FR3152672A1 - Gestion des recharges d’une batterie cellulaire d’un système en fonction de l’état de charge désiré - Google Patents
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Abstract
Un procédé permet de gérer des recharges d’une batterie cellulaire d’un système et comprend une étape (10-100) dans laquelle :
- en cas de demande d’une recharge partielle pour obtenir un état de charge désiré strictement inférieur à un état de charge maximal, on autorise cette recharge jusqu’à obtention d’un état de charge estimé égal à cet état de charge désiré, et
- en cas de demande de recharge complète pour obtenir un état de charge désiré égal à l’état de charge maximal, on impose l’utilisation d’un courant de recharge maximal jusqu’à obtention d’une tension cellulaire maximale supérieure ou égale à un premier seuil, puis on effectue une recharge à pas multiples dans chacun desquels on impose l’utilisation d’un courant de recharge strictement inférieur au courant de recharge précédent jusqu’à ce que le courant de recharge utilisé soit inférieur à un second seuil.
Figure 3
Description
L’invention concerne les batteries cellulaires, et plus précisément la gestion des recharges de telles batteries cellulaires.
Dans de nombreux domaines, comme par exemple celui des véhicules (éventuellement de type automobile), on utilise des batteries cellulaires ayant possiblement des chimies différentes.
Pendant une phase de recharge, un calculateur, dit de batterie cellulaire du fait qu’il est associé à la batterie cellulaire, est chargé de contrôler la recharge pour qu’elle se fasse sans risque et avec un courant stable (et donc sans oscillation), de manière à garantir les performances de cette batterie cellulaire pendant une durée prédéfinie.
Actuellement, ce contrôle est effectué sur la base de critères de fin de recharge qui sont basés sur l’obtention d’un état de charge (ou SOC (« State Of Charge »)) de la batterie cellulaire. Comme le sait l’homme de l’art, cet état de charge est un paramètre qui est estimé, et donc qui peut faire l’objet d’écarts par rapport à la réalité. On notera que plus la recharge est partielle, plus l’écart par rapport à la réalité peut être important car la tension aux bornes de la batterie cellulaire varie souvent très vite et fortement pendant les cinquante premières minutes de recharge.
En raison de ces écarts, lors d’une recharge complète il arrive fréquemment que l’on fasse attendre l’usager plus longtemps que nécessaire (lorsque l’état de charge maximal est difficile à atteindre) mais surtout une surcharge de la batterie cellulaire peut survenir, ce qui est potentiellement dangereux car cela peut entraîner un endommagement interne et/ou un échauffement susceptible de déclencher un incendie en cas d’emballement thermique.
Par ailleurs, pendant une recharge la tension aux bornes de la batterie cellulaire peut faire l’objet d’oscillations qui peuvent induire un effet d’accumulation d’une espèce chimique autour de l’anode (ou « plating ») qui peut être à l’origine d’un court-circuit ou d’un échauffement susceptible de déclencher un incendie en cas d’emballement thermique.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un procédé de gestion destiné à permettre la gestion de recharges d’une batterie cellulaire ayant un état de charge en cours estimé et un état de charge maximal et équipant un système.
Ce procédé de gestion se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle :
- en cas de demande de recharge partielle de la batterie cellulaire pour obtenir un état de charge désiré strictement inférieur à l’état de charge maximal, on autorise cette recharge jusqu’à obtention d’un état de charge estimé égal à cet état de charge désiré, et
- en cas de demande de recharge complète de la batterie cellulaire pour obtenir un état de charge désiré égal à l’état de charge maximal, on impose l’utilisation d’un courant de recharge maximal jusqu’à obtention d’une tension cellulaire maximale supérieure ou égale à un premier seuil, puis on effectue une recharge à pas multiples dans chacun desquels on impose l’utilisation d’un courant de recharge strictement inférieur au courant de recharge précédent jusqu’à ce que le courant de recharge utilisé soit inférieur à un second seuil.
Grâce à l’invention, la durée des recharges complètes est réduite et l’on évite la survenue de surcharges de la batterie cellulaire BC, ce qui permet d’augmenter la sécurité du système et de ses usagers et la durée de vie de la batterie cellulaire.
Le procédé de gestion selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- dans un premier mode de réalisation, dans son étape, lorsque le courant de recharge utilisé est supérieur au second seuil, on peut interrompre la recharge à pas multiples lorsqu’un nombre de pas effectués est égal à un nombre de pas maximal ;
- dans un second mode de réalisation, dans son étape, lorsque le courant de recharge utilisé est supérieur au second seuil, on peut interrompre la recharge à pas multiples lorsque cette dernière est effectuée depuis une durée égale à une durée choisie ;
- dans son étape, le second seuil peut être fonction d’un courant de recharge minimum pouvant être délivré par une source d’alimentation externe au système, temporairement couplée à ce dernier et assurant la recharge ;
- dans son étape, pendant chaque pas de la recharge à pas multiples on peut imposer l’utilisation d’un courant de recharge égal au courant de recharge précédent multiplié par un coefficient choisi strictement inférieur à un ;
- en présence de la dernière option, dans son étape, le coefficient choisi peut être compris entre 0,6 et 0,95 ;
- dans son étape, on peut analyser la tension cellulaire maximale au moins tant qu’elle est inférieure au premier seuil de sorte qu’en cas de baisse de cette tension cellulaire maximale, consécutive à l’utilisation d’un nouveau courant de recharge strictement inférieur à un courant de recharge précédent, on impose un maintien de ce nouveau courant de recharge jusqu’à ce que la tension cellulaire maximale repasse au-dessus d’une valeur qu’elle avait atteint avant cette baisse.
L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre un procédé de gestion du type de celui présenté ci-avant pour gérer des recharges d’une batterie cellulaire, ayant un état de charge en cours estimé et un état de charge maximal et équipant un système.
L’invention propose également un dispositif de gestion destiné à gérer des recharges d’une batterie cellulaire ayant un état de charge en cours estimé et un état de charge maximal et équipant un système.
Ce dispositif de gestion se caractérise par le fait qu’il comprend au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant :
- en cas de demande de recharge partielle de la batterie cellulaire pour obtenir un état de charge désiré strictement inférieur à l’état de charge maximal, à autoriser la recharge jusqu’à obtention d’un état de charge estimé égal à l’état de charge désiré, et
- en cas de demande de recharge complète de la batterie cellulaire pour obtenir un état de charge désiré égal à l’état de charge maximal, à déclencher une imposition de l’utilisation d’un courant de recharge maximal jusqu’à obtention d’une tension cellulaire maximale supérieure ou égale à un premier seuil, puis à déclencher la réalisation d’une recharge à pas multiples dans chacun desquels on déclenche une imposition d’un courant de recharge strictement inférieur au courant de recharge précédent jusqu’à ce que le courant de recharge utilisé soit inférieur à un second seuil.
L’invention propose également un système comprenant une batterie cellulaire, ayant un état de charge en cours estimé et un état de charge maximal, et un dispositif de gestion du type de celui présenté ci-avant.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de gestion, et un dispositif de gestion DG associé, destinés à permettre la gestion des recharges d’une batterie cellulaire BC équipant un système S en fonction de l’état de charge ecd désiré par l’usager de ce système S.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le système S est un véhicule automobile, comme par exemple une voiture, comme illustré sur laFIG. 1 . Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout type de système comprenant au moins une batterie cellulaire (rechargeable) par une source d’alimentation externe temporairement couplée à ce système. Ainsi, elle concerne les véhicules (terrestres, maritimes (ou fluviaux), et aériens), les appareils électroniques (éventuellement électroménagers), les installations (éventuellement industrielles), et les bâtiments, par exemple.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule S comprend une chaîne de transmission à groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique (et donc comprenant au moins une machine motrice électrique associée à une batterie cellulaire). Mais le GMP pourrait être de type hybride (et dans ce cas la motricité du véhicule S est assurée par au moins une machine motrice thermique et une machine motrice électrique).
On a schématiquement représenté sur laFIG. 1 un système S (ici un véhicule) comprenant une chaîne de transmission à GMP tout électrique (et donc comprenant au moins une machine motrice MME électrique), un calculateur de supervision CS, une batterie de servitude BS, une batterie cellulaire BC, un convertisseur CV, et un dispositif de gestion DG selon l’invention.
La batterie de servitude BS est chargée de fournir de l’énergie électrique au réseau de bord RB du véhicule S, en complément de celle fournie par le convertisseur CV alimenté par la batterie cellulaire BC via un circuit électrique principal, et parfois à la place de ce convertisseur CV. Par exemple, cette batterie de servitude BS peut être agencée sous la forme d’une batterie de type très basse tension (typiquement 12 V, 24 V ou 48 V). Elle est rechargeable au moins par le convertisseur CV. On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie de servitude BS est de type Lithium-ion 12 V.
Le réseau de bord RB est un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) qui consomment de l’énergie électrique.
Le circuit électrique principal (ou « haute tension » ou encore « de puissance ») est connecté, d’une part, à la batterie cellulaire BC via un dispositif d’interface, et, d’autre part, à des équipements électroniques, comme par exemple le convertisseur CV et la machine motrice MME. Il permet aussi la recharge de la batterie cellulaire BC par une source d’alimentation SA externe et temporairement couplée au véhicule S par exemple via un connecteur de recharge CN de ce dernier (S).
La chaîne de transmission a un GMP qui est, ici, purement électrique, et donc qui comprend, notamment, en complément de sa machine motrice (électrique) MME, un arbre moteur, et un arbre de transmission. On entend ici par « machine motrice électrique » une machine électrique agencée de manière à fournir du couple pour déplacer le système S (ici un véhicule), ainsi qu’éventuellement à récupérer du couple de freinage récupératif. Le fonctionnement du GMP est supervisé par un calculateur de supervision CS.
La machine motrice MME (ici un moteur électrique) est couplée à la batterie cellulaire BC via le circuit électrique principal, afin d’être alimentée en énergie électrique, ainsi qu’éventuellement d’alimenter cette batterie cellulaire BC en énergie électrique pendant une phase de freinage récupératif. Elle est couplée à l’arbre moteur, pour lui fournir du couple par entraînement en rotation. Cet arbre moteur est ici couplé à un réducteur RD qui est aussi couplé à l’arbre de transmission, lui-même couplé à un premier train T1 (ici de roues), de préférence via un différentiel DF.
Ce premier train T1 est ici situé dans la partie avant PVV du véhicule S. Mais dans une variante ce premier train T1 pourrait être celui qui est ici référencé T2 et qui est situé dans la partie arrière PRV du véhicule S.
Le fonctionnement de la machine motrice MME est contrôlé par un calculateur de machine CM, et supervisé par le calculateur de supervision CS.
Le convertisseur CV est aussi chargé, ici, pendant les phases de roulage du véhicule S de convertir une partie du courant électrique stocké dans la batterie cellulaire BC pour alimenter en courant électrique converti le réseau de bord RB et la batterie de servitude BS (pour la recharger). Il est aussi, ici, couplé électriquement, via le circuit électrique principal, au connecteur de recharge CN du véhicule S. Pendant une phase de recharge de la batterie cellulaire BC, ce connecteur de recharge CN est, ici, destiné à être couplé temporairement à une source d’alimentation SA externe au véhicule S, via un câble de recharge CR.
On notera, comme illustré non limitativement sur laFIG. 1 , que le convertisseur CV peut faire partie d’un chargeur interne CH comprenant aussi un calculateur CA chargé, au moins, de contrôler les recharges de la batterie cellulaire BC.
La batterie cellulaire BC comprend au moins une cellule CE, et de préférence plusieurs. Par exemple, chaque cellule CE peut être électrochimique, éventuellement de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd. Egalement par exemple, la batterie cellulaire BC peut être de type basse tension (typiquement 450 V à titre illustratif). Mais elle pourrait être de type moyenne tension ou haute tension.
On notera, comme illustré non limitativement sur laFIG. 1 , que lorsque la batterie cellulaire BC comprend plusieurs cellules CE, elles peuvent faire partie de modules MC qui sont couplés entre eux, par exemple en série. On entend ici par « module MC » un groupe d’au moins une cellule CE. Lorsqu’un module MC comprend plusieurs cellules CE, ces dernières (CE) peuvent être couplées entre elles en série et/ou en parallèle.
On notera que la batterie cellulaire BC est associée à un boîtier de batterie BB qui comprend notamment des moyens de mesure de tension, courant et température interne (non illustrés) et un calculateur de batterie CB. Ce calculateur de batterie CB centralise les mesures de courant, les mesures de tension et les mesures de température interne (notamment celles qui concernent individuellement chacune des N cellules CE), et estime des paramètres de la batterie cellulaire BC en fonction de ces mesures, et notamment sa résistance interne, sa tension minimale, sa charge, son état de charge (ou SOC) en cours ece et son état de charge maximal ecm. Il est rappelé que l’état de charge maximal ecm varie au cours du temps, et notamment en fonction du vieillissement de la batterie cellulaire BC et de la température de l’air environnant cette dernière (BC).
On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur laFIG. 1 le véhicule S comprend aussi un boîtier de distribution BD auquel sont couplés la batterie de servitude BS, le convertisseur CV et le réseau de bord RB. Ce boîtier de distribution BD est chargé de distribuer dans le réseau de bord RB l’énergie électrique qui est produite par le convertisseur CV ou stockée dans la batterie de servitude BS, pour l’alimentation des organes (ou équipements) électriques couplés au réseau de bord RB, en fonction de demandes d’alimentation reçues (notamment du calculateur de supervision CS du GMP).
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé de gestion destiné à permettre la gestion des recharges de la batterie cellulaire BC en fonction de l’état de charge ecd désiré par l’usager du système S (ici un véhicule).
Ce procédé (de gestion) peut être mis en œuvre au moins partiellement par le dispositif de gestion DG (illustré sur laFIG. 2 ) qui comprend à cet effet au moins un processeur PR1, par exemple de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)), et au moins une mémoire MD. Ce dispositif de gestion DG peut donc être réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). A titre d’exemple, il peut s’agir d’un microcontrôleur.
La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR1 d’une partie au moins du procédé de gestion. Le processeur PR1 peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connexions filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, le dispositif de gestion DG fait partie du calculateur de batterie CB. Mais il pourrait faire partie d’un autre calculateur embarqué dans le système S (comme par exemple le calculateur CA du chargeur interne CH), ou bien pourrait comprendre son propre calculateur dédié.
Comme illustré non limitativement sur laFIG. 2 , le procédé (de gestion), selon l’invention, comprend une étape 10-100 qui est mise en œuvre chaque fois qu’un usager du système S veut recharger la batterie cellulaire BC (et donc, ici, une fois que le connecteur de recharge CN a été couplé temporairement à une source d’alimentation SA externe au véhicule S, via un câble de recharge CR).
L’étape 10-100 du procédé comprend une sous-étape 10 dans laquelle on (par exemple le dispositif de gestion DG) commence par déterminer si l’usager du système S a demandé une recharge partielle de la batterie cellulaire BC pour obtenir un état de charge désiré ecd strictement inférieur à l’état de charge maximal ecm, ou une recharge complète de la batterie cellulaire BC pour obtenir un état de charge désiré ecd égal à l’état de charge maximal ecm.
Si la détermination effectuée dans la sous-étape 10 indique que l’usager veut obtenir un état de charge désiré ecd strictement inférieur à l’état de charge maximal ecm, dans une sous-étape 20 de l’étape 10-100 on (par exemple le dispositif de gestion DG) autorise la recharge partielle demandée jusqu’à obtention d’un état de charge estimé ece égal à cet état de charge désiré ecd.
Pour ce faire, on (par exemple le dispositif de gestion DG) impose l’utilisation par la source d’alimentation SA d’un courant de recharge ir qui est inférieur ou égal à un courant de recharge maximal irmax qui dépend notamment de l’état en cours de la batterie cellulaire BC et de la température de l’air environnant cette dernière (BC).
En revanche, si la détermination effectuée dans la sous-étape 10 indique que l’usager veut obtenir un état de charge désiré ecd égal à l’état de charge maximal ecm, dans une sous-étape 30 de l’étape 10-100 on impose (par exemple le dispositif de gestion DG déclenche l’imposition de) l’utilisation du courant de recharge maximal irmax jusqu’à obtention d’une tension cellulaire maximale ucmax supérieure ou égale à un premier seuil s1.
On notera que le premier seuil s1 peut dépendre de la chimie et du vieillissement de la batterie cellulaire BC, ainsi qu’éventuellement de la température de l’air environnant cette dernière (BC). Dans ce cas, le premier seuil s1 est déterminé par le dispositif de gestion DG en fonction des paramètres variables de la batterie cellulaire BC. Mais il pourrait aussi être prédéfini en fonction de la chimie de la batterie cellulaire BC.
Ensuite, une fois que l’on a ucmax ≥ s1, dans des sous-étapes 80 à 100 de l’étape 10-100 on effectue une (par exemple le dispositif de gestion DG déclenche la réalisation d’une) recharge à pas multiples (ou « multiple steps charge »). On entend ici par « recharge à pas multiples » une phase de recharge comportant une multiplicité de pas de rechange prnsuccessifs. Dans chaque pas prnon impose (par exemple le dispositif de gestion DG déclenche l’imposition de) l’utilisation par la source d’alimentation SA d’un courant de recharge irnqui est strictement inférieur au courant de recharge irn-1précédent (utilisé pendant le pas précédent prn-1), jusqu’à ce que le courant de recharge irnutilisé pendant le pas en cours prn ’(avec n’ > n) soit inférieur à un second seuil s2.
On a schématiquement illustré sur laFIG. 4 des premier et second exemples de diagrammes d’évolution temporelle respectivement du courant de recharge ir (partie basse) et de la tension cellulaire maximale ucmax (partie haute), lors d’une recharge effectuée par la mise en œuvre du procédé de gestion selon l’invention.
L’invention permet donc de réduire la durée des recharges complètes tout en évitant la survenue de surcharges de la batterie cellulaire BC, et donc d’augmenter la sécurité du système S et de ses usagers et la durée de vie de la batterie cellulaire BC.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur laFIG. 3 , l’étape 10-100 du procédé peut comprendre une sous-étape 40 dans laquelle on (par exemple le dispositif de gestion DG) peut comparer la tension cellulaire maximale ucmax au premier seuil s1 après l’imposition d’un courant de recharge ir.
Si la tension cellulaire maximale ucmax est inférieure au premier seuil s1, on (par exemple le dispositif de gestion DG) peut déterminer dans une sous-étape 50 de l’étape 10-100 si la phase de recharge à pas multiples a débuté. Dans la négative, dans une sous-étape 60 de l’étape 10-100 on maintient le (par exemple le dispositif de gestion DG ordonne le maintien du) courant de recharge ir en cours (lequel est alors égal au courant de recharge maximal irmax), puis on effectue de nouveau la sous-étape 40. En revanche, dans l’affirmative (phase de recharge à pas multiples commencée), dans une sous-étape 70 de l’étape 10-100 on maintient le (par exemple le dispositif de gestion DG ordonne le maintien du) courant de recharge ir en cours (lequel est alors égal au courant de recharge irndu pas prnen cours), puis on effectue de nouveau la sous-étape 40.
Si la tension cellulaire maximale ucmax est supérieure ou égale au premier seuil s1, dans une sous-étape 80 de l’étape 10-100 on (par exemple le dispositif de gestion DG) peut incrémenter d’une unité la valeur en cours vp d’un compteur de pas prn(vp devient alors vp+1, et prndevient prn+1), puis peut imposer l’utilisation d’un courant de recharge irn+1qui est strictement inférieur au courant de recharge irnprécédent (utilisé pendant le pas précédent prn). Puis, dans une sous-étape 90 de l’étape 10-100 on (par exemple le dispositif de gestion DG) peut comparer le courant de recharge irn+1utilisé pendant le pas en cours prn+1au second seuil s2.
Si le courant de recharge irn+1est supérieur ou égal au second seuil s2, cela signifie que la phase de recharge à pas multiples n’est pas terminée et donc on (par exemple le dispositif de gestion DG) peut effectuer de nouveau la sous-étape 40 pour éventuellement débuter le pas suivant prn+2avec imposition d’un nouveau courant de recharge irn +2strictement inférieur au courant de recharge irn+1précédent, et ainsi de suite jusqu’à ce que le dernier courant de recharge irn’utilisé soit inférieur au second seuil s2.
En revanche, si le courant de recharge irn+1est inférieur au second seuil s2, cela signifie que la phase de recharge à pas multiples est terminée (et donc plus généralement que la recharge de la batterie cellulaire BC est terminée), et par conséquent le procédé de gestion prend fin dans une sous-étape 100 de l’étape 10-100.
Au moins deux modes de réalisation différents de la phase de recharge à pas multiples peuvent être envisagés.
Par exemple, dans un premier mode de réalisation, dans l’étape 10-100, lorsque le courant de recharge utilisé irnest supérieur au second seuil s2, on peut interrompre (par exemple le dispositif de gestion DG peut déclencher une interruption de) la recharge à pas multiples lorsque le nombre vp de pas prneffectués est égal à un nombre de pas maximal npmax. On comprendra que cette interruption est décidée alors même que le dernier courant de recharge irnutilisé est encore supérieur au second seuil s2, car on considère qu’effectuer au moins un pas prn+1supplémentaire ne permettrait pas d’augmenter significativement l’état de charge en cours de la batterie cellulaire BC.
Egalement par exemple, le nombre de pas maximal npmax peut être compris entre 8 et 12. A titre d’exemple illustratif, le nombre de pas maximal npmax peut être égal à 10. Mais d’autres valeurs du nombre de pas maximal npmax peuvent être utilisées. Par exemple, la valeur du nombre de pas maximal npmax peut être choisie pendant la phase de mise au point de la batterie cellulaire BC.
En variante, dans un second mode de réalisation, dans l’étape 10-100, lorsque le courant de recharge utilisé irnest supérieur au second seuil s2, on peut interrompre (par exemple le dispositif de gestion DG peut déclencher une interruption de) la recharge à pas multiples lorsque cette dernière est effectuée depuis une durée qui est égale à une durée choisie dc. On comprendra que cette interruption est décidée alors même que le dernier courant de recharge irnutilisé est encore supérieur au second seuil s2, car on considère que poursuivre la phase de recharge à pas multiples ne permettrait pas d’augmenter significativement l’état de charge en cours de la batterie cellulaire BC.
Par exemple, la durée choisie dc peut être comprise entre 1 heure et 12 heures. A titre d’exemple illustratif, la durée choisie dc peut être égal à 5 heures. Mais d’autres valeurs de durée choisie dc peuvent être utilisées. Par exemple, la valeur de la durée choisie dc peut être choisie pendant la phase de mise au point de la batterie cellulaire BC. On notera que cette durée choisie dc peut éventuellement être variable en fonction du type de la source d’alimentation SA utilisé (recharge rapide ou recharge lente).
On notera également que dans l’étape 10-100 le second seuil s2 peut être fonction du courant de recharge minimum qui peut être délivré par la source d’alimentation SA (externe au système S, temporairement couplée à ce dernier (S) et assurant la recharge). A titre d’exemple illustratif, le second seuil s2 peut être égal au courant de recharge minimum. On comprendra en effet qu’il est inutile de poursuivre une phase de recharge à pas multiples en imposant l’utilisation d’un nouveau courant de recharge irn’inférieur au courant de recharge minimum pouvant être délivré par la source d’alimentation SA car cela ne permettrait pas d’augmenter l’état de charge en cours de la batterie cellulaire BC. Mais d’autres valeurs de second seuil s2 peuvent être utilisées, et notamment une valeur légèrement supérieure au courant de recharge minimum. Par exemple, la valeur du second seuil s2 peut être choisie pendant la phase de mise au point de la batterie cellulaire BC.
On notera également que dans l’étape 10-100, pendant chaque pas prnde la recharge à pas multiples on peut imposer (par exemple le dispositif de gestion DG peut déclencher l’imposition de) l’utilisation d’un courant de recharge irnqui est égal au courant de recharge précédent irn-1multiplié par un coefficient choisi cc qui est strictement inférieur à un (soit irn= irn-1*cc, avec cc < 1).
Par exemple, dans l’étape 10-100 le coefficient choisi cc peut être compris entre 0,6 et 0,95. A titre d’exemple illustratif, le coefficient choisi cc peut être égal à 0,85. Mais d’autres valeurs de coefficient choisi cc peuvent être utilisées. Par exemple, la valeur du coefficient choisi cc peut être choisie pendant la phase de mise au point de la batterie cellulaire BC.
On notera également que dans l’étape 10-100, on (par exemple le dispositif de gestion DG) peut analyser (ou surveiller) la tension cellulaire maximale ucmax au moins tant qu’elle est inférieure au premier seuil s1, afin de détecter le plus vite possible chaque baisse de cette tension cellulaire maximale ucmax, consécutive à l’utilisation d’un nouveau courant de recharge ir strictement inférieur au courant de recharge ir précédent. Ainsi, en cas de baisse de la tension cellulaire maximale ucmax, on peut imposer (par exemple le dispositif de gestion DG peut imposer le déclenchement) (d’)un maintien de ce nouveau courant de recharge jusqu’à ce que la tension cellulaire maximale ucmax repasse au-dessus de la valeur qu’elle avait atteint avant cette baisse.
Ce mécanisme « anti-oscillation » permet en effet, avantageusement, d’éviter qu’une baisse de la tension cellulaire maximale ucmax, provoquée par une diminution du courant de recharge ir, provoque automatiquement une remontée du courant de recharge à la valeur qu’il présentait précédemment, ce qui provoquerait inutilement une oscillation du courant de recharge et donc une augmentation de la durée de la recharge ainsi qu’une accumulation d’une espèce chimique autour de l’anode (ou plating) potentiellement dangereuse. De plus, ce mécanisme anti-oscillation constitue une boucle de réaction fermée en temps réel qui permet de surmonter les inconvénients des temporisations en boucle ouverte de l’art antérieur (lesquelles nécessitent d’importantes phases de calibration en raison de la dépendance des variations de courant de recharge en fonction des température et tension). En outre, ce mécanisme anti-oscillation permet d’augmenter la durabilité des composants électroniques concernés.
On notera qu’il n’est pas obligatoire de poursuivre le mécanisme anti-oscillation pendant la phase de recharge à pas multiples. Mais une telle poursuite peut néanmoins être envisagée.
On notera également, comme illustré non limitativement sur laFIG. 1 , que le calculateur de batterie CB (ou le calculateur du dispositif de gestion DG) peut aussi comprendre une mémoire de masse MM1, notamment pour stocker l’état de charge maximal ecm, l’état de charge désiré ecd, le courant de recharge minimum pouvant être délivré par la source d’alimentation SA, l’éventuel état de vieillissement de la batterie cellulaire BC et l’éventuelle température de l’air environnant cette dernière (BC), ainsi que d’éventuelles données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce calculateur de batterie CB (ou le calculateur du dispositif de gestion DG) peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’au moins l’état de charge maximal ecm, l’état de charge désiré ecd, le courant de recharge minimum pouvant être délivré par la source d’alimentation SA, l’éventuel état de vieillissement de la batterie cellulaire BC, l’éventuelle température de l’air environnant cette dernière (BC), pour les utiliser dans des calculs ou traitements, éventuellement après les avoir mis en forme et/ou démodulés et/ou amplifiés, de façon connue en soi, au moyen d’un processeur de signal numérique PR2. De plus, ce calculateur de batterie CB (ou le calculateur du dispositif de gestion DG) peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour délivrer chaque message (ou ordre) contenant la définition du courant de recharge imposé, et chaque message (ou ordre) d’arrêt de la recharge.
On notera également que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur (ou programme informatique) comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple le processeur PR1, est propre à mettre en œuvre le procédé de gestion décrit ci-avant pour gérer les recharges de la batterie cellulaire BC équipant le système S.
Claims (10)
- Procédé de gestion de recharges d’une batterie cellulaire (BC) ayant un état de charge en cours estimé et un état de charge maximal et équipant un système (S), caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-100) dans laquelle, i) en cas de demande de recharge partielle de ladite batterie cellulaire (BC) pour obtenir un état de charge désiré strictement inférieur audit état de charge maximal, on autorise ladite recharge jusqu’à obtention d’un état de charge estimé égal audit état de charge désiré, et, ii) en cas de demande de recharge complète de ladite batterie cellulaire (BC) pour obtenir un état de charge désiré égal audit état de charge maximal, on impose l’utilisation d’un courant de recharge maximal jusqu’à obtention d’une tension cellulaire maximale supérieure ou égale à un premier seuil, puis on effectue une recharge à pas multiples dans chacun desquels on impose l’utilisation d’un courant de recharge strictement inférieur au courant de recharge précédent jusqu’à ce que ledit courant de recharge utilisé soit inférieur à un second seuil.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-100), lorsque ledit courant de recharge utilisé est supérieur audit second seuil, on interrompt ladite recharge à pas multiples lorsqu’un nombre de pas effectués est égal à un nombre de pas maximal.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-100), lorsque ledit courant de recharge utilisé est supérieur audit second seuil, on interrompt ladite recharge à pas multiples lorsque cette dernière est effectuée depuis une durée égale à une durée choisie.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-100) ledit second seuil est fonction d’un courant de recharge minimum pouvant être délivré par une source d’alimentation (SA) externe audit système (S), temporairement couplée à ce dernier (S) et assurant ladite recharge.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-100) pendant chaque pas de ladite recharge à pas multiples on impose l’utilisation d’un courant de recharge égal au courant de recharge précédent multiplié par un coefficient choisi strictement inférieur à un.
- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-100) ledit coefficient choisi est compris entre 0,6 et 0,95.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-100) on analyse ladite tension cellulaire maximale au moins tant qu’elle est inférieure audit premier seuil de sorte qu’en cas de baisse de ladite tension cellulaire maximale, consécutive à l’utilisation d’un nouveau courant de recharge strictement inférieur à un courant de recharge précédent, on impose un maintien dudit nouveau courant de recharge jusqu’à ce que ladite tension cellulaire maximale repasse au-dessus d’une valeur qu’elle avait atteint avant ladite baisse.
- Produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre le procédé de gestion selon l’une des revendications 1 à 7 pour gérer des recharges d’une batterie cellulaire (BC), ayant un état de charge en cours estimé et un état de charge maximal et équipant un système (S).
- Dispositif de gestion (DG) pour gérer des recharges d’une batterie cellulaire (BC) ayant un état de charge en cours estimé et un état de charge maximal et équipant un système (S), caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR1) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant, i) en cas de demande de recharge partielle de ladite batterie cellulaire (BC) pour obtenir un état de charge désiré strictement inférieur audit état de charge maximal, à autoriser ladite recharge jusqu’à obtention d’un état de charge estimé égal audit état de charge désiré, et, ii) en cas de demande de recharge complète de ladite batterie cellulaire (BC) pour obtenir un état de charge désiré égal audit état de charge maximal, à déclencher une imposition de l’utilisation d’un courant de recharge maximal jusqu’à obtention d’une tension cellulaire maximale supérieure ou égale à un premier seuil, puis à déclencher la réalisation d’une recharge à pas multiples dans chacun desquels on déclenche une imposition d’un courant de recharge strictement inférieur au courant de recharge précédent jusqu’à ce que ledit courant de recharge utilisé soit inférieur à un second seuil.
- Système (S) comprenant une batterie cellulaire (BC) ayant un état de charge en cours estimé et un état de charge maximal, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de gestion (DG) selon la revendication 9.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR2309373A FR3152672A1 (fr) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | Gestion des recharges d’une batterie cellulaire d’un système en fonction de l’état de charge désiré |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2309373 | 2023-09-06 | ||
| FR2309373A FR3152672A1 (fr) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | Gestion des recharges d’une batterie cellulaire d’un système en fonction de l’état de charge désiré |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3152672A1 true FR3152672A1 (fr) | 2025-03-07 |
Family
ID=88839503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2309373A Pending FR3152672A1 (fr) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | Gestion des recharges d’une batterie cellulaire d’un système en fonction de l’état de charge désiré |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3152672A1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6333619B1 (en) * | 2000-03-15 | 2001-12-25 | Jaime H Chavez | Cyclical battery charger with incremental and decremental current and a method of operation thereof |
| US20110234167A1 (en) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | Chin-Hsing Kao | Method of Predicting Remaining Capacity and Run-time of a Battery Device |
| EP3890097A1 (fr) * | 2018-12-10 | 2021-10-06 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Procédé et dispositif de charge |
-
2023
- 2023-09-06 FR FR2309373A patent/FR3152672A1/fr active Pending
Patent Citations (3)
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