FR2934374A1

FR2934374A1 - Battery's e.g. lead-acid battery, maximum capacity determining method for motor vehicle, involves estimating value of maximum charge capacity of battery, where curve illustrating charge of battery based on charge state is straight line

Info

Publication number: FR2934374A1
Application number: FR0804239A
Authority: FR
Inventors: Mariano Sans; Pierre Antoine Baffaut; Paul Boucharel
Original assignee: Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive France SAS
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2010-01-29

Abstract

The method involves determining a charge state (SOC) of a battery or measuring significant physical quantity of the charge state. Current circulating in the battery is measured to determine charge variation (DELTA-Q) of the battery by integration. A ratio between the charge variation of the battery and the corresponding charge state variation (DELTA-SOC) is determined from the measured current. A value of maximum charge capacity (Qmax) of the battery is estimated from the determined ratio, where a curve illustrating the charge of the battery based on the charge state is a straight line. Independent claims are also included for the following: (1) a computer program comprising instructions for implementing a battery's maximum capacity determining method (2) a computing system such as computer module to be embarked on a motor vehicle, comprising units for implementing the battery's maximum capacity determining method.

Description

La présente invention concerne un procédé de détermination de la capacité maximale d'une batterie d'un véhicule automobile. Dans les véhicules automobiles modernes, qu'il s'agisse de véhicules dit "hybrides" ou non, il devient de plus en plus nécessaire de pouvoir gérer l'énergie électrique à bord du véhicule. À bord de ce véhicule, une batterie d'accumulateurs, appelée par la suite batterie, sert à alimenter tous les appareils électriques. Une génératrice, appelée habituellement alternateur, constitue une source d'alimentation en énergie électrique pour la batterie. Dans cette batterie, l'électricité est emmagasinée sous une forme chimique au cours d'une charge et la batterie restitue cette énergie sous forme électrique pendant des phases de décharge. De plus en plus d'appareils électriques sont présents à bord d'un véhicule automobile et il est donc important de pouvoir déterminer l'état de la batterie pour une bonne gestion des divers systèmes du véhicule fonctionnant à l'électricité. Il est important dans une batterie de connaître d'une part son état de charge et d'autre part son état de santé. L'état de la charge de la batterie indique, en pourcentage, la charge de la batterie par rapport à sa charge maximale appelée aussi capacité maximale. Son état de santé dépend quant à lui de paramètres tels la résistance interne de la batterie, sa capacité de charge maximale, et son taux d'autodécharge. La présente invention concerne plus particulièrement la détermination, ou l'estimation, de la capacité maximale d'une batterie utilisée dans un véhicule automobile. La connaissance de cette capacité maximale permet alors de connaître l'un des principaux paramètres permettant de déterminer l'état de santé de la batterie d'un véhicule automobile. Pour connaître la capacité maximale d'une batterie, il convient de réaliser une charge complète d'une batterie puis de la décharger entièrement jusqu'à un état entièrement déchargé et de mesurer la quantité d'énergie, mesurée en Ah, à une température donnée. On considérera ici par exemple que la batterie est entièrement chargée lorsque la tension à ses bornes est supérieure à 16,5 V pendant une phase de charge de cette batterie. La batterie, durant la phase de décharge, sera considérée comme entièrement déchargée lorsque la tension à ses bornes descendra en-dessous de 10,5 V. Ce procédé pour déterminer la capacité maximale d'une batterie peut être réalisé en laboratoire mais peut difficilement être mis en oeuvre à bord d'un véhicule automobile. Actuellement, il n'est pas connu de mesurer directement dans un véhicule, lors de l'utilisation de ce véhicule, la capacité maximale de charge d'une batterie. On peut remarquer ici qu'il est tout à fait déconseillé d'avoir, même temporairement, une batterie entièrement déchargée dans un véhicule automobile. La présente invention a alors pour but de fournir un procédé permettant de déterminer la capacité maximale d'une batterie dans un véhicule automobile. Ce procédé permettra de préférence une utilisation en temps réel et pourra être implémenté dans un calculateur de bord bon marché. Le procédé selon l'invention devra de préférence être suffisamment complexe pour fournir une indication fiable mais, d'un autre côté, ne pas être trop complexe pour faciliter son implémentation à bord d'un véhicule automobile. À cet effet, la présente invention propose un procédé de détermination de la capacité maximale d'une batterie de véhicule automobile dans lequel au moins un capteur fournit la tension aux bornes de la batterie et le courant circulant dans la batterie. Selon la présente invention, ce procédé comporte les étapes suivantes : - détermination de l'état de charge de la batterie ou mesure d'une grandeur physique significative de l'état de charge de la batterie, - mesures du courant afin de déterminer par intégration des variations de charge de la batterie, - détermination à partir des mesures réalisées d'un ratio entre la variation de charge de la batterie et la variation correspondante de l'état de charge de la batterie, et - extrapolation de la détermination précédente de la valeur de la capacité maximale de la batterie, la courbe donnant la charge d'une batterie en fonction de son état de charge étant une droite. Un tel procédé peut être mis en oeuvre à bord d'un véhicule lors de l'utilisation normale de celui-ci. Il permet ainsi de surveiller au cours de l'utilisation d'une batterie de véhicule automobile que sa capacité maximale reste dans des limites acceptables pour permettre un bon fonctionnement du véhicule et on peut prévoir qu'un signal est fourni lorsque la capacité maximale de la batterie descend en dessous d'une limite prédéterminée. La connaissance de la capacité maximale de la batterie permet également, avec d'autres paramètres, de déterminer l'état de santé de la batterie. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre en utilisant uniquement deux points de mesure, et en déterminant d'une part la variation de charge et d'autre part la variation d'état de charge entre les deux points de mesure et en faisant enfin le ratio entre ces deux variations. Toutefois, il est préférable de faire un plus grand nombre de mesures pour obtenir un résultat plus fiable. Dans ce cas, on peut prévoir que l'équation de la droite donnant la charge de la batterie en fonction de son état de charge est déterminée par régression linéaire en utilisant la méthode des moindres carrés, à partir d'un nombre de points de mesure supérieur à trois. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les points de mesure pris en compte correspondent à des points de mesure pour lesquels l'état de charge est connu avec une bonne fiabilité. Selon cette forme de réalisation du procédé selon l'invention, les points de mesure pris en compte correspondent par exemple à l'un des trois états suivants : - régime stationnaire après une période de longueur prédéterminée durant laquelle le courant était nul ou quasi-nul, et/ou - la batterie est entièrement chargée, et/ou - la batterie est entièrement déchargée. Pour une meilleure fiabilité du calcul de la capacité maximale de la batterie, il est proposé que le ratio entre la variation de charge et la variation d'état de charge est réalisé uniquement si la variation de charge est significative et est supérieure à 5 Ah. Pour les mêmes raisons, on peut prévoir que le ratio entre la variation de charge et la variation d'état de charge est réalisé uniquement si la variation d'état de charge est significative et est supérieure à 8%. The present invention relates to a method for determining the maximum capacity of a battery of a motor vehicle. In modern motor vehicles, whether they are called "hybrid" vehicles or not, it is becoming increasingly necessary to be able to manage the electrical energy in the vehicle. In this vehicle, a storage battery, hereinafter called battery, is used to power all electrical devices. A generator, usually called alternator, is a source of electrical power for the battery. In this battery, the electricity is stored in a chemical form during a charge and the battery returns this energy in electrical form during discharge phases. More and more electrical devices are present on board a motor vehicle and it is therefore important to be able to determine the state of the battery for good management of the various systems of the vehicle running on electricity. It is important in a battery to know on the one hand its state of charge and on the other hand its state of health. The state of charge of the battery indicates, in percentage, the charge of the battery with respect to its maximum charge also called maximum capacity. His health depends on parameters such as the internal resistance of the battery, its maximum charge capacity, and its self-discharge rate. The present invention relates more particularly to determining, or estimating, the maximum capacity of a battery used in a motor vehicle. Knowledge of this maximum capacity then makes it possible to know one of the main parameters for determining the state of health of the battery of a motor vehicle. To know the maximum capacity of a battery, it is necessary to carry out a complete charge of a battery then to discharge it completely until a state completely discharged and to measure the quantity of energy, measured in Ah, with a given temperature . For example, it will be considered that the battery is fully charged when the voltage at its terminals is greater than 16.5 V during a charging phase of this battery. The battery, during the discharge phase, will be considered as fully discharged when the voltage at its terminals drops below 10.5 V. This process to determine the maximum capacity of a battery can be done in the laboratory but can hardly be implemented in a motor vehicle. Currently, it is not known to measure directly in a vehicle, when using this vehicle, the maximum load capacity of a battery. It may be noted here that it is quite inadvisable to have, even temporarily, a fully discharged battery in a motor vehicle. The present invention therefore aims to provide a method for determining the maximum capacity of a battery in a motor vehicle. This method will preferably be used in real time and may be implemented in a cheap on-board computer. The method according to the invention should preferably be sufficiently complex to provide a reliable indication but, on the other hand, not be too complex to facilitate its implementation on board a motor vehicle. To this end, the present invention provides a method for determining the maximum capacity of a motor vehicle battery in which at least one sensor provides the voltage across the battery and the current flowing in the battery. According to the present invention, this method comprises the following steps: - determination of the state of charge of the battery or measurement of a physical quantity significant of the state of charge of the battery, - measurements of the current in order to determine by integration variations in the charge of the battery, - determination from the measurements made of a ratio between the variation of charge of the battery and the corresponding variation of the state of charge of the battery, and - extrapolation of the previous determination of the value of the maximum capacity of the battery, the curve giving the charge of a battery according to its state of charge being a straight line. Such a method can be implemented on board a vehicle during normal use thereof. It thus makes it possible to monitor during the use of a motor vehicle battery that its maximum capacity remains within acceptable limits to allow the vehicle to function properly and it can be provided that a signal is provided when the maximum capacity of the vehicle battery goes below a predetermined limit. The knowledge of the maximum capacity of the battery also allows, with other parameters, to determine the state of health of the battery. The method according to the invention can be implemented using only two measuring points, and determining on the one hand the charge variation and on the other hand the charge state variation between the two measurement points and in finally making the ratio between these two variations. However, it is better to do more measurements to get a more reliable result. In this case, we can predict that the equation of the line giving the charge of the battery according to its state of charge is determined by linear regression using the least squares method, from a number of measurement points. greater than three. In a preferred embodiment of the invention, the measurement points taken into account correspond to measuring points for which the state of charge is known with good reliability. According to this embodiment of the method according to the invention, the measurement points taken into account correspond, for example, to one of the following three states: stationary regime after a period of predetermined length during which the current was zero or almost zero , and / or - the battery is fully charged, and / or - the battery is fully discharged. For a better reliability of the computation of the maximum capacity of the battery, it is proposed that the ratio between the variation of charge and the variation of state of charge is realized only if the variation of charge is significant and is greater than 5 Ah. For the same reasons, it is possible to predict that the ratio between the variation of the charge and the variation of state of charge is achieved only if the variation of state of charge is significant and is greater than 8%.

Pour une meilleure précision sur le calcul de la variation de charge, il est avantageux que la détermination par intégration des variations de charge de la batterie prenne en compte des pertes de courant internes à la batterie à partir d'une courbe prédéterminée donnant ces pertes de courant internes en fonction de la température de la batterie et de la tension à ses bornes. For a better precision on the calculation of the load variation, it is advantageous that the integration determination of the load variations of the battery takes into account losses of current internal to the battery from a predetermined curve giving these losses of power. internal current as a function of the battery temperature and the voltage at its terminals.

Pour déterminer l'état de charge d'une batterie lors de la détermination de sa capacité maximale, on peut prévoir d'utiliser un procédé d'estimation de cet état de charge dans lequel : - des variations de courant sont mesurées à des intervalles de temps prédéterminés afin de déterminer par intégration des variations de charge de la batterie, - une tension modélisée est déterminée en fonction du courant et de la température à l'aide d'un modèle théorique, - la tension modélisée comporte au moins une composante correspondant à la charge de la batterie et au moins une composante correspondant à la polarisation de la batterie, - la tension estimée est comparée à la tension mesurée afin de déterminer une erreur de tension, - une adaptation du modèle théorique est réalisée en fonction de la phase de fonctionnement de la batterie et en fonction de l'erreur de tension déterminée, et - l'adaptation est réalisée pour le calcul théorique de l'état de charge de la batterie et/ou pour le calcul de la composante correspondant à la polarisation de la batterie, - l'estimation de l'état de charge de la batterie étant déterminée à l'aide du modèle théorique adapté. La présente invention concerne également un programme d'ordinateur stocké sur un support d'informations, ledit programme comportant des instructions permettant la mise en oeuvre d'un procédé de détermination tel que décrit ci-dessus, lorsque ce programme est chargé et exécuté par un système informatique. Elle concerne également un système informatique tel par exemple un calculateur destiné à être embarqué à bord d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens adaptés à mettre en oeuvre un procédé tel que décrit ci-dessus. Des détails et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la 10 description qui suit, faite en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels : La figure 1 illustre schématiquement différentes manières pour déterminer la charge d'une batterie, La figure 2 illustre par un exemple l'influence de la température sur la charge d'une batterie, 15 La figure 3 est un schéma pour la modélisation d'une batterie utilisée dans la présente invention, La figure 4 illustre un procédé pour la détermination de l'état de charge de la batterie schématisée sur la figure 3, La figure 5 est un schéma utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention et 20 représentant la charge d'une batterie en fonction de son état de charge, La figure 6 montre un exemple de courbe illustrant des variations de charge d'une batterie au cours du temps pour la mise en oeuvre de l'invention, La figure 7 illustre schématiquement un procédé pour le calcul de la capacité maximale d'une batterie, et 25 La figure 8 illustre une variante du procédé de la figure 7. La capacité maximale Qmax d'une batterie est la quantité maximale totale d'énergie pouvant être contenue dans la batterie. La détermination de cette quantité maximale Qmax permet d'avoir des informations quant à l'état de santé de la batterie. Des pertes de capacité, temporaires ou permanentes, peuvent apparaître lors de l'utilisation 30 de la batterie en fonction notamment du type d'utilisation : cycles répétitifs, décharges complètes, utilisation dans des conditions de températures extrêmes, poussières, actions chimiques, perte de liquide, ... La description qui suit indique comment il est possible d'estimer la capacité maximale d'une batterie à partir d'une mesure de tension, d'une mesure de courant et d'une mesure de température, cette estimation étant réalisée de 35 manière autonome à bord d'un véhicule automobile. La définition de la capacité maximale Qmax peut être définie comme étant la charge d'une batterie lorsque son état de charge, ou SOC, est à 100%. Cet état de charge SOC peut varier quant à lui de 0% à 100%. On peut définir chimiquement l'état de charge SOC d'une batterie. Cette définition est alors liée à la densité de l'acide se trouvant dans la batterie. Cet état de charge est également fonction de la tension en circuit ouvert (en anglais Open Circuit Voltage) ou en abrégé OCV. Pour ces deux mesures (densité d'acide et mesure d'OCV), il faut que la batterie soit au repos, de préférence depuis plusieurs heures, et qu'aucun courant ne traverse cette batterie. On remarque que la tension OCV aux bornes de la batterie varie quasi linéairement avec l'état de charge SOC. Cette relation n'est pas dépendante de la capacité maximale de la batterie mais uniquement de la température et du type de batterie utilisé (plomb-acide, NiCd, ...). In order to determine the state of charge of a battery when determining its maximum capacity, provision may be made to use a method of estimating this state of charge in which: current variations are measured at intervals of predetermined times in order to determine, by integration, battery charge variations, - a modeled voltage is determined as a function of the current and of the temperature using a theoretical model, - the modeled voltage comprises at least one component corresponding to the charge of the battery and at least one component corresponding to the polarization of the battery, the estimated voltage is compared with the measured voltage in order to determine a voltage error, an adaptation of the theoretical model is carried out according to the phase of the operation of the battery and according to the determined voltage error, and - the adaptation is performed for the theoretical calculation of the state of the tank age of the battery and / or for the calculation of the component corresponding to the polarization of the battery, the estimation of the state of charge of the battery being determined using the appropriate theoretical model. The present invention also relates to a computer program stored on an information carrier, said program comprising instructions for implementing a determination method as described above, when this program is loaded and executed by a user. computer system. It also relates to a computer system such as for example a computer intended to be on board a motor vehicle, characterized in that it comprises means adapted to implement a method as described above. Details and advantages of the present invention will become more apparent from the following description, with reference to the accompanying diagrammatic drawings in which: FIG. 1 schematically illustrates various ways of determining the charge of a battery, FIG. 2 illustrates by example the influence of temperature on the charge of a battery, FIG. 3 is a diagram for the modeling of a battery used in the present invention. FIG. 4 illustrates a method for determining the state of charge of a battery. FIG. 5 is a diagram used for the implementation of the invention and showing the charge of a battery as a function of its state of charge, FIG. 6 shows an exemplary curve illustrating FIG. variations in charge of a battery over time for the implementation of the invention, FIG. 7 schematically illustrates a method for calculating the maximum capacity of a battery, and FIG. 8 illustrates a variant of the method of FIG. 7. The maximum capacity Qmax of a battery is the maximum total amount of energy that can be contained in the battery. The determination of this maximum quantity Qmax makes it possible to obtain information as to the state of health of the battery. Capacity losses, temporary or permanent, may occur during use of the battery depending in particular on the type of use: repetitive cycles, complete discharges, use in extreme temperature conditions, dust, chemical actions, loss of The following description indicates how it is possible to estimate the maximum capacity of a battery from a voltage measurement, a current measurement and a temperature measurement, this estimate being carried out autonomously on board a motor vehicle. The definition of the maximum capacity Qmax can be defined as the charge of a battery when its state of charge, or SOC, is at 100%. This charge state SOC can vary from 0% to 100%. The charge state SOC of a battery can be chemically defined. This definition is then related to the density of the acid in the battery. This state of charge is also a function of the open circuit voltage (Open Circuit Voltage) or abbreviated OCV. For these two measurements (acid density and OCV measurement), the battery must be at rest, preferably for several hours, and no current flows through this battery. Note that the OCV voltage across the battery varies almost linearly with SOC state of charge. This relationship is not dependent on the maximum capacity of the battery but only on the temperature and type of battery used (lead-acid, NiCd, ...).

Pour une batterie, la différence entre les valeurs maximales et minimales d'OCV correspond à la variation totale de la charge de la batterie et donc à la capacité maximale Qmax de ladite batterie. La définition de la valeur maximale de l'état de charge SOC de la batterie (100%) correspond au point de charge atteint lorsque la tension aux bornes de la batterie grimpe au-delà de 16,5 V au cours d'une phase de charge constante, dans des conditions normales de température. Dans la pratique, l'état de charge maximum est atteint après une charge sous une tension constante d'au moins 15 V durant au moins 12 heures dans des conditions normales de température. À l'opposé, la définition de l'état de charge SOC minimal (0%) correspond à la charge atteinte lorsque la tension aux bornes de la batterie tombe subitement en-dessous de 10,5 V au cours d'une décharge constante, dans des conditions normales de température. Cet état de charge minimal est atteint à différents niveaux dans la pratique, et dépend du taux de décharge de la batterie. Ce phénomène est connu sous le nom d'effet Peukert. En effet, il est établi que la capacité maximale d'une batterie varie en fonction de la rapidité avec laquelle elle se décharge. On appelle ainsi Cn la capacité d'une batterie lorsque celle-ci se décharge de manière constante pendant n heures. L'équation de Peukert donne la capacité Cn en fonction du courant de décharge ICn de la manière suivante : Cn * (ICn)(Pk-1) = constante avec Pk constante de Peukert valant environ 1,14. Si, après avoir atteint l'état de charge SOC minimal (0%), on mesure la tension OCV aux bornes de la batterie après un temps de repos, on remarque que cette tension varie en fonction du taux de décharge In = Cn/n. Ceci est illustré également sur la figure 1 où l'on remarque que pour une même batterie, lorsqu'elle est déchargée en 5 heures C5, la tension OCV à l'état déchargé vaut 11,75 V. Lorsque la même batterie est déchargée avec un taux de décharge constant durant 20 heures C20, cette tension est de 11,6 V. De même, au bout d'une décharge de 100 heures C100 la tension en circuit ouvert de la batterie est de 11,35 V. Ces valeurs sont uniquement des valeurs données à titre illustratif et peuvent bien entendu varier d'une batterie à une autre. Ainsi, différents protocoles sont utilisés pour déterminer la charge d'une batterie. En Europe, ce protocole est appelé C20 car il prévoit une décharge de la batterie en 20 heures. Dans d'autres pays, le Japon par exemple, le protocole utilisé est appelé C5 et prévoit une décharge en 5 heures. Le protocole C100, prévoyant une décharge en 100 heures, est utilisé notamment pour les batteries de véhicules électriques. Par la suite, l'estimation de la capacité maximale Qmax se reporte à un seul protocole de détermination et le protocole C20 est choisi pour la suite de la présente description. On détermine alors une capacité maximale Qmax_C20. Une relation permet toutefois de déterminer Qmax_Cn en fonction de Qmax_C20. En effet, d'après la loi de Peukert, on a : Cn * (ICn)Pk-' = constante = C20 * (IC20)P" avec ICn = Cn/n et donc IC20 = C20/20 On déduit de cette équation l'équation suivante : Cn = C20 * (n/20)(1-1/Pk) = C20 * kn avec kn = (n/20)(1-1/Pk) On a donc finalement : Qmax_Cn = Qmax_C20 * kn À titre d'application numérique, on a par exemple : Qmax_C5 = 0,84 x Qmax_C20 et plus généralement : Qmax_C5 < Qmax_C20 < Qmax_C100 La figure 2 représente l'influence de la température sur l'état de charge d'une batterie. Lorsque les températures sont basses, l'énergie pouvant être extraite de la batterie est moindre. En fait, l'état de charge SOC exprimé en % ne varie pas en fonction de la température, seule l'énergie (en Ah) est modifiée. La courbe sur la figure 2 illustre la quantité d'énergie disponible en fonction de la température. L'échelle en pourcentage correspond à l'état de charge SOC de la batterie à 25°C. Il ressort de cette figure, qu'à 25° la capacité Qmax est nominale. À 0°C, la capacité de la batterie est moindre d'environ 20%, à -30°C, la capacité de la batterie a perdu près de 50% tandis qu'à -50°C, la batterie est quasiment totalement gelée. Après réchauffage, l'énergie est à nouveau disponible pour réaliser une décharge. Le phénomène est donc réversible. Ainsi, nous considérons que la capacité 35 maximale Qmax ne dépend pas de la température. For a battery, the difference between the maximum and minimum values of OCV corresponds to the total variation of the charge of the battery and therefore to the maximum capacity Qmax of said battery. The definition of the maximum value of the state of charge SOC of the battery (100%) corresponds to the point of charge reached when the voltage at the terminals of the battery climbs beyond 16,5 V during a phase of constant load under normal temperature conditions. In practice, the maximum state of charge is reached after charging at a constant voltage of at least 15 V for at least 12 hours under normal temperature conditions. In contrast, the definition of the minimum SOC state of charge (0%) corresponds to the load reached when the voltage across the battery drops suddenly below 10.5 V during a constant discharge, under normal temperature conditions. This minimal state of charge is achieved at different levels in practice, and depends on the rate of discharge of the battery. This phenomenon is known as the Peukert effect. Indeed, it is established that the maximum capacity of a battery varies according to the speed with which it discharges. The capacity of a battery is thus called Cn when it is discharged constantly for n hours. The Peukert equation gives the capacity Cn as a function of the discharge current ICn as follows: Cn * (ICn) (Pk-1) = constant with Pk Peukert constant equaling about 1.14. If, after having reached the state of charge SOC minimum (0%), one measures the voltage OCV at the terminals of the battery after a time of rest, one notices that this tension varies according to the rate of discharge In = Cn / n . This is also illustrated in Figure 1 where it is noted that for the same battery, when discharged in 5 hours C5, the OCV voltage in the discharged state is 11.75 V. When the same battery is discharged with a constant discharge rate for 20 hours C20, this voltage is 11.6 V. Similarly, after a discharge of 100 hours C100 the open circuit voltage of the battery is 11.35 V. These values are only values given for illustrative purposes and can of course vary from one battery to another. Thus, different protocols are used to determine the charge of a battery. In Europe, this protocol is called C20 because it provides a discharge of the battery in 20 hours. In other countries, Japan for example, the protocol used is called C5 and provides for a discharge in 5 hours. The protocol C100, providing a discharge in 100 hours, is used in particular for the batteries of electric vehicles. Subsequently, the estimate of the maximum capacity Qmax refers to a single determination protocol and the C20 protocol is chosen for the remainder of this description. A maximum capacity Qmax_C20 is then determined. A relation, however, makes it possible to determine Qmax_Cn as a function of Qmax_C20. Indeed, according to the law of Peukert, one has: Cn * (ICn) Pk- '= constant = C20 * (IC20) P "with ICn = Cn / n and thus IC20 = C20 / 20 One deduces from this equation the following equation: Cn = C20 * (n / 20) (1-1 / Pk) = C20 * kn with kn = (n / 20) (1-1 / Pk) So we have finally: Qmax_Cn = Qmax_C20 * kn As a numerical application, there are for example: Qmax_C5 = 0.84 x Qmax_C20 and more generally: Qmax_C5 <Qmax_C20 <Qmax_C100 Figure 2 shows the influence of temperature on the state of charge of a battery. the temperatures are low, the energy can be extracted from the battery is lower.In fact, the charge state SOC expressed in% does not vary with the temperature, only the energy (in Ah) is changed. The curve in FIG. 2 illustrates the amount of energy available as a function of the temperature.The percentage scale corresponds to the charge state SOC of the battery at 25 ° C. It is apparent from this figure that at 25 ° C. the Qmax capability is n At 0 ° C, the battery capacity is less than about 20%, at -30 ° C, the battery capacity has dropped nearly 50% while at -50 ° C, the battery is almost totally frozen. After reheating, the energy is again available to perform a discharge. The phenomenon is therefore reversible. Thus, we consider that the maximum capacity Q max does not depend on the temperature.

Pour déterminer la capacité maximale Qmax d'une batterie, la présente invention propose de faire l'analyse de l'état de charge de la batterie et de la variation de charge (en Ah) de celle-ci. On a représenté sur la figure 3 différents éléments pris en compte dans la présente invention pour réaliser une estimation de la charge d'une batterie. Cette batterie modélisée est représentée sur la figure 3 et comprend tout d'abord un élément aux bornes duquel règne une tension Ve. Cette dernière vaut généralement 11,5 V. Au-dessus de cet élément aux bornes duquel règne une différence de potentiel constante, se trouve sur la figure 3 une capacité appelée Cc qui permet "d'emmagasiner" l'énergie contenue dans la batterie. Lorsque cette capacité est entièrement chargée, la tension Vc à ses bornes vaut environ 1,3 V. Les différents éléments constituant la batterie présentent une résistance regroupée ici en une seule résistance appelée Ri. Selon la loi d'Ohm, une tension apparaît aux bornes de cette résistance lorsque celle-ci est traversée par un courant I. To determine the maximum capacity Qmax of a battery, the present invention proposes to analyze the state of charge of the battery and the charge variation (in Ah) thereof. FIG. 3 shows various elements taken into account in the present invention for making an estimation of the charge of a battery. This modeled battery is shown in FIG. 3 and comprises first of all an element at the terminals of which a voltage Ve prevails. The latter is generally 11.5 V. Above this element at the boundaries of which there is a constant potential difference, is in Figure 3 a capacity called Cc that allows "to store" the energy in the battery. When this capacity is fully charged, the voltage Vc at its terminals is about 1.3 V. The various elements constituting the battery have a resistor here grouped in a single resistor called Ri. According to Ohm's law, a voltage appears at the terminals of this resistance when it is crossed by a current I.

De façon connue, lorsqu'une batterie est utilisée, une tension de polarisation, appelée ici Vp, apparaît. Cette tension est positive lorsque la batterie est en charge et négative lorsque la batterie se décharge. Cette tension de polarisation Vp résulte du courant circulant dans la batterie et de la température à laquelle celle-ci se trouve. Cette polarisation comporte à la fois une composante statique et une composante dynamique. In known manner, when a battery is used, a bias voltage, here called Vp, appears. This voltage is positive when the battery is charging and negative when the battery is discharging. This bias voltage Vp results from the current flowing in the battery and the temperature at which it is located. This polarization comprises both a static component and a dynamic component.

Sur la figure 3, la composante statique de la batterie est appelée Gp et on suppose que cette valeur dépend du courant circulant dans la batterie, de la charge (SOC) et de la température T de la batterie. La composante dynamique de la tension de polarisation correspond à un amortissement de premier ordre de cette tension dans le temps. Cet amortissement est réalisé avec une constante de temps 'Lp. Cette constante de temps varie selon l'état de la batterie. Elle est ainsi inférieure en phase de décharge par rapport à une phase de charge. Cette constante de temps, en circuit ouvert, a une valeur supérieure par rapport à une phase en circuit fermé. De manière connue également, cette constante de temps est plus grande à froid qu'à chaud. In Figure 3, the static component of the battery is called Gp and it is assumed that this value depends on the current flowing in the battery, the load (SOC) and the temperature T of the battery. The dynamic component of the bias voltage corresponds to a first-order damping of this voltage over time. This damping is performed with a time constant 'Lp. This time constant varies according to the state of the battery. It is thus lower in the discharge phase with respect to a charging phase. This time constant, in open circuit, has a higher value compared to a closed circuit phase. In a manner also known, this time constant is greater in cold than in hot.

Enfin, il existe également dans une batterie une perte de courant symbolisée sur la figure 3 par Al et désigné parfois sous le terme "gassing effect". En régime permanent, lorsqu'aucun courant ne circule dans la batterie et que tous les effets de polarisation ont disparu (il faut parfois attendre plusieurs jours), la tension apparente Vout aux bornes de la batterie correspond à Ve + Vc. Finally, there is also in a battery a current loss symbolized in Figure 3 by Al and sometimes referred to as the "gassing effect". In steady state, when no current flows in the battery and all polarization effects have disappeared (it sometimes takes several days), the apparent voltage Vout across the battery corresponds to Ve + Vc.

En régime transitoire, en charge, en décharge ou en circuit ouvert, il convient de prendre en compte : le courant effectif , lui même prenant en compte la perte de courant (gassing effect), la valeur de la tension Vc qui dépend de la charge de la capacité Cc, la perte de tension liée à la résistance interne Ri de la batterie, la tension de polarisation Vp liée au courant, au temps et à la température, et la tension aux bornes de la batterie étant la somme des tensions évoquée précédemment. L'état de charge de la batterie est appelée SOC. Il correspond au ratio entre la charge actuelle de la batterie et sa capacité maximale. On a ainsi : SOC [%] = Q/Qmax. Pour la mise en oeuvre de l'invention, des capteurs mesurent au niveau de la batterie, le courant, la tension et la température. À intervalles réguliers, des mesures sont réalisées et on calcule à partir de ces mesures des variations de courant et des variations de tension. Ces mesures sont par 15 exemple réalisées toutes les 10ms ou 100ms. Dans le procédé d'estimation de la charge de la batterie (SOC) proposé ici, on observe les paramètres (courant, tension, température) de la batterie et on voit comment celle-ci réagit. Parallèlement, un modèle estime, en fonction des paramètres et de leurs variations, comment la batterie devrait réagir. Ce modèle est adapté automatiquement en 20 fonction des réactions de la batterie qui sont mesurées. Le modèle utilisé pour la batterie est décrit plus haut. Par la suite, sont détaillés les calculs permettant d'estimer la tension aux bornes de la batterie afin de déterminer l'état de charge de celle-ci. Tout d'abord, il convient de déterminer le courant efficace à prendre en 25 compte. Ce courant correspond au courant total auquel on retire la perte de courant Al. Cette perte de courant est calculée à partir de la température et de la tension. La perte de courant peut être calculée par une formule ou bien être déterminée par consultation d'une table. Cette perte de courant est croissante avec la température et est également croissante avec la tension. 30 Pour le calcul de la tension Vc, deux modes de calculs peuvent être adoptés. On peut soit réaliser une intégration linéaire, soit réaliser une intégration non linéaire. Pour la réalisation d'une intégration linéaire, on part de l'équation suivante : Vcn = Vcn_1 + AA.h /Qmax [Ah] * Vcmax Dans cette équation, Vcn est la nouvelle valeur de la tension Vc à déterminer 35 tandis que Vcn_, est l'ancienne valeur déterminée de Vc. In transient, load, discharge or open circuit conditions, the following must be taken into account: the actual current, itself taking into account the loss of current (gassing effect), the value of the voltage Vc, which depends on the load the capacitance Cc, the voltage loss related to the internal resistance Ri of the battery, the bias voltage Vp related to the current, time and temperature, and the voltage across the battery being the sum of the voltages mentioned above . The state of charge of the battery is called SOC. It corresponds to the ratio between the current charge of the battery and its maximum capacity. We have: SOC [%] = Q / Qmax. For the implementation of the invention, sensors measure at the battery, the current, the voltage and the temperature. At regular intervals, measurements are made and from these measurements are calculated changes in current and voltage variations. These measurements are performed, for example, every 10 ms or 100 ms. In the method of estimating the charge of the battery (SOC) proposed here, we observe the parameters (current, voltage, temperature) of the battery and we see how it reacts. In parallel, a model estimates, depending on the parameters and their variations, how the battery should react. This model is automatically adapted according to the reactions of the battery which are measured. The model used for the battery is described above. Thereafter, are detailed calculations for estimating the voltage across the battery to determine the state of charge thereof. First, it is necessary to determine the effective current to be taken into account. This current corresponds to the total current at which the loss of current A1 is withdrawn. This current loss is calculated from the temperature and the voltage. The loss of current can be calculated by a formula or be determined by consulting a table. This loss of current is increasing with temperature and is also increasing with voltage. For the calculation of the voltage Vc, two calculation modes can be adopted. One can either perform a linear integration or perform a nonlinear integration. For the realization of a linear integration, one starts from the following equation: Vcn = Vcn_1 + AA.h / Qmax [Ah] * Vcmax In this equation, Vcn is the new value of the voltage Vc to be determined 35 while Vcn_ , is the old determined value of Vc.

Dans cette équation AA.h correspond à une variation de charge et est calculé en multipliant la valeur du courant (corrigé) par la durée de l'intervalle d'échantillonnage. On a alors : SOC = VcNcmax [%] Avec Vcmax = 1,3 V habituellement. Toutefois on préfère réaliser une intégration non linéaire. Ici, le nouvel état de charge est déterminé en fonction de l'ancien selon l'équation suivante : SOC, = SOCS,_1 + AA.h / Qmax [Ah] * 100 [%] La tension Vc est alors déterminée à partir de l'état de charge SOC. In this equation AA.h corresponds to a load variation and is calculated by multiplying the value of the current (corrected) by the duration of the sampling interval. We then have: SOC = VcNcmax [%] With Vcmax = 1,3 V usually. However, it is preferred to perform a nonlinear integration. Here, the new state of charge is determined according to the old state according to the following equation: SOC, = SOCS, _1 + AA.h / Qmax [Ah] * 100 [%] The voltage Vc is then determined from SOC state of charge.

Pour le calcul de la tension aux bornes de Ri, on suppose que la valeur de cette résistance est connue et la tension est alors calculée en utilisant la loi d'Ohm. Comme déjà indiqué plus haut, la tension de polarisation présente une composante statique et une composante dynamique. Le comportement de cette composante dynamique étant différent en charge ou en décharge de la batterie, il est proposé de couper le signal de tension Vp en deux signaux séparés, un signal positif intégrant les effets dus à la charge et un signal négatif reflétant les effets dus à la décharge. On obtient alors les équations suivantes : Vp = Vp(CH) + Vp(DCH) où Vp(CH) correspond à la tension de polarisation en charge et Vp(DCH) correspond à la tension de polarisation lors d'une décharge. Finalement, on obtient l'équation suivante pour la tension aux bornes de la batterie : Vout =Ve+Vc+Ri*l+Vp Cette tension, calculée comme indiqué précédemment, correspond à la tension modélisée représentant la réponse de la batterie à un courant donné. Comme toute modélisation, celle-ci présente des erreurs qu'il est nécessaire de corriger. Il est proposé ici de réaliser une adaptation du modèle. For the calculation of the voltage across Ri, it is assumed that the value of this resistance is known and the voltage is then calculated using Ohm's law. As already indicated above, the bias voltage has a static component and a dynamic component. The behavior of this dynamic component being different in charge or discharge of the battery, it is proposed to cut the voltage signal Vp into two separate signals, a positive signal integrating the effects due to the load and a negative signal reflecting the effects due at the dump. The following equations are then obtained: Vp = Vp (CH) + Vp (DCH) where Vp (CH) corresponds to the bias voltage under load and Vp (DCH) corresponds to the bias voltage during a discharge. Finally, we obtain the following equation for the voltage across the battery: Vout = Ve + Vc + Ri * l + Vp This voltage, calculated as indicated above, corresponds to the modeled voltage representing the response of the battery to a current given. Like any modeling, this one presents errors which it is necessary to correct. It is proposed here to make an adaptation of the model.

Plusieurs adaptations peuvent être réalisées et combinées pour obtenir une correction globale correcte. L'adaptation est faite en fonction de la phase dans laquelle se trouve la batterie. On peut ainsi prévoir une adaptation lorsque la batterie est en circuit ouvert, une adaptation agissant sur le modèle de polarisation de la batterie et des adaptations lorsque l'état de charge de la batterie est proche de 0% ou de 100%. Several adaptations can be made and combined to obtain a correct overall correction. The adaptation is made according to the phase in which the battery is located. It is thus possible to provide an adaptation when the battery is in open circuit, an adaptation acting on the polarization model of the battery and adaptations when the state of charge of the battery is close to 0% or 100%.

Lorsque la batterie est en circuit ouvert, la tension à ses bornes Vout, tend assez précisément vers sa tension en circuit ouvert OCV. avec Vp(CH) = VPstat (CH) * Vp dyn (Ch) >0 et Vp(DCH) = VP stat (DCH) * Vp dyn (DCH) <0 L'estimation faite de l'état de charge SOC peut alors être corrigée pour devenir égale à la valeur correspondante de la tension en circuit ouvert OCV par une opération d'intégration en boucle fermée de l'erreur entre la valeur actuelle de l'état de charge et la valeur de l'état de charge équivalente à la tension en circuit ouvert OCV. Lorsque le régime permanent est atteint, les deux valeurs doivent être égales (et dépendent de la température). Les gains de cette opération dépendent de l'amortissement de la tension de polarisation et de la température : plus la polarisation est amortie, meilleurs sont les gains et plus la température est basse, plus les gains sont bas. Le terme correctif pourra prendre la forme suivante : OSOC_corr = Kp * SOC_error + Ki * J SOC_error. dt dans laquelle SOC_error = SOC OCV û SOC_est On obtient alors : SOC, = SOC1 _1 + ASOC_corr Une minuterie est par exemple utilisée dès qu'une phase de charge ou de décharge de la batterie s'achève. On peut prévoir que cette minuterie se déclenche lorsque la valeur du courant passe sous un seuil prédéterminé, ce seuil étant bien entendu relativement bas. La correction de l'état de charge est alors réalisée lorsque la minuterie est enclenchée depuis un temps relativement important, par exemple plusieurs heures. On fait alors converger l'estimation de l'état de charge SOC vers la valeur SOC_OCV qui est l'état de charge correspondant à la tension en circuit ouvert de la batterie. Les gains Kp et Ki mentionnés dans l'équation précédente dépendent de la valeur de temps indiquée par la minuterie. On peut éventuellement prévoir Ki = 0. Il est également possible de faire une extrapolation d'une part de la tension depuis que la batterie est en circuit ouvert et d'autre part de l'estimation de l'état de charge. Si l'extrapolation faite de l'état de charge ne correspond pas à la valeur de l'état de charge correspondant à la tension en circuit ouvert OCV extrapolée, une correction doit alors être réalisée. Parallèlement aux adaptations réalisées en circuit ouvert, une adaptation 30 concernant la polarisation peut être réalisée tant durant une phase de charge, que pendant une phase de décharge ou en circuit ouvert. Le modèle de polarisation est représentatif des impédances non linéaires du circuit telles que décrites plus haut. Le comportement de cette polarisation peut largement varier d'une batterie à une autre et une auto-adaptation est donc ici nécessaire. 35 Pour réaliser cette adaptation concernant la polarisation d'une batterie, la tension de sortie mesurée est comparée en permanence à la tension de sortie calculée. On réalise en permanence une correction en fonction de la différence entre la tension When the battery is in open circuit, the voltage at its terminals Vout tends fairly precisely to its open circuit voltage OCV. with Vp (CH) = VPstat (CH) * Vp dyn (Ch)> 0 and Vp (DCH) = VP stat (DCH) * Vp dyn (DCH) <0 The estimation made of the state of charge SOC can then to be corrected to become equal to the corresponding value of the OCV open circuit voltage by a closed-loop integration operation of the error between the current value of the state of charge and the value of the state of charge equivalent to OCV open circuit voltage. When the steady state is reached, both values must be equal (and temperature dependent). The gains of this operation depend on the damping of the polarization voltage and the temperature: the more the polarization is damped, the better the gains and the lower the temperature, the lower the gains. The term corrective can take the following form: OSOC_corr = Kp * SOC_error + Ki * J SOC_error. where SOC_error = SOC OCV û SOC_is Then: SOC, = SOC1 _1 + ASOC_corr A timer is used, for example, as soon as a phase of charging or discharging the battery is completed. It can be provided that this timer is triggered when the value of the current passes below a predetermined threshold, this threshold being of course relatively low. Correction of the state of charge is then performed when the timer is engaged for a relatively long time, for example several hours. The estimation of the state of charge SOC is then converged towards the value SOC_OCV which is the state of charge corresponding to the open circuit voltage of the battery. The gains Kp and Ki mentioned in the preceding equation depend on the time value indicated by the timer. Optionally Ki = 0 can be provided. It is also possible to extrapolate on the one hand the voltage since the battery is in open circuit and on the other hand the estimation of the state of charge. If the extrapolation made of the state of charge does not correspond to the value of the state of charge corresponding to the open circuit voltage OCV extrapolated, a correction must then be made. Parallel to the adaptations made in an open circuit, an adaptation concerning the polarization can be made both during a charging phase, during a discharge phase or in an open circuit. The polarization model is representative of the nonlinear impedances of the circuit as described above. The behavior of this polarization can vary widely from one battery to another and self-adaptation is therefore necessary here. To achieve this adaptation regarding the polarization of a battery, the measured output voltage is continuously compared to the calculated output voltage. A correction is permanently made according to the difference between the voltage

11 mesurée et la tension calculée afin de compenser l'erreur sur la tension de polarisation et/ou la tension de charge (aux bornes de la capacité) ou la tension interne en circuit ouvert. Lorsque l'état de charge SOC est supposé être le plus fiable, l'adaptation est réalisée en appliquant un terme correctif à la tension de polarisation. On utilise ici un facteur de correction pVp. Dans une forme de réalisation préférée, un facteur de correction pVpCH est utilisé après une charge de la batterie tandis qu'un facteur pVpDCH est appliqué après une phase de décharge. Par contre, lorsque la tension de polarisation calculée est supposée être 10 fiable, l'adaptation est réalisée sur l'estimation de l'état de charge SOC et on utilise alors le facteur correctif déjà évoqué plus haut, ASOC_corr. La figure 4 illustre le procédé d'estimation selon l'invention mettant en oeuvre des adaptations tant sur l'état de charge que sur la tension de polarisation. Sur la figure 4, la référence 2 représente la modélisation de la batterie tandis 15 que la référence 4 représente les moyens d'auto-adaptation. Comme il ressort de la description faite plus haut, des capteurs mesurent la tension V, le courant I et la température T de la batterie. Ces données sont injectées dans la modélisation de la batterie 2 afin de fournir une tension estimée Vout_est. Par ailleurs, cette tension Vout est mesurée et a la valeur Vout mes. Les deux valeurs sont 20 comparées et le résultat de cette comparaison est introduit dans les moyens d'auto-adaptation 4. Ceux-ci fournissent alors des termes correctifs \SOC_corr et pVpCH et pVpDCH. La stratégie de combinaison de la correction de l'état de charge et de la tension de polarisation est gérée selon un schéma de principe prenant en compte le 25 courant, la tension et la température ainsi que l'historique des corrections réalisées. Un indicateur de confiance concernant la tension de polarisation peut être utilisé. Cet indicateur sera élevé après une longue phase en circuit ouvert ou après une longue phase durant laquelle le courant est sensiblement constant. Par contre, la confiance dans la tension de polarisation sera faible durant des phases de transition ou 30 après une variation significative du courant. Des adaptations sur la valeur de l'état de charge seront donc réalisées lorsque l'indicateur de confiance sur la valeur de polarisation est élevée. D'autres adaptations peuvent également être réalisées. En effet, le système peut détecter automatiquement quelques situations typiques, notamment lorsque l'état de 35 charge est proche de 0% ou proche de 100%. Lors d'une phase de décharge, lorsque l'état de charge atteint la limite de 0%, la tension de sortie décroît soudainement et très rapidement. Cette situation peut être facilement détectée en mesurant le gradient de tension. Ainsi par exemple, si Vout décroît jusqu'à prendre une valeur inférieure à 10,5 V avec un gradient négatif sensible, ou si un courant de charge atteint une valeur très importante avec cependant une valeur Vout relativement faible, par exemple inférieure à 13,5 V, alors, l'estimation de l'état de charge SOC de la batterie est corrigée pour converger vers la limite inférieure de 0% correspondant à la température mesurée. Si l'état de charge est encore positif, alors l'état de charge estimé est réduit à 0%. Par contre, si l'état de charge estimé a déjà atteint 0% et tend à être négatif, alors l'état de charge est maintenu à 0%. De manière similaire, il est possible de détecter un état de charge voisin de 100% durant une phase de charge de la batterie. La tension de sortie croît alors rapidement et soudainement, de telle sorte que l'état de charge voisin de 100% peut être facilement détecté en mesurant le gradient de tension. 11 measured and the voltage calculated to compensate for the error on the bias voltage and / or the charging voltage (across the capacitance) or internal voltage in open circuit. When the state of charge SOC is supposed to be the most reliable, the adaptation is carried out by applying a correction term to the bias voltage. A correction factor pVp is used here. In a preferred embodiment, a correction factor pVpCH is used after a charge of the battery while a factor pVpDCH is applied after a discharge phase. On the other hand, when the calculated bias voltage is assumed to be reliable, the adaptation is performed on the estimate of SOC state of charge and then the corrective factor already mentioned above, ASOC_corr, is used. FIG. 4 illustrates the estimation method according to the invention implementing adaptations both on the state of charge and on the bias voltage. In FIG. 4, the reference 2 represents the modeling of the battery while the reference 4 represents the self-adaptation means. As is apparent from the description above, sensors measure the voltage V, the current I and the temperature T of the battery. These data are injected into the modeling of the battery 2 to provide an estimated voltage Vout_est. Moreover, this voltage Vout is measured and has the value Vout mes. The two values are compared and the result of this comparison is introduced in the auto-adaptation means 4. These then provide corrective terms \ SOC_corr and pVpCH and pVpDCH. The combination strategy of the correction of the state of charge and the bias voltage is managed according to a schematic diagram taking into account the current, the voltage and the temperature as well as the history of the corrections made. A confidence indicator regarding the bias voltage can be used. This indicator will be high after a long open circuit phase or after a long phase during which the current is substantially constant. On the other hand, the confidence in the bias voltage will be low during transition phases or after a significant change in current. Adjustments on the value of the state of charge will therefore be performed when the confidence indicator on the polarization value is high. Other adaptations can also be made. Indeed, the system can automatically detect a few typical situations, especially when the state of charge is close to 0% or close to 100%. During a discharge phase, when the state of charge reaches the limit of 0%, the output voltage decreases suddenly and very rapidly. This situation can be easily detected by measuring the voltage gradient. For example, if Vout decreases to a value of less than 10.5 V with a significant negative gradient, or if a load current reaches a very large value with however a relatively low value Vout, for example less than 13, 5 V, then, the estimation of the state of charge SOC of the battery is corrected to converge towards the lower limit of 0% corresponding to the measured temperature. If the state of charge is still positive, then the estimated state of charge is reduced to 0%. On the other hand, if the estimated state of charge has already reached 0% and tends to be negative, then the state of charge is maintained at 0%. Similarly, it is possible to detect a state of charge close to 100% during a charging phase of the battery. The output voltage then increases rapidly and suddenly, so that the state of charge close to 100% can be easily detected by measuring the voltage gradient.

Ainsi par exemple, si Vout augmente et dépasse 16,5 V, avec un gradient de tension important ou si le courant de charge atteint OA avec une tension sensiblement stabilisée à un valeur relativement haute, par exemple supérieure à 14 V, alors l'estimation de l'état de charge SOC est corrigée pour converger vers la valeur de 100%. Si l'état de charge estimé est encore inférieur à 100%, alors cet état de charge est augmenté pour atteindre la valeur de 100%. Par contre, si l'état de charge estimé a déjà atteint 100% et tend à devenir supérieur à 100%, alors l'état de charge estimé est maintenu à 100%. Le procédé décrit ci-dessus permet ainsi d'obtenir une bonne estimation de l'état de charge d'une batterie. Lors d'une première utilisation, par exemple après un changement de batterie, une période d'adaptation est le plus souvent nécessaire. Le procédé décrit ci-dessus, grâce notamment à l'adaptation de la tension de polarisation, permet d'obtenir assez rapidement une bonne estimation de l'état de charge. Ce procédé permet une estimation de la charge de la batterie durant toutes les phases d'utilisation de celle-ci. La valeur estimée est réajustée en permanence par comparaison entre une tension modélisée et une tension mesurée. Ceci permet d'avoir une estimation fiable de l'état de charge de la batterie tout au long de la vie de la batterie, même lorsque cette dernière vieillit. Pour déterminer alors la capacité maximale Qmax de la batterie, il est prévu de choisir deux points de mesure de l'état de charge SOC correspondant à une valeur stable de l'état de charge. Entre ces deux points successifs, on considère alors la variation de charge Q(Ah) et cette variation de charge est mise en rapport avec la variation de l'état de charge SOC. La figure 5 illustre ainsi une détermination de la capacité maximale d'une batterie. Pour deux points successifs auxquels correspondent des états de charge SOC1 et SOC2 et entre lesquels on a une variation de charge AQ21. on calcule le rapport suivant : AQ211(SOC2 - SOC1) Ce rapport correspond à la pente de la droite représentée sur la figure 5. Il correspond également à la capacité maximale Qmax. On remarque que pour deux points de mesure pour lesquels l'état de charge SOC est stable, il est équivalent de déterminer une variation d'état de charge ou une variation de la tension en circuit ouvert (OCV) puisque en régime constant ces deux 10 grandeurs dépendent linéairement l'une de l'autre. En théorie, les divers points de mesure se trouvent tous sur la même droite. Toutefois, il est clair qu'en pratique les points de mesure ne sont pas toujours situés sur la droite théorique. Pour la détermination de Qmax, au lieu de faire une détermination à partir de deux points de mesure, il est possible de prendre un plus grand nombre de 15 points de mesure, comme suggéré sur la figure 5, et, à partir de ces points de mesure, de déterminer par régression linéaire par exemple une droite. La pente de cette droite donnera la valeur Qmax, de même que pour le calcul avec deux points de mesure. Pour déterminer la droite à partir des points de mesure, on peut utiliser par exemple la méthode connue de l'homme du métier sous le nom de méthode des moindres 20 carrés. La détermination de la capacité maximale Qmax est alors réalisée à partir d'un nombre prédéterminé de mesures, par exemple p mesures. Ainsi au bout de p mesures, on peut effectuer une première estimation de Qmax. Lors de la mesure p+1, une nouvelle estimation de Qmax en utilisant les mesures 2,..., p+1 peut être réalisée. Il est également possible d'attendre d'avoir effectué 2p mesures pour réaliser une nouvelle estimation de 25 Qmax. La méthode utilisée ici pour la détermination de la capacité maximale Qmax d'une batterie permet de déterminer une perte de capacité de la batterie due à une "stratification" (défaut dû à une inhomogénéité dans l'électrolyte de la batterie). En effet, un tel défaut dans la batterie modifie la tension en circuit ouvert OCV de la batterie et 30 modifie donc la pente de la droite déterminée selon le procédé de la présente invention. Une valeur Qmax moindre est ainsi détectée. Par contre, si la batterie est "gelée", ceci n'est pas détectable par le procédé selon l'invention car les valeurs de tension en circuit ouvert de la batterie ne sont pas affectées. Ici, c'est la mesure de température qui est réalisée qui permet de déterminer la limite d'état de charge SOC en-dessous de laquelle il 35 ne faut pas solliciter la batterie. La détermination de la valeur Qmax doit être réalisée de préférence à partir de points de mesure correspondant à un état établi de la batterie. Des courbes complètes illustrant l'état de charge SOC en fonction du temps ainsi que la charge (en Ah) en fonction du temps montrent toutes les phases de transition. On réalise de préférence une sélection de points de mesure sur ces courbes comme décrit ci-après. Il est proposé ici, pour une forme de réalisation préférée de l'invention, de se concentrer sur des régimes établis et pour lesquels la valeur de l'état de charge SOC est bien connue. On peut ainsi par exemple choisir des mesures correspondant aux états suivants : - après un repos suffisamment long, c'est-à-dire après une longue période au cours de laquelle le courant était nul ou quasiment nul (c'est-à-dire inférieur à une valeur prédéterminée de l'ordre de quelques mA). La tension aux bornes de la batterie atteint alors une valeur OCV qui est stable, permettant ainsi de déterminer l'état de charge SOC de manière sûre. - lorsqu'une valeur limite de 100% de l'état de charge est atteint : la batterie n'accepte plus la charge ou une hausse importante de la tension de polarisation est 15 observée du fait de l'état de charge complet. - lorsque l'état de charge atteint une limite proche de 0% : ici, on observe par exemple une chute importante de la tension de polarisation due à l'état déchargé de la batterie. De même qu'il est important de déterminer des points pour lesquels l'état de 20 charge SOC peut être déterminé de manière sûre, il convient également d'avoir une détermination fiable de la charge (en Ah) reçue ou délivrée par la batterie entre les deux points de mesure. Un compteur de charge fonctionnant par intégration du courant, calcule les variations de charge entre deux points de mesure. La valeur du courant prise en compte pour la détermination de la charge doit être corrigée de manière à ne pas inclure 25 les pertes de courant évoquées plus haut et correspondant à l'effet "gassing" évoqué plus haut. Cet effet est dû à l'émission d'hydrogène et d'oxygène sous phase gazeuse à chaque pôle de la batterie du fait de l'électrolyse de l'eau avec perte d'ions H+ et O-. Ces pertes de courant peuvent être estimées à partir de la tension et de la température mesurées et être éventuellement corrigées en fonction de l'état de charge SOC de la 30 batterie et/ou du courant mesuré dans le cas de certains types de batteries. Les pertes de courant dus à l'effet "gassing" augmentent avec la température et la tension. Il est important de tenir compte de ces pertes de courant pour éviter par exemple que le compteur comptabilisant les charges fournies ou reçues par la batterie incrémente des valeurs alors que par exemple l'état de charge de la batterie est élevé et 35 que le courant traversant celle-ci est utilisé uniquement pour maintenir une polarisation positive de la batterie sans charger celle-ci. Thus, for example, if Vout increases and exceeds 16.5 V, with a large voltage gradient or if the charging current reaches OA with a substantially stabilized voltage at a relatively high value, for example greater than 14 V, then the estimate the state of charge SOC is corrected to converge to the value of 100%. If the estimated state of charge is still less than 100%, then this state of charge is increased to reach the value of 100%. On the other hand, if the estimated state of charge has already reached 100% and tends to become greater than 100%, then the estimated state of charge is maintained at 100%. The method described above thus makes it possible to obtain a good estimate of the state of charge of a battery. During a first use, for example after a change of battery, a period of adaptation is most often necessary. The process described above, thanks in particular to the adaptation of the polarization voltage, makes it possible to obtain a good estimate of the state of charge fairly quickly. This method allows an estimation of the charge of the battery during all phases of use thereof. The estimated value is readjusted permanently by comparison between a modeled voltage and a measured voltage. This provides a reliable estimate of the state of charge of the battery throughout the life of the battery, even when the battery is aging. To then determine the maximum capacity Qmax of the battery, it is planned to choose two SOC state of charge measurement points corresponding to a stable value of the state of charge. Between these two successive points, the load variation Q (Ah) is then considered and this load variation is related to the variation of the state of charge SOC. FIG. 5 thus illustrates a determination of the maximum capacity of a battery. For two successive points to which load states SOC1 and SOC2 correspond and between which there is a load variation AQ21. the following ratio is calculated: AQ211 (SOC2 - SOC1) This ratio corresponds to the slope of the straight line shown in FIG. 5. It also corresponds to the maximum capacity Qmax. It should be noted that for two measurement points for which the state of charge SOC is stable, it is equivalent to determine a change of state of charge or a variation of the open circuit voltage (OCV) since in a constant state these two quantities depend linearly on each other. In theory, the various measurement points are all on the same line. However, it is clear that in practice the measurement points are not always located on the theoretical line. For the determination of Qmax, instead of making a determination from two measurement points, it is possible to take a larger number of measurement points, as suggested in Figure 5, and, from these points of measure, to determine by linear regression for example a straight line. The slope of this line will give the value Qmax, as well as for the calculation with two measuring points. To determine the line from the measurement points, for example, the method known to those skilled in the art can be used as the least squares method. The determination of the maximum capacity Qmax is then performed from a predetermined number of measurements, for example p measurements. Thus after p measurements, we can make a first estimate of Qmax. When measuring p + 1, a new estimate of Qmax using the measures 2, ..., p + 1 can be performed. It is also possible to wait for 2p measurements to make a new estimate of 25 Qmax. The method used here for determining the maximum capacity Qmax of a battery makes it possible to determine a loss of capacity of the battery due to "stratification" (fault due to inhomogeneity in the electrolyte of the battery). Indeed, such a fault in the battery changes the open circuit voltage OCV of the battery and thus modifies the slope of the straight line determined according to the method of the present invention. A lower Qmax value is thus detected. On the other hand, if the battery is "frozen", this is not detectable by the method according to the invention because the open circuit voltage values of the battery are not affected. Here, it is the temperature measurement which is carried out which makes it possible to determine the state of charge limit SOC below which the battery must not be solicited. The determination of the Qmax value should preferably be carried out from measurement points corresponding to an established state of the battery. Complete curves illustrating SOC state of charge as a function of time as well as the load (in Ah) as a function of time show all transition phases. A selection of measurement points is preferably carried out on these curves as described below. It is proposed here, for a preferred embodiment of the invention, to focus on established regimes and for which the SOC state of charge is well known. For example, it is possible to choose measurements corresponding to the following states: - after a sufficiently long rest, that is to say after a long period during which the current was zero or almost zero (that is to say less than a predetermined value of the order of a few mA). The voltage across the battery then reaches an OCV value which is stable, thus making it possible to determine the state of charge SOC in a safe manner. when a limit value of 100% of the state of charge is reached: the battery no longer accepts the load or a large increase in polarization voltage is observed because of the complete state of charge. when the state of charge reaches a limit close to 0%: here, for example, there is a significant drop in the bias voltage due to the discharged state of the battery. Just as it is important to determine points for which the state of charge SOC can be determined in a safe manner, it is also necessary to have a reliable determination of the charge (in Ah) received or delivered by the battery between the two measuring points. A load counter operating by current integration calculates the load variations between two measuring points. The value of the current taken into account for the determination of the load must be corrected so as not to include the current losses mentioned above and corresponding to the "gassing" effect mentioned above. This effect is due to the emission of hydrogen and oxygen gas phase at each pole of the battery due to the electrolysis of water with loss of ions H + and O-. These current losses can be estimated from the measured voltage and temperature and possibly corrected according to the charge state SOC of the battery and / or the measured current in the case of certain types of batteries. Current losses due to the "gassing" effect increase with temperature and voltage. It is important to take account of these losses of current to avoid, for example, that the meter accounting for the charges supplied or received by the battery increments values, while for example the state of charge of the battery is high and that the current flowing through it is only used to maintain a positive bias of the battery without charging it.

La figure 6 illustre une variation de l'état de charge SOC d'une batterie en fonction du temps. On a également représenté sur cette figure la qualité de la valeur de l'état de charge SOC. On détermine ainsi sur cette courbe, donné à titre d'exemple, sept points de mesure. On calcule alors à chaque point de mesure la variation d'état de charge par rapport à la mesure précédente et le compteur de charge incrémente la charge délivrée ou reçue par la batterie. On calcule ensuite les rapports AQ/ASOC pour obtenir la capacité maximale Qmax de la batterie. La figure 7 illustre schématiquement un module permettant de déterminer la capacité maximale Qmax d'une batterie. Ce module comporte cinq entrées : une pour l'état de charge SOC, une pour l'indice de confiance SOC_qual de la mesure de l'état de charge, une correspondant à la mesure de courant I effectuée, une correspondant à la mesure de tension U effectuée et une dernière correspondant à la température T mesurée. Dans le module représenté sur la figure 7, un premier sous-module détermine les points de référence choisis pour réaliser une estimation de la capacité maximale Qmax de la batterie. Le premier sous-module (en haut sur la figure 7) présente alors une sortie utilisée pour réaliser l'activation d'un second sous-module (en bas de la figure 7) à l'intérieur duquel est calculé la valeur de Qmax. Le calcul de Qmax est réalisé ici comme décrit précédemment. La figure 8 montre une variante de réalisation d'un module permettant de calculer la capacité maximale d'une batterie. Les entrées ici sont identiques aux entrées de la figure 7. Quand il est activé, le premier sous-module (à gauche sur la figure 8) détermine des variations d'état de charge ASOC et des variations de charge AQ. Les résultats fournis par ce premier sous-module sont alors injectés dans un second sous-module (à droite sur la figure 8) qui détermine alors la capacité maximale Qmax de la batterie. Lors de la détermination de la capacité maximale d'une batterie en utilisant par exemple l'un ou l'autre des modules des figures 7 et 8, il convient de choisir des points de mesure comme indiqué plus haut pour lesquels la détermination de l'état de charge SOC est fiable. Il convient également d'avoir des variations de l'état de charge et de la charge qui sont significatives. On peut par exemple prévoir une variation de charge au moins égale à 10 Ah et une variation d'état de charge supérieure à 15%. Les valeurs de capacité maximale Qmax délivrées par les modules des figures 7 et 8 (ou par d'autres modules de calcul) seront de préférence filtrées. On réduit ainsi les perturbations dues à des erreurs provenant de la valeur de l'état de charge SOC. Il convient toutefois de déterminer assez rapidement une perte de charge de la batterie. Toutefois, avant d'obtenir une bonne estimation de la capacité maximale de la batterie, plusieurs mesures sont nécessaires. Ainsi, pour un fonctionnement "normal" d'un véhicule, il faudra effectuer des mesures sur environ une à deux semaines pour obtenir une bonne estimation de la capacité maximale de la batterie. Après cette période de "calibration", une altération de la capacité de la batterie doit être rapidement détectée pour pouvoir être signalée. Enfin, dans certains cas, il est difficile d'avoir des mesures correspondant à des états stables. Par exemple certaines remorques de camions sont alimentées en permanence en électricité avec des courants de l'ordre de quelques Ampères. Dans ce cas, si une décharge modérée est détectée, le gradient de la tension décroit linéairement avec l'état de charge. Ainsi le gradient dSOC/dt varie linéairement avec la capacité maximale Qmax. On peut ainsi réaliser une mesure dans ce cas d'un régime qui est quasiment stable. Comme montré plus haut, la présente invention permet de mesurer la capacité réelle d'une batterie par extrapolation et/ou régression linéaire à l'aide de points d'état de charge choisis. Cette détermination peut être réalisée au cours du fonctionnement normal d'un véhicule automobile. Figure 6 illustrates a variation of the state of charge SOC of a battery as a function of time. This figure also shows the quality of the SOC state of charge. On this curve, given as an example, seven measurement points are thus determined. The charge state variation is then calculated at each measurement point with respect to the previous measurement and the charge counter increments the charge delivered or received by the battery. The AQ / ASOC ratios are then calculated to obtain the maximum capacity Qmax of the battery. Figure 7 schematically illustrates a module for determining the maximum capacity Qmax of a battery. This module has five inputs: one for the state of charge SOC, one for the SOC_qual confidence index of the measurement of the state of charge, one corresponding to the measurement of current I carried out, one corresponding to the measurement of voltage U performed and a last corresponding to the temperature T measured. In the module shown in FIG. 7, a first submodule determines the reference points chosen to make an estimate of the maximum capacity Qmax of the battery. The first submodule (at the top in FIG. 7) then has an output used to activate a second submodule (at the bottom of FIG. 7) within which the value of Qmax is calculated. The calculation of Qmax is performed here as previously described. Figure 8 shows an alternative embodiment of a module for calculating the maximum capacity of a battery. The inputs here are identical to the inputs of FIG. 7. When enabled, the first submodule (left in FIG. 8) determines ASOC load state variations and AQ load variations. The results provided by this first sub-module are then injected into a second sub-module (on the right in FIG. 8) which then determines the maximum capacity Qmax of the battery. When determining the maximum capacity of a battery using for example one or the other of the modules of FIGS. 7 and 8, it is advisable to choose measurement points as indicated above for which the determination of the SOC state of charge is reliable. It is also necessary to have variations in the state of charge and the load that are significant. For example, it is possible to provide a load variation of at least 10 Ah and a load state variation of greater than 15%. The maximum capacity values Qmax delivered by the modules of FIGS. 7 and 8 (or by other calculation modules) will preferably be filtered. This reduces the disturbances due to errors from the SOC state of charge value. However, it is necessary to determine quite quickly a loss of charge of the battery. However, before getting a good estimate of the maximum capacity of the battery, several measurements are necessary. Thus, for a "normal" operation of a vehicle, it will be necessary to take measurements over approximately one to two weeks to obtain a good estimate of the maximum capacity of the battery. After this "calibration" period, an alteration of the battery capacity must be quickly detected in order to be signaled. Finally, in some cases, it is difficult to have measurements corresponding to stable states. For example, some truck trailers are permanently supplied with electricity with currents of the order of a few amperes. In this case, if a moderate discharge is detected, the gradient of the voltage decreases linearly with the state of charge. Thus the gradient dSOC / dt varies linearly with the maximum capacity Qmax. It is thus possible to measure in this case a regime that is almost stable. As shown above, the present invention makes it possible to measure the real capacity of a battery by extrapolation and / or linear regression using selected state of charge points. This determination can be made during normal operation of a motor vehicle.

Les résultats obtenus par la présente invention peuvent ensuite servir à déterminer l'état de santé de la batterie. La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif ni aux variantes évoquées. Elle concerne également les autres variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier, dans le cadre des revendications ci-après. The results obtained by the present invention can then be used to determine the state of health of the battery. The present invention is not limited to the embodiment described above by way of non-limiting example or to the variants mentioned. It also relates to the other embodiments within the scope of those skilled in the art, within the scope of the claims below.

Claims

REVENDICATIONS1. A method for determining the maximum capacity (Qmax) of a motor vehicle battery in which at least one sensor provides the voltage across the battery and the current flowing in the battery, characterized in that it comprises the following steps: - determination of the state of charge (SOC) of the battery or measurement of a physical quantity (OCV) significant of the state of charge of the battery, - measurements of the current in order to determine by integration of the load variations (AQ ) of the battery, - determination from the measured measurements of a ratio between the variation of charge (AQ) of the battery and the corresponding variation (ASOC) of the state of charge of the battery, and - extrapolation of the preceding determination of the value of the maximum capacity (Qmax) of the battery, the curve giving the charge of a battery according to its state of charge being a straight line. 15

2. Determination method according to claim 1, characterized in that the equation of the line giving the charge (Q) of the battery according to its state of charge (SOC) is determined by linear regression using the least-order method. square.

3. Determination method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the measuring points taken into account correspond to measurement points for which the state of charge (SOC) is known with good reliability.

4. Determination method according to claim 3, characterized in that the measuring points taken into account correspond to one of the following three states: steady state after a predetermined length of time during which the current was zero or almost no, and / or - the battery is fully charged, and / or - the battery is fully discharged. 7. Determination method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ratio between the load variation (AQ) and the load state variation (ASOC) 30 is achieved only if the load variation ( AQ) is significant and is greater than 5Ah. 8. Determination method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ratio between the load variation (AQ) and the change of state of charge (ASOC) is achieved only if the variation of state of load (ASOC) is significant and is greater than 8%. 9. Determination method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the determination by integration of the load variations (4Q) of the battery takes into account internal current losses to the battery from a predetermined curve giving these internal current losses as a function of the temperature of the battery and the voltage at its terminals. 8. Determination method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the state of charge (SOC) of the battery is estimated by a method in which: - current variations are measured at intervals of predetermined times in order to determine, by integration, battery charge variations, - a modeled voltage is determined as a function of the current and of the temperature using a theoretical model, - the modeled voltage comprises at least one component corresponding to the charge of the battery and at least one component corresponding to the polarization of the battery, the estimated voltage is compared with the measured voltage in order to determine a voltage error, an adaptation of the theoretical model is carried out according to the phase of the operation of the battery and according to the determined voltage error, and the adaptation is carried out for the theoretical calculation of the state of charge of the battery. and / or for the calculation of the component corresponding to the polarization of the battery, - the estimation of the state of charge of the battery being determined using the appropriate theoretical model. 9. Computer program stored on an information carrier, said program comprising instructions for carrying out a determination method according to any one of claims 1 to 8, when this program is loaded and executed by a computer system. 10. Computer system such for example a computer intended to be embedded in a motor vehicle, characterized in that it comprises means adapted to implement a method according to any one of claims 1 to 8.