Capteur de batterie Intelligent

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Description détaillée

Aujourd'hui, le rôle de la batterie ne se limite pas à fournir de l'énergie pour le démarrage. Il y a un ensemble de système de gestion moteur, de sécurité active et passive et de confort qu'il faut alimenter.

Par conséquent, une gestion d'énergie efficace est indispensable. Le capteur de batterie intelligent utilisé dans les systèmes avancés de gestion de l'énergie en est un des maillons principaux. Il transmet ces valeurs à un système électronique d'analyse.

Par exemple, une décharge non contrôlée due, par exemple, à des consommateurs défectueux ou qu'on a oublié d'éteindre (feux oubliés pendant qu'on va faire ses courses, etc.), serait rapidement détectée par le capteur de batterie intelligent et les calculateurs de gestion auraient vite fait de le noter et d'agir en conséquence en coupant cette consommation anormale.

Né d'un partenariat entre les sociétés Hella et Autokabel, le capteur de batterie a vu son développement poursuivi jusqu'à la fabrication en série en coopération avec BMW. C'est Hella qui a conçu le module électronique. La société Autokabel, spécialisée dans les composants de distribution d'énergie tels que les bornes et câbles de batterie, était chargée d'intégrer cette électronique dans la borne du pôle de batterie, ainsi que d'assurer la protection mécanique des composants électroniques. Depuis, Delphi ou encore Pierburg ont développé des systèmes équivalents.

Depuis que les véhicules ont des systèmes de gestion évoluée de l'énergie, les constructeurs comme BMW (série 3 et 5, E90 et E60), PSA : C5 phase 3 (X7), Audi (A5, A6, etc.) ce type de capteur est intégré à la cosse de la batterie. Il est en communication avec plusieurs calculateurs (gestion de l'énergie, alternateur, etc.). Que le véhicule dispose ou pas d'un système de stop and start, on peut trouver ce système chez tous les constructeurs et sur toutes les gammes.

Parfois, certains systèmes son non multiplexés même sur des véhicules récents (cas chez Renault par exemple, où le capteur de batterie sera constitué d'un capteur de courant au signal analogique, couplé à un capteur de température au signal également analogique). Alors que la grand majorité des capteurs sont multiplexés et utilisent un protocole LIN.

Sonde BMW:

Sonde PSA:

Sonde HELLA:

Sonde DELPHI:

1 Sonde de batterie intelligente
2 Câble de masse
3 Interface de communication
4 Raccord au +


Exemple de fonctions de base intégrées:

Dans toutes les conditions de fonctionnement du véhicule :

- Mesure en continu du courant, de la tension et de la température de la batterie

- Calcul des indicateurs de la batterie comme données de base pour l'état de charge et de santé de la batterie. Les indicateurs de la batterie sont le courant de charge et de décharge, la tension et la température de la batterie du véhicule.

A l'arrêt du véhicule :

- Les valeurs sont interrogées par cycle de façon à économiser l'énergie.

Par exemple :

La sonde est programmée pour être activée toutes les 40 s, pour un temps de mesure d'environ 50 ms. Les valeurs mesurées sont enregistrées par la sonde dans l'histogramme du courant de repos. Un calcul partiel de l'état de charge de la batterie est effectué. Après le redémarrage du véhicule, le calculateur de gestion maître lit cet histogramme. Si une détérioration du courant de repos est constatée, un défaut est enregistré en mémoire du calculateur maître de la gestion d'énergie.

Quelques compléments techniques :


Le logiciel de capteur de batterie intelligent supervise le déroulement fonctionnel interne et l'échange de communication avec le boîtier électronique maître (pour la fonction de « gestion d'énergie »).

Cet échange de données se fait, dans la grande majorité des cas, grâce à l'interface sérielle de données (BSD sur les anciens véhicules BMW ou LIN sur les véhicules récents et chez pratiquement tous les constructeurs) à destination du calculateur de gestion maître. Ce dernier peut être le calculateur d'injection, le calculateur habitacle, le calculateur "interface de diagnostic", le calculateur "management d'énergie", etc.

Le signal à proprement parler est donc une trame contenant les informations mesurées en direct par la sonde.

Cette sonde est conçue sur la base d'un système intégré, intelligent et personnalisé (System on Chip) qui réalise une mesure en courant, tension et température. La sauvegarde des ces paramètres sur des durées de plusieurs jours est parfois possible selon les systèmes, dans le but de pousser les analyses sur le circuit de puissance des véhicules rencontrant des anomalies.

- Pour la mesure du courant :

On utilise principalement une mesure « directe » grâce à un shunt de précision (souvent autour de 100µΩ 500W) qui est traversé par le courant consommé:

Couplé à une électronique qui permet d'analyser les courants de démarrage jusqu'à 1500A, ceux de ±300A en mode continu, comme les très faibles courants de quelques mA en mode véhicule à l'arrêt.

- Pour la mesure de tension :

Le même principe que le voltmètre est utilisé comme par exemple le montage autour d'amplificateurs opérationnels et d'une conversion analogique-digitale :

- Pour la mesure de température :

Le circuit peut utiliser une grande variété de capteur de température comme les thermorésistances (CTN, CTP), les thermocouples et même des diodes ou transistors. Une source de courant programmable intégrée au circuit permet d'activer ce capteur.

Les données spécifiques du capteur de température peuvent être enregistrées dans la mémoire et sont ensuite utilisées par l'unité de traitement de données internes pour calibrer chaque mesure.

- Pour l'Interface sérielle de données

L'ancien système à interface sérielle de données BSD (uniquement BMW) se compose:

- d'un bus de données unifilaire
- d'une vitesse de transmission de données de 1,2 kBd. (Kilo baud)
- de niveaux de tension compris entre 0 et +UBat

L'interface sérielle de données LIN (chez tous les constructeurs, même BMW) se compose:

- d'un bus de données unifilaire
- d'une vitesse de transmission de données de 20 kbit/s
- de niveaux de tension compris entre 0 et +UBat

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Méthodes et pratiques

Intervention avec un booster ou un chargeur:

Attention, il ne faut pas se brancher directement sur la cosse contenant le capteur.

Remplacement:

Attention, lors du remplacement de la batterie, chez Renault il faut impérativement remettre une batterie ayant les mêmes caractéristiques que celle d'origine.

De manière générale, il faut réaliser un codage via l'outil de diagnostic pour finaliser le remplacement de la batterie ou du capteur.

Diagnostic:

Les données de ce capteur se trouveront dans le ou les élément(s) qui le traite pour gérer l'énergie du véhicule (Par exemple pour BMW : dans le calculateur moteur et le boîtier de jonction et pour PSA : dans le BSI et pour Renault: dans l'ESM_UPC). On peut donc lire et réaliser un diagnostic grâce aux valises de diagnostic.

Les paramètres doivent être interprétés par les techniciens.

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Impact sur les compétences en atelier

L'intervention sur ces systèmes exige pour le diagnostic des techniciens:

• de connaître la structure des réseaux multiplexés,
• de connaître les protocoles et leurs modes dégradés
• de maîtriser la lecture des schémas schémas électriques,
• de maîtriser toutes les fonctions de l'outil de diagnostic,
• maîtriser toutes les fonctions de l'oscilloscope et du multimètre,
• de connaître les différentes procédures liées à ce système.

Pour les non techniciens, ils doivent être en mesure de:

• réaliser la pose et dépose du capteur
• réaliser les apprentissages requis

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Exemple d’outillage approprié

- outil de diagnostic
- testeur de batterie
- pince ampèremétrique
- multimètre
- oscilloscope