le cadre de l’invention d’activer les sources de courant pilotable 32u, 32g et de réaliser les mesures « de vérification » en tension aux bornes de chaque cellule 14 décrites aux étapes S2 et S3. L’obtention de valeurs différentes en tension relevées pour une cellule 14 est révélateur d’une déconnexion de cellule. En pareil cas, il convient d’assurer le routage du courant le long de la voie auxiliaire 16s de l’unité de capacité 12 correspondante.
Selon un deuxième aspect particulier de l’invention, il est visé d’accroitre la sûreté de fonctionnement de la batterie 10 en limitant le risque de perte de contrôle des interrupteurs 24p, 24s des unités de capacité 12 par les cartes électroniques 26. En pratique, une sous-alimentation des cartes électroniques 26 peut conduire à leur disfonctionnement et donc à une gestion chaotique des interrupteurs 24p, 24s, conduisant rapidement à la ruine de la batterie 10.
En détail, une telle situation de sous-alimentation peut conduire, en charge comme en décharge de la batterie 10, à des coupures de courant de la batterie 10 par ouverture simultanée des interrupteurs 24p, 24s, ou conduire à des courts-circuits de cellules 14 dans le cas inverse d’une fermeture simultanée des interrupteurs 24p, 24s.
Comme il est compris, l’intégration des interrupteurs 24p, 24s dans la batterie 10 impose de garder la maitrise des interrupteurs 24p, 24s en veillant à s’affranchir d’une situation de sous-alimentation des cartes électroniques 26.
Sur cette base, il est préconisé selon le deuxième aspect de l’invention de créer une redondance d’alimentation des cartes électroniques 26, à savoir de multiplier les sources physiques de fourniture en énergie électrique assurant le fonctionnement de la circuiterie de mesure et des unités de diagnostic et de commande.
En ce sens, il est visé que chaque carte électronique 26 soit alimentée par prélèvement sur les cellules 14 appartenant à :
- une première unité de capacité 12, avantageusement celle qui est directement pilotée par la carte électronique considérée ; et
- au moins une autre unité de capacité 12, différente de la première, auquel cas cette première unité de capacité ne soit pas en mesure de satisfaire les caractéristiques attendues en alimentation de la carte électronique.
Il est à noter qu’adopter une telle redondance d’alimentation des cartes électroniques 26a-26d, en puisant dans la charge des cellules 14 de différentes unités de capacité 12a-12d, requiert de surmonter une contrainte de référence de potentiel. Etant donné que, dans le cas d’usage de la batterie 10, les cellules 14 peuvent être sélectivement sollicitées ou isolées selon l’état d’ouverture/fermeture des interrupteurs 24p, 24s, il s’ensuit que le potentiel en chacun des points de la branche B est dit « flottant ». Concrètement, les potentiels aux points bornant les séries de cellules 14 des unités de capacité 12 peuvent se décaler les uns des autres. Pour permettre un transfert d’énergie mutualisé à partir des cellules 14 de différentes unités de capacité 12 de la branche B pour alimenter une même carte électronique 26, il est retenu selon l’invention de prévoir des circuiteries d’alimentation qui intègrent des transformateurs DC/DC permettant de transférer la tension d’une unité de capacité 12 associée vers une tension isolée, à savoir changer le potentiel de masse.
A titre d’exemple, la figure 8 illustre un arrangement dans lequel les cartes électroniques 26a et 26b, qui pilotent respectivement les unités de capacité 12a, 12b de la batterie 10, sont alimentées par les cellules 14 de ces unités de capacité 12a, 12b.
Comme il est compris, l’alimentation de la première carte électronique 26a est assurée par les cellules 14 de la première unité de capacité 12a qu’elle pilote, ainsi que par les cellules 14 de la deuxième unité de capacité 12b directement juxtaposée. Corolairement, l’alimentation de la deuxième carte électronique 26b est assurée par les cellules 14 de la deuxième unité de capacité 12b qu’elle pilote et par les cellules 14 de la première unité de capacité 12a directement juxtaposée.
En ce qui concerne l’alimentation de la première carte électronique 26a, la batterie 10 comporte un circuit d’alimentation comprenant un premier sous-circuit d’alimentation associé à la première unité de capacité 12a et un deuxième sous-circuit d’alimentation associé à la deuxième unité de capacité 12b.
En détail, le premier sous-circuit d’alimentation de la première carte 26a se présente sous la forme d’une boucle comportant :
- une première ligne d’entrée 40a qui tire le courant continu directement prélevé au niveau de borne dite supérieure Bs de la série de cellules 14 de la première unité de capacité 12a, noté ia direct, vers la première carte électronique 26a ; et
- une première ligne de sortie 42a qui véhicule ce courant continu ia direct en sortie de la première carte électronique 26a vers la borne inférieure Bi de la série de cellules 14 de la première unité de capacité 12a pour fermer la boucle de courant associée à cette première unité de capacité 12a. En ce qui concerne le deuxième sous-circuit d’alimentation de la première carte 26a, il se présente également sous la forme d’une boucle comportant :
- une deuxième ligne d’entrée 40b qui véhicule le courant entre la borne dite supérieure Bs de la série de cellules 14 de la deuxième unité de capacité 12b vers la première carte électronique 26a ; et
- une deuxième ligne de sortie 42b qui véhicule le courant en sortie de la première carte électronique 26a vers la borne inférieure Bi de la série de cellules 14 de la deuxième unité de capacité 12b pour fermer la boucle de courant associée à cette deuxième unité de capacité 12b.
A noter que pour permettre l’alimentation de la première carte électronique 26a au moyen des deux courants ia et ib en dépit du caractère flottant des points de la branche B à laquelle appartiennent les première et deuxième unités de capacité 12a, 12b, il est préconisé d’interposer un premier convertisseur DC/DC isolé 44 dans le deuxième sous-circuit.
Ce premier convertisseur DC/DC 44 est prévu à la fois pour :
- transformer, le long de la deuxième ligne d’entrée 40b, le courant continu, noté ib direct, qui est tiré depuis la borne supérieure Bs de la deuxième unité de capacité 12b, en courant continu ib dc/dc qui est rapporté au potentiel de masse de la première unité de capacité 12a, noté ref12a, en amont de la première carte électronique 26a ; et
- rétablir le courant ib direct le long de la deuxième ligne de sortie 42b, en aval de la première carte électronique 26a, en retransformant le courant continu ib dc/dc en courant ib direct, à savoir en courant rapporté au potentiel de masse de la deuxième unité de capacité 12b, noté ref12b, pour qu’il puisse retourner à cette deuxième unité de capacité 12b.
Concrètement, la deuxième ligne d’entrée 40b est scindée de part et d’autre du convertisseur DC/DC 44 en :
- une portion amont pré-transformation 40b1 qui véhicule le courant ib direct, prélevé au niveau de la borne supérieure Bs de la série de cellules 14 de la deuxième unité de capacité 12b, jusqu’à une entrée du convertisseur DC/DC 44 pour y être transformé en courant ib dc/dc compatible avec une mutualisation avec le courant ia direct circulant le long du premier sous- circuit pour alimenter la première carte électronique 26a ; et - une portion amont post-transformation 40b2 qui s’étend depuis une sortie du convertisseur DC/DC 44 vers la première carte électronique 26a pour l’alimenter avec ledit courant ib dc/dc à l’issu de sa transformation au niveau du convertisseur DC/DC 44.
De la même manière, la deuxième ligne de sortie 42b peut être scindée de part et d’autre du convertisseur DC/DC 44 en :
- une portion aval post-transformation 42b2 qui véhicule le courant ib dc/dc en aval de la première carte électronique 26a vers une entrée du convertisseur DC/DC 44 ;
- une portion aval de retour 42b1 qui relie une sortie du convertisseur DC/DC 44 à la borne inférieure Bi de la série de cellules 14 de la deuxième unité de capacité 12b, pour réinjecter le courant ib qui a été contrebalancé dans sa forme ib direct au sein du convertisseur DC/DC 44 à partir du courant ib dc/dc.
Comme il est compris, le premier convertisseur DC/DC 44 équipe le deuxième sous-circuit d’alimentation pour conformer le courant ib de sorte qu’il soit aligné sur le potentiel de masse de la première unité de capacité 12a, sous la forme ib dc/dc, et ainsi pouvoir être éligible à l’alimentation de la première carte électronique 26a communément avec le courant ia direct, avant de le rétablir dans sa forme ib direct d’origine pour revenir à la deuxième unité de capacité 12b.
Complémentairement, le circuit d’alimentation de la première carte électronique 26a est pourvu de deux modules à diode, repérés par 46 et 48. Ces modules à diode 46 et 48 forment chacun une interface de mutualisation/démutualisation entre les premier et deuxième sous-circuits d’alimentation en entrée et sortie de la première carte électronique 26a.
Le premier module à diode 46 est disposé en amont de la première carte électronique 26a. Il comporte une sortie qui est raccordée à l’entrée d’alimentation de la première carte électronique 26a par une ligne notée 49i, et deux entrées dont :
- une entrée reliée à la première ligne d’entrée 40a le long de laquelle transite le courant ia direct, et - une entrée reliée à la ligne amont post-transformation 40b2 de la deuxième ligne d’entrée 40b qui véhicule le courant ib dc/dc.
En pratique, ce premier module à diode 46 assure une fonction dite d’alimentation électrique, aussi appelé découplage électronique, qui discrimine les courants en entrée en laissant circuler le courant ia direct ou ib dc/dc qui a la tension la plus grande, à savoir le courant qui est le plus à même de satisfaire à la valeur plancher d’intensité exigée par la carte électronique 26a, c’est-à-dire son courant nominal. Comme il est compris, ce premier module à diode 46 permet d’assurer une alimentation continue de la carte électronique 26a avec un niveau d’intensité suffisant par substitution du courant ia direct en défaut par le courant ib dc/dc, et réciproquement.
Le deuxième module à diode 48 est disposé en aval de la première carte électronique 26a. Il comporte une entrée qui est raccordée à la sortie d’alimentation de la première carte électronique 26a par une ligne notée 49s, et deux sorties dont :
- une sortie reliée à la première ligne de sortie 42a le long de laquelle transite le courant ia direct, et
- une sortie reliée à la ligne aval post-transformation 42b2 de la deuxième ligne de sortie 42b qui véhicule le courant ib dc/dc.
Ce deuxième module à diode 48 garantit, de la même manière que pour le premier module à diode 48, le découplage des courants ia direct et ib dc/dc en sortie de la première carte électronique 26a.
A noter également que par nature, les modules à diode 46 et 48 assurent une fonction anti-reflux, à savoir imposent le sens de circulation du courant, fléché sur la figure 8, depuis les unités de capacité 12a, 12b vers la première carte électronique 26a à l’aller, puis de la première carte électronique 26a vers les unités de capacité 12a, 12b au retour du courant.
La topologie d’alimentation de la première carte électronique 26a a été expliquée comme impliquant une conversion du courant continu ib pour se calquer sur le potentiel de masse ref12a du courant ia de sorte à créer une source d’alimentation compatible.
L’alimentation de la deuxième carte électronique 26b suit la même logique, à la différence que c’est le courant ia qui est cette fois soumis à une conversion par un deuxième convertisseur DC/DC isolé, tandis que le courant ib demeure inchangé. Un deuxième convertisseur DC/DC, noté 54, est ainsi préconisé pour transformer le courant ia pour se calquer sur le potentiel de masse, ref 12b, de la deuxième unité de capacité 12b et ainsi le rendre compatible à une mutualisation avec le courant ib, puis pour rétablir le courant ia au potentiel de masse d’origine, à savoir au potentiel de masse ref 12a de la première unité de capacité 12a.
En détail, l’alimentation de la deuxième carte électronique 26b est assurée par la batterie 10 au moyen d’un premier sous-circuit d’alimentation associé à la deuxième unité de capacité 12b et un deuxième sous-circuit d’alimentation associé à la première unité de capacité 12a.
Le premier sous-circuit d’alimentation de la deuxième carte électronique 26b se présente sous la forme d’une boucle comportant :
- une première ligne d’entrée 50b qui tire le courant continu, ib direct, directement prélevé au niveau de borne supérieure Bs de la série de cellules 14 de la deuxième unité de capacité 12b vers la deuxième carte électronique 26b ; et
- une première ligne de sortie 52b qui véhicule ce courant continu ib direct en sortie de la deuxième carte électronique 26b vers la borne inférieure Bi de la série de cellules 14 de la deuxième unité de capacité 12b pour fermer la boucle de courant associée à cette deuxième unité de capacité 12b.
En ce qui concerne le deuxième sous-circuit d’alimentation de la deuxième carte électronique 26b, il se présente également sous la forme d’une boucle comportant :
- une deuxième ligne d’entrée 50a qui véhicule le courant entre la borne supérieure Bs de la série de cellules 14 de la première unité de capacité 12a vers la deuxième carte électronique 26b ; et
- une deuxième ligne de sortie 52a qui véhicule le courant en sortie de la deuxième carte électronique 26b vers la borne inférieure Bi de la série de cellules 14 de la première unité de capacité 12a pour fermer la boucle de courant associée à cette première unité de capacité 12a.
Pour permettre l’alimentation de la deuxième carte électronique 26b au moyen des deux courants ia et ib en dépit du caractère flottant des points de la branche B, le deuxième convertisseur DC/DC isolé 54 est interposé dans les deuxièmes lignes d’entrée et de sortie 50a, 52a du deuxième sous- circuit. Ce deuxième convertisseur DC/DC 54 permet à la fois de :
- transformer, le long de la deuxième ligne d’entrée 50b, le courant continu ia direct, qui est tiré depuis la borne supérieure Bs de la première unité de capacité 12a, en courant continu ia dc/dc qui est rapporté au potentiel ref12b de masse de la deuxième unité de capacité 12b, en amont de la deuxième carte électronique 26b ; et
- rétablir le courant ia direct le long de la deuxième ligne de sortie 52a, en aval de la deuxième carte électronique 26b, en retransformant le courant continu ia dc/dc en courant ia direct, aligné sur le potentiel de masse ref12a de la première unité de capacité 12a, pour qu’il puisse retourner à cette première unité de capacité 12a.
De manière analogue à l’arrangement décrit du deuxième sous-circuit d’alimentation de la première carte électronique 26a, la deuxième ligne d’entrée 50b et la deuxième ligne de sortie 52b du deuxième sous-circuit d’alimentation de la deuxième carte électronique 26b peuvent être discrétisées en deux portions de part et d’autre du convertisseur DC/DC 54.
Ainsi, nous pouvons identifier le long de la deuxième ligne d’entrée 50a :
- une portion amont pré-transformation 50a1 qui véhicule le courant ia direct, prélevé au niveau de la borne supérieure Bs de la série de cellules 14 de la première unité de capacité 12a, jusqu’à une entrée du convertisseur DC/DC 54 pour y être transformé en courant ia dc/dc compatible avec une mutualisation avec le courant ib direct circulant le long du premier sous- circuit pour alimenter la deuxième carte électronique 26b ; et
- une portion amont post-transformation 50a2 qui s’étend depuis une sortie du convertisseur DC/DC 54 vers la deuxième carte électronique 26b pour l’alimenter avec ledit courant ia dc/dc obtenu à l’issu de sa transformation au niveau du convertisseur DC/DC 54.
De la même manière, la deuxième ligne de sortie 52a peut être scindée de part et d’autre du deuxième convertisseur DC/DC 54 en :
- une portion aval post-transformation 52a2 qui véhicule le courant ia dc/dc en aval de la deuxième carte électronique 26b vers une entrée du convertisseur DC/DC 54 ; et - une portion aval de retour 52a1 qui relie une sortie du convertisseur DC/DC 54 à la borne inférieure Bi de la série de cellules 14 de la première unité de capacité 12b, pour réinjecter le courant ia qui a été contrebalancé dans sa forme ia direct au sein du convertisseur DC/DC 54 à partir du courant ia dc/dc.
De la même manière pour le circuit d’alimentation de la première carte électronique 26a, le circuit d’alimentation de la deuxième carte électronique 26b est pourvu de deux modules à diode, repérés par 56 et 58. Ces modules à diode 56 et 58 forment chacun une interface de mutualisation/démutualisation entre les premier et deuxième sous-circuits d’alimentation en entrée et sortie de la deuxième carte électronique 26b.
Le premier module à diode 56 est disposé en amont de la deuxième carte électronique 26b. Il comporte une sortie qui est raccordée à l’entrée d’alimentation de la deuxième carte électronique 26b par une ligne notée 59i, et deux entrées dont :
- une entrée reliée à la première ligne d’entrée 50b le long de laquelle transite le courant ib direct, et
- une entrée reliée à la ligne amont post-transformation 50a2 de la deuxième ligne d’entrée 50a qui véhicule le courant ia dc/dc.
Le deuxième module à diode 58 est disposé en aval de la deuxième carte électronique 26b. Il comporte une entrée qui est raccordée à la sortie d’alimentation de la deuxième carte électronique 26b par une ligne notée 59s, et deux sorties dont :
- une sortie reliée à la première ligne de sortie 52b le long de laquelle transite le courant ib direct, et
- une sortie reliée à la ligne aval post-transformation 52a2 de la deuxième ligne de sortie 52a qui véhicule le courant ia dc/dc.
La redondance d’alimentation a été expliquée sur la base de l’exemple de la figure 8 dans lequel les cartes électroniques 26a, 26b pilotant les unités de capacité 12a, 12b juxtaposées de la batterie 10 sont alimentées par les cellules 14 de ces unités de capacité via des convertisseurs DC/DC garantissant la compatibilité des courants ia et ib. Cette logique de redondance est applicable pour toutes les cartes électroniques 26 de la batterie 10. A noter toutefois que l’invention n’est pas rigoureusement limitée à un nombre particulier ni à une condition de juxtaposition des unités de capacité 12 utilisées. Concrètement, l’usage de convertisseurs DC/DC isolés permet d’alimenter une carte électronique 26 de pilotage d’une unité de capacité 12 donnée avec les cellules d’au moins une autre unité de capacité 12 en transférant la tension du courant tiré au niveau de cette autre unité de capacité 12 vers la tension isolée qui est compatible avec la carte électronique 26. En pratique, même s’il est avantageusement privilégié par commodité de connectique que les cartes électroniques 26 soient chacune alimentées par les cellules 14 de l’unité de capacité 12 qu’elle pilote et au moins une unité juxtaposée comme dans l’exemple de la figure 8, l’invention n’est pas rigoureusement limitée à cette particularité. Comme il est compris, la redondance d’alimentation d’une carte électronique 26 donnée peut être assurée par les cellules 14 de deux ou plus unités de capacité 12, quelle que soit leur position relative dans la batterie 10, dès lors que des convertisseurs DC/DC isolés sont prévus conformément à l’invention.
Il est à noter enfin que la batterie 10 selon ce deuxième aspect n’est pas limitée rigoureusement à l’utilisation de module à diode. En pratique, tout équipement électronique ou groupement d’équipements électroniques permettant de hiérarchiser les courants fournis par les cellules 14 des unités de capacité 12 pour l’alimentation d’une même carte électronique 26 peut être retenu en substitution à un module à diode tel qu’illustré.
Selon un troisième aspect particulier de l’invention, il est visé d’accroitre la fiabilité de batterie 10 en limitant le risque d’endommagement par surtension des éléments constitutifs de la batterie 10.
Durant la vie en fonctionnement de la batterie 10, il peut survenir une déconnexion ou une défaillance inopinée d’une cellule 14 d’une unité de capacité 12 le long de la branche B. Une déconnexion de cellule 14 peut notamment être causée par les vibrations générées lorsque le véhicule équipé de la batterie 10 est en phase de roulage, ou par toute autre cause créant une augmentation locale de tension. Par exemple, une forte variation de courant peut induire des surtensions au niveau des cellules.
Si l’unité de capacité 12 dont une cellule est défaillante/déconnectée est sollicitée en charge ou en décharge de la batterie 10, à savoir quand l’interrupteur 24p de la voie principale 16p est fermé et l’interrupteur 24s de la voie auxiliaire 16s est ouvert, il survient alors un pic brutal en tension entre la borne supérieure Ts de la batterie 10 et la cellule défaillante/déconnectée.
Ce pic de tension, selon la localisation de la défaillance/déconnexion le long de la branche B, peut être significativement supérieur à la valeur maximale en tension que peut supporter les éléments constitutifs de la batterie 10, notamment les cellules 14. Un tel événement de stress électrique en surtension peut ainsi conduire à un endommagement des composants électroniques permettant le diagnostic des cellules 14, voire la destruction de la batterie 10.
A défaut de pouvoir prédire l’occurrence d’une défaillance ou d’une déconnexion de cellule 14, il est préconisé dans ce troisième aspect particulier de l’invention d’empêcher l’apparition du pic en tension, ou du moins limiter la tension vue par les composants de diagnostic pendant le pic, moyennant l’emploi de limiteurs en tension 60.
Selon un exemple d’arrangement, illustré à la figure 9, la circuiterie de mesure 28 des unités de capacité 12 est équipée de limiteurs en tension 60, chacun associé à une cellule 14 correspondante. Ces limiteurs en tension 60 se présentent sous la forme de modules qui sont interposés chacun, suivant un montage en série, le long du fil de raccordement 31 p prévu entre la borne positive d’une cellule 14 et l’entrée « + » non-inverseuse de l’amplificateur différentiel 30 correspondant. Chaque limiteur en tension 60 est avantageusement référencé au potentiel de la partie basse de l’unité de capacité 12, à savoir référé au nœud 22, ce qui permet de garantir un voltage maximum à ne pas dépasser entre la référence basse et la ligne de la cellule à diagnostiquer.
Dans cet exemple, les limiteurs en tension 60 peuvent être de tout type, passif comme actif, dès lors qu’ils sont compatibles avec un montage en série avec la ligne électrique, comme par exemple une inductance, un bloc à semiconducteurs, ou encore un bloc à noyau magnétique biaisé. Avec cet arrangement, tout incident de surtension le long de la branche B, et plus spécifiquement le long de la voie principale 16p des unités de capacité 12, ne se répercute pas sur la circuiterie de mesure 28 qui est protégée par les limiteurs en tension 60 formant barrières. Il s’ensuit que le courant reçu par la circuiterie de mesure 28 satisfait toujours à un plafond maximal en tension auquel ses composants peuvent être soumis sans dégradation.
Il est à noter que le troisième aspect particulier de l’invention n’est pas rigoureusement limité à l’arrangement de la figure 9, dans lequel les limiteurs en tension sont installés en série entre les cellules 14 et les amplificateurs différentiels 30 de la circuiterie de mesure 28, le long des premiers fils de raccordement 31 p. En variante, il peut être retenu un arrangement en dérivation des limiteurs en tension 60.
A titre d’exemple de variante d’arrangement en dérivation, la figure 10 illustre une unité de capacité 12 de la batterie 10 qui est équipée de limiteurs en tension 60 se présentant sous la forme de diodes Zener disposées entre les cellules 14. En détail, chaque cellule 14 est équipée de deux limiteurs en tension 60 placés chacun en dérivation au niveau d’une des bornes et raccordées à la masse Gnd de la batterie 10.
Cette particularité d’arrangement à deux limiteurs en tension 60 raccordés aux bornes des cellules 14 permet de contrer l’apparition d’une surtension résultant de :
- une déconnection entre une borne de cellule et la voie principale 16p de l’unité de capacité 12 dans laquelle elle est interposée ; ou
- une rupture de voie principale 16p occasionnée entre deux cellules 14 ;
- une défaillance intrinsèque de cellule 14.
Ces diodes 60, caractérisées par une tension dite de « claquage », appelée également « tension Zener », permettent de dérouter une partie du courant transitant le long de la voie principale 16p quand celui-ci présente une tension supérieure à la tension de claquage. Comme il est compris, si la tension d'entrée, à savoir la tension relevée à la borne de la cellule 14 sur laquelle la diode Zener 60 est installée en dérivation, augmente jusqu'à une valeur supérieure à la tension de claquage, une partie du courant passe dans la diode 60 au lieu de transiter le long de la voie principale 16p.
Sur cette base, les diodes Zener utilisées sont conformées pour bloquer toute hausse intempestive de tension au-delà d’une valeur prédéfinie, correspondant à un plafond d’acceptation en tension à la borne de la cellule 14 correspondante. Il s’ensuit que le courant circulant le long de la voie principale 16p satisfait toujours à un plafond maximal en tension auquel les composants constitutifs de la batterie 10 peuvent être soumis sans dégradation. Elles sont judicieusement utilisées dans le cadre de l’invention en prenant soin de limiter leur courant et de réduire leurs fuites afin d’éviter au maximum les erreurs de mesure de diagnostic.
Aussi, les diodes Zener 60 sont judicieusement utilisées en combinaison avec des résistances, non représentées, pour limiter l’intensité du courant qui les traverse à une valeur admissible, à savoir à une valeur qu’elles peuvent supporter.
Il est à noter que l’arrangement de la figure 10 n’est pas limité spécifiquement à l’emploi de telles diodes Zener en qualité de limiteurs en tension 60. En pratique, tout type de dispositif permettant d’imposer une tension maximale le long de la voie principale 16p des unités de capacité 12, en particulier aux bornes des cellules 14, peut être retenu au sens de la présente invention. A titre d’exemple, les diodes Zener peuvent être substituées par des diodes dite Transil.
Enfin, il s’agit de noter qu’un arrangement mixte peut être retenu dans le cadre de ce troisième aspect particulier de l’invention pour cumuler leurs avantages respectifs, à savoir un arrangement qui inclut à la fois :
- des limiteurs de tension 60 disposés en série le long des fils de raccordement 31 p reliant la voie principale 16p des unités de capacité 12 aux amplificateurs différentiels 30 de la circuiterie de mesure 28, conformément à l’arrangement de la figure 9 ; et
- des limiteurs de tension 60 disposés en dérivation aux bornes des cellules 14, sur la base de l’exemple de la figure 10.
Il convient notamment de souligner que l’intégration de limiteurs en tension 60 peut également trouver son application dans une architecture générique de batterie qui comporte une pluralité de cellules installées en séries pour fournir une tension globale qui est supérieure à la tension que peuvent tenir ces cellules.
Selon un quatrième aspect particulier de l’invention, il est visé d’accroitre la sûreté de fonctionnement de la batterie 10 en incrémentant une solution de contre-mesure à une défaillance des interrupteurs 24p, 24s d’unités de capacité 12 ou une défaillance de commande de ces interrupteurs par les cartes électroniques 26 associées.
Dans une situation de défaillance marquée par une absence de réponse ou une réponse inadéquate des interrupteurs 24p, 24s à une consigne donnée, ou encore un pilotage chaotique des interrupteurs 24p, 24s par une carte électronique 26, ces cas peuvent conduire à des cas sévères :
- d’interruption du courant en cas d’ouverture simultanée de ces interrupteurs, ou
- de court-circuit des cellules 14 en cas de fermeture simultanée des interrupteurs.
Pour s’affranchir de tels événements impactant sévèrement l’intégrité de la batterie 10, il est préconisé selon ce quatrième aspect de l’enrichir de circuits de contournement 70, de l’anglais « by-pass », permettant de dérouter le courant, en décharge ou en charge de la batterie 10, circulant le long de la branche B pour qu’il ne traverse pas les unités de capacité 12.
Le cas d’exemple de la figure 11 illustre deux unités de capacité 12a, 12b qui sont pilotées chacune par une carte électronique 26a-26b distincte. A chacune des unités de capacité 12 est attribuée un circuit de contournement 70 se présentant sous la forme d’une voie électrique 72 le long de laquelle est interposée un interrupteur 74. Avantageusement, et de manière non limitative, cet interrupteur 74 est un transistor.
En détail, la voie électrique 72 de chaque circuit de contournement 70 s’étend entre deux extrémités qui sont greffées chacune à un nœud 20, 22 de l’unité de capacité 12 considérée, de sorte à former une voie de routage du courant extérieure et différente des voies principale et auxiliaire 16p, 16s. A chaque circuit de contournement 70 est alloué une carte électronique 76 de pilotage de l’interrupteur 74, qui envoie une consigne de commande Cb d’ouverture ou de fermeture.
En cas d’ouverture de l’interrupteur 74 d’un circuit de contournement donné, il est compris que ledit circuit de contournement 70 est non travaillant, c’est-à-dire n’a aucune influence sur le courant qui traverse l’unité de capacité 12. A l’inverse, une fermeture de l’interrupteur 74 crée un cheminement préférentiel de passage du courant le long de la voie électrique 72 du circuit de contournement 70, de sorte qu’il ne transite plus le long de la voie principale 16p ou de la voie auxiliaire 16s de l’unité de capacité 12. Autrement dit, quand l’interrupteur 74 est fermé, le circuit de contournement 70 assure une déviation du courant entre les nœuds 20 et 22 qui bornent l’unité de capacité 12. En pareil cas, la voie électrique 72 du circuit de contournement 70 devient assimilable à une portion de branche de batterie 10 qui est dépourvue de cellules 14.
Il est à noter que le contour de l’invention n’est pas restreint à l’exemple de la figure 11 dans lequel un circuit de contournement 70 est alloué à chaque unité de capacité 12. Il est entendu ici qu’il peut être retenu un arrangement dans lequel un circuit de contournement 70 assure une déviation de courant le long de plusieurs unités de capacité juxtaposées le long de la branche B.
La figure 12 illustre notamment cette particularité en associant, à titre d’exemple non limitatif, deux à deux les unités de capacité 12a-12d de la branche B de batterie 10 à un circuit de contournement 70. On distingue dans cet exemple une carte électronique notée 26ab qui pilote des unités de capacité 12a et 12b, et une carte électronique notée 26cd qui pilote des unités de capacité 12c et 12d.
Selon cet arrangement, la voie électrique 72 de chaque circuit de contournement 70 est raccordée aux nœuds 20, 22 dits extrémums, à savoir bornant la série d’unités de capacité 12 juxtaposées, pour permettre au courant de les contourner au besoin.
Une déviation de courant le long de plusieurs unités de capacité 12 juxtaposées par un même circuit de contournement 70 est notamment à privilégier si ces unités de capacité sont pilotées par une même carte électronique 26 comme illustré sur la figure 7. En effet, une corruption de commande d’interrupteur par la carte électronique 26 peut se généraliser à toutes les unités de capacité qui lui sont allouées.
Chaque circuit de contournement 70 est préférentiellement commandé par une carte électronique 76 distincte, mais un arrangement à plusieurs circuits de contournement 70 pilotés par une même carte électronique 76 ne sort pas du cadre de l’invention.
De manière générale, il est visé que les circuits de contournement 70 puissent assurer un déroutage du courant aussi vite que possible en cas de défaillance observée. Pour ce faire, la batterie 10 intègre un réseau de communication 80 permettant de faire remonter l’information de la défaillance à la carte électronique 76 pilotant le circuit de contournement 70 de contre- mesure adéquate.
Ce réseau 80 comporte en premier lieu des voies principales de communication 82 entre chaque carte électronique 26 de pilotage d’unité de capacité 12 et la carte électronique 76 de pilotage du circuit de contournement 70 associée à l’unité de capacité en question. A titre d’exemple illustratif, la carte électronique notée 26a sur la figure 10, qui commande l’unité de capacitée 12a, est reliée par une voie principale de communication 82 à la carte électronique 76 qui lui est associée.
Dans le cas où un interrupteur 24p, 24s d’unité de capacité 12 est à l’origine de la défaillance, par exemple quand il ne répond pas avec satisfaction à la consigne de commande Cp, Cs qui lui est transmise par sa carte électronique 26, cette dernière est en capacité de faire remonter l’information de la défaillance le long de la voie principale de communication 82.
Aussi, le réseau 80 comporte des voies secondaires de communication 84 assurant un dialogue entre les cartes électroniques 26 de pilotage des unités de capacité 12 ou entre les cartes électroniques 76 de pilotage des circuits de contournement 70. Ces voies secondaires de communication 84 permettent de faire remonter la détection d’une défaillance vers la carte électronique 76 adéquate de contre-mesure en passant par une ou plusieurs autres cartes électroniques formant point relais. Ces voies secondaires de communication 84 assurent ainsi une transmission de la détection de la défaillance quand bien même la carte électronique 26 de l’unité de capacité 12 en défaut ne parvient pas à communiquer directement avec la carte électronique 76 adéquate de contre- mesure. Concrètement, la carte électronique 26 de l’unité de capacité 12 en défaut envoie un message de transmission le long de l’ensemble des voies de communication 82, 84 de sorte que l’information d’identification de la défaillance a significativement plus de chance de parvenir à la carte électronique 76 adéquate de contre-mesure.
En pratique, les voies principales et secondaires de communication 82, 84 du réseau 80 sont sujettes également à un risque de défaut. Afin de conserver la maitrise du routage de l’information, ces voies sont formées indépendantes les unes des autres. Ainsi, si une voie est par exemple coupée de manière inopinée, les autres voies permettent conjointement de transmettre avec satisfaction la détection de la défaillance.
Aussi, il est avantageusement préconisé que chaque carte électronique 26, 76 soit notamment capable de détecter une mauvaise communication des voies de communication 82, 84 avec lesquelles elle coopère au moyen d’un mécanisme de contrôle de type « chien de garde », de l’anglais « watchdog ». Comme il est compris, ces mécanismes de contrôle, notés 85, permettent aux cartes électroniques 26, 76 de se rendre compte d’une anomalie de routage de l’information sur une voie et de l’écarter dans la gestion de l’information.
Aussi, pour garantir qu’une défaillance survenant sur une unité de capacité 12 donnée ou sur la carte électronique 26 qui lui est associée ne se répercute pas sur le pilotage du circuit de contournement 70 prévu pour la contrer, l’alimentation électrique de la carte électronique 76 de pilotage de ce circuit de contournement 70 se veut indépendante de ces éléments. Dans les figures 9 et 10, l’alimentation des cartes électroniques 26 de commande des unités de capacité 12 est collectivement notée AL26 ; tandis que l’alimentation des cartes électroniques 76 de pilotage des circuits de contournement 70 sont notées AL76.
A titre d’exemple, si la carte électronique 26 pilotant une ou plusieurs unités de capacité 12 est alimentée (AL26) par les cellules 14 de cette ou ces unités de capacité, conformément au mode de réalisation préféré décrit dans le troisième aspect de l’invention, ces cellules 14 ne sont pas utilisées pour l’alimentation (AL76) de la carte électronique 76 de pilotage du circuit de contournement 70.
Alimenter les cartes électroniques 76 de commande des circuits de contournement 70 par une source de courant AL76 dissociée de la batterie 10 revêt un intérêt certain. A titre d’exemple non limitatif, ces cartes 76 électroniques pourraient être judicieusement alimentées par la batterie 12V dite SLI, de l’anglais « starting-lighting-ignition », qui équipe classiquement tout véhicule pour garantir la bonne marche des systèmes critiques.
De la même manière que pour l’alimentation des cartes électroniques 26 telle que préconisée dans le deuxième aspect particulier de l’invention, il est avantageusement retenu de multiplier les sources d’alimentation en énergie des cartes électroniques 76 sous la forme de redondances. En effet, étant donné que les circuits de contournement 70 forment chacun un rideau de sécurité contre une détérioration de la batterie 10 issue d’une défaillance des unités de capacité 12 ou des cartes électroniques 26 qui les supervisent, une redondance d’alimentation des cartes électroniques 76 qui les pilotent permet de satisfaire au global à un niveau d’exigence en fiabilité des plus élevés.
Enfin, dans le cadre de ce quatrième aspect selon l’invention, un deuxième rideau de sécurité est avantageusement dressé en cas de défaillance d’un circuit de contournement 70 ou de son pilotage par la carte électronique 76 associée.
Concrètement, il peut survenir une situation critique pour laquelle le circuit de contournement 70, qui correspond au premier rideau de sécurité, n’assure pas son rôle de déroutage du courant le long de sa voie électrique 72 quand l’unité de capacité 12 qui lui est attribuée est en défaut.
Ce deuxième rideau de sécurité consiste à bloquer de manière maitrisée le passage du courant le long de la branche B dont l’unité de capacité 12 est en défaut, avantageusement au moyen d’un fusible 86 qui peut recevoir une consigne de coupure de toutes les cartes électroniques au moyen d’un fil de sécurité 88 indépendant. La gestion des unités de capacité 12 a été définie jusqu’ici sur la base de mesures en température et en tension des cellules 14 par les cartes électroniques 26, tandis que la mise en œuvre des moyens de contre- mesures a été expliquée comme se basant sur l’appréciation du respect des consignes d’ouverture/fermeture des interrupteurs 24p, 24s et 74 conditionnant le routage du courant.
Il est à noter que des transistors, employés pour constituer les interrupteurs 24p, 24s et 74, sont des éléments semi-conducteurs ayant une certaine impédance ainsi que des plages d’acceptance en tension et en température. En pratique, un courant qui peut être acceptable pour les cellules 14 ne l’est pas forcément pour un transistor donné, ce qui peut conduire à son échauffement démesuré et son endommagement.
Ces limitations étant ainsi également à prendre en compte dans la gestion des unités de capacité 12 et des moyens de contre-mesures, les cartes électroniques 26, 76, et plus spécifiquement leur circuiterie de mesure, sont enrichies de capteurs de température et de mesure en tension aux bornes des interrupteurs 24p, 24s et 74 qu’elles supervisent.
Sur la base de cette incrémentation de capteurs de température et de mesure en tension aux bornes des transistors 24p, 24s, 74, il notamment ainsi permis selon un cinquième aspect particulier de l’invention de renforcer la maitrise de la batterie 10, et par conséquent du comportement électrique du véhicule qui en est équipé.
D’une manière générale, l’intégration des transistors 24p, 24s, 74 dans la batterie 10 est susceptible de polluer les mesures en tension des cellules 14, du fait notamment que leur impédance s’ajoute à celles des cellules. Concrètement, quand une mesure de tension est prise aux bornes d’une cellule 14, la valeur en tension recueillie est fonction également de l’état d’ouverture ou de fermeture des transistors.
De la même manière, la présence des transistors 24p, 24s, 74 dans la batterie 10 est également susceptible de polluer les mesures en température des cellules 14. Etant donné que le moindre courant circulant dans un transistor entraîne son échauffement, il s’ensuit une élévation de la température ambiante autour de lui. Dès lors, la température relevée au niveau d’une cellule 14 donnée, selon sa position relative avec un transistor, pourrait être artificiellement gonflée. Il pourrait ainsi survenir une situation indésirable où les cellules 14 d’une unité de capacité 12 sont isolées à tort au motif d’une température relevée de fonctionnement trop élevée.
Avec la connaissance de la température et de la tension aux bornes des transistors, ainsi que de leur position dans la batterie, il devient possible d’affiner les mesures en tension et en température des cellules 14 de sorte à s’affranchir d’une telle situation.
Dans le cadre de ce cinquième aspect particulier, il est ainsi proposé que les unités de diagnostics 29 des cartes électroniques 26 de pilotage des unités de capacité 12 prennent en compte la température et la tension relevées au niveau des transistors dans leur appréciation des paramètres de cellules 14. Concrètement, il s’agit de formuler un modèle phénoménologique d’appréciation des performances des cellules 14 qui renseigne des valeurs attendues d’acquisition en température et en tension aux bornes de chaque cellule 14 des unités de capacité 12 selon l’état fermé ou ouvert des interrupteurs.
Ce modèle peut être généré comme suit :
- S1 ) recueillir les plages satisfaisantes de température et de tension aux bornes de chaque cellule 14 considérée isolément, selon les standards constructeurs ;
- S2) quantifier l’influence de l’ouverture ou la fermeture des transistors sur les valeurs d’acquisition en température et en tension aux bornes de chaque cellule 14 sur la base de mesure de température et de tension aux bornes des transistors formant interrupteurs 24p, 24s des unités de capacité 12, et également des circuit de contournement 60 dans le cadre du quatrième aspect ;
- S3) définir des plages inhérentes de température et de tension satisfaisantes aux bornes de chaque cellule 14 de la batterie 10.
A noter également que les connaissances recueillies en tension et en température des transistors 24p, 24s, 74 permettent de construire un modèle prédictif des performances attendues de la batterie 10 selon l’état passant ou bloquant de ces transistors 24p, 24s, 74 plus fin qu’un modèle construit sur la base de la tension et de la température des cellules. Ce modèle peut servir de base à un pilotage en temps réel de la batterie 10 en fonction du besoin dans le véhicule.
Ces connaissances, mises en corrélation avec une mesure d’intensité (It) du courant passant dans la branche B, permettent en outre de modéliser en temps réel la batterie 10 et en particulier d’enrichir le modèle comportemental de la batterie 10 sur la base de l’impédance en série des cellules 14 qui varie en fonction de l’état passant ou bloquant des transistors 24p, 24s, 74. Un tel modèle permet une évaluation fine de la capacité de la batterie 10 à fournir ou recevoir du courant en fonction de l’état d’activation des transistors 24p, 24s, 74.
Aussi ce modèle peut servir de témoin de défaillance en fonctionnement de la batterie 10. En pratique, si la batterie 10 présente des performances en deçà, ou du moins différentes, de celles attendues pour une configuration donnée, cette situation est révélatrice d’une défaillance. Il est entendu par « configuration » la résultante de l’ensemble des ouvertures/fermetures d’interrupteurs 24p, 24s, 74 qui conditionne la sollicitions ou non des cellules 14 dans l’expression des valeurs en intensité It et en tension Vt du courant véhiculé le long de la branche B de la batterie 10.
Les différents aspects particuliers de la batterie 10 selon l’invention ont été décrits isolément les uns des autres, mais il est à noter que l’invention permet évidemment de les combiner partiellement, ou totalement pour tendre vers l’architecture la plus optimisée.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Batterie (10) configurable pour alimenter un moteur électrique de véhicule, cette batterie (10) comprenant :
- une branche (B) définie entre une borne supérieure (Ts) et une borne inférieure (Ti) de batterie, la borne inférieure (Ti) étant définie à la masse ; et
- une pluralité d’unités de capacité (12a-12d) qui sont interposées en série chacune entre deux nœuds (20, 22) de connexion le long de la branche (B), chaque unité de capacité (12a-12d) comportant :
-- un circuit à deux voies (16p, 16s) montées en parallèle entre les deux nœuds (20, 22), dont une voie principale (16p) et une voie auxiliaire (16s) ;
-- au moins une cellule (14) interposée dans la voie principale (16p) ;
-- un lot de deux interrupteurs (24p, 24s) comprenant un premier interrupteur (24p) interposé dans la voie principale (16p) et un deuxième interrupteur (24s) interposé dans la voie auxiliaire (16s) ; la batterie (10) comportant en outre pour chaque unité de capacité (12a-12d) une carte électronique (26a-26d) comportant :
- une unité de commande (27a-27d) qui pilote sélectivement l’ouverture et la fermeture de chacun des interrupteurs (24p, 24s) ;
- une unité de diagnostic (27a-27d) qui communique avec l’unité de commande (27a-27d) ; et
- une circuiterie de mesure (28a-28d) de paramètres qui communique avec l’unité de diagnostic (27a-27d) ; dans laquelle la circuiterie de mesure (28a-28d) comporte :
- au moins un capteur de mesure en tension aux bornes de ladite au moins une cellule (14) de l’unité de capacité (12) associée, et
- au moins un capteur de mesure en température de ladite au moins une cellule (14) de l’unité de capacité (12) associée ; caractérisée en ce que la circuiterie de mesure (28a-28d) de chaque carte électronique (26a-26d) comporte en outre :
- des capteurs de mesures en tension aux bornes des interrupteurs (24p, 24s) de l’unité de capacité (12) associée, et - des capteurs de mesure en température des interrupteurs (24p, 24s) de l’unité de capacité (12) associée, et en ce que chaque unité de diagnostic (27a-27d) de carte électronique (26a-26d) assure pour chaque cellule (14) :
- une corrélation entre les mesures de température de la cellule (14) et les mesures de température des interrupteurs (24p, 24s) pour définir la température inhérente de cellule (14) ; et
- une corrélation entre les mesures de tension aux bornes de la cellule (14) et les mesures de tension aux bornes des interrupteurs (24p, 24s) pour définir la tension inhérente de cellule (14).
2. Batterie (10) selon la revendication 1 , comprenant en outre au moins un ensemble incluant :
- un circuit de contournement (70) associé à une unité de capacité (12a-12d) ou une série de plusieurs unités de capacité (12a-12d) juxtaposées le long de la branche (B1 -Bn), ce circuit de contournement comportant une voie électrique (72) le long de laquelle est interposé un interrupteur (74), et
- une carte électronique (76) de pilotage de l’interrupteur (74) du circuit de contournement (70) ; dans laquelle la voie électrique (72) dudit au moins un circuit de contournement (70) s’étend entre deux extrémités qui sont raccordées aux nœuds (20, 22) de l’unité de capacité (12a-12d) associée ou aux nœuds (20, 22) qui bornent la série de plusieurs unités de capacité (12a-12d) associées ; dans laquelle la carte électronique (76) de pilotage de l’interrupteur (74) du circuit de contournement (70) est équipée d’une circuiterie de mesure de la température et de la tension aux bornes de cet interrupteur (74).
3. Batterie (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les interrupteurs (24p, 24s, 74) sont des transistors.
4. Procédé de suivi de performances de la batterie (10) selon l’une des revendications précédentes, comprenant :
- S1 ) la formulation d’un modèle prédictif de performances attendues selon l’état fermé ou ouvert des interrupteurs (24p, 24s) des unités de capacité (12a-12d), sur la base de la température des cellules (14), de la tension aux bornes des cellules (14) ainsi que sur la température des interrupteurs (24p, 24s) et de la tension aux bornes des interrupteurs (24p, 24s) ;
- S2) la comparaison entre les performances effectives de la batterie (10) dans sa configuration actuelle, conditionnée par l’état fermé ou ouvert des interrupteurs (24p, 24s), et les performances attendues conformément au modèle prédictif pour une telle configuration.
5. Procédé de suivi de performances de batterie (10) selon la revendication 4 combinée à la revendication 3, dans lequel le modèle de l’étape S1 ) est construit également sur la base de la température et de la tension aux bornes de l’interrupteur (74) dudit au moins un circuit de contournement (70).
6. Procédé de suivi de performances de batterie (10) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le modèle de l’étape S1 ) est construit également sur la base d’une mesure de l’intensité (It) du courant circulant le long de la branche (B) en charge ou en décharge de la batterie (10).
7. Véhicule propulsé partiellement ou totalement par un moteur électrique et comportant une batterie (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001327086A (ja) * 2000-05-18 2001-11-22 Sony Corp 充電回路
US20230387700A1 (en) * 2021-02-12 2023-11-30 Stabl Energy Gmbh Failsafe Battery Storage System

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001327086A (ja) * 2000-05-18 2001-11-22 Sony Corp 充電回路
US20230387700A1 (en) * 2021-02-12 2023-11-30 Stabl Energy Gmbh Failsafe Battery Storage System

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