FR3128176A1 - Procede de regeneration d’une batterie - Google Patents

Abstract

Procédé de contrôle d’un système électrique comprenant :- une batterie (BR2),- un convertisseur de courant (C1), connecté aux bornes de la batterie (BR2), et propre à alimenter la batterie (BR2) alternativement sous une première tension et une deuxième tension,- un équipement électrique (Ei) connecté aux dites bornes de la batterie (BR2), et ayant une tension maximale de fonctionnement,- un moyen d’isolement électrique (Ki) propre à isoler l’équipement électrique (Ei) de la batterie (BR2), ce procédé exécutant successivement et dans l’ordre : - une première étape d’isolement électrique de l’équipement électrique (Ei),- une deuxième étape de contrôle du convertisseur (C1) de sorte à alimenter la batterie (BR2) sous la deuxième tension,la deuxième tension étant strictement supérieure à la tension maximale de fonctionnement. Figure 1

Description

PROCEDE DE REGENERATION D’UNE BATTERIE

L’invention concerne un procédé et un dispositif de régénération d’une batterie de stockage d’énergie électrique, notamment d’une batterie d’un véhicule de type automobile.

De telles batteries, par exemple comprenant des cellules de stockage d’énergie électrique par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb, sont susceptibles de se dégrader dans le temps, par exemple par dépôts internes de cristaux, ce qui se traduit le plus souvent par une augmentation de la résistance interne de la batterie.

Pour remédier à cet inconvénient, il est connu d’appliquer des procédés électriques visant à dissoudre certains dépôts cristallins, par exemple par application d'un courant pulsé à une fréquence donnée, et/ou des procédés de compensation de perte de matière, par exemple par électrodéposition. Ces procédés de régénération mettent principalement en jeu des relations dites irréversibles, en ce qu'elles ne sont pas inversées par une simple recharge de la batterie. Cette régénération nécessite typiquement une infrastructure plus conséquente que la recharge de la batterie, l’objectif étant ici de redonner à une batterie des caractéristiques fonctionnelles sensiblement identiques aux caractéristiques nominales d'une batterie neuve.

Par exemple, on connait du document de brevet US-A1-20210044130 un procédé de régénération d’une batterie de stockage d’énergie électrique, ce procédé étant applicable à tous les types de batteries électrochimiques.

Malheureusement ces procédés impliquent que la batterie soit électriquement isolée d’un réseau qu’elle alimente, voire démontée du véhicule, pour être raccordée à cette infrastructure plus conséquente que la recharge, notamment du fait que ces procédés commandent une tension et/ou courant incompatibles avec le réseau alimenté par la batterie. Ainsi ces régénérations sont peu pratiques, nécessitent l’immobilisation du véhicule, et donc sont peu fréquentes durant la vie de la batterie ce qui rend la régénération moins efficace et une durée de vie de la batterie plus courte que si cette régénération était faite de façon périodique.

Le but de l’invention est de remédier à ce manque en proposant un procédé mieux adapté à une régénération de batterie.

A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de contrôle d’un système électrique comprenant :
- une batterie de stockage d’énergie électrique,
- un convertisseur de courant contrôlable, connecté aux bornes de la batterie, et propre à alimenter la batterie alternativement sous une première tension et une deuxième tension distinctes l’une de l’autre,
- un équipement électrique connecté aux dites bornes de la batterie, et ayant une tension maximale de fonctionnement égale ou supérieure à la première tension,
- un moyen d’isolement électrique contrôlable et propre à isoler l’équipement électrique de la batterie,
- un dispositif de contrôle propre à contrôler le convertisseur et le moyen d’isolement,
ce procédé exécutant successivement et dans l’ordre :
* une première étape d’isolement électrique de l’équipement électrique par le moyen d’isolement électrique,
* une deuxième étape de contrôle du convertisseur de sorte à alimenter la batterie sous la deuxième tension,
la deuxième tension étant strictement supérieure à la tension maximale de fonctionnement.

On comprendra par tension maximale de fonctionnement d’un équipement, dans tout le texte de ce document, une tension au-delà de laquelle l’intégrité ou le fonctionnement de l’équipement électrique n’est plus garanti ou optimal. La valeur de cette tension maximale de fonctionnement peut s’exprimer en volts, en fréquence si cette tension est périodique, ou une combinaison des deux.

On comprendra par moyen d’isolement électrique contrôlable, dans tout le texte de ce document, un moyen comprenant un actionneur contrôlable ouvrant ou fermant un circuit électrique, par exemple un interrupteur de type relais.

On comprendra par convertisseur de courant contrôlable, dans tout le texte de ce document, un moyen apte à moduler en tension et en fréquence un courant de sortie, en étant alimenté en entrée par un courant différent. Ce convertisseur est donc capable, à partir d’un courant ou tension d’entrée continu ou alternatif, de produire un courant ou tension de sortie continu, ou alternatif, ou alternatif comprenant une composante continue. On comprendra qu’un courant ou une tension continu peut présenter cependant une instabilité, fonction d’une réactivité d’une boucle de régulation par exemple.

Ainsi ce procédé permet d’appliquer la deuxième tension même s’il existe un équipement électrique incompatible de cette deuxième tension. Cette deuxième tension suit par exemple un profil de tension pour la régénération de la batterie. Il est bien entendu que les équipements électriques non isolés ont un fonctionnement compatible avec cette deuxième tension, notamment suivant le profil de tension de régénération de la batterie.

Cette régénération peut alors être effectuée bien plus souvent par rapport à l’art antérieur, et sans démonter ou déconnecter la batterie du système électrique qui est par exemple embraqué dans un véhicule de type automobile.

Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième tension suit un profil de tension périodique pendant une durée prédéterminée.

En effet, cette périodicité permet d’initier le processus de régénération d’une batterie.

Selon un mode de réalisation de l’invention, ce profil de tension évolue au-dessus d’un seuil minimal de tension.

Ainsi cette deuxième tension présente une composante continue, et une composante périodique. La composante continue permet aux équipements non isolés de continuer à fonctionner.

Selon un mode de réalisation de l’invention, ce seuil minimal de tension est le seuil au-dessous duquel la batterie se décharge.

Ainsi la batterie continue de se charger pendant tout le processus de régénération.

Selon un mode de réalisation de l’invention, ce profil de tension évolue en dessous d’une limite maximale de tension supérieure à la tension maximale de fonctionnement.

Selon un mode de réalisation de l’invention, ce procédé exécute successivement et dans l’ordre :
- une troisième étape de contrôle du convertisseur de sorte à alimenter la batterie sous la première tension si l’équipement électrique doit être alimenté,
- une quatrième étape de connexion électrique de l’équipement électrique aux bornes de la batterie via le moyen d’isolement.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le système électrique comprend un boîtier électronique configuré pour déterminer la résistance interne de la batterie, le procédé exécutant la première étape si cette résistance interne est au-dessus d’un seuil haut prédéterminé.

Ainsi le processus de régénération n’est initié que si nécessaire.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé exécute une étape initiale de détermination d’un état inactif de l’équipement électrique sur une durée prévisible, et exécute la première étape dès le début de cette durée prévisible.

Par exemple, pour un système électrique embarqué dans un véhicule, le procédé détecte que ce véhicule est raccordé à une borne de recharge, ou que le véhicule est endormi (inactif) ou à l’arrêt sur une place de parking habituelle consécutivement à la réalisation d’un trajet habituel domicile / travail par exemple, ou pas utilisé depuis longtemps, ou encore la luminosité est telle qu’elle laisse présager une non utilisation de certains équipements comme les feux de croisement : ces situations de vie présagent d’un temps minimal de non utilisation de l’équipement, équipement qui peut alors être isolé (s’il n’est pas compatible avec la deuxième tension) sans conséquences pour le conducteur ou les passagers, temps durant lequel il est avantageux de régénérer la batterie, que le véhicule soit roulant ou pas.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé exécute la première étape dès le début de cette durée prévisible seulement si cette durée prévisible est au moins égale à la durée prédéterminée.

L’invention a également pour objet un véhicule comprenant :
- une batterie de stockage d’énergie électrique,
- un convertisseur de courant contrôlable, connecté aux bornes de la batterie, et propre à alimenter la batterie alternativement sous une première tension et une deuxième tension distinctes l’une de l’autre,
- un équipement électrique connecté aux dites bornes de la batterie, et ayant une tension maximale de fonctionnement,
- un moyen d’isolement électrique contrôlable et propre à isoler l’équipement électrique de la batterie,
- un dispositif de contrôle propre à contrôler le convertisseur et le moyen d’isolement,
le dispositif de contrôle comprenant les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé tel que précédemment décrit.

L’invention a également pour objet un dispositif de contrôle comprenant les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé tel que précédemment décrit.

L’invention a également pour objet un programme d’ordinateur comprenant les instructions qui conduisent le dispositif de contrôle précédemment décrit à exécuter les étapes du procédé précédemment décrit.

L’invention a également pour objet un support lisible par ordinateur, sur lequel est enregistré le programme d’ordinateur précédemment décrit.

D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :

: représente le schéma d’un véhicule comprenant un système électrique pour lequel le procédé selon l’invention s’applique.

: représente un grafcet du procédé selon l’invention.

: représente le système électrique de la concerné par le procédé selon l’invention, notamment un réseau basse tension connecté à un réseau haute tension via le convertisseur.

: représente une courbe d’évolution temporelle (profil de tension) de la première et de la deuxième tension selon l’invention.

Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention. En outre, dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. Les références des éléments inchangés ou ayant la même fonction sont communes à toutes les figures, et les variantes de réalisation.

La représente un schéma d’un véhicule comprenant un système électrique pour un procédé selon l’invention.

Ce système électrique comprend :
- une batterie principale BR1, dite de traction, rechargeable, fonctionnant sous une première haute tension continue par exemple 400V, ou encore entre 350V et 800V, et comprenant un module comprenant une cellule électrochimique de stockage d’énergie électrique,
- un moyen de contrôle de la batterie principale BMS, ici intégré à la batterie principale BR1, et apte par exemple à déterminer un état de charge de la batterie,
- un premier réseau électrique haute tension comprenant des faisceaux haute tension Hc1, Hc2, H1, travaillant à la tension de la batterie principale BR1,
- un chargeur embarqué OBC, comprenant son propre moyen de contrôle, et étant couplé à la batterie principale BR1 par un premier faisceau haute tension de charge Hc1,
- un convertisseur de courant C1, comprenant un moyen de contrôle du convertisseur OBCDC, et étant couplé à la batterie principale BR1 par un second faisceau haute tension de charge Hc2,
- un deuxième réseau électrique basse tension continue comprenant un faisceau basse tension B1,
- une batterie secondaire BR2, dite de servitude, rechargeable, fonctionnant sous une deuxième basse tension continue du deuxième réseau électrique basse tension, par exemple 12V, ou encore entre 12V et 48V, cette batterie secondaire BR2 étant couplée au convertisseur de courant C1 par le faisceau basse tension B1, cette batterie secondaire BR2 comprenant en outre un boîtier BECB apte par exemple à déterminer un état de charge ou une résistance interne de la batterie secondaire BR2,
- un équipement électrique Ei du véhicule alimenté par la batterie secondaire BR2 via le faisceau basse tension B1.

On notera que dans la description suivante, la batterie secondaire BR2 sera également et indifféremment dénommée « batterie BR2 ».

On notera que l’indice « i » de l’équipement électrique Ei varie de 1 à x, x étant un nombre maximal d’équipements connectés au faisceau basse tension B1, c’est-à-dire fonctionnant à la basse tension du deuxième réseau électrique basse tension.

Ce véhicule comprend le système électrique et:
- une chaîne de transmission comportant au moins une machine motrice électrique MM1 comprenant un onduleur OD1, et fournissant du couple pour entraîner un train T1 à partir de l’énergie stockée dans la batterie principale BR1 rechargeable, cette machine motrice MM1 étant couplée à la batterie principale BR1 via l’onduleur OD1 par un premier faisceau haute tension H1,
- optionnellement une deuxième chaîne de transmission comportant une deuxième machine motrice électrique comprenant un deuxième onduleur, et fournissant du couple pour entraîner au moins un deuxième train T2 à partir de l’énergie stockée dans la batterie principale BR1 rechargeable, cette deuxième machine motrice étant couplée à la batterie principale BR1 via le deuxième onduleur OD2 par un deuxième faisceau haute tension.

Ce système électrique comprend en outre :
- un réseau de communication CAN,
- un dispositif de contrôle DC, dit de supervision du véhicule.

Ce réseau de communication CAN, par exemple un bus de données série CAN pour l’acronyme anglais « Controller Area Network » mais d’autres type de bus sont envisageables, couple entre eux :
- le moyen de contrôle de la batterie principale BMS,
- le moyen de contrôle du chargeur embarqué OBC,
- le moyen de contrôle du convertisseur OBCDC,
- le boîtier BECB,
- un moyen de contrôle (non représenté) de l’onduleur OD1,
- un deuxième moyen de contrôle (non représenté) du deuxième onduleur,
- le dispositif de contrôle DC.

Ce réseau de communication CAN est représenté sur la par un trait en pointillés, alors que le premier réseau électrique haute tension et le deuxième réseau électrique basse tension sont représentés par un trait plein « gras ».

On notera que le premier réseau électrique haute tension comprend :
- le premier faisceau haute tension de charge Hc1,
- le second faisceau haute tension de charge Hc2,
- le faisceau haute tension H1,
- le deuxième faisceau haute tension.

Cette architecture de faisceaux haute tension n’est qu’un exemple, et d’autres architectures économisant des longueurs de faisceaux sont bien entendu envisageables comme par exemple fusionner le faisceau haute tension H1 avec le deuxième faisceau haute tension, l’idée subjacente étant également de n’avoir qu’une sortie (prise) de puissance haute tension sur la batterie principale BR1 par exemple.

On notera que le deuxième réseau électrique basse tension comprend le faisceau basse tension B1.

Cette architecture de faisceaux basse tension n’est qu’un exemple, et d’autres architectures sont bien entendu envisageables par exemple en prenant en compte le fait que le véhicule comprend plus qu’un seul équipement électrique Ei comme illustré sur la .

On notera en particulier un équipement électrique spécifique E4, E5 à l’invention, qui est un équipement dysfonctionnant au-delà d’une tension seuil dite tension maximale de fonctionnement Umf, par exemple des feux de route ou de croisement, en particulier des feux à leds.

Ce deuxième réseau électrique basse tension est notamment le réseau de bord du véhicule, qui par exemple alimente tous les moyens de contrôle ou dispositifs de contrôle du véhicule.

Le premier réseau électrique haute tension et le deuxième réseau électrique basse tension sont deux réseaux fonctionnant sous des tensions différentes, le convertisseur de courant C1 adaptant la tension d’un réseau à l’autre selon le sens du courant souhaité, dans le cas d’un convertisseur C1 réversible pour transférer du courant de la batterie secondaire BR2 à la batterie principale BR1 et inversement. Sur la ce convertisseur C1 est représenté en dehors de la batterie principale BR1 et de la batterie secondaire BR2, mais ce n’est pas obligatoire et il peut être intégré par exemple dans la batterie principale BR1, au niveau de ses modules ou même de ses cellules.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant une chaîne de transmission comportant au moins une machine motrice électrique produisant du couple pour entraîner au moins un train (par exemple de roues). Par conséquent, l’invention concerne au moins les véhicules terrestres.

On entend par « machine motrice électrique », dans tout le texte de ce document, une machine (ou un moteur) électrique agencé(e) de manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer un véhicule, soit seul(e) soit en complément d’au moins une éventuelle autre machine motrice électrique ou thermique (comme par exemple un moteur thermique (réacteur, turboréacteur ou moteur chimique)).

On entend ici par équipement électrique Ei, dans tout le texte de ce document, un équipement électrique alimenté par le réseau basse tension de la batterie secondaire BR2, cette alimentation pouvant se faire sans utiliser le convertisseur de courant C1 et donc sans l’aide de la batterie principale BR1, et qui a besoin d’une quantité d’énergie électrique plus ou moins forte pour fonctionner et qui peut éventuellement assurer une fonction sécuritaire.

Dans l’exemple illustré, la chaîne de transmission est de type tout électrique et peut comprendre une unique machine motrice électrique MM1. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de chaîne de transmission. En effet, la chaîne de transmission pourrait être de type hybride en comportant en complément une machine motrice thermique associée à au moins un train (par exemple le second T2), ou une deuxième machine motrice.

La chaîne de transmission comprend ici, en complément de la machine motrice électrique MM1, un arbre de transmission et un moyen de couplage de cette machine motrice MM1 à cet arbre de transmission. Le contrôle d’au moins la machine motrice électrique MM1 et le moyen de couplage est assuré par le dispositif de contrôle DC, dit de supervision du véhicule, via le réseau de communication CAN. Le dispositif de contrôle DC contrôle l’onduleur OD1 de la machine motrice MM1.

Le moyen de couplage est ici chargé de coupler/découpler la machine motrice électrique MM1 à/de l’arbre de transmission, sur ordre du dispositif de contrôle DC, afin de communiquer du couple qu’elle produit et qui est défini par une consigne (de couple ou de régime), grâce à l’énergie électrique stockée dans la batterie principale BR1, à l’arbre de transmission. Ce dernier est ici couplé au premier train T1 (ici de roues).

Par exemple, le train T1 est situé à l’avant du véhicule V, et de préférence. Mais dans une variante ce train T1 pourrait être situé à l’arrière du véhicule.

Le moyen de couplage peut, par exemple, être un mécanisme à crabots ou un embrayage ou un convertisseur de couple hydraulique ou encore un frein. Il peut prendre au moins deux états de couplage : un premier (couplé) dans lequel il assure le couplage de la machine motrice électrique MM1 à l’arbre de transmission et un second (découplé) dans lequel il découple la machine motrice électrique MM1 de l’arbre de transmission. On notera qu’il peut, également et éventuellement, prendre au moins un état intermédiaire (par exemple pour un glissement d’embrayage).

En cas de présence de la deuxième machine motrice, le contrôle de cette deuxième machine motrice se fera, mutatis mutandis de la même façon par le dispositif de contrôle DC.

La batterie principale BR1 est agencée pour stocker de l’énergie électrique sous la haute tension. Elle peut notamment être rechargée via le chargeur embarqué OBC configuré en phase de recharge de sorte à recharger la batterie principale BR1, ce chargeur embarqué OBC étant couplé à un réseau de distribution de courant terrestre via par exemple un cordon électrique amovible dédié raccordé au chargeur embarqué OBC d’une part, et à une borne de recharge ou une prise de courant du réseau de distribution de courant terrestre.

Les équipements électriques Ei du véhicule consomment de l’énergie stockée dans la batterie secondaire BR2.

On comprendra par batterie secondaire, dite de servitude BR2 dans tout le texte de ce document, une batterie fonctionnant sous la basse tension (notamment 12V) qui est inférieure à la haute tension.

On comprendra par batterie principale, dite de traction BR1 dans tout le texte de ce document, une batterie fonctionnant sous la haute tension qui est supérieure à la basse tension, et qui alimente en courant la ou les machines motrices MM1. Cette batterie principale BR1 a une capacité de stockage d’énergie généralement très supérieure à la batterie secondaire BR2.

On comprendra par batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique. Cette batterie comprend éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d’énergie électrique de ce au moins un module, comme par exemple le boîtier BECB de détermination de l'état de charge ou d’une résistance interne de la batterie. Lorsqu’il y a plusieurs modules, ils sont regroupés dans un bac ou carter et forment alors un bloc batteries, ce bloc batteries étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack batteries », ce carter contenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement.

Par ailleurs, on comprendra par cellule électrochimique dans tout le texte de ce document, des cellules générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb.

Le chargeur embarqué OBC est représenté déporté de la batterie principale BR1, mais ce n’est pas obligatoire : il peut être intégré entièrement dans la batterie principale BR1, au niveau même des modules ou des cellules, tout comme l’onduleur OD1, et le moyen de contrôle du convertisseur OBCDC.

Le chargeur embarqué OBC, tout comme l’onduleur OD1 et convertisseur C1, comprend par exemple une série de transistors de puissance disposés en pont en « H », et un moyen de contrôle pilotant chaque transistor. Ce moyen de contrôle pilotant chaque transistor est par exemple en interface avec le réseau de communication CAN pour échanger des données ou des commandes avec le dispositif de contrôle DC.

Ce chargeur embarqué OBC est par exemple un convertisseur redresseur de courant alternatif – continue, et peut piloter la recharge en tension, en courant, ou tout autre cycle comprenant la phase de recharge, une phase de décharge, une phase de relaxation de la batterie principale BR1.

Ainsi, ce dispositif de contrôle DC, par le moyen du réseau de communication CAN, peut notamment désactiver la recharge ou limiter une puissance consommée par l’onduleurs OD1 ou du convertisseur C1, ou du chargeur embarqué OBC.

La représente un grafcet du procédé selon l’invention. Ce procédé est mis en œuvre par exemple au moyen du dispositif de contrôle DC. Mais ce n’est pas obligatoire, et comme explicité par de nombreux exemples en référence à la , cette mise en œuvre peut se faire par plusieurs dispositifs de contrôle répartis dans le véhicule, ou en partie regroupés dans un calculateur dédié, ces calculateurs recevant les données nécessaires de différents capteurs disposés dans le véhicule, via le réseau CAN par exemple.

Ces calculateurs sont par exemple :
- le moyen de contrôle de la batterie principale BMS,
- le moyen de contrôle du chargeur embarqué OBC,
- le moyen de contrôle du convertisseur OBCDC,
- le boîtier BECB,
- le moyen de contrôle (non représenté) de l’onduleur OD1,
- le deuxième moyen de contrôle (non représenté) du deuxième onduleur,
- le dispositif de contrôle DC.

Ces calculateurs comprennent un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, un calculateur ou dispositif de contrôle DC selon l’invention, peuvent être réalisés sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels ».

Le dispositif de contrôle DC et/ou les calculateurs, comprennent les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé selon l’invention.

Ainsi, en référence à la , l’invention porte sur un procédé de contrôle du système électrique comprenant :
- la batterie BR2 de stockage d’énergie électrique,
- le convertisseur de courant C1 contrôlable, connecté aux bornes Bb1, Bb2 de la batterie BR2, et propre à alimenter la batterie BR2 alternativement sous une première tension U1 et une deuxième tension U2 distinctes l’une de l’autre,
- un équipement électrique E4, E5 connecté aux dites bornes Bb1, Bb2 de la batterie BR2, et ayant sa tension maximale de fonctionnement Umf égale ou supérieure à la première tension U1,
- un moyen d’isolement électrique K5, K6 contrôlable et propre à isoler l’équipement électrique E4, E5 de la batterie BR2,
- le dispositif de contrôle DC propre à contrôler le convertisseur C1 et le moyen d’isolement K5, K6,
ce procédé exécutant successivement et dans l’ordre :
- une première étape 10 d’isolement électrique de l’équipement électrique E4, E5 par le moyen d’isolement électrique K5, K6,
- une deuxième étape 20 de contrôle du convertisseur C1 de sorte à alimenter la batterie BR2 sous la deuxième tension U2,
la deuxième tension U2 étant strictement supérieure à la tension maximale de fonctionnement Umf.

Ce procédé exécute successivement et dans l’ordre :
- une troisième étape 30 de contrôle du convertisseur C1 de sorte à alimenter la batterie BR2 sous la première tension U1 si l’équipement électrique E4, E5 doit être alimenté,
- une quatrième étape 40 de connexion électrique de l’équipement électrique E4, E5 aux bornes Bb1, Bb2 de la batterie BR2 via le moyen d’isolement K5, K6.

Par exemple la deuxième tension U2 suit un profil de tension PU2 périodique pendant une durée prédéterminée.

Par exemple ce profil de tension PU2 évolue au-dessus d’un seuil minimal de tension Us1.

Par exemple, ce seuil minimal de tension Us1 est le seuil au-dessous duquel la batterie BR2 se décharge.

Par exemple ce profil de tension PU2 évolue en dessous d’une limite maximale de tension Um2 supérieure à la tension maximale de fonctionnement Umf.

Par exemple, le système électrique comprend le boîtier électronique BECB configuré pour déterminer la résistance interne de la batterie BR2, le procédé exécutant la première étape 10 si cette résistance interne est au-dessus d’un seuil haut prédéterminé.

Par exemple, le procédé exécute une étape initiale de détermination d’un état inactif de l’équipement électrique E4, E5 sur une durée prévisible, et exécute la première étape 10 dès le début t1 de cette durée prévisible.

Par exemple, le procédé exécute la première étape 10 dès le début de cette durée prévisible seulement si cette durée prévisible est au moins égale à la durée prédéterminée.

La illustre en particulier un exemple de première tension U1 et de deuxième tension U2 selon l’invention, présentant chacune respectivement un profil de tension PU1, PU2 différent en fonction du temps. La première tension U1 évolue jusqu’à l’instant t1 au-dessus du seuil minimal de tension Us1 imposant une recharge de la batterie BR2, et/ou à minima la batterie BR2 ne se décharge pas. Par exemple, ce seuil minimal de tension Us1 a une valeur de 13V pour une batterie au plomb de 12V. La fluctuation de la valeur de cette première tension U1, qui représente le profil PU1, est fonction de la réactivité du convertisseur C1 à réguler cette tension U1 en fonction des appels de courants provoqués par l’activation ou désactivation des équipements Ei raccordés aux bornes Bb1, Bb2 de la batterie BR2 et/ou fonction de l’actionnement ou non des moyens d’isolation Ki. Jusqu’à l’instant t1, le convertisseur C1 régule, avec la batterie BR2, cette première tension U1 entre le seuil minimal de tension Us1 et une valeur maximale Um1, supérieure au seuil minimal de tension Us1. Cette valeur maximale Um1 est par exemple un pourcentage de la valeur de tension maximale de fonctionnement Umf avec l’ensemble des équipements Ei et en particulier avec l’équipement électrique E4, E5 ayant cette tension maximale de fonctionnement Umf.
Par exemple, pour un équipement électrique E4, E5 comme une lampe de feux de route ou de croisement (d’un véhicule) alimentée par la batterie BR2 plomb 12V, cette valeur de tension maximale de fonctionnement Umf est de 14V. Le pourcentage est par exemple de 95%, les 5% restants étant une marge de sécurité pour être certain que la tension maximale de fonctionnement Umf ne sera jamais dépassée.

A partir de l’instant t1, et jusqu’à l’instant t2, le procédé applique le profil de tension PU2 de la deuxième tension U2, c’est-à-dire qu’à l’instant t1 le procédé exécute ou a déjà exécuté la première étape 10, puis exécute la deuxième étape 20. On notera que, par soucis de simplification, le temps d’actionnement du moyen d’isolement K5, K6 n’est pas pris en compte dans la , et est donc considéré comme instantané. Ainsi de l’instant t1 à t2, le procédé contrôle le convertisseur C1 de sorte à alimenter la batterie BR2, ainsi que tous les équipements Ei non isolés, sous la deuxième tension U2. Cette deuxième tension U2 dépasse la valeur de la tension maximale de fonctionnement Umf, et donc dépasse au moins temporairement la valeur de 14V pour aller jusqu’à la limite maximale de tension Um2, cette limite maximale de tension Um2 étant par exemple de 15V pour une batterie BR2 plomb de 12V, de sorte à ce que la deuxième tension U2 reste en dessous d’une limite fonctionnelle pour les équipements Ei non isolés comme par exemple des calculateurs DC, OBCDC.

Le profil PU2 de la deuxième tension U2 de la est une tension périodique sinusoïdale, mais cela pourrait être toute autre forme de profil comme un signal carré, ce profil PU2 s’inscrivant dans des tolérances de fonctionnement des équipements non isolés Ei. Le profil PU2 de la deuxième tension U2 reste borné entre la limite maximale de tension Um2 et le seuil minimal de tension Us1. Toujours pour une application sur une batterie BR2 au plomb, la fréquence du profil PU2 de la deuxième tension U2 est par exemple de 0,05Hz sur la durée prédéterminée de 5 minutes, entre l’instant t1 et t2.

Ces valeurs (fréquence, Um2, Us1, durée prédéterminée) pour une batterie BR2 plomb 12V, permettent de désulfater la batterie BR2 alors que des équipements Ei non isolés sont en fonctionnement. On notera en particulier que la batterie BR2 n’est jamais isolée ou déconnectée du système électrique qui continue ainsi à fonctionner pendant ce désulfatage. Ainsi ce désulfatage peut être opéré très souvent, pendant le fonctionnement du système électrique.

A partir de l’instant t2, le désulfatage est terminé, la durée prédéterminée de 5 minutes est écoulée et le procédé applique de nouveau le profil de tension UP1 de la première tension U1, ou un arrêt du système électrique.

Mais même si la durée prédéterminée de 5 minutes n’est pas écoulée, le procédé peut avorter l’application de la deuxième tension U2 et donc le désulfatage dès que le dispositif de contrôle reçoit une demande, prioritaire au désulfatage, de reconnexion de l’équipement isolé K4, K5. Le procédé exécute alors la troisième puis la quatrième étape 30, 40. Cette priorité se justifie par exemple si l’équipement isolé E4, E5 a une fonction sécuritaire comme l’allumage des feux de croisement ou de route.

Avantageusement, le procédé choisira l’instant t1 de sorte que l’application de la deuxième tension U2 pendant la durée prédéterminée ne soit pas interrompue. Par exemple le procédé détermine t1 en fonction de la prédiction de non utilisation de l’équipement électrique E4, E5 ayant la tension maximale de fonctionnement Umf. Par exemple, pour un véhicule, l’instant t1 correspondra au moment où ce véhicule est raccordé à une borne de recharge, ou que le véhicule est endormi (inactif) ou à l’arrêt sur une place de parking habituelle consécutivement à la réalisation d’un trajet habituel domicile / travail par exemple (le système électrique comprenant alors un moyen de géolocalisation, notamment par satellite), ou pas utilisé depuis longtemps, ou encore la luminosité est telle qu’elle laisse présager une non utilisation de certains équipements E4, E5 comme les feux de croisement : ces situations de vie présagent d’un temps minimal de non utilisation de l’équipement E4, E5, équipement qui peut alors être isolé (s’il n’est pas compatible avec le profil PU2) sans conséquences pour le conducteur ou les passagers, temps durant lequel il est avantageux de régénérer la batterie BR2, que le véhicule soit roulant ou pas. Mais d’autres exemples de détermination de l’instant t1 sont possibles, notamment une détermination par un contrôleur central gérant la maintenance d’une flotte de véhicules et communiquant avec chacun de ces véhicules par un réseau informatique filaire ou hertzien ou combinaison des deux.

La représente le détail de l’architecture du circuit électrique d’une partie du système électrique, cette partie comprenant les moyens d’isolation Ki, les équipements Ei, le ou les dispositifs de contrôle DC, le convertisseur C1, la batterie BR2 et la batterie principale BR1.

Ce circuit présente le convertisseur C1 comme l’élément séparateur entre le réseau haute tension, et le réseau basse tension.

Le réseau haute tension est représenté par le second faisceau haute tension de charge Hc2, reliant deux bornes de la batterie principale BR1 à deux bornes d’entrée Bc3, Bc4 du convertisseur C1. Le terme « entrée » ou « sortie » est relatif à un sens du courant lorsque la batterie principale BR1 recharge la batterie BR2. Le second faisceau haute tension de charge Hc2 comprend un fusible F2 propre à couper le courant circulant entre la batterie principale BR1 et le convertisseur C1, ainsi qu’un premier K1 et un deuxième K2 moyen d’isolement propres à isoler la batterie principale BR1 des deux bornes d’entrée Bc3, Bc4 du convertisseur C1, notamment en cas d’emballement thermique de la batterie principale BR1. Ces moyens d’isolement Ki sont par exemple des interrupteurs.

On notera que comme illustré en , le circuit ne comprend que des dipôles, les batteries BR1, BR2 n’ayant que deux bornes chacune (conventionnellement une négative, une positive) délivrant, en dehors de la présence du convertisseur C1, une tension continue ou, au moins, ayant une composante continue. Mais l’invention s’applique de la même manière entre deux bornes d’une batterie BR1, BR2 comprenant plus de deux bornes, notamment lorsque ces batteries BR1, BR2 délivrent plusieurs niveaux de tension entre ces au moins trois bornes.

Le réseau basse tension est représenté par le faisceau électrique basse tension B1 couplant deux bornes de sortie Bc1, Bc2 du convertisseur C1 à deux bornes Bb1, Bb2 d’un premier ensemble comprenant, couplés en parallèle :
- la batterie BR2,
- un troisième équipement E3,
- le quatrième et cinquième équipement E4, E5.

Le faisceau électrique basse tension B1 comprend un troisième et un quatrième moyen d’isolement K3, K4 propres à isoler des deux bornes de sortie Bc1, Bc2 ce premier ensemble BR2, E3, E4, E5.

Le faisceau électrique basse tension B1 comprend en outre un cinquième moyen d’isolement K5 propre à isoler le quatrième et cinquième équipement E4, E5 du troisième équipement E3 et de la batterie BR2.

Le faisceau électrique basse tension B1 comprend en outre un sixième moyen d’isolement K6 propre à isoler le cinquième élément E5 de tous les autres équipement Ei, du convertisseur C1 et de la batterie BR2.

Le faisceau électrique basse tension B1 couple en outre individuellement d’autres équipements E7, E9, E10 en parallèle aux bornes de sortie Bc1, Bc2 du convertisseur C1, et comprend pour chacun de ces autres équipements E7, E9, E10 respectivement un moyen d’isolement K7, K9, K10 de l’équipement.

Chaque équipement Ei est en série avec un fusible Fi intégré dans l’équipement lui-même ou dans le faisceau électrique basse tension B1, par exemple regroupés dans une boîte à fusibles.

On notera que le faisceau électrique basse tension B1 comprend en outre un huitième moyen d’isolement K8 propre à isoler simultanément le neuvième équipement E9 et dixième équipement E10 des bornes de sortie Bc1, Bc2 du convertisseur C1.

Tous ces moyens d’isolement Ki sont par exemple des interrupteurs, par exemple commandés via un mécanisme électromagnétique. Mais selon la puissance de l’équipement Ei, cette technologie peut être remplacée avantageusement par des transistors.

On notera que le troisième équipement E3 ne peut pas être isolé de la batterie BR2 autrement que par le fusible F3 : ce troisième équipement est par exemple un dispositif de contrôle comme un calculateur, en particulier le dispositif de contrôle DC propre à endormir ou réveiller tous les autres calculateurs du véhicule. Ce troisième équipement peut en outre regrouper tout dispositif de contrôle ou calculateur devant au moins en partie rester éveiller lors de l’endormissement du véhicule. Par exemple mais non nécessairement:
- le moyen de contrôle de la batterie principale BMS,
- le moyen de contrôle du chargeur embarqué OBC,
- le moyen de contrôle du convertisseur OBCDC,
- le boîtier BECB.

En effet, le septième équipement E7 et le neuvième équipement E9 sont par exemple des calculateurs comme :
- le moyen de contrôle de la batterie principale BMS,
- le moyen de contrôle du chargeur embarqué OBC,
- le moyen de contrôle du convertisseur OBCDC,
- le boîtier BECB,
qui peuvent être réveillés, c’est-à-dire remis sous tension par la fermeture des moyens d’isolement (interrupteurs) K7, K9 contrôlés par le dispositif de contrôle DC (le troisième équipement E3) qui lui reste sous la tension (réveillé) de la batterie BR2 même si la batterie principale BR1 est isolée. L’un de ces calculateurs, par exemple le moyen de contrôle du convertisseur OBCDC ou le boîtier BECB peut mettre en œuvre une partie du procédé, mais cela peut aussi être un autre calculateur dédié à ce procédé.

Par exemple, si le dispositif de contrôle DC (troisième équipement E3) met en œuvre la totalité du procédé selon l’invention, il réveillera le boitier BECB qui détermine la résistance interne de la batterie BR2, et le moyen de contrôle du convertisseur OBCDC qui contrôle le profil PU1, PU2 de la première tension U1 et de la deuxième tension U2.

Le quatrième équipement E4 est par exemple une lampe de feux de croisement ou de route, cette lampe dysfonctionnant au-dessus de la tension maximale de fonctionnement Umf.

Le cinquième équipement E5 est par exemple un système de clignotants dysfonctionnant au-dessus de la tension maximale de fonctionnement Umf.

Le dixième équipement E10 est un accessoire électrique quelconque, comme par exemple un afficheur d’un interface homme-machine du véhicule affichant le mode de désulfatage (profil PU2 de la deuxième tension U2) en cours de la batterie BR2.

Chaque équipement électrique Ei peut bien entendu regrouper plusieurs sous-équipements électriques, tout comme l’architecture de la n’est qu’un exemple d’illustration du système électrique qui pourrait être agencé différemment, par exemple avec une partie des équipements couplés en série.

On notera que dans cette illustration de la , uniquement le quatrième et cinquième équipement E4, E5 dysfonctionnent au-dessus de la tension maximale de fonctionnement Umf. Bien entendu il peut n’y en avoir qu’un, comme plus de deux.

Les valeurs données du profil PU2 de la deuxième tension U2 dans l’exemple illustré, à savoir :
- la durée prédéterminée de 5 minutes,
- la fréquence du profil PU2 de la deuxième tension U2 de 0,05Hz
- la limite maximale de tension Um2 de 15V,
- le seuil minimal de tension Us1 de 13V,
sont des valeurs nominales et/ou optimales pour un réseau basse tension (réseau de bord) alimenté par une batterie BR2 au plomb de tension dite « 12V » même si en réalité cette tension est plus entre 12,5 et 13V à vide. Ces valeurs sont optimales du fait que, bien que les équipements E4, E5 ne soient pas compatibles avec ce profil PU2, les autres équipements supportent ce profil PU2 sans modifications importantes, notamment les calculateurs, tout en permettant la désulfatation de la batterie BR2.

Cependant :
- la durée prédéterminée peut être comprise entre 3 et 10 minutes,
- la fréquence du profil PU2 de la deuxième tension U2 peut être comprise entre 0,02Hz et 1Hz,
- la limite maximale de tension Um2 peut être comprise entre 14,5V et 15,5V,
- le seuil minimal de tension Us1 peut être compris entre 12,5 V et 13,5V.

Ce même procédé sera applicable à des batterie BR2 dites au « lithium » et engendrera une décristallisation de la batterie BR2, ces valeurs seront alors adaptées en conséquence par l’homme du métier, en particulier si la tension à vide de la batterie BR2 est par exemple de 24V, ou encore 48V.

L’invention a également pour objet un programme d’ordinateur comprenant les instructions qui conduisent le dispositif de contrôle DC précédemment décrit à exécuter les étapes du procédé précédemment décrit.

L’invention a également pour objet un support lisible par ordinateur, sur lequel est enregistré le programme d’ordinateur précédemment décrit.

Claims (10)

1. Procédé de contrôle d’un système électrique comprenant :
   - une batterie (BR2) de stockage d’énergie électrique,
   - un convertisseur de courant (C1) contrôlable, connecté aux bornes (Bb1, Bb2) de la batterie (BR2), et propre à alimenter la batterie (BR2) alternativement sous une première tension (U1) et une deuxième tension (U2) distinctes l’une de l’autre,
   - un équipement électrique (E4, E5) connecté aux dites bornes (Bb1, Bb2) de la batterie (BR2), et ayant une tension maximale de fonctionnement (Umf) égale ou supérieure à la première tension (U1),
   - un moyen d’isolement électrique (K5, K6) contrôlable et propre à isoler l’équipement électrique (E4, E5) de la batterie (BR2),
   - un dispositif de contrôle (DC) propre à contrôler le convertisseur (C1) et le moyen d’isolement (K5, K6),
   caractérisé en ce que ce procédé exécute successivement et dans l’ordre :
   - une première étape (10) d’isolement électrique de l’équipement électrique (E4, E5) par le moyen d’isolement électrique (K5, K6),
   - une deuxième étape (20) de contrôle du convertisseur (C1) de sorte à alimenter la batterie (BR2) sous la deuxième tension (U2),
   la deuxième tension (U2) étant strictement supérieure à la tension maximale de fonctionnement (Umf).
2. Procédé selon la revendication 1, la deuxième tension (U2) suivant un profil de tension (PU2) périodique pendant une durée prédéterminée.
3. Procédé selon la revendication 2, ce profil de tension (PU2) évoluant au-dessus d’un seuil minimal de tension (Us1).
4. Procédé selon la revendication 3, ce seuil minimal de tension (Us1) étant le seuil au-dessous duquel la batterie (BR2) se décharge.
5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, ce profil de tension (PU2) évoluant en dessous d’une limite maximale de tension (Um2) supérieure à la tension maximale de fonctionnement (Umf).
6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, exécutant successivement et dans l’ordre :
   - une troisième étape (30) de contrôle du convertisseur (C1) de sorte à alimenter la batterie (BR2) sous la première tension (U1) si l’équipement électrique (E4, E5) doit être alimenté,
   - une quatrième étape (40) de connexion électrique de l’équipement électrique (E4, E5) aux bornes (Bb1, Bb2) de la batterie (BR2) via le moyen d’isolement (K5, K6).
7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, le système électrique comprenant un boîtier électronique (BECB) configuré pour déterminer la résistance interne de la batterie (BR2), le procédé exécutant la première étape (10) si cette résistance interne est au-dessus d’un seuil haut prédéterminé.
8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, exécutant une étape initiale de détermination d’un état inactif de l’équipement électrique (E4, E5) sur une durée prévisible, et exécutant la première étape (10) dès le début (t1) de cette durée prévisible.
9. Procédé selon la revendication 8 en combinaison avec la revendication 2, le procédé exécutant la première étape (10) dès le début de cette durée prévisible seulement si cette durée prévisible est au moins égale à la durée prédéterminée.
10. Véhicule comprenant :
    - une batterie (BR2) de stockage d’énergie électrique,
    - un convertisseur de courant (C1) contrôlable, connecté aux bornes (Bb1, Bb2) de la batterie (BR2), et propre à alimenter la batterie (BR2) alternativement sous une première tension (U1) et une deuxième tension (U2) distinctes l’une de l’autre,
    - un équipement électrique (E4, E5) connecté aux dites bornes (Bb1, Bb2) de la batterie (BR2), et ayant une tension maximale de fonctionnement (Umf),
    - un moyen d’isolement électrique (K5, K6) contrôlable et propre à isoler l’équipement électrique (E4, E5) de la batterie (BR2),
    - un dispositif de contrôle (DC) propre à contrôler le convertisseur (C1) et le moyen d’isolement (K5, K6),
    caractérisé en ce que le dispositif de contrôle (DC) comprend les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.