Graphiques défaut d'isolement
Recharge DC · autobus · Jonathan Gauthier

La borne arrête la charge au branchement : le chauffage de la batterie réveille l'IMD de l'autobus

Autobus : NIV 1FDFE4FN5TDD24382 · n° de carrosserie 2634132

Données Grafana des 14, 19 et 26 octobre (isolement, états EVCC, défauts BMS, courant du pack, chauffage BTMS) et log EVCC (PuTTY) du 19 octobre.

En bref

Deux problèmes d'arrêt de charge sur cet autobus. Ce document traite le premier et en propose la cause probable.

Problème 1 · objet de ce document

La charge s'arrête 1 à 5 min après le branchement

L'opérateur branche l'autobus, la charge démarre, puis s'arrête peu après. Pas toujours : certains branchements chargent normalement. Cause probable : le chauffage de la batterie au démarrage.

Problème 2 · hors de ce document

La charge semble s'arrêter en cours de route

Impression d'un arrêt vers le milieu de ce qu'il reste à remplir. Cause inconnue, pas encore mesurée. Comprendre le problème 1 pourrait aider à l'expliquer.

1 · Faits démontrés
  • 16 sessions sur trois jours : 12 coupées après 1 à 5 min, 4 qui tiennent.
  • Coupées : l'IMD de l'autobus se remet à mesurer 2 à 30 s après le début de la charge. Tenues : il reste figé.
  • 12 coupées sur 12 : un défaut BMS « surintensité de décharge en charge » précède la réactivation de 0 à 40 s. Aucune des 4 sessions tenues n'a ce défaut.
  • 11 sessions avec le courant du pack : les 9 coupées ont toutes le chauffage de la batterie actif et une décharge de +19 à +24 A juste avant que la borne ne débite. À +15,6 A (chauffage actif) ou sans chauffage, pas de défaut.
  • Session B (log) : la borne déclare un défaut d'isolement (000C10) et coupe la charge.
  • 14 octobre au matin : cellules à 7–12 °C au branchement.
2 · Analyse
  • L'IMD de l'autobus devrait rester inactif pendant la charge : son propre EVCC le vérifie avant (« IN_ACTIVE »).
  • Les valeurs qui bougent viennent forcément de lui : la borne ne transmet qu'un statut, jamais une résistance.
  • Mesurer n'est jamais passif : l'IMD injecte un signal ou commute des résistances vers le châssis. La borne voit ce circuit comme une fuite, d'où la coupure.
  • Le défaut BMS a un seuil, estimé entre 16 et 19 A de décharge en mode charge : au-delà, défaut ; en dessous, rien.
  • Les résistances basses (~55–400 kΩ) ne sont pas le sujet : ce qui compte, c'est que l'IMD de l'autobus mesure alors qu'il ne devrait pas.
3 · Hypothèse

Au branchement, le chauffage de la batterie froide puise plus d'environ 17 A dans le pack avant que la borne ne débite ; le BMS y voit une décharge en mode charge (défaut OvrDischCurrInChrg), réactive son IMD, et la borne prend cet IMD pour une fuite et coupe la charge.

À confirmer : le lien « défaut BMS → IMD réactivé » et le seuil exact (Ecotuned), puis un essai batterie froide / batterie chaude.

1 · Comment lire les graphiques

L'IMD, et la différence entre « figé » et « actif »

IMD (Insulation Monitoring Device, ou CPI, contrôleur permanent d'isolement) : l'appareil qui surveille l'isolement entre le réseau haute tension (DC+ et DC−) et le châssis.

  • Le réseau HT est flottant : un premier défaut d'isolement ne fait circuler aucun courant. L'IMD le détecte avant qu'un second défaut ne devienne dangereux.
  • Pour mesurer, il injecte un petit signal ou commute des résistances connues vers le châssis, puis calcule la résistance d'isolement.
  • En recharge DC, la borne et l'autobus ont chacun le leur. Pendant la charge, seul celui de la borne devrait mesurer ; l'EVCC de cet autobus le vérifie lui-même avant la charge (« IN_ACTIVE »).
  • Les courbes montrent la résistance publiée par le BMS de l'autobus. Elle vient forcément de l'IMD de l'autobus : la borne ne transmet qu'un statut (valide, avertissement, défaut), jamais une résistance.

Figé = inactif

La valeur ne change plus d'un échantillon à l'autre : l'IMD de l'autobus ne publie plus de nouvelle mesure, il est inactif. C'est le comportement attendu pendant la charge.

Actif = il mesure

La valeur change à chaque échantillon et tombe vers ~200 kΩ : l'IMD de l'autobus mesure. C'est ce qu'on ne devrait pas voir.

Isolement pôle − Isolement pôle + IMD de l'autobus figé IMD de l'autobus actif Échelle verticale logarithmique, en kΩ / MΩ
2 · L'exemple le plus clair

26 octobre : même autobus, trois branchements, deux résultats

Lecture de haut en bas : ce que fait l'opérateur, l'état de la charge, le chauffage de la batterie, le défaut BMS, la résistance lue par l'IMD de l'autobus, puis l'état de charge (SoC). Aux branchements 1 et 2, un défaut BMS apparaît, l'IMD se réveille et la charge est coupée. Au branchement 3, pas de défaut : l'IMD reste figé et la batterie se remplit. Le lien avec le chauffage est expliqué en section 5.

À retenirSessions 1 et 2 : le chauffage tourne, un défaut BMS apparaît, puis l'IMD se remet à mesurer dès la fermeture du relais (moins de 10 s), et la charge s'arrête après environ 5 min (environ +1,4 % de SoC chaque fois). Session 3 : pas de défaut BMS, l'IMD reste figé, la charge dure 23 min sans interruption, jusqu'à ce que l'opérateur l'arrête, et le SoC passe de 61,1 % à 69,6 %.
LimiteLe délai de réactivation est ici plus court (moins de 10 s) que le 19 octobre (environ 30 s). Le motif est le même, le minutage varie.
3 · Ça se répète

Les autres journées : même scénario, chaque fois

Les huit sessions des 14 et 19 octobre dont on a les états de charge, une par ligne, alignées sur le début de la charge (les cinq sessions du 14 au matin figurent en section 5). En haut, celles où l'IMD de l'autobus se réveille ; en bas, celles où il reste figé. Les boutons changent seulement l'affichage.

À retenirLa courbe plonge 18 à 30 s après la fermeture du relais (quelques secondes seulement le 26 octobre), et chaque fois la charge s'arrête. Quand l'IMD reste figé, la courbe reste plate.
LimiteL'arrêt par défaut de la borne n'est confirmé par log que pour la session B ; pour les autres, on sait seulement que la charge s'arrête.
4 · Pourquoi la borne coupe

Pourquoi l'IMD actif de l'autobus fait couper la charge

Les sections 2 et 3 montrent que l'IMD de l'autobus se réveille dans les charges coupées. Voici pourquoi la borne réagit en coupant.

IMD de l'autobus inactifune seule mesureBorneAutobusDC+DC−châssisIMDIMD figéseul le circuit de la bornerelie le réseau HT au châssisLa borne mesure l'isolement réel → charge normaleIMD de l'autobus actifdeux mesures sur le même réseauBorneAutobusDC+DC−châssisIMDIMDle signal de la bornepasse aussi par l'IMD de l'autobusLa borne voit une « fuite » → défaut, charge coupée

  1. Des valeurs qui bougent, c'est un IMD qui mesure

    Un IMD figé republie sa dernière valeur. Pendant la charge, les valeurs de l'autobus changent à chaque échantillon et alternent d'un pôle à l'autre : son IMD mesure. Ces valeurs ne peuvent venir que de lui : la borne ne transmet qu'un statut d'isolement, jamais une résistance.

  2. Mesurer n'est jamais passif

    On ne peut pas « juste lire » une résistance d'isolement comme on lit une tension. L'IMD doit injecter un signal ou commuter des résistances entre le réseau HT et le châssis, puis observer la réponse. Son circuit devient un chemin vers le châssis.

  3. La borne y voit une fuite

    Ce chemin s'ajoute à l'isolement réel et ses commutations perturbent le calcul de la borne, qui conclut à un défaut.

Conséquences

  • Arrêts de charge : la charge s'est arrêtée dans les 12 sessions où l'IMD de l'autobus s'est réactivé, sur trois jours. Défaut de la borne confirmé par log dans la session B.
  • Les valeurs basses ne sont pas le sujet : les ~55 à 400 kΩ lus par l'autobus ne prouvent pas un défaut réel ; ce qui compte, c'est que l'IMD de l'autobus mesure alors qu'il ne devrait pas.
  • Surveillance faussée : deux IMD sur un même réseau isolé faussent mutuellement leurs mesures ; un vrai défaut pourrait être mal évalué.
  • Écart avec la conception : l'EVCC vérifie « IN_ACTIVE » avant le CableCheck ; l'IMD de l'autobus devrait donc rester inactif pendant la charge.
5 · La cause probable

Le chauffage de la batterie décharge le pack juste avant la charge

Reste à comprendre pourquoi l'IMD de l'autobus se réveille. Courant du pack autour du début de la charge, pour les onze sessions dont on a le courant. Au-dessus de zéro, la batterie se décharge ; en dessous, elle se charge. La bande rouge marque le seuil estimé du défaut BMS.

  1. Le chauffage démarreLa batterie froide demande du chauffage au branchement (BTMS Heating). Le 14 octobre au matin : cellules à 7–12 °C.
  2. Le pack se décharge ~20 sLe chauffage puise jusqu'à ~15 kW (+19 à +24 A) avant que la borne ne débite.
  3. Défaut BMSDécharge en mode charge au-delà du seuil : OvrDischCurrInChrg.
  4. L'IMD se réveille0 à 40 s après le défaut, l'IMD de l'autobus se remet à mesurer.
  5. La borne coupeElle voit l'IMD de l'autobus comme une fuite (section 4) et arrête la charge après 1 à 5 min.
Défaut BMSPas de défaut
IMD réactivé, charge coupée120
IMD figé, charge qui tient04
À retenirSur 16 sessions et trois jours, le défaut BMS et la réactivation de l'IMD vont toujours ensemble. Le défaut apparaît en premier, 0 à 40 s avant l'IMD, et disparaît quand la charge s'arrête. Dans les 11 sessions dont on a le courant, les 9 coupées ont toutes le chauffage actif et une décharge de +19 à +24 A avant la charge. À +15,6 A (26 oct., branchement 3, chauffage pourtant actif), pas de défaut ; sans chauffage (19 oct., C), pas de décharge ni de défaut.
LimiteCorrélation, pas encore preuve. Le seuil (entre 16 et 19 A) est estimé sur 11 sessions, avec un échantillonnage de 4 à 15 s qui peut manquer un pic. Le lien « défaut BMS → IMD réactivé » reste à confirmer par Ecotuned.
Voir les 16 sessions
SessionDéfaut BMSIMD de l'autobusFin
14 oct. · 06:23ouiréactivéarrêt après ~5 min
14 oct. · 08:11ouiréactivéarrêt après ~5 min
14 oct. · 08:42ouiréactivéarrêt après ~5 min
14 oct. · 09:08ouiréactivéarrêt après ~3 min
14 oct. · 09:12ouiréactivéarrêt après ~5 min
14 oct. · 12:32ouiréactivéarrêt après ~3 min
14 oct. · 12:36ouiréactivéarrêt après ~1 min
14 oct. · 12:44ouiréactivéarrêt après ~5 min
19 oct. · Aouiréactivéarrêt après 5 min
19 oct. · Bouiréactivédéfaut borne (log) après 5 min
26 oct. · 1ouiréactivéarrêt après 5 min
26 oct. · 2ouiréactivéarrêt après 5 min
14 oct. · 12:38nonfigéarrêtée par l'opérateur
14 oct. · 12:50nonfigécharge de 73 min
19 oct. · Cnonfigéarrêtée par l'opérateur
26 oct. · 3nonfigé23 min, arrêtée par l'opérateur

14 octobre avant midi : états EVCC non exportés ; sessions repérées par l'isolement et le défaut BMS.

6 · Pour l'ingénieur : une session en détail

Session B du 19 octobre, étape par étape, avec le log du protocole

La seule session avec un log complet. Appuyez sur Lecture : le curseur avance d'une étape, et le panneau de droite traduit le log en clair. Les messages répétitifs sont résumés.

Session PuTTY décodée0 / 0
  1. Le graphique complet est en filigrane. Appuyez sur Lecture pour le parcourir étape par étape.
Ce que montre cette session

Avant le CableCheck, l'EVCC vérifie que l'IMD de l'autobus est inactif (« IN_ACTIVE ») et la valeur d'isolement se fige. Juste avant la charge, le chauffage décharge le pack (+23,4 A) et le BMS lève son défaut ; environ 30 s après la fermeture du relais, la valeur se remet à bouger : l'IMD de l'autobus mesure de nouveau, alors qu'il devrait être inactif.

Ses mesures alternent d'un pôle à l'autre (181/241 ↔ 241/181 kΩ). Un vrai défaut donnerait une valeur stable d'une mesure à l'autre. Cette alternance indique plutôt qu'il capte l'injection de l'IMD de la borne : les deux IMD mesurent en même temps.

Environ 5 minutes plus tard, la borne déclare un défaut d'isolement (statut 000C10) et coupe la charge. C'est la seule session où la cause de l'arrêt est confirmée par log.

Réserves : l'échantillonnage à 5 s ne permet pas de mesurer la période réelle de l'injection, qui est probablement plus rapide. La confirmation directe demanderait une mesure DC+/châssis et DC−/châssis avec sondes différentielles haute tension.

Zoom · inversions de polarité12:35:30 → 12:38:05, une mesure toutes les 5 s

Chaque clic sur « Inversion » avance jusqu'au prochain changement du pôle le plus bas. Écarts apparents de 10 à 20 s, irréguliers : la polarité testée change à intervalles variables. Signature d'une mesure par injection à polarité alternée, côté borne.

Sources : log EVCC (PuTTY) pour le protocole, Grafana pour l'isolement. Horloges alignées sur le début de la charge, à environ ±10 s.

7 · À confirmer

Ce qu'il reste à confirmer

Questions pour Ecotuned

  • Quel seuil de courant, et quelle durée, déclenchent BAT_Fault_OvrDischCurrInChrg ?
  • Ce défaut fait-il repasser l'IMD de l'autobus en mesure active après « IN_ACTIVE » ?
  • Peut-on retarder le chauffage de la batterie jusqu'à ce que le courant de charge soit établi, ou limiter sa puissance au démarrage ?
  • Quand l'IMD est inactif, son circuit de mesure est-il physiquement déconnecté du réseau HT ?

Vérifications de notre côté

  • La température des cellules les 19 et 26 octobre, pour situer le seuil qui déclenche le chauffage (le 14 au matin : 7 à 12 °C).
  • Un essai contrôlé : brancher avec une batterie déjà chaude (sans chauffage), puis froide. La charge devrait tenir dans le premier cas et être coupée dans le second.
  • Un log PuTTY et une capture CAN du BMS pendant une session coupée, pour dater le défaut et la réactivation à la seconde.