FR3102564A1 - Electrochemical accumulator comprising a resonant circuit condition sensor - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet le domaine de la surveillance de l’état thermomécanique des cellules électrochimiques de systèmes de batterie. L’invention concerne un accumulateur électrochimique (1) comprenant un capteur (3) d’état de l’emballage (2) de l’accumulateur recouvrant la surface de l’emballage, dans lequel le capteur (3) comporte un film déformable (8) et un circuit électrique résonnant sous forme de lignes imprimées fixé sur ledit film (8), le circuit résonnant comprenant un élément inductif (4) et un élément capacitif (5) parmi lesquels au moins un (5) des deux éléments recouvre une zone surveillée de l’emballage (2) de manière qu’une variation de l’état de surface et/ou thermique de l’emballage (2) modifie la géométrie des lignes imprimées et la réponse fréquentielle dudit circuit. L’invention s’applique par exemple aux véhicules électriques et véhicules hybrides. Figure 1The present invention relates to the field of monitoring the thermomechanical state of electrochemical cells of battery systems. The invention relates to an electrochemical accumulator (1) comprising a sensor (3) for the condition of the packaging (2) of the accumulator covering the surface of the packaging, in which the sensor (3) comprises a deformable film ( 8) and a resonant electric circuit in the form of printed lines fixed on said film (8), the resonant circuit comprising an inductive element (4) and a capacitive element (5) among which at least one (5) of the two elements covers a monitored zone of the packaging (2) so that a variation in the surface and / or thermal state of the packaging (2) modifies the geometry of the printed lines and the frequency response of said circuit. The invention applies, for example, to electric vehicles and hybrid vehicles. Figure 1
Description
Le domaine de l’invention concerne les accumulateurs électrochimiques pour systèmes de batteries, par exemple de type Lithium ion, et en particulier les techniques de contrôles de l’état surfacique et thermique de tels accumulateurs.The field of the invention relates to electrochemical accumulators for battery systems, for example of the Lithium ion type, and in particular the techniques for controlling the surface and thermal state of such accumulators.
Comme cela est bien connu, les accumulateurs électrochimiques, désignés également par le terme cellule, doivent être maintenus dans des plages de températures et des conditions de fonctionnement sécurisées pour éviter un endommagement ou une phase d’emballement thermique. C’est le cas notamment des cellules de type Lithium-ion. C’est pourquoi les systèmes de batteries intègrent des systèmes de surveillance de l’état de structure thermomécanique d’une ou plusieurs cellules visant à détecter des anomalies de fonctionnement, telles les surcharges, surchauffes et autres phénomènes d’emballement thermique.As is well known, electrochemical accumulators, also referred to by the term cell, must be maintained within safe temperature ranges and operating conditions to avoid damage or a thermal runaway phase. This is particularly the case for Lithium-ion type cells. This is why battery systems incorporate systems for monitoring the state of the thermomechanical structure of one or more cells aimed at detecting operating anomalies, such as overcharging, overheating and other thermal runaway phenomena.
Les accumulateurs électrochimiques se présentent sous la forme de cylindres rigides, de boitiers prismatiques semi-rigides, ou bien encore sous forme de corps plat semi-flexibles, désignés également par le terme anglais « Pouch Cell». Classiquement, les systèmes de surveillance des cellules de batterie reposent essentiellement sur des capteurs de température disposés en surface des cellules. On connait également les documents brevet FR3034260A1 et FR3018911A1 décrivant des cellules équipées de jauges de contrainte pour la détection de déformations mécaniques de l’emballage d’une cellule. Les jauges de contraintes consistent généralement en des circuits électriques comprenant un fil métallique arrangé suivant une forme en boucle le long d’un axe de surveillance de déformation. La variation de la résistance électrique du fil, directement influencée par la variation de longueur, est surveillée continuellement pour détecter une déformation de l’emballage. L’inconvénient des capteurs de température et des capteurs à jauge de contrainte est qu’il est nécessaire d’équiper chaque cellule à surveiller par un capteur et circuit de surveillance individuel à chaque cellule. De plus, ces capteurs se limitent à une faible surface de mesure et à un unique axe de déformation par capteur. Il est donc nécessaire d’équiper chaque cellule d’un ou plusieurs capteurs et de la connectique spécifique à chaque capteur pour implémenter une solution complète de surveillance. Pour les solutions embarquées, par exemple les systèmes de batterie de véhicule automobile, l’espace d’intégration, les conditions thermiques et vibratoires particulièrement difficiles rendent couteux l’intégration de systèmes de surveillance individuels pour chaque cellule.Electrochemical accumulators come in the form of rigid cylinders, semi-rigid prismatic boxes, or even in the form of semi-flexible flat bodies, also referred to by the English term "Pouch Cell". Conventionally, battery cell monitoring systems are essentially based on temperature sensors arranged on the surface of the cells. Patent documents FR3034260A1 and FR3018911A1 are also known describing cells equipped with strain gauges for detecting mechanical deformations of the packaging of a cell. Strain gauges generally consist of electrical circuits comprising wire arranged in a looped shape along a strain monitoring axis. The variation in electrical resistance of the wire, directly influenced by the variation in length, is continuously monitored to detect deformation of the package. The disadvantage of temperature sensors and strain gauge sensors is that it is necessary to equip each cell to be monitored with an individual sensor and monitoring circuit for each cell. In addition, these sensors are limited to a small measurement surface and a single deformation axis per sensor. It is therefore necessary to equip each cell with one or more sensors and the connectors specific to each sensor to implement a complete monitoring solution. For embedded solutions, for example automotive battery systems, the integration space, particularly difficult thermal and vibration conditions make it expensive to integrate individual monitoring systems for each cell.
Il existe donc un besoin de palier les problèmes précités. Un objectif de l’invention est de proposer une solution de surveillance à bas coût, compacte et individuelle à chaque cellule permettant la détection d’anomalies thermomécaniques en surface de chaque cellule.There is therefore a need to overcome the aforementioned problems. One objective of the invention is to provide a low-cost, compact and individual monitoring solution for each cell, allowing the detection of thermomechanical anomalies on the surface of each cell.
Plus précisément, l’invention concerne un accumulateur électrochimique comprenant un capteur d’état de l’emballage de l’accumulateur recouvrant la surface de l’emballage. Selon l’invention, le capteur comporte un film déformable et un circuit électrique résonnant sous forme de lignes imprimées fixé sur ledit film, le circuit résonnant comprenant un élément inductif et un élément capacitif parmi lesquels au moins un des deux éléments recouvre une zone surveillée de l’emballage de manière qu’une variation de l’état de surface et/ou thermique de l’emballage modifie la géométrie des lignes imprimées et la réponse fréquentielle dudit circuit.More specifically, the invention relates to an electrochemical accumulator comprising a state sensor of the packaging of the accumulator covering the surface of the packaging. According to the invention, the sensor comprises a deformable film and a resonant electric circuit in the form of printed lines fixed on said film, the resonant circuit comprising an inductive element and a capacitive element among which at least one of the two elements covers a monitored zone of packaging so that a variation in the surface and/or thermal state of the packaging modifies the geometry of the printed lines and the frequency response of said circuit.
Selon une variante, l’élément positionné sur la zone surveillée est l’élément capacitif et/ou l’élément inductif.According to a variant, the element positioned on the monitored zone is the capacitive element and/or the inductive element.
Selon une variante, l’élément capacitif est une capacité à peigne interdigité et l’élément inductif est une inductance en forme de spirale.According to a variant, the capacitive element is an interdigital comb capacitor and the inductive element is a spiral-shaped inductance.
Selon une variante, l’élément inductif et l’élément capacitif sont connectés en série ou en parallèle.According to a variant, the inductive element and the capacitive element are connected in series or in parallel.
L’invention prévoit également un système de batterie comportant une pluralité N d’accumulateurs électrochimiques comprenant chacun un capteur d’état de l’emballage, la pluralité N comportant au moins deux desdits accumulateurs selon l’invention, et comportant en outre un générateur de tension alimentant chaque borne d’entrée des capteurs d’emballage, un circuit configuré pour mesurer la réponse fréquentielle de chaque capteur des au moins deux accumulateurs lorsque les bornes d’entrée sont alimentées par un signal de tension de fréquence pilotable et un moyen de détection d’une variation de la réponse fréquentielle de chaque capteur.The invention also provides a battery system comprising a plurality N of electrochemical accumulators each comprising a packaging state sensor, the plurality N comprising at least two of said accumulators according to the invention, and further comprising a voltage supplying each input terminal of the packaging sensors, a circuit configured to measure the frequency response of each sensor of the at least two accumulators when the input terminals are supplied by a controllable frequency voltage signal and a detection means a variation in the frequency response of each sensor.
Selon une variante, la réponse fréquentielle d’un premier capteur est distincte de la réponse fréquentielle d’un deuxième capteur.According to a variant, the frequency response of a first sensor is distinct from the frequency response of a second sensor.
Selon une variante, le nombre et/ou la longueur des dents du peigne de l’élément capacitif du premier capteur sont/est distincts des dents du peigne de l’élément capacitif du deuxième capteur.According to a variant, the number and/or the length of the teeth of the comb of the capacitive element of the first sensor are/is distinct from the teeth of the comb of the capacitive element of the second sensor.
Selon une variante, le système comporte en outre un film déformable sous forme de ruban continu fixé en surface de l’emballage de chaque accumulateur de la pluralité N, chaque accumulateur comportant un capteur individuel recouvrant la surface de l’emballage, le film comportant une borne d’entrée principale de connexion du générateur de tension et une borne de sortie principale de connexion du circuit de mesure de la réponse fréquentielle, les capteurs étant connectés en série les uns aux autres entre la borne d’entrée principale et la borne de sortie par des connecteurs électriques de liaison fixé au film.According to a variant, the system also comprises a deformable film in the form of a continuous ribbon fixed to the surface of the packaging of each accumulator of the plurality N, each accumulator comprising an individual sensor covering the surface of the packaging, the film comprising a main input terminal for connecting the voltage generator and a main output terminal for connecting the frequency response measurement circuit, the sensors being connected in series with each other between the main input terminal and the output terminal by electrical connection connectors attached to the film.
Selon une variante, le film déformable s’étend entre chaque accumulateur de la pluralité N en disposition de forme en accordéon.According to a variant, the deformable film extends between each accumulator of the plurality N in an accordion-shaped arrangement.
L’invention concerne également un procédé de surveillance de l’état de l’emballage d’un accumulateur électrochimique, comportant les étapes successives suivantes :The invention also relates to a method for monitoring the state of the packaging of an electrochemical accumulator, comprising the following successive steps:
- La génération d’un signal électrique balayant une plage de fréquence continuellement et transmis en entrée d’un capteur d’état comprenant un circuit électrique résonnant fixé en surface dudit emballage,The generation of an electrical signal sweeping a frequency range continuously and transmitted as input to a state sensor comprising a resonant electrical circuit fixed to the surface of said packaging,
- La mesure du signal de réponse sur une borne de sortie,Measurement of the response signal on an output terminal,
- La détermination de la réponse fréquentielle du capteur,The determination of the frequency response of the sensor,
- La signalisation d’une anomalie en cas de détection d’une variation de de la réponse fréquentielle.Signaling of an anomaly in the event of detection of a variation in the frequency response.
Selon une variante, configurée pour la surveillance de l’état de l’emballage d’une pluralité N d’accumulateurs électrochimiques d’un système de batterie, où chaque accumulateur comprenant un capteur d’état de l’emballage, le signal électrique balaie une plage fréquentielle couvrant chacune des fréquences de résonnance des N capteurs d’état.According to a variant, configured for monitoring the state of the packaging of a plurality N of electrochemical accumulators of a battery system, where each accumulator comprising a sensor of the state of the packaging, the electrical signal sweeps a frequency range covering each of the resonance frequencies of the N state sensors.
Selon une variante, la détermination de la réponse fréquentielle consiste à mesurer la valeur de la fréquence de résonnance d’un ou chaque capteur, et à mesurer la variation de la ou chaque fréquence de résonnance sur une unique borne de sortie.According to a variant, the determination of the frequency response consists in measuring the value of the resonance frequency of one or each sensor, and in measuring the variation of the or each resonance frequency on a single output terminal.
L’invention concerne également un film déformable comportant un capteur destiné à la mesure d’état de l’emballage d’un accumulateur électrochimique, le capteur comporte un circuit électrique résonnant sous forme de lignes imprimées fixé sur ledit film, le circuit résonnant comprenant un élément inductif et un élément capacitif parmi lesquels au moins un des deux éléments est destiné à recouvrir une zone spécifique de l’emballage.The invention also relates to a deformable film comprising a sensor intended for measuring the state of the packaging of an electrochemical accumulator, the sensor comprising a resonant electric circuit in the form of printed lines fixed on said film, the resonant circuit comprising a inductive element and a capacitive element among which at least one of the two elements is intended to cover a specific zone of the packaging.
Selon une variante, le film déformable est destiné à la mesure d’état de l’emballage d’une pluralité N d’accumulateurs électrochimiques d’un système de batterie, et comporte N capteurs, une borne d’entrée principale destinée à la connexion d’un générateur de tension et une borne de sortie principale destinée à la connexion du circuit de mesure de la fréquence de résonnance, les N capteurs étant connectés en série les uns aux autres entre la borne d’entrée principale et la borne de sortie par des connecteurs électriques de liaison fixé au film.According to a variant, the deformable film is intended for measuring the state of the packaging of a plurality N of electrochemical accumulators of a battery system, and comprises N sensors, a main input terminal intended for connection of a voltage generator and a main output terminal intended for the connection of the circuit for measuring the resonance frequency, the N sensors being connected in series with each other between the main input terminal and the output terminal by electrical connection connectors attached to the film.
L’invention concerne également un procédé d’assemblage d’un système de batterie comprenant une pluralité N d’accumulateurs électrochimiques, comportant une étape de collage d’un film déformable adhésif selon l’invention sur chaque accumulateur du système de batterie.The invention also relates to a method for assembling a battery system comprising a plurality N of electrochemical accumulators, comprising a step of bonding a deformable adhesive film according to the invention to each accumulator of the battery system.
La solution de surveillance proposée par l’invention permet de réduire significativement le coût des capteurs du fait de l’utilisation de technologie imprimée, par exemple encre conductrice, et le coût du circuit de mesure et de contrôle, un unique circuit est connecté aux capteurs reliés en série. L’intégration dans un système multi-cellulaires et l’assemblage sont facilités du fait de l’utilisation de film adhésif comprenant l’intégralité des capteurs et jonctions électriques entre les capteurs. De plus, le capteur à lignes conductrices imprimées permet une surveillance de l’état de déformation et à la fois de l’état thermique de l’emballage du fait de la variation du coefficient de diélectrique du film support. Le capteur assure en plus un contrôle multiaxial de surfaces planes ou surfaces circonférentielles. Il s’adapte ainsi à tout type de format de cellule électrochimique.The monitoring solution proposed by the invention makes it possible to significantly reduce the cost of the sensors due to the use of printed technology, for example conductive ink, and the cost of the measurement and control circuit, a single circuit is connected to the sensors connected in series. Integration into a multi-cell system and assembly are facilitated by the use of adhesive film comprising all the sensors and electrical junctions between the sensors. In addition, the sensor with printed conductive lines allows monitoring of the state of deformation and at the same time of the thermal state of the packaging due to the variation of the dielectric coefficient of the support film. The sensor additionally provides multi-axis monitoring of flat surfaces or circumferential surfaces. It thus adapts to any type of electrochemical cell format.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description comprising embodiments of the invention given by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which:
L’invention concerne les systèmes de batteries comportant une ou plusieurs cellules électrochimiques pour l’alimentation en énergie électrique de systèmes et plus précisément les solutions de surveillance à capteur d’état d’une cellule. Le domaine concerné est le domaine des systèmes électroniques en général, tels les véhicules automobiles à motorisation conventionnelle thermique, à motorisation hybride ou motorisation totalement électrique, mais aussi la téléphonie mobile, équipements informatiques et les systèmes à alimentation d’énergie embarquée. L’invention concerne les technologies de cellules électrochimiques, ayant deux bornes, une électrode positive et une électrode négative, et présentant une tension nominale de quelques volts, le plus souvent comprise entre 2V et 4V, généralement 2,2V ou 3,7V environ, par exemple de type Lithium polymère, Lithium fer phosphate, Nickel Cadmium ou Nickel-Métal-Hydrure, pouvant être enveloppées dans des emballages cylindriques rigides, les emballages de forme prismatique rigide, ou bien encore les emballages semi rigides plats.The invention relates to battery systems comprising one or more electrochemical cells for supplying electrical energy to systems and more specifically to cell state sensor monitoring solutions. The field concerned is the field of electronic systems in general, such as motor vehicles with conventional thermal motorization, hybrid motorization or fully electric motorization, but also mobile telephony, computer equipment and on-board power supply systems. The invention relates to electrochemical cell technologies, having two terminals, a positive electrode and a negative electrode, and having a nominal voltage of a few volts, most often between 2V and 4V, generally 2.2V or 3.7V approximately, for example of the Lithium polymer, Lithium iron phosphate, Nickel Cadmium or Nickel-Metal-Hydride type, which can be wrapped in rigid cylindrical packaging, rigid prismatic-shaped packaging, or even flat semi-rigid packaging.
En cas de défaillance, notamment dans les situations d’échauffement ou de défaillance des systèmes de dégazage, les emballages ont tendance à augmenter de volume du fait de l’accumulation de gaz chimiques à l’intérieur de l’enveloppe, provoquant une déformation thermomécanique.In the event of failure, particularly in situations of overheating or failure of the degassing systems, the packages tend to increase in volume due to the accumulation of chemical gases inside the envelope, causing thermomechanical deformation .
En figure 1 on a représenté une cellule électrochimique 1 selon l’invention comportant les bornes de connexion électriques 9 par lesquelles circulent les courants de charge et décharge de la cellule, un emballage 2 et un capteur d’état 3 ayant pour fonction de détecter de manière précoce les déformations thermomécaniques de l’emballage de la cellule 1. Le capteur 3 comporte un film déformable 8 fixé en surface de l’emballage de la cellule, sur une partie ou toute la surface de l’emballage et un circuit électrique résonnant de type LC sous forme de lignes conductrices de technologie de type lignes imprimées à encre conductrice d’électricité sur le film 8.In FIG. 1 there is shown an electrochemical cell 1 according to the invention comprising the electrical connection terminals 9 through which the cell charging and discharging currents flow, a packaging 2 and a state sensor 3 having the function of detecting early manner the thermomechanical deformations of the packaging of the cell 1. The sensor 3 comprises a deformable film 8 fixed to the surface of the packaging of the cell, on part or all of the surface of the packaging and a resonant electrical circuit of LC type in the form of conductive lines of electrically conductive ink printed line type technology on the film 8.
Le film 8 est collé directement sur l’emballage 2 de manière à pouvoir fixer le capteur sur la cellule lors de l’assemblage d’un système de batterie. Le film 8 est une couche fine, d’épaisseur comprise entre une centaine de µm et 1 mm Le film 8 est réalisé dans une matière souple et/ou élastique dont les propriétés mécaniques et thermiques assurent une bonne tenue dans la plage de fonctionnement thermique d’une cellule de batterie tout en étant suffisamment sensibles aux variations de température et aux déformations de l’emballage pour assurer la détection des variations d’état thermomécaniques, par exemple en matériau synthétique PET (polyéthylène téréphtalate). Dans une variante, on envisage que le circuit résonnant LC soit directement imprimé sur l’emballage 2 de la cellule lors de la fabrication de la cellule.Film 8 is glued directly to packaging 2 so that the sensor can be attached to the cell when assembling a battery system. The film 8 is a thin layer, with a thickness of between a hundred μm and 1 mm The film 8 is made of a flexible and/or elastic material whose mechanical and thermal properties ensure good resistance in the thermal operating range of a battery cell while being sufficiently sensitive to temperature variations and to deformations of the packaging to ensure the detection of thermomechanical state variations, for example made of synthetic material PET (polyethylene terephthalate). In a variant, it is envisaged that the resonant circuit LC is directly printed on the packaging 2 of the cell during the manufacture of the cell.
Plus précisément, le circuit résonnant LC est un circuit à lignes conductrices d’électricité imprimées comportant un élément inductif 4 ayant une inductance de valeur prédéterminée LO et un élément capacitif 5 ayant une valeur de capacité prédéterminée CO. Les lignes imprimées sont réalisées en matériau conducteur, par exemple en encre conductrice d’électricité à base de carbone ou encre à base d’argent. Les valeurs prédéterminées L0 et C0 sont les valeurs spécifiquement prévues dans des conditions nominales de fonctionnement de la cellule lorsque le film est fixé sur l’emballage 2. Les valeurs LO, CO déterminent une réponse fréquentielle du circuit LC lorsqu’un signal électrique alimente l’entrée du circuit résonnant LC.More precisely, the resonant circuit LC is a circuit with printed electrically conductive lines comprising an inductive element 4 having an inductance of predetermined value LO and a capacitive element 5 having a predetermined capacitance value CO. The printed lines are made of conductive material, for example carbon-based electrically conductive ink or silver-based ink. The predetermined values L0 and C0 are the values specifically provided for under nominal operating conditions of the cell when the film is attached to the packaging 2. The values LO, CO determine a frequency response of the LC circuit when an electrical signal supplies the input of the LC resonant circuit.
La réponse fréquentielle est caractérisée par la fréquence de résonnance prédéterminée du circuit LC et la largeur de bande passante ou coupée à 3 Db par exemple. L’une ou plusieurs caractéristiques de la réponse fréquentielle sont surveillées pour détecter une variation signifiant une déformation de l’emballage de la cellule.The frequency response is characterized by the predetermined resonance frequency of the LC circuit and the bandwidth pass or cut at 3 Db for example. One or more characteristics of the frequency response are monitored to detect a variation signifying a deformation of the cell packaging.
A cet effet, le circuit résonnant comporte une borne d’entrée 6 et une borne de sortie 7, lesdites bornes ayant pour fonction de recevoir un signal électrique sur la borne d’entrée 6 balayant une plage de fréquence qui encadre la fréquence de résonnance du circuit résonnant LC de manière à mesurer la réponse fréquentielle du circuit résonnant LC sur la borne de sortie 7.To this end, the resonant circuit comprises an input terminal 6 and an output terminal 7, said terminals having the function of receiving an electrical signal on the input terminal 6 sweeping a frequency range which surrounds the resonance frequency of the LC resonant circuit so as to measure the frequency response of the LC resonant circuit on output terminal 7.
Par exemple, le circuit résonnant LC est prévu pour fonctionner dans un domaine fréquentiel de l’ordre d’un mégahertz et quelques dizaines de mégahertz. La plage de fréquence est configurable en fonction de la surface disponible de l’emballage d’une cellule.For example, the LC resonant circuit is designed to operate in a frequency domain of the order of one megahertz and a few tens of megahertz. The frequency range is configurable depending on the available surface of the cell package.
Plus précisément, le circuit résonnant LC est un circuit électrique dans lequel l’élément inductif 4 et l’élément capacitif 5 sont connectés électriquement en parallèle entre la borne d’entrée 6 et la borne de sortie 7, comme illustré en figure 1. Le circuit LC forme ici un filtre coupe bande. L’inductance 4 est dans ce mode de réalisation une spirale de type ruban conducteur imprimé sur un support diélectrique, ici de forme carrée. En variante, l’élément inductif est un composant électronique discret fixé en surface du film.More precisely, the LC resonant circuit is an electrical circuit in which the inductive element 4 and the capacitive element 5 are electrically connected in parallel between the input terminal 6 and the output terminal 7, as illustrated in FIG. 1. The LC circuit here forms a notch filter. The inductance 4 is in this embodiment a spiral of the conductive tape type printed on a dielectric support, here of square shape. Alternatively, the inductive element is a discrete electronic component attached to the surface of the film.
L’élément capacitif 5 est un peigne interdigité imprimé sur le support diélectrique. Le peigne interdigité 5 s’étend sur la surface à surveiller de l’emballage 2, de préférence sur toute la largeur de l’emballage 2 de manière à couvrir l’intégralité de la surface susceptible de se déformer. De plus, le peigne interdigité s’étend sur une partie ou toute la longueur de l’emballage 2 de la cellule.The capacitive element 5 is an interdigital comb printed on the dielectric support. The interdigital comb 5 extends over the surface to be monitored of the packaging 2, preferably over the entire width of the packaging 2 so as to cover the entire surface liable to deform. In addition, the interdigital comb extends over part or the entire length of the packing 2 of the cell.
Dans le cas de la figure 1, l’emballage 2 présente une surface plane semi rigide de forme sensiblement rectangulaire. L’inductance 4 est positionnée en partie supérieure de l’emballage à proximité des bornes d’alimentation électrique de la cellule, par exemple sur le quart supérieur de la surface, tandis que la capacité 5 recouvre les trois-quarts de la surface sous l’inductance, en prenant comme référence la partie supérieure comme étant à proximité des bornes d’alimentation.In the case of Figure 1, the packaging 2 has a semi-rigid flat surface of substantially rectangular shape. The inductor 4 is positioned in the upper part of the packaging near the electrical supply terminals of the cell, for example on the upper quarter of the surface, while the capacitor 5 covers three-quarters of the surface under the inductor, taking as reference the upper part as being near the supply terminals.
Par ailleurs, comme illustré en figure 1, l’élément inductif 4 et l’élément capacitif 5 sont fixés sur la même face de l’emballage, mais en variante ils peuvent être fixés sur des faces distinctes. Dans le cas d’un emballage cylindrique, le circuit résonnant s’étend sur toute la circonférence de l’emballage ou partie de la circonférence.Furthermore, as illustrated in Figure 1, the inductive element 4 and the capacitive element 5 are fixed on the same face of the packaging, but alternatively they can be fixed on separate faces. In the case of a cylindrical package, the resonant circuit extends over the entire circumference of the package or part of the circumference.
On envisage plusieurs variantes de capteurs. Pour une première variante seul un élément du circuit, l’élément capacitif 5 ou l’élément inductif 4, sert à surveiller une déformation thermomécanique. Par conséquent, seul un de ces deux éléments est positionné sur la zone à surveiller. L’autre élément est positionné sur une zone de l’emballage normalement non atteinte par la déformation. Dans une deuxième variante, les deux éléments LC, sont prévus pour surveiller une déformation thermomécanique c’est-à-dire que les deux éléments sont positionnés sur une zone de la surface de l’emballage susceptible de se déformer. De plus, dans une autre variante pouvant être combinée ou non aux variantes d’agencement du circuit, l’élément inductif 4 et l’élément capacitif 5 sont montés en série. Le filtre LC peut être un filtre passe-bande ou un filtre coupe-bande, où la fréquence de résonnance a la valeur suivante :Several variants of sensors are envisaged. For a first variant, only one element of the circuit, the capacitive element 5 or the inductive element 4, serves to monitor a thermomechanical deformation. Consequently, only one of these two elements is positioned on the zone to be monitored. The other element is positioned on an area of the packaging normally not affected by the deformation. In a second variant, the two LC elements are provided to monitor thermomechanical deformation, i.e. the two elements are positioned on an area of the surface of the packaging likely to deform. Moreover, in another variant which may or may not be combined with the variants of arrangement of the circuit, the inductive element 4 and the capacitive element 5 are connected in series. The LC filter can be a bandpass filter or a notch filter, where the resonant frequency has the following value:
C0 et L0 sont les valeurs de capacité et d’inductance en fonctionnement nominal de la cellule déterminées en conception, c’est-à-dire sans déformation de l’emballage, ni échauffement électrique hors fonctionnement nominal. La géométrie des lignes conductrices imprimées, caractérisée par la largeur des lignes, l’espace interlignes, le nombre de boucle de l’inductance, le nombre de dent du peigne et l’espace inter-dents, détermine donc la fréquence de résonnance du circuit LC.C0 and L0 are the capacitance and inductance values in nominal operation of the cubicle determined in design, i.e. without deformation of the packaging, nor electrical heating outside nominal operation. The geometry of the printed conductive lines, characterized by the width of the lines, the interline space, the number of inductance loops, the number of comb teeth and the inter-tooth space, therefore determines the resonance frequency of the circuit. LC.
En figure 2, on a représenté un graphique illustrant un exemple de réponse fréquentielle du capteur à circuit résonnant LC d’une cellule selon l’invention sur l’axe des ordonnées en unité décibel en fonction des fréquences du signal d’entrée sur l’axe des abscisses en Hz.In FIG. 2, there is shown a graph illustrating an example of frequency response of the LC resonant circuit sensor of a cell according to the invention on the ordinate axis in decibel units as a function of the frequencies of the input signal on the abscissa axis in Hz.
Plus précisément, une première courbe S0 représente la réponse fréquentielle du capteur à circuit résonnant LC dans des conditions nominales de fonctionnement de la cellule électrochimique. L’emballage ne présente pas de déformation mécanique, ni un échauffement susceptible de modifier la réponse fréquentielle. Dans cette situation, la fréquence de résonnance est d’une valeur prédéterminée F0, prévue en conception du capteur, pour des valeurs de capacité C0 et d’inductance L0. Une deuxième courbe S1 et une troisième courbe S2 en trait pointillé représente la réponse fréquentielle du capteur lors d’une déformation de l’emballage. Les valeurs de la capacité prennent les valeurs C1, C2 respectivement pour des valeurs de fréquence de résonnance F1 et F2. La variation de l’espace entre les peignes lors d’un gonflement de l’emballage provoque une diminution de la valeur des capacités augmentant la valeur de fréquence de résonnance. L’altération de la réponse fréquentielle est judicieusement exploitée par l’invention pour détecter une anomalie thermomécanique. En effet, la fréquence est dépendante de la géométrie des lignes conductrices du peigne interdigité, mais aussi de la température par la variation du coefficient de diélectrique du support. Le capteur présente plusieurs avantages par rapport aux jauges de contrainte conventionnelles. Un unique capteur est apte à détecter la variation géométrique de la surface de l’emballage quel que soit l’axe de déformation au moyen d’un unique motif en peigne interdigité ou un unique motif de spirale d’inductance, mais aussi une montée en température en surface du capteur. Le capteur est compact et son intégration est optimisée au sein des systèmes de batterie.More specifically, a first curve S0 represents the frequency response of the LC resonant circuit sensor under nominal operating conditions of the electrochemical cell. The packaging does not show any mechanical deformation or heating likely to modify the frequency response. In this situation, the resonance frequency is of a predetermined value F0, provided in the design of the sensor, for values of capacitance C0 and inductance L0. A second curve S1 and a third curve S2 in dotted line represents the frequency response of the sensor during a deformation of the packaging. The capacitance values take the values C1, C2 respectively for resonance frequency values F1 and F2. The variation of the space between the combs during an inflation of the package causes a decrease in the value of the capacities increasing the resonance frequency value. The alteration of the frequency response is judiciously exploited by the invention to detect a thermomechanical anomaly. Indeed, the frequency is dependent on the geometry of the conductive lines of the interdigital comb, but also on the temperature by the variation of the dielectric coefficient of the support. The sensor has several advantages over conventional strain gauges. A single sensor is able to detect the geometric variation of the surface of the packaging whatever the axis of deformation by means of a single interdigital comb pattern or a single inductance spiral pattern, but also a rise in sensor surface temperature. The sensor is compact and its integration is optimized within battery systems.
De plus, en équipant chaque cellule électrochimique d’un système de batterie avec un capteur individuel présentant une fréquence de résonnance propre, par variation de la géométrie des motifs imprimés, le peigne interdigité et/ou la spirale, il est possible de surveiller l’état thermomécanique de l’ensemble des capteurs par un unique circuit de contrôle en analysant la réponse fréquentielle des capteurs connectés en série.Moreover, by equipping each electrochemical cell of a battery system with an individual sensor having a specific resonance frequency, by varying the geometry of the printed patterns, the interdigital comb and/or the spiral, it is possible to monitor the thermomechanical state of all the sensors by a single control circuit by analyzing the frequency response of the sensors connected in series.
En figure 3, on a représenté deux cellules électrochimiques 30a, 30b équipés chacun d’un capteur 31a, 31b individuel selon l’invention. Dans ce mode de réalisation, le premier capteur 31a comprend un peigne interdigité de géométrie distincte du deuxième capteur 31b. Comme illustré par la figure 3, le peigne interdigité 31a comporte un nombre de dents inférieur et des espaces inter dents supérieurs au peigne 31b. La fréquence de résonnance Fa du premier capteur 31a est donc distincte de la fréquence de résonnance Fb du deuxième capteur 31b.In FIG. 3, two electrochemical cells 30a, 30b are represented, each equipped with an individual sensor 31a, 31b according to the invention. In this embodiment, the first sensor 31a comprises an interdigital comb of geometry distinct from the second sensor 31b. As illustrated by FIG. 3, the interdigital comb 31a has a lower number of teeth and greater inter-tooth spaces than the comb 31b. The resonance frequency Fa of the first sensor 31a is therefore distinct from the resonance frequency Fb of the second sensor 31b.
L’invention prévoit donc un système de batterie comportant une unique cellule électrochimique ou une pluralité N de cellules comprenant chacune un capteur d’état de l’emballage, où N est égal à 2 ou plus. En figure 4, on a représenté dans un souci de simplification un système de batterie 400 où N est égal à 3. Conformément à l’invention, chaque cellule 40a, 40b et 40c est couplée à un capteur individuel d’état 41a, 41b, 41c respectivement, où le circuit résonnant détermine une fréquence de résonnance spécifiquement attribuée à la cellule.The invention therefore provides a battery system comprising a single electrochemical cell or a plurality N of cells each comprising a packaging state sensor, where N is equal to 2 or more. In FIG. 4, for the sake of simplification, a battery system 400 has been shown where N is equal to 3. In accordance with the invention, each cell 40a, 40b and 40c is coupled to an individual state sensor 41a, 41b, 41c respectively, where the resonant circuit determines a resonance frequency specifically assigned to the cell.
Le système de batterie 400 comporte en outre un générateur de tension 42 à balayage de fréquence alimentant chaque borne d’entrée 43a, 43b, 43c des capteurs d’emballage, un circuit configuré pour mesurer la réponse fréquentielle (la fréquence de résonnance Fa, Fb, Fc de chaque capteur 41a, 41b, 41c ou la bande passante ou la bande coupée selon les caractéristiques du circuit) lorsque les bornes d’entrée sont alimentées par un signal de tension de fréquence pilotable et un moyen de détection d’une variation de la réponse fréquentielle de chaque capteur 41a, 41b, 41c. Une résistance 45 est connectée en parallèle du circuit de mesure reliant la borne principale de sortie 43d et la borne de masse. Le générateur est connecté électriquement à la première borne d’entrée. Le générateur de tension fonctionne dans une plage d’amplitude de quelques millivolts à plusieurs volts.The battery system 400 further comprises a frequency sweep voltage generator 42 supplying each input terminal 43a, 43b, 43c of the packaging sensors, a circuit configured to measure the frequency response (the resonant frequency Fa, Fb , Fc of each sensor 41a, 41b, 41c or the bandwidth or the band cut according to the characteristics of the circuit) when the input terminals are supplied by a controllable frequency voltage signal and a means of detecting a variation of the frequency response of each sensor 41a, 41b, 41c. A resistor 45 is connected in parallel with the measurement circuit connecting the main output terminal 43d and the ground terminal. The generator is electrically connected to the first input terminal. The voltage generator operates in an amplitude range from a few millivolts to several volts.
Dans ce mode de réalisation, le circuit comporte deux bornes principales 43a et 43d, pour la génération du signal d’entrée sur la borne principale 43a formant également la borne d’entrée de la cellule 40a et pour la mesure de la réponse fréquentielle sur la borne principale 43d. Les capteurs 41a, 41b et 41c sont connectés électriquement en série entre les bornes principales 43a et 43d par l’intermédiaire de jonctions électriques conductrices entre chaque cellule. Dans cet exemple, les capteurs sont fixés sur un même fil déformable 44 (représenté en trait en pointillé) formant un ruban s’étendant le long de la surface des cellules du système de batterie 400.In this embodiment, the circuit comprises two main terminals 43a and 43d, for the generation of the input signal on the main terminal 43a also forming the input terminal of the cell 40a and for the measurement of the frequency response on the main terminal 43d. The sensors 41a, 41b and 41c are electrically connected in series between the main terminals 43a and 43d via conductive electrical junctions between each cell. In this example, the sensors are fixed on the same deformable wire 44 (shown in dotted line) forming a ribbon extending along the surface of the cells of the battery system 400.
Par ailleurs, dans cet exemple, le peigne interdigité de chaque capteur 41a, 41b et 41c possède une géométrie spécifique, c’est à dire distincte des autres capteurs, de manière à présenter une réponse fréquentielle spécifique à chaque cellule. Le capteur 41a comporte le nombre de dents le plus important et des espaces inter-dents faibles par rapport aux autres capteurs. Le capteur 41b présente des espacements inter-dents supérieurs aux autres capteurs et le capteur 41c présente un nombre de dents inférieur au peigne du capteur 41a mais des espacements équivalents. Cette configuration est présentée à titre d’exemple non limitatif et d’autres variations géométriques sont envisageables pour individualiser la réponse fréquentielle sans sortir du cadre de l’invention.Furthermore, in this example, the interdigital comb of each sensor 41a, 41b and 41c has a specific geometry, that is to say distinct from the other sensors, so as to present a frequency response specific to each cell. The sensor 41a has the largest number of teeth and small inter-tooth spaces compared to the other sensors. The sensor 41b has greater inter-tooth spacings than the other sensors and the sensor 41c has a lower number of teeth than the comb of the sensor 41a but equivalent spacings. This configuration is presented by way of non-limiting example and other geometric variations can be envisaged to individualize the frequency response without departing from the scope of the invention.
De plus, on précise que le générateur de tension 42 est configuré pour piloter un signal de tension balayant une plage fréquentielle couvrant au moins chacune des fréquences de résonnance des capteurs 41a, 41b et 41c.Furthermore, it is specified that the voltage generator 42 is configured to drive a voltage signal sweeping a frequency range covering at least each of the resonance frequencies of the sensors 41a, 41b and 41c.
La différenciation des géométries de ligne imprimée entre les capteurs permet de détecter individuellement une anomalie par un unique circuit de mesure. Toutefois, on n’écarte pas la possibilité que tous les capteurs d’un même système de batterie soient identiques, ou bien encore que chaque cellule comporte un circuit de surveillance individuel.The differentiation of the printed line geometries between the sensors makes it possible to individually detect an anomaly by a single measurement circuit. However, the possibility cannot be ruled out that all the sensors of the same battery system are identical, or even that each cell comprises an individual monitoring circuit.
En figure 5, on a représenté un assemblage 500 de cellules d’un système de batterie. Dans cet assemblage 500, les cellules 501, 502, 503, 504 sont empilées et le film déformable 50 sur lequel est déposé chaque capteur d’état est disposé entre chaque cellule selon un agencement en forme d’accordéon, c’est-à-dire intercalé entre chaque cellule passant alternativement d’un bord à l’autre. Le film 50 est collé en enrobage des cellules. Cet agencement facilite l’assemblage du système de surveillance pour la pose des capteurs.In Figure 5, there is shown an assembly 500 of cells of a battery system. In this assembly 500, the cells 501, 502, 503, 504 are stacked and the deformable film 50 on which each state sensor is deposited is arranged between each cell according to an accordion-shaped arrangement, that is to say say intercalated between each cell passing alternately from one edge to the other. The film 50 is pasted encapsulating the cells. This arrangement facilitates the assembly of the monitoring system for the installation of the sensors.
En figure 6, on a représenté cette fois uniquement le capteur 600 selon l’invention se présentant sous la forme d’un film déformable 601, de préférence adhésif, qui est destiné à être collé en surface de l’emballage d’une cellule électrique. Le capteur 600 comporte un circuit électrique résonnant sous forme de lignes imprimées fixé sur ledit film 601. Le circuit résonnant comprend un élément inductif 602 et un élément capacitif 603. L’élément capacitif est destiné à recouvrir la zone à surveiller d’une cellule. Le film comporte une borne électrique d’entrée 604 et une borne électrique de sortie 605. Les éléments 602 et 603 sont connectés en parallèle. En variante, ils peuvent être connectés en série. Le film 601 peut être un film adhésif pour faciliter l’assemblage, ou même un film sans adhésif auquel une colle ou un moyen adhésif est ajouté lors de la pose.In FIG. 6, this time only the sensor 600 according to the invention has been shown, which is in the form of a deformable film 601, preferably adhesive, which is intended to be glued to the surface of the packaging of an electric cell. . The sensor 600 comprises a resonant electric circuit in the form of printed lines fixed on said film 601. The resonant circuit comprises an inductive element 602 and a capacitive element 603. The capacitive element is intended to cover the area to be monitored of a cell. The film has an electrical input terminal 604 and an electrical output terminal 605. Elements 602 and 603 are connected in parallel. Alternatively, they can be connected in series. The 601 film can be an adhesive film to facilitate assembly, or even an adhesive-free film to which glue or an adhesive medium is added during installation.
Dans une autre variante, représentée en figure 7, le film déformable est de la forme d’un ruban sur lequel sont fixés une pluralité de capteurs N 701, 702, 703, avec N>=2, dans cet exemple 3. Les capteurs 701, 702, 703 sont imprimés sur le film 700 et forment des circuits résonnants LC connectés électriquement en série par des liaisons électriques 706, 707. Le film comporte deux bornes principales 704, 705 pour l’application d’un signal électrique d’entrée à fréquence pilotable et la mesure du signal électrique d’entrée et la réponse fréquentielle du film.In another variant, represented in FIG. 7, the deformable film is in the form of a ribbon on which are fixed a plurality of N sensors 701, 702, 703, with N>=2, in this example 3. The sensors 701 , 702, 703 are printed on the film 700 and form LC resonant circuits electrically connected in series by electrical connections 706, 707. The film has two main terminals 704, 705 for applying an electrical input signal to controllable frequency and measurement of the electrical input signal and the frequency response of the film.
La figure 8 représente un exemple d’algorithme du procédé de surveillance selon l’invention mis en œuvre par une unité de commande d’un système de batterie, désignée également par l’acronyme anglais BMS pour « Battery Management System ». L’unité de commande est munie d’un calculateur à circuits intégrés et de mémoires électroniques, le calculateur et les mémoires étant configurés pour exécuter ledit procédé de surveillance. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le calculateur pourrait être externe à l’unité de commande, tout en étant couplé à cette dernière. Dans ce dernier cas, il peut être lui-même agencé sous la forme d’un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, l’unité de commande, selon l’invention, peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels.FIG. 8 represents an example of an algorithm of the monitoring method according to the invention implemented by a control unit of a battery system, also designated by the English acronym BMS for "Battery Management System". The control unit is provided with an integrated circuit computer and electronic memories, the computer and the memories being configured to execute said monitoring method. But this is not mandatory. Indeed, the computer could be external to the control unit, while being coupled to the latter. In the latter case, it can itself be arranged in the form of a dedicated computer comprising a possible dedicated program, for example. Consequently, the control unit, according to the invention, can be produced in the form of software (or computer (or even “software”)) modules, or else of electronic circuits (or “hardware”), or even of a combination of electronic circuits and software modules.
Le procédé de surveillance s’applique pour un système à une cellule ou plusieurs cellules comme décrit en figure 4, par exemple pour les systèmes de batterie de véhicule automobile.The monitoring method applies for a one-cell or multi-cell system as described in FIG. 4, for example for motor vehicle battery systems.
Plus précisément, une table de correspondance mémorise au moins chaque fréquence de résonnance spécifique à chaque cellule du système de batterie. La table est enregistrée en mémoire de l’unité de commande, est déterminée en conception du système de batterie et a pour fonction de détecter une éventuelle variation de la réponse fréquentielle d’un ensemble de capteurs ou de chaque capteur individuellement. Par exemple, une fréquence de résonnance, éventuellement d’autres paramètres fréquentiels tels qu’une bande de coupure ou bande passante, peut être attribuée à un capteur individuel ou à un groupe de plusieurs capteurs, éventuellement associé à une rangée de cellule électriquement indissociable.More precisely, a correspondence table stores at least each resonance frequency specific to each cell of the battery system. The table is stored in the memory of the control unit, is determined in the design of the battery system and has the function of detecting any variation in the frequency response of a set of sensors or of each sensor individually. For example, a resonance frequency, possibly other frequency parameters such as a cut-off band or bandwidth, can be assigned to an individual sensor or to a group of several sensors, possibly associated with a row of electrically inseparable cells.
Le procédé de surveillance de l’état de l’emballage d’un accumulateur électrochimique comporte une première étape 80 de génération d’un signal électrique balayant une plage de fréquence continuellement. Le signal électrique est appliqué en entrée d’un capteur d’état comprenant le circuit électrique résonnant fixé en surface de l’emballage. Le domaine de fréquence balayé est de l’ordre de 1 Mhz à quelques dizaines de mégahertz et encadre au moins la ou les fréquences de résonnance du ou des capteurs d’état du système de batterie. L’amplitude du signal de tension électrique dépend de la tension électrique disponible, par exemple entre quelques millivolts et 48Volts.The method for monitoring the state of the packaging of an electrochemical accumulator includes a first step 80 of generating an electrical signal sweeping a frequency range continuously. The electrical signal is applied to the input of a state sensor comprising the resonant electrical circuit fixed to the surface of the packaging. The scanned frequency range is of the order of 1 Mhz to a few tens of megahertz and encompasses at least the resonance frequency(ies) of the battery system state sensor(s). The amplitude of the electrical voltage signal depends on the electrical voltage available, for example between a few millivolts and 48Volts.
Ensuite, le procédé de surveillance comporte une deuxième étape de mesure 81 du signal de réponse sur une borne de sortie d’un capteur et préférentiellement la mesure du signal d’entrée pour déterminer la fonction de transfert d’un circuit de capteur. La mesure permet ensuite de déterminer la réponse fréquentielle, d’un ou des capteurs surveillés. Dans le cas d’une pluralité de cellules où les capteurs sont reliés électriquement en série entre une borne principale d’entrée et une borne principale de sorte, comme visible sur la figure 4, la mesure s’effectue sur la borne principale de sortie. L’analyse fréquentielle de l’unique signal de sortie permet de surveiller individuellement chaque cellule.Then, the monitoring method includes a second step 81 of measuring the response signal on an output terminal of a sensor and preferably measuring the input signal to determine the transfer function of a sensor circuit. The measurement then makes it possible to determine the frequency response of one or more monitored sensors. In the case of a plurality of cells where the sensors are electrically connected in series between a main input terminal and a main terminal so, as shown in Figure 4, the measurement is made on the main output terminal. The frequency analysis of the single output signal makes it possible to individually monitor each cell.
Pour une variante d’architecture électrique, où chaque cellule comporte son propre circuit de mesure, la mesure s’effectue sur chaque borne de sortie du circuit LC spécifique à chaque capteur.For a variant of electrical architecture, where each cell has its own measurement circuit, the measurement is performed on each output terminal of the LC circuit specific to each sensor.
Ensuite, le procédé de surveillance comporte une troisième étape 82 de détermination de la réponse fréquentielle du capteur ou des capteurs. La détermination consiste par exemple à déterminer la fonction de transfert du ou d’un groupe de capteurs incluant toutes les fréquences de résonnance prédéterminées dans la table de correspondance élaborée en conception du système de batterie.Then, the monitoring method includes a third step 82 of determining the frequency response of the sensor or sensors. The determination consists for example in determining the transfer function of the or a group of sensors including all the predetermined resonance frequencies in the correspondence table drawn up in the design of the battery system.
A partir de la réponse fréquentielle mesurée, le procédé de surveillance consiste à surveiller continuellement à l’étape 83 une variation ou déplacement de la fréquence de résonnance mesurée par rapport à la fréquence prédéterminée initiale qui est enregistrée dans la table de correspondance. La surveillance peut consister également à surveiller une variation de la largeur d’une ou plusieurs bandes fréquentielles passantes ou coupées de chaque capteur par rapport aux paramètres fréquentiels mémorisées dans la table de correspondance.From the measured frequency response, the monitoring method consists in continuously monitoring in step 83 a variation or displacement of the measured resonance frequency with respect to the initial predetermined frequency which is recorded in the correspondence table. Monitoring can also consist in monitoring a variation in the width of one or more pass or cut frequency bands of each sensor with respect to the frequency parameters stored in the correspondence table.
En cas de détection d’une variation de la réponse fréquentielle d’un ou de plusieurs capteurs lors de la surveillance 83, le procédé comporte une étape de signalisation 84 d’une anomalie. A partir de la valeur de la fréquence de résonnance variante, l’unité de commande détermine un identificateur de cellule dont l’état de surface est variant. La signalisation consiste à émettre un signal d’alerte contenant l’identificateur de cellule à destination d’un module de contrôle pour l’affichage d’un message d’anomalie à destination de l’utilisateur et/ou une action préprogrammée de contrôle de courant de la ligne alimentant la cellule identifiée pour mettre fin au processus de déformation de la cellule. L’action préprogrammée peut prévoir une commande de limitation de courant, voire de coupure complète du courant.In the event of detection of a variation in the frequency response of one or more sensors during monitoring 83, the method includes a step 84 for signaling an anomaly. From the value of the varying resonance frequency, the control unit determines a cell identifier whose surface condition is varying. Signaling consists of sending an alert signal containing the cell identifier to a control module for the display of an anomaly message to the user and/or a pre-programmed action to control line current supplying the identified cell to end the process of deformation of the cell. The pre-programmed action can include a current limit command, or even a complete current cut-off.
Le procédé présente l’avantage de réaliser une surveillance des déformations mécaniques mais aussi des montées en température non conformes pour chaque cellule à partir d’un unique circuit de mesure dans lequel les capteurs sont reliés en série électrique. Le procédé et dispositif de mesure de la réponse fréquentielle améliore donc l’intégration de la solution de surveillance.The process has the advantage of monitoring mechanical deformations but also non-compliant temperature rises for each cell from a single measurement circuit in which the sensors are connected in electrical series. The method and device for measuring the frequency response therefore improves the integration of the monitoring solution.
Un autre avantage de l’invention concerne le procédé d’assemblage d’un système de batterie comportant une pluralité de cellules électrochimiques. En effet, la solution de surveillance est facile d’implémentation car elle consiste à coller un film déformable adhésif tel que décrit en figure 7 sur chaque cellule du système de batterie, puis à installer les cellules dans le système, par exemple en empilage ou en rangée. Le film en ruban est alors agencé en accordéon entre chaque cellule d’un empilement ou d’une rangée.Another advantage of the invention relates to the method of assembling a battery system comprising a plurality of electrochemical cells. Indeed, the monitoring solution is easy to implement because it consists in sticking a deformable adhesive film as described in figure 7 on each cell of the battery system, then in installing the cells in the system, for example in stacking or in row. The ribbon film is then arranged like an accordion between each cell of a stack or a row.
Dans une autre variante du procédé d’assemblage, chaque cellule est équipée d’un capteur par collage d’un film individuel. Les films sont ensuite connectés électriquement en série pour former un groupe de cellules surveillé par le circuit de mesure.In another variant of the assembly process, each cell is equipped with a sensor by bonding an individual film. The films are then electrically connected in series to form a group of cells monitored by the measurement circuit.
Claims (10)
- La génération (80) d’un signal électrique balayant une plage de fréquence continuellement et transmis en entrée d’un capteur d’état comprenant un circuit électrique résonnant fixé en surface dudit emballage,
- La mesure (81) du signal de réponse sur une borne de sortie,
- La détermination (82) de la réponse fréquentielle du capteur,
- La signalisation (84) d’une anomalie en cas de détection (83) d’une variation de la réponse fréquentielle.
- The generation (80) of an electrical signal sweeping a frequency range continuously and transmitted as input to a state sensor comprising a resonant electrical circuit fixed to the surface of said packaging,
- The measurement (81) of the response signal on an output terminal,
- The determination (82) of the frequency response of the sensor,
- Signaling (84) of an anomaly in the event of detection (83) of a variation in the frequency response.
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