FR2886412A1 - Systeme de determination de l'etat des moyens de stockage d'energie electrique embarques a bord d'un vehicule automobile. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de détermination de l'état de moyens de stockage d'énergie électrique embarqués à bord d'un véhicule automobile et comportant plusieurs modules de stockage (1, 2, 3) raccordés en série. Ce système est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (4) formant condensateur aux bornes desquels sont connectés en série une résistance (5) et un organe commutateur à semi-conducteur (6) pilotable à l'ouverture et un pont diviseur à deux résistances (7, 8) en série, des moyens (9, 10, 11) de raccordement de ce circuit RC ainsi constitué aux modules de stockage (1, 2, 3) pour déterminer la résistance interne de chacun de ceux-ci et donc l'état de chacun de ceux-ci et des moyens (MC, BMS) de détermination de l'état des moyens de stockage d'énergie électrique à partir des états des modules de ceux-ci.

Description

La présente invention concerne un système de détermination de l'état de

moyens de stockage d'énergie électrique embarqués à bord d'un véhicule automobile.

Plus particulièrement, l'invention se rapporte à la détermination de 5 l'état de santé ou de l'état de charge de tels moyens de stockage qui comportent plusieurs modules de stockage raccordés en série.

Deux objectifs principaux de tels systèmes de détermination peuvent être envisagés.

L'un de ces objectifs est de permettre de recaler l'estimateur d'état de 10 charge d'une batterie et l'autre peut être de suivre l'état de santé de la batterie ou des groupes de modules constituant celle-ci.

Dans toutes les applications automobiles nécessitant par exemple des ensembles de batteries constitués par une mise en série de modules et de cellules de stockage comme par exemple dans les véhicules électriques ou encore les véhicules hybrides, il est indispensable de connaître avec précision l'énergie stockée.

Or, les estimateurs d'état de charge connus actuellement ne peuvent pas être précis à 100% et montrent une dérive dans le temps.

Il est donc nécessaire d'effectuer un recalage périodique de ceux-ci.

Ainsi par exemple, dans le cas où le mode d'utilisation du véhicule le permet, on peut effectuer un tel recalage lorsque la batterie est pleinement chargée.

Ceci est le cas par exemple d'un véhicule électrique où l'on effectue régulièrement une charge complète. En fin de charge, on sait en effet que l'état 25 de charge de la batterie est de 100%.

Dans le cas d'un véhicule hybride, la batterie est rarement chargée à 100%. Pour améliorer sa durée de vie, il existe des zones d'état de charge interdites. De façon générale, la plage d'utilisation d'une batterie hybride est comprise entre 70% et 30% d'état de charge. Dans ce cas, il n'est plus possible de recaler la jauge avec la pleine charge.

Une autre application possible concerne les batteries de démarrage assurant par exemple une fonction d'arrêt et de mise en marche du moteur thermique du véhicule.

Pour cette application il est en effet très important d'avoir un indicateur d'état de charge fiable pour ne permettre par exemple l'arrêt du moteur du véhicule à un feu rouge que s'il y a ensuite assez d'énergie pour le faire redémarrer.

Une batterie de traction automobile par exemple est généralement constituée de plusieurs modules eux-mêmes constitués de plusieurs cellules.

Au cours de son utilisation, une batterie de véhicule perd de ses performances.

Or, le vieillissement des modules n'est pas uniforme selon leur environnement thermique, selon leurs caractéristiques initiales dont la dispersion découle de la dérive du processus de fabrication, qui peut entraîner un vieillissement précoce, et selon leur implantation dans le véhicule qui peut entraîner un déséquilibre dans le circuit de puissance du point de vue par exemple de l'impédance d'interconnexion.

La dispersion de capacité s'amplifie au cours du temps.

Aujourd'hui l'analyse de telles batteries est réalisée de façon globale pour la batterie en entier, et on juge de son état selon ses caractéristiques sans prendre en compte la dispersion des caractéristiques de certains modules la constituant.

Le but de l'invention est de résoudre ces problèmes.

A cet effet l'invention a pour objet un système de détermination de l'état de moyens de stockage d'énergie électrique embarqués à bord d'un véhicule automobile et comportant plusieurs modules de stockage raccordés en série, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens formant condensateur aux bornes desquels sont connectés en série une résistance et un organe commutateur à semi-conducteur pilotable à l'ouverture et un pont diviseur à deux résistances en série, - des moyens de raccordement de ce circuit RC ainsi constitué aux modules de stockage pour déterminer la résistance interne de chacun de ceux-ci 30 et donc l'état de chacun de ceux-ci; et des moyens de détermination de l'état des moyens de stockage d'énergie électrique à partir des états des modules de ceux-ci.

Suivant d'autres caractéristiques: - les moyens de raccordement du circuit RC comprennent des organes commutateurs à semi-conducteur de raccordement du circuit RC aux bornes d'un nombre progressivement plus grand de modules des moyens de stockage; - les moyens de raccordement du circuit RC comprennent des organes 5 commutateurs à semi-conducteur de raccordement de ce circuit RC aux bornes de chaque module des moyens de stockage; - les moyens de détermination comprennent des moyens de supervision des moyens de stockage; - les moyens de détermination sont adaptés pour délivrer l'état de 10 charge des moyens de stockage à partir de l'état de charge d'au moins l'un des modules de ceux-ci; et - les moyens de détermination sont adaptés pour déterminer un état de santé des moyens de stockage à partir de l'état de santé d'au moins l'un des modules de ceux-ci.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente un schéma synoptique illustrant un premier mode de réalisation d'un système selon l'invention; - la figure 2 illustre la détermination mise en oeuvre dans un tel système; et - la figure 3 représente un second mode de réalisation d'un système selon l'invention.

Le système selon l'invention est intéressant dans le fait qu'il ne met en oeuvre que des composants de faible coût par rapport au coût d'une batterie de traction pure, ou de réseaux de bord, par exemple à 42 V ou à 12 V et en ce qu'il permet de connaître non seulement l'état global de la batterie mais également des composants qui la constituent.

En effet, le système selon l'invention est basé sur une méthode de 30 suivi de l'évolution de la résistance interne de la batterie ou des groupes de modules la constituant, par le suivi du temps de réponse d'un circuit RC branché selon le cas aux bornes de la batterie ou des groupes la constituant.

En décomposant la batterie en sous-groupes, ce système permet d'obtenir un diagnostic plus précis de la batterie puisque celui-ci se fait au niveau des groupes de modules et non de la batterie complète.

Le système selon l'invention permet alors d'avoir à tout moment un diagnostic de l'état de la batterie ou des groupes de modules la constituant, cette information pouvant donc être relevée par exemple par une prise de diagnostic du véhicule, les valeurs de la caractéristique ou des caractéristiques du dernier contrôle et éventuellement de ceux effectués antérieurement étant stockées en mémoire par exemple dans un calculateur de contrôle.

Un tel système permet par exemple d'évaluer l'état d'une batterie lors d'un passage dans le réseau après-vente d'un constructeur et lors de la revente du véhicule en particulier par reprise dans le réseau du constructeur.

Le système permet également d'avoir un suivi statistique du fonctionnement des batteries d'un parc automobile, cette évolution pouvant par exemple être disponible pour des utilisateurs.

Le système selon l'invention permet de recaler l'état de charge et/ou d'estimer son état de santé et/ou d'établir une cartographie de vieillissement pour chaque module constituant une batterie selon le découpage propre à celle-ci.

Pour cela, on effectue un suivi de l'évolution de la résistance interne de chaque module de la batterie.

A cet effet le système permet d'y insérer un circuit comportant une charge capacitive RC montée en parallèle aux bornes du module à surveiller et de calculer le temps de réponse du circuit ainsi constitué.

Le circuit de la batterie comporte alors, en plus du circuit de puissance pour le transit du courant lors de son utilisation, un circuit de faible puissance permettant de faire transiter les signaux servant à la mesure.

On a illustré sur la figure 1 un schéma synoptique d'un tel système qui représente un mode de réalisation de la logique de commande d'un système de recalage de l'état de charge d'une batterie ou de diagnostic dans le cas où la batterie est constituée par exemple de trois modules de cellules ou sous-groupes de modules montés en série et désignés par les références générales 1, 2 et 3 sur cette figure.

Des moyens formant condensateur, désignés par la référence générale 4, sont adaptés pour être raccordés aux bornes de ceux-ci. Une résistance 5 et un organe commutateur à semi-conducteur pilotable désigné par la référence générale 6, montés en série, sont connectés en parallèle aux bornes de ces moyens formant condensateur, la résistance 5 permettant de limiter le courant lorsque l'on ferme l'organe commutateur 6.

Un pont diviseur de tension constitué de deux résistances 7 et 8 est également connecté en parallèle aux bornes de ces moyens formant condensateur 4 et permet de limiter la tension de moyens d'acquisition qui seront décrits plus en détail par la suite.

Des organes commutateurs à semi-conducteur pilotables à la fermeture et désignés par les références générales 9, 10 et 11 sont également prévus pour permettre de raccorder le circuit RC ainsi constitué aux bornes du module 1, des modules 1 et 2 et des modules 1, 2 et 3 respectivement, selon l'exemple décrit.

Un sectionneur ou un interrupteur de circuit de puissance désigné par la référence générale 12 est également prévu.

Une unité de contrôle permet alors d'assurer l'ouverture et la fermeture des différents organes commutateurs décrits précédemment pour établir un circuit entre les moyens formant condensateur et la partie de circuit dont on veut évaluer la résistance interne.

Bien entendu, une batterie présentant un nombre de modules différent de celui décrit peut également être envisagée.

On conçoit que grâce à une telle structure, la résistance interne d'un module pris isolément ou de deux ou de trois modules pris ensemble peut être évaluée, c'est-à-dire un nombre progressivement plus grand de modules de la batterie.

Généralement, le recalage de l'état de charge se fait sur l'état de charge de la batterie complète mais on peut également imaginer que l'état de charge peut être recalé sur le module le plus chargé ou le module le moins chargé, constituant cette batterie.

Bien entendu, dans le cas du recalage ou du diagnostic, la mesure de résistance doit être couplée à un relevé de température de la batterie complète ou partielle selon le découpage de celle-ci pour augmenter la précision de la mesure.

La mesure peut également se faire lorsque le véhicule est au repos, l'interrupteur 12 étant alors ouvert.

La mesure peut également se faire lorsque le véhicule est en marche. Par contre, la valeur du courant qui circule dans la batterie doit être constante le temps que la mesure se fasse pour chaque module. Ce temps est par exemple de l'ordre de 50 ms.

A cet effet, on suit l'évolution de la tension au point A du pont diviseur entre les résistances 7 et 8. Cette tension A est définie par la relation: UA =(R7 / R7 + Rg) Uc, soit UA = K Uc La constante de temps de réponse z de la loi d'évolution de cette tension UA est égale à z = RC, R représentant la résistance du sous-groupe de modules surveillé et C la capacité du condensateur.

La résistance R du circuit peut donc être calculée à partir de la mesure de cette constante de temps de réponse du circuit selon la relation R = rlC. Il existe bien entendu plusieurs méthodes pour calculer z. L'une de ces méthodes utilise l'ensemble des valeurs UA mesurées lors de la phase transitoire du circuit, jusqu'à l'établissement d'un régime établi. Une autre méthode de calcul utilise des mesures ponctuelles. Parmi ces mesures ponctuelles figure la valeur de la tension en courant établi. Connaissant la tangente à l'origine de la courbe et la valeur de UA en régime établi, on en déduit alors la constante de temps a, z étant tel que au temps trois z, la valeur de la tension est égale à 95% de la valeur de la tension en régime établi comme cela est illustré sur la figure 2.

Sur cette figure, UA1 est la tension au point A en régime établi, une fois que l'interrupteur 6 est ouvert, et UAO est égal à 0, correspondant à une capacité déchargée, l'interrupteur 6 étant fermé.

Dans ce cas, on suppose que les interrupteurs 9, 10 et 11 sont ouverts avant la mesure.

L'interrupteur 6 est en position fermée. La tension aux bornes des moyens formant condensateur 4 est nulle et ce condensateur est déchargé.

Un module de commande tel que par exemple un système de gestion de batterie également appelé BMS sur la figure 1 donne l'ordre à un microcontrôleur de pilotage du système MC d'effectuer une mesure de la résistance des différents modules. Ce micro-contrôleur commande la fermeture de l'interrupteur 9 et l'ouverture des interrupteurs 10 et 11. Il commande ensuite l'ouverture de l'interrupteur 6. Le courant passe dans le module 1 de résistance RI et les moyens formant condensateur de capacité C. Cette capacité aux bornes du circuit à surveiller se charge.

Le micro-contrôleur reçoit les valeurs de tension UA1 et évalue la 5 constante de temps de réponse du circuit ri. A partir de cette valeur, il en tire RI.

Puis, le micro-contrôleur commande la fermeture de l'interrupteur 6. La capacité se décharge alors dans la résistance 5.

Ensuite, le micro-contrôleur peut commander la fermeture de l'interrupteur 10. Il commande alors l'ouverture de l'interrupteur 6. Le courant passe dans le module 1 et dans le module 2 de résistances respectivement RI et R2 et dans la capacité qui se charge.

Le micro-contrôleur reçoit alors les valeurs de tension UA2 et évalue la constante de temps de réponse du circuit r2. A partir de cette valeur il en tire RI + R2. Connaissant RI préalablement évalué il en déduit R2.

Le micro-contrôleur commande ensuite la fermeture de l'interrupteur 6.

La capacité se décharge dans la résistance 5.

Enfin, le micro-contrôleur commande la fermeture de l'interrupteur 11. Il commande alors l'ouverture de l'interrupteur 6 et le courant passe dans les modules 1, 2 et 3 de résistances respectives RI, R2, R3 et dans le condensateur 4 qui se charge. Le micro-contrôleur reçoit les valeurs de tension UA3 et évalue la constante de temps de réponse du circuit r3. A partir de cette valeur il en tire R1+R2+R3. Connaissant RI et R2 préalablement évalués il en déduit R3. Le micro-contrôleur commande alors la fermeture de l'interrupteur 6 et le condensateur 4 se décharge dans la résistance 5.

Dès que l'une des valeurs de R atteint par exemple un seuil préalablement défini, une alerte est envoyée par exemple au superviseur de type BMS pour le prévenir de l'anomalie.

A titre d'exemple, et à supposer une batterie constituée de modules de 12 mOhms et décomposée en groupes de 5 modules, si l'on utilise un micro-30 contrôleur cadencé à 20 MHz, le temps de conversion annoncé est de 1,6 sus.

Sur la base de 10 acquisitions pendant la phase de mesure ceci amène à 16jfs.

Par sécurité et pour tenir compte de l'exécution du programme dans le micro-contrôleur, on choisit un temps total de 50,us. Le calcul des moyens formant condensateur donne alors C=50ps 13XR, R étant la résistance du groupe de 5 modules à savoir 60 mOhms.

On obtient ainsi un condensateur de 277pF, arrondi à 300,uF, ce qui représente la capacité minimum en dessous de laquelle il convient de ne pas 5 descendre.

Sur la figure 3 on a illustré un autre exemple de réalisation dans lequel des organes commutateurs à semi-conducteur supplémentaires 13, 14 et 15 sont utilisés pour permettre de connecter le circuit de mesure aux bornes de chaque module de la batterie indépendamment les uns des autres, par pilotage des organes associés à chaque module.

Ceci permet alors de ne pas cumuler les erreurs d'évaluation des résistances comme cela peut être le cas avec le circuit de la figure 1 dans lequel la valeur de la résistance d'un module est fonction de l'évaluation des résistances des modules précédents. Ainsi, plus le module a un rang élevé dans la série, plus l'erreur augmente.

Dans l'exemple de réalisation illustré sur cette figure 3, un dispositif de mesure différentielle entre les points A et B illustrés permet au micro-contrôleur MC d'obtenir les différentes informations souhaitées.

Il existe bien entendu plusieurs méthodes pour estimer l'état de charge d'une batterie. Dans le cas le plus simple on peut faire le bilan des ampères heures chargés et déchargés par une simple intégration de courant selon la relation: SoC(t) = SoC; + iJldt Cnom x100 Avec Soc; , l'état de charge initial; et Cnom la capacité nominale de la batterie.

Or, en raison de l'imprécision de ce modèle, on constate avec le temps une dérive de l'état de charge estimé par rapport à l'état de charge réel de la batterie.

La résistance interne d'une batterie dépend de son état de charge, de 30 la température, du temps au bout duquel elle est obtenue et de son état de vieillissement.

Comme cela a été indiqué précédemment, la charge du condensateur 4 est de l'ordre de la centaine deus. On peut donc entrer dans le calculateur de BMS c'est-à-dire de gestion de la batterie, une cartographie de la batterie complète ou d'un sous-groupe de modules selon que l'on surveille la batterie complète ou chaque sous-groupe de modules, obtenue sur une durée voisine de la durée nécessaire à la charge du condensateur, c'est-àdire de l'ordre d'une centaine de micro-secondes, en fonction de l'état de charge, de la température et éventuellement si ce BMS a un indicateur d'état de santé, de l'état de santé de la batterie.

Les caractéristiques des courbes soc = f(R,T,SOH) sont mémorisées dans le calculateur de ce superviseur de batterie qui mémorise alors également les conditions de température et d'état de santé (SOH, pour State of Health ) dans lesquelles la mesure est effectuée.

La détermination des résistances se fait de façon naturelle au cours du 15 roulage du véhicule selon une certaine périodicité.

II faut alors que le courant soit constant lors de la mesure, moins d'une centaine deus. Pour cela, on peut prévoir une temporisation qui permet de recommencer la mesure jusqu'à ce que le courant soit constant sur cette durée.

En fonction de la température, de l'état de vieillissement de la batterie et de la valeur de la résistance interne, le système de gestion en déduit l'état de charge réel de la batterie.

Par ailleurs on peut également considérer la batterie constituée de sousgroupes d'un ou de plusieurs modules avec leurs capteurs propres de température. Ainsi, on peut évaluer l'état de charge par sous-groupe de modules.

En effet, selon la position des éléments de la batterie, leur environnement thermique peut être différent et par conséquent le vieillissement de la batterie n'est plus uniforme mais diffère d'un groupe de modules à l'autre. Le vieillissement a une conséquence directe sur le rendement électrochimique de chaque groupe de modules et il en résulte un déséquilibre d'état de charge au niveau des groupes de modules.

La démarche est alors la même que celle décrite pour une batterie complète.

Les valeurs des résistances des différents sous-groupes sont mémorisées dans le calculateur du superviseur de batterie qui mémorise également la température à laquelle ces mesures sont effectuées et éventuellement l'état de vieillissement.

En fonction de la température, de l'état de vieillissement du module et de la valeur de la résistance interne, le système en déduit l'état de charge réel du 5 module.

On peut alors par exemple caler l'estimateur d'état de charge de la batterie sur l'état de charge du module le moins chargé.

On peut également imaginer une notion d'état d'endommagement ED par rapport à la durée de vie d'une batterie en fonction d'une loi préalablement établie, en suivant les valeurs des résistances des groupes comme cela a été décrit précédemment.

Bien entendu ce suivi des résistances doit se faire en relevant la température correspondante.

Si l'on suit les résistances des différents groupes de modules, les 15 mesures étant effectuées pour une température T, une première approche peut être une simple règle de 3.

Si un groupe de modules a une résistance au départ de R=100 mOhms et en fin de vie de 200 mOhms à la température définie T, et si on mesure après 50 000 kilomètres parcourus par le véhicule une résistance égale à 150 mOhms, une simple loi linéaire indique que ce groupe a un état d'endommagement ED de 50% et que le kilométrage escompté avant la fin de vie de la batterie sera de 100 000 kilomètres parcourus.

On peut bien entendu envisager des lois de vieillissement plus élaborées.

De façon générale pour les véhicules dont la motorisation fait appel complètement ou en partie à une batterie de stockage d'énergie électrique, la durée de vie de cette dernière est exprimée en milliers de kilomètres et représente la distance qu'il est attendu de parcourir avant que la batterie n'atteigne sa fin de vie.

L'estimation de la durée de vie d'une batterie est déterminée à partir d'essais de cyclage effectués sur banc selon des cycles représentatifs d'une utilisation courante du véhicule.

Sur banc, la durée de vie peut aussi être estimée par les pertes de caractéristiques comme par exemple: - l'énergie E restituée par la batterie au cours d'une décharge selon un profil particulier, à courant constant ou selon un profil dynamique, - la capacité C restituée par la batterie au cours d'une décharge selon un profil particulier, à courant constant ou selon un profil dynamique, - la puissance maximale Pmax(t) pour un état de charge et une température donnés. Cette puissance est mesurée lors d'une impulsion de décharge ou de charge de la batterie, d'une durée de t secondes à un courant d'un niveau d'intensité Imt, intensité maximale que peut supporter la batterie à cet état de charge. La puissance maximale au bout de t secondes à savoir Pmax(t) est le produit de l'intensité du courant et de la tension mesurée au bout des t secondes, - la résistance interne après t secondes (Ri(t)) de la batterie pour un état de charge et une température donnés. Généralement, la résistance interne est mesurée lors d'une impulsion de décharge ou de charge de la batterie, d'une durée de t secondes à un courant d'intensité It, - l'évolution des caractéristiques du spectre d'impédance en fonction de l'état de charge et de la température si on dispose d'un générateur I analyseur de fréquences.

Par conséquent, pour chaque batterie, la durée de vie est définie dès 20 le départ. Mais sa définition ne prend pas en compte: - la différence de comportement au niveau de la conduite entre les différents conducteurs. En effet, selon le type de conduite plus ou moins sportive ou père de famille, la durée de vie de la batterie du véhicule va être différente puisqu'elle aura un historique différent. Par ailleurs, les essais sur banc effectués pour déterminer la durée de vie correspondent à une utilisation moyenne. Or, l'utilisation de certains conducteurs peut sensiblement s'écarter de ces conditions, - la dispersion du processus de fabrication de la batterie qui même si elle est contrôlée, peut conduire à des caractéristiques initiales ou au cours de la phase de vie de roulage qui peuvent fluctuer d'une batterie à l'autre à conditions de roulage identiques.

Pour cela, le système selon l'invention permet à partir de l'évolution de la mesure d'une ou de plusieurs caractéristiques particulières définies ci-dessus, de déterminer l'espérance de vie de la batterie à tout moment de sa phase de vie, en prenant en compte son propre historique.

L'estimation de la durée de vie est obtenue en effectuant un contrôle périodique de la batterie et en comparant les valeurs trouvées des caractéristiques particulières à un certain état de charge et de température à leurs valeurs initiales dans ces mêmes conditions.

On peut alors définir par une loi d'extrapolation préalablement définie, combien de quantité de capacité déchargée cumulée (Ah) ou d'énergie déchargée cumulée (Wh) ou de kilomètres à parcourir, la batterie peut encore supporter jusqu'à l'évolution d'une caractéristique particulière d'un certain pourcentage par rapport à sa valeur initiale préalablement définie, synonyme de sa fin de vie. Ainsi par exemple, 100% d'augmentation de la résistance représenterait la fin de vie de la batterie.

Dans ce qui suit, on se limite à la description du suivi de l'évolution de la résistance interne d'une batterie complète ou des modules la constituant.

En effectuant le rapport de la quantité d'énergie déchargée cumulée Wh ou de la quantité de capacité déchargée cumulée Ah du début de vie jusqu'au dernier contrôle, par le nombre de kilomètres parcourus, on détermine la consommation moyenne par kilomètre du conducteur. Cette consommation moyenne prend en compte bien sûr le type de trajet du conducteur et sa façon de conduire.

En supposant que ces conditions de roulage soient reproduites dans le futur, après avoir déterminé la quantité de capacité d'Ah déchargée cumulée ou d'énergie Wh déchargée cumulée que la batterie peut encore supporter à la décharge jusqu'à l'évolution de la résistance interne d'un certain pourcentage par rapport à sa valeur initiale préalablement définie, et connaissant la consommation moyenne du conducteur, on en déduit alors le nombre de kilomètres que peut parcourir encore le conducteur jusqu'à la fin de vie de la batterie.

Ceci suppose la connaissance de la résistance interne à différents états de charge (SOC) et à différentes températures, au départ et au cours de son évolution, c'est-à-dire à différents états de vieillissement (SOH), fonction de la quantité de capacité ou d'énergie cumulée déchargée.

Bien entendu, cette estimation est donnée avec une certaine incertitude qui est d'autant plus faible que le nombre de kilomètres parcourus est élevé.

Cette détermination de l'espérance de vie de la batterie peut se faire en mode roulage ou en mode parking que ce soit en automatique ou de façon déclenchée par une personne spécialisée par exemple d'un réseau d'aprèsvente d'un constructeur.

Les caractéristiques des courbes de l'évolution de la résistance en fonction du vieillissement R=f(T,SOC,SOH) sont préalablement mémorisées dans le calculateur du superviseur de batterie, pour différentes températures et différents états de charge.

On peut bien entendu envisager que cette action soit faite selon une périodicité bien définie et que les valeurs de résistances soient placées en mémoire dans un tableau avec en correspondance le nombre d'ampèresheures déchargé ou le nombre équivalent de capacité nominale correspondant à ce nombre d'ampères-heures ou le nombre de Wh déchargé ou le nombre de kilomètres parcourus, etc, et les valeurs de température partielle ou moyenne de la batterie relevées lors des mesures de résistance.

La détermination des résistances se fait comme cela a été indiqué précédemment de façon naturelle au cours du roulage du véhicule selon une certaine périodicité. Il faut néanmoins que le courant soit constant lors de la mesure qui, si l'on se réfère à l'exemple indiqué précédemment, est d'une centaine de micro-seconde. Une temporisation permettant de recommencer la mesure jusqu'à ce 25 que le

courant soit constant sur cette durée peut être envisagée.

On peut également commander cette action lorsque l'état de charge et la température atteignent certaines valeurs préalablement définies.

On peut alors amener la batterie à un ou plusieurs états de charge particuliers, les mêmes que ceux pour lesquels ces caractéristiques ont été 30 calculées au départ et qui servent de référence.

Une fois l'état de charge désiré atteint, on effectue la mesure de résistance sans oublier de relever les températures.

La décharge peut être effectuée en déchargeant la batterie dans une résistance dimensionnée de manière à ce que le courant de décharge ait la valeur souhaitée ou bien sur un banc spécifique.

La batterie est gérée par un calculateur du superviseur de batterie qui gère également l'état de charge et la thermique de la batterie en veillant à ce que la température et l'état de charge restent compris dans les limites permises par le fournisseur de celle-ci.

De même, on peut également considérer que la batterie est constituée de sous-groupes d'un ou plusieurs modules avec leurs capteurs propres de température. Par conséquent, on peut évaluer la durée de vie de la batterie par sous-groupes de modules. En effet, selon la position des éléments de la batterie, leur environnement thermique peut être différent et par conséquent la durée de vie peut varier d'un groupe à l'autre.

La démarche est la même que décrite précédemment pour une batterie complète.

Les valeurs des résistances des différents sous-groupes sont mémorisées dans le calculateur du superviseur de batterie qui mémorise également la température à laquelle ces mesures ont été effectuées ainsi que l'état de charge. A partir des cartographies, R=f(T, SOC, SOH) préalablement mémorisées dans le calculateur du superviseur, ce dernier détermine l'état de santé (SOH) de chaque module. On peut envisager que les valeurs de SOH soient passées en mémoire dans un tableau avec en correspondance le nombre d'Ah déchargé cumulé ou le nombre de Wh déchargé ou le nombre de kilomètres parcouru, etc..

On peut également envisager que l'état de vieillissement soit déterminé sur le sous-groupe présentant la plus grande évolution de résistance.

Cette détermination se fait également au cours du roulage du véhicule selon une certaine périodicité.

On peut également commander cette action lorsque la température ou l'état de charge a atteint une valeur préalablement définie.

Le courant doit être constant et une temporisation peut être prévue pour recommencer la mesure jusqu'à ce que le courant soit constant sur cette durée avant de passer à la mesure d'un autre module.

Les valeurs de résistances sont alors déterminées sans oublier de relever les températures et l'état de charge de la batterie.

On conçoit alors qu'un tel système permet de réaliser le recalage de l'état de charge et/ou le diagnostic et l'estimation de l'état de santé d'une batterie complète en suivant l'évolution de sa résistance interne. Cette résistance interne est obtenue à partir du temps de réponse d'un circuit RC, R représentant la résistance interne et C une capacité bien définie placée aux bornes de cette batterie.

Plus particulièrement, chaque module ou groupe de modules constituant la batterie peut ainsi être analysé.

Il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Système de détermination de l'état de moyens de stockage d'énergie électrique embarqués à bord d'un véhicule automobile et comportant plusieurs modules de stockage (1, 2, 3) raccordés en série, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens (4) formant condensateur aux bornes desquels sont connectés en série une résistance (5) et un organe commutateur à semi-conducteur (6) pilotable à l'ouverture et un pont diviseur à deux résistances (7, 8) en série, - des moyens (9, 10, 11; 13, 14, 15) de raccordement de ce circuit RC ainsi constitué aux modules de stockage (1, 2, 3) pour déterminer la résistance interne de chacun de ceux-ci et donc l'état de chacun de ceux-ci; et - des moyens (MC, BMS) de détermination de l'état des moyens de stockage d'énergie électrique à partir des états des modules de ceux-ci.

2. Système de détermination selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de raccordement du circuit RC comprennent des organes commutateurs à semi-conducteur (9, 10, 11) de raccordement du circuit RC aux bornes d'un nombre progressivement plus grand de modules des moyens de stockage.

3. Système de détermination selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de raccordement du circuit RC comprennent des organes commutateurs à semi-conducteur (9, 10, 11, 13, 14, 15) de raccordement de ce circuit RC aux bornes de chaque module des moyens de stockage.

4. Système de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détermination comprennent des moyens (BMS) de supervision des moyens de stockage.

5. Système de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détermination sont adaptés pour délivrer l'état de charge des moyens de stockage à partir de l'état de charge d'au moins l'un des modules de ceux-ci.

6. Système de détermination selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de détermination sont adaptés pour déterminer un état de santé des moyens de stockage à partir de l'état de santé d'au moins l'un des modules de ceux-ci.