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FR3124314A1 - Systeme de batterie et procede de controle d’un systeme de batterie - Google Patents

Systeme de batterie et procede de controle d’un systeme de batterie Download PDF

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FR3124314A1
FR3124314A1 FR2106604A FR2106604A FR3124314A1 FR 3124314 A1 FR3124314 A1 FR 3124314A1 FR 2106604 A FR2106604 A FR 2106604A FR 2106604 A FR2106604 A FR 2106604A FR 3124314 A1 FR3124314 A1 FR 3124314A1
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FR
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battery
updated
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bms
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Withdrawn
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FR2106604A
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English (en)
Inventor
Olivier Balenghien
Michel Zumi
Nicolas Griard
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
PSA Automobiles SA
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Filing date
Publication date
Application filed by PSA Automobiles SA filed Critical PSA Automobiles SA
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Publication of FR3124314A1 publication Critical patent/FR3124314A1/fr
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Abstract

Système de batterie comprenant :- une batterie (BR1),- un contrôleur de la batterie (BMS), ce contrôleur (BMS) comprenant : - un moyen d’acquisition et de traitement d’une variable de fonctionnement de la batterie,- un moyen de détermination d’un état électrique courant de la batterie en fonction de cette variable de fonctionnement,- un moyen de mémorisation de l’état électrique courant,le contrôleur (BMS) étant configuré de sorte à mémoriser la dernière valeur connue de cet état électrique courant si la batterie est électriquement isolée, et à utiliser cette dernière valeur connue de cet état électrique courant mémorisée comme la valeur d’état électrique courant pendant une durée de maintien prédéterminée s’écoulant à partir d’une mise en service de la batterie (BR1) consécutivement à l’isolement électrique. Figure 1

Description

SYSTEME DE BATTERIE ET PROCEDE DE CONTROLE D’UN SYSTEME DE BATTERIE
L’invention concerne la gestion d’énergie des batteries, et plus particulièrement la prédiction de l’autonomie restante d’une telle batterie, notamment suite à une mise à l’arrêt ou mise à l’isolement de cette batterie.
Cette invention trouve une application particulière pour les véhicules comprenant une batterie de traction alimentant une machine électrique motrice.
Il est connu que ces batteries soient surveillées par un contrôleur de batterie, ce contrôleur de batterie déterminant par exemple et de façon connue un état de charge de la batterie, un état de santé de la batterie (vieillissement des composants), une ou des tensions, courants et températures de la batterie, et un état d’énergie de la batterie.
On comprendra par état d’énergie de la batterie, dans tout le texte de ce document, la quantité d’énergie encore disponible pour le fonctionnement d’organes consommateurs de courant couplés à la batterie ou pour le fonctionnement du véhicule. Cette quantité est par exemple exprimée en valeur absolue en Watt Heure ou en joules, ou en pourcentage par rapport à une quantité d’énergie de référence par exemple lorsque l’état de charge est à 100%.
Cet état d’énergie est une donnée d’entrée pour la détermination de l’autonomie restante de la batterie. Cette autonomie restante, selon l’application de la batterie, peut s’exprimer en temps restant de fonctionnement et/ou en distance restante parcourable pour un véhicule automobile par exemple. Cette autonomie restante est également fonction d’un profil d’utilisation ou de roulage pour un véhicule, ce profil définissant un niveau de puissance consommée ou régénérée (par exemple un véhicule comprenant un système de régénération d’énergie au freinage), ou, si la tension varie peu, de façon équivalente un profil de consommation de courant de la batterie en fonction du temps. Ce profil de consommation, dit également d’utilisation ou de roulage, est par exemple une projection faite à partir des données d’une dernière utilisation de la batterie, ou un profil type prédéterminé, représentatif d’une utilisation standard de la batterie, ou encore d’un itinéraire programmé du véhicule, mais bien d’autres exemples sont possibles.
Le plus souvent, le contrôleur de batterie détermine cet état d’énergie à partir de cartographies issues de mesures faites sur banc ou lors du développement de la batterie. Certains procédés proposent de calculer cet état d’énergie. Par exemple on connait du document de brevet EP-A1-3245096 un procédé déterminant un tel état d’énergie.
Quelle que soit la méthode utilisée, fondamentalement l’état d’énergie est influencé par :
- une température de la batterie,
- une tension de la batterie,
- un état de santé de la batterie, dont dépend directement l’évolution de la résistance interne de la batterie.
L’état de santé est fonction par exemple du nombre de cycles de décharge ou recharge, et de la puissance ou intensité de chacun de ces cycles. Cet état de santé dépend également de l’âge des composants de la batterie et en particulier de ses cellules électrochimiques depuis leur instant de fabrication, et/ou des températures maximales ou minimales atteintes par chacune de ces cellules et/ou de la quantité d’énergie reçue et fournie par chacune de ces cellules.
On comprendra par état de santé, dans tout le texte de ce document, le rapport entre :
- la capacité maximale dans l’état de vieillissement actuel de la batterie, et
- la capacité maximale à neuf de la batterie, chacune de ces deux capacités étant exprimées en Ampère Heure, l’état de santé étant exprimé en pourcentage.
Malheureusement, quelle que soit la méthode utilisée, l’imprécision sur l’état d’énergie est d’autant plus grande que les paramètres ci-dessus varient fortement, cette imprécision se répercutant sur la détermination de l’autonomie restante qui varie de sorte qu’elle devient peu compréhensible par l’utilisateur de la batterie ou du conducteur du véhicule.
Un cas particulier de cette imprécision, mais très fréquent, survient en début d’utilisation de la batterie, après une période d’arrêt de cette batterie durant laquelle cette batterie est électriquement isolée (ni déchargée, ni rechargée), par exemple une période de stationnement du véhicule. En effet, durant cette période, même si l’état de santé ne varie pas, ou de façon non mesurable, la température de la batterie varie fortement, généralement en décroissant en fonction des conditions climatiques variables, pendant que les tensions de chaque cellule de la batterie se stabilisent et/ou s’équilibrent par un phénomène connu dit « de relaxation ».
Ainsi en début d’utilisation de la batterie consécutivement à cette période d’arrêt, même si l’état de vieillissement de la batterie n’a pas évolué, le contrôleur de batterie détermine ou actualise la valeur de l’état d’énergie avec une imprécision telle que l’autonomie de la batterie peut être annoncée avec une diminution de plus de 10 km par rapport à l’autonomie annoncée en fin d’utilisation précédente, alors que le niveau d’énergie réel est identique à celui de la batterie en fin d’utilisation précédente.
Le but de l’invention est de remédier à cette imprécision.
A cet effet, l’invention a pour objet un système de batterie comprenant :
- une batterie,
- un contrôleur de la batterie,
ce contrôleur comprenant :
- un moyen d’acquisition et de traitement d’une variable de fonctionnement de la batterie,
- un moyen de détermination d’un état électrique courant de la batterie en fonction de cette variable de fonctionnement,
- un moyen de mémorisation de l’état électrique courant,
ce contrôleur étant configuré de sorte à mémoriser la dernière valeur connue de cet état électrique courant si la batterie est électriquement isolée, et à utiliser cette dernière valeur connue de cet état électrique courant mémorisée comme la valeur d’état électrique courant pendant une durée de maintien prédéterminée s’écoulant à partir d’une mise en service de la batterie consécutivement à l’isolement électrique.
Ainsi l’invention permet d’ignorer les imprécisions sur la détermination de l’état électrique dues à une forte variation de la variable de fonctionnement de la batterie entre le moment où elle est électriquement isolée, par exemple lors d’un arrêt de fonctionnement de la batterie suite à une première utilisation, et le moment où elle est remise en service pour une deuxième utilisation.
En outre, si cet état électrique, ou toute information construite à partir de cet état électrique, sont affichés, par exemple via un moyen d’affichage comme un tableau de bord d’un véhicule, l’utilisateur ou le conducteur n’est plus perturbé car il peut constater que cet état électrique n’a pas évolué, ce qui correspond bien à la situation d’immobilisation de son véhicule.
On comprendra par « utilisation », pour un contrôleur ou dispositif de contrôle ou moyen de détermination ou de mémorisation ou d’affichage, dans tout le texte de ce document, ce même dispositif affichant une valeur d’un état de la batterie ou d’une variable de fonctionnement de la batterie ou d’une donnée, ou exploitant une valeur d’un état de la batterie ou d’une variable de fonctionnement de la batterie ou une donnée à des fins d’une détermination fonction de cette valeur ou donnée.
On comprendra par état électrique courant, dans tout le texte de ce document, un état électrique de la batterie qui est régulièrement, voire instantanément déterminé par le moyen de détermination de l’état électrique courant de la batterie en fonction de l’évolution de cette variable de fonctionnement.
On comprendra par batterie électriquement isolée, dans tout le texte de ce document, un état de la batterie dans lequel aucun courant ne peut circuler aux bornes électriques de cette batterie. Cet état d’isolement est obtenu par exemple en désactivant tous les consommateurs alimentés par cette batterie, ou encore en coupant physiquement la batterie des consommateurs par un ou des moyens de coupure comme des interrupteurs ou contacteurs. Ainsi, dans cet état isolé, la batterie n’est ni chargée, ni déchargée, de sorte que l’état électrique de la batterie n’évolue pas.
A l’inverse, la mise en service de la batterie correspond au fait qu’elle est de nouveau apte à se décharger ou se recharger, sans pour autant qu’un courant soit présent aux bornes de la batterie.
Par exemple, cet état d’isolement correspond à une clé de contact d’un véhicule en position « coupée » suite à un précédant roulage. Par exemple la mise en service correspond au passage de cette clé de sa position « coupée » à une position « démarrée » pour un prochain roulage consécutif au précédent roulage.
L’état d’isolement de la batterie est donc maintenu du moment où la batterie est électriquement isolée jusqu’à la mise en service de la batterie, et en particulier jusqu’à la première mise en service de la batterie après avoir été mise en état d’isolement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le contrôleur est configuré de sorte que, à l’issu de cette durée de maintien prédéterminée, la valeur de l’état électrique courant de la batterie converge de la dernière valeur connue mémorisée vers une nouvelle valeur de l’état électrique courant déterminée par le moyen de détermination de l’état électrique courant.
Ainsi l’utilisateur pourra constater que cet état électrique (sa valeur) évolue progressivement, et n’aura plus l’inquiétude de voir cette valeur évoluer brusquement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le contrôleur est configuré de sorte que cette convergence suive un gradient prédéterminé.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le contrôleur est configuré de sorte que cette convergence se déroule pendant une durée de convergence prédéterminée.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la variable de fonctionnement de la batterie est une tension et/ou une température de la batterie.
On comprendra par batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique. Cette batterie comprend éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d’énergie électrique de ce au moins un module, notamment le contrôleur de la batterie. Lorsqu’il y a plusieurs modules, ils sont regroupés dans un bac ou carter et forment alors un bloc batteries, ce bloc batteries étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack batteries », ce carter contenant généralement une interface de montage, et les bornes de raccordement.
Par ailleurs, on comprendra par cellule de stockage d’énergie électrique, ou cellules électrochimiques, dans tout le texte de ce document, des cellules générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb, ou encore des cellules de pile à combustible.
La variable de fonctionnement de la batterie est donc par exemple la tension entre les bornes de la batterie, d’un module, ou encore d’une cellule, ou la température moyenne ou ponctuelle de la batterie, d’un module, et/ou d’une cellule.
Cette tension et cette température sont les variables de fonctionnement de la batterie qui varient le plus entre l’état isolé et la mise en service, cette variation étant la plus susceptible d’introduire des imprécisions sur la détermination de l’état électrique courant.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’état électrique courant de la batterie est un état de charge de la batterie.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, l’état électrique courant de la batterie est un état d’énergie de la batterie.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le contrôleur comprend :
- un moyen de détermination d’un profil actualisé d’utilisation de la batterie,
- un moyen de détermination d’une autonomie restante actualisée de la batterie à partir de ce profil actualisé d’utilisation de la batterie et de l’état d’énergie de la batterie,
- un moyen de mémorisation du profil actualisé d’utilisation de la batterie,
ce contrôleur étant configuré de sorte à mémoriser le dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu si la batterie est électriquement isolée, le moyen de détermination de l’autonomie restante actualisée utilisant ce dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu comme le profil actualisé d’utilisation de la batterie pour la détermination de autonomie restante actualisée de la batterie pendant une troisième durée prédéterminée s’écoulant à partir de la mise en service de la batterie consécutivement à l’isolement électrique.
On comprendra par le terme actualisé, dans tout le texte de ce document, l’équivalent de ce qu’est le terme courant dans l’expressions « état électrique courant », à savoir le profil actualisé d’utilisation de la batterie et/ou l’autonomie restante actualisée de la batterie qui sont régulièrement, voire instantanément déterminés par les moyens de détermination respectifs.
Par exemple, le profil actualisé d’utilisation de la batterie est un courant moyen actualisé qui correspond à une moyenne glissante du courant circulant à travers les bornes de la batterie sur une période prédéterminée. Cette moyenne peut être prédéterminée tout en étant actualisée par exemple lorsque le conducteur sélectionne un mode de conduite modifiant les accélérations minimales et/ou maximales admissibles pour le véhicule qu’il conduit, par exemple en passant d’un mode confort à un mode sportif ou un mode économie d’énergie.
Ce moyen de détermination d’un profil actualisé d’utilisation de la batterie peut notamment, en continuant sur l’exemple du courant moyen actualisé, déterminer plusieurs courants moyens actualisés : un itinéraire programmé du véhicule est par exemple découpé en un ensemble de tronçons, chaque courant moyen actualisé étant fonction des caractéristiques topographiques d’un tronçon et d’un profil d’utilisation du conducteur (par exemple les modes confort, sportifs, économique évoqués précédemment), on parle alors de profil d’utilisation ou de roulage pour un véhicule, ce profil définissant un niveau de puissance consommée ou régénérée (par exemple un véhicule comprenant un système de régénération d’énergie au freinage), ou plus fondamentalement un profil de consommation de courant de la batterie.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le contrôleur est configuré de sorte que, à l’issu de cette troisième durée prédéterminée, le profil actualisé d’utilisation de la batterie converge du dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu vers un nouveau profil actualisé d’utilisation de la batterie déterminé par le moyen de détermination du profil actualisé d’utilisation de la batterie.
Selon un mode de réalisation de l’invention, ce système de batterie comprend un moyen d’affichage d’une autonomie affichée, ce moyen d’affichage étant configuré de sorte que l’autonomie affichée soit égale à l’autonomie restante actualisée de la batterie pendant la durée de maintien prédéterminée, puis, à l’issue de cette durée de maintien prédéterminée, que l’autonomie affichée converge vers l’autonomie restante actualisée de la batterie.
En effet, l’affichage de l’autonomie restante actualisée de la batterie est un exemple d’utilisation de l’autonomie restante actualisée de la batterie selon la définition précédente. Mais d’autres utilisations de cette autonomie restante actualisée de la batterie sont envisageables, notamment pour des besoins internes au contrôleur lorsqu’il est configuré de sorte à prioriser ou forcer un mode de récupération d’énergie au freinage si cette autonomie n’est pas assez grande, par exemple sous un seuil minimal ne permettant pas au véhicule de traverser une zone dite « zéro émission » uniquement en mode de traction 100% électrique. Ainsi par exemple, l’autonomie affichée pendant la durée de maintien prédéterminée a pour objectif de rassurer le conducteur sur le fait que sa batterie ne s’est pas déchargée entre l’arrêt de fonctionnement de la batterie et sa remise en service. Pendant cette durée de maintien prédéterminée, l’autonomie affichée est donc constante et égale à l’autonomie affichée au moment de l’arrêt de fonctionnement de la batterie.
A l’issue de cette durée de maintien prédéterminée, la convergence de l’autonomie affichée vers l’autonomie restante actualisée de la batterie est par exemple indépendamment de la convergence du profil actualisé d’utilisation de la batterie ou de la convergence de la valeur de l’état électrique courant, ou au moins ces trois convergences se font à des gradients / vitesses différentes et/ou sur des durées différentes. Par exemple, pour l’affichage de l’autonomie affichée cette convergence sera plus longue de sorte que le conducteur ne soit pas inquiet de voir l’autonomie décroitre ou croitre rapidement sans raison apparente, alors que pour d’autres utilisations, comme l’exemple déjà cité de priorisation du mode de récupération d’énergie au freinage si cette autonomie n’est pas assez grande, une convergence rapide du profil actualisé d’utilisation de la batterie et/ou de la convergence de la valeur de l’état électrique courant sera adoptée pour ne pas retarder cette priorisation.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile à motricité électrique comprenant :
- un système de batterie tel que précédemment décrit,
- une machine motrice électrique alimentée par la batterie.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence à la figure unique dans laquelle :
: représente l’architecture d’un véhicule à motricité électrique applicable à l’invention, notamment comprenant un système de batterie selon l’invention.
La représente l’architecture d’un véhicule à motricité électrique applicable à l’invention, notamment comprenant un système de batterie selon l’invention. Mais l’invention peut s’appliquer à d’autres exemples d’architecture, notamment des stations de stockage d’énergie électrique fixes, ou plus particulièrement de chantier.
Le véhicule de la comprend :
- une batterie de stockage d’énergie électrique qui est une batterie principale BR1 de traction, dite batterie BR1 dans tout le texte de ce document, rechargeable, fonctionnant sous une première haute tension continue par exemple 400V, ou encore entre 350V et 800V, et comprenant un capteur de température renvoyant une valeur de température, un capteur de courant, un capteur de tension, un module comprenant une cellule électrochimique de stockage d’énergie électrique, un moyen de refroidissement du module et/ou de la cellule, par exemple par un fluide caloporteur circulant dans un circuit en contact thermique avec le module et/ou la cellule,
- un moyen de contrôle BMS de la batterie BR1, dit contrôleur de la batterie, ici intégré à la batterie BR1, et apte par exemple à déterminer un état de charge ou d’énergie de la batterie,
- un premier réseau électrique haute tension comprenant des faisceaux haute tension travaillant sous une première tension, à la tension de la batterie BR1,
- un chargeur embarqué OBC, comprenant son propre moyen de contrôle, et étant couplé à la batterie par un premier faisceau haute tension de charge du premier réseau,
- une première chaîne de transmission comportant une machine motrice électrique MM1 comprenant un onduleur OD1, et fournissant du couple pour entraîner au moins un train T1 à partir de l’énergie stockée dans la batterie BR1 rechargeable, cette machine motrice MM1 étant couplée à la batterie BR1 via l’ onduleur OD1 par un deuxième faisceau haute tension du premier réseau,
- un réseau de communication CAN,
- un dispositif de contrôle DC, dit de supervision du véhicule, séparé ou non du contrôleur de la batterie BMS.
Ce réseau de communication CAN, par exemple un bus de données série CAN pour l’acronyme anglais « Controller Area Network » mais d’autres type de bus sont envisageables, couplés entre eux :
- le contrôleur de la batterie BMS,
- le moyen de contrôle du chargeur embarqué OBC,
- un moyen de contrôle (non représenté) de l’onduleur OD1,
- le dispositif de contrôle DC.
Ce réseau de communication CAN est représenté sur la par un trait en pointillés, alors que le premier réseau électrique haute tension est représenté par un trait plein « gras ».
Ce véhicule comprend par exemple un deuxième réseau électrique basse tension, non représenté, par exemple 12 ou 24 V, couplé au premier réseau via un convertisseur de courant. Ce véhicule comprend par exemple une batterie secondaire, dite de servitude, raccordée à ce deuxième réseau électrique basse tension, cette batterie secondaire travaillant sous une deuxième tension de 12 ou 24 V par exemple, et alimentant, entre autre, le contrôleur de la batterie BMS, le moyen de contrôle du chargeur embarqué OBC, le moyen de contrôle (non représenté) de l’onduleur OD1, le dispositif de contrôle DC.
On entend par « machine motrice électrique », dans tout le texte de ce document, une machine (ou un moteur) électrique agencé(e) de manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer un véhicule, soit seul(e) soit en complément d’au moins une éventuelle autre machine motrice électrique ou thermique (comme par exemple un moteur thermique (réacteur, turboréacteur ou moteur chimique)).
Dans l’exemple illustré non limitativement, la chaîne de transmission est de type tout électrique et peut comprendre une unique machine motrice électrique MM1. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de chaîne de transmission. En effet, la chaîne de transmission pourrait être de type hybride en comportant en complément une machine motrice thermique associée à au moins un train (par exemple le second).
La chaîne de transmission comprend ici, en complément de la machine motrice électrique MM1, un arbre de transmission et des moyens de couplage de cette première machine motrice à cet arbre de transmission. Le contrôle d’au moins la machine motrice électrique MM1 et des moyens de couplage est assuré par le dispositif de contrôle DC, dit de supervision du véhicule, via le réseau de communication CAN. Le dispositif de contrôle DC contrôle l’onduleur OD1 de la machine motrice MM1.
Les moyens de couplage sont ici chargés de coupler/découpler la machine motrice électrique MM1 à/de l’arbre de transmission, sur ordre du dispositif de contrôle DC, afin de communiquer du couple qu’elle produit et qui est défini par une consigne (de couple ou de régime), grâce à l’énergie électrique stockée dans la batterie BR1, à l’arbre de transmission. Ce dernier est ici couplé au train T1 (ici de roues).
Par exemple, le train T1 est situé à l’avant du véhicule V, et de préférence. Mais dans une variante ce train T1 pourrait être situé à l’arrière du véhicule.
La batterie BR1 est agencée pour stocker de l’énergie électrique. Elle peut notamment être rechargée via le chargeur embarqué OBC configuré en phase de recharge de sorte à recharger la batterie BR1, ce chargeur embarqué OBC étant couplé à un réseau de distribution de courant terrestre via par exemple une rallonge électrique amovible 2 dédiée et raccordé au chargeur embarqué OBC d’une part, et à une borne de recharge 1 ou une prise de courant du réseau de distribution de courant terrestre d’autre part.
On comprendra par batterie principale, dite de traction BR1 dans tout le texte de ce document, une batterie fonctionnant sous la première tension du premier réseau qui est supérieure à la deuxième tension du deuxième réseau, et qui alimente en courant la ou les machines motrices MM1.
Le chargeur embarqué OBC est représenté déporté de la batterie BR1, mais ce n’est pas obligatoire : il peut être intégré entièrement dans la batterie BR1, au niveau même des modules ou des cellules, tout comme l’onduleur OD1.
Le chargeur embarqué OBC, tout comme l’onduleur OD1, comprennent par exemple une série de transistors de puissance disposés en pont en « H », et un moyen de contrôle pilotant chaque transistor. Ce moyen de contrôle pilotant chaque transistor est par exemple en interface avec le réseau de communication CAN pour échanger des données ou des commandes avec le dispositif de contrôle DC.
Ce chargeur embarqué OBC est par exemple un convertisseur redresseur de courant alternatif – continue, et peut piloter la recharge en tension, en courant, ou tout autre cycle comprenant la phase de recharge, une phase de décharge, une phase de relaxation de la batterie BR1.
Ainsi, ce dispositif de contrôle DC, par le moyen du réseau de communication CAN, peut notamment désactiver la recharge ou limiter une puissance consommée par l’onduleur OD1, ou du chargeur embarqué OBC, voire supprimer par simple commande toute consommation de puissance de la batterie BR1.
En variante ou en combinaison, le véhicule comprend un moyen de limitation de la puissance électrique sortante ou entrante du module ou de la cellule de cette batterie BR1. Ce moyen de limitation est par exemple intégré dans le dispositif de contrôle DC contrôlant la puissance consommée par l’un quelconque de l’onduleur OD1, ou du chargeur embarqué OBC.
En variante encore, non représentée, ce moyen de limitation comprend une série d’interrupteurs ou contacteurs agencés de sorte à pouvoir isoler électriquement la batterie BR1, un module ou une cellule, et le dispositif de contrôle DC contrôle l’état de ces interrupteurs.
La partie sensible du capteur de température renvoyant la valeur de température, est par exemple immergée dans le fluide caloporteur, à une sortie du circuit après que ce fluide soit réchauffé par le module ou la cellule de la batterie BR1. Mais ce capteur de température peut être positionné sur une autre partie de la batterie BR1, par exemple sur un module ou une cellule. De même, il peut y avoir plusieurs de ces capteurs de température revoyant une valeur de température moyenne. Le moyen de contrôle de la batterie BMS comprend par exemple un moyen de surveillance et/ou d’acquisition de cette valeur de température. Par analogie, on aura la même description pour le capteur de courant, et le capteur de tension.
Le système de batterie selon l’invention comprend :
- la batterie BR1,
- le contrôleur de la batterie BMS,
ce contrôleur comprenant :
- un moyen d’acquisition et de traitement d’une variable de fonctionnement de la batterie BR1,
- un moyen de détermination d’un état électrique courant de la batterie BR1 en fonction de cette variable de fonctionnement,
- un moyen de mémorisation de l’état électrique courant,
ce contrôleur BMS étant configuré de sorte à mémoriser la dernière valeur connue de cet état électrique courant si la batterie BR1 est électriquement isolée, et à utiliser cette dernière valeur connue de cet état électrique courant mémorisée comme la valeur d’état électrique courant pendant une durée de maintien prédéterminée s’écoulant à partir d’une mise en service de la batterie BR1 consécutivement à l’isolement électrique.
Cette durée de maintien sera dite « première durée » par la suite.
Cet état d’isolement correspond à une clé de contact d’un véhicule en position coupée suite à un précédant roulage. Par exemple la mise en service correspond au passage de cette clé de sa position coupée à une position démarrer pour un prochain roulage consécutif au précédent roulage.
L’isolement est réalisé, comme précédemment décrit, par le moyen de limitation et/ou le dispositif de contrôle DC.
Ce contrôleur BMS est configuré de sorte que, à l’issu de cette première durée, la valeur de l’état électrique courant de la batterie BR1 converge de la dernière valeur connue mémorisée vers une nouvelle valeur de l’état électrique courant déterminée par le moyen de détermination de l’état électrique courant.
Le contrôleur BMS est configuré de sorte que cette convergence suive un gradient prédéterminé.
Le contrôleur BMS est configuré de sorte que cette convergence de l’état électrique courant se déroule pendant une durée de convergence prédéterminée.
Cette durée de convergence prédéterminée de l’état électrique courant sera dite « deuxième durée » par la suite.
La variable de fonctionnement de la batterie est une tension et/ou une température de la batterie BR1.
Par exemple l’état électrique courant de la batterie est un état de charge de la batterie BR1.
Mais plus avantageusement l’état électrique courant de la batterie BR1 est un état d’énergie de la batterie BR1.
En particulier le contrôleur BMS comprend:
- un moyen de détermination d’un profil actualisé d’utilisation de la batterie BR1,
- un moyen de détermination d’une autonomie restante actualisée de la batterie à partir de ce profil actualisé d’utilisation de la batterie et de l’état d’énergie de la batterie principale,
- un moyen de mémorisation du profil actualisé d’utilisation de la batterie principale,
ce contrôleur BMS étant configuré de sorte à mémoriser le dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu si la batterie BR1 est électriquement isolée, le moyen de détermination de l’autonomie restante actualisée utilisant ce dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu comme le profil actualisé d’utilisation de la batterie BR1 pour la détermination de autonomie restante actualisée de la batterie BR1 pendant une troisième durée prédéterminée s’écoulant à partir de la mise en service de la batterie BR1 consécutivement à l’isolement électrique.
Cette troisième durée prédéterminée sera dite « troisième durée » par la suite
Ce contrôleur BMS est configuré de sorte que, à l’issu de cette troisième durée, le profil actualisé d’utilisation de la batterie BR1 converge du dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu vers un nouveau profil actualisé d’utilisation de la batterie déterminé par le moyen de détermination du profil actualisé d’utilisation de la batterie.
Le contrôleur BMS est configuré de sorte que cette convergence du profil actualisé d’utilisation de la batterie se déroule pendant une quatrième durée de convergence prédéterminée.
Cette quatrième durée de convergence prédéterminée sera dite « quatrième durée » par la suite.
Ce système de batterie comprend un moyen d’affichage (non représenté) d’une autonomie affichée, ce moyen d’affichage étant configuré de sorte que cette autonomie affichée soit égale à l’autonomie restante actualisée de la batterie pendant la première durée, puis, à l’issue de cette première durée, que l’autonomie affichée converge vers l’autonomie restante actualisée de la batterie.
Le contrôleur BMS est configuré de sorte que cette convergence autonomie affichée se déroule pendant une cinquième durée de convergence prédéterminée.
Cette cinquième durée de convergence prédéterminé sera dite cinquième durée par la suite.
En effet, l’affichage de l’autonomie restante actualisée de la batterie est un exemple d’utilisation de l’autonomie restante actualisée de la batterie selon la définition précédente. Mais d’autres utilisations de cette autonomie restante actualisée de la batterie sont envisageables, notamment pour des besoins internes au contrôleur lorsqu’il est configuré de sorte à prioriser ou forcer un mode de récupération d’énergie au freinage si cette autonomie n’est pas assez grande, par exemple sous un seuil minimal ne permettant pas au véhicule de traverser une zone dite « zéro émission » uniquement en mode de traction 100% électrique. Ainsi par exemple, l’autonomie affichée pendant la première durée a pour objectif de rassurer le conducteur sur le fait que sa batterie ne s’est pas déchargée entre l’arrêt de fonctionnement de la batterie et sa remise en service. Pendant cette première durée, l’autonomie affichée est donc constante et égale à l’autonomie affichée au moment de l’arrêt de fonctionnement de la batterie.
A l’issue de cette première durée, la convergence de l’autonomie affichée vers l’autonomie restante actualisée de la batterie est par exemple indépendante de la convergence du profil actualisé d’utilisation de la batterie ou de la convergence de la valeur de l’état électrique courant.
Par exemple, ces trois convergences (autonomie affichée, profil, état d’énergie) se font à des gradients / vitesses différentes et les durées de convergence respectives seront alors dépendantes de l’écart initial entre la valeur de départ et la valeur de convergence finale.
Par exemple, ces trois convergences se font sur des durées distinctes différentes, de durée fixe.
Par exemple, la deuxième durée, la quatrième durée et la cinquième durée sont différentes entre-elles.
Par exemple, la cinquième durée sera plus longue que la deuxième et quatrième durée, en particulier plus longue que la deuxième durée, de sorte que le conducteur ne soit pas inquiet de voir l’autonomie décroitre ou croitre rapidement sans raison apparente, alors que pour d’autres utilisations, comme l’exemple déjà cité de priorisation du mode de récupération d’énergie au freinage si cette autonomie n’est pas assez grande, une convergence rapide du profil actualisé d’utilisation de la batterie (quatrième durée) et/ou de la convergence de la valeur de l’état électrique courant (deuxième durée) sera adoptée pour ne pas retarder cette priorisation.
Par exemple, la deuxième durée est égale à 1 minute, la quatrième durée égale à 2 minutes, et la cinquième durée égale à 5 minutes.
Par exemple, la deuxième durée, la quatrième durée et la cinquième durée sont comprises entre 50 secondes et 5 minutes, notamment égales à 1 minute.
On notera par exemple que la troisième durée est plus longue que la première durée, l’actualisation du profil actualisé d’utilisation de la batterie pouvant prendre plus de temps, mais pas nécessairement, que l’actualisation l’état électrique courant, notamment l’état d’énergie. Par exemple, on notera une première durée d’une à trois minutes, notamment une minute, et une troisième durée de 2 à 5 minutes, notamment 2 minutes.
L’invention porte également sur un procédé mis en œuvre au moyen du contrôleur BMS, mais ce n’est pas obligatoire, et comme explicité par de nombreux exemples en référence à la , cette mise en œuvre peut se faire par plusieurs dispositifs de contrôle répartis dans le véhicule, ou en partie regroupés dans un calculateur dédié, ces calculateurs recevant les données nécessaires de différents capteurs disposés dans le véhicule et dans la batterie, via le réseau CAN par exemple.
Ces calculateurs sont par exemple :
- le contrôleur de la batterie BMS,
- le moyen de contrôle du chargeur embarqué OBC,
- le moyen de contrôle du convertisseur,
- un boîtier de contrôle de la batterie secondaire,
- le moyen de contrôle de l’onduleur OD1,
- le dispositif de contrôle DC.
Ces calculateurs comprennent un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, un calculateur, contrôleur, ou dispositif de contrôle selon l’invention, peuvent être réalisés 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 ».
Le dispositif de contrôle DC et/ou les calculateurs, comprennent les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention.
Ainsi l’invention porte sur un procédé de contrôle du système de batterie.
Ce procédé mémorise la dernière valeur connue de cet état électrique courant si la batterie est électriquement isolée, et utilise cette dernière valeur connue de cet état électrique courant mémorisée comme la valeur d’état électrique courant pendant la durée de maintien prédéterminée s’écoulant à partir de la mise en service de la batterie BR1 consécutivement à l’isolement électrique.
A l’issu de cette durée de maintien prédéterminée, le procédé fait converger la valeur de l’état électrique courant de la batterie, de la dernière valeur connue mémorisée vers la nouvelle valeur de l’état électrique courant déterminée par le moyen de détermination de l’état électrique courant.
Cette convergence suit un gradient prédéterminé et se déroule pendant une durée de convergence prédéterminée.
Système de batterie selon l’une des revendications précédentes, la variable de fonctionnement de la batterie BR1 étant une tension et/ou une température de la batterie et l’état électrique courant de la batterie BR1 est l’état d’énergie de la batterie.
Ce procédé mémorise le dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu si la batterie BR1 est électriquement isolée, et utilise ce dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu comme le profil actualisé d’utilisation de la batterie pour la détermination de l’autonomie restante actualisée de la batterie BR1 pendant la troisième durée prédéterminée s’écoulant à partir de la mise en service de la batterie BR1 consécutivement à l’isolement électrique.
Ce procédé, à l’issu de cette troisième durée prédéterminée, converge le profil actualisé d’utilisation de la batterie, du dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu vers le nouveau profil actualisé d’utilisation de la batterie déterminé par le moyen de détermination du profil actualisé d’utilisation de la batterie.
Ce procédé affiche l’autonomie affichée en l’égalisant à l’autonomie restante actualisée de la batterie BR1 pendant la durée de maintien prédéterminée, puis, à l’issue de cette durée de maintien prédéterminée, converge l’autonomie affichée vers l’autonomie restante actualisée de la batterie BR1.

Claims (10)

  1. Système de batterie comprenant :
    - une batterie (BR1),
    - un contrôleur de la batterie (BMS),
    ce contrôleur (BMS) comprenant :
    - un moyen d’acquisition et de traitement d’une variable de fonctionnement de la batterie,
    - un moyen de détermination d’un état électrique courant de la batterie en fonction de cette variable de fonctionnement,
    - un moyen de mémorisation de l’état électrique courant,
    caractérisé en ce que le contrôleur (BMS) est configuré de sorte à mémoriser la dernière valeur connue de cet état électrique courant si la batterie est électriquement isolée, et à utiliser cette dernière valeur connue de cet état électrique courant mémorisée comme la valeur d’état électrique courant pendant une durée de maintien prédéterminée s’écoulant à partir d’une mise en service de la batterie (BR1) consécutivement à l’isolement électrique.
  2. Système de batterie selon la revendication 1, le contrôleur (BMS) étant configuré de sorte que, à l’issu de cette durée de maintien prédéterminée, la valeur de l’état électrique courant de la batterie converge de la dernière valeur connue mémorisée vers une nouvelle valeur de l’état électrique courant déterminée par le moyen de détermination de l’état électrique courant.
  3. Système de batterie selon la revendication 2, le contrôleur (BMS) étant configuré de sorte que cette convergence suive un gradient prédéterminé.
  4. Système de batterie selon l’une des revendications 2 ou 3, le contrôleur (BMS) étant configuré de sorte que cette convergence se déroule pendant une durée de convergence prédéterminée.
  5. Système de batterie selon l’une des revendications précédentes, la variable de fonctionnement de la batterie (BR1) étant une tension et/ou une température de la batterie.
  6. Système de batterie selon l’une des revendications précédentes, l’état électrique courant de la batterie (BR1) étant un état d’énergie de la batterie.
  7. Système de batterie selon la revendication 6, le contrôleur (BMS) comprenant :
    - un moyen de détermination d’un profil actualisé d’utilisation de la batterie,
    - un moyen de détermination d’une autonomie restante actualisée de la batterie à partir de ce profil actualisé d’utilisation de la batterie et de l’état d’énergie de la batterie,
    - un moyen de mémorisation du profil actualisé d’utilisation de la batterie,
    ce contrôleur (BMS) étant configuré de sorte à mémoriser le dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu si la batterie (BR1) est électriquement isolée, le moyen de détermination de l’autonomie restante actualisée utilisant ce dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu comme le profil actualisé d’utilisation de la batterie pour la détermination de autonomie restante actualisée de la batterie (BR1) pendant une troisième durée prédéterminée s’écoulant à partir de la mise en service de la batterie (BR1) consécutivement à l’isolement électrique.
  8. Système de batterie selon la revendication 7, le contrôleur (BMS) étant configuré de sorte que, à l’issu de cette troisième durée prédéterminée, le profil actualisé d’utilisation de la batterie converge du dernier profil actualisé d’utilisation de la batterie connu vers un nouveau profil actualisé d’utilisation de la batterie déterminé par le moyen de détermination du profil actualisé d’utilisation de la batterie.
  9. Système de batterie selon la revendication 7 ou 8, comprenant un moyen de d’affichage d’une autonomie affichée, ce moyen d’affichage étant configuré de sorte que l’autonomie affichée soit égale à l’autonomie restante actualisée de la batterie (BR1) pendant la durée de maintien prédéterminée, puis, à l’issue de cette durée de maintien prédéterminée, que l’autonomie affichée converge vers l’autonomie restante actualisée de la batterie (BR1).
  10. Véhicule automobile à motricité électrique comprenant :
    - un système de batterie selon l’une des revendications précédentes,
    - une machine motrice électrique (MM1) alimentée par la batterie (BR1).
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