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FR3141766A1 - METHOD FOR ESTIMATING THE TEMPERATURE OF AN ELECTRICAL COMPONENT OF AN ELECTRICAL OR ELECTRONIC SYSTEM - Google Patents

METHOD FOR ESTIMATING THE TEMPERATURE OF AN ELECTRICAL COMPONENT OF AN ELECTRICAL OR ELECTRONIC SYSTEM Download PDF

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Publication number
FR3141766A1
FR3141766A1 FR2211652A FR2211652A FR3141766A1 FR 3141766 A1 FR3141766 A1 FR 3141766A1 FR 2211652 A FR2211652 A FR 2211652A FR 2211652 A FR2211652 A FR 2211652A FR 3141766 A1 FR3141766 A1 FR 3141766A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
electrical
electrical component
temperature
computer
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2211652A
Other languages
French (fr)
Inventor
Arnaud Trutet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
PSA Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PSA Automobiles SA filed Critical PSA Automobiles SA
Priority to FR2211652A priority Critical patent/FR3141766A1/en
Publication of FR3141766A1 publication Critical patent/FR3141766A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H6/00—Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images
    • H02H6/005—Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images using digital thermal images

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Abstract

L’invention concerne un procédé (4), mis en œuvre dans un calculateur embarqué au sein d’un système électrique ou électronique, d’estimation de la température d’un composant électrique appartenant à un circuit électrique du système, le composant électrique étant traversé par un courant électrique issu d’un dispositif d’alimentation électrique du système électrique ou électronique, le système électrique ou électronique comprenant en outre des moyens de mesure ou de détermination de l’intensité dudit courant électrique, le système électrique ou électronique comprenant en outre des moyens de mesure de la température environnant ledit composant électrique ou des moyens d’affectation d’une valeur constante à ladite température environnante, lesdits moyens de mesure ou d’affectation fournissant au calculateur une valeur de température environnante mesurée ou affectée. L’invention concerne également un calculateur et un produit programme d’ordinateur pour la mise en œuvre d’un tel procédé, ainsi qu’un véhicule automobile comprenant un tel calculateur. Figure 1 The invention relates to a method (4), implemented in an on-board computer within an electrical or electronic system, for estimating the temperature of an electrical component belonging to an electrical circuit of the system, the electrical component being crossed by an electric current coming from an electrical supply device of the electrical or electronic system, the electrical or electronic system further comprising means for measuring or determining the intensity of said electric current, the electrical or electronic system comprising in in addition to means for measuring the temperature surrounding said electrical component or means for assigning a constant value to said surrounding temperature, said means for measuring or assigning providing the computer with a measured or assigned surrounding temperature value. The invention also relates to a calculator and a computer program product for implementing such a method, as well as a motor vehicle comprising such a calculator. Figure 1

Description

PROCEDE D’ESTIMATION DE LA TEMPERATURE D’UN COMPOSANT ELECTRIQUE D’UN SYSTEME ELECTRIQUE OU ELECTRONIQUEMETHOD FOR ESTIMATING THE TEMPERATURE OF AN ELECTRICAL COMPONENT OF AN ELECTRICAL OR ELECTRONIC SYSTEM

L’invention se rapporte à un procédé, mis en œuvre dans un calculateur embarqué au sein d’un système électrique ou électronique, d’estimation de la température d’un composant électrique appartenant à un circuit électrique du système.The invention relates to a method, implemented in an on-board computer within an electrical or electronic system, for estimating the temperature of an electrical component belonging to an electrical circuit of the system.

Il est connu de procéder à l’estimation de la température d’un composant électrique d’un système électrique ou électronique, par exemple afin de protéger le composant contre des effets de surchauffe thermique. En effet, un tel composant électrique est sujet à auto-échauffement en raison de sa propre résistance électrique au courant circulant dans le composant. Un tel composant électrique est par exemple un fil électrique, un fusible, un relais, etc. Si la température au sein du composant électrique monte trop ou trop vite, le composant peut être endommagé immédiatement ou bien après une utilisation à long terme. Par conséquent, il peut être nécessaire de contrôler ou de limiter en valeur ou en durée le courant électrique traversant le composant.It is known to estimate the temperature of an electrical component of an electrical or electronic system, for example in order to protect the component against thermal overheating effects. Indeed, such an electrical component is subject to self-heating due to its own electrical resistance to the current flowing in the component. Such an electrical component is for example an electrical wire, a fuse, a relay, etc. If the temperature within the electrical component rises too much or too quickly, the component may be damaged immediately or after long-term use. Consequently, it may be necessary to control or limit in value or duration the electric current flowing through the component.

Une première solution connue pour protéger le composant électrique contre les effets de surchauffe thermique consiste à sélectionner un composant surdimensionné, apte à supporter tout courant électrique auquel il peut être confronté dans le circuit considéré. Toutefois, un inconvénient de cette solution est qu’elle génère des surcoûts, du fait de ce surdimensionnement du composant.A first known solution to protect the electrical component against the effects of thermal overheating consists of selecting an oversized component, capable of supporting any electrical current it may encounter in the circuit considered. However, a disadvantage of this solution is that it generates additional costs, due to this oversizing of the component.

Le comportement d’auto-échauffement du composant électrique peut également être mesuré en le plaçant par exemple dans une cabine à température contrôlée et en appliquant un courant électrique constant. La mesure peut être effectuée pour différentes charges de courant constant. Pour chaque valeur de courant, la température critique est atteinte après une durée de charge différente, ainsi une courbe « temps versus courant » (pour chaque température du composant d’ambiance) peut être définie comme une limite pour le composant. Une autre solution de protection pour le composant consiste alors à utiliser des temporisations (aussi appelés « timers » en anglais) dans un calculateur embarqué au sein du système électrique ou électronique, de telles temporisations étant basées sur le courant électrique mesuré. La courbe de « temps versus courant » décrite ci-dessus est alors utilisée pour paramétrer les temporisations. Chaque temporisation est en effet chargée de vérifier qu'un niveau de courant électrique donné dure moins longtemps que la courbe « temps versus courant » du composant, afin d’éviter que ce dernier n’atteigne sa température critique. Lorsque l’intensité d’un courant électrique traversant le composant est supérieure à un seuil prédéfini (par exemple 400 A), une temporisation particulière compte par ailleurs le temps écoulé depuis que l’intensité du courant électrique a dépassé cette valeur de seuil prédéfinie. Lorsque ce temps écoulé atteint une valeur limite, l’intensité du courant électrique doit être réduite en-dessous de la valeur de seuil prédéfinie par un dispositif de protection du composant.The self-heating behavior of the electrical component can also be measured by placing it for example in a temperature-controlled cabin and applying a constant electric current. The measurement can be carried out for different constant current loads. For each current value, the critical temperature is reached after a different load duration, so a "time versus current" curve (for each ambient component temperature) can be defined as a limit for the component. Another protection solution for the component then consists in using timers in an embedded computer within the electrical or electronic system, such timers being based on the measured electric current. The "time versus current" curve described above is then used to set the timers. Each timer is in fact responsible for checking that a given electric current level lasts less time than the "time versus current" curve of the component, in order to prevent the latter from reaching its critical temperature. When the intensity of an electric current flowing through the component is greater than a predefined threshold (e.g. 400 A), a special time delay also counts the time elapsed since the intensity of the electric current exceeded this predefined threshold value. When this elapsed time reaches a limit value, the intensity of the electric current must be reduced below the predefined threshold value by a component protection device.

Toutefois, un premier inconvénient de cette solution est que tout courant électrique dont l’intensité est supérieure à une valeur limite que le composant peut supporter dans un environnement donné (par exemple 170 A) est susceptible d’amener le composant électrique à atteindre sa température critique. Ainsi lorsqu'un seuil est atteint l’intensité du courant électrique doit être limitée à cette valeur limite. Un autre inconvénient réside dans le fait que si le composant est d'abord utilisé au-dessus de la valeur limite de courant (par exemple à 250 A) pendant une durée conséquente (par exemple 200 s), il se rapproche de la courbe limite, ce qui signifie que la température du composant est également proche de la limite. Cependant, la temporisation particulière chargée de surveiller la valeur de seuil prédéfinie ne compte pas cela et est toujours à sa valeur nulle. Donc, si le courant passe de 250 A à 401 A et reste à 401 A pendant 19 secondes par exemple, la limite peut être dépassée ce qui peut endommager le composant. En outre, dans cette solution, les temporisations comptent simplement le temps passé avec un courant supérieur à leurs seuils respectifs ; cependant l'effet sur le composant du dépassement d'un seuil de 1 A n'est pas le même que pour un dépassement d’un seuil de 100 A. Enfin, un autre inconvénient est que les temporisations sont configurées pour lancer leur décompte lorsque l’intensité du courant passe en-dessous de leur seuil. En effet, les temporisations comptent dans un premier sens lorsque le courant est supérieur à un seuil, et dans un second sens opposé au premier sens (le second sens étant le sens de décompte) lorsque le courant est inférieur à ce seuil, éventuellement avec un hystérésis. Or, en raison du premier inconvénient évoqué ci-dessus, le décompte ne devrait être possible que si le courant est inférieur à la valeur limite de courant, autrement dit la valeur que le composant peut supporter en maintenant sa température en-dessous de la limite. De plus, en raison du troisième inconvénient évoqué ci-dessus et afin de bien protéger le composant, le décompte devrait varier avec la valeur réelle de l’intensité du courant, ce qui n’est pas le cas.However, a first drawback of this solution is that any electric current whose intensity is higher than a limit value that the component can withstand in a given environment (e.g. 170 A) is likely to cause the electrical component to reach its critical temperature. Thus when a threshold is reached the intensity of the electric current must be limited to this limit value. Another drawback is that if the component is first used above the current limit value (e.g. at 250 A) for a significant period of time (e.g. 200 s), it approaches the limit curve, which means that the temperature of the component is also close to the limit. However, the special timer responsible for monitoring the predefined threshold value does not take this into account and is always at its zero value. Therefore, if the current increases from 250 A to 401 A and remains at 401 A for 19 seconds for example, the limit can be exceeded which can damage the component. Furthermore, in this solution, the timers simply count the time spent with a current greater than their respective thresholds; however, the effect on the component of exceeding a threshold of 1 A is not the same as for exceeding a threshold of 100 A. Finally, another drawback is that the timers are configured to start counting when the current intensity falls below their threshold. Indeed, the timers count in a first direction when the current is greater than a threshold, and in a second direction opposite to the first direction (the second direction being the counting direction) when the current is lower than this threshold, possibly with a hysteresis. However, due to the first drawback mentioned above, counting should only be possible if the current is lower than the current limit value, in other words the value that the component can withstand while maintaining its temperature below the limit. Furthermore, due to the third drawback mentioned above and in order to properly protect the component, the count should vary with the actual value of the current intensity, which is not the case.

Le document brevet EP 3032689 A1 décrit une autre solution de protection du composant électrique. Ce document divulgue ainsi un système de commande de batterie connecté à une batterie d’un véhicule automobile, dans lequel un calculateur calcule une valeur de courant efficace sur une ou plusieurs fenêtre(s) temporelle(s) prédéterminée(s), en fonction d’une valeur de courant mesurée ; puis qui détermine un rapport temporel indicatif d’une durée pendant laquelle la valeur du courant efficace a été supérieure à une valeur prédéterminée autorisée pendant une période de temps spécifiée prédéterminée (en utilisant pour ce faire une courbe limite discrétisée « temps versus courant »). Une unité de restriction de charge/décharge limite alors le courant de charge/décharge de la batterie, en fonction du rapport temporel déterminé par le calculateur. L’étape de calcul d’une valeur de courant efficace sur une ou plusieurs fenêtre(s) temporelle(s) prédéterminée(s) est effectuée en utilisant des valeurs quadratiques moyennes. Le procédé mis en œuvre par le calculateur est implémenté dans un programme d’ordinateur embarqué dans des moyens mémoire du calculateur. Toutefois, le système et le procédé décrits dans ce document ont pour inconvénient un manque de précision dans les calculs effectués du fait de la discrétisation de la courbe limite « temps versus courant ». En outre, ils imposent de stocker au moins une valeur en plus des fenêtres temporelles calculées, afin de permettre de supprimer ce qui sort de la fenêtre ciblée car considéré comme trop ancien. Généralement, il s’agit même de bien plus qu'une valeur unique mais d’un tableau de longueur égale à la durée de la fenêtre temporelle divisée par le pas de temps du calcul. Ceci entraîne la consommation de ressources mémoire importantes dans le calculateur, préjudiciable au bon fonctionnement de ce dernier.Patent document EP 3032689 A1 describes another solution for protecting the electrical component. This document thus discloses a battery control system connected to a battery of a motor vehicle, in which a calculator calculates an effective current value over one or more predetermined time windows, as a function of a measured current value; then which determines a time ratio indicative of a duration during which the effective current value was greater than a predetermined authorized value during a predetermined specified time period (using for this purpose a discretized “time versus current” limit curve). A charge/discharge restriction unit then limits the charge/discharge current of the battery, as a function of the time ratio determined by the calculator. The step of calculating an effective current value over one or more predetermined time windows is carried out using mean square values. The method implemented by the calculator is implemented in a computer program embedded in the calculator's memory means. However, the system and method described in this document have the disadvantage of a lack of precision in the calculations performed due to the discretization of the "time versus current" limit curve. In addition, they require storing at least one value in addition to the calculated time windows, in order to allow deletion of what falls outside the targeted window because it is considered too old. Generally, this is even more than a single value but an array of length equal to the duration of the time window divided by the calculation time step. This results in the consumption of significant memory resources in the calculator, which is detrimental to its proper functioning.

Le but de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un procédé, mis en œuvre dans un calculateur embarqué au sein d’un système électrique ou électronique, d’estimation de la température d’un composant électrique appartenant à un circuit électrique du système, qui soit simple, peu onéreux, précis et fiable, et qui permette d’économiser les ressources mémoire utilisées par le calculateur.The aim of the invention is to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a method, implemented in an on-board computer within an electrical or electronic system, for estimating the temperature of an electrical component belonging to an electrical circuit of the system, which is simple, inexpensive, precise and reliable, and which makes it possible to save the memory resources used by the computer.

Pour ce faire, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un procédé, mis en œuvre dans un calculateur embarqué au sein d’un système électrique ou électronique, d’estimation de la température d’un composant électrique appartenant à un circuit électrique du système, le composant électrique étant traversé par un courant électrique issu d’un dispositif d’alimentation électrique du système électrique ou électronique, le système électrique ou électronique comprenant en outre des moyens de mesure ou de détermination de l’intensité dudit courant électrique, lesdits moyens de mesure ou de détermination étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de courant électrique I1 mesurée ou déterminée à partir d’une ou de plusieurs valeur(s) de courant mesurée(s) dans d’autres branches du circuit électrique, le système électrique ou électronique comprenant en outre des moyens de mesure de la température environnant ledit composant électrique ou des moyens d’affectation d’une valeur constante à ladite température environnante, lesdits moyens de mesure ou d’affectation étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de température environnante mesurée ou affectée Tsurr, le procédé comportant une étape d’estimation de la température Tcompdu composant électrique à partir de l’équation (1) suivante :
(1)
où m est la masse, Cpla capacité thermique, Relecla résistance électrique du composant électrique ; où Btransfertest une fonction de transfert prédéterminée indicative du facteur de convection et/ou de conduction thermique du composant électrique ; et où les valeurs de m, Cp, Relec, et Btransfertsont préimplantées au sein du calculateur ; l’étape d’estimation de la température Tcompdu composant électrique étant rebouclée de manière itérative, la valeur de la température Tcompdu composant électrique estimée lors de la dernière itération étant stockée au sein du calculateur.To do this, the invention thus relates, in its broadest sense, to a method, implemented in an on-board computer within an electrical or electronic system, for estimating the temperature of an electrical component belonging to an electrical circuit of the system, the electrical component being crossed by an electric current from an electrical power supply device of the electrical or electronic system, the electrical or electronic system further comprising means for measuring or determining the intensity of said electric current, said measuring or determining means being connected to the computer and providing the computer with an electric current value I1 measured or determined from one or more current values measured in other branches of the electrical circuit, the electrical or electronic system further comprising means for measuring the temperature surrounding said electrical component or means for assigning a constant value to said surrounding temperature, said measuring or assigning means being connected to the computer and providing the computer with a measured or assigned surrounding temperature value Tsurr, the method comprising a step of estimating the temperature Tcompof the electrical component from the following equation (1):
(1)
where m is the mass, Cpheat capacity, Relectricthe electrical resistance of the electrical component; where Btransferis a predetermined transfer function indicative of the convection and/or thermal conduction factor of the electrical component; and where the values of m, Cp, Relectric, and Btransferare pre-implanted within the calculator; the temperature estimation step Tcompof the electrical component being looped back iteratively, the value of the temperature Tcompof the electrical component estimated during the last iteration being stored within the calculator.

Le procédé selon l’invention met en œuvre l’équation (1), qui est une équation simplifiée réduite à un terme inertiel, un terme représentatif d’une source de chaleur par effet Joule et un terme représentatif des échanges thermiques entre le composant électrique et son environnement. Cette équation (1) permet ainsi au calculateur d’estimer la température du composant électrique de manière simple, peu onéreuse, précise et fiable. En outre, du fait de cette complexité moindre dans l’équation (1) utilisée, le procédé selon l’invention permet de réduire les ressources mémoire utilisées par le calculateur pour estimer la température du composant, tout en suivant précisément et en s’adaptant à la courbe « temps versus courant » du composant avec un effet de discrétisation diminué. Par conséquent, le procédé selon l’invention permet d'obtenir une reproduction fidèle de la courbe du composant en utilisant un nombre réduit de paramètres, ce qui simplifie les calculs et réduit l’espace mémoire nécessaire dans le calculateur.The method according to the invention implements equation (1), which is a simplified equation reduced to an inertial term, a term representative of a heat source by Joule effect and a term representative of the heat exchanges between the electrical component and its environment. This equation (1) thus allows the calculator to estimate the temperature of the electrical component in a simple, inexpensive, precise and reliable manner. In addition, due to this reduced complexity in the equation (1) used, the method according to the invention makes it possible to reduce the memory resources used by the calculator to estimate the temperature of the component, while precisely following and adapting to the “time versus current” curve of the component with a reduced discretization effect. Consequently, the method according to the invention makes it possible to obtain a faithful reproduction of the curve of the component by using a reduced number of parameters, which simplifies the calculations and reduces the memory space required in the calculator.

Selon une caractéristique technique particulière de l’invention, ledit système électrique ou électronique est un bloc-batterie et ledit composant électrique fait partie du bloc-batterie. Le calculateur est alors par exemple un calculateur de commande du bloc-batterie. Un tel bloc-batterie comporte typiquement des cellules de batterie (ou accumulateurs) associées en série ou/et en parallèle. Le bloc-batterie est par exemple une batterie de traction d’un véhicule automobile électrique ou hybride, ou encore une batterie utilisée en seconde vie pour contribuer par exemple au lissage de charge d’un réseau électrique.According to a particular technical characteristic of the invention, said electrical or electronic system is a battery pack and said electrical component is part of the battery pack. The calculator is then, for example, a battery pack control calculator. Such a battery pack typically comprises battery cells (or accumulators) associated in series and/or in parallel. The battery pack is, for example, a traction battery of an electric or hybrid motor vehicle, or a battery used in a second life to contribute, for example, to the smoothing of the load of an electrical network.

De préférence, l’étape d’estimation de la température Tcompdu composant électrique est rebouclée de manière itérative, la valeur de la température Tcompdu composant électrique estimée lors de la dernière itération étant stockée au sein du calculateur. Ceci permet de réduire encore les ressources mémoire utilisées par le calculateur. Lorsque le calculateur passe en mode veille, la valeur de la température Tcompdu composant électrique estimée lors de la dernière itération peut être stockée dans une mémoire non volatile du calculateur, ou bien il peut être décidé de toujours partir de la position la plus critique au réveil du calculateur et de laisser le modèle converger.Preferably, the step of estimating the temperature T comp of the electrical component is looped back iteratively, the value of the temperature T comp of the electrical component estimated during the last iteration being stored within the calculator. This makes it possible to further reduce the memory resources used by the calculator. When the calculator goes into sleep mode, the value of the temperature T comp of the electrical component estimated during the last iteration can be stored in a non-volatile memory of the calculator, or it can be decided to always start from the most critical position when the calculator wakes up and to let the model converge.

De préférence encore, lors de l’étape d’estimation de la température Tcompdu composant électrique, la valeur initiale de la température Tcompest prédéfinie par le calculateur. Cette caractéristique a pour avantage de ne pas nécessiter de mémoire non volatile.More preferably, during the step of estimating the temperature T comp of the electrical component, the initial value of the temperature T comp is predefined by the calculator. This feature has the advantage of not requiring non-volatile memory.

L’invention se rapporte également à un procédé, mis en œuvre dans un calculateur embarqué au sein d’un système électrique ou électronique, de protection thermique d’un composant électrique appartenant à un circuit électrique du système, le procédé comprenant une étape de calcul d’une consigne en température limite pour le composant électrique et une étape de commande d’un dispositif de protection du composant électrique sur la base de ladite consigne, le procédé comportant en outre un sous-procédé d’estimation de la température du composant électrique tel que décrit ci-dessus, l’étape de commande du dispositif de protection du composant électrique étant également basée sur la température estimée pour le composant électrique.The invention also relates to a method, implemented in an on-board computer within an electrical or electronic system, for thermal protection of an electrical component belonging to an electrical circuit of the system, the method comprising a step of calculating a limit temperature setpoint for the electrical component and a step of controlling a device for protecting the electrical component on the basis of said setpoint, the method further comprising a sub-method for estimating the temperature of the electrical component as described above, the step of controlling the device for protecting the electrical component also being based on the estimated temperature for the electrical component.

Ce procédé permet de mieux protéger le composant électrique contre le phénomène d’auto-échauffement, au-delà de la limite de durabilité ou de sécurité du composant, ainsi que d’offrir davantage de disponibilité en puissance en réduisant les marges de sécurité.This process makes it possible to better protect the electrical component against the phenomenon of self-heating, beyond the durability or safety limit of the component, as well as to offer greater power availability by reducing the safety margins.

L’invention se rapporte également à un calculateur pour système électrique ou électronique, le système électrique ou électronique comprenant, outre le calculateur, au moins un composant électrique appartenant à un circuit électrique du système et des moyens de mesure ou de détermination de l’intensité d’un courant électrique issu d’un dispositif d’alimentation électrique du système électrique ou électronique et traversant ledit au moins un composant électrique, lesdits moyens de mesure ou de détermination étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de courant électrique mesurée ou déterminée à partir d’une ou de plusieurs valeur(s) de courant mesurée(s) dans d’autres branches du circuit électrique, le système électrique ou électronique comprenant en outre des moyens de mesure de la température environnant ledit au moins un composant électrique ou des moyens d’affectation d’une valeur constante à ladite température environnante, lesdits moyens de mesure ou d’affectation étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de température environnante mesurée ou affectée, le calculateur étant configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé tel que décrit ci-dessus.The invention also relates to a calculator for an electrical or electronic system, the electrical or electronic system comprising, in addition to the calculator, at least one electrical component belonging to an electrical circuit of the system and means for measuring or determining the intensity of an electric current coming from an electrical power supply device of the electrical or electronic system and passing through said at least one electrical component, said measuring or determining means being connected to the calculator and providing the calculator with an electric current value measured or determined from one or more current values measured in other branches of the electrical circuit, the electrical or electronic system further comprising means for measuring the temperature surrounding said at least one electrical component or means for assigning a constant value to said surrounding temperature, said measuring or assigning means being connected to the calculator and providing the calculator with a measured or assigned surrounding temperature value, the calculator being configured to implement the steps of the method as described above.

L’invention se rapporte également à un véhicule automobile comprenant un calculateur, au moins un composant électrique appartenant à un circuit électrique du véhicule, un dispositif d’alimentation électrique relié audit au moins un composant électrique, et des moyens de mesure ou de détermination de l’intensité d’un courant électrique issu du dispositif d’alimentation électrique et traversant ledit au moins un composant électrique, lesdits moyens de mesure ou de détermination étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de courant électrique mesurée ou déterminée à partir d’une ou de plusieurs valeur(s) de courant mesurée(s) dans d’autres branches du circuit électrique, le véhicule comprenant en outre des moyens de mesure de la température environnant ledit au moins un composant électrique ou des moyens d’affectation d’une valeur constante à ladite température environnante, lesdits moyens de mesure ou d’affectation étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de température environnante mesurée ou affectée, le calculateur étant tel que décrit ci-dessus.The invention also relates to a motor vehicle comprising a computer, at least one electrical component belonging to an electrical circuit of the vehicle, an electrical power supply device connected to said at least one electrical component, and means for measuring or determining the intensity of an electric current coming from the electrical power supply device and passing through said at least one electrical component, said measuring or determining means being connected to the computer and providing the computer with an electric current value measured or determined from one or more current values measured in other branches of the electrical circuit, the vehicle further comprising means for measuring the temperature surrounding said at least one electrical component or means for assigning a constant value to said surrounding temperature, said measuring or assigning means being connected to the computer and providing the computer with a measured or assigned surrounding temperature value, the computer being as described above.

Selon une caractéristique technique particulière de l’invention, ledit composant électrique fait partie d’un bloc-batterie embarqué au sein du véhicule. Le calculateur est alors par exemple un calculateur de commande du bloc-batterie.According to a particular technical characteristic of the invention, said electrical component is part of a battery pack embedded in the vehicle. The calculator is then, for example, a battery pack control calculator.

L’invention se rapporte également à un produit programme d’ordinateur comportant un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre les étapes du procédé tel que décrit ci-dessus.The invention also relates to a computer program product comprising a set of program code instructions which, when executed by one or more processors, configure the processor(s) to implement the steps of the method as described above.

On décrira ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, des formes d’exécution de la présente invention, en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- est un organigramme représentant un procédé de protection thermique d’un composant électrique d’un système électrique ou électronique, comprenant un sous-procédé d’estimation de la température du composant électrique, selon la présente invention.Embodiments of the present invention will be described below, by way of non-limiting examples, with reference to the appended figures in which:
- is a flowchart representing a method of thermally protecting an electrical component of an electrical or electronic system, comprising a sub-method of estimating the temperature of the electrical component, according to the present invention.

En se référant à la la présente invention concerne un procédé, mis en œuvre dans un calculateur embarqué au sein d’un système électrique ou électronique, de protection thermique d’un composant électrique appartenant à un circuit électrique du système. Le composant électrique est relié à un dispositif d’alimentation électrique embarqué dans le système électrique ou électronique, et est traversé par un courant électrique issu de ce dispositif. Le composant électrique est par exemple un fil électrique, un fusible, un relais, ou tout autre composant électrique. Le système électrique ou électronique est typiquement un bloc-batterie. Un tel bloc-batterie comporte typiquement des cellules de batterie (ou accumulateurs) associées en série ou/et en parallèle. Le bloc-batterie est par exemple une batterie de traction d’un véhicule automobile électrique ou hybride, ou encore une batterie utilisée en seconde vie pour contribuer par exemple au lissage de charge d’un réseau électrique, sans que cela ne soit limitatif dans le cadre de la présente invention. Le calculateur est relié à un dispositif de protection du composant électrique, apte par exemple à limiter le courant électrique traversant le composant. Le dispositif de protection du composant électrique est par exemple un contrôleur apte à limiter la puissance (donc le courant) dans le moteur de traction du véhicule ou dans tout autre consommateur électrique, ou groupe de consommateurs électriques.Referring to the the present invention relates to a method, implemented in an embedded computer within an electrical or electronic system, for thermal protection of an electrical component belonging to an electrical circuit of the system. The electrical component is connected to an electrical power supply device embedded in the electrical or electronic system, and is crossed by an electric current from this device. The electrical component is for example an electric wire, a fuse, a relay, or any other electrical component. The electrical or electronic system is typically a battery pack. Such a battery pack typically comprises battery cells (or accumulators) associated in series and/or in parallel. The battery pack is for example a traction battery of an electric or hybrid motor vehicle, or a battery used in a second life to contribute for example to the smoothing of the load of an electrical network, without this being limiting in the context of the present invention. The computer is connected to a device for protecting the electrical component, capable for example of limiting the electric current passing through the component. The electrical component protection device is, for example, a controller capable of limiting the power (therefore the current) in the vehicle's traction motor or in any other electrical consumer, or group of electrical consumers.

Le système électrique ou électronique comporte également des moyens de mesure ou de détermination de l’intensité du courant électrique traversant le composant, reliés au calculateur. Le système électrique ou électronique comporte également des moyens de mesure de la température environnant le composant électrique, reliés au calculateur. En variante, le système électrique ou électronique comporte des moyens d’affectation d’une valeur constante à la température environnante, reliés à ou implantés au sein du calculateur (ceci est par exemple le cas lorsque le composant électrique fait partie d’un ensemble comportant de nombreux composants et matériaux). Les moyens de mesure ou de détermination de l’intensité du courant électrique traversant le composant fournissent au calculateur une valeur de courant électrique I1 mesurée ou déterminée à partir d’une ou de plusieurs valeur(s) de courant mesurée(s) dans d’autres branches du circuit électrique (en utilisant par exemple dans ce dernier cas des « lois électriques » telles que la « loi des mailles » ou la « loi des nœuds »). Les moyens de mesure de la température environnant le composant électrique ou les moyens d’affectation d’une valeur constante à la température environnante fournissent au calculateur une valeur de température environnante mesurée ou affectée Tsurr.The electrical or electronic system also includes means for measuring or determining the intensity of the electric current passing through the component, connected to the computer. The electrical or electronic system also includes means for measuring the temperature surrounding the electrical component, connected to the computer. Alternatively, the electrical or electronic system includes means for assigning a constant value to the surrounding temperature, connected to or installed within the computer (this is the case, for example, when the electrical component is part of an assembly comprising numerous components and materials). The means for measuring or determining the intensity of the electric current passing through the component provide the computer with an electric current value I1 measured or determined from one or more current values measured in other branches of the electrical circuit (using for example in the latter case “electrical laws” such as the “mesh law” or the “node law”). The means for measuring the temperature surrounding the electrical component or the means for assigning a constant value to the surrounding temperature provide the calculator with a measured or assigned surrounding temperature value Tsurr.

Comme illustré sur la , le procédé comporte un sous-procédé 4, mis en œuvre dans le calculateur embarqué au sein du système électrique ou électronique, d’estimation de la température du composant électrique.As illustrated in the , the method comprises a sub-method 4, implemented in the computer embedded within the electrical or electronic system, for estimating the temperature of the electrical component.

Le sous-procédé 4 comporte une étape 6 au cours de laquelle le calculateur estime la température Tcompdu composant électrique à partir de l’équation (1) suivante :
(1)
où m est la masse, Cpla capacité thermique, Relecla résistance électrique du composant électrique ; où Btransfertest une fonction de transfert prédéterminée indicative du facteur de convection et/ou de conduction thermique du composant électrique ; et où les valeurs de m, Cp, Relec, et Btransfertsont préimplantées au sein du calculateur (la valeur de Relecpouvant varier avec la température du composant électrique). L’équation (1) est réduite à un terme inertiel (m*Cp*(dTcomp/dt)), un terme représentatif d’une source de chaleur par effet Joule (Relec*I1 2) et un terme représentatif des échanges thermiques entre le composant électrique et son environnement (Btransfert*(Tcomp- Tsurr)). En divisant l’équation (1) par le terme m*Cp, cette dernière se réduit à deux paramètres modélisant l’inertie thermique et les échanges thermiques du composant : (Relec/m*Cp) d’une part ; et (Btransfert/m*Cp) d’autre part.Sub-process 4 includes a step 6 during which the calculator estimates the temperature T comp of the electrical component from the following equation (1):
(1)
where m is the mass, C p the thermal capacity, R elec the electrical resistance of the electrical component; where B transfer is a predetermined transfer function indicative of the convection and/or thermal conduction factor of the electrical component; and where the values of m, C p , R elec , and B transfer are pre-implemented within the calculator (the value of R elec can vary with the temperature of the electrical component). Equation (1) is reduced to an inertial term (m*C p *(dT comp /dt)), a term representative of a heat source by Joule effect (R elec *I 1 2 ) and a term representative of the thermal exchanges between the electrical component and its environment (B transfer *(T comp - T surr )). By dividing equation (1) by the term m*C p , the latter is reduced to two parameters modeling the thermal inertia and the thermal exchanges of the component: (R elec /m*C p ) on the one hand; and (B transfer /m*C p ) on the other hand.

L’étape 6 d’estimation de la température Tcompdu composant électrique est rebouclée de manière itérative, la valeur de la température Tcompdu composant électrique estimée lors de la dernière itération étant stockée au sein du calculateur. Lorsque le calculateur passe en mode veille, la valeur de la température Tcompdu composant électrique estimée lors de la dernière itération peut être stockée dans une mémoire non volatile du calculateur, ou bien il peut être décidé de toujours partir de la position la plus critique au réveil du calculateur et de laisser le modèle converger.Step 6 of estimating the temperature T comp of the electrical component is looped back iteratively, the value of the temperature T comp of the electrical component estimated during the last iteration being stored within the calculator. When the calculator goes into sleep mode, the value of the temperature T comp of the electrical component estimated during the last iteration can be stored in a non-volatile memory of the calculator, or it can be decided to always start from the most critical position when the calculator wakes up and to let the model converge.

Le procédé comporte une étape suivante 8 au cours de laquelle le calculateur calcule une consigne en température limite pour le composant électrique.The method includes a next step 8 during which the calculator calculates a limit temperature setpoint for the electrical component.

Le procédé comporte une étape finale 10 au cours de laquelle le calculateur commande le dispositif de protection du composant électrique, sur la base de la consigne calculée lors de l’étape de calcul 8 et de la température estimée pour le composant électrique lors de l’étape d’estimation 6.The method comprises a final step 10 during which the calculator controls the protection device of the electrical component, on the basis of the setpoint calculated during the calculation step 8 and the temperature estimated for the electrical component during the estimation step 6.

Le procédé selon l’invention est simple, peu onéreux, précis et fiable, et permet d’économiser les ressources mémoire utilisées par le calculateur.The method according to the invention is simple, inexpensive, precise and reliable, and saves the memory resources used by the computer.

Claims (7)

Procédé (4), mis en œuvre dans un calculateur embarqué au sein d’un système électrique ou électronique, d’estimation de la température d’un composant électrique appartenant à un circuit électrique du système, le composant électrique étant traversé par un courant électrique issu d’un dispositif d’alimentation électrique du système électrique ou électronique, le système électrique ou électronique comprenant en outre des moyens de mesure ou de détermination de l’intensité dudit courant électrique, lesdits moyens de mesure ou de détermination étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de courant électrique I1mesurée ou déterminée à partir d’une ou de plusieurs valeur(s) de courant mesurée(s) dans d’autres branches du circuit électrique, le système électrique ou électronique comprenant en outre des moyens de mesure de la température environnant ledit composant électrique ou des moyens d’affectation d’une valeur constante à ladite température environnante, lesdits moyens de mesure ou d’affectation étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de température environnante mesurée ou affectée Tsurr, caractérisé en ce que le procédé comporte une étape (6) d’estimation de la température Tcompdu composant électrique à partir de l’équation (1) suivante : ; où m est la masse, Cpla capacité thermique, Relecla résistance électrique du composant électrique ; où Btransfertest une fonction de transfert prédéterminée indicative du facteur de convection et/ou de conduction thermique du composant électrique ; et où les valeurs de m, Cp, Relec, et Btransfertsont préimplantées au sein du calculateur ; l’étape (6) d’estimation de la température Tcompdu composant électrique étant rebouclée de manière itérative, la valeur de la température Tcompdu composant électrique estimée lors de la dernière itération étant stockée au sein du calculateur.Method (4), implemented in an embedded computer within an electrical or electronic system, for estimating the temperature of an electrical component belonging to an electrical circuit of the system, the electrical component being crossed by an electric current from an electrical power supply device of the electrical or electronic system, the electrical or electronic system further comprising means for measuring or determining the intensity of said electric current, said measuring or determining means being connected to the computer and providing the computer with an electric current value I 1 measured or determined from one or more current values measured in other branches of the electrical circuit, the electrical or electronic system further comprising means for measuring the temperature surrounding said electrical component or means for assigning a constant value to said surrounding temperature, said measuring or assigning means being connected to the computer and providing the computer with a measured or assigned surrounding temperature value T surr , characterized in that the method comprises a step (6) of estimating the temperature T comp of the component electric from the following equation (1): ; where m is the mass, C p the thermal capacity, R elec the electrical resistance of the electrical component; where B transfer is a predetermined transfer function indicative of the convection and/or thermal conduction factor of the electrical component; and where the values of m, C p , R elec , and B transfer are pre-implemented within the calculator; the step (6) of estimating the temperature T comp of the electrical component being looped back iteratively, the value of the temperature T comp of the electrical component estimated during the last iteration being stored within the calculator. Procédé (4) selon la revendication 1, dans lequel ledit système électrique ou électronique est un bloc-batterie et ledit composant électrique fait partie du bloc-batterie.The method (4) of claim 1, wherein said electrical or electronic system is a battery pack and said electrical component is part of the battery pack. Procédé, mis en œuvre dans un calculateur embarqué au sein d’un système électrique ou électronique, de protection thermique d’un composant électrique appartenant à un circuit électrique du système, le procédé comprenant une étape (8) de calcul d’une consigne en température limite pour le composant électrique et une étape (10) de commande d’un dispositif de protection du composant électrique sur la base de ladite consigne, caractérisé en ce que le procédé comporte en outre un sous-procédé (4) d’estimation de la température du composant électrique selon la revendication 1 ou 2, et en ce que l’étape (10) de commande du dispositif de protection du composant électrique est également basée sur la température estimée pour le composant électrique.Method, implemented in an on-board computer within an electrical or electronic system, for thermal protection of an electrical component belonging to an electrical circuit of the system, the method comprising a step (8) of calculating a limit temperature setpoint for the electrical component and a step (10) of controlling a device for protecting the electrical component on the basis of said setpoint, characterized in that the method further comprises a sub-method (4) for estimating the temperature of the electrical component according to claim 1 or 2, and in that the step (10) of controlling the device for protecting the electrical component is also based on the estimated temperature for the electrical component. Calculateur pour système électrique ou électronique, le système électrique ou électronique comprenant, outre le calculateur, au moins un composant électrique appartenant à un circuit électrique du système, et des moyens de mesure ou de détermination de l’intensité d’un courant électrique issu d’un dispositif d’alimentation électrique du système électrique ou électronique et traversant ledit au moins un composant électrique, lesdits moyens de mesure ou de détermination étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de courant électrique mesurée ou déterminée à partir d’une ou de plusieurs valeur(s) de courant mesurée(s) dans d’autres branches du circuit électrique, le système électrique ou électronique comprenant en outre des moyens de mesure de la température environnant ledit au moins un composant électrique ou des moyens d’affectation d’une valeur constante à ladite température environnante, lesdits moyens de mesure ou d’affectation étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de température environnante mesurée ou affectée, le calculateur étant caractérisé en ce qu’il est configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé (4) selon la revendication 1 ou 2 ou du procédé selon la revendication 3.Calculator for an electrical or electronic system, the electrical or electronic system comprising, in addition to the calculator, at least one electrical component belonging to an electrical circuit of the system, and means for measuring or determining the intensity of an electric current coming from an electrical power supply device of the electrical or electronic system and passing through said at least one electrical component, said measuring or determining means being connected to the calculator and providing the calculator with an electric current value measured or determined from one or more current values measured in other branches of the electrical circuit, the electrical or electronic system further comprising means for measuring the temperature surrounding said at least one electrical component or means for assigning a constant value to said surrounding temperature, said measuring or assigning means being connected to the calculator and providing the calculator with a measured or assigned surrounding temperature value, the calculator being characterized in that it is configured to implement the steps of the method (4) according to claim 1 or 2 or of the method according to claim 3. Véhicule automobile comprenant un calculateur, au moins un composant électrique appartenant à un circuit électrique du véhicule, un dispositif d’alimentation électrique relié audit au moins un composant électrique, et des moyens de mesure ou de détermination de l’intensité d’un courant électrique issu du dispositif d’alimentation électrique et traversant ledit au moins un composant électrique, lesdits moyens de mesure ou de détermination étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de courant électrique mesurée ou déterminée à partir d’une ou de plusieurs valeur(s) de courant mesurée(s) dans d’autres branches du circuit électrique, le véhicule comprenant en outre des moyens de mesure de la température environnant ledit au moins un composant électrique ou des moyens d’affectation d’une valeur constante à ladite température environnante, lesdits moyens de mesure ou d’affectation étant reliés au calculateur et fournissant au calculateur une valeur de température environnante mesurée ou affectée, le véhicule automobile étant caractérisé en ce que le calculateur est conforme à la revendication 4.Motor vehicle comprising a computer, at least one electrical component belonging to an electrical circuit of the vehicle, an electrical power supply device connected to said at least one electrical component, and means for measuring or determining the intensity of an electric current coming from the electrical power supply device and passing through said at least one electrical component, said measuring or determining means being connected to the computer and providing the computer with an electric current value measured or determined from one or more current values measured in other branches of the electrical circuit, the vehicle further comprising means for measuring the temperature surrounding said at least one electrical component or means for assigning a constant value to said surrounding temperature, said measuring or assigning means being connected to the computer and providing the computer with a measured or assigned surrounding temperature value, the motor vehicle being characterized in that the computer conforms to claim 4. Véhicule automobile selon la revendication 5, dans lequel ledit composant électrique fait partie d’un bloc-batterie embarqué au sein du véhicule.Motor vehicle according to claim 5, wherein said electrical component is part of a battery pack on board the vehicle. Produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre les étapes du procédé (4) selon la revendication 1 ou 2 ou du procédé selon la revendication 3.Computer program product characterized in that it comprises a set of program code instructions which, when executed by one or more processors, configure the processor(s) to implement the steps of the method (4) according to claim 1 or 2 or of the method according to claim 3.
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