EP0664006A1 - Procede d'evaluation de la charge restante dans une batterie d'accumulateurs - Google Patents

Procede d'evaluation de la charge restante dans une batterie d'accumulateurs

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Publication number
EP0664006A1
EP0664006A1 EP94923740A EP94923740A EP0664006A1 EP 0664006 A1 EP0664006 A1 EP 0664006A1 EP 94923740 A EP94923740 A EP 94923740A EP 94923740 A EP94923740 A EP 94923740A EP 0664006 A1 EP0664006 A1 EP 0664006A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
battery
charge
discharge
restored
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP94923740A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe Chabbert
Alain Chatenay
Dominique Meux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0664006A1 publication Critical patent/EP0664006A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3828—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
    • G01R31/3832—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration without measurement of battery voltage

Definitions

  • the present invention relates to a method for evaluating the remaining charge in a storage battery.
  • An autonomous electric traction vehicle can only be used in urban areas provided that it knows as much as possible about the remaining autonomy that its traction storage batteries can provide.
  • the remaining autonomy of the vehicle corresponds to the distance or the time during which the car can drive before exhausting the electric charge contained in these traction storage batteries.
  • Knowledge of the remaining range of the vehicle requires knowledge of two factors. The first of these factors, subjective, relates to the consumption of the vehicle on future journeys. This consumption depends in particular on the road profile, the density of traffic and the driver's driving style. The second factor, objective, concerns the charge that can be restored at all times by the traction battery.
  • gauges Current devices indicating the returnable charge, called gauges, are based on a measurement of the voltage across the battery (Curtis type devices, etc.). The accuracy of these devices is less than 20% of the nominal capacity for a new battery, and deteriorates considerably depending on aging: the estimation error can exceed 50%.
  • the present invention relates to a method for evaluating the remaining charge of a storage battery, which makes it possible to evaluate the remaining charge with the best possible accuracy, whatever the conditions of use of the battery and whatever whatever his age.
  • the method according to the invention for the evaluation of the charge remaining in a storage battery, according to which the residual charge is determined at the start of discharge and the quantities of electricity extracted are accumulated as and when use of the battery, is characterized by the fact that account is taken of the quantities of charges which cannot be instantly restored under the influence of the discharge rate and the charges which can be restored by reducing the intensity of the current requested from the battery.
  • FIG. 1 is a diagram of the returnable charge of a battery, as a function of the temperature
  • FIG. 2 is a diagram of the restitution of the charge which cannot be instantly restored from a battery as a function of time;
  • FIG. 3 is a diagram of the evolution of a coefficient involved in the formula giving the portion of the charge of a battery which cannot be restored under the influence of the discharge regime, as a function of the discharge current;
  • traction accumulator battery for an electric vehicle, but it is understood that it is not limited to such a type of accumulator, and that it can be implemented for different types of accumulators, from the simple accumulator for small portable device to a large set of emergency accumulators for fixed installation of high power.
  • accumulators can be of various technologies: lead, cadmium-nickel, ...
  • battery will be used to designate any one of these accumulators or sets of accumulators.
  • the operating modes envisaged for the battery are as follows: discharge, charge when stationary, regenerative charge by braking (valid only for application to vehicles with regenerative braking or deceleration energy), and self-discharge during storage without use.
  • Each of these battery operating modes corresponds to a determination of the charge that can be restored by the battery, described below.
  • Calculating the charge remaining in a battery during the discharge phase is equivalent to calculating for a set of time consecutive ⁇ t the value Ch (t) whose mathematical expression (1) is given a little further.
  • Ch (ti) the initial charge contained in the battery at the start of the discharge phase
  • I ( t) the intensity supplied by the battery and measured at each instant ⁇ t
  • Ch (t ) the charge contained in the battery at each instant
  • T (t) the temperature of the battery, measured at each instant.
  • Ch (t) depends on five terms linked to the physico-chemical behavior of the battery. These terms are:
  • the first two are used by known methods, while the other three are specific to the method of the invention.
  • Ch (t- ⁇ t ) this is the value of the charge available in the battery and calculated at the calculation step ⁇ t preceding the instant t considered. At the start of the discharge phase, it is equal to Ch (ti) .
  • f2 has the value given by the relation (A)
  • K2 has the value given by the relation (B)
  • f3 has the value given by the relation (C).
  • Ch (t) Ch (ti) : the initial charge contained in the battery at the start of the discharge phase.
  • I (t) the current delivered by the battery and measured at each instant
  • Ch (t) the charge contained in the battery at each instant
  • T (t) the temperature of the battery measured at each instant.
  • Ch (t) the temperature of the battery measured at each instant.
  • Ch (t) - Ch iti) - f 1 (Ch (ti) , T (t 0) )
  • this value is either obtained at the previous calculation step during the discharge mode, or from the charge evaluation calculations during the other operating modes of the battery.
  • V (t) g (Ch (t) T (t) ).
  • I 5 discharge current for complete discharge in five hours. The measurement is repeated for various temperatures.
  • An example of such a bundle of curves is shown in FIG. 4 for different constant discharge currents ranging from 300A to 25A, the numerical values being mentioned for purely indicative purposes, as is the case for all the following figures.
  • C max (f) is measured for a discharge at nominal temperature (for example 25 ° C ) and with a speed lower than or equal to the nominal discharge speed of the type of battery considered (for example I 5 ).
  • the IUi charges are, for lead-acid batteries, charges during which the intensity injected into the battery and the voltage are controlled over time across the battery in order to maximize the charge stored in a battery without destroying or degrading it.
  • I (t) is measured in series with the battery with a sampling frequency compatible with consumption dynamics (for example on a vehicle, with driving dynamics).
  • V (t) g [Ch (t) , I (t) ].
  • the parameters are measured at I (t) constant over time and at monimal temperature (for example 25 ° C) then at various temperatures constant over time and distributed over the operating range of the battery (for example for a lead-acid battery waterproof tension -20 ° C to + 60 ° C) (see also figure 4).
  • V (t) is the voltage across the battery
  • T (t) is the temperature of the battery measured for example on one of the output electrodes.
  • V off h (I) gives the evolution of the minimum voltage across the battery depending on the discharge intensities.
  • V ⁇ ) m (Ch ⁇ y T ⁇ )) with a modification of I ⁇ ) over time:
  • New curves are drawn at nominal temperature by first varying the parameters t1 and t2 between t0 and the end of the discharge, by fixing I 1 to different discharge regimes and I 2 to 0A.
  • New curves are drawn at nominal temperature by fixing t 1 and t2 between t0 and the end of the discharge (for example 11 ⁇ 3/5 of the expected discharge time and t2 ⁇ 4/5 of the expected discharge time), setting l ⁇ to different discharge regimes and I2 to 0.
  • V (t) is the voltage across the battery
  • T ⁇ ) is the temperature of the battery measured for example on one of the output electrodes.
  • Ch (t) is measured by counting the quantities of electricity circulating across the battery.
  • Ch (t) is fixed at the value of the maximum capacity of the battery at time t : C max (t).
  • an intelligent IUi charger controlled by a microprocessor is used and emitting the two signals of presence of charger and fully charged battery.
  • the battery energy management processor accumulates at each ⁇ t the amount of current which arrives at the terminals of the battery and multiplies it by a performance factor depending on the amount of electricity contained in the battery at time t, the temperature and the speed (Charge intensity). Which gives a formula of the form: 0 0
  • the battery energy management processor accumulates at each increment ⁇ t the amount of current which arrives at the terminals of the battery and multiplies it by a efficiency factor depending on the amount of electricity contained in the battery at time t , temperature and speed (recovery charge intensity). Which gives a formula of the form:
  • the battery energy management processor evaluates at each end of storage (therefore at the start of each of the preceding operating modes, when it is preceded by a phase where the intensity delivered by the battery is zero) the amount of current lost during storage as a function of the amount of electricity contained in the battery at time t, the temperature and the duration of storage.
  • Ch (t) Ch (t-N ⁇ t) - f6 (Ch (t-N ⁇ t) , T, N ⁇ t)
  • f6 Ch (t-N ⁇ t) , T, N ⁇ t)

Abstract

Le procédé d'évaluation de la charge restante dans une batterie d'accumulateurs consiste à déterminer la charge résiduelle en début de décharge, à cumuler les quantités d'énergies extraites au fur et à mesure de l'utilisation de la batterie, à déterminer les quantités de charges non restituables instantanément à cause d'un régime de décharge élevé, des charges restituables par relaxation de la batterie et des charges non restituables sous l'influence de la température.

Description

PROCEDE D'EVALUATION DE LA CHARGE
RESTANTE DANS UNE BATTERIE
D'ACCUMULATEURS.
La présente invention se rapporte à un procédé d'évaluation de la charge restante dans une batterie d'accumulateurs.
Un véhicule à traction électrique autonome ne peut être utilisé en zone urbaine qu'à condition de connaître le plus précisément possible l'autonomie restante que peuvent lui assurer ses batteries d'accumulateurs de traction. L'autonomie restante du véhicule correspond à la distance ou au temps pendant lequel la voiture peut rouler avant d'épuiser la charge électrique contenue dans ces batteries d'accumulateurs de traction. La connaissance de l'autonomie restante du véhicule passe par la connaissance de deux facteurs. Le premier de ces facteurs, subjectif, concerne la consommation du véhicule sur les parcours à venir. Cette consommation dépend en particulier du profil de la route, de la densité du trafic et du mode de conduite du conducteur. Le second facteur, objectif, concerne la charge restituable à chaque instant par la batterie de traction.
Les dispositifs actuels indiquant la charge restituable, dénommés jauges, sont basés sur une mesure de la tension aux bornes de la batterie (dispositifs de type Curtis,...). La précision de ces dispositifs est inférieure à 20% de la capacité nominale pour une batterie neuve, et se dégrade considérablement en fonction du vieillissement : l'erreur d'estimation peut dépasser 50%.
La présente invention a pour objet un procédé d'évaluation de la charge restante d'une batterie d'accumulateurs, qui permette d'évaluer la charge restante avec la meilleure précision possible, quelles que soient les conditions d'utilisation de la batterie et quel que soit son âge.
Le procédé conforme à l'invention, pour l'évaluation de la charge restante dans une batterie d'accumulateurs, selon lequel on détermine la charge résiduelle en début de décharge et on cumule les quantités d'électricité extraites au fur et à mesure de l'utilisation de la batterie, est caractérisé par le fait que l'on tient compte des quantités de charges non restituables instantanément sous l'influence du régime de décharge et des charges restituables par diminution de l'intensité du courant demandé à la batterie.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1, est un diagramme de la charge restituable d'une batterie, en fonction de la température, et
- la figure 2 est un diagramme de la restitution de la charge non restituable instantanément d'une batterie en fonction du temps ;
- la figure 3 est un diagramme de l'évolution d'un coefficient intervenant dans la formule donnant la portion de la charge d'une batterie non restituable sous l'influence du régime de décharge, en fonction du courant de décharge ;
- les figures 4 à 8 sont des exemples de courbes utilisées par le procédé de l'invention.
L'invention est décrite ci-dessous en référence à une batterie d'accumulateurs de traction pour véhicule électrique, mais il est bien entendu quelle n'est pas limitée à un tel type d'accumulateurs, et qu'elle peut être mise en oeuvre pour différents types d'accumulateurs, depuis le simple accumulateur pour petit appareil portatif jusqu'à un grand ensemble d'accumulateurs de secours pour installation fixe de grande puissance. Ces accumulateurs peuvent être de technologies diverses : au plomb, au cadmium-nickel,... Pour simplifier, dans toute la suite du texte, on utilisera le terme de batterie pour désigner l'un quelconque de ces accumulateurs ou ensembles d'accumulateurs.
Les modes de fonctionnement envisagés pour la batterie sont les suivants : décharge, charge à l'arrêt, charge récupérative par freinage (valable uniquement pour l'application à des véhicules à récupération d'énergie de freinage ou de décélération), et auto-décharge pendant le stockage sans utilisation. A chacun de ces modes de fonctionnement de la batterie correspond une détermination de la charge restituable par la batterie, décrite ci-dessous.
Mode de fonctionnement en régime de décharge :
Le calcul de la charge restant dans une batterie pendant la phase de décharge revient à calculer pour un ensemble de laps de temps consécutifs Δt la valeur Ch(t) dont l'expression mathématique (1 ) est donnée un peu plus loin.
Dans l'expression (1 ), on appelle Ch( ti) la charge initiale contenue dans la batterie au début de la phase de décharge, I(t) l'intensité fournie par la batterie et mesurée à chaque instant Δt, Ch(t) la charge contenue dans la batterie à chaque instant, et T(t) la température de la batterie, mesurée à chaque instant.
Le calcul de Ch(t) dépend de cinq termes liés au comportement physico-chimique de la batterie. Ces termes sont :
1 ) la charge résiduelle en début de décharge ;
2) la quantité d'électricité consommée, mesurée en série avec la batterie (mesure du courant fourni par la batterie pendant tout le temps d'utilisation) ;
3) la portion de la charge de la batterie non restituable sous l'influence de la température ;
4) la portion de la charge non restituable sous l'influence du régime de décharge de la batterie ;
5) la portion de la charge restituée grâce à la relaxation de la batterie.
Parmi ces cinq termes, les deux premiers sont utilisés par les procédés connus, alors que les trois autres sont spécifiques du procédé de l'invention.
Premier terme : charge résiduelle en début de décharge = Ch(t-Δt) : c'est la valeur de la charge disponible dans la batterie et calculée au pas de calcul Δt précédant l'instant t considéré. Au début de la phase de décharge, elle est égale à Ch(ti).
Deuxième terme : Quantité d'électricité consommée mesurée pour une batterie :
-I(t) * Δt
c'est la quantité d'électricité extraite de la batterie durant le pas de calcul Δ t.
Troisième terme : Portion de la charge non restituable sous l'influence de la température :
f1 (Ch(t) , T(t)) : c'est la fonction caractérisant la charge que ne peut pas restituer la batterie du fait de la température ambiante. Elle traduit mathématiquement le fait qu'à basse température, les phénomènes de diffusion des charges au sein de l'électrolyte sont ralentis et rendent des charges inaccessibles durant une décharge.
Elle s'exprime sous la forme générale :
f1 (Ch(t) T(t)) = K1 (7(t)) / 100*Ch(t) par exemple, pour une batterie de traction au plomb étanche : on utilise une formule de la forme (approximation par segments linéaires - voir figure 1 ) : pour T(t) ≤ 30°C : K1(T(t) ) = μl * T(t) + μ2 pour 10°C≤ T(t) ≤ 30°C : K1(T(t) ) = μ3 * T(t) + μ4 pour + 10°C > T(t) : K1(T{t) = μ5 * T{t) + μ6
Quatrième terme : Portion de la charge non restituable sous l'influence du régime de décharge :
-f2[Ch{t), T(t), I(t)] * Δ t
C'est une fonction caractérisant le rendement instantané (K2) de décharge, c'est-à-dire la charge instantanée (pendant l'incrément de temps Δ t) que ne peut pas restituer la batterie du fait de l'intensité exigée par le consommateur connecté à la batterie (par exemple : un moteur de traction). Elle traduit mathématiquement le "stress" de batterie c'est-à-dire le fait qu'à forte intensité, les phénomènes de diffusion des charges aux sein de l'électrolyte ne sont pas assez rapides pour amener au voisinage des électrodes des charges susceptibles de continuer à alimenter le circuit consommateur. Ces charges non immédiatement disponibles sont présentes dans la batterie et deviendront disponibles pendant des périodes de relaxation de la batterie.
Elle s'exprime sous la forme générale : par exemple, pour une batterie de traction au plomb étanche, on utilise une linéarisation par morceaux d'une formule de la forme :
(voir figure 3).
Cinquième terme : Portion de la charge restituée par relaxation de la batterie : (non utilisation de la batterie ou nette diminution du courant de décharge, O fy ( 0
C'est une fonction caractérisant la relaxation de la batterie pendant la décharge, c'est-à-dire la charge instantanée récupérée pendant l'incrément de temps Δ t et qui n'avait pu être restituée lors des pas de calcul (Δ t) précédents du fait du stress de la batterie. Elle traduit mathématiquement la "relaxation" de batterie, c'est-à-dire le fait que les phénomènes de diffusion des charges aux sein de l'électrolyte permettent d'amener progressivement des charges, non précédemment restituées, au voisinage des électrodes afin d'alimenter le circuit consommateur. Cette charge converge vers 0 avec le temps.
Elle s'exprime sous la forme générale :
avec par exemple, pour une batterie de traction au plomb étanche on utilise une linéarisation par morceaux d'une formule de la forme :
dans cette expression, f2 a la valeur donnée par la relation (A), K2 a la valeur donnée par la relation (B) et f3 a la valeur donnée par la relation (C).
Forme mathématique de l'évaluation de la charge disponible dans la batterie à l'instant t : Ch(t). soit Ch(ti) : la charge initiale contenue dans la batterie au début de la phase de décharge.
soit I(t) : l'intensité débitée par la batterie et mesurée à chaque instant, soit Ch(t) : la charge contenue dans la batterie à chaque instant,
soit T(t) : la température de la batterie mesurée à chaque instant. Le calcul de Ch(t) s'effectue selon la formule :
Cette formule s'exprime sous forme discrète de la manière suivante :
Soit Δ t la période de calcul de l'évaluation de Ch(t) : à t = t0: Ch(t) -= Chiti) - f 1(Ch(ti), T(t 0))
à t = t0 + Δ t on a :
Méthode de construction des membres de la formule précédente :
A) Expression : Ch(t-Δ t) :
cette valeur est soit obtenue au pas de calcul précédent durant le mode décharge, soit issue des calculs d'évaluation de charge durant les autres modes de fonctionnement de la batterie.
B) Expression : f (Ch(t), T(t)) : f (Ch(t), T(t)) est obtenue par tracé expérimental des faisceaux de courbes suivantes :
1º) V(t) = g (Ch(t) T(t)). Pour établir ces courbes, on mesure les paramètres avec une température constante durant toute la décharge et un régime constant dans le temps et inférieur ou égal au régime de décharge nominal du type de batterie considéré (par exemple I5) avec : V(t) - tension aux bornes de la batterie, T(t) = température de la batterie mesurée par exemple sur l'une des électrodes de sortie et I5 = courant de décharge pour une décharge complète en cinq heures. On renouvelle la mesure pour diverses températures. Un exemple d'un tel faisceau de courbes est représenté en figure 4 pour différents courants constants de décharge allant de 300A à 25A, les valeurs numériques étant mentionnées à titre purement indicatif, comme c'est le cas pour toutes les figures suivantes.
2°) V arrêt = h (I) donne l'évolution de la tension minimale aux bornes de la batterie en fonction des intensités de décharge. (Voir figure 5).
De ces deux courbes, on calcule la courbe
où le est le régime de décharge utilisé pour obtenir les courbes V(t) = g [(Ch(t), T(f)]. Cmax(f) est mesuré pour une décharge à température nominale (par exemple 25°C) et avec un régime inférieur ou égal au régime de décharge nominal du type de batterie considéré (par exemple I5). Cette décharge est directement précédée d'une recharge optimale permettant de charger à fond la batterie, (par exemple pour une batterie au plomb on appliquera une charge de type IUi sous conditions optimales (Température = 25°C)). Les charges IUi sont, pour les batteries au plomb, des charges durant lesquelles on contrôle dans le temps l'intensité injectée dans la batterie et la tension aux bornes de la batterie dans le but de maximiser la charge emmagasinée dans une batterie sans la détruire ou la dégrader.
C) Expression : 1(t) * Δ t :
I(t) est mesuré en série avec la batterie avec une fréquence d'échantillonnage compatible avec la dynamique de consommation (par exemple sur un véhicule, avec la dynamique de conduite).
D) Expression : f2 (Ch(t), T(t), I(t)) * Δ t :
f2 (Ch(t), T(t), 7(t)) est obtenue par tracé expérimental des faisceaux de courbes suivantes : 1º) V(t) = g [Ch(t), I(t)]. Les paramètres sont mesurés à I(t) constant dans le temps et à température monimale (par exemple 25°C) puis à diverses températures constantes dans le temps et réparties dans la plage de fonctionnement de la batterie (par exemple pour une batterie au plomb de traction étanche -20°C à + 60°C).(Voir aussi figure 4).
V(t) est la tension aux bornes de la batterie, T(t) est la température de la batterie mesurée par exemple sur l'une des électrodes de sortie.
2°) Varrêt = h (I) donne l'évolution de la tension minimale aux bornes de la batterie en fonction des intensités de décharge.
a) A partir des courbes g [Ch(t), I(t) ] mesurées à température nominale et hμy on calcule la courbe :
[Ch(t) - Cmax(t)]/Cmax(t) = K2 (I(t)) pour V(t) = Varrêt = h (le)
où le est le régime de décharge utilisé pour obtenir chaque courbe du faisceau Vμ) = g (Ch(t), I(t)).
Cmax(t) est mesurée pour une décharge à température nominale (par exemple 25°C) et avec un régime inférieur ou égal au régime de décharge nominal du type de batterie considéré (par exemple I5). Cette décharge est directement précédée d'une recharge optimale permettant de charger à fond la batterie, (par exemple pour une batterie au plomb on appliquera une charge de type IUi sous conditions optimales (Température = 25°C)).
b) A partir des courbes g (Chμy I(t) ) mesurées à diverses températures et h (I), on calcule les diverses courbes [Ch(t)-Cmax(t)] -
Cmax(t) = K2 (I(t)) Pour v(t) = Varrêt = h (Ie) où Ie est le régime de décharge utilisé pour obtenir chaque courbe du faisceau V(t) = g (Ch(t) I(t).
L'évolution des coefficients de K2 (I(t) est calculée en fonction de la variation de température. Par exemple pour une batterie de traction au plomb étanche on obtient :
est obtenue par tracé expérimental des faisceaux de courbes suivantes (Voir figure 6) :
1") *Vμ) = m (Chμy Tμ) ) avec une modification de Iμ) dans le temps :
de t = t0 à t = t1, on décharge avec l'intensité I1
de t = t1 à t = t2, on décharge avec l'intensité I2
de t = t2 à t3 = fin de décharge, on décharge avec l'intensité I constante dans le temps et inférieure ou égale à l'intensité de décharge nominale du type de batterie considérée (par exemple I5)
On trace ces courbes d'abord à température nominale en faisant d'abord varier les paramètres t1 et t2 entre t0 et la fin de la décharge, en fixant lή au régime de décharge nominale et I2 à 0A.
On trace de nouvelles courbes à température nominale en faisant d'abord varier les paramètres t1 et t2 entre t0 et la fin de la décharge, en fixant I1 à différents régimes de décharge et I2 à 0A.
On trace de nouvelles courbes à température nominale en fixant
11 et t2 entre t0 et la fin de la décharge, (par exemple 11≈ 3/5 du temps de décharge attendu et t2≈ 4/5 du temps de décharge attendu), en fixant lή à différents régimes de décharge et I2 à différents régimes de décharge.
On trace de nouvelles courbes à température nominale en fixant t 1 et t2 entre t0 et la fin de la décharge, (par exemple 11≈ 3/5 du temps de décharge attendu et t2≈ 4/5 du temps de décharge attendu), en fixant lή à différents régimes de décharge et I2 à 0.
V(t) est la tension aux bornes de la batterie, Tμ) est la température de la batterie mesurée par exemple sur l'une des électrodes de sortie.
2°) *Varrêt = h 0) donne l'évolution de la tension minimale aux bornes de la batterie en fonction des intensités de décharge.
a) A partir des courbes m [Ch(t) I(t) ] mesurées à température nominale et h (l), on calcule la courbe Chrecup μ) = K3 (I1, I2, Ch(t)) en considérant : t = temps de fin de décharge fixé à l'instant où Vμ) = Varrêt = h (Ie) avec le = régime de décharge de la troisième séquence de l'expérimentation menée pour chaque courbe du faisceau V(t) = m [Ch(t), I(t)].
Ch(t) est mesurée en comptabilisant les quantités d'électricité circulant aux bornes de la batterie.
Cette décharge est directement précédée d'une recharge optimale permettant de charger à fond la batterie, (par exemple pour une batterie au plomb on appliquera une charge de type IUi sous conditions optimales (Température = 25°C)).
b) Des courbes m [Ch(t),, I( t)] mesurées à diverses températures et h(l), on obtient Chrecυpμ) = K3 (I1, I2, Ch(t)) en considérant t = temps de fin de décharge fixé à l'instant où V(t) = Varrêt = h (Ie) avec Ie = le régime de décharge de la troisième séquence de l'expérimentation menée pour chaque courbe du faisceau Ch(t) = m [Ch(t) , I(t)].
L'évolution des coefficients de K3 (I1, I2, Ch(t)] est calculée en fonction de la variation de température (Remarque : on peut dans une première approximation utiliser la formule calculée ci-dessus pour l'expression D : f2 (Ch(t), T(t), i(t)).
Mode de fonctionnement : charge à l'arrêt du véhicule Le calcul de la charge emmagasinée dans une batterie pendant la phase de charge à l'arrêt (c'est-à-dire à l'aide d'un chargeur) est assuré de deux façons possibles :
1.) si la charge est effectuée par un chargeur optimal intelligent capable d'émettre un signal "fin de charge et batterie pleine", alors Ch(t) est fixée à la valeur de la capacité maximale de la batterie à l'instant t : Cmax(t). Par exemple pour une batterie de traction étanche au plomb, on utilise un chargeur intelligent IUi piloté par microprocesseur et émettant les deux signaux de présence de chargeur et de batterie totalement rechargée.
2.) dans tous les autres cas, le processeur de gestion d'énergie de batterie cumule à chaque Δ t la quantité de courant qui arrive aux bornes de la batterie et la multiplie par un facteur de rendement dépendant de la quantité d'électricité contenue dans la batterie à l'instant t, de la température et du régime (Intensité de charge). Ce qui donne une formule de la forme : 0 0
L'expression : f4 (Chμy Tμy Iμύ est déterminée expérimentalement en effectuant les relevés suivants (Voir figure 7) :
a) à température nominale : on effectue la charge normalisée jusqu'à X1% * Cmax( t) puis la décharge dans les conditions nominales de température et d'intensité de décharge et on mesure de la quantité d'électricité recueillie. On renouvelle l'expérience pour diverses valeurs de X1 et on trace la fonction : rendement de charge = charge restituée / charge stockée.
b) on renouvelle les expérimentations pour diverses températures, puis pour diverses intensités ou profils de charge et on définit les coefficients correcteurs de la fonction calculée ou approximée lors des expériences à température nominale.
Mode de fonctionnement : charge récupératrice par freinage :
Le calcul de la charge emmagasinée dans une batterie pendant la phase de charge récupératrice par freinage, c'est-à-dire par exemple à l'aide d'un moteur converti en génératrice lors d'un freinage de véhicule) est assuré de la manière suivante :
Le processeur de gestion d'énergie de batterie cumule à chaque incrément Δ t la quantité de courant qui arrive aux bornes de la batterie et la multiplie par un facteur de rendement dépendant de la quantité d'électricité contenue dans la batterie à l'instant t, de la température et du régime (intensité de charge récupératrice). Ce qui donne une formule de la forme :
L'expression f5 (Ch(t), T(t), I(t)) est déterminée expérimentalement en effectuant les relevés suivants (Voir figure 8) :
a) à température nominale : sur une batterie chargée à X2%*Cmax(t), on effectue plusieurs charges puis décharges partielles de valeur : X3%*Cmax(t) en nombre impair (n fois une charge suivie d'une décharge puis une charge partielle n+1 ) puis on décharge dans les conditions nominales de température et d'intensité de décharge et on mesure la quantité d'électricité recueillie. On renouvelle l'expérience pour diverses valeurs de X2, et on trace la fonction : rendement de charge = charge restituée/charge stockée.
b) on renouvelle les expérimentations pour diverses températures, puis pour diverses valeurs de X3%, puis diverses intensités de charge et on définit les coefficients correcteurs de la fonction calculée ou approximée lors des expériences à température nominale.
Mode de fonctionnement : auto décharge durant un stockage sans utilisation.
Le calcul de la charge perdue dans une batterie pendant la phase de stockage sans utilisation recuperative est assuré de la manière suivante :
Le processeur de gestion d'énergie de batterie évalue à chaque fin de stockage (donc en début de chacun des modes de fonctionnement précédents, quand il est précédé d'une phase où l'intensité débitée par la batterie est nulle) la quantité de courant perdue pendant le stockage en fonction de la quantité d'électricité contenue dans la batterie à l'instant t, de la température et de la durée du stockage. Ce qui donne une formule de la forme :
Ch(t) = Ch(t-NΔ t) - f6(Ch(t-NΔ t), T, NΔt) L'expression : f6 (Ch(t-NΔ t), T,NΔt)est déterminée expérimentalement en effectuant les relevés suivants :
a) à température nominale : sur une batterie chargée à X4%*Cmax(t), stockage durant Ν1*Δ t puis décharge dans les conditions nominales de température et d'intensité de décharge et mesure de la quantité d'électricité recueillie. On renouvelle l'expérience pour diverses valeurs de N1 et on trace la fonction de pertes de charge.
b) on renouvelle les expérimentations pour diverses températures, puis pour diverse valeurs de X4% et on définit les coefficients correcteurs de la fonction calculée ou approximée lors des expériences à température nominale.

Claims

REVENDICATIONS.
1. Procédé d'évaluation de la charge restante dans une batterie d'accumulateurs selon lequel on détermine la charge résiduelle en début de décharge et on cumule les quantités d'électricité extraites au fur et à mesure de l'utilisation de la batterie, caractérisé par le fait que l'on tient compte des quantités de charges non restituables instantanément sous l'influence du régime de décharge et des charges restituables par diminution de l'intensité du courant demandé à la batterie.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on tient également compte, pour l'évaluation de la charge restante, de la portion de charge non restituable sous l'influence de la température.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la portion de charge non restituable sous l'influence du régime de décharge est une fonction de la forme :
Ch(t) étant la charge contenue dans la batterie à chaque instant, T(t) étant la température de la batterie mesurée à chaque instant, I(t) étant l'intensité du courant débité par la batterie et mesurée à chaque instant, et K2 étant un paramètre traduisant le rendement instantané de décharge.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portion de la charge restituée par relaxation de la batterie est de la forme : f3 étant une fonction exponentielle de l'énergie récupérable dans la batterie à un instant donné et Δ t un pas de calcul.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2738613B1 (fr) * 1995-09-08 1997-10-24 Thomson Csf Procede d'asservissement d'une servovalve hydraulique pouvant etre asservie en debit et en pression
WO1997029679A2 (fr) 1996-02-15 1997-08-21 Biosense Inc. Procede de determination de la position precise d'endoscopes
SI0901341T1 (en) 1997-01-03 2005-04-30 Biosense Webster, Inc. Bend-responsive catheter
PT893967E (pt) 1997-01-03 2004-07-30 Biosense Inc Cateter conformavel
WO1998040951A1 (fr) 1997-03-12 1998-09-17 Us Nanocorp. Procede pour determiner l'etat de sante au moyen d'un systeme intelligent
WO1998040925A1 (fr) * 1997-03-12 1998-09-17 Us Nanocorp. Procede pour determiner l'etat de charge au moyen d'un systeme intelligent
EP1116315A4 (fr) * 1998-08-28 2002-08-07 Invensys Energy Systems Nz Ltd Technique et appareil permettant de mesurer la charge d'une batterie et de predire le temps restant avant dechargement
FR2793912B1 (fr) 1999-05-21 2001-08-10 Crouzet Automatismes Outil universel de compilation de graphes
GB2350686B (en) 1999-06-03 2004-01-07 Switchtec Power Systems Ltd Battery capacity measurement
WO2002021662A2 (fr) 2000-09-04 2002-03-14 Invensys Energy Systems (Nz) Limited Reseau de surveillance de batterie
US20040036475A1 (en) * 2000-09-04 2004-02-26 Pascoe Phillip Enwood Battery monitoring
US6300763B1 (en) * 2000-11-27 2001-10-09 Delphi Technologies, Inc. Method of calculating dynamic state-of-charge within a battery
GB2413224B (en) * 2001-05-14 2005-12-07 Eaton Power Quality Ltd Battery charge management
US20020186237A1 (en) * 2001-05-16 2002-12-12 Michael Bradley Method and system for displaying analytics about a website and its contents
US7199557B2 (en) * 2003-07-01 2007-04-03 Eaton Power Quality Company Apparatus, methods and computer program products for estimation of battery reserve life using adaptively modified state of health indicator-based reserve life models
CN101153894B (zh) * 2006-09-26 2010-09-29 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电量检测方法、使用此方法的电量检测系统及电子设备
CN101825687B (zh) * 2009-03-06 2012-06-13 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电量侦测装置
EP2827163A1 (fr) * 2013-07-16 2015-01-21 ST-Ericsson SA Estimation d'état de charge avec compensation de température pour batteries rechargeables

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5628476A (en) * 1979-08-14 1981-03-20 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Remained capacity meter for storage battery
GB2080550B (en) * 1980-06-28 1985-12-11 Lucas Industries Ltd Battery monitoring system
US4390841A (en) * 1980-10-14 1983-06-28 Purdue Research Foundation Monitoring apparatus and method for battery power supply
GB8817364D0 (en) * 1988-07-21 1988-08-24 Opalport Electronics Ltd Battery monitoring system
US5349540A (en) * 1989-05-12 1994-09-20 Fraunhofer Gesellschaft Zur Foerder Der Angewandten Forschung E. V. Apparatus for determining the state of physical properties of rechargeable electric energy storage devices
US4952862A (en) * 1989-09-29 1990-08-28 At&T Bell Laboratories Apparatus and method for adaptively predicting battery discharge reserve time
US5130659A (en) * 1990-08-21 1992-07-14 Sloan Jeffrey M Battery Monitor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9504938A1 *

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Publication number Publication date
FR2708746A1 (fr) 1995-02-10
US5587660A (en) 1996-12-24
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WO1995004938A1 (fr) 1995-02-16

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