CA3164286A1 - Evaluation de l'autonomie reelle maximale d'un vehicule electrique - Google Patents
Evaluation de l'autonomie reelle maximale d'un vehicule electriqueInfo
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Abstract
La divulgation porte sur un procédé de détermination d'autonomie réelle maximale d'un véhicule électrique équipé d'une batterie ayant un état de charge variable au sein d'un domaine de cyclage. Le procédé comprend une obtention d'une première grandeur et d'une deuxième grandeur, indicatives d'une tension électrique aux bornes de la batterie, respectivement pour une valeur initiale et pour une valeur finale de l'état de charge au sein du domaine de cyclage. Le procédé comprend en outre une sollicitation prédéterminée de la batterie au cours de laquelle l'état de charge de la batterie varie au sein du domaine de cyclage depuis la valeur initiale jusqu'à une valeur finale. Le procédé comprend en outre une détermination de l'autonomie réelle maximale du véhicule sur la base d'une estimation de différence entre la deuxième grandeur et la première grandeur.
Description
Description Titre : Evaluation de l'autonomie réelle maximale d'un véhicule électrique Domaine technique [0001] L'invention relève du domaine des véhicules électriques.
[0002] Plus particulièrement, l'invention vise à estimer l'état de santé d'un assemblage d'accumulateurs électrochimiques, par exemple de type lithium-ion, en utilisation dans un véhicule électrique. Cet état de santé est directement relié à
l'autonomie réelle maximale de ce véhicule.
l'autonomie réelle maximale de ce véhicule.
[0003] L'invention porte sur des procédés de détermination de l'autonomie réelle maximale d'un véhicule électrique, des programmes informatiques destinés à
mettre en oeuvre de tels procédés, des dispositifs de stockage de données stockant de tels programmes informatiques, et des circuits de traitement comprenant de tels dispositifs de stockage de données.
Technique antérieure
mettre en oeuvre de tels procédés, des dispositifs de stockage de données stockant de tels programmes informatiques, et des circuits de traitement comprenant de tels dispositifs de stockage de données.
Technique antérieure
[0004] A l'instar de toute batterie, le plus petit élément d'une batterie de véhicule électrique (ou de tout autre usage) est appelé cellule. La tension usuelle d'un tel élément de technologie Lithium ion est habituellement comprise entre 2,5 V et 3,4 V, la moyenne de décharge se situant vers 3 V. Cette grandeur est reliée à la zo puissance (exprimée en W) à laquelle l'énergie peut être restituée. Plus la puissance extraite de la cellule est grande plus la valeur de la tension moyenne cellule baisse. La capacité électrique est aussi une grandeur essentielle.
Cette dernière grandeur s'exprime en Ampère. heure, c'est la quantité de courant qui peut être extraite par unité de temps. La quantité d'énergie (mesurée en Wh) est le produit de la capacité et de la tension restituable lors d'une décharge complète ou partielle et donc intrinsèquement elle conditionne l'autonomie d'un système batterie comme par exemple l'autonomie d'un véhicule électrique (VE).
Cette dernière grandeur s'exprime en Ampère. heure, c'est la quantité de courant qui peut être extraite par unité de temps. La quantité d'énergie (mesurée en Wh) est le produit de la capacité et de la tension restituable lors d'une décharge complète ou partielle et donc intrinsèquement elle conditionne l'autonomie d'un système batterie comme par exemple l'autonomie d'un véhicule électrique (VE).
[0005] Si l'on se place dans le domaine du véhicule électrique, plusieurs centaines de ces cellules sont assemblées de façon complexe (pack) afin de fournir au moteur électrique une puissance suffisante pour mouvoir la voiture (assemblage en série) et pour garantir au VE une autonomie acceptable (assemblage en parallèle).
[0006] Les systèmes de stockage d'énergie électrochimiques voient leurs performances s'amenuiser naturellement au fil de leur utilisation (vieillissement dit par cyclage) ou même en dehors de leur utilisation (vieillissement dit calendaire).
Pour les VE, ces vieillissements dépendent par exemple des cellules utilisées, de l'usage du VE, du climat, du lieu de garage, et même de la couleur du véhicule qui a une incidence sur la température de celui-ci. Cet état de fait a conduit à
définir une variable appelée état de santé ou SOH (State Of Health). Sans unité, elle est définie comme le rapport entre l'énergie électrique réelle et l'énergie électrique nominale.
Pour les VE, ces vieillissements dépendent par exemple des cellules utilisées, de l'usage du VE, du climat, du lieu de garage, et même de la couleur du véhicule qui a une incidence sur la température de celui-ci. Cet état de fait a conduit à
définir une variable appelée état de santé ou SOH (State Of Health). Sans unité, elle est définie comme le rapport entre l'énergie électrique réelle et l'énergie électrique nominale.
[0007] Ainsi pour un système neuf, l'énergie électrique réelle équivaut à
l'énergie nominale. Le SOH est de 100 %. Pour les VE, cette perte progressive a pour conséquence une perte d'autonomie progressive et peu contrôlable (moyennement prédictible). Lorsque l'autonomie devient inacceptable pour l'automobiliste (SOH de 75 % Pour la Zoé de Renault), une nouvelle batterie est installée à bord du véhicule tandis que l'ancienne est destinée à être recyclée sous différentes formes (démontage, récupération de parties, brûlage et récupération des métaux).
l'énergie nominale. Le SOH est de 100 %. Pour les VE, cette perte progressive a pour conséquence une perte d'autonomie progressive et peu contrôlable (moyennement prédictible). Lorsque l'autonomie devient inacceptable pour l'automobiliste (SOH de 75 % Pour la Zoé de Renault), une nouvelle batterie est installée à bord du véhicule tandis que l'ancienne est destinée à être recyclée sous différentes formes (démontage, récupération de parties, brûlage et récupération des métaux).
[0008] L'autonomie des véhicules électriques est un facteur important de zo développement de ce segment du parc automobile. Cette caractéristique est un argument de vente clairement identifié lorsque le véhicule est neuf et correspond à
une norme. La norme actuellement en vigueur en Europe est la norme WLTP.
une norme. La norme actuellement en vigueur en Europe est la norme WLTP.
[0009] Depuis la mise sur le marché des véhicules électriques utilisant la technologie lithium ion il y a plus de 10 ans (Renault Zoé (2012), iMiev de Mitsubishi (2009) ou bien d'autres modèles), un marché de l'occasion s'est naturellement développé. Le seul point de repère pour l'utilisateur concernant l'autonomie correspond à un affichage de l'autonomie. Cette information, disponible sur le tableau de bord, admet des défauts car:
- l'autonomie affichée dépend directement des habitudes de conduite du conducteur (accélérations, freinage, anticipation, route sinueuse ou droite, dénivelé, vitesse, poids embarqué, utilisation de climatisation, autoradio, chauffage, pneumatiques...) pouvant être sensiblement différents d'un vendeur à l'autre et d'un acheteur à
l'autre, et - cette autonomie est basée sur des algorithmes de calculs mis en place par le constructeur automobile, variant d'un constructeur à l'autre et peut faire l'objet d'une dérive avec le vieillissement. Ce dernier point s'explique par l'impossibilité
de décharger entièrement la batterie de traction (la restriction de la fenêtre de cyclage permet une amélioration notable du nombre de cycles pouvant être réalisé).
- l'autonomie affichée dépend directement des habitudes de conduite du conducteur (accélérations, freinage, anticipation, route sinueuse ou droite, dénivelé, vitesse, poids embarqué, utilisation de climatisation, autoradio, chauffage, pneumatiques...) pouvant être sensiblement différents d'un vendeur à l'autre et d'un acheteur à
l'autre, et - cette autonomie est basée sur des algorithmes de calculs mis en place par le constructeur automobile, variant d'un constructeur à l'autre et peut faire l'objet d'une dérive avec le vieillissement. Ce dernier point s'explique par l'impossibilité
de décharger entièrement la batterie de traction (la restriction de la fenêtre de cyclage permet une amélioration notable du nombre de cycles pouvant être réalisé).
[0010] Une réelle avancée serait donc de permettre notamment aux automobilistes roulant en véhicule électrique (ainsi qu'aux professionnels de l'occasion, garages, centres techniques) d'avoir connaissance de l'autonomie de leur véhicule et de pouvoir comparer cette autonomie à celle d'autres véhicules quelle que soit le modèle, via une norme commune, par exemple la norme WLTP.
[0011] Pour s'assurer de l'état de santé d'une cellule ou d'un assemblage, la seule mesure fiable consiste à charger le système jusqu'à sa tension limite haute (charge à 100 %) puis à décharger le système jusqu'à atteindre la tension limite basse (charge à 0 %). L'énergie (ou la capacité) délivrée à l'issu de ce test permet de déterminer le SOH. La durée de vie de ces batteries est fortement liée au domaine de cyclage (ou fenêtre de cyclage).
[0012] Pour accroitre la durée de vie, la fenêtre de cyclage est réduite (par exemple entre 80 et 20 %). Dans cet exemple, 60 % de l'énergie est utilisée mais le zo vieillissement (notamment calendaire) s'applique bien à l'intégralité de la batterie.
D'où le besoin d'une prise en compte. Enfin, le profil d'utilisation ne permet pas de décharger le véhicule de façon monotone, même sur la plage de fonctionnement car:
- l'utilisateur n'utilise généralement pas le véhicule jusqu'à la limite de décharge (panne), et - la récupération d'énergie lors des freinages recharge la batterie et empêche le déroulement d'un protocole de décharge monotone.
D'où le besoin d'une prise en compte. Enfin, le profil d'utilisation ne permet pas de décharger le véhicule de façon monotone, même sur la plage de fonctionnement car:
- l'utilisateur n'utilise généralement pas le véhicule jusqu'à la limite de décharge (panne), et - la récupération d'énergie lors des freinages recharge la batterie et empêche le déroulement d'un protocole de décharge monotone.
[0013] L'autonomie peut être déterminée par le constructeur. Cependant la procédure de détermination de l'autonomie nécessite l'intervention d'un technicien spécialisé qui effectue une charge complète et des essais sur route. Pour cette raison, cette procédure implique cependant d'immobiliser le véhicule de un à
plusieurs jours et fait l'objet d'une prestation payante pour l'utilisateur.
Résumé
plusieurs jours et fait l'objet d'une prestation payante pour l'utilisateur.
Résumé
[0014] La présente divulgation vient améliorer la situation.
[0015] Un aspect de l'invention porte sur un procédé de détermination d'une autonomie réelle maximale d'un véhicule électrique équipé d'une batterie ayant un état de charge variable au sein d'un domaine de cyclage formant une partie d'un domaine nominal de fonctionnement de la batterie, le domaine de cyclage étant associé à une plage de fonctionnement du véhicule électrique, le procédé comprenant :
a) l'état de charge de la batterie étant égal à une valeur initiale au sein du domaine de cyclage, une obtention d'une première grandeur indicative d'une tension électrique aux bornes de la batterie, b) une sollicitation prédéterminée de la batterie, par une borne de charge électrique, au cours de laquelle l'état de charge de la batterie varie au sein du domaine de cyclage depuis la valeur initiale jusqu'à une valeur finale, C) l'état de charge de la batterie étant égal à la valeur finale, une obtention d'une deuxième grandeur indicative d'une tension électrique aux bornes de la batterie, et d) une détermination (S6) de l'autonomie réelle maximale du véhicule par estimation d'une différence entre la deuxième grandeur et la première grandeur
a) l'état de charge de la batterie étant égal à une valeur initiale au sein du domaine de cyclage, une obtention d'une première grandeur indicative d'une tension électrique aux bornes de la batterie, b) une sollicitation prédéterminée de la batterie, par une borne de charge électrique, au cours de laquelle l'état de charge de la batterie varie au sein du domaine de cyclage depuis la valeur initiale jusqu'à une valeur finale, C) l'état de charge de la batterie étant égal à la valeur finale, une obtention d'une deuxième grandeur indicative d'une tension électrique aux bornes de la batterie, et d) une détermination (S6) de l'autonomie réelle maximale du véhicule par estimation d'une différence entre la deuxième grandeur et la première grandeur
[0016] Un autre aspect de l'invention porte sur un programme informatique zo comportant des instructions pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-avant lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
[0017] Un autre aspect de l'invention porte sur un support d'enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-avant lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
[0018] Un autre aspect de l'invention, tel qu'illustré sur la [Fig. 2], porte sur un circuit de traitement comprenant un processeur PROC (100) connecté à un support d'enregistrement non transitoire MEM (200) décrit ci-avant. Un tel circuit de traitement peut par exemple comprendre une interface de communication COM
(300) avec une borne de charge électrique ou avec un système de commande d'une ou plusieurs bornes de charge électrique.
(300) avec une borne de charge électrique ou avec un système de commande d'une ou plusieurs bornes de charge électrique.
[0019] La mise en oeuvre du procédé tel que décrit-ci avant est purement électrique et implique de n'effectuer qu'une charge et/ou une décharge partielle de la batterie, à partir d'un état de charge initial inconnu et quelconque. Aucune phase de roulage n'est nécessaire.
5 [0020] Cette mise en oeuvre est ainsi particulièrement rapide et ne nécessite pas non plus de phase préalable de charge ou de décharge de la batterie jusqu'à
atteindre un état de charge initial donné.
[0021] De plus, la détermination de l'autonomie réelle maximale du véhicule durant sa phase d'usage selon le procédé tel que décrit ci-avant est précise car s'appuyant sur des grandeurs obtenues qui sont directement reliées à la quantité
d'énergie restituable lors d'une décharge complète ou partielle.
[0022] En effet, comme indiqué ci-avant, la quantité d'énergie est le produit de la capacité de la batterie et de la tension à ses bornes. La capacité de la batterie est une valeur pratiquement constante. La première et la deuxième grandeur obtenues sont indicatives de tensions aux bornes de la batterie pour un état de charge initial et un état de charge final. Ainsi, la différence entre la deuxième grandeur et la première grandeur obtenues est sensiblement proportionnelle à la différence de quantité d'énergie restituable entre ces différents états de charge.
[0023] De plus, comme indiqué ci-avant, pour un état de charge donné, la tension zo aux bornes de la batterie est affectée par la combinaison du vieillissement calendaire et du vieillissement par cyclage de la batterie. Ainsi, la détermination de l'autonomie réelle maximale du véhicule selon le procédé tel que décrit ci-avant prend en compte simultanément ces deux aspects du vieillissement de la batterie.
[0024] Un autre avantage du procédé tel que décrit ci-avant est la possibilité
de répéter ce procédé par exemple à l'occasion de chaque raccordement du véhicule à une borne de charge, sans pour autant représenter une cause significative de vieillissement par cyclage. A l'inverse, la mise en oeuvre de procédés de détermination connus qui impliquent une charge et une décharge complète de la batterie ne peut pas être répétée fréquemment sans impacter significativement la durée de vie de la batterie.
[0025] La détermination de l'autonomie maximale réelle du véhicule selon le procédé tel que décrit-ci avant, répétée au cours du temps, peut de plus permettre d'établir une projection de l'évolution de l'autonomie maximale réelle du véhicule au cours du temps, afin d'estimer ou de déterminer, par exemple, une date prévisionnelle de remplacement de la batterie.
[0026] Dans un mode de réalisation, le domaine nominal de fonctionnement de la batterie s'étend entre une limite nominale inférieure et une limite nominale supérieure, le domaine de cyclage est centré sur une valeur d'état de charge sensiblement égale à 50% de la limite nominale supérieure, et le domaine de cyclage forme 50 à 80% du domaine nominal de fonctionnement de la batterie.
[0027] Mettre en oeuvre une sollicitation prédéterminée exclusivement dans un tel domaine de cyclage permet de minimiser le vieillissement de la batterie.
[0028] Dans un mode de réalisation :
bl ) la sollicitation prédéterminée est une décharge partielle qui suit, pour une grandeur électrique donnée, un profil électrique temporel prédéterminé de décharge partielle associé à une estimation d'une distance qui serait parcourue par le véhicule électrique si la décharge partielle était occasionnée par une consommation électrique de la batterie du véhicule électrique, et di) l'autonomie réelle maximale du véhicule est déterminée en outre sur la base de zo l'estimation de distance.
[0029] Par exemple, le profil électrique temporel prédéterminé peut rendre compte électriquement d'un cycle de consommation normalisé, tel qu'un cycle WLTP, qui correspond à une succession d'une variété de séquences normalisées d'accélération et de freinage. Ainsi, l'autonomie réelle maximale du véhicule ainsi déterminée est représentative d'une conduite automobile normalisée selon une norme d'autonomie (notamment WLTP).
[0030] Dans un mode de réalisation :
b2) la sollicitation prédéterminée est une charge partielle qui suit, pour une grandeur électrique donnée, un profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle associé à une estimation d'une distance qui serait parcourue par le véhicule électrique si une décharge partielle selon un profil électrique temporel inversé par rapport audit profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle était occasionnée par une consommation électrique de la batterie du véhicule électrique, et d2) l'autonomie réelle maximale du véhicule est déterminée en outre sur la base de l'estimation de distance.
[0031] Ainsi, la sollicitation prédéterminée peut également être reliée à un cycle de consommation normalisé, de sorte que l'autonomie réelle maximale du véhicule ainsi déterminée soit également représentative d'une conduite automobile normalisée.
Io [0032] De plus, la sollicitation prédéterminée étant une charge partielle, le procédé
de détermination peut s'intégrer dans une phase de charge de la batterie du véhicule par la borne de charge sans nécessiter de temps supplémentaire.
[0033] Dans un mode de réalisation :
- la borne de charge est apte à délivrer un courant alternatif, - le profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle est en courant continu, - le véhicule comprend un dispositif de conversion AC/DC ayant un rendement de conversion AC/DC, le dispositif de conversion AC/DC étant agencé de manière à
convertir un courant alternatif délivré par la borne de charge en un courant continu zo délivré à la batterie et - la charge partielle est effectuée en pilotant la borne de charge sur la base du profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle et du rendement de conversion AC/DC.
[0034] Ainsi, le procédé de détermination peut être mis en oeuvre par une borne de charge dénuée de convertisseur AC/DC.
[0035] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre :
- une sélection, dans une base de données de profils électriques normalisés, d'un profil électrique temporel normalisé obtenu sur la base d'au moins un profil électrique temporel enregistré lors d'un essai d'étalonnage et indiquant une consommation électrique au cours de l'essai d'étalonnage par une batterie de référence d'un véhicule électrique de référence, et dans lequel :
- la sollicitation prédéterminée suit le profil électrique temporel normalisé
sélectionné.
[0036] Dans un mode de réalisation, le véhicule électrique de référence est de même modèle que le véhicule électrique, le véhicule électrique de référence est équipé d'un dispositif de conversion AC/DC ayant un rendement de conversion AC/DC, et le profil électrique temporel normalisé obtenu est déterminé sur la base du rendement de conversion AC/DC du dispositif de conversion AC/DC du véhicule électrique de référence.
[0037] Ainsi il est possible de solliciter la batterie à l'aide du profil électrique temporel le plus adéquat, sur la base par exemple du modèle de véhicule.
[0038] Dans un mode de réalisation, le profil électrique temporel normalisé
obtenu correspond à une charge de la batterie compensant la décharge selon le profil électrique temporel enregistré.
[0039] Dans un mode de réalisation, le profil électrique temporel normalisé
obtenu est accéléré par rapport au profil électrique temporel enregistré.
[0040] Ainsi, le procédé de détermination peut être mis en oeuvre sur un temps réduit. Typiquement, une charge partielle selon un profil électrique temporel sur un intervalle inférieur à une heure, de préférence inférieur à trente minutes, est compatible avec les durées de charge de batteries de VE par les bornes de charge.
zo [0041] Si l'intervalle est de l'ordre de quelques minutes, le procédé de détermination peut en outre être effectué au début de la charge de la batterie du VE par la borne de charge pour par exemple conditionner la suite de la charge.
[0042] Par exemple, le conducteur du véhicule peut souhaiter disposer d'une autonomie supérieure à une valeur désirée, par exemple 300 km, au plus tôt.
Sur la base de l'autonomie réelle maximale du véhicule, la borne de charge peut évaluer l'état de charge de la batterie à atteindre pour atteindre cet objectif.
[0043] Dans un mode de réalisation, a), b), c) et d) sont répétés pour des sollicitations de la batterie selon différents profils électriques temporels de manière à obtenir, pour chaque itération, une détermination de l'autonomie réelle maximale du véhicule sur la base d'une différence entre la deuxième grandeur obtenue au cours de ladite itération et la première grandeur obtenue au cours de ladite itération, et le procédé comprend en outre :
- une détermination affinée de l'autonomie réelle maximale du véhicule sur la base des déterminations obtenues pour chaque itération.
[0044] En effet, bien qu'il soit possible de déterminer l'autonomie réelle maximale du véhicule sur la base d'une seule sollicitation de la batterie, l'enchainement ou la combinaison de différentes sollicitations permettent de disposer de plusieurs déterminations successives, qui peuvent faire l'objet d'un traitement statistique permettant d'affiner le résultat final de la détermination et d'en minimiser l'incertitude.
[0045] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre un ajustement de la plage de fonctionnement du véhicule sur la base de la détermination de l'autonomie réelle maximale.
[0046] Ainsi, il est possible par exemple de prolonger la durée de vie de la batterie.
[0047] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une génération d'une alerte lorsque l'autonomie réelle maximale déterminée est inférieure à
un seuil prédéterminé.
[0048] Ainsi, il est possible d'informer le conducteur ou un fournisseur de la nécessité de remplacer la batterie en anticipation de la dégradation de l'autonomie zo maximale réelle du véhicule.
Brève description des dessins [0049] D'autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l'analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1 [0050] La [Fig. 1] est un ordinogramme d'un algorithme général d'un programme informatique, dans un exemple de réalisation, pour la mise en oeuvre du procédé
proposé.
Fig. 2 [0051] La [Fig. 2] illustre schématiquement la structure d'un circuit de traitement, dans un exemple de réalisation, pour la mise en oeuvre du procédé proposé.
Description des modes de réalisation [0052] On se réfère à présent à la [Fig. 1], qui illustre un exemple d'algorithme 5 général d'un programme informatique pour la mise en oeuvre d'un exemple de mode de réalisation du procédé proposé.
[0053] Le mode de réalisation présenté ci-après permet de déterminer l'autonomie totale réelle de n'importe quel véhicule électrique selon la norme WLTP ou toute autre norme en considérant la variation de caractéristiques électriques de la batterie 10 induite par une charge ou une décharge contrôlée.
[0054] Ce mode de réalisation s'appuie sur la possibilité future d'échanger de façon bidirectionnelle de l'énergie électrique entre un véhicule électrique et le réseau de distribution électrique (concept appelé V2G pour vehicle to grid ).
[0055] Une calibration CALIB (Si) peut préalablement être mise en oeuvre au moins une fois pour chaque modèle de véhicule afin d'alimenter une base de données.
[0056] Le principe de la calibration est de réaliser, un essai comprenant un ou plusieurs cycles de consommation (par exemple un cycle WLTP) sur route ou sur banc à rouleau et d'enregistrer un profil électrique normalisé de sollicitation de la batterie durant le ou les cycles. Le profil électrique de sollicitation normalisé
zo enregistré peut comprendre une ou plusieurs des grandeurs suivantes :
- une puissance électrique en fonction du temps P(t) durant l'essai, - une intensité du courant électrique en fonction du temps 1(t) durant l'essai, - une tension électrique U(début essai) avant l'essai, - une tension électrique U(fin essai) après l'essai, et peut être associé à une distance parcourue durant l'essai.
[0057] Enregistrer la puissance électrique en fonction du temps P(t) durant l'essai permet de déterminer l'énergie EVVLTP consommée durant l'essai.
[0058] Enregistrer l'intensité du courant électrique en fonction du temps 1(t) durant l'essai permet de déterminer la capacité CVVLTP consommée durant l'essai.
[0059] L'essai peut être renforcé en faisant subir des cycles WLTP jusqu'à ce que la charge minimale soit atteinte (détermination de la tension maximale et minimale de fonctionnement de la batterie) ou en réalisant l'essai à différentes températures (recours à une enceinte climatique).
[0060] Lorsqu'un véhicule est rechargé via une borne de recharge délivrant un courant alternatif (AC), l'énergie électrique est convertie en courant continu (DC) afin de pouvoir recharge la batterie. Ce système de conversion admet un rendement inférieur à 100 %.
[0061] Un rendement énergétique peut être défini comme le rapport Ebatterie/Ebome entre l'énergie emmagasinée par la batterie Ebatterie et l'énergie délivrée par la borne Eborne.
[0062] Un rendement capacitif peut être défini comme le rapport Cbatterie/Cbome entre la capacité de la batterie Cbatterie et la capacité de la borne Cbome.
[0063] Le rendement énergétique et/ou le rendement capacitif peuvent être déterminés préalablement afin de contrôler une sollicitation électrique perçue par une batterie d'un véhicule et de s'assurer que cette sollicitation électrique perçue correspond bien à une sollicitation électrique attendue.
[0064] Pour cela, une borne AC est utilisée sur le modèle de véhicule à
calibrer en appliquant un profil par exemple WLTP. Les caractéristiques électriques de sortie zo de borne AC ainsi que les caractéristiques électriques d'entrée de la batterie sont mesurées. Ainsi, le convertisseur AC/DC du véhicule électrique est calibré.
[0065] On considère à présent un véhicule électrique d'un utilisateur. Le véhicule électrique est raccordé à une borne de charge délivrant un courant qui peut être continu ou alternatif. La batterie du véhicule électrique a alors un état de charge inconnu.
[0066] A partir d'une base de données de profils temporels électriques telle que celle obtenue par exemple par la calibration CALIB (Si) ou par une modélisation, une sélection SELEC PROFIL (S2) d'un profil temporel électrique peut être opérée en vue de solliciter la batterie du véhicule électrique, à l'aide de la borne de charge, selon le profil temporel électrique sélectionné.
[0067] Le profil temporel sélectionné correspond à l'énergie ou la capacité :
- à soustraire de la batterie du véhicule raccordé à la borne de charge, ou - à fournir à la batterie du véhicule raccordé à la borne de charge.
[0068] La sélection du profil peut être opérée sur la base du modèle du véhicule électrique ou sur la base d'une caractéristique du véhicule électrique, telle que la puissance du moteur, influant sur la consommation ou l'autonomie du véhicule électrique.
[0069] Par exemple, une indication du modèle d'un véhicule électrique raccordé
à
une borne de charge électrique peut être transmise à un dispositif de commande de la borne de charge électrique. Cette indication peut être par exemple renseignée par l'utilisateur via un terminal de réservation de la borne de charge, transmise par le véhicule électrique à la borne de charge par une communication réseau, ou déterminée par la borne de charge à l'aide d'un capteur.
[0070] Le profil temporel électrique sélectionné peut être un profil temporel électrique normalisé, c'est-à-dire acquis lors d'un cycle, par exemple WLTP, complet appliqué à un véhicule de même modèle.
[0071] En d'autres termes, le profil temporel électrique normalisé représente une décharge partielle de la batterie, plus particulièrement l'énergie ou la capacité
consommée par la batterie d'un véhicule de même modèle durant un cycle complet.
zo La durée d'un cycle normalisé est inférieure ou égale à 30 minutes. Ainsi la durée totale du procédé de détermination, dans ce mode de réalisation, peut être de l'ordre de 30 minutes. Le procédé de détermination peut ainsi être mis en oeuvre pendant un stationnement prolongé du véhicule, de l'ordre de quelques heures.
[0072] L'énergie ou la capacité pouvant être soustraite peut de plus être injectée par exemple dans le réseau de distribution ou utilisée pour des besoins électriques de l'infrastructure électrique comprenant la borne de charge.
[0073] Alternativement, le profil temporel électrique sélectionné peut être déterminé
à partir dudit profil temporel électrique normalisé.
[0074] Par exemple, le profil temporel électrique sélectionné peut être accéléré par rapport au profil temporel électrique normalisé.
[0075] En d'autres termes, le profil temporel électrique sélectionné
représente une décharge partielle de la batterie, plus particulièrement l'énergie ou la capacité
consommée par la batterie d'un véhicule de même modèle durant un cycle complet, et correspond à l'énergie ou la capacité à soustraire de la batterie du véhicule raccordé à la borne de charge en un temps raccourci par rapport à la durée du cycle complet.
[0076] Par exemple, le profil temporel électrique sélectionné peut être une partie du profil temporel électrique normalisé.
[0077] En d'autres termes, le profil temporel électrique sélectionné
représente l'énergie ou la capacité consommée par la batterie d'un véhicule de même modèle durant une portion d'un cycle complet.
[0078] En ne considérant qu'une partie du profil temporel électrique normalisé
ou en accélérant le profil temporel électrique normalisé, il est possible de déterminer l'autonomie réelle maximale du véhicule en un temps réduit par rapport à un cycle de consommation. Par exemple, le procédé de détermination peut être mis en oeuvre, dans ce mode de réalisation, en un temps de l'ordre de quelques minutes.
Ces modes de réalisation sont compatibles avec une charge rapide au cours d'un stationnement temporaire, telle qu'une pause de l'ordre de 30 minutes à 1 heure au cours d'un long trajet.
zo [0079] Par exemple, le profil temporel électrique sélectionné peut être inversé par rapport au profil temporel électrique normalisé.
[0080] En d'autres termes, le profil temporel électrique sélectionné est une charge partielle de la batterie, plus particulièrement une énergie ou une capacité à
fournir à la batterie par la borne de charge. Cette énergie ou cette capacité est égale en module à l'énergie ou la capacité consommée par la batterie lors du cycle WLTP
correspondant au profil temporel électrique normalisé ou lors d'une portion de ce cycle.
[0081] Lorsque le profil temporel électrique sélectionné est en charge et que la borne de charge délivre un courant alternatif, le rendement de conversion du véhicule peut être prévu dans la base de données et pris en compte pour piloter la borne de charge. Ainsi il peut être prévu d'appliquer une sollicitation à la borne de charge, cette sollicitation étant obtenue en divisant la sollicitation choisie à appliquer à la batterie par le rendement de conversion du véhicule.
[0082] Sélectionner un profil temporel électrique correspondant à une charge partielle est un mode de réalisation du procédé de détermination participant à
la charge de la batterie du véhicule.
[0083] Avant de solliciter la batterie, et par exemple dès le raccordement du véhicule électrique à la borne de charge, cette dernière obtient OBT Uini (S3), ou mesure, une tension électrique Uini aux bornes de la batterie. La batterie est alors dans un état de charge initial.
[0084] Ensuite, la borne de charge est pilotée de manière à solliciter SOLL /
PROFIL (S4) la batterie selon le profil temporel électrique sélectionné. A
l'issue de la sollicitation, la batterie est dans un état de charge final.
[0085] Simultanément à la sollicitation, il est possible de mesurer des grandeurs électriques telles que :
- une puissance électrique en fonction du temps P(t) durant la sollicitation, - une intensité du courant électrique en fonction du temps I(t) durant la sollicitation.
[0086] Ces mesures permettent de vérifier, par comparaison de signaux, que la sollicitation effective de la batterie est conforme au profil temporel électrique sélectionné.
zo [0087] A la fin de la sollicitation, la borne de charge obtient OBT Ufin (S5), ou mesure, une tension électrique Ufin aux bornes de la batterie dans l'état de charge final.
[0088] Si la concordance est vérifiée, l'autonomie réelle maximale du véhicule est déterminée DET AUTO (S6) sur la base de la différence entre les tensions électriques aux bornes de la batterie obtenues dans l'état de charge initial et dans l'état de charge final.
[0089] Par exemple, en considérant que le profil temporel électrique appliqué
rend compte de la consommation électrique d'une batterie d'un véhicule de même modèle au cours d'un cycle WLTP complet, l'autonomie maximale réelle du véhicule peut être déterminée par la relation : d_WLTP x AU / (U_max ¨ U_m in), où
- d WLTP représente la distance parcourue par un véhicule de même modèle au cours d'un cycle WLTP complet, - Umax et Umin représentent respectivement la valeur maximale et la valeur minimale parmi Uini et Ufin (ainsi Umax ¨ Umin est strictement positif), et 5 - AU représente la différence, strictement positive, entre les tensions de référence aux bornes d'une batterie neuve, c'est-à-dire ayant un état de santé SOH de 100%, lorsque l'état de charge de la batterie neuve correspond respectivement à la limite supérieure et à la limite inférieure du domaine de cyclage.
[0090] Sur la base de l'autonomie maximale réelle déterminée, il peut être prévu 10 par exemple de corriger des paramètres d'utilisation du véhicule pour permettre l'optimisation du fonctionnement du véhicule par la limitation logicielle de paramètres ayant un impact mineur sur le service. Par exemple il peut être prévu de minimiser le courant de charge lors d'une autoconsommation en appui au réseau. Par exemple il peut être prévu de réduire la fenêtre de cyclage afin de 15 réduire la quantité d'énergie consommée par le véhicule électrique.
[0091] Sur la base de l'autonomie maximale réelle déterminée, il peut être prévu par exemple de mettre en place un système d'alerte auprès du client ou du fournisseur permettant d'avertir de la nécessité de remplacer la batterie en anticipation de la dégradation du service.
zo [0092] La présente divulgation ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre de la protection recherchée.
[0093] Par exemple, au lieu de relever la tension aux bornes de la batterie avant et après une sollicitation en charge ou une sollicitation en décharge appliquée à
la batterie, il peut être prévu de relever la tension aux bornes de la batterie avant et après une séquence de plusieurs phases de sollicitation en charge ou en décharge appliquées à la batterie.
[0094] Selon un autre exemple :
- différentes phases de sollicitation en charge ou en décharge sont successivement appliquées à la batterie - avant et après chaque phase de sollicitation, les tensions aux bornes de la batterie sont mesurées ou relevées, et - pour chaque phase de sollicitation, une détermination individuelle de l'autonomie réelle maximale est effectuée sur la base des tensions mesurées ou relevées juste avant et juste après ladite phase.
[0095] Les déterminations individuelles obtenues respectivement pour chaque phase peuvent par exemple faire l'objet d'un traitement statistique et/ou être utilisées pour alimenter un apprentissage d'une intelligence artificielle, afin d'obtenir une détermination finale de l'autonomie réelle maximale du véhicule.
[0096] Cette détermination finale bénéficie d'une précision et d'une incertitude améliorées par rapport à chaque détermination individuelle.
5 [0020] Cette mise en oeuvre est ainsi particulièrement rapide et ne nécessite pas non plus de phase préalable de charge ou de décharge de la batterie jusqu'à
atteindre un état de charge initial donné.
[0021] De plus, la détermination de l'autonomie réelle maximale du véhicule durant sa phase d'usage selon le procédé tel que décrit ci-avant est précise car s'appuyant sur des grandeurs obtenues qui sont directement reliées à la quantité
d'énergie restituable lors d'une décharge complète ou partielle.
[0022] En effet, comme indiqué ci-avant, la quantité d'énergie est le produit de la capacité de la batterie et de la tension à ses bornes. La capacité de la batterie est une valeur pratiquement constante. La première et la deuxième grandeur obtenues sont indicatives de tensions aux bornes de la batterie pour un état de charge initial et un état de charge final. Ainsi, la différence entre la deuxième grandeur et la première grandeur obtenues est sensiblement proportionnelle à la différence de quantité d'énergie restituable entre ces différents états de charge.
[0023] De plus, comme indiqué ci-avant, pour un état de charge donné, la tension zo aux bornes de la batterie est affectée par la combinaison du vieillissement calendaire et du vieillissement par cyclage de la batterie. Ainsi, la détermination de l'autonomie réelle maximale du véhicule selon le procédé tel que décrit ci-avant prend en compte simultanément ces deux aspects du vieillissement de la batterie.
[0024] Un autre avantage du procédé tel que décrit ci-avant est la possibilité
de répéter ce procédé par exemple à l'occasion de chaque raccordement du véhicule à une borne de charge, sans pour autant représenter une cause significative de vieillissement par cyclage. A l'inverse, la mise en oeuvre de procédés de détermination connus qui impliquent une charge et une décharge complète de la batterie ne peut pas être répétée fréquemment sans impacter significativement la durée de vie de la batterie.
[0025] La détermination de l'autonomie maximale réelle du véhicule selon le procédé tel que décrit-ci avant, répétée au cours du temps, peut de plus permettre d'établir une projection de l'évolution de l'autonomie maximale réelle du véhicule au cours du temps, afin d'estimer ou de déterminer, par exemple, une date prévisionnelle de remplacement de la batterie.
[0026] Dans un mode de réalisation, le domaine nominal de fonctionnement de la batterie s'étend entre une limite nominale inférieure et une limite nominale supérieure, le domaine de cyclage est centré sur une valeur d'état de charge sensiblement égale à 50% de la limite nominale supérieure, et le domaine de cyclage forme 50 à 80% du domaine nominal de fonctionnement de la batterie.
[0027] Mettre en oeuvre une sollicitation prédéterminée exclusivement dans un tel domaine de cyclage permet de minimiser le vieillissement de la batterie.
[0028] Dans un mode de réalisation :
bl ) la sollicitation prédéterminée est une décharge partielle qui suit, pour une grandeur électrique donnée, un profil électrique temporel prédéterminé de décharge partielle associé à une estimation d'une distance qui serait parcourue par le véhicule électrique si la décharge partielle était occasionnée par une consommation électrique de la batterie du véhicule électrique, et di) l'autonomie réelle maximale du véhicule est déterminée en outre sur la base de zo l'estimation de distance.
[0029] Par exemple, le profil électrique temporel prédéterminé peut rendre compte électriquement d'un cycle de consommation normalisé, tel qu'un cycle WLTP, qui correspond à une succession d'une variété de séquences normalisées d'accélération et de freinage. Ainsi, l'autonomie réelle maximale du véhicule ainsi déterminée est représentative d'une conduite automobile normalisée selon une norme d'autonomie (notamment WLTP).
[0030] Dans un mode de réalisation :
b2) la sollicitation prédéterminée est une charge partielle qui suit, pour une grandeur électrique donnée, un profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle associé à une estimation d'une distance qui serait parcourue par le véhicule électrique si une décharge partielle selon un profil électrique temporel inversé par rapport audit profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle était occasionnée par une consommation électrique de la batterie du véhicule électrique, et d2) l'autonomie réelle maximale du véhicule est déterminée en outre sur la base de l'estimation de distance.
[0031] Ainsi, la sollicitation prédéterminée peut également être reliée à un cycle de consommation normalisé, de sorte que l'autonomie réelle maximale du véhicule ainsi déterminée soit également représentative d'une conduite automobile normalisée.
Io [0032] De plus, la sollicitation prédéterminée étant une charge partielle, le procédé
de détermination peut s'intégrer dans une phase de charge de la batterie du véhicule par la borne de charge sans nécessiter de temps supplémentaire.
[0033] Dans un mode de réalisation :
- la borne de charge est apte à délivrer un courant alternatif, - le profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle est en courant continu, - le véhicule comprend un dispositif de conversion AC/DC ayant un rendement de conversion AC/DC, le dispositif de conversion AC/DC étant agencé de manière à
convertir un courant alternatif délivré par la borne de charge en un courant continu zo délivré à la batterie et - la charge partielle est effectuée en pilotant la borne de charge sur la base du profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle et du rendement de conversion AC/DC.
[0034] Ainsi, le procédé de détermination peut être mis en oeuvre par une borne de charge dénuée de convertisseur AC/DC.
[0035] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre :
- une sélection, dans une base de données de profils électriques normalisés, d'un profil électrique temporel normalisé obtenu sur la base d'au moins un profil électrique temporel enregistré lors d'un essai d'étalonnage et indiquant une consommation électrique au cours de l'essai d'étalonnage par une batterie de référence d'un véhicule électrique de référence, et dans lequel :
- la sollicitation prédéterminée suit le profil électrique temporel normalisé
sélectionné.
[0036] Dans un mode de réalisation, le véhicule électrique de référence est de même modèle que le véhicule électrique, le véhicule électrique de référence est équipé d'un dispositif de conversion AC/DC ayant un rendement de conversion AC/DC, et le profil électrique temporel normalisé obtenu est déterminé sur la base du rendement de conversion AC/DC du dispositif de conversion AC/DC du véhicule électrique de référence.
[0037] Ainsi il est possible de solliciter la batterie à l'aide du profil électrique temporel le plus adéquat, sur la base par exemple du modèle de véhicule.
[0038] Dans un mode de réalisation, le profil électrique temporel normalisé
obtenu correspond à une charge de la batterie compensant la décharge selon le profil électrique temporel enregistré.
[0039] Dans un mode de réalisation, le profil électrique temporel normalisé
obtenu est accéléré par rapport au profil électrique temporel enregistré.
[0040] Ainsi, le procédé de détermination peut être mis en oeuvre sur un temps réduit. Typiquement, une charge partielle selon un profil électrique temporel sur un intervalle inférieur à une heure, de préférence inférieur à trente minutes, est compatible avec les durées de charge de batteries de VE par les bornes de charge.
zo [0041] Si l'intervalle est de l'ordre de quelques minutes, le procédé de détermination peut en outre être effectué au début de la charge de la batterie du VE par la borne de charge pour par exemple conditionner la suite de la charge.
[0042] Par exemple, le conducteur du véhicule peut souhaiter disposer d'une autonomie supérieure à une valeur désirée, par exemple 300 km, au plus tôt.
Sur la base de l'autonomie réelle maximale du véhicule, la borne de charge peut évaluer l'état de charge de la batterie à atteindre pour atteindre cet objectif.
[0043] Dans un mode de réalisation, a), b), c) et d) sont répétés pour des sollicitations de la batterie selon différents profils électriques temporels de manière à obtenir, pour chaque itération, une détermination de l'autonomie réelle maximale du véhicule sur la base d'une différence entre la deuxième grandeur obtenue au cours de ladite itération et la première grandeur obtenue au cours de ladite itération, et le procédé comprend en outre :
- une détermination affinée de l'autonomie réelle maximale du véhicule sur la base des déterminations obtenues pour chaque itération.
[0044] En effet, bien qu'il soit possible de déterminer l'autonomie réelle maximale du véhicule sur la base d'une seule sollicitation de la batterie, l'enchainement ou la combinaison de différentes sollicitations permettent de disposer de plusieurs déterminations successives, qui peuvent faire l'objet d'un traitement statistique permettant d'affiner le résultat final de la détermination et d'en minimiser l'incertitude.
[0045] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre un ajustement de la plage de fonctionnement du véhicule sur la base de la détermination de l'autonomie réelle maximale.
[0046] Ainsi, il est possible par exemple de prolonger la durée de vie de la batterie.
[0047] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une génération d'une alerte lorsque l'autonomie réelle maximale déterminée est inférieure à
un seuil prédéterminé.
[0048] Ainsi, il est possible d'informer le conducteur ou un fournisseur de la nécessité de remplacer la batterie en anticipation de la dégradation de l'autonomie zo maximale réelle du véhicule.
Brève description des dessins [0049] D'autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l'analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1 [0050] La [Fig. 1] est un ordinogramme d'un algorithme général d'un programme informatique, dans un exemple de réalisation, pour la mise en oeuvre du procédé
proposé.
Fig. 2 [0051] La [Fig. 2] illustre schématiquement la structure d'un circuit de traitement, dans un exemple de réalisation, pour la mise en oeuvre du procédé proposé.
Description des modes de réalisation [0052] On se réfère à présent à la [Fig. 1], qui illustre un exemple d'algorithme 5 général d'un programme informatique pour la mise en oeuvre d'un exemple de mode de réalisation du procédé proposé.
[0053] Le mode de réalisation présenté ci-après permet de déterminer l'autonomie totale réelle de n'importe quel véhicule électrique selon la norme WLTP ou toute autre norme en considérant la variation de caractéristiques électriques de la batterie 10 induite par une charge ou une décharge contrôlée.
[0054] Ce mode de réalisation s'appuie sur la possibilité future d'échanger de façon bidirectionnelle de l'énergie électrique entre un véhicule électrique et le réseau de distribution électrique (concept appelé V2G pour vehicle to grid ).
[0055] Une calibration CALIB (Si) peut préalablement être mise en oeuvre au moins une fois pour chaque modèle de véhicule afin d'alimenter une base de données.
[0056] Le principe de la calibration est de réaliser, un essai comprenant un ou plusieurs cycles de consommation (par exemple un cycle WLTP) sur route ou sur banc à rouleau et d'enregistrer un profil électrique normalisé de sollicitation de la batterie durant le ou les cycles. Le profil électrique de sollicitation normalisé
zo enregistré peut comprendre une ou plusieurs des grandeurs suivantes :
- une puissance électrique en fonction du temps P(t) durant l'essai, - une intensité du courant électrique en fonction du temps 1(t) durant l'essai, - une tension électrique U(début essai) avant l'essai, - une tension électrique U(fin essai) après l'essai, et peut être associé à une distance parcourue durant l'essai.
[0057] Enregistrer la puissance électrique en fonction du temps P(t) durant l'essai permet de déterminer l'énergie EVVLTP consommée durant l'essai.
[0058] Enregistrer l'intensité du courant électrique en fonction du temps 1(t) durant l'essai permet de déterminer la capacité CVVLTP consommée durant l'essai.
[0059] L'essai peut être renforcé en faisant subir des cycles WLTP jusqu'à ce que la charge minimale soit atteinte (détermination de la tension maximale et minimale de fonctionnement de la batterie) ou en réalisant l'essai à différentes températures (recours à une enceinte climatique).
[0060] Lorsqu'un véhicule est rechargé via une borne de recharge délivrant un courant alternatif (AC), l'énergie électrique est convertie en courant continu (DC) afin de pouvoir recharge la batterie. Ce système de conversion admet un rendement inférieur à 100 %.
[0061] Un rendement énergétique peut être défini comme le rapport Ebatterie/Ebome entre l'énergie emmagasinée par la batterie Ebatterie et l'énergie délivrée par la borne Eborne.
[0062] Un rendement capacitif peut être défini comme le rapport Cbatterie/Cbome entre la capacité de la batterie Cbatterie et la capacité de la borne Cbome.
[0063] Le rendement énergétique et/ou le rendement capacitif peuvent être déterminés préalablement afin de contrôler une sollicitation électrique perçue par une batterie d'un véhicule et de s'assurer que cette sollicitation électrique perçue correspond bien à une sollicitation électrique attendue.
[0064] Pour cela, une borne AC est utilisée sur le modèle de véhicule à
calibrer en appliquant un profil par exemple WLTP. Les caractéristiques électriques de sortie zo de borne AC ainsi que les caractéristiques électriques d'entrée de la batterie sont mesurées. Ainsi, le convertisseur AC/DC du véhicule électrique est calibré.
[0065] On considère à présent un véhicule électrique d'un utilisateur. Le véhicule électrique est raccordé à une borne de charge délivrant un courant qui peut être continu ou alternatif. La batterie du véhicule électrique a alors un état de charge inconnu.
[0066] A partir d'une base de données de profils temporels électriques telle que celle obtenue par exemple par la calibration CALIB (Si) ou par une modélisation, une sélection SELEC PROFIL (S2) d'un profil temporel électrique peut être opérée en vue de solliciter la batterie du véhicule électrique, à l'aide de la borne de charge, selon le profil temporel électrique sélectionné.
[0067] Le profil temporel sélectionné correspond à l'énergie ou la capacité :
- à soustraire de la batterie du véhicule raccordé à la borne de charge, ou - à fournir à la batterie du véhicule raccordé à la borne de charge.
[0068] La sélection du profil peut être opérée sur la base du modèle du véhicule électrique ou sur la base d'une caractéristique du véhicule électrique, telle que la puissance du moteur, influant sur la consommation ou l'autonomie du véhicule électrique.
[0069] Par exemple, une indication du modèle d'un véhicule électrique raccordé
à
une borne de charge électrique peut être transmise à un dispositif de commande de la borne de charge électrique. Cette indication peut être par exemple renseignée par l'utilisateur via un terminal de réservation de la borne de charge, transmise par le véhicule électrique à la borne de charge par une communication réseau, ou déterminée par la borne de charge à l'aide d'un capteur.
[0070] Le profil temporel électrique sélectionné peut être un profil temporel électrique normalisé, c'est-à-dire acquis lors d'un cycle, par exemple WLTP, complet appliqué à un véhicule de même modèle.
[0071] En d'autres termes, le profil temporel électrique normalisé représente une décharge partielle de la batterie, plus particulièrement l'énergie ou la capacité
consommée par la batterie d'un véhicule de même modèle durant un cycle complet.
zo La durée d'un cycle normalisé est inférieure ou égale à 30 minutes. Ainsi la durée totale du procédé de détermination, dans ce mode de réalisation, peut être de l'ordre de 30 minutes. Le procédé de détermination peut ainsi être mis en oeuvre pendant un stationnement prolongé du véhicule, de l'ordre de quelques heures.
[0072] L'énergie ou la capacité pouvant être soustraite peut de plus être injectée par exemple dans le réseau de distribution ou utilisée pour des besoins électriques de l'infrastructure électrique comprenant la borne de charge.
[0073] Alternativement, le profil temporel électrique sélectionné peut être déterminé
à partir dudit profil temporel électrique normalisé.
[0074] Par exemple, le profil temporel électrique sélectionné peut être accéléré par rapport au profil temporel électrique normalisé.
[0075] En d'autres termes, le profil temporel électrique sélectionné
représente une décharge partielle de la batterie, plus particulièrement l'énergie ou la capacité
consommée par la batterie d'un véhicule de même modèle durant un cycle complet, et correspond à l'énergie ou la capacité à soustraire de la batterie du véhicule raccordé à la borne de charge en un temps raccourci par rapport à la durée du cycle complet.
[0076] Par exemple, le profil temporel électrique sélectionné peut être une partie du profil temporel électrique normalisé.
[0077] En d'autres termes, le profil temporel électrique sélectionné
représente l'énergie ou la capacité consommée par la batterie d'un véhicule de même modèle durant une portion d'un cycle complet.
[0078] En ne considérant qu'une partie du profil temporel électrique normalisé
ou en accélérant le profil temporel électrique normalisé, il est possible de déterminer l'autonomie réelle maximale du véhicule en un temps réduit par rapport à un cycle de consommation. Par exemple, le procédé de détermination peut être mis en oeuvre, dans ce mode de réalisation, en un temps de l'ordre de quelques minutes.
Ces modes de réalisation sont compatibles avec une charge rapide au cours d'un stationnement temporaire, telle qu'une pause de l'ordre de 30 minutes à 1 heure au cours d'un long trajet.
zo [0079] Par exemple, le profil temporel électrique sélectionné peut être inversé par rapport au profil temporel électrique normalisé.
[0080] En d'autres termes, le profil temporel électrique sélectionné est une charge partielle de la batterie, plus particulièrement une énergie ou une capacité à
fournir à la batterie par la borne de charge. Cette énergie ou cette capacité est égale en module à l'énergie ou la capacité consommée par la batterie lors du cycle WLTP
correspondant au profil temporel électrique normalisé ou lors d'une portion de ce cycle.
[0081] Lorsque le profil temporel électrique sélectionné est en charge et que la borne de charge délivre un courant alternatif, le rendement de conversion du véhicule peut être prévu dans la base de données et pris en compte pour piloter la borne de charge. Ainsi il peut être prévu d'appliquer une sollicitation à la borne de charge, cette sollicitation étant obtenue en divisant la sollicitation choisie à appliquer à la batterie par le rendement de conversion du véhicule.
[0082] Sélectionner un profil temporel électrique correspondant à une charge partielle est un mode de réalisation du procédé de détermination participant à
la charge de la batterie du véhicule.
[0083] Avant de solliciter la batterie, et par exemple dès le raccordement du véhicule électrique à la borne de charge, cette dernière obtient OBT Uini (S3), ou mesure, une tension électrique Uini aux bornes de la batterie. La batterie est alors dans un état de charge initial.
[0084] Ensuite, la borne de charge est pilotée de manière à solliciter SOLL /
PROFIL (S4) la batterie selon le profil temporel électrique sélectionné. A
l'issue de la sollicitation, la batterie est dans un état de charge final.
[0085] Simultanément à la sollicitation, il est possible de mesurer des grandeurs électriques telles que :
- une puissance électrique en fonction du temps P(t) durant la sollicitation, - une intensité du courant électrique en fonction du temps I(t) durant la sollicitation.
[0086] Ces mesures permettent de vérifier, par comparaison de signaux, que la sollicitation effective de la batterie est conforme au profil temporel électrique sélectionné.
zo [0087] A la fin de la sollicitation, la borne de charge obtient OBT Ufin (S5), ou mesure, une tension électrique Ufin aux bornes de la batterie dans l'état de charge final.
[0088] Si la concordance est vérifiée, l'autonomie réelle maximale du véhicule est déterminée DET AUTO (S6) sur la base de la différence entre les tensions électriques aux bornes de la batterie obtenues dans l'état de charge initial et dans l'état de charge final.
[0089] Par exemple, en considérant que le profil temporel électrique appliqué
rend compte de la consommation électrique d'une batterie d'un véhicule de même modèle au cours d'un cycle WLTP complet, l'autonomie maximale réelle du véhicule peut être déterminée par la relation : d_WLTP x AU / (U_max ¨ U_m in), où
- d WLTP représente la distance parcourue par un véhicule de même modèle au cours d'un cycle WLTP complet, - Umax et Umin représentent respectivement la valeur maximale et la valeur minimale parmi Uini et Ufin (ainsi Umax ¨ Umin est strictement positif), et 5 - AU représente la différence, strictement positive, entre les tensions de référence aux bornes d'une batterie neuve, c'est-à-dire ayant un état de santé SOH de 100%, lorsque l'état de charge de la batterie neuve correspond respectivement à la limite supérieure et à la limite inférieure du domaine de cyclage.
[0090] Sur la base de l'autonomie maximale réelle déterminée, il peut être prévu 10 par exemple de corriger des paramètres d'utilisation du véhicule pour permettre l'optimisation du fonctionnement du véhicule par la limitation logicielle de paramètres ayant un impact mineur sur le service. Par exemple il peut être prévu de minimiser le courant de charge lors d'une autoconsommation en appui au réseau. Par exemple il peut être prévu de réduire la fenêtre de cyclage afin de 15 réduire la quantité d'énergie consommée par le véhicule électrique.
[0091] Sur la base de l'autonomie maximale réelle déterminée, il peut être prévu par exemple de mettre en place un système d'alerte auprès du client ou du fournisseur permettant d'avertir de la nécessité de remplacer la batterie en anticipation de la dégradation du service.
zo [0092] La présente divulgation ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre de la protection recherchée.
[0093] Par exemple, au lieu de relever la tension aux bornes de la batterie avant et après une sollicitation en charge ou une sollicitation en décharge appliquée à
la batterie, il peut être prévu de relever la tension aux bornes de la batterie avant et après une séquence de plusieurs phases de sollicitation en charge ou en décharge appliquées à la batterie.
[0094] Selon un autre exemple :
- différentes phases de sollicitation en charge ou en décharge sont successivement appliquées à la batterie - avant et après chaque phase de sollicitation, les tensions aux bornes de la batterie sont mesurées ou relevées, et - pour chaque phase de sollicitation, une détermination individuelle de l'autonomie réelle maximale est effectuée sur la base des tensions mesurées ou relevées juste avant et juste après ladite phase.
[0095] Les déterminations individuelles obtenues respectivement pour chaque phase peuvent par exemple faire l'objet d'un traitement statistique et/ou être utilisées pour alimenter un apprentissage d'une intelligence artificielle, afin d'obtenir une détermination finale de l'autonomie réelle maximale du véhicule.
[0096] Cette détermination finale bénéficie d'une précision et d'une incertitude améliorées par rapport à chaque détermination individuelle.
Claims
Revendications [Revendication 1] Procédé de détermination d'autonomie réelle maximale d'un véhicule électrique équipé d'une batterie ayant un état de charge variable au sein d'un domaine de cyclage formant une partie d'un domaine nominal de fonctionnement de la batterie, le domaine de cyclage étant associé à une plage de fonctionnement du véhicule électrique, l'autonomie réelle maximale du véhicule désignant la distance maximale pouvant être parcourue par le véhicule compte tenu de l'état de santé courant de la batterie, le procédé comprenant :
a) l'état de charge de la batterie étant égal à une valeur initiale au sein du domaine de cyclage, une obtention (S3) d'une première grandeur indicative d'une tension électrique aux bornes de la batterie, b) une sollicitation (S4) prédéterminée de la batterie, par une borne de charge électrique, au cours de laquelle l'état de charge de la batterie varie au sein du domaine de cyclage depuis la valeur initiale jusqu'à une valeur finale, c) l'état de charge de la batterie étant égal à la valeur finale, une obtention (S5) d'une deuxième grandeur indicative d'une tension électrique aux bornes de la batterie, et d) une détermination (S6) de l'autonomie réelle maximale du véhicule par estimation d'une différence entre la deuxième grandeur et la première grandeur.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel :
- le domaine nominal de fonctionnement de la batterie s'étend entre une limite nominale inférieure et une limite nominale supérieure, - le domaine de cyclage est centré sur une valeur d'état de charge sensiblement égale à 50% de la limite nominale supérieure, et - le domaine de cyclage forme 50 à 80% du domaine nominal de fonctionnement de la batterie.
[Revendication 3] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel :
bl ) la sollicitation prédéterminée est une décharge partielle qui suit, pour une grandeur électrique donnée, un profil électrique temporel prédéterminé de décharge partielle associé à une estimation d'une distance qui serait parcourue par le véhicule électrique si la décharge partielle était occasionnée par une consommation électrique de la batterie du véhicule électrique, et dl ) l'autonomie réelle maximale du véhicule est déterminée en outre sur la base de l'estimation de distance.
[Revendication 4] Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel :
b2) la sollicitation prédéterminée est une charge partielle qui suit, pour une grandeur électrique donnée, un profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle associé à une estimation d'une distance qui serait parcourue par le véhicule électrique si une décharge partielle selon un profil électrique temporel inversé par rapport audit profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle était occasionnée par une consommation électrique de la batterie du véhicule électrique, et d2) l'autonomie réelle maximale du véhicule est déterminée en outre sur la base de l'estimation de distance.
[Revendication 5] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel :
- la borne de charge est apte à délivrer un courant alternatif, - le profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle est en courant continu, - le véhicule comprend un dispositif de conversion AC/DC ayant un rendement de conversion AC/DC, le dispositif de conversion AC/DC étant agencé de manière à
convertir un courant alternatif délivré par la borne de charge en un courant continu délivré à la batterie et - la charge partielle est effectuée en pilotant la borne de charge sur la base du profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle et du rendement de conversion AC/DC.
[Revendication 6] Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, comprenant :
- une sélection (S2), dans une base de données de profils électriques normalisés, d'un profil électrique temporel normalisé obtenu sur la base d'au moins un profil électrique temporel enregistré lors d'un essai d'étalonnage et indiquant une consommation électrique au cours de l'essai d'étalonnage par une batterie de référence d'un véhicule électrique de référence, et dans lequel :
- la sollicitation prédéterminée suit le profil électrique temporel normalisé
sélectionné.
[Revendication 7] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel :
- le profil électrique temporel normalisé obtenu correspond à une charge de la batterie compensant la décharge selon le profil électrique temporel enregistré.
[Revendication 8] Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel :
- le profil électrique temporel normalisé obtenu est accéléré par rapport au profil électrique temporel enregistré.
[Revendication 9] Procédé selon la revendication 8, dans lequel :
- le véhicule électrique de référence est de même modèle que le véhicule électrique, - le véhicule électrique de référence est équipé d'un dispositif de conversion AC/DC
ayant un rendement de conversion AC/DC, et - le profil électrique temporel normalisé obtenu est déterminé sur la base du rendement de conversion AC/DC du dispositif de conversion AC/DC du véhicule électrique de référence.
[Revendication 10] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel a), b), c) et d) sont répétés pour des sollicitations de la batterie selon différents profils électriques temporels de manière à obtenir, pour chaque itération, une détermination de l'autonomie réelle maximale du véhicule par estimation d'une différence entre la deuxième grandeur obtenue au cours de ladite itération et la première grandeur obtenue au cours de ladite itération, et le procédé comprend en outre :
- une détermination affinée de l'autonomie réelle maximale du véhicule sur la base des déterminations obtenues pour chaque itération.
[Revendication 11] Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant :
- un ajustement de la plage de fonctionnement du véhicule sur la base de l'autonomie réelle maximale déterminée.
[Revendication 12] Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant :
- une génération d'une alerte lorsque l'autonomie réelle maximale déterminée est inférieure à un seuil prédéterminé.
[Revendication 13] Programme informatique comportant des instructions pour la mise en uvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 12 lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
[Revendication 14] Support d'enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en uvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 12 lorsque ce programme est exécuté
par un processeur.
[Revendication 15] Circuit de traitement comprenant un processeur (100) connecté à un support d'enregistrement non transitoire (200) selon la revendication 14.
a) l'état de charge de la batterie étant égal à une valeur initiale au sein du domaine de cyclage, une obtention (S3) d'une première grandeur indicative d'une tension électrique aux bornes de la batterie, b) une sollicitation (S4) prédéterminée de la batterie, par une borne de charge électrique, au cours de laquelle l'état de charge de la batterie varie au sein du domaine de cyclage depuis la valeur initiale jusqu'à une valeur finale, c) l'état de charge de la batterie étant égal à la valeur finale, une obtention (S5) d'une deuxième grandeur indicative d'une tension électrique aux bornes de la batterie, et d) une détermination (S6) de l'autonomie réelle maximale du véhicule par estimation d'une différence entre la deuxième grandeur et la première grandeur.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel :
- le domaine nominal de fonctionnement de la batterie s'étend entre une limite nominale inférieure et une limite nominale supérieure, - le domaine de cyclage est centré sur une valeur d'état de charge sensiblement égale à 50% de la limite nominale supérieure, et - le domaine de cyclage forme 50 à 80% du domaine nominal de fonctionnement de la batterie.
[Revendication 3] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel :
bl ) la sollicitation prédéterminée est une décharge partielle qui suit, pour une grandeur électrique donnée, un profil électrique temporel prédéterminé de décharge partielle associé à une estimation d'une distance qui serait parcourue par le véhicule électrique si la décharge partielle était occasionnée par une consommation électrique de la batterie du véhicule électrique, et dl ) l'autonomie réelle maximale du véhicule est déterminée en outre sur la base de l'estimation de distance.
[Revendication 4] Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel :
b2) la sollicitation prédéterminée est une charge partielle qui suit, pour une grandeur électrique donnée, un profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle associé à une estimation d'une distance qui serait parcourue par le véhicule électrique si une décharge partielle selon un profil électrique temporel inversé par rapport audit profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle était occasionnée par une consommation électrique de la batterie du véhicule électrique, et d2) l'autonomie réelle maximale du véhicule est déterminée en outre sur la base de l'estimation de distance.
[Revendication 5] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel :
- la borne de charge est apte à délivrer un courant alternatif, - le profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle est en courant continu, - le véhicule comprend un dispositif de conversion AC/DC ayant un rendement de conversion AC/DC, le dispositif de conversion AC/DC étant agencé de manière à
convertir un courant alternatif délivré par la borne de charge en un courant continu délivré à la batterie et - la charge partielle est effectuée en pilotant la borne de charge sur la base du profil électrique temporel prédéterminé de charge partielle et du rendement de conversion AC/DC.
[Revendication 6] Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, comprenant :
- une sélection (S2), dans une base de données de profils électriques normalisés, d'un profil électrique temporel normalisé obtenu sur la base d'au moins un profil électrique temporel enregistré lors d'un essai d'étalonnage et indiquant une consommation électrique au cours de l'essai d'étalonnage par une batterie de référence d'un véhicule électrique de référence, et dans lequel :
- la sollicitation prédéterminée suit le profil électrique temporel normalisé
sélectionné.
[Revendication 7] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel :
- le profil électrique temporel normalisé obtenu correspond à une charge de la batterie compensant la décharge selon le profil électrique temporel enregistré.
[Revendication 8] Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel :
- le profil électrique temporel normalisé obtenu est accéléré par rapport au profil électrique temporel enregistré.
[Revendication 9] Procédé selon la revendication 8, dans lequel :
- le véhicule électrique de référence est de même modèle que le véhicule électrique, - le véhicule électrique de référence est équipé d'un dispositif de conversion AC/DC
ayant un rendement de conversion AC/DC, et - le profil électrique temporel normalisé obtenu est déterminé sur la base du rendement de conversion AC/DC du dispositif de conversion AC/DC du véhicule électrique de référence.
[Revendication 10] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel a), b), c) et d) sont répétés pour des sollicitations de la batterie selon différents profils électriques temporels de manière à obtenir, pour chaque itération, une détermination de l'autonomie réelle maximale du véhicule par estimation d'une différence entre la deuxième grandeur obtenue au cours de ladite itération et la première grandeur obtenue au cours de ladite itération, et le procédé comprend en outre :
- une détermination affinée de l'autonomie réelle maximale du véhicule sur la base des déterminations obtenues pour chaque itération.
[Revendication 11] Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant :
- un ajustement de la plage de fonctionnement du véhicule sur la base de l'autonomie réelle maximale déterminée.
[Revendication 12] Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant :
- une génération d'une alerte lorsque l'autonomie réelle maximale déterminée est inférieure à un seuil prédéterminé.
[Revendication 13] Programme informatique comportant des instructions pour la mise en uvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 12 lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
[Revendication 14] Support d'enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en uvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 12 lorsque ce programme est exécuté
par un processeur.
[Revendication 15] Circuit de traitement comprenant un processeur (100) connecté à un support d'enregistrement non transitoire (200) selon la revendication 14.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Effective date: 20220609 |
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