CA3103072C - Determination du vieillissement d`un systeme de stockage electrique - Google Patents

Abstract

17 Abstract The disclosure relates to a process for determining the aging of a battery with a variable state of charge cycle window forming part of a nominal operating range. The process comprises: - obtaining (S10) monitoring of a state of charge of the battery in relation to time during a time interval, the monitoring comprising alternating charge/discharge effects in the cycle window, - for a plurality of effects within the time interval, obtaining (S20) an electrical magnitude value indicative of energy exchanged by the battery when said effect occurs and estimating (S30) a state of health of the battery upon said effect based on said value, and determining (S40), based on the estimated states of health, an aging of the battery. Date Recue/Date Received 2020-12-16

Description

Determination du vieillissement d'un systeme de stockage electrique Domaine technique [0ool] L'invention releve du domaine des systernes de stockage electrique.

[0002] Plus particulierement, l'invention porte sur des procedes de determination d'un vieillissement d'un systerne de stockage electrique, des programmes informatiques destines a mettre en oeuvre de tels procedes, des dispositifs de stockage de donnees stockant de tels programmes informatiques, et des circuits de traitement comprenant de tels dispositifs de stockage de donnees.
Technique anterieure

[0003] A l'instar de toute batterie, le plus petit element d'une batterie de vehicule electrique (ou de tout autre usage) est appele cellule. La tension usuelle d'une cellule de technologie lithium-ion est habituellement comprise entre 2,5 V et 3,4 V, la moyenne de decharge se situant vers 3 V. Cette grandeur est reliee a la puissance (exprimee en VV) a laquelle l'energie peut etre restituee. Plus la puissance extraite de la cellule est grande plus la valeur de la tension moyenne cellule baisse. La capacite electrique est aussi une grandeur essentielle. Cette demiere grandeur s'exprime en A.h (Ampere.heure), c'est la quantite de courant qui peut etre extraite par unite de temps. La quantite d'energie (mesuree en Wh, Watts.heure) est le produit de la capacite et de la tension restituable lors d'une decharge complete ou partielle et donc intrinsequement elle conditionne l'autonomie d'un systerne batterie comme par exemple l'autonomie d'un vehicule electrique (VE).

[0004] Si l'on se place dans le domaine du vehicule electrique, plusieurs centaines de ces cellules sont assemblees de facon complexe (pack) afin de fournir au moteur electrique une puissance suffisante pour mouvoir le vehicule (assemblage en serie) et pour garantir au VE une autonomie acceptable (assemblage en parallele).

[0005] Les systernes de stockage d'energie electrochimiques voient leurs performances s'amenuiser naturellement au fil de leur utilisation (vieillissement dit par cyclage) ou merne en dehors de leur utilisation (vieillissement dit calendaire).
Pour les VE, ces vieillissements dependent par exemple des cellules utilisees, de Date Recue/Date Received 2020-12-16 l'usage du VE, du climat, du lieu de garage, et merne de la couleur du vehicule qui a une incidence sur la temperature de celui-ci...

[0006] Cet etat de fait a conduit a definir une variable appelee etat de sante >> ou SOH (State Of Health). Sans unite, elle est definie comme le rapport entre l'energie electrique reelle et l'energie electrique nominale.

[0007] Ainsi pour un systerne neuf, l'energie electrique reelle equivaut a l'energie nominale. Le SOH est de 100 %. Pour les VE, cette perte progressive a pour consequence une perte d'autonomie progressive et peu controlable (moyennement predictible). Lorsque l'autonomie devient inacceptable pour l'automobiliste (SOH de 75 % Pour la Zoe de Renault), une nouvelle batterie est installee a bord du vehicule tandis que l'ancienne est destinee a etre recyclee sous differentes formes (demontage, recuperation de parties, brulage et recuperation des metaux).

[0008] Une etape du recyclage pouvant etre avantageuse est d'envisager une reutilisation de ces systernes dans les domaines pour lesquelles cette baisse de performance n'est pas redhibitoire deuxierne vie a bord de VE declasses en autonomie ou stockage stationnaire vers des applications du reseau electrique pour faire par exemple une association avec des productions photovoltaIques intermittentes non predictibles).

[0009] Une telle deuxierne vie presente un attrait economique a la fois par rapport aux prix de marche du neuf au moment de l'achat et tout au long de la seconde vie.
Cette reutilisation s'inscrit dans l'objectif de l'Union Europeenne de construire une economie circulaire.

[0010] L'utilisation de tels systernes n'est envisageable que si la securite, les performances et les durees de vie sont satisfaisantes et suffisamment predictibles.
La mesure de SOH d'une batterie est donc un element clef pour rejoindre une utilisation secondaire. La difficulte technique est d'evaluer ces criteres avec des batteries usagees ayant subi des contraintes d'utilisation inconnues durant plusieurs annees. A cela s'ajoute une heterogeneite de ces performances au niveau merne des cellules et de fagon inevitable, une heterogeneite d'un pack a l'autre, a fortiori avec des conditions d'utilisation differentes.

[0011] Nous nous interessons specifiquement a la reutilisation de batteries de vehicules electriques usagees. En pratique, les entreprises qui possedent les Date Recue/Date Received 2020-12-16 batteries soit les recyclent elles-mernes, soit les vendent a des Tiers. Mais elles demeurent juridiquement responsables de ces batteries, merne apres la vente a des Tiers et ce jusqu'a leur destruction ou recyclage. Une facon de valoriser ces batteries usagees consiste a les utiliser en conservant leur integrite (pas de demontage des elements de la batterie une fois celle-ci retiree du vehicule) pour produire de nouveaux systernes de stockage.

[0012] La determination de l'etat de sante d'une batterie ou d'une cellule est donc un point bloquant. II n'existe aujourd'hui qu'une seule mesure capable de determiner cette propriete cruciale. Cette mesure consiste en la decharge totale de la batterie ou de la cellule pour en mesurer l'energie ou la capacite. A defaut, des modeles de prediction du vieillissement sont utilises.

[0013] Dans le cas d'une reutilisation de batteries en seconde vie vers des systernes stationnaires, deux pratiques sont repandues.

[0014] La premiere pratique consiste a dernanteler les packs afin d'evaluer la qualite de chaque cellule. Ce cas est possible quand l'entreprise qui possede initialement les batteries les recycle elle-meme. Celles-ci sont caracterisees puis triees selon un nombre important de parametres. Cette solution demande beaucoup de temps, de moyens de caracterisation et oblige a realiser une nouvelle integration (electronique, soudures, boitier,...). II est alors possible de realiser des reassemblages homogenes de cellules ayant des niveaux de qualites acceptables.

[0015] L'autre pratique consiste a produire des batteries de seconde vie a partir de packs usages soit sans avoir aucune idee de l'etat de sante des packs soit en ayant une estimation tiree de modeles concus uniquement pour approximer l'etat de sante lors de l'utilisation embarquee en VE. Dans le cadre d'une cession de ces batteries a une societe tierce, la cession des donnees et des modeles est difficilement envisageable pour des raisons evidentes de secret industriel. De plus les modeles de prediction du constructeur de VE ne correspondraient pas aux conditions de vies nouvelles des batteries en usage stationnaire. Pour ces systernes a integrite conservee, il n'est en outre pas possible de realiser la decharge complete du systerne, merne de facon exceptionnelle. Cette possibilite est interdite par le systerne de gestion de la batterie a des fins d'optimisation de la duree de vie durant l'utilisation dans un VE. En effet, les constructeurs de vehicules electriques ont limite la fenetre de charge generalement entre un etat de charge bas et un etat de charge Date Recue/Date Received 2020-12-16 haut (par exemple entre 20% et 80%), afin d'être assure d'une duree de vie plus longue des batteries. Ainsi il est impossible de decharger completement les batteries.

[0016] Les nouvelles conditions d'utilisation pouvant etre tres differentes de celles rencontrees lors d'un usage type VE en termes de temperature, courant electrique et fenetre de cyclage, la prediction du vieillissement de ce systerne est d'autant plus complexe et represente un probleme car elle rend risquee toute tentative d'utilisation en seconde vie a grande echelle.

[0017] II existe donc un besoin d'evaluer rapidement, simplement et avec fiabilite le vieillissement d'un systerne de stockage electrique forme d'une ou de plusieurs batteries, de maniere agnostique d'une precedente vie de la ou des batteries.
Résumé

[0018] La presente divulgation vient ameliorer la situation.

[0019] Un aspect de l'invention porte sur un procede de determination d'un vieillissement d'au moms une batterie utilisee dans un systerne de stockage electrique et ayant un etat de charge variable au sein d'une fenetre de cyclage formant une partie d'un domaine nominal de fonctionnement, le procede comprenant, pour la ou cheque batterie:
- obtenir, a partir d'un instant d'utilisation de la batterie, un suivi d'un etat de charge de la batterie en fonction du temps au cours d'un intervene de temps commencant audit instant, le suivi comprenant une alternance de sollicitations en charge et en decharge au sein de la fenetre de cyclage, - pour une pluralite de sollicitations au cours de !Intervene de temps, obtenir une valeur d'une grandeur electrique indicative d'une energie echangee par la batterie lors de ladite sollicitation et estimer un etat de sante de la batterie lors de ladite sollicitation sur la base de ladite valeur, et - determiner, sur la base des etats de sante estimes, un vieillissement de la batterie.

[0020] Un autre aspect de l'invention porte sur un programme informatique comportant des instructions pour la mise en oeuvre du procede decrit ci-avant lorsque ce programme est execute par un processeur.

[0021] Un autre aspect de l'invention porte sur un support d'enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistre un programme pour la Date Recue/Date Received 2020-12-16 mise en ceuvre du procede decrit ci-avant lorsque ce programme est execute par un processeur.

[0022] Un autre aspect de l'invention, tel qu'illustre sur la Fig. 1, porte sur un circuit de traitement comprenant un processeur PROC (100) connecte a un support d'enregistrement non transitoire MEM (200) decrit ci-avant. Un tel circuit de traitement peut par exemple comprendre une interface de communication COM
(300) avec un dispositif de commande du systeme de stockage electrique.

[0023] Grace au suivi de retat de charge de la batterie qui est releve a compter de l'instant d'utilisation, par exemple au cours du fonctionnement usuel d'une batterie en deuxieme vie, il est possible d'en evaluer au cours du temps revolution de retat de sante.

[0024] Sur la base de cette evaluation, il est possible de determiner le vieillissement d'une batterie utilisee dans un systeme de stockage electrique de maniere agnostique de toute utilisation precedente de la batterie anterieure a l'instant d'utilisation et a la mise en place du suivi de retat de charge.

[0025] Grace a la possibilite de mettre en ceuvre le procede de l'invention durant la nouvelle exploitation de batteries, il n'est pas necessaire de caracteriser ces batteries, ou les cellules les constituant, apres leur premiere vie et avant de les consacrer a cette nouvelle exploitation.

[0026] Le gain de temps resultant de la determination du vieillissement d'une batterie en cours d'utilisation facilite la reutilisation a grande echelle de batteries usagees congues par exemple pour des vehicules electriques. En particulier, la reutilisation dans des systemes de stockage electrique stationnaires est facilitee.

[0027] Dans un mode de realisation, la batterie a ete precedemment utilisee montee dans un vehicule electrique.

[0028] De telles batteries ne peuvent pas etre totalement chargees ou dechargees en raison de limitations imposees lors de leur conception. Or, comme indique precedemment, retat de la sante d'une batterie est determine par reference sur la base du suivi d'une charge ou d'une decharge complete. Grace au suivi de retat de charge de la batterie comprenant une alternance de sollicitations en charge et en decharge, il est possible de determiner le vieillissement d'une batterie y compris si Date Recue/Date Received 2020-12-16 celle-ci a precedemment ete utilisee montee dans un vehicule electrique, donc merne Si celle-ci ne peut etre totalement chargee ou dechargee.

[0029] Dans un mode de realisation, estimer les etats de sante comprend :
- identifier, dans le suivi obtenu, une pluralite de sollicitations correspondent a un merne profil type de sollicitation, et - estimer l'etat de sante de la batterie pour cheque sollicitation identifiee.

[0030] Ainsi, les estimations d'etat de sante de la batterie sont reproductibles et directement comparables entre elles.

[0031] Un systerne de stockage electrique se chargeant automatiquement en heures creuses permet d'obtenir naturellement, au cours de l'utilisation normale du systerne, des sollicitations en charge correspondent a un merne profil type.

[0032] Les sollicitations en charge d'un systerne de stockage electrique se chargeant preferentiellement au moyen d'energie collectee par un panneau solaire peuvent varier en fonction de l'ensoleillement. Des sollicitations correspondant a un profil type peuvent etre provoquees en tant que de besoin de maniere repetee ou periodique pour garantir une estimation repetee ou periodique de l'etat de sante de la batterie.

[0033] Dans un mode de realisation, !Intervene de temps est compris entre un mois et un an.

[0034] Un intervene d'un mois permet de disposer d'un nombre suffisamment important d'estimation d'etats de sante de la batterie pour determiner, avec une precision statistique acceptable, le vieillissement de la batterie.

[0035] Toutefois, une telle determination necessite soit :
- de faire abstraction de la variabilite de parametres exterieurs ayant un effet sur le vieillissement de la batterie telle que la variation de temperature en fonction des saisons, ou - d'introduire une correction de l'estimation du vieillissement en fonction de ces parametres exterieurs qui peuvent etre par exemple releves separement ou predits.

[0036] Un intervene d'un an est ideal pour estimer le vieillissement d'une batterie compte tenu de la variabilite de ces conditions exterieures.
Date Recue/Date Received 2020-12-16

[0037] Dans un mode de realisation, l'altemance d'une sollicitation en charge et d'une sollicitation en decharge formant un cyclage:
- chaque etat de sante estime lors d'une sollicitation est associe a un nombre de cyclages effectues, au cours de rintervalle de temps, avant ladite sollicitation, et - determiner, sur la base des etats de sante estimes, un vieillissement de la batterie comprend determiner une indication d'un nombre de cyclages effectues prealablement a rintervalle de temps par la batterie.

[0038] Ainsi, il est possible de determiner le nombre de cyclages subies par la batterie depuis sa premiere utilisation. Sur la base de ce nombre de charges, il est possible de predire par exemple une duree de vie restante de la batterie en termes de temps restant et/ou de nombre de cyclages restants. Cette prediction peut permettre par exemple a l'utilisateur de commander par anticipation une nouvelle batterie de remplacement.

[0039] Dans un mode de realisation:
- chaque etat de sante estime lors d'une sollicitation est associe a une date de ladite sollicitation, et - determiner, sur la base des etats de sante estimes, un vieillissement de la batterie comprend determiner une indication d'un vieillissement calendaire de la batterie.

[0040] La determination du vieillissement d'une batterie peut etre exploitee de differentes manieres.

[0041] Dans un mode de realisation, le procede comprend en outre :
- prevoir revolution de retat de sante de la batterie sur la base du vieillissement determine.

[0042] Estimer le vieillissement de la batterie permet en effet de predire le rythme de la degradation ulterieure de retat de sante de la batterie.

[0043] Le degre de certitude de la prediction est particulierement eleve lorsqu'a la fois le vieillissement calendaire et le vieillissement lie au cyclage sont determines.

[0044] En effet, le vieillissement calendaire et le vieillissament lie au cyclage influent a des rythmes differents sur la degradation ulterieure de retat de sante de la batterie.
Date Recue/Date Received 2020-12-16

[0045] Cette prediction peut etre effectuee par exemple a l'aide par exemple d'un modele predictif, par extrapolation de l'etat de sante couramment estime de la batterie et compte tenu du vieillissement determine.

[0046] Dans un mode de realisation, le procede comprend en outre :
- modifier un parametre de fonctionnement de la batterie sur la base du vieillissement determine.

[0047] Par exemple, il peut etre prevu de choisir un mode de fonctionnement du systerne de stockage d'energie parmi plusieurs modes de fonctionnement possibles, sur la base du vieillissement de la batterie ou d'une prediction d'un etat de sante ulterieur de la batterie.

[0048] En effet, si la duree de vie restante predite de la batterie est suffisamment importante ou si le vieillissement de la batterie est en-deca d'un certain seuil, il peut etre prevu d'augmenter la difference entre la limite superieure d'etat de charge et la limite inferieure d'etat de charge formant la fenetre de cyclage.

[0049] Augmenter la taille de la fenetre de cyclage a pour effet de maxim iser l'autonomie de la batterie. Ainsi, la batterie est exploitee de maniere a fournir des performances optimales.

[0050] Si en revanche la duree de vie restante predite de la batterie est inferieure a un seuil predetermine ou si le vieillissement de la batterie est au-dela d'un seuil predetermine, il peut etre prevu de reduire la difference entre la limite superieure d'etat de charge et la limite inferieure d'etat de charge formant la fenetre de cyclage.

[0051] Reduire la taille de la fenetre de cyclage a pour effet de prolonger la duree de vie restante de la batterie par rapport a la valeur predite. Ainsi, lorsque la batterie est en fin de vie, son exploitation peut correspondre a un mode de fonctionnement permettant d'en retarder le remplacement.

[0052] Dans un mode de realisation, le procede comprend en outre :
- determiner un besoin de remplacer la batterie sur la base du vieillissement determine.

[0053] En effet, le vieillissement de la batterie ou la prediction de l'etat de sante de la batterie peuvent etre utilises pour estimer un delai restant avant remplacement de la batterie ou un nombre de cyclages restants avant remplacement de la batterie.
De Date Recue/Date Received 2020-12-16 telles estimations peuvent donner lieu a une alerte a destination de l'utilisateur ou du foumisseur du systerne de stockage et peuvent par exemple donner lieu a une commande, eventuellement automatique, d'une batterie de remplacement.
Breve description des dessins

[0054] D'autres caracteristiques, details et avantages apparaitront a la lecture de la description detainee ci-apres, et a l'analyse des dessins annexes, sur lesquels :

[0055] La Fig. 1 illustre schernatiquement la structure d'un circuit de traitement, dans un exemple de realisation, pour la mise en oeuvre du procede propose.

[0056] La Fig. 2 est un ordinogramme d'un algorithme general d'un programme informatique, dans un exemple de realisation, pour la mise en oeuvre du procede propose.

[0057] La Fig. 3 est un exemple de suivi de retat de charge d'une batterie au cours d'un intervalle de 1000 heures, entre 3500 et 4500 heures d'exploitation,.

[0058] La Fig. 4 represente, pour une pluralite de decharges d'une batterie, une integration de la puissance dechargee au cours de chaque decharge.

[0059] La Fig. 5 illustre une estimation de revolution de retat de sante d'une batterie au cours de son exploitation, dans un mode de realisation de l'invention.

[0060] La Fig. 6 illustre une linearisation, conformement a un modele predictif de vieillissement dans un mode de realisation de l'invention, de revolution de retat de sante d'une batterie au cours de son exploitation represente sur la Fig. 5.

[0061] La Fig. 7 illustre une modelisation predictive de la degradation d'un systerne de stockage electrique dans un mode de realisation de l'invention, et la comparaison de cette modelisation predictive a des etats de sante estimes.
Description des modes de realisation

[0062] On considere un systerne de stockage electrique comprenant une ou plusieurs batteries. Chaque batterie est un element de stockage electrique.
Une batterie peut ici designer n'importe quel type d'accumulateur electrochimique.
Les accumulateurs electrochimiques les plus repandus sont de type lithium-ion.
Differentes chimies de lithium ion telles que NMC, LMO, LFP peuvent etre Date Recue/Date Received 2020-12-16 envisagees, de merne que des accumulateurs electrochimiques sans lithium-ion telles que les batteries a electrolyte solide.

[0063] On se refere a present a la Fig. 2, qui illustre un exemple d'algorithme general d'un programme informatique pour la mise en oeuvre d'un exemple de mode de realisation du procede propose.

[0064] Le mode de realisation propose permet de determiner et de prevoir l'etat de sante d'un systeme de stockage stationnaire en seconde vie constitue d'une ou de plusieurs batteries issues de vehicules electriques (batterie non dernantelee pour la reutilisation) en s'affranchissant des donnees et modeles acquis et utilises durant la premiere vie.

[0065] Un suivi de donnees d'exploitation du systeme de stockage d'energie est obtenu OBT SUIVI (S10) lors de cyclages partiels.

[0066] Un exemple de cyclage partiel est une decharge ou une charge dans une fenetre de cyclage delimitee par une borne maximale d'etat de charge (par exemple 80%) et une borne minimale d'etat de charge (par exemple 20 %).

[0067] Le profil de la charge ou de la decharge peut etre defini a l'avance ou peut repondre a un besoin d'exploitation. Pour une duree representative du nouvel usage et du vieillissement (de quelques mois a un an), le systeme de stockage d'energie fonctionne soit normalement, soit en introduisant de fagon reguliere un profil type de sollicitation (charge ou decharge entre les bomes minimales et maximale de fagon monotone, si possible a courant constant et merne conditions de temperature).

[0068] Une donnee d'exploitation comprend un etat de charge de la batterie en fonction du temps et peut comprendre une variation en fonction du temps d'autres grandeurs electriques caracterisant un transfert d'energie electrique de ou vers le systeme de stockage d'energie, ou plus particulierement de ou vers une batterie du systeme de stockage d'energie.

[0069] Une telle grandeur electrique peut etre une tension electrique, un courant electrique, une puissance electrique, une impedance, etc.

[0070] Pour avoir une bonne precision, la duree d'acquisition peut varier. Par exemple, pour du stockage d'energie solaire en France metropolitaine, il est preferable de realiser l'acquisition durant une armee entiere afin d'integrer les effets Date Recue/Date Received 2020-12-16 lies au cycle des saisons. A defaut, choisir une periode d'acquisition durant le printemps ou l'automne. D'autres dispositions peuvent etre prises en fonction de l'emplacement geographique et du climat.

[0071] Un exemple de suivi de donnees d'exploitation d'une telle batterie est presente dans la Fig. 3 sous la forme d'un etat de charge en fonction du temps. Le profil est tres reproductible et decoule d'un usage stationnaire dit residentiel D. Le systeme de stockage electrique se charge en journee via des panneaux solaires puis se decharge selon la demande. Cheque charge 10 est representee par une augmentation de l'etat de charge. Cheque decharge 20 est representee par une diminution de l'etat de charge.

[0072] On se refere a present a la Fig. 4 qui represente, pour une pluralite de decharges d'une batterie, une integration de la puissance dechargee au cours de cheque decharge. Cette integration est effectuee a partir du suivi d'etat de charge obtenu en fonction du temps represente sur la Fig. 3.

[0073] L'integration de la puissance lors des decharges (ou charges) permet, pour cheque sollicitation, de determiner l'energie 30 echangee au cours de ladite sollicitation. Alternativement, il est possible d'integrer le courant au cours de cheque charge ou decharge, ce qui permet de determiner la capacite echangee pour cheque cycle.

[0074] De maniere generale, integrer la puissance ou le courant au cours d'une charge ou d'une decharge permet d'obtenir OBT ENER / CAPA (S20) l'energie ou la capacite echangee pour cheque cycle et de suivre cette evolution au cours de la duree d'exploitation.

[0075] Toute l'energie electrique contenue dans cheque batterie n'est pas utilisee lors de cheque charge ou decharge partielle. Cependant, meme si la sollicitation n'est que partielle, l'integralite de la batterie vieillit. Les energies et les capacites obtenues peuvent etre corrigees, par exemple par application d'une loi de proportionnalite, de maniere a exprimer cheque cyclage partiel effectue en tant qu'equivalent a une fraction d'un cyclage complet.

[0076] II peut ainsi etre considere par exemple que l'energie E(ech i-j) echangee au cours d'un cyclage entre un premier etat de charge i et un deuxieme etat de charge j, Date Recue/Date Received 2020-12-16 oU i et j sont exprimes en pourcentage, est proportionnelle a HI (le module de la difference entre i et j).

[0077] En utilisant la merne loi de proportionnalite que ci-dessus, il est possible de calculer, a partir d'une capacite echangee au cours d'un cyclage partiel entre le premier etat de charge i et le deuxierne etat de charge j, quelle aurait ete la capacite qui aurait ete echangee si le cyclage avait ete realise entre 100 % et 0 %
d'etat de charge.

[0078] L'energie ou la capacite echangee au cours d'un cyclage partiel donne entre le premier etat de charge i et le deuxierne etat de charge j est maximale lorsque l'etat de sante (SOH) de la batterie est de 100%.

[0079] Au cours du temps, l'etat de sante de la batterie diminue. En repetant au cours du temps un cyclage partiel identique, une perte d'energie (AE) et une perte de capacite (AC) echangee est constatee.

[0080] Pour une pluralite de cyclages partiels, sur la base de l'energie ou de la capacite echangee au cours du cyclage, l'etat de sante SOH 40 de la batterie est estime EST SOH (S30).

[0081] On se refere a present a la Fig. 5 qui represente, pour une pluralite de decharges d'une batterie, l'etat de sante SOH 40 de la batterie. L'etat de sante est ici determine sur la base de l'energie echangee lors de cheque decharge.

[0082] L'etat de sante SOH 40 peut etre obtenu en divisant l'energie (ou la capacite) echangee au cours d'un cyclage partiel par l'energie (ou la capacite) qui aurait ete echangee au cours du merne cyclage partiel par une batterie ayant un etat de sante de 100%.

[0083] Alternativement, l'etat de sante SOH est obtenu a partir de l'energie (ou de la capacite) echangee au cours d'un cyclage partiel:
- en determinant l'energie (ou la capacite) qui aurait ete echangee si le cyclage avait ete complet, donc realise entre 100 % et 0 % d'etat de charge, et - en divisant l'energie (ou la capacite) ainsi determinee par l'energie (ou la capacite) nominale echangee par une batterie ayant un etat de sante de 100% au cours d'un cyclage realise entre 100% et 0% d'etat de charge.
Date Recue/Date Received 2020-12-16

[0084] L'energie et la capacite nominales sont generalement connues et foumies par le fabricant de la batterie.

[0085] Les etats de sante estimes au cours du temps pour une pluralite de sollicitations de la batterie sont memorises et sur la base des etats de sante memorises, un vieillissement de la batterie est determine DET VIE ILL (S40).

[0086] II existe de nombreux modeles permettant de decrire et de predire des vieillissements.

[0087] Dans le mode de realisation presente, le modele utilise est un modele connu de type fatigue. Celui-ci relie les sollicitations endurees par les batteries (temperature, courant, etat de charge) aux dommages provoques par ces sollicitations qui s'ajoutent avec le temps d'utilisation.

[0088] Ce modele de vieillissement predictif permet de prendre en compte l'ensemble des nouvelles conditions d'usage de la batterie de seconde vie.

[0089] Ce modele considere que les pertes d'energie (AE) liees au vieillissement calendaire et au vieillissement lie au cyclage se cumulent selon l'expression = k_cyclage*t 1 ksalendaire ft . L'equation du modele peut etre resolue par linearisation des donnees en considerant une droite ayant pour equation AENt = kcyclage* + k calendaire

[0090] Comme le montre la Fig. 6, les parametres sont alors deduits graphiquement A" Vrt par une representation graphique 51 de en fonction de 'sit , superposee aux AffHt valeurs calculees 50 de ou :
- a est la valeur de la pente, egale a k_cyclage, et - b est la valeur de rordonnee a l'origine, egale a k_calendaire.

[0091] Ainsi, le modele permet de decoupler l'influence du vieillissement lie au cyclage et du vieillissement calendaire sur retat de sante de la batterie.

[0092] ll est possible, a partir du vieillissement determine, de prevoir PREV
SOH
(S50) revolution de retat de sante de la batterie.

[0093] Sur la Fig. 7, les previsions 61 d'evolution d'etat de sante d'une batterie en fonction du temps sur un intervalle de 30 000 heures sont representees en pointilles, Date Recue/Date Received 2020-12-16 superposees avec les mesures 60 d'etat de sante de la batterie sur un intervalle de 000 heures.

[0094] Ainsi, en s'appuyant sur les services rendus par un systerne de stockage electrique comprenant une ou plusieurs batteries, il est possible de suivre et de prevoir revolution de retat de sante du systerne de stockage sans connaitre l'historique de la premiere vie des batteries.

[0095] Disposer a la fois d'une indication du vieillissement lie au cyclage et d'une indication du vieillissement calendaire permet de prevoir avec une meilleure precision revolution de retat de sante de la batterie en fonction des parts respectives du vieillissement calendaire et du vieillissement lie au cyclage a la fois au cours de la ou des utilisations precedentes de la batterie et au cours de son utilisation ulterieurement prevue.

[0096] A partir de revolution prevue de retat de sante de la batterie, il est alors possible de redefinir MOD PARAM (S60) les parametres d'exploitation pour optimiser les services rendus par la batterie ainsi que sa duree de vie, par exemple en fonction de la garantie adjointe au systerne.

[0097] II est egalement possible de prevoir les maintenances necessaires au systerne et notamment d'indiquer INDIC REMPL (S70) une necessite de remplacer la batterie. Pouvoir fournir une telle indication est un moteur au developpement commercial d'une reutilisation en seconde vie de batteries de vehicules electriques.
Date Recue/Date Received 2020-12-16

Claims (11)

Revend ications

1. Procédé de détermination d'un vieillissement d'une batterie de deuxième vie utilisée dans un système de stockage électrique et ayant un état de charge variable au sein d'une fenêtre de cyclage formant une partie d'un domaine nominal de fonctionnement, le procédé comprenant, pour la batterie:
- obtenir, à partir d'un instant d'utilisation de la batterie au cours de sa deuxième vie, un suivi de l'état de charge de la batterie en fonction d'un temps au cours d'un intervalle de temps commençant audit instant, le suivi comprenant une alternance de sollicitations en charge et en décharge au sein de la fenêtre de cyclage, - pour une pluralité de sollicitations au cours de l'intervalle de temps, obtenir une valeur d'une grandeur électrique indicative d'une énergie échangée par la batterie lors de ladite sollicitation et estimer un état de santé de la batterie lors de ladite sollicitation sur la base de ladite valeur, et - déterminer le vieillissement de la batterie résultant d'une précédente utilisation de la batterie survenue avant l'instant d'utilisation, sur la base des états de santé
estimés et sans utiliser de quelconques données ou modèle relatifs à ladite précédente utilisation.

2. Le procédé selon la revendication 1 , dans lequel, l'alternance d'une sollicitation en charge et d'une sollicitation en décharge formant un cyclage :
- chaque état de santé estimé lors d'une sollicitation est associé à un nombre de cyclages effectués, au cours de l'intervalle de temps, avant ladite sollicitation, et - la détermination, sur la base des états de santé estimés, du vieillissement de la batterie comprend la détermination d'une indication d'un nombre de cyclages effectués préalablement à l'intervalle de temps par la batterie.

3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel :
- chaque état de santé estimé lors d'une sollicitation est associé à une date de ladite sollicitation, et - la détermination, sur la base des états de santé estimés, du vieillissement de la batterie comprend la détermination d'une indication d'un vieillissement calendaire de la batterie.

4. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la batterie a été précédemment utilisée montée dans un véhicule électrique.

5. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant :
- prévoir l'évolution de l'état de santé de la batterie sur la base du vieillissement déterminé.

6. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant :
- modifier un paramètre de fonctionnement de la batterie sur la base du vieillissement déterminé.

7. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant :
- déterminer un besoin de remplacer la batterie sur la base du vieillissement déterm iné.

8. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'intervalle de temps est compris entre un mois et un an.

9. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel estimer les états de santé comprend :
- identifier, dans le suivi obtenu, une pluralité de sollicitations correspondant à un même profil type de sollicitation, et - estimer l'état de santé de la batterie pour chaque sollicitation identifiée.

10. Support d'enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en ceuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 lorsque ce programme est exécuté par un processeur.

11. Circuit de traitement comprenant un processeur connecté à un support d'enregistrement non transitoire selon la revendication 10.