FR3124321A1 - BATTERY PACK SYSTEM AGAINST THERMAL DISPERSION BETWEEN MODULES, VEHICLE AND A METHOD BASED ON SUCH A SYSTEM - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système de bloc de batterie (S) pour batterie de traction d’au moins un véhicule automobile, le système (S) comprenant des modules de cellule de batterie (M1, M4, M5, M8, M9, M12, M13) connectés ensemble, et un moyen d’évaluation d’échauffement desdits modules, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un moyen d’optimisation de longévité de batterie en fonction de la dispersion thermique entre lesdits modules. En particulier, le moyen d’optimisation de longévité comprend une configuration de positionnement d’au moins un module (M8, M9, M12, M13) plus performant à au moins un endroit plus chaud, et d’au moins un module (M1, M4, M5) moins performant à au moins un endroit plus froid. L’invention concerne en outre un véhicule et une méthode sur la base d’un tel système. Fig. 3 The invention relates to a battery block system (S) for a traction battery of at least one motor vehicle, the system (S) comprising battery cell modules (M1, M4, M5, M8, M9, M12, M13) connected together, and a means for evaluating the heating of said modules, characterized in that it comprises at least one means for optimizing battery longevity as a function of the thermal dispersion between said modules. In particular, the longevity optimization means comprises a positioning configuration of at least one module (M8, M9, M12, M13) which performs better in at least one warmer place, and of at least one module (M1, M4, M5) less efficient at at least one colder location. The invention further relates to a vehicle and a method based on such a system. Fig. 3
Description
L’invention se rapporte au domaine des dispositifs de bloc-batterie pour batterie de traction de véhicule automobile. On parle généralement de pack batterie (ou «battery pack» en langue anglaise). L’invention concerne en outre des véhicules comprenant un tel dispositif et une méthode pour prolonger la durabilité d’un bloc de batterie.The invention relates to the field of battery pack devices for motor vehicle traction battery. We generally speak of a battery pack (or “ battery pack ” in English). The invention further relates to vehicles comprising such a device and a method for extending the durability of a battery pack.
Dans ce domaine, les dispositifs de bloc-batterie de l’art antérieur comprennent des modules de cellule de batterie connectés ensemble en série, disposés de manière aléatoire dans le bloc. La position des modules est conservée tout au long de la vie de la batterie.In this area, prior art battery pack devices include battery cell modules connected together in series, randomly arranged within the pack. The position of the modules is retained throughout the life of the battery.
Malheureusement, les modules de cellule présentent une déviation de production liée à la fabrication des cellules, ainsi qu’au processus de leur assemblage dans le bloc. Pendant la sollicitation du bloc (en charge ou en roulage), une dispersion thermique est observée entre les différents modules. Celle-ci est liée non seulement à la dispersion entre modules mais également à l’intégration mécanique du bloc dans le véhicule, et à l’inertie du système de refroidissement. Certains usages particuliers peuvent accentuer plus ou moins la déviation thermique.Unfortunately, the cell modules have a production deviation related to the manufacture of the cells, as well as the process of their assembly in the block. During the stress on the block (loaded or rolling), thermal dispersion is observed between the different modules. This is linked not only to the dispersion between modules but also to the mechanical integration of the block in the vehicle, and to the inertia of the cooling system. Certain particular uses can accentuate more or less the thermal deviation.
L’exposition à des températures différentes fait en sorte que les modules vieillissent à des vitesses différentes les uns des autres. La température est un facteur d’ordre 1 qui joue sur le vieillissement de la batterie. Par conséquent, les dégradations des performances des modules en termes de capacité et de résistance interne (appelée aussi DCR : Direct Current Resistance) seront hétérogènes.Exposure to different temperatures causes the modules to age at different rates from each other. The temperature is a factor of order 1 which plays on the aging of the battery. Consequently, the performance degradations of the modules in terms of capacitance and internal resistance (also called DCR: Direct Current Resistance) will be heterogeneous.
Ainsi, il y a des risques, qu’après une certaine durée d’utilisation, un seul module porte plus de stress que le reste et bride en conséquence les performances du bloc prématurément.Thus, there are risks that after a certain period of use, a single module carries more stress than the rest and consequently limits the performance of the block prematurely.
Un premier objectif de la présente invention est de contrecarrer les effets de la dispersion thermique subie par les modules du bloc de batterie.A first objective of the present invention is to counteract the effects of the thermal dispersion undergone by the modules of the battery pack.
Un deuxième objectif est de rendre le vieillissement plus homogène entre les modules pour prolonger la durabilité du bloc complet.A second objective is to make the aging more homogeneous between the modules to prolong the durability of the complete block.
Pour atteindre ces objectif, l’invention propose un système de bloc de batterie pour batterie de traction d’au moins un véhicule automobile, le système comprenant des modules de cellule de batterie connectés ensemble, et un moyen d’évaluation d’échauffement desdits modules, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un parmi
- au moins un module plus performant sur la base d’au moins un paramètre de performance, positionné à au moins un endroit plus chaud, et au moins un module moins performant positionné à au moins un endroit plus froid, en particulier en début de vie ;
- un moyen pour déterminer un historique d’échauffements, et couplé à un moyen d’évaluation dudit paramètre de performance des modules, en particulier en cours de vie ; et/ou
- suivant l’historique et la performance, au moins un module plus performant remplaçant un module moins performant, en particulier en maintenance.To achieve these objectives, the invention proposes a battery block system for a traction battery of at least one motor vehicle, the system comprising battery cell modules connected together, and a means for evaluating the heating of said modules , characterized in that it comprises at least one of
- at least one more efficient module on the basis of at least one performance parameter, positioned in at least one warmer place, and at least one less efficient module positioned in at least one colder place, in particular at the start of its life ;
- A means for determining an overheating history, and coupled with a means for evaluating said performance parameter of the modules, in particular during their lifetime; and or
- depending on the history and the performance, at least one more efficient module replacing a less efficient module, in particular during maintenance.
La particularité de l’invention est que l’optimisation de la longévité réalisée est liée à des effets contrecarrant les détériorations liées à la dispersion thermique.The particularity of the invention is that the optimization of the longevity achieved is linked to effects counteracting the deterioration linked to thermal dispersion.
Avantageusement, l’invention permet de rendre le vieillissement plus homogène entre les modules en agissant sur la répartition du stress tout au long de la vie de la batterie. Il en résulte une prolongation significative de la durabilité du bloc complet.Advantageously, the invention makes it possible to make aging more homogeneous between the modules by acting on the distribution of stress throughout the life of the battery. This results in a significant extension of the durability of the complete block.
Par ailleurs, l’invention permet de mettre à profit la dispersion de production entre les modules, en particulier en début de vie (BOL - Beginning Of Life).Furthermore, the invention makes it possible to take advantage of the dispersion of production between the modules, in particular at the start of life (BOL - Beginning Of Life).
Elle permet en outre d’avoir plus de réactivité en cas de dispersion thermique entre les modules et d’optimiser ainsi la durabilité du bloc, notamment en maintenance.It also makes it possible to have more reactivity in the event of thermal dispersion between the modules and thus to optimize the durability of the block, in particular in maintenance.
Le positionnement des modules en fonction des performances et des endroits chauds permet d’homogénéiser les performances des modules du bloc, car les endroits chauds vont limiter les performances des modules les plus performants.The positioning of the modules according to the performances and the hot places makes it possible to homogenize the performances of the modules of the block, because the hot places will limit the performances of the most efficient modules.
L’évaluation des historiques et paramètres de performance permet de mettre en œuvre un remplacement sélectif et efficace des modules.The evaluation of performance histories and parameters makes it possible to implement a selective and efficient replacement of modules.
Selon une variante, les paramètres de performance des modules comprennent la capacité élevée et/ou la résistance en courant continu faible. Ces paramètres donnent une bonne évaluation objective des performances des modules.Alternatively, the performance parameters of the modules include high capacitance and/or low DC resistance. These parameters give a good objective evaluation of the performance of the modules.
Selon une variante, le moyen d’évaluation d’échauffement de module est configuré pour déterminer au moins un paramètre d’échauffement étant
- un seuil de temps passé au-dessus d’un écart thermique minimal donné par rapport à des températures minimales et maximales seuil données ; et/ou
- un seuil d’énergie cumulée correspondant à un tel écart thermique.According to a variant, the module heating evaluation means is configured to determine at least one heating parameter being
- a threshold of time spent above a given minimum thermal difference with respect to given minimum and maximum threshold temperatures; and or
- a cumulative energy threshold corresponding to such a thermal difference.
Cela permet d’avoir une évaluation objective de la détérioration des modules, et de savoir quel module est à remplacer.This makes it possible to have an objective assessment of the deterioration of the modules, and to know which module needs to be replaced.
Selon une variante, le système de bloc de batterie comprend un système de limitation de puissance d’au moins un module le plus chaud, en roulage et/ou en charge. Cela permet de contrecarrer la dispersion thermique de manière simplifiée par un circuit électronique adapté.According to a variant, the battery block system comprises a power limitation system of at least one hottest module, while driving and/or under load. This makes it possible to counteract thermal dispersion in a simplified manner by means of a suitable electronic circuit.
Selon une variante, le système de bloc de batterie comprend un système de refroidissement d’au moins un module le plus chaud. Cela permet de limiter la dispersion thermique in situ.Alternatively, the battery pack system includes a cooling system of at least one hottest module. This makes it possible to limit the thermal dispersion in situ.
L’invention porte en outre sur une méthode de gestion de bloc de batterie pour batterie de traction d’au moins un véhicule automobile, le bloc de batterie comprenant des modules de cellule de batterie connectés ensemble, la méthode comprenant des étapes pour
- évaluer des échauffements desdits modules,
et au moins une étape parmi
- positionner au moins un module plus performant sur la base d’au moins un paramètre de performance, à au moins un endroit plus chaud, et au moins un module moins performant à au moins un endroit plus froid, en particulier en début de vie ;
- déterminer un historique de températures, et évaluer ledit paramètre de performance des modules, en particulier en maintenance ; et
- suivant l’historique et la performance, remplacer par au moins un module plus performant, un module moins performant, en particulier en maintenance.The invention further relates to a battery pack management method for traction battery of at least one motor vehicle, the battery pack comprising battery cell modules connected together, the method comprising steps for
- evaluate the heating of said modules,
and at least one step among
- positioning at least one more efficient module on the basis of at least one performance parameter, in at least one warmer place, and at least one less efficient module in at least one colder place, in particular at the start of its life;
- determining a temperature history, and evaluating said performance parameter of the modules, in particular in maintenance; and
- depending on history and performance, replace with at least one more efficient module, one less efficient module, in particular during maintenance.
L’invention concerne également un produit-programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes de la méthode selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.The invention also relates to a computer program product comprising program code instructions for the execution of the steps of the method according to the invention, when said program is running on a computer.
Un autre objet de l’invention a trait à un véhicule automobile comprenant un système de bloc de batterie selon l’invention.Another object of the invention relates to a motor vehicle comprising a battery block system according to the invention.
L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles :
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L’invention concerne un système de bloc de batterie S. Le système de bloc de batterie S est particulièrement adapté pour être mis en œuvre dans une batterie de traction B d’un ou plusieurs véhicules automobiles V. Il s’agit en particulier d’une batterie Lithium-ion.The invention relates to a battery block system S. The battery block system S is particularly suitable for being implemented in a traction battery B of one or more motor vehicles V. This is in particular a lithium ion battery.
Le système S comprend des modules de cellule de batterie pouvant être illustrés par les figures avec notamment les références M, M1, M4, M5, M8, M9, M12, M13. La référence M est utilisée pour désigner les modules de manière générique.The system S comprises battery cell modules which can be illustrated by the figures with in particular the references M, M1, M4, M5, M8, M9, M12, M13. The reference M is used to generically designate the modules.
Dans le cadre de l’invention, l’expression « module de cellule » peut être entendue comme un assemblage de plusieurs cellules de batteries connectées ensemble pour former un module, à connecter à d’autres modules pour former un bloc de batterie (auquel cas la précision « module de cellules » peut être utilisée) ; ou être entendue comme une unique cellule, à connecter à d’autres cellules pour former un bloc de batterie.In the context of the invention, the expression "cell module" can be understood as an assembly of several battery cells connected together to form a module, to be connected to other modules to form a battery pack (in which case the “module of cells” precision can be used); or be heard as a single cell, to be connected to other cells to form a battery pack.
Les modules de cellule M sont connectés ensemble, de préférence en série. De même, les cellules d’un module de cellules sont connectées ensemble, de préférence en série.The M cell modules are connected together, preferably in series. Similarly, the cells of a cell module are connected together, preferably in series.
Le système S comprend en outre un moyen d’évaluation d’échauffement E desdits modules M. Ce moyen E peut comprendre ou être connecté à un capteur de température. De préférence, ce moyen E peut être ou faire partie d’un calculateur ou processeur utilisant des données de température. Plus précisément, l’évaluation peut être basée sur des simulations, des cartographies et/ou des mesures de température en temps réel.The system S further comprises a means of evaluating the heating E of said modules M. This means E can comprise or be connected to a temperature sensor. Preferably, this means E can be or be part of a computer or processor using temperature data. More specifically, the assessment can be based on simulations, maps and/or real-time temperature measurements.
Le système de bloc de batterie S peut être associé à un système de gestion de batterie BMS regroupant les calculateurs ou processeurs utilisés dans la mise en œuvre du système de bloc de batterie S.The battery block system S can be associated with a battery management system BMS grouping together the computers or processors used in the implementation of the battery block system S.
Selon l’invention, le système S comprend en outre des moyens permettant d’optimiser la longévité de batterie en fonction de la dispersion thermique entre lesdits modules M.According to the invention, the system S further comprises means making it possible to optimize the longevity of the battery as a function of the thermal dispersion between the said modules M.
La dispersion thermique peut être illustrée par la
La particularité de l’invention est que l’optimisation de la longévité est liée à des effets contrecarrant les détériorations par la dispersion thermique.The particularity of the invention is that the optimization of longevity is linked to effects counteracting deterioration by thermal dispersion.
Avantageusement, les moyens détaillés plus bas permettent de rendre le vieillissement plus homogène entre les modules M en agissant sur la répartition du stress tout au long de la vie de la batterie. Il en résulte une prolongation significative de la durabilité du bloc complet.Advantageously, the means detailed below make it possible to make the aging more homogeneous between the modules M by acting on the distribution of the stress throughout the life of the battery. This results in a significant extension of the durability of the complete block.
Par ailleurs, ces moyens permettent de mettre à profit la dispersion de production entre les modules, en particulier en début de vie.Moreover, these means make it possible to take advantage of the dispersion of production between the modules, in particular at the start of life.
Ils permettent en outre d’avoir plus de réactivité en cas de dispersion thermique entre les modules et d’optimiser ainsi la durabilité du bloc, notamment en maintenance.They also make it possible to have more reactivity in the event of thermal dispersion between the modules and thus to optimize the durability of the block, in particular in maintenance.
En outre, l’invention permet d’avoir une meilleure autonomie des véhicules électriques (VE) et plug-in hybrides (PHEV) à un état vieilli ; des meilleures performances en termes de puissance disponible des véhicules électrifiés hybrides (PHEV et HEV) en limitant une accélération de l’augmentation de la résistance interne (DCR) ; de prolonger la durabilité du bloc global et réduire le stress subi par le module le plus limitant et d’éviter ainsi un effet de boucle : dégradation plus forte, augmentation de la résistance interne DCR plus forte, échauffement plus haut, accélération de dégradation.In addition, the invention makes it possible to have a better autonomy of electric vehicles (EV) and plug-in hybrids (PHEV) in an aged state; better performance in terms of available power of hybrid electrified vehicles (PHEV and HEV) by limiting an acceleration of the increase in internal resistance (DCR); extend the durability of the overall block and reduce the stress suffered by the most limiting module and thus avoid a loop effect: greater degradation, greater increase in internal DCR resistance, higher heating, acceleration of degradation.
En particulier, le système S comprend au moins un module M8, M9, M12, M13 plus performant en référence à au moins un paramètre de performance, positionné à au moins un endroit plus chaud, et au moins un module M1, M4, M5 moins performant positionné à au moins un endroit plus froid. Plus généralement, le positionnement peut être mis en œuvre suivant des gradients de température et de performance.In particular, the system S comprises at least one module M8, M9, M12, M13 that is more efficient with reference to at least one performance parameter, positioned in at least one warmer place, and at least one module M1, M4, M5 less performer positioned in at least one cooler location. More generally, the positioning can be implemented according to temperature and performance gradients.
La dispersion thermique peut être déterminée en début de vie (ou en maintenance) par des simulations thermiques mais pourrait être en déduite des caractérisations thermiques d’un certain nombre de blocs pendant le développement. De préférence, ceci est fait en prenant en compte les contraintes d’intégration (Busbar, système de refroidissement (cooling), etc..) du bloc complet dans son environnement d’intégration.Thermal dispersion can be determined at the start of life (or during maintenance) by thermal simulations but could be deduced from the thermal characterizations of a certain number of blocks during development. Preferably, this is done taking into account the integration constraints (Busbar, cooling system, etc.) of the complete block in its integration environment.
Une hypothèse pour la simulation peut être une absence de dispersion de production à une échelle de capacité ou de résistance DCR. Des données de tests et/ou d’apprentissage peuvent servir à la simulation.An assumption for the simulation may be an absence of output dispersion at a DCR capacitance or resistance scale. Test and/or training data can be used for simulation.
Dans une variante, l’invention peut être mise en œuvre en début de vie. Ainsi, les modules sont placés dans le bloc de sorte à disposer un ou plusieurs modules M les plus performants dans le ou les emplacements qui auront l’échauffement maximal au niveau bloc. De même, les modules M les moins performants sont disposés à ou aux emplacements les plus frais. On pourra parler de positionnement spécifique des modules (ou « mapping » en langue anglaise).In a variant, the invention can be implemented at the beginning of its life. Thus, the modules are placed in the block so as to arrange one or more most efficient M modules in the location(s) which will have the maximum heating at block level. Similarly, the least efficient modules M are arranged at or at the coolest locations. We can talk about specific positioning of the modules (or "mapping" in English).
La performance peut être évaluée via des paramètres de performance objectifs affectés par la température de sorte qu’une forte température affecte négativement les paramètres de performance. En particulier, les paramètres de performance comprennent la capacité et/ou la résistance en courant continu (ou résistance DCR). Plus la capacité est élevée, plus les performances sont bonnes, et elle est affectée négativement par de fortes températures. Plus la résistance DCR est faible, plus les performances sont bonnes, et elle est affectée négativement par de fortes températures.Performance can be assessed through objective performance parameters affected by temperature such that high temperature negatively affects performance parameters. In particular, the performance parameters include capacitance and/or DC resistance (or DCR resistance). The higher the capacity, the better the performance, and it is negatively affected by high temperatures. The lower the DCR resistance, the better the performance, and it is negatively affected by high temperatures.
Ainsi, la simulation ou les caractérisations peuvent aboutir à une classification statistique des modules M en fonction de leurs performances (capacité et résistance DCR). Cette classification peut être exploitée pour guider le positionnement.Thus, the simulation or the characterizations can result in a statistical classification of the modules M according to their performances (capacitance and resistance DCR). This classification can be used to guide positioning.
Pour les simulations thermiques, plusieurs profils représentatifs de l’usage peuvent être testés.For thermal simulations, several representative profiles of use can be tested.
Sur la base de la dispersion thermique, les modules M les plus performants auront un vieillissement plus rapide que les autres et la dégradation serait moindre sur les modules les moins performants ce qui permet d’optimiser la dégradation totale du bloc.Based on thermal dispersion, the most efficient M modules will age faster than the others and the degradation would be less on the less efficient modules, which makes it possible to optimize the total degradation of the block.
Le système de gestion de la batterie BMS peut être doté d’un système d’équilibrage pour garder les cellules dans le même niveau de charge et préserver ainsi leur durabilité. De préférence, en dehors de la contrainte thermique, pour que la dégradation au sein du bloc soit homogène, il faut aussi veiller à ce que les modules M restent dans une zone d’état de charge SOC la plus proche possible.The BMS battery management system can be equipped with a balancing system to keep the cells in the same level of charge and thus preserve their durability. Preferably, apart from the thermal stress, so that the degradation within the block is homogeneous, it is also necessary to ensure that the modules M remain in a zone of state of charge SOC as close as possible.
L’invention peut être mise en œuvre en cours d’usage (en particulier en roulage ou en charge). Dans ce cas, des capteurs thermiques peuvent être utilisés pour déterminer les endroits les plus chauds et les plus frais. Les capteurs sont connectés au système de gestion de batterie BMS. Dans ce cas, le moyen d’évaluation E fait de préférence partie du système de gestion de batterie BMS ou est connecté à distance à celui-ci via un système informatique en nuage (dit « cloud » ou « over the air » en langue anglaise).The invention can be implemented during use (in particular when driving or under load). In this case, thermal sensors can be used to determine the hottest and coolest places. The sensors are connected to the BMS battery management system. In this case, the evaluation means E is preferably part of the BMS battery management system or is remotely connected to the latter via a cloud computing system (known as “cloud” or “over the air” in English ).
En outre, les paramètres de performance peuvent être évalués par un moyen d’évaluation P correspondant faisant de préférence partie du système de gestion de batterie BMS ou connecté à celui-ci de la même manière qu’exposé précédemment.Furthermore, the performance parameters can be evaluated by a corresponding evaluation means P preferably forming part of the battery management system BMS or connected to the latter in the same way as explained previously.
Dans la variante préférée, le système de bloc de batterie est configuré pour surveiller l’écart entre une température maximale Tmax de tous les modules M et une température minimale Tmin de tous les modules M, représentant respectivement les points les plus chaud et plus froid dans le bloc. Le système S peut ensuite associer une réactivité dédiée en cas de dépassement d’un seuil maximal de l’écart donné.In the preferred variant, the battery pack system is configured to monitor the difference between a maximum temperature Tmax of all modules M and a minimum temperature Tmin of all modules M, respectively representing the hottest and coldest points in the block. The system S can then associate a dedicated reactivity in the event of exceeding a maximum threshold of the given deviation.
Par exemple si Tmax-Tmin est supérieur au seuil, alors peut être mis en œuvre une réduction de la limitation de puissance en roulage ou en charge pour limiter encore l’échauffement de la batterie B et essayer de le rendre plus homogène. Un système de limitation de puissance peut être prévu. Il peut être selon l’art antérieur.For example, if Tmax-Tmin is greater than the threshold, then a reduction in the power limitation can be implemented when driving or charging to further limit the heating of battery B and try to make it more uniform. A power limitation system may be provided. It may be according to the prior art.
Alternativement ou en combinaison, si Tmax-Tmin est supérieur au seuil, alors peut être mis en œuvre une activation d’un refroidissement plus exigent (débit de refroidissement plus fort) ou un système spécifique d’équilibrage thermique (contrôlable si possible). Il peut s’agir d’un système de refroidissement d’au moins un module M le plus chaud.Alternatively or in combination, if Tmax-Tmin is greater than the threshold, then a more demanding cooling activation (higher cooling flow rate) or a specific thermal balancing system (controllable if possible) can be implemented. It can be a cooling system of at least one hottest M module.
Plus généralement, la réactivité est réalisée dans le but de limiter le temps vécu par la batterie dans des conditions de dispersion thermique.More generally, responsiveness is achieved with the aim of limiting the time the battery experiences under thermal dispersion conditions.
On peut imaginer un compteur pour le temps passé au-dessus d’un écart thermique minimal (fixé à 10°C par exemple) et/ou l’énergie cumulée en kWh utilisée pendant cet écart : en cas de franchissement d’un seuil relatif à la durée de vie de la batterie ou de son usage, le système S peut indiquer une alerte pour une analyse électro/thermique du module M et/ou bloc.One can imagine a counter for the time spent above a minimum thermal difference (set at 10°C for example) and/or the cumulative energy in kWh used during this difference: in the event of crossing a relative threshold to the lifetime of the battery or its use, the system S can indicate an alert for an electro/thermal analysis of the module M and/or block.
L’information de dispersion thermique peut être couplée à une information de déviation d’état de charge SOC (par exemple un temps passé au-dessus d’un certain seuil de déviation d’état de charge SOC, car l’état de charge est un facteur qui agit également sur le vieillissement de la batterie.The thermal dispersion information can be coupled with SOC state of charge deviation information (for example a time spent above a certain SOC state of charge deviation threshold, because the state of charge is a factor that also acts on the aging of the battery.
L’invention peut être mise en œuvre après usage (en particulier en maintenance). Dans ce cas, les capteurs thermiques et les moyens d’évaluation E, P sont configurés pour déterminer un historique de l’échauffement des modules M et de préférence un historique des performances, en particulier des paramètres de performance. Les paramètres de performances pris en compte peuvent comprendre des états de santés de chaque module, en particulier l’état de santé de capacité (SOHC), et l’état de santé de résistance DCR(SOHR).The invention can be implemented after use (in particular in maintenance). In this case, the thermal sensors and the evaluation means E, P are configured to determine a history of the heating of the modules M and preferably a history of the performances, in particular of the performance parameters. The performance parameters taken into account can include health states of each module, in particular the capacity health state (SOHC), and the DCR resistance health state (SOHR).
Le système de bloc de batterie peut alors mettre en œuvre une proposition de permutation/réorganisation de position des modules M au sein d’un bloc pour ralentir l’effet de vieillissement à cause d’une dispersion thermique. Ainsi, les modules M sont fixés dans le bloc de manière amovible de sorte à faciliter le repositionnement des modules M. En particulier, le soudage des modules M dans le bloc est à éviter.The battery block system can then implement a proposed position swapping/reorganization of the M modules within a block to slow down the aging effect due to thermal dispersion. Thus, the modules M are fixed in the block in a removable manner so as to facilitate the repositioning of the modules M. In particular, the welding of the modules M in the block is to be avoided.
A cet effet, le système de bloc de batterie S met en œuvre un suivi de l’historique de l’échauffement des modules M de préférence dans le système de gestion BMS ou par informatique en nuage avec remonté de donnés par télématique.To this end, the battery block system S implements monitoring of the history of the heating of the modules M preferably in the management system BMS or by cloud computing with data uploaded by telematics.
En outre, le système S combine ces informations d’échauffement avec les informations de performance des modules, notamment la capacité et la résistance DCR, pour une meilleure réorganisation des modules M dans le bloc.In addition, the S system combines this heating information with module performance information, including DCR capacitance and resistance, for better reorganization of M modules in the block.
On peut décider de placer le module M avec la résistance DCR la plus élevée à l’endroit le plus frais.You can decide to place the M module with the highest DCR resistance in the coolest place.
La fréquence de vérification de la possibilité de permutation peut être liée à l’usage de la batterie. A cet effet, on peut fixer un nombre de kWh minimum de décharge de la batterie ; une variation minimale de capacité ou de résistance DCR, par exemple de 5% au minimum ; ou fixer une fréquence temporelle, par exemple tous les 2 à 3 ans, pour déterminer la fréquence de vérification.The frequency of verification of the possibility of switching can be related to the use of the battery. To this end, a minimum number of kWh for discharging the battery can be set; a minimum variation in capacitance or resistance DCR, for example of at least 5%; or set a temporal frequency, for example every 2 to 3 years, to determine the verification frequency.
On peut calibrer un seuil de dispersion thermique en dessous duquel on estime que la dispersion thermique n’a pas d’impact significatif sur la dégradation des performances de la batterie (exemple d’un bloc ayant un refroidissement efficace avec une bonne homogénéité thermique).A thermal dispersion threshold can be calibrated below which it is estimated that thermal dispersion has no significant impact on the degradation of battery performance (example of a block having effective cooling with good thermal homogeneity).
La
Dans un autre mode de réalisation, on peut appliquer la classification des modules à l’échelle d’une flotte de véhicule, par exemple pour cibler les modules M les plus performants pour les applications les plus stressantes telles que des utilisations dans des régions ou pays les plus chauds.In another embodiment, the classification of the modules can be applied to the scale of a vehicle fleet, for example to target the most efficient M modules for the most stressful applications such as uses in regions or countries. the hottest.
Dans un autre mode de réalisation, le système peut comprendre ou être associé à un système de refroidissement par module, configuré pour cibler un débit de fluide de refroidissement vers le ou les modules les plus chauds.In another embodiment, the system may include or be associated with a per-module cooling system configured to target coolant flow to the hottest module(s).
L’invention concerne en outre une méthode de gestion de bloc de batterie pour batterie de traction B d’au moins un véhicule automobile V. Le bloc de batterie comprend des modules de cellule de batterie M connectés ensemble.The invention further relates to a method for battery pack management for traction battery B of at least one motor vehicle V. The battery pack comprises battery cell modules M connected together.
La méthode comprend toutes les étapes permettant une optimisation de longévité, ou au moins une action du système de bloc de batterie ou d’un de ses éléments, y compris au moins une action d’au moins un moyen du système S.The method comprises all the steps allowing longevity optimization, or at least one action of the battery block system or of one of its elements, including at least one action of at least one means of the system S.
En particulier, la méthode comprend une étape pour évaluer des échauffements desdits modules M. L’évaluation a déjà été décrite précédemment.In particular, the method comprises a step for evaluating the heating of said modules M. The evaluation has already been described previously.
Plus particulièrement, la méthode comprend en outre une étape pour optimiser la longévité de batterie en fonction de la dispersion thermique entre lesdits modules M.More particularly, the method further comprises a step for optimizing the battery longevity as a function of the thermal dispersion between said modules M.
L’invention porte également sur un produit-programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes de la méthode telle que décrite précédemment, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.The invention also relates to a computer program product comprising program code instructions for the execution of the steps of the method as described above, when said program is running on a computer.
Le programme peut être chargé dans un système de gestion de batterie BMS tel que décrit précédemment.The program can be loaded into a BMS battery management system as previously described.
L’invention a également trait à un véhicule automobile V comprenant un système de bloc de batterie S tel que décrit précédemment.The invention also relates to a motor vehicle V comprising a battery block system S as described above.
Claims (8)
- au moins un module (M8, M9, M12, M13) plus performant sur la base d’au moins un paramètre de performance, positionné à au moins un endroit plus chaud, et au moins un module (M1, M4, M5) moins performant positionné à au moins un endroit plus froid, en particulier en début de vie ;
- un moyen (E) pour déterminer un historique d’échauffements, et couplé à un moyen d’évaluation dudit paramètre de performance (P) des modules (M), en particulier en cours de vie ; et/ou
- suivant l’historique et la performance, au moins un module (M3, M6, M7, M10, M11, M14, M15) plus performant remplaçant un module moins performant (M1, M4, M5, M8, M9, M12, M13), en particulier en maintenance.Battery block system (S) for traction battery (B) of at least one motor vehicle (V), the system (S) comprising battery cell modules (M, M1, M4, M5, M8, M9 , M12, M13) connected together, and a heating evaluation means (E) of said modules (M, M1, M4, M5, M8, M9, M12, M13), characterized in that it comprises at least one among
- at least one module (M8, M9, M12, M13) more efficient on the basis of at least one performance parameter, positioned in at least one warmer place, and at least one module (M1, M4, M5) less efficient positioned in at least one colder place, especially at the beginning of life;
- a means (E) for determining a heating history, and coupled to a means for evaluating said performance parameter (P) of the modules (M), in particular during life; and or
- depending on history and performance, at least one more efficient module (M3, M6, M7, M10, M11, M14, M15) replacing a less efficient module (M1, M4, M5, M8, M9, M12, M13) , especially in maintenance.
- un seuil de temps passé au-dessus d’un écart thermique minimal donné par rapport à des températures minimales et maximales seuil données ; et/ou
- un seuil d’énergie cumulée correspondant à un tel écart thermique.Battery pack system (S) according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the module overheating evaluation means (E) is configured to determine at least one overheating parameter being
- a threshold of time spent above a given minimum thermal difference with respect to given minimum and maximum threshold temperatures; and or
- a cumulative energy threshold corresponding to such a thermal difference.
- évaluer des échauffements desdits modules (M, M1, M4, M5, M8, M9, M12, M13),
et au moins une étape parmi
- positionner au moins un module (M8, M9, M12, M13) plus performant sur la base d’au moins un paramètre de performance, à au moins un endroit plus chaud, et au moins un module (M1, M4, M5) moins performant à au moins un endroit plus froid, en particulier en début de vie ;
- déterminer un historique de températures, et évaluer ledit paramètre de performance (P) des modules (M), en particulier en maintenance ; et
- suivant l’historique et la performance, remplacer par au moins un module plus performant (M3, M6, M7, M10, M11, M14, M15), un module moins performant (M1, M4, M5, M8, M9, M12, M13), en particulier en maintenance.Battery pack management method for traction battery (B) of at least one motor vehicle (V), the battery pack comprising battery cell modules (M, M1, M4, M5, M8, M9, M12 , M13) connected together, the method comprising steps for
- evaluate the heating of said modules (M, M1, M4, M5, M8, M9, M12, M13),
and at least one step among
- position at least one module (M8, M9, M12, M13) more efficient on the basis of at least one performance parameter, in at least one warmer place, and at least one module (M1, M4, M5) less performs well in at least one colder location, especially in early life;
- determining a temperature history, and evaluating said performance parameter (P) of the modules (M), in particular during maintenance; and
- depending on history and performance, replace with at least one more efficient module (M3, M6, M7, M10, M11, M14, M15), one less efficient module (M1, M4, M5, M8, M9, M12, M13), especially in maintenance.
Motor vehicle (V) comprising a battery pack system (S) according to any one of Claims 1 to 5.
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